Avis de Soutenance
Monsieur Khodor SAFA
Sciences des réseaux, de l’information et de la communication
Soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés
Etudes des Non-linéarités aux Réseaux sans Fil du Futur: Convertisseurs Analogique-Numérique avec une
Faible Résolution
dirigés par Monsieur Sheng YANG
Soutenance prévue le lundi 25 novembre 2024 à 14h00
Lieu : 8 Rue Joliot Curie, Bâtiment Gustave Eiffel, 91190 Gif-sur-Yvette.
Salle : Amphi IV
Composition du jury proposé
Mme Inbar FIJALKOW ENSEA – CY-Alliance Rapporteure
M. Philippe CIBLAT Télécom Paris – IP Paris Rapporteur
M. Jean-Philippe OVARLEZ ONERA Saclay Examinateur
M. Maxime GUILLAUD INRIA Lyon Examinateur
M. Richard COMBES CentraleSupélec – Université Paris-Saclay Invité
Mots-clés : non-linéarités,réseaux sans fils,convertisseurs analogique-numérique,MIMO,détection par maximum de vraisemblance,estimation du canal,
Résumé :
Avec l’avancement des communications sans fil vers la 5G et la 6G, de nouveaux défis émergent en raison de l’augmentation des utilisateurs et des applications industrielles. Des technologies comme le massive multiple-input multiple-output (mMIMO) et les systèmes à ondes millimétriques sont développées pour répondre à ces besoins. Cependant, des fréquences et des largeurs de plus élevées entraînent une consommation d’énergie accrue dans les circuits radiofréquences (RF), nécessitant des composants plus économes. Parallèlement, les systèmes deviennent sensibles aux non-linéarités, telles que le bruit de phase et les distorsions de quantification. Comprendre l’impact de ces non-linéarités sur la conception des émetteurs-récepteurs et les limites fondamentales devient essentiel. Cette thèse se concentre sur les effets non linéaires des convertisseurs analogique-numérique (CAN) à faible résolution au récepteur. La consommation d’énergie des CAN augmente avec la largeur de bande et la résolution, rendant les CAN à faible résolution pratiques dans des systèmes comme le mMIMO, où la consommation est cruciale. La première partie examine la détection de données dans des canaux MIMO à évanouissement plat quantifié, avec différentes hypothèses sur l’information de l’état du canal (IEC). La détection par maximum de vraisemblance (MV) est optimale pour minimiser les erreurs, mais elle est coûteuse en calculs. Les algorithmes de décodage sphérique (DS) réduisent la complexité dans les canaux non quantifiés, mais ne s’appliquent pas directement aux canaux quantifiés. Pour y remédier, nous proposons un algorithme de détection à faible complexité en deux étapes pour les systèmes à un bit. Cette méthode utilise une approximation de la métrique MV via une série de Taylor et transforme le problème de détection en optimisation des moindres carrés entiers, permettant d’utiliser les algorithmes de DS. Les résultats montrent que cette approche atteint des performances proches de celles de ML. La méthode est également étendue aux scénarios multi-bits, convergeant vers le DS classique avec une résolution accrue. Dans des scénarios plus pratiques, où seule l’information statistique sur l’état du canal au récepteur (IECR) est disponible, nous explorons la détection sous un schéma de transmission pilote. La première approche considère l’estimation du canal et la détection comme des tâches de classification binaire. Les taux réalisables en utilisant l’information mutuelle généralisée sont comparés aux estimateurs de Bussgang où on trouve que la performance dépend de l’estimateur choisi. La seconde approche traite conjointement les séquences de données et de pilotes en rencontrant des défis d’évaluation des probabilités gaussiennes et de complexité combinatoire. Le premier défi est résolu par la méthode de Laplace, et pour la complexité, nous adaptons la technique SD du cas avec CSI parfait à une métrique de substitution. Il est crucial d’obtenir des directives de conception pour les futurs systèmes sans fil afin d’expliquer le compromis entre efficacité spectrale et consommation d’énergie. Nous examinons ensuite la capacité des canaux MIMO quantifiés, difficile à caractériser en raison de leur nature discrète. Par conséquent, en supposant un régime asymptotique où le nombre d’antennes de réception augmente et en utilisant des résultats théoriques bien connus de la statistique bayésienne sur les prioris de référence, l’échelonnement de la capacité peut être caractérisé pour le cas multi-bits cohérent, fournissant une expression utile pour l’analyse de l’efficacité spectrale et de la consommation d’énergie. Pour le cas non cohérent, nous appliquons les mêmes résultats au canal non quantifié comme borne supérieure pour le canal quantifié et identifions des bornes supérieures et inférieures sur l’échelonnement pour certaines valeurs de l’intervalle de cohérence.
