Etudes et modélisation des performances des réseaux LTE/LTE-A: vers le Handover

Abstract

L’arrivée sur le marché High-Tech des premiers équipements à très haut débit comme les téléphones intelligents (smartphones) puis les tablettes ont astreint les opérateurs à pousser l'organisme de normalisation des systèmes mobiles à l'idée d'une nouvelle technologie plus performante que la 3G. En effet, au sein du groupe 3GPP (3rd Generation Partnership Project), les études ont commencé en novembre 2004, donnant naissance sur ce qui a été appelé "LTE" (Long Term Evolurion). Face à la progression fulgurante d'échanges de données, particulièrement l’audio-visuel en mobilité, la vision à long terme n’allait pas rester aussi longtemps. Déclenchant ainsi une initiative pour la mise de disposition d’une meilleure prestation, que ce soit en termes de débits disponibles ou en termes de temps de réponse afin d’accéder aux applications. La technologie LTE-A (Advanced) ou bien la 4G éprouve déjà un succès commercial énorme. Avec l’évolution, la surcharge des usagers mobiles sur la macro-cellule et l’insuffisance spectrale pour couvrir les zones intérieures (indoor coverage) ont conduit la 3GPP a déployé des petites cellules à faible puissance de transmission, connu sous le nom " femtocell ". Certes l’efficacité spectrale a été améliorée et la couverture à l’intérieure a été aussi étendue, mais ce nouveau concept cause des perturbations au niveau de la gestion de la mobilité, il est donc important d'expliquer en premier lieu les principes de la LTE et la gestion de la mobilité dans l'ensemble. À cet effet, la gestion de la mobilité sur ce nouveau mode de radio mobile reste toujours un sujet d’actualité. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif de traiter ce problème qui peut causer le déclenchement d’un/des handover(s) inutile(s) ou en retard et qui dépend de rapports spécifiques, essentiellement des signaux RSRP (Reference Signal Received Power) et SINR (Signal-to-Interference and Noise Ratio). Nous concevons deux approches basées sur la méthode de détection d'énergie utilisée dans la radio cognitive combinée avec un processus de prédiction afin de pronostiquer l'impact du handover et de prendre la bonne décision parmi les signaux détectés. Autrement dit, le sens technique du mot "déclenchement" sera remplacé sous le terme de "probabilité de détection". La première approche utilise le filtre adaptatif traditionnel LMS (Least Mean Square), appelé aussi FSS-LMS (Fixed Step-Size LMS). Tandis que la seconde utilise l'algorithme LMS à pas variable, une version améliorée de la première contribution lorsque les conditions de la mobilité des usagers sont près de la zone de couverture d’une cellule femto. Nos deux solutions proposées ont toutes été validées par des simulations dans la plateforme Matlab, et ont toutes apporté une amélioration par rapport aux approches classiques.