Schémas de modulation et de codage spécifiques pour les communications hauts débits pour les trains à grande vitesse
Institution:
ValenciennesDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
With the rapid growth of digital communication in recent years, the need for high data rate transmission is growing. This increase has opened a new dimension to future wireless communications whose ultimate goal is to provide universal personal and multimedia communication without regard to mobility or location. Pushed by these internationals trends, railways operators rely more and more on the new information and communication technologies to optimize exploitation and maintenance costs but also to enhance the friendliness, comfort and security feeling of public transport by offering new services to passengers while travelling. In this work we investigated a transmission architecture using a terrestrial link in conjunction with a satellite link in order to enable high data rate transmission in the case of high speed trains. We first addressed the channel propagation characterization and impairments and we gave an overview of some existing channel simulators that take into account the mobile speed effect. After an introductive overview of the OFDM modulation principles that allow to reach a higher spectral efficiency, we dealt with channel estimation and synchronization issues for this kind of systems, especially with the problem of inter-carriers interferences due to frequency offsets induced by the mobile speed. We also dealt with channel coding such as Convolutionnal, Reed Solomon and Turbo Codes and we outlined an improvement of OFDM system performances using channel coding in the case of high mobile speed. Finally, the algorithms chosen in the theoretical study in a time varying channel are implemented and tested in a real transmission chain.
Abstract FR:
Poussés par les démarches internationales qui visent à développer les systèmes de transports intelligents, les opérateurs de transport ferroviaires s'appuient de plus en plus sur les nouvelles technologies de la communication pour optimiser les coûts d'exploitation mais aussi pour moderniser leur image et rendre les transports collectifs plus attractifs. Dans ce contexte, nous avons proposé une architecture de transmission originale combinant un lien terrestre et un lien satellite. Nous avons caractérisé les contraintes engendrées par la prise en compte de la vitesse dans l'architecture globale du système. Une étude théorique des canaux de propagation ferroviaires et des différents modèles existants tenant compte de la vitesse, a été effectuée et nous a permis de choisir un modèle de canal adapté à l'application. Ensuite, une étude des performances de la modulation OFDM dans un environnent ferroviaire a été réalisée par simulations numériques. Cette technique a été retenue pour ses propriétés de robustesse vis-à-vis de la sélectivité en fréquence du canal de propagation. Afin d'améliorer les performances de cette modulation, une comparaison des performances de plusieurs techniques de codage correcteur d'erreurs, d'estimation et d'égalisation du canal est proposée. Trois familles de codes ont été retenues: les codes convolutifs, les codes de Reed Solomon et les Turbo codes. Une chaîne de simulation complète met en œuvre ces différentes techniques. Dans la dernière partie du document, certains de ces algorithmes sont intégrés dans une chaîne de transmission réelle. Les difficultés et les premiers résultats des essais sont décrits.