Etudes et implémentation d'une couche physique UWB impulsionnelle à bas débit et faible complexité
Institution:
Rennes, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
From its new approach, the impulse radio ultra wide band (ir-uwb) technology is carrying many promises in terms of troughput, robustness, and low energy consumption. Because his bandwidth (higher than 500 mhz), it also makes it possible to do high accuracy geolocalisation. This thesis work began whereas the first publications on uwb had extraordinary simulation results. In order to better determine ir-uwb real potential in the field of low throughput communications to which their one seems particularly adapted, this study was directed towards the prototyping of an uwb link, underlain by the constraint of strong complexity reduction. This study starts with the specification of a physical layer adapted to the technology and the applicability considered, which is based on a very simple transmission scheme. The transmitter is based on a very simple architecture build with low cost "off the shelf" components and thus shows the possibility of embarking such a structure in an autonomous low cost communicating object. The receiver structure follows an original approach based on a video detector and a variable threshold comparator, which makes it possible to slacken certain blocking constraints like those related to synchronization. A set of low complexity receiving algorithms is also developed to enable the use of this structure while raising various technological deadlock. By this work, a global reflexion on an low data rate ir-uwb system was conducted and led to the realization of a physical radio link which shows the technical viability of this technology. Moreover, the results obtained were the base of a full proposal carried in standardization.
Abstract FR:
De par son approche nouvelle, la radio impulsionnelle ultra large bande (uwb-ir) est porteuse de nombreuses promesses en termes de debit, de robustesse et de faible consommation. Du fait de sa largeur de bande (superieure a 500 mhz), elle offre egalement la possibilite de faire de la geolocalisation avec une precision submetrique. Ce travail de these a debute alors que les premieres publications sur l'uwb presentaient des resultats de simulation extraordinaires. Afin de mieux cerner son reel potentiel dans le domaine des communications bas debit auquel l'uwb-ir semble particulierement adaptee, cette etude a ete orientee vers la realisation materielle d'une chaine de communication, sous-tendue par la contrainte de forte reduction de complexite. Cette etude commence par la specification d'une couche physique adaptee a la technologie et au domaine d'application envisage, qui repose sur un schema de transmission tres simple. La plate-forme d'emission realisee est basee sur une architecture tres simple et des composants discrets de bas de gamme. Elle demontre ainsi la possibilite d'embarquer une telle structure dans un objet communicant autonome de faible cout. La chaine de reception suit une approche originale basee sur un detecteur d'enveloppe et un comparateur a seuil variable, ce qui permet de relacher certaines contraintes bloquantes comme celles liees a l'acquisition de synchronisation. Un ensemble d'algorithmes de reception a faible complexite permet d'exploiter au mieux cette structure de detection en levant differents verrous technologiques. Par ce travail, une reflexion globale sur un systeme uwb-ir bas debit a ete menee et a abouti a la realisation d'un lien radio physique qui demontre la viabilite technique de cette technologie en rupture. De plus, les resultats obtenus ont ete la base d'une proposition complete portee en normalisation.