Allocation de ressources pour des systèmes multi-utilisateur en lien ascendant

Resource allocation for multiuser uplink systems

• Auteur / Autrice : Alberto Suárez Real
• Direction : David Gesbert, Eitan Altman
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, traitement du signal et des images
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Nice

Mots clés

Mots clés contrôlés

Accès multiple par différence de code

Ordinateurs -- Mémoires à accès sélectif

Systèmes à entrées multiples et à sorties multiples

Résumé

Dans cette thèse nous étudierons l’allocation de puissance optimale pour des systèmes de communication multi utilisateur en lien ascendant. L’ordre de décodage et l’allocation de puissance optimaux pour minimiser la consommation totale de puissance sont déterminés lorsque les utilisateurs ont des contraintes de débit et que la suppression d’interférence est utilisée dans la station de base. De plus, nous chercherons à déterminer dans quelles conditions il est possible de faire une allocation distribuée en ne se basant que sur les connaissances statistiques du système. Par la suite nous considérerons les systèmes a entrées multiples sorties multiples, afin d’obtenir les matrices de précodage optimales pour que chaque utilisateur maximise son taux de transmission ergodique avec la seule connaissance des statistiques des canaux. Les bénéfices de l’utilisation d’un signal de coordination et de décodages successifs sont analysés. Ensuite, nous considérerons un scénario dans lequel les terminaux mobiles ont la possibilité de se connecter simultanément à plusieurs stations de base en utilisant des bandes de fréquence non superposées. L’allocation de puissance optimale est dérivée pour différents types de récepteurs et un algorithme itératif est proposé pour obtenir l’allocation optimale. Finalement, nous considérerons les contrôles d’accès au canal décentralisé entre utilisateurs choisis aléatoirement parmi une population nombreuse, avec de nombreuses interactions entre paires d’utilisateurs où les utilisateurs sont en concurrence pour une opportunité d’accès. Le choix du niveau de puissance est fait par chaque utilisateur, et nous analyserons à la fois les scénarios d’équipe et non coopératifs.

In this thesis we study the subject of resource allocation for uplink communication systems. When users have target rate constraints and interference cancelation is used at the base station we provide the optimal decoding order and power allocation in order to minimize the power consumption. In addition conditions are derived under which the allocation can be done in a distributed way, with only some knowledge of the statistics of the system. We then proceed to consider multiple-input multiple-output (MIMO) systems, and obtain the optimal precoding matrices such that each user maximizes its own ergodic transmission rate from the sole knowledge of the overall channel statistics. The benefits of using a coordination signal and successive decoding are analyzed. Next, a scenario in which mobile terminals can be simultaneously connected to several base stations, using non-overlapping frequency bands is considered. The optimal power allocation in terms of sum rate is derived for different receiver types and an iterative algorithm proposed to achieve the optimal allocation. Finally, we consider decentralized medium-access control in which many pairwise interactions, where users compete for a medium access opportunity, occur between randomly selected users that belong to a large population. The choice of power level is done by each user, and both team and noncooperative scenarios are analyzed.