Développement d'un récepteur intelligent dédié aux systèmes sans fil basés sur les modulations M-OAM

Development of an intelligent receiver dedicated to wireless systems based on M-OAM modulations

• Auteur / Autrice : Lamyae Maatougui
• Direction : Atika Rivenq, Hassan Ouahmane
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique. Acoustique et télécommunications
• Date : Soutenance le 12/04/2017
• Etablissement(s) : Valenciennes en cotutelle avec Université Chouaïb Doukkali (El Jadida, Maroc)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Laboratoire des Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication (El Jadida, Maroc)
• Partenaire(s) de recherche : Communauté d'Universités et Etablissements (ComUE) : Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013)
• Jury : Président / Présidente : Tân-Hoa Vuong
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Atika Rivenq, Hassan Ouahmane, Catherine Algani, Abdelkrim El Fajri, Saïd Mazer, Yassin El Hillali, Abdelowahed Hajjaji, Abdelghafour Berraissoul, Mohamed Gharbi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Algani, Abdelkrim El Fajri, Saïd Mazer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de transport intelligent

Systèmes de communication sans fil

Communication ultra large bande

Mots clés libres

Système de communication

Haut débit

Ulb

Modulation M-OAM

V2v

V2i

Canaux IEEE 802.15

Accès multiple

Radio Cognitive

Détection spectrale

Sos

Récepteur intelligent

Fpga.

Communication system

High data rate

Ulb

Modulation M-OAM

V2v

V2i

Channels IEEE 802.15

Multiple Access

Cognitive Radio

Spectrum sensing

Hos

Intelligent receiver

Fpga.

Résumé

Dans ces travaux de thèse, nous proposons un système de communication original permettant d’atteindre un haut débit et de répondre aux exigences de la qualité de service requise pour les communications courte portée dans le cadre du transport intelligent. Ce système se base sur la technologie Ultra Large Bande Impulsionnelle (IR-ULB) et sur un nouveau schéma de modulation nommé M-OAM (M-Orthogonal Amplitude Modulation). Les modulations M-OAM se basent sur le principe des modulations M-QAM en remplaçant les porteuses par des formes d’ondes ULB orthogonales de type MGF (Modified Gegenbauer Function). Ces modulations ont été évaluées sous les conditions d’un canal AWGN et des canaux IEEE 802.15.3a et IEEE 802.15.4a qui tiennent compte des paramètres réels de la route. En plus du haut débit exigé par les communications inter-véhiculaires, il faut assurer un échange d’informations simultané entre plusieurs utilisateurs de la route et garantir une bonne qualité de service. Dans cette optique, une nouvelle technique d’accès multiple adaptée est proposée. Chaque utilisateur a la possibilité d’utiliser la modulation OAM adéquate selon le débit désiré. Le récepteur de ce système se caractérise par un aspect intelligent grâce à l’intégration des principes de la Radio Cognitive (RC) qui permet de détecter l’arrivée du signal et d’identifier les paramètres de la modulation utilisée afin de s’y adapter d’une façon autonome. Une bonne qualité de service est assurée par la proposition d’une nouvelle technique de démodulation qui se base sur les Statistiques d’Ordres Supérieurs (SOS) permettant d’éliminer le bruit Gaussien. Les bonnes performances du système de communication M-OAM ainsi que l’ensemble des aspects proposés ont été validés expérimentalement au sein du laboratoire IEMN-DOAE. Dans la dernière partie de ce document nous avons présenté la réalisation d’un prototype de ce traitement en temps réel sur une plateforme FPGA, en exploitant des algorithmes parallélisables sur des architectures reconfigurables.

In this work of thesis, we propose an original communication system allowing to reach high data rate and to fulfill the requirements of quality of service necessary for the communications short range dedicated to intelligent transport. This system is based on the Ultra Wide Band Impulse (IR-ULB) technology and on new modulation scheme named M-OAM (M-states Orthogonal Amplitude Modulation). M-OAM modulations are based on the principle of modulations M-QAM by replacingthe carriers used for QAM modulation with orthogonal waveforms ULB type MGF (Modified Gegenbauer Function). These modulations were evaluated under the conditions of AWGN channel and IEEE 802.15 channels which take account of the real parameters of the road. Besides the high speed required by inter-vehicular communications, it is necessary to ensure simultaneous information exchange between several users of the road. Accordingly, new adaptive multiple access system is proposed. Each user has the possibility to use the adequate modulation OAM according to the desired speed. The receiver of this system is characterized by an intelligent aspect thanks to the integration of the principle of Cognitive Radio (RC) which makes it able to detect the signal arrival and to identify the parameters of the used modulation in order to adapt the demodulation in an autonomous way. A good quality of service is ensured by the proposed novel demodulation method based on the Higher Orders Statistics (HOS) to eliminate the Gaussian noise. The good performances of M-OAM communication system M-OAM as well as the whole of the suggested aspects are validated in experiments within IEMN-DOAE laboratory. In the last part of this document we presented the realization of prototype using real time processing developed on FPGA plateform and exploiting parallelisable algorithms on reconfigurable architectures.