Étude de l'impact du filtrage et des non-linéarités sur les signaux ULB dans les front-end-radio-frequence et les réseaux hybrides optique-radio

Study of filters and non-linearties impact on UWB signals in radio-frequency front-end and optical-radio hybrid network

• Auteur / Autrice : Philippe Lombard
• Direction : Emil Novakov
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique et radiofréquence
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Grenoble 1

Mots clés

Mots clés libres

Ulb

Mb-ofdm

Mb-ook

Radio Impulsionnel

Lna

Filtre

Non-linéarité

Ber

Evm

Radio-sur-Fibre

Dfb

Mzm

Conversion de fréquence

Résumé

Les systèmes Ultra Larges Bandes (ULB) représentent une nouvelle technologie de communication sans fil pour la transmission d’informations à très hauts débits. Avec une Densité Spectrale de Puissance (DSP) inférieure à -41. 3 dBm/MHz, les distances de propagation sont considérablement restreintes (< 20 m). C’est en février 2002, que la commission fédérale de communication des Etats-Unis (FCC) a alloué pour les systèmes ULB une bande de fréquence comprise entre 3,1 et 10,6 GHz. Depuis, de nombreuses divergences sont apparues suivant les grandes zones géographiques de normalisation. Au travers des nombreuses techniques de transmission ULB, nous étudions la modulation multi-bandes à répétition en fréquence orthogonale (MB-OFDM) qui a été proposée par l’European Computing Machineries Association (ECMA) en temps que standard en 2005. L’efficacité des signaux Impulsionnel Radio (IR), précurseur à l’ULB, a cependant été montrée. Nous présentons à ce titre une topologieDans le cadre de cette thèse, nous développons un outil de simulation système (SST) afin d’analyser les performances d’un système ULB-OFDM. Nous étudions l’influence sur le taux d’erreur binaire (BER) des non-linéarités du front-end de réception Radio-Fréquence (RF) et de l’amplification de puissance faible bruit (LNA) dans une chaîne de transmission globaleDans le cadre des systèmes MB-OOK, différents types de filtres sont envisagés. L’impact sur le BER est étudié afin de connaître les propriétés prédominantes des filtres sur les performances de transmission. Le domaine de l’optique peut également être avantageusement employé dans des processus de transmission ULB. Les réseaux larges bandes radio sur fibres (RoF) présentent de nombreux intérêts pour fournir à moindre coût la distribution du signal mais également la possibilité de pouvoir le traiter directement. Dans ce sens, Nous évaluons les possibilités de convertir fréquentiellement des signaux de type ULB-OFDM, ainsi que d’évaluer l’impact de transmetteurs Electrique/Optique (E/O) sur les performances d’un système ULB sur fibre à partir des valeurs du vecteur d’erreur d’amplitude (EVM).

Ultra Wide Band (UWB) systems are a new wireless technology capable of transmitting high data rate over a wide frequency spectrum for short distances (< 20 m) for wireless applications. The Power Spectrum Density (PSD) of the emitted signals must be as low as -41. 3 dBm/MHz. In February 2002, the Federal Communication Commission (FCC) has allocated a band from 3. 1 to 10. 6 GHz for UWB communications. From that time, some differences appear depending on the country. Among all the various transmission techniques using UWB labelled modulations, we study the Multi-Band-Orthogonal Frequency Division Multiplexing (MB-OFDM) modulation which has been proposed by the European Computing Machineries Association (ECMA) in 2005. However, the efficiency of Impulse Radio (IR) was pointed out. In this way, an original topology known as Multi-Band On-Off Keying (MB-OOK) is also presented. In this thesis, we develop a System Simulation Tool (SST) to analyze the performances of UWB-OFDM system. The impact of the Radio-Frequency (RF) front-end and Low Noise Amplifier (LNA) non-linearity is studied on the Bit Error Rate (BER) of the overall receiver. In the MB-OOK transmission chain, different filters are introduced. BER is studied in order to know which properties of the filters have the main impact on the MB-OOK transmission performances. The optical domain can also be advantageously used to provide broadband optical UWB signal processing functions. Broadband Radio-over-Fiber (RoF) networks are raising great interest to provide both low cost optical intra-building distribution and signal processing of UWB signals. We investigate, from Error Vector Magnitude (EVM), optical transmission and frequency up-conversion of UWB-OFDM signals. In this proof of concept, a specific study is carried out to evaluate the capability to up-convert a MB-OFDM signal, and the impact of the Electronic/Optical (E/O) transceiver on the performance of the UWB-over-fiber system.