Description de l’environnement

La modélisation de l’environnement de propagation se fait par l’intermédiaire des ob- jets de type IndoorStr construits à partir des fichiers filestr de données géométriques, fileslab d’épaisseurs et de couches des parois, et filemat de matériaux et propriétés physiques correspondantes. La corrélation entre ces fichiers est exposée sur la figure 4.17.

Le fichier filestr contient des détails purement géométriques du milieu de propaga- tion :

• le nombre de points et leurs coordonnées exprimées en mètres

• le nombre de segments, leurs nœuds de début et de fin, leurs longueurs, les indices en lien avec le fichier fileslab

• le nombre de co-segments (si portes, fenêtres, etc...), les segments sur lesquels ils se trouvent, leurs décalages par rapport aux axes des segments, leurs longueurs, les indices en lien avec le fichierfileslab...

Le modèle géométrique de l’environnement nécessite d’abord une description 2D. La représentation 3D suit cette structure 2D, en introduisant la notion de sol, plafond, co-

Fig. 4.17: Modélisation de l’environnement de propagation

segment. Ensuite, chaque paroi de cet environnement est modélisée comme un assemblage de couches diélectriques homogènes, planes, définies dans le fichier fileslab par des pa- ramètres spécifiques :

• le nombre de couches et leur épaisseur

• les indices en lien avec le fichierfilemat

• la dénomination et la couleur utilisée lors d’une représentation graphique.

Ce modèle multi-couche est une manière d’approximer les éventuelles inhomogénéi- tés des matériaux de construction qui ont parfois des structures plus compliquées qu’une stratification plane (béton armé, sol carrelé, etc...). Les couches référencées dans le fichier fileslabsont constituées de matériaux dont les caractéristiques électriques sont données dans le fichierfilemat :

• la permittivité relativeεr, la perméabilité relativeµr, la conductivité électriqueσ, le facteur de rugosité ρ

• les coefficients de réflexion et de transmission

• la dénomination.

Le tableau 4.3 regroupe quelques matériaux les plus couramment utilisés dans la mo- délisation en environement indoor et leur caractéristiques.

La figure 4.18 indique la modélisation de l’environnement de propagation correspondant à la simulation S, définie en partie 4.3.1.

La modélisation de l’environnement est un facteur déterminant pour toute estimation de propagation des ondes radio basée sur des méthodes RT-3D [93]. La description du milieu de propagation nécessite des solutions de compromis afin de bénéficier d’une représentation suffisamment réaliste et compatible avec les contraintes imposées par l’outil de simulation et aussi par le modèle physique sur lequel il repose.

Id Matérial ε_r µ_r σ Couleur

-1 Métal −1−1j 1 + 1j 1

1 Air 1 + 0j 1 + 0j 0

2 Brique 4.1 + 0j 1 + 0j 0.3

3 Plâtre 8 + 0j 1 + 0j 0.038

4 Verre 3.8 + 0j 1 + 0j 0

5 Béton 5.5 + 0j 1 + 0j 0.487

6 Béton armé 8.7 + 0j 1 + 0j 3

7 Bois 2.84−0.02j 1 + 0j 0

8 Pierre 8.7 + 0j 1 + 0j 3

Tab.4.3: Caractéristiques de quelques matériaux habituels

0 2 4 6 X8 10 12 14 16

2 1 0 1 2 3 4

Y

(a) (b)

Fig. 4.18: L’environnement de propagation de typeIndoorStr correspondant à la simulationS: (a) visualisation 2D ; (b) visualisation 3D

4.3.3 Tx est connu : l’étape du lancer de rayons

Après une description complète de l’environnement dans lequel la Simulation sera réalisée en considérant les matériaux constituants et le positionnement d’un ou plusieurs émetteurs, un algorithme de lancer de rayons est utilisé pour évaluer le champ électroma- gnétique en un point de réception quelconque. Cette phase launching de la Simulation consiste à générer récursivement un arbre dont le nœud initial est le point d’émission T_x. L’arbre de rayons est créé à partir des matrices de visibilité et des directions de départ que les rayons suivent lors de leur rencontre avec des obstacles (segments, co-segments, etc...). Ces directions dépendent de la nature des interactions : réflexion, transmission (ou réfraction), diffraction.

Les paramètres du modulelaunchingsont indiqués dans le fichier d’entréefilepalch:

• angTx(en degré) : l’écart angulaire entre les rayons émis

• maxdeep(valeur entière) : la profondeur maximale de l’arbre. La profondeur désigne le nombre de points de connexion entre deux branches successives de l’arbre, créées à partir du Tx qui se trouve par convention à la profondeur0.

• ISBang(en degré) : la limite angulaire d’ombre des rayons incidents (ISB - Incident Shadow Boundary)

• etreshold (valeur réelle) : le seuil d’énergie à partir duquel les rayons peuvent être négligés

• typealgo(valeur entière) : permet de commuter entre deux algorithmes différents de recherche de rayons

Une fois la phase de lancer de rayons terminée, la valeur du paramètre progress de laSimulationest incrémentée automatiquement de0 à1. Le fichierfilelch de sortie du module launching fournit une information sur les séquences des segments pertinents. Ce fichier est généré pour chaque pointT_x; il y a autant de fichiersfilelchque d’émetteurs.

En particulier, l’appel à la méthodelaunchingpour l’objetSde la classeSimulation, se fait de la façon suivante :

S.run(1)

Les rayons obtenus par lancer de rayons sont affichés sur la figure 4.19. Le nombre de couleurs ou de niveaux de gris correspond au paramètre maxdeep. Pour chaque rayon, la couleur a une intensité d’autant plus importante que le niveau de profondeur qui lui est associé est important. Plus les rayons désignent des profondeurs d’arbre élevées, plus l’intensité des couleurs associées s’abaisse.

Lors de cette étape, il est notamment important de vérifier que la zone où l’on souhaite évaluer le récepteur a bien été visitée. Dans le cas contraire, il faut modifier les paramètres du module launching.

4.3.4 R_x est connu : l’étape du tracé de rayons

En utilisant les coordonnées du(des) point(s) de réceptionRxet le(s) fichier(s)filelch des rayons déterminés lors de la phaselaunchingde la simulation, la phasetracingcalcule les rayons reliant chaque émetteur à chaque récepteur. Ces rayons sont obtenus, au fur et à mesure, à partir de l’arbre de lancer déjà construit. Le point de réception est d’abord connecté avec tous les nœuds de l’arbre en visibilité. Ensuite, une approche vers l’arrière permet l’extraction des rayons du récepteur vers l’émetteur.

Les paramètres du moduletracing sont déclarés et initialisés dans le fichier d’entrée filepatra :

2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 2

1 0 1 2 3 4

Fig. 4.19: Rayons obtenus par la phase de lancer de rayons de la simulationS(S.run(1))

• maxdeep(valeur entière) : la valeur maximale de la profondeur de l’arbre, directement proportionnelle avec le temps de calcul des rayons

• distdiff: distance maximale du point diffractant par rapport au rayon

• var2D3D : paramètre de type booléen (0 ou 1) indiquant si les rayons calculés sont en 2D (var2D3D=0) ou en 3D (var2D3D=1), en considérant les effets du sol et du plafond

Quand la phase de tracé de rayons est finalisée, la valeur du paramètre progress de la Simulation en cours devient 2. Les fichiers filetra de sortie, utiles pour les étapes à suivre, sont créés pour chaque récepteur. Ils sont constitués d’une succession de points dans l’espace correspondant à la géométrie de l’environnement et aux rayons d’un point de vue purement géométrique (sommets et connectivité entre sommets).

Pour l’objet S de la classe Simulation, la méthode tracing est appelée de la façon suivante :

S.run(2)