Communications coopératives pour les réseaux ad hoc sans fil - PASTEL - Thèses en ligne de ParisTech Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Communications coopératives pour les réseaux ad hoc sans fil

Résumé

Wireless ad hoc networks received significant attention because of their defense and commercial applications. Most research on ad hoc networks focused on routing protocols. However, the theoretical and practical limits of the performance of dense ad hoc networks recently unveiled, revealed the need for alternative techniques to improve the interference-limited performance of dense ad hoc networks. In this thesis, we address the following issue: how can the link-capacity performance in wireless ad hoc networks be improved through the use of more advanced physical layer techniques? We first introduce the physical layer factors that impact the performance of dense ad hoc networks. In particular, we show how the throughput can be improved by using directive antennas, or by managing the number and position of relays. Then, we turn our attention to ad hoc networks in which nodes are empowered with cooperative capabilities. We first consider networks with a small number of nodes and propose techniques to improve spectral efficiency. The proposed cooperative strategies make more efficient use of the wireless resource by combining orthogonality-relaxation and dirty paper coding. Finally, networks with a high density of nodes are examined and cooperation is introduced through a cooperative-clustering approach. Using tools from random matrix and free probability theory, we analyze the asymptotic capacity of the system when the node density increases. This thesis shows that the link-capacity performance of dense wireless ad hoc networks can be improved as long as nodes are empowered with cooperative capabilities at the physical layer, and cooperative strategies are properly designed.
Les réseaux ad hoc sans fil ont reçu une attention considérable due à leurs applications militaires et commerciales. Les limites théorique et pratique des performances des réseaux ad hoc denses dévoilées récemment ont révélé le besoin de techniques alternatives pour améliorer leurs performances, principalement limitées par l'interférence. Cette thèse traite la problématique suivante : comment améliorer la capacité de lien dans les réseaux ad hoc sans fil grâce à des techniques plus avancées à la couche physique ? Dans un premier temps, les facteurs de la couche physique impactant les performances des réseaux ad hoc denses sont présentés. On montre notamment comment les antennes directionnelles ou la gestion du nombre et de la position des relais permettent d'améliorer le débit. Puis l'attention est portée vers les réseaux dont les nœuds sont dotés de capacités de coopération. Les réseaux avec un petit nombre de nœuds sont d'abord considérés et des techniques améliorant l'efficacité spectrale sont proposées. Ces stratégies coopératives permettent une meilleure utilisation de la ressource sans fil grâce à la relaxation d'orthogonalité et au codage Dirty Paper. Enfin la coopération est introduite dans les réseaux à haute densité de nœuds par une approche de clusters coopératifs. A l'aide de la théorie des matrices aléatoires et des probabilités libres, la capacité asymptotique est analysée quand la densité de nœuds augmente. Cette thèse montre que la capacité de lien dans les réseaux ad hoc sans fil denses peut être améliorée, à condition que les nœuds soient dotés de capacités de coopération à la couche physique et que les stratégies coopératives soient conçues efficacement.

Domaines

Fichier principal
Vignette du fichier
Thesis-Fawaz-Pastel.pdf (1023.26 Ko) Télécharger le fichier

Dates et versions

pastel-00004836 , version 1 (13-08-2009)

Identifiants

  • HAL Id : pastel-00004836 , version 1

Citer

Nadia Fawaz. Communications coopératives pour les réseaux ad hoc sans fil. domain_other. Télécom ParisTech, 2008. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00004836⟩
284 Consultations
141 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More