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Sécurisation de la couche PHY des communications tactiques - ENSTA Paris / ISAE-SUPAERO

11 Mai 2022


Catégorie : Doctorant


Traditionnellement, les systèmes de radiocommunications tactiques utilisent les techniques à étalement de spectre afin d’assurer une certaine sécurité de la couche physique [1,2]. Depuis quelques années, les techniques à étalement de spectre par séquence directe (DSSS) suscitent un regain d’intérêt (ex. : satellites, drones, avions de chasse, sous-marins, systèmes de positionnement) pour assurer une certaine discrétion ainsi qu'une robustesse aux interférences et aux brouillages hostiles. Toutefois, le niveau de discrétion et de protection aux brouillages du DSSS s'est considérablement amoindri durant la dernière décennie, du fait notamment de l'augmentation de la puissance de calcul et de l'émergence de l’intelligence artificielle. Pour mieux protéger les communications tactiques, plusieurs méthodes ont récemment été proposées dans la littérature afin de réduire ainsi le risque de détection [3,4,5].

L’objectif de cette thèse est donc de renforcer la couche PHY (ex. : signal, modulation, codage) des réseaux sans fil de télécommunications numériques dans le but d’accroître leur sécurité, leur discrétion, ainsi que leur résistance aux interférences et aux brouillages, grâce à des algorithmes avancés de traitement de l’information et du signal. Cette étude se décline en deux thèmes principaux :

  1. Confidentialité et discrétion :

  • Conception d’un algorithme de couche physique pragmatique pour le chiffrement spatial qui puisse résister à des interceptions coordonnées [6,7,8].

  • Utilisation conjointe des techniques DSSS, constellations tournées multi-dimensionnelles [5] et Faster-than-Nyquist [2].

  1. Robustesse aux brouillages :

  • Étude de l’apport des méthodes de l’apprentissage profond pour la détection des constellations tournées et l’élimination du brouillage.

  • Utilisation de l’acquisition comprimée pour neutraliser le brouillage [9].

Profil recherché:

  • Diplôme d’ingénieur ou/et master de recherche en technologies de l’information et des communications avec une solide formation en communications numériques et traitement du signal. Des connaissances en IA et machine learning seront appréciées.

  • Forte motivation et intérêt pour la recherche scientifique.

  • Citoyen(ne) de l’union européenne, idéalement français.

Informations pratiques :

La thèse se déroulera au laboratoire U2IS de l’ENSTA Paris sur le campus de l’École Polytechnique à Palaiseau. Une mobilité dans l’équipe ComIT de l’ISAE-SUPAERO à Toulouse pourra être envisagée (durée à discuter). Les résultats intéresseront directement la DGA (Ministère des Armées) et la rémunération est du niveau d’une bourse industrielle CIFRE.

Contact : Tarak Arbi (tarak.arbi@ensta-paris.fr), Benoît Geller (benoit.geller@ensta-paris.fr), Damien Roque (damien.roque@isae-supaero.fr).

 

  1. Torrieri, “ Principles of spread-spectrum communication systems”, 4ème ed. , Springer, 2018.

  2. J. G. Proakis, “Digital Communications”, 5th Edition, McGraw Hill, 2007.

  3. M. A. Munir and A. R. M. Maud, "Direct-Sequence Spread Spectrum with Variable Spreading Sequence for Jamming Immunity," 2019 16th International Bhurban Conference on Applied Sciences and Technology (IBCAST), Islamabad, Pakistan, 2019, pp. 933-937.

  4. Y. Qiu, C. Brown and L. Li, "Deep Learning for an Anti-Jamming CPM Receiver," MILCOM 2019 - 2019 IEEE Military Communications Conference (MILCOM), 2019, pp. 458-463, doi: 10.1109/MILCOM47813.2019.9020788.

  5. T. Arbi, B. Geller, P. Pasquero, "Direct-Sequence Spread Spectrum with Signal Space Diversity for High Resistance to Jamming," IEEE Military Communications Conference, Milcom, USA, Dec. 2021.

  6. V. Pellegrini, F. Principe, G. De Mauro, R. Guidi, V. Martorelli and R. Cioni, "Cryptographically secure radios based on directional modulation", Acoustics Speech and Signal Processing (ICASSP) 2014 IEEE International Conference on, pp. 8163-8167, May 2014.

  7. S. Goel and R. Negi, "Guaranteeing secrecy using artificial noise", Wireless Communications IEEE Transactions on, vol. 7, no. 6, pp. 2180-2189, June 2008.

  8. E. Tollefson, B. R. Jordan and J. D. Gaeddert, "Out-phased array linearized signaling (OPALS): A practical approach to physical layer encryption," MILCOM 2015 - 2015 IEEE Military Communications Conference, 2015, pp. 294-299, doi: 10.1109/MILCOM.2015.7357458.

  9. Yongshun Zhang, Xin Jia « Adaptive interference suppression for DSSS communications based on compressive sensing », Wiley, 2018.