Allocation de ressources et conception du feedback dans les r´eseaux sans filavec prise en compte du trafic

Wireless systems are facing an increase in the data demands, and this trend isexpected to continue in the future. This increase is mostly due to demand ofvideo and data services. The most prominent approaches proposed to deal withthis problem, namely the use of multiple antennas and OFDMA modulations(already part of the 3GPP LTE standards) and Small Cell Networks have mostlybeen analyzed from a pure physical layer perspective, focusing on metrics liketotal system throughput. However, the traffic pattern of video and data requestsas well as the individual requests of the users have to be also taken into accountwhen designing resource allocation algorithms. The objective of this thesisis, therefore, to study the impact of physical layer resource algorithms (powercontrol, precoding, scheduling) and CSI feedback on the behaviour of the queuesof the users. In particular, we study the problems of precoding and powercontrol to regulate the behaviour of the users’ queues in the interference channel,as well as joint feedback/training and user selection and scheduling in order tostabilize the queues for a large area of traffic demands in the MISO and OFDMAbroadcast channels. To this end, we use tools from heavy traffic asymptoticmodelling of communication networks and stochastic stability theory.
Les reseaux sans fil sont confrontes a une augmentation croissante en demandede donnees, qui devrait continuer a croitre dans les annees a venir. La raisonprincipale de cette croissance est liee a la demande en services video et donnees.Les plus importantes approches proposees pour faire face a ce probleme, notammentl’utilisation des antennes multiples, le codage OFDMA (qui font deja partiedes standards 3GPP et LTE), et le deploiement de reseaux a petites cellules,ont ete examinees plutot d’un point de vue couche physique, en se concentrantsur des mesures de performance tel que le debit total du systeme. Cependant,les caracteristiques du trafic video et des donnees ainsi que les demandes individuellesdes utilisateurs doivent etre prises en compte pour la conceptiondes algorithmes d’allocation de ressources radio. L’objectif de cette these estd’etudier l’impact des algorithmes d’allocation de ressources radio (controle depuissance, pre-codage, ordonnancement) ainsi que les informations concernantl’etat du canal sur le comportement des files d’attente des utilisateurs. Nousetudions, en particulier, le probleme de pre-codage et de controle de puissancedans le canal d’interference, dans le but de reguler le comportement des filesd’attente des utilisateurs et conjointement la retroaction/estimation de canalet la selection et ordonnancement des utilisateurs. Ceci afin d’assurer la stabilitedes files d’attentes pour une grande partie des demandes de trafic dansles systemes de diffusion MISO-OFDMA. Pour assurer cela, nous utilisons desoutils mathematiques de la theorie des mod`eles asymptotiques ”heavy traffic”et de la theorie de la stabilite stochastique.