Traffic-Aware Resource Allocation and Feedback Design in Wireless Networks)
Allocation de ressources et conception du feedback dans les r´eseaux sans fil avec prise en compte du trafic
Résumé
Wireless systems are facing an increase in the data demands, and this trend is
expected to continue in the future. This increase is mostly due to demand of
video and data services. The most prominent approaches proposed to deal with
this problem, namely the use of multiple antennas and OFDMA modulations
(already part of the 3GPP LTE standards) and Small Cell Networks have mostly
been analyzed from a pure physical layer perspective, focusing on metrics like
total system throughput. However, the traffic pattern of video and data requests
as well as the individual requests of the users have to be also taken into account
when designing resource allocation algorithms. The objective of this thesis
is, therefore, to study the impact of physical layer resource algorithms (power
control, precoding, scheduling) and CSI feedback on the behaviour of the queues
of the users. In particular, we study the problems of precoding and power
control to regulate the behaviour of the users’ queues in the interference channel,
as well as joint feedback/training and user selection and scheduling in order to
stabilize the queues for a large area of traffic demands in the MISO and OFDMA
broadcast channels. To this end, we use tools from heavy traffic asymptotic
modelling of communication networks and stochastic stability theory.
Les reseaux sans fil sont confrontes a une augmentation croissante en demande
de donnees, qui devrait continuer a croitre dans les annees a venir. La raison
principale de cette croissance est liee a la demande en services video et donnees.
Les plus importantes approches proposees pour faire face a ce probleme, notamment
l’utilisation des antennes multiples, le codage OFDMA (qui font deja partie
des standards 3GPP et LTE), et le deploiement de reseaux a petites cellules,
ont ete examinees plutot d’un point de vue couche physique, en se concentrant
sur des mesures de performance tel que le debit total du systeme. Cependant,
les caracteristiques du trafic video et des donnees ainsi que les demandes individuelles
des utilisateurs doivent etre prises en compte pour la conception
des algorithmes d’allocation de ressources radio. L’objectif de cette these est
d’etudier l’impact des algorithmes d’allocation de ressources radio (controle de
puissance, pre-codage, ordonnancement) ainsi que les informations concernant
l’etat du canal sur le comportement des files d’attente des utilisateurs. Nous
etudions, en particulier, le probleme de pre-codage et de controle de puissance
dans le canal d’interference, dans le but de reguler le comportement des files
d’attente des utilisateurs et conjointement la retroaction/estimation de canal
et la selection et ordonnancement des utilisateurs. Ceci afin d’assurer la stabilite
des files d’attentes pour une grande partie des demandes de trafic dans
les systemes de diffusion MISO-OFDMA. Pour assurer cela, nous utilisons des
outils mathematiques de la theorie des mod`eles asymptotiques ”heavy traffic”
et de la theorie de la stabilite stochastique.
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