Mise au point d'un sondeur de canal bidirectionnel : Caractérisation du canal de propagation MIMO à 3, 5 GHz

par Hanna Farhat

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Ghaïs El Zein.

Soutenue en 2009

à Rennes, INSA .


  • Résumé

    Les techniques mimo (multiple-input multiple-output), utilisant plusieurs antennes simultanement en emission et en reception, constituent une solution pour repondre aux besoins des nouveaux systemes de communication sans fil en termes de debits et de qualite de service. Les nouvelles normes des reseaux locaux sans fil, reseaux radiomobiles et reseaux d’acces ont adopte le concept mimo. Ces nouveaux systemes exploitent la dimension spatiale pour la transmission de l’information en profitant de la diversite offerte par la propagation a trajets multiples. Dans un cas ideal, nous pouvons obtenir une augmentation lineaire des debits en fonction du nombre d’antennes. Toutefois, les performances des systemes mimo dependent largement de l’etat du canal de propagation, et dans ce contexte une caracterisation fine du canal est indispensable. Si dans une configuration mono-antennaire, la caracterisation et la modelisation du canal peuvent se limiter au domaine temporel, il est necessaire pour la technologie mimo de considerer la dimension spatiale au meme niveau que la dimension temporelle. L’objectif de cette these est la caracterisation spatio-temporelle du canal de propagation a 3,5 ghz. Cette etude va permettre d’approfondir la connaissance du canal de propagation mimo pour la bande du systeme wimax. Cette bande est tres peu abordee dans la litterature. L’approche retenue consiste a exploiter un sondeur de canal bidirectionnel large bande pour la caracterisation du canal de propagation mimo. Dans un premier temps, l’etude a porte sur l’extension et la mise a niveau de ce sondeur. Dans ce cadre, plusieurs architectures de reseaux d’antennes ont ete developpees pour la caracterisation spatiale du canal a 3,5 ghz. Ainsi, des reseaux de types lineaires et circulaires ont ete realises afin d’explorer differents types d’environnement. Ensuite, differentes methodes de traitement a haute resolution multi-dimensionnelles sont appliquees aux donnees de mesure afin d’ameliorer la precision des resultats. Enfin, plusieurs campagnes de mesure sont realisees dans cette bande de frequence et en particulier dans une configuration de type penetration "outdoor-to-indoor". Le traitement des donnees de mesure a permis d’extraire les parametres caracteristiques des trajets multiples et en particulier les directions de depart a l’emission et d’arrivee a la reception. Des comparaisons avec des resultats de simulation ont permis d’une part de valider la simulation, et d’autre part d’interpreter les resultats obtenus. D’autres campagnes de mesure seront necessaires pour aboutir a des modeles de canaux de propagation mimo realistes.

  • Titre traduit

    Design and realization of bidirectional channel sounder : characterization of MIMO propagation channels at 3. 5 GHz


  • Résumé

    The mimo (multiple-input multiple-output) technique, using multiple antennas at emission and reception, are a good solution for wireless communication systems to improve data rates and quality of service. Mimo wireless technology has progressed from the stage of fundamental research to commercially available products within a decade. It was adopted by normalization groups of recent wireless communication systems (mobile, wmans, wlans, …). These new systems exploit the spatial dimension to transmit information. Thus, the implementation of these techniques permits to achieve a substantial improvement of digital link performance. However, the performance of mimo systems is very dependent on the propagation channel. In this context, the study of the transmission channel is crucial. In a classical configuration, the channel characterization and modeling can be limited to the time domain. It is necessary, in the case of mimo systems, to consider the spatial dimension as well as the time dimension. This thesis presents the design and the realization of a measurement system allowing a precise characterization of the mimo propagation channel. This wideband channel sounder is developed at 3. 5 ghz. This band is not widely studied in the literature, especially in the outdoor-to-indoor configuration. The wimax system will operate in this frequency band. The used approach is the double directional characterization of the propagation channel. We extended an existing mimo channel sounder to the 3. 5 ghz frequency band. Different antenna array architectures were developed. Thus, linear and circular antenna arrays were designed and ealized at 3. 5 ghz. These different architectures permit the measurements in various environments. Then, the multi-dimensional sage algorithm was developed. It is used to obtain better resolution when applied on measurement data. Finally, several measurement campaigns were conducted at 3. 5 ghz in different environments. In particular, the outdoor-to-indoor scenario was explored. The propagation data processing permits us to obtain the channel characteristics. The multipath parameters were extracted as the dod (direction of departure) and doa (direction of arrival). A comparison between measurement and simulation results was realized. It shows a good agreement and permits the interpretation of propagation physical phenomena. More measurement campaigns are needed to obtain realistic mimo channel models

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Informations

  • Détails : 1 vol.147 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.p.131-147 (190 réf.). Index

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