Théorie de l'information multi-utilisateur : information adjacente et connaissance imparfaite du canal

Multi-user information theory : state information and imperfect channel knowledge

• Auteur / Autrice : Juan Pablo Piantanida
• Direction : Pierre Duhamel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Guides d'ondes

Micro-ondes

Mots clés libres

Convertisseur de modes

Antennes large bande

Source MASER Cherenkov à plasma

Mesures en zone de champ lointain

Mesures en zone de champ proche EMIR

Résumé

La capacité des canaux mono et multi-utilisateur avec connaissance imparfaite du canal aux récepteurs et émetteurs est étudiée. Nous abordons les cas de canaux des adaptés en introduisant deux nouvelles notions de communications fiables avec erreurs d'estimation du canal, pour lesquelles nous proposons le théorème de codage associé et sa réciproque. Ces résultats exploitent les caractéristiques des canaux estimés à l'aide de séquences d'apprentissage. Nous introduisons d'abord la notion de "estimation-induced outage capacity", où l'émetteur et le récepteur oeuvrent dans le but de construire des codes assurant une communication fiable avec une certaine qualité de service, quel que soir le degré d'exactitude de l'estimation qui apparaît au cours de la transmission. Ensuite, le décodeur optimal atteignant cette capacité est étudié. Nous obtenons une métrique pratique de décodage pour des canaux sans mémoire arbitraires qui minimise la probabilité d'erreur de transmission moyennée sur toutes les erreurs d'estimation du canal. Nous considérons ensuite les effets d'une estimation imparfaite connue par les récepteurs avec (ou sans) connaissance imparfaite à l'émetteur sur la capacité des canaux dépendant d'états avec information adjacente non-causale à l'émetteur (canaux MIMO multi-utilisateur). Ceci est abordé via la notion de communication fiable basée sur la probabilité d'erreur moyennée sur toutes les erreurs d'estimation du canal. Finalement, nous présentons plusieurs schémas réalisables de type DPC pour l'insertion de l'information multi-utilisateur en soulignant leur relation étroite avec la théorie de l'information multi-utilisateur.

The capacity of single and multi-user channels under imperfect channel knowledge are investigated. We address these channel mismatch scenarios by introducing two novel notions of reliable communication under channel estimation errors, for which we provide an associated coding theorem and its corresponding converse. Basically, we exploit for our purpose an interesting feature of channel estimation through use of pilot symbols. This feature is the availability of the statistic characterizing the quality of channel estimates. We first introduce the notion of estimation-induced outage capacity, where the transmitter and the receiver strive to construct codes for ensuring reliable communication with a quality-of-service, no matter which degree of accuracy estimation arises during a transmission. Then the optimal decoder achieving this capacity is investigated. We derive a practical decoding metric and its achievable rates, for arbitrary memoryless channels that minimizes the average of the transmission error probability over all channel estimation errors. We next consider the effects of imperfect channel estimation at the receivers with imperfect (or without) channel knowledge at the transmitter on the capacity of state-dependent channels withe non-causal CSI at the transmitter (e. G. The multi-user Fading MIMO Broadcast Channel). We address this through the notion of reliable communication based on the average of the transmission error probability over all channel estimation erros. Finally, we consider several implementable DPC schemes for multi-user information embedding, through emphasizing their tight relationship with conventional multi-user information theory.