Études et implémentation d'une couche physique UWB impulsionnelle à bas débit et faible complexité¶

From its new approach, the Impulse Radio Ultra Wide Band (IR-UWB) technology is carrying many promises in terms of troughput, robustness, and low energy consumption. Because his bandwidth (higher than 500 MHz), it also makes it possible to do high accuracy geolocalisation. This thesis work began whereas the first publications on UWB had extraordinary simulation results. In order to better determine IR-UWB real potential in the field of low throughput communications to which their one seems particularly adapted, this study was directed towards the prototyping of an UWB link, underlain by the constraint of strong complexity reduction. This study starts with the specification of a physical layer adapted to the technology and the applicability considered, which is based on a very simple transmission scheme. The transmitter is based on a very simple architecture build with low cost "off the shelf" components and thus shows the possibility of embarking such a structure in an autonomous low cost communicating object. The receiver structure follows an original approach based on a video detector and a variable threshold comparator, which makes it possible to slacken certain blocking constraints like those related to synchronization. A set of low complexity receiving algorithms is also developed to enable the use of this structure while raising various technological deadlock. By this work, a global reflexion on an low data rate IR-UWB system was conducted and led to the realization of a physical radio link which shows the technical viability of this technology. Moreover, the results obtained were the base of a full proposal carried in standardization.De par son approche nouvelle, la radio impulsionnelle ultra large bande (UWB-IR) est porteuse de nombreuses promesses en termes de débit, de robustesse et de faible consommation. Du fait de sa largeur de bande (supérieure à 500 MHz), elle offre également la possibilité de faire de la géolocalisation avec une précision submétrique. Ce travail de thèse a débuté alors que les premières publications sur l'UWB présentaient des résultats de simulation extraordinaires. Afin de mieux cerner son réel potentiel dans le domaine des communications bas débit auquel l'UWB-IR semble particulièrement adaptée, cette étude a été orientée vers la réalisation matérielle d'une chaîne de communication, sous-tendue par la contrainte de forte réduction de complexité. Cette étude commence par la spécification d'une couche physique adaptée à la technologie et au domaine d'application envisagé, qui repose sur un schéma de transmission très simple. La plate-forme d'émission réalisée est basée sur une architecture très simple et des composants discrets de bas de gamme. Elle démontre ainsi la possibilité d'embarquer une telle structure dans un objet communicant autonome de faible coût. La chaîne de réception suit une approche originale basée sur un détecteur d'enveloppe et un comparateur à seuil variable, ce qui permet de relâcher certaines contraintes bloquantes comme celles liées à l'acquisition de synchronisation. Un ensemble d'algorithmes de réception à faible complexité permet d'exploiter au mieux cette structure de détection en levant différents verrous technologiques. Par ce travail, une réflexion globale sur un système UWB-IR bas débit a été menée et a abouti à la réalisation d'un lien radio physique qui démontre la viabilité technique de cette technologie en rupture. De plus, les résultats obtenus ont été la base d'une proposition complète portée en normalisation