Systèmes OFDM ultra large bande :<br />Estimation de canal et détection améliorée prenant en compte les imprécisions d'estimation

The aim of this thesis is to study the problem of iterative data detection in a realistic wireless communication system, where the receiver disposes only of an imperfect (and possibly poor) estimate of the unknown channel parameters. The application scenarios on which we focus are single- and multi-antenna OFDM systems working over ultra wideband (UWB) channels. First, we propose an efficient receiver jointly estimating the channel and the transmitted symbols in an iterative manner. This receiver is based on a wavelet representation of the unknown channel and exploits the sparseness property of UWB channels in the wavelet domain to reduce the receiver's computational complexity. Second, we rely on the statistics characterizing the quality of the channel estimation as a mean to integrate the imperfect channel knowledge into the design of iterative receivers. In this way, we formulate an improved maximum likelihood (ML) detection metric taking into account the presence of channel estimation errors. We propose a modified iterative detector based on maximum a posteriori (MAP) which mitigates the effect of channel uncertainty on the detector performance, by an appropriate use of this metric. The results are compared to those obtained by using a classical detector based on a mismatched ML metric, which uses the channel estimate as if it was the perfect channel. The influence of the constellation labeling is also experimentally studied. Furthermore, we calculate the achieved throughputs associated to both improved and mismatched ML detectors, in terms of maximal achievable outage rates. Our results may serve to evaluate the trade-off between the requiredquality of service (in terms of BER and achieved throughputs) and the system parameters (e.g., power allocated to pilot and data symbols, number of pilots per frame, number of decoding iterations, outage probability) in the presence of channel estimation errors. Finally, we propose an improved low-complexity iterative detector based on soft parallel interference cancellation and linear minimum mean-square error (MMSE) filtering. This receiver takes into account the presence of channel estimation errors in the formulation of the linear MMSE filter, as well as in the interference cancellation part. The important point is that the performance improvements reported in this thesis are obtained while imposing practically no additional complexity to the receiver.Les travaux présentés dans cette thèse se situent dans le cadre de la transmission OFDM appliqué au contexte Ultra Large Bande. L'objectif principal va être l'estimation du canal de propagation et la conception de récepteurs en prenant en compte la connaissance non idéale du canal. On propose d'abord une approche semi-aveugle d'estimation du canal basée sur l'algorithme EM. Le canal est décrit au moyen de sa décomposition dans une base d'ondelettes, ce qui fournit une représentation parcimonieuse. La complexité de l'estimation est réduite grâce au fait que les coefficients d'ondelettes jugés non significatif sont écartés. Ensuite, on propose des structures de réception où la conception du détecteur prend en compte la présence des erreurs d'estimation de canal. La détection au sens maximum de vraisemblance (MV) est améliorée en modifiant sa métrique de détection pour le cas où le canal est estimé de manière imparfaite. La métrique MV améliorée ainsi obtenue nous permet de remettre en question le schéma de détection de type turbo maximum a posteriori (MAP) et l'adapter à la connaissance imparfaite du canal. En outre, le choix de l'étiquetage lors de l'attribution des bits aux symboles est également discuté. De plus, on dérive les débits de coupure atteignables (achievable outage rates) avec le détecteur MV améliorée ou un détecteur MV désadapté (utilisant les estimés de canal comme s'il s'agissait des vraies) qu'on comparera avec un détecteur théorique défini comme étant le meilleur récepteur possible en présence d'erreurs d'estimation de canal. Enfin, un récepteur itératif à complexité réduite basé sur un filtrage MMSE et l'annulation parallèle d'interférence (turbo-PIC) est introduit. L'idée de notre approche consiste à prendre en compte la connaissance imparfaite du canal dans la conception du filtre MMSE ainsi que dans la partie annulation d'interférence. Il est important de souligner que les améliorations proposées dans cette thèse ne résultent pas en une augmentation sensible de la complexité algorithmique au niveau du récepteur