Efficient communication over wireless channels : new results in equalization, diversity and inteference alignment

• Auteur / Autrice : Shakti Prasad Shenoy Kaup
• Direction : Dirk T. M. Slock
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique et communications
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris, ENST

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radio -- Interférence

Systèmes à entrées multiples et à sorties multiples

Transmission numérique

Résumé

Le thème principal de cette thèse est la communication efficace sur canaux sans fil. La thèse traite de la communication sur les canaux dits à évanouissements uniformes (en anglais flat fading), qu'il s'agisse de canaux sélectifs en fréquence, en temps, ou les deux. Nous considérons des schémas de communication à une (en abrégé SISO, pour l'anglais single input single output) ou plusieurs (resp. MIMO, multiple input multiple output) entrées/sorties. Sur une telle variété de canaux possibles, le sens donné au concept d'efficacité varie suivant le contexte. La première partie de cette thèse traite de la communication sur des canaux sélectifs en fréquence dans UMTS HSDPA. Ici, nous proposons des techniques d'égalisation en vue d'améliorer le débit de données que l'on peut atteindre au niveau du récepteur. Dans ce contexte, un récepteur est plus efficace qu'un autre lorsque, à canal identique, il peut atteindre un débit supérieur. Dans cette partie, nous proposons et analysons la conception de récepteurs pour le protocole HSDPA, pour des systèmes SISO et MIMO, les canaux étant sélectifs en fréquence. La deuxieme partie de la thèse est de nature plus exploratoire. L'objectif principal de cette partie est d'analyser théoriquement le gain de diversité d'égaliseurs linéaires de faible complexité, et d'égaliseurs non-MLE, et de comparer leurs gains de diversité à celui du MLE optimal. Nous verrons que, pour la transmission sur des canaux sans fil qui pouvant être modelisés par les modèles CE-BEM, nous pouvons montrer que la diversité des gains non-ML et MLE est la même.

The first part of the thesis studies receiver designs that maximize the data throughput in the high speed downlink packet access (HSDPA). We propose two-stage equalization for both single antenna (SISO) and multiple antenna (MIMO) frequency selective channels. The first stage consists of chip-level processing and the second stage of processing takes place at the symbol level. The second part of the thesis is devoted mainly to theoretical analysis of the diversity order of linear equalization (LE) for transmission in fading channels. We show here that the same precoder also allows linear, decision feedback and ``hybrid'' equalization schemes to achieve the same diversity gains as that of MLE. We also devote our attention to low-complexity implementations of these full diversity equalizers. It also appears that a redundancy proportional to channel delay spread is largely enough to allow MLE to collect full channel diversity. We present simulation results that support this observation. In the final part of the thesis we study communication over flat fading multiple input multiple output (MIMO) interference channels (IFC). We address here the most general case of the MIMO IFC and are able to show that, when an IA solution exists, these conditions are satisfied at every step of the proposed recursive algorithm and that an IA solution does not exist when these conditions are not satisfied.