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Codage espace-temps dans les systèmes MIMO en utilisant les polynômes d’Hermite
(2016-11-03) NAAR Djilali; Encadreur: BOUZIANI Merahi
Résumé (Français et/ou Anglais) : Résumé : Les communications sur le canal radio-mobile se sont fortement développées ces dernières années, aussi bien en terme de nombre d’utilisateurs que de débit par utilisateur. Ceci entraîne la saturation des ressources radiofréquences dans les lieux de forte population. Dès lors, il existe une forte demande pour augmenter l’efficacité spectrale de ces communications. D’un autre côté, les transmissions via le canal radio-mobile sont fortement pénalisées par les évanouissements du signal, dus à la fois aux trajets multiples et aux interférences entre symboles. Pour pallier ces deux inconvénients, une solution a été étudiée depuis quelques années. Il s’agit d’une architecture de transmission basée sur l’utilisation de plusieurs antennes à l’émission et à la réception. Ces architectures, dites MIMO ( Multiple Input Multiple Output ), ont été développées dans un souci d’augmenter la capacité du canal. Elles permettent d’atteindre à la fois de très hautes efficacités spectrales et lutter efficacement contre les évanouissements du signal. L’idée générale est de tirer profit de la dimension spatiale du canal et d’exploiter les trajets multiples plutôt que de les supprimer. Par ailleurs, les techniques dites multiporteuses contribuent elles aussi dans l’amélioration de l’efficacité spectrale des systèmes de communications. Lorsque ces porteuses sont orthogonales entre elles on parlera alors de l’OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing ) qui est combiné avec le MIMO on obtiendra les systèmes MIMO-OFDM. Il s’agit dans le cadre de cette thèse de tester de nouvelles formes d’ondes (orthogonales) dans le codage spatio-temporel des systèmes MIMO-OFDM. En effet, dans le système MIMO-OFDM, un mapping des symboles à transmettre est effectué au niveau de l’émetteur. Ce mapping consiste à transmettre en même temps des signaux différents sur plusieurs antennes. Ces signaux sont, de préférence orthogonaux. La réception est faites sur plusieurs antennes. L’avantage de cette technique est la décorrélation qu’on a entre les différents signaux reçus. Plusieurs formes de signaux orthogonaux seront testées dans le but d’améliorer les performances des systèmes MIMO-OFDM.
Implantation d’applications Radio Logicielles sur architectures reconfigurables pour les systèmes multi-porteuses et multi-antennes
(2021-07-14) OGBI Menouar; Encadreur: BOUZIANI Merahi
Résumé (en Français) : La radio logicielle se base sur des architectures de traitement ayant une forte puissance de calcul et nécessitant l'implication de structures à multiples unités de calcul. Les contraintes architecturales sont par conséquent très importantes et l'utilisation de composants de natures différentes est souvent indispensable. La conception à l'échelle d'un équipement radio logicielle requiert l'utilisation de techniques et méthodes très variées dans les systèmes de communication. Des approches de conception de haut niveau sont donc à étudier. Mais c'est toute une méthodologie de conception qu'il faut envisager en ajoutant au traitement du signal radio proprement dit une véritable architecture de gestion de la reconfiguration. Elle doit notamment gérer des cibles technologiques d'une très grande hétérogénéité. Ces architectures peuvent regrouper en effet des composants aussi variés que des processeurs (microcontrôleurs ou processeurs généraux), des DSP, des FPGAs, des ASICs numériques paramétrables, des ASICs analogiques, des mémoires et des moyens de communication (bus, fifo...). Le principal objectif de la présente thèse est d’étudier les techniques de traitement du signal dans les systèmes multi-antennes et multi-porteuses et de proposer des solutions quant à leur implémentations tout en optimisant le temps de calcul et de traitement. Les mots clés : architecture reconfigurable, radio-logicielle, MIMO, OFDM, MC-CDMA, wireless communications, FPGA, DSP, ASIC. Abstract (en Anglais) : The software radio is based on processing architectures having a high computing power and requiring the involvement of structures with multiple computing units. Architectural constraints are therefore very important and the use of components of different natures is often essential. Scalable design of software radio equipment requires the use of a variety of techniques and methods in communication systems. High-level design approaches are therefore to be studied. But it is a whole design methodology that must be considered by adding to the processing of the actual radio signal true management architecture of the reconfiguration. In particular, it must manage technological targets of great heterogeneity. These architectures can indeed include components as varied as processors (microcontrollers or general processors), DSPs, FPGAs, parametric digital ASICs, analog ASICs, memories and means of communication (bus, fifo ...). The main objective of this thesis is to study signal processing techniques in multi-antenna and multi-carrier systems and to propose solutions for their implementation while optimizing the computing and processing time. Keywords : Reconfigurable architecture, radio-software, MIMO, OFDM, MC-CDMA, wireless communications, FPGA, DSP, ASIC.
Réseaux AD-HOC :"Optimisation de la Qualité du service QoS du réseau par conservation d'énergie
(2015-05-28) BELKHEIR Mohammed; Encadreur: BOUZIANI Merahi
Résumé (Français) : La thèse s’est focalisée sur es les différentes contraintes liées au déploiement des réseaux ad-hoc, notamment le problème de la conservation d’énergie dans ces réseaux. Notre contribution a été principalement axée sur l’aspect qualité de service des protocoles de routage développés pour ce type de réseau. Un protocole communément utilisé baptisé OLSR a été détaillé dans cette thèse en étalant son principe de fonctionnement, ses avantages et ses limitations. Les contributions apportées à ce protocole afin qu’il puisse implémenter des mécanismes de conservation d’énergie en vue d’améliorer ses performances et maximiser la durée de vie du réseau ont été explicitement détaillés. Nos contributions ont donné naissance à deux nouveaux protocoles baptisés OE-OLSR (Optimized Energy – OLSR) et LE-OLSR (Lifetime Enhanced – OLSR) Résumé (Anglais) : This doctorat thesis focused on the study of the various constraints related to the deployment of ad hoc networks, especially the energy matter and its conservation within these networks. Our contribution primarily treats the quality of service (QoS) aspects of routing protocols deployed for this type of networks. A commonly routing protocol called OLSR was explicitly detailed in the thesis by describing its process and how it acts within an ad-hoc network as a proactive protocol by using the Multipoint relays technique. We detailed its advantages and limitations. Our Contributions are energy-aware and implemented residual energy of nodes constituting the network as a QoS metric in order to improve OLSR performances and maximize the network lifetime. These contributions are performed by using NS-2 simulator. Contributions have shown the birth of two new optimized versions of OLSR. Thus, OE-OLSR (Optimized Energy – OLSR) and LE-OLSR (Lifetime Enhanced – OLSR)
Utilisation des antennes intelligentes dans les systèmes de communications sans fil
(2015-12-13) AOUNALLAH Naceur; Encadreur: BOUZIANI Merahi
الملخص (بالعربية) : استحداث تقنيات الهوائيات المستخدمة في أنظمة الاتصالات أثار بسرعة مشكلة الازدحام ومصداقية المكونات المستعملة. في الواقع، هوائي التدوير الميكانيكي يتطلب آليات دقيقة وصيانة ملزمة. وقد سمح ظهور الهوائيات الذكية (وخصوصا الهوائي المتكيف) التي تضم مجموعة من عناصر استشعار من تجاوز المكونات الميكانيكية و التي لا يمكن حتى الآن تجنبها من خلال استبدالها بطرق حسابية. إن مبدأ عمل الهوائي الذكي هو خلق مخطط إشعاع قابل للتعديل ديناميكيا من خلال إدخال خوارزميات متطورة خاصة بالمعالجة الرقمية للإشارات لتوجيه الفص الرئيسي لمخطط الإشعاع في اتجاه الإشارة المطلوبة و وضع الصفر في اتجاه الإشارة غير المرغوب فيها التي هي تداخل، وبذلك يمكن تحسين قناة الإرسال عن طريق خفض مستوى التلوث الكهرومغناطيسي وتحقيق قدر أكبر من فعالية الطاقة. الهدف من هذه الرسالة هو أولا إظهار أهمية شبكة الهوائيات في توسيع قدرة قناة الارسال اللاسلكي من خلال استغلال التنوع الفضائي ، وثانيا دراسة وتصميم خوارزمية التكيف المثلى التي يمكن أن يستند عليها الهوائي الذكي لتشكيل شعاعه الأمثل أوتوماتيكيا ، رقميا ، وديناميكيا. من ناحية أخرى، يستند اختيار أفضل خوارزمية التكيف على المقارنة بين مختلف الخوارزميات الموجودة في أدبيات أنظمة شبكات الهوائيات الذكية. إن طريقة DMI-RLS المقترحة في هذه الأطروحة هي، باختصار مزيج من اثنين من خوارزميات التكيف الخاصة بتكوين الشعاع. تقدير اتجاه وصول الموجة القادمة هو خطوة مهمة في نظام هوائي متكيف ، عدة طرق لتقدير زاوية الوصول و التي يجب أن تكون المثلى تشكل جزءا من دراستنا. Résumé (Français et/ou Anglais) : Le développement des techniques d'antennes mises en œuvre dans les systèmes de communications a rapidement soulevé le problème de l'encombrement et de la fiabilité des composants utilisés. En effet, une antenne tournante mécaniquement nécessite des mécanismes précis et d'entretien contraignant. L'apparition des antennes intelligentes (en particulier l'antenne adaptative) constituées d'un ensemble d'éléments capteurs a donc permis de s'affranchir des composants mécaniques jusqu'ici inévitables en les remplaçant par des méthodes calculatoires. Le principe de fonctionnement de l'antenne intelligente est la création d'un diagramme de rayonnement modifiable dynamiquement par des algorithmes de traitement numérique des signaux sophistiqué afin d'orienter le lobe principal du diagramme de rayonnement dans la direction du signal utile et mettre des nulles dans la direction du signal indésirable qui est l'interférent, et ainsi le canal de transmission peut être amélioré par la réduction du niveau des pollutions électromagnétiques et l'obtention d'un meilleur rendement énergétique. L'objectif de cette thèse est en premier temps de montrer l'importance des réseaux d'antennes dans l'élargissement de la capacité du canal de transmission sans fil en exploitant la diversité spatiale, et en second temps d'étudier et designer l'optimal algorithme d'adaptation sur lequel peut l'antenne intelligente se baser pour former numériquement, automatiquement, et dynamiquement son parfait faisceau de rayonnement. Le choix du meilleur algorithme adaptatif se fait après une comparaison entre différents algorithmes se trouvant dans la littérature des systèmes à réseaux d'antennes intelligentes. La méthode DMI-RLS proposée dans cette thèse représente en bref une combinaison de deux algorithmes adaptatifs de formation de faisceaux. L'estimation de la direction d'arrivée de l'onde incidente représente une étape cruciale dans un système d'antenne adaptative. Plusieurs approches d'estimation de l'angle d'arrivée et qui devront être optimisées font partie de notre étude.