Systèmes de transmission avec précodage linéaire et traitement itératif : application à l'OFDM et aux techniques MIMO
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LorientDisciplines:
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Abstract EN:
This thesis deals with iterative processing for linear precoding and its application to OFDM and multi-antenna systems. The purpose of linear precoding is to exploit time, frequency or space diversity. Nevertheless, optimal detectors have a complexity increasing exponentially with the system parameters. Iterative algorithms recently derived from the "turbo" principle allow the detector to benefit from the a priori information provided by the error correcting code. The main detectors that can be applied to linear precoding are then studied and an iterative algorithm is adapted from the MMSE-IC-LE receiver for the turbo-equalization. The proposed algorithm and the other detectors offer a diversity gain identical whatever the selected criteria, MAP or MMSE. Theoretical results are given when considering a perfect a priori information as input of the detector. The diversity order over a Rayleigh fading channel is then equal to the code diversity multiplied by the size of the precoding matrix. In addition, we observe the influence of the treatment and the system characteristics over the convergence by the way of EXIT charts. The proposed method offers a good trade-off between performance and complexity, even if the convergence threshold increases with the spectral efficiency (modulation, coding rate) and the size of linear precoding. Linear precoding with iterative processing is then applied to two realistic cases. First, the multi-carrier modulation of the 802. 11a WLAN standard is considered. In the context of a limited diversity in the time and frequency domains, the linear precoding is able to produce a significant gain with a low complexity method. Last, linear precoding is associated to a multiantenna system. The general formulation of the studied architectures allows a joint treatment of the linear precoding and the spatial multiplexing. The diversity order previously obtained is multiplied by the number of receive antennas. Finally, the convergence study shows that the linear precoding improves the performance at high signal to noise ratio at the price of a higher convergence threshold.
Abstract FR:
Cette thèse présente l'étude des systèmes itératifs pour le traitement du précodage linéaire et son application à l'OFDM et aux systèmes à antennes multiples. Le précodage linéaire est une méthode permettant de profiter de la diversité temporelle, fréquentielle ou spatiale du canal. Cependant, le détecteur optimal pour ce type de dispositif a une complexité qui croît de manière exponentielle avec les dimensions du système. Les algorithmes itératifs récemment dérivés du principe ``turbo'' permettent au détecteur de bénéficier d'un information \apriori fournie par un code correcteur d'erreurs. Les principaux détecteurs applicables au précodage linéaire sont ainsi étudiés et une méthode de traitement itératif est adaptée à partir du récepteur MMSE-IC-LE pour la turbo-égalisation. Le traitement proposé ainsi que les autres détecteurs étudiés offrent un gain en diversité potentiellement identique quel que soit le critère de détection choisi, MAP ou MMSE. Les performances théoriques sont déterminées en considérant une information \apriori parfaite en entrée du détecteur. Sur un canal de Rayleigh, l'ordre de diversité est ainsi égal au produit de la diversité du code par la taille de la matrice de précodage. D'autre part, nous observons l'influence du traitement et des paramètres du système sur la convergence à l'aide de diagrammes EXIT. La méthode proposée offre un bon compromis entre performance et complexité, même si le seuil de convergence est retardé lorsque l'efficacité spectrale (modulation, rendement de code) et la taille du précodage linéaire augmentent. Le précodage linéaire avec un traitement itératif en réception est alors appliqué à deux cas réalistes. La modulation multi-porteuses du standard 802. 11a est tout d'abord considérée. Dans un contexte de diversité limitée en temps et en fréquence, le précodage linéaire est capable d'apporter un gain significatif avec un traitement de faible complexité Enfin, le précodage linéaire est associé à un système multi-antennes. La forme générale utilisée pour décrire les architectures étudiée permet d'effectuer un traitement itératif conjoint du précodage linéaire et du multiplexage spatial. L'ordre de diversité obtenu précédemment est alors multiplié par le nombre d'antennes de réception. L'étude de la convergence du traitement itératif proposé montre que l'utilisation du précodage linéaire améliore les performances à fort rapport signal à bruit au prix d'une dégradation de la convergence.