Etude et optimisation de solutions reposant sur les réseaux cellulaires existants pour l'internet des objets

par Louis-Adrien Dufrene

Thèse de doctorat en Télécommunications

Sous la direction de Jean-François Hélard.

Soutenue le 14-12-2017

à Rennes, INSA , dans le cadre de École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes) , en partenariat avec Université Bretagne Loire (Comue) , Orange (Firme) (entreprise) , Institut d'électronique et de télécommunications (Rennes) (laboratoire) et de Laboratoire de recherche Systèmes de Communications / Sys’Com (laboratoire) .


  • Résumé

    L'Internet des objets (ldO) connaît un intérêt grandissant depuis plusieurs années, avec la multiplication des objets dits « connectés » et des applications associées. Pour assurer la connectivité de ces objets, des réseaux sans fil longue portée à faible consommation énergétique, dédiés à l'ldO, ont été développés, ces réseaux proposant une connectivité adaptée aux contraintes propres de l'ldO. Plus récemment, le 3GPP a fait évoluer ses technologies 2G et 4G pour pouvoir également fournir des solutions de connectivité adaptées à l'ldO. Pour obtenir l'extension de couverture requise, ces évolutions utilisent entre autres un mécanisme de répétition en aveugle. Dans ce contexte, cette thèse s'intéresse aux mécanismes de recombinaison au sein du récepteur et à l'impact de l'évolution temporelle du canal de propagation et des imperfections du système sur les performances de ces mécanismes, en prenant la technologie 2G comme cas d'application. Tout d'abord, nous nous intéressons aux performances des différents mécanismes dans le cadre d'un récepteur sans imperfection. Puis, nous considérons une synchronisation fréquentielle imparfaite et une estimation de canal imparfaite. Dans ce dernier cas, de nouveaux schémas de recombinaison mixte, alliant deux mécanismes de recombinaison successifs, sont proposés. Enfin, la dernière partie de l'étude consiste en une implémentation du système complet sur des cartes radio-logicielles. Les résultats de cette thèse peuvent être exploités afin d'adapter le schéma de combinaison en fonction de l'application visée, et ainsi de réduire la consommation énergétique du système.

  • Titre traduit

    Study and optimisation of solutions based on the current cellular networks for the Internet of thingd


  • Résumé

    The Internet of Things (loT) is a concept, where a large number of connected devices are communicating together through the same network, constituting an autonomous and intelligent entity. The increasing number of connected devices and IoT services confirms the growing interest for the loT and its applications. To provide connectivity to the devices, several dedicated wireless low power and wide area networks have been created. Recently, with the Release 13, the 3GPP decided to modify the 2G and 4G technologies, to be able to also provide such connectivity for the loT devices, creating the field of Cellular-loT. These evolutions imply a coverage extension compared to the legacy technologies. To obtain this extension, these new standards especially use a blind repetition mechanism. In this context, this thesis studies the performance of several diversity combiners at the receiver, and observes the impact of the temporal evolution of the propagation channel and of imperfections in the receiver. The 2G GSM system is chosen as the application case. Firstly, we consider a receiver without imperfection. Secondly, we consider imperfect frequency synchronization in the receiver. Then, we consider imperfect channel estimation and propose a hybrid combining scheme, obtained by mixing two different combining mechanisms. Finally, in the last part of our study, we carry out a hardware implementation of the system into a software-radio platform. With the theoretical and simulation results provided in this thesis, one can better evaluate the potential of each combining scheme proposed in the framework of loT communications to efficiently benefit from blind repetition mechanisms.


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