Prise en compte de la diffusion sur des surfaces rugueuses dans une simulation du canal radioélectrique

par Yann Cocheril

Thèse de doctorat en Sciences et technologies de l'information et de la communication

Sous la direction de Rodolphe Vauzelle.

Soutenue en 2006

à Poitiers , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers ; 1992-2008) , en partenariat avec Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées (autre partenaire) .

mots clés

• Ondes radioélectriques -- Propagation
• Ondes millimétriques
• Ondes électromagnétiques -- Diffusion
• Rugosité

Résumé

Le travail de la thèse a été d'intégrer au logiciel de simulation de la propagation des ondes électromagnétiques CRT, développé au laboratoire SIC et basé sur un tracé de rayons 3D, la réflexion diffuse par des surfaces rugueuses. La première partie du travail a donc été de modéliser, puis de caractériser statistiquement la géométrie des surfaces rugueuses, dans le but de simplifier leur utilisation dans le simulateur de propagation d'ondes. Nous nous sommes focalisés sur l'étude de surfaces réelles telles que les crépis d'intérieurs, dans le souci permanent d'avoir une simulation du canal la plus réaliste possible. Ensuite, nous avons étudié la diffusion par ces surfaces rugueuses, indépendamment du simulateur de propagation d'ondes. Puis, deux méthodes issues du domaine de la Synthèse d'Images ont été choisies pour simuler le phénomène de diffusion. Une fois adaptées à notre domaine, puis implémentées dans le simulateur de propagation d'ondes 3D sous forme de plugin (module), elles nous ont permis d'étudier l'influence de ce type de surfaces sur la propagation des ondes électromagnétiques, et donc sur les paramètres caractérisant le canal radio. Enfin la dernière étape a été d'étendre la méthode à des environnements outdoor, et d'étudier l'influence de la prise en compte de la réflexion diffuse sur la qualité d'une transmission

Titre traduit

Toward a realistic simulation of the radio wave propagation including the scattering phenomenon on rough surfaces

Résumé

This PhD research focuses on the scattering of an incident electromagnetic wave on rough surfaces, and more specially on the integration of this phenomenon in a wave propagation simulation based a full 3D Ray-Tracing. In this dissertation, we explain first how we describe rough surfaces to include them easily in the wave propagation simulator. Several real rough surfaces like indoor roughcasts are studied in order to have the more realistic simulation of the wave propagation in environments composed with this kind of surfaces, like indoor environments. Then we present two methods used in the Computer Graphics field to simulate the scattering phenomenon of the light. We adapt them to our problem (the scattering of an electromagnetic wave) and we integrate them in the wave propagation simulation in a plugin form. Thanks to these two methods we are able to study the influence of such rough surfaces on the wave propagation in several indoor environments comparing the channel parameters in smooth and rough cases. Finally, we extend this method to another rough surfaces that we can encounter in outdoor environments and we show the influence of the scattering phenomenon on the quality of a numerical transmission.