Nouvelles technologies de codage spatio-temporel avec des modulations codées à bits entrelaçés

New space-time coding techniques with bit interleaved coded modulations

• Auteur / Autrice : Nicolas Gresset
• Direction : Joseph Boutros
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique et communications
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris, ENST

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes à entrées multiples et à sorties multiples

Mots clés libres

Codage espace-temps

Modulation codée

Canal transmission

Performance système

Résumé

Nous présentons des nouvelles méthodes d'émission et de réception basées sur les modulations codées à bits entrelacés et optimisées pour les canaux à antennes multiples. Nous présentons dans un premier temps des optimisations de l'étiquettage binaire et introduisons la notion d'étiquettage multi-dimensionnel. Sur les canaux à antennes multiples ergodiques, des performances proches de la capacité de Shannon sont aussi bien atteintes en utilisant des turbo-codes que des étiquettages optimisés couplés à des codes correcteurs élémentaires. Dans le cas des canaux à antennes multiples et évanouissements par blocs, la modulation codée à bits entrelacés est un code spatio-temporel. Nous montrons que l'entrelaceur de canal est la pièce maîtresse du système, dictant sa loi quant à l'ordre de diversité observé au récepteur. Nous introduisons des pré-codeurs linéaires à l'émission, dérivons un critère d'optimalité pour leur conception, et présentons une classe de pré-codeurs quasi-optimaux. Le facteur d'étalement spatio-temporel minimal garantissant une diversité maximale est déduit de la borne du singleton appliquée au code euclidien global. Nous montrons que les diversités maximales et gains de codage quasi-optimaux sont atteints pour chaque configuration de canal et pour un code correcteur donné. Des performances proches de la capacité de coupure du canal sont obtenues grâce à l'utilisation de turbo-codes. Finalement, nous présentons un détecteur à entrées souples et à sorties souples quasi-optimal et à complexité réduite pour les modulations à haute efficacité spectrale transmises sur des canaux à antennes multiples.

This thesis report describes new designs for transmitters and receivers of bit interleaved coded modulations over multiple antenna channels. The objective is to achieve near Shannon capacity performance over ergodic channels and near outage probability performance over block fading channels. First, we describe the binary mapping optimization for ergodic channels by introducing the new concept of multidimensional mapping that provides large amount of coding gain. We achieve near capacity performance either with turbo-codes or with multi-dimensional mappings associated with a simple code. Then, we present the bit interleaved coded modulation with linear precoding as a Space-Time code for multiple antenna block fading channels. We show that the channel interleaver is the fundamental part of the bit interleaved coded modulation calling the shots about the achieved diversity. We describe the linear precoding optimality condition and a class of quasi-optimal linear precoders. The minimal linear precoder size providing full diversity is deduced from a modified Singleton bound applied to the global Euclidean code. We show that full diversity and quasi-optimal coding gains are observed for a given error correcting code. Finally, we achieve near outage capacity performance thanks to turbo-codes. Next, iterative joint detection and decoding techniques are considered, we describe a near optimum soft-input soft-output list sphere decoder which allows the computation of a posteriori probabilities for very high spectral efficiency transmitter schemes with reduced complexity.