Mécanismes de retransmission Hybrid-ARQ en radio-cognitive.

Hybrid-ARQ mechanisms in a radio-cognitive context.

• Auteur / Autrice : Romain Tajan
• Direction : Inbar Fijalkow, Charly Poulliat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : STIC (sciences et technologies de l'information et de la communication) - Cergy
• Date : Soutenance le 05/12/2013
• Etablissement(s) : Cergy-Pontoise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Equipes Traitement de l'Information et Systèmes (Cergy-Pontoise, Val d'Oise ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Duhamel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eitan Altman, Véronique Serfaty
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Ciblat, Michele Zorzi

Mots clés

Mots clés libres

Radio-cognitive

Hybrid-ARQ

Limitation d'interférence

Processus de Décisions Markoviens

Radio-cognitive

Hybrid-ARQ

Interference mitigation

Markov Decision Processes

Résumé

Dans les standards actuels tels que HSDPA ou LTE, des protocoles de retransmissions (ARQ: Automatic Repeat reQuest) sont utilisés conjointement au codage de canal afin de palier aux erreurs dues à l'absence ou la mauvaise de connaissance de canal à la transmission. On garantit ainsi la fiabilité du lien physique pour les couches OSI supérieures (du moins un taux d'erreur paquet faible). De tels protocoles sont appelés protocoles de retransmission hybrides (HARQ). L'objet de cette thèse est de proposer des outils permettant l'analyse et l'optimisation des systèmes de communication en présences de protocoles HARQ avec une emphase particulière sur les systèmes cognitifs.Dans la première partie, nous étudierons un système point-à-point dans lequel trois différents protocoles HARQ adaptatifs seront considérés. Dans un premier temps, nous considérerons le régime asymptotique (i.e. codes optimaux gaussiens). Nous proposerons, dans ce cas, deux optimisations possibles : la minimisation de la puissance moyenne sous la contrainte de débit moyen et la maximisation du débit moyen sous une contrainte de puissance moyenne. Nous montrerons que les Processus de Décision Markoviens (MDP) sont des outils adaptés aux problèmes d'optimisation considérés.Dans les standards actuels tels que HSDPA ou LTE, des protocoles de retransmissions (ARQ: Automatic Repeat reQuest) sont utilisés conjointement au codage de canal afin de palier aux erreurs dues à l'absence ou la mauvaise de connaissance de canal à la transmission. On garantit ainsi la fiabilité du lien physique pour les couches OSI supérieures (du moins un taux d'erreur paquet faible). De tels protocoles sont appelés protocoles de retransmission hybrides (HARQ). L'objectif de cette thèse est de proposer des outils permettant l'analyse et l'optimisation des systèmes de communication en présences de protocoles HARQ avec une emphase particulière sur les systèmes cognitifs. La radio cognitive est une approche permettant à des utilisateurs non-licenciés de communiquer dans les mêmes bandes de fréquences que des utilisateurs licenciés afin d'augmenter l'efficacité spectrale des réseaux sans fil. Les utilisateurs secondaires doivent néanmoins limiter les interférences générées sur les signaux des utilisateurs primaires. Dans ce contexte, nous étudierons les débits atteignables par un utilisateur secondaire utilisant l'observation du protocole HARQ de l'utilisateur primaire afin de contrôler son interférence.

Automatic Repeat Request protocols (ARQ) are widely implemented in current mobile wireless standards such as HSDPA and LTE. In general, ARQ protocols are combined with channel coding to overcome errors caused by the lack of channel knowledge at the transmitter side. These protocols are called Hybrid ARQ protocols (HARQ). HARQ protocols ensure a good reliability (at least a small packet error rate) of the physical layer for the OSI upper layers. The purpose of this thesis is to provide tools for the analysis and the optimization of HARQ communication systems with an emphasis on cognitive systems. Cognitive Radio (CR) is an approach aiming to increase the spectral efficiency of wireless networks. In a CR context, unlicensed users are allowed to communicate within the same frequency bands and at the same time as licensed users. Secondary users must however limit the amount of interference generated on the primary users signals. In this thesis, we consider a scenario in which the secondary user interferes a primary user employing a HARQ protocol. When the secondary user knows the state of the primary HARQ protocol, we show that a joint power and rate allocation can be performed to limit the interference.