Suite à mon recrutement, j'ai dû opérer une évolution thématique pour m'intéresser aux aspects de traitement du signal et de modélisation niveau système, plus en amont de mes activités antérieures sur les antennes. Mon rôle a ensuite évolué par la mise en place d'une plateforme de mesure permettant une meilleure prise en compte et validation globale des chaînes de transmissions. Cette évolution vers une vision plus globale des systèmes de transmissions numériques m’a permis désormais de développer mon propre axe de recherche sur les aspects systèmes RF flexibles au sein du laboratoire et les systèmes basse consommation. Mes activités peuvent être regroupées en 5 thèmes :

TRAITEMENTS NUMERIQUES ET TECHNIQUES MULTI-ANTENNE - Une thématique fondamentale dans mon travail est l’étude des performances de techniques de traitement des signaux basées sur la multiplication des antennes (SIMO, MISO, MIMO). Les travaux préliminaires dans ce domaine ont donné lieu à un important contrat avec Orange Labs sur les terminaux multi-mode multi-antenne à base de radio logicielle. Deux thèses ont eu lieu, celle de Philippe Mary, soutenue en février 2008, sur les aspects algorithmiques et estimation analytique de performances, et celle de Pierre-François Morlat, soutenue en décembre 2008, sur l'architecture globale, la simulation et le développement d'un démonstrateur de ces techniques.

SIMULATION DE LA PROPAGATION DES ONDES RADIOS - Ma toute première activité fut de développer une technique de formation de diagramme de rayonnement. En effet l'outil phare dans le domaine radio du laboratoire était alors le logiciel de simulation de propagation indoor Wiplan, dont la rapidité et la précision de prédiction étaient déjà reconnues. Mais ce logiciel était alors limité à la prise en compte de sources de rayonnement omnidirectionnelles. Nous avons donc intégré une technique inspirée de la synthèse de diagramme classique des réseaux d'antennes, basée sur une approche matricielle plus précise, permettant de recréer le rayonnement de sources complexes par association de sources élémentaires pondérées en amplitude et en phase. Dans le européen iPlan, nous avons ensuite cherché à améliorer encore ce simulateur suivant deux axes : étudier les possibles extensions et optimisations de la méthode de calcul et extraire de nouveaux paramètres significatifs du lien radio. Le premier axe a fait l’objet du post-doctorat de Dmitry Umansky, le second de la thèse de Meiling Luo. D. Umansky a travaillé sur l’extension possible en 3 dimensions du principe de calcul et M. Luo sur l’extraction de paramètres statistiques du canal radio. Egalement, Luis Gonçalvez a réalisé un postdoc sur la validation expérimentale de ces travaux. En parallèle, dans le cadre de l’ADT Inria Mobsim, Tao Wang a travaillé sur l’interfaçage de ce logiciel Wiplan avec un simulateur réseau (NS3).

PLATEFORME RADIO ET RADIO LOGICIELLE - Fin 2004, grâce à un financement exceptionnel de l’Inria et de l’INSA, nous avons pu mettre en place une plateforme de tests radio particulièrement performante et interfaçable avec les outils de simulation système que nous utilisons. Cet outil fondamental nous a permis de mener à bien des mesures de validation du moteur de propagation Wiplan, des caractérisations du canal de propagation (dans différents environnements et à différentes fréquences) avec notamment l'extension à deux voies de mesures offrant une analyse fine des communications MIMO. L'interfaçage de ce matériel avec les logiciels de simulations nous a aussi permis de valider directement les structures complexes simulées dans un canal de propagation réaliste en permettant de plus d'affiner les modèles simulés. Dans une approche plus générale, la thèse de Cédric Levy-Bencheton, co-encadrée avec Tanguy Risset, a permis de mettre en place un cadre d’étude plus global, par simulation, du potentiel des terminaux à radio logicielle pour le relai multi-mode dans les réseaux radio. Ces travaux trouvent un cadre de validation expérimentale avec la plateforme CorteXlab de FIT que nous avons mis en place suite au financement d’un Equipex. Cette plateforme déployée dans une salle faradisée et partiellement anéchoisée, permet l’étude de principes de radio logicielle et radio cognitive à large échelle (une quarantaine de terminaux mono ou multi antennes). J’ai activement participé au montage de cette plateforme, et également encadré plusieurs travaux dont la caractérisation des équipements et le sondage de canal dans cet environnement.

CONCEPTION GLOBALE DE SYSTEMES – Notre approche visait à optimiser conjointement les parties RF et numériques d'un système en analysant les potentiels de compensation de part et d'autre. L'excellent retour de la communauté sur ces travaux nous a permis de démarrer une thèse avec Orange Labs sur cette approche (Ioan Burciu). Les travaux de cette thèse ont permis de proposer une nouvelle architecture de récepteur mixte analogique-numérique permettant la réception de deux standards (UMTS et 802.11) avec une complexité réduite (objet d’un brevet international) puis une extension aux terminaux 4G et au-delà (LTE-Advanced). Nous avons en parallèle développé avec Matthieu Gautier (Orange Labs) une nouvelle approche de récepteur multi-antenne à coût réduit, basée sur le multiplexage par codes des voies de réceptions, dans le cadre d’un autre contrat de recherche. Egalement, la thèse financée par le CSC de Z. Zhan nous a permis d’étudier le potentiel des architectures Full-Duplex pour augmenter la capacité des réseaux locaux. Dans cette thèse, nous avons proposé une architecture originale de terminal Full-Duplex fonctionnant en simultané sur deux bandes de fréquences. Dans la continuité de ces travaux, j’ai obtenu un financement de thèse DGA-Inria (thèse de David Kibloff) pour travailler sur la sécurisation de la couche physique des réseaux en implantant des capacités d’auto-brouillage à l’aide de systèmes Full-Duplex. Le potentiel de combinaison de ces systèmes Full-Duplex avec la modulation spatiale est désormais à l’étude dans la thèse de Yanni Zhou (CSC).

REDUCTION DE LA CONSOMMATION ENERGETIQUE - Dans le cadre du FUI EconHome, une architecture innovante de Wake-Up Radio (réveil à distance) a été proposée et validée expérimentalement. Dans la continuité de ces travaux, nous nous intéressons maintenant à la récupération d’énergie électromagnétique et au transfert d’énergie sans fil, particulièrement pour le monde de l’IoT, avec notamment l’optimisation de la forme d’onde pour maximiser le transfert d’énergie (thèse de Régis Rousseau). Dans ce cadre, nous avons aussi eu une forte collaboration avec la société Atlantic. Le but principal était de développer des solutions d’objets connectés sans fil à travers une liaison radio au sein des conduites de ventilation des bâtiments. Enfin, grâce à un financement de la chaire Spie ICS, une thèse a démarré sur le potentiel des communications RFID tag-to-tag (Tarik Lassouaoui).