Massive MIMO for 5G Scenarios with OFDM and FBMC/OQAM Waveforms - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2018

Massive MIMO for 5G Scenarios with OFDM and FBMC/OQAM Waveforms

Massive MIMO pour des Scénarios 5G avec Formes d’Ondes OFDM et FBMC/OQAM

Résumé

With the increase of the global data traffic, the multiplication of connected devices and the diversification of the communication types, the fifth generation of cellular networks (5G) has to overcome a series of challenges. In this context, massive MIMO systems hold a wide range of benefits by using a large number of antennas combined with appropriate signal processing techniques. Additionally, the use of the FBMC/OQAM modulation instead of the classical OFDM modulation may enhance the performance of the systems in certain situations. Firstly, this thesis focuses on vehicular scenarios. In particular, massive MIMO systems are proposed to overcome the interference due to the Doppler effect for the uplink. We thus analytically highlight that increasing the number of receive antennas induces a drastic reduction of the impact of the Doppler effect. Moreover, the performance of the OFDM and the FBMC/OQAM modulations are compared in this context for Non-Line-Of-Sight (NLOS) and Line-Of-Sight (LOS) environments. The second scenario investigated in this thesis considers communications in wide underserved areas. In this context, massive MIMO systems allow to create a long-range wireless backhaul link between two base stations. Thereby, the cost of deployment of the cellular networks is reduced. In this thesis, a new massive MIMO precoding technique is proposed in order to use the same frequency band for the backhaul link and the access links. Moreover, the impact of a desynchronization between the backhaul link and the access links is studied and the use of the FBMC/OQAM modulation for the backhaul link is discussed.
Avec l’augmentation du trafic de données, la multiplication des objets connectés et la diversification des types de communication, la cinquième génération de réseaux cellulaires (5G) doit relever un grand nombre de défis. Dans ce contexte, les systèmes « massive MIMO » présentent de nombreux avantages en utilisant un grand nombre d’antennes combiné à des techniques de traitement de signal adaptées. De plus, l’utilisation de la modulation FBMC/OQAM au lieu de la modulation OFDM pourrait améliorer la performance des systèmes dans certaines situations. En premier lieu, cette thèse se centre sur des scénarios véhiculaires. En particulier, les systèmes « massive MIMO » sont proposés dans le but de combattre les interférences dues à l’effet Doppler pour la voie montante. Nous montrons ainsi de manière analytique que l’augmentation du nombre d’antennes implique une réduction drastique de l’impact de l’effet Doppler. De plus, les performances des modulations OFDM et FBMC/OQAM sont comparées dans ce contexte pour des environnements « Non-Line-Of-Sight » (NLOS) et « Line-Of-Sight » (LOS). Le second scénario étudié dans cette thèse considère les communications dans des zones mal desservies. Dans ce contexte, les systèmes « massive MIMO » permettent de créer un lien sansfil longue-portée de type « backhaul » entre deux stations de base. Ainsi, le coût de déploiement des réseaux cellulaires est réduit. Dans cette thèse, un nouveau précodeur « massive MIMO » est proposé dans le but d’utiliser la même bande de fréquence pour les liens accès et « backhaul ». De plus, l’impact d’une désynchronisation entre les liens d’accès et le lien « backhaul » est étudié et l’utilisation de la modulation FBMC/OQAM pour le lien « backhaul » est examinée.
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tel-01985409 , version 2 (26-02-2019)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01985409 , version 1

Citer

Alexis Bazin. Massive MIMO for 5G Scenarios with OFDM and FBMC/OQAM Waveforms. Signal and Image Processing. INSA de Rennes, 2018. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01985409v1⟩
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