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REPUBLIQUE DU BENIN ------@@@------ MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE

REPUBLIQUE DU BENIN ------@@@------ MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ------@@@------ UNIVERSITE CATHOLIQUE DE L’AFRIQUE DE L’OUEST ------@@@------ MATIERE : Réseaux sans fil Thème Filière : Génie Télécom et TIC Année : Licence 2 Groupe : N°5 Professeur N’DA Marina Mr SABIDARE Nicodème ATINDEGLA Corel GNAMBODE Christian DOSSOU Oscar TIDJANI Adam Khamis DANDONOUGBO Pierre-Paul OFDM OFDM Année Académique : 2019-2020 PLAN INTRODUCTION DEFINITION I- FONCTIONNEMENT DE L’OFDM I.1- Principe de modulation à porteuses multiples I.2- Principe de l’orthogonalité I.3- Intervalle de garde I.3.1- Préfixe cyclique CP (Cyclic Prefix) I.3.2- Zero Padding (ZP) I.4- Bande de garde a) L'utilisation d'un filtre passe-bande b) L'utilisation de porteuses virtuelles I.5- Schéma bloc simplifie d’un émetteur récepteur OFDM II- Applications III- Avantages et inconvénients CONCLUSION INTRODUCTION Les communications sans-fil sont devenues une partie intégrante de notre vie quotidienne. Cette technologie a contribué à l'augmentation de la production et le renforcement de la sécurité au travail, dans différentes industries. L'OFDM constitue le cœur des importants standards utilisant la radio. Elle fut premièrement décrite en 1966 par R.W. Chang au Bell Labs. Cette technique de multiplexage est semblable à la FDM mais comporte beaucoup plus d’améliorations. Nous nous chargerons d’expliquer en termes simples et précis ce qu’est l'OFDM, ses principes ainsi que ses différents domaines d’applications. DEFINITION L'OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Elle permet d'envoyer plusieurs faisceaux de données en parallèles sur des sous-porteuses orthogonales. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) est une technique de transmission multi-porteuses qui est similaire à la technique FMT dans le sens qu'elle divise le canal large bande en plusieurs sous canaux à évanouissement plat. Par contre, l'OFDM se distingue par le fait qu'elle permet la transmission de l'information via des sous-porteuses dont les spectres se chevauchent sans, pour autant, perdre l'information, et ce grâce au principe de l'orthogonalité. En outre, les sous-porteuses orthogonales sont générées avec une simple FFT (Fast Fourier Transform), ce qui implique une implémentation plus simple comparée à la technique FMT. Il se fait aussi appelé modulation par décalage orthogonal de fréquence (OFSK) I- FONCTIONNEMENT DE L’OFDM I.1- Principe de modulation à porteuses multiples Les techniques qu’on appelle multi porteuses consistent à transmettre des données numériques en les modulant sur un grand nombre de porteuses en même temps. Ce sont des techniques de multiplexage en fréquence qui existent depuis longtemps. Le regain d’intérêt actuel réside dans l’amélioration apportée pour augmenter l’efficacité spectrale en orthogonalisant les porteuses ce qui permet d’implémenter la modulation et la démodulation à l’aide de circuits performants de transformée de Fourier rapide. Le principe est de transmettre des données numériques en parallèle modulées sur un grand nombre de porteuses à bas débit. Dans un système conventionnel de transmission de données en série, les symboles sont transmis séquentiellement : le spectre de chaque donnée est autorisé à occuper toute la bande passante disponible. Le principe du multiplexage en fréquence est de grouper des données numériques par paquets de N, qu’on appellera symbole OFDM et de moduler par chaque donnée une porteuse différente en même temps. I.2- Principe de l’orthogonalité La figure ci-dessous montre que l’espace entre chaque sous-porteuse 1/TS permet, lorsque le spectre d’une sous-porteuse est maximal, d’annuler le spectre de toutes les autres : c’est la condition d’orthogonalité (Orthogonal de OFDM ). Cette condition d’orthogonalité permet d’avoir un recouvrement entre les spectres des différentes sous-porteuses, et malgré ceci d’éviter les interférences entres sous-porteuse si l’échantillonnage est fait précisément à la fréquence d’une sous-porteuse. L'orthogonalité permet également une haute efficacité spectrale et la bande passante étant quasiment utilisée dans son intégralité. Le multiplexage orthogonal produit un spectre de fréquence presque plat (typique du bruit blanc), ce qui entraîne un minimum d'interférences avec les canaux adjacents. Un filtrage séparé de chaque sous-porteuse n'est pas nécessaire pour le décodage, une transformée de Fourier FFT étant suffisante pour séparer les porteuses entre elles. I.3- Intervalle de garde Le signal se propageant entre l’émetteur et le récepteur subit des réflexions, des diffractions et des diffusions. Ainsi, plusieurs versions du même signal arrivent au niveau du récepteur avec des délais différents. C'est ce qu'on appelle communément la propagation multi-trajets. La figure ci-dessous illustre l'effet de dispersion, causé par les multi-trajets, sur les différentes sous porteuses d'un signal OFDM. De cette figure, on constate que la dispersion entraine l'apparition de l'interférence inter-symboles (IIS), ce qui peut provoquer la perte d'orthogonalité entre les sous porteuses. Ceci réduirait énormément les performances du système de transmission OFDM. L'ajout d'un intervalle de garde, dans ce cas, est la solution qui a été prônée, pour éliminer cet effet indésirable du canal. Il existe principalement deux types d'intervalles de garde utilisés dans la pratique : I.3.1- Préfixe cyclique CP (Cyclic Prefix) Le CP Consiste à copier une partie de la fin d'un symbole OFDM dans son début comme il est illustré dans la figure ci-dessous. Paradoxalement, le suffixe cyclique consiste à copier une partie du début d'un symbole OFDM dans sa fin. Il a été démontré que l'ajout d'un intervalle de garde, de longueur égale ou supérieure à la dispersion 9 maximale causée par le canal, permet de maintenir l'orthogonalité entre les différentes sous porteuses. Le CP Consiste à copier une partie de la fin d'un symbole OFDM dans son début comme il est illustré dans la figure ci-dessous. Paradoxalement, le suffixe cyclique consiste à copier une partie du début d'un symbole OFDM dans sa fin. Il a été démontré que l'ajout d'un intervalle de garde, de longueur égale ou supérieure à la dispersion maximale causée par le canal, permet de maintenir l'orthogonalité entre les différentes sous porteuses. I.3.2- Zero Padding (ZP) À la différence de l'intervalle de garde de type CP, dans ce cas, l'intervalle de garde ne contient que des zéros. I.4- Bande de garde Un symbole OFDM, dans le domaine : fréquentielle, est la somme des sous porteuses, chacune, représentée par un signal en sinus cardinal (Sine). Cette somme résulte en un débordement du spectre du signal OFDM, ce qui engendre une interférence avec les spectres adjacents. C'est pour cette raison qu'une bande de garde est ajoutée des deux côtés du spectre du signal OFDM pour minimiser les interférences avec les spectres adjacents. Il y a principalement deux façons de réduire le débordement du spectre : a) L'utilisation d'un filtre passe-bande Ceci induit une complexité plus élevée pour avoir un filtrage acceptable. Une alternative à cela est l'utilisation d'une fenêtre dans le domaine temporaire, comme la fenêtre en cosinus surélevé. b) L'utilisation de porteuses virtuelles L'utilisation de porteuses virtuelles : Ce sont des sous-porteuses qui ne sont pas utilisées. Elles sont ajoutées sur les deux bords de la bande du signal OFDM, réduisant, ainsi, le débordement du spectre. Cependant, ceci a pour effet latéral de dégrader l'efficacité spectrale d'un taux égale à Nused /NFFT, NFFT étant le nombre total de sous-porteuses, et Nused le nombre de sous-porteuses utilisées pour la transmission de l'information utile. I.5- Schéma bloc simplifie d’un émetteur récepteur OFDM La figure ci-dessous illustre le schéma bloc simplifié d'un système de communication à utilisant l'OFDM. La source d'information génère des bits aléatoires. Ces bits sont modulés selon la modulation QAM. Les sous porteuses virtuelles et les pilotes sont ajoutés avant d'appliquer l'IFFT. II- Applications L'OFDM (ou une technique proche) est utilisé dans :  la télédiffusion numérique terrestre (DVB-T, DVB-H) ;  la radiodiffusion numérique terrestre DAB ;  la radiodiffusion numérique terrestre T-DMB ;  la radiodiffusion numérique DRM ;  les liaisons filaires telles que l'ADSL, le VDSL, les modems sur courant porteur , les modems câble ;  les réseaux sans-fils basés sur les normes 802.11 ,802.16 (WiMAX) et HiperLAN ;  les réseaux mobiles de nouvelles générations (LTE, 4G, 5G) qui utilisent une technique d'accès multiple basée sur l'OFDM appelée OFDMA. III- Avantages et inconvénients La technique OFDM est désormais une technique populaire qui est adoptée par plusieurs standards. Cette technique, à l'instar de toute technique de communication, a ses avantages et ses inconvénients. Les principaux avantages de l'OFDM sont :  L'efficacité spectrale : avec l'OFDM, il y a la possibilité d'augmenter le nombre  des sous-porteuses utilisées sans pour autant, augmenter la bande de fréquence utilisée, tant que l'orthogonalité entre les sous-porteuses est préservée.  Implémentation simple : l'implémentation de l'OFDM nécessite une simple FFT.  Complexité réduite du récepteur : Puisque l'OFDM transforme un canal sélectif en fréquence, en plusieurs sous canaux à évanouissement plat, l'égalisation devient très simple au niveau du récepteur.  Convenable pour les transmissions à haut débit. Les principaux inconvénients de l'OFDM sont :  Rapport du pique à la puissance moyenne du signal très élevé comparé au système à une seule porteuse : Ceci requit des amplificateurs avec une très large plage de linéarité.  Sensibilité aux erreurs de synchronisation temporelle et fréquentielles  Pertes en efficacité, dues à l'ajout des sous-porteuses virtuelles dans le domaine fréquentiel ainsi que l'intervalle de garde dans le domaine temporel. CONCLUSION L'OFDM est une technique de communication qui est désormais populaire. Elle est adoptée par les standards de communications sans-fil de la uploads/Management/ expose-ofdm-pdf.pdf