Design and realisation of the digital block of a hardware simulator for MIMO propagation channels.

Conception et réalisation de la partie numérique d'un simulateur matériel pour les canaux de propagation MIMO

Sylvie Picol (1)

1 IETR - Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique

The need to improve the capacity of wireless networks, for the data transmission and multimedia applications of the digital communication systems, has to focus on MIMO communication techniques to increase the data rate and the quality of services. MIMO systems use antenna arrays at both the transmit and the receive sides of a radio link and exploit the spatial dimension for the transmission. The performance of a communication system can be evaluated using a hardware simulator of radio propagation channels. This Ph.D. deals with the design and the implementation of the digital block of a hardware simulator of MIMO propagation channels, for both UMTS and WLAN networks. The hardware simulation of radio channel provides the necessary processing speed. Other advantages of the hardware simulation are the real time performance evaluation and the comparison of different systems in a time varying radio propagation channel under the same test conditions. Two approaches have been considered, one for indoor environments, the other for outdoor environments. The proposed digital architectures were studied and implemented within FPGA. Performance and complexity evaluation shows the interest of these architectures. This work was carried out under the project SIMPAA 2, with the support of the "Région Bretagne".

Le besoin d'améliorer la capacité des réseaux sans-fil, pour la transmission de données et les applications multimédia des systèmes de communications numériques, a amené à s'intéresser aux techniques de communication MIMO (Multiple Input Multiple Output) pour augmenter le débit et la qualité des transmissions. Les systèmes MIMO se servent de réseaux d'antennes, à la fois à l'émission et à la réception d'une communication radio et ainsi exploitent la dimension spatiale pour la transmission de l'information. Les performances expérimentales d'un système de communication peuvent être évaluées en utilisant un simulateur matériel du canal de propagation. Cette thèse a pour objectif la conception et la réalisation de la partie numérique d'un simulateur matériel pour les canaux de propagation MIMO, pour les réseaux UMTS et WLAN. La simulation matérielle du canal radio assure la vitesse de traitement nécessaire. D'autres avantages de la simulation matérielle sont l'évaluation des performances en temps réel et la comparaison de divers systèmes de radiocommunication dans un canal de propagation variant dans le temps, dans les mêmes conditions de test. L'étude de faisabilité a permis d'établir deux approches, l'une pour les environnements indoor, l'autre pour les environnements outdoor. Les architectures numériques proposées ont été étudiées et implémentées dans un composant programmable FPGA. L'évaluation des performances et de la complexité montre l'intérêt de ces architectures. Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet PRIR SIMPAA 2, avec le soutien de la Région Bretagne.

Mots clés: Simulateur matériel; Communications numériques; Canal de propagation; MIMO; UMTS; WLAN; Architecture numérique; FPGA.; FPGA

Mots clés: Hardware simulator; Digital communications; Propagation channel; Digital architecture

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]

Sylvie Picol. Conception et réalisation de la partie numérique d'un simulateur matériel pour les canaux de propagation MIMO. Sciences de l'ingénieur [physics]. INSA de Rennes, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00339423⟩