Thèse soutenue

Etude d'antennes en diversité pour téléphones mobiles et réseaux locaux radio électriques

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Auteur / Autrice : Ali Khaleghi
Direction : Jean-Charles Bolomey
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences appliquées
Date : Soutenance en 2006
Etablissement(s) : Paris 11
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Résumé

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Des niveaux élevés du rapport signal/bruit (SNR) sont nécessaires pour obtenir une bonne qualité de service et de hauts débits pour les nouvelles générations de téléphones mobiles (3G, 3,5 G) et pour les réseaux locaux sans fil (WiFi IEEE 802. 11b/g/a). Afin d'améliorer le SNR et de faire face aux effets de l'environnement (trajets multiples, diffraction, brouillages) sur la transmission de données, il est possible d'appliquer aux systèmes de radiocommunications, des techniques de diversité. Cette thèse vise à approfondir les techniques de diversité appliquées aux mobiles de radiotéléphonie et aux modules de réseaux locaux radioélectriques et à montrer les possibilités d'amélioration de ces techniques en incluant plusieurs antennes dans le système. L'amélioration apportée par la diversité va dépendre très fortement des caractéristiques des antennes utilisées et de l'environnement électromagnétique. Au préalable, il est nécessaire de caractériser la propagation mobile : pour cela, différents canaux mobiles de propagation sont étudiés et un simulateur de fading (trajets multiples) est développé. Le simulateur de fading est combiné à une modélisation des angles d'arrivée (AoA) afin de pouvoir calculer les performances des terminaux radio incorporant de multiples antennes. La vérification de l'approche théorique est effectuée grâce à des mesures réalisées dans la chambre réverbérante de Supelec. De plus, les caractéristiques statistiques des signaux dus aux trajets multiples dans la chambre réverbérante sont étudiées en détail. En utilisant les méthodes proposées, les améliorations apportées par les techniques de diversité d'antenne sont étudiés, en mettant l'accent sur le gain de diversité. La diversité d'antenne est étudiée dans un premier temps, pour deux antennes dipôles parallèles en fonction de la distance de séparation de ces antennes, et validée ensuite par les simulations et les mesures conduites dans la chambre réverbérante de Supelec. La diversité de phase et du diagramme de rayonnement est identifiée et calculée pour des antennes proches. En fonction de ces résultats, un système simple et compact de diversité d'antenne de téléphone mobile est réalisé. Ses performances prenant en compte le modèle humain de fantôme (SAM) sont analysées à travers, entre autres, deux paramètres fondamentaux dans ce type d'étude : le coefficient de corrélation des signaux incidents et le gain efficace moyen de diversité (MEG). Finalement, quatre systèmes compacts différents de diversité d'antenne ont été conçus, simulés et réalisés pour des applications de réseaux locaux sans fil (WLAN). Les antennes considérées ici utilisent la diversité de polarisation, de diagramme de rayonnement et de phase en vue de l'amélioration de la qualité de réception du signal en présence de trajets multiples. L'efficacité de la diversité est vérifiée par des simulations électromagnétiques et par des mesures.