Techniques de raccourcissement du canal dans un système OFDM

par Taoufik Ben Jabeur

Thèse de doctorat en Signal et informatique

Sous la direction de Madeleine Bonnet.

Soutenue en 2009

à Paris 5 en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Tunis (Tunisie) .


  • Résumé

    Ce mémoire présente les travaux effectués au sein de l'équipe LIPADE de l'universite Paris Descartes, de l'unite U2S de l'Ecole Nationale d'Ingenieurs de Tunis (ENIT) et au département TSI de Télécom-ParisTech, sur les Techniques de raccourcissement du canal de transmission dans un systeme OFDM. On commence par une introduction générale où on présente les avantages du système OFDM et aussi ses inconvénients. On rappelle que le systeme OFDM injecte de la redondance sous forme de préfixe cyclique ou de remplissage de zéros (CP-OFDM ou ZP-OFDM) pour éliminer les interférences intersymboles et interblocs et que la condition nécessaire pour retrouver les données est que la taille de la redondance soit supérieure à la taille de la réponse impulsionnelle du canal. C'est pourquoi il est nécessaire de réduire la taille du canal afin de conserver un débit élevé. Nos premiers travaux concernent le système OFDM de type SISO (une seule entrée, une seule sortie). Nous proposons des extensions aux algorithmes de raccourcissement du canal dits non aveugle (canal connu) tels que MSSNR, MMSE et MIN-ISI qui garantissent une faible complexité et prennent en compte la qualité du filtre désiré. Nous étendons par la suite ces méthodes pour un système MIMO (entrées multiples, sorties multiples). Puis, nous nous intéressons aux techniques de raccourcissement aveugle (canal inconnu). On propose deux sortes de techniques : 1. Techniques basées sur l'exploitation de la redondance sous forme ZP ou CP. 2. Techniques basées uniquement sur les caractéristiques du premier symbole émis. Ces caractéristiques sont connues grâce à l'utilisation de la modulation différentielle. On combine deux techniques, une basée sur l'exploitation de la redondance et une autre basée sur les caractéristiques du premier symbole émis, pour traiter le problème du raccourcissement d'un canal variant dans le temps. On montre aussi pour un système de type MISO (entrées multiples, une seule sortie) les limites du raccourcissement du canal et on propose une nouvelle solution basée sur un filtrage non linéaire et on conclut par quelques perspectives de recherche pouvant prolonger les travaux accomplis durant cette thèse.

  • Titre traduit

    Techniques of channel shortening in OFDM system


  • Résumé

    This thesis presents the work done within the LIPADE team at Paris Descartes University, U2S unit of the Ecole Nationale d'Ingenieurs de Tunis (ENIT) and the TSI department at Telecom-ParisTech, on the study of channel shortening techniques for OFDM systems. We start this report by a general introduction where advantages and disadvantages of OFDM systems. We recall that in OFDM system are presented. In particular, we recall that in OFDM system, the low equalization complexity is the result of using the Fourier Transform and the Guard Interval (GI) redundancy in form of cyclic prefix (CP-OFDM) or zero padding (ZP-OFDM). The presence of the GI redundancy and Fourier transform ensures the suppression of the inter-symbol interference (ISI) and the Inter-Block Interference (IBI) in the case where the GI size is larger than the channel length. Therefore, the effective flow decreases if the channel length increases (i. E. , when the GI size increases). To preserve a high effective flow, we must reduce the channel length by using channel shortening techniques. The research in this study investigates the channel shortening techniques for SISO-OFDM and MIMO OFDM systems. First, we consider the non blind shortening case (channel is known) for SISO-OFDM system. We propose an extension of some existing time domain equalizer algorithms (MMSE, MSSNR and Min-ISI) in such a way we better control the quality of the Target Impulse Response (TIR). Our extension allows also reducing the computation complexity. Next, we generalize this idea for MIMO-OFDM system. In the blind channel shortening case (channel is unknown), we propose two kinds of channel shortening algorithms : 1. Channel shortening methods based on the restoration of the GI redundancy or = and the null tones 2. Channel shortening methods based on the exploitation of the characteristics of the first emitted symbol which is known due to the use of differential modulation. To track the TEQ when the channel is time varying ; we propose to combine the last techniques by using the channel shortening criterion based on the characteristic of the first emitted symbol for the TEQ initialization and the combined restoration of the ZP redundancy and null tones for the TEQ adaptation. A new low complexity channel shortening for single block differential encoded for MIMO-OFDM system is also proposed in this report. For MISO-OFDM, we show the limits of linear channel shortening techniques and we propose a non-linear solution to overcome this problem. Finally, we conclude this report by presenting some research directions and perspectives that can extend the work done during this thesis.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (4-VII-150 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 145-150

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