Modélisation d’interférence et analyse des performances des systèmes OFDM/FBMC pour les communications sans fil asynchrones
Auteur / Autrice : | Yahia Medjahdi |
Direction : | Michel Terré, Didier Le Ruyet, Daniel Roviras |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Lasers, Métrologie, Communications |
Date : | Soutenance le 11/07/2012 |
Etablissement(s) : | Paris, CNAM |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Arts et Métiers (Paris) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Centre d'études et de recherche en informatique et communications (Paris) |
Jury : | Président / Présidente : Philippe Ciblat |
Examinateurs / Examinatrices : Michel Terré, Didier Le Ruyet, Daniel Roviras, Philippe Ciblat, Faouzi Carlos Bader, Luc Deneire, Pierre Siohan, Jean-Baptiste Doré | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Faouzi Carlos Bader, Luc Deneire |
Mots clés
Résumé
Actuellement, les techniques multiporteuses sont largement utilisées dans les systèmes de transmission grâce à leur robustesse aux effets de trajets multiples et à leur implémentation efficace utilisant des FFTs. L'OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) est un type de modulation multiporteuse qui consiste à subdiviser un flux de données à très haut débit en plusieurs flux élémentaires à bas-débit qui sont transmis sur différentes sous-porteuses orthogonales. Récemment, une technique multiporteuse à base de bancs de filtres (FBMC) a été proposée comme une alternative permettant d'offrir quelques avantages par rapport à l'OFDM. Un des principaux avantages est l'amélioration de l'efficacité spectrale grâce à l'absence du préfixe cyclique (CP) et aux formes d'onde bien localisées en temps et en fréquence.Contrairement à ce qui est souvent supposé dans la littérature, l'asynchronisme existe intrinsèquement dans un bon nombre de systèmes de communication à cause de multiples facteurs tels que les délais de propagation et la distribution géographique des utilisateurs. Cet asynchronisme peut engendrer une perte d'orthogonalité entre les sous-porteuses qui peut se traduire par l'apparition d'interférences asynchrones causant à leurs tours une dégradation des performances du système. La modélisation de cette interférence présente un enjeu important dans la conception des systèmes de communication.Dans cette thèse, nous analysons l'impact de la désynchronisation temporelle sur les performances de l'OFDM et de la FBMC. Tout d'abord, nous présentons un modèle global permettant la caractérisation et l'analyse de l'interférence dans les systèmes multiporteuses asynchrones. Une nouvelle famille de tables d'interférence est proposée tenant compte du décalage temporel ainsi que de la distance spectrale entre les sous-porteuses interférente et victime. Les termes de ces tables sont calculés pour CP-OFDM et FBMC avec les deux formes d'onde IOTA et PHYDYAS. L'impact de l'interférence asynchrone sur le taux d'erreur (BER) et sur l'efficacité spectrale de l'OFDM/FBMC est examiné. En se basant sur les fonctions génératrices des moments de la puissance d'interférence, nous avons établi des expressions analytiques simples du BER et de l'efficacité spectrale moyens. Ces dernières expressions réduisent d'une façon considérable la complexité de l'évaluation des performances. Cette étude théorique a été consolidée et validée par des résultats de simulation pour différents scénarios où nous avons démontré que contrairement à l'OFDM, les modulations FBMC sont moins sensible à la désynchronisation temporelle grâce à la bonne localisation des formes d'ondes utilisées.