Optimization of impulsive noise contering strategies for high data rate communications over indoor powerlines

• Auteur / Autrice : Gaetan Ndo
• Direction : Jean-Marc Boucher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement du signal et télécommunications
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Télécom Bretagne en cotutelle avec Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Rennes 1 (1969-2022) - Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Courants porteurs en ligne (informatique)

Lignes électriques -- Transmission par courants porteurs

Résumé

Cette thèse a pour objectif l'étude et l'optimisation de quelques techniques de réduction de bruit impulsif de type asynchrone pour transmission large bande sur courants porteurs en lignes (PLC) en contexte résidentiel. En effet, outre les propriétés physiques assez particulières qui caractérisent ce type de canal de transmission, le bruit impulsif asynchrone demeure la cause principale de perte drastique de débit en PLC. Pour pallier à des dégradations de cette nature, les techniques dites de retransmission sont très souvent utilisées. Bien que robustes aux perturbations de nature impulsive, ces techniques de retransmission conduisent inévitablement à une réduction de débit et à l'introduction de délais de traitement supplémentaires pouvant être critiques pour des applications temps réel. D'un autre côté, plusieurs solutions alternatives sont proposées dans la littérature pour contrecarrer les effets nocifs du bruit impulsif sur les transmissions en PLC. Cependant, seules très peu d'entre elles présentent une complexité acceptable pour un récepteur PLC. En particulier, les techniques d'écrêtage et d'effacement sont d'une efficacité remarquable dans la mesure où elles offrent un très bon compromis entre complexité et amélioration des performances en présence de bruit impulsif. Dans cette thèse, une optimisation de la détermination du seuil de chacune des deux non-linéarités, qui se fait très souvent de manière empirique, est réalisée de manière analytique. Des structures adaptatives de réduction de bruit impulsif asynchrone sont également proposées au niveau du récepteur PLC. D'autre part, compte tenu de ses très bonnes propriétés de sélectivité fréquentielle et de son gain en efficacité spectrale par rapport à l'OFDM avec préfixe cyclique (CP-OFDM), l'OFDM/Offset QAM (OFDM/OQAM) peut être vue comme une modulation multiporteurse alternative pour les transmissions haut débit sur PLC. Cependant, aucune étude ne s'est réellement intéressée aux performances d'une telle modulation en environnement impulsif. Dans cette thèse, une analyse du comportement d'un système OFDM/OQAM en présence de bruit impulsif asynchrone est effectuée. Une évaluation théorique de l'expression du rapport logarithmique de vraisemblance (LLR) pour ce type de modulation, en transmission codée, est également proposée. Les performances en terme de taux d'erreur binaire sont évaluées en environnement PLC réalistes et comparées avec celles obtenues en CP-OFDM codé. Enfin, un nouveau point de vue sur une diversité supplémentaire de l'OFDM/OQAM est présenté.

This thesis aims at improving some asynchronous impulsive noise reduction techniques for broadband transmissions over indoor power lines. Indeed, beside the particular physical properties of this type of medium, asynchronous impulsive noise remains one of the main causes of performance degradation in powerline communications (PLC). Such an impairment is usually coped with retransmission strategies at the price of a spectral efficiency loss. Although several other countering strategies are proposed in the literature, only very few of them exhibit a reasonable complexity. In particular, the clipping and the blanking approaches present a very good trade-off between the impulsive noise mitigation and the complexity of the implementation. In this thesis, an optimization of the threshold determination, which is usually empirically done, is performed analytically both for the clipping and the blanking non-linearities. Moreover, some adaptive receiver structures for asynchronous impulsive noise reduction over PLC are proposed. On the other hand, because of its good frequency selectivity features and its spectral efficiency gain compared to cyclic-prefix OFDM (CP-OFDM), the OFDM/Offset QAM (OFDM/OQAM) can be seen as an alternative multicarrier modulation scheme for transmission over power lines. Since no study was dedicated to analyze such a modulation in an impulsive environment, this thesis investigates the performance behavior of an OFDM/OQAM modulated system corrupted by asynchronous impulsive noise. Furthermore, a thorough Log-Likelihood Ratio (LLR) computation is derived for coded OFDM/OQAM transmissions under realistic PLC conditions, and the performance results are compared with those obtained with coded CP-OFDM. Finally, a new diversity of the OFDM/OQAM modulation is pointed out in this work.