Mimo Communication Systems with Reconfigurable Antennas

Les antennes reconfigurables sont capables d'ajuster dynamiquement les caractéristiques de leur diagramme de rayonnement, par exemple, la forme, la direction et la polarisation, en réponse aux conditions environnementales et exigences du système. Ces antennes peuvent aussi être utilisées en conjonction avec des systèmes à entrées multiples sorties multiples (MIMO) pour améliorer davantage la capacité et la fiabilité des systèmes sans fil. Cette thèse étudie certains des problèmes dans les systèmes sans fil équipés d'antennes reconfigurables et propose des solutions pour améliorer la performance du système. Dans les systèmes sans fil utilisant des antennes reconfigurables, la performance atteignable par le système dépend fortement de la connaissance de la direction d'arrivée (DoA) des signaux souhaités et des interférences. Dans la première partie de cette thèse, nous proposons un nouvel algorithme d'estimation de la DoA pour les systèmes à entrer simple et sortie simple (SISO) qui possèdent un élément d'antenne reconfigurable au niveau du récepteur. Contrairement à un système utilisant un réseau d'antennes conventionnelles à diagramme de rayonnement fixe, où la DoA est estimée en utilisant les signaux reçus par plusieurs éléments, dans le réseau d'antennes avec l'algorithme proposé, la DoA est estimée en utilisant des signaux reçus d'un élément d'antenne unique pendant qu'il balai un ensemble de configurations de diagramme de rayonnement. Nous étudions aussi l'impact des différentes caractéristiques des diagrammes de rayonnement utilisés, tels que la largeur du faisceau de l'antenne et le nombre d'étapes de numérisation, sur l'exactitude de la DoA estimée. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous proposons un système de MIMO faible complexité employant des antennes reconfigurables sur les canaux sélectifs en fréquence pour atténuer les êtes de trajets multiples et donc éliminer l'interférence entre symboles sans utiliser la technique de modulation multiplexage orthogonale fréquentiel (OFDM). Nous étudions aussi l'impact de la propagation et de l'antenne angulaire largeur de faisceau sur la performance du système proposé et faire la comparaison avec la performance du système MIMO-OFDM. Dans la troisième partie de cette thèse, nous fournissons des outils analytiques pour analyser la performance des systèmes sans _l MIMO équipés d'antennes reconfigurables au niveau du récepteur. Nous dérivons d'abord des expressions analytiques pour le calcul de la matrice de covariance des coefficients des signaux reçus empiétant sur un réseau d'antennes reconfigurables en tenant compte de plusieurs caractéristiques de l'antenne tels que la largeur du faisceau, l'espacement d'antenne, l'angle de pointage ainsi que le gain de l'antenne. Dans cette partie, nous considérons un récepteur MIMO reconfigurable où le diagramme de rayonnement de chaque élément d'antenne dans le réseau peut avoir des caractéristiques différentes. Nous étudions également la capacité d'un système MIMO reconfigurable en utilisant les expressions analytiques dérivées.