Méthode numérique d'optimisation spectrale, appliquée à la modulation Q²PSK et aux systèmes multi-porteuses

Abstract

Dans les systèmes de communications numériques, l’intégration de multiples applications sur un même support, entraîne la mise en jeu des débits d’information qui ne cessent de croître. Les bandes de fréquences des supports physiques de transmission s’encombrent de plus an plus. La mise au point des procédés de modulation à haute efficacité spectrale s’impose. Dans le présent travail, nous développons une méthode numérique afin d’optimiser les performances spectrales de certains procédés de modulation, notamment, la modulation 4-dimensionnelle Q²PSK ainsi que les systèmes multiporteuses. La méthode d’optimisation consiste à échantillonner les réponses impulsionnelles des filtres d’émission et de réception, pour pouvoir optimiser les échantillons numériquement selon une fonction objective liée à l’allure asymptotique de la densité spectrale. La version classique de la modulation Q²PSK (Quadrature Quadrature Shift Keying) proposée par Saha & Birdsall en 1989 n’arrive pas à doubler l’efficacité spectrale par rapport à la modulation MSK, puisque elle consomme plus en matière de bande passante. Grâce à la version optimisée de faciliter la mise au point des filtres d’émission et de réception, les formes d’impulsions proposées sont à durée limitée. Si cette durée excède selle d’un symbole, une contrainte liée aux interférences entre symboles (IES) s’impose. La deuxième partie de ce travail est consacrée à l’application de la méthode d’optimisation en question aux systèmes multi-porteuses. Le principe des systèmes multi-porteuses et de minimiser la sélectivité fréquentielle du canal (ex : canal radio mobile) en divisant le flux à transmettre sur plusieurs sous-porteuses. Le système OFDM (Orthogonal Frequency division multiplexing). Est connu par son orthogonalité spectrale fragile à cause de la forme de son spectre. Sur un canal à sélectivité temporelle (effet Doppler), le système OFDM subit de fortes interférences entre canaux (IEC). En ajoutant une contrainte liée à l’IEC, le système d’optimisation proposé arrive à ce concevoir des formes de spectres qui permettent de mieux résister aux environnements à effet Doppler. Les effets de désynchronisations fréquentielles et temporelles sur les performances des systèmes multi-porteuses sont examinés. Les résultats obtenus sont comparés à ceux du système OFDM, ainsi qu’à ceux du système multi-porteuse basé sur l’impulsion gaussienne, proposé par Kammeyer en 1992.