Allocation des ressources radio full-duplex dans les réseaux 5G

Description :

L’ensemble des réseaux sans-fil (réseaux cellulaires de la 1G à la 4G, réseaux sans-fil de type WiFi) ont été conçus sur le principe que la réception sur une fréquence d’un équipement est impossible lorsqu’il est en émission sur la même fréquence. Ce paradigme a constitué la base de tous les mécanismes d’accès, d’allocation de puissance, et d’ordonnancement (scheduling). Par exemple, les réseaux LTE ont connu deux variantes de déploiement : un duplexage temporel où les voies montante et descendante sont alternées dans le temps, ou un duplexage fréquentiel où les deux voies utilisent deux bandes de spectre différentes. Le mode de transmission en duplex intégral appelé full-duplex émerge comme un nouveau paradigme de communication. Grâce aux avancées dans les techniques d’annulation d’interférences, il est maintenant possible de concevoir des systèmes qui émettent et reçoivent simultanément sur la même fréquence porteuse. Théoriquement, le mode full-duplex permet de doubler l’efficacité spectrale d’un réseau sans-fil. Il s’inscrit donc parfaitement dans l’évolution des réseaux mobiles 5G et apporte une réponse concrète à la carence spectrale. Cependant, pour profiter à plein du mode full-duplex, il est nécessaire de revisiter les mécanismes de gestion des ressources radio. Dans cette thèse, nous proposons d’adapter les ordonnanceurs typiques des réseaux sans-fil tels que Max-SNR, Proportional Fair, ou Round-Robin au mode de transmission full-duplex. Une ressource radio sera simultanément attribuée à une paire d’utilisateurs : un en voie montante et l’autre en voie descendante. Pour maximiser l’efficacité spectrale, seuls les utilisateurs suffisamment distants seront couplés. De plus, une adaptation conjointe des niveaux de puissance de transmission est indispensable pour pallier les différents problèmes d’interférence. Par la suite, nous formulons mathématiquement les problèmes d’ordonnancement, de contrôle de puissance, et de coordination des interférences dans le contexte des transmissions full-duplex, et fournissons des solutions algorithmiques grâce aux outils de l’optimisation convexe.