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Étude de la propagation radio en environnement doté de surfaces irrégulières à profil périodique

Fono, Vincent Adelphe (2018). Étude de la propagation radio en environnement doté de surfaces irrégulières à profil périodique. Thèse. Gatineau, Université du Québec en Outaouais, Département d'informatique et d'ingénierie, 200 p.

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Résumé

La technologie sans fil s'est avérée être un atout pour divers domaines, tels que la production industrielle, l'exploration minière, la radiodiffusion, les transports, le divertissement, la construction, la localisation et le positionnement en environnement urbain, rural et confiné pour ne citer que ceux-ci. Afin de faciliter le déploiement d'une telle technologie, la parfaite connaissance du comportement des ondes radio à travers divers environnements faisant partie intégrante des principaux domaines d'applications sus cités, s'avère être un défi majeur. Une solution consiste à mener des études portées sur la caractérisation et la modélisation du canal de propagation décrivant des environnements spécifiques où peuvent être déployés des systèmes de communication sans fil. Allant de ce constat, nous avons convenu d'entreprendre des travaux de recherche en vue d'apporter notre modeste contribution dans la compréhension des phénomènes affectant la fidélité de l'acheminement de l'information, véhiculée au sein d'un système de communication en environnement complexe confiné. Dans cette thèse, il est question de mettre au point un modèle analytique susceptible de décrire les mécanismes de propagation en environnements internes caractérisés par des rugosités (irrégularités) à profils périodiques. Dans un premier temps, une recherche bibliographique intense, portant sur les études existantes en environnements confinés, a été menée. Une telle démarche a permis de répertorier de manière efficace les différentes approches de prédiction du comportement de l'onde se propageant au travers de ceux-ci. De plus, elle a permis de situer nos travaux par rapport à ce qui a été fait jusqu'ici, tout en tenant compte du contexte de recherche de solutions d'optimisation et de vulgarisation de la qualité de service offert à la population par les compagnies spécialisées dans le déploiement des réseaux de communication. La première partie de cette thèse fait part de l'état de l'art; il est question de situer nos travaux par rapport à ce qui a été fait jusqu'ici dans la littérature. Entre autres, nous élucidons les motivations qui nous ont poussés à entreprendre un tel travail. Dans la seconde partie, nous mettons en évidence la description des différents mécanismes de propagation susceptibles d'être rencontrés en environnements internes. En ce qui concerne la troisième partie, elle représente le coeur de notre thèse. Dans cette dernière, trois environnements distincts sont considérés. Le premier environnement est un espace doté de casiers d'étudiants formant un couloir pouvant être substitué à un environnement rugueux à profil périodique en dents de scie. Ensuite nous nous intéressons à l'étude d'un couloir de forme canonique rectiligne, au sein duquel des rugosités artificielles à profil périodique semi-cylindrique ont été disposées de part et d'autre des parois latérales. Enfin, nous considérons la cage d'escalier en V, formée de 3 plans horizontaux associés à deux réseaux de 10 marches d'escaliers disposées de telle sorte qu'une forme rugueuse périodique définie comme juxtaposition de dièdres à angle droit soit observée. Ces trois différentes structures ont permis la mise en évidence de l'effet des rugosités, dues aux combinaisons de formes canoniques et courbes associées à leurs propriétés électromagnétiques, sur les paramètres caractéristiques du canal de propagation que chacune d'elles définit. Les modèles large bande et bande étroite ont été développés et validés par des résultats issus des campagnes de mesures expérimentales. Ces modèles mathématiques développés s'appuient sur les tracés de rayons 2D et 3D associés à la théorie uniforme de la diffraction couplée à l'optique géométrique. Les fréquences de travail utilisées sont de l'ordre de grandeur du GHz ; compte tenu de l'intérêt que la communauté scientifique et les firmes de télécommunication, s'activant à la mise sur pied des nouveaux protocoles et systèmes de communications (à l'instar de la 5G), accordent aux bandes de fréquences couvrant ce spectre. Deux bandes de fréquences ont été exploitées ; à savoir, la bande X et la bande V. Les campagnes de mesures large bande et bande étroite ont principalement été menées à l'aide d'un sondeur de canal à base d'analyseur vectoriel de réseau permettant de couvrir une bande variant de 10 MHz à 70 GHz. Ce travail pourra servir de base aux équipes d'ingénieurs en radiocommunication au cours de la recherche des solutions permettant la limitation de l'impact des phénomènes tels que les interférences inter symbole et les évanouissements du signal lors du déploiement d'un système de communication à l'intérieur des différents environnements ayant fait l'objet de cette thèse, ce qui garantira la transmission fidèle de l'information. Il pourra entre autres être incorporé au sein de logiciels spécialisés dans la prédiction des puissances en radio communications.

Type de document: Thèse (Thèse)
Directeur de mémoire/thèse: Talbi, Larbi
Départements et école, unités de recherche et services: Informatique et ingénierie
Date de dépôt: 24 juill. 2018 15:06
Dernière modification: 24 juill. 2018 15:06
URI: http://di.uqo.ca/id/eprint/1002

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