présentation des systèmes mimo

Style Definition: Heading 1: All caps, Space After: 6 pt, Outline numbered + Level: 1 + Numbering Style: 1, 2, 3, + Start at: 1 + Alignment: Left + Aligned at: 0" + Indent at: 0.3"

1 INTRODUCTION Les futurs systmes de communication sans fil sont amens proposer une qualit de service (dbit, fiabilit) qui soit comparable celle des techniques filaires existantes. Les limitations quengendre une propagation sans fil haut dbit imposent le dveloppement de nouvelles techniques afin de relever un tel dfi. Une des limitations de la communication sans fil est lvanouissement ("fading") qui affecte la transmission. Une manire de combattre cet inconvnient majeur est lutilisation en rception de plusieurs versions, idalement indpendantes, du signal transmis. On parle dutilisation de diversit. Une des formes de diversit est la diversit spatiale qui consiste en lutilisation de plusieurs antennes en mission et en rception (systmes MIMO, "multiple input multiple output"). Impliquant juste des ressources matrielles supplmentaires et aucune perte en efficacit spectrale, cette technique connat un succs croissant. En particulier, si un codage

Style Definition: Heading 2: Outline numbered + Level: 2 + Numbering Style: 1, 2 3, + Start at: 1 + Alignment: Left + Aligne at: 0" + Indent at: 0.4"

Style Definition: Heading 3: Font: Italic, Space After: 12 pt, Outline numbered + Leve 3 + Numbering Style: 1, 2, 3, + Start at: 1 Alignment: Left + Aligned at: 0" + Indent at: 0.5" Style Definition: TOC 1: Font: 20 pt, Centered, Tab stops: 0.31", Left + 6.29", Right,Leader: Formatted Formatted Formatted Formatted: Indent: First line: 0.59" Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted

spatio-temporelSpatio-temporel adquat est

dexploit. Il existe

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diffrents types de codages et nous nous limitons, dans notre tude, la classe des codes spatio-temporels linaires en bloc.

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On peut citer, titre dexemple, le schma Alamouti rendu clbre par sa simplicit et son efficacit. Plus rcemment, les codes dispersion linaire ont t introduits. Leur formulation permet datteindre un certain compromis entre capacit et taux derreur, ce qui les rend trs attrayants.

Ces dernires annes, il est apparu que lon peut accder des degrs de libert supplmentaires dans un systme de communication sans fil, en exploitant la dimension spatiale du canal, cest--dire en recourant un systme utilisant plusieurs antennes la fois en mission et en rception (MIMO, "multiple input multiple output"). On peut exploiter cette dimension spatiale cre de diffrentes faons, on opte

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soit pour la maximisation de la capacit du systme en mettant desdonnes indpendantes sur chaque antenne,

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soit pour la maximisation de la fiabilit du systme, avec une capacitrduite, en exploitant la diversit du systme via les techniques de codage spatio-temporel.

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Prsentation des systmes MIMOconsidrs

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Systme MIMO et Codage Spatio-temporel

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Depuis l'invention du tlgraphe par Samuel Morse la _n du 19e sicle, le domaine des tlcommunications a connu une longue chane d'innovations. Une des volutions majeures rside dans le dveloppement des technologies sans-fil. Ces technologies permettent la mobilit de l'metteur et/ou du rcepteur et sont gnralement plus simples dployer que les communications filaires. Elles sont aujourd'hui utilises dans un large panel d'applications allant de la tlphonie mobile aux rseaux locaux tout en passant par les communications satellitaires. Pour rpondre des exigences en terme de dbit et de robustesse de plus en plus leves, de nouveaux systmes sans-fil sont rgulirement dvelopps. Une des technologies les plus prometteuses se base sur l'utilisation de plusieurs antennes l'mission et la rception. MIMO. L'ide principale de ces systmes repose sur l'exploitation de la dimension spatiale de l'environnement de propagation. En combinant les diffrents signaux mis d'une certaine manire il est possible de gnrer diffrents _ux parallles de donnes pour augmenter le dbit et/ou d'introduire de la redondance spatio-temporelle afin d'amliorer la qualit de la communication.Pour rpondre cette demande dans les communications sans fils de dernire gnration, une

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solution consiste augmenter la capacit du canal radio-frquence entre la station de base et le terminal portatif. Ceci peut-tre ralis en augmentant le nombre d'lments rayonnants impliqus l'mission et la rception de cette liaison radio-frquence : on parle alors de techniques MIMO (Multiple Input, Multiple Output). D'autre part, une des caractristiques majeures des communications sans fils demeure les environnements dans lesquels se propagent les ondes. En effet, ces environnements sont le plus souvent de type multi-trajets cause des phnomnes de rflexions, de diffraction ou de dispersion provoqus par les immeubles, ce qui peut entraner un phnomne d'vanouissements des signaux reus et altrer ainsi la qualit des communications.

1.1.2 Le codeur spatio-temporelLe codage spatio-temporel est l'lment qui convertit les symboles en nt _ux d'chantillons o nt correspond au nombre d'antennes mettrices. Son but est de rpartir l'information dans le domaine espace-temps pour augmenter le dbit et/ou la robustesse de la communication. L'augmentation du dbit est ralise en multiplexant nt symboles sur les nt antennes simultanment. A l'oppos, l'amlioration du dbit s'obtient en introduisant de la redondance temporelle et/ou spatiale. Il existe diffrents types de codages et nous nous limitons, dans notre tude, la classe des codes spatio-temporels linaires en bloc.

1.3 Les codes spatio-temporels CSTDans un systme de communication, la diversit est vue comme la connaissance en rception de plusieurs rpliques de la mme information ayant subi des vanouissements diffrents. Ainsi la probabilit de recevoir toutes les rpliques de la mme information fortement attnues est considrablement diminue.Formatted: Border: Top: (Single solid line, Auto, 0.5 pt Line width), Tab stops: 6.2", Right + Not at 5.77"


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De cette faon la diversit augmente la fiabilit de la liaison. Les systmes MIMO utilisent en gnral diffrents types de diversit qui augmente la probabilit destimer correctement linformation. Parmi les types de diversit quils emploient, on peut faire rfrence la diversit spatiale, la diversit temporelle et la diversit frquentielle. La diversit spatiale est mise en uvre par lutilisation de nT antennes lmission et nr antennes la rception et suppose que les antennes sont suffisamment espaces pour considrer les vanouissements indpendants. La diversit spatiale consiste transmettre le mme symbole sur diffrentes antennes. La diversit temporelle est mise en uvre en envoyant un mme symbole plusieurs fois des intervalles de temps spars dau moins la dure minimale entre deux vanouissements indpendants. La diversit frquentielle est obtenue en transmettant la mme information sur des bandes de frquence caractrises par des vanouissements dcorrels. En pratique la diversit frquentielle est obtenue grce la prsence dun canal trajets multiples. Ainsi, le canal entre les antennes mettrice et rceptrice peut tre modlis comme un vecteur compos de diffrents vanouissements dcorrels, et le symbole envoy suit les diffrents trajets du canal. De ce fait, le rcepteur doit tre capable de rcuprer les diffrentes copies du mme symbole afin de pouvoir exploiter nimporte quel type de diversit. Les codes spatio-temporels cherchent exploiter les diffrents types de diversit. Ils introduisent de la redondance temporelle ou/et frquentielle et les symboles transmis simultanment sur les diffrentes antennes sont indpendants. Les premiers concevoir des codes espace temps (STC) ont t Alamouti [3] et Tarokh et al [4]. Ils ont dfini les codes espace temps en bloc orthogonaux (OSTBC). Il existe galement les codes espacetemps en treillis [12] ainsi que diffrentes variantes des codes spatio-temporels savoir les codes espace-frquence en bloc, espace-temps-frquence en bloc [6, 13]. Chacun possde ses avantages et dsavantages selon le contexte dapplication [13]. Nous nousFormatted: Border: Top: (Single solid line, Auto, 0.5 pt Line width), Tab stops: 6.2", Right + Not at 5.77"


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sommes focaliss sur les codes espace-temps en bloc orthogonaux (OSTBC) ainsi que sur les codes espace-frquence en bloc orthogonaux (OSFBC) dfinis ci-aprs.

1.3.1 Drivation des codes OSTBCB partir des codes OSTBCDans un premier temps nous allons rappeler succinctement les caractristiques du code dAlamouti. Considrons le symbole s(n) mis par le convertisseur bit/symbole sur lintervalle de temps [nT, (n + 1)T[. Le code dAlamouti consiste envoyer durant lintervalle de temps [nT, (n+1)T[ le symbole s(n) sur lantenne dmission numro 1, note Tx,1, et s(n + 1)1

sur lantenne dmission numro 2, note Tx,2, puis

durantlintervalle de temps suivant [(n + 1)T, (n+2)T[, le symbole s(n + 1) est mis sur Tx,1 et s(n) sur Tx,2, de sorte que la matrice de codage du bloc peut scrire : CST = _ s(n) s(n + 1) s(n + 1) s(n) _ (1.4) Le code dAlamouti est un code orthogonal, qui satisfait lquation 1.5 [CST]HCST = X1i=0

|s(n + i)|2InT (1.5)



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o`u InT est la matrice identit de dimension nT nT et [.]H reprsente la matrice conjugu e transpose de [.].

I. DiversitFormatted: No underline, Font color: Auto

1. ProblmatiqueD'autre part, uUne des caractristiques majeures des

communications sans fils demeure les environnements dans lesquels se propagent les ondes. En effet, ces environnements sont le plus souvent de type multi-trajets cause des phnomnes de rflexions, de diffraction ou de dispersion provoqus par les immeubles, ce qui peut entraner un phnomne d'vanouissements des signaux reus reus. et altrer ainsi la qualit des communications.

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La puissance d'un signal RF transmise entre deux antennes est attnue travers l'espace ce qui peut affecter considrablement les performances en rception. Cette attnuation de la puissance entre l'metteur et le rcepteur est due plusieurs phnomnes parmi lesquels : aL'affaiblissement de parcours ou slow fading qui caractrise l'affaiblissement que subit une onde lorsqu'elle parcourt la distance entre la station de base (metteur) et le terminal portatif (rcepteur). Cet affaiblissement est d notamment la dispersion de la puissance mais galement aux obstacles rencontrs sur le chemin (immeubles, montagnes, ...). Donc, plus on s'loigne de l'antenne mettrice, plus la puissance reue est faible.


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eL'vanouissement rapide ou fast fading qui est une attnuation variant entre une valeur maximale et minimale d'une faon irrgulire. L'utilisateur se dplace dans des zones avec des obstacles de tailles diverses, comme des montagnes, immeubles ou tunnels. Ces obstacles peuvent compltement attnuer le signal. Bien que les consquences de tels effets d'ombragement dpendent de la taille de l'obstacle et de la distance, la force du signal reue variera invitablement. Ce type d'vanouissements est appel shadow fading. Les effets du shadow fading peuvent tre minimiss grce une planification adquate du rseau c'est--dire en plaant la station de base le plus haut possible. Cependant, ce n'est pas le shadow fading qui est le paramtre le le plus imprvisible sur l'attnuation de la puissance. Le fading de Raleigh (Rayleigh fading), qui est une autre sorte d'vanouissement, entrane des variations irrgulires du signal qui sont trs problmatiques surmonter. Ainsi, l'onde qui se propage peut suivre divers trajets de telles sortes que diffrentes copies dphases du mme signal peuvent arriver au rcepteur avec un effet cumulatif ou soustractif. Ce phnomne est l'origine de variations continues et imprvisibles des phases des signaux suivant le temps, entranant des vanouissements rptitifs. . Le Rayleigh fading est plus perceptible dans les zones urbaines. Pour viter ce problme, une technique de rception spciale appele combinaison de rcepteurs multiples mais plus connu sous le nom de diversit est envisageable. 2 2. PRINCIPE DE LA DIVERSITE En prsence de multi-trajets, et lvanouissement petite chelle dgrade la performance







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des systmes de transmission. Ppour lutter contre cetl' vanouissement, il est ncessaire de rpter la mme information sur diffrentes liaisons de transmission en supposant quil existe une forte probabilit davoir au moins lune de ces liaisons qui ne subisse pas de forte attnuation. Le rcepteur est capable de recevoir plusieurs versions du signal mis travers diffrents canaux. Pour avoir un bon gain de diversit, lvanouissement dans un canal devrait tre non corrl par rapport aux autres canaux et la puissance moyenne disponible dans chaque canal devient tre quasi identique. En rception, les signaux traversant ces canaux sont combins dune certaine manire afin de rduire lvanouissement. Les techniques de combinaison des signaux seront dcrites dans le chapitre 2. De ce fait, les techniques de diversit se rvlent comme un outil trs important pour combattre les vanouissements. Il existe en littrature quatre types de diversit exploites en transmissions numriques telles que la diversit temporelle, la diversit de frquence, la diversit spatiale et la diversit de polarisation.






Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, No underline, Fon color: Auto Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted

On connait plusieurs techniques de diversit et combinaison de techniques de diversit, mais voici les principauxles t techniques.

Formatted Formatted Formatted


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2.1 Diversit temporelle


La diversit temporelle est mise en uvre en envoyant un mme symbole plusieurs fois des intervalles de temps spars dau moins la dure minimale entre deux vanouissements indpendants2.2

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Diversit de frquence.


La diversit frquentielle

est obtenue en transmettant la mme


information sur plusieurs frquences porteuses. Lcart frquentiel est suprieur la bande de cohrence du canal (ou lespace frquentiel minimal entre deux frquences affectes dvanouissements indpendants).

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Le principe de base de la diversit est que le rcepteur doit disposer de plusieurs versions du signal transmis, reues sur des canaux indpendants. La Figure II.1 illustre deux signaux vanouissements indpendants et le signal combin en sortie du combineur. Si les deux signaux sont indpendants, il y a alors peu de chance qu'ils s'vanouissent au mme moment. Nous voyons bien que le signal combin possde un rapport signal sur bruit (SNR) moyen suprieur compar celui reu par chaque antenne : en d'autres termes les vanouissements sont moins importants. Pour raliser une bonne diversit, il faudra une bonne combinaison d'antennes pour avoir des signaux vanouissement indpendants, mais aussi une bonne technique de combinaison de signaux permettant de maximiser le SNR moyen la sortie. 3. Techniques de diversit des antennes Pour obtenir une bonne diversit, les critres suivants doivent tre respects : il faut qu'il y ait une faible corrlation des signaux reus sur chaque antenne et que la puissance moyenne sur chaque antenne soit la mme. Si la corrlation est leve, les vanouissements risquent d'arriver au mme moment. De plus, mme si les antennes ont une faible corrlation mais que les puissances moyennes reues sur les antennes sont diffrentes, alors l'antenne ayant reue la puissance moyenne

Formatted: Heading 2, Left, Line spacing: single, Adjust space between Latin and Asian text, Adjust space between Asian text and numbers

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Formatted


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la plus faible ne sera pas utile car elle ne participe pas efficacement l'amlioration globale. Il existe plusieurs techniques de diversit des antennes. 2.3 3.1 Diversit spatiale



Le mcanisme le plus connu et probablement le plus simple pour raliser de la diversit est la diversit spatiale. [BRO 02]. En utilisant deux des antennes ayant des diagrammes de rayonnement identiques mais suffisamment espaces, la diffrence de phase fait que les signaux arrivant sur les antennes rceptrices ont peu de chance de s'vanouir en mme temps. L'inconvnient majeur de la diversit spatiale est l'encombrement car en thorie les antennes doivent tre espaces d'au moins 0,5 pour que les signaux puissent tre indpendants l'un de l'autre. Ce fait pose un problme dans

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le cas de la tlphonie mobile o l'encombrement est limit par la taille du plan de masse. Cependant, lorsque l'espacement entre les antennes est trop petit, d'autres mcanismes de diversit peuvent intervenir . Il est possible dutiliser des antennes multiples lmission, la rception ou la fois lmetteur et au rcepteur. Les systmes exploitant la diversit spatiale en rception sont appels systme SIMO (Single-Input Multiple-Output). Les systmes exploitant la diversit spatiale en mission sont appels systme MISO (Multiple-Input Single-Output).Systme MIMO et Codage Spatio-temporel 13


Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, No underline, Fon color: Auto Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted

La troisime structure est lutilisation de la diversit spatiale la fois lmission et la rception nomm systme MIMO (Multiple-Input MultipleOutput). Les systmes MIMO nous permettent non seulement de rduire leffet d'vanouissement mais d'atteindre aussi les bornes de capacit largement suprieures celles donnes par dautres structures. L'inconvnient majeur de la diversit spatiale est l'encombrement car en thorie les antennes doivent tre espaces d'au moins 0,5 pour que les signaux puissent tre indpendants l'un de l'autre. Cependant, lorsque l'espacement entre les antennes est trop petit, d'autres mcanismes de diversit peuvent intervenir. 2.4Diversit spatio-temporelle









La diversit spatio-temporelle est un exemple de combinaison de techniques de diversit. En effet, dans cette technique en envoie des versions de signal diffres dans le temps via plusieurs antennes transmetteurs. Ainsi, on atteint un niveau de diversit plus ais.

Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, No underline, Fon color: Auto Formatted: Font: 13 pt, No underline, Font color: Auto Formatted: Heading 2, Left, Line spacing: single, Adjust space between Latin and Asian text, Adjust space between Asian text and numbers

Formatted: Font: (Default) +Headings (Cambria), 13 pt, No underline, Font color: Au Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt


Formatted: Indent: First line: 0.49", Space After: 0 pt, Don't adjust space between Latin and Asian text, Don't adjust space between Asian text and numbers




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Formatted Formatted Formatted Formatted

3 LES CODES SPATIO-TEMPORELS CST Les codes spatio-temporels cherchent exploiter les diffrents types de diversit. Ils introduisent de la redondance temporelle ou/et frquentielle et les symboles transmis simultanment sur les diffrentes antennes sont indpendants. Le premier concevoir des codes espace temps (STC) t Alamouti. Il a dfini les codes espace temps en bloc orthogonaux (OSTBC). Il existe galement les codes espace temps en treillis ainsi que diffrentes variantes des codes spatiotemporels savoir les codes espace-frquence en bloc, espace-temps-frquence en bloc. Ce travail se focalise sur les codes espace-temps en bloc orthogonal (OSTBC) dfinis ci-aprs.3.1 Le code dAlamouti3.1.1 Cas de deux antennes en mission une antenne en rception

Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted

On peut dfinir la technique dAlamouti partir de trois fonctions : la squence de transmission et encodage, schme de combinaison au rcepteur et la rgle de dcision de vraisemblance maximale.s0 -s1*Antenne Tx1

Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted

s1 s0

Formatted Formatted Antenne Tx2 Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted

*

h0=0ej0

h1=1ej1

n0 n1

Antenne Rx


Estimateur du canal

combineur

Formatted Formatted

h1

h0

h1

0

1


Dtecteur de vraisemblance maximale


Figure 1: Schma d'Alamouti avec une antenne mettrice et deux antennes rceptrices

h0

Formatted Formatted

15

3.1.1.1 Squence de transmission et encodage

Formatted: Font: (Default) +Headings (Cambria), No underline, Font color: Auto

Supposant qu'en veux transmettre la squence {s0,s1,s2,,sn}; Dans le cas ordinaire, le symbole s0 est transmis durant le premier intervalle de temps, s1 durant le seconde intervalle, puis s2 et ainsi de suite; Mais, dans cas du code d'Alamouti, les symboles sont groups deux deux et transmis simultanment des deux antennes un intervalle de temps donn. Durant le premier intervalle, les symboles s0 et s1 sont simultanment transmis du premier et du deuxime antenne. Dans le second intervalle ces -s1* et s0* qui sont transmis; Dans le troisime intervalle s2 et s3 et dans le quatrime s3* et s2* et ainsi de suite; Notant que en groupant les symboles ainsi, en a toujours besoin d'un double intervalle de temps pour l'mission de deux symbole. Autrement dit on conserve toujours le mme dbit que dans le cas d'une seule antenne.

Formatted: Heading 4, Line spacing: single Adjust space between Latin and Asian text, Adjust space between Asian text and number

Formatted: Justified, Indent: First line: 0.49 Space Before: 0 pt, After: 0 pt, Don't add space between paragraphs of the same style, Line spacing: 1.5 lines Formatted Formatted Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, French (France) Formatted Table

Formatted: Centered, Space After: 0 pt, Lin spacing: single Formatted: Subscript Formatted: Subscript

Formatted: Centered, Space After: 0 pt, Lin spacing: single

Formatted: Centered, Space After: 0 pt, Lin spacing: single Formatted: Centered, Space Before: 0 pt, After: 0 pt, Line spacing: single

Antenne Txo Temps t Temps t+T

Antenne Tx1


s0 -s1*

s1 s0*

Formatted: Space After: 10 pt, Line spacing Multiple 1.15 li, Adjust space between Latin a Asian text, Adjust space between Asian text a numbers


Formatted: Centered, Line spacing: 1.5 line

Table 1 : Schme de transmission dans le temps


Les canaux au temps t sont dfinis par h0(t) pour lantenne Tx0 et h1(t) pour lantenne Tx1. En faisant lhypothse que lattnuation est constante pour la priode donne, on peut crire

Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, No underline, Fon color: Black

Formatted: Normal (Web), Line spacing: 1. lines, Adjust space between Latin and Asian text, Adjust space between Asian text and numbers Formatted Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 12 pt

h0(t) = h0(t+T) = h0 = 0 h1(t) = h1(t+T) =h1 = 1 (01)

Formatted: Line spacing: 1.5 lines Formatted Formatted Formatted: Font: Italic Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted


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o T est la dure entre le premier instant donn et le deuxime. Les signaux reus peuvent donc tre dfinis comme suit, o r0 et r1 sont les signaux reus aux temps t et t+T, n0 et n1 tant les variables alatoires reprsentant le bruit et linterfrence au rcepteur.r0 = r(t) = h0s0 + h1s1 + n0 + h1 + n1 (02)

Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, No underline, Fon color: Auto Formatted: Line spacing: 1.5 lines Formatted

Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 12 pt, Not Bold, Italic, N underline, Font color: Auto

Formatted: Indent: Left: 2.36", Line spacin 1.5 lines Formatted

r1 = r(t+T) = -h0

Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 12 pt, Not Bold, Italic, N underline, Font color: Auto

ou sous forme matriciel[ ] [ ][ ] [ ] (03)

Formatted: Indent: Left: 2.36", Line spacin 1.5 lines, Tab stops: 5.51", Left Formatted Formatted Formatted: Font: 14 pt, Not Bold, No underline, Font color: Auto Formatted: Line spacing: 1.5 lines

ra=Sh+na

Formatted Formatted

Le code est orthogonal carS=[H

Formatted: Indent: Left: 2.36", Line spacin 1.5 lines, Tab stops: 5.41", Left Formatted: No underline, Font color: Auto, French (France)

] et SH=[ SS =(|s1| +|s2| )I2 2

]

Formatted: Centered, Line spacing: 1.5 line Formatted Formatted: Font: 14 pt, No underline, Font color: Auto, French (France) Formatted: Line spacing: 1.5 lines

avec SH et l'hermitienne de S et I la matrice identit 2x2 si on calcule le conjugu de r1 dans (02) on peut rcrire (03) se la forme quivalant[ ] [ ][ ] r=Hs+n [ ]

Formatted: Font: 14 pt Formatted: No underline, Font color: Auto, English (U.S.)

Formatted: Centered, Line spacing: 1.5 line Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted: Line spacing: 1.5 lines Formatted Formatted

Formatted: Centered, Line spacing: 1.5 line Formatted

H=[H

] et HH=[2 2

] + )I

Formatted: French (France) Formatted Formatted

H H =(|h1| +|h2| )I=(



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3.1.1.2 Schma de combinaison au rcepteur

Formatted: Font: (Default) +Headings (Cambria), No underline, Font color: Auto Formatted: Font: (Default) +Headings (Cambria), Not Bold

Le module de combinaison montr dans la figure (1) forme les deux signaux suivant qui sont ensuite envoy au dtecteur :0= 1== HHr = HH(Hs+n) = H Hs+ H n =[ ][ ] [ ][ ]H H

Formatted: Heading 4, Adjust space betwee Latin and Asian text, Adjust space between Asian text and numbers


(0304)

Formatted: Line spacing: 1.5 lines Formatted Formatted Formatted: Indent: Left: 2.36" Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted: Indent: Left: 0.69"

0 =( 1 =(

+ +

)

+

+ (05)

Formatted: French (France) Formatted Formatted Formatted Formatted

) +

Les signaux combins 0 et 1 sont envoys au dtecteur de vraisemblance maximale3.1.1.3 Rgle de dcision de vraisemblance maximale

Formatted: Left, Indent: Left: 2.36" Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted

En supposant lquiprobabilit des symboles de si de constellation du type de modulation et la connaissance des canaux h1 et h2 la rception, la dtection maximum de vraisemblance revient la minimisation de la distance euclidienne sparant les signaux reu des signaux transitant par le canal. Le dtecteur de vraisemblance maximale choisis une paire de symboles (0, 1) de la constellation du type de modulation qui minimise la formule suivante

Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted: Line spacing: 1.5 lines Formatted

Formatted


18

d2(r0, h0 0+h1 1)+ d2(r1, -h0

+ h1 )

Formatted: No underline, Font color: Auto, English (U.S.) Formatted: Centered Formatted Formatted

o d2(x,y) est la distance euclidienne au carr entre le signal x et y calcul par lexpression suivante : d2(x,y) = (x - y)(x* - y*). On peut donc dvelopper la rgle de dcision d (r0, h0 0+h1 1)+ d (r1, -h0 = [ -(+ )][ -(2 2

Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, No underline, Fon color: Auto Formatted: English (U.S.) Formatted: No underline, Font color: Auto, English (U.S.)

+ h1 )+ )]+ [ -(+ )][ -( + ) (06)

Formatted: Font: Cambria Math, 12 pt, Italic No underline, Font color: Auto Formatted Formatted: Indent: Left: 0.49" Formatted: Font: Cambria Math, 12 pt, No underline, Font color: Auto, English (U.S.) Formatted: Font: Cambria Math, 12 pt, No underline, Font color: Auto Formatted Formatted

en substituant (01) et (04) dans (06) la rgle s'crit( ( )( ) )( ) ( ) ( )

Formatted: Font: Cambria Math, 12 pt, No underline, Font color: Auto Formatted Formatted

finalement , une paire de symboles (0, 1) est choisis si et seulement si

Formatted: Font: Cambria Math, 12 pt, Italic No underline, Font color: Auto Formatted Formatted Formatted Formatted

( (07)

)

(

)

(

)(

)

(

)

(

)

Formatted: Font: Formatted: Left, Space After: 0 pt, Don't adjust space between Latin and Asian text, Don't adjust space between Asian text and numbers Formatted

Avec C l'ensemble de toutes les symboles de la constellation du type de modulation. D'aprs les quations (05), les signaux combins 1 et 2 ne dpend que des symboles s1 et s2 respectivement. Ce qui permet de sparer la rgle de vraisemblance (07) en deux rgles

Formatted: Font: +Headings CS (Times New Roman), Not Italic Formatted: Font: 12 pt Formatted Formatted Formatted: Font: 12 pt Formatted Formatted Formatted: Border: Top: (Single solid line, Auto, 0.5 pt Line width), Tab stops: 6.2", Right + Not at 5.77"


19


=arg =arg

( (

) )

( (

) )

Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted

Pour une modulation M-psk, le terme (

)

est constant (les


symboles ont la mme nergie est les coefficients des canaux sont constant) =arg =arg ( ( ) )

Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted

3.1.2 Cas de deux antennes en mission deux antennes en rception


s0 -s1Antenne Tx1

s1 s0*Antenne Tx2

Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted

*

h0

h1

h2

h3


n0 n1

Antenne Rx1

Antenne Rx2

Formatted

n0 n1


Estimateur du canal

h0 h1 h1

combineur

h2 h3 2

Formatted Estimateur du canal Formatted Formatted

h0

1

h2

h3


Dtecteur de vraisemblance maximale

Figure 2: Schma d'Alamouti avec deux antennes mettrices et deux antennes rceptrices Systme MIMO et Codage Spatio-temporel20

Formatted Formatted

Considrant le cas de deux antennes en mission et autant en rception. On considre de plus deux priodes symbole.

Antenne Rxo Temps t Temps t+T

Antenne Rx1

r0 r1

r2 r3

Formatted: Space After: 0 pt, Line spacing: single

Formatted: Font: 8 pt

Tableau 2: signaux reus aux niveaux des antennes rceptrices

Antenne Rxo Antenne Txo Antenne Tx1

Antenne Rx1

h0 h1

h2 h3

Tableau 3: Canaux entre antennes mettrices et antennes rceptrices

Le schma consiste en la transmission de 2 symboles diffrents s1 et s2 respectivement lantenne 1 et 2 pendant la premire priode symbole. Pendant la deuxime priode symbole, les symboles et sont transmis aux antennes

Formatted: Justified, Space Before: 0 pt

1 et 2 respectivement. La situation est rsume la figure 2. Le codage et la squence de symbole transmis reste le mme que dans le cas d'un seul rcepteur prsents dans le tableau 1. les signaux reus aux niveaux des deux antennes rceptrices sont prsents dans le tableau 2 et dans leFormatted: Border: Top: (Single solid line, Auto, 0.5 pt Line width), Tab stops: 6.2", Right + Not at 5.77"

Formatted: Justified, Space Before: 0 pt, Li spacing: 1.5 lines

tableau3 sont reprsents les canaux entre antennes mettrices et rceptrices.


21

Formatted: Space Before: 0 pt

On en dduit le modle suivant pour le signal reuFormatted

r0=h0s0+h1s1+n0 r1=-h0 +h1 +n1 r2=h2s0+h3s1+n2 r3=-h2 +h3 +n3 (08)Formatted: No underline, Font color: Auto, English (U.S.) Formatted Formatted

ou pour la premire antenne[ ] [ ][ ] [ ]

Formatted: No underline, Font color: Auto, French (France) Formatted: Justified, Indent: Left: 0"

(069)

Formatted Formatted

Et pour la deuxime antenne[ ] [ ][ ] [ ]

Formatted: No underline, Font color: Auto, French (France)

(07)(10)

Formatted: Indent: Left: 0" Formatted

n0, n1, n2 et n3 tant les variables alatoires reprsentant le bruit et linterfrence au rcepteur. Le combineur de la figure (2) forme les deux signaux suivant qui sont ensuite envoys au dtecteur vraisemblance maximale 0= r0+h1 + h2 + h3 - h2 (11)

Formatted: Justified

1= r0 - h0 + h3 ou sous forme matriciel [ ]

Formatted: No underline, Font color: Auto, French (France) Formatted

Formatted: Indent: Left: 0", Space After: 6 pt, Line spacing: Multiple 2.5 li Formatted Formatted

[

][ ]

[

][ ]

(0912)Formatted: Border: Top: (Single solid line, Auto, 0.5 pt Line width), Tab stops: 6.2", Right + Not at 5.77"


22

en substituant (09) et (10) dans (12) en obtiens

Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, No underline, Fon color: Auto Formatted

Formatted: Justified, Line spacing: 1.5 lines

0=( 1=(

+ +

+ +

+ +

)s0+ )s1+

n0+h1 + n0-h0 +

n2+ h3 n2 - h2

Formatted: Font: 12 pt, No underline, Font color: Auto Formatted Formatted

la rgle de dcision est=arg =arg ( ( ) ) ( ( ) )

Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted: Font: 12 pt, No underline, Font color: Auto

Pour une modulation M-psk,=arg =arg ( ( ) )

Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted

Formatted: Justified, Line spacing: 1.5 lines Formatted: Left, Indent: Left: 1.48", Line spacing: single Formatted: Left, Indent: Left: 1.48", Line spacing: single Formatted Formatted: Indent: Left: 1.48" Formatted



23

Formatted: No underline, Font color: Auto

3.5 Diversit frquentielle La diversit en frquence consiste transmettre le mme signal deux frquences porteuses diffrentes pour obtenir deux versions vanouissements indpendants du mme signal [SCH 66]. C'est un mcanisme dlicat mettre en oeuvre cause de la difficult de gnrer plusieurs signaux mettre mais aussi de combiner les signaux reus diffrentes frquences simultanment.

Formatted: Font color: Auto Formatted: No underline, Font color: Auto Formatted: Font color: Auto Formatted: No underline, Font color: Auto

Formatted: Font color: Auto Formatted: No underline, Font color: Auto Formatted: Font color: Auto Formatted: No underline, Font color: Auto Formatted: Font color: Auto

Formatted: Font: (Default) +Headings (Cambria), 14 pt, No underline, Font color: Au Formatted: Heading 1, Left, Line spacing: single, Adjust space between Latin and Asian text, Adjust space between Asian text and numbers Formatted: Font: (Default) +Headings (Cambria), 14 pt, Not Bold, Font color: Auto Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, Font color: Auto

4 1. PRINCIPE DE LA TECHNIQUE MIMOCONCLUSION Dans les systmes de communications traditionnels, il n'existe qu'une antenne l'mission et une antenne la rception (SISO). Or les futurs services de communications mobiles sans fils demandent plus de transmissions de donnes (augmentation de la capacit de transmission). Ainsi pour augmenter la capacit des systmes SISO et satisfaire ces demandes, les bandes passantes de ces systmes et les puissances transmettre ont t largement





augmentesaugments. Mais les rcents dveloppements ont montr que l'utilisation de plusieurs antennes l'mission et la rception (Systme MIMO) permettait d'augmenter le dbit de transmission des donnes et cela sans augmenter ni la bande


Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, No underline, Fon color: Auto Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, Font color: Auto Formatted: Border: Top: (Single solid line, Auto, 0.5 pt Line width), Tab stops: 6.2", Right + Not at 5.77"


24

passante de l'antenne rceptrice du systme SISO, ni la puissance du signal l'mission. La diffrence majeure avec les systmes exploitant le domaine spatial sur un seul des deux sites, provient du fait que les systmes Mimo peuvent exploiter bnfiquement les trajets multiples alors que les autres systmes cherchent lutter contre les trajets multiples et leurs effets sur le systme. Cette technique de transmission s'appelle MIMO (Multiple Input, Multiple Output) (Fig. II.9). Un systme MIMO tire profit de l'environnement multi-trajets en utilisant les diffrents canaux de propagation crs par rflexion et/ou par diffraction des ondes pour augmenter la capacit de transmission. D'o l'intrt aussi d'obtenir des signaux indpendants sur les antennes. 1.4 Diversit En prsence de multi-trajets, lvanouissement petite chelle dgrade la performance des systmes de transmission. Pour lutter contre cet vanouissement, il est ncessaire de rpter la mme information sur diffrentes liaisons de transmission en supposant quil existe une forte probabilit davoir au moins lune de ces liaisons qui ne subisse pas de







Formatted: Space After: 0 pt, Don't adjust space between Latin and Asian text, Don't adjust space between Asian text and numbers Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, Font color: Auto





Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, No underline, Fon color: Auto Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted


25

forte attnuation. Le rcepteur est capable de recevoir plusieurs versions du signal mis travers diffrents canaux. Pour avoir un bon gain de diversit, lvanouissement dans un canal devrait tre non corrl par rapport aux autres canaux et la puissance moyenne disponible dans chaque canal devient tre quasi identique. En rception, les signaux traversant ces canaux sont combins dune certaine manire afin de rduire lvanouissement. Les techniques de combinaison des signaux seront dcrites dans le chapitre 2. De ce fait, les techniques de diversit se rvlent comme un outil trs important pour combattre les vanouissements. Il existe en littrature quatre types de diversit exploites en transmissions numriques telles que la diversit temporelle, la diversit de frquence, la diversit spatiale et la diversit de polarisation.







Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, No underline, Fon color: Auto Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted Formatted Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt

Formatted

On connait plusieurs techniques de diversit et combinaison de techniques de diversit, mais voici les principales techniques. 1.4.1 Diversit temporelleFormatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted


26

Linformation est rpte dans le temps intervalle plus grand que le temps de cohrence du canal (dure minimale sparant deux vanouissements selon un certain degr de dcorrlation). Le dsavantage de la diversit temporelle est videmment le retard induit par la diversit, ce qui rduit le dbit de transmission. 1.4.2 Diversit de frquence Le mme signal est retransmis sur plusieurs frquences porteuses. Lcart frquentiel est suprieur la bande de cohrence du canal (ou lespace frquentiel minimal entre deux frquences affectes dvanouissements indpendants). On a le mme dsavantage de la diversit de frquence que celui de la diversit temporelle. On perd lefficacit spectrale qui est lie au dbit de transmission. 1.4.3 Diversit spatiale Dans ce cas, le rcepteur traite des versions indpendantes du signal, obtenues partir de capteurs judicieusement disposs. La distance minimale respecter entre capteurs de








Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, No underline, Fon color: Auto Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt

Formatted


27

lordre dune fois la longueur donde du signal pour le mobile. Elle peut atteindre plus de dix fois la longueur donde pour une station de base de facon garantir un vanouissement indpendant. Contrairement la diversit temporelle et de frquence, la diversit spatiale ne rduit pas le dbit de transmission mais elle requiert plus de complexit et despace. Il est possible dutiliser des antennes multiples lmission, la rception ou la fois lmetteur et au rcepteur. Les systmes exploitant la diversit spatiale en rception sont appels systme SIMO (Single-Input Multiple-Output). Les systmes exploitant la diversit spatiale en mission sont appels systme MISO (Multiple-Input SingleOutput). La troisime structure est lutilisation de la diversit spatiale la fois lmission et la rception nomm systme MIMO (Multiple-Input Multiple-Output). Les systmes MIMO nous permettent non seulement de rduire leffet de fading mais atteindre aussi les bornes de capacit largement suprieures celles donnes par dautres structures condition










Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt, No underline, Fon color: Auto Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted

Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt Formatted


28

que lmetteur et le rcepteur soient dans un milieu riche en diffuseurs. La capacit de diffrentes structures des systmes multi-antennes sera prsente dans les chapitres 3 et 4. 6.2.7 Diversit spatio-temporelle La diversit spatio-temporelle est un exemple de combinaison de techniques de diversit. En effet, cette technique envoie deux versions de signal diffres dans le temps via deux antennes transmetteurs. Ainsi, onatteint un niveau de diversit plus ais.



Formatted: Space After: 0 pt, Don't adjust space between Latin and Asian text, Don't adjust space between Asian text and numbers Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt




Formatted: Space After: 0 pt, Don't adjust space between Latin and Asian text, Don't adjust space between Asian text and numbers Formatted: Font: (Default) +Headings CS (Times New Roman), 14 pt



29

Formatted

BIBLIOGRAPHIE


Branka Vucetic, Jinhong Yuan "Space-Time Coding", John Wiley & Sons Inc 2003 M. Alamouti ., "A simple transmit diversity technique for wireless communications", IEEE Select. Areas Comm. VOL. 16, NO. 8, OCTOBER 1998 1.5.1 Les besoinsLes demandes actuelles en terme de communication sans fil peuvent se rsumer par : "services de plus en plus divers, nombre dutilisateurs de plus en plus lev, environnements dutilisation de plus en plus htrognes avec mobilit possible". Si auparavant les services se limitaient la tlphonie et la transmission de donnes bas dbit (texto par exemple), les services actuels et futurs concernent aussi la transmission de donnes audio, vido et dune manire gnrale les donnes multimdia. Ceci explique laugmentation considrable du dbit par utilisateur et la convergence vers un systme commun transparent au type de donnes transmises (systmes 4-G [7375]). Cette augmentation de dbit doit aussi saccompagner dune qualit de service suffisante (faible probabilit derreurs et dlai de transmission acceptable) selon lapplication vise. Cette augmentation de dbit et de qualit de service implique pour la conception et lvaluation des performances des systmes de communication des connaissances prcises sur le comportement du canal. 1.5.2 Les contraintes Les contraintes sont de 4 natures : les contraintes lies la rgulation sur lutilisation du spectre radiolectrique, les contraintes naturelles, les contraintes technologiques et les contraintes de cot ; les deux dernires contraintes tant souvent lies. Les contraintes lies la rgulation sur lutilisation du spectre radiolectrique imposent des ressources spectrales limites (cohabitation entre les systmes) et des puissances dmission limites (effets biologiques des Oem en particulier). Les contraintes technologiques concernent essentiellement la taille et la consommation des systmes (surtout pour les terminaux) qui sont eux-mme lis la complexit de calcul et la largeur de bande. Les contraintes de cot sont prendre en compte et sont troitement lies aux choix technologiques permettant daboutir au systme dsir. Il faut alors chercher des solutions dtenant un bon compromis complexit/performances. La grande tendance actuelle vise reporter les difficults lies aux parties radiofrquences sur les parties numriques. En plus de ces trois contraintes, le milieu de propagation peut tre considr comme une contrainte en ce sens quil est ce quil est et non ce que lon voudrait quil soit (le systme est artificiel alors que le milieu est naturel). Llaboration dun systme doit tenir

Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted: Font: (Default) +Body (Calibri) Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted: Font: (Default) +Body (Calibri) Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted


compte des milieux dans lesquels il doit fonctionner. 1.5.3 Lexploitation du domaine spatial Laugmentation des dbits par utilisateur et du nombre dutilisateurs tout en conservant la qualit de service peut senvisager de diffrentes manires. Tout dabord, par laugmentation de la puissance dmission. Mais cette solution va lencontre du principe cellulaire, de la contrainte sur la taille et la capacit des batteries et surtout des rgles de scurit concernant les effets biologiques du rayonnement lectromagntique. Il est aussi possible daugmenter la largeur de bande mais cette alternative dpend fortement des allocations spectrales attribues aux diffrents systmes. Certains systmes pourraient se servir des bandes millimtriques non encore utilises, ce qui ces frquences (de lordre de 60 GHz) offre des largeurs de bandes de lordre du GHz beaucoup plus grandes quaux frquences actuelles. Dans ce sens, des rseaux locaux courte distance fonctionnant 60 GHz sont actuellement ltude *9, 48+. Ils permettraient lintrieur dun btiment, vraisemblablement avec une station de base par pice, dtablir des communications plusieurs centaines de Mbit/s. LUlb *50+ est une autre solution actuellement ltude. Le principe est bas sur ltalement de spectre : on transmet sur une bande de frquence trs large avec une trs faible Dsp. Grce cette trs faible Dsp, ces systmes pourraient cohabiter avec les systmes dj existants et permettre des dbits trs levs (actuellement de lordre du Gbit/s). Dans ce type de systmes, il ny a pas de transposition sur frquence porteuse, le signal temporel compos dimpulsions de trs courte dure est mis directement en bande de base. Ces 2 types de systmes, bass sur lexploitation dune grande largeur de bande, sont particulirement adapts des systmes fonctionnant avec des petites cellules tels que les rseaux locaux mais pas au cas des communications radiomobiles devant oprer lextrieur des btiments. De plus, il est ncessaire de trouver des solutions pour les normes existantes (Gsm, Is-54, Is-95, Umts, Hiperlan, ...) dont les gammes de frquence sont fixes. En considrant que la largeur de bande alloue est fixe, il est envisageable de rduire la taille des cellules (augmentation de lefficacit spectrale par unit de surface), mais cela ncessite un nombre plus important de stations de base, ce qui est coteux. Une autre solution rside dans laugmentation de la rutilisation spectrale [17] (diminution du nombre de cellules par motif) mais cela entrane une augmentation des interfrences entre cellules et donc une baisse de qualit de transmission. Avec la mme largeur de bande et le mme nombre de stations de base, il est encore possible dexploiter dune manire plus optimale la dimension spatiale en utilisant plusieurs antennes sur les stations de base et/ou sur les stations terminales. Ces techniques sont les plus prometteuses car elles permettent de pallier aux limites de la capacit offerte dans le domaine temporel. Contrairement aux techniques de communications classiques (nexploitant que le domaine temporel), ces techniques utilisent les proprits intrinsques du milieu sans fil et ne sont donc applicables quaux communications sans fil. Dans un systme filaire, on augmenterait le nombre de cbles pour augmenter lefficacit spectrale globale, ce qui revient une notion de sparation spatiale de flux tempo-frquentiels. Lutilisation dantennes directives pour minimiser leffet des interfrents et augmenter le rapport signal bruit est utilis depuis le dbut des communications sans fil fixe fixe mono-utilisateur. Dans le contexte cellulaire, de telles antennes sont utilises afin de sparer les cellules en plusieurs secteurs angulaires (gnralement 3 secteurs de 120

Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted


ou 4 de 90). On peut comparer, par analogie au domaine temporel, cette technique de sparation spatiale lAmrf o le filtre associ un canal donn est fig. Cette mthode permet daugmenter lefficacit spectrale mais, par son aspect fig, est loin dune utilisation optimale du domaine spatial (les positions des terminaux sont au contraire nonfiges dans le contexte radiomobile). On cherche alors exploiter simultanment plusieurs signaux issus dun rseau constitu de plusieurs antennes afin de pouvoir effectuer un filtrage spatial adaptatif (sadaptant la position des terminaux et la diversit des conditions de propagation rencontres). Dans les paragraphes suivants, on donne tout dabord les similitudes et diffrences entre les traitements spatiaux et temporels ainsi que le vocabulaire traditionnellement utilis dans le contexte du traitement spatial puis, dune manire historique, les concepts ainsi que les les techniques spatiales adaptatives ayant t tudis dans le contexte des communications sans fil et plus particulirement dans le contexte des rseaux cellulaires. 1.5.3.1 Traitement temporel et traitement spatial Les mthodes appliques dans le domaine spatial par lintermdiaire de plusieurs antennes mises en rseaux ne sont pas fondamentalement diffrentes de celles appliques dans le domaine temporel. Le traitement spatial ou spatio-temporel utilise les diffrents signaux temporels pour aboutir aux mmes objectifs que dans le domaine temporel, cest dire, dans le contexte des communications numriques, une estimation correcte des symboles mis par les diffrents utilisateurs. Le traitement spatial permet en plus du traitement temporel et sous certaines conditions sur la configuration de lchantillonnage spatial, dobtenir des informations de position des terminaux notamment grce lestimation des directions darrive des Oem. Les performances ne peuvent tre que meilleures si lexploitation des signaux reus se fait dans les deux domaines spatiaux et temporels, mais avec gnralement une complexit suprieure. Les techniques spatiales permettent, comme les techniques temporelles, de multiplexer les donnes et de lutter contre les dgradations engendres par le canal (augmentation du Rsb, limitation des vanouissements temporels par des techniques de diversit et/ou oprations de rjection dinterfrences telles que les Ies ou les imu). 1.5.3.5 Lexploitation du domaine spatial simultanment en mission et en rception : systmes MIMO Les systmes Mimo dans le contexte actuel des communications sans fil englobent les systmes qui utilisent conjointement lmission et la rception un rseau dantennes. Les signaux mis et reus ne sont alors plus seulement variants dans le temps mais aussi dans lespace. Ils prsentent un intrt dans les milieux trajets multiples. Les deux dimensions utilises, spatiale et temporelle, doivent alors permettre, au moins avec un canal favorable, daugmenter la capacit par utilisateur (cration virtuelle de plusieurs canaux temporels indpendants) par rapport un systme 1 seule antenne sur chaque site, utilisant les mmes ressources spectrale et temporelle. La diffrence majeure avec les systmes exploitant le domaine spatial sur un seul des deux sites, provient du fait que les systmes Mimo peuvent exploiter bnfiquement les trajets multiples alors que les autres systmes cherchent lutter contre les trajets multiples et leurs effets sur le systme. Cest en particulier pour cette raison que la recherche de modles de canaux ralistes est un enjeu encore plus important pour ltude des systmes Mimo que pour

Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted


Le Ruyet et Berna zbek "Systmes MIMO et codage spatio-temporel" CNAM Baptiste Vrigneau "Systmes MIMO prcods optimisant la distance s0 s1 minimale :1

les autres systmes.Didier

Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted

tude des performances et extension du nombre de voies"* *2

Antenne Antenne s0 THESE DE-s1DOCTORAT Universit de Bretagne Occidentale, novembre Tx Tx

2006 Pascal Djiknavorian eth0 h

Jennifer Martin, "Lapplication de processush1 h h

Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted

3 2 stochastiques dans la 1 mthodologie dAlamouti. Unetechnique simple de

diversit pour lescommunications sans-fil." dcembre 2005Antenne Rx Alain Sibille, Claude Oesteges, Alberto Zanella "MIMO, From Theory to1

Antenne

n0 Implementation" ELESEVIER Inc, 2011 n1Estimateur du canal

Rx2

n0 n1

h0 h1 h1

combineur

h2 h3 2

Estimateur du canal

Formatted Formatted

h0 h0

1

h2

h3

Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted Formatted

Dtecteur 1de vraisemblance maximale 1 h 0

présentation des systèmes mimo

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en exploitant

en particulier

consiste en lutilisation