Modélisation hybride du canal radiomobile en environnement indoor complexe : application aux systèmes sans fil

Hybrid propagation channel modeling in complex indoor environment : application to wireless systems

• Auteur / Autrice : Sébastien Reynaud
• Direction : Alain Reineix, Rodolphe Vauzelle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique des hautes fréquences et optoélectronique. Télécommunications
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques
• Jury : Président / Présidente : Pierre Degauque
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ghaïs El Zein, Man Faï Wong
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pierre Degauque, Lionel Pichon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Différences finies

IEEE 802.11 (norme)

Systèmes de communication sans fil

Systèmes de télécommunications à large bande

Mots clés libres

Modélisation du canal de propagation indoor

Matrice de diffraction

Ondes planes

Tracé de rayons

Champ lointain

FDTD (Finite Difference Time Domain)

Tud

Résumé

De nos jours, un intérêt croissant est porté aux applications large bande telles que les réseaux sans fil (WLANs) car les services multimédia actuels nécessitent des débits de plus en plus importants et donc une plus large bande. Ces besoins en bande passante impliquent une montée en fréquence importante. A de telles fréquences et dans un contexte de propagation indoor, certains objets jusqu'alors négligés dans la modélisation du canal de propagation (objets de forme complexes et/ou de l'ordre de la longueur d'onde), peuvent perturber la transmission des signaux. Récemment, les techniques de tracé de rayons, associées à la Théorie Uniforme de la Diffraction (TUD), sont apparues comme étant les techniques les plus utilisées pour prédire le comportement du canal large bande. En effet, ces méthodes asymptotiques sont rapides et non limitées en fréquence. Cependant, dans un environnement de propagation indoor, cette démarche de rayons est insuffisante pour modéliser la diffraction par des objets de forme complexe et de petite taille devant la longueur d'onde. Pour de telles structures, les méthodes rigoureuses telles que la FDTD sont bien adaptées. Cependant, ces méthodes sont limitées en fréquence. Ce sujet de thèse consiste en l'élaboration d'une méthode hybride, combinant les avantages des méthodes TUD et FDTD. Les techniques de tracé de rayons seront utilisées pour modéliser la propagation dans les pièces et bâtiments comportant des objets canoniques grands devant la longueur d'onde. Le mobilier de petite taille et de forme complexe sera modélisé par FDTD. Le but final est de déterminer jusqu'à quel niveau de détail il faut descendre dans la prise en compte de l'environnement pour avoir une bonne représentation électromagnétique de la scène étudiée. De façon globale, ce sujet entre dans la thématique de l'évaluation de l'intérêt d'une modélisation déterministe du canal de propagation dans la simulation système.

Nowadays, an increasing interest is devoted to wide-band applications like Wireless Local Area Networks (WLANs), because the present multimedia services require more high bit rate and thus large bandwidth. These needs in bandwidth involve important rise in frequency. At such frequencies and in an indoor propagation context, several objects neglicted in the channel modelisation (objects of wavelength size or with complex shapes), can disturb signal transmission. Recently, ray tracing techniques (RT), associated to the Uniform Theory of Diffraction (UTD), have emerged as the dominant techniques to predict the wide-band channel behaviour. Indeed, these asymptotic methods are fast and not limited in frequency. However, dealing with INDOOR propagation, this classical approach is not sufficient to model object of wavelength size or with complex shapes. For these structures, rigorous methods like the FDTD, consisting in solving Maxwell's equations in discrete time domain, are well-suitable. This subject deals with the elaboration of a hybrid method, combining the advantages of the UTD and the FDTD methods. On the one hand, the RT technique is used to model the wave propagation in rooms and buildings including large objects compared to wavelength. On the other hand, the furniture with small size or complex shape will be modeled by FDTD. The final goal is to determine which accuracy level of description of the environment we have to choose to get a good electromagnetic representation of the studied scene. In global terms, this subject deals with the bringing of a deterministic channel modelisation in systems' simulations.