Ce travail s’intéresse aux transmissions ultralarge bande (ULB) dans les réseaux sans fils. La diversité spatiale est introduite par l’utilisation du système multiple-input multiple-output (MIMO) comme une technique efficace pour lutter contre l’évanouissement dû aux trajets multiples dans les communications sans fils. Mais, souvent l’intégration d’antennes multiples au niveau de l’émetteur ou du récepteur est coûteuse. Comme alternative, nous proposons d’utiliser la diversité coopérative qui garantit des gains de diversité spatiale en exploitant les techniques MIMO traditionnelles sans avoir besoin d’antennes multiples. L’objectif est d’introduire la diversité coopérative aux systèmes de transmission ULB. Nous considérons deux techniques d’accès multiple avec des schémas de modulation différents (time hopping pulse position modulation TH-PPM et direct sequence binary phase shift keying DSBPSK) avec le protocole de coopération decode-and-forward (DF). Nous utilisons le récepteur Rake afin d’exploiter la diversité de trajet multiple et analysons les statistiques de variable de décision à la sortie de ce récepteur. Nous présentons des résultats de simulation de la performance en termes de taux d’erreur binaire (TER) du système étudié sous différents canaux UWB compte tenu de la norme IEEE 802.15.4a. Ces résultats montrent que la coopération avec des relais améliore significativement les performances de transmission ULB, et que le gain de diversité augmente proportionnellement avec le nombre de relais. En présence d’IAM, la performance du système se dégrade de manière significative, mais l’avantage de la coopération est encore modérément efficace. La performance dans ce cas est limitée en termes de diversité achevée parce que le canal entre la source et le relais en présence d’IAM devient moins favorable. C’est pourquoi nous proposons d’utiliser la technique de sélection d’antenne au relais afin d’améliorer la fiabilité du canal source-relais. Cette solution permet d’améliorer la performance grâce au gain de la diversité d’antennes multiples disponibles au relais toute en n’utilisant qu’une seule chaîne radiofréquence (RF), qui conduit à une réduction des coûts et de la complexité. / This work focuses on the ultra wideband (UWB) transmission in wireless networks. Spatial diversity is introduced by the use of multiple-input multiple-output (MIMO) system as an effective technique to overcome multipath fading in wireless communications. But the integration of multiple antennas at the transmitter or receiver is often costly. As an alternative, we propose to use the cooperative diversity that provides spatial diversity gains by exploiting the traditional MIMO techniques without the need for multiple antennas. The objective is to introduce cooperative diversity to UWB transmission systems. We consider two multiple access techniques with different modulation schemes (time hopping pulse position modulation TH-PPM and direct sequence binary Phase Shift Keying DS-BPSK) with the cooperation protocol decode-and-forward (DF). We use the Rake receiver to exploit multipath diversity and analyze the decision variable statistics at the output of the receiver. We present simulation results of the BER performance of the proposed system under different UWB channel given the IEEE 802.15.4a standard. Our results show that the cooperation with the relay significantly improves the performance of UWB transmission, and that the diversity gain increases with the number of relays. In the presence of MAI, the overall system performance degrades significantly, but the benefit of cooperation is still moderately effective. The performance in this case is limited in terms of attainable diversity that the source-relay link becomes worse when MAI is present. That is why we propose to use antenna selection at the relay receiver in order to improve the reliability of the source-relay link. This solution is shown to improve the performance by exploiting the diversity of the available antennas at the relay, while using a single Radio Frequency (RF) chains. This leads to reduced cost and complexity.

Ce travail s'intéresse aux transmissions ultralarge bande (ULB) dans les réseaux sans fils. La diversité spatiale est introduite par l'utilisation du système multiple-input multiple-output (MIMO) comme une technique efficace pour lutter contre l'évanouissement dû aux trajets multiples dans les communications sans fils. Mais, souvent l'intégration d'antennes multiples au niveau de l'émetteur ou du récepteur est coûteuse. Comme alternative, nous proposons d'utiliser la diversité coopérative qui garantit des gains de diversité spatiale en exploitant les techniques MIMO traditionnelles sans avoir besoin d'antennes multiples. L'objectif est d'introduire la diversité coopérative aux systèmes de transmission ULB. Nous considérons deux techniques d'accès multiple avec des schémas de modulation différents (time hopping pulse position modulation TH-PPM et direct sequence binary phase shift keying DSBPSK) avec le protocole de coopération decode-and-forward (DF). Nous utilisons le récepteur Rake afin d'exploiter la diversité de trajet multiple et analysons les statistiques de variable de décision à la sortie de ce récepteur. Nous présentons des résultats de simulation de la performance en termes de taux d'erreur binaire (TER) du système étudié sous différents canaux UWB compte tenu de la norme IEEE 802.15.4a. Ces résultats montrent que la coopération avec des relais améliore significativement les performances de transmission ULB, et que le gain de diversité augmente proportionnellement avec le nombre de relais. En présence d'IAM, la performance du système se dégrade de manière significative, mais l'avantage de la coopération est encore modérément efficace. La performance dans ce cas est limitée en termes de diversité achevée parce que le canal entre la source et le relais en présence d'IAM devient moins favorable. C'est pourquoi nous proposons d'utiliser la technique de sélection d'antenne au relais afin d'améliorer la fiabilité du canal source-relais. Cette solution permet d'améliorer la performance grâce au gain de la diversité d'antennes multiples disponibles au relais toute en n'utilisant qu'une seule chaîne radiofréquence (RF), qui conduit à une réduction des coûts et de la complexité.

Codage de réseau (NC) a gagné beaucoup d'attention de la recherche comme un candidat potentiel pour résoudre la demande de plus grande efficacité spectrale des communications modernes sans fil. De nombreux travaux de recherche ont étudié la performance des réseaux NC-aidés telles que le débit et la capacité de panne. Cependant, l'analyse de la NC dans des systèmes pratiques où NC est combiné avec d'autres techniques telles que le codage de canal est encore immature pour comprendre pleinement son potentiel de performance. Dans cette thèse, nous nous efforçons de concevoir des récepteurs de haute performance et d'analyser sa performance pour les réseaux de coopération réseau codé dans des scénarios pratiques. Tout d’abord, nous vous proposons deux Itératif Décodage de Réseau /Canal (IDRC) algorithmes pour le canal de relais d'accès multiple (MARC) avec deux systèmes de relais de notables nommés décodage-et-transfert et démoduler et transfert. L'algorithme du RIDC fonctionne sur la base de méthodes de décodage turbo-comme et réduit l'impact du problème de la propagation de l'erreur à l'aide d'un modèle de récepteur de canal courant. Tant parfaite information de la parfait CSI et imparfait CSI au côté récepteur sont étudiées. Nous proposons un procédé pratique qui transmet la version quantifiée des erreurs de décodage de relais à la destination. Il est démontré que les algorithmes proposés réaliser un gain de diversité complète et surpasse les solutions qui ne prennent pas soin de propagation d'erreur significative. Nous montrons également que le nombre de symboles pilotes ne concerne que le gain de codage, mais a un impact négligeable sur l'ordre de la diversité, alors que le niveau de quantification affecte à la fois la diversité et le gain de codage.Deuxièmement, nous proposons un Conjoint Décodage de Réseau/Canal Près Optimal (CDRCPO) algorithme pour le MARC qui permet d'analyser le taux de bits du système d'erreur (BER). L'algorithme de CDRCPO exécute le décodage de réseau et de décodage de canal en une seule étape de décodage du code superbe, qui se compose de tous les états de treillis de code individuel aux sources via NC. En outre, NC combiné avec la sélection de relais (RS) est considéré et l'ordre de diversité possible est étudié à l'aide de l'analyse de panne. Nous montrons analytiquement que la sélection de relais simple (SRS) permet toujours d'obtenir une ordonnance de la diversité et de la sélection de deux relais multiple (MRS) peut obtenir gain de diversité complète que lorsque le nombre de relais sélectionné dépasse le nombre de sources.En fin, nous proposons un protocole dit relais partielle d'améliorer l'efficacité spectrale pour le codage des réseaux de relais assisté canal. Forme-proche expression du BER et l'ordre de la diversité du système sont calculés pour le relais partiel. Nous montrons, par l'analyse et la simulation, qui avec un code convolutif bon, le relais partiel peut obtenir gain de diversité complète et même gain de codage que le classique (complet) relayer protocole fini région signal-sur-bruit alors qu'il obtient une meilleure utilisation du spectre. De plus, nous proposons un nouveau protocole basé sur le relais partiel dans les réseaux de coopération relayant opportunistes et montrons que ce protocole surpasse de manière significative la coopération sur la NC dans certaines circonstances. / Network coding (NC) has gained much research attention as a potential candidate to solve the demand for higher spectral efficiency of modern wireless communications. Many research papers have investigated the performance of NC-aided networks such as throughput and outage capacity. However, the analysis of NC in practical systems where NC is combined with other techniques such as channel coding is still immature to fully understand its potential performance. In this thesis, we aim to design high performance receivers and analyze its performance for network-coded cooperative networks in practical scenarios.Firstly, we propose two Iterative Network/Channel Decoding (INCD) algorithms for the Multiple-Access Relay Channel (MARC) with two notable relaying schemes named Decode-and-Forward (DF) and Demodulate-and-Forward (DMF). The INCD algorithm operates based on turbo-like decoding methods and reduces the impact of the error propagation problem with the aid of a channel-aware receiver design. Both perfect Channel State Information (CSI) and imperfect CSI at the receiver side are investigated. We propose a practical method that forwards the quantized version of the relay decoding errors to the destination. It is shown that the proposed algorithms achieve full diversity gain and significantly outperforms solutions which do not take care of error propagation. We also show that the number of pilot symbols affects only the coding gain but has a negligible impact on the diversity order, while the quantization level affects both the diversity and coding gain.Secondly, we propose a Near Optimal Joint Network/Channel Decoding (NOJNCD) algorithm for the MARC that allows to analyze the system Bit Error Rate (BER). The NOJNCD algorithm performs network decoding and channel decoding in one decoding step of the super code, which comprises of all trellis states of individual code at the sources via NC. Furthermore, NC combined with Relay Selection (RS) is considered and the achievable diversity order is studied with the aid of outage analysis. We analytically show that Single Relay Selection (SRS) always achieves a diversity order two and Multiple Relay Selection (MRS) can achieve full diversity gain only when the number of selected relays exceeds the number of the sources.Last but not least, we propose a so-called partial relaying protocol to improve the spectral efficiency for channel coding assisted relay networks. Closed-form expression of the BER and the system diversity order are computed for partial relaying. We show, by analysis and simulations, that with a proper Convolutional Code (CC), partial relaying can achieve full diversity gain and same coding gain as the classical (full) relaying protocol in finite signal-to-noise ratio region while it obtains a better spectrum usage. Moreover, we propose a new protocol based on partial relaying in opportunistic relaying cooperative networks and show that this protocol significantly outperforms the NC-based cooperation in some circumstances.