Approches pour l'annulation des auto-interférences dans les communications In-Band Full Duplex utilisant des plateformes de radio logicielle

Self-interference cancellation approaches for In-Band Full Duplex communications using SDR platforms

• Auteur / Autrice : Cristina-Ioana Despina-Stoian
• Direction : Emanuel Rădoi, Alexandru Serbănescu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications
• Date : Soutenance le 05/12/2023
• Etablissement(s) : Brest en cotutelle avec Académie Technique Militaire (Bucarest)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication en Bretagne Océane (Brest)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance
• Jury : Président / Présidente : Pascal Chargé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emanuel Rădoi, Alexandru Serbănescu, Pascal Chargé, Cornel-Eugen Ioana, Kais Hassan, Roua Youssef, Andrei Anghel, Angela Digulescu
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Cornel-Eugen Ioana, Kais Hassan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Filtrage du signal

Radio -- Interférence

Systèmes de télécommunications à large bande

Systèmes de communication sans fil

Mots clés libres

Communications in-band full-duplex

Auto-interférences

Radio logicielle

Filtrage adaptatif linéaire étendu

Réseaux de neurones

In-band full-duplex communications

Self-interference

Software-defined radio

Widelylinear adaptive filter

Neural networks

Résumé

Le mode de fonctionnement IBFD (In-Band Full-Duplex) représente l’une des solutions les plus prometteuses pour éviter l’encombrement du spectre, mais il souffre du fort niveau des auto-interférences déterminé par la transmission et la réception simultanées dans la même bande de fréquences. L’objectif de cette thèse est d’investiguer de manière approfondie les caractéristiques des auto-interférences présentes dans le signal reçu, et de proposer des techniques efficaces pour leur annulation. Ainsi, des méthodes basées sur le filtrage adaptatif sont tout d’abord déployées pour éliminer non seulement la composante linéaire des auto-interférences, mais aussi la composante dûe au déséquilibre des voies I/Q, qui constitue l’un des défis majeurs pour les systèmes IBFD. Des réseaux de neurones sont ensuite introduits, afin de traiter les composantes non-linéaires des auto-interférences. Une version à valeurs complexes de ces réseaux est également mise en oeuvre, afin de mieux exploiter l’information de phase pour l’annulation des auto-interférences. Toutes les solutions proposées sont testées et évaluées en conditions réelles, dans un cadre expérimental à base de modules de radio logicielle de type USRP, en configuration IBFD.

The IBFD (In-Band Full-Duplex) operation mode represents one of the most promising solutions for avoiding the current spectrum congestion, but it suffers from the high level of self-interference due to simultaneous transmission and reception in the same frequency band. The aim of this thesis is to thoroughly investigate the characteristics of self-interference contained by the received signal, and to propose effective techniques for its cancellation. Thus, methods based on adaptive filtering are first proposed to cancel not only the linear component of self-interference, but also the component due to I/Q channel imbalance, which constitutes one of the major challenges for IBFD systems.Neural networks are then introduced to deal with the non-linear components of self-interference. A complex-valued version of these networks is also implemented, to better exploit the phase information for selfinterference cancellation. All the proposed solutions are tested and evaluated under realistic conditions, in an experimental framework based on USRP-type software-defined radio modules, in IBFD configuration.