Advanced Channel Coding and Retransmission Protocols for High Data Rate Wireless Communications

Abstract

Les syst emes modernes de communication sans l exigent de plus en plus des larges bandes passantes, une dissipation de puissance tr es faible a des d ebits tr es elev es et surtout une qualit e de service garantie. Pourtant, assurer la transmis- sion de donn ees a haut d ebit sur un canal radio mobile repr esente encore un grand d e . Par cons equent, l'int egration des m ecanismes robustes de correction d'erreurs devient n ecessaire. Dans cette th ese, nous nous concentrons sur les protocoles Hybrid Automatic Repeat reQuest (HARQ) a base des turbo-codes. Ces tech- niques sont largement utilis ees par les standards r ecents des t el ecommunications tel que 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution (3GPP LTE) a n d'augmenter la abilit e du syst eme de communication et de maximiser son d ebit de transmission. Les protocoles HARQ combinent les avantages des codes cor- recteurs d'erreurs comme les turbo-codes et ceux des techniques de retransmission dites Automatic Repeat reQuest (ARQ). En revanche, leur performance se d egrade en cas des canaux de transmission fortement bruit es. Ainsi, nous nous sommes particuli erement int eress es a l'am elioration des performances des turbo-codes et des techniques HARQ en termes de capacit e de correction d'erreurs. Dans cette th ese, nous proposons une solution originale du turbo d ecodage que nous appelons \soft combined turbo codes". Cette approche se base sur l'utilisation de la com- binaison soft au niveau bit a l'int erieur du turbo d ecodeur. L'id ee principale est d'am eliorer l'information extrins eque echang ee entre les d ecodeurs el ementaires Soft Input Soft Output (SISO) constituant un turbo d ecodeur. Ensuite, nous sugg erons une deuxi eme technique qui consiste a tirer pro t de l'information extrins eque entrelac ee g en er ee par le turbo d ecodeur durant les retransmissions HARQ. Les deux solutions am eliorent les performances du syst eme HARQ glob- alement, notamment en cas de faible rapport signal a bruit. Ceci en diminuant la probabilit e d'erreur et en r eduisant le nombre des it erations de d ecodage ainsi que le nombre des retransmissions n ecessaires pour d ecoder avec succ es les donn ees re cues. Les techniques sugg er ees permettent aussi d'apporter un certain gain en termes du rapport signal a bruit. De plus, elles sont simples a impl ementer. Egale- ment, nous etendons l'analyse des performances du turbo d ecodage ainsi que la solution \soft combined turbo codes" a un syst eme utilisant le standard 3GPP LTE.