Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Identification des trajets réfléchis“

Avec l’émergence des objets connectés, les applications potentielles requérant la localisation indoor ou la continuité de localisation réapparaissent et suscitent, depuis quelques années déjà, de nombreuses études et recherches. La norme IEEE 802.11ad, opérant autour de 60 GHz, est un candidat potentiel pour résoudre le problème de localisation tout en permettant une communication très haut débit. Cette norme prometteuse pose toutefois un problème lié au caractère directionnel de la propagation, particulièrement sujette au blocage des ondes directes. En effet aucun calcul de coordonnées spatiales ne peut être entrepris si les signaux traités ne proviennent pas d’une propagation en ligne directe (LOS). Cette limitation induit par conséquent une nouvelle problématique qui consiste à s’assurer, dans les signaux en jeu, de la présence du LOS. Cela revient aussi à identifier les composantes NLOS issues des réflexions multiples. L'identification des trajets NLOS fait appel aux méthodes d’apprentissage de faisceaux qui permettent d’accéder au spectre angulaire d’un canal. Une première classification, par cluster est d’abord opérée, puis une analyse statistique utilisant les moments d’ordre 4 est conduite sur chaque cluster. L’exploitation de cette signature « kurtosis » permet une seconde classification discriminant les clusters issus de contributions LOS ou NLOS
With the emergence of connected objects, potential applications requiring indoor location or location continuity have reappeared and have been the subject of numerous studies and researches for several years now. The IEEE 802.11ad standard, operating around 60 GHz, is a potential candidate to solve the localization problem while allowing high data rate communication. However, this promising standard is particularly subject to blockage of direct waves. Indeed, no calculation of spatial coordinates can be undertaken if the processed signals do not come from a line of sight propagation (LOS). This limitation consequently induces a new problem which consists in ensuring, in the signals of interest, the presence of the LOS contribution. It also comes down to identifying the NLOS components brought by the multipath phenomenon. NLOS path identification uses beam-learning methods that provide access to the angular spectrum of a channel. A first classification, by clusters, is carried out, then a statistical analysis using the fourth standardized moment, is conducted on each cluster. The use of this "kurtosis" signature allows a second classification discriminating clusters induced by LOS contributions from those induced by NLOS contributions

Nous nous interessons a l'identification active d'un milieu de propagation a trajets multiples par un modele parametrique; cette identification est realisee en estimant l'ensemble des parametres inconnus (retards, amplitudes et phases relatives aux differents trajets). Nous considerons plus specialement la propagation de signaux a grand produit bt, resolvants en temps. Nous adaptons une demarche bayesienne pour l'estimation des differents parametres du modele et nous en etudions les limites et les performances. Nous analysons differentes methodes d'estimation de la reponse impulsionnelle du canal, suivant que l'on choisit une parametrisation lineaire ou non lineaire. Nous proposons de facon originale un algorithme pouvant tenir compte du suivi temporel des differents trajets lorsque l'on dispose de plusieurs enregistrements. Les traitements proposes sont valides sur des simulations et appliques a des donnees issues de 2 types differents d'experimentations en acoustique sous-marine

Cette thèse concerne l'étude des performances des méthodes d'identification à haute résolution des sources corrélées ou non à l'aide d'une antenne linéaire multicapteurs. Pour localiser des sources totalement corrélées, il est indispensable d'utiliser un moyennage spatial pour calculer la matrice de covariance. Etant donné le nombre fini d'échantillons, la matrice de covariance estimée est connue avec une erreur statistique liée à la durée totale de la mesure, d'où l'intérêt d'étudier la perturbation des éléments propres de cette matrice. L'étude des valeurs propres nous a conduits à introduire un critère permettant la détermination du nombre de sources. Quant à l'étude des vecteurs propres perturbés, elle nous a permis de faire un lien entre ces perturbations et les imprécisions correspondantes sur la localisation des sources obtenue avec les méthodes de Tufts-Kumaresan et du goniomètre. D'autre part, une nouvelle approche a été introduite pour calculer la variance minimale (borne de Cramer-Rao). Pour étudier l'optimalité, les variances théoriques obtenues pour chaque méthode sont comparées à cette variance minimale. Sans moyennage spatial (sources indépendantes) on montre que la méthode du goniomètre [quas]i-optimale alors que celle de Tufts-Kumaresan présente une forte dégradation. On p[…] également une méthode de maximum de vraisemblance approchée qui est […] pour des sources corrélées ou non. Avec […] spatial, dans le cas de deux sources même totalement corrélées, on montre que c’est la méthode de Tufts-Kumaresan qui est quasi-optimale. D'autre part, nous avons établi une méthode originale de calcul de la matrice de covariance sous forme Toeplitz qui n'introduit pas de biais sur la localisation des sources. Toutes ces méthodes d'identification sont testées avec des données expérimentales obtenues dans une chambre anéchoïde (simulations de trajets multiples)
This thesis deals with performances of high resolution identification methods applied to correlated or non-correlated sources, using a linear array antenna. We show that in the case of totally correlated sources (multiple paths) the covariance matrix must be computed using a "sliding average" (spatial averaging). The finite size of the sample induces a statistical error on the estimation of the covariance matrix. We henceforth have to study the perturbations of the eigenvectors and eigenvalues of this matrix. The study of eigenvalues led us to introduce a criterium allowing the determination of the number of sources. The study of eigenvectors enabled us to find a relationship between these perturbations and the corresponding ones on the sources. We could thus compare to optimality the methods of both Tufts-Kumaresan, and the goniometer. The optimal case was established thanks to a new approach. We thus obtained general formulas giving the minimum variance (Cramer-Rao bounds). We compared to this optimal quantity the variance obtained by each method. Without sliding average, we show that the goniometer method is quasi¬ optimal, while the Tufts-Kumaresan method give poorer results. We also introduce a new quasi maximum likelihood method which is quasi-optimal either with correlated or non-correlated sources. If sliding average is used, the Tufts-Kumaresan method is near optimal even in the case of totally correlated sources. As an original result, we established a method for estimating the covariance matrix in a Toeplitz form without bringing any bias on the estimation of the sources. All these identification methods were tested on experimental data in an anechoïd chamber (multiple paths simulation)

Ce mémoire présente la mise en œuvre d'un banc de mesure in-situ en espace libre, ULB transitoire, associé à des techniques d'extraction des propriétés diélectriques dans le but de caractériser les parois de bâtiments. Les techniques de mesures développées au sein de l'équipe OSA d'XLIM sont appliquées et adaptées à la mesure de la réflexion et de la transmission à travers les parois. Associées à des techniques d'extraction élaborés durant l'étude, les propriétés des matériaux sont déduites. Les moyens mis en œuvre pour caractériser les matériaux sont présentés et validés via des simulations électromagnétiques rigoureuses. Deux matériaux font enfin l'objet de caractérisation expérimentales : la pierre et le parpaing
This thesis presents the implementation of a measurement bench, in free space, UWB transient, associated with extraction techniques of dielectric properties in order to characterize the walls of buildings. The measurement techniques developed within the team of OSA XLIM are applied, adapted and improved for measuring the reflection and transmission through the walls. Associated with extraction techniques developed during the study, the material properties are obtained. The means used to characterize the material are presented and validated through rigorous electromagnetic simulations. Finally, two materials are subject to experimental characterization : the natural rock and the concrete blocks

Les systèmes de télécommunications modernes exigent des débits de transmission très élevés. Dans ce cadre, le problème d'identification de canaux est un enjeu majeur. L'utilisation de techniques aveugles est d'un grand intérêt pour avoir le meilleur compromis entre un taux binaire adéquat et la qualité de l'information récupérée. En utilisant les propriétés des cumulants d'ordre 4 des signaux de sortie du canal, cette thèse introduit de nouvelles méthodes de traitement du signal tensoriel avec des applications pour les systèmes de communication radio-mobiles. En utilisant la structure symétrique des cumulants de sortie, nous traitons le problème de l'identification aveugle de canaux en ntroduisant un modèle multilinéaire pour le tenseur des cumulants d'ordre 4, basé sur une décomposition de type Parafac. Dans le cas SISO, les composantes du modèle tensoriel ont une structure de Hankel. Dans le cas de canaux MIMO instantanés, la redondance des facteurs tensoriels est exploitée pour l'estimation des coefficients du canal. Dans ce contexte, nous développons des algorithmes d'identification aveugle basés sur une minimisation de type moindres carrés à pas unique (SS-LS). Les méthodes proposées exploitent la structure multilinéaire du tenseur de cumulants aussi bien que les relations de symétrie et de redondance, ce qui permet d'éviter toute sorte de traitement au préalable. En effet, l'approche SS-LS induit une solution basée sur une seule et unique procédure d'optimisation, sans les étapes intermédiaires requises par la majorité des méthodes existant dans la littérature. En exploitant seulement les cumulants d'ordre 4 et le concept de réseau virtuel, nous abordons aussi le problème de la localisation de sources dans le cadre d'un réseau d'antennes multiutilisateur. Une contribution originale consiste à augmenter le nombre de capteurs virtuels en exploitant un arrangement particulier du tenseur de cumulants, de manière à améliorer la résolution du réseau, dont la structure équivaut à celle qui est typiquement issue de l'utilisation des statistiques d'ordre 6. Nous traitons par ailleurs le problème de l'estimation des paramètres physiques d'un canal de communication de type MIMO à trajets multiples. Dans un premier temps, nous considérons le canal à trajets multiples comme un modèle MIMO convolutif et proposons une nouvelle technique d'estimation des coefficients. Cette technique non-paramétrique généralise les méthodes proposées dans les chapitres précédents pour les cas SISO et MIMO instantané. En représentant le canal multi-trajet à l'aide d'un formalisme tensoriel, les paramètres physiques sont obtenus en utilisant une technique combinée de type ALS-MUSIC, basée sur un algorithme de sous-espaces. Enfin, nous considérons le problème de la détermination d'ordre de canaux de type RIF, dans le contexte des systèmes MISO. Nous introduisons une procédure complète qui combine la détection des signaux avec l'estimation des canaux de communication MISO sélectifs en fréquence. Ce nouvel algorithme, basé sur une technique de déflation, est capable de détecter successivement les sources, de déterminer l'ordre de chaque canal de transmission et d'estimer les coefficients associés.