Étude du relais full-duplex dans les environnements intérieurs

Élargir la couverture des services du réseau aux endroits difficiles et aux régions éloignées est un besoin de plus en plus nécessaire de nos vies quotidiennes actuelles et futures. L'augmentation de la population et la demande accrue de services et de solutions de communication requièrent l'augmentation de la capacité des moyens de communication tout en permettant une couverture plus efficiente et plus étendue des territoires et régions faiblement peuplées dans le Canada et dans monde. Des études récentes ont confirmé que des interférences comme les interférences dans le même canal (ICC) et les interférences mutuelles (SI) ont un impact énorme sur les systèmes de communication sans fil et peuvent entraîner une dégradation significative des performances. Les techniques de relayage, dans lesquelles une source émettrice communique avec un récepteur destinataire l'aide d'un noeud intermédiaire, ont été introduites comme des solutions pour répondre au besoin croissant de débits plus élevés et de couverture étendu pour les communications sans fil. En tant que tel, il est essentiel de concevoir des systèmes de relais capables non seulement d'offrir une grande efficacité spectrale du signal radio, mais aussi de bénéficier pleinement des facilités de la diversité antennaire. Pour répondre à cet objectif, ce mémoire présente une étude sur une technique originale de réduction et d'annulation des interférences induite par un relayage quasi instantané sur un même signal radio en utilisant les antennes multiples du relais. Transmettre et recevoir simultanément le même signal radio au niveau du relais, créent une auto-interférence en raison des signaux de bouclage. Le défi principal de la mise en oeuvre du relais est d'atténuer et d'annuler la destruction ou la perte de l'information relayée. L'originalité de du travail réside dans la proposition d'un algorithme efficace utilisant une double projection 1 'une à 1' entrée du relais et une autre à la sortie du relais. Les résultats obtenus démontrent une réduction significative des interférences comparativement à d'autres travaux

Hardware Impairments Aware Transceiver Design for Full-Duplex Amplify-and-Forward MIMO Relaying

In this work we study the behavior of a full-duplex (FD) and amplify-and-forward (AF) relay with multiple antennas, where hardware impairments of the FD relay transceiver is taken into account. Due to the inter-dependency of the transmit relay power on each antenna and the residual self-interference in an FD-AF relay, we observe a distortion loop that degrades the system performance when the relay dynamic range is not high. In this regard, we analyze the relay function in presence of the hardware inaccuracies and an optimization problem is formulated to maximize the signal to distortion-plus-noise ratio (SDNR), under relay and source transmit power constraints. Due to the problem complexity, we propose a gradient-projection-based (GP) algorithm to obtain an optimal solution. Moreover, a nonalternating sub-optimal solution is proposed by assuming a rank-1 relay amplification matrix, and separating the design of the relay process into multiple stages (MuStR1). The proposed MuStR1 method is then enhanced by introducing an alternating update over the optimization variables, denoted as AltMuStR1 algorithm. It is observed that compared to GP, (Alt)MuStR1 algorithms significantly reduce the required computational complexity at the expense of a slight performance degradation. Finally, the proposed methods are evaluated under various system conditions, and compared with the methods available in the current literature. In particular, it is observed that as the hardware impairments increase, or for a system with a high transmit power, the impact of applying a distortion-aware design is significant.Comment: Submitted to IEEE Transactions on Wireless Communication

Secured green communication scheme for interference alignment based networks

In this paper, a new security and green communication scheme is proposed to the Interference-Alignment (IA) based networks. To achieve a secured communication, full-duplex receivers are utilized to transmit artificial noise (AN). Both the signals and the ANs are used to harvest energy to realize green communication. For these reasons, the feasible conditions of this scheme are analyzed first. Secondly, the average transmission rate, the secrecy performance and the harvested energy are investigated. Thirdly, an optimization scheme of simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) is given to optimize the information transmission and the energy harvesting efficiency. Meanwhile, an improved IA iteration algorithm is designed to eliminate both the AN and the interference. Furthermore, relay cooperation is considered and its system performance is analyzed. The simulations show that the target average transmission rate is not affected by AN, while the secrecy performance can be greatly improved. The energy harvesting efficiency is also better than the traditional schemes. As expected, the average transmission rate further is improved with the relay cooperation