Application du retournement temporel (RT) aux systèmes de communications ultra large bande (ULB) et multi-antennes (MIMO)

par Ijaz Haider Naqvi

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Ghaïs El Zein et de Besnier, Philippe.

Soutenue en 2009

à Rennes, INSA .

mots clés

• Systèmes, Théorie des -- Systèmes de communication sans fil -- Multiplexage -- Communications -- Électronique

Résumé

Dans les systèmes ultra large bande (ULB), des impulsions RF extrêmement étroites sont employées pour la communication entre émetteurs et récepteurs. En raison de leur bande passante très large, les signaux ULB entraînent un grand nombre de trajets multiples résolvables et donc réduisent les interférences provoquées par la superposition de ces trajets. Toutefois, cela nécessite la mise en œuvre d’un système de réception complexe. Le retournement temporel (RT) est une approche qui permet de utiliser des récepteurs simples en déplaçant la complexité vers l'émetteur. Le signal reçu RT est très focalisé dans les domaines temporel et spatial. Les focalisations temporelle et spatiale permettent de réduire respectivement l’interférence entre symboles et l’interférence multi-utilisateurs. Dans cette thèse, nous étudions la technique du RT en ULB et son application aux communications haut débit. La validation de la technique du RT dans le laboratoire est réalisée et une étude paramétrique du RT est faite avec des configurations mono et multi antennes (MIMO). La robustesse du RT est également étudiée dans un environnement non stationnaire. Ensuite, la technique du RT est appliquée pour la communication de données. Ainsi, des communications à haut débit sont validées experimentallement pour des canaux de propagation denses en trajets multiples. Dans ce cadre, une nouvelle technique de modulation basée sur le RT est proposée. Enfin, la communication RT multi-utilisateurs a également été étudié au cours de cette thèse. Les résultats suggèrent que le RT ULB est une approche prometteuse et attrayante pour les futurs réseaux locaux et personnels sans fil (WLAN et WPAN).

Titre traduit

Application of Time Reversal (TR) Technique to Ultra wideband (UWB) and multi antenna (MIMO) communication systems

Résumé

In ultra wideband (UWB) systems, extremely narrow RF pulses are employed to communicate between transmitters and receivers. Because of their extremely wide bandwidth, UWB signals result in large number of resolvable multipaths and thus reducing the interference caused by the superposition of these multipaths. However, it also results in a complex receiver system. Time reversal (TR) is a transmission approach which permits to detect received signal with simple receivers by shifting the complexity to the transmitter. The received signal in the TR scheme is very focused in time and spatial domains. Temporal and spatial focusing permit to reduce inter symbol interference and multiuser interference respectively. In this Ph. D. Thesis, we investigate the TR UWB scheme and its application to high data rate communication. A validation of the TR scheme in the laboratory is performed and a parametric study of TR is carried out with single and multiple antenna configurations (MIMO). The robustness of the TR scheme is also studied in a non stationary environment. Furthermore, TR scheme is investigated from the communication point of view. Experimental validations of a new modulation scheme and high data rate communication for TR UWB are performed for dense multipath propagation channels. Finally, multiuser TR communication has also been studied during the course of this thesis. The results suggest that the TR UWB scheme is a promising and attractive transmission approach for future wireless local and personal area networks (WLAN & WPAN).