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Codes de zone à corrélation nulle : Conception, analyse et applications
(2018-10-31) ADDAD Mouad; Encadreur: DJEBBARI Ali
الملخص(بالعربية): من أجل الاستخدام الفعال للموارد المتاحة، يجب على مستخدمي أنظمة الاتصالات التعايش. تتكون المشكلة في فحص كيفية تنظيم وصول هؤلاء المستخدمين إلى مورد. يوفر النفاذ المتعدد بتقسيم الشفرة (CDMA: Code Division Multiple Access) الوصول إلى شبكة اتصالات، ولكنه يخضع لتداخل بين المستخدمين (MUI: Multiuser Interference). هذه تعتمد بشدة على الرموز التي يجب بناؤها لتقليل وظيفة الارتباط المتبادل (CCF: Cross-Correlation Function) ووظيفة الارتباط التلقائي (ACF: Auto-Correlation Function). الهدف من الأطروحة هو دراسة الرموز وتحديدًا رموز منطقة الصفر (ZCZ: Zero Cross-Correlation). قدمنا أربع مساهمات. تتعلق الأولى ببناء عائلتينمن الرموز لنظام CDMA البصري: عائلة ZCZ وعائلة رموز(ZCC: Zero Cross-Correlation). والثاني هو إنشاء تعبير جديد لخطأ البتات (BER) لنظام DS-CDMA شبه المتزامن (QS: quasi synchrone)، استناداً إلى CCFs للرموز. لقد أظهرنا أنه للتخلص من تداخل MUI، يجب أن تحتوي الرموز على CCFsزوجيةوفرديةمنعدمة. سمح هذا التعبير الجديد ليس فقط بتقييم أداء الرموزالثلاثية، ولكن لإظهار أن القضاء على MUIs في حالة الرموزZCZ ممكن فقط إذا كان CCFsزوجيةوفرديةمنعدمة؛ على عكس ما هو منتشر بشكل عام: CCFsزوجيةفقط. أما الثالث فهو مخصص لتعميم نظام QS-MC-CDMAالرموز الثلاثية، والذي يسمح لنا ليسفقط بتقييم أدائها ولكن لاختيار مجموعةرموز ملاءمة. أيضا، تم تطوير دراسة مقارنة من حيث (CF: Crest Factor) فيما يتعلق بالرموزالثنائية؛ وقد ثبت أن لرموزZCZ منخفضة في CF مقارنة بالرموز التقليدية (Walsh-Hadamard and Orthogonal Gold). والرابع هو إظهار أن الرموزZCZ البصرية لنظام QS-SAC-OCDMA ، تقضي على MUI ، إذا كان الحد الأقصى للتأخر بين المستخدمين هو داخل المنطقة ZCZ ، ولكن أدائها لا يزال منخفضاً بالمقارنة مع رموز ZCC مع نفس المعلمات (عدد الرموز والوزن). ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Français) : Afin d'obtenir une utilisation efficace des ressources disponibles, les utilisateurs des systèmes de communications, de plus en plus nombreux, sont amenés à cohabiter. Le problème posé par cette cohabitation, consiste alors à examiner comment organiser l'accès d'un nombre important d'utilisateurs à une ressource. L'accès multiple par répartition de code (CDMA : Code Division Multiple Access) est une des techniques qui permet l’accès à un réseau de communication, mais soufre des interférences entre utilisateurs (MUI : Multiuser Interference). Ces dernières dépendent fortement des séquences d’étalement qui doivent être construites de façon à minimiser la corrélation croisée (CCF : Cross-Correlation Function) entre les séquences et à minimiser la corrélation entre chaque séquence et sa version décalée (ACF : Auto-Correlation Function). Cette thèse a pour objectifs d’étudier, donc, les séquences d’étalement et notamment les séquences dites de zone à corrélation nulle (ZCZ : Zero Correlation Zone). Nous avons présenté quatre contributions. La première concerne la construction de deux familles de séquences pour le système CDMA optiques : une famille ZCZ et une famille de séquences à corrélation croisée nulle (ZCC : Zero Cross-Correlation). Quant à la deuxième, il s’agit d’établir une nouvelle expression du taux d’erreurs binaires (BER : Bit error rate) pour le système DS-CDMA quasi synchrone, en liaison montante, en fonction des propriétés de CCF des séquences d’étalement. Nous avons montré que pour éliminer les interférences MUI, les séquences doivent posséder des fonctions de CCF paires et impaires nulle. Cette nouvelle expression a permis non seulement l’évaluation des performances dudit système pour le cas des séquences dites ternaires, mais de montrer que l’élimination des MUI dans le cas des séquences ZCZ n’est possible que si les fonctions CCF paires et impaires sont conjointement nulles ; contrairement à ce qui généralement répandu : le fait d’avoir seulement la CCF paire nulle. La troisième est dédiée à la généralisation du BER du système MC-CDMA quasi synchrone, liaison montante, dans le cas des séquences ternaires, ce qui a permis non seulement d’évaluer les performances de ces dernières mais d’en choisir les familles de séquences les plus adaptés. Aussi, nous élaborons une étude comparative en termes de facteur de crête (Crest Factor : CF) concernant les séquences binaires ; il a été montré que les séquences ZCZ ont un faible CF comparativement aux séquences conventionnelles (Walsh-Hadamard et Gold orthogonal). Enfin, la dernière consiste à montrer que les séquences ZCZ optiques pour le système SAC-OCDMA quasi synchrone, en voie montante, éliminent les MUI, si le retard maximal entre utilisateur est à l’intérieur de la zone ZCZ, mais leur performance reste faible comparativement au codes ZCC de même paramètres (nombre de séquences et poids). ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Anglais) : In order to make efficient use of the available resources, the users of communication systems, which are more and more numerous, have to cohabit. The problem posed by this cohabitation then consists in examining how to organize the access of a large number of users to a resource. Code Division Multiple Access (CDMA) is one of the techniques that allows access to a communication network, but suffers from interference between users (MUI: Multiuser Interference). The latter depends heavily on the spreading sequences that must be constructed in order to minimize cross-correlation function (CCF) between sequences and to minimize the correlation between each sequence and its shifted version (ACF: Auto-Correlation Function). The aim of the thesis is to study the spreading sequences and in particular the so-called Zero Correlation Zone (ZCZ) sequences. We have four contributions. The first concerns the construction of two sequence families for the optical CDMA system: a ZCZ family and a Zero Cross-Correlation (ZCC) family of sequences. The second is to establish a new Bit Error Rate (BER) expression for the quasi-synchronous, uplink DS-CDMA system, based on the CCF properties of the spreading sequences. We have shown that to eliminate MUI interference, sequences must have zero even and odd CCF functions. This new expression has not only made it possible to evaluate the performance of said system for the case of ternary sequences, but to show that the elimination of MUIs in the case of ZCZ sequences is only possible if the even and odd CCF functions are both zero; contrary to what is generally accepted: to have only zero even CCF.The third is dedicated to the generalization of the BER of the quasi-synchronous MC-CDMA system, uplink, to include ternary sequences, which made it possible to evaluate the performances of suitable sequences. Also, a comparative study was developed in terms of Crest Factor (CF) concerning the binary sequences; ZCZ sequences have been shown to have low CF compared to conventional sequences (Walsh-Hadamard and Orthogonal Gold). At last, the fourth is to show that the optical ZCZ sequences for the quasi-synchronous, uplink SAC-OCDMA system eliminate the MUIs, if the maximum delay between users is within the ZCZ zone, but their performance remains low compared to the ZCC codes with the same parameters (number of sequences and weight).
Contribution à l'étude des codes optiques ZCC : application au système SAC-OCDMA
(2015-02-02) GARADI Ahmed; Encadreur: DJEBBARI Ali
Résumé : Le travail de cette thèse, s’inscrit dans le cadre des réseaux optique, à accès multiple par répartition de code, où la bande passante de la fibre est partagée entre plusieurs utilisateurs. Dans ce travail, nous présentons tout d’abord, les codes à corrélation nulle que nous avons conçus par les méthodes algébrique et BIBD. Les particularités des codes que nous avons proposés sont analysées et comparées à d’autres codes existants. Nous étudions l’encodage et le décodage spectral "tout-optique" pour l’accès multiple. En particulier nous analysons de façon précise et complète les performances, en termes de SNR et de BER, d’un système SAC OCDMA incohérent à détection directe. Enfin, nous simulons un système SAC-OCDMA tout en mettant en œuvre l’impact des codes proposés sur les performances évaluées par le BER, le facteur Q et le diagramme de l’œil. Nous montrons que les codes que nous avons proposés améliorent considérablement la robustesse du système face aux interférences MAI et aux bruits PIIN, et permettent d’envisager une détection directe, moins onéreuse et simple à implémenter. Mots clés : MAI : Multiple Access Interference, SAC-OCDMA : Spectral Amplitude Coding Optical Code Division Multiple Access, ZCC : Zero Cross Correlation. Abstract: The work of this thesis lies within the scope of optical networks, using Code Division Multiple Access, where the bandwidth of fiber is divided between several users. In this work, we present firstly, the codes with Zero Cross Correlation which we conceived by the means of the algebraic methods and BIBD. The characteristics of the codes which we proposed are analyzed and compared with other existing ones. We study “all-optics” encoding and spectral decoding for the multiple accesses. In particular we analyze in a precise way the performances, in terms of SNR and BER, of an incoherent system SAC OCDMA with direct detection. As the final step, we simulate a SAC-OCDMA system while assessing the impact of the proposed codes on the performances evaluated by the BER, the Q factor and the eye diagram. We show that the proposed codes improve considerably the robustness of the system against the MAI interferences and PIIN noises, and allow envisaging a direct detection, less costly and simple to implement. Keywords : MAI : Multiple Access Interference, SAC-OCDMA : Spectral Amplitude Coding Optical Code Division Multiple Access, ZCC : Zero Cross Correlation
Contribution à l’étude du système hybride SCM SAC-OCDMA
(2018-06-27) DRIZ Samia; Encadreur: DJEBBARI Ali
Résumé (Français et/ou Anglais) : Le défi de concevoir un réseau de télécommunications, avec une grande capacité de multiplexage d’abonnés et une bonne qualité de transmission, est devenu une tâche essentielle pour les chercheurs et les fournisseurs de réseaux. Cette thèse a pour objectif l’optimisation du système de communication optique à accès multiple par répartition de codes à encodage spectral combinés au multiplexage de sous-porteuses (SCM SAC-OCDMA en anglais). Nous avons deux contributions principales. Notre première contribution consiste à optimiser le système SCM SAC-OCDMA dans le cas d’une détection directe pour une seule longueur d’onde (1/𝜆- SCM SAC-OCDMA) et pour toutes les longueurs d’onde constituant le code (w/𝜆- SCM SAC-OCDMA). L’optimisation consiste à maximiser le SNR, du système en question, en minimisant les distorsions d’intermodulation. Nous montrons par simulations que notre critère d’optimisation a conduit à des meilleures performances en termes de capacité de multiplexage pour le système 1/𝜆-SCM SAC-OCDMA et de flexibilité pour le système w/𝜆- SCM SAC-OCDMA. Notre deuxième contribution est la modélisation de la chaîne de transmission optimisée et l’évaluation de ses performances dans un environnement réel, selon les recommandations de l’ITU, en utilisant le logiciel Optisystem version 9.0. Nous montrons par simulations que les résultats obtenus, en termes de BER, facteur Q et diagramme de l’œil, concordent fort bien avec ceux obtenus théoriquement avec l’approche d’optimisation proposée. Anglais The challenge of designing a telecommunication network, with a high capacity of multiplexing subscribers and good transmission quality, has become a critical task for researchers and network providers. The aim of this thesis is to optimize the subcarrier multiplexed spectral-amplitude-coding optical code-division-multiple-access system (SCM SAC-OCDMA). We have two main contributions. Our first contribution consists in optimizing the SCM SAC-OCDMA system in the case of a direct detection for one wavelength (1/λ-SCM SAC-OCDMA) and for all wavelengths constituting the code (w/λ- SCM SAC-OCDMA). Optimization involves maximizing the SNR of the system in question by minimizing intermodulation distortions. We show by simulation that our optimization criterion has led to better performances in terms of multiplexing capacity for the 1/λ-SCM SAC-OCDMA system and flexibility for the w/λ-SCM SAC-OCDMA system. Our second contribution is the modeling of the optimized transmission chain and the evaluation of its performance in a real environment, according to the recommendations of the ITU, using the software Optisystem version 9.0. We show by simulations that the results obtained, in terms of BER, Q factor and eye diagram, agree very well with those obtained theoretically with the proposed optimization approach.
Évaluation des performances des images compressées par l’algorithme TOD-SPIHT, et transmises via le système MC-CDMA
(2018-12-13) BENDELHOUM Mohammed Sofiane; Encadreur: DJEBBARI Ali
Résumé (Français) : Dans le cadre des communications radiofréquence, on s’intéresse au système combinant le système MC-CDMA ainsi que la Transformée en Ondelette Discrète (TOD) et le codeur SPIHT pour la transmission des images à débits variables. La thèse consiste à étudier en premier lieu l’optimisation du codage de source : déterminer l’ondelette la plus adéquate à implémenter avec le codeur SPIHT ; le PSNR et le MSSIM ont été adoptés comme paramètres de mesure de qualités des images compressées. En deuxième lieu, l’algorithme de compression et de codage ainsi obtenue TOD-SPIHT est combiné avec le système multi-porteuse à étalement de spectre de type MC-CDMA ; le BER a été utilisé pour évaluer les performances du système TOD-SPIHT-MC-CDMA et faire le lien entre le PSNR et le MSSIM des images reconstruites après transmission via un canal Gaussien. Plusieurs tests par simulations ont permis de valider l’efficacité de ce modèle et d’en évaluer ses performances. Abstract (Anglais) : In the context of radio frequency communications, we are interested in the system combining the MC-CDMA system as well as the discrete wavelet (TOD) and the SPIHT encoder for transmitting variable bitrate images. The fundamental study of this thesis is first, the optimization of the source coding: Determine the most appropriate wavelet to implement with the SPIHT encoder; The PSNR and MSSIM were adopted as quality measurement parameters for compressed images. Secondly, the compression and coding algorithm obtained by TOD-SPIHT is combined with the MC-CDMA multi-carrier spectrum spreading system; BER was used to evaluate the performance of the TOD-SPIHT-MC-CDMA system and to link the PSNR to the MSSIM of the images rebuilt after transmission through a Gaussian channel. Several simulation tests have enabled the effectiveness of this model to be validated and its performance evaluated.