Modélisation d'un modulateur et démodulateur OFDM

Présentation au sujet: "Modélisation d'un modulateur et démodulateur OFDM"— Transcription de la présentation:

1 Modélisation d'un modulateur et démodulateur OFDM
Pierre GRUYER, Simon PAILLARD Encadrant : Vincent CALMETTES Projet « Techniques de base » - 15 décembre 2005

2 Plan Contexte Problématique
Principes et fonctionnement de l'OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) Implantation numérique Réalisation d'une chaîne OFDM sous Simulink Améliorations à envisager Conclusion

3 Contexte Augmentation exponentielle des besoins en débit
Besoin de mobilité des terminaux Besoins croissants en terme de couverture MAIS ... Ressource spectrale encombrée > augmentation de l'efficacité spectrale

4 Problématique : le canal
Sélectivité en fréquence > Interférences entre symboles (ISI) Plusieurs trajets pour un même signal > Échos de retards et amplitudes variables > aggravation des ISI

5 Problématique : Caractérisation du canal multitrajets
Tm : étalement des retards ou réponse impulsionnelle Spectre Dopler Bd Fonction de transfert : > amplitude et retard des n échos considérés

6 Problématique : Défis des multitrajets
Possibilité d'interférences destructrices Sélectivité en fréquence qui augmente avec le débit > dégradation des performances Égalisation des signaux reçus > complexité croissante avec la bande

7 Principes : les modulations multiporteuses
Modulation multiporteuses > répartition des symboles sur des porteuses à bas débit symbole Ainsi, Ts >> Tm > diminution des ISI Baisse des effets de la sélectivité en fréquence > égalisation simplifiée Cas de l'OFDM : fréquences orthogonales > meilleure efficacité, simplification des calculs

8 Principes : le fonctionnement de l'OFDM
On groupe les symboles par paquets de N Chacun des N symboles c0, ..., ck, ..., cn-1 module une porteuse de fréquence fk

9 Principes : l'orthogonalité des fréquences
Un symbole module une porteuse dans une fenêtre rectangulaire de durée Ts > fk et fk' sont orthogonales si séparées d'un nombre entier de 1/Ts Sinus cardinal qui s'annule tous les k/Ts (k≠0)

10 Principe de la démodulation
Signal reçu sur une durée symbole : On replace le signal en fréquence autour de 0 :

11 Implantation numérique : mise en évidence de l’IFFT
discrétisation

12 Implantation numérique : le modulateur

13 Implantation numérique : le démodulateur
FFT discrétisation

14 Réalisation : les étapes de la simulation
mise en œuvre d’une chaîne de transmission de référence modélisation du canal amélioration de la modulation QPSK introduction de code BCH et Reed Solomon influence du nombre de porteuse dans l’OFDM

15 Réalisation : la chaîne de référence QPSK

16 Réalisation : la chaîne OFDM

17 Réalisation : la modélisation du canal
But: tenir compte des multitrajets Modèle choisi: évanouissement d’une des porteuse 10% du temps

18 Réalisation : l'influence des multitrajets

19 Réalisation : l'amélioration de la modulation
TEB avec ordre binaire TEB avec code de Gray

20 Réalisation : le code concaténé BCH - Reed Salomon
Attention: Simulink concidère un mot de code comme une trame incassable

21 Réalisation : l'influence des codes correcteurs

22 Réalisation : le choix du nombre de porteuses
Critères de choix: multiple de 2 selon le type de canal la compléxité souhaitée pour le modulateur

23 Réalisation : la chaîne de transmission choisie
Caractéristiques: constellation QPSK en code de Gray codes correcteurs concaténés Reed Salomon (3,7) avec BCH (21,31) IFFT à 64 points

24 Améliorations à envisager (1)
Orthogonalité des sous-porteuses à préserver > intervalle de garde Séquences d'apprentissage pour estimer le canal (découverte des Hk(t))

25 Améliorations (2) Codage et entrelacement
Diversité fréquencielle VS égalisation simple Canaux étroits très sensibles aux perturbations > entrelacement en fréquence Canaux variables dans le temps (canal mobile) > entrelacement temporel (attention au délai) Simulation : mettre en oeuvre l'entrelacement et un modèle de canal plus réaliste > montrer les réelles capacités de l'OFDM en environnement perturbé

26 Conclusion l'OFDM : une avancée technique majeure
des paramètres primordiaux : nombre de porteuses rendement du code choix de la constellation Avantage : Simplification de l'égalisation en numérique Nécessité de compenser la perte de diversité en fréquence > diversité d'espace (MIMO)