In recent years, game theory has emerged as a promising approach to solving the power control problem in wireless networks. This thesis extends the reach of game-theoretic analysis to embrace link adaptation, thereby constituting a generalization of the power control problem. A realistic and natural problem formulation is attempted, wherein transmitter power and a discrete-valued Adaptable Link Parameter (ALP), e.g. code rate, constitute the action set of a player in this game. The dual goals of maximizing throughput and minimizing power consumption are reflected in the utility function selection, which uses the accurate sigmoid model for approximating throughput. The discrete action space makes it difficult to verify the existence of a Nash Equilibrium (NE) in this game using standard techniques. To circumvent this limitation, a heuristic algorithm is proposed. This algorithm is analytically shown to always converge to a NE. The subsequent results probe its validity and sensitivity. Favorable comparisons are drawn between these game-theoretic results and those arising from parallel systems techniques. A linear programming system optimization that exploits properties of the dominant eigenvalue of the system gain matrix is also presented in a comparative context. / Master of Science

Traditionally, noise in communication systems has been modeled as an additive, white Gaussian noise process with independent, identically distributed samples. Although this model accurately reflects thermal noise present in communication system electronics, it fails to capture the statistics of interference and other sources of noise, e.g. in unlicensed communication bands. Modern communication system designers must take into account interference and non-Gaussian noise to maximize efficiencies and capacities of current and future communication networks. In this work, I develop new multi-dimensional signal processing methods to improve performance of communication systems in three applications areas: (i) underwater acoustic, (ii) powerline, and (iii) multi-antenna cellular. In underwater acoustic communications, I address impairments caused by strong, time-varying and Doppler-spread reverberations (self-interference) using adaptive space-time signal processing methods. I apply these methods to array receivers with a large number of elements. In powerline communications, I address impairments caused by non-Gaussian noise arising from devices sharing the powerline. I develop and apply a cyclic adaptive modulation and coding scheme and a factor-graph-based impulsive noise mitigation method to improve signal quality and boost link throughput and robustness. In cellular communications, I develop a low-latency, high-throughput space-time-frequency processing framework used for large scale (up to 128 antenna) MIMO. This framework is used in the world's first 100-antenna MIMO system and processes up to 492 Gbps raw baseband samples in the uplink and downlink directions. My methods prove that multi-dimensional processing methods can be applied to increase communication system performance without sacrificing real-time requirements. / text

To increase link throughput in multi-input multi-output (MIMO) orthogonal frequencydivision multiplexing (OFDM) systems, transmission parameters such as code rate andmodulation order are required to be set adaptively. Therefore, block error rate (BLER)becomes a crucial measure which illustrates the quality of the link, thus being used in LinkAdaptation (LA) to determine the transmission parameters. However, existing methods topredict BLER are only valid for linear detectors, e.g. Minimum Mean Square Error (MMSE)detector [1]. In this thesis, we show that signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR)exists in MIMO-OFDM system with MLD (maximum likelihood detection). Then, a machinelearning based method with Deep Neural Network (DNN) is proposed to analyze therelation between input features (channel matrix, modulation and coding scheme (MCS),signal-to-noise ratio(SNR)) and labels (CRC). Results shows that the classification of DNNis good. However, there is still deviation when compared output of DNN with thesimulated BLER. / För att öka länkhastigheten i MIMO-OFDM system bör överföringsparametrar somkodhastighet och moduleringsordning ändras dynamiskt. Blockfelfrekvensen (BLER) är enviktig komponent i kommunikationssystem som representerar hela länkkedjans status ochkan användas i länkanpassning (LA) för att avgöra överföringsparametrarna. Befintligametoder för att beräkna BLER är endast giltiga för linjära detektorer eg. MMSE. I dennarapport visar vi at SINR existerar i MIMO-OFDM system med MLD. Sedan föreslås enmaskininlärningsmetod baserad på djupa neuronnät (DNN) för att analysera förhållandetmellan olika delar av indata (kanal matrix, MCS, SNR) och utdata (CRC). Resultatet visar attDNN klassificerar CRC bra. Utdata från DNN avviker dock vid jämförsele med simuleradBLER.

Wireless communication systems require high spectral efficiency and throughput in order to be cost-effective. Link adaptation schemes are known to be a good solution to achieve this goal. However, the necessity of additional information or increased complexity prevents these schemes from being implemented. In this context, research on resource allocation based on different constraints, such as complexity or feedback, is important. The major contribution of this dissertation is the development of three novel techniques to enhance performance in practical implementations of the adaptive OFDM systems. This dissertation first introduces a new multiuser OFDM system to enhance performance in the low SNR regime. In this scheme, multiuser diversity can be efficiently amplified from random power allocation and opportunistic scheduling. Higher spectral efficiency can be achieved without an increase of complexity or feedback amount compared to conventional multiuser OFDM systems using equal power allocation. This dissertation also presents a modified multi-mode power loading scheme. A modified multi-mode power loading scheme can circumvent the limit of current multi-mode power loading schemes by significantly reducing search amount from 2N - 1 to N, where N is the number of subcarriers. Finally, this dissertation has introduced adaptive OFDM systems using channel gain order information in limited feedback environments. Adaptive OFDM systems using the order mapping technique achieve comparable performance to conventional adaptive OFDM systems in terms of bit error rate and average spectral efficiency, while the amount of feedback is significantly reduced. Furthermore, by simply exploiting order mapping and interpolation, the analyzing technique circumvents the practical shortcomings of previous limited feedback techniques for OFDM systems. / text

Les systèmes de communication sans fil actuels évoluent vers un renforcement des réactivités des protocles de la gestion des ressources radio (RRM) et adaptation du lien radipe (FLA) afin d'optimiser conjointement les couches MAC et PHY. En parallèle, la technologie d'antenne multiples et turbo récepteurs avancés ont un grand potentiel pour augmenter l’efficacité spectrale dans les futurs systèmes de communication sans fil. Ces deux tendances, à savoir, l'optimisation inter couche et le traitement de turbo, nécessitent le développement de nouvelles abstractions de la couche PHY (aussi appelée méthode de prédiction de la performance) qui peuvent capturer les performances du récepteur itératif par itération pour permettre l'introduction en douceur de ces récepteurs avancés dans FLA et RRM.La thèse de doctorat revisite en détail l'architecture du turbo récepteur, plus particulièrement, la classe d'algorithme itératif effectuant la détection linéaire par minimisation d’erreur quadratique moyenne avec l'annulation d’interférence (LMMSE-IC). Ensuite, une méthode semi-analytique de prédiction de la performance est proposée pour analyser son l'évolution par la modélisation stochastique de chacun des composants. Intrinsèquement, la méthode de prédiction de la performance est subordonnée à la disposition de connaissance d’information d’état du canal au niveau du récepteur (CSIR), le type de codage de canal (code convolutif ou un code turbo), le nombre de mots de code ainsi que le type d’information probabilistic sur les bits codés réinjectée par le décodeur pour la reconstruction et l'annulation d'interférence à l'intérieur d’algorithme de LMMSE -IC itératif.Dans la deuxième partie, l’adaptation du lien en boucle fermée dans les systèmes MIMO codés basés sur les abstractions de la couche PHY proposées pour les récepteurs LMMSE -IC itératifs ont été abordés. Le schéma proposé d'adaptation de liaison repose sur un faible taux de rétroaction et exploite la sélection du précodeur spatiale (par exemple, la sélection d'antennes) et du schéma de modulation et de codage (MCS) de façon à maximiser le taux moyen soumis à une contrainte de taux d'erreur de bloc. Différents schémas de codage sont testés, tels qu’un codage parcourant tous les antennes où un codage par antenne. Les simulations montrent bien le gain important obtenu avec les turbo récepteurs comparée à celui d’un récepteur MMSE classique. / Current wireless communication systems evolve toward an enhanced reactivity of Radio Resource Management (RRM) and Fast Link Adaptation (FLA) protocols in order to jointly optimize the Media Access Control (MAC) and Physical (PHY) layers. In parallel, multiple antenna technology and advanced turbo receivers have a large potential to increase the spectral efficiency of future wireless communication system. These two trends, namely, cross layer optimization and turbo processing, call for the development of new PHY-layer abstractions (also called performance prediction method) that can capture the iterative receiver performance per iteration to enable the smooth introduction of such advanced receivers within FLA and RRM. The PhD thesis first revisits in detail the architecture of the turbo receiver, more particularly, the class of iterative Linear Minimum Mean-Square Error (soft) Interference Cancellation (LMMSE-IC) algorithms. Then, a semi-analytical performance prediction method is proposed to analyze its evolution through the stochastic modeling of each of the components. Intrinsically, the performance prediction method is conditional on the available Channel State Information at Receiver (CSIR), the type of channel coding (convolutional code or turbo code), the number of codewords and the type of Log Likelihood Ratios (LLR) on coded bits fed back from the decoder for interference reconstruction and cancellation inside the iterative LMMSE-IC algorithms. In the second part, closed-loop FLA in coded MIMO systems based on the proposed PHY-layer abstractions for iterative LMMSE-IC receiver have been tackled. The proposed link adaptation scheme relies on a low rate feedback and operates joint spatial precoder selection (e.g., antenna selection) and Modulation and Coding Scheme (MCS) selection so as to maximize the average rate subject to a target block error rate constraint. The cross antenna coding (the transmitter employs a Space-Time Bit-Interleaved Coded Modulation (STBICM) ) and per antenna coding (Each antenna employs an independent Bit-Interleaved Coded Modulation(BICM)) cases are both considered. The simulations clearly show the significant gain obtained with turbo receivers compared to that of a conventional MMSE receiver.

Les systèmes de 3G offrent de nouveaux services support (bearer services) à plus hauts débits pour les modes de transmission "paquet". Ces services vont coexister avec la voix (ou d'autres services temps réels), des scénarios de trafic mixte, voix et données, doivent être envisagés. La norme UMTS permet effectivement aux utilisateurs d'avoir plus d'un service activé simultanément. Les différentes classes de trafic augmentent la complexité de la gestion des ressources radios. Dans ce contexte, deux types de fonctions sont étudiés: l'allocation de TFCI et l'ordonnancement de paquets. Leur impact sur la qualité de service (QoS) ainsi que sur la capacité du système est évalué. On propose des améliorations de ces mécanismes dans le but d'augmenter la capacité du système et par conséquent d'améliorer la QoS des utilisateurs. Les études se restreignent au sens montant, c'est à dire aux transmissions du mobile (User Equipment ou UE) vers le réseau. Un premier mécanisme pour lequel un effort d'amélioration est fait, est l'adaptation du lien radio par variation du débit instantané transmis. On simule le cas d'une transmission multiservice (voix et données). L'UE doit partager un débit global qui lui est alloué entre les différents services activés. Ces derniers sont véhiculés dans des radio bearers (tuyaux supports). À chaque intervalle élémentaire de transmission (Transmission Time Interval, TTI), l'UE sélectionne un sous-débit pour chaque bearer; ceci se fait par la sélection d'un "format de transport" à appliquer pendant la durée TTI. Cette procédure s'effectue dans la couche MAC (Medium Access Control); le résultat de la sélection est une combinaison de formats de transport (Transport Format Combination, TFC) que la couche physique doit utiliser. La procédure, nommée sélection de TFC, permet d'adapter la transmission des différents services aux conditions variables de la propagation radio: elle détermine notablement la performance de transmission. L'algorithme de sélection de TFC est tracé dans ses grandes lignes dans la norme. Un de ses principes est de favoriser le trafic temps réel au détriment des services de données par paquet. Cependant, le trafic temps réel peut être perturbé par le trafic de données sous certaines conditions, en particulier pour les mobiles éloignés de la station de base (Node B). On propose un algorithme de sélection de TFC qui limite ces perturbations et qui offre une plus large zone de couverture aux services temps réels. En plus, il améliore la QoS du service de données et le débit effectif de l'UE sans augmenter sa puissance de transmission. Un autre type d'études concerne l'ordonnancement de paquets entre les différents utilisateurs ou UEs. C'est une procédure qui est contrôlée par la partie fixe du réseau. Nous l'étudions principalement par simulation en considérant divers mécanismes ou variations. Un premier mécanisme est nommé fast Variable Spreading Factor (fast VSF): les UEs distants changent rapidement leur facteur d'étalement (SF) afin de conserver une puissance de transmission constante, ce qui vise à stabiliser l'interférence inter-cellulaire. Un deuxième mécanisme étudié est un accès paquet décentralisé (decentralized mode) utilisant une information en retour sur le niveau global d'interférence dans la cellule. Un troisième mécanisme nommé "fast scheduling" (ordonnancement rapide) raccourcit le cycle d'ordonnancement. Les résultats ont montré que dans le cas de faible ou moyenne charge dans la cellule, le mode décentralisé réduit le délai par paquet jusqu'à 25 %. L'ordonnancement rapide augmente la capacité du système jusqu' à 10%. En plus, il améliore la QoS perçue par les utilisateurs en terme de débit par utilisateur et délai par paquet transmis.

The C2X Communication is of high interest to the automotive industry. Ongoing research on this topic mainly bases on the simulation of Vehicular Ad Hoc Networks. In order to estimate the necessary level of simulation details their impact on the results needs to be examined. This thesis focuses on different channel models as the freespace, shadowing, and Ricean model, along with varying parameters. For these simulations the network simulator ns-2 is extended to provide IEEE 802.11p compliance. However, the WAVE mode is not considered since it is still under development and not finally approved. Besides a more sophisticated packet error model than the existing implementation, as well as a link adaptation algorithm, is added. In this thesis several simulations examine specific details of wireless communication systems such as fairness of multiple access, interferences, throughput, and variability. Furthermore, the simulation points out some unexpected phenomena as starving nodes and saturation effects in multi hop networks. Those led to the conclusion that the IEEE 802.11 draft amendment does not solve known problems of the original IEEE 802.11 standard.

[EN] In today's information society, there is a growing need to access data communication services ubiquitously, with mobility and increasingly higher data rates. This society's demand has motivated the development of the fourth generation of mobile communications (4G) and its evolution towards the fifth generation (5G). This development has required a revolution on the radio interface of the mobile communications systems, and, consequently, has significantly modified their capabilities and their radio resource management. This is the case of the technology known as Long Term Evolution (LTE) and its 4G version called LTE-Advanced. This Doctoral Thesis addresses the modelling, the radio resource management analysis, and the performance evaluation of the downlink of LTE and LTE-Advanced where, among the different features of LTE-Advanced, the focus is on the Coordinated Multi-Point (CoMP) transmission. The Thesis provides a detailed description of the main characteristics of LTE and LTE-Advanced. The high complexity of these systems, has prompted the use of computer simulations as the primary research methodology. The Thesis makes a detailed description of the simulation methodology and the system modelling required, including some contributions of the author in this field. Among them, it is of significant relevance the link-level simulation results used in the European project WINNER + for the LTE evaluation. With regard to the analysis of the radio resource management in LTE, the fundamentals of link adaptation and scheduling are explained in the first place. In relation to the scheduling, the Thesis includes a thorough study of the proportional fairness concept and the suboptimal implementation typically used in LTE to maximize this metric. This study has resulted in a series of ideas embodied in a modification of the typical implementation, which has proved to be capable of increasing the proportional fairness of the resource allocations. Moreover, the link adaptation analysis has revealed the "flash-light" effect problem, which is characterized by a high interference variability due to rapid changes in the scheduling decisions. The Thesis demonstrates that a particular implementation that stabilizes the scheduling decisions can improve the system performance. The radio resource management analysis of this Thesis is completed with the study of CoMP. Specifically, the CoMP scheme studied in this Thesis is a solution with coordinated scheduling and beamforming (CS/CB), that takes into account realistic and robust assumptions concerning the knowledge that the coordinated points have about the channel state. The Thesis proposes this solution for its simplicity and its ability to improve high data rates coverage and capacity even with incomplete channel knowledge. Concerning LTE and LTE-Advanced evaluation, it is performed in two different types of scenarios. On the one hand, the scenarios defined in the process of evaluation of IMT-Advanced. In this framework, it is evaluated the importance of different multi-antenna techniques, including CoMP, considering full-buffer traffic models. The most important conclusions in these scenarios are the significant performance improvement achieved with spatial multiplexing of users and the fact that CoMP mechanisms provide a reduced benefit. The second group of scenarios are those defined by the European project METIS for the evaluation of 5G technologies. Specifically, an indoor office scenario and an outdoor sports stadium have been selected. In these scenarios, a realistic traffic model is used, and it has been demonstrated the utility of CoMP to satisfy the first 5G requirement definitions with feasible frequency bandwidths. In these scenarios with less homogeneous deployments, or with a limited number of transmitters originating the major part of interference, is where this Thesis has found CoMP to be more useful and where the Thesis promotes its use. / [ES] En la actual sociedad, hay una creciente necesidad de acceso a servicios de comunicación de datos de forma ubicua, móvil y a velocidades cada vez más altas. Esta demanda ha motivado el desarrollo de la cuarta generación de comunicaciones móviles (4G) y su evolución hacia la quinta generación (5G). Este desarrollo ha requerido una revolución en la interfaz radio de los sistemas de comunicaciones móviles modificando en gran medida sus capacidades y la forma en la que se gestionan sus recursos. Este es el caso de la tecnología conocida como Long Term Evolution (LTE) y su versión 4G llamada LTE-Advanced. En concreto, esta Tesis Doctoral aborda el modelado, análisis de la gestión de recursos radio y evaluación de prestaciones del enlace descendente de LTE y LTE-Advanced, donde, de entre las características de LTE-Advanced, se ha puesto el foco de atención en la transmisión multipunto coordinada (CoMP). La Tesis proporciona una descripción detallada de las principales características de LTE y LTE-Advanced. La gran complejidad del sistema descrito ha motivado que la metodología de estudio haya sido la simulación mediante ordenador. La Tesis realiza una descripción detallada de dicha metodología y del modelado del sistema empleado, incluyendo algunas aportaciones del autor en este campo. De entre éstas, destaca la provisión de resultados de simulación de nivel de enlace que se usaron en el proyecto europeo WINNER+ para la evaluación de LTE. En cuanto al análisis de la gestión de recursos radio en LTE, en primer lugar, se explican los fundamentos de la adaptación al enlace y el scheduling. En relación con el scheduling, se realiza un estudio del concepto de proportional fairness y de la implementación subóptima típicamente usada en LTE para maximizar esta métrica. Este estudio ha dado como resultado una modificación de la implementación típica que ha demostrado ser capaz de aumentar la proportional fairness en la asignación de recursos con un bajo incremento de complejidad. Además, el análisis de la adaptación al enlace ha revelado el problema del efecto de "luz de flash" consistente en la alta variabilidad de la interferencia debida a rápidos cambios en las decisiones del scheduler. La Tesis demuestra que se pueden mejorar las prestaciones del sistema estabilizando dichas decisiones mediante una implementación concreta. El bloque de análisis de la gestión de recursos se completa con el estudio de CoMP. Específicamente, se estudia una solución con coordinación de scheduling y conformación de haz (CS/CB) que tiene en cuenta suposiciones reales y robustas en cuanto al conocimiento que los puntos coordinados tienen de los canales radio. La Tesis propone esta solución por su sencillez y capacidad de mejorar la eficiencia de los sistemas de comunicaciones móviles, tanto en cobertura de velocidades altas de transmisión como en capacidad, aun teniendo un conocimiento incompleto del canal. En cuanto a la evaluación de LTE y LTE-Advanced, ésta se realiza en dos tipos de escenarios. Por un lado, los escenarios definidos en el proceso de evaluación de IMT-Advanced. En este marco, se evalúa la importancia de diferentes técnicas de transmisión multiantena, incluyendo CoMP, y considerando tráfico de tipo full-buffer. Se ha obtenido una gran mejora de prestaciones por la multiplexación espacial de usuarios y mejoras discretas por el uso de CoMP. El segundo grupo de escenarios son los definidos por el proyecto europeo METIS para evaluación de tecnologías 5G, concretamente se han elegido un escenario de interiores con una oficina, y uno de exteriores con un estadio deportivo. En estos escenarios se utiliza un tráfico realista y se ha demostrado la utilidad de CoMP para mejorar las prestaciones del sistema. En estos escenarios con despliegues menos uniformes, o con un número limitado de transmisores provocando la mayor parte de la interferencia, es donde esta Tesis ha encontrado la mayor u / [CAT] En l'actual societat de la informació, hi ha una creixent necessitat d'accés a serveis de comunicació de dades de forma ubiqua, mòbil i a velocitats cada vegada més altes. Aquesta demanda de la societat, ha motivat el desenrotllament de la quarta generació de comunicacions mòbils (4G) i la seua evolució cap a la quinta generació (5G). Aquest desenrotllament ha requerit una revolució en la interfície ràdio dels sistemes de comunicacions mòbils i ha modificat en gran manera les seues capacitats i la forma en què es gestionen els seus recursos. Aquest és el cas de la tecnologia coneguda com a Long Term Evolution (LTE) i la seua versió 4G anomenada LTE-Advanced. En concret, aquesta Tesi Doctoral aborda el modelatge, anàlisi de la gestió de recursos ràdio i avaluació de prestacions de l'enllaç descendent de LTE i LTE-Advanced, on, d'entre les característiques de LTE-Advanced, s'ha posat el centre d'atenció en la transmissió multipunt coordinada (CoMP). La Tesi proporciona una descripció detallada de les principals característiques de LTE i LTE-Advanced. La gran complexitat del sistema descrit ha motivat que la metodologia d'estudi s'haja basat en simulació per mitjà d'ordinador. La Tesi realitza una descripció detallada de la metodologia de simulació i del modelatge del sistema empleat, incloent-hi algunes aportacions de l'autor en aquest camp. D'entre aquestes, destaca la provisió de resultats de simulació de nivell d'enllaç que es van usar en el projecte europeu WINNER+ per a l'avaluació de LTE. Pel que fa a l'anàlisi de la gestió de recursos ràdio en LTE, en primer lloc, s'expliquen els fonaments de l'adaptació a l'enllaç i el scheduling. En relació amb el scheduling, es realitza un estudi del concepte de proportional fairness i de la implementació subòptima típicament usada en LTE per a maximitzar aquesta mètrica. L'estudi ha donat com a resultat una modificació de la implementació típica que ha demostrat ser capaç d'augmentar la proportional fairness en l'assignació de recursos amb un baix increment de complexitat. A més, l'anàlisi de l'adaptació a l'enllaç ha desvetllat el problema de l'efecte de "llum de flaix" consistent en la alta variabilitat de la interferència deguda a una ràpida variació de les assignacions de recursos. La Tesi demostra que es poden millorar les prestacions del sistema estabilitzant les decisions del scheduler mitjançant una implementació concreta. En el bloc d'anàlisi de la gestió de recursos d'aquesta Tesi es completa amb l'estudi de CoMP. Específicament, s'estudia una solució amb coordinació de scheduling i conformació de feix (CS/CB), que té en compte suposicions reals i robustes quant al coneixement que els punts coordinats tenen dels canals ràdio dels usuaris servits. La Tesi proposa aquesta solució per la seua senzillesa i capacitat de millorar l'eficiència dels sistemes de comunicacions mòbils, tant en cobertura de velocitats altes de transmissió com en capacitat, encara tenint un coneixement incomplet del canal. Quant a l'avaluació de LTE i LTE-Advanced, aquesta es realitza en dos tipus d'escenaris diferents. D'una banda, els escenaris definits dins del procés d'avaluació de tecnologies IMT-Advanced. Dins d'aquest marc, s'avalua la importància de diferents tècniques de transmissió multi-antena, incloent-hi CoMP, i considerant tràfic de tipus full-buffer. S'ha obtingut una gran millora de prestacions amb la multiplexació espacial d'usuaris i una discreta millora amb CoMP. El segon grup d'escenaris són els definits pel projecte europeu METIS per a l'avaluació de tecnologies 5G, concretament s'han triat un escenari d'interiors amb una oficina, i un d'exteriors amb un estadi esportiu, on s'ha utilitzat un tràfic realista. En aquests escenaris amb desplegaments menys uniformes, o amb un nombre limitat de transmissors provocant la major part de la interferència, és on aquesta Tesi ha trobat la utilitat més gran de / Martín-Sacristán Gandía, D. (2016). 3GPP Long Term Evolution: Performance Analysis and Evolution towards 4G with Coordinated Multi-Point Transmission [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63261 / TESIS

Link Adaptation is a core feature introduced in gNodeB (gNB) for Adaptive Modulation and Coding (AMC) scheme in new generation cellular networks. The main purpose of this is to correct the estimated Signal-to-Interference-plus-Noise ratio (SINR) at gNB and select the appropriate Modulation and Coding Scheme (MCS) so the User Equipment (UE) can decode the data successfully. Link adaptation is necessary for mobile communications because of the diverse wireless conditions of the channel due to mobility of users, interference, fading and shadowing effects, the estimated SINR will always be different from the actual value. The traditional link adaptation schemes like Outer Loop Link Adaptation (OLLA) improve the channel estimation by correcting the estimated SINR with some correction factor dependent on the Block Error Rate (BLER) target. But this scheme has a low convergence i.e., it takes several Transmission Time Intervals (TTIs) to adjust to the channel variations. Reinforcement Learning (RL) based framework is proposed to deal with this problem. Deep Deterministic Policy Gradient (DDPG) algorithm is selected as an agent and trained with several states of the channel variations to adapt to the changes. The trained model seems to show an increase in throughput for cell edge users of about 6-18% when compared to other baseline models. The mid-cell user throughput is increased up to 1-3%. This RL model trained is constrained with average BLER minimization and throughput maximization which makes the model perform well in different radio conditions. / Länkanpassning är en kärnfunktion som introduceras i gNB för adaptiv modulering och kodningsschema (AMC) i den nya generationens cellulära nätverk. Den huvudsakliga syftet med detta är att korrigera det uppskattade signal-till-störning-plus-bruset ratio (SINR) vid gNodeB (gNB) och välj lämplig Modulation och Coding Scheme (MCS) så att användarutrustningen (UE) kan avkoda data framgångsrikt. Länkanpassning är nödvändig för mobil kommunikation eftersom av de olika trådlösa förhållandena för kanalen på grund av användarnas mobilitet, störnings-, bleknings- och skuggeffekter, kommer den uppskattade SINR alltid skiljer sig från det faktiska värdet. De traditionella länkanpassningssystemen som Outer Loop Link Adaptation (OLLA) förbättra kanaluppskattningen med korrigera det uppskattade SINR med någon korrigeringsfaktor beroende på Mål för Block Error Rate (BLER). Men detta system har en låg konvergens det är det krävs flera TTI för att anpassa sig till kanalvariationerna. Förstärkning Ett lärande (RL)-baserat ramverk föreslås för att hantera detta problem. Djup Deterministic Policy Gradient (DDPG) algoritm väljs som en agent och tränas med flera tillstånd av kanalvariationerna för att anpassa sig till förändringarna. Den tränade modellen verkar visa en ökning i genomströmning för cellkantanvändare på cirka 6-18% jämfört med andra basmodeller. Mittcellsanvändaren genomströmningen ökas upp till 1-3%. Denna RL-modell utbildad är begränsad med genomsnittlig BLER-minimering och genomströmningsmaximering vilket gör modell fungerar bra i olika radioförhållanden.

Cette thèse est consacrée à l'amélioration des performances de codage/décodage de systèmes de transmission d'images fixes sur des canaux bruités et réalistes. Nous proposons, à cet effet, le développement de méthodes de transmission d'images optimisées en se focalisant sur les deux couches application et physique des réseaux sans fil. Au niveau de la couche application et afin d'assurer une bonne qualité de service, on utilise des algorithmes de compression efficaces permettant au récepteur de reconstruire l'image avec un maximum de fidélité (JPEG2000 et JPWL). Afin d'assurer une transmission sur des canaux sans fil avec un minimum de TEB à la réception, des techniques de transmission, de codage et de modulation avancées sont utilisées au niveau de la couche physique (système MIMO-OFDM, modulation adaptative, CCE, etc). Dans un premier temps, nous proposons un système de transmission robuste d'images codées JPWL intégrant un schéma de décodage conjoint source-canal basé sur des techniques de décodage à entrées pondérées. On considère, ensuite, l'optimisation d'une chaîne de transmission d'images sur un canal MIMO-OFDM sans fil réaliste. La stratégie de transmission d'images optimisée s'appuie sur des techniques de décodage à entrées pondérées et une approche d'adaptation de lien. Ainsi, le schéma de transmission proposé offre la possibilité de mettre en oeuvre conjointement de l'UEP, de l'UPA, de la modulation adaptative, du codage de source adaptatif et de décodage conjoint pour améliorer la qualité de l'image à la réception. Dans une seconde partie, nous proposons un système robuste de transmission de flux progressifs basé sur le principe de turbo décodage itératif de codes concaténés offrant une stratégie de protection inégale de données. Ainsi, l'originalité de cette étude consiste à proposer des solutions performantes d'optimisation globale d'une chaîne de communication numérique pour améliorer la qualité de transmission. / This work is devoted to improve the coding/ decoding performance of a transmission scheme over noisy and realistic channels. For this purpose, we propose the development of optimized image transmission methods by focusing on both application and physical layers of wireless networks. In order to ensure a better quality of services, efficient compression algorithms (JPEG2000 and JPWL) are used in terms of the application layer enabling the receiver to reconstruct the images with maximum fidelity. Furthermore, to insure a transmission on wireless channels with a minimum BER at reception, some transmission, coding and advanced modulation techniques are used in the physical layer (MIMO-OFDM system, adaptive modulation, FEC, etc). First, we propose a robust transmission system of JPWL encoded images integrating a joint source-channel decoding scheme based on soft input decoding techniques. Next, the optimization of an image transmission scheme on a realistic MIMO-OFDM channel is considered. The optimized image transmission strategy is based on soft input decoding techniques and a link adaptation approach. The proposed transmission scheme offers the possibility of jointly implementing, UEP, UPA, adaptive modulation, adaptive source coding and joint decoding strategies, in order to improve the image visual quality at the reception. Then, we propose a robust transmission system for embedded bit streams based on concatenated block coding mechanism offering an unequal error protection strategy. Thus, the novelty of this study consists in proposing efficient solutions for the global optimization of wireless communication system to improve transmission quality.