Projet de recherche doctoral numero :2795

Date depot: 1 janvier 1900
Titre: Conception d'un système multi antennes large bande à double polarisation pour des applications de radio cognitive
Directeur de thèse: Xavier BEGAUD (LTCI (EDMH))
Encadrante : Anne-Claire LEPAGE (LTCI (EDMH))
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini

Resumé: Actuellement, la présence de multiples standards d'interface radio (GSM, Bluetooth, Wifi,…) et la grande variété de services offerts par les opérateurs mobiles posent de plus en plus le problème d'offrir aux usagers un accès transparent et universel. D’autre part, des campagnes de mesures ont mis en évidence que certaines bandes de fréquence sont actuellement sous-exploitées à la fois dans le temps et dans l’espace [1]. L’utilisation de la ressource spectrale peut par conséquent être optimisée dans le but, par exemple, de développer de nouveaux services. La radio cognitive a pour objectif de répondre à ces attentes grâce à des terminaux capables de se reconfigurer par logiciel en fonction des conditions de connexion et des disponibilités du spectre. Ce concept présenté par Mitola III et Maguire en 1999 [2] fait l’objet de nombreuses études actuellement. On peut citer les projets européens Oracle, E3, Sendora, Aragorn, [3, 4, 5, 6], le projet Inter-Carnot-Fraunhofer Terrop [7] et les projets ANR Idromel et Versanum [8, 9]. Néanmoins, peu de travaux portent sur la conception du système antennaire hormis Oracle et Terrop. Pourtant la conception d’un tel système est un véritable challenge. En effet, la flexibilité des systèmes de radio cognitive nécessite des dispositifs performants au niveau de l’interface radio. Ainsi, les plateformes de test d’algorithmes ou d’architectures de radio cognitive développées dans le monde utilisent essentiellement des antennes à bande étroite qui fonctionnent en commutation pour couvrir une large bande de fréquences ; c’est le cas de la plateforme OpenAirInterface développée à Eurecom [10]. Quelques rares démonstrateurs comportent une antenne large bande [3] mais ils n’exploitent pas l’information de polarisation. Objectifs : L’objectif principal de cette thèse est la conception d’un système antennaire performant pour des applications de radio cognitive. La performance se définit par un ensemble de caractéristiques que le système devra vérifier : - large bande passante : Ceci permettra de s’affranchir de l’utilisation de plusieurs antennes à bande étroite - double polarisation : Afin de concevoir un système de radio cognitive innovant, nous proposons d’exploiter la diversité de polarisation pour améliorer notamment la détection d’interférences lors du balayage du spectre : le système antennaire devra par conséquent fonctionner sur deux polarisations. - schéma multi-antennes : Afin d’utiliser la diversité spatiale durant la phase d’analyse du spectre et également durant la phase de communication, nous proposons un système antennaire comportant plusieurs antennes. Le nombre d’antennes résultera d’un compromis entre le volume disponible sur le terminal et les performances du système. - compacité : Le système multi-antennes sera implanté sur un terminal et devra par conséquent être compact. Suivant le type de terminal (PC portable ou smart phone) qui sera déterminé en début de thèse à la suite de l’étude bibliographique, on s’intéressera soit à l’épaisseur de l’antenne dans le cas d’un PC, soit à son volume dans le cas d’un smart phone. Etat de l’art : Actuellement, il existe des solutions vérifiant une ou plusieurs de ces caractéristiques mais aucun système ne possède les quatre à la fois, ce qui constitue l’originalité mais également à la difficulté de cette thèse. Ainsi, on trouve dans la littérature des antennes à bande étroite reconfigurables. Leur principe de fonctionnement est basé sur la présence de MEMS et de varactors au niveau de la partie rayonnante qui permettent selon leur état de translater la fréquence de résonance de l’antenne sur une large bande [11]. Néanmoins, la polarisation n’a pas été considérée dans ces études. Quelques antennes large bande compactes mais à polarisation unique ont également été développées pour des terminaux [12, 13]. L’utilisation de la diversité spatiale nécessite un système avec plusieurs antennes sur le terminal ce qui induit une difficulté supplémentaire. D’une part, le volume disponible sur le terminal est réduit, d’autre part, les antennes doivent être large bande. Ainsi, la plupart des solutions existantes sont à bande étroite [14]. En effet, le développement d’une solution large bande (typiquement l’octave) est complexe à cause de la variation de la distance en terme de longueur d’onde entre les éléments rayonnants d’une extrémité à l’autre de la bande passante. Pour certaines fréquences, cette variation pourra affecter la corrélation entre les différents signaux reçus lors de l’analyse de l’occupation spectrale de l’environnement du terminal. Suivant l’élément rayonnant retenu, la candidate pourra être amenée à étudier le système d’alimentation de celui-ci et à proposer des solutions innovantes. En effet, ces systèmes sont généralement performants mais encombrants [15]. Récemment, des travaux ont été initiés au sein du groupe RFM afin de concevoir des systèmes d’alimentation compacts pour les antennes

Doctorant.e: Mouffok Lila