Expérience
Mise en place du système
Le système utilisé est imagé avec le schéma ci-dessus: l'analyseur de réseau est branché à sa sortie avec
deux IQ modulateurs, gérés séparement par ordinateur, qui sont reliés aux deux antennes émettrices, dont on connais
leurs positions, car les distances entre elles sont un paramètre important qui influe sur les phases recherchées.
En entrée de l'analyseur est reliés notre antenne réceptrice.
L'analyseur balaye une plage de fréquence choisit arbitrairement avec pour seule condition de ne pas être
dans les plages de fréquences du WI-FI (autour de 2.4GHz et de 5GHz) car cela pourrait fausser nos mesures.
Afin d'étudier le système MISO nous avons quelques conditions à respecter pour obtenir
des résultats cohérents:
- Il faut que les antennes soient sur un plan et parallèles entre elles, pour une meilleure réception
du signal.
- Il faut éloigner au maximum les potentiels objets réflechissants les ondes éléctromagnétiques.
On doit également être capable de réiterer les experiences assez facilement et aussi pouvoir changer les distances
entre les antennes.
Pour cela nous avons adapté une planche de bois, dans laquelle nous avons creusé des entailles afin d'y
insérer nos antennes. Ce dispositif à pour avantage de nous permettre d'interchanger la position de nos
antennes assez facilement et de refaire une expérience déjà réalisée en reprenant la même configuration.
Maintenant nous parlerons des valeurs de ϕ obtenues à partir de la pratique.
Nous avons 6 positions pour les antennes émettrices (appelées 1, 2, 3, 4, 5 et 6), ainsi que 6 positions pour l’antenne réceptrice (appelées A, B, C, D, E et F).
Soit un total de 15 combinaisons possibles pour les positions d’antennes émettrices, 6 combinaisons pour les positions de l’antenne réceptrice, et donc un total de 90 configurations possibles
(en retirant évidemment les permutations).
Nous étudions cependant uniquement les cas où l’une des antennes émettrices se trouve en position 1. Ceci limite donc nos configurations au nombre de 30.
Nous fixons donc une configuration et les 2 différentes émettrices émettent successivement 2 ondes. Ainsi on a accès aux informations relatives à chacune de nos antennes émettrices, à savoir
l’intensité et la phase d’arrivée sur l’antenne réceptrice.
Pour ce faire on fixe l’atténuation du signal à 40 dB sur l’antenne qu’on ne veut pas étudier et la phase de départ à 0 pour les 2 antennes émettrices.
Depuis les informations obtenues nous pouvons obtenir le signal théorique le plus puissant (somme des intensités des émettrices) et le plus faible (différence des émettrices) en combinant
les signaux émis par les émettrices en appliquant un déphasage sur les antennes, ainsi que la phase à appliquer sur les émettrices en étudiant la différence des phases d’arrivée sur la réceptrice.
Cependant ce signal ne peux pas être obtenu en réception pour un déphasage fixe des 2 antennes car les déphasages optimaux (destructif et constructif) dépendent explicitement de la fréquence,
or les signaux théoriques sont calculées pour un déphasage optimal pour toutes la bande de fréquence étudiée, et donc un déphasage variable. On s’attend donc à obtenir des courbes d’intensités
en réception proche des signaux théoriques mais que sur une bande de fréquence limitée.
Nous choisissons nos fréquences dans une plage comprise entre 6,6 et 6,9 GHz, afin d’avoir des graphiques plus facilement exploitables et moins susceptibles d’avoir des erreurs, de plus ce choix
nous permet également de vérifier si la fréquence utilisée apporte un déphasage utilisable à d’autres fréquences.
Lors des mesures, nous modifions la phase uniquement sur une des 2 émettrices. Ce qui importe n’est pas la phase appliquée à nos émettrices mais la différence de phase entre celles-ci, soit le déphasage.
Ainsi nous avons donc une émettrice qui gardera toujours une phase de 0 et la seconde qui verra sa phase modifiée afin d’avoir les interférences constructives ou destructives voulues au niveau de l’antenne réceptrice.
Nous optimisons ou dégradons ainsi le signal reçu, ce qui revient donc à choisir quelles positions de la réceptrice obtiendront le signal maximal. De ce fait en jouant sur les fréquences utilisées et
donc par extension les phases ou déphasages on peut donc trouver une fréquence pour laquelle uniquement certaines antennes recevraient le signal et d’autres non (ou du moins un signal trop faible).
Nous avons donc bien réussi à mettre le principe MIMO du beamforming en place.
Nous rappelons que le Wifi utilise des fréquences autour de 2,4 et 5GHz sur une plage de 20MHz, les calculs et le principe restent les même mais les valeurs employées seront différentes.
De plus l’utilisation des phases arrondies à l’unité pourrait faire croire que les mesures sont imprécises, cependant en vérifiant nos résultats en exploitant des mesures faites autour
des phases employées, la justesse des valeurs obtenues est confirmée. Ceci est fait en étudiant les phases entières comprises dans un intervalle de 10 valeurs autour de la phase initiale
(soit entre la phase initiale -5 et la phase initiale +5).
Distance entre les antennes(en mètre)