La Boucle Locale Radio et la Démodulation directe de signaux larges bandes à 26GHz.
Résumé
The Wireless Local Loop (WLL) is a system using radio signals as a substitute for copper, to complete the "last mile" between the subscriber and the Public Switched Telephone Network (PSTN). The WLL must offer the following services: the phone voice, data in and digital services. In France, the frequency bands allocated to the WLL are around 26 and 3.5 GHz. The 26 GHz WLL characteristics are defined by the standard IEEE 802.16c. Within the framework of this thesis, a loop made up of two transceivers functioning in the 26 GHz band was studied. The system was initially made up of components commercially available. It was simulated with ADS software of Agilent Technologies, and then implemented at the RFM laboratory. The receivers employed in this platform were heterodyne receivers. Their structure was thus complex and the transmission deteriorated by the amplitude and phase I and Q imbalance. In order to reduce its complexity while keeping the same performances of the system, we chose to propose a new homodyne receiver by introducing the "five-port" reflectometer. The five-port reflectometer is a linear passive circuit having two inputs and three outputs. It consists of an interferometric circuit with five accesses and three power detectors. A five-port demodulator in coaxial technology was thus introduced into the 26 GHz transmission system. The demodulation being validated with this circuit, a five-port demodulator in MHIC technology was carried out. In order to regenerate the I and Q signals from the output voltages of the five-port demodulator, a particular digital algorithm processes these three signals. This digital signal processing carries out frame and symbol synchronisation simultaneously as well as carrier synchronization on each data frame. It also includes an adaptive self-calibration procedure which makes it possible to regenerate I and Q signals while compensating all the transmission chain defaults. The same digital signal processing performs also compensation of the I and Q imbalance for a classical squared demodulator. The complete transmission system was validated by carrying out the demodulation of signals modulated in QPSK and 16QAM with bit rates reaching 40 Mbit/s. The obtained phase constellation diagrams were well normalised and the bit error rates were very close of those defined by the WLL standard.
La Boucle Locale Radio (BLR) ou Wireless Local Loop (WLL) est un système qui connecte les abonnés du réseau téléphonique commuté public (PSTN) grâce à une liaison radio. La BLR doit offrir les services suivants: la voix téléphonique, les données dans la bande du son et les services numériques. En France, les bandes de fréquence allouées à la BLR sont autour de 26 et 3,5 GHz. Les caractéristiques de la BLR à 26 GHz sont définies par la norme IEEE 802.16c. Dans le cadre de cette thèse, une boucle constituée de deux émetteurs/récepteurs fonctionnant dans la bande de 26 GHz a été étudiée. Le système était constitué dans un premier temps de composants disponibles commercialement. Il a été simulé avec le logiciel ADS de Agilent Technologies, et ensuite mis en œuvre au laboratoire RFM. Les récepteurs employés dans cette plate-forme étaient des récepteurs hétérodynes. Leur structure était donc complexe et la transmission altérée par les non-appariements en gain et en phase entre les voies I et Q des démodulateurs en quadrature. Afin de réduire sa complexité tout en gardant les mêmes performances du système, nous avons choisi de proposer une architecture homodyne du récepteur en introduisant le réflectomètre "cinq-port". Le réflectomètre cinq-port est un circuit passif linéaire ayant deux entrées et trois sorties. Il est constitué d'un circuit interféromètrique à cinq accès et de trois détecteurs de puissance. Un démodulateur cinq-port en technologie coaxiale a donc été introduit dans le système de transmission à 26 GHz. La démodulation étant validée avec ce circuit, un démodulateur cinq-port en technologie MHIC était réalisé. Afin de régénérer les signaux I et Q à partir des tensions de sortie du démodulateur cinq-port, un algorithme numérique particulier traite ces trois signaux. Ce traitement effectue simultanément la synchronisation trame et symbole ainsi que la synchronisation porteuse sur chaque trame de donnée transmise. Il inclut aussi une procédure adaptative d'auto-calibrage qui permet de régénérer les signaux I et Q tout en corrigeant tous les défauts de la chaîne de transmission contenant le cinq-port. Ce même traitement permet de corriger les non-appariements entre les deux voies d'un démodulateur classique en quadrature. Le système de transmission complet a été validé en réalisant la démodulation de signaux modulés en QPSK et en 16QAM avec des débits binaires atteignant 40 Mbit/s. Les diagrammes de constellation de phase obtenus étaient bien normalisés et les taux d'erreurs binaires étaient très proches que ceux définis par la norme de la BLR.