Terminaux multicapteurs pour communications par satellite : techniques de formation de voies en émission et capacité

• Auteur / Autrice : Nikolaï Lebedev
• Direction : Jean-François Diouris
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique & génie électrique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes)
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ghaïs El Zein

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Satellites artificiels dans les télécommunications

UMTS (norme)

Résumé

L'objectif de cette thèse est l'étude des possibilités d'utilisation de terminaux multicapteurs au sol dans les systèmes de communications mobiles par satellites. La complexité et le coût du terminal peuvent être réduits de façon significative lorsqu'un balayage mécanique est remplacé par un balayage électronique. Le contrôle de puissance pouvant être effectué de manière plus efficace, la consommation électrique du terminal peut être réduite. D'autre part, la formation de faisceau permet de concentrer 1'énergie transmise vers les directions angulaires souhaitées tout en diminuant les interférences produites sur d'autres systèmes ou sur d'autres satellites. Après l'introduction, le chapitre 2 est consacré à une synthèse des techniques de réception qui servent de point de départ pour la modélisation en émission. Ces techniques sont présentées sous l'angle de la dimension utilisée: temporelle on spatiale. Le chapitre 3 porte sur l'utilisation des antennes multiples en émission. Nous considérons deux types de traitement dont les concepts sont proches de ceux utilisés en réception : la diversité d'émission et la formation de faisceaux. Une tentative de classification de ces méthodes est entreprise, faisant apparaître les différences fondamentales entre ces deux techniques. D'autres critères de classification, comme, par exemple, la présence d'une voie retour d'information ou l'utilisation des estimations du canal obtenues en réception sont également utilisés. Nous nous sommes particulièrement intéressés à l'amélioration des performances de la liaison apportée par cette configuration en termes de la capacité au sens de la théorie de l'information, donc du débit maximal qui peut être atteint. Dans le chapitre 4 nous introduisons le concept de la capacité stochastique des canaux à évanouissements. Deux scénarios différents sont alors considérés. Le premier cas est multi-utilisateur avec formation de voies au niveau du terminal sur un canal de Rayleigh à évanouissements lents. Nous avons montré, entre autres, que la capacité par utilisateur croît avec le nombre d'antennes utilisées et diminue avec le nombre d'utilisateurs. Dans le deuxième cas nous avons considéré un canal de Rice. Nous avons montré que la variance de la capacité vue comme une variable aléatoire, augmente si la proportion de 1'énergie transmise à travers la composante diffuse augmente et si la dispersion angulaire des réflecteurs locaux diminue. Dans le chapitre 5 nous avons entrepris 1'étude de méthodes d'émission nécessitant peu d'information sur le canal: diversité par décalage temporel en boucle ouverte et formation de voie en émission n'exploitant que l'information de contrôle de puissance. Les performances de la première méthode ont été évaluées sur un canal à évanouissements de Rayleigh puis de Nakagami dans le contexte AMRC. La deuxième méthode permet d'effectuer l'optimisation conjointe du diagramme de rayonnement du réseau et de la puissance émise en utilisant des algorithmes très peu complexes. Le dernier chapitre fournit le descriptif d'une chaîne de simulation de la voie descendante de l'UMTS FDD que nous avons développée afin d'évaluer les performances de plusieurs méthodes de diversité d'émission sur les canaux à évanouissements variant dans le temps. Les résultats des simulations sur différents types de canaux sont présentés, ainsi que le descriptif des principales fonctions réalisées par le simulateur.