Outils d'analyse, de modélisation et de commande pour les radiocommunications Application aux amplificateurs de puissance

摘要

L'évolution croissante des télécommunications résulte de la combinaison de plusieurs facteurs comme les progrès de l'électronique, de la micro-électronique, de la radiofréquence mais aussi des avancées des techniques de communications numériques. Dans ce contexte, les études s'orientent de plus en plus vers l'amélioration de la couverture et de la qualité de service offertes aux usagers. C'est dans ce contexte que s'inscrivent les travaux exposés dans le cadre de cette Habilitation à Diriger des Recherches. Les problématiques soulevées concernent : - la connaissance et la maîtrise du comportement des composants en présence de signaux large bande, multiporteuses, - l'amélioration de la qualité des transmissions en tenant compte des aspects énergétiques, - la reconfigurabilité et l'adaptation des nouveaux systèmes à la multiplication des normes et des standards de communications. Pour chaque problématique, nous avons proposé des solutions théoriques et pratiques avec comme fil conducteur l'utilisation et la mise en oe uvre d'outils issus de l'Automatique comme l'estimation paramétrique, la commande et la linéarisation, l'optimisation, etc. Concernant la modélisation des fonctions électroniques RF, je présente mes travaux concernant la prise en compte des effets statiques et dynamiques en temps continu et discret. Pour les circuits hautes fréquences qui se caractérisent par des constantes de temps avec des ordres de grandeurs divers, nous avons montré qu'il est important d'envisager la modélisation selon l'application visée et en déployant des outils d'estimation paramétrique adaptés. Des problématiques telles que la normalisation de l'espace paramétrique, l'initialisation, la convergence sont étudiées pour répondre aux caractéristiques des systèmes de radiocommunications.Dans le chapitre consacré à l'amélioration de la linéarité et du rendement, nous avons présenté des techniques de correction des imperfections des amplificateurs de puissances ainsi que des méthodes de traitement du signal qui permettent de réduire leurs impacts sur la transmission. Concernant la linéarisation, nous avons commencé par une comparaison d'une technique Feedback et d'un linéariseur à base d'une prédistorsion polynomiale sans mémoire. Cette étude a mis en évidence l'intérêt d'adjoindre de la mémoire sous forme de retards dans le linéariseur. Les fortes fluctuations des signaux multiporteuses, mesurées par le PAPR pour Peak-to-Average Power Ratio, contribuent aussi à dégrader le bilan énergétique de l'émetteur. La majorité des travaux sur la réduction du PAPR se limite à l'étude des performances en termes de gain de réduction, sans aborder la qualité de transmission en présence d'imperfections réalistes des éléments non-linéaires. C'est dans ce contexte que nous avons analysé cette problématique pour un système MIMO-OFDM en boucle fermée avec prise en compte du canal, des non-linéarités, des effets mémoires et des critères visuels permettant d'évaluer la qualité des transmissions de données multimédias.Le développement d'architectures entièrement numérique, reconfigurables est traité en dernière partie de ce cette HDR. Pour cette large thématique, nous proposons des améliorations pour des coefficients des modulateurs afin d'obtenir une fonction de transfert du bruit respectant un gabarit fréquentiel donné. La correction des erreurs de calcul dus aux coefficients du type 1/$2^L$. Cette correction est basée sur la ré-injection de l'erreur au sein de la boucle directe à travers un filtre numérique.