Développement de nouvelles structures et d'algorithmes appliquant l’échantillonnage aléatoire pour des systèmes de type radio logicielle et radio cognitive

Development of new structures and algorithms applying the random sampling for software radio and cognitive radio systems

• Auteur / Autrice : Hayat Semlali
• Direction : Jean-François Diouris, Abdelilah Ghammaz, Abdellah Soulmani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Nantes en cotutelle avec Université Cadi Ayyad (Marrakech, Maroc)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : École polytechnique universitaire de Nantes Université
• Jury : Président / Présidente : Yide Wang
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Diouris, Abdelilah Ghammaz, Abdellah Soulmani, Yide Wang, Ahmed Moushen, Rodolphe Vauzelle
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ahmed Moushen, Rodolphe Vauzelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radio logicielle

Échantillonnage

Radio cognitive

Mots clés libres

Échantillonnage aléatoire

Front-end numérique

Détection spectrale

Résumé

Dans ce travail, nous cherchons à appliquer l’échantillonnage aléatoire dans des architectures de types radio logicielle et radio cognitive en vue de les optimiser. L’échantillonnage aléatoire permet de réduire les contraintes de repliement de spectre du signal échantillonné et de s'affranchir des contraintes de bandes interdites. La première partie du travail est consacrée à l’élément clé de la radio logicielle qui est le front-end numérique. Nous présentons différentes méthodes de reconstruction des signaux aléatoirement échantillonnés et de filtrage de canal. Nous nous intéressons plus particulièrement aux méthodes itératives en raison de leur flexibilité et de leur rapidité de convergence. Nous proposons une nouvelle structure du front-end numérique basée sur la méthode itérative ADPW-GC pour la sélection de canal. Les performances de cette méthode sont analysées en termes de complexité, de qualité du signal reconstruit et de robustesse et sont comparées à des structures plus classiques. Nous nous sommes ensuite intéressés à la fonction clé de la radio cognitive à savoir la détection spectrale. Nous avons étudié trois structures puis étudié leurs performances. Les études théoriques et de simulation ont été complétées par quelques applications dans un contexte de la radio logicielle et de la radio cognitive en se basant sur des signaux réels.

In this work we apply random sampling in the context of software radio and cognitive radio. The use of random sampling makes it possible to overcome the aliasing constraint imposed by the uniform sampling case. The first part is dedicated to the key element of software radio systems which is the digital front-end. We present different methods for randomly sampled signals reconstruction and for channel filtering. We are interested by iterative methods due to their flexibility and convergence speed. Later we propose a new structure of the digital front-end based on the ADPW-GC iterative method for channel selection by applying random sampling in a software radio context. The performance of this method is analyzed in terms of complexity, quality of reconstructed signal and robustness and compared with classical structures. The second part, deals with the spectrum sensing which is one of the main functions of cognitive radio. The performance of these structures are evaluated and compared to the case of uniform sampling. After the theoretical and simulation studies, some applications are given in the context of software defined radio and cognitive radio based on real FM radio signals.