CROSS-LAYER DESIGN ET ACCES MULTIPLE DANS LES RESEAUX SANS FIL MIMO: APPLICATION AU RESEAU WIMAX

Abstract

De nos jours, les technologies sans fil sont omniprésentes dans notre quotidien. Le nouveau standard WiMAX, de la 4e génération, offre un niveau de performance comparable à celui des réseaux filaires et constitue une solution qui offre des débits élevés en assurant une qualité de service (QoS) satisfaisante. Cependant, avec la présence d’utilisateurs hétérogènes qui ont des caractéristiques diverses en termes de bande passante, de conditions radio et de ressources disponibles, de nouveaux défis doivent être résolus. Une nouvelle technique de transmission a été mise en évidence. Elle permet la transmission selon une architecture basée sur plusieurs antennes en émission et en réception, appelée MIMO (Multiple Input Multiple Output). Les travaux effectués dans le cadre de cette Thèse de Doctorat s’inscrivent dans le contexte de la conception inter-couches (CLD: Cross-Layer Design) et l’accès multiple dans les réseaux sans fil MIMO, en particulier les réseaux d’accès WiMAX. Dans ce contexte, nous proposons deux solutions qui permettent l’adaptation et l’optimisation de ce type de réseaux combiné à un système MIMO et une modulation multi-porteuse OFDM. Le premier objectif est de proposer une solution basée sur le mécanisme Cross-Layer qui se focalise sur l’adaptation du schéma de modulation et de codage pour maximiser le débit utile sur le lien radio en fonction des conditions actuelles du canal MIMO. Ainsi, l’optimisation apportée sera appliquée aux différentes stations de base qui transmettent leur flux sur le réseau WiMAX. Le deuxième objectif est de proposer un algorithme pratique pour les liaisons descendantes basé sur une connaissance parfaite des canaux MIMO. Pour commencer, nous considérons la question du partage optimal des sous-porteuses entre les utilisateurs d'une cellule sous la contrainte de maximiser la capacité globale du système. Nous montrons l'optimalité d'un partage orthogonal du type OFDMA assorti d'une allocation appropriée de puissance. Nous généralisons aussi l'optimalité de l'OFDMA à d'autres mesures de performance telles que les capacités proportionnelles et nous mettons l'accent sur l'équité entre les utilisateurs. Ces travaux de recherche s’inscrivent également dans les activités de l’équipe de recherche SIC (Systèmes d’Information et de Communication) du laboratoire de recherche des Systèmes et Technologies de l’Information et de la Communication (STIC) de l‘Université de Tlemcen.