Conception et implémentation d'algorithmes de traitement numérique de réception pour le lien UWB dans les réseaux BAN - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2016

Conception et implémentation d'algorithmes de traitement numérique de réception pour le lien UWB dans les réseaux BAN

Design and implementation of digital reception algorithms for IR-UWB radio link in body area networks

Résumé

The impulse radio ultra-wideband (IR-UWB) technology has been recently adopted in the new IEEE 802.15.6 standard for Body Area Networks (BAN), in particular for communications between devices on or near the body surface. A priori, this technology is very attractive for mobile devices with limited energy resources, due to its flexibility in terms of throughput, complexity, and capacity for energy savings. However, the number of existing real implementations of UWB systems for BAN is very limited. In this context, the current Ph.D. thesis proposes a novel contribution in this area. The study focuses on digital baseband processing design for low-complexity non-coherent IR-UWB receivers. It concerns both the design of IR-UWB reception algorithms for BAN applications and their efficient hardware implementation. First, a complete non-coherent baseband reception chain has been proposed, tested, and validated through system simulations. Afterward, low-complexity hardware architectures have been designed to implement the proposed algorithms targeting an FPGA prototype. Finally, the feasibility of the complete communication system has been confirmed through practical experiments of real-time wireless transmissions with a complete hardware demonstrator. The obtained results demonstrate the technical viability of the proposed approach to implement efficiently IR-UWB technology for body area networks.
La radio impulsionnelle ultra large bande (IR-UWB) a été retenue récemment pour la nouvelle norme IEEE 802.15.6 dédiée aux réseaux Body Area Network (BAN), en particulier pour les communications entre objets à la surface ou à proximité du corps. Cette technologie est apriori très attractive pour des objets nomades aux ressources énergétiques limitées, de par sa flexibilité en termes de débit, de complexité et de capacité à être économe en énergie. On peut cependant constater qu'il n'existe que peu d'implémentations réelles de systèmes UWB pour les BAN. Ce travail de thèse apporte une contribution dans ce domaine. L'étude est centrée sur le traitement numérique en bande de base pour les récepteurs non-cohérents de faible complexité et porte d'abord sur la conception d'algorithmes de réception UWB pour les BAN puis sur leur implémentation matérielle efficace sur cible FPGA. Dans un premier temps, une chaine de réception non-cohérente en bande de base complète a été proposée, testée, puis validée par simulation. Par la suite, une architecture matérielle de faible complexité a été conçue pour implémenter cette chaine puis portée sur une cible FPGA. Enfin, la faisabilité du système de communication complet a été confirmée par la réalisation d'expérimentations de transmissions réelles sans fil avec un démonstrateur matériel complet, confirmant ainsi la viabilité technique de l'approche retenue pour la mise en oeuvre de la technologie IR-UWB pour les réseaux BAN.
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Dates et versions

tel-01565041 , version 1 (19-07-2017)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01565041 , version 1

Citer

Houcine Chougrani. Conception et implémentation d'algorithmes de traitement numérique de réception pour le lien UWB dans les réseaux BAN. Signal and Image processing. Télécom Bretagne; Université de Bretagne Occidentale, 2016. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01565041⟩
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