Méthodes à haute résolution pour l'estimation conjointe angles/retards : applications à l'UMTS et à la géophysique

par José Picheral

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jacques Oksman.

Soutenue en 2003

à Paris 11, Orsay .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    L'objet de cette thèse consiste à étudier des méthodes d'estimation conjointe des retards et des directions d'arrivée de signaux se propageant le long de plusieurs trajets et arrivant sur une antenne linéaire composée de plusieurs capteurs (ces capteurs pouvant être tri-dimensionnels). L'étude porte sur les algorithmes dits à haute résolution (en particulier ESPRIT). Deux applications, l'une en téléphonie mobile, l'autre en géophysique sont considérées. Les méthodes à haute résolution sont connues pour leur capacité à estimer les pulsations d'un modèle sinusoïdal avec précision. Par ailleurs on montre aisément que l'estimation conjointe des angles et des retards peut se mettre sous la forme de l'estimation de sinusoïdes dans un espace bidimensionel. Une application de l'estimation conjointe angle/retard a été proposée pour réaliser l'estimation paramétrique de canal spatio-temporel en téléphonie mobile sur des systèmes à division de temps. En raison des réflexions subies par le signal transmis, le signal reçu à la station de base peut être modélisé comme une somme d'échos. Un modèle de canal multi-trajets est donc utilisé permettant de caractériser chaque trajet par une direction d'arrivée, un retard et un facteur d'atténuation. Cette approche permet en outre d'utiliser la stationnarité des angles et des retards. L'intérêt de l'approche paramétrique par rapport à l'approche classique non structurée a été quantifié en calculant des bornes analytiques pour la variance de l'estimation du canal. Par ailleurs, des simulations pour un système TD-CDMA ont permis de montrer le gain notable notamment sur les modèles de canal les plus réalistes. Des méthodes pour l'estimation conjointe de la vitesse et de la polarisation des ondes sismiques sont proposées afin d'en réaliser la séparation. Cette procédure est appliquée pour l'atténuation des ondes de surface. L'estimation conjointe des paramètres utilise deux méthodes basées sur le principe d'ESPRIT pour des signaux à large bande. Les paramètres ainsi estimés permettent de reconstruire les ondes de surface pour les éliminer par différence. Les résultats obtenus sur des données synthétiques et réelles ont permis de mettre en évidence l'efficacité de la méthode proposée.


  • Résumé

    This thesis discusses the use of high resolution techniques for joint angle and delay estimation. Two applications are considered one in the field of mobile telecommunications and the other in geophysics. A model for a multipaths signal received by a linear uniform array (sensors may be multi-components) is discussed. High resolution methods are known for their ability to estimate accurately the sinusoidal parameters. In addition problem of angle and delay estimation can-be reduced to a two-dimensional sinusoidal model. Joint angles and delays estimation makes it possible to carry out a parametric estimation of the channel of propagation in mobile communication for time-division systems. Because of the reflections of the transmitted signal, the signal received at the base station can be modelled by a sum of echoes. Parametric estimation is based on a multipaths channel model reducing the number of parameters to three parameters for each path: angle of arrival, delay and the attenuation factor. In addition, this parameterization allows to use stationarity of angle and delay parameters. The interest of the parametric approach with respect to classical approach has been shown by calculating the analytical bounds for the variance of the channel estimate. In addition, simulations for the complete the TD-CDMA system made it possible to show the improvement of performance obtained thanks to parametric estimation in particular on realistic models of channel. We proposed to carry out joint velocity and polarization estimation of the seismic waves in order to perform waves separation. In particular this method was applied for ground-rol attenuation. For joint velocity and polarization estimation, we proposed two methods based on the principle of ESPRIT for wide band signals. The parameters thus estimated make it possible to rebuild the waves of surface and to eliminate it by difference. The results obtained on synthetic and real data highlight the efficiency of the proposed method.

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Informations

  • Détails : 151 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.145-150.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2003)52
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