Caractérisation et modélisation du canal de propagation indoor pour les réseaux WLAN/WPAN multi-bandes

Characterization and modeling of the indoor propagation channel for multi-band WLAN/WPAN networks

• Auteur / Autrice : Marwan El Hajj
• Direction : Ghaïs El Zein, Sawsan Sadek-Hage Chehade
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications
• Date : Soutenance le 08/12/2020
• Etablissement(s) : Rennes, INSA en cotutelle avec Université Libanaise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Kosai Raoof
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ghaïs El Zein, Sawsan Sadek-Hage Chehade, Kosai Raoof, Atika Rivenq, Yannis Pousset, Valéry Guillet, Gheorghe Zaharia, Hanna Farhat
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Atika Rivenq, Yannis Pousset

Mots clés

Mots clés libres

WLAN/WPAN

Canal de propagation

60 GHz

Mesures

Simulations

WLAN/WPAN

Propagation channel

60 GHz

Measurements

Simulations

Résumé

Cette thèse, réalisée en partie dans le cadre du projet FUI-OptimiSME, s’inscrit dans le développement des nouveaux réseaux locaux sans fil multi-bandes (WLAN/WPAN) à très haut débit (Gbps). Elle a pour objectif d’étudier le canal de propagation à 2,4, 5,8 et 60 GHz dans un environnement indoor. Le but est d’optimiser le déploiement de ces réseaux, notamment à 60 GHz. Les premières campagnes de mesures concernaient l’étude du canal de propagation à 2,4 et 5,8 GHz. Ces mesures ont porté sur les pertes de puissance dans différentes configurations (canal quasi-statique/dynamique, LOS/NLOS, différentes hauteurs des antennes). Ensuite, plusieurs campagnes de mesures ont été réalisées à 60 GHz. Différents types d’environnements ont été considérés (couloir, salle de réunion, bureaux open-space). Les mesures ont porté sur les pertes de puissance, l'écart-type des retards, la bande de cohérence et les angles d’arrivée. Les mesures ont permis de mettre en évidence l’influence de différents paramètres (positions de Tx/Rx, type d’antennes, LOS/OLOS/NLOS, canal statique/dynamique). Certains résultats de mesure ont été comparés avec des résultats simulaires obtenus à 5,8 GHz. D’autres résultats de mesure ont été comparés à ceux obtenus par deux simulateurs de tracé de rayons.Les résultats obtenus mettent en évidence l’influence des différents paramètres liés d’une part à l’environnement et d’autre part aux caractéristiques des antennes utilisées. Ces résultats permettent de définir des règles d’ingénierie pour le déploiement des points d’accès de ces réseaux et donnent des informations utiles pour la conception de ces futurs systèmes de communications.

The work carried out in this thesis was part of the FUI-OptimiSME project, that aims at developing new very high speed (Gbps) multi-band Wireless Local Area Networks (WLAN/WPAN). The objective of this thesis is to study the propagation channel at 2.4, 5.8 and 60 GHz in indoor environments in order to optimize the deployment of these networks, while focusing on the 60 GHz frequency band. The first set of measurements campaign concerned the study of the propagation channel at 2.4 and 5.8 GHz. These measurements focused on the path loss in different configurations (quasi-static/dynamic channel, LOS/NLOS, different antenna heights). Then, several measurement campaigns were carried out at 60 GHz in different types of environments (hallway, meeting room, open-space offices). These measurements covered the path loss, delay spread, coherence bandwidth and angles of arrival. These measurements highlight the influence of various parameters (Tx/Rx positions, type of antennas, LOS/OLOS/NLOS, static/dynamic channel). Some measurement results were compared with similar results obtained at 5.8 GHz. Other measurement results were compared with those obtained by two ray tracing simulators. The results obtained highlight the influence of the various parameters linked on the one hand to the environment and on the other hand to the characteristics of the antennas used. These results allow to define engineering rules for the deployment of the access points of these networks and provide useful information for the design of future communication systems.