Interference Management in Wireless Communication Systems

Autor: Fadlallah, Yasser
Přispěvatelé: Lab-STICC_TB_CACS_COM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Signal et Communications ( SC ), Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris], Université Européenne de Bretagne, Ramesh Pyndiah, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Signal et Communications (SC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Télécom Bretagne, Université de Bretagne Occidentale, Ramesh PYNDIAH, Aïssa-El-Bey, Abdeldjalil, Télécom Bretagne (devenu IMT Atlantique), Ex-Bibliothèque
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2013
Předmět:
Interference alignment
[ INFO.INFO-TS ] Computer Science [cs]/Signal and Image Processing
[INFO.INFO-NI] Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI]
[INFO.INFO-TS] Computer Science [cs]/Signal and Image Processing
[ INFO.INFO-NI ] Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI]
Précodage
Débit de transmission
Precoding
Data rate
Systèmes MIMO
[ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
Alignement d'interférences
Alignement d'interférence
sparse decoder
MIMO systems
Detection
[INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI]
[INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing
Bit error rate
Gestion d'interférences
Interference management
[SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
Taux d'erreur binaire
[SPI.SIGNAL] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
Zdroj: Signal and Image processing. Université Européenne de Bretagne, 2013. English
Networking and Internet Architecture [cs.NI]. Télécom Bretagne; Université de Bretagne Occidentale, 2013. English
Popis: Wireless communications have known an exponential growth and a fast progress over the past few decades. Nowadays, wireless mobile communications have evolved over time starting with the first generation primarily developed for voice communications, and reaching the fourth generation referred to as long term evolution that offers an increasing capacity with much more users via different radio interface together with core network improvements. Overall throughput and transmission reliability are among the essential measures of service quality in a mobile communication system. Such measures are mainly subjected to interference management constraint in a multi-user network. Interference management is at the heart of wireless regulation and is essential for maintaining a desirable throughput while avoiding the detrimental impact of interference at the undesired receivers. Our work is incorporated within the frame-work of interference network where each user is equipped with single or multiple antennas. The goal is to resolve the challenges that wireless communications face taking into account the achievable rate and the complexity cost. We address both transmission cases, downlink and uplink in mobile communication. First of all, we describe the interference alignment scheme proposed to deal with the interference caused by users sharing the same medium and using the same resources. Then, we consider the single input single output interference channel, and we show that although interference alignment is sub-optimal in the finite power region, it is able to achieve a significant overall throughput. We propose to optimize the design in order to achieve enhanced sum-rate performance in the practical SNR region. Firstly, we introduce a way to optimize the precoding subspaces at all transmitters, exploiting the fact that channel matrices in the interference channel model of a single input single output channel are diagonal. Secondly, we propose to optimize jointly the set of precoder bases within their associated precoding subspaces. To this end, we combine each precoder with a new combination precoder, and this latter seeks the optimal bases that maximizes the network sum-rate. The second part addresses the detection side in the downlink transmission in presence of the interference alignment scheme. The interference are assumed to be aligned at each receiver and of the same space dimensions as the desired signal, which transforms the decoding model into a determined linear model. Our approach of resolving the decoding problem is different from the classical approaches based on the interference estimation. The main idea is to separate the desired streams from the interference using higher-order cumulants blindly. We show the equivalence between the problem to resolve and the determined blind source separation problem. Then, we propose to separate the desired signal from the interference through a joint diagonalization of the fourth-order cumulants matrices. The third part addresses the uplink transmission in the absence of any precoding scheme. We shows that jointly decoding both desired signal and interference can achieve a full receive diversity. In this respect, we describe the joint optimal detector, which is characterized by a very high computational cost depending on the dimension of the decoding problem. Then, we try to find out alternative detectors that significantly reduce the computational cost at the detriment of error rate performance. The proposed detectors are robust even if the decoding problems are underdetermined. We also propose a channel coding scheme that uses a convolutional code at the transmitter side and a turbo-detector at the receiver side in order to increase the reliability of transmission.
Les communications mobiles sans fil ont connu un progrès très rapide pendant les dernières décennies. Ca a commencé avec les services vocaux offerts par les systèmes de la première génération en 1980, arrivant jusqu'aux systèmes de la quatrième génération avec des services internet haut débit et un nombre important d'utilisateurs, et dans quelques années les systèmes de la cinquième génération avec encore plus de débit et d'utilisateurs. En effet, les caractéristiques essentielles qui définissent les services et les qualités des services dans les systèmes de communication sans fil sont: le débit, la fiabilité de transmission et le nombre d'utilisateurs. Ces caractéristiques sont fortement dépendantes et liées entre elles, et sont soumises à la gestion des interférences entre les différents utilisateurs. Les interférences entre-utilisateurs arrivent quand plusieurs émetteurs, dans une même zone, envoient simultanément à leurs propres destinataires en partageant la même bande de fréquence. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la gestion d'interférence entre utilisateurs, méthodes classiques et avancées, de deux côtés émission et réception. Ensuite, nous proposons des nouvelles contributions dans des différents contextes afin d'améliorer les performances. Cette thèse est divisée en plusieurs parties. Dans la première partie, une présentation concise de l'état de l'art sur des techniques de gestion et de réduction d'interférences entre utilisateurs. Ensuite, nous introduisons le concept d'une méthode dite d'Alignement d'Interférence, où nous proposons des améliorations algorithmiques dans les canaux mono-antenne afin d'augmenter le débit. Enfin, nous supposons les deux cas suivants: l'application et l'absence du schéma d'IA à l'émission, et nous proposons d'utiliser des méthodes existantes ou bien nouvelles pour la détection du côté récepteur.
Databáze: OpenAIRE
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