Etude et optimisation des techniques MC-CDMA pour les futures générations de systèmes de communications hertziennes

Future radiocommunication systems will have to accomodate high data rate while allowing a great mobility to the users. In order to achieve this goal, new signal processing techniques must be investigated. One of the techniques currently under significant research is the MC-CDMA technique. This combines orthogonal frequency division multiplex modulation with spread spectrum technique. This thesis deals with the study and the optimization of MC-CDMA communication systems.After a general presentation of different combinations of OFDM and spread spectrum techniques, MC-CDMA systems performances are evaluated for multipath Rayleigh fading channel and BRAN channelsfor the case of single and multi-user detections.The influence of the spreading sequences is then studied on the dynamic range of the transmitted multicarrier signal envelope and on the multiple access interference. For that purpose, the envelope variation of MC-CDMA signals is considered through the study of the crest factor and the global crest factor. These quantities make it possible to estimate the fluctuations of the transmitted signals in uplink and downlink respectively. In order to minimize the multiple access interference, an optimized spreading sequence allocation procedure is presented and different code selection criteria are proposed.Finally, the focus is moved to the optimization of uplink MC-CDMA systems. In order to avoid the insertion of Nu groups of pilot subcarriers used to estimate the Nu uplink channels, a method based on the channel reciprocity property is proposed. This solution consists in using the downlink channel estimation to predistort the signal at the mobile station before transmission. Two alternative techniques are considered. The first is based on a time division duplex of the uplink and downlink whereas the second relies on a frequency division duplex of the uplink and downlink.Les futurs systèmes de radiocommunications devront proposer des services nécessitant des transferts de données à haut débit, tout en garantissant une grande mobilité aux utilisateurs. Pour y parvenir, de nouvelles techniques de traitement de signal doivent être mises en oeuvre. Une de ces approches constituant actuellement un axe important de la recherche dans ce domaine est la technique MC-CDMA. Cette dernière repose sur la combinaison de deux techniques : les modulations à porteuses multiples et l'étalement de spectre. Les travaux de recherche présentés dans cette thèse ont pour buts l'étude et l'optimisation des systèmes de communications mettant en oeuvre cette technique MC-CDMA.Après une présentation générale des différentes façons de combiner les techniques de modulations à porteuses multiples et d'étalement de spectre, les performances des systèmes MC-CDMA sont présentées sur des canaux de Rayleigh et BRAN dans le cas de détection mono-utilisateur et multi-utilisateur.Puis, l'influence des codes d'étalement sur la variation de la dynamique de l'enveloppe du signal émis, et sur l'interférence produite par la cohabitation des données de plusieurs utilisateurs sur les mêmes ressources fréquentielles et temporelles est étudiée. Pour cela, nous nous sommes intéressés aux variations de l'enveloppe des sisgnaux MC-CDMA à travers l'étude du facteur de crête et du facteur de crête global. Ces quantités permettent d'estimer les fluctuations du signal transmis respectivement en voie montante et descendante. En ce qui concerne la minimisation de l'interférence d'accès multiple, une technique reposant sur l'allocation des séquences d'étalement est décrite et plusieurs critères de sélection des codes d'étalement sont proposés.Enfin, une attention particulière est portée à l'optimisation de la voie montante des systèmes MC-CDMA. Afin d'éviter l'insertion de Nu jeux de sous-porteuses pilotes servant à estimer les Nu canaux de la voie montante, une solution reposant sur le principe de la réciprocité du canal radiomobile est ici proposée. Cette alternative consiste à effectuer une prédistorsion du signal utile dans le terminal avant son émission. Deux variantes sont envisagées, la première repose sur un multiplexage temporel des voies montante et descendante alors que la seconde repose sur un multiplexage fréquentiel de ces deux voies