Contamination aware channel estimation & distributed precoding for cell free massive mimo system with mobility support

Résumé

Les systèmes MIMO massifs sans cellule (Cell-Free massive MIMO) constituent une architecture prometteuse pour les réseaux sans fil de cinquième génération et au-delà, en raison de leur capacité à offrir une couverture uniforme, une efficacité spectrale élevée et une meilleure équité entre les utilisateurs. En supprimant les frontières cellulaires traditionnelles et en faisant coopérer un grand nombre de points d’accès distribués, ces systèmes permettent d’exploiter pleinement la diversité spatiale. Toutefois, leur déploiement pratique est fortement limité par plusieurs défis majeurs, notamment la contamination des pilotes lors de l’estimation du canal, la complexité du précodage, les contraintes de fronthaul et la prise en charge de la mobilité des utilisateurs. Ce mémoire propose un cadre intégré pour l’estimation du canal et le précodage distribué dans les systèmes MIMO Cell-Free massifs, en mettant l’accent sur la mitigation de la contamination par les pilotes et le soutien à la mobilité. Une méthode d’estimation du canal sensible à la contamination est développée, combinant une affectation spatiale des pilotes, un mécanisme d’annulation successive des interférences et une pondération adaptative tenant compte de la contamination résiduelle. Cette approche permet de réduire significativement l’impact des utilisateurs partageant les mêmes séquences de pilotes, améliorant ainsi la précision de l’estimation du canal par rapport à l’estimation LMMSE conventionnelle. Par ailleurs, un schéma de précodage MMSE distribué avec régularisation adaptative est proposé afin d’atteindre des performances proches de celles du précodage MMSE centralisé, tout en limitant les exigences en termes de signalisation et de complexité de calcul. Le précodage est réalisé localement au niveau des points d’accès, en exploitant des informations de canal partielles, ce qui rend la solution compatible avec des architectures distribuées et évolutives. Une stratégie d’allocation de puissance équitable est également intégrée afin d’améliorer l’efficacité énergétique et l’équité entre les utilisateurs. La mobilité des utilisateurs est prise en compte à travers un modèle temporel de corrélation du canal et un mécanisme de sélection dynamique des points d’accès, basé sur la puissance du signal reçu et les contraintes d’équilibrage de charge. Le système est évalué par des simulations de Monte Carlo approfondies, incluant des scénarios bi-bandes (3,5 GHz et 28 GHz), des modèles de propagation réalistes et des utilisateurs mobiles à vitesse piétonne. Les résultats montrent que le cadre proposé permet une réduction significative de la contamination des pilotes, une amélioration notable de l’efficacité spectrale et énergétique, ainsi qu’un maintien de performances stables en présence de mobilité. Ces contributions démontrent que les techniques développées dans cette thèse constituent une solution viable et performante pour le déploiement pratique de systèmes Cell-Free de MIMO à grande échelle dans les futurs réseaux sans fil.

Date	2 avr. 2026
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Michel Kadoch (Directeur(-trice))