Utilisation de la modulation hiérarchique dans l'allocation des ressources dans les systèmes OFDMA

On the use of hierarchical modulation for resource allocation in OFDMA-based networks

• Auteur / Autrice : Anis Jdidi
• Direction : Tijani Chahed
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications
• Date : Soutenance le 03/11/2011
• Etablissement(s) : Evry, Institut national des télécommunications
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
• Partenaire(s) de recherche : Université : Université Pierre et Marie Curie (Paris ; 1971-2017)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Télécommunications

Communications par étalement du spectre

Multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence

Mots clés libres

OFDMA

Modulation hiérarchique

Modélisation au niveau flux

OFDMA

Hierarchical modulation

Flow-level modeling

Proportional fairness

Relay

Résumé

Nous proposons dans cette thèse d'exploiter la Modulation Hiérarchique (MH) dans un système OFDMA avec et sans utilisation des relais en vue d'améliorer d'avantage la capacité du système en tirant profit de la diversité d'utilisateurs. MH permet de transmettre un flux supplémentaire à un utilisateur de bonnes conditions radio sur une sous-porteuse initialement allouée à un utilisateur de mauvaises conditions radio. Ceci est différent des techniques classiques d’allocation de ressources proposées dans la littérature qui respectent une orthogonalité parfaite lors de l'allocation : une sous-porteuse est allouée à un seul utilisateur et aucun autre utilisateur ne pourra l'utiliser en même temps. Dans la littérature, la plupart des travaux qui se sont intéressés à l'utilisation de la MH se sont concentrés seulement sur les performances en termes de couche basse avec un nombre fixe d'utilisateurs dans le système correspondant à une configuration statique. Toutefois, cette configuration ne reflète pas la dynamicité du nombre d'utilisateurs dans un tel système, où les utilisateurs arrivent selon une loi aléatoire et partent après avoir fini leurs services. Dans cette thèse, nous exposons l'étude des performances de l'utilisation de la MH avec des configurations dynamiques d'utilisateurs correspondant à une étude au niveau flux. Cela nous permet d'évaluer les performances en termes de nouvelles métriques à savoir le temps moyen de transfert et la probabilité de blocage qui sont importantes pour l'utilisateur et pour l'opérateur.

We investigate, in this thesis, the use of Hierarchical Modulation (HM), a physical layer technique that enables to exploit multiuser diversity, for resource allocation in OFDMA-based systems with and without use of relaying, so as to improve the system capacity. HM allows the sharing of the resources, namely subcarriers and power, between users of different radio conditions by sending an additional stream to a user with good radio conditions on a subcarrier that was initially allocated to carry an original stream to a user with lower radio conditions. And this, without affecting the original user's rate nor the total amount of power assigned to the shared subcarrier. In the literature, most of the works that consider the use of HM focus solely on the physical layer performance, notably in terms of the bit error rate. And this for a static user scenario,i.e., with a fixed number of users in the system, each with an infinite service duration. This configuration however does not reflect the real system behavior where the number of users is dynamic, i.e., the users come to the system at random time epochs and leave it after a finite duration, corresponding to the completion of their services. The study of the system at the flow-level, as opposed to the packet level, for a dynamic user configuration, enables us to investigate the realistic relationship between capacity and demand and to quantify several system-level performance metrics, such as mean transfer times and blocking rates, which are meaningful both to the user and the network operator/provider.