Thèse soutenue

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Auteur / Autrice : Samir Mohamad Omar
Direction : Dirk T. M. SlockOussama Bazzi
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Automatique et traitement du signal
Date : Soutenance en 2011
Etablissement(s) : Nice

Résumé

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Au cours des deux dernières décennies il y a eu un grand intérêt dans l'estimation aveugle et semi-aveugle de canal en raison des avantages offerts par ces techniques sur celles utilisant des séquences pilote. L'avantage le plus connu est l'augmentation du débit en raison de la réduction de la longueur de la séquence pilote nécessaire pour l'estimation du canal dans le récepteur. Par ailleurs, les techniques semi-aveugles sont capables d'estimer le canal dans certaines situations où l'utilisation des pilotes échoue. Il existe un tas d'algorithmes qui exploitent soit les statistiques du second ordre (SOS) ou les statistiques d'ordre supérieur (HOS) qui ont été développés et analysés dans la littérature. Récemment, ce sujet a été traité dans le contexte du codage block espace-temps (STBC), des réseaux neurones, du scenario multi-utilisateurs, et de la radio cognitive pour n'en citer que quelques-uns. Dans la première partie de cette thèse, nous traitons l'estimation aveugle de canal dans le contexte des systèmes SIMO et MIMO avec préfixe cyclique (CP). Nous proposons une nouvelle approche qui consiste à structurer la réalisation de la matrice de covariance permettant ainsi une amélioration significative de la qualité d'estimation, même quand seulement un seul symbole OFDM est disponible au niveau du récepteur. D'autre part, nous fournissons une analyse analytique de la performance de certains algorithmes SOS avec préfixe cyclique (CP) qui permet de mettre en évidence certaines caractéristiques de ces algorithmes et inspire la dérivation de versions améliorées. A la fin de cette partie, nous introduisons l'approche variationelle Baysienne pour effectuer l'estimation jointe ML/MAP d'estimation du canal et des symboles. Dans la deuxième partie, nous introduisons et élaborons une approche Baysienne classique pour estimer le canal et les symboles dans le contexte des systèmes SIMO aveugles et semi-aveugles. En conséquence, six différents estimateurs ML / MAP sont dérivés et leurs performances sont comparés numériquement en effectuant des simulations Monte-Carlo. Par ailleurs, nous dérivons les bornes de Cramer-Rao (CRB) correspondant aux différents scénarios de ces estimateurs. A la fin de cette partie, nous proposons une nouvelle approche quasi Bayesienne qui exploite la connaissance du profil de délai de puissance (PDP) du canal pour estimer une partie des coefficients de canal tout en négligeant les autres. Cette approche peut être mise en oeuvre dans diverses algorithmes déterministes qui existent dans la littérature, ce qui permet leur extension vers une catégorie qui se situe à mi-chemin entre les techniques déterministes et Bayesiennes. Nous montrons par des simulations et en dérivant les CRBs correspondant que cette approche conduit à une amélioration considérable de la performance de nombreux algorithmes déterministes tant en termes de l'erreur quadratique moyenne normalisé (NMSE) ou de la probabilité d'erreur sur les symboles (SER). Enfin, dans la troisième partie, nous nous concentrons sur les performances des égaliseurs linéaires et des égaliseurs à retour de décision "Decision Feedback" (DFE) à forçage à zéro (ZF) pour des canaux à évanouissements quand ils sont basés sur l'estimation (semi-) aveugle du canal. Bien qu'il est connu que les diverses techniques d'estimation de canal (semi-) aveugle ont en contrepartie un récepteur qui leur est adapté en termes d’hypothèses sur les connaissances des symboles, nous montrons ici que ces techniques (semi- ) aveugles et les récepteurs correspondant concordent aussi en termes de l'ordre de la diversité : le canal devient non-identifiable en (semi-) aveugle dès que le récepteur correspondant subit un évanouissement. Dans le cas d'un récepteur et une technique d'estimation de canal (semi-aveugle) non concordants, c'est l'ordre inférieur de la diversité qui domine. Différents cas d'estimation (semi-) aveugle de canal et de récepteurs correspondants sont examinés en détail.