Traitement spatial, temporel et codage associé appliqués aux communications sous-marines

par Iandra Galdino Andrade

Projet de thèse en Informatique

Sous la direction de Didier Le Ruyet et de Marcello Luiz Campos.

Thèses en préparation à Paris, CNAM , dans le cadre de École doctorale Informatique, télécommunications et électronique (Paris) , en partenariat avec Centre d'études et de recherche en informatique et communications (Paris) (laboratoire) et de LAETITIA - Traitement du signal et architectures électroniques (equipe de recherche) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Traitement Spatial, temporal et codage associé appliqués aux communications sous-marines Les communications sous-marines sont le sujet principal de ce projet de recherche. Les applications sont nombreuses: militaires et civiles y compris pour les sous-marins, océanographie, marine commerciale, etc. Cependant, la complexité du milieu anisotropique rend difficile la mise en œuvre de communications fiables de longue portée et à haut débit. La vitesse de propagation des ondes acoustiques est significativement plus faible que celle des ondes électromagnétiques, ce qui les rend particulièrement sensible à l'effet Doppler. Par ailleurs, la vitesse de propagation change avec le temps et la position. Récemment, de nombreux travaux de recherche ont été menés sur les communications multiporteuses avancées appelées aussi post OFDM dans le contexte de la cinquième génération (5G) de systèmes de communication sans fil dont les modulations à base de bancs de filtre (FBMC) et l'OFDM filtré. Ces formes d'onde sont bien localisées en fréquence et robustes aux communications asynchrones. Les deux principaux objectifs de la thèse sont les suivants: 1. Recherche de nouveaux schémas dans le contexte des transmissions multiporteuses: Dans une première phase, nous proposerons des nouveaux schémas FBMC single input single output (SISO) et multi input multi output (MIMO) bien localisé dans le domaine temporel en réduisant le facteur de recouvrement et en optimisant les filtres prototypes. Ces schémas sont particulièrement utiles pour les systèmes travaillant avec des canaux variant rapidement et pour les systèmes multi-utilisateurs avec trames courtes. Les extensions aux schémas FBMC précodés (FFT-FBMC or BF-OFDM) seront également considérées. 2. Application aux communications sous-marines Dans une seconde phase, nous appliquerons les schémas proposés au contexte des communications sous-marines afin de lutter contre les effets mentionnés ci-dessus. L'objectif principal est de proposer des solutions pour augmenter le débit utile et la portée des communications. Nous pensons que les solutions proposées exploitant les diversités d'espace, de temps et de code, associées à des stratégies d'estimation et de compensation de l'effet Doppler devraient nous permettre d'obtenir des performances bien meilleures que celles des solutions existantes.

  • Titre traduit

    Space/Time/Code Processing for Underwater Communication Channels


  • Résumé

    Space/Time/Code Processing for Underwater Communication Channels Underwater communication is the main area of this research project. It has a considerable amount of applications: in military, scientific and civilian fields, including communication to submarines, marine research, oceanography, marine commercial operations, among many others. However, the complexity of the anisotropic medium poses challenges in establishing reliable and robust communication links for long range and high data rate services. Propagation speed of acoustic waves is orders of magnitude smaller than that of electromagnetic waves, which makes it particularly susceptible to the Doppler effect. In addition, propagation speed changes with time and position. Recently, lot of researches has been conducted on advanced multi-carrier communication also called post orthogonal multicarrier frequency division (OFDM) in the context of the next generation (5G) of wireless communication systems including filter bank based multicarrier (FBMC), filtered OFDM. Those waveforms are well localized especially in frequency and robust to asynchronism communications. The two main goals of this thesis are: 1. Research novel schemes in the context of multicarrier transmission : As a first step we will propose to design single input single output (SISO) and multi input multi output (MIMO) novel FBMC schemes compact in time domain by reducing the overlapping factor and optimizing the prototype filters. Those schemes are useful for systems that operate in fast varying channel and in the context of multi-user transmission with short frames. Extension to precoded FBMC (FFT-FBMC or BF-OFDM) will be also considered. 2. Application to underwater communications. In this second phase, we will apply the proposed schemes to mitigate the effects of underwater medium describe above. The main goal is to propose solutions to extend data rates and range. We believe that the proposed innovative solutions that exploit space, time, and code diversity, together with Doppler estimation and compensation strategies, may offer improve performance with respect to the one of the already existing solutions.