Modelisation et analyse de la propagation intra-muros en vue d'applications medicales haut debit

Analysis and modelisation on the indoor propagation for high rate medical applications

• Auteur / Autrice : NATHALIE RAOULT
• Direction : Jean-Louis Coatrieux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement du signal et des télécommunications
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Rennes 1

Résumé

Ce travail est realise en vue de concevoir un systeme de communications haut debit a l'interieur d'un batiment. Apres une etude comparative des transmissions par voie cablee et sans fil, nous optons pour la deuxieme solution. En effet, elles offrent une portabilite plus importante et un cout d'installation plus faible. Une etude comparative originale des systemes infrarouges et radioelectriques est presentee. Le principal avantage du domaine infrarouge est qu'il n'est pas reglemente. Apres une etude theorique, nous realisons un emetteur et un recepteur infrarouges, afin d'etablir une liaison diffuse a 1 mbit/s. Les problemes d'ombrage et surtout de consommation electrique, et par consequent d'autonomie des sources d'energie nous conduisent a nous interesser plus particulierement aux systemes radioelectriques. Notre application fait partie des systemes radioelectriques prives independants. La seule bande de frequences disponible, permettant de transmettre un debit superieur a 614,4 kbit/s est la gamme des frequences comprises entre 2,4465 ghz et 2,4835 ghz. La premiere etape de notre etude est la conception d'un logiciel de propagation en trois dimensions dans un environnement intra-muros. Une des grandes originalites de ce logiciel est la prise en compte de la polarisation des antennes, de leur directivite, ainsi que l'etude aisee de divers traitements en diversite. Nous avons ensuite exploite intensivement ce logiciel afin d'etudier differents aspects du canal intra-muros. Dans un premier temps, la loi d'attenuation en fonction de la distance entre l'emetteur et le recepteur est modelisee. Ensuite, l'apport de la polarisation circulaire pour diminuer les evanouissements du signal est montre. L'interet d'un recepteur a diversite spatiale pour reduire le fading est egalement confirme. Ce travail montre que l'utilisation d'antennes a polarisation circulaire permet de reduire lecart type de la dispersion temporelle. Ce parametre decroit egalement lorsque l'angle d'ouverture de l'antenne receptrice diminue, a condition que le lobe principal du diagramme de rayonnement soit oriente vers l'emetteur. Le debit numerique transmissible peut alors etre augmente sans engendrer d'interferences intersymboles supplementaires. L'utilisation d'un recepteur multicapteur constitue d'antennes directives est un moyen tres efficace de minimiser l'ecart type de la dispersion temporelle, quelle que soit l'orientation du recepteur par rapport a l'emetteur. Une premiere campagne de mesures permet de modeliser l'attenuation de la puissance en fonction de la distance entre l'emetteur et le recepteur. A cette occasion, l'influence de la polarisation des antennes est particulierement etudiee. Le fading rapide est caracterise statistiquement par une deuxieme serie de mesures. Ensuite, nous nous interessons a la reponse impulsionnelle du canal intra-muros. Les resultats experimentaux confirment l'interet d'utiliser une antenne directive en reception pour diminuer l'etalement des retards, et en consequence les evanouissements selectifs en frequence, provoques par les multitrajets, qui sont effectivement reduits.