Reduced-rank optimum and suboptimum CDMA Wiener receivers : algorithms and performances

• Auteur / Autrice : Belkacem Mouhouche
• Direction : Karim Abed-Meraim, Philippe Loubaton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal et images
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris, ENST

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bruit radioélectrique

Radio -- Interférence

Filtrage du signal

UMTS (norme)

Résumé

Dans cette thèse, les récepteurs de Wiener optimaux et sous-optimaux à rang réduit pour le CDMA sont étudiés. La thèse est divisée en deux parties. Dans la première partie, les récepteurs sous-optimaux consistant en un égaliseur de Wiener à rang réduit au rythme chip suivi de désétalement sont étudiés. Un égaliseur à rang réduit est un égaliseur pour lequel quelques coefficients seulement sont optimisés. Le rang du filtre est le nombre de coefficient optimisés. On propose ensuite une deuxième technique qui consiste en une étape d élimination d'interférences précédée d'un égaliseur MMSE. Cette technique est adaptée au cas où les utilisateurs ont des facteurs d'étalement différents. Dans la deuxième partie, la performance asymptotique de quelques récepteurs linéaires est évaluée. Pour étudier la performance asymptotique, on suppose que les codes d étalement sont aléatoires suivant une certaine distribution. Le rapport Signal à Interference plus Bruit (SINR) à la sortie du récepteur peut ainsi être interprété comme une variable aléatoire. Il est possible de démontrer que ces variables aléatoires tendent vers des valeurs déterministes finies quand le facteur d étalement et le nombre d utilisateurs tendent vers l infini de telle façon que leur rapport reste fini. Ces limites peuvent être utilisées pour comprendre les facteurs qui contrôlent la performance tels que le canal de propagation, le bruit et le facteur de charge. On présente les résultats précédents relatifs aux récepteurs de Wiener optimaux à rang réduit. Ces résultats sont après étendus au récepteurs de Wiener sous-optimaux à rang réduit. On démontre que la convergence du SINR d un récepteur de Wiener à rang réduit vers celui du récepteur à rang plein est très rapide. Dans le dernier chapitre, on étudie la performance asymptotique de la diversité à la transmission combinée avec un récepteur RAKE où un égaliseur MMSE.

In this thesis, reduced-rank optimum and suboptimum downlink CDMA Wiener receivers are discussed and their performance is assessed. In the first part, suboptimum CDMA Wiener receivers consisting of linear chip-level equalizers followed by despreading are discussed. The equalization step can be done in a reduced-rank fashion. A reduced-rank Wiener equalizer is an equalizer in which only few coefficients are optimized. The number of optimized coefficients is called the rank of the receiver. Another low complexity method that consist of the combination of Parallel Interference Cancellation and equalization is proposed. This method is adapted to the case of multirate CDMA. In the second part, the asymptotic performance of optimum and suboptimum receivers is evaluated. To evaluate the asymptotic performance, we suppose that the spreading codes are random following a certain distribution. The SINRs can be interpreted as a random variable. When the spreading factor and the number of uses tend to infinity with fixed ratio, it can then be shown that these SINRs tend to finite deterministic limits. These limits can be used to obtain insights on the performance of a given receiver and its dependence on parameters like the channel, the noise and the load factor. Classical results that were obtained for optimum reduced rank receivers are reviewed. These results are then extended to suboptimum reduced-rank receivers. The convergence of the SINR of a reduced-rank receiver toward a full-rank receiver is shown to be very fast. In the last chapter, the performance of Space Time Transmit Diversity is discussed. STTD is assessed with both a RAKE receiver and a MMSE equalizer.