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
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Plan
Modèle de l’émetteur
Récepteur RAKE
Estimation de canal
Performances du système
Codage canal
Lagrange-RAKE
Conclusion et Perspectives
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Modèle de l’émetteur
Canal Multi-trajets
Utilisateur 1
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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
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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(
,
)(
,
,
,
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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%.
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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
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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
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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
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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
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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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