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 Transmission multi-porteuse

OFDM

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OFDM

Principe de l'OFDM

Le principe de l'OFDM est de transmettre un flux de données

en parallèle sur plusieurs porteuses orthogonales.

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OFDM

Orthogonalité entre porteuses

Le principe de l'OFDM est de transmettre un flux de données

en parallèle sur plusieurs porteuses orthogonales.

Pour limiter l'encombrement spectral, l'écart entre 2

porteuses voisinesdoit être le plus petit possible, on choisit k = 1, d'où :

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OFDM

Dans le domaine fréquentiel 

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OFDM

 Avantages de l'OFDM

L'OFDM est une technique de transmission

résistante aux multi-trajets.

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OFDM

 Avantages de l'OFDM

L'OFDM permet d'atteindre des débits élevés.

Les porteuses sont modulées avec un débit N fois plusfaible que le débit initial ce qui autorise un débit élevé.

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OFDM

 Avantages de l'OFDM

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OFDM

 Avantages de l'OFDM

Cette grande capacité s'explique par deux phénomènes :

l'allongement de la durée symbole

l'insertion d'un intervalle de garde

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OFDM

Avantages de l'OFDMInsertion d'un intervalle de garde entre les symboles OFDM

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OFDM

Avantages de l'OFDMInsertion d'un intervalle de garde entre les symboles OFDM

Par construction, le signal OFDM s'écrit :

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OFDM

Mise en oeuvre avec FFT / IFFTEmetteur OFDM

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OFDM

Egalisation

L'égalisation consiste à corriger les distorsions apportées

par le canal multi-trajets.

Dans le cas de l'OFDM, l'égalisation se fait très simplement

porteuse par porteuse.

Dégradations apportées par le canal de transmission

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OFDM

Egalisation

L'égalisation consiste à corriger les distorsions apportées

par le canal multi-trajets.

Dans le cas de l'OFDM, l'égalisation se fait très simplement

porteuse par porteuse.

Dégradations apportées par le canal de transmission

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OFDM

Après l'ajout du préfixe cyclique, on a :

Il est possible de conserver la même écriture pour le

symbole OFDM étendu (partie utile + préfixe cyclique) :

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OFDM

Après l'ajout du préfixe cyclique, on a :

Après passage à travers le canal, le signal reçu s’écrit :

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OFDM

Après suppression du préfixe cyclique, il reste :

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OFDM

Après la FFT, les symboles obtenus sur les porteuses

s’écrivent

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OFDM

La relation entre les symboles d'entrée et desortie est la suivante :

où H(n) est la valeur de la fonction de transfert ducanal sur la n-ième porteuse.

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OFDM

§Cette modélisation est valable seulement dans le

cas où le préfixe cyclique à une durée supérieureou égale au retard apporté par le canal

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OFDM

Egalisation en OFDM

les dégradations apportées par le canal se traduisent par

une atténuation sur chaque porteuse.

On parle d'évanouissements non sélectifs en fréquencesur chaque porteuse.

Donc pour corriger cette attén-uation, il

suffit d'effectuer l'opération suivante :

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OFDM

Egalisation en OFDM

En supposant l'estimation du canal parfaite, comme

y(n) = H(n)x(n),

on récupère le symbole x(n) émis en sortie de

l'égalisateur. L'égalisation consiste en une simpledivision.

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OFDM

Inconvénients

üLe rapport est important.

§La transmission d'un signal OFDM nécessite un amplificateur

avec une plage de linéarité assez large.

üL' OFDM est sensible aux décalages temporels et

fréquentiels.

§La transmission d'un signal OFDM nécessite une

synchronisation très précise.

üL' OFDM est sensible au bruit de phase.

§ L'oscillateur local doit être très stable.

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 Accès multiple à base

d'OFDM

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 Accès multiple à based'OFDM

Techniques d'accès multiple possibles

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 Accès multiple à based'OFDM

OFDM / TDMA

Intérêts

§Synchronisation plus simple qu’en TDMA classique

OFDM : Allongement du temps symbole sur chaque porteuse

Egalisation plus simple qu’en TDMA classique

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 Accès multiple à based'OFDM

OFDM / TDMA

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 Accès multiple à based'OFDM

Paramétrage d'un système OFDM

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 Accès multiple à based'OFDM

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 Accès multiple à based'OFDM

OFDMA

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 Accès multiple à based'OFDM

Intérêts§Utilisation optimale de la bande de fréquences disponible

üRecouvrement des porteuses orthogonales

§Flexibilité

üChoix des porteuses optimales en fonction du canal lié

à l’utilisateurüChoix du nombre de porteuses en fonction du débit

voulu par l’utilisateur

§Combinaison possible avec du saut de fréquences

üDiversité fréquentielle (chaque utilisateur transmet

sur toute la bande disponibleüMoyennage des distorsions subies sur les différentes

porteuses)

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 Accès multiple à based'OFDM

Proposition d'un système OFDMA pour l'UMTS

Un nombre variable de sous-bandes et de time-slots peut

être attribué à chaque utilisateur suivant le débit désiré.

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 Accès multiple à based'OFDM

Principe du CDMA multi-porteuses

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 Accès multiple à based'OFDM

Principe du CDMA multi-porteusesIntérêt

Tirer profit des avantages des 2 techniques :

üEfficacité spectrale de l’OFDM

üCapacité d’accès multiple du CDMA

üRobustesse aux multi-trajets de l’OFDM et du CDMA

Plusieurs techniques CDMA multi-porteuses

Suivant la façon de combiner les 2 opérations :

üMC-CDMA : Multi-Carrier CDMA

üMC-DS-CDMA : Multi-Carrier Direct-Sequence CDMAüMT-CDMA : Multi-Tone CDMA

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 Accès multiple à based'OFDM

MC - CDMADans le domaine temporel 

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 Accès multiple à based'OFDM

Dans le domaine fréquentiel 

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 Accès multiple à based'OFDM

qIntérêtLa technique MC-CDMA introduit de la diversité fréquentielle :

chaque symbole est transmis sur différentes porteuses qui

subissent des atténuations plus ou moins importantes.

qParamètres

Le nombre de porteuses N doit être :

§Assez grand pour que les évanouissements soient non sélectifs

en fréquence sur chaque porteuse.

§Mais pas trop grand pour que les atténuations qui affectent les

porteuses voisines soient décorrélées

§Pour des questions de simplicité, la longueur du code est

généralement choisie égale au nombre de porteuses : L = N

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 Accès multiple à based'OFDM

MC-DS-CDMA

Dans le domaine temporel 

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 Accès multiple à based'OFDM

MC-DS-CDMA

Dans le domaine temporel 

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 Accès multiple à based'OFDM

MC-DS-CDMA

Dans le domaine fréquentiel 

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 Accès multiple à based'OFDM

Intérêt

Pour un même gain d’étalement qu’en CDMA, le temps chip

est moins court donc la synchronisation est plus simple du

fait de l’allongement du temps symbole sur chaque

porteuse.

L'égalisation est ainsi plus simple qu’en CDMA du fait de la

non-sélectivité en fréquence sur chaque porteuse.

Paramètres

L peut être choisie différente du nombre de porteuses N

Le rapport L / N ne doit pas être trop grand pour que les

évanouissements soient non sélectifs en fréquence surchaque porteuse

Le même code est utilisé sur chaque porteuse.

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 Accès multiple à based'OFDM

La technique MT-CDMA effectue une modulation multi-

porteuses puis un étalement de spectre appliqué au signal

OFDM.

Dans le domaine temporel 

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 Accès multiple à based'OFDM

Dans le domaine fréquentiel 

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 Accès multiple à based'OFDM

Intérêt

Théoriquement, la capacité d’accès multiple du MT-

CDMA est plus importante qu’en CDMA :

les codes peuvent être plus longs du fait de l’allongement

du temps symbole.

Mais en pratique, cette capacité est très limitée parce que

l'orthogonalité des codes est détruite lors de la

transmission dans le canal de propagation.

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 Accès multiple à based'OFDM

Comparaison des performances

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 Accès multiple à based'OFDM

§Dans le cas de la liaison montante, la technique MC-

DS-CDMA est de loin la plus performante.

§Dans le cas de la liaison descendante, les

performances des techniques MC-DS-CDMA et MC-

CDMA sont assez proches.

§La technique MC-CDMA est préférée parcequ'elle est

moins complexe.