Conception de récepteurs avancés pour des communications ultra-fiables et à faible latence de paquets courts

Cette thèse se concentre sur des aspects importants de la transmission de paquets courts, notamment la conception de récepteurs fiable et à faible complexité. Ainsi, nous nous intéressons, de prime abord, à la conception de récepteurs BICM avancés pour les paquets courts conformes aux transmissions codées polaires et LDPC. En effet, la pertinence du BICM devient particulièrement évidente dans les scénarios caractérisés par des canaux de communication sujets aux erreurs, nécessitant un niveau accru de fiabilité. Son efficacité dépend également des métriques de détection et de décodage sous-jacentes. Les nouvelles métriques de réception proposées considèrent des scenarios dans lesquels les informations sur l'état du canal (CSI) sont de facto méconnues. Ainsi, nous présentons des récepteurs améliorés pour les courtes données dans la plage de 20 à 100 bits pour les scénarios de signalisation envisagés au-delà de la 5G/6G en évaluant leurs performances sur des canaux de blocs courts 5G. Nous examinons les métriques de réception exploitant l'estimation et la détection conjointes (JED) adaptées aux situations où les signaux de référence à faible densité sont entrelacés avec les symboles de données codées. Nous abordons les situations où l'estimation précise du canal semble impossible, démontrant qu'une métrique bien conçue exploitant les DMRS entrelacés dans le calcul de la métrique de détection permet d'obtenir des performances proches de celle d'un récepteur avec une information d'état de canal parfaite. De manière remarquable, cette approche démontre des gains de performances substantiels par rapport aux récepteurs 5G conventionnels applicables aux scénarios de transmission montante et descendante. En sus de cette contribution initiale, nous proposons aussi une conception de récepteurs améliorés et à faible complexité pour des transmissions utilisant les codes Reed-Muller (RM). La conception de récepteurs avancés capables de détecter, voire de décoder de manière fiable des courts paquets dans la plage de 3 à 11 bits avec une complexité moindre semble plus que nécessaire pour tirer pleinement parti de leur potentiel en matière d'URLLC et de leur utilisation dans les scénarios de signalisation NR. Ainsi, nous nous intéressons au schéma de transmission 3GPP PUCCH assisté par DMRS consistant en l'utilisation de codes Reed-Muller décodables via maximum de vraisemblance. En analysant la structure du récepteur, nous mettons en évidence que le terme dit le terme dit «non coherent energy» n'est généralement pas utilisé dans les récepteurs conventionnels, ce qui peut entraîner des pénalités susceptibles d'affecter de manière significative les performances du récepteur. En outre, dans les systèmes de communication actuels, la détection/décodage de paquets courts généralement se compose d'une estimation du canal par méthode dite des moindres carrés suivie d'une détection quasi cohérente. Cependant, il convient de noter que dans les deux cas, les algorithmes sous-jacents sont suboptimaux en raison de la procédure de détection impliquant une estimation de canal séparée suivie d'une détection quasi cohérente. Parallèlement, l'usage d'un récepteur entièrement non cohérent entraînerait en conséquence un coût de complexité substantiel, notamment lorsqu'il s'agit de transmissions de longueur de bits plus longues dans le régime de blocs courts considéré. Partant de ce constat, nous introduisons le principe de codage par blocs ou segments en utilisant des codes RM de premier ordre (FoRM), qui se prêtent à un décodage peu coûteux grâce à des transformées d'Hadamard rapide par blocs (BFHT) ayant plus de mérite en termes de temps de décodage. Toutefois, cela s'accompagne de pénalités de performance gérables grâce à la méthode d'ajustement adaptatif de la puissance des séquences DMRS, ce qui permet, dans une certaine mesure, de réduire l'écart de performance par rapport aux récepteurs de vraisemblance maximale conventionnels.