Topological interference management for multi-user wireless networks

Gestion d'interférence topologique pour les réseaux sans fil multi-utilisateurs La gestion d'interférence topologique (de l’Anglais: Topological Interference Management - TIM) permet l’etude des degrés de liberté (de l’Anglais: Degrees of Freedom - DoF) de réseaux sans fils soumis à l’interference partielle et dont la connaissance de l’état du canal est limitée seulement à la topologie du réseaux, autrement dit, quels liens interférents sont faibles et quels sont forts. Dans ce manuscrit de thèse, nous considérons l’application de TIM pour les réseaux cellulaires d’une dimension (1D) linéaires et les réseaux cellulaires de deux dimensions (2D) hexagonales. Nous considérons le cas des utilisateurs uniformément distribués dans chaque cellule, ce qui donne une distribution continue d’utilisateurs. Ceci nous permet d’étudier la performance des classes d’utilisateurs au contraire des positions des utilisateurs individuels, comme a été fait auparavant. Cette thèse propose également une nouvelle approche pour construire une topologie d'interférence pour le problème TIM unicast des réseaux sans fil multi-utilisateurs. Fondée sur notre approche de construction de topologie d'interférence, nous pouvons évaluer la limite théorique des taux atteignables, dans le régime rapport signal sur bruit (de l’Anglais: Signal to Noise Ratio - SNR) asymptotique, pour le réseau sans fil sous-jacent et pas seulement pour sa représentation topologique d'interférence. Cette nouvelle approche nous permet de traiter le régime de SNR fini et pas seulement le régime SNR asymptotique avec l'analyse DoF. Un nouveau paramètre liée au seuil d'interférence, indépendant du SNR, est proposé et nous évaluons les débits symétriques réalisables du réseau sans fil, à la fois en régime SNR fini et en régime SNR asymptotique. Ensuite, nous présentons les bornes supérieures sur ce nouveau paramètre de seuil d'interférence normalisé pour les topologies d'interférence ayant une faisabilité en demi-DoF (de l’Anglais: Half-DoF-feasible), en considérant à la fois une allocation de ressources orthogonale et l’alignement d’interference (de l’Anglais: Interference Alignment - IA). Ces limites spécifient si une topologie d'interférence donnée realisable en demi-DoF peut être, en termes de taux réalisable, la meilleure topologie ou non. En utilisant ce résultat, nous limitons l'espace de recherche dans la plage de paramètres du seuil d'interférence normalisée, pour trouver des topologies d'interférence réalisables à demi-DoF ayant la possibilité d'être les meilleures topologies en termes de taux réalisable. Enfin, cette thèse considère une étude de cas sur le TIM pour les réseaux sans fil à petite échelle, dans laquelle, nous considérons le problème TIM pour les réseaux à quatre utilisateurs en employant notre approche de construction de topologie d'interférence proposée.