On the study of digital signal processing algorithms for self-interference cancellation in RF transceivers
Méthodes de Traitement Numérique du Signal pour la Réduction d'Auto-Interférences dans un Terminal Mobile
Résumé
Radio frequency transceivers are now massively multi-standards, which means that several communication standards can cohabit in the same environment. As a consequence, analog components have to face critical design constraints to match the different standards requirements and self-interferences that are directly introduced by the architecture itself are more and more present and detrimental. This work exploits the dirty RF paradigm: we accept the signal to be polluted by self-interferences and we develop digital signal processing algorithms to mitigate those aforementioned pollutions and improve signal quality. We study here different self-interferences and propose baseband models and digital adaptive algorithms for which we derive closed form formulae of both transient and asymptotic performance. We also propose an original adaptive step-size overlay to improve transient performance of our method. We finally validate our approach on a system on chip dedicated to cellular communications and on a software defined radio.
Les émetteurs-récepteurs actuels tendent à devenir multi-standards c'est-à-dire que plusieurs standards de communication peuvent cohabiter sur la même puce. Les puces sont donc amenées à traiter des signaux de formes très différentes, et les composants analogiques subissent des contraintes de conception de plus en plus fortes associées au support des différentes normes. Les auto-interférences, c'est à dire les interférences générées par le système lui-même, sont donc de plus en plus présentes, et de plus en plus problématiques dans les architectures actuelles. Ces travaux s'inscrivent dans le paradigme de la radio sale qui consiste à accepter une pollution partielle du signal d'intérêt et à réaliser, par l'intermédiaire d'algorithmes, une atténuation de l'impact de ces pollutions auto-générées.
Dans ce manuscrit, on s’intéresse à différentes auto-interférences (phénomène de "spurs", de "Tx leakage", ...) dont on étudie les modèles numériques et pour lesquelles nous proposons des stratégies de compensation. Les algorithmes proposés sont des algorithmes de traitement du signal adaptatif qui peuvent être vus comme des algorithmes de soustraction de bruit basés sur des références plus ou moins précises.
Nous dérivons analytiquement les performances transitionnelles et asymptotiques théoriques des algorithmes proposés.
On se propose également d'ajouter à nos systèmes une sur-couche originale qui permet d'accélérer la convergence, tout en maintenant des performances asymptotiques prédictibles et paramétrables. Nous validons enfin notre approche sur une puce dédiée aux communications cellulaires ainsi que sur une plateforme de radio logicielle.