Theoretical and Experimental Characterization of the 60 GHz Radiocommunication Channel

The use of the license-free 60-GHz frequency band will allow multi-Gb/s datatransmission over short distances. The design of these wireless communicationsystems strongly depends on the propagation channel. The objective of the thesis focuses on the multidimensionnal channel characterization to quantify at the end to quantifythe contribution ofmulti-antennatechniques (MIMO) on the performanceof communication.Awideband mm-Wfrequency channel sounder was developed and has allowed extensive indoor channel measurements. In order to compare experimental results with theoretical value, the ray tracing tool was improved. Taking into account the diffraction that takes place at the top of a rectangular obstacle, a new method based on a hybrid uniform theory of diffraction-physical opticshas been proposed and validated. Experimental results had also allowed to quantify the diffuseparameters for materials usually found in indoor environments. It was shown that introducing the contribution of diffuse scatteringimproves the accuracy of the RT tool unlike what it can be found in the literature where anaverage diffuse scattering parameter is proposed for a given environment. Finally, based on the channel measurements, the performance of IEEE 802.15.3c MIMO-OFDM systems was performed and the results show that the use of antennas array at both the transmitter and receiver side could increase both thethroughput by a factor of 3.7 and the communication distance by 1 meter.;El uso de la banda de frecuencias de 60 GHz sin licencia permitira una transmision de datos multi-Gb/s en distancias cortas. El diseno de estos sistemas de comunicacion inalambrica depende fuertemente del canal de propagacion. El objetivo de esta tesis se centra en la caracterizacion del canal para cuantificarlas tecnicas de multiples antenas (MIMO) sobre el rendimiento de la comunicacion. Un sistema que mide la respuesta del canal en frecuencia ha sido desarrollado y ha permitido la realizacion de una extensa campana de medidas en entornos interiores. Con el fin de mejorar una herramienta de simulacion basada en el trazador de rayos, se han comparado estas medidas con las predicciones simuladas. Se ha estudiado la difraccion multiple dada por una serie de obstaculos con el fin de validar experimentalmente la formulacion que predice las perdidas dadas por este fenomeno. Los resultados experimentales tambien han permitido cuantificar los parametros difusos para los materiales que normalmente se encuentran en entornos interiores. Se ha demostrado que los valores de estos parametros difusos mejora la precision de la herramienta de trazador de rayos. Por ultimo, utilizando las medidas experimentales, se realizo la implementacion de un sistema MIMO-OFDM basado en el estandar IEEE 802.15.3c para evaluar su rendimiento. Los resultados muestran como el uso de varias antenas en transmision y en recepcion puede aumentar tanto el rendimiento en un factor de 3.7 y la distancia de comunicacion en un metro obteniendo altas velocidades de transmision de datos.