preprint · OpenGrey (Institut de l'Information Scientifique et Technique) · 2013
Analyse et conception de code espace-temps en blocs pour transmissions MIMO codées
Ammar El Falou, DOUILLARD, Catherine
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Abstract
Les systèmes de communication modernes sans fil tels que WiMAX, DVB, WiFi, HSPA+ et 4G ont adopté l'utilisation de plusieurs antennes en émission et en réception. Pour ces systèmes dits Multiple-Input Multiple-Output (MIMO), le codage espace-temps en blocs ou Space Time Block Codes (STBCs) est une technologie prometteuse permettant d'augmenter le débit et la fiabilité des communications sans fil. Les STBCs sont souvent conçus selon des critères asymptotiques, appropriés pour les rapports signal-à-bruit (RSB) élevés. En revanche, les standards définissent l'utilisation du codage MIMO en association avec un codage correcteur d'erreur puissant ou Forward Error Correcting (FEC) comme un turbo code ou un code Low-Density Parity-Check (LDPC) garantissant de faibles taux d'erreurs même pour de faibles RSBs. Dans cette thèse, nous étudions la construction des STBCs pour les systèmes MIMO utilisant un FEC puissant. Dans un premier temps, nous proposons un critère de construction non asymptotique des STBCs, basé sur la maximisation de l'information mutuelle entre les bits émis et reçus, dite Bitwise Mutual Information (BMI). Selon ce critère d'information mutuelle, nous optimisons plusieurs STBCs. Ensuite, nous proposons des STBCs adaptatifs grâce à l'optimisation de leurs paramètres selon le RSB. Les codes proposés conduisent à des performances identiques ou meilleures que les codes du standard WiMAX pour tous les rendements de codage FEC, sans pour autant augmenter la complexité de détection. Parmi eux, le code trace-orthonormal adaptatif proposé permet de passer de manière continue du multiplexage spatial, adapté pour les faibles RSBs et donc pour les rendements de codage faibles, au code d'or, optimal à fort RSB. Les canaux non corrélés, corrélés et une sélection d'antennes à l'émission sont considérés. Nous montrons qu'il est possible de construire des codes STBC adaptatifs également pour ces cas de figure et qu'ils présentent des performances identiques ou meilleures que les codes non adaptatifs. De surcroît, les STBCs classiques sont construits de manière à atteindre la frontière asymptotique du compromis diversité-gain de multiplexage ou Diversity-Multiplexing Tradeoff (DMT). Récemment, un DMT dépendant du RSB ou finite-SNR DMT a été proposé visant à caractériser le DMT selon le RSB. Notre dernière contribution consiste à dériver l'expression exacte du DMT à RSB fini pour les systèmes MIMO ayant deux antennes en émission et/ou en réception. Les canaux de Rayleigh non corrélés et corrélés sont considérés. Pour les RSB opérationnels, nous montrons que les gains de diversité atteints sont largement inférieurs aux valeurs asymptotiques. Ce DMT peut s'avérer être un nouvel outil de grande utilité pour construire des STBCs efficaces pour différentes valeurs de RSBs opérationnels.
Cite this paper
Falou, A. E., & DOUILLARD, C. (2013). Analyse et conception de code espace-temps en blocs pour transmissions MIMO codées. OpenGrey (Institut de l'Information Scientifique et Technique).
Falou, Ammar El, and Catherine DOUILLARD. “Analyse et conception de code espace-temps en blocs pour transmissions MIMO codées.” OpenGrey (Institut de l'Information Scientifique et Technique), 2013.
Falou, Ammar El, and Catherine DOUILLARD. 2013. “Analyse et conception de code espace-temps en blocs pour transmissions MIMO codées.” OpenGrey (Institut de l'Information Scientifique et Technique).
Falou, A.E. and DOUILLARD, C. (2013) ‘Analyse et conception de code espace-temps en blocs pour transmissions MIMO codées’, OpenGrey (Institut de l'Information Scientifique et Technique).
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