Vendredi 25 Février 2011

«Exploitation des antennes multiples pour l’optimisation dans les réseaux sans fil.»

La thèse a été soutenue par Ismehene Chahbi, doctorante du département RS2M

Vendredi 25 Février 2011 à 10h00

Sur le campus de Télécom SudParis, 9 rue Charles Fourier à Evry, en salle C06.

Jury

* Prof. Khaldoun Al Agha, Université de Paris XI (Rapporteur)
* Prof. Abdelaziz Samet, Ecole Polytechnique de Tunisie (Rapporteur)
* Prof. Guy Pujolle, Université Pierre et Marie Curie (Examinateur)
* Prof. Houda Labiod, Télécom ParisTech (Examinatrice)
* Prof. Véronique Vèque, Université de Paris XI (Examinatrice)
* Dr. Badii Jouaber, Télécom SudParis (Encadrant)
* Prof. Djamal Zeghlache, Télécom SudParis (Directeur de thèse)
* Prof. Sami Tabbane, Sup’com Tunisie (co-Directeur de thèse)

Résumé

« Les récentes avancées dans le domaine du traitement d’antennes et dans la microélectronique ont fait naître la technologie des antennes intelligentes connue sous le nom de « smart antennas « . Considérée comme rupture technologique pour les réseaux sans fil, les systèmes d’antennes intelligentes pourraient répondre aux exigences de plus en plus fortes des applications et services en termes de débit, de capacité et de connectivité.

Aujourd’hui, les smart antennas sont exploitées pour développer plusieurs technologies incluant les systèmes de commutation de faisceaux, les antennes adaptatives et les systèmes MIMO (Multiple Input Multiple Output). L’utilisation des antennes MIMO a été reconnue comme une technologie-clé, capable d’accroître nsidérablement la capacité des réseaux sans fil en exploitant différemment et mieux le spectre radio. Elle fait partie des récents et futurs standards tels que le 3GPP-LTE et le IEEE-802.11n.

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l’exploitation des techniques multi-antennes dans le contexte des réseaux mobiles. Nous nous sommes focalisés principalement sur deux axes de recherche : la formation de faisceaux et le multiplexage spatial.

Dans une première étude, nous avons proposé un schéma de formation de faisceaux, basé sur la technique LCMV (Linearly Constrained Minimum Variance) et permettant de former des faisceaux plus adaptés en cas de mobilité.

Dans cette solution, l’incertitude sur la localisation des noeuds est compensée par des faisceaux de largeurs adaptées. De plus, dans le cas où les paramètres (vitesse et direction) de mouvement des noeuds sont connus, nous avons proposé d’exploiter des techniques simples d’extrapolation afin de limiter les calculs complexes des méthodes de poursuite continue (tracking), très consommatrices en ressources.

Dans une seconde étude, nous avons proposé une solution d’ordonnancement basée sur la technique du multiplexage spatial qui est une caractéristique fondamentale des systèmes MIMO. L’algorithme proposé (SCLS : Stream-Controlled Multiple Access) exploite les informations inter-couches (cross-layer) : environnement radio de la couche PHY et charge de trafic de la couche LIEN.

Il permet de choisir l’ensemble des liens à activer simultanément et détermine sur chacun de ces liens, le nombre d’antennes à utiliser pour transmettre des flux parallèles. SCLS permet ainsi de minimiser le temps nécessaire pour satisfaire les demandes de trafic et de maximiser le débit global utilisé à chaque instant.

Dans la troisième étude, nous avons considéré la problématique d’estimation des directions d’arrivée et de départ. Nous avons proposé un algorithme (E-Capon) d’estimation conjointe de ces directions ainsi que du retard de propagation des trajets multiples dans un canal MIMO.

Nous nous sommes basés sur la méthode de Capon qui permet de réduire la complexité de traitement pour offrir une estimation rapide et robuste des informations relatives à la localisation des noeuds. Notre objectif est de concevoir une technique mieux adaptée aux changements dynamiques de topologie que l’on peut observer dans les réseaux sans fil. »