Synchronisation, détection et égalisation de modulation à phase continue dans des canaux sélectifs en temps et en fréquence

Si les drones militaires connaissent un développement important depuis une quinzaine d’année, suivi depuis quelques années par les drones civiles dont les usages ne font que se multiplier, en réalité les drones ont un siècle avec le premier vol d’un avion équipé d’un système de pilotage automatique sur une centaine de kilomètre en 1918. La question des règles d’usage des drones civiles sont en cours de développement malgré leur multiplication pour des usages allant de l’agriculture, à l’observation en passant par la livraison de colis. Ainsi, leur intégration dans l’espace aérien reste un enjeu important, ainsi que les standards de communication avec ces drones dans laquelle s’inscrit cette thèse. Cette thèse vise en effet à étudier et proposer des solutions pour les liens de communications des drones par satellite.L’intégration de ce lien de communication permet d’assurer la fiabilité des communications et particulièrement du lien de Commande et Contrôle partout dans le monde, en s’affranchissant des contraintes d’un réseau terrestre (comme les zones blanches). En raison de la rareté des ressources fréquentielles déjà allouées pour les futurs systèmes intégrant des drones, l’efficacité spectrale devient un paramètre important pour leur déploiement à grande échelle et le contexte spatiale demande l’utilisation d’un système de communication robuste aux non-linéarités. Les Modulations à Phase Continue permettent de répondre à ces problématiques. Cependant, ces dernières sont des modulations non-linéaire à mémoire entraînant une augmentation de la complexité des récepteurs. Du fait de la présence d’un canal multi-trajet (canal aéronautique par satellite), le principal objectif de cette thèse est de proposer des algorithmes d’égalisation (dans le domaine fréquentiel pour réduire leur complexité) et de synchronisation pour CPM adaptés à ce concept tout en essayant de proposer une complexité calculatoire raisonnable. Dans un premier temps, nous avons considéré uniquement des canaux sélectifs en fréquence et avons étudier les différents égaliseurs de la littérature. En étudiant leur similitudes et différences, nous avons pu développer un égaliseur dans le domaine fréquentiel qui proposant les mêmes performances a une complexité moindre. Nous proposons également des méthodes d’estimation canal et une méthode d’estimation conjointe du canal et de la fréquence porteuse. Dans un second temps nous avons montré comment étendre ces méthodes à des canaux sélectifs en temps et fréquence permettant ainsi de conserver une complexité calculatoire raisonnable

Synchronization, detection and equalization for Continuous Phase Modulation over doublyselective channels

Si les drones militaires connaissent un développement important depuis une quinzaine d’année, suivi depuis quelques années par les drones civiles dont les usages ne font que se multiplier, en réalité les drones ont un siècle avec le premier vol d’un avion équipé d’un système de pilotage automatique sur une centaine de kilomètre en 1918. La question des règles d’usage des drones civiles sont en cours de développement malgré leur multiplication pour des usages allant de l’agriculture, à l’observation en passant par la livraison de colis. Ainsi, leur intégration dans l’espace aérien reste un enjeu important, ainsi que les standards de communication avec ces drones dans laquelle s’inscrit cette thèse. Cette thèse vise en effet à étudier et proposer des solutions pour les liens de communications des drones par satellite.L’intégration de ce lien de communication permet d’assurer la fiabilité des communications et particulièrement du lien de Commande et Contrôle partout dans le monde, en s’affranchissant des contraintes d’un réseau terrestre (comme les zones blanches). En raison de la rareté des ressources fréquentielles déjà allouées pour les futurs systèmes intégrant des drones, l’efficacité spectrale devient un paramètre important pour leur déploiement à grande échelle et le contexte spatiale demande l’utilisation d’un système de communication robuste aux non-linéarités. Les Modulations à Phase Continue permettent de répondre à ces problématiques. Cependant, ces dernières sont des modulations non-linéaire à mémoire entraînant une augmentation de la complexité des récepteurs. Du fait de la présence d’un canal multi-trajet (canal aéronautique par satellite), le principal objectif de cette thèse est de proposer des algorithmes d’égalisation (dans le domaine fréquentiel pour réduire leur complexité) et de synchronisation pour CPM adaptés à ce concept tout en essayant de proposer une complexité calculatoire raisonnable. Dans un premier temps, nous avons considéré uniquement des canaux sélectifs en fréquence et avons étudier les différents égaliseurs de la littérature. En étudiant leur similitudes et différences, nous avons pu développer un égaliseur dans le domaine fréquentiel qui proposant les mêmes performances a une complexité moindre. Nous proposons également des méthodes d’estimation canal et une méthode d’estimation conjointe du canal et de la fréquence porteuse. Dans un second temps nous avons montré comment étendre ces méthodes à des canaux sélectifs en temps et fréquence permettant ainsi de conserver une complexité calculatoire raisonnable.If the use of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) has been booming for military applications since adecade, followed by civil applications since a few years (with a lot of completely different purposes), the first UAV has been developed and tested in 1918 with the first flight of a fight withthe first autopilot system. The issue of a complete and safe integration in the existing air trafficair craft system is currently being studied as the multiple use case of UAV are growing exponentially from agriculture, observation and package delivery. Hence, the integration of UAV inthe air traffic system is a global issue, and so are the communication standard in which the thesis take place. This thesis aims to study and propose solutions for the communication link by satellitefor UAV. This satellite link would ensure the reliability of the system, and above all of theCommand and Control Link, by avoiding the issue of a terrestrial communication network (such asover the ocean, where no terrestrial network is available). Due to spectral resource lack alreadyallocated for the UAV, the spectral efficiency of the communication link is a critical issue, as its robustness to non-linearity due to the spatial context. Continuous Phase Modulation is a potentialsolution to answer to those issues. However, this will lead to an increased computational complexity at the received compared to linear modulation scheme The aeronautical channel bysatellite is characterized by a doubly-selective channels due to Ground Reflections of the signal,and in this thesis, we proposed equalization algorithms and synchronization techniques for CPM in this context while trying to keep a reasonable computational complexity a. First, we have only considered transmission over frequency selective channels. We have made a study of the equalizers proposed by the literature and by studying their similitudes and differences, we have been able to propose a new equalizer with a lower computational complexity but having the same performance. We also have proposed a channel estimation method and a joint channel and carrier frequency estimation for CPM over frequency-selective channels. In a second time, we have extended our method to doubly selective channel (as there is Doppler Spread in our communication system due to the UAV speed) which allows us to have an overall receiver structure with a reasonable computational complexity

Determinants of Pastoralists' Nutrition Security in Itang Special District, Gambella, Ethiopia

The malnutrition is widespread challenge in the Itang special district of Gambella. The children, elder, pregnant women, disabilities and other disadvantageous members of the households were extremely malnourished in the district. The main aim of this study was to examine the determinants of pastoralists' nutrition security in Itang special district. The study was carried out in Itang Special District among the pastoral households. It had collected the primary data through households' interview schedule, key informants interview and body mass index and; the secondary data were collected by document analysis. Then, the descriptive statistics mainly frequency, percentage, mean, standard deviation, chi-square, t-test and binary logit model were used to analyze the data by using SPSS version 20. The field result revealed that about 65% and 35% of the rural households were nutrition secured and unsecured respectively in the district. Similarly, the binary logit model result indicated that the livestock size, dietary diversity status, educational status and income were statistically significant at 1% while; the market access and awareness were statistical significant at 5%

Analyse Multicritères des Performances et de la Complexité des Turbo-égaliseurs à Complexité Réduite à base de Treillis et de Filtres

International audienc

Doubly-Selective Channel Estimation for Continuous Phase Modulation

International audienceIn this paper, we present two Data-Aided channel estimators for Continuous Phase Modulation (CPM) in the case of transmissions over doubly -selective channels. They both capitalize on the Basis Expansion Model (BEM), widely used for OFDM systems and for Single Carrier transmission with linear modulation. However, in the case of CPM signals, we need to work on a over-sampled received signal (fractionally-spaced representation) as the equalization techniques are also working on the over-sampled received signal. The first one is a classical Least Squares (LS) estimation of the BEM parameters whereas the second channel estimator introduces first a parametric dependence on the paths delays. Indeed, in the case where those delays are known (by estimation or by geometrical consideration as for the aeronautical channel by satellite), the second LS estimation on the BEM parameters is improved and less computationally demanding. Simulations results are provided and show good performance of our parametric LS estimation

Sur l'égalisation fréquentielle des modulations à phase continue

International audienceDans cet article, nous proposons d’étudier différents algorithmes d’égalisation pour signaux à Modulation de Phase Continue (continuous phase modulation, CPM) dans le domaine fréquentiel à l’aide d’une représentation polyphase du signal. Par cette approche unifiée, nous montrons l’équivalence analytique de ces égaliseurs sous certaines hypothèses liées au canal de transmission, les liens, ainsi que leurs limitations dans certains cas

Channel Estimation and Equalization for CPM with Application for Aeronautical Communications via a Satellite Link

International audienceIn this paper, we present a generalized polyphase representation for Continuous Phase Modulation (CPM) signals suited to the detection over frequency-selective channels. We first develop two different equalizers based on this representation and relate them to the State of Art. We also derive a Least Squares (LS) channel estimation and an improved LS estimation using a priori on the channel. Simulation results show the equivalence between existing equalizers and also show that our channel estimation leads only to a small degradation in term of Bit Error Rate (BER) in the case of an aeronautical communication over a satellite link

A New Exact Low-Complexity MMSE Equalizer for Continuous Phase Modulation

International audienceThis letter introduces a new low-complexity frequency-domain equalizer for continuous phase modulations (CPM). The derivation of a fractionally spaced representation for circular block-based CPM leads, without any approximation, to a simple yet efficient frequency-domain equalization. The proposed equalizer is compared to the state-of-the-art approaches. Simulation results show the equivalence in terms of performance with a lower or similar complexity

Joint channel and carrier frequency estimation for M-ary CPM over frequency-selective channel using PAM decomposition

International audienceIn this paper, we present a new data-aided carrier-recovery method for Continuous Phase Modulation (CPM) signals over frequency-selective channels. We first present a linear model of the received signal based on Mengali representation over selective channels and show how to use it to perform joint channel and carrier-frequency estimation. We also derive a low-complexity version of the estimator. Simulation results show that this method performs better than the optimal method suited to the Additive White Gaussian Noise (AWGN) channels