Allocation de ressources inter-couche pour les futurs systèmes UWB à très haut débit

par Ayman Khalil

Thèse de doctorat en Télécommunications

Sous la direction de Jean-François Hélard.

Soutenue en 2010

à Rennes, INSA .


  • Résumé

    L’ultra large bande ou UWB (ultra-wideband) a récemment attiré un grand intérêt comme étant une nouvelle technologie destinée pour les communications non licenciées à courte portée, à cause de sa capacité à fournir des données à haut débit, son faible coût et sa faible consommation d'énergie. L'objectif de cette thèse est de proposer une nouvelle approche pour l’allocation de ressources dans un contexte multiutilisateur sous contraintes de qualité de service (QoS) et d’interférence pour les futurs systèmes UWB très haut débit, faisant partie des futurs réseaux domestiques. Cette nouvelle approche repose sur un principe inter-couche ‘cross-layer’ visant à améliorer la solution MB-OFDM (multiband OFDM) supportée par la WiMedia Alliance. Au premier lieu, le problème d'allocation de ressources multiutilisateur est analytiquement étudié en dérivant un problème d'optimisation sous contraintes. Une solution optimale et une autre sous-optimale sont proposées en se basant sur l’approche cross-layer qui combine des informations fournies par les couches PHY et MAC. Tandis que la couche PHY est chargée de fournir la qualité du canal des utilisateurs UWB ainsi que leur niveau d'interférence qu'ils produisent sur les utilisateurs licenciés, la couche MAC est responsable de la classification des utilisateurs en deux classes de service afin de garantir un haut niveau de QoS pour les services temps-réels et multimédia. Ensuite, afin d'augmenter le niveau de liberté de l’allocation de ressources dans le domaine fréquentiel, nous proposons une allocation de ressources temps-fréquentielle, basée sur un modèle de partage spectral qui considère conjointement l’allocation fréquentielle de ressources et l’ordonnancement temporel des utilisateurs. Un modèle d'optimisation est présenté sur la base du problème d'optimisation sous contraintes défini pour l'allocation fréquentielle de ressources. Cependant, pour réduire la complexité de la solution optimale, une solution de faible complexité est proposée reposant sur les solutions sous-optimales d'allocation de ressources et d'ordonnancement. Cette solution de partage temps-fréquentiel de faible complexité prouve sa capacité à fournir conjointement l'équité entre les utilisateurs différenciés et le support de la QoS pour les utilisateurs de haute priorité.

  • Titre traduit

    Cross-layer resource allocation for futur high-rate multicarrier UWB systems


  • Résumé

    Ultra-wideband (UWB) has recently been attracting great interest as a suitable technology for unlicensed short range communications, due to its ability to provide high data rate at low cost and low power consumption. The objective of this thesis is to propose a new cross-layer multiuser resource allocation scheme under quality of service (QoS) and interference constraints for high data rate unlicensed UWB systems in the context of Future Home Networks, i. E. Wireless personal area network (WPAN), based on the well-known multiband orthogonal frequency-division multiplexing (MB-OFDM) solution supported by the WiMedia Alliance. First, the multiuser resource allocation problem is analytically studied by deriving a constrained optimization problem. Optimal and suboptimal solutions are proposed based on a cross-layer approach that combines information provided by PHY and MAC layers. While the PHY layer is responsible for providing the channel quality of the unlicensed UWB users as well as their interference level that they cause on licensed users, the MAC layer is responsible for classifying the unlicensed users using a two-class based approach that guarantees for multimedia services a high QoS support compared to other services. Combined in an efficient and simple way, the PHY and MAC information present the key elements of the aimed resource allocation. Second, in order to increase the freedom level of the frequency resource allocation, we propose a joint resource allocation and scheduling model leading to a multiuser time-frequency spectrum sharing scheme. An optimization scheme is presented based on the constrained optimization problem proposed for the frequency resource allocation. However, to reduce the complexity of the optimal spectrum sharing solution, a low-complexity solution is proposed based on suboptimal resource allocation and scheduling solutions. The low-complexity time-frequency spectrum sharing scheme proves its ability to provide jointly fairness among the differentiated users and QoS support for high-priority users.

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La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (150 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.p.141-150. Index

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut National des Sciences Appliquées. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THE KHA
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