Performances théoriques de systèmes MIMO pré-égalisés et applications avec un simulateur de propagation 3D

Theoretical performances of precoding MIMO systems, applications with a 3D propagation software

• Auteur / Autrice : Jonathan Letessier
• Direction : Gilles Burel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et technologies de l'information et de la communication. Communications numériques
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Brest
• Jury : Président / Présidente : Ghaïs El Zein

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matrices aléatoires

Systèmes à entrées multiples et à sorties multiples

Résumé

Les systèmes multi-antennaires (MIMO multiple- input multiple-output) suscitent un grand intérêt aurprès des concepteurs des futurs systèmes sans fil. En effet, ces systèmes ont été développés afin d'augmenter le débit théorique et/ou la robustesse des chaînes classiques mono-antenne en tirant parti de la diversité spatiale. Le cadre de cette thèse se situe autour des systèmes MIMO pré-égalisés ayant la connaissance du canal au niveau de l'émetteur par un retour d'information. Nous avons exprimé littéralement les probabilités d'erreur binaire (PEB) moyennes dans un canal de Rayleigh non-corrélé pour les systèmes pré-égalisés WF (WF maximisation de la capacité), EQMM (minimisation de l'erreur quadratique moyenne), qdS (qualité de service entre les voies de données), EE (erreur égale entre les voies) et max-SNR (maximisation du rapport signal sur bruit en réception). Les courbes de PEB ainsi obtenues, nous ont permis de dégager des caractéristiques importantes influant sur l'amélioration des performances : le nombre total d'antennes, la répartition des antennes entre l'émetteur et le récepteur, le choix du précodeur avec ses paramètres. Une collaboration avec le laboratoire SIC de Poitiers nous a donné la possibilité de mener une étude statistique sur des canaux "réalistes" fournis par leur simulateur de propagation 3D. Ainsi, nous avons pu tester la robustesse des précodeurs pour une configuration indoor dans la bande de fréquence de l'HIPERLAN/2 et comparer les résultats au canal de Rayleigh.

The MIMO (multiple-input multiple-output) systems are a great interest for the next generation of wireless systems. Indeed, these systems have been developed to increase the theoretical capacity and/or robustness of the traditional systems (mono-antenna) by using space diversity. The framework of this thesis focused around pre-equalized MIMO systems having the channel state information at the transmitter side by information feedback. We expresssed literally the average bit error probabilities (BEP) in the decorrelated Rayleigh channel case for pre-equalized systems WF (WF : capacity maximization), MMSE (minimization of the mean square error), QoS(quality of service between channels), EE (equal error between channels) and max-SNR ( maximization of the signal-to-noise ratio at the receiver side). The resulting BEP curves highlighted that performance improvement is influenced by the total number of antennas, the distribution of the antennas between the transmitter and the receiver, the choice of the parameters of the precoder to be used. A collaboration with the SIC laboratory of Poitiers (France) enabled us of study statistically "realistic" channels produced by their 3-D propagation simulator. We, thus, tested the robustness of the precoders for different indoor configurations in the HIPERLAN/2 frequency band and compared results to those of the Rayleigh case.