Les systèmes de communication par satellite d’aujourd’hui reposent principalement sur le multiplexage temporel pour optimiser leurs performances. Chaque utilisateur utilise le canal pendant une fraction de temps connu. Pendant cette période, la modulation et le taux de codage sont choisis de manière à transmettre le plus d’information possible. En pratique, ce schéma est facile à mettre en œuvre ce qui justifie sa popularité. Cependant, il est désormais bien connu que la répartition temporelle n’est pas optimale en termes d’efficacité spectrale offerte aux récepteurs. En effet, la stratégie qui consiste à superposer des données offre de meilleures performances que le multiplexage temporel. C’est dans ce contexte que s’inscrit la problématique de cette thèse. Le travail réalisé propose des applications du codage par superposition dans le domaine des communications par satellite. Tout d’abord, nous étudions la modulation hiérarchique qui est une implémentation du codage par superposition au niveau de la modulation. Les performances de ce type de modulation sont évaluées d’un point de vue théorique et pratique. Dans un deuxième temps, nous quantifions l’amélioration en termes d’efficacité spectrale que peut apporter la modulation hiérarchique pour les systèmes de communication par satellite. Les standards de diffusion par satellite DVB-SH et DVB-S2 fournissent un cadre pratique. Nous montrons que des gains non négligeables sont envisageables selon la configuration du système. Le dernier point abordé concerne un système où des utilisateurs communiquent entre eux à l’aide d’un satellite qui sert de relais. Nous proposons un schéma de communication où plusieurs utilisateurs émettent en même temps en coordonnant leur puissance de transmission. Ainsi, les signaux vont naturellement se superposer. Les récepteurs utilisent deux mécanismes pour le décodage des signaux : le codage réseau couche physique et la démodulation de constellations superposées. Finalement, les gains de performance obtenus dans les différents domaines par le codage par superposition ouvrent des perspectives pour des travaux futurs. / Modern satellite communication systems mainly rely on time sharing to optimize the throughput. Each receiver uses the channel during a given fraction of time. During this period, the transmission parameters (i.e., the modulation and the coding rate) are chosen in order totransmit as much information as possible. The scheme is easy to implement which explains its popularity. However, it is today well established that time sharing is not optimal in terms of spectrum efficiency offered to the receivers. Indeed, the scheme that consists in sending superposed data offers better performance than the time sharing. This thesis investigates the application of superposition coding in satellite communication systems. First of all, we study the performance of hierarchical modulation which is an implementation of superposition coding at the modulation level. We propose a performance evaluation method for such modulations. We also compare the performance of hierarchical and non hierarchical modulations in terms of spectrum efficiency and link unavailability. These two criteria are very important for broadcast system and we show that hierarchical modulations often offer better performance than non hierarchical modulations.Then, we study the performance improvement in terms of spectrum efficiency when using hierarchical modulation in satellite communication systems. Two issues are addressed. The first one is how to group the receivers in pairs in order to transmit data with a hierarchical modulation. The second issue is the computation of the spectrum efficiency. We show that significant gains are possible depending on the system configuration. The last part considers a system where multiple users communicate through a satellite. The satellite acts as a relay in our scenario. We propose a communication scheme where several users emit at the same time with appropriate transmitting power. Thus the signals naturally superpose and generate interference. The receivers use two mechanisms for decoding the signals: physical layer network coding and demodulation of superposed constellations. Finally, we explain how the performance improvements obtained by superposition coding in several scenarios open perspectives for future work.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2012ESAE0032 |
| Date | 29 November 2012 |
| Creators | Méric, Hugo |
| Contributors | Toulouse, ISAE, Lacan, Jérôme, Boucheret, Marie-Laure |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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