Conception de transmetteurs et de récepteurs pour des systèmes à interférences avec antennes multiples

Transmitter and receiver design for multi-antenna interfering systems

• Auteur / Autrice : Francesco Negro
• Direction : Dirk T. M. Slock
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique et communications
• Date : Soutenance le 26/09/2012
• Etablissement(s) : Paris, ENST
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
• Jury : Président / Présidente : Luc Deneire
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mérouane Debbah, David Gesbert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Maxime Guillaud, Eduard Jorswieck

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radio -- Interférence

Systèmes à entrées multiples et à sorties multiples

Systèmes de communication sans fil

Mots clés libres

Radio cognitive

Cognitive radio

Résumé

Dans des systèmes de communication sans fil modernes, la demande de débit de transmission des données par utilisateur est en croissance constante. Pour soutenir la forte demande de débit de données des utilisateurs une solution possible est de rapprocher l'utilisateur de la station de base émettrice et donc déployer une infrastructure réseau très dense. Dans cette configuration nous obtenons de fortes interférences. L’interférence a été souvent identifiée comme le principal obstacle des systèmes modernes de communications sans fil cellulaires. Cette considération a conduit à d'intenses activités de recherche qui a récemment poussé les opérateurs de réseaux et les fabricants à inclure de manière plus proactive et efficace pour supprimer/contrôler les interférences. D'un point de vue théorie de l'information, ce problème peut être mathématiquement étudié comme, ce qui est appelé, un canal d'interférence. Dans la première partie de cette thèse, nous concentrons notre attention à la conception de l'émetteur pour le canal d'interférence avec des terminaux avec antennes multiples. Nous proposons l'optimisation conjointe de l'émetteur et du récepteur en fonction de deux critères: l'alignement des interférences et la maximisation la somme pondérée des débits. La deuxième partie de la thèse est consacrée au problème de conception de l'émetteur dans le scénario de la radio cognitive. Nous commençons à considérer un scénario Underlay, ensuite, nous passons au scénario Interweave. L'objectif est de concevoir les émetteurs et les récepteurs, au niveau du réseau secondaire, telle que l'interférence, générée à chaque récepteur principal, est égal à zéro.

In modern wireless communication systems, the per-user data rate demand is constantly growing. To sustain the heavy user data rate demand, network operators try to deploy cellular system with more cells and applying more efficient spectrum reuse techniques. One possible solution to increase system throughput is to get the user closer to the transmitting base station and hence deploy very dense network infrastructure. In this setup strong interference situations will result. Interference has been identified as the main bottleneck of modern wireless cellular communication systems. With small dense cells this is more the case. This consideration has led to intense research activities that has recently pushed network operators and manufacturers to include more proactive and efficient way to suppress/control interference. From an information theoretic point of view this problem can be mathematically studied as an interference channel. In the first part of this thesis, we focus our attention on the beamforming design for the interference channel with particular focus on the MIMO case. There we propose the joint optimization of linear transmitter and receiver according to two criteria : Interference Alignment and weighted sum rate maximization. The second part of the thesis is devoted to the beamforming design problem in cognitive radio settings. We start considering an underlay scenario where the secondary network is modeled as a MISO interference channel. Then we move to the MIMO interweave cognitive radio. There the objective is to design the transmitters and receivers, at the secondary network, such that the interference, generated at each primary receiver, is zero.