Etude et évaluation d un multiplexage fréquentiel basé sur l OFDM/OQAM

Cette thèse est consacrée à l étude de la modulation OFDM/OQAM en tant qu alternative à la modulation OFDM. Nous traitons plus particulièrement le contexte multiusagers. De ce point de vue, les aspects de synchronisation sont déterminants. Les différentes options plus le choix de la forme d onde sont donc examinés de ce point de vue. Un autre objectif est de montrer de manière précise comment la modulation OFDM/OQAM peut s adapter à une transmission de type cellulaire, en prenant comme référence le système 3GPP/LTE. Les principales contributions que nous avons apportées sont : 1) Une analyse des phénomènes de désynchronisation : nous analysons l effet de la désynchronisation, suivant les axes temporel et fréquentiel, sur les performances de l OFDM/OQAM au récepteur. 2) Méthode de synchronisation : nous analysons une méthode de synchronisation temporelle définie dans un contexte de transmission OFDM/OQAM mono-usager et nous l adaptons à un scénario de type multi-usagers. 3) Proposition d un schéma d accès multiple : nous proposons un schéma d accès multiple basé sur la modulation OFDM/OQAM, alternatif aux techniques connues OFDMA et SC-FDMA, pour la transmission en liaison montante dans un contexte de type 3GPP/LTE.This thesis is dedicated to the study of the OFDM/OQAM modulation as an alternative to the OFDM modulation. We treat more especially the multi-user environment. In this respect, synchronization aspects are crucial. The different options plus the choice of the waveform are examined in this point of view. Another objective is to precisely show how the OFDM/OQAM can be adapted to a cellular transmission type, taking as reference the 3GPP/LTE system. The main contributions we have made are : 1) Analysis of the desynchronization phenomena : we analyze the effect of desynchronization, according to the time and frequency axes, on the performance of OFDM/OQAM at the receiver side. 2) Synchronization method : we analyze a method of temporal synchronization defined in a single user OFDM/OQAM transmission and we adapt it to a multi-user scenario type. 3) Proposing for a multiple access scheme : we propose a multiple access scheme based on theOFDM/OQAM modulation, alternative to the known techniques OFDMA and SC-FDMA, for the UL transmission in a 3GPP/LTE context.PARIS-CNAM (751032301) / SudocSudocFranceF

An enhanced multicarrier modulation system for mobile communications

PhD ThesisThe recent revolution in mobile communications and the increased demand on more efficient transmission systems influence the research to enhance and invent new modulation techniques. Orthogonal frequency division multiplexing with offset quadrature amplitude modulation (OFDM/OQAM) is one of the multicarrier modulations techniques that overcomes some of the weaknesses of the conventional OFDM in term of bandwidth and power efficiencies. This thesis presents a novel multicarrier modulation scheme with improved performance in mobile communications context. Initially, the theoretical principles behind OFDM and OFDM/OQAM are discussed and the advantages of OFDM/OQAM over OFDM are highlighted. The time-frequency localization of pulse shapes is examined over different types of pulses. The effect of the localization and the pulse choice on OFDM/OQAM performance is demonstrated. The first contribution is introducing a new variant of multicarrier modulation system based on the integration of the Walsh-Hadamard transform with the OFDM/OQAM modulator. The full analytical transmission model of the system is derived over flat fading and frequency selective channels. Next, because of the critical requirement of low implementation complexity in mobile systems, a new fast algorithm transform is developed to reduce the implementation complexity of the system. The introduced fast algorithm has demonstrated a remarkable 60 percent decrease in the hardware requirement compared to the cascaded configuration. Although, the problem of high peak to average power ratio (PAPR) is one of the main drawbacks that associated with most multicarrier modulation techniques, the new system achieved lower values compared to the conventional systems. Subsequently, three new algorithms to reduce PAPR named Walsh overlapped selective mapping (WOSLM) for a high PAPR reduction, simplified selective mapping (SSLM) for a very low implementation complexity and Walsh partial transmit sequence (WPTS), are developed. Finally, in order to assess the reliability of the presented system in this thesis at imperfect environments, the performance of the system is investigated in the presence of high power amplifier, channel estimation errors, and carrier frequency offset (CFO). Two channel estimations algorithms named enhanced pair of pilots (EPOP) and averaged enhanced pair of pilots (AEPOP), and one CFO estimator technique called frequency domain (FD) CFO estimator, are suggested to provide reliable performance.Ministry of Higher Education and Scientific Research (MOHSR) of Ira

Técnicas polinómicas avanzadas aplicadas al diseño de filtros digitales

Los spline, dentro del campo de los polinomios, constituyen una herramienta poderosa que ha sido utilizada para la resolución de problemas en diversos campos científicos. La parte central de este trabajo hace uso de dichos polinomios para generar unas funciones que se aplicarán a la formulación de filtros, dentro del ámbito del procesado de señales. Se generan funciones spline en el dominio de la frecuencia que constituyen transiciones continuas entre dos funciones spline naturales definidas en el mismo dominio, las cuales presentan soporte compacto en el dominio de la frecuencia y sus representaciones temporales constituyen funciones reales para cualquier valor del tiempo. A estas funciones se las denomina -spline en el dominio de la frecuencia. Dependiendo del tamaño de dichos soportes las diferentes funciones se clasifican en tres grupos (I, II y III). Se formulan respuestas en frecuencia de filtros ideales donde las diferentes bandas de frecuencias se unen de manera suave por medio de bandas de transición generadas con las funciones de las diferentes familias -spline y se estudian sus propiedades. En todos los casos las diferentes funciones generadas se definen en el dominio de las frecuencias asociadas tanto al tiempo continuo como al tiempo discreto, y además se obtienen también las representaciones de las mismas en el dominio del tiempo. Se diseñan filtros FIR por medio de truncamientos de las respuestas IIR de los filtros formulados en la fase previa. Estos truncamientos se hacen a partir de razonamientos teórico-prácticos con base en determinados criterios de optimización, y han conducido a la elaboración de fórmulas prácticas de diseño. Se han realizado simulaciones de filtros utilizando tanto las propuestas aquí desarrolladas como las contempladas en trabajos previos, que utilizan funciones spline de exponente racional en el diseño, con el fin de comparar sus rendimientos. Éstos, se han determinado a través de los valores medidos de un conjunto de parámetros de calidad. Se puede concluir que, además de la consistencia matemática de la totalidad de las funciones construidas, en el sentido de que heredan las propiedades de los spline originales y son reales para todo valor de los argumentos, las técnicas propuestas ofrecen mejores prestaciones que sus homólogas, basadas en funciones -spline de exponente racional, en relación a las propiedades de los filtros obtenidos con una u otra técnica