Soutenance mémoire
Les standards de communication sans fil actuels impliquent de structures modernes pour la transmission des signaux et des techniques d’accès multiple. L’étude de l’effet de la distorsion non linéaire sur la performance des systèmes de communication sans fil requiert la connaissance et la compréhension des détails sur les différents blocs dans la partie émettrice et réceptrice de ces systèmes. Egalement sera développé le traitement du signal numérique dans ces systèmes et les techniques modernes en termes de transmission numérique. Les systèmes mobiles standards et les réseaux sans fils standard seront présentés afin de mieux illustrer les effets de cette non- linéarité. Eventuellement, tout cela ne sert que d’introduction à l’analyse des systèmes de communication sans fil sous la non linéarité.
Architecture générale des systèmes de communication sans fil
L’architecture de base d’un tel système de communication est composée de trois blocs : l’émetteur qui est responsable du conditionnement du signal afin d’avoir une forme adéquate pour sa transmission dans le canal ; Le canal de transmission représente le medium de propagation du signal jusqu’à son arrivée au récepteur, dans notre cas, le canal n’est autre que l’espace vide entre l’émetteur et le récepteur qui reconstitue le signal transmis.
L’émetteur
L’émetteur est la partie du système de transmission qui fournit le signal porteur de message à transmettre, lui donnant une forme adéquate, adaptée au canal de transmission.
Architecture
Le système de transmission ne se limite pas seulement au support physique du transfert de l’information. [1]. Il comprend aussi des dispositifs qui permettent d’adapter le signal à transmettre au canal transformant ainsi le flux de données source en un autre qui sera plus approprié à transmettre dans un canal bruité afin de minimiser les erreurs en réception.
– Bloc numérique
❖ Codage source
Le codage source est une opération qui consiste d’une part à convertir le message continu en une séquence numérique par l’utilisation d’un convertisseur analogique numérique : CAN et à transformer le message de la source en une séquence d’information « D(x) » de façon à :
– minimiser la taille du message en éliminant les redondances naturelles de l’information source (algorithme de compression) ;
– pouvoir retrouver le message originel à partir de la séquence de substitution « D(x) »
❖ Codage canal .
Le codage canal a pour rôle de protéger l’information émise contre les perturbations du canal de transmission susceptible de modifier son contenu. Il s’agit donc de rajouter de la redondance de manière à détecter et éventuellement corriger les erreurs lors de la réception si la stratégie adoptée le permet. L’information D(x) issue du codage source est transformée en séquence codée C(x).
– Bloc analogique
Ce bloc est responsable de la conversion du signal numérique généré dans le bloc numérique en un signal analogique qui pourra être transmis dans le canal de transmission. Le signal généré par le bloc numérique est un signal à basse fréquence et de faible puissance appelé signal en bande de base. Pour pouvoir le transmettre, il faut procéder à sa conversion en un signal dont la fréquence appartient à la bande passante du canal et dont la puissance est élevée, par le processus de modulation et d’amplification.
❖ Modulation
La modulation consiste à l’utilisation d’une onde porteuse qui sert à transposer les données par modification d’une ou de plusieurs caractéristiques de cette onde, amplitude, phase ou fréquence. La modulation permet de remédier à tous les inconvénients liés à une transmission en bande de base [2], notons par exemple que:
– les signaux basse fréquence sont les plus atténués sur la ligne ;
– il n’y a pas de propagation pour les signaux de fréquence en dehors de la bande passante du canal.
❖ L’amplification en puissance
Les amplificateurs de puissance sont utilisés au bout de l’émetteur afin de produire un signal avec une puissance suffisante pour sa transmission à l’antenne.
Classification
Différentes classifications d’architecture d’émetteur numérique sans fil existent. Ces émetteurs peuvent être classifies selon la manière dont le modulateur est implémenté. Dans ce cas, on a l’architecture en quadrature ou les composantes en phase et en quadrature du signal en bande de base sont modulées séparément pour ensuite être combinées. La seconde architecture possible et l’architecture polaire ou la phase et amplitude sont modulées séparément puis combinées pour produire le signal modulé. Selon la manière dont la transposition de fréquence se fait, on peut avoir une transposition directe et indirecte, basées de mélangeurs.
Une autre approche est la présence ou non de la non-linéarité inclues dans la conception de l’émetteur. La non-linéarité est principalement reliée à l’amplificateur de puissance et du mélangeur. Le choix de l’émetteur dépend de plusieurs facteurs. Il peut s’agir de la complexité du circuit, ou bien de la notion de linéarité et de puissance, mais généralement, la performance d’un émetteur est mesurée à l’aide des paramètres en rapport avec la puissance et la linéarité comme la puissance maximum émise et la valeur de la distorsion non linéaire introduite par les éléments non linéaire incorporés dans la conception de l’émetteur.
Emetteur homodyne
Les signaux portés par les voies I et Q correspondent respectivement aux parties réelle et imaginaire du signal bande de base à transmettre. [3] La composante en phase I module une porteuse de fréquence fc tandis que la composante en quadrature Q module la même porteuse dont la phase est décalée de 90 degrés. . Dans le cas de l’architecture homodyne, le modulateur IQ recombine les signaux I et Q issus du traitement numérique en un signal unique porté directement à la fréquence porteuse. Le signal en bande de base est directement converti à la fréquence fc sans utiliser de Fréquence Intermédiaire (FI). Le filtre passe bande à la sortie sert à éliminer les intermodulations dues à la présence de l’amplificateur de puissance qui ne doivent pas être émises par l’antenne afin de ne pas perturber les canaux adjacents.
Emetteur superhétérodyne
Dans l’émetteur superhétérodyne, les composantes en quadrature et en phase du signal en bande de base modulent tout d’abord un signal de fréquence intermédiaire généré par un oscillateur local. Le signal obtenu module ensuite une porteuse de haute fréquence généré par un autre oscillateur local. Apres chaque mélangeur se place un filtre passe-bande afin d’éliminer les fréquences inutiles.
Emetteur non linéaire
La notion de non-linéarité dans l’émetteur désigne généralement la non-linéarité de l’amplificateur de puissance. Un émetteur utilisant un amplificateur de puissance non linéaire est appelé « émetteur non-linéaire » et inversement, celui qui utilise un amplificateur linéaire est un « émetteur linéaire ». Les amplificateurs de puissances non linéaires sont très efficaces mais ils produisent de la distorsion non-linéaire qui est indésirable dans un système de communication. Dans un émetteur non linéaire, le signal modulé passe par un filtre passe-bande et un limiteur avant de passer par l’amplification en puissance. Le filtre passe-bande supprime les composantes harmoniques qui résultent du processus de modulation qui pourrait causer d’autres harmoniques et des produits d’intermodulation introduits par l’amplificateur de puissance. L’amplificateur limiteur permet de maintenir le travail de l’amplificateur de puissance avec une grande efficacité, en éliminant les fluctuations d’enveloppe. La puissance de sortie de l’amplificateur de puissance n’est pas ajustée à -a puissance d’entrée du signal.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 INTRODUCTION AUX SYSTEMES DE COMMUNICATION SANS FIL
1.1 Introduction
1.2 Architecture générale des systèmes de communication sans fil
1.2.1 L’émetteur
1.2.2 Le récepteur
1.3 Traitement numérique du signal
1.3.1 Modulation numérique
1.3.2 Modulation multi-porteuse
1.3.3 Technique d’étalement de spectre
1.4 Les systèmes de téléphonie mobiles standards
1.4.1 2G
1.4.2 2.5 G
1.4.3 2.75 G
1.4.4 3G
1.4.5 3.5 G
1.4.6 4 G
1.5 Les réseaux sans fil standards
1.5.1 Les réseaux sans fil de première génération
1.5.2 Les réseaux sans fil de deuxième génération
1.5.3 Troisième génération des réseaux sans fil (WMAN)
1.6 Conclusion
CHAPITRE 2 INTRODUCTION AUX SYSTEMES DE COMMUNICATION NON-LINEAIRES
2.1 Introduction
2.2 Introduction aux circuits non-linéaires
2.2.1 Notion de compression de gain
2.2.2 Produit d’intermodulation
2.2.3 Point d’interception
2.2.4 Niveau de bruit
2.2.5 Point de compression
2.2.6 Dynamique
2.3 Non-linéarité dans les systèmes de communications sans fil
2.3.1 Amplificateur de puissance (PA)
2.3.2 LNA (Low Noise Amplifier)
2.3.3 Mélangeurs
2.4 Distorsion non linéaire dans les systèmes de communication sans fil
2.4.1 Interférence sur les canaux adjacents
2.4.2 Dégradation de la performance du système et de la qualité de modulation
2.5 Modélisation et simulation des systèmes de communication non-linéaires
2.5.1 Modélisation et simulation en ingénierie
2.5.2 Simulation des circuits non-linéaires
2.5.3 Modélisation des circuits non-linéaires
2.6 Conclusion
CHAPITRE 3 DISTORSION NON LINEAIRE
3.1 Introduction
3.2 Modélisation de la distorsion non linéaire
3.2.1 Enveloppe complexe
3.2.2 Identification de la distorsion non-linéaire
3.2.3 Orthogonalisation
3.2.4 Fonction d’autocorrélation
3.2.5 PSD Power Spectral Density
3.3 Mesure de la performance des systèmes de communication sous la non-linéarité
3.3.1 ACPR
3.3.2 SNR
3.3.3 Facteur de qualité
3.3.3 EVM
3.3.4 Noise-to-Power Ratio (NPR)
3.3.5 Noise figure
3.4 Simulation
3.4.1 Présentation de Simulink
3.4.2 Présentation du travail
3.4.3 Résultats
3.5 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
ANNEXES
