Résumé
Ce cours aborde la communication sans fil du point de vue du traitement des signaux numériques (DSP). Il n'est pas nécessaire d'avoir des connaissances en communication numérique, mais cela serait utile.
Dans ce cours, nous adoptons une approche expérimentale de la communication numérique sans fil. Nous utiliserons une plate-forme bien connue de radio logicielle (SDR), connue sous le nom de Pluto SDR, où la radio peut être programmée dans le logiciel au lieu d'être implémentée dans le matériel. L'accent sera mis sur la conception, la mise en œuvre, l'évaluation et l'optimisation itérative d'un lien de communication numérique sans fil.
Les étudiants exploreront les fondements mathématiques et les applications pratiques du DSP dans la communication sans fil, y compris la représentation du signal, l'échantillonnage, la quantification, le filtrage et la modulation. Les sujets clés comprennent l'analyse de Fourier, le traitement des signaux à temps discret et les techniques d'estimation spectrale utilisées dans la conception des systèmes de communication.
Modalités pédagogiques : Cours magistraux, travaux pratiques et projet.
Règles du cours : La présence aux séances de travaux pratiques est obligatoire.
Bibliographie
- Ce cours est fortement basé sur le manuel en ligne gratuit PySDR : https://pysdr.org/
- Lecture complémentaire : « Introduction à la communication numérique sans fil : A Signal Processing Perspective » par Robert Heath Jr. de Person Publishing.
Prérequis
- Mise à niveau du traitement du signal.
- Programmation de base avec Python3 et numpy
Description
Plan du cours
- Signaux à bande limitée et échantillonnage ;
- Bande de base/bande passante ;
- Structure d'un émetteur-récepteur filaire ;
- Introduction à l'USRP ;
- Modulation et démodulation en bande de base ;
- Synchronisation, estimation et correction du décalage de fréquence ;
- Estimation et égalisation du canal.
Mini-projets au choix
- Construction d'un émetteur et d'un récepteur simples et réalisation d'expériences avec la RRL
- Construire un analyseur de spectre simple pour la SDR et effectuer des mesures de spectre
- Construire un émetteur et un récepteur simples pour envoyer des données réelles sur le canal sans fil
- Construire un récepteur pour décoder le signal RDS (Radio Data System), qui est présent dans la radio FM.
Objectifs d'apprentissage :
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Vous devez être en mesure de décrire les défis de conception associés à la construction d'une liaison de communication numérique sans fil.
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Vous devez savoir ce qu'est la représentation complexe en bande de base d'un signal et comment convertir la bande de base en bande passante et vice versa.
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Vous devez savoir comment moduler des données binaires afin qu'elles puissent être transmises sur un canal sans fil.
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Vous devez comprendre ce qu'est un système à bande limitée et comment fonctionne l'échantillonnage.
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Vous devez être en mesure de calculer les spectres de puissance des signaux à bande limitée.
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Vous devez être capable de programmer un émetteur et un récepteur très basiques en python.
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Vous devez être capable d'utiliser une radio logicielle pour transmettre et recevoir des échantillons.
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Vous devez comprendre les différents types de synchronisation nécessaires et comment compenser les différentes sources d'asynchronisme.
Nombre d'heure : 21 heures
Evaluation :
- Rapport de travaux pratiques (50% de la note finale) – Soumis via Moodle (un rapport par équipe, chaque membre de l'équipe soumet le même rapport)
- Examen final (50% de la note finale) – Soumis via Moodle, questionnaire à choix multiple, environ 1 heure.
