Optimisation des performances de réseaux de capteurs dynamiques par le contrôle de synchronisation dans les systèmes ultra large bande

par Rshdee Alhakim

Thèse de doctorat en Signal, image, paroles, télécoms

Sous la direction de Emmanuel Simeu et de Kosai Raoof.

Soutenue le 29-01-2013

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Techniques de l’informatique et de la microélectronique pour l’architecture des systèmes intégrés (Grenoble ; 1994-....) (laboratoire) .

Le président du jury était Salvador Mir.

Le jury était composé de Emmanuel Simeu, Kosai Raoof, Eric Simon.

Les rapporteurs étaient Abbas Dandache, Daniel Roviras.

mots clés

• Chaîne de communications numériques sans fil
• Technologie ULB (Ultra large bande)
• Synchronisation
• Détection & estimation
• Poursuite
• Commande par modèle interne
• Communication ultra large bande
• Synchronisation

Résumé

Dans cette thèse nous nous sommes principalement concentrés sur les transmissions impulsion radio Ultra Large Bande (UWB-IR) qui a plusieurs avantages grâce à la nature de sa bande très large (entre 3.1GHZ et 10.6GHz) qui permet un débit élevé et une très bonne résolution temporelle. Ainsi, la très courte durée des impulsions émises assure une transmission robuste dans un canal multi-trajets dense. Enfin la faible densité spectrale de puissance du signal permet au système UWB de coexister avec les applications existantes. En raison de toutes ces caractéristiques, la technologie UWB a été considérée comme une technologie prometteuse pour les applications WSN. Cependant, il existe plusieurs défis technologiques pour l'implémentation des systèmes UWB. A savoir, une distorsion différente de la forme d'onde du signal reçu pour chaque trajet, la conception d'antennes très larges bandes de petites dimensions et non coûteuses, la synchronisation d'un signal impulsionnel, l'utilisation de modulation d'onde d'ordre élevé pour améliorer le débit etc. Dans ce travail, Nous allons nous intéresser à l'étude et l'amélioration de la synchronisation temporelle dans les systèmes ULB.

mots clés

• Digital wireless communication channel
• (Ultra wide band) UWB technology
• Synchronisation
• Detection & estimation
• Tracking
• Internal model control

Titre traduit

Optimizing the performance of dynamic sensor networks by controlling the synchronization in ultra wide band systems

Résumé

The basic concept of Impulse-Radio UWB (IR-UWB) technology is to transmit and receive baseband impulse waveform streams of very low power density and ultra-short duration pulses (typically at nanosecond scale). These properties of UWB give rise to fine time-domain resolution, rich multipath diversity, low power and low cost on-chip implementation facility, high secure and safety, enhanced penetration capability, high user capacity, and potential spectrum compatibility with existing narrowband systems. Due to all these features, UWB technology has been considered as a feasible technology for WSN applications. While UWB has many reasons to make it a useful and exciting technology for wireless sensor networks and many other applications, it also has some challenges which must be overcome for it to become a popular approach, such as interference from other UWB users, accurate modelling of the UWB channel in various environments, wideband RF component (antennas, low noise amplifiers) designs, accurate synchronization, high sampling rate for digital implementations, and so on. In this thesis, we will focus only on one of the most critical issues in ultra wideband systems: Timing Synchronization.