3.2 3.4 3.6 3.8 4 NLOS LOS −2% 0% 5% 10% 20% 50% 100% 400% 900%
Figure3.15 – Gain de capacit´e uniforme de CoMP compar´e `a FFR4.
3.6 Conclusion et discussion
Dans ce chapitre, nous avons analys´e les performances sur la couverture des r´eseaux cellu-laires d’un syst`eme de coordination de stations de base sans CSIT. Nous avons d´efini un crit`ere de capacit´e uniforme, qui permet d’´evaluer de fa¸con globale les performances d’un d´eploiement cellulaire. Ce crit`eres a ´et´e ´etudi´ee pour les 3 cas particuliers : lorsque toutes les stations sont en concurrence pour les fr´equences (Reuse 1), lorqu’une planification statique des fr´equences est effectu´ee (Reuse 2, FFR 2 ou FFR 4) et lorsque l’on permet la coop´eration entre les stations
de base. Nous avons d´efini le cadre d’allocation de ressources `a utiliser pour atteindre l’objectif
de capacit´e uniforme et avons ´egalement ´etudi´e l’impact des conditions de propagation sur les performances.
Nous avons pu constater que la coordination de BS, grˆace au gain de SINR et la diversit´e des signaux apport´ee, permet d’obtenir un gain de performance allant entre 16% et 400% , compar´e au FFR 4, pour des conditions de propagation standards. De plus, la m´ethode CoMP ne n´ecessite pas de planification pr´ealables des fr´equences.Une coordination entre les BS est
bien sˆur n´ecessaire, afin d’allouer les ressources de fa¸con concert´ee.
Cette ´etude est bas´ee sur des hypoth`eses acad´emiques (mod`ele continu dans l’espace, r´epartition r´eguli`ere des stations de base (lin´eaire ou hexagonale), ´equit´e absolue de la capacit´e, pas de contrˆole de puissance), dans le but d’avoir une premi`ere ´evaluation des performances que CoMP peut procurer.
Les notions de mod`ele continu et d’´equit´e absolue sont utiles pour d´efinir une couverture ubiquitaire et pouvoir analyser le r´eseau en terme de capacit´e surfacique. Ces crit`eres peuvent permettre aux op´erateurs, par exemple, de pr´evoir leurs d´eploiements en tenant compte de
l’ensemble du r´eseau et de garantir une capacit´e `a chaque utilisateur, quelle que soit sa position.
Cependant dans la pratique, pour un op´erateur, une ´equit´e absolue n’est envisageable que pour un nombre limit´e de services, orient´es temps-r´eel (voix, vid´eo, etc.) et privil´egie, pour le transfert de donn´ees, des ´equit´es moins contraignantes, afin de ne pas monopoliser une grande partie des
ressources pour un nombre r´eduit d’utilisateurs. Nous proposons dans le chapitre suivant de relaxer ces hypoth`eses, tout en introduisant du fading dans le mod`ele de canal.
4
S´election de stations de base pour CoMP :
efficacit´e et ´equit´e
4.1 Introduction
4.1.1 Motivations et objectifs
S’il est ais´e de trouver dans la litt´erature des travaux sur les performances de CoMP dans
de nombreux cas d’´etudes [27], il est en revanche plus rare de trouver des travaux traitant
de la m´ethode de s´election des stations de base pour les utilisateurs. En g´en´eral, les auteurs
consid`erent soit que la totalit´e des utilisateurs a acc`es `a toutes les stations de base (network
MIMO) [49], soit la s´eparation entre les utilisateurs CoMP et les autres est faite
arbitraire-ment `a l’avance [40]. Dans ce chapitre, nous poursuivons l’approche pr´esent´ee dans la section
pr´ec´edente, nous cherchons `a d´eterminer les conditions d’activation du CoMP, de fa¸con `a
maxi-miser les performances des cellules.
Dans ce chapitre nous revenons sur les hypoth`eses faites dans le chapitre pr´ec´edent, pour
obtenir des conditions plus r´ealistes : nous introduisons un mod`ele de canal `a ´evanouissements,
nous relˆachons la contrainte d’´equit´e absolue de QoS entre les utilisateurs et nous consid´erons une distribution de mobiles peu dense.
Dans la section4.2, nous ferons une ´etude statistique des performances de CoMP pour des
liaisons entre des stations de base et un mobile, en consid´erant des canaux `a interf´erences et
`
a ´evanouissement de type Rayleigh. Le but de cette ´etude est d’´evaluer l’int´erˆet de CoMP, en
pr´esence d’´evanouissement `a partir de la probabilit´e de coupure. Nous ´etendons cette ´etude au
56 Introduction
Nous exploitons ensuite ce r´esultat pour un mod`ele de r´eseau complet, comme dans le chapitre pr´ec´edent, mais avec des hypoth`eses diff´erentes en termes de trafic et de r´epartition des utilisateurs :
– Consid´erant le cas de micro-cellules denses, nous ne travaillons plus `a partir d’une
dis-tribution continue uniforme d ’utilisateurs, mais avec une disdis-tribution discr`ete de faible densit´e (typiquement environ 5 utilisateurs par cellule).
– Nous relˆachons l’hypoth`ese d’´equit´e parfaite qui nous semble trop contraignante, et nous
proposons d’´evaluer et d’optimiser un compromis capacit´e-´equit´e.
– Afin d’´etudier `a la fois l’efficacit´e du r´eseau et son ´equit´e, en fonction des coop´erations et
des m´ethodes de partage de ressources, nous nous int´eressons au double objectif efficacit´e-´equit´e, et d´efinir les compromis optimaux possibles.
4.1.2 Contributions
Les contributions de ce chapitre se r´esument par :
– La formulation th´eorique de la densit´e de probabilit´e du SINR obtenue avec un CoMP macro-diversit´e, pour des canaux subissant un ´evanouissement de type Rayleigh. Cette formulation peut ˆetre utilis´ee pour pr´ecis´ement d´eterminer la capacit´e de coupure des communications, ou s’assurer d’un niveau de qualit´e de signal minimum.
– Une ´etude statistique des performances en terme d’efficacit´e de l’association d’un mobile `a plusieurs stations de base, afin de maximiser un crit`ere distribu´e d’efficacit´e spectrale par station.
– Cette ´etude statistique est ´etendue pour des canaux MIMO.
– L’´etude du compromis efficacit´e-´equit´e d’un r´eseau cellulaire, en fonction de la m´ethode de s´election des stations de base pour le CoMP.
– La proposition d’un crit`ere distribu´e g´en´eralis´e de s´election de stations de base par les mobiles. Les d´ecisions ´etant bas´ees sur les mesures de niveaux de signal uniquement, celles-ci peuvent ˆetre faites au niveau du mobile.
Ces contributions ont fait l’objet de trois publications : un article de journal dans IEEE
Communications Letters [11], deux conf´erences internationales : IEEE VTC Fall 2011 [14]
ainsi que ICST CROWNCOM 2011 [15] et un brevet europ´een [17].
4.1.3 R´esum´e du chapitre
Ce chapitre est organis´e de la fa¸con suivante : La section suivante introduit la notion de distribution de SINR et de capacit´e utile (li´ee `a la capacit´e de coupure), en tenant compte du ph´enom`ene d’´evanouissement. Nous y pr´esentons la distribution de SINR pour le CoMP, ainsi que des statistiques (nombres de stations `a coordonner, gains en efficacit´e) sur l’utilisation de
CoMP par des mobiles. Le CoMP utilis´e est similaire `a celui pr´esent´e dans le premier chapitre,
et les r´esultats ont ´et´e ´etendus `a l’utilisation de syst`eme multi-antennes. La section4.3pr´esente
la caract´erisation du compromis ´equit´e-efficacit´e. Nous y pr´esentons les notions d’´equit´e et
l’allocation de ressources utilis´ees dans le reste du chapitre. La section 4.4 ´evalue ensuite le
obtenues grˆace `a l’utilisation de la coordination. Nous introduisons ensuite un crit`ere de s´election de stations de base plus g´en´eral, qui permet d’optimiser le compromis efficacit´e-´equit´e pour tous les types d’allocations de ressources. Enfin, nous apporterons des ´el´ements de discussion et conclurons ce chapitre et la premi`ere partie.