Nouvelles approches pour l’allocation des ressources dans les réseaux de communication futurs utilisant NOMA et aidés par les drones

With a forecasted number of billions of connected devices, the Internet of Things (IoT) is driving the evolution of wireless communication networks. This exponential increase in the number of connected devices is accompanied by a proliferation of heterogeneous IoT applications, resulting in the emergence of new wireless use cases that greatly differ from conventional multimedia services. When compared to previous communication systems, next generation wireless communication systems are expected to provide very high data rates, high reliability, low latency, improvement in the quality of service (QoS) perceived by users and an increase in the number of supported users.To meet these requirements, some of the key elements future communication systems must leverage include novel spectrum access techniques such as non-orthogonal multiple access (NOMA) and uncoordinated spectrum access, self-organized networks (SON) and unmanned aerial vehicles (UAV)-aided communication networks. The main objective of this thesis is to exploit these key elements to provide novel resource allocation and net-work design solutions that aim at optimizing the use of available radio resources in next generation wireless communication networks. Different settings are considered, spanning wireless systems with heterogeneous mobile traffic requirements, uncoordinated spectrum access in SONs and UAV-aided communication systems. For each setting, a solution leveraging NOMA scheduling is proposed. The obtained results of the proposed solutions are promising, where these solutions are shown to outperform existing techniques from the literature.Avec des prévisions de milliards d'appareils connectés, l'Internet des objets (IoT) est le moteur de l'évolution des réseaux de communication sans fil. Cette augmentation exponentielle du nombre d'appareils connectés s'accompagne d'une prolifération d'applications hétérogènes et de nouveaux cas d'utilisation sans fil très différents des services multimédias classiques. Par rapport aux systèmes de communication classiques, les systèmes de communication sans fil de prochaine génération devraient offrir des débits de données très élevés, une grande fiabilité, une faible latence, une amélioration de la qualité de service (QoS) perçue par les utilisateurs ainsi qu'une augmentation du nombre d'utilisateurs pris en charge. Pour répondre à ces exigences, certains des éléments clés que les futurs systèmes de communication doivent exploiter comprennent de nouvelles techniques d'accès au spectre telles que l'accès multiple non orthogonal (NOMA) et l'accès au spectre non coordonné, les réseaux auto-organisés (SON) et les réseaux de communication assistés par des drones (UAV). L'objectif principal de cette thèse est d'exploiter ces éléments clés pour fournir de nouvelles solutions d'allocation de ressources et de configuration de réseaux qui visent à optimiser l'utilisation des ressources radio disponibles dans ces systèmes de prochaine génération. Diverses configurations sont considérées, comprenant les systèmes sans fil avec trafic hétérogène, l'accès non coordonné au spectre dans les SON et les systèmes de communication assistés par des drones. Pour chaque configuration, une solution exploitant la technique NOMA est proposée. Les résultats ainsi obtenus montrent que les solutions proposées surpassent les techniques de l’état de l’art