Jury :
Rapporteurs : CARVALHO Nuno Borges (Universidade de Aveiro, Portugal) et TARAJ Robert (Sophia Antipolis)
Examinateur/trice : DENIAU Virginie (Lille), VILLEMAUD Guillaume (INSA de Lyon)
Directeurs de thèse : BREARD Arnaud et DUROC Yvan (Laboratoire Ampère)
Encadrant : Huillery Julien (Ampère)
Résumé :
Ce travail étudie le problème de la conception et de l’optimisation des formes d’onde pour les systèmes d’identification par radiofréquence (RFID) passive à ultra-haute fréquence (UHF).
La RFID UHF passive est une technologie d’identification sans fil largement déployée dans diverses applications. Une étiquette RFID passive dépend entièrement des ondes électromagnétiques transmises par le lecteur pour s’alimenter via son récupérateur d’énergie ; elle répond par rétrodiffusion. Bien que des communications d’une portée de plusieurs mètres soient possibles, la nature passive limite les performances, en particulier dans les environnements complexes où les signaux sont dégradés par des trajets multiples. Des expériences ont montré que l’utilisation de formes d’onde pulsées intermittentes améliore le rendement de conversion de puissance RF-DC du récupérateur d’énergie, augmentant ainsi la portée de communication avec les étiquettes commerciales passives. Dans cette optique, cette thèse vise à développer des stratégies pour concevoir des formes d’onde optimisées qui s’adaptent à l’information d’état du canal (CSI) et assurent un rendement de conversion de puissance RF-DC élevé au niveau de l’étiquette. Sachant que la conception de telles formes d’onde nécessite une certaine connaissance de l’état du canal au niveau de l’émetteur, ce travail vise à répondre à la question de l’acquisition du CSI au niveau de l’émetteur en développant une méthode d’apprentissage du canal compatible avec les systèmes RFID UHF passifs. Un modèle linéaire invariant dans le temps (LTI) des systèmes RFID UHF passifs est proposé. Une méthode d’apprentissage des canaux compatible avec les systèmes RFID UHF passifs est développée sur la base du modèle LTI. Des stratégies pour concevoir des formes d’onde adaptées au canal sont ensuite formulées. Les formes d’onde conçues sont basées sur des signaux multisine et visent à augmenter l’efficacité de la conversion de puissance RF-DC du récupérateur d’énergie de l’étiquette.
Dans ce contexte, un modèle de simulation hybride (électromagnétique-circuit) adapté est développé spécifiquement pour étudier la conception et l’optimisation des formes d’onde. Les performances des formes d’onde conçues, et d’autres formes d’onde de pointe, sont évaluées dans plusieurs scénarios de canaux sans fil à l’aide du modèle de simulation développé. Deux critères d’évaluation des performances sont définies : l’une liée à l’énergie, basée sur la puissance DC collectée à la sortie du circuit récupérateur d’énergie, l’autre liée à l’information, basée sur le signal d’information en bande de base rétrodiffusé par l’étiquette et détecté par le lecteur. L’évaluation des performances de la liaison radio RFID UHF passive a montré que les formes d’onde conçues, en particulier celles qui s’adaptent à l’indice CSI, entraînent une amélioration significative des performances en termes d’énergie et d’information par rapport aux formes d’onde non adaptatives.