Beddiafi Yazid | Université 8 Mai 1945 Guelma

This thesis focuses on the design and performance evaluation of an ultra-wideband (UWB) MIMO antenna intended for high-data-rate wireless communications compliant with the ECMA-368 standard. After introducing the fundamental concepts of UWB technology, its regulatory evolution, and transmission techniques such as IR-UWB and MB-OFDM, the study addresses the modeling of the propagation channel and the characterization of the MB-OFDM system, which is adopted to efficiently exploit frequency and time diversity.

The principles of printed antennas and MIMO systems are then presented, emphasizing combining techniques and key performance metrics such as the Envelope Correlation Coefficient (ECC), Mean Effective Gain (MEG), and Diversity Gain (DG).
The main contribution lies in the design of a compact CPW-fed UWB MIMO antenna covering a wide bandwidth from 2.95 to 18.55 GHz, with a mutual coupling lower than −25 dB, an ECC below 0.025, and a diversity gain close to 10 dB. Simulation and experimental results demonstrate its efficiency and confirm its compatibility with high-data-rate WPAN systems.

Abstract (Ar)

Abstract (Ar):

تُعنى هذه الأطروحة بدراسة تصميم وتقييم أداء هوائي متعدد المداخل والمخارج فائق النطاق (MIMO-UWB) مخصص لأنظمة الاتصالات اللاسلكية ذات معدلات البيانات العالية، والمتوافقة مع معيار ECMA-368. وتستهل الأطروحة بعرضٍ منهجي للمفاهيم الأساسية لتقنية النطاق فائق الاتساع، وتطورها التنظيمي، إلى جانب تقنيات الإرسال المعتمدة، بما في ذلك IR-UWB وMB-OFDM. كما تتناول نمذجة قناة الانتشار وتوصيف نظام MB-OFDM، الذي تم اعتماده لما يتيحه من استغلال فعّال لتنوعي الزمن والتردد، بما يعزز أداء النظام الكلي.

يتم بعد ذلك عرض مبادئ الهوائيات المطبوعة وأنظمة MIMO، مع التركيز على الجمع بين التقنيات ومقاييس الأداء الرئيسية مثل معامل ارتباط المغلف (ECC)، ومتوسط الكسب الفعال (MEG)، وكسب التنوع (DG).

تكمن المساهمة الرئيسية في هذا البحث في تصميم هوائي UWB MIMO مدمج يتم تغذيته بـ CPW ويغطي نطاقًا تردديًا واسعًا من 2.95 إلى 18.55 جيجا هرتز، مع اقتران متبادل أقل من −25 ديسيبل، وECC أقل من 0.025، وكسب تنوع قريب من 10 ديسيبل. وتوضح نتائج المحاكاة والتجارب كفاءتها وتؤكد توافقها مع أنظمة WPAN ذات معدل البيانات العالي.

Abstract (Fr)

Abstract (Fr):

Cette thèse porte sur la conception et l’évaluation des performances d’une antenne MIMO ultra-large bande (UWB) destinée aux communications sans fil haut débit conformes à la norme ECMA-368. Après avoir introduit les concepts fondamentaux de la technologie UWB, son évolution réglementaire et les techniques de transmission telles que IR-UWB et MB-OFDM, l’étude aborde la modélisation du canal de propagation et la caractérisation du système MB-OFDM, qui est adopté pour exploiter efficacement la diversité temporelle et fréquentielle.

Les principes des antennes imprimées et des systèmes MIMO sont ensuite présentés, en mettant l’accent sur la combinaison de techniques et de mesures de performance clés telles que le coefficient de corrélation d’enveloppe (ECC), le gain effectif moyen (MEG) et le gain de diversité (DG). La principale contribution réside dans la conception d’une antenne MIMO UWB alimentée par CPW compacte couvrant une large bande passante de 2,95 à 18,55 GHz, avec un couplage mutuel inférieur à -25 dB, un ECC inférieur à 0,025 et un gain en diversité proche de 10 dB. Les résultats de simulation et expérimentaux démontrent son efficacité et confirment sa compatibilité avec les systèmes WPAN à haut débit.

Scientific publications

Scientific publications :

MIMO CPW-Fed Bent Antenna Based USB Dongle for ECMA-368 WPANs

Scientific conferences

Scientific conferences:

Scientific conferences