II. 2 « Orthogonal Frequency Division Multiplexing »
II.3 Les Standards
II.3.2 Généralités sur les Normes
Nous allons d’abord parler de la norme HiperLAN II. Une présentation très générale nous introduira dans ces standards de télécommunication. Le lecteur peut approfondir les notions présentées ci-après en se référant à l’annexe E.1.
La figure II.13 montre les trames HiperLAN II au niveau de la couche « MAC » tandis que la trame couche physique (« PHY ») est représentée sur la figure II.14.
Le tableau II.2 liste les principaux paramètres concernant le signal OFDM qui transite sur la couche physique.
Trame MACi-1 Trame MACi Trame MACi+1 2 ms
BCH FCH ACH DL DiL UL RCH
Trame MACi-1 Trame MACi Trame MACi+1
Trame MACi-1 Trame MACi Trame MACi+1
2 ms
BCH FCH ACH DL DiL UL RCH
BCH FCH ACH DL DiL UL RCH
F. II.13. Trame HiperLAN II « MAC »
PDUs
Préambule PDUs
Préambule
F. II.14. Trame HiperLAN II « PHY »
Paramètre Valeur
fS =1/T :Vitesse d’échantillonnage 20 MHz
TU :Durée utile du symbole OFDM 3.2µsec
∆:Durée de l’intervalle de garde 0.8µsec 0.4µsec
(obligatoire) (optionnel)
TS :Durée totale du symbole OFDM 4µsec 3.6µsec
NSD:Nombre de SP1données 48
NSP:Nombre de SP1pilotes 4
NST:Nombre de SP1total 52 (NSD+NSP)
∆F :espacement entre SP1 0.3125 MHz (=1/TU)
T. II.2. Paramètres du Procédé OFDM - HiperLAN II
IEEE 802.11a
Dans cette partie nous présenterons les caractéristiques générales de la norme IEEE 802.11a. Comme nous avons déjà fait dans le paragraphe précédent, nous allons montrer les trames couches « MAC » et « PHY » [cf. fig. II.15 et II.16] et finir avec un tableau résumant les principaux paramètres du signal OFDM [cf. tab. II.3]. On renvoie le lecteur à l’annexe E.2 pour plus d’explications.
Données 0-4095 octets CRC 4 octets MAC Header 30 octets Trame de Données CRC 4 octets MAC Header 16 octets Trame de Control RTS CRC 4 octets MAC Header 10 octets
Trame de Control CTS/ACK
Données 0-4095 octets CRC 4 octets MAC Header 30 octets Trame de Données CRC 4 octets MAC Header 16 octets Trame de Control RTS CRC 4 octets MAC Header 10 octets
Trame de Control CTS/ACK
F. II.15. Trame 802.11a « MAC »
Préambule
12 Symboles
SIGNAL
1 Symbole OFDM
Données
Nombre variable de Symboles OFDM (NSYM)
Préambule
12 Symboles
SIGNAL
1 Symbole OFDM
Données
Nombre variable de Symboles OFDM (NSYM)
F. II.16. Trame 802.11a « PHY »
Paramètre Valeur
NSD:Nombre de sous-porteuses (SP) données 48
NSP:Nombre de SP pilotes 4
NST:Nombre de SP total 52 (=NSD+NSP)
∆F :espacement entre SP 0.3125 MHz (=20MHz/64)
TFFT:période de IFFT ou FFT 3.2µsec (1/∆F)
TPREAMBULE :Durée du Préambule 16µsec (TSHORT +TLONG)
TSIGNAL :Durée de la signalisation 4µsec (TGI+TFFT)
∆:Durée de l’intervalle de garde 0.8µsec (TFFT/4)
∆2 :Durée∆des « training symbols » 1.6µsec (TFFT/2)
TSYM:Durée réelle d’un symbole OFDM 4µsec (TGI+TFFT)
TSHORT :Durée de la « training sequence » courte 8µsec (10×TFFT/4)
TLONG :Durée de la « training sequence » longue 8µsec (TGI2+2.TFFT)
T. II.3. Paramètres du Procédé OFDM - 802.11a
IEEE 802.11g
En 2001 une nouvelle proposition de standard pour les WLANs est apparue : le IEEE 802.11g [IEEE2003]. L’idée était d’utiliser le système haut débit du standard IEEE 802.11a basé sur la modulation OFDM dans la bande de fréquence des 2.4 GHz (« ISM », « Industrial, Scientific, Medical »). Cela dit, les caractéristiques d’un tel sys-tème restent les mêmes que celles du standard IEEE 802.11a présenté ci-dessus, sauf pour la fréquence de la porteuse RF.
II.4 Conclusions
Ce chapitre nous a introduit aux modulations multiporteuses de type OFDM. L’his-torique ainsi que les caractéristiques de ce procédé de modulation ont été présentés. Sa robustesse aux canaux hostiles ne compense pas les problèmes liés aux caractéristiques temporelles (fortes fluctuations de l’enveloppe non-constante) du signal OFDM. Ces fluc-tuations d’enveloppe sont quantifiées grâce au « PAPR » qui est, dans notre cas, très élevé. Ensuite, nous avons parlé des applications les plus courantes de ce procédé, concer-nant les normes de la famille Wi-Fi proposées par IEEE. La norme HiperLAN II utilise aussi l’OFDM mais malheureusement elle n’a pas eu de succès et aucun produit n’a été commercialisé. Cela dit, nous avons aussi présenté ce standard car il représente la pre-mière application de l’OFDM dans les « WLANs » en Europe. La partie concernant les normes décrit de façon très générale leurs couches « MAC » et « PHY ».
Chapitre III
Généralités sur les Dispositifs
Non-Linéaires
III.1 Introduction
Une chaîne de transmission se compose de différentes parties qui permettent à un signal quelconque d’être véhiculé de sa source à sa destination. Chacune de ces parties présente au niveau système une fonction qui la caractérise.
Nous retrouvons alors la source binaire, le codeur de canal, le modulateur numérique, le filtre, le convertisseur analogique/numérique (CAN), le mélangeur, l’amplificateur de puissance (« PA »), le canal bruité et avec fading, etc... . Les caractéristiques de ces fonc-tions sont souvent de type non-linéaire introduisant donc des distorsions non-linéaires sur le signal à traiter. Ces différents blocs (composants) sont alors définis comme les sources de non-linéarités de la chaîne de transmission et leurs principales caractéristiques seront présentées ainsi dans ce chapitre.
Parmi ces composants, notre attention se focalisera sur le Convertisseur CAN, le Mé-langeur et l’Amplificateur de Puissance.
Dans ce contexte de non-linéarités, les métriques comme l’« Error Vector Magnitude » (« EVM »), le « Noise Power Ratio » (« NPR ») et l’« Adjacent Channel Power Ratio » (« ACPR ») sont retenues pour quantifier les effets non-linéaires de ces composants sur le signal de sortie.
En outre, une étude théorique sur l’« ACPR » nous a permis de définir un nouveau concept de « ACPR » : le « N_ACPR ». Ce nouvel « ACPR » prend mieux en compte la remontée spectrale des lobes secondaires due à la fonction non-linéaire modélisant ces composants. Ensuite, nous avons pu obtenir une expression mathématique de l’« ACPR »
et du « N_ACPR » en fonction des coefficients ai du modèle non-linéaire (polynomial) du dispositif (un « PA », par exemple), de l’amplitudeAdu signal d’entrée et du nombre
N des sous-porteuses du signal OFDM. Ces expressions analytiques de l’« ACPR » et du « N_ACPR » ont été validées par simulation. Des formules d’inversions ont été aussi déterminées, en permettant de calculer le rapporta1/a3pour un « ACPR » donné.