Cette thèse traite certains aspects liés à deux scenarios dans lesquels des techniques MIMO peuvent être implémentées : - Nous nous intéressons d'abord à la voie descendante d'une cellule isolée où une station de base (SB) dotée de plusieurs antennes sert des utilisateurs mono-antenne. Dans un tel système, la connaissance du canal au niveau de l'émetteur joue un rôle particulièrement important. Vus cette importance et le fait que l'acquisition de cette connaissance nécessite l'usage de ressources en voie ascendante, nous contribuons deux idées pour bénéficier au mieux de la ressource dédiée au feedback : la première consiste en une procédure de transmission en deux étapes, la deuxième est une stratégie décentralisée dans laquelle chaque utilisateur varie le nombre de bits utilisés pour quantifier le canal en maintenant un débit moyen. - Ensuite, des scenarios multicellulaires sont considérés où des techniques MIMO peuvent améliorer la performance quand la totalité du spectre est réutilisée dans chaque cellule. Ainsi l'incorporation de plusieurs antennes au niveau d'une SB permet d'atténuer l'interférence causée au niveau des cellules voisines. Une stratégie de précodage est proposée qui nécessite une connaissance locale du canal seulement qui dans de nombreux cas a une performance analogue à celles de stratégies centralisées ou itératives. Les techniques MIMO peuvent également être étendues au traitement conjoint des signaux (multicell processing). Nous commençons à examiner le traitement des limitations liées aux coûts en termes de backhaul pour le partage des données à envoyer et de l'information sur le canal.

Ces travaux de recherche adressent le problème de la conception de systèmes de communication capables d'offrir fiabilité et hautes efficacités spectrales avec un lien de retour (partiel) du récepteur vers l'émetteur. De plus hauts débits peuvent être offerts grâce à une connaissance à l'émission du canal de transmission (CSIT) permettant d'exploiter au mieux ses propriétés ; cependant seule la fiabilité de cette information garantit réellement d'atteindre les débits théoriques promis. L'objectif de la thèse consiste à étudier les incertitudes sur le canal de retour, et plus particulièrement la quantification des informations à remonter à l'émetteur ou les erreurs subies lors de la transmission sur la voie de retour. Pour plusieurs degrés de CSIT imparfait, de nouvelles structures d'émission et de réception adaptés à ces imperfections ont été proposées ainsi qu'une caractérisation des limites d'une transmission fiable. La perte d'efficacité spectrale lors de la prise en compte des schémas de modulation et codage (MCS) conduit à s'intéresser à la réduction du bruit de quantification dû aux entrées discrètes. L'attribution des MCS étant établie sur l'information mutuelle, il convient de caractériser les limites théoriques de la communication suite à la prise en compte des erreurs du CSI induites par l'estimation de canal imparfaite et à la quantification du CSI. En cherchant enfin à modéliser les événements d'erreurs survenant sur le lien de retour, un nouveau modèle de voie de retour bruitée est proposé. De plus en raffinant l'information par niveaux successifs (feedback multi-niveaux), le CSI à l'émission peut être utilisé au fur et à mesure de sa réception.