- [ VRPG-Doc] Télécommunications --- اتصالات سلكية ولاسلكية

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Estimation du CFO et des canaux pour les systèmes à porteuses multiples
(2017-06-08) BESSEGHIER MOKHTAR; Encadreur: DJEBBAR Ahmed Bouzidi
الملخص (بالعربية) : إن مجال الاتصالات الرقمية اللاسلكية ذات معدل الإرسال العالي في حالة التنقلات السريعة لا يزال مجالا نشطا للغاية للبحوث العلمية التي تهدف إلى تطوير حلول الاتصال دون انقطاعات وتقديم نوعية جيدة من الخدمات للمستخدمين. حاليا تستند عامة أنظمة الاتصالات إلى تقنيتين رئيسيتين: OFDM و MIMO. وهي تستعمل على سبيل المثال في أنظمة الجيل الثالث 3G، والرابع 4G، كما يتم تطويرها لملائمة أنظمة الجيل الخامس .5G يسمح نظام الـMIMO باستخدام شفرات الـSTBC لزيادة قدرة القناة مما يؤثر على معدل الإرسال وكذا تحسين أداء النظام. في حين أن الـOFDM له ميزة تحويل قناة انتقائية التردد إلى عدة قنوات فرعية ضيقة النطاق غير انتقائية التردد، وبالتالي التحايل على واحدة من المشاكل الرئيسية لنظام الـMIMO. ولهذا فإن الجمع بين الـMIMO و الـOFDM يجعل من الممكن استغلال مزايا التقنيتين معا: متانة الوصلة على القنوات الانتقائية للترددات الـOFDM والمتانة على القنوات الغير مرتبطة بالفضاء لأنظمة الـMIMO المشفرة. الهــدف مــن هــذه الدكتــوراه هو تطــوير خوارزميــات منخفضـة التعقيـد جديـدة بغيــة التقديــر المشتـــرك للـCFO وقنــوات الارســـال وهذا باستــخدام التقنيات الــعمياء (Blind) ،الغيــر عميــاء (Training ou No-Blind) والشبــه عميــاء (Semi-Blind) و تستـــــند فقـــط على استـــغلال الخصــــــائص الجوهريـــة لـلـ SISO-OFDM و الـMIMO-OFDM ، و التي هي: الرموز الدليلية (les symboles pilotes) ذات تصميم جديد والحاملات الفرعية الافتراضية(les VSCs). ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Français et/ou Anglais) : Le domaine de communications numérique sans fils très haut débit dans un contexte de forte mobilité est toujours un domaine de recherche très actif visant à développer des solutions de connectivité sans coupure et offrant une très bonne qualité de service pour les utilisateurs. Aujourd’hui, tous les standards de télécommunications actuels reposent sur deux technologies clefs : l’OFDM et le MIMO. Par exemple elles sont implémentées dans les standards des normes 3G, 4G, et sont envisagées pour la 5G avec de profondes améliorations. Un système MIMO utilisant les codes en blocs spatio-temporels (STBC) permet d’augmenter la capacité du canal donc le débit de transmission et ainsi améliorer les performances du système de transmission. Alors que l’OFDM possède l’avantage de transformer un canal sélectif en fréquence en plusieurs sous-canaux à bandes étroites non-sélectifs en fréquence, permettant ainsi de contourner l’un des problèmes majeur du système MIMO. La combinaison du MIMO et de l’OFDM permet donc d’exploiter les avantages des deux méthodes : la robustesse de la liaison sur des canaux sélectifs en fréquence pour l’OFDM et la robustesse sur des canaux non corrélés en espace pour les MIMO avec codage. L’objectif de cette thèse de doctorat consiste aux développements de nouveaux algorithmes à faible complexité pour l’estimation conjointe du CFO et des canaux utilisant des approches aveugle, non-aveugle et semi-aveugle basées seulement sur l’exploitation des propriétés intrinsèques des systèmes SISO-OFDM et MIMO-OFDM à savoir : les symboles pilotes avec une nouvelle conception et les sous-porteuses virtuels.
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).
Limites des Performances de la Technique Multi-porteuse « OFDM » dans les systèmes Radio-mobiles
(2019-02-13) BOUMEDIENE Fatima Zohra; Encadreur: BOUZIANI Merahi
Résumé (en Français) : De nos jours, les systèmes de télécommunications jouent un rôle de plus en plus important dans les activités de transports, le contrôle des trains, ainsi que les services et commodités offertes aux voyageurs. La mobilité est de plus en plus forte selon le type d’application. Le but est d'obtenir une bonne qualité de communications sans fil avec des débits de transmission élevés. Le premier candidat pour le développement de ces systèmes est la modulation de multiplexage par répartition en fréquence orthogonale OFDM qui offre une efficacité spectrale élevée et une robustesse optimale vis-à-vis les multi trajets. Malgré ses innombrables avantages, les systèmes OFDM sont très sensibles au CFO résultant des imperfections des oscillateurs de l'émetteur-récepteur et / ou de l’effet Doppler. Le résultat de ces décalages réside dans l’apparition des interférences inter porteuse (ICI) dégradant les performances du système. L’objectif de cette thèse est d’analyser la dégradation des performances dans les systèmes OFDM en raison du CFO provoqué par l’effet Doppler. Ce dernier est étroitement lié à la vitesse relative entre l’émetteur et le récepteur. Notre dérivation se distingue des autres recherches disponibles dans la littérature car la plupart d'entre elles supposent le CFO comme constant, en revanche nous le traitons comme un paramètre dépendant de la vitesse du mobile. Dans ce travail, le poids et la vitesse des dégradations sont pris en compte pour une amélioration supplémentaire des performances. Les limites de la modulation OFDM sont représentées dans le trajet LOS, où un mobile est soumis à différents types d'accélérations. Les résultats de la simulation montrent clairement la sensibilité de l'OFDM lorsque le mobile est soumis à des valeurs d'accélération plus élevées. Les mots clés : OFDM, CFO, effet Doppler, ICI, vitesse, accélération. Abstract (en Anglais) : Today, telecommunications systems are playing an increasingly important role in transportation activities, train control, and the services and amenities offered to travelers; where the mobility is more or less stronger depending on the type of application. This is in order to obtain a good quality of wireless communications with high transmission rates. The first candidate for the development of these systems is Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) modulation which offers high spectral efficiency and optimum multipath robustness. Despite its countless advantages, OFDM systems are very sensitive to CFO resulting from transceiver oscillator imperfections and / or Doppler Effect. The result of these offsets is the appearance of inter-carrier interference (ICI) degrading the performance of the system. The objective of this thesis is to analyze the performance degradation in OFDM systems because of the CFO caused by the Doppler Effect. The latter is closely related to the relative speed between transmitter and receiver. Our derivation differs from other research available in the literature because most of them assume the CFO as constant, but we treat it as a random parameter depending on the speed of the mobile. In this work, the weight and the speed of the degradations are taken into account for further enhancement of the performances. The limits of the OFDM modulation are depicted in LOS path where a mobile is subject to different types of accelerations. Simulation results show clearly the sensitivity of OFDM when mobile is subject to higher values of acceleration. Keywords : OFDM, CFO, Doppler Effect, ICI, Speed, Acceleration.
Conception en technologie microstrip d’un diplexeur microondes basé sur des filtres à saut d’impédance
(2022-09-22) Farah Mehdi Chemseddine; Encadreur: SALAH-BELKHODJA Faouzi
Résumé (en Français) : Étant donné que la réduction de la taille des dispositifs est essentielle dans de nombreuses applications, la miniaturisation et l'amélioration des performances électriques des circuits électroniques sont devenues ces dernières années des objectifs de développement prioritaires pour les entreprises du secteur des télécommunications. Les filtres et diplexeurs micro-ondes miniatures, à la fois simples à construire et très efficaces, deviennent de plus en plus populaires à cette fin. De nombreux systèmes de filtrage micro-ondes différents ont été proposés à cet effet. Chacun d'entre eux présente ses propres avantages et inconvénients en termes de performances électriques et de compacité, et chacun présente son propre ensemble de problèmes. L'étude empirique de plusieurs structures postulées en termes de circonstances de résonance a aidé à la dérivation de leurs modèles LC équivalents, ce qui était auparavant difficile. Grâce à cette recherche, il a été possible de décrire les phénomènes physiques de ces circuits et d'obtenir les caractéristiques électriques souhaitées. En outre, l'utilisation de filtres coupe-bande d’une part et les filtres passe bande d’autre part à saut d’impédance a simplifié la conception et la réalisation des circuits diplexeurs, en technologie microstrip (microruban), avec deux topologies différentes tout en garantissant un bon niveau de réjection et de bonnes pertes d'insertion. Cette méthode de construction a permis d'obtenir un niveau d'isolation relativement élevé et un facteur de forme global réduit. Les mots clés :diplexeur, filtre coupe bande, filtre passe bande ,filtre passe haut, filtre passe bas Abstract (en Anglais) : Since device size reduction is essential in many applications, miniaturization and improved electrical performance of electronic circuits have become priority development goals for companies in the telecommunications industry in recent years. Miniature microwave filters and diplexers, which are both simple to build and highly efficient, are becoming increasingly popular for this purpose. Many different microwave filter systems have been proposed for this purpose. Each has its own pros and cons in terms of how well it works and how small it is, and each has its own set of problems. The empirical study of several postulated structures in terms of resonance circumstances has helped in the derivation of their equivalent LC models, which was previously difficult. Through this research, it was possible to describe the physical phenomena of these circuits and obtain the desired electrical characteristics. In addition, the use of notch filters on the one hand and impedance-skipping bandpass filters on the other hand has simplified the design and construction of diplexer circuits in microstrip technology, with two different topologies while guaranteeing a good level of rejection and good insertion losses. This construction method has allowed us to obtain a relatively high level of isolation and a reduced global form factor. Keywords : diplexer, band-stop filter, band-pass filter, low-pass filter, high-pass filter.