Évolution des techniques multi-antennaires dans les futures bandes de communication 6G

Evolution of Multi-Antenna Techniques in Future 6G Frequency Bands

• Auteur / Autrice : Thibaut Rolland
• Direction : Matthieu Crussière, Marie Le Bot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications
• Date : Soutenance le 24/02/2026
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Orange (entreprise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique
• Jury : Président / Présidente : Charlotte Langlais
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Goursaud, Jean-Pierre Cances, Marion Berbineau, Vincent Choqueuse, Jean-Baptiste Doré
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claire Goursaud, Jean-Pierre Cances
• DOI : 10.70675/025996bcz9b60z4938z8be0za81d5e343c45

Mots clés

Mots clés contrôlés

6G (téléphonie mobile)

Systèmes à entrées multiples et à sorties multiples

Ondes millimétriques

Multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence

Mots clés libres

6G

Ondes millimétriques

OFDM

MIMO distribué

Alignement des trajets LoS

Taux d’erreur binaire

6G

Millimeter-wave

OFDM

Distributed MIMO

LoS alignment

Bit error rate

Résumé

Cette thèse étudie les performances des systèmes MIMO distribués opérant en ondes millimétriques, dans un contexte de réseaux cellulaires de nouvelle génération. Dans ces architectures, plusieurs stations de base géographiquement distribuées coopèrent pour transmettre vers un même utilisateur, offrant des gains potentiels en diversité et en couverture, mais introduisant également de fortes contraintes de synchronisation et de cohérence fréquentielle. L’analyse repose sur une modélisation fine du canal radio basée sur les modèles CDL du 3GPP, intégrant les composantes en visibilité directe (LoS) et hors visibilité directe (NLoS), ainsi que les différences de temps d’arrivée liées à la géométrie du réseau. L’impact du non-alignement temporel des trajets LoS sur la sélectivité fréquentielle du canal et sur les performances en taux d’erreur binaire (BER) est mis en évidence. Une stratégie de beamforming analogique avec compensation de phase et de retard est proposée afin de réaligner les contributions LoS au niveau du récepteur. Une analyse statistique du signal reçu permet de dériver des expressions analytiques du BER, validées par des simulations Monte Carlo en environnement OFDM. Les résultats montrent que la compensation temporelle améliore significativement les performances, tout en conservant une complexité réduite par rapport aux techniques de précodage numérique classiques.

This thesis investigates the performance of distributed MIMO systems operating in millimeter-wave bands, in the context of next-generation cellular networks. In such architectures, multiple geographically distributed base stations cooperate to transmit towards a single user, offering potential gains in diversity and coverage, while introducing stringent synchronization and frequency coherence constraints. The analysis relies on a detailed radio channel modeling based on 3GPP CDL models, including line-of-sight (LoS) and nonline- of-sight (NLoS) components, as well as geometry-induced differences in propagation delays. The impact of LoS path misalignment on the frequency selectivity of the channel and on the bit error rate (BER) performance is highlighted. An analog beamforming strategy with phase and delay compensation is proposed to realign LoS contributions at the receiver side. A statistical analysis of the received signal enables the derivation of analytical BER expressions, which are validated through Monte Carlo simulations in OFDM systems. The results demonstrate that delay compensation significantly improves performance while maintaining a lower complexity compared to conventional digital precoding techniques.