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N° d’ordre : N° de série : REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINI

N° d’ordre : N° de série : REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Université Echahid Hamma Lakhdar-El Oued Faculté des Sciences et de Technologies Département D’électronique Mémoire de fin d’études présenté Pour l’obtention du diplôme de MASTER ACADEMIQUE Domaine : Sciences et techniques Filière : Electronique Spécialité : Télécommunications Présenté par : BRAHIMI Zouheira ZELLOUMA Hadjra Soutenu le 06-06- 2015 Devant le jury composé de : M. C HAMSA Ali MAA Président M. TOUHAMI Redha MAA Examinateur M. KHELIL Abd ellatif MAA Directeur du mémoire 2014-2015 Effet d’HPA sur le système SC-FDMA Remerciements Nous remercions Allah le tout puissant, qui nous a donné la force et la patience pour l’accomplissement de ce travail. Nous remercions les chers parents qui nous ont donné la volonté pour la réussite de ce travail. Nous exprimons toutes nos gratitudes à Mr KHELIL Abd ellatif, pour l’effort fourni, les conseils prodigués, sa patience et sa persévérance dans le suivi. Cela a été un plaisir et un honneur de travailler avec quelqu’un d’aussi compétent et d’aussi cultivé. Nous adressons également nos remerciements, à tous nos enseignants, pour leurs aides inestimables, qui nous ont donné les bases de la science. Nous remercions très sincèrement, les membres de jury d’avoir bien voulu accepter de faire partie de la commission d’examinateur. Nous tenons à remercier aussi l’ensemble du personnel de faculté des sciences et technologies et surtout département électronique. A toute personne qui a participé de près ou de loin pour l’accomplissement de ce modeste travail particulièrement: Abd Ellatif . Dédicace A ma mère, symbole de la bonté par excellence, la source de tendresse et l’exemple du dévouement qui n’a pas cessé de m’encourager et de prier pour moi Et en souvenir de mon père, avec amour et gratitude. A mon mari Alia Abd ellatif A tous mes frères et sœurs: Moussa, Saïd, Halima, Hasina et ses enfants Rabab et Al-Hachemi et Maya A mon chéri " Hadjra" A l’enseignant monsieur " Mr KHELIL Abd ellatif " A tous mes amis surtout: Imane, Reguia, Ilham, Kadidja, Nazeha. A tous mes collègues de la promotion Master TELECOM 2014/2015. BRAHIMI Zouheira ii Tableau des matières Resumé ............................................................................................................... i Tableau des matières ......................................................................................... ii Listes des figures ................................................................................................ v Listes des tableaux .................................................................................................. vii Abréviations ........................................................................................................... viii Introduction générale ......................................................................................... 1 Chapitre I. Les éléments de base d'une chaîne de transmission numérique I.1 Introduction ...................................................................................................... 4 I.2 Chaîne de transmission numérique ................................................................. 4 I.2.1 Source ........................................................................................................ 5 I.2.2 Codage de source ....................................................................................... 7 I.2.3 Codage de canal ......................................................................................... 7 I.2.4 Multiplexage ............................................................................................... 8 I.2.5 La modulation ............................................................................................ 9 1.2.6 L‟amplificateur de puissance.................................................................... 9 I.2.7 Canal ........................................................................................................... 9 I.2.8 Ampliﬁcateurs faible bruit (LNA) .......................................................... 10 I.2.9 Le récepteur .............................................................................................. 10 I.3 Modèle de canaux de transmission ............................................................... 10 I.3.1 Canal binaire symétrique ........................................................................ 10 I.3.2 Canal à bruit additif blanc gaussien ....................................................... 10 I.3.3 Canal à évanouissements ........................................................................ 10 I.3.4 Canal invariant à trajets multiples ......................................................... 11 I.3.5 Canal à trajets multiples variable dans le temps ................................... 11 I.4 Caractéristique de canaux ............................................................................. 12 I.5 Les effets sur le signal dans les canaux de transmission ............................. 14 I.5.1 Effet Doppler ............................................................................................ 14 I.5.2 Les effets multi-trajets ............................................................................. 15 I.6 Conclusion ....................................................................................................... 16 iii Chapitre II.Le système SC-FDMA II.1 Introduction ................................................................................................... 18 II.2 Historique ...................................................................................................... 18 II.3 Modulation mono-porteuse ........................................................................... 19 II.4 Modulation multi porteuse ........................................................................... 19 II.4.1 L'interférence entre symboles (IES)....................................................... 20 II.4.2 L'interférence entre porteuses (IEP) ...................................................... 20 II.4.3 Principe de l‟OFDM ................................................................................ 21 II.4.4 Notion d‟orthogonalité ............................................................................ 23 II.4.5 Avantages de la modulation OFDM ....................................................... 23 II.4.6 Inconvénients de la modulation OFDM ................................................. 23 II.5 Single-carrier FDMA .................................................................................... 25 II.5.1 Principe de modulation SC-FDMA ........................................................ 25 II.5.2 Intervalles de gardes .............................................................................. 26 II.5.3 Filtre de mise en forme ........................................................................... 29 II.5.4 Principe de la démodulation SC-FDMA................................................. 30 II.5.5 Capacité de SC-FDMA : .......................................................................... 31 II.5.6 Allocation des ressources radio dans le système SC-FDMA ................. 31 II.5.7 Expressions analytiques du signal SC-FDMA ...................................... 35 II.6 Etude du PAPR du signal SC-FDMA ........................................................... 39 II.6.1 Evaluation du PAPR du signal SC-FDMA ............................................ 39 II.7 Conclusion ..................................................................................................... 41 Chapitre III. L‟effet d‟amplificateur de puissance sur le signal SC-FDMA III.1 Introduction ................................................................................................. 42 III.2 Généralité sur les amplificateurs de puissance ......................................... 42 III.2.1 Les amplificateur linéaire ..................................................................... 42 III.2.2 Amplifacateur de puissance non linéaire HPA .................................... 43 III.3 Effet de l'amplificateur de puissance .......................................................... 53 III.4 Conclusion .................................................................................................... 55 Chapitre IV.Simulation et résultats IV.1 Introduction ................................................................................................. 56 IV.2 But de simulation ........................................................................................ 57 iv IV.3 Modèle de simulation ................................................................................... 57 IV.4 Résultats et interprétations ....................................................................... 58 IV.4.1 Solid State Power Amplifier (SSPA) ..................................................... 58 IV.4.2 Travelling Wave Tube Ampliﬁer TWTA ............................................... 65 IV.4 Conclusion .................................................................................................... 69 Conclusion générale ........................................................................................... 72 Bibliographie ..................................................................................................... 72 v Listes de figures Figure I. 1 Schéma bloc d‟une chaîne de transmission numérique. ....................................6 Figure I. 2 Diagramme du canal binaire symétrique. ........................................................10 Figure I. 3 Canal à trajets multiples variable dans le temps. ...........................................12 Figure I. 4 Différents types d‟atténuations produites par un canal de transmission. ......13 Figure I. 5 Phénomènes de propagation du signal sur le canal de transmission. ...13 Figure II. 1 La modulation mono-porteuse ........................................................................19 Figure II. 2 La modulation multi porteuses. ......................................................................20 Figure II. 3 Sous-porteuse orthogonale dans le système OFDM. ......................................22 Figure II. 4 Puissance instantanée d'un signal OFDM......................................................24 Figure II. 5 Emetteur SC-FDMA ........................................................................................25 Figure II. 6 Insertion du préfixe cyclique ...........................................................................27 Figure II. 7 Filtre de mise en forme en Cosinus sur-élevé. ................................................29 Figure II. 8 Récepteur SC-FDMA .......................................................................................30 Figure II. 9 Mapping I-FDMA.. ..........................................................................................32 Figure II. 10 Mapping L-FDMA. ........................................................................................33 Figure II. 11 Spectre du signal SC-FDMA au niveau Récepteur. ......................................34 Figure II. 12 Nouvelles méthodes de génération du signal I-FDMA. ................................36 Figure III. 1 Amplificateur linéaire. ...................................................................................42 Figure III. 2 Bilan simpliﬁé des diﬀérentes puissances mises en jeu dans un ampliﬁcateur de puissance. ................................................................................................43 Figure III. 3 Exemple de Caractéristique AM/AM d‟un amplificateur de puissance. .......44 Figure III. 4 Exemple de Caractéristique AM/AM présenté l‟IBO et l‟OBO. ....................45 Figure III. 5 Rendement de l‟ampliﬁcateur en fonction de la classe d‟opération et du recul de sortie OBO. .....................................................................................................................47 Figure III. 6 Le modèle de système de transmission avec modulations SC-FDMA. ........48 Figure III. 7 Impact des effets mémoire sur la caractéristique AM/AM de l‟amplificateur. .............................................................................................................................................51 Figure III. 8 Amplification linéaire vs. Amplification non-linéaire. ..................................52 Figure III. 9 Effet de l'amplification sur le signal multi-porteuse . ...................................52 Figure III. 10 Effet de l'amplification sur le spectre de puissance du signal multi- porteuse. ..............................................................................................................................53 Figure III. 11 Effet de l'amplification sur la constellation.................................................53 vi Figure IV. 1 Modelé de simulation. ........................................................................ 54 Figure IV. 2 BER du système SC-FDMA en mode distribué avec un amplificateur SSPA (P=2 et IBO=2, 6,10 dB) et Canal Ped A. ..................................................... 56 Figure IV. 3 BER du système SC-FDMA en mode distribué avec un amplificateur SSPA (P=2 et IBO=2, 6,10 dB) et Canal VedA ...................................................... 57 Figure IV. 4 BER du système SC-FDMA en mode localisé avec un amplificateur SSPA (P=2 et IBO=2, 6,10 dB) Canal PedA. .......................................................... 58 Figure IV. 5 BER du système SC-FDMA en mode localisé avec un amplificateur SSPA (P=2 et IBO=2, 6,10 dB) Canal VedA. .......................................................... 58 Figure IV. 6 BER du système SC-FDMA en mode distribué avec un amplificateur SSPA (P=2, 6, 10 et IBO=3dB) canal PedA. ........................................................... 60 Figure IV. 7 BER du système SC-FDMA en mode distribué avec un amplificateur SSPA (P=2, 6, 10 et IBO=3dB) canal VedA. ........................................................... 60 Figure IV. 8 BER du système SC-FDMA en mode localisé avec un amplificateur SSPA (P=2, 6, 10 et IBO=3dB) canal PedA ............................................................ 61 Figure IV. 9 BER du système SC-FDMA en mode localisé avec un amplificateur SSPA (P=2, 6, 10 et IBO=3dB) canal VedA ............................................................ 62 Figure IV. 10 BER du système SC-FDMA en mode distribué pour un amplificateur TWTA (φ=π/3 et IBO=2, 6,10 dB) canal PedA ............................... 63 Figure IV. 11 BER du système SC-FDMA en mode distribué pour un amplificateur TWTA (φ=π/3 et IBO=2, 6,10 dB) canal VedA ............................... 64 Figure IV. 12 BER du système SC-FDMA en mode localisé pour un amplificateur ........................................................ 65 Figure IV. 13 BER du système SC-FDMA en mode localisé pour un amplificateur ....................................................... 65 Figure IV. 14 BER du système SC-FDMA en mode localisé pour un amplificateur TWTA (φ=π/6,π/3,π/2 et IBO=9dB) canal PedA. .................................................... 67 Figure IV. 15 BER du système SC-FDMA en mode localisé pour un amplificateur TWTA (φ=π/6,π/3,π/2 et IBO=9dB) canal VedA. .................................................... 67 Figure IV. 16 BER du système SC-FDMA en mode localisé pour un amplificateur TWTA (φ=π/6,π/3,π/2 et IBO=9dB) canal PedA .................................................... 68 Figure IV. 17 BER du système SC-FDMA en mode localisé pour un amplificateur TWTA (φ=π/6,π/3,π/2 et IBO=9dB) canal VedA .................................................... 69 vii Listes de tableaux Tableau III. 1 Caractérisation des classes d‟opération des ampliﬁcateurs de puissance analogiques............................................................................................. 47 Tableau IV. 1 Profils de retard de canaux Pedestrain A et Vehicular A de l'UIT......... 55 Tableau IV. 2 Paramètres de simulation IBO (SSPA) ........................................... 56 Tableau IV. 3 Paramètres de simulation P (SSPA) ............................................... 59 Tableau IV. 4 Paramètres uploads/Science et Technologie/ m-t-071-01.pdf