Etude avancée des canaux de transmission radio en contexte MIMO : environnements complexes et couplage inter-antennes très large bande

par Carlos Pereira

Thèse de doctorat en Sciences et technologies de l'information et de la communication

Soutenue en 2008

à Poitiers .


  • Résumé

    L'essor considérable des télécommunications, à travers la conception et le déploiement de réseaux sans-fil de plus en plus performants en termes de capacité d'abonnés et de débit de transmission, témoigne d'un véritable besoin de nos sociétés actuelles. Ainsi, les systèmes envisagés pour répondre à ces attentes doivent fonctionner dans des environnements de plus en plus complexes (milieux urbains denses et/ou intérieurs). Néanmoins, ces types d'environnements présentent la contrainte d'engendrer une propagation des ondes par trajets multiples. Ce phénomène provoque, lors d' une transmission numérique, des risques d'interférences inter-symboles, de chute brutale du niveau de réception, etc. . . Pour y remédier, un concept tirant profit de la diversité spatiale et considérant plusieurs antennes à l'émission et à la réception (MIMO : ”Multiple Input Multiple Output”) a été développé. Celui-ci permet, dans le contexte des réseaux de communication personnels et métropolitains, de répondre aux attentes des abonnés quant à la rapidité et à la qualité des communications numériques. Le canal de transmission en devient ainsi un élément central et l'analyse de ses propriétés représente un enjeu important et un sujet de recherche actif. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre d'une étroite collaboration entre le Département SIC-XLIM de l'Université de Poitiers et le Département Micro-Ondes de Télécom Bretagne (Brest). Son objectif est double et concerne - d'une part, l'influence de la modéisation de l’environnement sur la caractérisation du canal MIMO par l'intermédiaire d'un simulateur de propagation à tracé de rayons. Plus précisément, ce travail se concentre sur l'aspect géométrique de la modélisation et dans une moindre mesure sur l'influence des propriétés électriques des matériaux; - d'autre part, la question du couplage entre antennes, provoqué par la proximité de celles-ci. La modélisation de ces dernières, issue de précédents travaux menés aux Département Micro-ondes, est tout d’abord rappelée. Elle est ensuite appliquée aux résultats de simulation par une approche rayon. Enfin, la modéisation du couplage entre antennes est reprise pour intégrer pleinement les propriétés de polarisation des antennes. Cette étude est étendue au contexte Ultra Large Bande (ULB) pour lequel de très grands débits de transmission sont considérés. Cette ultime étape permet d'évaluer les bénéfices et les limitations de la modélisation antennaire développée pour finalement dégager les perspectives possible de ce travail de thèse.

  • Titre traduit

    Advanced study of radio transmission channel in MIMO context, complex environments and coupling between very large band antennae


  • Résumé

    The significant development of telecommunication, due to the conception and the deployment of wireless networks always more efficient in term of subscribers’capacity and transmission bit rate, shows a real need of our current society. Thus, the systems planed in order to conform to the new requirements have to work in environments more and more complex (indoor and/or dense urban environments). Nevertheless, these kind of environments present the constraint to generate a wave propagation through a multi-path mecanism. This phenomenon induce, during a numerical transmission, some risks about inter-symbols interferences, a great loose of power reception, etc. . . In order to overcome this drawback, a concept wich exploits the spatial diversity of the radio channel and using both antennae at transmitter and receivers’side (ie. MIMO : ”Multiple Input Multiple Output”) was developed. This last one allows, in a context of personal and metropolitan networks, to conform to the demands of subscribers in term of speed and quality of numerical communication. As a consequence, the transmission channel become the central element and the analysis of these properties is an important stake and an active research subject. This thesis is part of a collaboration between the Department of SIC-XLIM of the University of Poitiers and the Department of Micro-waves of Telecom Bretagne (Brest). His aim is double and concern – in one hand, the influence of environment modeling in MIMO channel caracterization by the intermediary of a propagation simulator using a 3D ray-tracing. More precisely, this work focus on the geometrical description and to a lesser extent on the influence of electrical properties of materials ; – in other hand, the matter of the coupling between antennae, produced by their nearness. The modeling of these last ones, coming from previous investigations made by the Micro-wave department, is firstly reminded. Secondly it is applied to results obtained by a ray approch. Finally, the modeling of mutual coupling beween antennae is improved in order to include fully the polarization properties of antennae. This study is extended to the Ultra Wide Band (UWB) context for which high bit rates is considered. This ultimate step allows to evaluate the beneficts and limitations of the antennae modeling developed in order to give some possible perspectives to this thesis work.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (190 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 113 réf.

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