Advanced Signal Processing Algorithms for GNSS/OFDM Receiver

Damien Serant 1
1 SIGNAV - ENAC Equipe TELECOM-SIGNAV
TELECOM - ENAC - Laboratoire de Télécommunications
Résumé : De par le développement de nombreux services et d’applications de localisation (positionnement des téléphones mobiles, aide à la personne…), le positionnement urbain et à l’intérieur des bâtiments représente aujourd’hui un marché important. Cependant, ces environnements sont très contraignants pour les systèmes de positionnement par satellites, à cause du blocage du signal par les bâtiments, des multitrajets, des interférences, etc. Même si des adaptations du système de positionnement par satellites existent pour réduire ces problèmes (récepteur haute-sensibilité, Assisted-GPS, évolutions système), elles ne permettent pas d’atteindre une disponibilité, une continuité et une précision suffisantes en ville et à l’intérieur des bâtiments. Quelques alternatives au positionnement par satellites permettent de compléter ce dernier dans ces environnements difficiles. Ce sont, par exemple, d’autres capteurs de position (accéléromètres, magnétomètres, gyroscopes, odomètres, laser, vidéo), ou des systèmes radio dédiés (pseudolites, RFID, UWB) ou encore des signaux d’opportunités (SO). Les SO sont des signaux de communication (par exemple : des signaux téléphonie mobile, radio, TV, Wifi) qui sont utilisés opportunément pour faire du positionnement. Bien que ces signaux ne soient pas prévus pour de telles applications, ils ont l’avantage d’être nombreux et variés dans les villes et à l’intérieur des bâtiments. De plus, ils permettent, de par leur nature, une bonne intégration des services de positionnement et de communication. Parmi tous les SO envisageable, cette thèse se concentre sur ceux basés sur la modulation « Orthogonal Frequency Division Multiplexing » (OFDM), qui apparait comme un choix évident, du fait de son incroyable popularité parmi les standards de communication actuels et futurs (Wi-Fi, WiMAX, LTE, DVB-T/H/SH, DAB, T-DMB, ISDB-T, MediaFLO utilisent tous la modulation OFDM). Parmi tous les standard existants basés sur la modulation OFDM, le standard européen « Digital Video Broascasting – Terrestrial » de télévision numérique terrestre, a été choisi comme cas d’étude dans cette thèse car sa structure est relativement simple, permettant la réutilisation du travail pour d’autres standards basés sur la modulation OFDM et qu’il est déjà opérationnel et déployé en Europe, rendant possible des tests sur signaux réels. Une méthode de mesure de pseudodistance basée sur des mesures de temps de propagation et utilisant les signaux DVB-T a été développée. Cette méthode utilise des boucles à verrouillage de retard (DLL) et prend en compte la spécificité des canaux de propagation terrestres (nombreux multitrajets, signal direct parfois absent, évanouissement du signal reçu…). Les performances de cette méthode ont été déterminées théoriquement et validées par simulation, dans un cas idéal (canal de propagation gaussien). Cette étude théorique montre notamment un écart-type de l’erreur d’estimation de la pseudodistance de l’ordre du mètre pour des SNR supérieurs à -20 dB, soit 30 à 40 dB en dessous du SNR requis pour décoder le signal TV. Les performances dans un canal réaliste ont été déterminées empiriquement grâce à des tests sur signaux réels. Un banc de test à été développé . Il permet la réception de signaux TV avec deux antennes indépendantes et est muni d’un récepteur GPS pour avoir une référence de position et fournir une référence de temps au reste du banc de test. Des mesures sur signaux réels on été réalisées dans plusieurs environnements (rural, urbain et à l’intérieur de bâtiments) en utilisant un émetteur TV synchronisé sur le temps GPS ou deux émetteurs en réseau mono-fréquence (SFN). Les résultats des mesures sur signaux réels ont montré des écart-types de l’erreur d’estimation de pseudodistance de l’ordre de la dizaine de mètres, avec de meilleures performances en environnement rural (car moins de multitrajets) et une amélioration de la performance lors de l’utilisation de la diversité d’antenne. Finalement, cette thèse montre la faisabilité du positionnement grâce à des signaux utilisant la modulation OFDM, avec une technique pouvant être facilement adaptée à d’autres signaux OFDM que le DVB-T (par exemple : LTE).
Type de document :
Thèse
Signal and Image processing. INPT, 2012. English
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Contributeur : Laurence Porte <>
Soumis le : dimanche 6 mai 2018 - 19:41:02
Dernière modification le : mardi 15 mai 2018 - 01:09:56
Document(s) archivé(s) le : lundi 24 septembre 2018 - 11:56:59

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Damien Serant. Advanced Signal Processing Algorithms for GNSS/OFDM Receiver. Signal and Image processing. INPT, 2012. English. 〈tel-01786809〉

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