Approches tensorielles pour les systèmes de communication MIMO avec relais

par Leandro Ronchini Ximenes

Thèse de doctorat en Automatique, traitement du signal et des images

Sous la direction de Gérard Favier et de André Lima Ferrer de Almeida.

Soutenue le 25-03-2015

à Nice , dans le cadre de École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) , en partenariat avec Laboratoire Informatique, signaux et systèmes (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) (laboratoire) et de Laboratoire d'Informatique, Signaux, et Systèmes de Sophia Antipolis (laboratoire) .


  • Résumé

    Dans les communications coopératives, deux ou plusieurs terminaux de transmissionsont combinés pour accroître la diversité et/ou la puissance des signaux arrivant à un récepteur. Récemment, l'analyse tensorielle s'est avérée une approche efficace pour l'estimation de canaux dans les systèmes coopératifs. Cependant, parmi les quelques travaux consacrés à cette tâche, l'utilisation de la décomposition tensorielle PARAFAC pour modéliser les signaux reçus ne permet pas l'estimation conjointe des symboles et des canaux de communication. Afin d'éviter l'utilisation de séquences de symboles pilotes, l'objectif de cette thèse est de fournir de nouvelles approches tensorielles, en termes de systèmes de transmission et de récepteurs semi-aveugles, pour des systèmes de communication MIMO avec relai mono-directionnels, à deux sauts. Deux systèmes de transmission sont proposés en utilisant un codage spatio-temporel du type Khatri-Rao et deux stratégies de traitement Amplify-and-Forward (AF) au relai. Pour ces systèmes, appelés PT2-AF et NP-AF, les signaux reçus au niveau de la destination satisfont respectivement des modèles tensoriels du type PARATUCK2 et nested PARAFAC. En exploitant les propriétés d'unicité de ces modèles tensoriels établies dans la thèse, plusieurs récepteurs semi-aveugles sont dérivés. Certains de ces récepteurs sont du type ALS, tandis que d'autres sont des solutions non itératives basées sur des factorisations de produits de Khatri-Rao. Des résultats de simulation sont présentés pour illustrer les performances des récepteurs proposés qui sont comparés à des estimateurs supervisés.

  • Titre traduit

    Tensor-based MIMO relaying communication systems


  • Résumé

    In cooperative communication systems, two or more transmitting terminals arecombined to increase the diversity and/or the power of the signals arriving at aparticular receiver. Recently, the so-called tensor analysis has been an efficient approach for channel estimation in systems with cooperative diversity. However, among the few works devoted to this task, the utilization of the PARAFAC tensor decomposition for modeling the received signals did not allow the development of techniques for joint symbol and channel estimation. Aiming to avoid the use of pilot-based sequences, the objective of this thesis is to provide new tensor-based strategies, including transmission systems and semi-blind receivers, for one-way two-hop relaying systems. Based on a Khatri-Rao space-time coding at the source and two different Amplify-and-Forward (AF) relaying strategies, two transmission systems are proposed. For these systems, named PT2-AF and NP-AF, the received signals at the destination node follow respectively a PARATUCK2 and a nested PARAFAC tensor model. Exploiting uniqueness properties of these tensor models which are established in the thesis, several semi-blind receivers are derived. Some of these receivers are of iterative form using an ALS algorithm, whereas some other ones are close-form solutions associated with Khatri-Rao factorizations. Some simulation results are finally presented to illustrate the performance of the proposed receivers which are compared to some state-of-the-art supervised techniques.


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