Techniques de lutte contre l’interférence intercellulaire dans les réseaux de 4ème génération

Wireless communications have become a fundamental feature of any modern society. In particular, cellular networks are essential for societal welfare but the increasing demand for data traffic set enormous scientific challenges. Increasing the network capacity is closely related to the problem of interference mitigation. In this regard, network cooperation has been studied in recent years and several different techniques have been proposed. In the first part, different transmission techniques commonly referred to as Coordinated Multi-Point Transmission (CoMP), are studied under the effect of feedback quantization and delay, unequal pathloss and other-cell interference (OCI). An analytical framework is provided, which yields closed-form expressions to calculate the ergodic throughput and outage probabilities of Coordinated Beamforming (CBF) and Joint Transmission (JT). The results indicate the optimal configuration for a system using CoMP and provide guidelines and answers to key questions, such as how many transmitters to coordinate, how many antennas to use, how many users to serve, which SNR regime is more convenient, whether to apply CBF or prefer a more complex JT, etc. Second, a new coordination technique at the receiver side is proposed to obtain sum-rate gains by means of Successive Interference Cancellation (SIC). The conditions that guarantee network capacity gains by means of SIC at the receiver are provided. To take advantage of these conditions, network coordination is needed to adapt the rates to be properly decoded at the different users involved. This technique is named Cooperative SIC and is shown to provide significant throughput gains for cell-edge users.Les communications sans fils sont devenues un outil fondamental pour les sociétés modernes. Les réseaux cellulaires sont le moyen préféré pour l’accès à Internet. L’augmentation de la capacité du réseau est étroitement liée au problème des interférences. Les réseaux coopératifs ont été largement étudiés dans les années récentes. Cette thèse porte sur deux techniques de coopération dans la voie descendante :La première partie étudie les effets de quantification et délais sur les informations de retour nécessaires pour la mise en opération des différentes techniques d’émission coordonnée, connues sous le nom de CoMP (Coordinated Multipoint Transmission). Cette technique qui promet des augmentations importantes sur la capacité du réseau en conditions idéales, or ses vrais résultats sous le feedback limité doivent être encore décrits de manière analytique. En particulier, pour les modes d’émission connus comme JT (Joint Transmission) et CBF (Coordinated Beamforming), des expressions analytiques ont été déduites pour calculer la capacité du réseau et la probabilité de succès de transmission.Finalement une nouvelle technique de coopération de réseau pour les récepteurs avancés du type SIC (Successive Interference Cancellation) est présentée. La condition mathématique qui garantit des gains de capacité grâce à l’utilisation des récepteurs SIC est obtenue. Pour en profiter, une méthode de coopération est nécessaire pour assurer une adaptation de lien adéquate pour que l’interférence soit décodable et le débit somme soit supérieur à celui atteint avec des récepteurs traditionnels. Cette technique montre des gains importants de capacité pour des utilisateurs en bordure de cellule