Gautier techniques mimo

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<ul><li> 1. TECHNIQUES MIMOMatthieu GAUTIER MIMO 1 </li> <li> 2. Plan du Cours Introduction Partie I : Antennes compactes Partie II : Antennes larges bandes Partie III : Antennes polarisation circulaire Partie IV : Antennes grand gain Partie V : Formation de faisceau Partie VI : Antennes intelligentes Partie VII : MIMO Matthieu GAUTIER MIMO 2 </li> <li> 3. Plan de la prsentationIntroductionLa technique MIMO Principe Capacit CodageLes rcepteurs multi-voies Structure multiplexage par code Structure superposition des spectres Matthieu GAUTIER MIMO 3 </li> <li> 4. IntroductionFuturs systmes de tlcommunications Toujours plus de dbit pour toujours plus de mobilit Matthieu GAUTIER MIMO 4 </li> <li> 5. IntroductionPrincipes de diversit :Revenons un peu sur les degrs de liberts dun signal...Il y a quatre domaines principaux de diversits possibles : temporelle frquentielle polarisation spatiale Ces domaines correspondent aux grandeurs variables sur le canal de transmission. Matthieu GAUTIER MIMO 5 </li> <li> 6. Introduction Emetteur Rcepteur TDiversit temporelle : T + t T + 2t CanalDiversit frquentielle :Diversit de polarisation : Matthieu GAUTIER MIMO 6 </li> <li> 7. IntroductionDiversit spatiale :Lutilisation de 2 antennes espaces permet de limiter les affaiblissements ds aux trajets multiples Matthieu GAUTIER MIMO 7 </li> <li> 8. IntroductionLes principales techniques : SISO : Single Input Single Output Tx Canal Rx Pas intressante SIMO : Single Input Multiple Output Canal La plus mature Tx Rx Implmentation MISO : Multiple Input Multiple Output Canal Formation de faisceau, Tx Rx Diversit, codage MIMO : Multiple Input Multiple Output MISO Canal Tx Rx Transmission sur plusieurs canaux Matthieu GAUTIER MIMO 8 </li> <li> 9. 1. LA TECHNIQUE MIMOMatthieu GAUTIER MIMO 9 </li> <li> 10. 1. La technique MIMO 1.1 PrincipeLa technique MIMO :Quand on utilise plusieurs antennes lmission, chacune devientune source dinformation diffrente pour les antennes de rception On augmente encore la diversit Matthieu GAUTIER MIMO 10 </li> <li> 11. 1. La technique MIMO 1.1 PrincipeMultiplexage spatial : On divise linformation en autant de flux que dantennes dmission Augmentation du dbit proportionnelle au nombre dantennes dmission Dcodage spatio-temporel en rception (il faut au moins autant dantennes) Matthieu GAUTIER MIMO 11 </li> <li> 12. 1. La technique MIMO 1.1 Principe Inversion de matrice :signal envoy signal reu signal dcod La facilit de dcodage de linformation va dpendre de linversibilit de la matrice Matthieu GAUTIER MIMO 12 </li> <li> 13. 1. La technique MIMO 1.1 PrincipeMatrice inversible :La facilit dinversion de la matrice va dpendre de la corrlationentre les signaux reus :- dpend de la distance entre les antennes,- de ltalement angulaire des signaux. rang 1 (non inversible !)Il faut donc soit un espacement important entre les antennes, soit un maximum de trajets multiples (parfait en indoor) Matthieu GAUTIER MIMO 13 </li> <li> 14. 1. La technique MIMO 1.2 CapacitDfinition de la capacit dun canal : La capacit dun canal est la quantit maximale dinformationpouvant transiter travers le canal par unit de temps. Cest le maximum de linformation mutuelle moyenne entrelentre X et la sortie Y du canal : C = max I ( X ; Y ) p( x) Matthieu GAUTIER MIMO 14 </li> <li> 15. 1. La technique MIMO 1.2 Capacit h nCapacit dun canal SISO : y = PT x + n xh y h : gain complexe du canal y = PT xh + n Non slectif en frquence (1 coefficient) Slectivit temporelle : h est indpendant du temps =&gt; non slectif en temps, h change dun symbole lautre, h varie lentement dans le temps Constant sur une longue dure. Si est le rapport signal bruit moyen la rception : ( ) 2 ( ) =1 S PT E h P = = = T 2 si E h B 2 2 Capacit dun systme SISO sans CSI lmission : ( C = log 2 1 + h 2 ) bits / s / Hz Matthieu GAUTIER MIMO 15 </li> <li> 16. 1. La technique MIMO 1.2 CapacitCapacit dun canal MISO : h1 nPT x1 yM h 2 Pour comparer les performances, on travaille puissance mise totale constante. x2 Puissance mise sur chaque antenne : T P M Rapport signal bruit moyen la rception : E( h ) h M PT 2 i M PT xM = i = 2 2 M C = log 2 1 + hi bits / s / Hz 2 M i =1 Matthieu GAUTIER MIMO 16 </li> <li> 17. 1. La technique MIMO 1.2 CapacitCapacit dun canal SIMO : h1 n1 x y1 ( )= P h2 n2 2 PT E hi y2 i = T i2 i 2 hN nN yN Crot de faon logarithmique N 2C = log 2 1 + hi bits / s / Hz avec le nombre dantennes i =1 la rception Matthieu GAUTIER MIMO 17 </li> <li> 18. 1. La technique MIMO 1.3 Capacit MIMOCapacit dun canal MIMO : MIMO : N metteurs et M rcepteurs hij est le gain complexe du canal entre la jme antenne mettriceet la ime antenne rceptrice Canal non slectif en frquence Matthieu GAUTIER MIMO 18 </li> <li> 19. 1. La technique MIMO 1.3 Capacit MIMO nCapacit dun canal MIMO : x H = UDV H y y = Hx + n Avec x = [ x1 K xN ] et y = [ y1 K yM ] T T Dcomposition en valeurs singulires de H : { = U { V m = min ( M , N ) H H { D { M N M m mm m N U et V sont unitaires : D est une matrice diagonale dont les lments non nuls sont les valeurs propres de H : D = diag ( i ) Matthieu GAUTIER MIMO 19 </li> <li> 20. 1. La technique MIMO 1.3 Capacit MIMOCanaux virtuel : Objectif : "la sortie" du systme doit tre relie "lentre" parune matrice diagonale Ide : Appliquer un pr-traitement linaire aux donnes transmettre et un post-traitement au signal reu. % x D % y m canaux indpendants % n Matthieu GAUTIER MIMO 20 </li> <li> 21. 1. La technique MIMO 1.3 Capacit MIMOCanaux du canal MIMO : La capacit dun sous-canal (puissance mise PT/N) : 2 Ci = log 2 1 + i N La capacit dun systme MIMO tel que le prcdent : m C = Ci si m canaux indpendants i =1 m 2 C = log 2 1 + i i =1 N On crit gnralement cette capacit ainsi : H C = log 2 det I M + H H N Croissance linaire correspondant Matthieu GAUTIER MIMO 21 </li> <li> 22. 1. La technique MIMO 1.3 Capacit MIMOConnaissance du canal lmission :La connaissance du canal en rception est aise si on dispose dunesquence dapprentissage, mais la connaissance lmission est pluscomplexe (ncessit dun feedback). Cas sans connaissance du canal (no CSI) :mme puissance alloue aux diffrents metteurs (stratgie BLAST) H C = log 2 det I M + H H N Cas avec connaissance du canal (CSI) : on peut allouer la puissance de manire optimale aux diffrents metteurs (stratgie WATERFILLING) Matthieu GAUTIER MIMO 22 </li> <li> 23. 1. La technique MIMO 1.3 Capacit MIMOIllustration du Water-filling : Attribution dun tube inversementproportionnelle la valeur singuliredu mode. Cas particulier : Si une valeursingulire est trs nettementsuprieure aux autres, de quoisagt-il ? Rponse : Beamforming Matthieu GAUTIER MIMO 23 </li> <li>...</li></ul>