1
Système de transmission haut débit pour Micro
Drones en environnement sujet aux trajets
multiples et aux masquages
Stage ONERA-DEMR SUPAERO Stagiaire
Fabien Mulot Encadrement ONERA Joël
LEMORTON SUPPAERO Vincent CALMETTES
Contexte de létude

• Transmission dun flux dimages JPEG à 1.2 Mbits
  depuis une charge utile vidéo embarquée sur un
  drone, dans la bande Industrielle Scientifique et
  Médicale ISM.
• La bande ISM est une bande de 79 MHZ entre 2.4
  et 2.485 GHz. L Agence Nationale des Fréquences
  autorise une PIRE de 10mW en extérieur et 25 mW
  en Intérieur.
• La transmission à lieu en zone semi urbaine
  bâtiments bas et espacés, sur une distance
  maximum de 1km.
• Les trajets multiples et les masquages
  perturbent la transmission qui doit être durcie
  en conséquence avec des techniques type
  Égalisation, OFDM ou Spectre Étalé rake

Transmission de la Vidéo à 1.2 Mbits.s-1 suivant
deux Modes

• Pour un débit de 1.2 Mbits.s-1, le système
  fournit
• 14 i/s en basse qualité, les détails fins ne
  sont pas visibles mais la qualité suffit à la
  navigation du micro-drone
• 3.3 i/s en basse qualité, les détails fins sont
  visibles. Ce mode permet de fournir des scènes
  plus détaillées, en phase d observation.

Caractéristiques du canal de propagation
Canal de propagation mobile.

• Le signal est affecté par
• Les pertes de trajet.
• Les masquages dus aux obstacles importants
  (bâtiments arbres) occasionnant des pertes de 5 à
  20 dB, et variant sur des distances de l ordre
  de la centaine de mètres. L atténuation due aux
  masquages se modélise par une loi log-normale.
• Les trajets multiples, dus aux phénomènes, de
  diffraction, de diffusion sur des surfaces
  rugueuses, de réflexions des ondes radio. Les
  ondes se recombinent en créant ses inférences
  destructives ou constructives au niveau du
  récepteur. L atténuation due aux trajets
  multiples se modélise par une ligne à retards. A
  chaque retard correspond un coefficient complexe
  qui suit une loi de Rice pour un trajet direct ou
  une loi de Rayleigh pour un trajet sans
  visibilité
• Le bruit additif blanc gaussien.

Forme standard du canal multitrajet
Les trois échelles de variation du signal.

• Caractéristiques
• Canal sélectif en fréquence, de réponse
  impulsionnelle de durée 5µs

Techniques de mitigation des trajets multiples
Modèle urbain à 6 rayons pour le GSM pour un
mobile se déplaçant à 50 Km/h.
Profil puissances moyennes retards relatifs du
canal

• Codage canal
• Objectif Fournir un TEB de 10-7 après décodage
• Entrelaceur externe, pour rendre aléatoire le
  canal à mémoire.
• Code convolutif poinçonné 4/3 177/133
• Entrelaceur interne, étale les paquets derreurs
  résiduelles
• Code RS(204/188), corrige 16 symboles de 8 bits
  erronés

Schémas de transmission-réception spécifiques

• QPSK -Égalisation
• Filtre adaptatif , algorithme LMS Efficace
  pour une réponse impulsionnelle du canal
  s étalant sur un symbole
• Égalisation MLSE (maximum likelyhood séquence
  estimator) utilisant un algorithme de Viterbi La
  méthode la plus efficace mais de complexité
  importante. La complexité du treillis requise
  pour 1.2 Mbits.s-1 est de 45 1024
• Bande occupée après codage 2.3 GHz

OFDM L OFDM permet un débit supérieur à 1.2
Mbits.s-1 par exemple 3.5 Mbits.s-1 Codage
Canal mapping QPSK Type de séquence
dapprentissage séquence PN Alternance
donnée/séquence dapprentissage 20 symboles de
données suivis de 4 symboles dapprentissages
pour estimation du canal Débit de symboles QPSK
après codage 4.5 Msymb.s-1 Durée du symbole OFDM
50 µs Nombre de porteuses de données
232 Nombres de porteuses pilotes 4 Nombre total
de porteuses 256 Longueur du préfixe cyclique 5
µs Bande occupée 5.012 MHz
CDMA rake Vidéo 1.12 Mbits/s Codage Canal
mapping QPSK 1 canal de données, 1 canal pilote
Débit de symboles QPSK 0.8102
Msymb/s Spreading code OVSF de longueur
64 Scrambling code PN Débit chip sur les
voix I et Q Fc 1.6204 x 64 51.8536
Mchips/s Débit binaire sur le canal pilote, sur
les voix I et Q Fc/256 202.6
Ksymb/s Spreading  code OVSF de longueur 256
Scrambling  PN code Facteur de roll-off du
SRRC 0.4 Bande de transmission occupée
RS.(1?) 72.6 MHz 1 récepteur rake
Émetteur spectre étalé.
Nombre de porteuses de données OFDM requises en
fonction du débit avant codage.
Émetteur OFDM
Bande OFDM
Objectif du stage
Récepteur rake.

• Proposer des techniques pour durcir une
  transmission de donnée pour micro-drone dans un
  environnement à trajets multiples.
• Développer des modèles Simulink des schémas de
  transmission retenus