Allocation de fréquence dans les systèmes de communication par satellites de type SDMAReport as inadecuate




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1 LAAS-MOGISA LAAS - Laboratoire d-analyse et d-architecture des systèmes Toulouse

Abstract : In this thesis, we consider frequency assignment problems arising from an SDMA satellite communication system which consists of a satellite and a number of users distributed inside a fixed sized service area. The objective is to assign a given number of frequency carriers to as many users as possible. This assignment should not violate the incurred interference constraints. Two types of interference are considered i.e. binary and cumulative interference. For each of them, single carrier and multiple carrier frequency assignment models are taken into account. We also propose an Integer Linear Programming ILP formation to deal with 2-dimensional frequency-time assignments which is more complicated and harder to solve. Single carrier FAPs are solved by greedy algorithms and ILP. A Beam Moving algorithm is devised to further improve the solutions by solving a non-linear optimization problem. Multiple carrier FAPs are modeled as scheduling problem and ILPs. We show that the scheduling model solved through constraint programming methods offers superior performance than the proposed ILP. It is worth noting that, by transforming the cumulative interference into binary interference, scheduling method together with clique-induced constraints yields much better results. A frequency assignment problem that incorporates the specifications and constraints provided by the industry is also considered. These requirements render the resource allocation problem highly complex. This complexity and the fact that frequency assignment plans must be recomputed frequently in order to cope for user mobility yield classic optimization tool such as ILP impractical. According to this, two greedy algorithms are devised and tested.

Résumé : Le travail présenté dans cette thèse traite des problèmes d-affectation de fréquences FAP qui se produisent dans les systèmes de communication par satellite utilisant la technologie SDMA. Ces systèmes se composent d-un satellite et d-une zone de service de taille fixe dans laquelle sont répartis des utilisateurs. L-objectif est alors de servir un maximum d-utilisateur en fréquence dans cette zone de service. Cependant, l-affectation ne doit pas violer les contraintes d-interférence qui apparaissent lorsque deux utilisateurs utilisent une même fréquence ou lorsqu-ils se partagent une même plage de fréquence. Deux types d-interférences sont considérés dans cette étude : les interférences binaire et cumulative. Pour chacune d-elles, les problèmes d-affectation de fréquence de type mono-porteuse une fréquence par utilisateur et multi-porteuses plusieurs fréquences par utilisateur sont traités. Le problème de l-affectation bidimensionnelle est aussi abordé et nous proposons des modèles de Programmation Linéaire en Nombre Entiers PLNE pour le résoudre. Au niveau des méthodes de résolution, nous utilisons des algorithmes gloutons, des modèles de PLNE pour le problème de type mono-porteuse. En outre, un algorithme de déplacement continu de faisceau est conçu pour améliorer les solutions en résolvant un problème d-optimisation continu non linéaire. Concernant le problème de type multi-porteuses, nous le ramenons à un problème d-ordonnancement et celui-ci est résolu à l-aide de la PLNE et la Programmation Par Contraintes PPC. Il est par ailleurs montré que les résultats issus de la PPC sont meilleurs que ceux de la PLNE. De plus, en transformant les interférences cumulatives en interférences binaires, la méthode d-ordonnancement avec les contraintes induites par les cliques donne de bien meilleurs résultats. Nous considérons également un problème industriel dans lequel de nombreuses contraintes apparaissent ce qui rend le problème très complexe et insoluble avec des méthodes exactes. Face à ce constat, deux algorithmes gloutons sont réalisés et leurs résultats sont comparés.

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Mots-clés : Allocation de fréquences Optimisation combinatoire Télécommunication

keyword : Frequency allocation Combinatorial optimization Telecommunications





Author: Kata Kiatmanaroj -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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