Soutenance_CLG.ppt

Prototypage d’un système MIMO-MC-CDMA
sur plate-forme hétérogène
Christophe Le Guellaut
Thèse de doctorat – INSA de Rennes
26 janvier 2009
Directeur de thèse : Fabienne Nouvel
Groupe Communications Propagation Radar
Équipe Prototypage et system on chip

Christophe Le Guellaut – IETR INSA
sur plate-forme hétérogène 2
Plan de la présentation
 Les systèmes sans-fil
 La plate-forme de prototypage SUNDANCE
 Le système MC-CDMA
 Étude et implémentation du système MIMO-MC-CDMA
 Conclusions et perspectives
Les systèmes sans-fil
La plate-forme de prototypage SUNDANCE
Le système MC-CDMA
Étude et implémentation du système MIMO-MC-CDMA
Conclusions et perspectives

L’évolution des systèmes sans-fil
Objectifs de la thèse
Le système MC-CDMA

 Appareils communicants dédiés à
certains services (ou réseaux)
 Mobile
 Réseau cellulaire
 Téléphonie, SMS
 PC
 Réseau local (LAN)
 Internet par réseau téléphonique
fixe (RTC, RNIS)
Le système MC-CDMA

 De nouveaux services pour le
mobile
 WPAN(1) (Bluetooth)
 Internet par Wi-Fi (WLAN(2))
 Internet par réseau cellulaire
(UMTS)
 Voie sur IP (VOIP) avec Unik
 De nouvelles possibilités pour le
PC
 Internet mobile (réseau cellulaire)
 De plus en plus de standards dans
les terminaux
Internet
(1) : WPAN : Wireless Personnal Access Network
(2) : WLAN : Wireless Local Access Network
3G
Le système MC-CDMA

 Architectures reconfigurables statiquement (architecture paramétrable)
 Nécessite l’arrêt de la transmission, puis la réinitialisation à chaque changement de
configuration
 Architectures reconfigurables dynamiquement
 Permet à tout instant de désallouer des ressources
 Changement de configuration pendant une communication (temps-réel)
 Ex. : radio-logicielle, radio cognitive
UMTS
GSM
Le système MC-CDMA
 Multiplication des standards = multiplication des puces intégrées
 Terminal « universel » sur une architecture adéquate (reconfigurable)

 Les thématiques
 Nouvelle forme d’onde (4G),
communes aux réseaux locaux et
cellulaires maximisant
 Le débit
 Le nombre d’utilisateurs
 La fiabilité de la liaison
 Les formes d’onde de type OFDM
ou MIMO-OFDM (LTE, Wimax)
fortement pressenties
 Plate-forme multi-standards pour
tester différentes formes d’onde
Le système MC-CDMA

 Travaux antérieurs à la thèse
 Plate-forme Sundance (cartes, composants, code)
 Modem MC-CDMA sur une bande de 25 MHz (débits ~20 Mbit/s) sur canal
analogique filaire
 Contexte
 Projet Palmyre(1) (2002 – 2005)
 Projet Palmyre 2 (2007 – 2013)
 Objectifs
 Développer la partie numérique du modem pour incorporer la composante MIMO
 MIMO 2x2
 Problématiques d’estimation de canal, de synchronisation dans le cas MIMO
 S’interfaçer avec un canal :
 Canal réel + segment RF associé
 Simulateur de canal
 Enrichir la plate-forme avec de nouvelles applications
(1) : PlAte-forme de déveLoppeMent d’évaluation des sYstèmes Radio-Electriques
Le système MC-CDMA

Le système MC-CDMA
La plate-forme de prototypage

 La plate-forme Sundance
 1 émetteur  PC + cartes
Sundance (TX)
 1 canal  composants analogiques
 1 récepteur  PC + cartes
Sundance (RX)
 Des solutions Sundance modulaires
 1 carte mère (relié au PC par port
PCI)
 Des cartes filles (DSP, FPGA,
convertisseurs)
Canal
Tx
Rx
DSP FPGA CAN/CNA
Le système MC-CDMA

 Emetteur
 DSP (SMT335)
 TI C6201 à 200 MHz (virgule fixe)
 FPGA (SMT398)
 Virtex-2 à 2 millions de portes
 CNA (SMT388)
 14 bits non signés @ 130 MHz
 Ports de communications
 Sundance digital bus (SDB) à 200 Mo/s
 Communication port (CP) à 20 Mo/s
 Partitionnement du système :
 DSP : configuration du modem
 FPGA : schéma de transmission
 Sortie du CNA
 signal MC-CDMA (B=25 MHz)
 FI1 = 12,5 MHz, ou 37,5 MHz
Le système MC-CDMA

Le système MC-CDMA
 Récepteur
 DSP (SMT375)
 TI C6701 à 200 MHz (virgule flottante)
 FPGA (SMT398)
 Virtex-2 à 2 millions de portes
 CNA (SMT380)
 12 bits non signés @ 130 MHz
 Ports de communications
 Sundance digital bus (SDB) à 200 Mo/s
 Communication port (CP) à 20 Mo/s
 Partitionnement du système :
 DSP : configuration du modem
 FPGA : schéma de réception

 Le canal (filaire) utilisé
 Amplificateur 20 dB
 Atténuateur variable 0 – 60 dB
 Filtre d’émission (passe-bas, fc =
50 MHz)
Le système MC-CDMA
Horloge
 D’autres canaux à considérer
 Simulateur de canal sans-fil (logiciel ou
matériel)
 Canal « réel » (rajout d’un segment RF)

La technique MC-CDMA
Les paramètres systèmes
La chaîne d’émission réception
L’estimation de canal
La synchronisation trame
Résultats d’implémentation du système SISO
Le système MC-CDMA

1 symbole MC-CDMA
 Combinaison de l’OFDM et du CDMA
 Le CDMA étale les données d’après le facteur d’étalement Lc
 L’OFDM multiplexe les données sur Nc sous-porteuses
 Accès multiple provient du code attribué à chaque utilisateur
 Exemple : Lc=16, Nc = 64 et 3 utilisateurs
1 2 3 4
3ème utilisateur
2ème utilisateur
1er utilisateur
1 16 32 48 64
Sous-porteuses
t
1 2 3 4
1 2 3 4
Codes
… … … …
Le système MC-CDMA

 Forme d’onde MC-CDMA
paramétrable
 Estimation de canal
 canal quasi-statique
 Applications « indoor »
 Synchronisation trame
 Détection du début de trame
 Sortie de la chaîne en fréquence
intermédiaire
 FI = 12,5 MHz
 FI = 37,5 MHz
Mode SISO
Formes d’onde CDMA, OFDM, MC-
CDMA
Bande 25 MHz
Constellation MDP4 - MAQ16
Gain d’étalement Lc 2 - 32
Nombre de points Nc (FFT) 64 - 256
Nombre d’échantillons (Ng) de
l’intervalle de garde (IG)
0 - 100
Nombre de symboles par trame 6 - 20
Nombre de symboles d’estimation
par trame
1
Nombre de symboles de
synchronisation par trame
1
Le système MC-CDMA

La chaîne d’émission-réception
CNA
BBFI
IG
IFFT
PAD
Entrelaceur
Étalement
Map.
Insertion
Estimation
Insertion
Synchro
Canal
SISO
CAN
FIBB
Synchro
IG-1
FFT
PAD-1
Égalisation
Entrelac.
-1
Étalement
-1
Map.-1
Estimation
du canal
Le système MC-CDMA

Trames MC-CDMA
La chaîne d’émission-réception
 Prototype fonctionnel
 Débits de l’ordre de 20 Mbit/s
 Latence de quelques sec. lors de la
transmission d’un flux vidéo
 Visualisation des erreurs de
transmission
 Améliorations envisageables
 Synchronisation fréquentielle
 Canal sans-fil
 Autre forme d’onde
Symboles d’estimation
et de synchronisation
Le système MC-CDMA

 Remarques sur le format des trames
 Rythme identique sur toute la chaîne (25
MHz)
 Format de trame déterminé en
début de chaîne
 Symboles nuls pour recevoir le
symbole pilote, le symbole de
synchronisation
 En début de chaîne, des espaces inter-
symboles pour l’intervalle de garde
 OFDM_WAIT
 Entre les trames, des pauses
 FRAME_WAIT
 Transmission par flux continu ou par
« burst »
Le système MC-CDMA

 Avant le passage au MIMO
 Estimation de canal SISO
 Synchronisation trame SISO
 L’estimation de canal pour les systèmes multi-porteuses
 Estimation des coefficients du canal sur chaque sous-porteuse (fréquentielle)
 A l’émission, insertion de données connues du récepteur (pilotes)
 En réception, détermination des coefficients du canal Hk (par sous-porteuse)
 Egalisation de canal
 Compensation des effets du canal
 Algorithmes de détection
Le système MC-CDMA

L’estimation de canal à l’émission
Le système MC-CDMA
 Insertion de pilotes dans le flux de données
 Superposition des pilotes aux données (codage)
 Complexité
 Multiplexage des pilotes avec les données (1 symbole – ex. : 802.11)
Insertion de pilotes sur toutes les
sous-porteuses
1 Nc
… …
t
Pilotes
1 2
5 6
1 2
3 4
1 2
1 2
Pilotes
Sous-
porteuses

L’estimation de canal en réception
 Comparaison du symbole reçu au symbole local
 Simple à mettre en œuvre
 Calcul des coefficients d’égalisation
 Détection mono-utilisateur (MRC, EGC, ZF, MMSE)
 Détection multi-utilisateurs
Technique de détection Coefficient d’égalisation Commentaires
Combinaison à gain maximal
(MRC)
Optimal pour le BBAG
Combinaison à gain égal
(EGC)
Corrige les distorsions
de phase
Zero-Forcing (ZF) ou ORC Amplifie le bruit pour des
Hk faibles
Erreur quadratique moyenne
minimal (MMSE)
Estimation du RSB γk
*
k
k H
G 
2
*
k
k
H
H
k
G 
k
k
k
H
H
k
G

1
2
*


k
k
k
H
H
G
*

Le système MC-CDMA

 Zero-Forcing (ZF) utilisé pour son compromis performance/complexité
MF : Matched Filter
(filtre adapté)
Performances des algorithmes de détection mono-utilisateurs pour un système MC-CDMA non
codé sur canal de Rayleigh avec Lc = 16 = Nu (Nombre d’utilisateurs actifs).
Performances
ZF et MMSE
proches
Le système MC-CDMA

 Contribution sur la synchronisation SISO
 Initialement, signal entre émetteur et récepteur
 Synchronisation trame pour détecter le début des trames
 Emetteur et récepteur indépendants
 Principe
 Insertion d’une séquence spécifique dans le flux de données
 Un symbole complet de synchro, inséré en temporel après l’IFFT
IG
IFFT
Insertion
Synchro
Domaine
fréquentiel
Domaine
temporel
Le système MC-CDMA

 Séquence pseudo-aléatoire (SPA) à longueur maximale
 Autocorrélation forte
 Intercorrélation faible
Le système MC-CDMA
 En réception, un corrélateur détecte le symbole de synchro dans le flux
 Pic de corrélation dépendant de la longueur de la séquence
 Un comparateur à seuil décide du début de trame (PFA, PND)
 2 types de corrélation pour détecter le début de trame
 Intercorrélation de la séquence reçue avec une séquence locale (classique)
 Autocorrélation de la séquence reçue (optimisée / complexité)

 Synchronisation par intercorrélation
 Flux de données corrélé avec la séquence de synchro locale
 Avantage : méthode connue, efficace
 Inconvénient : besoin important en ressources (mémoires, MAC)
 Méthode trop complexe pour notre cible, on utilisera plutôt l’autocorrélation




N
n
y
x n
y
n
x
C
1
, )
(
).
(
)
( 

Le système MC-CDMA

 Synchronisation par autocorrélation
 Principe :
 Corrélation sur 2 demi-séquences identiques (= autocorrélation)
 Plus de référence locale fixe, mais des séquences glissantes
 Avantage :
 Complexité diminuée : seulement 2 x et 2 +/-
 Inconvénient :
 Amplitude du pic moins élevée
 Réglage du seuil
Le système MC-CDMA

 Influence de l’intervalle de garde (IG) sur la corrélation
 L’IG est un préfixe cyclique
 L’IG se rajoute sur le symbole de synchro
Le système MC-CDMA
Corrélateur
(A)
S1
S1 IG
(A)
(B)
S1
S1 IG
(B)
(C)
S1
S1 IG
(C) (D)
S1
S1 IG
(D)
 L’IG provoque un effet palier sur le maximum d’autocorrélation (Ng pics)
 Le palier permet de renforcer la synchronisation en évitant les fausses
alarmes

 Effet du seuillage :
 Le seuillage provoque une avance de synchronisation
Le système MC-CDMA
seuil
C>seuil
Comparateur à seuil
Corrélateur
 L’avance de synchro est absorbée par l’IG et modifie la placement de la fenêtre
de FFT (rotation de phase)
 La rotation de phase sera compensée lors de l’égalisation
 La synchronisation trame a été validée et a permis de rendre TX et RX
indépendants

 Résultats d’implantation sur cible
FPGA
 Le design complet du TX occupe
56% de la cible
 Le design complet du RX occupe
67% de la cible
 Fonctions les plus coûteuses
 FFT/IFFT (CORE)
 FHT (CORE transformée
d’Hadamard)
 Transposition en FI
 Estimation/égalisation
 Passage à une forme d’onde plus
complexe peut être délicat pour
l’implantation sur la cible
Occupation du design
MC-CDMA TX (SISO)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
S
l
i
c
e
s
F
l
i
p
-
F
l
o
p
L
U
T
4
B
R
A
M
M
u
l
t
1
8
Taux
d'occupation
MC-CDMA RX (SISO)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
S
l
i
c
e
s
F
l
i
p
-
F
l
o
p
L
U
T
4
B
R
A
M
M
u
l
t
1
8
Taux
d'occupation
Le système MC-CDMA

Les techniques MIMO
Proposition d’un système MIMO-MC-CDMA
Le schéma STBC-OFDM modifié
L’estimation de canal MIMO
La synchronisation trame dans le cas MIMO
Résultats d’implémentation du système MIMO
Le système MC-CDMA

Les techniques MIMO
 Plusieurs antennes à l’émission et à la réception (2x2, 4x2, 2x4, 4x4, etc.)
 Une nouvelle dimension : l’espace
 Multiplexage spatial pour améliorer le débit (BLAST)
 Diversité spatiale pour fiabiliser la liaison : codage temps-espace en bloc, en treillis
(STBC, STTC)
 On s’intéresse aux schémas MIMO 2x2 utilisant la diversité spatiale
 Améliorer la robustesse de la liaison
 Schéma « simple » à implémenter
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA

Les techniques MIMO
 Un schéma de diversité spatiale pour MIMO 2x2 : le schéma d’Alamouti
 Schéma de codage en bloc, simple (  , (.)* ), orthogonal
 Rendement du code R = 1 (maximal)
 Récepteur simple
 Combinaison de l’Alamouti 2x2 avec l’OFDM
 SFBC-OFDM : codage des sous-porteuses d’un symbole OFDM
 STBC-OFDM : codage des symboles OFDM
 Applications de type indoor
 Diversité spatiale uniquement








2
1
X
X
X
X
*
1
*
2
Ant. 1
Ant. 2
[t+Ts] [t]
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA

Proposition d’un schéma d’émission MIMO
Canal
MIMO
CNA
BBFI
IG
IFFT
PAD
Entrelaceur
Étalement
Map.
Insertion
Estimation Synchro
STBC
CNA
BBFI
IG
IFFT
PAD Synchro
CAN
FIBB
Synchro
IG-1
FFT
PAD-1
STBC-1
Entrelac.
-1
Étalement
-1
Map.-1
CAN
FIBB
IG-1
FFT
PAD-1
Estimation
du canal
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA

Les paramètres du système MIMO proposé
 Mêmes caractéristiques que le
système SISO
 Trame MIMO différente de la trame
SISO (contrainte architecturale)
 2 symboles de synchro
 2 symboles d’estimation
 Avantage
 Simplicité de mise en œuvre et
validation rapide
 Inconvénient
 Non optimal
 Perte en débit utile
Mode MIMO
Formes d’onde MIMO- MC-CDMA
Bande 25 MHz
Constellation MDP4 / MAQ16
Gain d’étalement Lc 2 - 32
Nombre de points Nc (FFT) 64 - 256
Intervalle de garde Ng 0 - 100
Nombre de symboles par trame 6 - 20
Nombre de symboles d’estimation
par trame
2
Nombre de symboles de
synchronisation par trame
2
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA

Étude d’un nouveau schéma d’émission MIMO
 Schéma MIMO proposé
 2 IFFT (Tx)
 2 FFT (Rx)
 Propriété intellectuelle (IP) FFT 2.1
XilinX
 Mode « streaming » (continu)
 Besoin important en ressources
 Contribution : un nouveau schéma
MIMO avec 1 seule IFFT
Ressources de la cible utilisées par
l'IP FFT 2.1 XilinX (streaming)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
S
l
i
c
e
s
B
R
A
M
M
u
l
t
1
8
Taux
d'occupation
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA

 Principe de la contribution
 Les codeurs STBC (Alamouti, Tarokh) insèrent de la redondance dans le flux
de données
 Ces données sont envoyées à un bloc OFDM (IFFT)
 Idée : l’OFDM calcule inutilement des IFFT sur ces redondances. Ces
redondances peuvent être exprimées en fonction des symboles non codés
après IFFT
 Avantages :
 1 seul bloc IFFT quel que soit le nombre d’antennes d’émission
 Simple à mettre en œuvre
 Schéma en réception inchangé
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA

 Démonstration pour 2 antennes Tx (Alamouti) :
 Soit la matrice de codage d’Alamouti codant les symboles fréquentiels X1 et X2 :
 Les symboles codés STBC sont transformés par IFFT :
*
2
*
1
 
 
 
 
 
1
2
X X
X X
*
2
*
1
( ) ( )
( ) ( )
IFFT IFFT
IFFT IFFT
 
 
 
 
 
1
2
X X
X X
Ant. 1
Ant. 2
[t+Ts] [t]
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA

 Or, en utilisant la propriété , où :
 Alors :
*
*
x
X ~
)
( 
IFFT
 
 









 1
1
,
0
si
,
~
avec
,
~
~ 0
*
*
N
k
x
k
x
x
x
N
k
k
k
x

















2
*
1
1
*
2
2
1
x
x
x
x
X
X
X
X
~
~
)
(
)
(
)
(
)
(
*
1
*
2
IFFT
IFFT
IFFT
IFFT
Les techniques MIMO
x
x
Le système MC-CDMA

 On obtient un nouveau schéma d’émission OFDM-CSTBC
 Matrice de codage STBC modifiée (CSTBC) pour l’équivalence avec le schéma
classique
 Exemple pour 2 antennes d’émission :
Schéma classique STBC-OFDM
avec codage d’Alamouti
Nouveau schéma OFDM-CSTBC
avec codage d’Alamouti








2
*
1
1
*
2
x
x
x
x
~
~
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA

 Architecture du codeur CSTBC proposé
 Besoin en BRAM, slices
 Compatible STBC, CSTBC
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA
Occupation du design (C)STBC
0%
20%
40%
60%
80%
100%
S
l
i
c
e
s
F
l
i
p
-
F
l
o
p
L
U
T
4
B
R
A
M
M
u
l
t
1
8
Taux
d'occupation

 Implantation des systèmes STBC-
OFDM et OFDM-CSTBC
 1 seule IFFT au lieu de 2
 Complexité du bloc CSTBC
équivalente à celle du bloc STBC
 Économie des ressources d’un
facteur 2
 Valide pour tout système STBC-
OFDM
 1 seule IFFT quel que soit le
nombre d’antennes d’émission
 Non applicable en réception
STBC-OFDM
0%
20%
40%
60%
80%
100%
S
l
i
c
e
s
B
R
A
M
M
u
l
t
1
8
Taux
d'occupation
OFDM-CSTBC
0%
20%
40%
60%
80%
100%
S
l
i
c
e
s
B
R
A
M
M
u
l
t
1
8
Taux
d'occupation
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA

La chaîne d’émission-réception MIMO initiale
Canal
MIMO
CNA
BBFI
IG
IFFT
PAD
Entrelaceur
Étalement
Map.
Insertion
Estimation Synchro
STBC
CNA
BBFI
IG
IFFT
PAD Synchro
CAN
FIBB
Synchro
IG-1
FFT
PAD-1
STBC-1
Entrelac.
-1
Étalement
-1
Map.-1
CAN
FIBB
IG-1
FFT
PAD-1
Estimation
du canal
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA

La chaîne d’émission-réception MIMO proposée (finale)
Canal
MIMO
CNA
BBFI
IG
Entrelaceur
Étalement
Map.
Insertion
Estimation Synchro
PAD
CNA
BBFI
IG
Synchro
CAN
FIBB
Synchro
IG-1
FFT
PAD-1
STBC-1
Entrelac.
-1
Étalement
-1
Map.-1
CAN
FIBB
IG-1
FFT
PAD-1
Estimation
du canal
IFFT CSTBC
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA

L’estimation de canal MIMO (à l’émission)
 L’estimation du canal vue précédemment (SISO) n’est plus valable
 La superposition des pilotes en réception créée de l’interférences entre pilotes
 Choix de la séquence pilote
 Motif pair/impair empêchant la perte d’orthogonalité grâce à l’insertion de pilotes
nuls
 2 séquences différentes sur chaque antenne d’émission, de longueur (Nc/2)
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA

L’estimation de canal MIMO (en réception)
 La moitié des sous-porteuses pour chaque coefficient du canal Hij
 Interpoler les pilotes manquants (interpolation linéaire, Wiener, …)
 Une interpolation simple
 On suppose le canal constant sur 2 sous-porteuses consécutives
 Chaque sous-porteuse manquante est la copie de la sous-porteuse précédente
Estimation MIMO (Rx)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
S
l
i
c
e
s
B
R
A
M
M
u
l
t
1
8
Taux
d'occupation
Les techniques MIMO
Architecture du bloc d’estimation en réception
Le système MC-CDMA

Egalisation de canal MIMO
 Egalisation
 Calcul des coefficients d’égalisation avec la
méthode ZF, appliquée au cas MIMO
Les techniques MIMO
Performances des algorithmes de détection mono-utilisateurs dans un système sur canal de Rayleigh
avec Lc = 64 = Nu (Nombre d’utilisateurs actifs) dans les contextes SISO, SIMO,MISO, et MIMO.


 
Nt Nr
j
k
ij
k
ij
H
H
k
ij
G
1
1 1
2
*
Le système MC-CDMA
1 dB d’écart
@ TEB = 10-3

Egalisation de canal MIMO
 Architecture de l’algorithme de détection
ZF MIMO
 Multiplieurs (MULT18)
 Blocs mémoires (BRAM)
 Division (Slices)
Détection ZF MIMO (Rx)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
S
l
i
c
e
s
B
R
A
M
M
u
l
t
1
8
Taux
d'occupation
Architecture du bloc de détection ZF MIMO en réception
Le système MC-CDMA
Les techniques MIMO

La synchronisation trame MIMO
 Sur chacune des voies Rx, un début de trame doit être décidé
 Synchronisation sur les deux voies indépendamment
 Choix des séquences
 2 SPA à longueur maximale, soit 2 séquences complexes S1 et S2
 Différentes sur chaque antenne TX
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA

La synchronisation trame MIMO
 Mise en œuvre
 2 blocs de synchronisation SISO
 Méthode d’autocorrélation
 1 mémoire pour aligner les 2 voies
 Synchronisation validée en
simulation
 Réglage du seuil
 Résultats d’implantation de la
synchro MIMO
 Peu complexe
Synchronisation MIMO (Rx)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
S
l
i
c
e
s
B
R
A
M
M
u
l
t
1
8
Taux
d'occupation
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA

Résultats d’implantation du système MIMO
 Résultats d’implantation sur cible
 Emetteur implanté (68% du FPGA),
notamment grâce au nouveau
schéma OFDM-CSTBC
 Récepteur trop complexe pour la
cible (124%)
 Pas d’optimisation en
réception, donc 2 FFT
 Les blocs d’estimation-
égalisation sont complexes
 Changer la cible pour
permettre la validation du
système
 Le système MIMO-MC-CDMA
proposé a été validé en simulation
Emetteur MIMO
0%
20%
40%
60%
80%
100%
S
l
i
c
e
s
F
l
i
p
-
F
l
o
p
L
U
T
4
B
R
A
M
M
u
l
t
1
8
Taux
d'occupation
Récepteur MIMO
0%
20%
40%
60%
80%
100%
S
l
i
c
e
s
F
l
i
p
l
u
t
B
R
A
M
M
u
l
t
1
8
Taux
d'occupation
Les techniques MIMO
Le système MC-CDMA

Le système MC-CDMA

Conclusions
 Objectifs atteints
 Finalisation du système SISO
 Ajout de la synchronisation trame
 Étude algorithmique et implémentation d’un système MIMO-MC-CDMA 2x2
 Codage MIMO d’Alamouti
 Estimation de canal MIMO / Egalisation
 Synchronisation trame MIMO
 Un nouveau schéma MIMO-OFDM très économique en terme de ressources
 MIMO-OFDM ou MIMO-MC-CDMA avec codage ST
 1 seule IFFT quel que soit le nombre d’antennes d’émission
Conclusions
Contributions
Perspectives
Le système MC-CDMA

Conclusions
 Objectifs atteints
 Plusieurs optimisations
 Passage en FI optimisé en ressources (filtres polyphases)
 Synchronisation par autocorrélation
 1 nouvelle application réseau (UDP)
 Toute application communiquant par UDP peut s’interfacer avec la plate-forme
 Aspects multi-disciplinaires de l’approche plate-forme
 Communications numériques (système, canal)
 Numérique (simulation, implantation sur DSP, FPGA)
 Analogique/segment RF (simulation, mesures),
 Réseaux (logiciels)
Conclusions
Contributions
Perspectives
Le système MC-CDMA

Communications internationales
 F. Nouvel, A. Massiani et C. Le Guellaut « Rapid Industrial Prototyping Heterogeneous
Plate-form : 3G/4G Wireless Systems », Design, Automation, and Test in Europe
(DATE’07), (Nice, France), avril 2007.
 C. Le Guellaut et F. Nouvel « Design and Implementation of an Optimized MIMO-OFDM
System », Proc. IEEE 10th International Symosium on Spread Spectrum Techniques
and Applications (ISSSTA’08), (Bologne, Italie), 25—28 août 2008
 C. Le Guellaut and F. Nouvel « Efficient Implementation of a MIMO-OFDM
Transmitter », Proc. Design of Circuits and Integrated Systems (DCIS’08), (Grenoble,
France), 12—14 novembre 2008.
Le système MC-CDMA
Conclusions
Contributions
Perspectives

 Perspectives
 Système :
 Mesures de performances (TEB, effet de la quantification sur le TEB)
 Autre forme d’onde
 Codeur de canal
 Connexion à un canal sans-fil (segment RF non finalisé)
 Plate-forme
 Évolution nécessaire de la plate-forme (nouveau FPGA, cœur de processeur)
• 1 carte défaillante (CAN)
• FPGA trop « petit » pour implanter un système MIMO
• FPGA bridé (ports SDB non fonctionnels)
 S’orienter vers les architectures reconfigurables, la radio-logicielle
 Palmyre 2
Le système MC-CDMA
Conclusions
Contributions
Perspectives

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Le système MC-CDMA

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