Linear precoding for capacity maximization in MU-MIMO BC channels

• Auteur / Autrice : Mustapha Amara
• Direction : Dirk T. M. Slock
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique et communications
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris, Télécom ParisTech

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Transmission numérique

Systèmes à entrées multiples et à sorties multiples

Mots clés libres

Multiutilisateur MIMO

Sdma

Canal de diffusion

Résumé

Les systèmes de communication MU-MIMO connus en théorie de l’information par systèmes à canal de diffusion (BC) est devenu ces dernières années l’un des sujets les plus étudiés dans le domaine des communications sans fil. Cet important intérêt vient de l’énorme potentiel qu’il offre dans l’amélioration aussi bien de la fiabilité que la stabilité des systèmes ce qui lui a valu l’intégration dans les systèmes de nouvelle génération (LTE, WIFI…) Cependant, du fait, de la corrélation non linéaire entre les directions et à cause du couplage avec la distribution de puissance, le débit total représentant la fonction coût à maximiser devient non convexe. La théorie de l’information a démontré que la capacité du BC peut être atteinte par un codage DPC. Sauf que ce précodage est d’une part non linéaire et donc difficilement réalisable, et d’autre part, présente une grande complexité (consomme trop de ressources). Afin de remédier à cela, des algorithmes linéaires sous-optimaux ont été proposés. Elles peuvent être classées en solutions itératives et approchée (CF). Ces techniques peuvent également être différenciées en fonction du nombre de flux attribués par utilisateur. En fait, certains ne permettent qu’un seul flux par utilisateur même si le système ne soit pas entièrement chargé. On a récemment proposé des algorithmes multi-flux. Mais d’importants inconvénients persistent comme devoir préfixer la distribution des flux mais surtout les problèmes de convergence vers un maxima local et la divergence. Cette thèse s'inscrit dans ce cadre et à travers elle on essaye de proposer des solutions afin d’améliorer les algorithmes d’optimisation et maximiser le débit à moindre complexité.

Investigated subjects in wireless communications. This important interest comes from the high potential it offers in improving reliability and throughput of the system and the problem starts to be considered in recent systems such as LTE, WiFi, …Actually, as there is a non linear correlation between directions and as, furthermore, the power allocation are coupled, the sum rate, i. E. The cost function to maximize, is a non convex function; Nevertheless, Information theory has shown that the capacity of BC could be achieved through dirty-paper coding 5DPC). Considering the complexity and resource consumption of DPC, some suboptimal linear algorithms have been proposed. Among them we can find the iterative and the closed form solutions. The practical, precoder design techniques can also be differentiated according to the number of streams allowed per user. In fact, some on them can only support at maximum one stream per user even if the system is not fully charged. Some multi-stream precoding solutions have lately been proposed. Nevertheless, they present some drawbacks as some impose the number of streams per user and does not perform a stream selection to optimize the system sum-rate (SR) and some convergence problems towards some local maximum are limiting the throughput. This thesis outlines our attempt to propose some optimization algorithms for linear precoding in multiuser MIMO downlink scheme. It is essentially a collection of the following: - Linear precoding with single stream - Linear precoding with multiple stream per user