Michel Sylvain

Modelling the transfer function in medium bandwidth radio channels during multipath propagation

A method to compute the effects of a multipath propagation channel on a line-of-sight link consists in establishing a statistical model of the channel transfer function. It is then possible to compute the outage time previsions for various communication systems, or to compare these systems by means of their signatures. To carry out this method, it is first necessary to choose a representation model of the transfer function, then to establish on an experimental basis the joint statistics of the model parameters. The authors discuss the various steps in the construction and validation of such a model and compare several proposed models from the point of view of their applications. These points are illustrated by means of results from thepacem Iexperiment.AnalyseUne méthode pour calculer les effets de la propagation par trajets multiples sur une liaison hertzienne consiste à établir un modèle statistique de la fonction de transfert du canal. Il est alors possible de calculer des prévisions de temps de coupure pour différents équipements ou de les comparer au moyen de leurs signatures. La mise en æuvre de cette méthode suppose le choix préalable d’un modèle de représentation de la fonction de transfert, puis l’établissement, à partir de mesures, de la statistique conjointe des paramètres du modèle. Les auteurs discutent des différentes phases de létablissement d’un modèle et de sa validation, et comparent dans l’optique d’une utilisation pratique, les divers modèles de représentation qui ont été proposés. Les divers points sont illustrés à partir des résultats obtenus sur les données de l’expériencepacem I.

A method to predict multipath effects on a line-of-sight link

A method that computes the quality of a digital microwave line-of-sight link affected by multipath propagation is presented. The use of a statistical propagation model and of the signature concept allows the propagation effects to be separated from the characteristics of the equipment. Since the variations of the statistical mode coefficients with respect to the characteristics of the link under consideration are not known, experimental results have been achieved using assumptions based on physical considerations. A single channel is considered and the same principles, although more speculative because of the lack of data, are applied to a diversity channel. >

Statistiques de la fonction de transfert par trajets multiples pour des largeurs de bande moyennes. Application à la prévision de la qualité

AnalyseLes auteurs montrent à l’aide de données en provenance de trois liaisons d’essai que les fonctions de transfert pour une largeur de bande moyenne en situation de trajets multiples peuvent être représentées par des modèles à trois paramètres. De plus les paramètres des modèles obéissent aux mêmes lois statistiques sur les trois liaisons, fournissant ainsi un modèle statistique universel,dont ils montrent qu’il dépend de deux paramètres indépendants. On peut, lorsque ces deux paramètres statistiques sont connus, calculer à partir du modèle le temps de coupure de la liaison. La loi de distribution des niveaux à fréquence fixe permet une première estimation des paramètres statistiques d’un bond: on présente l’application de la méthode à deux liaisons particulières.AbstractIt is shown, from data gathered on three different test links, that multipath transfer functions on a medium bandwidth can be modelled with three parameters. Moreover, the model parameters follow similar probability laws on the three links, thus leading to a universalstatistical model. This statistical model depends on two independent parameters. When the two statistical parameters are known, the outage time of the link can be deduced from the model. A first estimation of these parameters can be inferred from the distribution law of the levels at fixed frequency. The application of the method to two particular cases is presented.

Extension of the normalized two-ray transfer-function model to a space-diversity line-of-sight link

Many methods for the prediction of multipath effects on the availability of a digital microwave line-of-sight link use a mathematical and statistical modeling of the propagation channel transfer function. Such a method, making use of the normalized two-ray model and adapted to a nonprotected hop, has been presented in a previous paper. In this paper we investigate the possibility to extend this model to a diversity channel, while keeping the statistical representation of the channel as simple as possible. Two theoretical possibilities, each leading to only one new statistical coefficient, are presented and validated on experimental data. From this result, a simple extension of the availability prediction method to a diversity channel seems to be feasible. Some problems remain to be solved however, which are discussed in the concluding section. >

Signatures et modèles de propagation pour faisceaux hertziens numériques.

RésuméPour décrire un canal hertzien affecté d’évanouissements sélectifs, une méthode souvent utilisée consiste à construire un modèle de sa fonction de transfert. Cette modélisation comporte deux niveaux, choix d’un modèle de représentation (modèle mathématique de la fonction de transfert à petit nombre de paramètres), et construction d’un modèle statistique de propagation (loi de probabilité conjointe de ces paramètres). On peut utiliser un tel modèle statistique de propagation pour étudier la qualité d’une liaison dont les équipements sont spécifiés. La signature de l’équipement, pour la liaison considérée et dans le modèle de propagation choisi, joue alors un rle crucial. L’objet de cet article est de donner une vue d’ensemble d’une telle démarche. A cette fin, on rappelle d’abord la définition précise de la signature en insistant sur la nécessité d’avoir défini préalablement les équipements, le modèle de propagation et le critère de qualité. On établit ensuite la généralité de la notion de signature, qui s’applique à tout modèle. Divers exemples de signature sont donnés dans plusieurs modèles de propagation courants et leur emploi est discuté.In order to describe a microwave line-of-sight channel degraded by multipath fading, a usual technique consists in developing a model of its transfer function. This modelling includes two steps : the choice of a representation model (a mathematical parametered modelling function) and the evaluation of a statistical propagation model (the joint probability distribution of these parameters). Such a statistical propagation model can be used to study the quality of a link with specified equipment. In this context, it is shown that the notion of signature has an outstanding value. The object of this paper is to give an overview of this approach. The precise definition of the signature of an equipment is first recalled ; the necessity to define precisely the equipment, the propagation model and the quality criterion is underlined. The generality of the signature, which can apply to any model, is then established. Various examples of signatures in a few propagation models currently adopted are presented and their use is discussed.

Physical interpretation of the effect of the antenna heights on multipath propagation occurrence

Using a simple atmospheric model, with a statistical description derived from the few available data, it has been possible to interpret with good qualitative and quantitative agreement the difference in multipath occurrence observed on two space diversity channels whose only difference was the height of the receiving antenna. A simple equation giving account of this effect has been established. Our results show that, from a methodological point of view, simulation studies based on simple physical models can sometimes be of a great help to obtain the dependence of multipath on certain physical parameters, where a pure experimental study is not possible due to the lack of data. The dependence of multipath occurrance on antenna heights has been obtained in this way. >

Wide band characterization of the mobile-satellite propagation channel using a helicopter

The paper first presents an experimental set-up using a helicopter, which was realized to study the wide band and variable mobile satellite propagation channel. The first statistical characterizations stated are described. More specifically, the authors present cumulative distributions of narrow band and wide band excess path loss as a function of the elevation angle, as well as distribution functions of some frequency selectivity parameters.<<ETX>>

Panorama des études sur les trajets multiples

AnalyseL’existence d’évanouissements rapides et très profonds sur les liaisons hertziennes en visibilité est connue depuis les années 40. On devait bientôt les attribuer à une propagation par trajets multiples et mettre en évidence leur propriété de sélectivité en fréquence. Depuis la fin de la dernière guerre, le phénomène n’a jamais vraiment cessé d’être étudié; ces études ont d’ailleurs connu un vif regain d’intérêt ces dernières années lorsqu’on s’est aperçu qu’il constituait la principale menace pour la qualité des liaisons numériques à grand débit. Cet article présente une revue critique des travaux publiés sur la propagation par trajets multiples en s’efforçant de souligner les lacunes qui subsistent et les axes d’études qui semblent les plus prometteurs. Cela a pour but de replacer les études du CNET, décrites dans les autres articles de ce numéro, dans un cadre plus général.AbstractRapid and deep fadings affecting line of sight micro-wave links have been known since the fourties. They were soon attributed to multiple path propagation and their frequency selectivity was demonstrated. Since the end of second world war, this phenomenon has been a constant subject of work; it has even gained new interest in the last years, when it appeared it was the main cause of perturbations in high rate digital line of sight links. In this paper, we give a critical review of published work on multiple path propagation, trying to point out subsisting gaps in our knowledge, and studies which appear more promising. We thus intend to place CNET studies, described in other papers of this issue, in a more general perspective.

Analyse théorique d’un canal de propagation en présence de trajets multiples

AnalyseLa représentation de la fonction de transfert d’un canal de transmission affecté de trajets multiples est analysée d’un point de vue général tout en gardant à l’esprit l’application aux faisceaux hertziens terrestres. On tire de cette représentation les fondements d’une modélisation en bande moyenne ainsi que des lois de variations de la sélectivité en fonction de la fréquence et de la longueur du bond.AbstractFrequency representation of multipath fading on line-of-sight microwave paths is revisited together with a general point of view and with the aim of giving sound foundations of medium bandwidth modelling. Moreover some typical laws of variation of the selectivity according to the frequency and the hop length are derived.