Transmission au delà de la cadence de Nyquist sur canal radiomobile

Faster-Than-Nyquist Transmission on mobile radio channel

• Auteur / Autrice : Alexandre Marquet
• Direction : Laurent Ros
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal image parole telecoms
• Date : Soutenance le 21/12/2017
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Grenoble Images parole signal automatique (2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Geneviève Baudoin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Ros, Romain Tajan, Damien Roque, Cyrille Siclet, Jean-Marc Brossier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Terré, Catherine Douillard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radiocommunications mobiles

Systèmes de communication sans fil

Multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence

Mots clés libres

Multiporteuse

Cadence de Nyquist

Radiomobile

Égalisation

Multicarrier

Nyquist rate

Mobile radio

Equalization

Résumé

Avec la multiplication des terminaux mobiles et le foisonnement des objets dits « connectés », on assiste à la montée d'un besoin de moyens de communication à tout endroit et en toute situation, accompagné d'un encombrement spectral toujours plus important. Dans ce contexte, si la capacité d'adaptation au canal des modulations multiporteuses permet de bien s'accommoder du besoin de communication en tout endroit, les techniques actuelles, en particulier l'OFDM, souffrent d'une mauvaise localisation fréquentielle et d'un mauvais facteur de crête, ce qui limite leur utilisation dans un contexte embarqué et/ou en présence de fortes contraintes spectrales. Dans cette thèse, nous étudions les modulations multiporteuses au-delà de la cadence de Nyquist. En augmentant la densité de signalisation, ces dernières permettent d'augmenter l'efficacité spectrale. Cela est cependant contrebalancé par l'apparition d'auto-interférence, ce qui rend la réception plus délicate.Sur canal à bruit additif blanc gaussien, on montre comment choisir des impulsions de mise en forme maximisant le rapport signal à interférence plus bruit. On montre que ces dernières permettent d'obtenir une turbo-égalisation linéaire de l'auto-interférence minimisant l'erreur quadratique moyenne. Nos travaux mettent en évidence que ces mêmes impulsions permettent également de réduire le facteur de crête à mesure que la densité augmente. Enfin, sur canal sélectif en fréquence, on vérifie que l'approximation du canal par un coefficient par sous-porteuse est toujours possible. Ces résultats montrent que ce nouveau type de modulation permet d'augmenter l'efficacité spectrale tout en conservant la capacité d'adaptation au canal intrinsèque aux modulations multiporteuses.

With an increasing number of mobile terminals coupled with a large spreading of so-called "smart devices", we can see a growing demand for effective communication means in any place and in any situation.This goes with a more and more overcrowded spectrum.In this context, multicarrier modulations are good candidates to allow effective communication in any place.However current techniques, OFDM in particular, suffer from a bad time--frequency localization and peak-to-average power ratio, limiting their relevancy in an embedded context, or in scenarios with severe spectral constraints.In this thesis, we study faster-than-Nyquist multicarrier modulations.This kind of modulation allow for an increase in spectral efficiency by means of an increase in signaling density.This, in compensation, comes at the price of unavoidable self-interference, which makes demodulation harder.On an additive white Gaussian noise channel, we show how to carefully chose pulse-shapes that maximize signal-to-interference-plus-noise ratio.We show that these particular pulse-shapes yields a linear turbo-equalization of self-interference minimizing the mean squared error.Next, our work highlights the capability of these optimal pulse-shapes to reduce peak-to-average power ratio as density rises.Lastly, on frequency selective channels, we confirm that low complexity equalization using one tap by subcarrier is still possible.These results show how this new modulation technique helps increasing spectral efficiency while keeping what made multicarrier modulations popular: good adaptation to transmission channels.