Ecole d'ingénieur et centre de recherche en télécommunications

Imran LATIF

Imran LATIF
Imran LATIF
Eurecom - Communications Mobiles 
Doctorant ( 2010 - 2013)
Alumni EURECOM

Thèse

Méthodologies pour l'évaluation de performance système à grande échelle avec applications au système LTE

Responsable(s)

 

L'objectif de cette thèse est de souligner l'importance de l'abstraction de la couche physique (PHY abstraction) dans l'évaluation des systèmes LTE (Long Term Evolution). Cette thèse propose une approche pragmatique pour l'utilisation de PHY abstraction dans les simulateurs des systèmes LTE. PHY abstraction est un outil très important pour l'évaluation des systèmes LTE à grande échelle car il est efficace, pratique et à complexité réduite . Dans cette thèse, nous prouvons que, à part son objectif principal et qui consiste à fournir un indicateur instantané de la qualité de liaison pour l'évaluation du système, le PHY abstraction peut aussi: améliorer le feedback de l'indicateur sur la qualité de canal (CQI) en se basant sur les différentes configurations d'antennes, et la prédiction de la performance des réseaux LTE en se basant sur des mesures de canal réelles.

 

Cette thèse est principalement divisée en deux parties: méthodologies et applications. La première partie présente la conception complète et la méthodologie de validation des systèmes de captage PHY pour différentes configurations d'antennes correspondant à des différentes modes de transmissions en LTE. La validation est effectuée en utilisant des simulateurs de niveau de liaison. Nous soulignons aussi les astuces de calibrage nécessaires pour que la production PHY soit précise dans la prédiction de la performance de capacité réalisant turbo-codes.

Pour le cas particulier de multi-utilisateur  multiple-input multiple-output (MU MIMO) un modèle amélioré de l'abstraction PHY est présenté, il exploite la connaissance du fait que l'interférence multi-utilisateur (MUI) s'écarte considérablement de son hypothèse Gaussienne et doit donc être utilisé pour la prédiction de la performance de PHY notamment dans le cas des récepteurs  conscients de brouillage. La première partie présente aussi une  nouvelle démarche d'abstraction PHY semi-analytique pour intégrer l'hybride demande de répétition automatique incrémentielle de redondance (IR HARQ) concernant une variété de cession de blocs de ressources dans le LTE. Ca permettra aussi de réduire les besoins de stockage pour PHY abstraction en abaissant le nombre de courbes de référence requis de centaines à seulement trois.

 

La deuxième partie présente différents scénarios, là où les concepts de PHY abstraction peuvent être utilisés davantage. L'utilisation la plus fondamentale de PHY abstraction est de réduire le temps de simulation nécessaire dans les simulateurs de niveau  système en estimant  la qualité de la liaison basée sur le canal instantanée par un moins d'opérations que celles qui sont nécessaires pour le traitement des procédures complètes PHY. En faisant ainsi, on a constaté que le temps global de simulation pour la simulation à grande échelle peut être diminué en accélérant la simulation par un facteur d'au moins 30 fois.

Ce qui signifie que la simulation qui a eu le temps d'exécution d'un mois peut maintenant être effectuée pendant une seule journée. En outre, c’est clair dans cette partie que la performance estimée par PHY abstraction correspond à la performance obtenue en exécutant des simulations avec des procédures complètes PHY.

 

La deuxième partie présente également la méthodologie complète pour l'utilisation de l'abstraction PHY dans le calcul de feedback CQI nécessaire aux fins de scheduling. Dans cette partie, nous proposonsd'exploiter les connaissances sur la configuration d'antenne pour la cartographie CQI pour une amélioration de l'adaptation de liaison à la couche MAC. Enfin, la deuxième partie présente une méthodologie complète pour l'abstraction PHY à être utilisé pour la validation des différents modes de transmission LTE basés sur des mesures de canaux réels dans les zones rurales à 800 MHz. Nous utilisons des concepts d'abstraction PHY pour prédire la performance de réseau LTE au moyen des mesures de canal qui ont été stockées au cours d'une campagne de mesure. Nous avons montré qu'en utilisant l'abstraction PHY, non seulement la performance du système étant utilisé dans différents modes de transmission peut être prédite, mais aussi il peut être utilisé pour la validation des modems LTE soft. Cela montre que les modèles d'abstraction PHY ont beaucoup de potentiel et sont un outil important pour la communauté de la recherche à la fois dans l'industrie et le milieu académique.

 

Tous les résultats présentés dans cette thèse ont été obtenus en utilisant la plateforme open-source OpenAirInterface qui est implémentée en un langage C hautement optimisé. Elle est l'une des rares plates-formes open source qui ont la capacité d'effectuer des simulations soit de la couche PHY complète ou bien d'une abstraction de la PHY et sont constitués à la fois de simulateur de niveau de liaison et un simulateur au niveau du système. En outre, elle peut être utilisée pour la simulation, émulation et pour les tests et démonstrations grandeur réelle  de la vie en utilisant le matériel LTE spécialement conçu pour elle.

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