Modélisation et étude de la capacité du canal pour un système multi-antennes avancé exploitant la diversité de polarisation

Channel modelling and capacity for advanced multi-antenna systems exploiting polarization diversity

• Auteur / Autrice : Nuttapol Prayongpun
• Direction : Kosai Raoof
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal, image, parole, télécoms
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de communication sans fil

Modèles mathématiques

Systèmes à entrées multiples et à sorties multiples

Résumé

Depuis quelques années, il y a une exigence accrue quant à la rapidité de transferts d'information, notamment, en raison de la généralisation des applications multimédia sur le système de communication sans fil. Pour y remédier, les chercheurs du laboratoire Bell en 1996 ont proposé une technique d'emploi simultané de réseaux d'antennes en émission et en réception (MIMO). Le canal MIMO est alors constitué par un ensemble de sous-canaux. Grâce à cette technique, le débit et la qualité de transmission peuvent être améliorés sans augmenter la puissance de transmission et la bande passante supplémentaires. Cependant, les gains obtenus par ce système peuvent se diminuer en raison de la corrélation entre les sous-canaux du canal MIMO, en particulier, si la séparation entre antennes est limitée et l'étalement angulaire est étroit. Donc, l'objectif des travaux réalisés dans le cadre de cette thèse est de proposer un système MIMO à diversité de polarisation qui permet de réduire la corrélation entre les sous-canaux et en même temps de miniaturiser la taille des réseaux d'antennes. Le travail présenté dans cette thèse est d'abord consacré à la caractérisation et à la modélisation du canal de transmission compte tenu des diverses composantes de polarisation des antennes à trois dimensions. Est traitée également l'étude comparative de la capacité de deux types de systèmes de communication multi-antennes. D'une part, il s'agit du système de communication multi-antennes à polarisation unique : dans ce système, sont exploités des antennes ayant les mêmes polarisations. D'autre part, sont examinés les systèmes à polarisation multiple, à savoir, les systèmes MIMO à double polarisation, à triple polarisation et à sextuple polarisation.

At present, there is a high demand for an increasing data rate transmission over wireless communication systems, in order to serve a recent development of multimedia applications on terminals. In 1996, one important technique was proposed by Bell laboratory researchers in order to improve data throughput and quality without increasing additional bandwidth and power of transmission. The basic aim of this technique is to create the independent sub-channels by using multiple antennas at the transmitter and receiver sides (MIMO). However, MIMO systems suffer from the correlation between the sub-channels that might occur, especially, when the distance between antennas is limited and when the angular spread is narrow. This incident affects the performance of MIMO systems. Therefore, the main objective of this thesis is to implement a MIMO system with polarization diversity so as to reduce the correlation between the sub-channels under physical limitation of antenna array size. The research presented in this thesis is composed of three main parts. First of all, a three dimensional modelling of the MIMO transmission channel is proposed. In order to accurate the channel, was taken into account the characteristic of the antenna polarization. Secondly, the channel capacity for the multiple antenna systems employing single polarized antennas is examined. Finally, we extend our study by focusing on the multiple antenna systems with the polarization diversity such as MIMO systems with double polarization, triple polarization and sextuple polarization.