Experimental characterization of the radio channel for systems of large bandwidth and multiple antennas

par Concepción Garcia Pardo

Thèse de doctorat en Micro et nano technologies, acoustique et télécommunications

  • Titre traduit

    Caractérisation expérimentale du canal radio pour des systèmes multi antennes très large bande


  • Résumé

    La généralisation des nouvelles applications des communications sans fil nécessitera dans un avenir proche des communications très haut débit qui avoisineront 1Gb/s. Une des solutions proposées pour répondre à cette demande est basée sur l’utilisation de réseaux d’antennes à l’émission et à la réception connue sous la terminologie Multiple-Input Multiple-Output (MIMO). Plus récemment, les techniques ultra large bande (ULB) ont connu un regain d’intérêt grâce aux débits très élevés qu’offre sa grande bande passante et les faibles puissances d’émission mises en jeux. Si on envisage l’association de ces deux techniques au sein même d’un système, il est nécessaire, lors de l’optimisation de la chaîne de communication, de connaître au préalable les caractéristiques du canal radio. L’objectif de cette thèse porte sur la caractérisation expérimentale multidimensionnelle (MD) du canal radio pour des communications en milieux confinés. L’intérieur des bâtiments et le tunnel ferroviaire seront deux exemples traités dans cette étude. Précisons que la demande de haut débit en tunnel ferroviaire concerne les communications multimédia pour des applications de vidéo surveillance et de contrôle commande. Les travaux originaux menés au cours de cette thèse ont porté sur :- Le développement d’un sondeur de canal MIMO large bande permettant une caractérisation directe dans le domaine temporel. - La caractérisation (MD) en polarisation croisée du canal de propagation à l’intérieur d’un bâtiment et en tunnel. - l’analyse phénoménologique de la technique de retournement temporel et des diversités de polarisation, fréquentielle et d’espace appliquées aux communications en tunnel.


  • Résumé

    Recent and future wireless applications require large data rates. Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) systems were proposed as one solution to achieve higher spectral efficiency. More recently Ultra-Wideband (UWB) systems, have gained interest owing its extremely high data rates. However, precise knowledge of the radio channel is an essential issue to design the global system and, thus to reach such improvement in the performances of wireless communications. This thesis is mainly focused on the experimental characterization of the radio channel for systems with large bandwidth and MIMO. In general, most of the research on MIMO and UWB are performed in indoor environments. However, there are other scenarios where reliable communications are also needed, for example, in tunnels. In this special environment, there is an increasing necessity of developing and implementing control/command equipment, in order to develop safe and efficient trains and infrastructures. Thus, the objectives pursued in this thesis are:- Improve an existing frequency-domain MIMO channel sounder to achieve more enhanced capabilities.- Develop a wideband time-domain MIMO channel sounder in order to perform measurements directly in the time-domain.- Characterize the MIMO-UWB radio channel in office environment by means of measurements carried out in the underground level of the Universidad Politécnica de Cartagena. Multi dimensional channel parameters have been deduced from numerous measurement campaigns.- Study the propagation in tunnels and give physical interpretation of the performances of space, frequency and polarization diversity, and of time reversal techniques.


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