Transcript Modélisation d'un modulateur et démodulateur OFDM

Modélisation d'un modulateur et
démodulateur OFDM
Pierre GRUYER, Simon PAILLARD
Encadrant : Vincent CALMETTES
Projet « Techniques de base » - 15 décembre 2005
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 encombrée
> augmentation de l'efficacité spectrale
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Problématique : le canal


Sélectivité en fréquence
> Interférences entre symboles (ISI)
Plusieurs trajets pour un même signal
> Échos de retards et amplitudes variables
> 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 :
> 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
débit
> dégradation des performances
Égalisation des signaux reçus
> complexité croissante avec la bande
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Principes : les modulations
multiporteuses




Modulation multiporteuses
> répartition des symboles sur des porteuses à
bas débit symbole
Ainsi, Ts >> Tm
> diminution des ISI
Baisse des effets de la sélectivité en fréquence
> égalisation simplifiée
Cas de l'OFDM : fréquences orthogonales
> 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 Ts
> 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 l’IFFT
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 d’une 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 l’OFDM
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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 d’une 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 concaténé
BCH - 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 préserver
> 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 perturbations
> entrelacement en fréquence
Canaux variables dans le temps (canal mobile)
> entrelacement temporel (attention au délai)
Simulation : mettre en oeuvre l'entrelacement et
un modèle de canal plus réaliste
> 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 fréquence
> diversité d'espace (MIMO)
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