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Axe 2 : Information et communication : de la théorie à l'ingénierie

Cet axe regroupe les activités de recherche en communications numériques. Les chercheurs du GdR ISIS qui se consacrent à cet axe thématique sont des spécialistes du traitement du signal, des réseaux, du codage et / ou de la théorie de l'information. Les contextes applicatifs de ce domaine sont très variés : liaisons radiomobiles ou liaisons sur fils, systèmes mono ou multi utilisateur, équipements à antenne unique ou à antennes multiples, systèmes de communications via des relais, réseaux centralisés (cellulaires) ou décentralisés (réseaux « mesh » et « ad hoc »), etc.

Les problèmes sont également très divers : détermination des limites théoriques de fonctionnement, calculs de performance, conception de codes, conception de récepteurs / décodeurs, allocation de ressources, optimisation entre couches (« cross layer design »), modélisation des canaux, etc.

Voici une liste non exhaustive d'orientations thématiques qui revêtent une grande importance scientifique auprès des chercheurs de la communauté des communications numériques au sein du GdR-ISIS :

Les réseaux "green"

L'étude des réseaux "green" ou efficaces en terme de consommation d’énergie est  une thématique émergente grâce à la volonté d’augmenter la durée de vie des appareils par des techniques d’optimisation de la gestion d’énergie "energy harvesting" et de transfert d’énergie sans fils "wireless energy transfer".

Les réseaux denses

Dans le contexte de la demande croissante des hauts débits de transmission, les réseaux denses permettent par des techniques de MIMO en réseau ou MIMO virtuelle d’augmenter de manière drastique la capacité des réseaux filaire (MIMO sur Fibre) ou sans fils.

Allocation de ressources et gestion des interférences

Le problème de la gestion d'interférence est devenu crucial pour les réseaux cellulaires multi-utilisateur. En particulier, des stratégies nouvelles basées sur les Network MIMO (Multiple Input Multiple Output) et la coopération entre stations de base assurent des gains importants. De nouveaux problèmes restent ouverts en raison des liens imparfaits entre les noeuds du réseau et le manque de synchronisation.

Transfert de l'information dans les réseaux décentralisés

Les réseaux décentralisés réclament de nouvelles approches théoriques et de nouveaux modèles.

Radio cognitive / radio intelligente

La radio cognitive est un des nouveaux paradigmes des communications mobiles de ces dernières années. La radio cognitive permet d'exploiter de manière opportuniste les « trous » du spectre et de maximiser l'utilisation temps/frequence/espace des réseaux. La mise en oeuvre algorithmique et les protocoles adéquats sont encore à l'étude.

« Network coding », ou codage en réseau

Le «Network Coding», à travers une combinaison intelligente et économique des différents flux d'information, permet de réduire la saturation des réseaux. Les avancées ont été particulièrement importantes dans les réseaux filaires mais l'utilisation, les potentialités et les limitations du «Network Coding» dans le monde sans fils constituent des problèmes ouverts.

Sécurité pour la couche physique

Le principe de la sécurité pour la couche physique est d'exploiter le bruit présent naturellement dans tous les canaux de transmission pour garantir la sécurité inconditionnelle des communications. L'idée repose sur le fait que les signaux interceptés par des écouteurs indésirables subissent généralement une dégradation différente de ceux reçus par les récepteurs légitimes (par exemple, une atténuation différente qui induit un rapport signal-à-bruit différent).

Codage pour les canaux radio (MIMO, relais, ...)

Le problème de construction de codes spatio-temporels pour les systèmes MIMO est maintenant assez bien étudié. Cependant, les extensions (et les bornes fondamentales de performance) pour les canaux à relais, les canaux dits à accès multiple, à diffusion, à interférence ou multi-saut restent ouverts.

Modèles de canaux radio

Les modèles de canaux sans fils ont été jusqu'à présent mis en oeuvre dans des contextes de déploiement de réseau unique. Cependant, dans le cas de réseaux hétérogènes, l'interférence joue un rôle primordial et l'analyse temps-espace-fréquence est importante pour développer des modèles pour les réseaux du futur.

« Compressed Sensing » et représentation parcimonieuse

(en collaboration avec le thème A).

Le « compressed sensing » joue un rôle important en télécommunications pour réduire les fréquences d'échantillonnage de signaux large bande, étant donné la faiblesse d'utilisation du spectre à un instant donné. Des algorithmes de reconstruction de signal rapides sont encore à mettre en oeuvre.

Réseaux de capteurs : détection, estimation, optimisation distribuée

(en collaboration avec le thème A).

Les réseaux du futur auront des capteurs à faible cout et faible consommation. Les contraintes énergétiques et de positionnement des capteurs imposent des traitements simples et distribués de l'information récoltée.

Codage correcteur d'erreurs à très faible consommation

(en commun avec le thème C).

Dans de nombreux domaines applicatifs actuels (électronique et intelligence embarquée, télécommunications « green », codage pour les réseaux, etc), le problème de la consommation des composants est de plus en plus crucial. Parallèlement, les structures de codage et les décodeurs associés demandent de plus en plus de ressources de calcul et de stockage afin de corriger les erreurs dues à la transmission. La recherche de nouveaux algorithmes de décodage à très faible complexité est donc nécessaire.

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(c) GdR 720 ISIS - CNRS - 2011-2015.