Systèmes multiporteuses à préfixes pseudo aléatoires

• Auteur / Autrice : Markus Mück
• Direction : Jean-Claude Belfiore
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique et communications
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris, ENST

Mots clés

Mots clés contrôlés

Multiplexage

Synchronisation

Ondes porteuses

Modulation de fréquence

Transmission numérique

Résumé

Dans le contexte de cette thèse, un nouveau schéma de modulation est proposé en introduisant une séquence déterministe pondérée par un scalaire pseudo aléatoire: Pseudo Random Postfix OFDM (PRP-OFDM). Il est proposé de remplacer l'extension cyclique du Cyclic Prefix OFDM (CP-OFDM) classique par un postfixe connu à l'émetteur et au récepteur. Grâce a la nature déterministe de cette séquence, le récepteur peut exploiter sa connaissance afin d'estimer la réponse impulsionnelle du canal de propagation par une approche semi-aveugle d'ordre un. Ceci permet d'éviter l'introduction des séquences d'apprentissage ou des symboles pilotes. L'efficacité spectrale du système est donc améliorée par rapport à des architectures classiques comme le CP-OFDM, Zero-Padded OFDM (ZP-OFDM), etc. Par la suite, plusieurs algorithmes sont proposés. Ceux-ci permettent d'effectuer une estimation du canal dans un contexte statique et dans un contexte de mobilité. En delà, la dérivation d'une séquence de postfixe optimisée est présentée. Ensuite, les études sont étendues à un raffinement de la synchronisation temporelle et fréquentielle d'une estimation initiale approximative. Après, une utilisation optimale des codes LDPC (Low Density Parity Check) est discutée dans le contexte de l'OFDM: il est montré comment il faut attribuer des mots de codes LDPC à des porteuses OFDM en prenant en compte une connaissance préalable du canal de propagation à l'émetteur. Le schéma de modulation PRP-OFDM est une de plusieures propositions dans le contexte du projet européen IST-BroadWay et plus récemment par IST-WINNER.

This thesis presents a novel Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) modulation scheme replacing the cyclic extension known from classical Cyclic Prefix OFDM (CP-OFDM) by a deterministic pseudo randomly weighted postfix sequence: {\bf Pseudo Random Postfix OFDM (PRP-OFDM). The postfix sequence is known to both, the transmitter and the receiver and can thus be exploited for order-one (semi-)blind channel estimation without any repeated introduction of learning symbols and/or pilot tones within a frame. The corresponding overhead, usually present in CP-OFDM and Zero-Padded OFDM (ZP-OFDM) systems, is thus reduced or even avoided leading to an improved spectral efficiency. Suitable approaches, including postfix design considerations, are discussed for both single-antenna and multiple-antennas systems in static and time-variant environments. The studies are then further extended to time and frequency synchronization \cite{ieeewireless. Muck06}. It is shown how to exploit the pseudo-randomly weighted postfixes for the refinement of an initial (rough) time/frequency synchronization. This part is followed by a study on Low-Density Parity Check (LDPC) coded OFDM systems, proposing an adaptation of the LDPC code word mapping onto OFDM carriers to the constraints of OFDM systems in a frequency selective fading environment; this approach can be interpreted as the design of an adaptive interleaver for a specific context. For a given irregular LDPC code, a low-complexity algorithm is derived indicating which code word bits should be modulated onto which OFDM carriers in function of a known or estimated channel impulse response.