Academic literature on the topic 'Canaux multi-trajets'

De nos jours, certaines applications multimédias embarquées tel que la visiophonie, l'internet à haut débit, etc., de par leur limitations en capacitée dues aux efets introduits par les canaux de transmission, requierent des traitements numériques ecaces des signaux recus. La turbo detection semble prometteuse pour ce genre de demande. Elle permet d'exploiter la totalitée de l'information mise à la disposition du récepteur. Cependant, ses performances pour des canaux fortement dégrades, dependent largement de l'estimation des paramètres du milieu de transmission. Sa complexité calculatoire est liée aux modules échangeant les informations extrinseques. Dans ce contexte, cette thèse cible la conception et l'analyse des récepteurs iteratifs de faible complexitée destinées à la transmission des symboles codés dans les canaux de Rayleigh multi trajets à évanouissements rapides, inconnus au récepteur. Nous nous interessons dans la première partie de la thèse à la turbo égalisation dans le contexte mono usager : nous proposons et analysons une architecture iterative de faible complexité, intégrant l'égalisation, le décodage et l'estimation de la réponse impulsionnelle du canal et ses statistiques. Grâce à des outils semi analytiques, nous expliquons l'in- uence des paramètres du milieu de propagation sur le turbo détecteur et justions le choix des modules realisant le meilleur compromis complexite/performances. D'autre part, nous demontrons que l'architecture proposee s'adapte bien aux milieux severement perturbes dont la reponse impulsionnelle et les statistiques sont inconnues au recepteur. Dans la seconde partie, nos travaux de recherche portent sur la turbo detection multi usagers pour une liaison montante d'un systeme DS-CDMA asynchrone. Nous etudions deux situations. Dans la premiere, le recepteur est equipe d'une seule antenne. Nous proposons et evaluons une architecture iterative constituee de modules de faible complexit e, joignant la detection multi usagers, le decodage et l'estimation des canaux de transmission. Quant a la deuxieme situation, nous exploitons le principe de diversite d'antennes en reception et etendons les modules de l'architecture proposee au contexte multi antennes. Nous demontrons par simulation que l'architecture proposee permet d'eradiquer les interferences occasionnees par les milieux de propagation sans augmenter de maniere significative le rapport signal a bruit.
Beyond their capacity limitations due to the transmission channels efects, nowadays, some embarked multimedia applications such as video telephony, broadband internet, etc., require ecient digital processing of the received signals. Turbo detection is a promising method to address these requirements. It allows exploiting all the available information at the receiver. However, its performance for the severe channels is highly dependent on the transmission parameter estimation. Its computational complexity is mainly due to the SISO modules. In this context, this thesis study the design and analysis of low complexity iterative receiver for the coded symbols over unknown fast fading multipath Rayleigh channels. In the first part of the thesis, we investigate the SISO turbo equalization for single user : we propose and analyze an iterative low complexity architecture, including equalization, decoding and channel estimation with its statistics. Using semi analytical tools, we explain the propagation efect on the turbo equalizer and justify the choice of modules realizing the best complexity/performance compromise. Furthermore, we demonstrate that the proposed architecture is efective in severe channel conditions where the impulse response and statistics are unknown to the receiver. In the second part, our research focuses on multi-user turbo detection for uplink asynchronous DS-CDMA systems. Two situations are considered. For the first one, the receiver has a single antenna. We propose and evaluate an iterative architecture involving lower complexity modules, handling multi-user detection, decoding and channels estimation. As for the second situation, we use the receiver diversity principle and we extend the proposed architecture modules to the multi antennas context. Simulation results showed that the proposed architecture eliminate almost all the interference caused by the channel without increasing significantly the required signal to noise ratio.

Les travaux de cette thèse portent sur l'égalisation des canaux de transmission pour des modulations mono-porteuses et multi-porteuses. Dans le cadre de l'égalisation, nous nous intéressons, plus précisément, à l'égalisation aveugle. Tout d'abord, nous décrivons les différents éléments constituants une chaîne de communication, et les différents types de modulations mono-porteuses et muti-porteuses (OFDM). Ensuite, nous faisons un état de l'art sur les méthodes de l'égalisation aveugle pour une modulation mono-porteuse. Nous proposons par la suite un algorithme d'égalisation aveugle en présence de perturbations bornées. Ensuite, nous fournissons une analyse de stabilité et de convergence de l'algorithme proposé. Dans le cadre de la modulation multi-porteuse, nous présentons, dans un premier temps, un état de l'art sur les techniques d'égalisation aveugle pour le système OFDM. Ensuite, nous adaptons l'algorithme proposé pour le système OFDM pour des canaux à trajets multiples, en particulier les canaux Raleigh et Rice. Les performances de l'algorithme proposé sont illustrées à travers plusieurs exemples en simulation tout au long de la thèse
The work of this thesis deals with the equalization of the transmission channels for a single-carrier and multi-carrier modulation. In the context of equalization, we focus precisely on the blind equalization. First, we give a description of various elements constituting a communication chain, a description of different types of single-carrier modulations and a description of a multi-carrier modulation (OFDM). Then, we give an overview of the blind equalization methods for a single-carrier modulation. We propose subsequently a blind equalization algorithm in the presence of a bounded perturbation. Next, we provide stability and convergence analysis of the proposed method. In the context of multi-carrier modulation, we first present an overview of the blind equalization techniques for the OFDM system. Next, we adapt the proposed method for the OFDM system under multipath channels, especially the Raleigh and the Rice channels. Performance of the proposed algorithm have been illustrated in simulation by considering many examples throughout this thesis

Cette thèse a pour objectif de proposer des améliorations pour le standard de l’Internet des Objets (IoT) LoRa selon deux axes : 1) la modification du récepteur classique pour améliorer les performances de démodulation en présence d’un canal multi-trajets et 2) proposer une sécurisation de la couche physique pour renforcer la confidentialité des transmissions. Pour le premier axe, une étude de l’impact des canaux multi-trajets est proposée et débouche sur le calcul de l’expression analytique du taux d’erreur symbole LoRa. Fort de cette étude, le récepteur améliore LoRa RAKE exploitant de façon constructive l’énergie des trajets est conçu et évalué pour le scénario réaliste d’un canal multi-trajets à répliques proches du trajet direct avec prise en compte de la synchronisation. Pour le second axe, une étude de l’impact des brouilleurs classiques Band et Tone Jamming est réalisée et montre les performances sous-optimales de ces brouilleurs. Ainsi, un schéma d’auto-brouillage de la forme d’onde LoRa est proposé, réduisant fortement les capacités de démodulation des intercepteurs, renforçant ainsi le niveau de confidentialité de la transmission. Le Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) généré par ce schéma est étudié et une méthode de réduction de ce dernier est proposée. Enfin, des expérimentations sur des matériels de type Software Defined Radio (SDR) sont menées et démontrent la viabilité du schéma d’auto-brouillage
This thesis aims to propose enhancements for the LoRa Internet of Things (IoT) standard in order to 1) improve thedemodulation performances in the presence of multi-path channels and 2) develop security mechanisms at the physical layer to strengthen the secrecy of communications.For the first line of contribution, a study of the impact of multi-path channels is conducted and a closed-form expression of the symbol error rate is derived. Capitalizing on this study, the enhanced LoRa RAKE receiver leveraging constructively the paths energy is proposed, for the realistic scenario of channel replicashaving delays close to the main path while taking into account synchronization. For the second line of contribution, the impact of traditional Band and Tone jammers on the LoRa demodulation is investigated and highlights the sub-optimal performances of such jammers. Then, a waveform self-jamming scheme is proposed, considerably reducing demodulation capabilities of interceptors thus further enhancing the secrecy of communications. The induced Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) by the scheme is analyzed and a mitigation technique is proposed. Finally, experiments on Software Defined Radio (SDR) equipment are achieved and demonstrate the sustainability of this self-jamming scheme

Dans les décennies à venir, la connaissance d’informations très précises concernant la position d’un objet permettra de créer des applications révolutionnaires dans les domaines sociaux, médicaux, commerciaux et militaires. La technologie Ultra-Wideband (UWB) est considérée comme un bon candidat permettant de fournir des capacités de localisation précise grâce à la mesure de l’estimation du temps d'arrivée (TOA). Dans cette thèse, des algorithmes de mesure de distance dans le cas multi-utilisateurs pour des systèmes UWB sont étudiés afin d'atteindre une bonne précision pour une faible complexité, avec de la robustesse aux interférences multi-utilisateur et dans le cas d’un grand nombre d'utilisateurs. Au cours de la dernière décennie, les signaux chaotiques ont reçu une attention significative en raison d'un certain nombre de caractéristiques intéressantes. Les signaux chaotiques sont des signaux non périodiques, déterministes ou considérés comme pseudo-aléatoires provenant de systèmes dynamiques non linéaires. Leur bonne autocorrélation et leurs faibles propriétés d’inter corrélation les rendent particulièrement résistants aux évanouissements par trajets multiples et capables d'atténuer les interférences multi-utilisateur (MUI). En raison de leur grande sensibilité aux conditions initiales, il est possible de générer un grand nombre de signaux chaotiques pour accroître la capacité globale du système. Dans cette thèse, deux nouveaux algorithmes d'estimation de TOA sont proposés dans un cadre multi-utilisateur avec une faible complexité et une bonne robustesse. Le nombre d'utilisateurs pris en charge par ces deux algorithmes est beaucoup plus grand que dans le cas des estimateurs de TOA actuels. Cependant, l'utilisation de séquences d'étalement classique et d’impulsion limite l'amélioration des performances et la capacité du système. Afin d’apporter des améliorations, des signaux chaotiques sélectionnés sont utilisés comme séquences d'étalement ou impulsion dans les algorithmes proposés. Grâce à l'utilisation de signaux chaotiques, notre algorithme est non seulement amélioré, mais permet également l’utilisation d’un plus grand nombre d'utilisateurs par comparaison avec l’algorithme utilisant des signaux classiques
In the coming decades, highly accurate position information has the potential to create revolutionary applications in the social, medical, commercial and military areas. Ultra-Wideband (UWB) technology is considered as a potential candidate for enabling accurate localization capabilities through Time-of-Arrival (TOA) based ranging techniques. Over the past decade, chaotic signals have received significant attention due to a number of attractive features. Chaotic signals are aperiodic, deterministic, and random-like signals derived from nonlinear dynamical systems whose good autocorrelation, low cross-correlation and sensitivity to the initial conditions make them particularly suitable to ranging systems. In this thesis, two new multiuser TOA estimation algorithms are proposed with low complexity and robustness to MUI, the number of users supported by which is much larger than current multiuser TOA estimators. While, the use of classic spreading sequences and ranging pulse constrain the further improvement of ranging performance and system capacity. For breaking through the limit brought by the classic signals, the selected chaotic signals are employed as the spreading sequences or ranging pulse in our proposed algorithms. With the use of chaotic signals, our proposed algorithm not only obtains the additional improvement, but also with capability to support larger number of users comparing with its counterpart using classic signals

L'objectif de cette étude est de répondre à la question de faisabilité de l'utilisation des ondelettes pour les modulations multiporteuses. Par le biais du fonnalisme des ondelettes, il est possible de construire une base de fonctions orthogonales pennettant de mettre au point un système de communication multiporteuses qui réduirait la sensibilité aux interférences introduites par le canal de propagation. Cette modulation multiporteuses est appelée DWMT (Discrete Wavelet MultiTone). Ses avantages et ses inconvénients sont développés en comparaison à la modulation multiporteuses mise en application actuellement: la modulation OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). La modulation DWMT est dans un premier temps évaluée dans un contexte de transmission en présence d'un brouilleur bande étroite. Cette modulation pennet d'obtenir des fonnes d'ondes modulantes aux lobes secondaires très atténués et donc plus robustes à ce type d'interférences. Les résultats obtenus ont montré que la modulation DWMT est peu sensible aux interférences bande étroite. La transmission à travers un canal multi-trajets reste le scénario le plus important à traiter dans une étude d'un système de communication. Dans ces conditions, c'est essentiellement l'utilisation d'un préfixe cyclique qui donne à la modulation OFDM des résultats intéressants en terme de taux d'erreur binaire. Lorsque le préfixe cyclique n'est pas une solution utilisée, la bonne localisation fréquentielle des formes d'ondes DWMT pennet de réduire les interférences et les performances de la modulation DWMT sont légèrement supérieures à celles de la modulation OFDM
The aim of this PhD thesis is to investigate the usefulness of the wavelet theory for multicarrier modulation. An orthogonal base of functions could be built by the use of wavelet's packets and filter bank. Applied to a multicarrier communication system, this base reduces the sensitivity to the interferences introduced by the channel. This multicarrier modulation is called DWMT (Discrete Wavelet MultiTone). Its advantages and its disadvantages are specified and compared to the multicarrier currently used for wireless or wired high-data rate transmissions: the OFDM (Orthogonal Frequency Multiplexing Division) modulation. First, the sensitivity of DWMT modulation to narrow-band interference is considered. This modulation allows the use of waveforms which have a significant attenuation of their sidelobes and then are more robust to narrow-band interference. The simulation results show that multicarrier modulation using wavelet packet reduces the disturbances of a narrowband interference. For a multi-paths transmission, it is mainly the use of a cyclic prefix which gives to modulation OFDM interesting results in term of TEB. DWMT modulation outperfonns OFDM modulation when the cyclic prefix is not the solution used

Dans les décennies à venir, des informations de position très précis a le potentiel de créer des applications révolutionnaires dans les domaines sociaux, médicaux, commerciaux et militaires. Ultra-Wideband (UWB) technologie est considéré comme un candidat potentiel pour permettre des capacités de localisation précises à travers le temps d'arrivée (TOA) télémétries. Au cours de la dernière décennie, les signaux chaotiques ont reçu significative d'attention en raison d'un certain nombre de caractéristiques intéressantes. Signaux chaotiques sont des signaux non périodiques, déterministes et aléatoires provenant de système dynamique non linéaire. Leur bonne auto-corrélation, faible corrélation croisée et la sensibilité aux conditions initiales rendent particulièrement adapté à des systèmes télémétries. Dans cette thèse, deux nouveaux algorithmes d'estimation multiutilisateur de TOA sont proposés avec une faible complexité et la robustesse de MUI. Le nombre d'utilisateurs pris en charge par ces deux algorithmes sont beaucoup plus grandes que les estimateurs de TOA actuelles. Cependant, l'utilisation de séquences d'étalement classique et impulsion contraignent l'amélioration des performances et la capacité du système. Pour briser la limite apportée par les signaux classiques, les signaux chaotiques sélectionnés sont utilisés comme impulsion séquences d'étalement ou impulsion à nos algorithmes proposés. Avec l'utilisation de signaux chaotiques, notre algorithme proposé non seulement obtient l'amélioration supplémentaire, mais aussi avec la capacité de soutenir plus grand nombre d'utilisateurs de comparaison avec son homologue en utilisant des signaux classiques.

Les simulations du lien radio des systèmes à étalement de spectre de troisième génération sont très lentes à exécuter à cause de la complexité des traitements réalisés. Cette complexité provient principalement de la simulation de la corrélation temporelle du canal multi-trajets et du récepteur en râteau qui fonctionne avec plusieurs échantillons par chip. Dans ce travail de thèse nous proposons principalement trois approches pour accélérer le temps de simulations: - La première consiste à exploiter la propriété de bande limitée du spectre Doppler du canal et à générer le canal par une chaîne de Markov de premier ordre suivie d'une interpolation. - La deuxième consiste à remarquer le fait que le spectre de l'énergie utile à la sortie du récepteur en râteau est aussi à bande limitée et à générer directement la sortie du récepteur par une chaîne de Markov d'ordre variable suivie d'une interpolation. - Lorsque les retards du canal ne sont pas des multiples de la durée d'un chip, le récepteur fonctionne avec plusieurs échantillons par chip permettant ainsi d'évaluer correctement les performances du système. La troisième approche consiste à trouver un canal multi-trajets équivalent au canal réel mais ayant des retards mutuellement indépendants et multiples de la durée d'un chip. Ceci permet d'éviter la simulation des filtres d'émission et de réception. Ces approches peuvent être combinées afin d'avoir des outils rapides de simulation du lien radio. Un autre aspect traité dans cette thèse est l'étude de l'effet de l'estimation usuelle du canal à partir des symboles pilotes sur les performances du système. Cette estimation a un impact important sur la boucle de contrôle de puissance pour les canaux ayant des retards inférieurs à la durée d'un chip.

Le but de cette thèse est d'implémenter une méthode déterministe pour modéliser le canal radio des réseaux wifi. Pour cela la méthode MR-FDPF (Multi Resolution Frequency Domain ParFlow) a été adaptée, Le paramétrage et la calibration du modèle sont présentés, donnant une erreur inférieure a 4dB. Nous montrons comment prendre en compte les autres étages d'un bâtiment en développant la méthode 2.5D. De plus pour bien prendre en compte les diagrammes d'antennes des points d'accès un nouveau procédé est présenté. Enfin l'implémentation de la méthode MR-FDPF en 3D est développée ainsi que les optimisations nécessaires Enfin trois extensions sont proposées: la première concerne une extension de la méthode en milieu urbain, la deuxième présente une méthode de prédiction des évanouissements, et la troisième explique comment le modèle a été intégré dans un logiciel de planification de réseau WiFi.

In wireless communications systems, the transmission channel between the transmitter and the receiver antennas is one of the main sources of disruption for the signal. The multicarrier modulations, such as the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), are very robust against the multipath effect, and allow to recover the transmitted signal with a low error rate, when they are combined with a channel encoding. The channel estimation then plays a key role in the performance of the communications systems. In this PhD thesis, we study techniques based on least square (LS) and minimum mean square error (MMSE) estimators. The MMSE is optimal, but is much more complex than LS, and requires the a priori knowledge of the second order moment of the channel and the noise. In this presentation, two methods that allow to reach a performance close to the one of LMMSE while getting around its drawback are investigated. In another way, a third part of the presentation investigates the errors of estimation due to the interpolations.