Projet ANR-10-VERS-0008 – TRIMARAN : Communications MIMO OFDM vertes à base d’antennes micro-structurées et de retournement temporel
Programme : RESEAUX DU FUTUR ET SERVICES (VERSO) 2010
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Rodolphe LEGOUABLE (ORANGE)
Partenaires : Institut Langevin Ondes et Images; Institut d'Électronique et de Télécommunication de Rennes; Institut Mines-Télécom; ORANGE; THALES COMMUNICATIONS & SECURITY S.A.S; TIME REVERSAL COMMUNICATIONS
Montant : 1108744.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : Les systèmes MIMO OFDM sont efficaces pour les communications radio en termes de débit versus puissance transmise. De nombreux algorithmes ont été développés au niveau de la couche physique et de son optimisation conjointe avec la couche MAC, pour le TDD et le FDD, dans le but d'atteindre la capacité MIMO sous une contrainte de puissance maximale de transmission. Ces techniques sont théoriquement aisément applicables pour des nombres variables d'antennes et de sous-porteuses.
Cependant, en pratique, la performance attendue n'est pas atteinte due à des contraintes de complexité et d'implémentation. La prédiction de la performance des récepteurs MIMO-OFDM est extrêmement complexe pour de grands nombres d'antennes et de sous-porteuses, des canaux dispersifs, et des hauts niveaux d'interférence multi-utilisateur ou multi-flux. Une prédiction de performance de faible complexité mais peu fiable au niveau PHY engendre une adaptation de lien et un ordonnancement sous-optimaux au niveau MAC.
Le système manque de robustesse.
Parmi tous les schémas MISO de formation de voie, le Retournement Temporel (ou filter adapté à la transmission) apparaît comme une des techniques les plus robustes. Elle est moins complexe que le Zero-Forcing Beamforming (Filtre Inverse) et pourtant, elle permet de décroître la complexité du récepteur. La qualité de la focalisation spatio-temporelle qu'elle atteint s'améliore dans les milieux riches en multi-trajets. Appliquée seule, elle est optimum dans la région de faible rapport signal sur bruit et interférence (faible puissance de transmission ou haute interférence). Combinée avec de OFDM et des STBC, elle atteint les performances de la formation de voie classique basée sur la détermination du vecteur propre unique du canal MISO, avec une complexité moindre. Combinée avec le multiplexage spatiale et des antennes micro-structurées, elle permet de faire une communication multi-flux MIMO grâce à la focalisation sous-longueur d'onde.
La combinaison de l'OFDM-MIMO, du Retournement temporel, et des antennes micro-structurées demeure inexplorée.
Le but de ce projet est d'atteindre de hauts débits et une forte robustesse, dans les réseaux sans fils, sous une contrainte de puissance maximum de transmission, avec une grande bande, un très grand nombre d'antennes sur de petits terminaux et de petits points d'accès, en intérieur, intérieur à extérieur, qui sont des environnement riches en multi-trajets, et en prenant en compte les variations de conditions radio dues au déplacement d'usagers à faible vitesse et dues aux changements de l'environnement.
Le projet propose d'effectuer une optimisation conjointe de l'OFDM-MIMO, de la focalisation spatio-temporelle avec les antennes micro-structurées. La qualité de la focalisation sera contrôlée pour une meilleure robustesse du récepteur face aux contraintes d'implémentation, à la propagation multi-trajet. Des algorithmes innovants basés sur le retournement temporel et des techniques de focalisation spatio-temporelles seront proposés et évalués par simulations lien et système. De nouvelles métriques pour mesurer la robustesse, ainsi que l'exposition des personnes aux ondes électromagnétiques, en plus des métriques traditionnelles, seront définies.
Enfin, défi le plus important que le projet relève est de produire un prototype expérimental qui fournira la preuve de concept de la transmission de données avec une bande de 40MHz, OFDM-MIMO, Retournement Temporel, et NTxNR antennes micro-structurées. Le prototype inclura jusqu'à NT=8 antennes de transmission et jusqu'à NR=4 antennes de réception.