Multicarrier waveform design in the context of 5G/6G communications systems
Conception de formes d'onde multi-porteuses dans le contexte de systèmes de communication 5G/6G
Résumé
Filter-Bank Multi-Carrier (FBMC) system, is a promising technology to enable future wireless communications e.g., 5G/6G. When compared to the Orthogonal Frequency division Multiplexing (OFDM), FBMC systems have better frequency localization, and consequently, cause less interference to neighboring systems. FBMC systems can be associate to different modulations such as quadrature amplitude modulation, which leads us to the QAM-FBMC system, or offset QAM called (OQAM-FBMC). In both cases, the prototype filter design is a key to guarantee good performance, since it will be used to construct all the filters of the filterbank. In this thesis, we address the problem of prototype filter design for OQAM-FBMC and QAM-FBMC systems, under the light of the optimization procedures. We proceed a careful choice of the objective function to be minimized for reducing the intrinsic interference while keeping the spectral confinement. We also investigate the performance of multicarrier systems through their bit error probability (BEP). To evaluate the performance of QAM-FBMC systems we propose a mathematical expression of its BEP. We investigate how the choice of the prototype filter affects the system interference and consequently the BEP. Although several prototype filters have been designed for QAM-FBMC systems, a residual interference is still observed and degrades system performance. Therefore, a more elaborated receiver is needed. Thus, we also conduct a research on receivers in order to reduce interference and we propose a receiver specifically designed for QAM-FBMC systems.
Le système Filter-Bank Multi-Carrier (FBMC) est une technologie prometteuse pour permettre de futures communications sans fil, par exemple 5G/6G. Par rapport au multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM), les systèmes FBMC ont une meilleure localisation de fréquence et, par conséquent, causent moins d'interférences aux systèmes voisins. Les systèmes FBMC peuvent être associés à différentes modulations telles que la modulation d'amplitude en quadrature, qui nous conduit au système QAM-FBMC, ou offset QAM appelé (OQAM-FBMC). Dans les deux cas, la conception du filtre prototype est une clé pour garantir de bonnes performances, car elle sera utilisée pour construire tous les filtres du banc de filtres. Dans cette thèse, nous abordons le problème de la conception de filtres prototypes pour les systèmes OQAM-FBMC et QAM-FBMC, à la lumière des procédures d'optimisation. Nous procédons à un choix judicieux de la fonction objectif à minimiser pour réduire les interférences intrinsèques tout en conservant le confinement spectral. Nous étudions également les performances des systèmes à porteuses multiples grâce à leur probabilité d'erreur sur les bits (BEP). Pour évaluer les performances des systèmes QAM-FBMC, nous proposons une expression mathématique de son BEP. Nous étudions comment le choix du filtre prototype affecte les interférences du système et par conséquent le BEP. Bien que plusieurs filtres prototypes aient été conçus pour les systèmes QAMFBMC, une interférence résiduelle est toujours observée et dégrade les performances du système. Par conséquent, un récepteur plus élaboré est nécessaire. Ainsi, nous menons également une recherche sur les récepteurs afin de réduire les interférences et nous proposons un récepteur spécifiquement conçu pour les systèmes QAM-FBMC.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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