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Conception de techniques de formation de voie collaborative pour les futurs réseaux de communications sans-fil 5G.

Hmidet, Bouthaina (2016). Conception de techniques de formation de voie collaborative pour les futurs réseaux de communications sans-fil 5G. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en télécommunications, 71 p.

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Résumé

Dans ce mémoire, on s’intéresse à l’implémentation d’une technique de formation de voie collaborative ou Collaborative Beamforming (CB) pour les systèmes de communication sans-fil. On montre que l’utilisation de cette technique dans un tel réseau permet d’une part de réaliser une communication fiable entre une paire source-récepteur donnée, et de prolonger d’autre part la durée de vie des batteries des terminaux. Puisque plusieurs applications des réseaux sans-fil peuvent bénéficier d’une optimisation du rapport signal sur bruit (SNR) ou même du rapport signal sur bruit plus interférences (SINR) reçu, on s’est particulièrement intéressé, dans ce travail, a l’implémentation du CB a SNR/SINR-optimal dans les réseaux sans-fil. On considère alors un système où une source S transmet son signal vers un réseau sans-fil et avec laquelle intreferent I − 1 émetteurs. Ce réseau est forme par K terminaux uniformément distribues sur un disque de rayon normalise ˜R. Chaque terminal multiplie par la suite son signal reçu par un poids judicieusement choisi et transmet le tout vers le récepteur. Ces poids ont été calculés de manière à maximiser le SNR/SINR reçu. Malheureusement, il s’est avéré qu’ils sont dépendants des informations localement indisponibles au niveau de chaque terminal, ce qui rend impossible l’implémentation de cette technique dans les réseaux sans-fil a faibles couts en termes de débits de signalisation, consommation de puissance et complexité. Dans ce mémoire, deux nouvelles techniques, dites CBD implémentables dans les réseaux sans-fil et dont les performances s’approchent de celles du CB a SNR/SINR-optimal, sont alors proposées. Leur diagramme de rayonnement sont analysés et leurs performances sont exposées. On démontre aussi que les nouvelles techniques proposées sont non seulement très efficaces en termes de suppression des interférences, mais permettent aussi de réaliser un SNR/SINR K fois supérieur à celui obtenu lorsque le signal de la source est achemine directement vers le récepteur sans aucun autre traitement.

Abstract

In this MSc thesis, we propose a distributed collaborative beamforming technique (DCB) that takes into account the presence of scattering effect in the channel for wireless communication systems. We show that this technique allows to perform a reliable communication between a source and a receiver, and to extend the terminals’ battery life. Since many applications of wireless networks can benefit from optimizing the received signal to noise ratio (SNR) or signal to interference plus noise ratio (SINR), we were particularly interested in the implementation of SNR/SINR-optimal CB in wireless networks. The system of interest includes a source S which transmits its signal to a wireless network with which add up I −1 interferers. The network contains K uniformly distributed terminals on a disc with a normalized radius ˜R . Each terminal multiplies, thereafter, the received signal by a suitably selected weight, and forwards it to the receiver. These weights are calculated to maximize the received SNR/SINR. We show that they depend on non-local CSI (NLCSI), thereby hampering its implementation in a distributed fashion, i.e., at low cost in overhead, power consumption and complexity. This work will contribute to the design of robust CB techniques under polychromatic channels whose weights depend solely on local CSI (LCSI). This will make the implementation possible in a distributed fashion. Their performance in terms of average SNR/SINR are analyzed and compared to SNR/SINR-optimal ones as well as two basic techniques in the existing literature: monochromatic- DCB (M-DCB), and bichromatic-DCB (B-DCB). Simulations and numerical results show that the proposed techniques perform closely to their NLCSI-based counterparts. We also prove that the new techniques are not only efficient in terms of interference suppression, but also able to achieve SNR/SINR values K times higher than those obtained when the source signal is forwarded directly to the receiver without any other additional processing.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Sofiène, Affes
Mots-clés libres: voie collaborative; réseaux de communications sans-fil; 5G
Centre: Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt: 20 oct. 2016 19:53
Dernière modification: 20 oct. 2016 19:53
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/4788

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