Conception de systèmes multi-antennes multi-bandes pour terminaux mobiles LTE

par Lila Mouffok

Thèse de doctorat en Electronique et communications

Sous la direction de Xavier Begaud et de Anne Claire Lepage.

Le président du jury était Ala Sharaiha.

Le jury était composé de Christophe Roblin.

Les rapporteurs étaient Jean-Marc Laheurte, Jean-Marc Ribero.


  • Résumé

    Les techniques à base d’antennes multiples constituent une solution intéressante à l’augmentation du débit sans accroître la bande passante. Cependant, la conception de systèmes à base de diversité soulève de nouveaux défis quant à leur intégration au sein de terminaux à encombrement réduit. Le travail présenté consiste à prendre en compte conjointement les éléments déterminant les performances de communication multi-antennes et les contraintes d’intégration liées aux terminaux. Les systèmes développés fonctionnent dans deux bandes LTE: 790-862 MHz et 2.5-2.69 GHz; certains couvrent également la partie haute de la bande TVWS (TV White Space): 700-790 MHz afin d’offrir des applications de radio cognitive. Pour la première conception, la démarche consiste à obtenir un système performant sans rechercher, dans un premier temps une forte intégration. Néanmoins, le système proposé est intégrable dans des terminaux émergeant dans le marché actuel comme l’hybride téléphone-tablette. Des performances très satisfaisantes en termes de bandes et d’isolation sont atteintes. Ensuite, on privilégie la compacité du système tout en offrant des performances acceptables. Cette démarche permet la conception de trois prototypes, dont le dernier est intégrable dans un téléphone.D’autre part, l’influence de la présence d’un utilisateur mais également de l’intégration dans un terminal multimédia sur les performances des systèmes est étudiée. Enfin, les performances en diversité sont évaluées dans différentes configurations d’environnements. Les résultats ont montré que ces systèmes sont adaptés à la technologie LTE et offrent la possibilité d’établir des communications sans fil MIMO.

  • Titre traduit

    Design of multi-bands multiple antennas systems for LTE mobile terminals


  • Résumé

    Multiple antennas techniques are an interesting solution to increase throughput without increasing the bandwidth. This is an advantage in a context where the proliferation of users and services leads to a saturation of spectrum. However, the systems based on diversity raise new challenges for their integration into terminals. The work presented in this thesis is to consider jointly the performance of multi-antennas systems and integration into terminals constraints. Developed systems operate in two bands LTE: 790-862 MHz and 2.5-2.69 GHz, and cover also for some of them the upper part of the band TVWS (TVWhite Space): 700-790 MHz to provide cognitive radio applications. The first study is concentrated on designing an efficient system while maintaining a reasonable size. The proposed system is integrated into the terminals emerging in the market today such as mini-tablets, the tablet-phone hybrid or laptop. Very satisfactory performance in terms of bands and isolation are achieved. Aiming the size reduction, we propose an alternative compact system providing acceptable performances. For this purpose, three prototypes are proposed where the last could be integrated into a mobile phone. For all systems, we have evaluated the diversity performances in terms of correlation coefficient and Mean Effective Gain. It has been founded that the systems provide good diversity performances even if the terminal's position is changed during the communication. Moreover, the influence on the antennas performances with a presence of users is studied. The results show that these systems are suitable for LTE and can be used for MIMO wireless communications.


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