Méthodes de Traitement Numérique du Signal pour la

THÈSE
pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE
GRENOBLE
Spécialité : Signal, Image, Parole, Télécoms (SIPT)
Arrêté ministériel : 7 août 2006
Présentée par
Robin GERZAGUET
Thèse dirigée par Jean-Marc Brossier et
coencadrée par Laurent ROS et Fabrice BELVEZE
préparée au sein du
laboratoire Grenoble Images Parole Signal Automatique
(GIPSA-lab) et de ST-Microelectronics
dans l’école doctorale d’électronique, électrotechnique,
automatique et traitement du signal (EEATS)
Méthodes de Traitement
Numérique du Signal pour la
Réduction d’Auto-Interférences
dans un Terminal Mobile
Thèse soutenue publiquement le Jeudi 26 Mars 2015,
devant le jury composé de :
Daniel ROVIRAS
Professeur CNAM, Examinateur, Président du jury
Myriam ARIAUDO
Maître de conférence HDR Ensea, Rapporteur
Yves LOÜET
Professeur Supelec Rennes, Rapporteur
Olivier ISSON
Docteur MStar semiconductor, Invité
Jean-Marc BROSSIER
Professeur INPG, Directeur de thèse
Laurent ROS
Maître de conférence INPG, Encadrant de thèse
Fabrice BELVEZE
Ingénieur ST-Microelectronics, Encadrant de thèse

ii

Remerciements
La thèse est une entreprise de longue haleine, et s’il en résulte un manuscrit souvent
peu lu ; la démarche, comme les résultats, ne peuvent se faire sans l’aide et le soutien pré-
cieux de multiples acteurs. Avant de faire place nette aux interférences et aux systèmes
obscurs dédiés aux systèmes de communications, vient donc le temps des remerciements.
Tout d’abord merci aux membres de mon jury de thèse, le président Daniel Roviras,
les rapporteurs Myriam Ariaudo et Yves Loüet, et à Olivier Isson de m’avoir fait le plaisir
et l’honneur d’évaluer mes travaux de thèse. Un grand merci pour leurs analyses et leurs
retours constructifs.
La situation applicative de la thèse a quelque peu été mouvementée. Changeant
d’abord d’entreprise suite à la fin de ST-Ericsson, puis d’équipe, et enfin de projet (en
plus des 4 déménagements en 3 ans qui m’ont permis une connaissance tout à fait exhaus-
tive des différents étages du bâtiment A de ST-Microelectronics), garder le cap sur le flot
mouvementé aux vents parfois contraires de l’industrie cellulaire n’a pas été chose aisée, et
Fabrice, tu as su maintenir le gouvernail d’une main de maître en plus d’être un encadrant
aux précieux conseils et un supérieur que tout employé rêve d’avoir. Un immense merci
également à Jean-Marc d’avoir toujours su prendre le temps de relire mes travaux et de
m’avoir prodigué ces précieux conseils et remarques aux cours de multiples discussions.
Et merci Laurent, pour à peu près tout ce qui est possible. De m’avoir fait comprendre
l’intérêt du doctorat, d’avoir été toujours d’une disponibilité sans failles, pour l’ensemble
des discussions et des tableaux remplis, des relectures multiples, et pour ta chaleur et
ta bienveillance qui ont fait passer ces trois années dans un climat ensoleillé, climat rare
dans une thèse mais plus qu’appréciable.
Grand merci également à mes collègues de ST-Ericsson d’abord puis de ST-Micro-
electronics ensuite. De l’équipe initiale, Gabriel, Maryvonne, Anne-Lise, à celle de la
RFBU à ST-Ericsson, Pascal, Jean-Pierre, Sandrine, Philippe, David, puis celle de ST-
Microelectronics sur Docsis avec Jean-Pierre, Pierre-Albert, Thierry, Jean-Yves, Jean-
Nöel, Marc sans oublier Aymeric et Stéphane de la validation. Puisse la situation de
l’entreprise s’améliorer !
Un travail de thèse qui n’a pas été si solitaire que cela ! Grand merci à Pascal , Yohann
et Florian pour les travaux communs. Les DCs n’ont jamais été aussi bien compensés, et
l’OFDM en temps réel se porte bien, grâce à vous !
Merci à toute la clique du Gipsa pour les discussions plus ou moins professionnelles
et les parties de jeux qui le sont tout autant. Aux « anciens » Cyrille, Flore, Gaeline,
iii

iv Remerciements
Jonathan, Matthieu, Vincent (et Elodie !), Wei et aux « jeunes » qui le sont de moins en
moins Arnaud, Céline, Cindy, re-Pascal, Raphael, Quentin ; pour les coinches, les activi-
tés diverses, le coup de main au pot de thèse, et les sorties du Gipsa-doc. Une attention
toute particulière pour Rodrigo dont l’expertise est -à très juste titre- mondialement re-
connue dans le Gipsa-Lab pour les discussions toujours extrêmement intéressantes sur
bon nombre de sujets. Merci à Tim pour l’ensemble des dicussions sur l’intérêt du logiciel
libre en général, de git et de Vim en particulier, et Raphael pour le webmastering et la
surcharge calorifique associée aux nombreuses simulations lancées. Remerciement égale-
ment tout particulier à Damien d’avoir mis en place la plateforme de radio-logicielle, qui
s’est révélée d’un grand secours et un très bel outil insoupçonné. Merci également aux
permanents du Gipsa-Lab qui font vivre la recherche, et en particulier aux membres de
l’équipe CICS qui ont bien voulu de temps en temps entendre parler du formidable mais
méconnu monde des communications numériques et en particulier à Cyrille, Olivier et à
tous les membres de l’équipe qui ont su apporter un regard extérieur très profitable sur
mon sujet de recherche.
Si on remonte encore dans le temps, merci aux « vieux de la vieille ». Matthieu, moi
preums, que tu suives le plus vite possible, Aurelia, Océane, Mathieu que la distance n’a
pas suffit à éloigner. Et bien sur au triumvira. En augmentation exponentielle puisque 6,
mais promis Beghinou, Sunny, Valentin, j’arrive. Toutoune, merci du soutien, l’épisode
III est donc bouclé, doublons nos efforts et soyons exotiques.
Enfin, surtout, incommensurable merci à mes parents,à Camille et à Cyril dont l’incom-
préhension totale de mon sujet de recherche est proportionnelle à la fierté qu’ils éprouvent.
La constance de leur soutien et leur bienveillance ont été un moteur depuis bien des an-
nées, malgré l’absence notable de composantes historiques et latines dans mes travaux.
Un grand merci également à la belle-famille.
Et bien sur, sans qui rien de cela n’aurait été possible, grand merci à celle qui se recon-
naitra. Grand n’est certes pas adapté, mais c’est la seule métrique aisément apprehensible.

Table des matières
Remerciements iii
Table des Figures xvii
Liste des Symboles xix
Glossaire xxiv
Introduction 1
1 Auto-Interférences dans un terminal mobile 7
1.1 Le paradigme de la « radio sale » dans les terminaux RF .......... 8
1.1.1 Architecture classique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.1.1.1 Duplex fréquentiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.1.1.2 Etage de transmission ................... 10
1.1.1.3 Etage de réception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.1.2 Auto-Interférences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.1.3 Le paradigme de la radio sale ou « dirty RF » ............ 13
1.2 Modélisation bande de base des pollutions. ................. 14
1.2.1 Aperçu global ............................. 14
1.2.2 Les pollutions harmoniques (Spurs) ................. 15
1.2.2.1 Origine ........................... 15
1.2.2.2 Modèle bande de base ................... 16
1.2.2.3 Stratégies de compensation ................. 18
1.2.3 Tx Leakage ............................... 19
1.2.3.1 Origine ........................... 20
1.2.3.2 Origines alternatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.2.3.3 Modèle de pollution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.2.3.4 Modèle bande de base numérique .............. 28
1.2.3.5 Stratégies de compensation ................ 29
1.3 Conclusion du chapitre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2 Objectifs, Méthodologie & Solutions algorithmiques 33
2.1 Méthodologie, critères, contraintes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.1.1 Méthodologie .............................. 34
2.1.2 Propriétés des algorithmes adaptés aux architectures matérielles
visées .................................. 35
2.1.3 Critères de performances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
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