La propagation à l'intérieur des édifices

La propagation des ondes radio à l'intérieurdes bâtiments, des immeubles et des salles de spectacle a fait l'objet de nombreuses études au cours des récentes décennies [65]. Dans ces édifices, la nécessité du déploiement d'un réseau sans fil stable, de bonne qualité et à moindre coût a suscité l'intérêt grandissant des ingénieursde radiocommunication. Afin de desservirun grand nombre d'usagers, le principe de réutilisation de fréquences consistant à découper l'environnement en plusieurscellules (à savoir : les micro, pico ou femto cellules) estsouvent envisagé.

Toutefois, à cause desinterférences encouruessuite à ce procédé, les performances du réseau se trouvent revues à la baisse, affectant ainsi la fiabilité decouverture, le tauxdetransmission maximalet lenombred'utilisateurspouvantêtreprisen charge.

Dès lors, parvenir à faire une prédiction fiable des effets des interférences subites par l'onde se propageant dans un tel environnement dépendra de la modélisation précise des mécanismes de propagation susceptibles de s'y produire. De ce fait, il serait important de répertorier les principaux travaux faisant mention de la propagation radio dans les édifices.

Dans [65], il est fait mention de la forte atténuation encourue par des ondes lorsque ces dernières pénètrent les murs et fenêtres des édifices nouveaux, comparée à celle due aux habitacles anciens. Ceci s'explique en partie par la constitution des nouveaux murs formés d'une combinaison de plusieurs matériaux ou alliages. Entreautres, plusieurscampagnes de mesures sont entreprises dans les bandesde fréquences comprisesentre 800 MHzet 18 GHz.

Dans [23, 24, 26, 66-71], des modèles empiriques baséssur les mesuressont développés. Toutefois, il est à noter leur limite due au temps mis pour réaliser ces campagnes de mesures ainsi que le coût onéreux qu'elles génèrent. De ce fait, les chercheursse sont tournésvers unenouvelle approche, consistant à mettreau point des simulateurs capables de prédire le comportement des ondes dans un environnement donné. À titre d'exemple de travaux faisant état des modèles déterministes permettant de prédire avec une grande précision les interférences subies par l'onde dans des édifices, nous proposons les références [2, 48, 72-81].

Ces modèles reposent sur les algorithmes de tracé de rayons 2D et 3D associés à l'UTD. De plus, ceux-ci sont élaborés pour des applications ISM et validés par des mesures expérimentales. Pour certains de ces travaux, la morphologie des murs constitués deplusieurs couchesde diversmatériaux est priseen compteau coursde la modélisation. Ce qui impacte sur les paramètres du canal, les rendant différents deceux observésdans desédifices ayantdes murs ordinaires, setraduisant parune atténuation de 20 dBde plus [72].

Quantauxtravaux [10-12, 14, 15, 22], ilsfont étatde la propagation dans les corridors. Pour ces deniers, des simulations basées sur les méthodes de rayons 2D et 3D ainsi que les campagnes de mesures permettant l'interprétation des caractéristiques de l'onde se propageant ont été entreprises. Les bandes de fréquences microondes propices à l'usage des méthodes asymptotiques ont été considérées. Certains de ces travaux ont permis la validation des performances des systèmes RFID-ÜHF à 869 MHz ayant servi à la limite des files d'attente suite à l'identification assistée parordinateur [14].

Dans [82], uneapproche déterministe permettantde modéliser la propagation desondes dans un environnement complexe interne doté de meubles est proposée.

Cette technique est basée sur un lancer de rayons modifié utilisant les tubes de rayons et incorporant les diffractions simples sur les meubles. Le phénomène de dépolarisation dû aux multiples réflexions sur les murs et le plancher est considéré.

De plus, la polarisation, induisant le couplage entre antennes, est prise en compte

grâce à l'usage dela hauteureffective decelles-ci.

Dans [20, 21, 23-26], la propagation est examinée dans des bureaux situés à l'intérieur d'édifices urbains ainsi qu'au sein de certains immeubles d'habitation.

D'intensescampagnesdemesuresontétémenées. Lesconfigurationspourlesquelles lesantennessontenvisibilitéetnon visibilitédirecte (LOSetNLOS)sontconsidérées.

Les principales approches de modélisation utilisées reposent sur les modèles empiriquesdistance-puissanceetlemodèle déterministebasésurletracéde rayons.

Dans [83-85], une étude expérimentale des mécanismes de propagation au sein de divers environnements indoor, s'appuyant sur des techniques de mesure large bande et bande étroite utilisantun analyseurvectoriel de réseau (VNA), a été entreprise dans le domaine large bande. Plusieurs bandes de fréquences telles que la bande Ku et la bande V ont été considérées. La diversité des antennes et leurs effets surles paramètres ducanal ontété misenévidence pourles scénarios LOS et NLOS. De même, un modèle empirique puissance-distance ayant un exposant de pertes de trajet variantentre 2 et4 a étéextrait pourla configuration NLOS.

Dans [86], un modèle capable de prédire les mécanismes de propagation à grande et petite échelles au sein de trois environnements indoor comprenant une salle de conférence, un salon et un compartiment de bureau a été proposé. Les caractéristiques d'évanouissement de l'onde dans la bande V et à la fréquence centrale de 45 GHz ont été analysées. Le travail a contribué au développement des standards IEEE802.11aj etITU-TRM etson originalité reposesur l'intérêtaccordéà la fréquence centrale de45 GHz.

Dans [87], il a été mis en évidence un modèle de propagation large bande permettantdedéterminerlesparamètres de propagation à60 GHzdu canal surtoute la largeurde bandesupérieur à 500 MHz. À cet effet, une étude en NLOS à travers lajonction de deux corridors a été réalisée en présence d'un cylindre associé à des surfacesréfléchissantesplanes. Cette étudereposesuruntracerde rayon 2Dassocié auxmesuresexpérimentales. En plus,ilestfaitmentionde l'utilisationdesréflecteurs comme répéteurs pour la transmission en environnement obstrué.

Dans la thèse correspondant à [88], une méthode modifiée des différences finies, reposant sur les approximations des effets dominants, afin de réduire conséquemmentletempsdeconvergence lorsde la modélisationd'interférencespour les systèmes de communication internes est proposée. Bien que cette approche entrave légèrement le degré de précision de la prédiction, elle s'avère exploitable dans le processus d'implémentation des outils dédiés à la simulation des ondes

radios, indispensables pour ledéploiementd'un système de communication robuste.

Ayant fait une brève revue de la littérature sur des travaux existant dans le domainedela propagation desondesen environnementsconfinésà paroissupposées lisses, nous présenterons par la suite les différentes études effectuées en environnements complexesconfinésdotés de surfaces rugueuses.

Les environnements indoor à parois rugueuses