Techniques de compensation numérique des imperfections du front-end analogique pour radios cognitives à faible coût [Digital compensation techniques of the analog front-end imperfections for low-cost cognitive radios]
Les radios cognitives sont des dispositifs permettant d'utiliser dynamiquement le spectre de fréquences en réutilisant des bandes allouées lorsqu'elles ne sont pas occupées, tout en évitant d'interférer avec l'utilisateur primaire qui détient les droits légaux d'émission. La conception du front-end analogique des radios cognitives est soumise à deux obstacles : - Travail sur une très large bande de fréquences - Grande dynamique de puissance des signaux. Ces deux obstacles amènent à toutes sortes d'imperfections au niveau du front-end analogique. Il est cependant possible de réduire le coût de production et/ou la puissance consommée de ce front-end en autorisant un certain niveau d'imperfections et en les compensant par des techniques de traitement de signal. Outre les définitions de l'architecture haut-niveau du front-end et des algorithmes numériques, le doctorat comportera quatre phases : - Evaluation de l'impact des imperfections du front-end analogique sur la performance des techniques de découverte de spectre et de communication. - Conception des techniques d'estimation et de compensation numérique des imperfections causées par le front-end analogique, couplées aux algorithmes de traitement de signal utilisés pour la découverte de spectre et la communication. - Proposition d'une architecture de haut niveau pour le front-end analogique et le processeur numérique (architecture mixte), dans laquelle les fonctions sont partagées entre les deux entités de manière à minimiser le coût et la puissance des terminaux mobiles du réseau secondaire. - Evaluation des performances dans un scénario WiFi réaliste grâce à un analyseur de spectre Tektronix [Cognitive radios are devices capable of dynamically using the frequency spectrum by reusing the allocated bands when they're free, considering that there is no interference with the primary user (who owns the transmission legal rights) The cognitive radio analog front-end design is critical for two reasons : - The frequency band to scan is large - The power range is important Those two obstacles brings a lot of front-end imperfections. However it is possible to reduce the production costs and/or the consumed power by this front-end by authorising a certain level of imperfections, and by compensating these with signal prossessing techniques. After defining a high level front-end architecture and digital algorithms, the PhD will be decomposed in four steps : - Evaluating the effect of the front-end imperfections on sensing and communication algorithms performance - Designing new front-end imperfections estimation and compensation digital techniques coupled to the existing sensing and communication algorithms - Submitting a high level analog front-end architecture and a digital processor (mixed architecture) in which the cognitive radio functions are balanced between those two units (in way to minimise the consumed power and the production cost of the secondary mobile devices) - Evaluating the performance in a WiFi realistic scenario with a spectrum analyser called Tektronix]