Transmission coopérative et traitement du signal distribué avec feedback et backhaul limité

Abstract

Transmitter cooperation is considered a promising tool for dealing with interference in wireless networks with an aggressive reuse policy of spectral resources. Although transmitter cooperation comes in many flavors, a recurrent assumption behind proposed methods lies in the need for cooperating devices to (i) acquire, share information pertaining to the propagation channel toward the multiple receivers and (ii) perform cooperation based on the disseminated information in the previous step. This holds true for instance for coordinated beamforming methods and, to an even greater extent, for network-MIMO (Joint Processing coordinated multi-point (JP CoMP) in the long term evolution (LTE) terminology). As feedback and exchange of channel state information (CSI) come at a price in terms of signaling overhead, there arise two important questions: (i) What information should be fed back or exchanged such that the CSI acquired at each transmitter is most informative to perform cooperation? (ii) Which techniques can reap the benefits of cooperation while living with an imperfect channel representation that varies from transmitter to transmitter ? In this thesis, we address both aforementioned questions. We consider first each transmitter acquires an initial imperfect CSI based on limited receivers feedback. For the design of efficient cooperation techniques that copes with the imperfect and non-identical CSI configuration at each transmitter, we investigate specifically a regularized zero forcing (RZF) precoder design in large system scenario. Finally, interesting and challenging research directions and open problems are discussed.La coopération des émetteurs est considérée comme une approche prometteuse pour limiter les interférences dans les réseaux sans fil ayant une réutilisation des ressources spectrales très agressive. La coopération des émetteurs permet l'optimisation conjointe de certains paramètres de transmission. Bien que la coopération des émetteurs existe sous différentes formes, une hypothèse commune est le besoin pour les émetteurs entrant en coopération (i) d’acquérir et de partager des informations concernant le canal de propagation ainsi que (ii) d’effectuer une coopération fondée sur les informations diffusées à l'étape précédente. La conception coordonnée des matrices de précodage et, d’une manière encore plus marquée, la transmission conjointe à différents émetteurs sont des exemples importants de méthodes de coopérations présentant ces propriétés. L’acquisition et l'échange de l’information de canal étant strictement limités, il se pose deux questions importantes: (i) Quelle information doit être renvoyée ou échangée de manière à permettre la coopération la plus efficace? (ii) Quelles méthodes permettent de réaliser les gains de la coopération dans ce contexte de partage limité et imparfait d’information? Dans cette thèse, nous abordons les deux questions précédentes. Dans un premier temps, nous considérons que chaque émetteur acquiert une estimée de canal imparfaite. Dans un second temps, nous étudions la conception de techniques de coopération efficaces dans une configuration d’information de canal imparfaitement partagée entre les émetteurs. Enfin, les futures directions de recherche découlant de ces travaux sont présentées et discutées