Signaux à propriétés markoviennes sous-jacentes et leur utilisation pour la modélisation de l'atténuation dans les transmissions satellites mobiles en bandes Ku et Ka
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The increased demand in wide band satellite applications and the congestion of services to traditional frequency bands lead to the consideration of new systems. At frequencies higher than 10GHz, the behaviours of the LMSC (Land Mobile Satellite Channel) are not well known and the influence of atmospheric perturbations, like rain, must be taken into account. For future satellite services, another matter is the potential mobility of the receiving and emitting antennas. Nevertheless, the conception of new systems and of adaptive methods to compensate losses requires models. First, our work provides an analysis of the transmission satellite channel at Ku and Ka frequency bands with the study of the normalised transmission power and of rain rate time series. We then propose approaches to extract models for these two kinds of signals. Two methods, which resort to MCMC (Monte Carlo Markov Chain) tools, permit to segment the normalised power of the channel and to extract the parameters of the underlying hidden Markov model. We also describe a way to evaluate a two level Markov model for the rain rate signal. Finally, the developed methods are applied to experimental data. They produce Markov model for the normalised power of the satellite channel and for the rain rate. Their quality is assessed by the comparison of the first and second order statistics of the models and the experimental measures.
Abstract FR:
La demande croissante de services satellites en bande large ainsi que la congestion des systèmes opérant aux fréquences traditionnelles poussent à envisager de nouveaux systèmes à des bandes de transmission supérieures à 10 GHz. Mais les comportements du LMSC (Land Mobile Satellite Channel) sont alors mal connus et nécessitent de tenir compte des perturbations atmosphériques, notamment la pluie. La mobilité des antennes pour l'émission et la réception fait également partie des problèmes des services satellites. Pour concevoir de nouveaux systèmes et des méthodes de compensation des pertes par adaptation dynamique, des modèles du canal et des précipitations sont alors nécessaires. Notre travail apporte tout d'abord une analysis du canal de propagation satellite aux fréquences Ku et Ka par l'étude d'une part de la puissance normalisée reçue et d'autre part des séries temporelles de taux de précipitation. Nous proposons ensuite des modèles ainsi que des méthodes d'extraction de leurs paramètres pour ces deux types de signaux. Deux approches, basées sur des outils MCMC (Monte Carlo Markov Chain), permettent une segmentation de la puissance normalisée du canal ainsi que l'extraction des paramètres du modèle de Markov caché sous-jacent. Une procédure d'évaluation d'une chaîne de Markov à deux niveaux pour modéliser le signal de taux de précipitation est également décrite. Enfin les méthodes développées sont appliquées à des données expérimentales et fournissent des modèles markoviens du signal de puissance du canal satellite et des taux de précipitation. La comparaison des statistiques du premier et second ordre entre les modèles et les mesures atteste de leur qualité.