Conception et optimisation de systèmes de communications à porteuses multiples

Conception and optimization of multicarrier communications systems

• Auteur / Autrice : Sophie Gault
• Direction : Walid Hachem
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Ofdm

Cpl

Synchronisation

Technique d'accés

Crb

Ofdma

Allocation de ressource

Résumé

La majeure partie de cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet RNRT IDILE. Nous avons conçu un modem dédié à la transmission de données sur le réseau électrique basse tension dans son intégralité (synchronisation, accès, etc. ). Une architecture complète de réseau point-multipoint lui est associée. Nous nous sommes ensuite attardés sur le calcul des bornes de Cramér-Rao (CRB) pour l'estimation conjointe du résidu de fréquence d'échantillonnage et du canal. Cette étude théorique nous montre que les CRB décroissent en O(1/N^3) et O(1/N) respectivement, où N est la longueur de la séquence d'apprentissage. De plus, nous observons en comparant ses performances à la CRB, que notre estimateur présente un très bon compromis performance/complexité. Les expressions de la CRB obtenues en régime asymptotique, plus facilement interprétables, nous donnent quant à elles des indications précieuses pour la conception des séquences d'apprentissage. La dernière partie de la thèse traite du problème de l'attribution des ressources et de la puissance dans un contexte OFDMA radiomobile multi-cellulaire sous la contrainte de satisfaire des requêtes de débits et de minimiser la puissance totale émise en lien descendant. On utilise des canaux de Rayleigh et la station de base ne connaît que les rapports gain-à-bruit moyens de chaque utilisateur. Ce problème d'optimisation est résolu par la méthode des multiplieurs de Lagrange. Le débit moyen requis dans la cellule apparaît comme un paramètre central dans les expressions obtenues. Enfin, un résultat majeur indique que dans le cas multi-cellulaire, l'algorithme d'attribution converge si ce débit moyen est inférieur à un certain seuil.

This work is part of the French RNRT project IDILE. We have entirely conceived a modem dedicated to data transmission over the low voltage network (network protocol, synchronization, access, etc. ). An overall point-multipoint network architecture is also presented. We have derived Cramér-Rao Bounds associated with the joint estimation of the clock frequency offset and the channel. This theoretical study shows that the CRBs decrease in the order of O(1/N^3) and O(1/N) respectively, where N is the training sequence length. Moreover, the asymptotic expressions give guidelines for training sequence design. And if we compare its performance with the CRB, our clock frequency offset estimator makes a good compromise between performance and complexity. The last part of this thesis deals with resource and power attribution in a wireless multi-cell OFDMA context, and the constraint is to both satisfy the bitrates requests and minimize the total emitted power in the downlink. We use Rayleigh channels and the base station only knows the mean gain-to-noise ratios of each user. This optimization problem is solved using Lagrange multipliers. The mean rate required in the cell appears as a central parameter in the obtained expressions. Finally, the major result is that in the multi-cell context, the attribution algorithm converges if this mean required rate is below a given threshold.