TABA Somia
- taba.somia@univ-guelma.dz
Thesis title
Thesis title (Ar)
Thesis title (Fr)
keywords
keywords (Ar)
keywords (Fr)
Abstract
The demands of current wireless and mobile communication applications in terms of speed and reliability are increasing. In fact, the challenge imposed by this exponential progression has led to the development of innovative transmission methods for future systems. In recent years, a new radio-mobile network architecture has been proposed with the potential remarkable both to increase the spectral efficiency and to take into account the practical questions in particular in terms of flow and spectral and energy efficiency. This is Massive MIMO technology (Massive MIMO: MaMIMO) which consists of a large-scale multi-antenna transmission method exploiting a large number of antennas typically at the base station in order to increase, among other things, the data rates of transmission. However, the association of Multi-antenna systems with OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) have various limitations including loss of spectral efficiency due to the cyclic prefix used in OFDM. As a result, solutions based on multi-carrier modulations based on filter banks, or Filter Bank Multicarrier (FBMC) in English, a variant of OFDM using Single Carrier-Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) in English and non-orthogonal or Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) multiple access techniques have been proposed to replace OFDM / OFDMA in the context of future wireless systems, in this case fifth generation (5G) wireless systems which should be deployed soon (early 2020) as well as future radio-mobile systems (beyond 5G). In fact, these Modulations and access techniques have many advantages in comparison with OFDM / OFDMA, in particular the no need for a guard interval and maximum spectral efficiency. Other solutions consisted of the use of millimeter waves proposed. Although these waves have very interesting advantages in terms of spectral efficiency, unfortunately they
are strongly attenuated during their propagation in free space which considerably reduces the range and the quality of transmission. The objective of this thesis is to study and develop advanced techniques for improving the overall performance of massive MIMO systems using modern optimization methods. Emphasis will be placed on the examination of spectral-energy efficiency trade-offs, the reduction of peak-to-average power ratio (PAPR) problems and interference in massive MIMO systems, the choice of modulations. and multiple access techniques as well as the estimation error of the radio channel. Tests, if necessary practical realizations, will also be possible.
Abstract (Ar)
تزداد متطلبات تطبيقات الاتصالات اللاسلكية والهاتفية الحالية من حيث السرعة والموثوقية. في الواقع ، أدى التحدي الذي فرضه هذا التقدم الأسي إلى تطوير أساليب نقل مبتكرة للأنظمة المستقبلية. في السنوات الأخيرة ، تم اقتراح بنية شبكة راديوية متنقلة جديدة تنطوي على إمكانات ملحوظة لزيادة الكفاءة الطيفية ومراعاة المسائل العملية ، لا سيما من حيث السرعة والكفاءة الطيفية والطاقة. هذه هي تقنية Massive MIMO (Massive MIMO: MaMIMO) والتي تتكون من طريقة إرسال متعددة الهوائيات على نطاق واسع تستغل عددًا كبيرًا من الهوائيات عادةً في المحطة الأساسية من أجل زيادة معدلات بيانات انتقال. ومع ذلك ، فإن ربط أنظمة متعددة الهوائيات مع OFDM (مضاعفة تقسيم التردد المتعامد) له قيود متعددة بما في ذلك فقدان الكفاءة الطيفية بسبب البادئة الدورية المستخدمة في OFDM. نتيجة لذلك ، تعتمد الحلول القائمة على تعديلات متعددة شركات الاتصالات على بنوك التصفية أو Filter Bank
Multicarrier (FBMC) باللغة الإنجليزية ، وهو متغير من OFDM باستخدام وصول متعدد الموجات الحاملة الفردية أو النفاذ المتعدد بتقسيم الموجة الحاملة الواحدة (SC-FDMA) باللغة الإنجليزية وتقنيات الوصول المتعدد غير المتعامدة أو غير المتعامدة تم اقتراح الوصول باللغة الإنجليزية (NOMA) ليحل محل OFDM / OFDMA في سياق الأنظمة اللاسلكية المستقبلية ، وفي هذه الحالة ، سيتم إنشاء أنظمة لاسلكية من الجيل الخامس (5G) قريبًا (أوائل عام 2020) وكذلك أنظمة الراديو المحمولة في المستقبل (بعد 5G). في الواقع ، تتمتع هذه التشكيلات وتقنيات النفاذ بالعديد من المزايا بالمقارنة مع OFDM / OFDMA ، لا سيما الحاجة إلى فاصل حارس والحد الأقصى من الكفاءة الطيفية. وتألفت حلول أخرى من استخدام موجات ملليمتر المقترحة. على الرغم من أن هذه الموجات لها مزايا مثيرة للاهتمام من حيث الكفاءة الطيفية ، إلا أنها للأسف مخففة إلى حد كبير أثناء انتشارها في الفضاء الحر ، مما يقلل بشكل كبير من نطاق وجودة الإرسال. الهدف من هذه الرسالة هو دراسة وتطوير التقنيات المتقدمة لتحسين الأداء العام لأنظمة MIMO الضخمة باستخدام طرق التحسين الحديثة. وسيتم التركيز على فحص مفاضلات كفاءة الطاقة الطيفية ، والحد من مشاكل نسبة القدرة من الذروة إلى المتوسطة (PAPR) والتداخل في أنظمة MIMO الضخمة ، واختيار التشكيلات. وتقنيات نفاذ متعددة وكذلك خطأ تقدير القناة الراديوية. الاختبارات ، إذا كان الإدراك العملي اللازم ، سيكون ممكنًا أيضًا
Abstract (Fr)
Les exigences des applications de communication sans fil et mobile actuelles en termes de débit et de fiabilité augmentent de plus en plus. En fait, le défi imposé par cette progression exponentielle a conduit au développement de méthodes innovantes de transmission pour les futurs systèmes. Ces dernières années, une nouvelle architecture de réseau radio-mobile a été proposée avec le potentiel remarquable à la fois d'accroître l'efficacité spectrale et de prendre en compte les questions pratiques notamment en termes de débit et efficacités spectrale et énergétique. Il s’agit de la technologie MIMO Massif (Massive MIMO: MaMIMO) qui consiste en une méthode de transmission multi-antennes à large échelle exploitant un grand nombre d’antennes typiquement à la station de base afin d’accroître entre autres les débits de transmission. Toutefois, l’association des systèmes multi-antennes avec l’OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) présentent de diverses limitations notamment la perte en efficacité spectrale due au préfixe cyclique utilisé dans l’OFDM. Par suite, des solutionsbasées sur des modulations multiporteuses à base de bancs de filtres, ou Filter Bank
Multicarrier (FBMC) en anglais, une variante de l'OFDM utilisant l'accès multiple mono- porteuse ou Single Carrier-Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) en anglais et des technique d'accès multiple non orthogonal ou Non- Orthogonal Multiple Access en anglais (NOMA), ont été proposées pour remplacer lOFDM/OFDMA dans le cadre des futurs systèmes sans fil en l’occurrence les systèmes sans fil de la cinquième génération (5G) qui devraient être déployés prochainement (début 2020) ainsi que les futurs systèmes radio-mobiles (au-delà de la 5G). En fait, ces modulations et techniques d'accès présentent de nombreux avantages en comparaison avec l’OFDM/OFDMA notamment le non besoin d’intervalle de garde et une efficacité spectrale maximale. D'autres solutions consistaient à l'utilisation des ondes millimétriques ont proposées. Malgré que ces ondes présentent des avantages très intéressants en terme d'efficacité spectrale, malheureusement elles sont fortement atténuées lors de leur propagation en espace libre ce qui réduit considérablement la portée et la qualité de transmission. L’objectif de cette thèse est d’étudier et développer de techniques avancées permettant l'amélioration des performances globales des systèmes MIMO massifs en utilisant des méthodes modernes d'optimisation. L'accent sera mis sur l'examen de compromis d'efficacité spectrale-énergétique, la réduction des problèmes du facteur de crête (Peak-to-Average Power Ratio: PAPR) et des interférences dans les systèmes MIMO Massifs, le choix de modulations et techniques d'accès multiple ainsi que l’erreur d’estimation du canal radio. Des tests, le cas échéant des réalisations pratiques, seront également envisageables.
Scientific publications
Scientific publications
Scientific conferences
Scientific conferences