Implantation d’applications Radio Logicielle sur architectures reconfigurables pour les systèmes multi-porteuses et multi-antennes

Abstract

الملخص (بالعربية) : يعتمد الراديو المعرّف بالبرمجيات على بنى معالجة ذات قدرة حوسبية عالية وتتطلب مشاركة الهياكل مع وحدات حوسبة متعددة. لذلك فإن القيود المعمارية مهمة للغاية وغالبًا ما يكون استخدام مكونات من طبائع مختلفة ضروريًا. يتطلب تصميم مقياس المعدات الراديوية المعرفة بالبرمجيات استخدام مجموعة متنوعة من التقنيات والأساليب في أنظمة الاتصالات. لذلك يجب دراسة مناهج التصميم عالية المستوى. لكنها منهجية تصميم كاملة يجب أخذها في الاعتبار من خلال إضافة بنية حقيقية لإدارة إعادة التكوين إلى معالجة الإشارة الراديوية. على وجه الخصوص ، يجب أن تدير أهدافًا تكنولوجية غير متجانسة للغاية. يمكن لهذه البنى في الواقع أن تجمع بين المكونات المتنوعة مثل المعالجات (المتحكمات الدقيقة أو المعالجات العامة) ، DSPs ، FPGAs ، ASICs الرقمية القابلة للتكوين ، ASICs التناظرية ، الذكريات ووسائل الاتصال (ناقل ، فيفو ، إلخ). الهدف الرئيسي من هذه الأطروحة هو دراسة تقنيات معالجة الإشارات في الأنظمة متعددة الهوائيات والمتعددة الحاملة واقتراح حلول لتنفيذها مع تحسين وقت الحساب والمعالجة. الكلمات المفتاحية : هندسة قابلة لإعادة التشكيل ، راديو برمجيات ، اتصالات لاسلكية ، MIMO ، OFDM FPGA ، MC-CDMA

---------------------------------------------- Résumé (en Français) :

La radio logicielle se base sur des architectures de traitement ayant une forte puissance de calcul et nécessitant l'implication de structures à multiples unités de calcul. Les contraintes architecturales sont par conséquent très importantes et l'utilisation de composants de natures différentes est souvent indispensable. La conception à l'échelle d'un équipement radio logicielle requiert l'utilisation de techniques et méthodes très variées dans les systèmes de communication. Des approches de conception de haut niveau sont donc à étudier. Mais c'est toute une méthodologie de conception qu'il faut envisager en ajoutant au traitement du signal radio proprement dit une véritable architecture de gestion de la reconfiguration. Elle doit notamment gérer des cibles technologiques d'une très grande hétérogénéité. Ces architectures peuvent regrouper en effet des composants aussi variés que des processeurs (microcontrôleurs ou processeurs généraux), des DSP, des FPGAs, des ASICs numériques paramétrables, des ASICs analogiques, des mémoires et des moyens de communication (bus, fifo...). Le principal objectif de la présente thèse est d’étudier les techniques de traitement du signal dans les systèmes multi-antennes et multi-porteuses et de proposer des solutions quant à leur implémentations tout en optimisant le temps de calcul et de traitement. Les mots clés : architecture reconfigurable, radio-logicielle, MIMO, OFDM, MC-CDMA, wireless communications, FPGA, DSP, ASIC. ---------------------------------------------- Abstract (en Anglais) : The software radio is based on processing architectures having a high computing power and requiring the involvement of structures with multiple computing units. Architectural constraints are therefore very important and the use of components of different natures is often essential. Scalable design of software radio equipment requires the use of a variety of techniques and methods in communication systems. High-level design approaches are therefore to be studied. But it is a whole design methodology that must be considered by adding to the processing of the actual radio signal true management architecture of the reconfiguration. In particular, it must manage technological targets of great heterogeneity. These architectures can indeed include components as varied as processors (microcontrollers or general processors), DSPs, FPGAs, parametric digital ASICs, analog ASICs, memories and means of communication (bus, fifo ...).

The main objective of this thesis is to study signal processing techniques in multi-antenna and multi-carrier systems and to propose solutions for their implementation while optimizing the computing and processing time. Keywords : Reconfigurable architecture, radio-software, MIMO, OFDM, MC-CDMA, wireless communications, FPGA, DSP, ASIC.