Mécanismes d'adaptation de lien pour des systèmes multi-porteuses de future génération à étalement de spectre

Design of link adaptation mechanisms for future generation multi-carrier spread-spectrum (MC-SS) systems

• Auteur / Autrice : Thierry Lestable
• Direction : Jean-Claude Dany
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Mc-cdma

Résumé

Ces travaux développent de nouvelles stratégies d'allocation de ressources et de lien radio, fondées sur les multiples degrés de liberté disponibles dans les systèmes multi-porteuses. Les mécanismes d'adaptation proposés fournissent des solutions adéquates quant à une utilisation il efficace du spectre radio, en vue de la fourniture d'un mélange de services dans un environnement radio fluctuant de réseaux hétérogènes. Il est ainsi démontré que l'utilisation: d'une adaptation conjointe optimale du débit et de la puissance fournit une amélioration performante pour des systèmes multi-porteuses à étalement de spectre. Une analyse explicite de ce gain de performance en fonction des conditions du canal radio, et de la diversité fréquentielle disponible, est aussi présentée. De plus, des expressions analytiques concernant l'estimation de la puissance de bruit lors d'une transmission MC-CDMA ont été calculées. Une analyse théorique détaille l'évaluation comparative de plusieurs schémas de diversité pour une détection mono-utilisateur. Une analyse est présentée concernant l'interaction entre les stratégies d'allocation de ressource proposées en MC-CDMA, et les contraintes de QoS imposées par le mélange de services, avec les politiques de priorité correspondantes. Une représentation géométrique originale de la capacité, ainsi que du taux d'erreur du système, est proposée, permettant une réduction de la complexité des algorithmes d'adaptation de lien. Finalement, une analyse détaillée de la capacité asymptotique du système dans un contexte de diversité multi-utilisateurs a été réalisée. Une étude de performance relatives à deux applications multimédia, envisagées dans le cadre des futures systèmes de transmission haut débit, conclue ce travail. La faisabilité de flux vidéo adaptatifs de haute qualité, ainsi que la robustesse du tatouage numérique d'images sont démontrées dans le cadre d'un système de transmission respectivement de type HiperLAN/2 et MC-CDMA.

New Link Adaptation/Resource Allocation strategies based on multiple degrees of freedom available in Multi-Carrier systems and applicable across protocol layers L1 and L2 have been developed in this work. The proposed adaptation mechanisms provide adequate solutions for efficient use of radio spectrum for delivery of mix of services in highly fluctuating radio environment of heterogeneous networks. Most of innovative Link Adaptation/Resource Allocation strategies proposed in this work result from multiple degrees of freedom inherently available in multi-carrier air interfaces. In effect, it has been demonstrated that the use of OPRA (Bit loading) provides a high performance improvement for MC-SS systems. An explicit analysis of how the achievable performance gain varies as a function of the radio channel conditions and the corresponding available frequency diversity is also presented. Further, closed form analytical expressions for the noise estimation in MC-CDMA transmission have been calculated. A theoretical analysis presented in this connection details the comparative performance evaluation of several diversity schemes for Single User Detection. Interaction between the Resource Allocation strategies based on multiple degrees of freedom available in MC-CDMA systems and the QoS constraints of 'mixed services' along with the corresponding scheduling policies has been analysed. A novel geometric representation of system through put vs BER leading to a significant reduction of complexity of Link Adaptation algorithms is proposed. Finally, detailed analysis of asymptotic system capacity in context of 'multi-user' diversity has been performed. A performance evaluation study of two real world applications enabled by the future high bit transmission system concludes this work. The, feasibility of highly adaptive high quality video streaming and the robustness of digital watermarking in case of HiperLAN/2 and MC-CDMA respectively has been demonstrated.