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Capacity and performance analysis of advanced relay-assisted communication systems.

Trigui, Imène (2015). Capacity and performance analysis of advanced relay-assisted communication systems. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en télécommunications, 162 p.

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Résumé

Afin de faire face à l’explosion du volume de trafic des données prévue dans les années à venir, les futurs systèmes de communication 5G devront être capables de délivrer des débits extrêmement élevés et sans précédent. Puisque les technologies actuelles ne sont pas en mesure de supporter de tel débits, des changements radicaux dans le paradigme des communications sans fil doivent être envisagés. Plusieurs nouvelles technologies capables d’assurer de tels performances ont heureusement émergé, au cours de la dernière décennie, et sont présentement considérées comme candidates pour les futurs standards. Parmi ces technologies, on trouve les communications coopératives, telles que le relayage, la formation de voie collaborative, etc., les systèmes MIMO, incluant ceux appelés massifs (i.e., à très grands nombres d’antennes) et ceux à multi-utilisateurs et la radio cognitive (RC). Il est cependant claire qu’afin d’assurer une interaction harmonieuse et une coexistante durable entre ces nouvelles technologies dans les réseaux sans fil du futur, on doit bien comprendre leurs propriétés et assimiler leurs comportements. Ceci passe forcément par une analyse rigoureuse et une étude approfondie des performances de ces systèmes dans des environnements réels. Dans cette thèse, les performances d’une multitude de systèmes de communication combinant ces nouvelles technologies sont étudiées dans des conditions réelles. D’abord, on étudie les performances d’un système avec relayage à sauts multiples, où les données transmises par une source passent par plusieurs relais avant d’atteindre leurs destination, en présence d’un évanouissement Nakagami-m. Une méthode unifiée pour le calcul du taux d’erreur a permis d’établir une connexion, jusqu’ici inconnue, entre la probabilité d’erreur relative à différentes modulations et la fonction Lauricella. Les effets des interférences co-canal et du bruit sur ces systèmes sont ensuite examinés en considérant un nombre arbitraire de sauts et d’interférents. Grâce à de nouvelles transformations d’intégrale, le principe de découplage obtenu a permis l’évaluation des performances du plusieurs scénarios et environnements de propagation en termes de capacité ergodique. Enfin, des systèmes MIMO avec relayage à double sauts sont considérés. Une nouvelle transformation novatrice d’intégrale, appelée la transformation de la fonction génératrice de moment complémentaire (FGMC), est proposée comme un outil universel de calcul de la capacité érgodique de ces systèmes en présence non seulement des interférences co-canal mais aussi du bruit. En plus, un scénario mettant en évidence l’interaction de la technologie RC avec ce genre de système est étudié en détails. La capacité érgodique et le taux d’erreur dans ce contexte RC sont analysés grâce à différentes expressions analytiques de leurs valeurs exactes et asymptotiques. Par ailleurs, la transformation FGMC proposée s’est avérée être aussi efficace pour des systèmes beaucoup plus complexes. En effet, elle a permis le calcul et l’analyse de la capacité érgodique des systèmes MIMO multi-utilisateurs avec relayage employant un ordonnancement opportuniste et opérant en présence d’évanouissement de Rayleigh et des interférences co-canal. L’analyse de ce système à large échelle concrétise des observations populaires, jusqu’ici intuitives ou obtenues empiriquement, à l’aide de formules analytiques élégantes et très perspicaces.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Affes, Sofiène
Co-directeurs de mémoire/thèse: Stéphenne, Alex
Mots-clés libres: systèmes de communication; relayage à sauts multiples; Nakagami-m; Lauricella; systèmes MIMO
Centre: Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt: 13 nov. 2015 21:07
Dernière modification: 16 mars 2016 14:31
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2804

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