Dispersion Based Real-Time Analog Signal Processing (R-ASP) and Application to Wireless Communications

Nous sommes confrontés à une demande explosive de systèmes radio plus rapides, plus fiables et plus écoénergétiques, pour la communication sans fil 5G par exemple. On s'attend à ce que la capacité des données mobiles dépasse 1000 fois ce qu'elle est actuellement dans la prochaine décennie. Un tel volume de données nécessite un grand spectre de bande passante. Aux fréquences radio-fréquences (RF) faibles, le spectre est congestionné par des milliards d'appareils radio. Dans les hautes fréquences, le spectre de bande passante ultra large (UWB) est moins congestionné. Cependant, le traitement d'un tel signal UWB RF pose de grands défis au niveau du traitement du signal (DSP) numérique, qui est habituellement utilisé pour les basses fréquences et les bandes passantes étroites. Les problèmes dont souffre le DSP pour les signaux hautes fréquences sont la limitation de la vitesse, le coût élevé et la forte consommation d'énergie pour la conversion analogique / numérique (ADC). Par conséquent, une technique de traitement en temps réel et purement analogique est souhaitable. En optique, les gens ont traité des signaux RF UWB avec des approches photoniques hyperfréquences en temps réel, mais cela impliquait une conversion électrique / optique coûteuse. Le traitement de signal analogique d'une onde radio en temps réel (R-ASP) est une alternative attrayante et moins exploitée. Le premier chapitre présente l'état de l'art de la technologie R-ASP ainsi que la contribution de la thèse. Le composant au coeur du traitement R-ASP s'appelle "phaseur", un composant qui fournit un retard de groupe spécifié � (!) à une onde radio. Un phaseur, en réponse à un signal d'excitation large bande, réorganise les composants spectraux dans le temps. La façon dont un phaseur réorganise le spectre dépend de la fonction de retard de groupe, � (!). Différentes applications R-ASP peuvent nécessiter des profils de retard de groupe différents. Le chapitre 2 introduit le concept de retard de groupe, présente différentes technologies phaseur, et présente une méthode pour augmenter la quantité de délai de groupe en utilisant des phaseurs réfléchissants passifs. Un phaseur passif et passe-tout (qui ne filtre aucune fréquence) affiche une perte qui est proportionnelle au retard de groupe, ce qui entraîne une distorsion du signal. Le chapitre trois présente une solution à ce problème, qui consiste en une mise en cascade d'un phaseur ayant du gain et un phaseur ayant des pertes.