A contribution to the multi-link propagation channel modeling for 4G radio mobile relaying systems
Contribution à la modélisation multi-lien du canal de propagation pour les systèmes radio mobile 4G avec relais
Résumé
Advanced technologies in radio mobile systems have steadily increased the peak data rate over years. However, the peak data rate can only be obtained in the most favorable propagation conditions, typically when users are relatively close to the BS. Therefore, much research has been carried out for several years in order to reduce the performance differences among users in a cell. As part of this thesis, we focus on the relaying technology which is one of the key features of 3GPP LTE-Advanced. This thesis aims to improve existing channel models dedicated to relaying scenarios with a particular focus on path loss models, shadow fading correlation and relay antenna height impact. To this end, a multi-link measurement campaign with relays has been carried out in outdoor urban areas. Several existing path loss models have been compared with our measurement data. A particular attention has been paid for the link between the BS and the relay station (RS) which has not been adequately studied yet. Concerning the relay antenna height impact, an increasing trend of BS-RS link received powers has been observed when the relay antenna height has been raised. However, this trend has not been shown in RS-MS link. The correlation of shadow fading between BS-MS/RS-MS links or between two RS-MS links in a relaying system has also been studied and modeled. This study has demonstrated the relationship between the shadow fading correlation and several parameters such as the relay antenna height, the separation distance between transmitters and the angle between two transmitters viewed from the mobile station. Finally, the consistent aspects of path loss channels have been briefly discussed.
Les progrès technologiques pour les réseaux radiomobiles ont augmenté régulièrement le débit maximal théorique au cours des dernières années. Cependant, les performances crêtes ne sont obtenues que pour des conditions de propagation très favorables. Depuis quelques années, de nombreux travaux proposent des solutions permettant de réduire les écarts de débit entre utilisateurs sur une cellule. Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons aux techniques à relais telles qu'elles ont été définies pour le LTE-Advanced dans le cadre du 3GPP. L'objectif de cette thèse est d'améliorer les modèles de canaux de propagation dédiés aux scénarios à relais en insistant sur les modèles de path loss, la corrélation de shadowing et l'impact de la hauteur du relais. Pour cela, une campagne de mesures avec relais a été effectuée dans des environnements urbains. Quelques modèles de path loss existants ont été comparés et confrontés aux résultats de mesures, particulièrement pour le lien entre la station de base et le relais (RS). Concernant l'impact de la hauteur du RS, une augmentation de puissance sur le lien BS-RS a été observée lorsque la hauteur du relais s'accroit. Cette tendance n'a pas été mise en évidence sur le lien RS-MS. La corrélation de shadowing entre les liens BS-MS/RS-MS ou RS-MS/RS-MS dans un système avec relais a été étudiée et modélisée. Ce travail a démontré la relation entre la corrélation de shadowing et plusieurs paramètres physiques tels que la hauteur du relais, la distance de séparation des émetteurs (BS ou RS) et l'angle entre deux émetteurs vu depuis le mobile. Finalement, les aspects cohérence des canaux de propagation ont été succinctement abordé.