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«Gestion dynamique des ressources spectrales dans les réseaux LTE» par Mr Mohamed Amine Adouane

Présentée par : Mohamed Amine Adouane Discipline : informatique Laboratoire : PRISM

Résumé :
La croissance exponentielle du nombre de dispositifs communicants et des services sans fil émergents fixe des objectifs toujours plus haut pour répondre à la demande de capacité sans cesse croissante des utilisateurs. Cela pose des défis constants pour atteindre les objectifs envisagés. La réutilisation spectrale élevée (High efficiency spectral reuse) a été adopté, cependant, elle conduit à des interférences accrues sur le réseau, ce qui dégrade les performances. L’OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) est utilisé comme solution dans les réseaux de 4G. Grâce à son orthogonalité, l’OFDM élimine l’interférence intra-cellulaire, mais l’interférence inter-cellule reste importante. Plusieurs méthodes connues sous le nom d’Inter-Cell Interférences Coordination (ICIC) ont été proposées pour les diminuer. L’ICIC permet la gestion des ressources radio coordonnées entre plusieurs cellules appelées eNodeB. Ces eNodeB peuvent partager les informations nécessaires grâce à l’interface X2 qui les relient, ces informations sont transmises par des messages LTE normalisée. Lorsque les eNodeBs sélectionnent égoïstement les ressources, la théorie des jeux non-coopératifs est largement appliquée pour trouver un juste équilibre. Dans cette thèse, nous mettons l’accent sur l’ICIC pour la liaison descendante d’un système OFDMA cellulaire dans le contexte du projet SOAPS (Spectrum Opportuniste Accès à la Sécurité Publique). Ce projet a pour but l’amélioration de la planification des ressources de fréquences pour fournir des services à large bande dans les systèmes PMR (radiocommunications mobiles privées) en utilisant les technologies LTE. Nous adressons le problème d’ICIC en proposant quatre solutions différentes sous forme d’algorithmes entièrement décentralisés, ces algorithmes se basent sur la théorie des jeux non-coopératifs avec des équilibres de Nash purs des jeux considérés.

Abstract :
The exponential growth in the number of communications devices has set out new ambitious targets to meet the ever-increasing demand for user capacity in emerging wireless systems. However, the inherent impairments of communication channels in cellular systems pose constant challenges to meet the envisioned targets. High spectral reuse efficiency was adopted as a solution to higher data rates. Despite its benefits, high spectral reuse leads to increased interference over the network, which degrades performances of mobile users with bad channel quality. To face this added interference, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) is used for the new 4th generation network. Thanks to its orthogonality OFDM eliminates the intra-cellular interference, but when the same resources are used in two adjacent cells, the inter-cell interference becomes severe. To get rid of the latter, several methods for Inter-Cells Interference Coordination (ICIC) have been proposed. ICIC allows coordinated radio resources management between multiple cells. The eNodeBs can share resource usage information and interference levels over the X2 interface through LTE normalized messages. Non-cooperative game theory was largely applied were eNodeBs selfishly selects resource blocks (RBs) in order to minimize interference. In this thesis, we stress on ICIC for the downlink of a cellular OFDMA system in the context of the SOAPS (Spectrum Opportunistic Access in Public Safety) project. This project focuses on the improvement of frequency resource scheduling for Broadband Services provision by PMR (Private Mobile Radio) systems using LTE technologies. We addressed this problem with four different solutions based on Non-cooperative game theory, three algorithms are devoted to RB selection in order to manage the interference, while the last one is a power control scheme with power economy and enhanced system performances.
Informations complémentaires
Bernard COUSIN, Professeur des Universités, à l’Université de Rennes 1/Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA) - UMR CNRS 6074 - Rennes - Rapporteur
Stefano SECCI, Maître de Conférences, à l’Université Pierre et Marie Curie/Laboratoire d’Informatique de Paris 6 (LIP6) - CNRS (UMR 7606) - Paris - Rapporteur
Samir TOHME, Professeur des Universités, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire Parallélisme, Réseaux, Système, Modélisation (PRISM) - Versailles - Directeur de thèse
Kinda KHAWAM, Maître de Conférences, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire Parallélisme, Réseaux, Système, Modélisation (PRISM) - Versailles - Examinateur
Steven MARTIN, Professeur des Universités, à l’Université Paris Sud 11/Laboratoire de Recherche en Informatique (LRI) - UMR 8623 - Gif/Yvette - Examinateur
Paul MUHLETHALER, Directeur de Recherche, à l’INRIA - Le Chesnay - Examinateur
Djamal ZEGHLACHE, Professeur, à Télécom Sud Paris/Département Réseaux et Services Multimédia Mobiles - Evry - Examinateur
Samer LAHOUD, Maître de Conférences, à l’Université de Rennes 1/Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA) - UMR CNRS 6074 - Rennes - Invité
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