Institut d'Électronique et de Télécommunications de Rennes
UMR CNRS 6164

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Etude de la prise en compte des antennes adaptatives et en particulier des techniques MIMO multiutilisateurs pour l’ingénierie et les outils d’ingénierie radio indoor

Doctorante : Khouloud ISSIALI.

Directeurs de thèse : Ghaïs EL ZEIN, Gheorghe ZAHARIA.

Thèse débutée le : 01/10/2012.

Contexte global

Le contexte global est celui de la montée en débit au-delà de 500 Mbits/s voire du Gbits/s sur l’accès radio. Pour cela, différents standards sont en fin normalisation, notamment 802.11ac dans la bande 5 GHz. Pour répondre à ce besoin de montée en débit, de nouvelles techniques sont mises en œuvre comme l’utilisation de largeurs de bande plus importantes ( jusqu’à 160 MHz), le « transmit beamforming », puis dans un second temps l’utilisation du « MIMO multi-users » (MIMO-MU) permettant une réutilisation spatiale du spectre.

Pour réaliser l’ingénierie radio, les outils et modèles actuels supposent tous que le système d’antennes de la station de base a un diagramme de rayonnement indépendant des stations clientes et constant dans le temps. Les nouveaux systèmes MIMO-MU,ou même MIMO single-user avec formation de faisceaux à l’émission (« transmit beamforming ») remettent en cause cette pratique dans la mesure où le diagramme d’antenne formé par la station de base devient dépendant du canal multi-trajets et de chacun des terminaux clients servis à un instant donné. L’objet de la thèse sera d’analyser l’impact de ces nouvelles techniques MIMO sur l’ingénierie radio et notamment sur la modélisation des couvertures et des interférences pour contribuer à la conception de la prochaine génération d’outils d’ingénierie.

Objectifs de la thèse

1er objectif

Le premier objectif de la thèse consistera à affiner les gains de capacité et surtout à préciser les domaines d’emploi en indoor du MIMO-MU par rapport au MIMO single user (lien en vue directe, jusqu’à quelle portée ou seuil de réception, comment constituer les groupes d’utilisateurs…). Les travaux s’appuieront sur une modélisation du canal MIMO réaliste basée sur un tracé de rayons indoor.

2ème objectif

Le second objectif de la thèse consistera à identifier quelle modélisation de l’ensemble propagation, antennes, traitement d’antennes et localisation du trafic, permettrait de simuler une couverture radio réaliste pour l’ingénierie de ces nouveaux systèmes (802.11ac) tant du critère de puissance, que des interférences.

La finalité sera de spécifier voire développer un premier prototype de modèle apportant un compromis raisonnable en temps de calcul/précision par rapport à une solution entièrement déterministe de type tracé de rayons avec simulations des algorithmes antennaires en émission/réception.

Approche méthodologique

La thèse s’appuiera sur un modèle à tracé de rayons indoor MATRIX développé et validé à PEAK/WEP.

Une partie de la thèse portera sur le développement d’un module de référence reproduisant les algorithmes de traitement d’antennes, afin de simuler au mieux les niveaux de puissance et d’interférences moyennes entre cellules et entre utilisateurs à partir de la représentation du canal sous formes de rayons. Il s’agira ensuite de simplifier ce modèle en analysant comment prendre en compte les traitements d’antennes : par exemple sous la forme de diagrammes équivalents, avec une statistique de couverture et d’interférences en chaque maille pour rendre compte de la variabilité des diagrammes d’antennes, …

Si des équipements 802.11ac disposant des fonctionnalités MIMO-MU sont disponibles, la thèse pourra également s’appuyer sur des expérimentations terrains en support des analyses et pour valider les résultats.

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