LDPC-based space-time coded OFDM systems: Turbo-EM receiver design with channel state information guessing algorithms

摘要

Dans cet article, nous étudions les performances de récepteurs de type turbo utilisant des codes LDPC dans le contexte de transmissions hauts débits en OFDM. Différents types de démodulateurs utilisant l'algorithme EM sont présentés ainsi que divers algorithmes d'apprentissage du canal de propagation toujours basés sur l'EM. En particulier nous proposons une variante de l'algorithme EM baptisée SAGE Space-Alternating Generalized Expectation-Maximization algorithm. Nous montrons alors que le récepteur turbo MAP-EM combiné avec un codeur LDPC permet de travailler à 1 dB de la capacité ergodique du canal lorsque le canal est parfaitement estimé. De plus, nous montrons qu 'une structure sous-optimale utilisant un annuleur d'interférences avec un filtrage des moindres carrés présente des pertes négligeables dans le cas de canaux indépendants mais est plus sensible que la structure MAP-EM à la présence de canaux fortement correlés.%In this paper we study some turbo receiver architectures employing low-density parity check (LDPC) codes together with orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) for high data rate wireless transmissions. Different demodulation schemes based on expectation-maximization (EM) algorithm are studied along with the channel impulse response (CIR) algorithms. We studied different CIR guessing algorithms including the EM-based algorithms such as a space-alternating generalized expectation-maximization algorithm (SAGE). It is shown that the proposed turbo-EM receiver employing a soft maximum a posteriori (MAP) EM demodulator and a belief propagation LDPC decoder can perform within 1 dB from the ergodic capacity of the studied MIMO OFDM channels. Besides, we find that a suboptimum structure based on a soft interference cancellation MMSE filtering demodulator exhibits negligible loss in non-correlated fading MIMO channels but suffer extra performance loss in highly correlated MIMO channels.