Bellili, Faouzi (2014). Channel Parameter Estimation for Current- and Future-Generation Wireless Communication Systems: Advanced Algorithms and Bounds. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en télécommunications, 169 p.
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Résumé
Dans cette thèse, nous considérons le problème d'estimation des paramètres du canal, une tâche
essentielle pour tout système de communication sans fil. Les paramètres clés du canal sans
fil sont considérés à savoir le rapport signal sur bruit (RSB), le facteur de Rice, l'étalement
Doppler, la direction d'arrivée du signal, les décalages en temps et/ou les angles d'arrivée
dans les environnements multi-trajets ainsi que les paramètres de synchronisation en temps, en
phase et en fréquence. Nous proposons plusieurs algorithmes novateurs avec des performances
inégalées et qui fonctionnent proprement sous les conditions difficiles de faible RSB, de nombre
réduit d'observations, variations rapides du canal, et sélectivité en fréquence, etc. La plupart
des algorithmes proposés sont des estimateurs ML qui jouissent d'une optimalité globale et sont
donc d'une précision très élevée. Nous développons aussi, pour le toute première fois, les bornes
de Cramér-Rao (BCR) pour l'estimation des paramètres considérés à partir des signaux QAM
qui sont à la base des systèmes de communications haut débit de demain. Ces nouvelles bornes
peuvent être utilisées comme jauges de performance pour tous les estimateurs non-biaisés des
paramètres du canal. Nous montrons, à travers des simulations Monte-Carlo, que les nouveaux
estimateurs battent les principales techniques existantes en termes de précision et de complexité.
This thesis deals with the problem of channel parameters estimation which is a crucial task for
current- and next-generation wireless communication systems intended to operate in complete
awareness of the propagation environment. The estimation of the key channel parameters is
investigated such as the signal-to-noise ratio (SNR), Ricean K-factor, Doppler spread, directionof-
arrivaI (DOA), time delays and angles-of-arrival in multipath channels as well as the three
synchronization parameters (i.e., time, phase, and frequency offsets) from both the algorithmic
and performance analysis point of views. We develop a number of new powerful and lowcost
algorithms that are able to work under various harsh conditions of low SNR levels, short
data records, highly time-varying channels, and multipath fading, etc. Most of the newlyproposed
algorithms are maximum likelihood (ML) ones which enjoy global optimality and,
therefore, exhibit highly accurate estimation performance while being robust to different channel
impairments. lndeed, it will be seen that the newly-derived algorithms outperform by far
the main state-of-art techniques both in terms of estimation performance and computational
complexity. We also derive, for the very first time, the stochastic Cramér-Rao lower bounds
(CRLBs) for the estimation of the key channel parameters from higher-order square-quadratureamplitude-
modulated signaIs, a key feature of high-speed communication systems. Both coded
and uncoded transmissions are addressed. The proposed bounds can be readily used as an
absolute benchmarks for all the unbiased estimators of the considered parameters.
Type de document: | Thèse Thèse |
---|---|
Directeur de mémoire/thèse: | Affes, Sofiène |
Co-directeurs de mémoire/thèse: | Stéphenne, Alex |
Mots-clés libres: | communication sans fil; canal; estimation des paramètres; algorithm; estimateurs ML; bornes de Cramér-Rao; simulations Monte-Carlo |
Centre: | Centre Énergie Matériaux Télécommunications |
Date de dépôt: | 23 sept. 2014 20:46 |
Dernière modification: | 01 oct. 2021 15:51 |
URI: | https://espace.inrs.ca/id/eprint/2365 |
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