Transmission radio haut débit à forte mobilité à l'aide de modulations multiporteuses avancées

par Ahmad Hamdan

Projet de thèse en Signal image parole telecoms

Sous la direction de Laurent Ros, Hussein Hijazi et de Cyrille Siclet.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal , en partenariat avec Grenoble Images Parole Signal Automatique (laboratoire) et de Communication and Information in Compex Systems (CICS) (equipe de recherche) depuis le 01-10-2019 .


  • Résumé

    Dans ce contexte, après avoir identifié et modélisé les formes d'ondes à modulation multi-porteuses avancées qui nous paraissent les plus pertinentes pour la transmission à haut débit au travers de canaux multi-trajets à variation rapide, nous proposons de rechercher de nouvelles méthodes d'estimation de canal, d'égalisation, et plus généralement de démodulation. Un point de départ pourra être de s'inspirer des travaux communs aux deux laboratoires Gipsa-lab et LIU, déjà réalisés pour l'OFDM avec préfixe cyclique, qui sont basés sur l'estimation dynamique de canal par fitrage de Kalman ou par algorithme Expectation-Maximisation. Pour cela, les variations des amplitudes complexes des trajets à l'intérieur d'un temps symbole pourront être modélisées selon différentes bases de représentation (polynômiale, exponentielles complexes ou Karhuen-Loeve), et la dynamique de ces coefficients pourra être approchée par des processus autorégressifs, qui serviront de modèles d'état au filtre de Kalman. Cette estimation/poursuite de canal sera certainement couplée à un égaliseur à réduction d'interférence entre sous-porteuse selon le principe d'un récepteur itératif ou turbo, afin d'affiner conjointement estimation de canal et décision sur les symboles d'information. D'autres axes pourront être envisagés comme la démodulation conjointe au décodage canal, de même que l'optimisation du codage canal selon la dynamique du canal. Des stratégies à complexité réduite pour lestimation de canal pourront aussi être envisagées, basées sur des boucles de poursuite à coefficients constants ou auto-adaptatifs pour accélérer la convergence. Les résultats attendus de l'étude, sont sur différents plans : • Nouveaux algorithmes d'estimation de canal ou/et nouvelles formes d'ondes pour le haut-débit en mobilité, • Performances théoriques de l'estimation en phases de poursuite (erreur quadratique moyenne (EQM) asymptotique, dérivation et comparaison aux Bornes de Cramer-Rao Bayésiennes), et d'acquisition (temps de convergence, performances transitoires en EQM et Rapport Signal à Bruit plus Interférence). • Un prototypage / démonstrateur (compétences LIU) pourra être envisagé selon les orientations de l'étude.

  • Titre traduit

    High data rate radio transmission with high speed environment using advanced multicarrier modulations


  • Résumé

    In this context, after having identified and modeled waveforms based on multi-carrier modulation that seems the most relevant for a transmission with high data rate through fast time-varying multi-path channels, we propose investigating new methods for channel estimation and equalization. A starting point is to inspire from the joint work of the two laboratories Gipsa-lab and LIU, already carried out on OFDM with cyclic prefix, which aims to estimate and track the channel variations by Kalman filter or by Expectation-Maximization algorithm. For this, the time variation of the mutlipath complex gains within a symbol time can be modeled using different base expansion models (BEM) models like: polynomial, complex exponentials or Karhuen-Loeve. The time updated of BEM coefficients can be represented by an autoregressive process, which will serve as state models for the Kalman filter. Then the principle of an iterative or turbo receiver will be applied by designin a join channel estimation and equalization in order to reduce iteratively the sub-carrier interference which enhance the performance of channel estimation and data detection. Other axes may be considered as the joint demodulation and channel decoding, as well as the optimization of channel coding according to the dynamics of the channel. Strategies with reduced complexity for channel estimation may also be considered, based on tracking loops with constant coefficient or auto-adaptative to accelerate the convergence. The expected contribution of this work are as follows: • New channel estimation algorithms and/or new waveforms for high data rate systems with mobility, • Theoretical performances of the channel estimation and tracking (asymptotic mean squared error (MSE), derivation and comparison of Bayesian Cramer-Rao Bounds), and acquisition (convergence time, transient performance in MSE and Signal to Noise and Interference Ratio). • A prototyping/demonstrator (LIU skills) can be considered according to the orientations of the study.