Post Doc Cohérence spatiale pour les traitements spatiaux aux fréquences millimétriques F/H

Ref : 0023126 | 22 mai 2019

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Votre rôle est d'effectuer un travail de post-doc sur la cohérence spatiale pour les traitements spatiaux aux fréquences millimétriques.

Contexte global du sujet et état de l'art

La 5ième génération (5G) dans laquelle s'inscrit le post-doc devrait apporter de profondes améliorations dont bénéficieront les usagers.

La première amélioration significative est la flexibilité: conçue pour faire communiquer entre eux des milliards d'objets très différents, la 5G s'adaptera ainsi automatiquement aux besoins et aux fonctions de chacun. Suffisamment ouverte et simple d'utilisation, elle permettra de créer facilement de nouveaux produits ou services. La deuxième amélioration significative est un grand confort d'utilisation. La réactivité du réseau sera améliorée pour permettre le support de nouvelles fonctions, comme la régulation du trafic routier ou des réseaux d'énergie. Enfin, la 5G devrait être bien plus performante et économe en énergie, grâce à sa capacité d'adaptation aux différents usages. La consommation d'énergie des réseaux et des terminaux serait ainsi significativement réduite.

Afin de tenir ces engagements et dans un contexte où les bandes UHF disponibles deviennent rares et coûteuses, les ondes millimétriques (mmW), candidates potentielles au déploiement des réseaux 5G permettront d'accéder à des bandes bien plus larges qu'actuellement. Cependant, par rapport aux fréquences UHF, la propagation des mmW est bien plus dégradée, à un tel point que la réception peut être impossible (zone d'outage), y compris dans la zone supposée être couverte [1] : des obstacles environnementaux peuvent obstruer complètement les chemins de propagation des mmW. La présence de cet outage est, peut-être, l'élément différenciant le plus significatif du passage des fréquences UHF aux ondes mmW. A ce phénomène s'ajoute un ordre de diversité du canal plus faible et la présence de réflecteurs mobiles. Face à ces défis, la réalisation de réseaux antennaires très directifs (pencil beamforming), un autre attrait des mmW, devrait permettre d'accentuer les gains apportés par les techniques de beamforming et de multiplexage spatial.

Dans ce contexte, le sujet du post-doc est l'usager en mobilité géographique dans un réseau hétérogène collaboratif (UHF-mmW). Ce post-doc vise à répondre aux défis inhérents à cette mobilité, à savoir, le pointage du pencil beamforming à améliorer. Dans ce but une modélisation de la propagation devra être aussi fidèle que possible ; en l'occurrence celle-ci devra prendre en compte la cohérence spatiale (c'est cet aspect qui sera pris en compte dans le cadre du post-doc).

L'objectif est d'élaborer et d'implémenter une fonctionnalité des ondes millimétriques, la cohérence spatiale, dans un simulateur système, et d'en évaluer ensuite les impacts sur les performances système des traitements spatiaux envisagés pour la 5G.

Se référer à la section 3 « Le plus de l'offre » pour des informations détaillées sur la mission scientifique et les principales activités associées au post doc.

Vous êtes titulaire d'un doctorat et vous avez de l'expérience dans le domaine de la propagation.

Compétences :

anglais écrit et parlé

connaissance de C / C++

Maitrise du logiciel Matlab

Connaissance en propagation.

Le plus de l'offre

Objectif scientifique - verrous à lever

La cohérence spatiale entraine deux caractéristiques importantes impactant les performances de système :

Le canal évolue lentement sans discontinuité quand l'émetteur et/ou le récepteur se déplace,

Les caractéristiques du canal sont similaires pour des liens co-localisés i.e. des terminaux proches l'un de l'autre par rapport à une même station de base.

Sachant l'importance que revêt le traitement spatial et que la densité de liens devrait croître dans un avenir proche, il est essentiel de modéliser de liens de manière consistante. Un modèle de cohérence spatiale doit intrinsèquement supporter la mobilité des usagers. Des premières implémentations ont été entreprises mais il s'est avéré que celles-ci étaient bien trop complexes pour pouvoir être intégrées dans un quelconque simulateur système. L'enjeu est donc de réduire la complexité pour permettre in fine d'évaluer les performances des traitements spatiaux (tels que le Multi-User-MIMO) tant nécessaires pour répondre aux demandes capacitaires de la 5G.

Le but du post-doc est double : comment introduire la cohérence spatiale dans un simulateur système sous contrainte de réduction de la complexité de l'algorithme proposé. L'algorithme actuel est basé sur la génération de carte de corrélation pour chaque élément caractéristique du modèle de propagation (paramètres à long terme et à court termes). Cette méthodologie est bien trop consommatrice en mémoire pour être imprésentable. L'objectif scientifique consistera donc en s'inspirant des modèles de propagation actuels d'élaborer un algorithme de traitement du signal de cohérence spatiale à complexité réduite.

Approche méthodologique-planning

L'approche se décomposera comme suit :

étude bibliographique

définition d'algorithmes de cohérence spatiale (à base de Matlab)

implémentation dans un simulateur système

évaluation de performances

Au sein d'Orange et du réseau de la Division TGI (Technology and Global Innovation), Orange Labs Networks (OLN) nourrit le Groupe en innovations pour alimenter le moteur de sa croissance. Au sein de la Direction Radio Networks et Microwaves (RNM), vous intégrez le département Wireless Technology Evolution (WTE) dont l'un des objectifs est de définir l'évolution des technologies radio des réseaux mobiles d'Orange. Au sein du département WTE, l'équipe RIDE (Radio link Innovative DEsign) est en charge de la conception et de l'évaluation de performances des solutions technologiques radio-mobile de demain. Ses études se portent aujourd'hui principalement sur la définition de la 5G et de ses évolutions ainsi que sur l'évaluation de ses performances.

Qu'est ce qui fait la valeur ajoutée de cette offre ?

Un environnement industriel qui permet d'avoir un écosystème riche en termes de projet collaboratifs, d'interactions avec les industriels de la 5G. De plus un certain nombre d'outils ont été développés en C et en Matlab qui pourront être réutilisés. Par ailleurs, le développement de la PI est favorisé par Orange, ce qui constitue une motivation supplémentaire par rapport aux publications scientifiques dans des revues IEEE.

Références :

[1] 3GPP TR 38.901- Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz

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