3.3 Mesures dans les bandes WiFi < 6 GHz
3.3.2 Mod` ele dynamique et influence du niveau d’activit´ e des per-
Pour cette campagne de mesures, nous avons consid´er´e le mˆeme environnement. Les positions de Rx retenues sont Pos2 pour les transmissions LOS courtes, Pos5 pour repr´esenter les transmissions LOS longues et Pos6 pour repr´esenter les transmissions
NLOS. On rappelle que Pos5 et Pos6 sont `a distance quasi-´egale de Tx et que seule la configuration 2 est ´etudi´ee, ´etant donn´e que c’est le sc´enario le plus r´ealiste. Pour chaque position, des mesures de pertes de puissance ont ´et´e enregistr´ees toutes les 10 secondes pendant les heures de travail, soit de 10h `a 17h, ce qui donne 2521 me-sures pour chaque position/jour. ´Etant donn´e le temps consid´erable que prenaient ces mesures, nous nous sommes concentr´es sur la bande `a 5,8 GHz. Les occupants du bureau et les personnels du laboratoire n’ont pas ´et´e inform´es des mesures enre-gistr´ees pour garder leurs mouvements aussi naturels que possible. La variation des pertes de puissance en fonction du temps est montr´ee dans la figure3.8.
Fig. 3.8. ´Evolution temporelle des pertes de puissance pour un canal dynamique
Tableau 3.7 – Les pertes moyennes de puissance `a 5,8 GHz, en configuration 2, pour un canal quasi-statique et dynamique
Position Path loss quasi-statique [dB] Path loss dynamique moyen [dB]
Pos 2 54,7 58,5
Pos 5 58,6 61,3
Pos 6 62,5 65
L’activit´e des personnes pendant les heures de travail affecte les signaux de tra-jets multiples. Par cons´equent, le niveau du signal re¸cu varie. Cela cr´ee une valeur moyenne de pertes de puissance diff´erente de celle obtenue dans des conditions quasi-statiques. Les pertes moyennes pour le canal quasi-statique et dynamique pour les trois positions, sont pr´esent´ees dans le Tableau 3.7.
Nous notons que l’activit´e des personnes peut augmenter la valeur moyenne des pertes jusqu’`a pr`es de 4 dB. La Pos2 est la plus affect´ee et la Pos6 est la moins affect´ee. On observe aussi que le path loss dans le cas dynamique varie largement durant la journ´ee. Pour illustrer cela, on pr´esente en figure 3.9 le path loss pour la Pos5 dans un intervalle de 30 minutes entre 13h et 13h30, o`u l’on remarque une variation des valeurs de PL mesur´ees qui s’´etend sur une plage de 9 dB. Cet intervalle correspond `a la pause d´ejeuner o`u le niveau de mouvement des personnes augmente de mani`ere significative.
3.3. Mesures dans les bandes WiFi < 6 GHz 58
On observe ´egalement en figure3.9que la moyenne du path loss dynamique avant la valeur temporelle de 3.2 heures (correspondant `a 13h12) et apr`es 3.5 heures (cor-respondant `a 13h30) change, ce qui indique un changement des pertes de puissance moyen dˆu `a un changement permanent du canal ind´ependamment du mouvement des personnes. Il correspond notamment dans nos mesures au d´eplacement d’une table, ce qui a chang´e l’environnement de propagation et donc la formation des multi-trajets. Une autre remarque est que les pertes de puissance dynamique va-rient davantage pour la Pos2 et pour la Pos5 que pour la Pos6. Ceci est dˆu au fait que la coupure du trajet principal caus´e par le mouvement des personnes affecte le signal re¸cu de fa¸con importante, alors que la Pos6 est d´ej`a en NLOS. Par cons´equent, la variation caus´ee par la coupure d’un trajet secondaire sera plus faible.
Fig. 3.9. ´Evolution temporelle des pertes de puissance en canal dynamique durant la pause-d´ejeuner
Ensuite, la densit´e de probabilit´e (Probability Distribution Function ou PDF) du path loss est calcul´ee en utilisant la fonction histogramme pr´ed´efinie dans Matlab. Le r´esultat est montr´e par la figure 3.10. On remarque que l’´ecart-type le plus petit est obtenu pour la Pos6, avec une valeur de 0,38 dB. Cette position ´etant d´ej`a en configuration NLOS, elle est moins affect´ee par les mouvements de personnes. La d´eviation dans ce cas est due `a l’obstruction des trajets multiples contributifs. Dans le cas de Pos2, le mouvement des personnes bloque principalement le trajet LOS et provoque ainsi des variations plus importantes de pertes de puissance, g´en´erant ainsi un ´ecart-type plus important, d’une valeur de 0,53 dB. En plus d’avoir l’´ecart-type le plus ´elev´e, nous observons ´egalement que le PDF de la Pos5 repr´esente 3 groupes diff´erents de PL.
Nous expliquons ces trois groupes par l’emplacement de la Pos5 dans la pi`ece et la nature des mouvements des personnes. Le premier groupe, ayant une moyenne de 59,6 dB et un ´ecart-type de 1,22 dB, est proche des r´esultats dans le cas quasi-statique et correspond `a des p´eriodes de temps o`u il n’y a pas beaucoup de mouve-ments dans la pi`ece. Le second groupe, avec une moyenne de 61,2 dB et un ´ecart-type de 1,40 dB, correspond `a des p´eriodes d’activit´es humaines plus ´elev´ees, o`u les per-sonnes traversent entre Tx et Rx au milieu de la pi`ece (entre Pos2 et Pos3). Le
dernier groupe, ayant une moyenne de 62,51 dB et un ´ecart-type de 0,38 dB cor-respond `a des p´eriodes d’activit´es humaines plus fr´equentes, o`u les mouvements des personnes traversant se produisent `a proximit´e de Rx (autour de Pos5 et Pos4) et bloquent donc plus de trajets, provoquant une augmentation de pertes de trajet.
Fig. 3.10. PDF des pertes de puissance aux positions Pos2, Pos5 et Pos6
On constate en g´en´eral que les valeurs d’´ecart-type sont plus ´elev´ees `a la Pos5 qu’`a la Pos2, car beaucoup plus de personnes franchissent la ligne Tx-Rx `a la Pos5. Alors que pour la Pos2, ce sont principalement les occupants des bureaux `a la Pos1 et `a la Pos2 qui peuvent bloquer la liaison par leurs d´eplacements. Comme pr´evu, les pertes moyennes de puissance `a la Pos6 sont plus ´elev´ees qu’`a la Pos5, mˆeme si elles sont presque ´equidistantes de Tx en raison de l’absence de LOS pour la Pos6. Cependant, comme le mouvement des personnes affecte la visibilit´e directe `a la Pos5, son ´ecart-type est plus ´elev´e qu’`a la Pos6. La fonction de r´epartition (Cumulative Distribution Function ou CDF) calcul´ee est pr´esent´ee en figure3.11. On obtient 5% ≤ CDF ≤ 95% pour 55,3 dB ≤ PL ≤ 64,1 dB en Pos2, pour 57,4 dB ≤ PL ≤ 67,6 dB pour Pos5 et pour 62,4 dB ≤ PL ≤ 66,4 dB pour Pos6.
3.4. Conclusion 60
3.4 Conclusion
Dans ce chapitre, deux campagnes de mesures `a 2,4 et 5,8 GHz ont ´et´e men´ees dans une salle open-space de type bureau. Le syst`eme et les sc´enarios de mesure ont ´et´e bri`evement d´ecrits au d´ebut de ce chapitre.
La premi`ere campagne de mesure portait sur l’´etude des pertes de puissance `a 2,4 et 5,8 GHz, pour trois diff´erentes hauteurs d’antennes Tx-Rx en LOS et en NLOS, dans un environnement quasi-statique. Les param`etres du mod`ele log-distance pour chaque configuration ont ´et´e fournis. Dans le cas quasi-statique, nous pouvons re-marquer que toutes les mesures en visibilit´e directe montrent des pertes de puissance inf´erieures aux pertes en espace libre. Cela s’explique par le fait que les trajets mul-tiples r´efl´echis et diffus´es par les objets environnants s’ajoutent plutˆot au trajet direct et contribuent `a remonter le niveau re¸cu par rapport `a celui de l’espace libre. En revanche, en NLOS, les pertes sont plus ´elev´ees qu’en espace libre. Par ailleurs, les pertes de puissance croissent avec la fr´equence. Parmi les 3 configurations ´etudi´ees, nous avons retenu de travailler avec la configuration 2, qui est la plus proche de la r´ealit´e, avec Tx comme point d’acc`es en hauteur et Rx comme terminal sur table. Cette configuration pr´esente moins de positions obstru´ees, la meilleure pr´ecision du mod`ele et une grande corr´elation entre mesure et mod`ele.
Dans la deuxi`eme campagne de mesure, nous avons quantifi´e les variations des pertes de puissance `a 5,8 GHz, dues au mouvement des personnes pour des liaisons Tx-Rx en LOS et en NLOS. L’activit´e des personnes augmente les pertes moyennes d’environ 4 dB par rapport au cas quasi-statique. En cas de forte activit´e (lors des all´ees et venues li´ees `a la pause-d´ejeuner), les pertes moyennes peuvent augmenter jusqu’`a 9 dB. D’autre part, les pertes de puissance varient plus pour les positions en LOS que celle en NLOS, car la coupure d’un trajet principal affecte davantage la puissance re¸cue que la coupure d’un trajet secondaire. Ce travail a donn´e lieu `a une communication internationale PIMRC [117]. Le prochain chapitre sera consacr´e `