L’architecture du transmetteur WIMEDIA

De nos jours, les exigences sur les systèmes de télécommunications ne cessent d’augmenter, que ce soit en termes de débit ou de robustesse. C’est pour cela que l’intégration de plusieurs technologies dans un même dispositif devient une nécessité pour satisfaire ces demandes. Cependant, la présence de plusieurs technologies dans un même environnement peut rencontrer certains problèmes au niveau de leur collaboration. L’ultra large bande est une technologie offrant des services haut débit à courte portée. Cette dernière peut être intégrée avec d’autres technologies bande étroite dans le but de concevoir un réseau mesh hybride qui peut supporter des applications haut débit et mobiles. Plusieurs études ont été faites pour permettre la collaboration des systèmes ultra large bande avec d’autres systèmes à bande étroite existants. (WiFi, GSM, GPS, WiMAX, etc.) .

Bien que souvent considéré comme une technologie récente dans les communications sans fil, l’ultra large bande UWB a bénéficiée de plus de 40 ans d’évolutions technologiques. En fait, l ‘UWB tient son origine de Marconi et Hertz dans les années 1890 [11]. En d’autres termes, le premier système de communications sans fil a été fondé sur la technologie UWB. Les communications à bande étroite ont été préférées à l’UWB, en raison de limitations techniques. Au cours des 20 dernières années, l’UWB a été utilisé pour des applications telles que le radar, la détection, les communications militaires et la localisation. Une modification substantielle a eu lieu en février 2002, lorsque la Commission Fédérale de Communications (FCC) américaine a publié un rapport [12] permettant le déploiement commercial aux ÉtatsUnis. La FCC a attribué une bande de fréquence sans licence d’une largeur de 7.5 GHz avec un masque spectral donné pour des applications intérieures et extérieures. Cette attribution de large bande de fréquence a lancé un grand nombre d’activités de recherche dans l’industrie et les universités. Ces dernières années, la technologie UWB s’est principalement concentrée sur le marché grand public et les communications sans fil.

Les technologies sans fil sont de plus en plus intégrées avec d’autres réseaux de communications, que ces derniers soient câblés ou sans fil. Un simple effort de prospective illustre clairement que les travaux de recherche portant sur les réseaux sans fil du futur seront un mélange de différentes technologies d’accès sans fil [6].

LES SYSTÈMES MB-OFDM ULTRA LARGE BANDE (WIMEDIA)

L’ARCHITECTURE DU TRANSMETTEUR MB-OFDM WIMEDIA 

En MB-OFDM, les informations codées sont transmises en utilisant une modulation OFDM sur une des sous-bandes et ce dans un intervalle de temps particulier .

La séquence binaire est codée par un code convolutif non récursif et non systématique (NRNSC) avant d’être entrelacée. Les bits entrelacés sont réunis en sous-séquences de bits B puis modulés en symboles sk complexes Mc-QAM (Mc = i\ Dans les spécifications de base de MB-OFDM [1], deux modulations sont proposées, QPSK pour les débits de 200 Mbits’ s et moins et DCM pour les débits plus élevés. Selon [49], MB-OFDM utilise un nombre de sous-porteuses Ne= 128 par sous-bande à travers un canal multi-trajets à évanouissement sélectif en fréquence avec une bande passante de 528 MHz. Cela conduit à une séparation de sousporteuses de Δ∫ = 4, 125 MHz. À chaque tranche de temps, l’émetteur applique une transformation de Fourier rapide inverse (IFFT) de 128 points produisant un symbole OFDM d’une durée TFFT = 1/Δ∫ = 242,42 ns. Afin d’éliminer l’impact des interférences inter symboles ISI, un préfixe cyclique (CP) d’une longueur TcP= 60,6 ns est ajouté à la sortie du signal IFFT. Par ailleurs, un intervalle de garde supplémentaire (IG) de durée TIG = 9,5 ns est ajouté pour permettre à l’émetteur et au récepteur de passer d’une sous-bande à une autre. Après l’addition du CP et du IG, le symbole OFDM est passé à travers un convertisseur numérique-analogique (DAC) résultant en un signal analogique en bande de bases OFDM de durée de symbole TsYM=Tep+ TFFT + Tra = 312,5 ns, permettant, ainsi, au symbole complexe S  d’être transmis sur la kième sous-porteuse OFDM au cours de la période du nième symbole OFDM. Le nième bloc du signal OFDM en bande de bases .

Codage du canal 

Les symboles OFDM transmis sur différentes sous-porteuses, dans un canal multi trajets, peuvent subir des évanouissements profonds ce qui engendre une forte probabilité d’erreurs. Ainsi, l’OFDM est inutilisable en pratique sur les canaux à trajets multiples avec des évanouissements profonds qui se produisent dans le spectre de fréquences. Pour cette raison, MB-OFDM a proposé un code correcteur d’erreurs avec des taux de codage différents en utilisant un code convolutif [ 1]. Le code convolutif, généré par le polynôme générateur (133, 145, 175)s, a un taux de codage R= 1/3 et utilise une longueur K = 7.

Divers taux de codage (R= 11/32, 1/2, 5/8, 3/4) sont dérivés à partir du taux de codage R=1/3 en employant le poinçonnage. Le poinçonnage est une procédure qui permet d’oublier certains bits codés dans l’émetteur, réduisant ainsi le nombre de bits transmis et augmentant le taux codage. A la réception, des bits fictifs sont insérés à la place des bits oubliés dans le décodeur convolutif.

Dans la proposition de base de MB-OFDM, l’opération d’entrelacement de bits est effectuée en deux étapes [ 13] :
• L’entrelacement inter-symboles permute les bits de 6 symboles OFDM consécutifs, cela permet à la couche physique d’exploiter la diversité fréquentielle dans un groupe de bande.
• L’entrelacement intra-symbole permute les bits à travers les sous-porteuses de données dans un symbole OFDM, ce qui permet d’exploiter la diversité fréquentielle dans les sous-porteuses et fournir une protection robuste contre les brouilleurs à bande étroite .

Étalement dans le domaine temporel et fréquentiel

En MB-OFDM, deux systèmes de diversité peuvent être utilisés pour obtenir l’élargissement de la bande passante, cela est assuré par un code correcteur d’erreurs. Le premier système est l’étalement dans le domaine fréquentiel et qui consiste à transmettre deux fois la même information dans un seul et même symbole OFDM. Ceci est réalisé en introduisant des conjugués symétriques à l’entrée de l ‘IF FT. Plus précisément, les symboles de données sont envoyés sur la première moitié des sousporteuses de données et leur conjugués symétriques sont transmis sur la deuxième moitié des sous-porteuses. Cela introduit un facteur d’étalement de deux et donc on gagne dans la diversité fréquentielle.

Le deuxième système est l’étalement dans le domaine temporel, cela est réalisé en transmettant le même symbole OFDM dans deux différentes sous-bandes de fréquence. Cette technique se traduit par la diversité inter-sous-bande et permet de maximiser la diversité fréquentielle. De plus, elle permet d’améliorer les performances en présence d’un autre dispositif.

LES INTERFÉRENCES WIMAX DANS LES SYSTÈMES MB-OFDM UWB 

Un système à large bande interfère avec les services à bande étroite existants dans la même bande de fréquence. La dégradation de la performance causée par l’interférence dépend évidemment du nombre et de la distribution des interférents, de la puissance relative entre l’ interférent et la victime et du type de modulation utilisé. En ce qui concerne la puissance de transmission, les spécifications de la FCC et les normes européennes ECMA-368 [12], l’ont limitée à -43 dBm/MHz pour l’UWB, dans la gamme de fréquence allant de 3,1 à 10,6 GHz. Pour qu’un signal soit défini comme UWB, il doit occuper une bande passante instantanée d’au moins 528 MHz.

COMPARAlSON DES DEUX ALGORITHMES LMS ET RLS 

Le problème qui se pose, dans ce travail, est le choix d’un algorithme d’optimisation. Ce choix est guidé par le nombre d’opérations nécessaires à chaque étape pour mettre à jour les coefficients. De plus, il est guidé par la vitesse de convergence de l’algorithme; autrement dit, par la longueur de la séquence d’apprentissage, nécessaire pour obtenir un filtre adapté.

CONCLUSION

Les technologies sans fil sont de plus en plus intégrées dans les réseaux de communications. La tendance montre, clairement, que les prochaines recherches sur les réseaux sans fil seront un mélange de différentes technologies d’accès sans fil [ 4- 10]. Ce travail de recherche visait à fournir une solution fondamentale pour une interopérabilité robuste qui permet de fournir des services mobiles à large bande, en particulier, pour la transmission vidéo en temps réel dans des environnements industriels, difficiles, hostiles ou confinés. Dans notre cas, le milieu étudié est un environnement minier. Parmi les applications les plus pertinentes dans un environnement minier, on trouve les applications robotiques hauts débits, la vidéo surveillance de l’évolution des travailleurs et des véhicules et le contrôle à distance en temps réel des véhicules et engins mobiles … etc.

Table des matières

CHAPITRE 1 Introduction 
1.1 Introduction
1.2 Motivations et objectifs de la recherche
1.3 Aperçu du mémoire
CHAPITRE 2 La technologie ultra large bande 
2.1 Définition
2.2 Principaux avantages
2.3 Applications
2.4 Régulations
2.5 Modulations multi-bandes
CHAPITRE 3 Les systèmes I’viB-OFDM ultra large bande (WiMédia) 
3.1 Introduction
3.2 L’architecture du transmetteur WiMédia
3. 2. 1 Codage du canal
3.2.2 Entrelacement binaire
3.2.3 Étalement dans le domaine temporel et fréquentiel
3.2.4 Mappage de sous-porteuses
3.3 L’architecture du récepteur WiMédia
3.3.1 Estimation du canal
3.3.2 Décodage du canal.
CHAPITRE 4 Les interférences WiMAX dans les systèmes WiMédia 
4.1 Introduction
4.2 Modèle d’interférences
4.2.1 Modèle du signal I’viB-OFDM WiMédia
4.2.2 Modèle du signal WiMAX
4.2.3 Traitement du récepteur.
4.3 Approche proposée
CHAPITRE 5 Les filtres adaptatifs 
5.1Introduction
5.2 Algorithmes pour les filtres adaptatifs
5.2.1 Algorithme récursif des moindres carrés RLS
5.2.2 Algorithme des moindres carrés LMS
5.3 Comparaison des deux algorithmes RLS et LMS
5.4 Conclusion
CHAPITRE 6 Simulation 
6.1 Le modèle de l’interférence
6.2 Le modèle wimedia
6.2.1 Chaine de transmission WiMédia
6.2.2 Paramètres de simulation
6.2.3 Canal UWB
6.3 Le modèle du WiMAX
6.3.1 Chaine de transmission WiMAX
6.3.2 Paramètres de simulation
6.4 Résultats de la simulations
CHAPITRE 7 Expérimentation
7.1 Mine souterrain
7.1.1 L’environnement minier
7.1.2 Protocole de mesures
7.1.3 Dispositif de mesures
7.1.4 Résultats des campagnes de mesure
7.2 Laboratoire
7.2.1 L ‘environnement laboratoire
7.2.2 Protocole de mesures
7.2.3 Résultats des campagnes de mesure
CHAPITRE 8 Conclusion

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