Formules de probabilités de coupure pour les réseaux cellulaires : contributions pour les fonctionnalités MIMO, CoMP et de retournement temporel

par Dorra Ben Cheikh Battikh (Ben Cheikh)

Thèse de doctorat en Informatique et Réseaux

Sous la direction de Philippe Godlewski et de Marceau Coupechoux.

Le président du jury était Merouane Debbah.

Le jury était composé de Walid Hachem, Jean-Marc Kélif, Mylène Pischella.

Les rapporteurs étaient Mohamed-Slim Alouini, Jean-Marie Gorce.


  • Résumé

    L’étude de dimensionnement d’un réseau cellulaire est une phase de conception qui doit permettre de déterminer les performances d’un système dans une configuration donnée. Elle inclut l’étude de couverture et l’analyse de trafic. De complexes simulations sont possibles pour connaître les paramètres de performances d’un réseau mais seules les études analytiques fournissent des résultats rapides. Par ailleurs, pour faire face à la demande de hauts débits, à la rareté du spectre fréquentiel et à l’impossibilité d’émettre à de plus fortes puissances, de nouvelles techniques de transmissions sont apparues. Nous sommes ainsi passés d’un système classique à une seule antenne à des systèmes à multiple antennes et même à des scénarios de coopération entre stations de base. Dans cette thèse, nous proposons des modèles analytiques pour l’étude des performances, notamment en termes de probabilités de coupure, de ces évolutions des réseaux cellulaires. Dans une première phase, nous considérons des systèmes multicellulaires à une antenne émettrice et une antenne réceptrice (SISO). Nous proposons deux méthodes d’étude de l’impact conjoint de l’affaiblissement de parcours, de l’effet de masque et des évanouissements rapides. Nous étudions, par la suite, un système à large bande utilisant le retournement temporel comme technique de transmission. Dans une deuxième phase, nous considérons des systèmes multicellulaires à antennes multiple à l’émission ou à la réception (MISO/MIMO) implémentant les schémas de diversité Alamouti et de combinaison par rapport maximal (MRC). Ensuite, nous considérons un système multicellulaire multi-utilisateurs à précodage de forçage à zéro (ZFBF).

  • Titre traduit

    Outage probability formulas for cellular networks : contributions for MIMO, CoMP and time reversal features


  • Résumé

    The implementation of cellular systems have aroused issues related to the design of cellular networks termed to as network dimensioning. It includes the coverage estimation and thetraffic analysis. Simple models and methods are required to reduce the time consumption of these two analysis. At the same time, the growing demand for higher data rates constrained by the scarcity of frequency spectrum, and the requirements in terms of power consumption reduction make the telecommunication community think about new transmission techniques moving from the classical single antenna systems to multiple antenna systems and even the newly envisaged cooperative systems. In this thesis, we provide analytical models to assess the performance of these different cellular network evolutions in terms of outage probabilities. In a first study, we consider multicellular single input single output (SISO) systems. First, we propose two accurate methods to study the joint impact of path-loss, shadowing and fast fading. This system has so far been studied either considering the only impact of path-loss and Rayleigh fading, or considering the same channel model as in our case but providing very complex outage probability expressions. Then, we provide an outage probability expression in a wideband communication context implementing the Time Reversal (TR) transmission technique considering the impact of fast fading. In a second study, we focus on multiple antenna systems. We study the performance of a Multiple Input Multiple Output (MIMO) system implementing a transmit and a receivediversity schemes namely the Alamouti code and the Maximum Ratio Combining (MRC).


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