Modélisation et conception d’un récepteur non cohérent ultra large bande pour les communications ULB radio impulsionnelle dans la bande 3-5 GHz

Modeling and design of non coherent ultra wide band receiver for UWB impulse radio communication in the band 3-5 GHz

• Auteur / Autrice : Oswaldo Ramos Sparrow
• Direction : Gilles Jacquemod, Sylvain Bourdel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et nanoélectronique
• Date : Soutenance le 17/11/2014
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électronique, antennes et télécommunications (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - Laboratoire d'Electronique, Antennes et Télécommunications laboratory
• Jury : Président / Présidente : Jean Gaubert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Jacquemod, Sylvain Bourdel, Jean Gaubert, Ian O'Connor, Jean-Baptiste Begueret, William Tatinian, Robert Leydier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ian O'Connor, Jean-Baptiste Begueret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Communication ultra large bande

Mots clés libres

ULB

UWB

FCC

ECC

Power gating

BER

Résumé

Ce travail de recherche est basé sur la technologie Ultra Large Bande (ULB), en particulier pour des applications bas débit (standard IEEE 802.15.4) tels que les réseaux de capteurs, les transmissions WPAN ou encore WBAN. La modélisation et la conception d’un récepteur non cohérent ULB pour les communications radio impulsionnelles ont été réalisées. Un des facteurs les plus importants dans les communications ULB est la sensibilité du récepteur, qui détermine la portée de transmission maximale. Un autre facteur aussi important est la consommation d’énergie qui influence directement la durée de vie de la source d’alimentation (batterie). Dans ce contexte, nous présentons dans le chapitre I une introduction sur la technologie ULB et ses diverses applications. Le chapitre II présente la modélisation au niveau système ainsi que d’une étude comparative des récepteurs non cohérents basés sur la détection d’énergie et la pseudo-Détection d’énergie. Dans le chapitre III sont présentés la méthode de conception et de réalisation d’un récepteur non cohérent ULB dans la bande de 3-5 GHz, ainsi que les résultats de mesure et ses performances en termes de sensibilité et de consommation d’énergie. Finalement, le chapitre IV présente une étude théorique sur les différents modes de fonctionnement du transistor MOS afin de mieux comprendre le fonctionnement de chaque bloc du récepteur. Cela permet de proposer de nouvelles architectures pour la détection d’énergie. Enfin, à partir de ces études nous réalisons l’optimisation du récepteur en termes de sensibilité et de consommation d’énergie.

This research is based on Ultra Wide Band (UWB) technology, in particularly for low-Rate applications such as sensor network, WPAN and WBAN (for the standard IEEE 802.15.4). The model and design of a non coherent receiver for UWB impulse radio communications has been completed. One of the most important factors in the UWB communications is the receiver sensitivity which determines the maximum transmission range. Another important factor is the energy consumption that determines the lifetime of the power source (battery). In this context, we present in Chapter I an introduction to UWB technology and its different applications. Chapter II deals with a modeling at the system level of non-Coherent receivers as well as a comparative study based on the energy detection and pseudo energy detection. In Chapter III is presented the method of design and implementation of a non-Coherent UWB receiver in the band of 3-5 GHz, as well as measurement results and performance in terms of sensitivity and power consumption. Finally, Chapter IV presents a theoretical study on the different modes of operation of the MOS transistor to understand the operation of each block of the receiver. This allows us to show the new architectures for energy detection and perform the optimization of receiver in terms of sensitivity and power consumption.