Conception d'un système de contrôle d'antennes basé sur la radio logicielle pour réception et émission améliorées de données PDF Download
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Author: Clément Campo
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Languages : fr
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Book Description
Aujourd'hui média incontournable d'échange d'informations, les ondes électromagnétiques sont plus que jamais présentes dans notre environnement. Le nombre toujours croissant d'appareils connectés appelle à une meilleure utilisation des ressources spectrales disponibles. Dans le cadre particulier des télécommunications avec un projectile, étudié dans cette thèse, les communications doivent en plus être discrètes et fiables dans un environnement hostile. Dans le contexte général des télécommunications comme dans ce dernier domaine d'application, le filtrage spatial reconfigurable dynamiquement permis par les réseaux d'antennes offre ainsi de nombreux atouts pour les défis présents et à venir. Le contrôle de réseaux d'antennes nécessite une électronique fonctionnant en cohérence et en alignement de phase. Dans une précédente thèse, un système analogique a permis de dépointer vers une station alliée le lobe principal d'un réseau embarqué dans un projectile, durant toute la trajectoire de ce dernier. Ce système n'autorise cependant que 16 configurations pour le diagramme de rayonnement du réseau et n'est fonctionnel qu'autour de 5,2 GHz. Par opposition, la radio logicielle utilise des composants large-bande programmables, qui permettent le traitement des signaux reçus ou à émettre en bande de base numérique. Son utilisation rendrait ainsi possible un contrôle du diagramme de rayonnement du réseau plus précis et un fonctionnement sur de larges bandes de fréquences. Cette technologie reste pourtant encore peu utilisée dans le cadre des applications à cohérence de phase. Ces travaux étudient donc les possibilités offertes par la radio logicielle pour les applications à cohérence, avec la contrainte supplémentaire d'alignement des phases, à travers les télécommunications avec un projectile. Des réseaux d'antennes de géométries linéaire et planaire sont étudiés. Un système de contrôle d'antennes de 4 voies en réception et émission est conçu à partir de radios logicielles commerciales. Des solutions, distinctes pour la réception et l'émission de données, sont développées pour assurer une compensation automatisée des déphasages entre les voies. Plusieurs algorithmes de traitement d'antennes et d'estimation d'angle d'arrivée (DOA) sont implémentés en C++. Les équipements disponibles ne permettant une mesure automatisée des diagrammes de rayonnement des réseaux pilotés par radios logicielles, un montage expérimental est proposé. Les performances du système sont alors quantifiées en chambre anéchoïque pour des réseaux d'antennes de différentes géométries et des fréquences de fonctionnement allant de 2,3 à 5,2 GHz. Selon le réseau piloté, le lobe principal ou un nul de rayonnement peuvent être dépointés dans des plages angulaires allant de 60 à plus de 100°, selon une ou deux dimensions. Les algorithmes implémentés sont également utilisés pour développer une station au sol de suivi de projectile basée sur l'estimation de DOA de l'émetteur embarqué dans le projectile et testée en conditions réelles. Plusieurs projectiles volant à une vitesse proche de celle du son sont alors correctement suivis électroniquement. Le rapport signal à bruit du signal recombiné grâce à la station de suivi est plus de 5 dB supérieur à celui d'une unique antenne du réseau et les données de vol du projectile sont correctement décodées.
Author: Clément Campo
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Aujourd'hui média incontournable d'échange d'informations, les ondes électromagnétiques sont plus que jamais présentes dans notre environnement. Le nombre toujours croissant d'appareils connectés appelle à une meilleure utilisation des ressources spectrales disponibles. Dans le cadre particulier des télécommunications avec un projectile, étudié dans cette thèse, les communications doivent en plus être discrètes et fiables dans un environnement hostile. Dans le contexte général des télécommunications comme dans ce dernier domaine d'application, le filtrage spatial reconfigurable dynamiquement permis par les réseaux d'antennes offre ainsi de nombreux atouts pour les défis présents et à venir. Le contrôle de réseaux d'antennes nécessite une électronique fonctionnant en cohérence et en alignement de phase. Dans une précédente thèse, un système analogique a permis de dépointer vers une station alliée le lobe principal d'un réseau embarqué dans un projectile, durant toute la trajectoire de ce dernier. Ce système n'autorise cependant que 16 configurations pour le diagramme de rayonnement du réseau et n'est fonctionnel qu'autour de 5,2 GHz. Par opposition, la radio logicielle utilise des composants large-bande programmables, qui permettent le traitement des signaux reçus ou à émettre en bande de base numérique. Son utilisation rendrait ainsi possible un contrôle du diagramme de rayonnement du réseau plus précis et un fonctionnement sur de larges bandes de fréquences. Cette technologie reste pourtant encore peu utilisée dans le cadre des applications à cohérence de phase. Ces travaux étudient donc les possibilités offertes par la radio logicielle pour les applications à cohérence, avec la contrainte supplémentaire d'alignement des phases, à travers les télécommunications avec un projectile. Des réseaux d'antennes de géométries linéaire et planaire sont étudiés. Un système de contrôle d'antennes de 4 voies en réception et émission est conçu à partir de radios logicielles commerciales. Des solutions, distinctes pour la réception et l'émission de données, sont développées pour assurer une compensation automatisée des déphasages entre les voies. Plusieurs algorithmes de traitement d'antennes et d'estimation d'angle d'arrivée (DOA) sont implémentés en C++. Les équipements disponibles ne permettant une mesure automatisée des diagrammes de rayonnement des réseaux pilotés par radios logicielles, un montage expérimental est proposé. Les performances du système sont alors quantifiées en chambre anéchoïque pour des réseaux d'antennes de différentes géométries et des fréquences de fonctionnement allant de 2,3 à 5,2 GHz. Selon le réseau piloté, le lobe principal ou un nul de rayonnement peuvent être dépointés dans des plages angulaires allant de 60 à plus de 100°, selon une ou deux dimensions. Les algorithmes implémentés sont également utilisés pour développer une station au sol de suivi de projectile basée sur l'estimation de DOA de l'émetteur embarqué dans le projectile et testée en conditions réelles. Plusieurs projectiles volant à une vitesse proche de celle du son sont alors correctement suivis électroniquement. Le rapport signal à bruit du signal recombiné grâce à la station de suivi est plus de 5 dB supérieur à celui d'une unique antenne du réseau et les données de vol du projectile sont correctement décodées.
Author: Moctar Mouhamadou
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Languages : fr
Pages : 250
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Book Description
La tendance actuelle est d'utiliser les systèmes multi-antennes en émission et en réception afin d'utiliser au mieux le spectre radioélectrique et d'améliorer la liaison radio pour les systèmes de communications sans fil. C'est dans ce contexte que s'inscrit ce mémoire de thèse qui porte sur l'étude et l'optimisation d'un démonstrateur d'antennes intelligentes. Après avoir effectué une étude approfondie des méthodes de détection de directions d'arrivée des signaux RF et développé une technique de formation de lobe, deux prototypes de système d'antenne adaptative ont été développés dans la bande WiMax (3.4 - 3.5 GHz) et validé expérimentalement. Le premier prototype fonctionnant en réception est basé sur les liaisons de type Uplink. Il utilise les démodulateurs cinq-ports et le système de formation numérique de faisceau où les poids sont calculés par l'algorithme SQP (technique de synthèse développée) et appliqués directement aux signaux en bande de base afin d'améliorer la qualité des signaux reçus c'est-à-dire améliorer le rapport signal à interférent plus bruit. Le deuxième fonctionnant en émission est basé sur les liaisons de type Downlink, c'est un système analogique de formation de faisceau utilisant les modulateurs vectoriels commandés numériquement à partir de la loi d'alimentation donnée par la synthèse de diagramme (algorithme SQP) afin de concentrer le rayonnement émis dans la direction privilégiée du récepteur utile. Ces deux systèmes sont complémentaires dans la mesure où ce dernier utilise les résultats de mesure de DoA du premier pour adapter son diagramme de rayonnement en fonction de la position angulaires des sources.
Author: Michaël Grand
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Languages : fr
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Les travaux de recherche détaillés dans ce document portent sur la conception et l'implantation d'un composant matériel jouant le rôle du sous-système cryptographique d'une radio logicielle sécurisée.A partir du début des années 90, les systèmes radios ont peu à peu évolué de la radio classique vers la radio logicielle. Le développement de la radio logicielle a permis l'intégration d'un nombre toujours plus grand de standards de communication sur une même plateforme matérielle. La réalisation concrète d'une radio logicielle sécurisée amène son concepteur à faire face à de nombreuses problématiques qui peuvent se résumer par la question suivante : Comment implanter un maximum de standards de communication sur une même plateforme matérielle et logicielle ? Ce document s'intéresse plus particulièrement à l'implantation des standards cryptographiques destinés à protéger les radiocommunications.Idéalement, la solution apportée à ce problème repose exclusivement sur l'utilisation de processeurs numériques. Cependant, les algorithmes cryptographiques nécessitent le plus souvent une puissance de calcul telle que leur implantation sous forme logicielle n'est pas envisageable. Il s'ensuit qu'une radio logicielle doit parfois intégrer des composants matériels dédiés dont l'utilisation entre en conflit avec la propriété de flexibilité propre aux radios logicielles.Or depuis quelques années, le développement de la technologie FPGA a changé la donne. En effet, les derniers FPGA embarquent un nombre de ressources logiques suffisant à l'implantation des fonctions numériques complexes utilisées par la radio logicielle. Plus précisément, la possibilité offerte par les FPGA d'être reconfiguré dans leur totalité (voir même partiellement pour les derniers d'entre eux) fait d'eux des candidats idéaux à l'implantation de composants matériels flexibles et évolutifs dans le temps. À la suite de ces constatations, des travaux de recherche ont été menés au sein de l'équipe Conception des Systèmes Numériques du Laboratoire IMS. Ces travaux ont d'abord débouché sur la publication d'une architecture de sous-système cryptographique pour la radio logicielle sécurisée telle qu'elle est définie par la Software Communication Architecture. Puis, ils se sont poursuivis par la conception et l'implantation d'un cryptoprocesseur multi-cœur dynamiquement reconfigurable sur FPGA.
Author: Stéphane Lecomte
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Languages : fr
Pages : 198
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Dans cette thèse nous proposons une méthodologie de co-conception logicielle/matérielle pour les systèmes de radio logicielle, et plus généralement pour les systèmes électroniques embarqués, permettant de répondre aux défis imposés par la conception de tels systèmes et d'améliorer la productivité. Basée sur une démarche de conception dirigée par les modèles (dérivée de l'ingénierie dirigée par les modèles), notre méthodologie de co-conception permet une modélisation de haut niveau, depuis des modèles UML/MARTE (extension de l'UML dédié à la modélisation matérielle), jusqu'à la mise en oeuvre matérielle (génération de code VHDL) par un jeu de transformations successives et de raffinements itératifs des modèles. Pour cela, nous avons défini le niveau de modélisation intermédiaire, intitulé Execution Modeling Level, qui permet de se focaliser sur le partitionnement logiciel/matériel et sur l'exploration d'architecture afin de dimensionner la plate-forme matérielle. Afin de compléter la génération de code matérielle associée à cette méthodologie, nous mettons en avant l'intérêt de coupler une méthodologie basée sur des modèles de haut niveau avec la synthèse comportementale, ce que nous illustrons au travers de la mise en oeuvre d'un décodeur MIMO. Enfin, dans un contexte de radio-logicielle, nous proposons une extension de la méthodologie afin de prendre en compte le caractère flexible des systèmes embarqués. Pour cela, nous avons intégré à notre méthodologie une architecture de gestion de la reconfiguration proposée par Supélec. Une exécution de modèles de haut niveau sur une plate-forme radio réelle nous a permis de valider notre approche.
Author: Emmanuel Dreina
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Languages : fr
Pages : 338
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Les communications en milieux urbains et intérieurs sont altérées par les trajets multiples à l'origine d'évanouissements de puissance du signal au niveau du récepteur. La diversité d'antennes constitue un moyen efficace pour améliorer le lien radio dans ces environnements. Nous avons donc travaillé sur différents systèmes d'antennes compactes présentant de la diversité. Afin de comparer leurs performances, nous avons développé une méthodologie d'évaluation théorique de la diversité en introduisant de nouvelles notions comme le gain de diversité référencé. Cette méthodologie permet de choisir le système d'antennes le plus adapté pour une application donnée. Nos travaux portent également sur la mise au point d'un banc de test permettant de quantifier l'amélioration du lien radio en termes de TEB apportée par un système à diversité d'antennes. Cette méthode d'évaluation expérimentale se différencie de l'état de l'art par l'utilisation de signaux modulés correspondant à des standards.
Author: Thomas Soëte
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Languages : fr
Pages : 176
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Les travaux présentés dans ce mémoire se placent dans le contexte des réseaux sans fil sans infrastructure (Ad Hoc) impliquant l’utilisation d’antennes sectorielles simples dans le canal radio à 60 GHz. L’antenne est constituée de plusieurs antennes simples, chacune destinée à un secteur particulier et susceptible d’être commutée mécaniquement pour activer un seul secteur. Il est ainsi possible de choisir le secteur d’émission ou de réception des données. Ce type d’antenne souffre néanmoins d’un problème lié à cette commutation mécanique : elle ne peut pas se faire instantanément. À chaque changement de secteur, une petite quantité de temps est perdue, ce qui diminue l’efficacité de l’ensemble. Ce problème est d’autant plus important lorsque le temps de commutation avoisine le temps d’émission d’un paquet : plus de la moitié de la bande passante peut être gâchée. Les solutions de l’état de l’art permettant de supporter les antennes sectorielles ne prennent généralement pas en compte ce temps de commutation et ne sont donc pas adaptées au problème. La thèse défendue est qu’en prenant en compte ce temps de commutation, il est possible de produire une pile protocolaire performante et adaptée à ce type d’antennes. Nous proposons donc une nouvelle pile protocolaire optimisée comprenant les deux couches basses du modèle OSI. Elle reste donc interopérable avec les systèmes actuels.
Author: Joël Bertrand
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Languages : fr
Pages : 298
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Ce rapport de thèse traite d'algorithme de modulation et de démodulation utilisables sur une station de base possédant un réseau d'antennes tant en émission qu'en réception et s'insérant dans un système de radiocommunication mobile utilisant la technique d'accès multiple à répartition par les codes. Dans un premier temps, nous nous attachons à l'élaboration d'un algorithme de réception spatio-temporel tendant à réduire les interférences issues des mobiles autres que d'intérêt. Cet algorithme prend place à côté d'un démodulateur de type Rake2D - algorithme de référence - dans un simulateur permettant de dépouiller des signaux réels. Après une synchronisation en temps et en fréquence des signaux à démoduler, les taux d'erreurs donnés par l'algorithme anti-références sont comparés à ceux de l'algorithme de référence. Le gain de performance en terme de taux d'erreur de l'algorithme de référence. Le gain de performance en terme de taux d'erreur de l'algorithme anti-interférence étant faible vis à vis du récepteur de référence que nous avons choisi, nous proposons un nouveau critère de réception, permettant d'aboutir à un récepteur spatio-temporel, optimal, linéaire et multiulisateur. La structure finalement obtenue est celle du récepteur MLSE validée par un ensemble de simulations numériques sur des signaux synthètiques utilisant des codes d'étalement non cycliques. Par la suite, nous quitterons les algorithmes de réception pour les algorithmes d'émission. Nous proposons alors un algorithme purement spatial calculant au mieux les pondérations d'antennes et les puissances à émettre en direction des différents mobiles d'une cellule. Cet algorithme - dit algorithme de l'obèle - converge vers la valeur optimale des pondérations d'antennes et des puissances émises pour chaque récepteur mobile. Les performances de cet algorithme sont évaluées en terme de puissance émise.
Author: G. M. Moss
Publisher: Potomac Books Incorporated
ISBN: 9781857530841
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 215
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Book Description
There are many textbooks on ballistics written primarily for the specialist. However, none of these offers a simple introduction to this complex subject. This volume concentrates on the principles of ballistics, with reference to its military applications. The subject is broadly divided into its components of internal, intermediate, external and terminal ballistics. Intended for use by both army officer and scientist, some chapters are divided into two sections - the first largely qualitative while the second provides a mathematical background for further study.
Author: Canada. Patent Office
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Category : Copyright
Languages : en
Pages : 1070
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