Turbo égalisation MIMO pour une transmission ST-BICM sur canaux sélectifs en fréquence

MIMO turbo equalization for ST-BICM transmission over frequency selective channels

• Auteur / Autrice : Nicolas Le Josse
• Direction : Ramesh Pyndiah
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement du signal et télécommunications
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Télécom Bretagne
• Jury : Président / Présidente : Ghaïs El Zein

Mots clés

Mots clés contrôlés

Multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence

Systèmes à entrées multiples et à sorties multiples

Résumé

Basée sur l'utilisation de plusieurs antennes à l'émission et à la réception, la technologie MIMO (Multiple Input Multiple Output) permet d'aboutir à une amélioration importante des débits et/ou des performances d'une liaison numérique par rapport aux systèmes SISO (Single Input Single Output). Cependant, l'augmentation du nombre d'antennes à l'émission et à la réception nécessite la mise en oeuvre de traitements plus complexes afin de restituer l'information transmise et conserver le débit d'information. De multiples algorithmes de détection spatio-temporels ont été proposés et les systèmes itératifs turbo en particulier suscitent un grand intérêt. Plus particulièrement, les techniques de turbo égalisation MMSE (Minimum Mean Square Error) associées à une structure d'émission de type ST-BICM (Space Time - Bit Interleaved Coded Modulation) utilisant le multiplexage spatial, offrent un compromis intéressant entre performance et complexité, ainsi qu'une grande efficacité spectrale. L'objectif de ce mémoire est de rendre compte du potentiel des canaux multi-antennes / multi-trajets qu'un turbo égaliseur peut restituer dans un contexte ST-BICM. Différentes structures de récepteurs sont étudiées en portant une attention particulière à la complexité calculatoire mise en oeuvre. Les contributions originales de la thèse concernent principalement les points suivants: l'obtention d'une expression exacte des performances théoriques du turbo-égaliseur MMSE en sortie de l'égaliseur génie pour un canal de type ''Rayleigh Block Fading Channel'' sélectif en fréquences, la proposition d'un nouveau dispositif d'égalisation performant et de faible complexité ne nécessitant pas d'inversion matricielle et enfin une étude comparative des transmissions monoporteuse et OFDM avec un turbo égaliseur MMSE réalisé dans le domaine fréquentiel.

Based on multiple transmit and receive antennas, MIMO (Multiple Input Multiple Output) technology allows enhanced data rates and/or improved performance within the communication link in comparison to SISO (Single Input Single Output) systems. Nevertheless, the increasing number of transmit and receive antennas involves implementing complex processing to restore the transmitted information. Many space-time detection algorithms have been proposed and iterative turbo systems have retained much attention. In particular, MMSE (Minimum Mean Square Error) turbo equalization techniques associated with a transmission scheme such as ST-BICM (Space Time -Bit Interleaved Coded Modulation) exploiting spatial multiplexing offer an attractive compromise between performance and complexity, as well as high spectrak efficiency. The objective of this thesis is to demonstrate the full benefit of multi-antenna / multi-path channels that can be restored by the turbo equalizer in a ST-BICM context. Several receiver schemes are studied and the computational cost requirement is provided. The original contributions of this thesis are mainly the following : the derivation of a closed form expression of the theoretical performance of the MMSE turbo equalizer at the output of the genie equalizer for frequency selective block Rayleigh fading channels, the proposition of a novel efficient reduced complexity equalizer without matrix inversion and, finally, a comparative study of frequency domain MMSE turbo equalization for single carrier and OFDM transmission.