Performances des systèmes de communication "Ultra large bande" à impulsions radio

Time hopping impulse radio ultra wide band (TH-IR-UWB) systems performances

• Auteur / Autrice : Jocelyn Fiorina
• Direction : Gérard Attal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ghaïs El Zein

Mots clés

Mots clés libres

Télécommunications

Uwb

Résumé

Nous étudions dans cette thèse les systèmes de communication à ultra large bande (ULB) basés sur les impulsions radio, plus connus sous le terme Time Hopping Impulse Radio Ultra Wide Band (TH-IR-UWB). Après avoir introduit le principe des transmissions des signaux ULB, nous proposons de nouvelles mises en forme du signal accompagnées d'une comparaison synthétique de différentes modulations possibles. Un point fondamental dans l'étude des performances des systèmes ULB réside dans l'effet des interférences multi-utilisateurs (MUI). Dans les premières études sur l'ULB, les MUI étaient modélisées par un bruit Gaussien. Nous voyons dans notre thèse que cette hypothèse n'est pas toujours valable et qu'elle surestime les performances du récepteur par corrélation classiquement utilisé en ULB. En développant un modèle de collision des impulsions, nous proposons une formule qui permet de mieux estimer les performances en terme de taux d'erreur binaire. Nous mettons également à jour un phénomène de résonance stochastique traduisant l'aspect peu ordinaire des interférences ULB. Nous menons alors une analyse approfondie des MUI qui nous permet de mettre à jour les conditions de gaussianité et non-gaussianité des signaux interférents. Ce résultat permet de mieux comprendre les MUI et nous montrons également un compromis qui en découle, entre le facteur de répétition et la longueur de la trame du signal ULB. Finalement nous proposons un récepteur simple adapté aux interférences ULB dont les performances sont très bonnes et dépassent même dans certains cas les prévisions issues de l'approximation Gaussienne jugées jusque là trop optimistes.

Time Hopping Impulse Radio Ultra Wide Band (TH-IR-UWB) systems are the object of the studies in this thesis. We first introduce the UWB principles and then propose new signalling schemes together with a synthetic comparison of the performances of different modulation possibilities. A key point in UWB performances is the Multi User Interference (MUI). In the first studies on UWB, MUI was supposed to be Gaussian. We see in our thesis that this hypothesis is not always true and that it overestimates UWB performances. By developing an impulse collision model, we propose a formula allowing a better estimation of the bit error rate. We also reveal a stochastic resonance phenomenon showing the unusual aspect of UWB interferences. Then we perform a detailed analysis of MUI, which allows us to work out the condition of Gaussianity and non-Gaussianity of the interfering signals. This results help in understanding MUI and, thanks to it, we may demonstrate the existence of a trade-off between the repetition factor and the frame length. Finally we propose a simple receiver adapted to the UWB MUI, which performances are greatly increased and may in some cases outperform the prevision of the Gaussian approximation which was considered to be too optimist before.