| Investigation on radio channel over the air emulation by multi-probe setup (L'émulation d'un canal de propagation en rayonnée à l'aide d'un setup multi-sonde) Belhabib, Mounia - (2017-11-09) / Universite de Rennes 1 Investigation on radio channel over the air emulation by multi-probe setup
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Uguen, Bernard; D'Errico, Raffaele Discipline : Traitement du signal et télécommunications Laboratoire : IETR Ecole Doctorale : MATHSTIC Classification : Sciences de l'ingénieur Mots-clés : Emulation, canal de propagation, Over-The-Air, méthodologie multi-probe, Pre-faded-Signal synthesis, WINNER+, Large-bande, Tridimensionnel
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Résumé : La nécessité d'une transmission sans fils des données à des débits élevés, à la fois fiables et avec de faible latence a donné lieu à ces dernières années à une succession de normes sans fil, allant de 3G-4G, WLAN à la cinquième génération (5G) des réseaux mobiles. Dans ce contexte, les équipementiers, ainsi que les opérateurs, doivent élaborer des méthodes d'essai standard précises et efficaces pour évaluer les performances des systèmes et des terminaux. Les méthodologies de test en direct par voie aérienne ("Over-The-Air") (OTA) visent à reproduire des environnements multi-trajets radio en laboratoire de manière répétable et contrôlable, en évitant les coûteuses mesures in-situ. L'objectif de cette thèse est de proposer une nouvelle méthodologie d'essai OTA, afin de reproduire la propagation des canaux radio, sur une large bande et d'évaluer les performances des systèmes sans fil dans des environnements réels. La thèse débute en présentant les bases de la chaîne radio et de certains modèles de chaînes présentés dans la littérature. Ensuite, un examen critique des méthodologies OTA existantes dans la littérature est fourni. Parmi les différentes méthodologies, nous avons opté pour l'approche de la chambre anéchoïde multi-sonde, qui consiste à déployer un certain nombre de sondes autour d'un équipement radio sous test et à les alimenter avec un émulateur d’évanouissements (fading). Cette méthodologie fournit une reproduction précise des caractéristiques des canaux spatiaux, qui sont nécessaires pour évaluer la performance des terminaux multi-antennes dans des environnements réels. L'avantage le plus important de cette méthodologie est la capacité d'imiter différents modèles de canaux en termes de résolution spatiale, d’évanouissements angulaire et temporel. Un outil de simulation a été développé pour étudier et déterminer les caractéristiques de l'installation OTA pour différents types de canaux d’intérêt. En particulier, le nombre et la mise en place des antennes nécessaires et la taille de l'installation ont été étudiés en fonction de la taille électrique du dispositif testé. Sur la base des études de dimensionnement, une configuration OTA expérimentale a été réalisée pour reproduire les caractéristiques des canaux dans l'espace tridimensionnel pour une plage de fréquences de 2 à 6 GHz. Abstract : The need for high data-rate, reliable and low latency transmission in wireless communication systems motivated a multitude of wireless standards, spanning from 3G-4G, WLAN to the upcoming fifth generation (5G) of mobile networks. In this context, technology providers, as well as operators, need to develop accurate and cost effective standard test methods, to evaluate devices performance. Over-The-Air (OTA) test methodologies aim to reproduce radio multipath environments in laboratory in repeatable and controllable manner, avoiding costly field test. The focus of this thesis is to propose a new OTA test methodology, in order to emulate radio channel propagation, over a wide band, and to evaluate the performance of the wireless systems in real environments. We start our study by introducing the basics of radio channel and some channel models presented in literature. Then a critical review of existing OTA methodologies in literature is provided. Among the different methodologies we opted for the multi-probe anechoic chamber approach, which consists into deploying a number of probes around a device, and feed them with fading emulator. This methodology provides an accurate reproduction of spatial channel characteristics, which are needed to assess the performance of multi-antenna terminals in real environments. The most important advantage of this methodology is the capability to emulate different channel model in term of spatial resolution, angular and temporal fading. A simulation tool was developed to investigate and determine the OTA setup under different channel condition. In particular the number and emplacement of antennas needed and the size of the setup were investigated as a function of the electrical size of the device under test. Based on the dimensioning studies, an experimental OTA setup was realized to reproduce the channel characteristics in the three dimensional space for a frequency range from 2 to 6 GHz. | |||