APPLICATION DES SYSTEMES STRUCTURES A L’ETUDE DU

Marie-Therese

Description

Proposition de post-doc 2008Etude et évaluation des modulations multiporteuses en m ilieusous-marin Encadrement : Cyrille SICLET Email : [e-mail] Laurent ROS Email : [e-mail] Tel : [phone]Laboratoire GIPSA, Département des Images et des Signaux, équipeCs 2S et N eCS . Rémunération : environ 1850 euros netDémarrage : 2008Contexte.Cette étude est financée par l'ANR (Agence Nationale de la Recherche) dans le contexte du projetCONNECT (CONtrol of NEtworked Cooperative sysTems). Ce projet, en collaboration avec l'IFREMER, traite du problème du contrôle de systèmes multi-agents, c'est-à-dire compo sés deplusieurs sous-systèmes interconnectés par le biais de moyens de communications hétérogène s., enparticulier sous-marin. Une partie du projet est ainsi consacrée à l'étude des communications sous-marines. Sujet. Les modulations mutliporteuses sont maintenant utilisées dans diverses applications à haut déb it, quece soit en bande de base sur paire torsadée [1](ADSL) ou sur onde porteuse pour les transm issionssans fil [2](Télévision Numérique Terrestre, radio numérique, IEEE802.11a/g, …). Toutes ce sapplications sont basées sur la même modulation, l’OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex ),même si on emploie plutôt le terme DMT (Discrete Multitone) pour désigner la version en band e debase de cette modulation. Grâce à l’adjonction d’un intervalle de garde [3](on parle aussi de préfixecyclique) ...

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Extrait

Proposition de post-doc 2008

Etude et évaluation des modulations multiporteuses en milieu sous-marin

Encadrement : Cyrille SICLETEmail : [e-mail] Laurent ROSEmail : [e-mail] Tel : [phone] Laboratoire GIPSA, Département des Images et des Signaux, équipesC2SetNeCS.

Rémunération : Démarrage :

environ 1850 euros net 2008

Contexte. Cette étude est financée par l'ANR (Agence Nationale de la Recherche) dans le contexte du projet CONNECT (CONtrol of NEtworked Cooperative sysTems). Ce projet, en collaboration avec l'IFREMER, traite du problème du contrôle de systèmes multi-agents, c'est-à-dire composés de plusieurs sous-systèmes interconnectés par le biais de moyens de communications hétérogènes., en particulier sous-marin. Une partie du projet est ainsi consacrée à l'étude des communications sous- marines.

Sujet. Les modulations mutliporteuses sont maintenant utilisées dans diverses applications à haut débit, que ce soit en bande de base sur paire torsadée [1](ADSL) ou sur onde porteuse pour les transmissions sans fil [2](Télévision Numérique Terrestre, radio numérique, IEEE802.11a/g, …). Toutes ces applications sont basées sur la même modulation, l’OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), même si on emploie plutôt le terme DMT (Discrete Multitone) pour désigner la version en bande de base de cette modulation. Grâce à l’adjonction d’un intervalle de garde [3](on parle aussi de préfixe cyclique), il est possible sous certaines conditions de simplifier considérablement l’égalisation, ce qui en fait une modulation particulièrement performante. C'est pourquoi l'OFDM a aussi récemment été considérée dans le cadre de communications acoustiques sous-marines : ce type de canal [9][10] est en effet particulièrement sélectif, ce qui fait de l'OFDM une solution potentiellement intéressante [4]. Malgré ses avantages, l'OFDM présente aussi un certain nombre d'inconvénients : l'intervalle de garde induit une perte d’efficacité spectrale, et, de plus, la forme d’onde utilisée sur chaque porteuse est rectangulaire, donc mal localisée en fréquence. Cette perte d’efficacité spectrale est modérée si on utilise des symboles de durée importante, mais cela peut poser des problèmes d’interférence entre porteuse en cas de non stationnarité du canal sur la durée symbole. Des techniques de compensation doivent alors être étudiées [8]. Enfin, le signal modulé a une dynamique qui peut être très grande ce qui est peu propice à de l’amplification linéaire.

Des approches alternatives ont été proposées pour palier ces inconvénients, parmi lesquelles les modulations OFDM/QAM suréchantillonnées [5] et les modulations OFDM/OQAM [6], ainsi que leurs extensions biorthogonales (BFDM) [7]. Pour chacune de ces familles de modulation, il est possible d’utiliser une forme d’onde non rectangulaire optimisée par rapport à un critère donné (localisation temps-fréquence, localisation fréquentielle…).Elles paraissent donc prometteuses et donnent plus de liberté de conception que l’OFDM classique, même si l’égalisation est plus complexe (dans le cas OQAM) et leur implémentation plus coûteuse (en terme de complexité opératoire).

Departement des Images et des Signaux – ENSIEG – B.P. 46 – 38402 – Saint-Martin-d’Hères-Cedex

L’objectif de cette étude est d'étudier les systèmes de modulation multiporteuses (OFDM, OFDM/QAM suréchantillonné, OFDM/OQAM ainsi que leurs extensions biorthogonales) et de déterminer les récepteurs correspondant, dans le cadre des communications acoustiques sous-marines. Il s'agit donc de développer une chaîne de communication complète utilisant et comparant ces différentes modulations aux techniques usuelles de communication acoustique sous-marine, après adaptation des modulations. Les problèmes posés sont donc multiples: estimation de canal, égalisation, synchronisation, non linéarités des convertisseurs numérique/analogique et analogique/numérique, …

Travaildemandé. L'étude devra permettre de comparer les performances des modems existants en ASMà des solutions à base de modulations multiporteuses par le biais de simulations Matlab.

Profilducandidat.candidats doivent être titulaires d'un doctorat avec une spécialisation en Les traitement du signal et communications numériques. Une connaissance des modulations multiporteuses et/ou des communications acoustiques sous-marines est souhaitable.

[1] « Emetteurs-récepteurs de ligne d'abonné numérique asymétrique », IUT-T G.992.1, juin 1999 [2] «Transmission techniques for digital terrestrial TV broadcasting», Sari, H.Karam, G., Jeanclaude, I., IEEE Communication Magazine, février 1995, volume 33, issue 2, pp 100-109 [3] «Frequency domain data transmission using reduced computational complexity algorithms», Peled, A.Ruiz, A. ,ICASSP'80, avril 1980, volume 5, pp 964-967 [4] «Parameter study of OFDM underwater communications system», Byung-Chul Kim; I-Tai Lu OCEANS 2000, volume 2, pp 1251-1255 [5] « Analysis and design of OFDM/QAM and BFDM/QAM oversampled orthogonal and biorthogonal multicarrier modulations », Siclet, C.Siohan, P.Pinchon, D. , ICASSP'02 [6] « An Analysis of Automatic Equalizers for Orthogonally Multiplexed QAM Systems », Hirosaki, B., IEEE Transactions on Communications, janvier 1980, volume 28, issue 1, pp 73-83 [7] «Application de la théorie des bancs de filtres à l'analyse et à la conception de modulations multiporteuses orthogonales et biorthogonales », C. Siclet, thèse de doctorat de l'Université de Rennes 1, novembre 2002. [8] H.Hijazi, L. Ros, " Time-varying complex gains estimation and ICI suppression in OFDM systems” , th 50 Globecomconference ”, Washington, november 2007. [9] “1995-2005 : Ten years of active research on underwater acoustic communications in Brest” Lapierre G., Beuzelin N., Labat J., Trubuil J., Goualic A., Saoudi S., Ayela G., Coince P., Coatelan S., Oceans 2005 - Europe, Volume: 1,On page(s): 425- 430 Vol. 1, June 2005 [10] « Recent advances in High speed underwater acoustic communications”, Milica Stojanovic, IEEE Journal of oceanic engineering, vol 21, n°2, April 1996

Departement des Images et des Signaux – ENSIEG – B.P. 46 – 38402 – Saint-Martin-d’Hères-Cedex