Systèmes MIMO à porteuses multiples : étude et optimisation de la combinaison de codes temps-espace et des techniques MC-CDMA

Président: M. Jacques CITERNE, Professeur à l'INSA de RennesRapporteurs: M. Hikmet SARI, Professeur à Supélec de Gif-sur-YvetteM. Emmanuel BOUTILLON, Professeur à l'Université de Bretagne SudExaminateurs:Mme Geneviève JOURDAIN, Professeur à l'INP de GrenobleMme Maryline HELARD, Docteur-Ingénieur à France Télécom R&DM. Ramesh PYNDIAH, Directeur de Recherches à l'ENST BretagneM. Jean-François HELARD, Professeur à l'INSA de RennesThe 4th Generation mmobile radio systems require the research of new modulation schemes to reply to increasing needs in temrs of data rates and mobility. The MC-CDMA scheme has recently emerged as one of the most promisinng candidates for future networks physical layer. This modulation combines orthogonal frequency division multiplex modulation (OFDM) with spread spectrum technique which allows the code division multiple access. On the other hand, MIMO systems inherit space diversity to mitigate fading effects and improve dramatically the spectrum efficiency. This thesis deals with the optimisation of MIMO/MC-CDMA systems through the use of space-time block coding (STBC) or trellis coding (STTC). We propose new orthogonal STBC and a new representation of STTC based on a polynomial notation. The studied STBC/MC-CDMA systems improve the performance of a MC-CDMA SISO system with a low complex decoding. Their optimisation is based on single-user and multiple-user detection schemes. Their performance are evaluated on theoritical and realistic channels. Finally, the STTC/MC-CDMA combination is studied.Dans la recherche de modulations adaptées à la voie descendante des réseaux cellulaires 4G, i.e. permettant le transfert de données à haut débit tout en garantissant une grande mobilité aux utilisateurs, les systèmes MC-CDMA s'affirment aujourd'hui comme des solutions à fort potentiel. Ces techniques reposent sur la combinaison des modulations à porteuses multiples et l'étalement de spectre qui permet l'accès multiple par répartition de code. En parallèle, les sytèmes MIMO constituent une nouvelle voie très prometteuse améliorant notablement l'efficacité spectrale des systèmes hertziens via la dimension spatiale. Cette thèse porte sur l'optimisation des systèmes MIMO/MC-CDMA par l'étude des codes temps-espace en blocs (STBC)ou en treillis (STTC).Après un état de l'art relativement exhaustif des systèmes MIMO en général et des codes temps-espace en particulier, nous proposons de nouveaux codes STBC orthogonaux, puis une représentation polynômiale permettant la comparaison des codes STTC existants. La combinaison STBC/MC-CDMA étudiée ensuite améliore sensiblement les performances d'un système MC-CDMA SISO tout en autorisant un décodage relativement simple. Leur optimisation repose sur des techniques de détection mono-utilisateurs ou multi-utilisateurs. Leur performances sont évaluées dans des configurations MISO ou MIMO, aussi bien sur des canaux théoriques que sur des canaux réalistes. Enfin, la combinaison STTC/MC-CDMA est étudiée