| Titre : | Multiresolution analysis applied to SDR signals using GNU Radio |
| Auteurs : | MIMOUNI Karima, Auteur ; FARHI Assia, Auteur ; OUARDI Aissa, Directeur de thèse |
| Type de document : | texte manuscrit |
| Editeur : | Université de Saïda – Dr. Moulay Tahar – Faculté des Mathématiques, de l’Informatique et des Télécommunications, 2025/2026 |
| Format : | 88ص |
| Accompagnement : | CD |
| Langues: | Anglais |
| Index. décimale : | BUC-M 008572 |
| Catégories : |
Master's Degree in Telecommunications Specialty: Systems of Telecommunications |
| Résumé : |
Ce travail de fin d'études porte sur la conception, l'implémentation et l'optimisation d'un
analyseur de signaux basé sur l'Analyse Multirésolution (AMR) par transformée en ondelettes discrète, intégré au sein d'une architecture de Radio Logicielle (SDR). Bien que la flexibilité des plateformes SDR offre une grande agilité pour la numérisation des signaux RF, le traitement de flux non stationnaires se heurte aux limites de l'analyse spectrale classique de Fourier et à la rigidité du partitionnement temps-fréquence. L'objectif majeur de cette thèse est de résoudre le problème des effets de bord engendrés par la segmentation temporelle en blocs lors des opérations de convolution numérique au sein des bancs de filtres miroirs en quadrature conjuguée (CQF). L'intégration et la validation expérimentale de ces concepts ont été menées dans l'environnement de développement open- source GNU Radio, en exploitant à la fois des signaux déterministes simulés et des captures de signaux réels issues d'une interface matérielle RTL-SDR. Les résultats obtenus démontrent que le traitement brut par blocs induit des ruptures de continuité et des distorsions d'amplitude critiques aux extrémités des fenêtres temporelles. L'évaluation des techniques de régularisation aux frontières montre que la méthode d'extension par Zero-Padding atténue les sauts d'amplitude mais engendre des micro-coupures résiduelles préjudiciables à la fidélité du signal. En revanche, la technique de recouvrement (Overlap) élimine efficacement les distorsions de bord et garantit une parfaite reconstruction, au prix d'une augmentation de la charge de calcul et de la latence. Enfin, une architecture optimisée d'Analyse Multirésolution Continue (Stream-Based) est proposée. En appliquant directement les bancs de filtres sur le flux ininterrompu d'échantillons sans vectorisation préalable, cette approche native supprime définitivement l'apparition des effets de bord tout en minimisant la latence globale du système. Ce paradigme ouvre des perspectives solides pour l'intégration en temps réel d'algorithmes de débruitage par seuillage d'ondelettes et d'implémentations polyphasées au sein des futures normes de télécommunications. تتناولالمذكرة الجامعية هذه تصميم وتنفيذ وتحسين محلل إشارات يعتمد على التحليل م تعدد معرف)(MRA الدرجات عبرتحويل الموجات الصغيرة المنفصلة، مدم ً جاضمن بنية الراديو ال َّ توفرقدرة غير مسبوقة ع لىSDR ورغم أن المرونة الهيكلية لمنصات (SDR). بالبرمجيات رقمنةإشارات التردد الالسلكي، فإن معالجة التدفقات غير الثابتة تسلط الضوء على القيود .المتأصلةفي تحليل فورييه الكالسيكي فيما يتعلق بتقسيمه الصارم لمستوى الزمان -التردد الهدفاألساسي من هذا البحث هو التغلب على تشوه الحدود ( تأثيراتالحواف )الناتج عن تجزئة الكتلفي المجال الزمني أثناء عمليات التحويل الرقمي داخل مجموعات مرشحات الترب يع تمتنفيذ تكامل هذه المفاهيم والتحقق التجريبي منها باستخدام إط ارالعمل (CQF). المرافق ،باالستفادة من كل من اإلشارات الحتمية المحاكاة والت قاطاتRadio GNU المفتوح المصدر RTL-SDR.الطيف الفيزيائية الحقيقية من واجهة أجهزة تُظهرالنتائج التجريبية أن المعالجة األولية القائمة على الكتل تولد انقطاعات حرجة وانخفاضات هائلةفي السعة عند حدود نافذة البيانات .ويُظهر تقييم تقنيات تنظيم الحدود أنه في حين أن طريقة تخففمن آثار اقتطاع الحواف، فإنها تُحدث انقطاعات صغيرة عابرة تقلل من Zero-Padding تنجحفي القضاء على تشوهات Overlap دقة إعادة البناء .وعلى العكس من ذلك، فإن تقنية الحوافوتضمن استمرارية زمنية سلسة، على حساب زيادة الحمل الحسابي This dissertation addresses the design, implementation, and optimization of a signal analyzer based on Multiresolution Analysis (MRA) via discrete wavelet transform, integrated within a Software-Defined Radio (SDR) architecture. Although the structural flexibility of SDR platforms provides unprecedented agility for digitizing RF signals, processing non-stationary streams highlights the inherent limitations of classical Fourier analysis regarding its rigid time-frequency plane tiling. The primary objective of this research is to overcome the boundary distortion (edge effects) induced by time-domain block segmentation during digital convolution operations within Conjugate Quadrature Filter (CQF) banks. The integration and experimental validation of these concepts were carried out using the open-source development framework GNU Radio, utilizing both simulated deterministic signals and real physical spectrum captures from an RTL-SDR hardware interface. Experimental results demonstrate that raw block-based processing generates critical discontinuities and massive amplitude drops at the data window boundaries. Evaluation of boundary regularization techniques shows that while the Zero-Padding method mitigates edge truncation artifacts, it introduces transient micro-dropouts that degrade reconstruction fidelity. Conversely, the Overlap technique successfully eliminates edge distortions and guarantees seamless temporal continuity, at the expense of computational overhead and increased buffering latency. Finally, an optimized alternative based on a continuous, Stream-Based Multiresolution Analysis architecture is proposed. By deploying cascade filter structures directly onto the uninterrupted sample stream, this methodology natively removes block-boundary discontinuities while minimizing overall latency. This paradigm establishes a robust framework for real-time wavelet thresholding denoising algorithms and polyphase implementations within broadband RF data streams. |
Exemplaires
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