Description
Date depot: 1 janvier 1900
Titre: Impact du canal de propagation sur les performances des communications coopératives avec relais
Encadrant :
Jean-Christophe COUSIN (LTCI (EDMH))
Directeur de thèse:
Bernard HUYART (LTCI (EDMH))
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini
Resumé:
Les progrès réalisés dans les architectures radio ont permis d'augmenter régulièrement au cours des dernières années les efficacités spectrales. Alors que le GSM proposait des débits de l'ordre du kb/s, le LTE-Advanced vise des débits de plusieurs centaines de Mb/s. Cependant, cet accroissement de performance représente l'augmentation du débit pic et non pas celui observé en bordure de cellule. En effet, les performances pic ne sont obtenues que pour des conditions de propagation très favorables, typiquement, lorsque l'utilisateur est relativement proche de la BS (station de base). Cela explique pourquoi depuis quelques années, de nombreuses recherches proposent des solutions permettant de lisser les écarts de performance sur une cellule entre plusieurs utilisateurs (relais, coopération de station de base, coordination d'interférence,…). Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons aux relais qui permettent potentiellement d'étendre la couverture, d'améliorer le débit ou d'uniformiser couverture et débit. Un relais 4G doit être considéré comme une micro-BS dont le lien backhaul est sans fil. Cependant, son apport réel doit être évalué au travers de simulation système qui intègre un modèle de propagation réaliste pour les scénarios à relais. La particularité d'un scénario à relais est la nécessité de simuler non pas un canal (BS->MS) mais trois canaux de façon cohérente (BS->RS, RS->MS, BS->MS). Cette cohérence est essentielle car un déséquilibre des modèles de champ faussera les évaluations des apports des solutions avec relais. Il existe bien des canaux de propagation définis par des projets européens ou des organismes de normalisation (Winner, 3GPP, ITU, 802.11j, COST-WI), mais il n'existe à ce jour aucune publication portant sur la cohérence des modèles de canaux. De même, la réduction de la taille des cellules conduit de plus en plus à considérer un partage des conditions LOS (Line-of-Sight) et NLOS définis par des lois de probabilité. De nouveau sur ce point, il existe très peu de travaux. Par exemple, dans le livrable du projet cooperative Européen “Winner phase II” dédié à la propagation, on peut lire 'These models are based on relatively limited data sets and/or specific assumptions and approximations regarding the location of obstacles in the direct path, and should therefore not be considered exact'. Cela illustre parfaitement l'état de l'art des modèles de propagation dédiés aux scenarios à relais.
Ce constat a amené le laboratoire RESA/PEAK d’Orange Labs en collaboration avec Telecom ParisTech à initier des activités de recherche portant sur les scénarios à relais et dont les deux objectifs principaux sont les suivants: fournir des modèles de propagation et/ou évaluer la pertinence des modèles existants, puis quantifier à partir des modèles adaptés et de mesures terrain l'apport des relais sur l'uniformisation de la couverture et les débits radio. Ces travaux ont débuté en 2009 par la thèse de Quang Hien Chu qui s’est achevée en décembre 2011. Son travail a porté sur le post traitement et l'analyse des deux campagnes de mesures avec un focus particulier sur le lien BS-RS. Ses travaux ont pu démontrer l'impact de la hauteur du relais sur le niveau de champ reçu par ce dernier. Par exemple, une hausse d'environ 8 dB est obtenue entre le niveau de la rue et 12 m (hauteur d'un lampadaire) pour un environnement urbain moyen (hauteur moyenne du bâti à 20 m). Les aspects cohérence des canaux de propagation ont été plus grossièrement analysés. A titre d'exemple, on peut citer le modèle Winner qui est, par rapport à nos mesures terrain, très optimiste sur le lien BS-RS et pessimiste sur le lien BS-MS conduisant à conclure un bénéfice artificiellement élevé apporté par le RS d'environ 15 dB ! Les conclusions ont donc de fortes chances d'être biaisées si on utilise les modèles incohérents (comme proposés dans la littérature).
Doctorant.e: Maaz Issam