Multiplexage spatial dans le contexte des systèmes de communication MIMO large bande

Résumé

Dans un système de communication MIMO large bande, les signaux reçus sur les différentes antennes de réceptions constituent un mélange convolutif des signaux issus des différentes antennes d’émission. Dans ce cas, la fonction de transfert du canal MIMO peut être représentée par une matrice polynomiale. Le signal enregistré sur chaque antenne de réception est la superposition des signaux provenant des différentes antennes d’émission provoquant ainsi de l’interférence co-canal. Dans cette thèse nous avons proposé un schéma de multiplexage spatial dans le domaine temporel qui transforme le canal MIMO large bande en plusieurs canaux SISO équivalents totalement indépendants sur lesquels des flux de données distincts sont transmis. Cette approche est connue sous le nom de multiplexage spatial. Elle consiste à placer un pré et post-filtre respectivement en émission et en réception pour pré-compenser et éliminer les interférences entre canaux (co-canal). Les fonctions de transfert de ces filtres sont obtenues à partir de décomposition de la matrice polynomiale représentant la fonction de transfert du canal MIMO. À cet effet, nous avons proposé une méthode de décomposition de matrice polynomiale, basée sur la méthode LU classique, nous l’avons appelé LU-PMD. Elle effectue une diagonalisation parfaite de la matrice du canal. Cependant les filtres issus de cette factorisation ne sont pas para-unitaires. Ils amplifient le bruit et donc dégradent les performances du système. L’analyse des performances du schéma proposé en termes de taux d’erreur binaire est faite dans une chaine de transmission MIMO-OFDM. Ces performances ont été comparées avec celles d’un schéma de multiplexage spatial basé sur la décomposition QR de matrice polynomiale. De bons résultants sont obtenus lorsque le rapport signal à bruit est élevé. Nous avons aussi montré que notre méthode convient aussi bien en multi-porteuses qu’en mono-porteuse. Nous avons aussi proposé un schéma de multiplexage spatial en MIMO-OFDM sans préfixe cyclique dont l’une des antennes est redondante. L’analyse de l’amplification du bruit montre qu’il est dû au mauvais conditionnement de la matrice de post-codage. Deux solutions simples et efficaces ont alors été proposées. La première est une normalisation du post-filtre, en utilisant un équilibrage des lignes pour améliorer le conditionnement. La deuxième méthode proposée est basée sur une permutation entre post-filtre et pré-filtre. Ce dernier étant mieux conditionné, son utilisation en post-filtrage permet d’améliorer encore mieux les performances du système.

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