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Theses Year : 2006

Construction and Analysis of New Space-Time Codes for Impulse Radio Ultra Wide Band Communication Systems

Construction et Analyse de Nouveaux Codes Spatio-Temporels pour les Systèmes Ultra Large Bande par Impulsions

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Abstract

In this thesis, we present the construction of UWB transmitters and receivers over multi-antenna channels. Given the carrier-less nature of the UWB transmissions, most of the existing space-time (ST) coding schemes can not be associated with this nonconventional technique. In order to solve this problem, we propose new families of ST codes that can be associated with carrier-less UWB transmissions. At a first time, we adapt the mathematical tools based on cyclic division algebras to construct new totally-real coding schemes over the field of rational numbers. At a second time, we show that additional performance gains can be obtained when applying additional intra-symbol coding on the pulses used to convey a given information symbol. Finally, we propose a new approach for the construction of modulation-specific codes that can be associated with pulse position modulation and with hybrid pulse position and amplitude modulation. The new modulation-specific codes show the best known performance among the existing ST-UWB schemes. In some situations, these codes satisfy all the construction constraints of the perfect codes in addition to the constraint of being totally real. We also consider the problem of constructing distributed ST-UWB codes that permit to profit from the spatial diversity in a distributed manner. Novel amplify-and-forward and decode-and-forward strategies are proposed and investigated over the UWB channels. We present analytical, semi-analytical and numerical analysis of the proposed solutions over realistic indoor highly frequency-selective channels. Issues related to the transceiver design and decoding strategies of practical UWB systems are studied.<
Ce rapport de thèse présente des nouvelles méthodes d'émission et de réception basées sur les transmissions ULB pour les canaux à antennes multiples. Pour les systèmes ULB il devient excessivement difficile de récupérer l'information de phase et les codes espace-temps existants ne peuvent pas être appliqués. Pour résoudre ce problème, nous proposons la construction de nouvelles familles de codes espace-temps pour les systèmes ULB impulsionnels. Dans un premier temps, les outils mathématiques basés sur les algèbres cycliques de division ont été adaptés pour la construction d'un schéma de codage totalement réel. Dans un deuxième temps, nous avons proposé une autre famille de codes basée sur l'introduction du codage conjoint symbole-impulsion. Finalement, nous proposons des nouvelles constructions spécifiques aux modulations de positions ou aux modulations conjointes de position et d'amplitude. Ces constructions permettent d'obtenir une famille de code présentant les meilleures performances parmi tous les schémas de codage espace-temps ULB existant dans la littérature. Dans certains cas, cette famille de codes totalement réels satisfait toutes les contraintes de construction des codes parfaits. Enfin, nous nous sommes intéressés à des constructions de codes distribués pour les systèmes ULB coopératifs. Nous présentons des nouvelles techniques de coopération pour les stratégies type "amplify-and-forward" et "decode-and-forward". Nous présentons une analyse analytique, semi-analytique et numérique des solutions proposées sur des canaux ULB sélectifs en fréquence. Nous présentons aussi des schémas pratiques de transmission, réception et décodage des systèmes multi-antennes ULB.
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Dates and versions

pastel-00001968 , version 1 (19-10-2006)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00001968 , version 1

Cite

Chadi Abou Rjeily. Construction et Analyse de Nouveaux Codes Spatio-Temporels pour les Systèmes Ultra Large Bande par Impulsions. domain_other. Télécom ParisTech, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00001968⟩
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