Communications à faible latence et à haute fiabilité dans les bandes millimétriques - Communication Systems Access content directly
Theses Year : 2022

Ultra-reliable and low-latency communications in the millimeter-wave band

Communications à faible latence et à haute fiabilité dans les bandes millimétriques

Abstract

This work aims at designing signal processing technics that improve the reliability and the latency of wireless communications in the millimeter-wave band. By their capability to focus the useful signal towards the user equipment in a dynamic manner, antenna arrays are widely-known as an effective solution to compensate for the path loss experienced at such frequencies. In practice, the main difficulty is to determine in the shortest possible time the directions in which the useful signal should be sent. The major constraint of our work is to consider that the multi-antenna processing is restricted to a phase excitation law that is applied in the radio-frequency stage (analog beamforming). After a deep analysis that enlighten the parameters that drive the reliability and the latency of analog beamforming mechanisms in 5G New Radio, two lines of research are further investigated. The first one deals with beam broadening methods for phased arrays. After an introduction about the state-of-art technics, a new beam broadening methos is designed. Our proposal has the benefit of being systematic, flexible and of low-complexity. The second line of research deals with analog beamforming procedures. The study is conducted according to three evaluation criteria: the reliability, the latency and the complexity. Our proposal has the benefit of being configurable which enables to favor the performance according to one of the evaluation criteria.
Les travaux de cette thèse ont visé à développer des techniques de traitement du signal qui améliorent la fiabilité et le temps de latence des communications sans fil dans les bandes millimétriques. Afin de pallier les pertes de propagation expérimentées à ces fréquences, un réseau d'antenne est classiquement employé pour focaliser dynamiquement le message d’information vers le terminal. La difficulté principale est alors de déterminer en un minimum de temps les directions vers lesquelles transmettre le signal. La contrainte forte de nos travaux est que les traitements multiantennes sont effectués uniquement sur l'étage radio-fréquence (formation de faisceau analogique) à l’aide d'une excitation de phase. Après une analyse détaillée des mécanismes de formation de faisceau analogique en 5G New Radio, qui a permis d’identifier les paramètres qui contraignent la fiabilité et la durée d’établissement de lien, deux axes de recherche ont été explorés. Le premier concerne les techniques d'élargissement de faisceau. Après avoir présenté les principales techniques de l’état de l’art qui s’appuient sur une excitation de phase, une nouvelle méthode d’élargissement de faisceau est proposée. Celle-ci a pour avantage d’être systématique, flexible et peu complexe à mettre en oeuvre. Le second axe traite des procédures de formation de faisceau analogique. L’étude est réalisée selon trois critères d’évaluation : la robustesse de lien, la durée d'établissement de lien et la complexité des traitements. La nouvelle procédure proposée a pour avantage d'offrir une paramétrabilité importante qui permet de favoriser plus ou moins les performances selon l'un des critères d’évaluation.
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Dates and versions

tel-04482248 , version 1 (28-02-2024)

Identifiers

  • HAL Id : tel-04482248 , version 1

Cite

Corentin Fonteneau. Communications à faible latence et à haute fiabilité dans les bandes millimétriques. Traitement du signal et de l'image [eess.SP]. INSA de Rennes, 2022. Français. ⟨NNT : 2022ISAR0010⟩. ⟨tel-04482248⟩
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