Traitement d'antennes dans les réseaux ad hoc
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Abstract EN:
In this work we focused on WLAN networks in ad hoc mode. Ad hoc networks are formed by a collection of wireless nodes without the support of any existing infrastructure. Basically, the capacity and the link quality in these networks are moderate. We aim to adapt antenna processing functionalities to ad hoc networks in order to improve their performances. Mainly, our work consists in identifying the problems which arise when using smart antenna systems and proposing solutions to exploit the benefits of these antennas. The first part focused on exploring the benefits of smart antennas and especially beamforming techniques in multipath fading ad hoc networks. For this aim, we proposed a novel protocol to adapt the MAC functionalities to the new antenna paradigm. Our proposition performs jointly channel estimation and radio-resource sharing in order to improve the system performance. In the second part, we presented an accurate analytical model for the performance of IEEE 802. 11 MAC protocol. Then, we extended the latter model, by introducing the fading probability, to derive the saturation throughput when the simple beamforming strategy is used in real multipath fading ad hoc networks. The third part of this work is dedicated to the optimization of the transmission methods in MIMO ad hoc networks. For this aim, we proposed two different transmission strategies: the first one maximizes the system capacity while the second deals with the quality of the received signal. To summarize, the fruitfulness of using antenna processing methods in ad hoc networks is proved in this work through the development of a novel joint design of the MAC and physical layers.
Abstract FR:
Notre travail s’inscrit dans le contexte des réseaux WLAN en mode ad hoc. L'absence de centralisation constitue l'élément essentiel qui caractérise les réseaux ad hoc. Aujourd'hui, ces réseaux offrent une qualité et une quantité de service étonnamment faibles. Dans cette thèse nous avons pour but d’adapter ces réseaux aux antennes dites multicapteurs adaptatives. Notre travail porte sur l'amélioration des performances des réseaux ad hoc en utilisant le traitement d'antennes. Il consiste à identifier les problèmes et à proposer des solutions qui permettent de les résoudre en exploitant les gains des antennes multicapteurs. Dans un premier temps nous avons conçu une couche MAC qui tire parti des techniques de formation de voies en émission pour mieux exploiter les ressources radio et augmenter par suite le débit total du réseau. Dans un seconde temps nous avons développé un modèle analytique pour pouvoir quantifier les apports des antennes multicapteurs dans les réseaux ad hoc sans passer obligatoirement par une phase de validation par simulation. Enfin nous nous sommes orientés vers la couche physique. En effet, la connaissance du canal à l’émission permet de prétraiter les informations émises afin d’anticiper les effets du milieu de propagation. Dans ce cadre nous avons optimisé les méthodes de transmission en proposant de nouvelles conceptions de précodeurs adaptés à l’environnement MIMO ad hoc. En résumé, ce travail nous a permis de mettre en évidence l'intérêt d'appliquer le traitement d'antennes dans les réseaux ad hoc à travers la mise au point d'une nouvelle conception conjointe des couches MAC et physique.