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Detailed view PhD thesis
Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG (01/07/2010), Smaïl Tedjini (Dir.)
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These_DREINA_Emmanuel.pdf(5.7 MB)
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Soutenance_these_Dreina_Emmanuel.pdf(1.8 MB)
Conception, optimisation et intégration RF d'un système d'antennes miniatures multicapteurs utilisant la diversité en vue d'augmenter les performances radio d'un terminal mobile 4G
Emmanuel Dreina1, 2

On assiste actuellement à un développement très important des radiocommunications en milieux urbains et à l'intérieur des édifices notamment avec la généralisation des réseaux WLAN et l'augmentation du nombre de terminaux mobiles capables de se connecter à ces réseaux. Ces communications sont altérées par la présence de trajets multiples à l'origine d'évanouissements de puissance du signal au niveau du récepteur. La diversité d'antennes qui consiste à recevoir et à recombiner des signaux décorrélés reçus par un système d'antennes présentant de la diversité (diversité spatiale, de polarisation ou de diagramme) constitue un moyen efficace pour améliorer le lien radio dans ces environnements sujets aux multi trajets. Dans un contexte SIMO (Single Input Multiple Output), nous avons donc travaillé sur différents systèmes d'antennes présentant de la diversité et potentiellement intégrables dans des objets communicants mobiles. Afin de comparer leurs performances, nous avons développé et implémenté une méthodologie d'évaluation théorique de la diversité en introduisant des nouvelles notions comme le gain de diversité référencé. Cette méthodologie permet de choisir objectivement le système d'antennes le plus adapté pour une application donnée comme le montre plusieurs cas étudiés au travers d'exemples concrets. En complément des outils théoriques définis, nous avons travaillé sur la mise au point d'un banc de test permettant de quantifier l'amélioration du lien radio en termes de taux d'erreur binaire apporté par un système à diversité d'antennes. Cette méthode d'évaluation expérimentale se différencie de l'état de l'art en proposant un système basé sur l'utilisation de signaux radios modulés correspondant à des standards existants. Les résultats d'une première campagne de mesures et le protocole expérimental sont détaillés dans ce document.
1:  FT R&D - France Télécom Recherche & Développement
2:  LCIS - Laboratoire de Conception et d'Intégration des Systèmes
antennes – diversité – ISM – terminaux mobile – système multi-antenne

Design, optimization and integration RF of a system of miniaturized multi-antennas using diversity in order to increase the radio performances of a 4G mobile terminal.
We are currently seeing a very important development for radiocommunication in urban areas and in buildings including the generalization of WLAN networks and the increase of the number of mobile devices that can connect these networks. In urban or indoor environment, these communications are altered by multiple reflections leading to multipath fading on RF signal. Antenna diversity provides an efficient means to improve the radio link in these environments. Diversity Gain can be obtained by the recombination of uncorrelated signals provided by different antenna systems which can implement polarization, spatial or pattern diversity techniques. In SIMO (Single Input Multiple Output) context, we therefore worked on different diversity antennas structures potentially usable in mobile communicating objects. To compare their performance, we have developed and implemented a theoretical methodology for diversity evaluation by introducing new concepts like the referenced diversity gain. This methodology allows choosing an optimized antenna system for a given application. This methodology has been validated in the case of several practical applications. In addition to our study on theoretical tools, we developed a test bench in order to quantify the radio link improvement bring by an antenna diversity system in terms of bit error rate. Our experimental method for diversity gain evaluation involves a measurement device using realistic RF signals with digital modulations. Thus, viewed in this light, it differs from experimental methods proposed in recent previous works. Finally, experimental procedure and first measurement results are detailed in this document.
antenna – diversity – ISM – terminals – multi-antenna system

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