Zugl.: Dresden, Techn. Univ., Diss., 2007

Le codage espace-temps est une technique qui permet d'exploiter de façon très efficace la diversité spatiale et temporelle présente dans certains systèmes de communication, dont le canal sans fil. Le principal avantage de cette technique est une très grande efficacité spectrale. Dans nos jours, où le canal radio-mobile est de plus en plus utilisé pour transmettre tout type d'information, les méthodes permettant une utilisation plus efficace du spectre électromagnétique ont une importance fondamentale. Les algorithmes de réception connus aujourd'hui sont très complexes, même en ce qui concerne les codes espace-temps les plus simples. Cette complexité reste l'un des obstacles principaux à l'exploitation commerciale de ces codes. Cette thèse présente une étude très détaillée de la complexité, la performance, et les aspects les plus intéressants du comportement des algorithmes de réception pour des codes espace-temps, étude qui présente un moyen rapide pour une éventuelle conception des architectures adaptées à ce problème. Parmi les sujets présentés dans cette thèse, une étude approfondie de la performance de ces algorithmes a été réalisée, ayant pour objectif d'avoir une connaisance suffisante pour pouvoir choisir, parmi le grand nombre d'algorithmes connus, le mieux adapté à chaque système particulier. Des améliorations aux algorithmes connus ont aussi été proposées et analysées.

L'utilisation d'antennes multiple à la transmission et réception dans les communications mobiles, offre d'importantes perspectives pour accroître le débit et améliorer la qualité du lien. Cela peut être effectué en utilisant un plus important multiplexage spatial et en exploitant la diversité contenue dans le canal, tout en gardant une complexité acceptable. L'état de connaissance sur le canal a un impact important sur la conception de la chaîne de transmission. En effet, l'information sur l'état du canal (CSI) au transmetteur (Tx) a un impact sur le codage alors que la qualité du CSI au récepteur (Rx) a principalement un impact sur la détection et l'estimation du canal. Dans la première partie de cette thèse nous avons considéré le cas d'absence de CSI au Tx et un parfait CSI au Rx. On propose la dispersion spatio-temporelle (STS), qui est un schéma de codage spatio-temporel basé sur le précodage linéaire en utilisant un filtre multi-entrée multi sortie (MIMO). Le STS effectue un multiplexage de flux maximal, qui est optimisé pour exploiter une diversité maximale, atteindre un bon gain codage et conserver la capacité ergodique. Un autre avantage du STS est qu'il permet d'utiliser une variété de récepteurs de complexité réduite. Le Stripping MIMO avec égalisation a retour de décision, est un récepteur non-itératif qui détecte les flux d'une manière successive. Les performances du Stripping sont données en terme du compromis entre diversité et multiplexage. Un autre récepteur non-itératif est l'égaliseur à retour de décision appliqué au cas MIMO. Il permet la détection des symboles des différents flux d'une manière conjointe mais successivement dans le temps. Le troisième récepteur proposé est itératif. Il profite de la présence d'un codage canal binaire et itère entre l'égaliseur linéaire et le décodeur canal binaire. Des simulations sont présentées pour évaluer les performances. Dans la seconde partie on considère des canaux avec un CSI partiel au Tx et parfait au Rx. La connaissance partiale dans ces cas peut être le résultat de la décomposition du canal en paramètres lents et rapides. Elle peut aussi être le résultat d'une réciprocité du canal physique entre la liaison montante et descendante. A ces différents cas on présente des modèles de canaux adaptés et on étudie la capacité ergodique. Dans la dernière partie on traite du cas d'absence de CSI aux Tx et Rx. La capacité de deux modèles de canaux, évanescent par bloc et sélectif en temps, sont étudiées. A cause de l'absence de CSI au Rx le canal doit être estimé dans les systèmes utilisés en pratique. On propose des estimateurs semi-aveugle qui combinent l'information de la séquence d'apprentissage et celle de la partie aveugle. Les conditions d'identifiabilité sont obtenues et des simulations sont proposées pour évaluer les performances.

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2006. / Vita. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--Drexel University, 2006. / Includes abstract and vita. Includes bibliographical references (leaves 76-78).

Considered in this thesis is multi-input multi-output (MIMO) systems with non-minimum phase (NMP) zeros and unstable poles where some of the unstable poles are located to the right of the NMP zeros. In the single-input single-output (SISO) case such systems pose serious difficulties in controller synthesis for performance and stability. In spite of the added degrees of freedom the MIMO case also poses difficulties as has been shown in the stabilization of the X-29 aircraft. When using the MIMO QFT technique the synthesis starts by considering a set of equivalent SISO plants derived from the plant transfer function matrix that are used to develop a controller. In effect the design problem is reduced to several MISO designs with the diagonal entries of as the equivalent SISO plants. Developed is a transformation scheme that can be used to condition the resulting equivalent SISO plants so that the difficult problem of NMP zeros lying to the left of unstable poles is avoided. Examples illustrate the use of the proposed transformation.

The presence of dispersive fading and inter-carrier interference (ICI) constitute the major impediment to reliable communications in orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) systems. Recently iterative (``Turbo'') processing techniques, which have been successfully applied to many detection/decoding problems, have received considerable attention. In this thesis, we first aim on the design of iterative receiver for single antenna OFDM system with frequency offset and dispersive fading. Further work is then extended to space-time block coded (STBC) OFDM system. At last, the technique is applied to STBC-OFDM system through a newly built channel model, which is based on a physical description of the propagation environment. The performance of such systems are verified by computer simulations. The simulation results show that the iterative techniques work well in OFDM systems.

En esta tesis se desarrolla una arquitectura de control que involucra un CPG y dos pares controlador-identificador neurales para un robot planar bípedo, que es capaz de caminar en superficies planas sin conocer el modelo dinámico del robot, con este controlador se logra que un robot bípedo simulado camine dinámicamente por una superficie plana, con un caminar continuo y estable, la símilaridad biológica con el caminar humano es bastante aparente y el caminar se ve bastante natural, aunque lento. Se presentan también simulaciones sobre modelos comunes para el equilibrio humano, consiguiendo controlarlos exitosamente. también se desarrolla una extensión al caso de múltiples entradas y múltiples salidas del esquema de control con redes neurales diagonales recurrentes basado en modelos, demostrando que este nuevo controlador tiene la capacidad de efectuar tanto la cinemática inversa, como la dinámica inversa de un manipulador, cumpliendo objetivos de control que son medidas del rendimiento de la planta

En esta tesis se desarrolla una arquitectura de control que involucra un CPG y dos pares controlador-identificador neurales para un robot planar bípedo, que es capaz de caminar en superficies planas sin conocer el modelo dinámico del robot, con este controlador se logra que un robot bípedo simulado camine dinámicamente por una superficie plana, con un caminar continuo y estable, la símilaridad biológica con el caminar humano es bastante aparente y el caminar se ve bastante natural, aunque lento. Se presentan también simulaciones sobre modelos comunes para el equilibrio humano, consiguiendo controlarlos exitosamente. también se desarrolla una extensión al caso de múltiples entradas y múltiples salidas del esquema de control con redes neurales diagonales recurrentes basado en modelos, demostrando que este nuevo controlador tiene la capacidad de efectuar tanto la cinemática inversa, como la dinámica inversa de un manipulador, cumpliendo objetivos de control que son medidas del rendimiento de la planta

Multiple Input Multiple Output (MIMO) systems are a key technology for next generation high speed wireless communication standards like 802.11n, WiMax etc. MIMO enables spatial multiplexing to increase channel bandwidth which requires the use of multiple antennas in the receiver and transmitter side. The increase in bandwidth comes at the cost of high silicon complexity of MIMO detectors which result, due to the intricate algorithms required for the separation of these spatially multiplexed streams. Previous implementations of MIMO detector have mainly dealt with the issue of complexity reduction, latency minimization and throughput enhancement. Although, these detectors have successfully mapped algorithms to relatively simpler circuits but still, latency and throughput of these systems need further improvements to meet standard requirements. Additionally, most of these implementations don’t deal with the requirements of reconfigurability of the detector to multiple modulation schemes and different antennae configurations. This necessary requirement provides another dimension to the implementation of MIMO detector and adds to the implementation complexity. This thesis focuses on the efficient VLSI implementation of the MIMO detector with an emphasis on performance and re-configurability to different modulation schemes. MIMO decoding in our detector is based on the fixed sphere decoding algorithm which has been simplified for an effective VLSI implementation without considerably degrading the near optimal bit error rate performance. The regularity of the architecture makes it suitable for a highly parallel and pipelined implementation. The decoder has intrinsic traits for dynamic re-configurability to different modulation and encoding schemes. This detector architecture can be easily tuned for high/low performance requirements with slight degradation/improvement in Bit Error Rate (BER) depending on needs of the overlying application. Additionally, various architectural optimizations like pipelining, parallel processing, hardware scheduling, dynamic voltage and frequency scaling have been explored to improve the performance, energy requirements and re-configurability of the design.