Contribution au développement et à l'optimisation d'un démonstrateur d'antennes adaptatives : Application à des systèmes de communications sans fil haut débit : WiMax

Contribution to the development and to the optimization of a demonstrator of adaptive antennas : Applications to high speed wireless communication systems : WiMax

• Auteur / Autrice : Moctar Mouhamadou
• Direction : Patrick Vaudon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique des hautes fréquences, optoélectronique. Télécommunications
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réflectomètres

Systèmes de communication sans fil

Systèmes de télécommunications

Antennes adaptatives

Antennes-réseaux

Mots clés libres

Antennes intelligentes

Formation de faisceau

Direction d'arrivée

Réflectomètres cinq-ports

Synthèse de réseau d'antenne

Modulateur vectoriel

Résumé

La tendance actuelle est d'utiliser les systèmes multi-antennes en émission et en réception afin d'utiliser au mieux le spectre radioélectrique et d'améliorer la liaison radio pour les systèmes de communications sans fil. C'est dans ce contexte que s'inscrit ce mémoire de thèse qui porte sur l'étude et l'optimisation d'un démonstrateur d'antennes intelligentes. Après avoir effectué une étude approfondie des méthodes de détection de directions d'arrivée des signaux RF et développé une technique de formation de lobe, deux prototypes de système d'antenne adaptative ont été développés dans la bande WiMax (3. 4 - 3. 5 GHz) et validé expérimentalement. Le premier prototype fonctionnant en réception est basé sur les liaisons de type Uplink. Il utilise les démodulateurs cinq-ports et le système de formation numérique de faisceau où les poids sont calculés par l'algorithme SQP (technique de synthèse développée) et appliqués directement aux signaux en bande de base afin d'améliorer la qualité des signaux reçus c'est-à-dire améliorer le rapport signal à interférent plus bruit. Le deuxième fonctionnant en émission est basé sur les liaisons de type Downlink, c'est un système analogique de formation de faisceau utilisant les modulateurs vectoriels commandés numériquement à partir de la loi d'alimentation donnée par la synthèse de diagramme (algorithme SQP) afin de concentrer le rayonnement émis dans la direction privilégiée du récepteur utile. Ces deux systèmes sont complémentaires dans la mesure où ce dernier utilise les résultats de mesure de DoA du premier pour adapter son diagramme de rayonnement en fonction de la position angulaires des sources.

The current tendency is to use the multi-antennas systems in emission and/or reception in order to optimize the radioelectric spectrum as well as possible and to improve the radio connexion for the wireless communication systems. It is in this context that this thesis is related to the study and optimization of a demonstrator of smart antennas. After having carried out a thorough study of the detection methods of directions of arrival of the RF signals and having developed a beamforming technique, two prototypes of adaptive antenna system were developed in the WiMax band (3. 4 - 3. 5 GHz) and experimentally validated. The first system functioning in reception is based on the Uplink. It uses the five-port demodulators and the numerical beamforming system where the weights are calculated by the SQP algorithm (technique of pattern synthesis developed) and directly applied to the signals in baseband in order to improve quality of the received signals i. E. To improve the signal to interference plus noice ratio. The second system functioning in emission is based on the Downlink ; it is an analogical beamforming system using the vectors modulators controlled numerically, starting form the weight given by the array pattern synthesis (SQP algorithm) in order to concentrate the radiation emitted in the desired direction of the useful receiver. These two systems are complementary insofar as the last one uses the results of measurement of DoA of the first one to adapt its radiation pattern according to the position angular of the sources.