Le réseau d'accès radio centralisé (C-RAN) peut fortement augmenter la capacité des réseaux mobiles. Cependant, la faisabilité de C-RAN est limitée par le débit considérable engendré sur les liaisons de transport, appelées également fronthaul. L'objectif de cette thèse est d'améliorer les performances de C-RAN tout en considérant les limitations du débit sur le frontaul, l'allocation de ressources et l'ordonnancement des utilisateurs.Nous étudions d'abord les séparations fonctionnelles possibles entre les têtes radios distantes (RRH) et les unités de traitement en bande de base (BBU) sur la liaison montante pour réduire le débit de transmission sur le fronthaul : certaines fonctions de couche basse sont déplacées du BBU vers les RRH. Nous fournissons une analyse quantitative des améliorations de performances ainsi obtenues.Nous nous concentrons ensuite sur la transmission coordonnée Multi-point (CoMP) sur le lien descendant. CoMP peut améliorer l'efficacité spectrale mais nécessite une coordination inter-cellule, ce qui est possible uniquement si une capacité fronthaul élevée est disponible. Nous comparons des stratégies de transmission avec et sans coordination inter-cellule. Les résultats de simulation montrent que CoMP doit être préféré pour les utilisateurs situés en bordure de cellule et lorsque la capacité du fronthaul est élevée. Nous en déduisons une stratégie hybride pour laquelle Les utilisateurs sont divisés en deux sous-ensembles en fonction de la puissance du signal. Les utilisateurs situés dans les zones centrales sont servis par un seul RRH avec une coordination simple et ceux en bordure de cellule sont servis en mode CoMP. Cette stratégie hybride constitue un bon compromis entre les débits offerts aux utilisateurs et les débits sur le fronthaul. / Centralized/Cloud Radio Access Network (C-RAN) is a promising mobile network architecture, which can potentially increase the capacity of mobile networks while reducing operators¿ cost and energy consumption. However, the feasibility of C-RAN is limited by the large bit rate requirement in the fronthaul. The objective of this thesis is to improve C-RAN performance while considering fronthaul throughput reduction, fronthaul capacity allocation and users scheduling.We first investigate new functional split architectures between Remote Radio Heads (RRHs) and Baseband Units (BBU) on the uplink to reduce the transmission throughput in fronthaul. Some low layer functions are moved from the BBU to RRHs and a quantitative analysis is provided to illustrate the performance gains. We then focus on Coordinated Multi-point (CoMP) transmissions on the downlink. CoMP can improve spectral efficiency but needs tight coordination between different cells, which is facilitated by C-RAN only if high fronthaul capacity is available. We compare different transmission strategies without and with multi-cell coordination. Simulation results show that CoMP should be preferred for users located in cell edge areas and when fronthaul capacity is high. We propose a hybrid transmission strategy where users are divided into two parts based on statistical Channel State Informations (CSIs). The users located in cell center areas are served by one transmission point with simple coordinated scheduling and those located in cell edge areas are served with CoMP joint transmission. This proposed hybrid transmission strategy offers a good trade-off between users¿ transmission rates and fronthaul capacity cost.

De nos jours, la demande en trafic mobile a considérablement augmenté. Face à cette croissance, plusieurs propositions font l'objet d'étude pour remédier à un tel défi. L’architecture des réseaux d’accès de type Cloud (C-RAN) est l’une des propositions pour faire face à cette demande croissante, et constitue une solution candidate potentielle pour les réseaux futurs 5G. L'architecture C-RAN dissocie deux éléments principaux de la station de base: La BBU ou ``Baseband Unit", qui constitue une unité intelligente pour le traitement des données en bande de base, et le RRH ou ``Remote Radio Head", constituant en une antenne passive pour fournir l'accès aux utilisateurs (UEs). Grâce à l’architecture C-RAN, les BBUs sont centralement regroupées, alors que les RRHs sont distribués sur plusieurs sites. Plusieurs avantages sont ainsi dérivés, tels que le gain en multiplexage statistique, l’efficacité d’utilisation des ressources, et l’économie de puissance. Contrairement à l’architecture conventionnelle où chaque RRH est exclusivement associé à une BBU, dans l’architecture C-RAN, plusieurs RRHs sont regroupés en une seule BBU lorsque les conditions de charge sont faibles. Ceci présente plusieurs avantages, tel que l’amélioration en efficacité énergétique et la minimisation en consommation de puissance. Dans cette thèse, nous adressons le problème d’optimisation des associations BBU-RRH. Nous nous intéressons à l’optimisation des regroupements des RRHs aux BBUs en tenant compte de critères multiples. Plusieurs contraintes sont ainsi envisagées, tel que la réduction de la consommation d'énergie sous garantie de Qualité de Service (QoS) minimale. En outre, la prise en compte du changement du niveau d’interférence en activant/désactivant les BBUs est primordiale pour l’amélioration de l’efficacité spectrale. En plus, décider dynamiquement de la réassociation des RRHs aux BBUs sous des conditions de charges variables représente un défi, vu que les UEs connectés aux RRHs changeant leurs associations font face à des ``handovers" (HOs). / The demand on mobile traffic has been largely increasing nowadays. Facing such growth, several propositions are being studied to cope with this challenge. Cloud-Radio Access Networks Architecture (C-RAN) is one of the proposed solutions to address the increased demand, and is a potential candidate for future 5G networks. The C-RAN architecture dissociates two main elements composing the base station: The Baseband Unit (BBU), consisting in an intelligent element to perform baseband tasks functionalities, and the Remote Radio Head (RRH), that consists in a passive antenna element to provide access for serviced User Equipments (UEs). In C-RAN architecture, the BBUs migrate to a Cloud data center, while RRHs remain distributed across multiple sites. Several advantages are derived, such as statistical multiplexing gain, efficiency in resource utilization and power saving. Contrarily to conventional architecture, where each RRH is associated to one BBU, in C-RAN architecture, multiple RRHs can be embraced by one single BBU when network load conditions are low, bringing along several benefits, such as enhanced energy efficiency, and power consumption minimization. In this thesis, the BBU-RRH association optimization problem is addressed. Our aim is to optimize the BBU-RRH association schemes, taking into consideration several criteria. The problem presents many constraints: For example, achieving minimized power consumption while guaranteeing a minimum level of Quality of Service (QoS) is a challenging task. Further, taking into account the interference level variation while turning ON/OFF BBUs is paramount to achieve enhanced spectral efficiency. Moreover, deciding how to re-associate RRHs to BBUs under dynamic load conditions is also a challenge, since connected UEs face handovers (HOs) when RRHs change their associations.