UNSAL Ayse

Thesis

Méthodes de Transmission d?échantillons continus pour les réseaux de capteurs

Cette thèse porte sur la transmission d’échantillons aléatoires et intempestifs pour trois scenarios de réseaux sans-fils. Le premier est un canal point-a-point avec un capteur à distance, le deuxième un canal a accès-multiple avec deux observations corrélées provenant de deux capteurs à distance et finalement un canal a accès-multiple avec de multiples observations bruitées du même échantillon. Le protocole de transmission étudie dans les trois cas ressemble à un protocole de retransmission (ARQ) inversé qui a paru dans la littérature dans des contextes différents. Ce type de protocole trouve son origine dans le schéma classique propose dans [1]. Il est montre dans cette thèse que ce type de protocole pourrait être applique pour la transmission de capteurs à énergie limitée sur les futurs réseaux cellulaires (5G). Premièrement, un protocole bidirectionnel à faible latence pour la modulation-estimation à travers des canaux large-bande est présenté et par la suite analyse en terme de sa performance asymptotique avec la détection non-cohérente.  Cette analyse est faite pour des canaux de propagation sans évanouissements ainsi que pour des canaux plus généraux avec évanouissements. La performance de la méthode choisie est comparée avec des bornes inferieures classiques [2,3] et d’autres plus serrées qui ont paru très récemment dans la littérature[4]. Nous constatons que l’amélioration amenée par le protocole proposée est très importante sur les deux types de canaux de propagation.   

 

Nous continuons par le développement de bornes inférieures sur l’erreur de reconstructions pour la transmission de deux vecteurs aléatoires corrélés à travers un canal à accès-multiples additif prenant compte de deux liens de retours causaux entre les deux décodeurs et les encodeurs attachés à chaque capteur. Ce problème est considéré à la fois pour des statistiques uniformes et gaussiennes. De plus, le nouveau protocole de la première partie de cette thèse est généralise pour ce cas, encore pour des sources gaussiennes et uniformes. La performance asymptotique du protocole est analysé et une borne supérieure sur la distorsion à la reconstruction est présentée pour une transmission en deux rondes. Nous montrons à l’aide des deux bornes que la collaboration peut être atteinte à travers une accumulation d’énergie provenant des deux transmetteurs. Les résultats analytiques sont renforces par une analyse numérique afin de démontrer l’amélioration amenée par le protocole de transmission dans le régime non-asymptotique.

 

Finalement, des bornes inférieures sur l’erreur de reconstruction pour la transmission d’un vecteur de dimension finie mesurée de manière imparfaite par un réseaux de capteurs sont présentées. La transmission utilise une liaison de retour causal parfaite vers l’encodeur de chaque capteur.  Le protocole de la première partie est modifiée pour ce scenario plus général et des bornes supérieures sur l’erreur de reconstruction de la source commune sont présentées. Les deux bornes montrent que la collaboration en terme d’accumulation d’énergie peut être atteinte sous certaines conditions. Afin de caractériser la performance dans le régime non-asymptotique et avec un niveau de quantification réduite dans les capteurs, nous proposons une analyse numérique du schéma considéré. Nous montrons que la performance s’améliore en augmentant la taille du réseau, mais que cette amélioration en termes d’efficacité énergétique diminue rapidement aux énergies finies à cause d’une perte due à la combinaison non-cohérente des signaux.