Dimensionnement et performances du RFNoC

Dimensionnement et performances du RFNoC

L’ensemble des composants du RFNoC, qu’ils soient dans la partie émettrice ou réceptrice ou encore la ligne de transmission, sont tous modélisés en VHDL- AMS et permettent de prendre en considération pratiquement tous les défauts et imperfections susceptibles d’apparaitre lors de la conception des vrais composants. Nous avons utilisé ces modèles afin d’analyser le concept du RFNoC. Ces simulations nous ont permis de trouver les paramètres limites des imperfections des composants qui permettent au RFNoC de fonctionner correctement. Cette opération est effectuée pour des topologies constituées par un ou plusieurs émetteurs/récepteurs. Dans les sections suivantes, nous avons pour objectif de présenter une métho- dologie permettant de déterminer les performances des composants du RFNoC né- cessaires pour respecter un cahier des charges pour les communications effectuées à travers le réseau en question. Pour ce faire, nous commençons par montrer l’im- pact des paramètres définissant les imperfections des composants du RFNoC sur les performances du RFNoC. Ces performances sont évaluées en mesurant la qualité du signal en terme de rapport signal à bruit après le ou les récepteurs du RFNoC. La mé- thode de calcul de celui-ci est la même que celle présentée dans le paragraphe 2.5.1. La qualité du signal est montrée dans chaque cas par rapport à une référence de ( émetteurs et 8 récepteurs est simulée en VHDL-AMS (l’architecture est montrée dans la figure 4.1). Les 8 fréquences porteuses de ce RFNoC sont uniformément réparties entre 50 et 100 GHz. Pour cette topologie et sans les imperfections des composants, le rapport signal à bruit pour tous les récepteurs est largement supé- rieur à celui de la référence (Eb/N 0 = 11.32dB).

Le signal d’entrée de chaque composant du RFNoC est de type mono-porteuse. Ainsi, l’impact des non-linéarités de ses composants se réduit à celui du point de compression à 1 dB. Les simulations de cette topologie avec les non-linéarités des composants ont montré que la transmission n’est pas perturbée même si la puissance du signal d’entrée du composant en question dépasse largement celle du point de compression à 1 dB. Cela est dû au fait que la modulation du signal est à enveloppe constante et par conséquent robuste au fonctionnement en saturation des compo- sants de la chaine de transmission. Concernant le bruit des composants du RFNoC, les simulations ont montré quela qualité du signal transmis n’est en aucun cas perturbée et cela pour tous les para- mètres réalistes des composants. Cela s’explique par la puissance du signal d’entrée pour chaque composant qui est relativement élevée par rapport au niveau du bruit. Pour les besoins de cette section, une topologie du RFNoC composée de huit émetteurs et de huit récepteurs (figure 4.1) est simulée en tenant compte des imper- fections des composants séparément. La communication en half-duplex est retenue, c’est à dire que les communications bidirectionnelles sont possibles mais jamais au même instant. L’impact du LNA et des mélangeurs du RFNoC est évalué.

Le mélangeur de l’émetteur permet la transposition du signal d’entrée autour de la fréquence porteuse visée. La puissance du signal d’entrée de ce mélangeur est suffisamment élevée pour que le bruit de celui-ci ne détériore pas le signal à sa sortie. En revanche, les non-linéarités sont susceptibles de détériorer le signal de sortie du mélangeur. En effet, le mélangeur de chaque émetteur du RFNoC reçoit un signal mono-porteuse à son entrée par conséquent ses non-linéarités ne détériorent pas la qualité de signal (paragraphe 4.2.1). Cependant, la saturation du signal par ces mélangeurs (Point de compression à 1 dB) superposée aux interférences entre bande de transmission peut l’être. La puissance d’entrée du mélangeur est fixe. En variant le point de compression à 1 dB et par conséquent l’IP3 (en entrée), sachant que IP3=P1dB+12, la qualité du signal obtenue après le récepteur, est montrée sur la figure 4.2. Cette qualité du signal est donnée en fonction de l’écart de la puissance d’entrée par rapport au point de compression à 1 dB. Pour rappel, la simulation est effectuée avec huit émetteurs et huit récepteurs, cependant les résultats montrés correspondent à l’un des huit récepteurs.