En l’absence de trajet direct (cf. figure II.24), le gain esp´er´e par la multiplication du nombre d’antennes sur la capacit´e SISO est appr´eciable et ´equivalent aux configurations LOS (cf. section II-4.5.1). Cependant, pour le cas de l’environnement Hall et en comparaison des r´esultats pr´esent en figureII.22(b), le comportement du niveau A d´etonne. La figureII.20(b)
II-4. Impact de la mod´elisation d’environnement sur le canal MIMO 69 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6
Nombre d’antennes
Gain en Capacité Niveau A Niveau B Niveau C Niveau D (a) Couloir 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6Nombre d’antennes
Gain en Capacité Niveau A Niveau B Niveau C Niveau D (b) HallFigure II.22 – ´Evolution du gain en capacit´e en fonction du nombre d’antennes, dans le cas LOS, sans diversit´e de polarisation
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6
Nombre d’antennes
Gain en Capacité Niveau A Niveau B Niveau C Niveau D (a) Couloir 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6Nombre d’antennes
Gain en Capacité Niveau A Niveau B Niveau C Niveau D (b) HallFigure II.23 – ´Evolution du gain en capacit´e en fonction du nombre d’antennes, dans le cas LOS, avec diversit´e de polarisation
de 0,4 λ, le gain en capacit´e est ´egal `a 1,4 pour le niveau D et de 2,1 pour le niveau A et cor- respond parfaitement `a l’´ecart observ´e en figureII.24(b)pour une configuration MIMO 2*2. `A
70
Chapitre II - Impact de la mod´elisation d’environnement sur le canal de propagation
l’instar du sc´enario faisant varier l’espacement entre antennes, le niveau A de l’environnement
Hall diff`ere notablement des autres niveaux pour cette configuration de propagation.
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6
Nombre d’antennes
Gain en Capacité Niveau A Niveau B Niveau C Niveau D (a) Couloir 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6Nombre d’antennes
Gain en Capacité Niveau A Niveau B Niveau C Niveau D (b) HallFigure II.24 – ´Evolution du gain en capacit´e en fonction du nombre d’antennes, dans le cas NLOS, sans diversit´e de polarisation
II-5. Conclusion 71
II-5
Conclusion
La premi`ere partie de ce chapitre a pr´esent´e l’outil de simulation de propagation d’ondes ´electromagn´etiques d´evelopp´e au d´epartement SIC-XLIM et bas´e sur un trac´e de rayons 3D. Au travers d’une transmission SISO dans un environnement g´eom´etriquement simple, nous avons pu observer que cette m´ethode de calcul peut produire des r´esultats de grande pr´ecision mais au prix d’un temps de calcul parfois important. Le compromis temps de calcul/pr´ecision des r´esultats peut alors ˆetre am´elior´e par l’optimisation du nombre maximum d’interactions attribu´e `a chaque trajet. Ainsi, dans l’environnement Campus, nous constatons une conver- gence des r´esultats en autorisant un maximum de 1 r´eflexion et 1 diffraction par rayon tout en gardant un temps de calcul raisonnable.
Au del`a de cet aspect, la deuxi`eme partie de ce chapitre s’est focalis´ee sur l’impact de la mod´elisation de l’environnement sur la caract´erisation du canal de propagation MIMO. La question pos´ee ´etait : quel degr´e de pr´ecision est n´ecessaire pour d´ecrire un environnement afin d’obtenir une caract´erisation pertinente du canal MIMO, tout en minimisant les temps de simulation ?
Cette question est d’autant plus l´egitime que dans un contexte de transmission MIMO, les nouvelles strat´egies de codage tirent partie du ph´enom`ene de multi-trajets et leur int´erˆet croˆıt avec les environnements favorisant ce ph´enom`ene. L’´etude propos´ee s’est donc appuy´ee sur l’analyse des param`etres caract´eristiques du canal MIMO comme les corr´elations entre sous-canaux, le gain en capacit´e, les valeurs propres, le nombre de trajets et ce, en fonction de l’espacement entre antennes et du nombre d’antennes.
Tous les cas ´etudi´es r´ev`elent que la caract´erisation du canal MIMO est peu sensible `a une approximation de la description ´electrique des mat´eriaux mais peut varier de mani`ere significative avec la description g´eom´etrique de l’environnement.
Dans le cadre d’une transmission MIMO ´el´ementaire comprenant deux antennes `a l’´emis- sion et `a la r´eception, les diff´erents r´esultats montrent que les environnements confin´es de type Couloir sont peu affect´e par la description g´eom´etrique de l’environnement tandis que les environnements de type Hall (peu dense) pr´esentent des variations de r´esultats de plus de 50% par rapport aux meilleurs niveau de description. Dans un contexte MIMO utilisant plus de deux antennes `a l’´emission et `a la r´eception, les r´esultats observ´es permettent de parvenir aux mˆemes constatations que pr´ec´edemment. Cependant, un environnement naturellement riche en ´el´ements g´eom´etriques tel que le Couloir pr´esentera plus de dissemblances entre les r´esultats issus du niveau A et D.
Dans l’optique de renforcer les r´esultats, diff´erentes configurations de propagation ont ´et´e examin´ees en fonction de l’environnement de propagation, de la pr´esence du trajet direct et de la diversit´e de polarisation. Si, pour ce dernier cas, l’influence de la description de l’environnement ne diff`ere pas du cas sans diversit´e de polarisation, la configuration NLOS a montr´e que l’absence de trajets directs accentuait la sensibilit´e des param`etres observ´es `a la description g´eom´etrique. L’examen de la description des deux environnements int´erieurs a mis en ´evidence qu’un environnement confin´e ´etait moins sensible `a cette description g´eom´etrique. Finalement, pour obtenir une caract´erisation MIMO pertinente dans un environnement int´erieur, l’environnement repr´esentant l’espace de propagation doit ˆetre au minimum d´ecrit avec un niveau de description proche du niveau B. Ce niveau est suffisant pour une bonne caract´erisation du canal MIMO et permet de b´en´eficier d’un gain en temps de calcul de l’ordre de 2 par rapport `a une description de l’environnement de niveau D.
72
Chapitre II - Impact de la mod´elisation d’environnement sur le canal de propagation
La simulation de transmission MIMO par trac´e de rayons consid`ere les antennes comme des sources ponctuelles de rayonnement parfaitement isol´e. Malheureusement, de part la nature asymptotique de la m´ethode `a rayon, les effets de couplage entre antennes sont n´eglig´es et peuvent susciter des interrogations sur l’interpr´etation des caract´eristiques radio´electriques. C’est donc dans cet optique que le troisi`eme chapitre propose l’examen du couplage entre antennes et des cons´equences de sa prise en compte dans une caract´erisation de canal MIMO.
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Chapitre III
´
Etude du couplage entre antennes
et de son influence sur la
caract´erisation de canaux MIMO
Contents
III-1 Introduction . . . 76