LUKASHOVA Elena

Thesis

Récepteurs Interférence-Aware pour les Systèmes LTE MIMO Mono-Utilisateur

La conception des algorithmes de détection a fait l’objet de nombreuse études au cours des dernières années et a évolué en parallèle avec le processus de standardisation des systèmes de communications sans fils. Les premiers algorithmes, linéaires et donc simples, ont laissé place à des techniques avancées utilisant des mécanismes complexes et non-linéaires. Les architectures modernes permettent d'atteindre de hauts niveaux de performance, et ce même en présence de phénomènes nocifs tels que l'évanouissement dû aux trajets multiples ou les interférences. Néanmoins, lorsque l'on cherche à équilibrer complexité et performance, la faisabilité pratique reste le critère principal pour évaluer la qualité d'un récepteur.

Nous présentons dans cette thèse une évaluation pragmatique d'alternatives faible complexité à la détection conjointe optimale du maximum de vraisemblance dans les systèmes mono-utilisateur entrées multiples, sorties multiples (Multiple-Input Multiple-Output -- MIMO) avec transmissions spatialement multiplexées. Nous concentrons notre étude sur deux architectures de récepteurs: parallèle interférence-aware (Parallel Interference Aware -- PIA) et annulation successive d'interférences (Successive Interference Canceling -- SIC). Pour être déployable dans des modems réels, l'architecture d'un récepteur doit remplir certains critères de rapidité de temps de calcul et être évaluée dans des simulateurs ou émulateurs conformes aux normes. Nos simulations et expériences sont réalisées dans le simulateur downlink OpenAirInterface (OAI) que nous avons grandement développé au cours de ces travaux.

Dans la première partie de cette thèse, nous présentons une étude comparative complète de nos récepteurs PIA et SIC, en mettant l'accent sur leurs implémentations, les régimes des rapports signal/bruit (Signal-to-noise Ratio -- SNR) et les schémas modulation/codage optimaux, et sur l'effort computationnel. Une analyse théorique des performances potentielles, soutenue par un large éventail de résultats pratiques, démontre que notre récepteur SIC surpasse le récepteur PIA en termes de débit et d'effort computationnel.

Pour rendre nos récepteurs compatibles avec de véritable systèmes Long Term Evolution (LTE), nous avons revisité, dans une seconde partie de cette thèse, les protocoles essentiels de LTE tels que le protocole de requête de répétition automatique hybride à redondance incrémentale (Hybrid Automatic Repeat Request -- HARQ) et le protocole d'adaptation de lien.