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21 décembre 2017

Thèse ENS Paris Saclay : Modélisation parcimonieuse du canal radio et applications


Catégorie : Doctorant


La modélisation du canal radio est primordiale pour pouvoir optimiser la couche physique des systèmes de télécommunications sans fil et les dimensionner en tirant profit des caractéristiques du canal (multi-trajets, sélectivité fréquentielle, spatiale, etc.), pour proposer des traitements judicieux au niveau des transmetteurs (OFDM, MIMO, filtre adapté, étalement de spectre, etc.), voire inclure une sécurisation robuste des données dans la couche PHY. La modélisation du canal radio peut également permettre d’améliorer les performances des systèmes de radiolocalisation. Par exemple, dans le cas de la localisation par identification d’empreinte (fingerprinting), qui consiste à utiliser une empreinte du canal entre Tx et Rx (par exemple RSS, TOA, ou réponse impulsionnelle) et à la comparer à celles d’une base de données (BD) pré-construite associée à des positions de référence, un modèle de canal peut être utilisé pour générer cette base de données par simulation, et non en prenant des mesures coûteuses en temps.

Actuellement, il existe de nombreux modèles de canal radio. Ils sont basés sur une description physique du canal s’appuyant sur la propagation des ondes EM (ex : tracé/lancer de rayons, Saleh-Valenzuela) ou une description mathématique/analytique de la réponse impulsionnelle (ou fonction de transfert) du canal sous la forme d’une matrice de canal.

Ces modèles peuvent manquer de compacité, et incluent un niveau de précision qui, habituellement bénéfique, est pénalisant pour certaines applications cités précédemment. Dans le cas du fingerprinting par exemple, on cherche d’une part un modèle i) suffisamment « léger » pour générer rapidement la BD, et ii) qui puisse assurer une correspondance fiable entre mesures réelles et données de simulation de la BD. Dans le cas de la sécurisation d’une communication par la génération de clés basées sur le canal, on cherche similairement une modélisation à la fois suffisamment discriminante et qui assure la réciprocité du canal entre les deux utilisateurs légitimes, en présence de bruit et d’asymétrie de canal - due aux mesures des deux users qui ne se font généralement pas simultanément-. C’est la raison pour laquelle nous nous intéresserons aux modèles parcimonieux pour décrire le canal.

 

Dans notre groupe Méthodes et Outils Pour les Signaux et Systèmes (MOSS), une partie de l’équipe travaille sur les problématiques de traitement de signal, la modélisation/caractérisation du canal, et sur la radiolocalisation. L’objectif de la thèse est d’étudier de nouvelles méthodes pour modéliser le canal (ou sa réponse impulsionnelle) en utilisant une représentation parcimonieuse du canal. Les applications visées sont la radiolocalisation et la sécurisation de la couche PHY. Par la suite, on pourra envisager d’étudier d’autres méthodes telles que celle des points sources distribués (DPSM – Distributed Point-Source Method [6]) appliquée à l’électromagnétisme. En outre, un sondeur de canal a été récemment réhabilité au sein du laboratoire et pourra être utilisé pour valider expérimentalement le(s) modèle(s) proposé(s).

Mots-clés :

canal de propagation, modélisation, parcimonie, compressive sensing

Profil et compétences recherchées :

Conditions scientifiques matérielles et financières du projet de recherche :

Lieu de la thèse :

ENS Paris Saclay (Cachan/Gif-sur-Yvette)

Candidature :

Les candidats intéressés doivent soumettre par email :

à jean-pierre.barbot@satie.ens-cachan.fr et isabelle.vin@satie.ens-cachan.fr.

 

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