View
217
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Systèmes et circuits de traitement numérique
des signaux radio dans un contexte de
Séminaire de recherche
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel1
des signaux radio dans un contexte de
radiocommunications multi-standard
Adel GhazelAdel Ghazel
Professeur à Sup’Com, Ditrecteur de l’UR CIRTA’COM
adel.ghazel@supcom.rnu.tn
Rennes, 26 février 2009
Sommaire du séminaire
Présentation générale de l’UR CIRTA’COM
Récepteur radio multistandard à sous échantillonnage RF
Méthodologie de dimensionnement des récepteurs radio multistandard
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel2
Numérisation des signaux radio contrôlée par échantillonnage non uniforme
Circuits de filtrage de décimation et de sélection numérique des canaux
Prédistorteur numérique pour PA de transmetteurs 3G/4G
Objectifs des travaux sur la Cognitive Radio
Présentation générale de l’UR CIRTA’COM
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel3
CIRTA’COM
Chef de l’Unité de Recherche
Adel Ghazel
Équipe RALSYRRALSYR
Radio logicielle, Systèmes et technologies RF
ÉquipeALACEALACE
Algorithmes, logiciels et architectures de
Équipe NOSYRONOSYRO
Nouveaux systèmes & dispositifs pour les réseaux
Organisation de CIRTA’COMOrganisation de CIRTA’COM
15 enseignants chercheurs
15 Doctorants
31 étudiants de Mastère
61 chercheurs plein temps (2009)
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel4
technologies RF reconfigurables
Responsable: Chiheb Rebai
architectures de communication embarqués
Responsable: Fethi Tlili
dispositifs pour les réseaux tout-optiques
Responsable: Rihab Chatta
7 enseignants chercheurs
5 Doctorants
12 étudiants de Mastère
7 enseignants chercheurs
6 Doctorants
10 étudiants de Mastère
3 enseignants chercheurs
4 Doctorants
9 étudiants de Mastère
Compétences de l’équipe RALSYRCompétences de l’équipe RALSYR
Systèmes radio multi-standard et reconfigurables
Circuits RF intelligents
Numérisation des signaux radio
Filtre RF 1 LNA
Antenne
Filtre RF 2
ADC DSP
fe
Sélection des bandes RF Position des canaux
I
Q
Filtre IF
AGC
AGC
f'en90°
Filtre
décimateur
E&B1
E&B2
f'en
/MM
M
Commande numérique
Etage RF Etage IF Etage BB
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel5
Numérisation des signaux radio
Méthodologies de conception et de dimensionnement de
systèmes radio
Dispositifs RF/Hyperfréquences intégrés
Métamatériaux
Caractérisations Micro-ondes,…
Techniques de communication large bande
Caractérisation et modélisation du fading multi-trajets
Statistiques des modèles des canaux de propagation
Techniques de diversité et systèmes MIMO
Compétences de l’équipe ALACECompétences de l’équipe ALACE
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel6
Techniques de diversité et systèmes MIMO
Sécurité matérielle
Circuits numériques reconfigurables
Programmation temps réels
Co-Design matériel/logiciel (HW/SW)
Adéquation algorithme - architecture, …
Dispositifs Optiques et Optoélectroniques
Cristaux photoniques
Fibres de nouvelle génération
Utilisation des SOAs pour le traitement tout-optique
Compétences de l’équipe NOSYROCompétences de l’équipe NOSYRO
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel7
Utilisation des SOAs pour le traitement tout-optique
Systèmes de communications optiques et Réseaux d’accès
Systèmes d’accès multiples par répartition des codes optiques
Systèmes de multiplexage de tranche spectrale (SS-WDM)
Systèmes Radio sur Fibre (RoF)
Principaux résultats de recherchePrincipaux résultats de recherche
Articles de revues indexées 33
Articles de conférences avec comité de lecture 211
Brevets internationaux 3
18
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel8
Rapports techniques de R&D 18
Habilitations Universitaires 3
Doctorats soutenus 5
Mémoires de Mastère soutenus 50
Projets de collaboration 17
Résultats des 7 dernières années: 2002 à 2008
Partenaires universitaires étrangersPartenaires universitaires étrangers
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel9
Partenaires industrielsPartenaires industriels
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel10
Motivation et problématique de
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel11
Motivation et problématique de recherche
Multi-service
Exigences
� Large bande / Sélectivité
� Grande dynamique
� Programmabilité
� Haute intégration
� Faible Consommation
� Front-end RF analogique:
� DC offset
� Débalancement (G,φ)
� Rejection d’image
� Effets non linéaires
� Dynamique/rapidité des ADC
Contexte du travail de recherche
Contraintes technologiques
Motivation et contraintes de la reconfigurabilité RadioMotivation et contraintes de la reconfigurabilité Radio
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel12
3 G � UMTS� 2 Mbps
2.5 G� EDGE� 384 kbps
Multi-service radio
reconfigurable
� Dynamique/rapidité des ADC
� Capacité des processeurs
3.5 G
� HSDPA� 14 Mbps
� GSM� 9.4 kbps
2 G
4 G� 75 Mbps
Problématique de recherche viséeProblématique de recherche visée
Démodulateur
NumériqueLNA AudioDACADC
Systèmes numériques – à partir du début des années 90…
BPF
A/D DSPLNA ADC DSP
Architecture radio logicielle numérisation à l’antenne ?
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel13
Étage RF CAN/CNATraitement numérique
Bande de base
Large plage dynamique
Bonne résolution
Large bande
Intégrable
Reconfigurabilité
Complexité réduite
BPF
Principales publications de CIRTA’COM (Principales publications de CIRTA’COM (11//33))
1. C. Rebai, A. Ghazel, S. Boumaiza and F. Ghanouchi, “Optimized design of a digital I/Q demodulator suitable for adaptive predistortion of 3rd generation base station Pas”, Analog Integrated Circuits and Signal Processing Journal, Springer, Vol 55, N° 1, pp. 47-58, April 2008.
2. C. Rebai, M. Ben-Romdhane, P. Desgreys, P. Loumeau and A. Ghazel, “Pseudorandom signal sampler for relaxed design of multistandard Radio Receiver”, Microelectronics Journal, Elsevier, to appear in 2009.
3. R. Barrak, A. Ghazel, F. M. Ghannouchi, "Optimized Multistandard RF Subsampling Radio Receiver Design", Accepted for publication, IEEE Transactions On Wireless Communications, to appear in2009.
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel14
2009.
4. N. Youssef, Tsutomu Kawabata, “On the probability density functions of outage and inter-outage durations of the capacity of Rayleigh fading channels”, IEEE Trans. Wireless Communications, VOL. 8, NO. 1, January 2009.
5. B. H. Hogstad, M. Paetzold, N. Youssef, V. Kontorovich “Exact closed form expressions for the distribution, the level crossing rate, and the average duration of fades of the capacity of OSTBC-MIMO channels”, IEEE Trans. Vehicular Technology, to appear in 2009.
6. M. Paetzold, B. O. Hogstad, N. Youssef, “Modeling, Analysis, and Simulation of MIMO mobile-to-mobile fading channels”, IEEE Trans. Wireless Communications, Vol. 7, No: 2, pp. 510-520, February 2008
Principales publications de CIRTA’COM (Principales publications de CIRTA’COM (22//33))
7. M. Helaoui, S. Boumaiza, F. M. Ghannouchi, A. B. Kouki, A. Ghazel, “A New Mode-Multiplexing LINC Architecture to Boost the Efficiency of WiMAX Up-Link Transmitters,” The IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 54, NO. 2, February 2007, pp. 248-253.
8. M. Helaoui, S. Boumaiza, A. Ghazel, F. M. Ghannouchi, “Power and Efficiency Enhancement of 3G Multi-carrier Amplifiers Using Digital Signal Processing with Experimental Validation,” The IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 54, iss. 4, April 2006, pp. 1396-1404.
9. M. Helaoui, S. Boumaiza, A. Ghazel and F. M. Ghannouchi, “On the RF/DSP Design-for-Efficiency °
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel15
of OFDM transmitters”, IEEE Trans. On Microwave Theory and Techniques, Vol 53, N°7, pp 2355-2361, July 2005
10. N. Youssef, W. El Bahri, M. Paetzold, S. EL Asmi, “On the crossing statistics of phase processes and random FM noise in Nakagami-q mobile fading channels”, IEEE Trans. Wireless Communications, Vol. 4, N0. 1, January 2005.
11. N. Youssef, C. X. Wang, M. Paetzold, ”A study on the second order statistics of Nakagami-Hoyt mobile fading channels”, IEEE Trans. Vehicular Technology, Vol. 54, N0. 4, July 2005
12. Ch. Rebai, D. Dallet and Ph. Marchegay, ‘‘Signal Generation Using Single Bit Sigma Delta Techniques’’, IEEE Transactions On Instrumentation and Measurement, Vol 53, N° 4, pp 1240-1244, August 2004
Principales publications de CIRTA’COM (Principales publications de CIRTA’COM (33//33))
13. Ch. Rebai, D. Dallet and Ph. Marchegay, ‘‘Non Coherent Spectral Analysis of ADC Using Filter Bank’’, IEEE Transactions On Instrumentation and Measurement, Vol 53, N° 3, pp 652-660, June 2004
14. E. Boutillon, J-L. Danger, A. Ghazel, "Design of High Speed AWGN Communication channel Emulator”, Kluwer Journal for Analog circuits processing, Vol. 34, February 2003
15. A. Ghazel, L. Naviner, K. Grati, "Design of Dow-sampling Processors for Radio Communications”, Kluwer Journal for Analog Integrated Circuits and Signal Processing, Vol. 36, July-August 2003
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel16
Kluwer Journal for Analog Integrated Circuits and Signal Processing, Vol. 36, July-August 2003
16. S. El Asmi, N. Youssef, “Non linear algebraic identifiability and equalizability”, WSEAS Transactions, Vol. 2, Octobre 2003, pp. 283-289.
17. A. Ghazel, L. Naviner, K. Grati, "On Design and Implementation of a Decimation Filter for Multi-standards Wireless Transceivers”, IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol. 1, No.4, October 2002
18. M. Paetzold, A. Szczepanski, N. Youssef,“Methods for modelling of specified and measured multipath power delay profiles”, IEEE Trans. Vehicular Technology, Vol. 51, September 2002, pp. 978-988
Récepteur radio multistandard
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel17
à sous échantillonnage RF
Conversion de fréquence analogique vs discrèteConversion de fréquence analogique vs discrète
90 o
ADC
AGC
LOLNARF filter
Antenna
LPF
I
DSP
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel18
A D C
A A F ilter
T & H
fs
R F F ilter 1 L N A R F F ilter 2 AG C
ADC
AGCLPF
Q
Avantages de la conversion de fréquence discrèteAvantages de la conversion de fréquence discrète
Limiter le traitement analogique du signal au LNA et aux filtres RF et IF.
Une seule voie de traitement analogique du signal reçu pour éviter le dé-balancement de gain et de phase des récepteurs à deux voies (I,Q).
Conversion RF à IF sans l’apparition du problème de DC-offset.
Traitement temps discret des signaux radio offrant la programmabilité qui permettra de supporter le traitement des signaux multistandard ainsi que l’implémentation des fonctionnalités de la radio Logicielle.
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel19
2÷
ADC
ADC
LO
DCS 1800
PCS 1900
WCDMA
GSM 900
DCS/GCS/GSM
DCS/GCS/GSM
WCDMA
WCDMA
1
1
Circuits à temps discret à capacité commuté offrant une meilleure précision que les circuits analogiques.
Utilisation de la technologie CMOS pour les circuits à temps discret permettra l’implémentation des circuits Radio avec une haute intégration, faible consommation et faible coût.
ADC
AA Filter
T&H
fs
RF Filter 1 LNA RF Filter 2 AGC
0 f uf l f c-f l-f u
B
Condition d’échantillonnage Passe Bande
Fréquence d’échantillonnage > femin
Condition d’anti-repliément Zones possibles pour fe
L’information utile peut être reconstituée du signal échantillonné passe bande si la fréquence d’échantillonnage est supérieure à femin
==B
fuentnavec
n
f2f u
mine
Echantillonnage d’un signal passe bandeEchantillonnage d’un signal passe bande
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel20
==−
≤≤B
fmmpour
m
ff
m
f ule
u int,...,11
22max
(m-1)fe
f l f
u-f -f
u l
mfe
-fl+(m-1)fe ≤ fl and -fu+mfe ≥ fu
Architectures RF samplingArchitectures RF sampling
Filtre RF LNA
E/BADC
Filtres passe-bandes
muticadenceDSP
Filtre passe-bande
temps discret
Filtre passe-bande
temps discret
Décimation Décimation
Multi-cadence filters based architecture
Muhammad et. alI, EEE Journal ofSolid-State Circuits, Dec. 2004.
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel21
Décimation Décimation
Filtre RF LNA
E/B
E/B
fe
fe'
Filtre
ARADC
Filtre
ARADC
Etage
DSP
Quadrature sampling based architecture
S. Yi-Ran, S. Signell, IEEE Int. Symposium on Circuits and Systems, May 2005
Sous échantillonnage d’un signal multiSous échantillonnage d’un signal multi--bandebande
Information utile répartie sur N bandes
Fréquence d'échantillonnage choisie de façon à ne pas avoir de repliement de spectre pour chaque bande
N1,i 0,/2B-f iIFi …=>
N1,i /2,f/2Bf eiIFi …=<+
−
=
impairestf
f2entsi
f
frestf
pairestf
f2entsi
f
frest
f
e
ci
e
cie
e
ci
e
ci
IFi
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel22
Signal avant sous échantillonnage Signal après sous échantillonnage
fe/2 fe/2 3fe/2
Echantillonnage
à fe f f
Signal 1 Signal 2 Signal 1
Signal 2
Récepteur multiRécepteur multi--standard à sous échantillonnage RFstandard à sous échantillonnage RF
ADC DSP
fs
I
Q
AGC
AGC
f 'sn90°
Decimation
Filter
T&H1
T&H2
f 'sn
/MM
M
Multiband
RF Filter 1
Wideband
LNA
Wideband
Antenna
Multiband
RF Filter 2 IF Filter
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel23
Tunning selected channels
RF Stage IF Stage BB Stage
Tunning RF bands
RF filter
……
0 0 0
Decimationfilter
fRF
Kfs/2 (K+1)f
s/2
IF filter
…
0 fIF f
s/2
fs
f'sn
Thèse Dr. Mme R. Barrak, SUP’COM, février 2007
Dimensionnement des étages de conversion RF à IFDimensionnement des étages de conversion RF à IF
1) Calcul de la fréquence intermédiaire fIFi La fréquence intermédiaire centrale de la bande de réception i est calculée à partir de l'équation suivante en considérant fci comme fréquence centrale de la bande i
=
−
=
=
impairestf
f2entKsi
f
frestf
pairestf
f2entKsi
f
frest
f
cii
cie
e
cii
e
ci
IFi
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel24
Ce critère d'optimisation permet de minimiser l'étalement des
spectres des signaux multistandard dans la bande [0 fe/2] après sous-échantillonnage.
Ceci limite la largeur de bande IF [min(fIF) max(fIF)] et la plage de synthèse de fréquence du signal horloge
−∑
=
N
1i
2e
iIF4
ffmin
=
− impairestf
entKsif
restfe
ie
e
2) Optimisation de la fréquence de sous-échantillonnage fe
Résultat d’optimisation de Résultat d’optimisation de ffee pour pour GSM/UMTS/GSM/UMTS/802802..1111gg
Upper constraint
fs/4
esulting IF Frequen
cy (Hz)
GSM
UMTS
802.11g
fsopt
−=
=
=),(,
),(,
2 scisIFi
sciIFi
s
ci
ffremffodd
ffremfeven
isf
ffixKif
N1,i0,/2B-f iIFi …=>
N1,i/2,f/2Bf eiIFi …=<+
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel25
Lower constraint
Sampling Frequency (Hz)
Re
Parameters GSM UMTS 802.11g
IF band (MHz) 163.2-198.2 115.4-175.4 114.6-198.1
Centered IF (MHz) 185.7 145.4 156.35
Signal type Original Mirrored Original
−∑
=
N
1i
2s
iIF4
ffmin
IF frequencies after subsamplingfs = 761.8 MHz
Dimensionnement des étages de conversion IF à B.B
f'en
90°
I
Q
xin
T’en
T’en
/4
Voie I
Voie Q
xoutI
xoutQ Signaux horloges
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel26
Q
Conversion en quadrature en bande de base par sous-échantillonnage
Pour récupérer les composantes I et Q en bande de base, f'en (=1/ T'en) est choisie un sous multiple impair de la fréquence IF du canal utile (fIFn). Pour éviter le repliement du canal utile d'indice n, f'en est choisie supérieure à la largeur du
canal (Bchn) ce qui implique une formulation de f'en par l’expression suivante:
==
chn
IFnIFnen
B
ffix...,,3,1m,
m
f'f
Filtre RF 1 LNA
Antenne
Filtre RF 2
ADC DSP
fe
Sélection des bandes RF Position des canaux
I
Q
Filtre IF
AGC
AGC
f'en90°
Filtre
décimateur
E&B1
E&B2
f'en
/MM
M
Commande numérique
Etage RF Etage IF Etage BB
Validation expérimentale du récepteur à Validation expérimentale du récepteur à soussous--échantillonnage RFéchantillonnage RF
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel27
Paramètres GSM UMTS 802.11g
Bande analogique (GHz) 4.55
Signal maximal d'entrée 2 V crête-à-crête
Capacité d'échantillonnage (pF) 1
Fréquence de sous-échantillonnage (MHz) 761.8
Fréquences d'entrée (Hz) 925-960 2110-2170 2400-2483.5
Plage dynamique (dB) 96 83 75
SNRj (dB) 52.2 31.8 47.6
Gigue d'échantillonnage (ps) 0.41 1.9 0.27
Bruit de phase (dBc/Hz) -140 -127 -144
Entrée du récepteur (dBm)
F réquence (GH z) F réqu ence (GH z)
Entrée de l’E/B1 (dBm)
Sortie de l’E/B1 (dBm)
F réquence (GH z) F réquence (G Hz)
Entrée de l’E/B2 (dBm)
Sortie I/Q de l’E/B2 (dBm)
F réquence (GH z)
IQ
Méthodologie de dimensionnement
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel28
des récepteurs radio multistandard
Optimisation du choix de l’architecture de l’émetteur et du récepteur selon les ADC DSP
Analog Digital
Étage intermédiaireLNA
Objectif du dimensionnementObjectif du dimensionnement
MHz
5500
5000
4500
1000
2200
2100
2000
1900
60005470
5725
53505150
Band haute
Band basse
HIPERLAN
1800
900 960
925
915
890
voie montante
voie
descendante
GSM
DECT
voie montante
voie
descendante
UMTS
1980
1920
2110
2170
1880
Étude Étude des spécifications des standards radio
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel29
l’émetteur et du récepteur selon les exigences de conception et les spécifications des standards radio
BPF
DSPintermédiaire
Dimensionnement du système radio et validation par simulation
Spécifications des normes RadioSpécifications des normes Radio
Spécifications de l’émetteurBande montante
Largeur de bande
Largeur des canaux
Puissance d’émission
Masque du signal émisCritères de performances
BER
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel30
Spécifications du récepteurBande descendante
Largeur de bande
Largeur des canaux
Sensibilité et sélectivité
Puissance maximale
Profil des bloqueurs et des interférents
EVM
Backoff
SNR
Méthode de dimensionnementMéthode de dimensionnement
Facteur de bruit
Gain Dynamique Facteurs de linéarité
Spécifications du récepteur
Répartition de gain, de bruit et de linéarité entre les différents blocs du récepteur
Spécifications du Standard
Architecture du récepteurContraintes
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel31
Niveaux des bloqueurs
Gains max et min de l’AGC
Dynamique de l’ADC
Résolution de l’ADC
Gabarits des filtres
récepteur
Coefficient de suréchantillonnage ou souséchantillonnage
Fréquence d’échantionnage
Contraintes technologiques
Spécifications du récepteurSpécifications du récepteur
dBouttfResens SNRNPNF −−=Facteur de bruit
outfResensmaxr SNRPPDR +−=Dynamique du récepteur
maxfsana PPG −=Gain analogique
dBout
dBmtest
dBmin SNRPPIMR +−=Rejection d’intermodulation
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel32
IIP3dBm
indBmdBm
PIMR213IIP +=
Fréquence d’échantillonnageFréquence d’échantillonnage
Le choix de la fréquence d’échantillonnage dépend des contraintes technologiques
de conversion analogique numérique et de l’architecture de réception.
Architectures basées sur des mélangeurs :
• Le signal à l’entrée de l’échantillonneur peut être un signal en bande de base ou un signal à une fréquence intermédiaire faible, on peut alors le suréchantillonner.
• Le coefficient de sur échantillonnage M permet de déterminer la fréquence d’échantillonnage
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel33
fe=M.2fmax
1Kf2
fKf2 l
eu
−≤≤
pour K=1,.., Kmax=ent(fu/B)
−=
=
)2case()f,f(remff,odd
)1case()f,f(remf,evenis
2ff
fixifecsIF
ecIF
e
c
Architectures RF sampling :
• Utilisation du principe de sous échantillonnage pour la conversion de la fréquence à une fréquence intermédiaire ou directement en bande de base.
• Le coefficient de sous échantillonnage K permet de déterminer une estimation de la fréquence d’échantillonnage.
Gabarits des filtres RF
Filtre RF
Il sert à sélectionner la bande utile, atténuer les bloqueurs hors bande et les ramener au niveau des bloqueurs dans la bande utile.
Le gabarit du filtre, défini à partir des spécifications des normes radio, permet de faire la synthèse du type et
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel34
permet de faire la synthèse du type et de l’ordre du filtre.
Exemple:
Détermination du gabarit du filtre RF pour la norme DECT
Gabarits des filtres image
Filtre d’image
Pour les architectures à conversion de fréquence, un filtre de rejection d’image doit être placé avant le mélangeur avec un facteur de perte faible et une large atténuation.
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel35
Soit fLO la fréquence de l’oscillateur local et fRF la fréquence du signal utile.
Fréquence image : fIM=2fLO-fRF
Fréquence intermédiaire fIF=abs(fLO-fRF)
Si la puissance du signal image est supérieure à la puissance du signal utile.
Rejection d’image minimale : IR=Nb-PsensRéf
Le filtre image est un filtre passif externe ce qui pose également un problème d’intégrabilité du récepteur.
fRF
Gabarits des filtres ARGabarits des filtres ARFiltre anti-repliement
Le filtre anti-repliement placé avant le convertisseur analogique/numérique, filtre tous signaux qui risquent de se replier dans la bande de Nyquist de manière à garantir le SNR requis. La principale conséquence de ce phénomène de repliement est la dégradation de la dynamique du signal (DR) échantillonné.
Si le convertisseur fonctionne en sur-échantillonnage, le filtre anti-repliement est passe-bas avec un gabarit caractérisé par
atténuation minimale
NbAmax
Amin
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel36
atténuation minimale Amin=Nb-(Ptest-SNRout)
atténuation maximale Amax entre 0.01 dB et 3 dB
fréquence de coupure f c = B(1+30%)
(30% du aux variations des résistances et capacités en fonction de la température)
fréquence de rejection f R=fe - B
Gabarits des filtres AR en RFSGabarits des filtres AR en RFS
Si le convertisseur fonctionne fonctionne en sous-échantillonnage, le filtre anti-repliement est passe-bande avec un gabarit caractérisé par :
atténuation minimale Amin= Nb-(Ptest-SNRout)
atténuation maximale Amax entre 0.01 dB et 3 dB
fréquences de coupure fc1 = fl 30% fc2 = fu 30%
fréquences de rejection fR1=2kfe-fu et fR2=(2k+1)fe-fl± ±
b lo q u e u r
S p e c t r e à l ' e n t r é e d e l 'A D C
G a b a r i t d u F i l t r e a n t i - r e p l i e m e n tP
b lo q u e u r S ig n a l u t i l e
P u i s s a n c e
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel37
fm a x
f I F s i K e s t im p a i r
b l o q u e u r
f
0
S p e c t r e à l a s o r t i e d e l 'A D C
0
S N R o u t
P t e s t
P b lo c k e r
f m in
K f e / 2 ( K + 1 ) f e / 2K f e - f m in ( K + 1 ) f e - f m a xK f e - f m a x ( K + 1 ) f e - fm in
b lo q u e u r
f I F f e / 2 f e - f I F
f I F s i K e s t p a i r
f o m in f o m a xf c
P u i s s a n c e
f
Dimensionnement de l’AGCDimensionnement de l’AGC
Gain max: Le gain maximal de l’AGC doit être suffisamment élevé pour ramener le signal le plus faible à un niveau qui lui permet d’être traité par le convertisseur. Cependant, il est limité par le niveau du plus fort bloqueur après filtrage car l’existence d’un bloqueur peut saturer le convertisseur.
dBFAR
dBana
dBmb
dBmfs
dBmaxAGC AttGNPG +−−=
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel38
Gain min: Le récepteur doit fournir le gain minimal en présence du signal le plus fort pour ne pas saturer le convertisseur analogique numérique.
dBana
dBmmax
dBmfs
dBminAGC GPPG −−=
Dimensionnement du convertisseur A/NDimensionnement du convertisseur A/N
La dynamique du convertisseur est la différence entre le signal le plus élevé et le signal le moins élevé à l’entrée de celui-ci augmenté par le rapport signal à bruit minimal pour pouvoir démoduler le signal avec un BER exigé par la norme. Sans contrôle automatique de gain la dynamique du convertisseur est égale à la dynamique du récepteur.
Dynamique
outinADC SNRDRDR +=
Avec un AGC, la dynamique du convertisseur est réduite. L’AGC présente un gain minimal lorsqu’un signal fort est appliqué et un gain maximal lorsqu’un signal faible est appliqué.
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel39
lorsqu’un signal fort est appliqué et un gain maximal lorsqu’un signal faible est appliqué. La dynamique de l’ADC en présence d’un AGC est donnée par:
outmaxAGCanafResensminAGCanamaxADC SNR)GGP(GGPDR +++−++=
outmaxAGCminAGCin SNRGGDR +−+=
Si on choisit un convertisseur Sigma-Delta, la relation qui lie la dynamique du convertisseur DRCAN au facteur de suréchantillonnage M et à la résolution n est donnée par :
Résolution
1n2n2M1n2
23DR ++= πΣ∆
1. Définitions des modèles des étages de l’émetteur et du récepteur
2. Validation du dimensionnement
� Gain
� Bruit
� Linéarité
3. Génération des signaux selon les spécifications du standard
4. Performances de l’émetteur
Procédure de validation du dimensionnementProcédure de validation du dimensionnement
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel40
4. Performances de l’émetteur
� Problème de débalancement de gain et de phase
� Problème de linéarité de l’ampli de puissance
5. Performances du récepteur
� Problème de débalancement de gain et de phase
� Problème de rejection d’image
� Problème de l’échantillonneur bloqueur…
� Tests de sensibilité et de sélectivité en termes d’EVM et du BER.
Modélisation avec Agilent ADSModélisation avec Agilent ADS
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel41
Emetteur Récepteur
Résultats de validation du dimensionnementRésultats de validation du dimensionnement
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel42
Gain dB
NF dB
IIP3 dBm
P1dB dBm
Dimensionnement
Simulations
Numérisation des signaux radio
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel43
contrôlée par échantillonnage non uniforme
Analyseur spectral, Bilinskis, 2005 Correction du rapport cyclique, Bhatti, 2005
Travaux antérieurs basés sur le NUSTravaux antérieurs basés sur le NUS
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel44
Wojtiuk, 2000: Étude théorique de l’application du NUS pour les signaux radio� Détermination de la densité spectrale de puissance d’un signal échantillonné aléatoirement
� Étude de la reconstruction SVD
Objectifs des travaux de CIRTA’COM:
Théorie pour un signal déterministe
Etude système d’un récepteur multistandard
Validation Expérimentale
Étapes
� Détermination d’une distribution non uniforme
� Proposition d’une nouvelle architecture de réception radio
Objectifs
� Évaluer l’anti-repliement spectral
� Diminuer les contraintes sur le
Méthodologie d’étude et objectifsMéthodologie d’étude et objectifs
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel45
architecture de réception radio multistandard avec numérisation du signal contrôlé par un échantillonnage non uniforme
� Conception et validation expérimentale d’un générateur non uniforme
� Diminuer les contraintes sur le récepteur multistandard (AAF, ADC, AGC)
� Faisabilité, étude spectrale et mesure de puissance consommée
45
• échantillonnage non uniforme
– : Instants d’échantillonnage
– : Période d’échantillonnage moyenne
( ) ( ) ( )∑+∞
−∞=
−=k
ks tttxtx δ 1+< kk tt sk kTt ≠
sT
kt
Principe de l’échantillonnage non uniformePrincipe de l’échantillonnage non uniforme
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel46
• Anti-repliement spectral: condition de stationnarité
• Additive Random Sampling ARS
( ) ( )sk
kT
tptp1
== ∑+∞
−∞=
( ) ( )fXT
fXs
s
1=( ) ( ) ( )∑
+∞
−∞=
−==k
kNUS tttsts δ 288.0/0 << sTσ
n=0 n=1 n=3 n=2 n=1 n=0
Random Sampling
Time-Quantized Random Sampling
n Occurence of the quantized time in the samplig period
∆
Ts
kk tt −= +1τ ∆= nqτT
s
q
T=∆ ∆
+≤<∆
−2
1
2
1nn τ
TimeTime--Quantized Random Sampling TQQuantized Random Sampling TQ--RSRS
-50
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel47
TQ-RS description for qT=4
0 20 40 60 80 100 120 140-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
fréquences (MHz)
dsp moyennée (dBm)
0 20 40 60 80 100 120 140-60
-50
-40
-30
-20
-10
fréquences (MHz)
dsp moyennée (dBm)
05.0/ =sTσ 288.0/ =sTσ
Analyse spectrale sur [0, qT.fs/2] (100 TQ-ARS) pour fs = 16.6 MHz, qT=16
Traitementnumérique
enbandedebase
ADC
CLK_US
(a ) Traitement uniforme en bande de base
Traitementnumérique
enbandedebase
Mélangeurs
LNA
Multi- bande
Filtres RF
0°
90°
I
Q
Antenne
Multi- bande
Commutateur
RF
I
QADC
Etage RF
AAF
reprogrammable
AAF
reprogrammable
AGC
AGC Traitem
entnumérique
enbandedebase
Récepteur NUS multiRécepteur NUS multi--standardstandard
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel48
Traitementnumérique
enbandedebase
Algorithmede
reconstruction
� Etage RF identique pour US et NUS
� Standards : GSM/UMTS/WiFi
� Architecture de réception homodyne/low-IF
� Homodyne � la réception multistandard
� Low-IF � standards à bande étroite
� AAF programmable
� En modifiant l’ordre de l’AAF
� En modifiant la bande passante de l’AAF
� AAF flexible
� Unique pour GSM/UMTS/WiFi
� Moins de complexité et de consommation
(a ) Traitement uniforme en bande de base
(b ) Traitement non uniforme en bande de base
Traitem
entnumérique
enbandedebase
ADC
CLK_ NUS
I
QADC
Etage RF
AAFFlexible
d’ordre fixe
AAFFlexible
d’ordre fixe
Algorithmede
reconstruction
Traitem
entnumérique
enbandedebase
Algorithmede
reconstruction
� Diminution de la fréquence d’échantillonnage
moyenne
� Utilisation d’une horloge non uniforme
� Diminution de la consommation dynamique de
l’ADC
� Reconstruction du signal NUS en un signal US
� Nécessité pour le traitement DSP en aval
� Vérification de la dynamique du signal
� Dynamique et fréquence d’échantillonnage élevées
� Nécessité d’un AGC dans la chaîne de traitement
US
� Diminution de la fréquence d’échantillonnage
moyenne dans la chaîne de traitement NUS
� Existence d’un ADC satisfaisant
� Elimination de l’AGC
� m=log2(qT)
� Compteur Gray pour réduire les glitches dans les phases générées
� LFSR : générateur pseudo-aléatoire
CLK
Compteur de Graymbits
Fonction CombinatoireqTPhases
Gm-1
q
G0G1...
fclkPhases non chevauchantesPseudorandom Signal Sampler
Générateur de signaux pseudoGénérateur de signaux pseudo--aléatoirealéatoire
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel49
� LFSR : générateur pseudo-aléatoire à distribution uniforme
p(x)=xm+xn+1 , 0 < n < m
� Multiplexeur : Choix de la phase selon la valeur du LFSR
� TQ-JRS uniforme
MUX qT :1LFSRm bits
L1
Lm -1
L0 Multiplexeur
PSSout
PSS
fclk
D
Q
i(k)
fclk=200 MHz
Ts
∆
Résultats de synthèse du PSS sur Stratix IIRésultats de synthèse du PSS sur Stratix II
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel50
Ti(k)
fclk=200 MHz
qT= 16
σ/Ts = 0.2703
∆
� Surface active : 470 (µm)²
� Fréquence de fonctionnement entre 1 MHz et 200 MHz
� Puissance Consommée: 1.45 µW à 290.4 µW
Réf fs (MHz) Surface Puissance dissipée Technologie
Résultats d’implémentation en technologie CMSO Résultats d’implémentation en technologie CMSO 6565nmnm
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel51
Artyukh
200553.546 185mm x 162 mm 8.25 W PCB (Printed Circuit Board)
Bhatti
2005N.C. 3264 (µm)² N.C. Objectif 130nm IBM Cu-11
Bhatti
2006N.C. 3350 (µm)² N.C. Objectif 130nm IBM Cu-11
Ozoguz
200543.7 N.C. 2.7 mW
Spice AMS SiGe 0.35µm BiCMOS
Ce travail
1 to 200 470 (µm)²1.45 µW à 1MHz
jusqu’à 290.4 µW à 200 MHzObjectif 65 nm digital CMOS
RS-232
USB
Blaster
Validation expérimentaleValidation expérimentale
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel52
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6-180
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0DSP du signal échantillonné reconstruit
DSP (dBm)
Fréquence(MHz)
y__US
y__PSS
Résumé des contributionsRésumé des contributions
Etude théorique
� Généralisation du théorème de l’anti-repliement spectral� Formulation analytique des densités spectrales d’énergie� Méthode de représentation spectrale
Nouvelle architecture de réception avec une
� AAF unique pour les standards GSM/UMTS/WiFi
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel53
réception avec une numérisation de signaux multistandard par NUS
GSM/UMTS/WiFi� Relaxation des contraintes sur l’ADC� Suppression de l’AGC
Conception du PSS
� Ni chevauchement ni glitches� Surface : (470µm)²� fs : 1 MHz � 200 MHz� Pcons(PSS) : 1.45 µW � 290.4 µW
Ptate-forme de test� Diminution de Pcons(ADC)� ADC pipeline inapproprié pour le NUS
Circuits de filtrage de décimation et
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel54
de sélection numérique des canaux à faible consommation
modulateurSigma-Delta
canal désirébruit hors bande
bruit de quantification Discrétisation et
quantification des signaux
Spectre à l’antennede réception
Principe de la sélection numérique des canaux
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel55
Filtrenumérique
décimateur
bruit résiduel
0 fe/2 fe
fe
fe/2
reçus
Élimination des canaux adjacents et du bruit de
quantification
Décimation du signal
Topologie de l’architecture Radio
Spécifications du standard Radio
Caractéristiques du transmetteur, ∆f, Pin, Pout, NF, CNR, SNR, …
Profils des interférents et des bloqueurs
Architecture RF
Paramètres de l’étage RF
Paramètres du CAN
Stratégie de synthèse en Radio numériqueStratégie de synthèse en Radio numérique
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel56
Contraintes de synthèse
Résolution de filtrage
Capacité de calcul
Consommation de puissance
Surface occupée
Caractéristiques du canal radio
Dynamique du signal
Structure de filtrage
Gabarit des filtres
Types des filtres numériques
Architecture du circuit de filtrage
f
fDN sa
sp ∆≈ ∞ ).,( δδ
Bande de transition étroite
Fréquence d’échantillonnage élevée
Structure du filtre numérique de sélection de canalStructure du filtre numérique de sélection de canal
pδ
Amplitude
f
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel57
M
NfMPS sa=⟩⟨
Structure en cascade optimisée
0 fp fSfsa/2 f
Sδ
Ordre élevé!
Complexité élevée !
11èreère structure de filtrage de sélection de canalstructure de filtrage de sélection de canal
Sigma-Deltamodulator
CombFilter
FIR Half-band filter
FIR channelselectorM 2 2
Sigma-Deltamodulator
CombFilter
FIR Half-band filter
IIR channelselectorM 2 2
(a)
(b)
-20
0
20Reference and quantized half-band response
0
20Reference and quantized FIR response
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel58
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9-120
-100
-80
-60
-40
-20
Normalized Frequency
dB
Filter : ReferenceFilter : Quantized
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9-100
-80
-60
-40
-20
Normalized Frequency
dB
Filter : ReferenceFilter : Quantized
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
-20
-15
-10
-5
0
5
Normalized Frequency
dB
Reference and quantized IIR filter response
Filter : ReferenceFilter : Quantized
Optimisation des opérateurs de filtrageOptimisation des opérateurs de filtrage
x3
x2
x1
x0
x3
x2
x1
D1
D2
Look
up table
h0
h1
h3
+ / -
<<
<<1
<<5
x1
x2
x3
z-1 z-1 z-1 z-1 z-1 z-1z-1 z-1
z-1 z-1 z-1 z-1 z-1 z-1 z-1z-1
z-1 z-1 z-1 z-1 z-1 z-1 z-1
z-1
<<3
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel59
x0
x3
x2
x1
x0
D3
REG
<<6
<<3
<<2
-
-
-
-
<<1
<<5y
Architecture à base de la technique d’arithmétique
distribuéeArchitecture à base de la technique de
partage d’éléments communs
Processeur de filtrage de décimation à faible consommationProcesseur de filtrage de décimation à faible consommation
2
1z1
1
− − ( )221 −− z
3
12 z1
1
+ −a
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel60
0 1 2 3
x 104
-200
-150
-100
-50
0SD output
Frequency (Khz)
SNR=17.75 dB
db
0 20 40 60 80 100 120
-80
-60
-40
-20
0
Second stage output
Frequency (Khz)
SNR=26.96 dB
db
Prédistorteur numérique pour PA de
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel61
transmetteurs 3G/4G
Cellular base station transmitter block diagram
Problématique de l’ampli de puissanceProblématique de l’ampli de puissance
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel62
• Power amplifier distortions• Nonlinearities effects on system performances
PA nonlinearities:Magnitude distorsion (AM/AM)
Phase distorsion(AM/PM)
Intermodulation (IMD)
Vo(t)Vi(t)
Distorsions de l’ampli de puissanceDistorsions de l’ampli de puissance
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel63
( ) ( )( )ttAvi 21 coscos ωω += ...3
3
2
210 ++++= iiio vcvcvccv
g(.)V
o(t)Vi(t)
( ) ( )( ) ( )( ) ( )( )tvjg
iaiietvgtvgg φ==.
12 ωω −
212 ωω −
12ω
2ω
122 ωω −
22ω
21 ωω +13ω 23ω
122 ωω +212 ωω +
1ω2ω1ω
Principe DPD: Digital PredistorsionPrincipe DPD: Digital Predistorsion
-34 -32 -30 -28 -26 -24 -22-36 -20
54
55
56
57
53
58
Gain (dB)
Pin (dBm)
Gain compression
-34 -32 -30 -28 -26 -24 -22-36 -20
54
55
56
57
53
58
Gain (dB)
Pin (dBm)
Gain compression
Courbe AM/AMde l'amplificateur
-8 -6 -4 -2 0 2 4-10 6
-105
-100
-95
-110
-90
Phase (deg)
Pin (dBm)
AM/PM
-8 -6 -4 -2 0 2 4-10 6
-105
-100
-95
-110
-90
Phase (deg)
Pin (dBm)
AM/PM
Courbe AM/AMdu prédistordeurCourbe AM/PM
de l’amplificateur
Courbe AM/PMdu prédistordeur
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel64
Architecture numérique du DPDArchitecture numérique du DPD
3 2
Ip , Q pD ig ita l
m o d u la t io n
I_ D A C
D A C 2 X 1 6 b its 1 G s p s
S P I
4
F P G A IO U T 1 _N
Q _ D A C
IO U T 1 _ P3 2
1 6
1 6IO U T 2 _N
IO U T 2 _ P
to D S P
V IN +
V IN -
M o d c o n tro l
1 2
P AA D C 1 2 b it 2 1 0 M s p s
A D CY f
I/Q
M o n ito r in g (A F E , A D C , D A C )
L in k _ p o r t
L 0
D P D
A lg o r ith m
D S P
L U T
U p d a tin g
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel65
S D R A M
S h a re d d a ta b u s
M o d c o n tro l
4
to D S P
to D S P
L U T U p d a te
Q
F IR ta p s
IF la s h (4 M b y te )
D S P B o o t
6 4@ 1 2 8 M H z
4
P F
(A F E , A D C , D A C )
S h a re d a d re s s b u s
3 23 2
6 4
6 43 26 43 2
IP implantées sur FPGAIP implantées sur FPGAI/Q
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel66
Validation expérimentale du DPDValidation expérimentale du DPD--PAPA--BTS BTS 33G/G/44GG
Interface GPIB
Générateur de signaux
2
3
4
5
6
7
8
8 10 12 14 16 18 20
non linearized
linearized
EV
M (
%)
Backoff (dB)
Amplificateur de puissance
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel67
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
2130 2135 2140 2145 2150
entrée
non-linéarisé
pré-distorsion sans mémoire
DS
P (
dB
m)
Fréquence (MHz)
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
2120 2130 2140 2150 2160
entrée
pré-distorsion sans mémoire
prédistorsion multi-branche
DS
P (
dB
m)
Fréquence (MHz)
Analyseur de spectres
Analyseur de signaux vectorielAnalyse du signal
Objectifs des travaux sur
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel68
la Cognitive Radio
Objectifs des travaux de la thèse de Mlle Ines Eleuch
– Étude de l’état de l’art:
• Radio opportuniste (détecteurs du spectre);
• Architecture radio cognitive proposées dans la littérature;
• Techniques d’intelligence artificielle et leur utilisation en traitement du signal.
– Proposition d’une architecture du cerveau cognitif comportant des modules de:
• Perception autonome de l’environnement RF;
• Raisonnement et prise de décision du mode de transmission (bande RF, modulation,
11èreère Thèse: Architecture Radio Cognitive utilisant des Thèse: Architecture Radio Cognitive utilisant des techniques d’intelligence algorithmiquetechniques d’intelligence algorithmique
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel69
• Raisonnement et prise de décision du mode de transmission (bande RF, modulation, codage, technique d’accès) selon les informations récupérées de la base des connaissances (état RF, état de l’équipement, exigence en terme de la qualité de service);
• Apprentissage par induction à partir des résultats des interactions passées (incrémentation de la base des connaissance).
– Développement d’un système d’exploitation embarqué dédié aux traitements radio cognitifs et offrant des API pour
• le traitement du signal en bande de base;
• La décision;
• l’incrémentation de la base des connaissances (apprentissage).
– Évaluation des performances par simulation et tests expérimentaux
Objectifs des travaux de la thèse de Mlle Salma Bourbia
– Étude approfondie du concept de la Radio Cognitive, des premières solutions technologiques proposées
– Étude et définition des techniques et des circuits de détection des paramètres observables d’un réseau ou d’un nœud Radio
– Proposition de nouveaux algorithmes de pilotage actif des facteurs de l’environnement radio
– Conception niveau système radio et co-design hardware / software des étages
22èmeème Thèse: CoThèse: Co--design hardware / software d’un système radio design hardware / software d’un système radio logicielle pour la radio cognitive logicielle pour la radio cognitive
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel70
– Conception niveau système radio et co-design hardware / software des étages numériques pour l’implémentation de la radio cognitive
– Simulations et implémentation
• Implémentation hardware
– Optimisation des opérateurs arithmétiques
– Réduction de la puissance de consommation
• Implémentation software
– Techniques d’intelligence et de reconfigurabilité
– Optimisation du fonctionnement embarqué en temps réel
Étude des approches de perception de l’environnement RF dans un contexte multistandard
Environment RF(Electromagnétique, matériel, réseaux, utilisateur)
Travail en coursTravail en cours
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel71
Perception Decision
Base Connaissance
Apprentissage
Optimisation
Cerveau Cognitif
• Détection et classification des signaux modulés, basées sur la théorie de la détection et la modélisation cyclostationnaire
• Travaux en cours d’étude:– AV Dandawate, GB Giannakis " Statistical tests for presence of cyclostationarity " IEEE trans on signal processing Vol 42 No 9, 1994.
– P. MARCHAND, "Détection et reconnaissance de modulations numériques à l’aide des statistiques cycliques d’ordre supérieur ", thèse de doctorat, INPG, 1998.
– M. GHOZZI, “Détection cyclostationnaire des bandes de fréquences Libres,” thèse de doctorat, Université de Rennes I, 2008.
Étude des techniques utilisées dans la perception Étude des techniques utilisées dans la perception du spectre du spectre
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel72
thèse de doctorat, Université de Rennes I, 2008.– R. Weber, C. Faye, détecteur temps réel de signaux cyclostationnaires, principe et implémentation, 6ème colloque GRETSI, 1997.
• Détection et classification des signaux modulés, basées sur les réseaux de neurones
• Travail en cours d’étude:– Bin Le, Thomas W.Rondeau, David Maldonado, and Charles W.Bostian "Modulation identification using neural networks for cognitive radios " , SDR Forum , 2005.
• Problématique soulevée !Complexité de calcul� Traitement temps réel ???
Merci pour votre attention
Rennes, Février 2009, Systèmes et circuits radiocommunications multi-standard, A. Ghazel73
Merci pour votre attention
CIRTACOM
SUP’COM, Cité Technologique des Communications 2088 El Ghazala, Ariana, TunisieTél. +216 71 857 000, Fax. +216 71 856 829 www.supcom.rnu.tnContact: adel.ghazel@supcom.rnu.tn
Recommended