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Thèse Année : 2005

Iterative receivers for multi-antenna systems

Récepteurs itératifs pout systèmes multi-antennes

Résumé

The aim of this thesis is to study the association of multiple antenna (MIMO) transmission techniques with iterative receiver scheme for high data rate wireless communications.

Multiple antenna systems allows the throughput to be reliably increased with no bandwidth expansion nor performance degradation. When no channel state information is available at the transmit side, MIMO potentialities are generally exploited at the price of a complex receiver that can not be easily implemented a chip.

On the one hand, in order to deal with the frequency selectivity of the channel and thus in order to make the receiver less complex, multi-carrier OFDM modulation is efficiently combined with MIMO transmission scheme. On the other hand, by extending the turbo-equalization concept to the multiple antenna context, we study an iterative receive technique designed for MIMO-OFDM transmission. The equalization process is performed by using linear filters optimized under the MMSE criterion, leading to a reasonable complexity in accordance with implementation constraints.

The proposed receivers are then associated with complementary techniques like linear precoding or MC-CDMA. By well designing the transmission scheme, it is demonstrated that the receiver is able to take benefit from the whole diversity of the channel while exploiting the MIMO capacity in an optimal manner.

Performance results of different systems are finally carried out for several theoretical and realistic channels. Influence of spatial correlation and impact of the channel estimation are also studied. For all these contexts, comparisons with conventional systems show the interest of the iterative solution.
L'objectif des travaux réalisés dans le cadre de cette thèse est d'étudier l'association des techniques de transmission multi-antennes (MIMO) avec des schémas de réception itératifs dans un contexte de transmission sans fil haut débit.

A largeur de bande et qualité de réception équivalentes, l'utilisation d'antennes multiples en communications numériques permet d'augmenter le débit utile de la transmission. Cependant sous l'hypothèse d'une non connaissance du canal à l'émission, les potentialités du canal MIMO ne sont généralement exploitées qu'au prix d'une réception très complexe, difficilement réalisable au sein d'un circuit intégré.

Tout d'abord, afin de lutter contre la sélectivité fréquentielle et de simplifier le traitement en réception, nous choisissons d'associer la modulation multi-porteuses OFDM à des schémas de transmission MIMO. Par ailleurs, en étendant les résultats obtenus dans le domaine de la turbo-égalisation au contexte multi-antennes, nous étudions une technique de réception itérative adaptée au schéma de transmission MIMO-OFDM. L'utilisation de filtres linéaires optimisés au sens du critère Minimum Mean Square Error (MMSE) confère aux récepteurs une complexité raisonnable et conciliable avec les exigences d'implémentation.

Les récepteurs proposés sont ensuite associés à des techniques complémentaires telles que le précodage linéaire ou le MC-CDMA. Il est démontré qu'en dimensionnant convenablement l'émission il est possible de tirer parti de toute la diversité du canal de propagation tout en exploitant de façon optimale sa capacité.

Les performances de différents systèmes sont enfin évaluées sur différents canaux théoriques puis réalistes, en examinant notamment l'influence de la corrélation entre antennes et en intégrant la fonction d'estimation de canal. Dans ces différents contextes, la comparaison avec des systèmes conventionnels montre l'intérêt d'utiliser une réception itérative.
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Dates et versions

tel-00011415 , version 1 (18-01-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00011415 , version 1

Citer

Pierre-Jean Bouvet. Récepteurs itératifs pout systèmes multi-antennes. domain_stic.theo. INSA de Rennes, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011415⟩
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