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Short view PhD thesis
Etude d'un réseau de capteurs environnementaux en bande ISM
Millot A.
Thèses. Université d'Orléans (30/06/2010), Christophe Léger (Dir.)
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Anthony Millot1
1:  PRISME - Laboratoire PRISME
Université d'Orléans : EA4229 – ENSI Bourges
8, rue Léonard de Vinci 45072 Orléans Cédex 2
France
STAR - Dépôt national des thèses électroniques
Etude d'un réseau de capteurs environnementaux en bande ISM
Study of an environmental sensor network using ISM band
2010-06-30
Cette thèse présente l'étude d'un réseau de capteurs pour la surveillance en temps réel de la qualité des eaux souterraines. L'objectif est de réussir à communiquer dans la bande de fréquences libre à 433MHz sur plusieurs dizaines de kilomètres. Le problème majeur des bandes libres est la présence de transmissions parasites (brouilleurs). Nous avons donc, en premier lieu, mis en évidence de la présence de ces brouilleurs et étudier leur impact sur les communications. Après analyse, il s'avère que les brouilleurs sont très nombreux et puissants mais que leur répartition dans la bande est inégale. Une étude spectrale de la bande semble nécessaire, avant la mise en place du réseau, afin de transmettre dans les canaux les moins pollués. Des communications nocturnes sont également à privilégier car les brouilleurs sont moins nombreux la nuit. Nous présentons ensuite une architecture réseau, adaptée au cahier des charges et à cette bande de fréquences. Nous avons également testé un composant RF dédié aux transmissions en bande ISM. Les résultats montrent que les performances de ce composant sont faibles pour des communications longues distances en présence de brouilleurs. Un récepteur radiofréquence simple ne permet donc pas de réaliser des communications fiables dans ces conditions. Le prototype complet du réseau, développé durant ces travaux, est ensuite décrit. Pour finir, nous proposons un nouveau concept de récepteur, utilisant un réseau d'antennes phasé et un détecteur cyclostationnaire, pour pallier au problème des brouilleurs. Le but est de stocker les signaux reçus pour les traiter en temps différé à l'aide d'algorithmes de filtrage spatial. Des simulations montrent l'efficacité de ce concept.
This thesis presents the study of a wireless sensor network for real-time monitoring of groundwater quality. The aim is to successfully communicate in the free 433MHz frequency band over tens of kilometers. The main issue of free bands is the presence of radio frequency interferences (RFI). First, we have studied the properties of these RFI and there impacts on communications. This analysis shows numerous and powerful jammers but with an irregular distribution in time and frequency. In consequence, the network set-up should be based on prior analysis of the time-frequency context. In particular, night communications should be preferred. Then, we present a network architecture adapted to the given industrial specifications and the mentioned frequency band constraint. We have also tested a RF component suitable for ISM band transmissions. Results show that the component performances are low for longue range communications with RFI. With a simple radio frequency receiver, reliable communications are not possible in these conditions. Then the complete network prototype, developed during this thesis, is described. Finally, to overcome the problem due to jammers, we propose a new receiver concept. It is based on a phased antenna array and a cyclostationary detector. The aim is to detect the signal of interest among RFI and to store it for further signal processing. In particular, off-line spatial filtering techniques can used to remove RFI. Simulations show the efficiency of this concept.
Engineering Sciences/Mechanics

Université d'Orléans
Ecole doctorale Sciences et technologies (Orléans)
2010ORLE2014
French

Christophe Léger
Gérard Jacquet(président);Christophe Léger;Gérard Jacquet;Yves Lacroix;Jean-Philippe Ghestem;Christophe Alayrac;Rodolphe Weber;Gérard Jacquet(rapporteur);Yves Lacroix(rapporteur)

Bande ISM – Interférences radiofréquences
ISM band – Radiofrequency interferences