Un modèle hybride statistique-déterministe du canal LMS en environnements complexes

A hybrid statistical/deterministic LMS channel model for confined environments

• Auteur / Autrice : Xiang Li
• Direction : Rodolphe Vauzelle, Yannis Pousset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique des hautes fréquences, photonique et systèmes
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Qualité

Simulation, Méthodes de

Mesures de probabilités

Ondes électromagnétiques -- Propagation

Satellites artificiels dans les télécommunications

Résumé

Ce travail de thèse concerne l'étude des canaux de propagation entre un satellite et un mobile terrestre se déplaçant dans des milieux contraints de type urbain dense, urbain et suburbain. L'objectif est de produire une modélisation efficace des comportements de signaux reçus, et en particulier les évanouissements rapides et lents. La méthode proposée est illustrée en bande L mais peut s'étendre directement à la bande S. Elle est basée sur une approche hybride associant un modèle déterministe basé sur une méthode à rayons et un modèle statistique. Le premier chapitre présente le contexte de cette thèse ainsi qu'un état de l'art des modèles existants. En dégageant leurs avantages et inconvénients respectifs, le principe d'une modélisation hybride est proposé. Le deuxième chapitre est consacré à identifier de façon performante une loi de probabilité permettant de décrire une donnée acquise. Les travaux sont basés sur les tests de Kolmogorov–Smirnov et de Kullback–Liebler avec des histogrammes optimaux construits à l'aide de critères d'information. Le cas de plusieurs lois candidates est étudié. Le troisième chapitre est composé de deux études complémentaires : la modélisation en zones LOS et NLOS avec différentes lois de probabilité. L'étude a été basée sur des simulations déterministes dans des environnements de l'agglomération de Toulouse. Globalement, l'approche consiste à proposer un paramétrage dynamique des modèles statistiques évoluant selon les spécificités du milieu de réception du mobile terrestre et de la position du satellite. Dans le quatrième chapitre, les performances de la méthode proposée sont évaluées en termes de précision et de temps de calcul par rapport à des techniques déterministes. Pour la précision, la référence est fournie par un calcul purement déterministe, des mesures n'ayant pas été disponibles durant la thèse. Une extension de l'approche est proposée pour le cas de satellites défilants pouvant contribuer à une simulation dynamique du canal de propagation.

This PhD research focuses on the modeling and simulation of mobile satellite radio propagation channels in constrained areas, e. G. , build-up, urban and suburban areas. More precisely, the aim of the work is to develop a high performance model to predict the received signal behavior, in particular, the slow-fading and fast-fading. Based on a hybrid concept, we propose a novel channel model combining a deterministic approach (raytracing) and two statistical models : Nakagami-m and lognormal. The model was developed at L-band but is easily extensible to S-band. The context of this study and a state of art of the existing channel models are first introduced in chapter 1 of this thesis. After describing their advantages and drawbacks, we present the hybrid concept of our channel model. The work of chapter 2 aims at the selection of the fast-fading model. We use the Kolmogorov–Smirnov test and Kullback–Leibler test (with optimal histograms base on information theory) to compare the goodness of fit of different statistical models regarding to simulated sample signals. The third chapter is divided into two complementary studies as LOS and NLOS areas need to be modeled using optimum statistical laws. Based on deterministic simulations in Toulouse city areas using geosynchronous satellites, the channel behavior is studied from which we deduce our semi-deterministic model. It takes into account of the receiving site’s specificities and leads to dynamic statistical parameter setup. Finally, the use of the hybrid model is presented in chapter 4. We show the interest of our model by comparing the hybrid simulated signals to purely deterministically simulated ones in terms of precision and simulation time. In addition, the extensibility of our model is studied in order to use non-geosynchronous satellites.