Contexte de l’étude:

1. X(t) 1 2 n 1(t) 2(t) n(t)     Y(t) Up sampling QPSK Mapping SRRC Filtering Coding IQ Spreading code Porteuses Orthogonales Pilote Pilote 1 N N-1 IQ Scrambling code 2 fréquence Bourrage à zéro Composante continue B=1/Tsymb Btot=N+1/Tsymb 1  2  IQ demapper  3  4  Trajets Multiples AWGN Pertes de trajet Masquages • Image non compressée 640*480 pixels NVG • 302 Ko par image • Image basse qualité compressée d ’un facteur 33.5 , 14i/s mode1 • 9Ko par image • Image haute qualité compressée d ’un facteur 8, 3.3 i/s mode2 • 32Ko par image Descramble Despread Integrate and Dump Channel estimation Path Search g*(t-1) y(t-1) g*(t-2) y(t-2) y(t) g*(t-3) y(t-3) g*(t-4) y(t-4) MRC 0 0 Insertion de l’intervalle de garde bourrage sur 2N points P/S CP S1(k)..Sn(k) S1(k) I F F T Symbol mapping S/P Canal Sn(k) Système de transmission haut débit pour Micro Drones en environnement sujet aux trajets multiples et aux masquages Stage ONERA-DEMR & SUPAERO Stagiaire : Fabien Mulot Encadrement : ONERA Joël LEMORTON SUPPAERO Vincent CALMETTES Contexte de l’étude: • Transmission d’un flux d’images JPEG à 1.2 Mbits depuis une charge utile vidéo embarquée sur un drone, dans la bande Industrielle Scientifique et Médicale ISM. • La bande ISM est une bande de 79 MHZ entre 2.4 et 2.485 GHz. L’ Agence Nationale des Fréquences autorise une PIRE de 10mW en extérieur et 25 mW en Intérieur. • La transmission à lieu en zone semi urbaine bâtiments bas et espacés, sur une distance maximum de 1km. • Les trajets multiples et les masquages perturbent la transmission qui doit être durcie en conséquence avec des techniques type Égalisation, OFDM ou Spectre Étalé + rake Transmission de la Vidéo à 1.2 Mbits.s-1 suivant deux Modes: • Pour un débit de 1.2 Mbits.s-1, le système fournit: • 14 i/sen basse qualité, les détails fins ne sont pas visibles mais la qualité suffit à la navigation du micro-drone • 3.3 i/sen basse qualité, les détails fins sont visibles. Ce mode permet de fournir des scènes plus détaillées, en phase d ’observation. Caractéristiques du canal de propagation Canal de propagation mobile. • Le signal est affecté par: • Les pertes de trajet. • Les masquages dus aux obstacles importants (bâtiments arbres) occasionnant des pertes de 5 à 20 dB, et variant sur des distances de l ’ordre de la centaine de mètres. L ’atténuation due aux masquages se modélise par une loi log-normale. • Les trajets multiples, dus aux phénomènes, de diffraction, de diffusion sur des surfaces rugueuses, de réflexions des ondes radio. Les ondes se recombinent en créant ses inférences destructives ou constructives au niveau du récepteur. L ’atténuation due aux trajets multiples se modélise par une ligne à retards. A chaque retard correspond un coefficient complexe qui suit une loi de Rice pour un trajet direct ou une loi de Rayleigh pour un trajet sans visibilité • Le bruit additif blanc gaussien. Forme standard du canal multitrajet Les trois échelles de variation du signal. • Caractéristiques: • Canal sélectif en fréquence, de réponse impulsionnelle de durée 5µs Techniques de mitigation des trajets multiples Modèle urbain à 6 rayons pour le GSM pour un mobile se déplaçant à 50 Km/h. Profil puissances moyennes retards relatifs du canal • Codage canal: • Objectif: Fournir un TEB de 10-7 après décodage • Entrelaceur externe, pour rendre aléatoire le canal à mémoire. • Code convolutif poinçonné 4/3 [177/133] • Entrelaceur interne, étale les paquets d’erreurs résiduelles • Code RS(204/188), corrige 16 symboles de 8 bits erronés Schémas de transmission-réception spécifiques: • QPSK -Égalisation: • Filtre adaptatif , algorithme LMS: Efficace pour une réponse impulsionnelle du canal s ’étalant sur un symbole • Égalisation MLSE (maximum likelyhood séquence estimator) utilisant un algorithme de Viterbi: La méthode la plus efficace mais de complexité importante. La complexité du treillis requise pour 1.2 Mbits.s-1 est de 45 = 1024 • Bande occupée après codage 2.3 GHz OFDM: L ’OFDM permet un débit supérieur à 1.2 Mbits.s-1; par exemple 3.5 Mbits.s-1 Codage Canal mapping QPSK Type de séquence d’apprentissage séquence PN Alternance donnée/séquence d’apprentissage 20 symboles de données suivis de 4 symboles d’apprentissages pour estimation du canal Débit de symboles QPSK après codage 4.5 Msymb.s-1 Durée du symbole OFDM 50 µs Nombre de porteuses de données 232 Nombres de porteuses pilotes 4 Nombre total de porteuses 256 Longueur du préfixe cyclique 5 µs Bande occupée5.012 MHz CDMA rake: Vidéo 1.12 Mbits/s Codage Canal mapping QPSK 1 canal de données, 1 canal pilote Débit de symboles QPSK: 0.8102 Msymb/s Spreading: code OVSF de longueur 64 Scrambling: code PN Débit chip sur les voix I et Q: Fc = 1.6204 x 64 = 51.8536 Mchips/s Débit binaire sur le canal pilote, sur les voix I et Q: Fc/256 = 202.6 Ksymb/s Spreading : code OVSF de longueur 256 Scrambling : PN code Facteur de roll-off du SRRC 0.4 Bande de transmission occupée = RS.(1+) = 72.6 MHz 1 récepteur rake Émetteur spectre étalé. Nombre de porteuses de données OFDM requises en fonction du débit avant codage. Émetteur OFDM Bande OFDM Objectif du stage Récepteur rake. • Proposer des techniques pour durcir une transmission de donnée pour micro-drone dans un environnement à trajets multiples. • Développer des modèles Simulink des schémas de transmission retenus