Récepteur itératifs : ordonnancement, convergence et complexité

Iterative processing is widely adopted nowadays in modern wireless receivers for the decoding of advanced channel codes. The extension of this principle with an additional iterative feedback loop to the equalizer and to the demapper blocks has proven to provide excellent error rate performances in severe channel conditions (erasure, multipath, real fading channel models). However, the adoption of iterative processing with turbo decoding is constrained by the additional implied implementation complexity, heavily impacting throughput, latency and power consumption. In order to handle these issues and to enable the wide adoption of iterative processing, new system-level optimization techniques have to be investigated. In this work, we have studied the convergence speed and the system-level complexity of advanced receivers combining multiple iterative processes. The first part of this thesis was focusing on the study of combining iterative demodulation with turbo decoding, while the second part has extended this study to iterative MIMO receivers combining turbo equalization, turbo demodulation and turbo decoding. Various communication techniques and system parameters, as speci¿ed in emerging wireless communication applications, have been considered. Novel iteration schedulings of inner and outer feedback loops have been proposed to improve the convergence and reduce the overall complexity in terms of arithmetic operations and memory accesses. Furthermore, the conducted analysis and the proposed schedulings demonstrate the effectiveness of the outer feedback loops, even in terms of complexity, compared to the feed forward classical receivers. These results allowed the proposal of original complexity adaptive iterative receivers performing turbo decoding, turbo demodulation and turbo equalization.Le traitement itératif est actuellement largement répandu dans les récepteurs sans fil modernes pour le décodage des codes de canal avancés. L'extension de ce principe avec l'ajout d'une boucle de rétroaction vers l'égaliseur et le demappeur a montré d'excellentes performances dans des conditions sévères de canaux de transmission (effacement, multi-trajets, modèles réels de canaux à évanouissements). Toutefois, l'adoption du traitement itératif avec du turbo décodage est fortement limitée par la complexité d'implémentation engendrée, qui impacte fortement sur le débit, la latence et la consommation. Pour faire face à ces problèmes et permettre l'adoption généralisée du traitement itératif, de nouvelles techniques d'optimisation au niveau système doivent être exploitées. Dans ce travail, nous avons étudié la vitesse de convergence et la complexité au niveau système des récepteurs avancés combinant plusieurs processus itératifs. La première partie de cette thèse a été axée sur l'étude de la combinaison de la démodulation itérative avec du turbo décodage, tandis que la deuxième partie a étendu cette étude vers les récepteurs itératifs MIMO en appliquant de la turbo égalisation, de la turbo démodulation et du turbo décodage. Plusieurs techniques de communication et paramètres système, tels que spécifiés dans les applications émergentes de communication sans fil, ont été pris en compte. De nouveaux ordonnancements des itérations pour les boucles de rétroaction internes et externes ont été proposés pour améliorer la convergence et réduire la complexité globale en termes d'opérations arithmétiques et d'accès mémoire. En outre, l'analyse effectuée et les ordonnancements proposés démontrent l'efficacité des boucles de rétroaction externes, même en termes de complexité, par rapport aux récepteurs classiques non itératifs. Ces résultats ont permis la proposition de nouveaux récepteurs itératifs à complexité adaptative appliquant du turbo décodage, de la turbo démodulation et de la turbo égalisation