Le code spatio-temporel d'Aladin-Pythagore

Le code spatio-temporel d'Aladin-Pythagore

Joseph J. Boutros Hugues Randriambololona 

Texas A&M University at Qatar Education City, 23874, Doha, Qatar

Télécom ParisTech / LTCI CNRS UMR 5141 46 rue Barrault, 75013 Paris, France

Corresponding Author Email: 
boutros@tamu.edu
Page: 
147-160
|
DOI: 
https://doi.org/10.3166/TS.27.147-160
Received: 
N/A
| |
Accepted: 
N/A
| | Citation

OPEN ACCESS

Abstract: 

We study linear unitary precoding for multiple antenna transmissions. Our aim is to find a new precoder satisfying both the genie conditions and the non-vanishing determinant criterion. Such a precoder will be optimized for both maximum likelihood and iterative probabilistic decoding. By combining the rank criterion and the genie conditions, we propose a new family of space-time codes over Z[i] defined by Pythagorean triples. In this family, the space-time code associated with the triple (3,4,5) – or with the quaternion algebra (i,5/Q(i)) – is optimal. We will refer to it as Aladdin-Pythagoras, or more simply, Aladdin's Code.

RÉSUMÉ

Dans le cadre des transmissions à antennes multiples, on étudie la construction d'un précodeur linéaire unitaire ayant un déterminant non nul et vérifiant les conditions du génie. Un tel précodeur sera optimisé à la fois pour le décodage à maximum de vraisemblance et pour le décodage probabiliste itératif. En combinant le critère du rang et les conditions du génie, on obtient une nouvelle famille de codes spatio-temporels sur Z[i], construits à partir de triplets pythagoriciens : les codes pythagoriciens. Dans cette famille, le code associé au triplet (3,4,5) – ou encore à l'algèbre de quaternions (i,5/Q(i)) – est optimal. On l'appellera le code d'Aladin-Pythagore, ou plus simplement, le code d'Aladin.

Keywords: 

space-time coding, iterative probabilistic decoding, genie conditions, rank criterion, quaternion algebra

MOTS-CLÉS

codage spatio-temporel, décodage itératif probabiliste, conditions du génie, critère du rang, algèbre de quaternions

Extended abstract – The Aladdin-Pythagoras Space-Time Code
1. Le Précodage Spatio-Temporel
2. Reformulation Du Problème
3. Une Minoration Donnée Par La Théorie Des Nombres
4. Le Code D'Aladin-Pythagore
5. Résultats Numériques
  References

Belfiore J.-C., Rekaya G., Viterbo E. (2005). « The golden code : a 2x2 full-rate space-time code with non-vanishing determinants », IEEE Trans. on Inf. Theory, vol. 51, n° 4, p. 1432-1436.

Boutros J., Gresset N., Brunel L. (2003). « Turbo coding and decoding for multiple antenna channels », Int. Symp. on Turbo Codes, (http:/www.josephboutros.org/coding), Brest, Sept.

Boutros J., Viterbo E. (1998). « Signal space diversity : a power and bandwidth efficient diversity technique for the Rayleigh fading channel », IEEE Trans. on Inf. Theory, vol. 44, n° 4, p. 1453-1467.

Dayal P., Varanasi M. (2005). « An optimal two transmit antenna space-time code and its stacked extensions », IEEE Trans. on Inf. Theory, vol. 51, n° 12, p. 4348-4355.

El Gamal H., Damen M. (2003a). « Universal space-time coding », IEEE Trans. on Inf. Theory, vol. 49, n° 5, p. 1097-1119.

El Gamal H., Hammons,Jr A. (2003b). « On the design of algebraic space-time codes for MIMO blockfading channels », IEEE Trans. on Inf. Theory, vol. 49, n° 1, p. 151-163.

Gresset N., Boutros J., Brunel L. (2004). « Optimal linear precoding for BICMoverMIMO channels », IEEE Int. Symp. on Inf. Theory, Chicago, IL, p. 66, June.

Gresset N., Brunel L., Boutros J. (2008). « Space-time coding techniques with bit-interleaved coded modulations for MIMO block-fading channels », IEEE Trans. on Inf. Theory, vol. 54, n° 5, p. 2156-2178.

Guey J.-C., Fitz M., Bell M., Kuo W.-Y. (1996). « Signal design for transmitter diversity wireless communication systems over Rayleigh fading channels », Vehicular Technology Conf. (VTC’96), Atlanta, GA, Apr.

Kraidy G., Gresset N., Boutros J. (2005). « Information theoretical versus algebraic constructions of linear unitary precoders for non-ergodic multiple antenna channels », The Ninth Canadian Workshop on Information Theory, Montréal, Canada, p. 406-409, June.

Lam T. (2004). Introduction to Quadratic Forms over Fields, American Mathematical Society.

Larsson E., Stoica P. (2003). Space-Time Block Coding for Wireless Communications, Cambridge University Press.

Oestges C., Clerckx B. (2007). MIMO Wireless Communications : from real-world propagation to space-time code design, Academic Press, Elsevier.

Richardson T., Urbanke R. (2008). Modern Coding Theory, Cambridge University Press.

Samuel P. (1967). Théorie Algébrique des Nombres, Hermann.

Tarokh V., Seshadri N., Calderbank A. (1998). « Space-time codes for high data rate wireless communication: performance criterion and code construction », IEEE Trans. on Inf. Theory, vol. 44, n° 2, p. 744-765.

Tse D., Viswanath P. (2005). Fundamentals of Wireless Communication, Cambridge University Press.

Veeravalli V. (2001). « On performance analysis for signaling on correlated fading channels », IEEE Trans. on Comm., vol. 49, n° 11, p. 1879-85.

Viterbo E., Boutros J. (1999). « A universal lattice code decoder for fading channels », IEEE Trans. on Inf. Theory, vol. 45, n° 5, p. 1639-1642.

Weil A. (1995). Basic Number Theory, Springer, reprinted.

Yao H., Wornell G. (2003). « Structured space-time block codes with optimal diversitymultiplexing tradeoff and minimum delay », Globecom 2003, San Francisco, CA, p. 1941-1945, Dec.