R´esultats

On applique aux donn´ees mesur´ees et calibr´ees les algorithmes de lis- sage spatial et MUSIC-4D, avec les vecteurs directeurs de l’´equation 3.9. Le tableau 3.1 montre les valeurs th´eoriques et les erreurs maximales des pics du pseudo-spectre estim´e par rapport `a ces valeurs. La figure 3.27 montre

les coupes dans les plans retard-DoA et γ-η. L’erreur la plus importante concerne l’´etat de polarisation du trajet r´efl´echi. Cela peut ˆetre expliqu´e en partie parce que le calibrage appliqu´e (d´ecrit dans la section 3.5.2 ´etape b) est r´ealis´e `a partir de la mesure de r´ef´erence pour azimut ´egal `a 0˚, alors que la direction d’arriv´ee du trajet obtenu par r´eflexion n’est pas 0˚.

Retard (ns) DoA (°) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 x 10−9 −60 −40 −20 0 20 40 60 γ (°) η (°) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 −100 −50 0 50 100 150 200 250 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 (40°, 170°) (42.5°, 0°) (1.4 ns, 43°) (0.2 ns, 2°)

Fig. _{3.27: Pseudo-spectre MUSIC - Estimation conjointe du retard, de la} DoA et de la polarisation

Tab. _{3.1: Valeurs th´eoriques et erreurs maximales} retard (ns) D−1.29 3·108 DoA(˚) γ (˚) η (˚) Valeurs th´eoriques, trajet direct 0 0 45 0 Valeurs th´eoriques, trajet r´efl´echi 1.6 43 45 180 Erreur maximale 0.2 2 5 10

3.6

Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons mis en oeuvre l’estimation haute-r´esolution de la polarisation. D’apr`es les simulations r´ealis´ees en Matlab avec l’algo-

rithme MUSIC g´en´eralis´e `a quatre dimensions, nous avons remarqu´e qu’un niveau de d´ecouplage entre polarisations orthogonales de l’ordre de -20 dB ´etait n´ecessaire pour obtenir des r´esultats acceptables. Nous avons r´ealis´e des antennes `a double polarisation simples, en technologie micro-ruban, adapt´ees entre 2.26 et 2.7 GHz. La sym´etrie des antennes nous a permis de mettre en oeuvre une technique qui r´eduit l’influence du couplage entre polarisations orthogonales. Des simulations et des mesures en chambre an´echo¨ıque ont ´et´e r´ealis´ees pour d´emontrer la faisabilit´e de l’estimation de la polarisation de chaque trajet dans un canal RF. Des mesures dans un vrai environnement devraient ˆetre men´ees pour compl´eter cette ´etude.

Ce chapitre est le dernier dans l’´etude de techniques d’estimation haute- r´esolution et la conception du syst`eme de mesure. Le prochain chapitre aborde un aspect compl´ementaire du sondage de canal : la mod´elisation sta- tistique.

Chapitre 4

Mod´elisation spatio-temporelle

du canal UWB

4.1

Introduction

La technologie ULB (Ultra Large Bande) ou UWB (Ultra WideBand) est une technique d’acc`es radio initialement utilis´ee dans le domaine du radar et appliqu´ee ensuite aux radiocommunications [104]. Un signal est dit UWB lorsque sa largeur de bande est sup´erieure ou ´egale `a 500 MHz ou lorsque sa largeur de bande relative est sup´erieure ou ´egale `a 20%.

En mars 2007, la Comission Europ´eenne a fix´e le niveau de densit´e spectrale moyenne PIRE pour les communications UWB `a -41,3 dBm/MHz entre 4.2 et 4,8 GHz, ainsi qu’entre 6 GHz et 8,5 GHz, une valeur identique `a celle du gabarit spectral UWB de la FCC Am´ericaine. Entre 3,4 et 4,2 GHz, la valeur de -41,3 dBm/MHz est ´egalement valable `a condition d’utiliser des m´ecanismes destin´es `a limiter les interf´erences potentielles. Cette limitation s´ev`ere de la puissance a pour objectif de r´eduire la perturbation des signaux UWB sur les autres syst`emes radio travaillant sur ces bandes. Malgr´e la grande bande passante, la faible puissance ´emise limite donc le d´ebit ou la port´ee.

Les syst`emes UWB poss`edent les avantages suivants :

– R´esolution temporelle de l’ordre de la nanoseconde, ce qui leur permet par exemple de localiser l’´emetteur d’une fa¸con pr´ecise. Les syst`emes RADAR de vision `a travers des murs d´evelopp´es en UWB [105] b´en´eficient de cette bonne r´esolution.

multiples, qui peuvent ˆetre r´esolus et additionn´es de mani`ere construc- tive par des r´ecepteurs rake, bien que le grand nombre de branches de diversit´e les rende difficiles `a impl´ementer.

– Faible sensibilit´e aux interf´erences car seule une partie du spectre sera perturb´ee.

– Protection des donn´ees due `a la faible puissance ´emise.

– Simplicit´e des syst`emes : la transmission sans porteuse simplifie l’architecture des syst`emes radio. Par exemple, en les comparant avec les syst`emes h´et´erodynes, les syst`emes UWB impulsionnels (qui n’ont pas de porteuse) ´epargnent l’utilisation de mixeurs, de PLL (Phase-Locked Loop) etc.

Grˆace `a ces avantages, l’int´erˆet port´e par les chercheurs et industriels est importante et le sondage de canal UWB est bien document´e dans le domaine retard-fr´equence [4][72][106].Cependant, il n’en est pas de mˆeme pour le sondage de canal UWB dans le domaine spatial.

Pourtant, l’utilisation de techniques multi-antennes est adapt´ee `a la technologie UWB pour deux raisons essentielles. D’un cˆot´e, les restrictions s´ev`eres de puissance rendent utiles ces techniques dans le but d’augmenter le d´ebit ou la port´ee. D’un autre cˆot´e, la plupart des applications de la technologie UWB sont destin´ees `a l’int´erieur des bˆatiments o`u les nombreux obstacles cr´eent un canal de propagation complexe, favorable `a l’utilisation des techniques MIMO et `a la diversit´e spatiale en g´en´eral [107].

Le travail pr´esent´e dans ce chapitre est bas´e sur un travail r´ealis´e lors d’un s´ejour de 6 mois au NIST (National Institute of Standards and Technology) `a Gaithersburg, USA. Les mesures ont ´et´e r´ealis´ees par Camillo Gentile et Alfred Kik avant mon arriv´ee au NIST dans le cadre d’un projet de localisation [108].

L’objectif de ce chapitre est d’apporter une contribution sur la ca- ract´erisation statistique du canal UWB dans le domaine spatio-temporel. Apr`es la r´evision de l’´etat de l’art sur la mod´elisation spatio-temporelle UWB, nous proposons un mod`ele qui prend en compte les principales observations r´ealis´ees sur les donn´ees disponibles, pour quatre bˆatiments diff´erents, en condition de visibilit´e (LoS : Line of Sight) et en condition de non visibilit´e (NLoS : Non Line of Sight).