Codage spatio-temporel et gain de multiplexage multi-utilisateurs pour les canaux sélectifs

par Lina Mroueh

Thèse de doctorat en Electronique et communications

Sous la direction de Jean-Claude Belfiore et de Ghaya Rekaya Ben Othman.

Soutenue en 2010

à Paris, Télécom ParisTech .

mots clés

• Systèmes à entrées multiples et à sorties multiples
• Multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence
• IEEE 802.11 (norme)

Résumé

Les nouvelles générations de réseaux sans fils tels que IEEE 802. 11n, IEEE 802. 16m, LTE advanced, etc sont basées sur des techniques de transmission multi-antennes et multi-utilisateurs. Dans les systèmes de communications point à point, l'utilisation de plusieurs antennes l'émission et à la réception permet non seulement d'augmenter le débit transmis, mais aussi de garantir une meilleure qualité du signal reçu. Dans cette thèse, on propose une nouvelle famille des codes spatio-temporels pour les canaux sélectifs et nous montrons comment les codes dérivés de l'algèbre de division cyclique peuvent être appliqués dans un système réel, et nous nous focalisons sur leur optimalité et les limites pratiques qui peuvent être rencontrées en industrie. Dans le contexte multi-utilisateurs, l'exploitation du gain de multiplexage multi-utilisateurs permet d'augmenter considérablement le débit global du réseau. Dans le cadre de cette thèse, deux systèmes multiutilisateurs ont été étudiés dans le cas où les canaux entre la source et la destination possèdent une mémoire en temps et en fréquence. Pour le canal sélectif à interférence, on montre que le gain de multiplexage maximal peut être atteint en utilisant un système à alignement d'interférence sous certaines conditions de propagation de canal. Pour le canal sélectif à diffusion, on prouve que le gain multiutilsateur de multiplexage peut être conservé en utilisant une connaissance partielle du canal et un nombre de bits réduits qu'on calcule.

Titre traduit

On space time coding design and multiuser multiplexing gain over selective channels

Résumé

The next generation of wireless systems such as IEEE 802. 11n, IEEE 802. 16m, LTE advanced, etc features Multiple-Input Multiple-Output(MIMO) transmission and multiuser communications. In a point-to-point communication, the use of multiple transmitter and receiver antennas enables an increased data throughput through spatial multiplexing and an increased range by exploiting the spatial diversity. In this dissertation, we propose a new family of split NVD parallel codes to achieve the optimal diversity multiplexing tradeoff and we show how the codes designed from cyclic division algebra can be applied in a real world system, and we focus on their optimality and the practical limits that can be encountered in industry. In the multiuser context, exploiting the multiuser multiplexing gains in the network allows to increase considerably the overall throughput in the network. The multiuser context has been extensively studied in the literature for the case where channels between nodes are flat fading. For the selective fading interference channel, we show that the maximal multiplexing gain of can be achieved using an interference alignment scheme under certain channel spread requirements. For the selective fading MIMO broadcast channels, we show how the correlation between time frequency channels can be used in a selective MIMO broadcast channel to minimize the number of bits to be fed back to the transmitter side while conserving the maximal multiplexing gain.