On the Use of Multiple Antennas for Downlink of Wireless Systems
Utilisation des antennes multiples dans un lien descendant des systèmes sans fils
Résumé
For point-to-point communication, Multi-Input Multi-Output technology has emerged as an attractive solution to increase the capacity by providing multiplexing gain and/or to improve the link quality by diversity. The first part focuses on the use of multiple antennas to increase the reliability of wireless links via space-time coding (STC). For frequency selective multi-input single-output fading channels, we propose a STC scheme that concatenates trellis-coded modulation with time-reversal orthogonal space-time block coding. Numerical examples show that our scheme offers superior performance at lower complexity than the existing schemes thanks to reduced-state joint equalization and decoding. The second and third parts investigate the use of multiple transmit antennas in a point-to-multipoint downlink system with channel state information at transmitter (CSIT). In the second part, we compare and random ``opportunistic'' beamforming by restricting ourselves to a rate feedback. We take into account the realistic aspects such as random packet arrivals, correlated block-fading channels, and a feedback delay. The realistic assumption of non-perfect CSIT yields a non-trivial tradeoff between multiuser diversity achieved by opportunistic beamforming and transmit diversity achieved by STC. In the third part, we consider a more qualitative ``analog feedback" in which each user sends back its estimated channel without quantizing and coding. We propose a novel method for user selection and linear beamforming that maximizes a weighted sum rate over a beamforming matrix. Over a time-varying channel, our scheme achieves a smaller average delay than the previously considered schemes.
Pour une communication point à point, la technologie Multiple-Input Multiple-Output a émergé comme une solution attractive qui augmente la capacité par le gain de multiplexage et/ou améliore la qualité de lien par le gain de diversité. La première partie étudie l'utilisation des antennes multiples pour améliorer la qualité du lien par space-time coding (STC). Pour un canal Multiple-Input Single-Output sélectif en fréquence, nous proposons un schéma concaténant un code TCM et time-reversal space time block code. Notre schéma donne une performance supérieure aux schémas existants avec une complexité plus faible grâce à l'égalisation et décodage conjoint à l'état réduit. Les deuxièmes et troisièmes parties étudient l'utilisation des antennes multiples dans une communication point à multipoint avec la connaissance du canal à l'émetteur. Dans la deuxième partie, nous comparons les schémas STC et opportunistic beamforming en nous restreignant à un retour du taux. Nous considérons les aspects réalistes tel que une arrivée des paquets aléatoire et un délai sur le lien retour. L'hypothèse de la connaissance imparfaite entraîne un compromis non trivial entre la diversité de transmission fournie par STC et la diversité multi utilisateur fournie par opportunistic beamforming. Dans la troisième partie, nous considérons ``le retour analogique'' dans lequel chaque utilisateur transmet son canal estimé sans discrétiser ni coder. Nous proposons une nouvelle méthode pour la sélection des utilisateurs et beamforming linéaire qui maximise la somme pondérée des taux. Sur un canal corrélé temporellement, notre schéma atteint un délai plus petit que les autres schémas considérés.