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

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Les réseaux mobiles de demain doivent faire face à deux défis : la montée en débit et l’économie d’énergie

Doctorante : Dinh Thuy PHAN HUY.

Directrice de thèse : Maryline HELARD.

Thèse débutée le : 17/12/2012.

Les défis à relever

Les réseaux mobiles de demain doivent faire face à deux défis : la montée en débit et l’économie d’énergie.

Les solutions existantes pour les réseaux fixes

Des solutions pour augmenter les débits, tout en économisant de l’énergie, existent déjà pour les réseaux sans fils fixes en indoor. Dans les réseaux dans fils fixes, la mobilité est faible et le duplexage est type TDD (Time Division Duplex). La réciprocité du canal peut donc être exploitée pour effectuer un préfiltrage à l’émission afin de maximiser les débits tout en minimisant l’énergie dépensée. La plupart de solutions proposées reposent sur un préfiltrage spatio temporel, exploitant une pluralité d’antennes à l’émetteur et au récepteur. En effet, la capacité du canla MIMO (Multiple Input Multiple Output) augmente avec le nombre d’antennes décorrélées. Récemment, une technique de préfiltrage à l’émission, appelée retournement temporel, aussi connue sous le nom de filtre adapté, ou maximum ratio transmission, a été proposée par l’université du Maryland pour les communications sans fil à faible consommation d’énergie. En effet les propriétés de focalisation du retournement temporel permettent de minimiser la puissance dépensée pour un même débit atteint. Cette technique est exclusivement étudiée en mode MISO (Multiple Input Single Output), pour des faibles rapports signal sur bruit, car dans ces conditions elle est optimale même avec un récepteur simple. Le retournement temporel en association avec une pluralité d’antennes semble être une réponse intéressante pour les réseaux sans fils fixes et indoor. Qu’en est-il des réseaux mobiles ?

Les points bloquants pour les réseaux mobiles

Tout comme les standards des réseaux sans fixes, les standards des réseaux mobiles exploitent déjà le préfiltrage spatio-temporel et évoluent déjà naturellement vers des réseaux d’antennes plus grands (Large Scale Antenna Systems), parfois distribuées (massive MIMO). Cependant, certaines spécificités des réseaux mobiles rendent l’utilisation du retournement temporel plus difficile que dans les réseaux fixes, voire meêm prohibitive. D’une part, le mode de duplexage dans la plupart des standards mobile est le FDD (duplexage en fréquence), il n’est donc plus possible de profiter de la réciprocité du canal. D’autre part, la mobilité des usagers (3 kmh pour un piéton typiquement, et 300 kmh pour un train) est aussi un obstacle. Enfin, dans le sens montant, lorsque c’est le mobile qui effectue du retournement vers la station de base, il est dommage de ne pas exploiter le grand nombre d’antennes en réception. D’autres contraintes, telles que la complexité très limitée de certains terminaux mobiles doivent être pris en compte.

Notre projet de recherche

Nous proposons de résoudre ces problèmes en élaborant de nouveaux algorithmes pour la couche physique et la couche MAC. Ces nouvelles techniques évaluées en terme de performance grâce à des outils analytiques et des outils de simulations.

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