Systèmes de communication MIMO non-linéaires : estimation de canal et récupération d'information en utilisant des modèles de Volterra

• Auteur / Autrice : Carlos Alexandre Rolim Fernandes
• Direction : Gérard Favier, João Cesar M. Mota
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, traitement du signal et des images
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Nice en cotutelle avec Universidade Federal do Ceará
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence

Systèmes à entrées multiples et à sorties multiples

Volterra, Équations de

Systèmes non linéaires

Résumé

This thesis introduces new statistical signal processing tools with applications in radio-mobile communication systems. Exploiting the symmetry and redundancy relationships of the 4th-order out-put cumulants, we address the blind channel identification problem by using the Parallel Factor (Parafac) decomposition of the cumulant tensor. We develop blind identification algorithms based on a single-step least squares (SS-LS) minimization problem, enabling us to avoid any kind of pre-processing. The SS-LS approach induces a solution based on a sole optimization procedure. Making use of the Virtual Array concept, we also treat the source localization problem in a multiuser sensor array context in order to provide additional virtual sensors, thus improving the array resolution without resorting to 6th-order statistics. In addition, we consider the problem of estimating the physical parameters of a multipath MIMO communication channel. Using a tensor formalism, we propose a new non-parametric technique to estimate the coefficients of a convolutive MIMO model, so generalizing the methods proposed in the former chapters. We obtain the physical channel parameters by means of a combined ALS-MUSIC technique base on a subspace algorithm. Finally, we turn our attention to the problem of determining the order of FIR channels in the context of MISO systems. The proposed algorithm successively detects the signal sources, determines the order of their individual transmission channels and estimates the associated channel coefficients using a deflationary approach.

Cette thèse introduit de nouvelles méthodes de traitement du signal avec des applications pour les systèmes de communications radio-mobiles. Basés sur les relations de symétrie et de redondance des cumulants d’ordre 4 des signaux de sortie du canal, nous traitons le problème de l’identification aveugle de canaux en utilisant la décomposition Parafac du tenseur des cumulants. Nous développons des algorithmes d’identification aveugles basés sur une minimisation de type moindres carrés à pas unique (SS-LS), permettant d’éviter toute sorte de traitement au préalable. L’approche SS-LS induit une solution bas » sur une seule procédure d’optimisation. En exploitant le concept de réseau virtuel, nous abordons aussi le problème de la localisation de sources dans le cadre d’un réseau d’antennes multiutilisateur, dans le but d’augmenter le nombre de capteurs virtuels pour améliorer la résolution réseau sans faire appel aux statistiques d’ordre 6. Nous traitons par ailleurs le problème de l’estimation des paramètres physiques d’un canal de communication de type MIMO à trajets multiples. En utilisant un formalisme tensoriel, nous proposons une nouvelle technique d’estimation non-paramétrique des coefficient d’un modèle MIMO convolutif, généralisant les méthodes proposées dans les chapitres précédents. Les paramètres du canal sont obtenus à l’aide d’un technique combinée de type ALS-MUSIC, basée sur un algorithme de sous-espaces. Enfin, nous considérons le problème de la détermination d’ordre du canal dans le contexte des systèmes MISO. L’algorithme proposé, basé sur une technique de déflation, détecte les sources, détermine l’ordre des canaux et estime les coefficients associés.