Peak to average power ratio reduction and error control in MIMO-OFDM HARQ System

Résumé

Actuellement, les systèmes MIMO-OFDM constituent la base d’importants systèmes de communication sans fil tels que les réseaux commerciaux 4G et 5G, les communications tactiques et les communications interopérables pour la sécurité publique. Cependant, un inconvénient de la modulation OFDM est le haut rapport puissance crête à puissance moyenne (PAPR). Ce problème augmente lorsque le nombre d’antennes d’émission augmente. Ce travail consiste à proposer une nouvelle technique de réduction de PAPR hybride pour les systèmes MIMO-OFDM de codage de bloc espace-temps (STBC). Cette technique combine les capacités de codage aux méthodes de réduction des PAPR tout en exploitant le nouveau degré de liberté offert par la présence de plusieurs chaînes de transmission (MIMO). Dans la première partie, nous présentons une revue de littérature approfondie des techniques de réduction de PAPR pour les systèmes OFDM et MIMO-OFDM. Ces travaux ont permis de mettre au point une taxonomie de technique de réduction de PAPR, d’analyser les motivations de réduction de PAPR dans les systèmes de communication actuels tenant compte du gain de couverture, de comparer par simulation les caractéristiques de chaque catégorie et conclure par l’importance des techniques de réduction de PAPR hybride. Dans la deuxième partie, nous étudions l’effet des codes de correction d’erreurs en aval (FEC), tels que les codes de bloc linéaires et les codes de convolution sur le PAPR du système OFDM codé (COFDM). Nous avons simulé et comparé la fonction de distribution cumulative complémentaire (FDCC) du PAPR et sa relation avec l’autocorrélation du signal COFDM avant de transiter par le bloc de transformée de Fourier rapide inverse (IFFT). Cela permet de conclure sur les caractéristiques principales des codes qui génèrent des pics élevés dans le signal COFDM, et donc sur les paramètres optimaux afin de réduire le PAPR. Enfin, nous proposons une nouvelle technique de réduction de PAPR hybride pour le système STBC MIMO-OFDM, dans laquelle le code de convolution est optimisé pour éviter la dégradation de PAPR, et combine les schémas successifs de rotation, d’inversion (SS-CARI), de composition modifiée itérative et de filtrage sous-optimal. La nouvelle méthode permet d’obtenir un gain net considérable pour le système, c’est-à-dire une réduction considérable du PAPR, un gain de taux d’erreur sur les bits (BER) par rapport au système MIMO-OFDM de base, une faible complexité et une empreinte spectrale réduite. La nouvelle technique hybride a été largement évaluée par simulation et la fonction de distribution cumulative complémentaire (CCDF), le BER et la densité spectrale de puissance (PSD) ont été comparés au signal STBC MIMO-OFDM d’origine.

Date	3 juil. 2019
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	François Gagnon (Directeur(-trice)) & Gwénaël Poitau (Codirecteur(-trice))