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INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 1 UMR 6164 Prototypage de Systèmes Haut Débit combinant Étalement de Spectre, Multi-porteuses.

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1 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 1 UMR 6164 Prototypage de Systèmes Haut Débit combinant Étalement de Spectre, Multi-porteuses et Multi-antennes Arnaud MASSIANI Soutenance de doctorat Vendredi 25 Novembre 2005

2 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 2 Collaborations menées Projet européen IST MATRICE ( ) –Objectifs : Validation et optimisation des techniques MC-CDMA pour la quatrième génération de réseaux cellulaires Mise au point dun démonstrateur matériel –Partenaires : CEA LETI, Mitsubishi Electric ITE, France Telecom R&D, IETR, Institut des Télécommunications (Portugal), Université de Surrey (Angleterre), ST Microelectronics (Suisse), Nokia (Allemagne), Université Polytechnique De Madrid (Espagne). Projet régional PALMYRE ( ) –Objectifs : Plate-forme de développement et dévaluation de systèmes radioélectriques Définition de schémas de transmissions innovants dans un contexte mono/multi antennes –Partenaires : ENST Bretagne, LESTER Lorient, IETR.

3 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 3 PLAN Contexte de létude Présentation des systèmes étudiés Étude des contraintes dimplantation des systèmes étudiés Application de la méthodologie de conception MCSE Implantation des systèmes considérés Conclusions et perspectives

4 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 4 PLAN Contexte de létude –Évolutions vers la quatrième génération de systèmes de radiocommunications –Émergence dune Radio Logicielle –Méthodes de conception Présentation des systèmes étudiés Étude des contraintes dimplantation des systèmes étudiés Application de la méthodologie de conception MCSE Implantation des systèmes considérés Conclusions et perspectives

5 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 5 Vers les systèmes 4G Développement de nouvelles techniques de Radiocommunications répondant à ces besoins 2G GSM GPRS EDGE 2G GSM GPRS EDGE Mbit/s 0.1 Débit offert Mobilité Statique Modérée Élevée 4G OFDM/CDMA ? MIMO ? … 3G UMTS IMT 2000 Réseaux locaux sans fil HIPERLAN/2 IEEE (x) Évolution vers la 4G –Convergence nécessaire –Capacité réseau accrue –Robustesse aux canaux de propagation –Efficacité spectrale –Flexibilité dadaptation

6 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 6 Architecture de traitements numériques LNA Duplexeur CAN haute fréquence large bande AMP Transposition RF Filtrage RF CNA haute fréquence Quelles solutions technologiques ? Concevoir des systèmes multi-standards –Évolution de la réalisation des systèmes de radiocommunications Traitement numérique primordial Évolution vers la Radio Logicielle Caractéristiques des architectures nécessaires –Importantes ressources de calcul –Hétérogénéité des architectures –Reconfigurabilité des dispositifs FPGA DSPCPU RAM ROM Interfaces Étape intermédiaire : plate-forme de prototypage hétérogène Adéquation Algorithme Architecture : Méthode de conception

7 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 7 Besoins dune démarche de conception Identification des étapes Niveau dabstraction è Analyse de lenvironnement de fonctionnement è Analyse du système de radiocommunications Spécifications Contraintes fonctionnelles è Dimensionnement du système è Simulation et mesure de TEB Modélisation Contraintes dexécution è Méthodologie dexploration è Optimisation de la mise en œuvre Exploration architecturale Exploration architecturale Contraintes dintégration è Tests sur plate- forme hétérogène Intégration Etapes de conception

8 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 8 PLAN Contexte de létude Présentation des systèmes étudiés –Principes et performances de la technique MC-CDMA –Principes et performances de la technique OSTBC/MC-CDMA Étude des contraintes dimplantation des systèmes étudiés Application de la méthodologie de conception MCSE Implantation des systèmes considérés Conclusions et perspectives

9 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 9 La technique MC-CDMA Concaténation dans le domaine fréquentiel de létalement par séquence directe et des modulations à porteuses multiples c 0,j c 1,j c Lc-1,j Données d j f SdSd t TdTd 1/T d f SsSs t TsTs 1/T s f f SdSd t 1/T d T c =T d Paramètres de dimensionnement –Longueur des séquences détalement L c –Nombre de sous-porteuses N p IFFT

10 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 10 Chaîne de transmissions basée sur le MC-CDMA Émetteur MC-CDMA Émetteur MC-CDMA en liaison descendante Entrelacement Entrelacement fréquentiel des données étalées –Tire pleinement parti de la diversité fréquentielle du canal Modulation OFDM Modulation OFDM –Ajout du zero-padding N p >N pu –Ajout dun intervalle de garde T g > max CjCj Conversion série-parallèle djdj Combinaison synchrone des données des utilisateurs à lémission –Utilisation de codes détalement de Walsh-Hadamard Vers le canal de propagation

11 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 11 Chaîne de transmissions basée sur le MC-CDMA Récepteur MC-CDMA en liaison descendante Récepteur MC-CDMA du j ième utilisateur Désentrelacement Désentrelacement des données reçues Egalisation Égalisation du canal –Différentes techniques existantes selon le compromis performances- complexité Estimation du canal Estimation des coefficients du canal –Insertion de sous-porteuses pilotes Conversion série-parallèle CjCj Désétalement selon le code de lutilisateur considéré Issu du canal de propagation Démodulation OFDM Démodulation OFDM

12 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 12 Combinaison à gain égal (EGC) –Correction de la distorsion de phase –Dégradations en présence de MAI Combinaison à erreur quadratique moyenne minimale (MMSE) : –Compromis entre la minimisation de la MAI et la maximisation du rapport signal à bruit –Nécessite lestimation du rapport signal à bruit pour chaque sous-porteuse Combinaison à restauration dorthogonalité (ORC) –Annulation complète de la MAI –Amplification du bruit Combinaison à gain maximal (MRC) –Performances optimales en absence de MAI –Dégradations importantes en présence de MAI Techniques dégalisation mono- utilisateur dans le cas SISO

13 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 13 Performances de la technique MC-CDMA Conditions de simulation –Simulation sur canal théorique de Rayleigh Sous-porteuses décorrélées –L c = N p = 64 –A pleine charge : N u =64 MMSE meilleures performances

14 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 14 Principe des codes en blocs temps-espaces orthogonaux Avantages –Décodage ML linéaire simple –R c = 1 –Diversité spatiale maximale N t xN r –Plus grande robustesse Inconvénients –Duplication des parties RF Tx et/ou Rx –Plus grande complexité Exemple dun système utilisant un codage dAlamouti 2x Enveloppe en dB Temps en ms CH1 CH2 MRC Décodage OSTBC

15 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 15 La technique OSTBC/MC-CDMA Association de la technique MC-CDMA et des codes temps-espace OSTBC Données d j f SdSd t TdTd 1/T d Paramètres de dimensionnement –Longueur des séquences détalement L c –Nombre de sous-porteuses N p –Nombre dantennes à lémission N t en réception N r f SsSs t TsTs 1/T s f c 0,j c 1,j c Lc-1,j IFFT c 0,j c 1,j c Lc-1,j IFFT Codage OSTBC

16 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 16 Chaîne de transmissions 2x2 basée sur le OSTBC/MC-CDMA Émetteur OSTBC/MC-CDMA Émetteur OSTBC/MC-CDMA en liaison descendante Entrelacement Entrelacement fréquentiel des données étalées –Tire pleinement parti de la diversité fréquentielle du canal CjCj Conversion série-parallèle djdj Combinaison synchrone des données des utilisateurs à lémission –Utilisation de codes détalement de Walsh-Hadamard Vers le canal de propagation Codage OSTBC –Utilisation des codes temps-espace dAlamouti N t =2 Codage temps-espace Modulation OFDM Ant. 1 Modulation OFDM Ant. 2 Modulation OFDM –Ajout du zero-padding N p >N pu - Ajout dun intervalle de garde T g > max

17 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 17 Estimation des coefficients du canal sur chaque antenne –Insertion de sous-porteuses pilotes Estimation du canal Chaîne de transmissions 2x2 basée sur le OSTBC/MC-CDMA Récepteur OSTBC/MC-CDMA en liaison descendante Récepteur OSTBC/MC-CDMA du j ième utilisateur Désentrelacement Désentrelacement des données reçues Décodage/ Égalisation Décodage/Égalisation du canal –Différentes techniques existantes selon le compromis performances- complexité Conversion série-parallèle CjCj Désétalement selon le code de lutilisateur considéré Issu du canal de propagation Démodulation OFDM sur chaque antenne Ant. 1 Démodulation OFDM Démodulation OFDM Ant. 2 Antenne 1 Antenne 2

18 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 18 Techniques dégalisation mono- utilisateur dans le cas MIMO Combinaison à erreur quadratique moyenne minimale (MMSE) : –Compromis entre la minimisation de la MAI et la maximisation du rapport signal à bruit –Nécessite lestimation du rapport signal à bruit pour chaque sous-porteuse sur chaque antenne Combinaison à restauration dorthogonalité (ORC) –Annulation complète de la MAI –Probabilité damplification du bruit très faible Combinaison à gain égal (EGC) –Correction de la distorsion de phase –Dégradations en présence de MAI Combinaison à gain maximal (MRC) –Performances optimales en absence de MAI –Dégradations importantes en présence de MAI

19 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 19 Performances de la technique OSTBC/MC-CDMA Conditions de simulation –Simulation sur canal théorique de Rayleigh Sous-porteuses décorrélées –Système MIMO 2x2 –L c = N p = 64 –A pleine charge : N u =64 Utilisation des techniques ORC et MMSE ORC & MMSE Meilleures performances

20 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 20 PLAN Contexte de létude Présentation des systèmes étudiés Étude des contraintes dimplantation des systèmes étudiés –Étude de limpact dun format de données en virgule fixe –Éléments de complexité Application de la méthodologie de conception MCSE Implantation des systèmes considérés Conclusions et perspectives

21 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 21 Dimensionnement des systèmes Scénario de propagation étudié –Cas du canal BRAN A –Vitesse de déplacement de 1m/s Configurations étudiées

22 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 22 Impact du format fixe de données Pour L c = 32 ou 64, n MSB = 5 bits Impact sur la dynamique des données –Réception du signal Saturation des données excédant le format de données Filtrage du bruit à fort RSB –Fonction détalement de spectre Probabilité damplitude maximale très faible Diminution du nombre de bits attribués à la partie entière

23 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 23 Impact du format fixe de données Impact sur le pas de quantification –Évanouissements profonds –Égalisation ORC n LSB = 6 bits Meilleurs compromis ORC-FIX 5.6

24 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 24 Impact du format fixe de données –21 dB de dynamique –Canal de Rayleigh –Simulation N u =N p =L c =64 Impact sur le pas de quantification –Égalisation MMSE n MSB = 5 bits, n LSB = 6 bits ORC Meilleur compromis performance/complexité n LSB = 7 bits Meilleurs compromis MMSE-FIX 5.7

25 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 25 Éléments de complexité des systèmes MC-CDMA et OSTBC/MC-CDMA Nombre dopérations Occupation mémoire en terme de places occupées Traitement adapté à une mise en œuvre sur FPGA Égalisation Complexité SISO Complexité MIMO Taille IFFT/FFT Complexité THR/THR -1 Complexité Taille

26 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 26 PLAN Contexte de létude Présentation des systèmes étudiés Étude des contraintes dimplantation des systèmes étudiés Application de la méthodologie de conception MCSE –Présentation de la Méthodologie pour la Conception des Systèmes Électroniques (MCSE) –Application de la méthodologie de conception MCSE Implantation des systèmes considérés Conclusions et perspectives

27 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 27 Méthodologie pour la Conception des Systèmes Électroniques Méthodologie développée au sein de lUniversité Polytechnique de Nantes Supportée par loutil Cofluent Studio Spécifications système Génération des codes Génération des codes Simulation architecturale Simulation architecturale Analyse de la distribution Attributs architecturaux Modélisation des interfaces Description détaillée Attributs du prototype Définition des interfaces C pour DSP Interfaces Génération de codes VHDL pour FPGA Modélisation de larchitecture Attributs architecturaux Conception architecturale Modélisation fonctionnelle Modélisation fonctionnelle Attributs fonctionnels Simulation fonctionnelle Simulation fonctionnelle Virgule flottante Virgule flottante Virgule fixe Virgule fixe Tests et validation Portage de la solution Portage sur plate-forme hétérogène

28 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 28 Légende Fonction F1F2 F4 F5 F3 Modélisation fonctionnelle Évènement E2 E1 Sous Fonction SF2SF1 SF2 Port de communication P3 P2 P1 P4 Variable V2 V1 Spécifications système Modélisation fonctionnelle Comportemental Algorithmique Structurel Modèle structurel –Identification et modélisation des fonctions principales des systèmes –Identification et modélisation des médias de communications –Identification des paramètres génériques du modèle structurel

29 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 29 Modélisation fonctionnelle Modèle comportemental –Identification et modélisation du comportement des fonctions –Identification des paramètres génériques du modèle comportemental F1 P1P2 Agrandissement Légende Instant initial Init Opération Op Boucle finie ou infinie Op1 Op2 Règle de composition Condition dactivation Action Spécifications système Modélisation fonctionnelle Comportemental Algorithmique Structurel

30 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 30 Modélisation fonctionnelle Modèle algorithmique –Description des opérations (C, SystemC, VHDL) –Prise en compte des paramètres génériques du modèle algorithmique Spécifications système Modélisation fonctionnelle Comportemental Algorithmique Structurel Op i Description gros grain des opérations –Simulation et validation de lalgorithme –Modèle fonctionnel indépendant de larchitecture cible –Codes complexes FFTAdd Description grain fin des opérations –Simulation et validation de lalgorithme –Connaissance de larchitecture cible –Codes simples Utilisation dune description fonctionnelle à gros grain pour parcourir le flot de conception

31 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 31 Modélisation fonctionnelle Simulation fonctionnelle –Prise en compte des attributs fonctionnels et des paramètres génériques Spécifications système Modélisation fonctionnelle Comportemental Algorithmique Structurel Simulation fonctionnelle Virgule fixe Virgule fixe Virgule flottante Virgule flottante

32 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 32 Légende Processeur Software/Hardware P DSP1FPGA1FPGA2 DSP2 Définition des attributs de larchitecture décrite –Processeurs Temps de cycle Concurrence Conception architecturale Modèle architectural –Modélisation de larchitecture cible –Détermination des attributs Nœud de communication –Média de communication Temps démission, de réception Concurrence Capacité Type de média de communication M Mémoires M –Mémoires Temps de cycle Spécifications système Modélisation fonctionnelle Conception architecturale

33 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 33 Conception architecturale Spécifications système Modélisation fonctionnelle Conception architecturale Répartition des fonctions sur les processeurs –Répartition des opérations sur les différentes architectures cibles –Prise en charge des médias de communications selon trois niveaux de raffinement Degré de concurrence et temps de transferts de données Instanciation des médias de communications Abstraction totale

34 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 34 Conception architecturale Spécifications système Modélisation fonctionnelle Conception architecturale Simulation conjointe –Prise en compte des attributs fonctionnels et architecturaux –Influence de la répartition des opérations –Détermination de lactivité des architectures

35 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 35 Génération de codes pour cibles FPGA Spécifications système C pour DSP Interfaces Génération de codes VHDL pour FPGA Conception architecturale Modélisation fonctionnelle Génération de codes –Génération des entités correspondant aux opérations du modèle fonctionnel –Génération de la hiérarchie –Génération des interfaces de communications

36 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 36 Portage sur plate-forme hétérogène Avantages –Complexité équivalente –Fréquences de fonctionnement quasiment identiques –Prise en compte des interfaces de communications Spécifications système C pour DSP Interfaces Génération de codes VHDL pour FPGA Conception architecturale Modélisation fonctionnelle Portage sur plate-forme hétérogène Génération automatique et implantation de deux systèmes – Un émetteur MC-CDMA Description fonctionnelle réalisée à gros grain Instanciation dIP VHDL développées au préalable Inconvénients –Besoin dun environnement dédié au développement des entités VHDL –Valeur ajoutée restreinte

37 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 37 Génération automatique et implantation de deux systèmes – Fonctions de lémetteur MC-CDMA (QPSK et Étalement de spectre) Description fonctionnelle réalisée à grain plus fin Écriture des opérations élémentaires uniquement Spécifications système C pour DSP Interfaces Génération de codes VHDL pour FPGA Conception architecturale Modélisation fonctionnelle Portage sur plate-forme hétérogène Avantages –Complexité et fréquences de fonctionnement quasiment identiques –Prise en compte des interfaces de communications –Écriture de code C, SystemC et/ou VHDL réduit Inconvénients –Prise en compte de larchitecture cible dans le modèle fonctionnel Portage sur plate-forme hétérogène

38 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 38 PLAN Contexte de létude Présentation des systèmes étudiés Étude des contraintes dimplantation des systèmes étudiés Application de la méthodologie de conception MCSE Implantation des systèmes considérés –Présentation de la carte de prototypage et de lenvironnement de test –Résultats dimplantation du système MC-CDMA étudié –Résultats dimplantation du système OSTBC/MC-CDMA étudié Conclusions et perspectives

39 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 39 Partie émission Partie réception Description de la plate-forme de prototypage Sundance

40 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 40 Environnement de test Station de travail CNA CAN DSP Fichier binaire Interface Host/Modem TX Interface Host/Modem RX Fichier binaire DSP FPGA SDBSDB SDBSDB Interface Émetteur FPGA SDBSDB SDBSDB Interface Récepteur

41 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 41 Paramètres des Modems

42 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 42 Configuration PALMYRE –N p =256 –N pu =192 –L c =32 Représentation du signal MC- CDMA –Attente paramétrable entre symboles –Attente paramétrable entre trames Signal temporel –7 symboles par trame 1 symbole destimation 6 symboles de données

43 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 43 Représentation du signal MC-CDMA Images symétriques Atténuation des lobes secondaires –20 MHz de bande –FI à 30 MHz Signal analogique en fréquence intermédiaire

44 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 44 Débit théorique des systèmes par utilisateur Cas du système OSTBC/MC-CDMA : –Codage OSTBC utilisé pour renforcer la robustesse du système global –Débit théorique identique au système MC-CDMA N pu : Nombre de sous-porteuses utiles. N p : Nombre de sous-porteuses. m : Nombre de bits transmis par symboles complexes. L c : Longueur des codes détalement. T s : Durée du symbole OFDM. T g : Durée de lintervalle de garde. F s : Fréquence de fonctionnement du système. Cas du système MC-CDMA : Configuration PALMYRE => D u 909 Kbit/sec

45 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 45 Mesure de débit du système MC-CDMA Cas du système analogique en fréquence intermédiaire Cas du système numérique en bande de base

46 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 46 Mesure de débit du système OSTBC/MC-CDMA Cas du système numérique en bande de base Baisse de débit due aux contraintes dimplantation des deux FFT sur notre cible FPGA Mode paquet et non flot de données SISO MIMO

47 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 47 PLAN Contexte de létude Présentation des systèmes étudiés Étude des contraintes dimplantation des systèmes étudiés Application de la méthodologie de conception MCSE Implantation des systèmes étudiés Conclusions et perspectives –Bilan des travaux présentés –Perspectives de recherche

48 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 48 Conclusion (I) Étude des modulations combinant létalement de spectre et les porteuses multiples –Analyse de la technique MC-CDMA Étude de lextension de la technique MC-CDMA au cas des systèmes MIMO –Analyse de la technique OSTBC/MC-CDMA Optimisation de la mise en œuvre de systèmes MC-CDMA et OSTBC/MC- CDMA –Étude de la complexité de mise en œuvre en nombre dopérations et en occupation mémoire –Étude du format de données en virgule fixe Optimisation de la technique de détection ORC

49 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 49 Conclusion (II) Mise en œuvre de la méthodologie de conception MCSE –Démarche de modélisation et de simulation Virgule flottante Virgule fixe –Exploration architecturale –Génération automatique et intégration de codes pour FPGA Mise en œuvre dun système MC-CDMA paramétrable au sein dune architecture hétérogène –Implantation sur DSP et FPGA –Mesure de débit en numérique et en analogique –Analyse des performances dintégration Mise en œuvre dun système OSTBC/MC-CDMA paramétrable au sein dune architecture hétérogène –Implantation sur DSP et FPGA –Mesure de débit en numérique –Analyse des performances dintégration

50 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 50 Perspectives Extension de la conception du système MC-CDMA –Ajouts des fonctions de synchronisation temporelle Extension de la conception du système OSTBC/MC-CDMA –Ajouts des fonctions de passage en fréquence intermédiaire –Ajouts des étages de conversions et de transmission analogique Intégrer les modems sur la plate-forme PALMYRE –Assemblage avec la partie RF de lENST Bretagne Optimisation de la phase de génération de codes selon lapproche MCSE –Développement de primitives adaptées pour DSP –Étudier la génération de code VHDL pour un modèle fonctionnel à grain fin –Identifier les points bloquants de la génération de code VHDL à partir dun modèle fonctionnel à gros grain Étudier les échanges possibles entre MCSE et Matlab/Simulink –Profiter du flot de conception de MCSE –Profiter de la souplesse de Matlab/Simulink

51 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 51 UMR 6164 Prototypage de Systèmes Haut Débit combinant Étalement de Spectre, Multi-porteuses et Multi-antennes Arnaud MASSIANI Soutenance de doctorat Vendredi 25 Novembre 2005

52 Arnaud Massiani 25/11/2005 INSTITUT DÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 52 Complexité des systèmes Virtex2 XC2V2000 slicesRAMMult 18*18 Interface + Émetteur45%46%42% Émetteur38%42% Interface + Récepteur51%50%57% Récepteur45%44%57% Virtex2 XC2V2000 slicesRAMMult 18*18 Interface + Émetteur52%46%32% Émetteur42%35%32% Interface + Récepteur52%44%60% Récepteur44%32%60% Modem MC-CDMA en fréquence intermédiaire Modem OSTBC/MC-CDMA en bande de base numérique


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