Conception d’un système de transmission haut débit dans un canal doublement sélectif : système de TransPod

Designing a high data rate wireless communication system in a doubly selective channel : TransPod system

• Auteur / Autrice : Bentolhoda Kazemzadeh Osgoei
• Direction : Vahid Meghdadi Neyshabouri, Abbas Bradai
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et ingénierie pour l’information
• Date : Soutenance le 27/09/2024
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Limoges ; 2022-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Iyad Dayoub
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hamid Meghdadi, Jean-Pierre Cances
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Guillaume Ferré, Hmaied Shaiek

Mots clés

Mots clés contrôlés

Télécommunications optiques

Innovation

Systèmes de télécommunications à large bande

Mots clés libres

Transport de tubes à ultra-haute vitesse

TransPod

Bruit impulsif dû au plasma

Modulation OTFS

Ultra-high-speed tube-transportation

TransPod

Impulsive noise due to plasma

OTFS modulation

Résumé

Cette thèse explore la modélisation des canaux et la conception de la couche physique pour améliorer les communications à haut débit dans les canaux sans fil à haute mobilité, en se concentrant spécifiquement sur le système TransPod. Le travail commence par une revue complète des canaux sans fil, en se focalisant sur les canaux doublement sélectifs, leurs dégradations, et les techniques de modulation telles que OFDM et OTFS. Nous caractérisons ensuite le canal de transmission du guide TransPod, en examinant à la fois les caractéristiques à grande échelle et à petite échelle, et en traitant le bruit provenant du système de transmission de puissance basé sur le plasma. Un système de communication à double liaison est proposé pour atténuer les déconnexions fréquentes. Nous proposons une nouvelle technique d’estimation de canal basée sur des pilotes pour les systèmes OTFS dans le domaine retard-Doppler, et introduisons une méthode d’estimation du canal Doppler fractionnaire basée sur l’apprentissage automatique utilisant les deep neural network.

This thesis explores channel modeling and physical layer design to enhance high data rate communications in high mobility wireless channels, with a specific focus on the TransPod system. The work begins with a comprehensive review of wireless channels, focusing on doubly selective channels, their impairments, and modulation techniques such as OFDM and OTFS. We then characterize the TransPod guideway transmission channel, examining both large-scale and small-scale characteristics, and addressing noise from the plasma-based power transmission system. A dual-link communication system is proposed to mitigate frequent disconnectivity. We propose a novel sequence-pilot-based channel estimation technique for OTFS systems in delay-Doppler domain and introduce a machine learning-based method for fractional Doppler channel estimation using deep neural network.