Etude analytique des performances des systèmes radio-mobiles en présence d'évanouissements et d'effet de masque

= Analytical performances of mobile telecommunication systems consldering fading and shadowing environments

• Auteur / Autrice : Philippe Mary
• Direction : Jean-Marie Gorce, Christian Gontrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Images et systèmes
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Lyon, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Masques (électronique)

Multiplexage

Radiocommunications mobiles

Résumé

Cette thèse a pour but l’analyse des performances d’une communication radio en présence d’évanouissements et d’effet de masque. Le masquage, du aux obstacles entre l’émetteur et le récepteur, fait varier la probabilité d’erreur moyenne ("Symbole Error Probability" SEP). L’étude de la probabilité de coupure symbole (SEO "Symbol error Outage") définie comme la probabilité que le SEP moyen excède une valeur seuil est donc plus pertinent. La difficulté de son étude réside dans le fait qu’une inversion du SEP moyen par rapport au SNR (Signal to Noise Ratio) est nécessaire. Par la méthode de Laplace nous donnons des approximations précises à tout SNR du SEP dans un canal de Nakagami-m et Rice dans le cas mono-antenne. Nous montrons ensuite que ces approximations sont inversibles par rapport au SNR et permettent d’exprimer analytiquement le SEO en fonction du SEP cible. Nous intégrons ensuite le codage canal et dérivons des expressions analytiques de la probabilité de coupure paquet pour un codage bloc puis un codage convolutif à entrée décidée. Nous étendons l’étude aux systèmes MIMO à codage bloc orthogonaux puis à multiplexage spatial où des formes exactes du SEO sont dérivées. Nous considérons le cas où des interférents sont présents. Nous dérivons une approximation précise et inversible de la probabilité d’erreur lorsque les signaux se propagent à travers un canal à évanouissements rapides de Rayleigh. Enfin parce que la prise en compte de l’interférence est un moyen avéré d’augmenter la capacité des réseaux, nous étudions les performances de la détection multi-utilisateurs à maximum de vraisemblance (MUD-MLSE), dans un contexte WLAN à canaux recouvrant.

This thesis focuses on analytical performance studies or radiocommunication systems in shadowing environments. The shadowing implie by the presence of large scale obstacles between transmitter and receiver, induces a change in the average symbol error probabillty (SEP). The symbol error outage (SEO), defined as the probability to observe a given average SEP over a fading channel in a shadowing environment, is hence a more adequate metric. The most challenging issue in the SEO study is that an inversion of the SEP with respect to the signal to noise (SNR) is needed. We have studied the single input single output (SISO) case first. Thanks to the Laplace method, we derive some new tight SEP approximations in Nakagami-m and Ricean fading channels. These new expressions are tight for a large SNR range which improves results available in the open literature. We prove thal our expressions are invertible w. R. T. The SNR, facilitating the SEO to be expressed in closed form as a function of the target SEP. We also derive the packet error outage (PEO) in closed form considering channel block and convolutional codes with hard decision decoding. We then extend this approach to multiple input multiple output (MIMO) systems. We derive closed form-expressions for the·SEO of·MIMO space-time block encoded-as·well as·spatial multiplexing systems. Finally, interfering environments are considered. A SEP invertible expression is derived when the signal of interest and the interfering one experience a Rayleigh fading channel. We also study the performance of an improved multi-user maximum likelihood sequence estimation algorithm in an interfering WLAN context.