Development of new waveforms to increase the spectral efficiency of equipment

In the 21st century, the spectrum is considered as one of the most valuable resources. Therefore, using a high-efficiency spectrum waveform signal is becoming a necessity. This was the interest of different waveforms like in OFDM-OQAM. This waveform was in the heart of multiple projects like ANR PROFIL (involving our research team) and other European projects like EMPHATIC, PHYDYAS, etc.

Other waveforms post-OFDM with high-efficiency spectrum are found in literature as FMT, WCP-OQAM, GFDM, MC-FTN, Lapped-OFDM, but they’re not fully explored and need a large development effort in order to validate their interest in a real application. All of the waveforms mentioned previously present less out-of-band rejection than OFDM but they are more complex to process especially on the receiver side.

One of the goals of our team is to push the boundaries of performance for this new kind of waveform. Our current involvement in the ANR ACCENT5 and the ANR WONG5 projects help us to achieve this goal. The second goal is to propose another type of high-efficiency spectrum multicarrier waveform with new orthogonal bases with low out-of-band rejections.

A new thesis has begun in partnership with Zodiac Aerospace on equalization of the new waveforms with single carrier. The signal is considered localized in frequency with low crest factors and suffer from performance loss in environments with high level of multipath and Doppler effect.

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Le spectre étant une donnée rendue critique, il est nécessaire d’envisager la transmission d’informations via des formes d’onde à très fortes efficacités spectrales. Déjà abordé avec l’OFDM-OQAM (pour les PMR avec projet ANR PROFIL dans lequel l’équipe est impliquée, les projets européens EMPHATIC, PHYDIAS, etc.), d’autres formes d’ondes post-OFDM existent (FMT, WCP-OQAM, GFDM, MC-FTN, Lapped-OFDM) mais ont été encore peu explorées (notamment pour la 5G) et nécessitent des développements approfondis afin de valider leur intérêt dans des scénarios réalistes. Toutes ces formes d’onde présentent en effet les propriétés d’avoir des réjections hors bandes bien inférieures à celles de l’OFDM mais imposent bien souvent des traitements plus complexes notamment au récepteur.

L’équipe se donne donc pour premier objectif d’aller dans ce sens en établissant les performances de ces nouvelles formes d’ondes et de les améliorer. Pour cela, il faudra alors aussi en établir les facteurs de crête, ce qui fait le lien avec l’item précédent. Cette thématique de l’efficacité spectrale des formes d’onde post-OFDM fait l’objet de projets actuels dans lesquels l’équipe est impliquée (ANR ACCENT5 et ANR WONG5). Le second objectif est de proposer d’autres formes d’onde multiporteuses avec de nouvelles bases orthogonales ayant comme contrainte des faibles réjections.

Enfin, une thèse CIFRE est en cours de montage avec la société Zodiac dans le domaine de l’égalisation de nouvelles formes d’onde monoporteuses bien localisées en fréquence, à faibles facteurs de crête mais dont les performances sont dégradées dans des canaux à très forts Doppler et multitrajets.