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Etude et optimisation des systèmes multi-antennes associés à des modulations multiporteuses

by Le Nir, Vincent

Abstract (Summary)
Depuis quelques années, les techniques multi-antennes sont envisagées comme solution potentielle pour augmenter le débit des futurs systèmes de communications sans fils. L'objectif de cette thèse est d'étudier et d'améliorer les techniques d'émission et de réception de ces systèmes MIMO (Multiple Input Multiple Output) dans un contexte multi-porteuses. En effet, l'OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), qui permet de transformer un canal sélectif en fréquence en de multiples canaux non sélectifs, est particulièrement bien adapté à la conception de récepteurs MIMO peu complexes. D'autre part, deux techniques permettant d'améliorer l'exploitation de la diversité fréquentielle et/ou temporelle sont associées à l'OFDM, à savoir le précodage linéaire (LP-OFDM) et le CDMA dans un schéma de type MC-CDMA (Multicarrier-Code division Multiplex Access). Nous avons associé le LP-OFDM et le MC-CDMA à deux techniques MIMO ne nécessitant pas de connaissance du canal à l'émission, le codage espace-temps en blocs STBC (Space-Time Block Coding) et le multiplexage spatial. On montre que pour les deux systèmes MIMO MC-CDMA et MIMO LP-OFDM, les diversités spatiales, temporelles et fréquentielles sont efficacement exploitées. L'avantage de l'association avec les STBC orthogonaux est que des récepteurs particulièrement simples peuvent être mis en oeuvre. En effet, pour un système STBC LP-OFDM, un simple égaliseur linéaire MMSE fournit des performances proches de celles obtenues avec un récepteur à maximum de vraisemblance permettant l'utilisation de grandes matrices de précodage. En STBC MC-CDMA, des récepteurs mono-utilisateur conduisent, comme en SISO MC-CDMA, au meilleur compromis performances/complexité. Lorsque le LP-OFDM ou le MC-CDMA sont associés à du multiplexage spatial, le surplus de complexité des récepteurs est inhérent à la gestion de l'interférence multi-antennes. Nous avons démontré que la mise en oeuvre d'un simple récepteur de type MMSE nécessitant l'inversion de la matrice de canal MIMO conduit à de très bonnes performances. Un processus similaire peut également être appliqué pour des STBC non orthogonaux. Associés à un système itératif lors de l'insertion d'un codage de canal à l'émission, tous ces systèmes peuvent atteindre les performances de la borne du filtre adapté proche des performances de la courbe gaussienne en utilisant de simples opérations. Le gain en efficacité spectrale et en performances est à l'avantage des techniques à multiplexage spatial car elles profitent de l'augmentation linéaire de la capacité avec le minimum du nombre d'antennes d'émission et de réception. Le compromis débit/complexité indiquera le choix du système MIMO à associer au LP-OFDM ou au MC-CDMA. Les performances sont étudiées avec ou sans corrélation et sur des canaux théoriques et réalistes.
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Source Type:Master's Thesis

Keywords:engineering sciences signal multi antennes multiporteuses codage espace temps égalisation récepteur itératif turbo code

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Date of Publication:12/15/2005

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