Canal de propagation d'antennes fortement couplées : Application aux réseaux de capteurs enfouis dans un milieu à pertes

par Imad Adjali

Projet de thèse en Electronique, Optronique et Systèmes

Sous la direction de Jean-Marc Laheurte.


  • Résumé

    La conception des systèmes de communication sans fil nécessite une caractérisation précise de la propagation des ondes dans leur environnement. Avec la croissance de l'internet des objets et le déploiement de réseaux omniprésents, la densité des objets connectés (tags RFID, capteurs et actionneurs) augmente exponentiellement dans notre environnement. Dans ce contexte, des densités élevées d'objets connectés, c'est-à-dire de nombreux dispositifs communicants dans des zones électriquement petites, peuvent exister. La haute densité d'objets connectés peut générer un couplage électromagnétique non négligeable entre eux, ce qui modifie leurs caractéristiques électromagnétiques intrinsèques (l'adaptation et le gain d'antennes). Ces modifications électromagnétiques peuvent conduire à modifier et à dégrader la communication radio entre les périphériques. Dans une configuration plus exigeante, le réseau dense de capteurs peut être à proximité ou même enterré dans un milieu à pertes (corps, tissus ou sol). Néanmoins, la modélisation du canal de propagation dans un milieu dense et à pertes est beaucoup plus difficile que dans l'espace libre. En outre, la nature différente des objets connectés, des environnements et des applications entraîne une connaissance incertaine de l'environnement proche et de la configuration du réseau dans laquelle fonctionne le capteur. Compte tenu de la complexité et de la variabilité de l'environnement ou du dispositif lui-même, une approche purement déterministe des modèles d'antennes et/ou de leurs interactions avec leur environnement immédiat n'est pas réaliste. Les outils de simulation et d'optimisation et les critères de conception de l'antenne elle-même doivent être revus afin d'inclure la complexité et la variabilité de l'environnement.

  • Titre traduit

    Propagation channel modeling for highly coupled antennas: Application to sensor networks operating in a lossy medium


  • Résumé

    The design of wireless communication systems require a precise characterization of wave propagation in their environment. With the growth of Internet of Things (IoT) and the deployment of pervasive networks, the density of connected objects (RFID tags, sensors, actuators and mobile devices) increases exponentially in our environment. In this context, high densities of connected objects, i.e. numerous communicating devices in electrically small areas, can exist. High density of connected objects can bring up non negligible electromagnetic coupling between them which modifies their intrinsic electromagnetic characteristics (antennas parameters and matching conditions). These electromagnetic modifications can lead to alter and degrade the communication links between devices. In a more demanding configuration, the dense sensor network can be in the vicinity of or even buried in a lossy medium (body, tissues or ground). Propagation channel modeling within a dense and lossy medium is, however, significantly more challenging than through air. Moreover the various nature of the connected objects, environments and applications result in an uncertain knowledge of the close environment and the network configuration in which the communicating sensor or terminal operates. Given the complexity and variability of the environment or of the device itself, a purely deterministic approach to model antennas and/or their interactions with their immediate environment would not be realistic. The simulation and optimization tools and the design criteria of the antenna itself should be revisited in order to include the environment complexity and variability.