Performances d'une nouvelle modulation à phase continue (CPM) à bande latérale unique (SSB)

Performance of a new single sideband (SSB) continuous phase modulation (CPM)

• Auteur / Autrice : Karim Kasan
• Direction : Yves Louët, Haïfa Farès, Denis-Christian Glattli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications (STIC)
• Date : Soutenance le 06/12/2021
• Etablissement(s) : CentraleSupélec
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Karine Cavalec-Amis
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Laure Boucheret, Guillaume Ferré, Valérian Mannoni, Daniel Roviras
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Laure Boucheret, Guillaume Ferré

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modulation (électronique)

Estimation, Théorie de l'

Radio à bande latérale unique

Mots clés libres

Modulation en phase continue (CPM)

Détection de séquence à maximum de vraisemblance

Bande latérale unique (BLU)

Décomposition de Laurent

Récepteur à complexité réduite

Bornes de Cramér-Rao

Continuous phase modulation (CPM)

Maximum likelihood sequence detection (MLSD)

Single-sideband (SSB)

Laurent decomposition

Reduced-complexity receiver

Cramér-Rao bounds

Résumé

Dans cette thèse, nous étudions la modulation par déplacement de fréquence à bande latérale unique (SSB-FSK), un schéma de modulation de phase continue (CPM) ayant, par essence, la caractéristique original du spectre à bande latérale unique (BLU). Tout d’abord, nous présentons l’origine du signal à partir de la physique quantique. Ensuite, nous proposons un détecteur de séquence à maximum de vraisemblance (MLSD) simplifié pour les schémas CPM conventionnels, basé sur le réarrangement montré dans le modèle de signal SSB-FSK. Pour exploiter pleinement les performances de la SSB-FSK, nous examinons la probabilité d’erreur du signal, l’occupation de la bande passante et la complexité du récepteur. Étant donné que différentes mesures de performance sont prises en compte, nous avons utilisé une optimisation multi-objectifs pour obtenir de nouveaux schémas SSB-FSK plus performants que les schémas CPM classiques. En outre, nous proposons une solution pour simplifier la complexité des signaux SSB-FSK en utilisant la décomposition de la modulation d’amplitude d’impulsion (PAM). Les impulsions PAM ont été obtenues à partir d’un algorithme que nous avons développé. En outre, nous proposons une séquence d’entraînement générique optimale pour l’estimation conjointe de la synchronisation des symboles, du décalage de fréquence et de la phase de la porteuse pour la synchronisation en mode burst. La séquence d’entraînement a été obtenue en utilisant les bornes de Cramér-Rao.

In this PhD thesis, we investigate the single-sideband frequency shift keying (SSB-FSK), a continuous phase modulation (CPM) scheme having, by essence, the original feature of the single-sideband (SSB) spectrum. First, we present the origin of the signal from quantum physics. Then, we propose a simplified Maximum likelihood sequence detection (MLSD) detector for conventional CPM schemes based on the rearrangement shown in the SSB-FSK signal model. To fully exploit the SSB-FSK performance, we examine the signal error probability, bandwidth occupancy, and receiver complexity. Since different performance metrics are considered, we employed a multi-objective optimization to achieve new SSB-FSK schemes that outperform conventional CPM schemes. Moreover, we propose a solution to simplify the complexity of SSB-FSK signals using the pulse amplitude modulation (PAM) decomposition. The PAM pulses were achieved from an algorithm we developed. Furthermore, we offer an optimum generic training sequence for the joint estimation of symbol timing, frequency offset, and carrier phase for burst mode synchronization. The training sequence was obtained using the Cramér-Rao bounds.