Récepteurs itératifs dédiés à la correction de saturation pour les systèmes OFDM

par Romain Déjardin

Thèse de doctorat en Electronique, Electrotechnique et Automatisme

Sous la direction de Guillaume Gellé.

Soutenue en 2010

à Reims .


  • Résumé

    Malgré la difficulté d’amplifier les systèmes mutli-porteuses à haut rendement, étant donnée la dynamique des signaux concernés, la modulation orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) est aujourd’hui devenue incontournable dans les systèmes de communication. Elle est d’ailleurs de plus en plus utilisée dans les normes de transmission filaires ou non. Pourtant, le high peak-to-average power ratio (PAPR) reste le principal inconvénient de l’OFDM. Différentes techniques ont été proposées pour contraindre la dynamique des signaux à l’émission. Cependant, elles sont le plus souvent très compliquées à mettre en oeuvre et nécessitent des procédés particuliers au récepteur et la transmission d’une information supplémentaire dédiée. Contraindre volontairement l’amplitude du signal est une technique efficace et simple pour réduire le PAPR des signaux OFDM. Si le bruit hors-bande résultant peut être facilement réduit par filtrage, les dégradations subies au sein de la bande utile obligent le récepteur à adopter une stratégie de recouvrement de la performance de la transmission. Cette thèse propose une revue complète du PAPR des signaux OFDM et de la méthode de clipping des signaux d’émission. Nous proposons également d’établir la performance analytique des systèmes OFDM avec clipping au regard de la capacité de canal et de la fiabilité de l’information binaire. Aussi, les techniques au récepteur permettant de recouvrer la performance dégradée par le clipping sont étudiées. Nous portons particulièrement notre attention aux approches par annulation du bruit de clipping et reconstruction d’amplitude en proposant leur comparaison exhaustive ainsi qu’une méthode dérivée de la première. Finalement, nous posons la description d’un nouveau récepteur proposant une information a posteriori corrigée des bits du mot de code. Cette information souple est en fait basée sur une décision sous-optimale par maximum de vraisemblance (SML). L’étude de l’algorithme montre son efficacité aussi bien sur canal blanc que sélectif en fréquence ; scénarios pour lesquels il permet de s’approcher très prés du cas sans clipping.

  • Titre traduit

    Iterative receivers for clipping mitigation in OFDM transmission systems


  • Résumé

    Despite the fact that multi-carrier signals amplification is pratically difficult due to their Gaussian-like distribution and the non-linear behaviour of power amplifiers, the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation has been successfully brought in many communication standards for wired and wireless tranmsissions. However, the high peak-to-average power ratio (PAPR) of OFDM signals stands for the OFDM major drawback. Several strategies can be cited to manage the PAPR at transmitter side. However, most of them are computationally expensive and need a dedicated process at receiver relying on side information transmission. The deliberate amplitude clipping and filtering before amplification is an easy way to restrain PAPR at a desired level. If the out-of-band noise caused by clipping can be easilly discarded by filtering, the in-band distortion noise, also refered as clipping noise, must be mitigated at receiver side in order to restore the transmission performance. In this Thesis, we propose a wide review of both PAPR and clipping. We also give an analytical performance analysis of OFDM systems running under clipping constraint. Channel capacity and bit error rate are derived and conclusions are given. Afterwards, dedicated techniques mitigating clipping effects are studied. Clipping noise cancellation and decision aided reconstruction are especially reviewed. We also propose a complete comparison of these techniques and give an increased performance version of the first one. Finally, we propose a new scheme dealing with code word bits a posteriori probability enhancement. This soft decision is based on a suboptimal maximum likelihood (SML) detection using a limited neighbour signals to perform the transmitted code word detection. Actually, the receiver performance study shows that the algorithm can operate under severe clipping ratio constraint and is able to perform close to the non-clipped transmission case over both AWGN and frequencyselective channels.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (137p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.127-136.

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  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 10REIMS005
  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 10REIMS005Bis
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