détection multi-utilisateurs pour un réseau de modems sous-marins discrets

Détection multi-utilisateurs pour un réseau de modems sous-

marins discrets

Karim Ouertani

Département Signal et Communications

Séminaire des doctorants de TELECOM Bretagne

Page 2 Karim Ouertani

Cadre de la thèse

Réseau de modems sous-marins - Gestion de plusieurs utilisateurs- Canal sous-marin

Discrétion - Étalement de spectre

Récepteurs CDMA- Combinaison des trajets - Estimation de canal

Page 3 Karim Ouertani

Plan

Modèle de l’émetteur

Récepteur RAKE

Estimation de canal

Performances du système

Codage canal

Lagrange-RAKE

Conclusion et Perspectives

Page 4 Karim Ouertani

Modèle de l’émetteur

Canal Multi-trajets

Utilisateur 1

Page 5 Karim Ouertani

Format de la trame de données & quelques paramètres système

Slot #1 Slot #2 Slot #10

Voie I

Tt=10 s 38400 chips 10 Slots

Voie Q

TSlot=1 s 3840 chips 15 bits

Slot #1 Slot #2 Slot #10

Tchip= 0.2604 ms

Débit chip= 3.84 kchips/s

Ttrame= 10 s

Nt = 38400 chips/trame

N_ech = 4 ech./chip

Fp= 12 kHz

Fd= (Vm/c).Fp ( c=1500m.s-1)

SF Bits/Slot Bits/trame Tbits(ms)

256 15 150 66.7

128 30 300 33.3

64 60 600 16.6

Page 6 Karim Ouertani

Récepteur RAKE

Retard total estimé

Signature complexe (Walsh*scrambling)

Variable de décision

Coeff. Complexes estimés

dtiTstt lkk

Tsi

iTslk

i

lk srylk

lk

)ˆ()( ,

*)1(

,

)(

,

,

,

Page 7 Karim Ouertani

Rôle du récepteur • Déterminer le début de la trame.• Estimer les coefficients et les retards du canal.• Démoduler les symboles de données.

Estimation du symbole transmis :

Récepteur RAKE

*)(

,1

)(

,

)( ˆsgnˆ cyi

lk

L

l

i

lk

ikb

Page 8 Karim Ouertani

Récepteur RAKE

r Banc

de Tm F.A.

Sur la voie Q

Sélectiondes

trajetsTm

L

L

)ˆ( l

)( ][ kQy Estimation des

coefficients

)ˆ( lc

)ˆ( l )ˆ( lc)( ][Iy

Estimateur

RAKE Voie I

TmTm opérations de corrélations sont effectuées pour sélectionner les 6 meilleurs trajets

Chip 0 Chip 1 Chip 2 Chip SF-1

MRC 0,mrcy

Page 9 Karim Ouertani

Performance du récepteur RAKE

0 1000 2000 3000 4000 5000

0

50

100

150

200

250

300

Samples (4 per chip)

Am

pli

tud

e

Signal reçu

Page 10 Karim Ouertani

Performance du récepteur RAKE

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

x 104

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10File : Cdma-L256-Station-N2-Tr.bin, 5 Frames

Synchronisation trame par corrélation

Sur la voie pilote Q

Dérive des trajets de propagation

Page 11 Karim Ouertani

Performance du récepteur RAKE

-30 -25 -20 -15 -10 -510

-3

10-2

10-1

100

SNR

BE

R

RAKE K=5RAKE K=3RAKE K=1

-1 -0.5 0 0.5 1-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

Constellation en sortie du récepteur

Page 12 Karim Ouertani

Codage canal: code BCH (16 11)

Codes choisis : codes en bloc

Codes testés : codes BCH et codes LDPC • BCH (16 11), BCH (63 45), BCH (127 106), LDPC(144 96), LDPC(72 48)

Code retenu : le BCH (16 11) • Décodeur simple et pas très coûteux

• Performance à moins de 1 dB des meilleurs codes testés • Pouvoir de correction suffisant pour répondre aux

contraintes du système

Page 13 Karim Ouertani

Codage canal: code BCH (16 11)

Simulation d’un récepteur RAKE avec codage canal sur la

chaîne complète : - Chaîne complète :

– Étalement de spectre– Canal acoustique synthétique (Modèle de Jakes)– Récepteur RAKE avec estimation de canal et codage

canal

3 Scénarios de simulations :

– S1 : les 3 utilisateurs émettent tout le temps– S2 : U1 émet tout le temps, U2 : 40% et U3 20%.– S3 : U1 émet tout le temps, U2 : 30% et U3 20%.

Estimation du TEB de l’utilisateur 1.

Page 14 Karim Ouertani

Codage canal: code BCH (16 11)

SuperTrame = 1500 bits

300 449 599 749 900 1199 1499Utilisateur 1

Utilisateur 2

Utilisateur 3

(S2)

(S2)

(S3)

(S3)

3 Scénarios de simulations : – S1 : les 3 utilisateurs émettent pendant toute la durée de

simulation.– S2 : U1 émet tout le temps, U2 : 40% et U3 20%.– S3 : U1 émet tout le temps, U2 : 30% et U3 20%.

Page 15 Karim Ouertani

Codage canal: code BCH (16 11)

chaîne complète avec codage

-18 -16 -14 -12 -10 -810

-5

10-4

10-3

10-2

10-1

SNR (dB)

BE

RRAKE k=3 Codage BCH (16,11)

RAKE sans codage - S1

RAKE sans codage - S2

RAKE sans codage - S3

RAKE sans codage - 1 user

RAKE avec codage - S1

RAKE avec codage - S2

RAKE avec codage - S3

Sans codageAvec codage

Page 16 Karim Ouertani

Lagrange-RAKE

Interpolation de la valeur du chip par un filtre de Lagrange de 3ème ordre.

Chip 0 Chip 1 Chip 2Chip SF-1

MRC 0,mrcy

Page 17 Karim Ouertani

Lagrange-RAKE

Pour p=0, 1, …,Ns

d : fractional delay, =

N Lagrange’s filter order, N=3

,

1

02

0

)().(

)(

1)(~

N

kN

k

knrkh

kh

dnr

N

kd kp

kdph

0

)(

4T c

Page 18 Karim Ouertani

Lagrange-RAKE

-30 -25 -20 -15 -10 -510

-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

SNR

BE

R

RAKE K=3Lagrange-RAKE K=3RAKE KC K=3Lagrange-RAKE KC K=3

Page 19 Karim Ouertani

Conclusion et Perspectives

Différentes techniques d’interpolation : essentiellement les filtres de Farrow.

Techniques Itératives d’estimation du canal et de démodulation des symboles.

Performances des systèmes MIMO et SIMO.

Page 20 Karim Ouertani

Merci de votre attention

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