Approche conjointe de la réduction du facteur de crête et de la linéarisation dans le contexte OFDM.

Joint Approach of Crest Factor Reduction and Linearization in OFDM context

• Auteur / Autrice : Oussoulare Gouba
• Direction : Yves Louët
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications (STIC)
• Date : Soutenance le 10/12/2013
• Etablissement(s) : Supélec
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Geneviève Baudoin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Smaïl Bachir, Bruno Feuvrie
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Myriam Ariaudo, Daniel Roviras

Mots clés

Mots clés contrôlés

Multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence

Mots clés libres

OFDM

PAPR

Amplificateur

Non-linéaires

Rendement

Approche conjointe

OFDM

PAPR

Amplifier

Nonlinearities

Power efficiency

Joint approach

Résumé

Les amplificateurs de puissance sont au centre des systèmes actuels de télécommunications. Leur linéarité (pour préserver la qualité des données transmises) et leur rendement énergétique (pour faire des économies d’énergie) sont très importants et constituent les préoccupations majeures des concepteurs. Cependant, ce sont des composants analogiques intrinsèquement non-linéaires et leur utilisation avec des signaux à enveloppes non-constantes génèrent des distorsions à savoir des remontées spectrales hors-bandes et une dégradation du taux d’erreurs. Les signaux OFDM à la base de nombreux standards comme le Wifi, le Wi-Max, la télévision numérique, le LTE, etc. ont de fortes variations de puissance encore appelées PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) qui aggravent ces problèmes de non-linéarité de l’amplificateur et réduit son rendement. Le traitement conjoint des non-linéarités et l’amélioration du rendement de l’amplificateur est l’objectif de cette thèse.Pour cela, l’accent est mis sur une approche conjointe de la linéarisation et de la réduction du PAPR. Ces deux méthodes jusqu’à présent abordées séparément dans la littérature sont en fait complémentaires et interdépendantes. Cela a été prouvé grâce à une étude analytique que nous avons menée. Grâce à l’approche conjointe, on peut simplement les associer, on parle dans ce cas d’approche non-collaborative ou leur permettre en plus d’échanger des informations et de s’adapter l’une par rapport à l’autre et/ou vice versa. Ce dernier cas est l’approche collaborative. Nous avons ensuite proposé des algorithmes d’approche conjointe collaborative basés sur les techniques d’ajout de signal. La réduction du PAPR et la prédistorsion (choisie comme méthode de linéarisation) sont fusionnées sous une seule formulation d’ajout de signal. Un signal additionnel conjoint est alors généré pour à la fois compenser les non-linéarités de l’amplificateur de puissance et réduire la dynamique du signal à amplifier.

Power amplifiers are key components of current telecommunications systems. Their linearity (to preserve the quality of the data) and efficiency (for power savings) are the primary concerns of designers. However, they are non-linear analog components in nature that cause spectral leakage, warping and clustering of the constellation. The overall consequences of this are out-of-band interferences and Bit Error Rate (BER) degradation at the receiver.OFDM’s modulation used in many standards such as Wi-Fi, WiMAX, digital TV, LTE, etc. generates temporal signals with high power fluctuations also termed as Peak-to-average Power Ratio (PAPR). High PAPRs aggravate the non-linearity problem of the amplifier and reduce its efficiency. The objective of this thesis is to jointly increase the linearity and the efficiency of the power amplifier.For this, we focus on a joint approach of linearization and PAPR reduction. These two methods so far discussed separately in the literature are complementary and interdependent. This has been proven through an analytical study that we conducted. Through the joint approach, the two methods can be simply associated; in this case we speak of non-collaborative approach, or allowed to exchange some information in order to adapt each other. This latter case is collaborative approach. Then, we proposed algorithms of collaborative approach based on adding signal techniques. PAPR reduction and predistortion (chosen as linearization’s method) are merged into one global adding signal formulation. A joint additional signal is then generated to compensate at the same time the non-linearities introduced by the power amplifier and reduce the dynamic range of the signal to be amplified.