Pierre GRUYER, Simon PAILLARD

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Modélisation d'un modulateur et démodulateur OFDM

• Pierre GRUYER, Simon PAILLARD
• Encadrant Vincent CALMETTES
• Projet Techniques de base - 15 décembre 2005

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Plan

• Contexte
• Problématique
• Principes et fonctionnement de l'OFDM(Orthogonal
  Frequency Division Multiplexing)
• Implantation numérique
• Réalisation d'une chaîne OFDM sous Simulink
• Améliorations à envisager
• Conclusion

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Contexte

• Augmentation exponentielle des besoins en débit
• Besoin de mobilité des terminaux
• Besoins croissants en terme de couverture
• MAIS ...
• Ressource spectrale encombréegt augmentation de
  l'efficacité spectrale

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Problématique le canal

• Sélectivité en fréquencegt Interférences entre
  symboles (ISI)
• Plusieurs trajets pour un même signalgt Échos de
  retards et amplitudes variables gt aggravation
  des ISI

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Problématique Caractérisation du canal
multitrajets

• Tm étalement des retards ou réponse
  impulsionnelle
• Spectre Dopler Bd
• Fonction de transfert gt amplitude et retard des
  n échos considérés

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Problématique Défis des multitrajets

• Possibilité d'interférences destructrices
• Sélectivité en fréquence qui augmente avec le
  débitgt dégradation des performances
• Égalisation des signaux reçusgt complexité
  croissante avec la bande

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Principes les modulations multiporteuses

• Modulation multiporteusesgt répartition des
  symboles sur des porteuses à bas débit symbole
• Ainsi, Ts gtgt Tm gt diminution des ISI
• Baisse des effets de la sélectivité en
  fréquencegt égalisation simplifiée
• Cas de l'OFDM fréquences orthogonalesgt
  meilleure efficacité, simplification des calculs

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Principes le fonctionnement de l'OFDM

• On groupe les symboles par paquets de N
• Chacun des N symboles c0, ..., ck, ..., cn-1
  module une porteuse de fréquence fk

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Principes l'orthogonalité des fréquences

• Un symbole module une porteuse dans une fenêtre
  rectangulaire de durée Tsgt fk et fk' sont
  orthogonales si séparées d'un nombre entier de
  1/Ts
• Sinus cardinal qui s'annule tous les k/Ts (k?0)

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Principe de la démodulation

• Signal reçu sur une durée symbole
• On replace le signal en fréquence autour de 0

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Implantation numérique mise en évidence de
lIFFT
IFFT
discrétisation
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Implantation numérique le modulateur
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Implantation numérique le démodulateur
FFT
discrétisation
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Réalisation les étapes de la simulation

• mise en œuvre dune chaîne de transmission de
  référence
• modélisation du canal
• amélioration de la modulation QPSK
• introduction de code BCH et Reed Solomon
• influence du nombre de porteuse dans lOFDM

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Réalisation la chaîne de référence QPSK
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Réalisation la chaîne OFDM
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Réalisation la modélisation du canal

• But tenir compte des multitrajets
• Modèle choisi évanouissement dune des porteuse
  10 du temps

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Réalisation l'influence des multitrajets
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Réalisation l'amélioration de la modulation

• TEB avec ordre binaire

• TEB avec code de Gray

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Réalisation le code concaténéBCH - Reed Salomon
Attention Simulink concidère un mot de code
comme une trame incassable
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Réalisation l'influence des codes correcteurs
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Réalisation le choix du nombre de porteuses
Critères de choix

• multiple de 2
• selon le type de canal
• la compléxité souhaitée pour le modulateur

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Réalisation la chaîne de transmission choisie
Caractéristiques

• constellation QPSK en code de Gray
• codes correcteurs concaténés Reed Salomon (3,7)
  avec BCH (21,31)
• IFFT à 64 points

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Améliorations à envisager (1)

• Orthogonalité des sous-porteuses à préservergt
  intervalle de garde
• Séquences d'apprentissage pour estimer le canal
  (découverte des Hk(t))

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Améliorations (2)Codage et entrelacement

• Diversité fréquencielle VS égalisation simple
• Canaux étroits très sensibles aux perturbationsgt
  entrelacement en fréquence
• Canaux variables dans le temps (canal mobile)gt
  entrelacement temporel (attention au délai)
• Simulation mettre en oeuvre l'entrelacement et
  un modèle de canal plus réalistegt montrer les
  réelles capacités de l'OFDM en environnement
  perturbé

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Conclusion

• l'OFDM une avancée technique majeure
• des paramètres primordiaux
• nombre de porteuses
• rendement du code
• choix de la constellation
• Avantage Simplification de l'égalisation en
  numérique
• Nécessité de compenser la perte de diversité en
  fréquencegt diversité d'espace (MIMO)