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1 Lab-STICC TB CACS COM Lab-STICC - Laboratoire des sciences et techniques de l-information, de la communication et de la connaissance 2 SC - Département Signal et Communications

Abstract : The analysis of communication evolution predicts an increase in the number of connected machines. This thesis aims to determine a multi-user communication system adapted to the material limitation of the machines and to the applications constraints. Power and cost efficient digital modulation is required for both economic and environmental reasons; the power consumption on the link should be as low as possible. Constant envelope modulation offers the possibility to use non-linear cost-effective and power efficient amplifiers. Continuous phase modulation CPM exhibits constant envelope and the continuous phase makes the power frequency spectrum well confined with the possibility to achieve small spectral side lobes. The advantages of CPM are balanced with the primary disadvantages, which are the complexity at the receiver side, a lack of robustness to the parameters mismatch around their nominal values, and its lower spectral efficiency compared to linear modulation. In this thesis we first considered an AWGN transmission of a CPM with a perfectly estimated modulation index. A reduced complexity per survivor processing PSP based CPM demodulation was derived for both single and multiple modulation indices. Second, the robustness issue is addressed on the receiver side and on the transmitter side. On the receiver side, a robust detector was designed based on the factor graph and the sum product algorithm to deal with unknown modulation index errors. Simulations were performed assuming a multiuser binary CPM transmission in the presence of phase noise. At the transmitter side, the robustness to the modulation index mismatch is also solved by the design of an appropriate precoder which limits the accumulation of phase errors. Third, a high spectral efficiency CPM scheme was derived based on an appropriate design of the precoder. In a multiusers scheme, the overall spectral efficiency is increased by using a new AMI-based precoder, where a robust multi-user detection for synchronous binary CPMs signals is performed, based on phase separation.

Résumé : L-analyse de l-évolution des télécommunications prévoit une augmentation du nombre de machines connectées. Cette thèse vise à déterminer un système de communication multi-utilisateur adapté à la limitation matérielle des machines et aux spécificités des applications de collecte d¿informations à grande échelle. Pour des raisons économiques et environnementales, il est nécessaire de réduire la puissance et le coût des systèmes de communications numériques. Il est également nécessaire de réduire la consommation d-énergie afin d¿augmenter la durée de vie des batteries utilisées. La modulation à enveloppe constante permet d-utiliser des amplificateurs non linéaires qui ont un rendement énergétique plus importants que leurs homologues linéaires. Les modulations à phase continue CPM mettent en ¿uvre des signaux à enveloppe constante. De plus, la continuité de phase confine la densité spectrale de puissance tout en diminuant le niveau des lobes secondaires. Les principaux inconvénients de la CPM sont la complexité mise en ¿uvre pour une réception optimale, la sensibilité aux dispersions des paramètres d¿émission, et la diminution de son efficacité spectrale par rapport à la modulation linéaire. Dans cette thèse, nous proposons des solutions pour ces trois aspects. Tout d-abord, un démodulateur CPM d¿une complexité réduite basé sur la technique per survivor processing PSP a été développé pour une transmission sur un canal Gaussien d-un signal CPM dont l¿indice de modulation est parfaitement estimé. Deuxièmement, nous abordons le problème de la robustesse du côté récepteur puis du côté de l-émetteur vis-à-vis de l¿indice de modulation ; il s¿agit ici de compenser un écart entre l¿indice de modulation nominal et l¿indice de modulation réel et inconnu. Du côté récepteur, un détecteur robuste a été conçu en appliquant un algorithme de type somme-produit sur un graphe biparti afin de compenser l¿erreur présente sur la connaissance de l¿indice de modulation. Les simulations ont été réalisées en considérant un système multi-utilisateur des signaux CPM binaire en présence de bruit de phase. Du côté émetteur, la robustesse est obtenue par la conception d-un pré-codeur approprié conçu pour limiter l-accumulation de l¿erreur de phase. Troisièmement, une amélioration de l-efficacité spectrale d¿un signal CPM binaire est obtenue grâce à la conception d¿un pré-codeur. Dans un système multi-utilisateur synchrone, l¿efficacité spectrale est augmentée en associant chaque émetteur CPM binaire à un pré-codeur de type Alternate Mark Inversion suivie d¿une séparation de phase ; une détection multi-utilisateur est effectuée au récepteur.

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Keywords : Continuous phase modulation EXIT charts Minimum Euclidean distance Per survivor processing Iterative detection and decoding CPM-FDM Spectral efficiency Modulation index mismatch Phase noise Factor graph Sum product algorithm Multi-user detection

Mots-clés : modulation à phase continue CPM démodulation accès multiple





Autor: Malek Messai -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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