Resource Allocation for HARQ-based Mobile Ad Hoc Networks

Allocation de Ressources pour les Réseaux Ad Hoc Mobiles basés sur les Protocoles HARQ

Sébastien Marcille (1, 2)

1 LTCI - Laboratoire Traitement et Communication de l'Information
2 Thales Communications [Colombes]

This thesis tackles the issue of resource allocation in Hybrid ARQ-based mobile ad hoc networks (MANETs), which are a flexible solution for fast and short-lived communications deployment for military applications or future smart networks. Typically, OFDMA is considered since it is a promising solution for the most recent wireless standards. Though a clustered organization provides a centralized coordination of the pairwise communications, it is still difficult to provide reliable channel state information at the cluster head due to the feedback latency, and HARQ is used to enforce the link performance by mitigating the fast channel variations. The main objective of this thesis is to perform the resource allocation of HARQ-based OFDMA clustered MANETs using only long-term channel statistics. Industrial concerns about the realism of the proposed solutions lead us to consider practical and existing communications schemes instead of the commonly used capacity tools. In particular, the main objective is to design and analyze algorithms that optimize the assignment of power, bandwidth, modulation order, and code rate, of the HARQ mechanism at the top of the proposed multiuser communication scheme. Due to the presence of HARQ in the proposed network, parts of the thesis are devoted to the extension of the analysis of HARQ performance done in previous works in some particular new contexts.

Cette thèse porte sur l'allocation de ressources dans les réseaux mobiles ad hoc basés sur les protocoles ARQ Hybrides (HARQ), qui offrent une souplesse de déploiement rapide pour des communications à court terme dans le cadre d'applications militaires ou de futurs réseaux intelligents. L'OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) est considérée en particulier, en tant que solution prometteuse dans les standards de communication sans fil les plus récents. Bien qu'une coordination centralisée des communications soit rendue possible grâce à une organisation en clusters, il est toutefois difficile de remonter au coordinateur des informations fiables sur l'état du canal en vertu de la latence due à l'organisation de ce réseau. Ainsi les performances des liens seront renforcées par des mécanismes de retransmission HARQ, qui permettent de gérer les variations rapides du canal. L'objectif principal de cette thèse est l'allocation des ressources OFDMA dans les réseaux mobiles ad hoc basés sur les protocoles HARQ, en utilisant uniquement les statistiques à long terme du canal. Pour répondre à un besoin industriel, des schémas de modulation et de codage pratiques seront considérés en lieu et place des outils de capacité hérités de la théorie de l'information. En particulier, nous concevons et analysons de nouveaux algorithmes qui optimisent l'attribution de puissance, de largeur de bande, d'ordre de modulation et de rendement de codage, pour les mécanismes HARQ insérés dans le schéma multi-utilisateurs proposé. En raison de la présence de protocoles HARQ dans le réseau, une partie de la thèse est dédiée à l'étude des performances de l'HARQ que nous étendons à de nouveaux contextes.

Mots clés: Multiuser resource allocation; Ad hoc network; Statistical CSI

Mots clés: Allocation de ressources multi-utilisateurs; HARQ; Réseau ad hoc; CSI statistique; Goodput

Domaines: Réseaux et télécommunications [cs.NI]

Sébastien Marcille. Resource Allocation for HARQ-based Mobile Ad Hoc Networks. Networking and Internet Architecture [cs.NI]. Telecom ParisTech, 2013. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00939963⟩