Mémoire Online: Etude et conception d’un Emetteur / Récepteur UWB-IR

Sommaire: Etude et conception d’un Emetteur / Récepteur UWB-IRConception d’un Emetteur

Dédicace
Remerciements
Résumé
Table des matières
Table des figures
Acronymes
Introduction
Chapitre 1 Présentation générale
I.  Cadre du travail
II.  Présentation de l’organisme d’accueil
1.  Présentation du laboratoire LICM (laboratoire interface capteurs et microélectroni
2.  Organisation
3.  Thématiques de recherche
III.   Conclusion
Chapitre 2 Technologie UWB – Un état de l’art
I.  Introduction
II.  Historique et origines
1.  Les années 70 : Le Radar, origine de la radio impulsionnelle
2.  Les années 90 : Le virage de la communication
3.  2002 : Publication de la réglementation américaine
3.1.  Etudes d’interférences
3.2.  Le masque d’émission UWB de la FCC
3.3.  La situation en Europe
3.4.  Impact de la position FCC sur l’industrie
4.  2003 : Le début de la normalisation du très haut débit
4.1.  Pourquoi le très haut débit?
4.2.  La normalisation à l’IEEE 802.15.3a
5.  2004 : La radio impulsionnelle se focalise sur le bas débit
III.  Pourquoi l’UWB ?
IV. Conclusion
Chapitre 3  Modèle impulsionnelle : Méthodes de génération des ondes impulsionnelles UIR
I.  Introduction
II.  La fonction sinus cardinal
III.   La gaussienne et ses dérivées
1.  La fonction gaussienne
2.  La dérivée de la fonction gaussienne
3.  Combinaison linéaire de la fonction gaussienne et de ses dérivées
IV.  Méthodes de génération des ondes UWB
1.   Génération d’impulsion à effet avalanche
2.   Génération d’impulsion à effet tunnel
3.  Génération d’impulsion à diode SRD
4.   Générateur d’impulsion à filtre réjecteur et oscillateur
5.   Générateur d’impulsion à filtre passe-bande avec réjecteur et oscillateur
6.   Solution retenue pour la réalisation du générateur d’impulsions UWB-IR
7.  Conclusion
Chapitre 4    Canal UWB
I.  Introduction
II.  Propagation
1. Généralités
1.1 Transmission (réfraction)
1.2 Réflexion
1.3 Diffraction
2. Pertes de propagation (Path Loss)
2.1Espace libre
2.2Environnement multitrajets
III.  Bilan de liaison
IV.  Modélisation du canal UWB
1.Sondage du canal UWB
2.Modèles IEEE 802.15.3a
3.Modèles IEEE 802.15.4a
V.  Etude du comportement du canal UWB dans le cas du LOS et du NLOS basé s mesures
VI.   Conclusion
Chapitre 5 Récepteurs UWB-IR
1.  Modulations associées à l’UWB-IR
Modulation par la position de l’impulsion (PPM)
Modulation tout ou rien (OOK)
Modulation à deux états de phase (BPSK)
2.  Architectures de réception
2.1.   Architecture cohérente
2.2.   Architecture différentielle
2.3.  Architecture non-cohérente
3.  Choix du récepteur non-cohérent à détection d’énergie
4.  Le démonstrateur
5.  Conclusion
Conclusion générale
Bibliographies
Annexe

Extrait du cours étude et conception d’un Emetteur / Récepteur UWB-IR

Introduction
Les deux dernières décennies ont vu l’explosion de la demande du grand public pour les  communications sans fil. L’histoire de la radio-téléphonie, du Radiocom2000 à l’UMTS, est   un exemple de la façon dont, à travers l’évolution des techniques radios, l’offre a pu passer de la voix analogique en mode circuit à la commutation de paquets IP : chaque évolution  technologique a trouvé sa place dans le système pour offrir plus de débit, plus de couverture,  plus de facilité d’utilisation à des utilisateurs de plus en plus nombreux.
La radio impulsionnelle ne s’inscrit pas dans ce schéma. Issue du monde du radar et de la  recherche militaire, la technologie de la radio impulsionnelle ultra large bande est arrivée  discrètement à la connaissance du monde civil dans la seconde moitié des années 1990. Elle promettait alors de changer la façon de faire de la radio : l’abandon du principe de modulation  d’une porteuse analogique au profit d’impulsions constitue le changement le plus radical  qu’ait connu l’art de la radiocommunication depuis l’invention du récepteur à mélangeur.
Le concept de radio impulsionnelle (IR : Impulse Radio) ultra large bande (UWB est le  dual dans le domaine fréquentiel de celui de la radio bande étroite dans le domaine temporel : en radio bande étroite, l’émission est permanente, mais sur une petite fraction du spectre. En  radio impulsionnelle, l’émission ne se fait qu’une petite partie du temps, mais sur une très  grande partie du spectre.
Chapitre 1 présentation générale
I. Cadre du travail

Conception d’un Emetteur

Étant en fin de formation de diplôme d’ingénieur Réseaux et Télécommunications de  l’Ecole Marocaine de Sciences de l’Ingénieur « EMSI » et Master M2 spécialité RSEE «  Radiocommunications et Systèmes Electroniques Embarqués », nous sommes censés
accomplir un stage de fin d’étude, pour concrétiser notre formation. Le stage de fin d’étude a  été effectué au sein du laboratoire de recherche LICM « Laboratoire Interface Capteurs et  Microélectronique ». Le sujet de mon stage s’intitule dans le domaine de réseau de capteurs  sue un grand projet présenté par LICM consiste à développer un détecteur de stress.
L’objectif du notre groupe de travail, est la conception architecturale d’un réseau  embarqué de capteurs sans fil dédié à la supervision. Une nouvelle architecture constituée  d’un réseau ad -hoc de capteurs intelligents assure une supervision in situ. Ce réseau permet  de collecter les informations reçues à l’aide d’une unité d’acquisition « ces informations sont  de types physiologiques», et puis de les traiter localement sans coordinateur. L’avantage de ce  traitement qu’il permet une bonne gestion des capteurs. Ces informations seront synthétisées  pour aider le capteur à prendre une décision. Le type de réseau utilisé sera le BAN « body area  network », qui assure une transmission via les tissus humains ceci traduit par une mise en  place des capteurs soit sur la peau soit sous la peau.
II. Présentation de l’organisme d’accueil
1. Présentation du Laboratoire LICM (Laboratoire Interface Capteurs  et Microélectronique)
Le laboratoire LICM est un laboratoire de l’université Paul Verlaine de Metz reconnu par le  Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche (E.A. 1776) est également un site  du pôle MIGREST (Microélectronique Grand-Est) du Comité National de Formation en Microélectronique (CNFM).
Le LICM est également un laboratoire de soutien du Master Génie Électrique et  Instrumentation Industrielles (GEII), et gère plus particulièrement la spécialité Master  Radiocommunications et Systèmes Électroniques Embarqués (RSEE).
Le laboratoire cogère également la Licence Électronique, Électrotechnique et Automatique  et son parcours EAII.
2. Organisation
Le laboratoire est composé de :
– 3 Professeurs d’université
– 3Maître de Conférences habilité à diriger les recherches
– 1 Professeur Associé
– 9 doctorants
– 1 professeur invité
– 1 chercheur invité
– 1 Secrétaire
– 1 Ingénieur d’étude
3. Thématiques de recherche
Le LICM est un laboratoire dont les activités sont regroupées autour d’un axe central : la  « Conception des Systèmes Electroniques ». Deux thèmes correspondent aux domaines d’application visés :
– Les systèmes embarqués communicants.
– La sûreté de fonctionnement.

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Conception d’un Emetteur

Parmi les actions menés dans ces thèmes, on peut citer la conception des « systèmes  électroniques pour les télécommunications correspondant plus précisément à la Conception  architecturale de circuits et systèmes électroniques pour les transmissions à haut débit. Ces travaux portent sur la conception d’architectures fortement parallèles de circuits et systèmes  pour la transmission à haut débit, sous forme de modèles RTL synthétisables. L’objectif est de  développer un cœur de DSP dédié aux applications multimédia de modules associés dédiés au  traitement des fonctions complexes (codage correcteur d’erreurs, modulation, filtrage, etc.).
L’accent est mis sur la sûreté de fonctionnement des systèmes. Ces travaux ont également  une orientation vers des applications mécatroniques.
Chapitre 2 La Technologie UWB – Un état de l’art
I. Introduction

Conception d’un Emetteur

Ce chapitre procède tout d’abord à un bref rappel historique partant des origines de la radio  impulsionnelle dans le monde du radar jusqu’à son arrivée dans le domaine de la  communication.
Cette arrivée a été consacrée par l’adoption d’une réglementation adaptée aux états-unis,  puis le début de deux processus de normalisation consacrée à la radio UWB, lesquels sont  également présentés ici.
Le reste de ce chapitre sera organisé comme suit : La section II va présenter l’historique et  l’origine de la technologie UWB puis une argumentation bien détaillée sur le choix de cette  technologie nouvelle qui est l’UWB dans la section III.
II. Historique et origines
1. Les années 70 : Le Radar, origine de la radio impulsionnelle 

Conception d’un Emetteur

Les premiers travaux sur la radio impulsionnelle ont été initiés dans les années 70 par la  recherche militaire sur le thème du radar.
Depuis ses origines le radar fonctionne de manière impulsionnelle : pendant un temps Г, le  signal radiofréquence est émis, puis le radar repasse en réception afin de capter les échos  réfléchis par la cible. La mesure de distance s’obtient via le temps écoulé entre l’émission de  l’impulsion et la réception de l’écho alors que la vitesse de la cible provient de la mesure du  décalage Doppler de l’écho.
La fonction d’ambiguïté du radar montre que de ce paramètre Г dépendent les capacités de  mesure du radar. Plus Г est bref, plus la précision du radar pour la mesure de distance  augmente et plus la précision en mesure de vitesse diminue. Le radar est devenu ultra large  bande dès lors que Г est devenu de l’ordre de quelque nanosecondes.

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