Etude et optimisation des techniques UWB haut débit multibandes OFDM - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Study and optimization of multi-band OFDM solution for high data rates UWB systems

Etude et optimisation des techniques UWB haut débit multibandes OFDM

Résumé

The obsession of the general public for communicating devices has driven a desire to rapidly evolve the technology in line with consumer demand. A key challenge in the evolution is overcoming the need to transfer ever larger amounts of information in minimal time. The arrival of Ultra Wide Band (UWB) during the late 1990's delivered a solution to this problem for wireless communication. UWB supports very high rates of data transfer over short distances in indoor environments. Among the solutions considered for this new high data rate physical layer is the MB-OFDM system which supplies good response to environmental constraints. The aim of this thesis is to study and propose an improvement of the MB-OFDM system.

After analysing the performance of the MB-OFDM system a new waveform for UWB called LP-OFDM is proposed. It is obtained by adding to MB-OFDM a linear precoded function which advantageously combines OFDM and spread spectrum techniques. The use of linear precoded function allows more effective channel frequency diversity exploitation. It offers a broad choice of data rates, thus increasing system flexibility. It is important to emphasize addition of the linear precoded function does not significantly increase system complexity.

Optimization techniques of the LP-OFDM system are proposed. In order to minimize interference between codes an optimized spreading sequence allocation procedure is presented, and code selection criteria defined. The requirement to find a compromise between the coding rate and the spreading code length has been highlighted in order to take advantage at best of the channel diversity whilst simultaneously minimising interference between codes. A significant improvement of the LP-OFDM system performance has been identified compared to the MB-OFDM system. LP-OFDM system extended to a MIMO case using an Alamouti space-time coding is also studied. Results indicate a significant performance improvement allowing the opportunity to consider either increasing the distance range or the data rate.

Finally, the impact of a WiMAX narrowband interference on the LP-OFDM system performance is studied compared to the MB-OFDM system. It is apparent the LP-OFDM system is more robust than the MB-OFDM system subject to an intentional jammer. The use of the linear precoded function allows spreading of the interference signal power at the receipt during the linear deprecoding.
L'engouement du grand public pour les objets communicants et l'évolution des technologies a entraîné le besoin de transférer des quantités grandissantes d'informations en un minimum de temps. L'arrivée de l'UWB à la fin des années 90 a apporté aux communications sans fil une solution à cette problématique. L'UWB permet en effet d'atteindre de très hauts débits de transmission sur de courtes distances dans des environnements intra-bâtiment. Parmi les solutions envisagées pour cette nouvelle couche physique très haut débit, le système MB-OFDM répond bien aux contraintes environnementales. L'objectif des travaux réalisés dans le cadre de cette thèse est d'étudier et de proposer une amélioration du système MB-OFDM.

Après la présentation du système MB-OFDM et de ses performances, nous proposons une nouvelle forme d'onde pour l'UWB nommée LP-OFDM. Elle est obtenue en ajoutant au système MB-OFDM une fonction de précodage linéaire combinant avantageusement l'OFDM et la technique d'étalement de spectre. L'utilisation du précodage linéaire permet une meilleure exploitation de la diversité fréquentielle du canal. Il offre également une plus grande granularité dans le choix des débits, augmentant ainsi la flexibilité du système. Il est important de souligner que l'ajout de la fonction de précodage linéaire s'accompagne d'une augmentation minime de la complexité du système.

Des techniques d'optimisation du système sont proposées. Afin de minimiser l'interférence entre les codes d'étalement, une technique reposant sur l'allocation des séquences d'étalement est décrite et un critère de sélection proposé. Nous avons également mis en évidence la nécessité de trouver un compromis entre le rendement de codage et la longueur des séquences d'étalement afin de tirer au mieux partie de la diversité du canal tout en limitant l'interférence entre les codes. Une amélioration notable des performances du système LP-OFDM est ainsi obtenue par rapport au système MB-OFDM. Le système LP-OFDM étendu au cas du MIMO utilisant un codage temps-espace d'Alamouti est également étudié. Les résultats obtenus montrent là encore une amélioration significative des performances permettant d'envisager une augmentation de la portée ou des débits de transmission.

Enfin, l'impact d'un interférent à bande étroite de type WiMAX sur les performances du système LP-OFDM est étudié comparativement au système MB-OFDM. Il en ressort que le système LP-OFDM est plus robuste que le système MB-OFDM face à un brouilleur. L'utilisation du précodage linéaire permet en effet d'étaler la puissance du signal interférent en réception lors du déprécodage linéaire.
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Dates et versions

tel-00361467 , version 1 (15-02-2009)
tel-00361467 , version 2 (12-10-2009)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00361467 , version 2

Citer

Emeric Guéguen. Etude et optimisation des techniques UWB haut débit multibandes OFDM. Réseaux et télécommunications [cs.NI]. INSA de Rennes, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00361467v2⟩
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