Séminaire interne ST2 - Valenciennes - le 19/02/2004

Projet 3: Fiabilité des communications numériques dans les systèmes de transport

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OBJECTIFS

Liaisons intra véhicule

Liaisons depuis ou vers un véhicule (train) Lien terrestre / satellite Lien sol/ train

Augmenter la fiabilité de la communication, compromis débit / taux d’erreurs

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ACTEURS

Porteur du projet: IEMN / TELICE

Martine Liénard (Resp. Eq. Telecom.)

5 Ens. Ch. ou Ing. (0.5 Pr, 1 MdC, 0.5 IR et 1 IE)

2 doctorants

Laboratoires partenaires:

INRETS/LEOST (Resp. M. Berbineau)

3 personnes (0.2 DR, CR 0.5, AI 0.5)

IEMN/DOAE (Resp. M. Rouvaen)

4 Ens. Ch. (0.25 Pr, 3 MdC à 0.25)

2 doctorants (INRETS et DOAE)

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POSITIONNEMENT: Prévention, Correction, Gestion des conséquences

Echange de données entre Capteurs Capteurs et calculateur embarqué Mobile (train ou voiture) et le sol Mobiles

Surveillance - diagnostic en ligne, sécurité matériels fixes ou mobiles, localisation des véhicules, surveillance voies et usagers..

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COMMUNICATIONS INTRA VEHICULE (Telice): Contexte, originalité et verrous

Contexte

Transmission sur câbles dédiés (coaxiaux, bifilaires): connectiques, poids (automobile)

Transmission sur ligne d’énergie (12V) Nombreux travaux sur PLC dans les bâtiments. Transposition

pour véhicules ?

Spécificité de l’environnement et verrous Bruits impulsifs importants Faible puissance d’émission Canal très variable dans le temps

Modèle stochastique de bruit et traitement du signal

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COMMUNICATIONS INTRA VEHICULE: Etudes en cours

Mesure du bruit Normes CEM? Définies dans le domaine fréquentiel

Telecom: domaine temporel Mesure du bruit impulsif

Coupleur Oscilloscope numérique Plateforme mobile de mesure de bruit

Analyse du bruit Isoler les impulsions, déterminer leurs caractéristiques

principales (pseudo fréquences, amplitudes, durée, temps d’interarrivée, etc.)

Elaboration d’un modèle stochastique

Nouveaux algorithmes de soustraction du bruit

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COMMUNICATIONS INTRA VEHICULE: Etudes en cours

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COMMUNICATIONS INTRA VEHICULE: Etudes en cours

Exemples de mesure de bruit impulsif dans une voiture (C25) :

-> Impulsion rafale(Amplitude très élevée 15 Vcc)

-> Impulsion isolée

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COMMUNICATIONS INTRA VEHICULE: Etudes en cours

Exemple d’analyse du bruit impulsif :

modélisation mathématique

de l’amplitude des impulsions

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COMMUNICATIONS INTRA VEHICULE:Planning des études

Court terme Elaboration d’un modèle stochastique de bruit impulsif Développement de nouveaux algorithmes de soustraction du bruit

Moyen terme Modélisation complète de la liaison Optimisation du codage de canal Rayonnement perturbateur (CEM)

Résultats prévisibles Caractéristiques et performances attendues de la liaison (Thèse

USTL + thèse en cotutelle avec SUPCOM de Tunis) Application prévue dans le cadre d’un projet PREDIT (2004?)

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LIAISONS VEHICULE (Train) / SOL. Liens de communications haut débit mais robustes (Sécurité des déplacements, nouveaux services) Lien terrestre / satellitaire (LEOST / DOAE)

Liaison bi-directionnelle complémentarité satellite- terrestre

Lien terrestre (TELICE) Augmenter la fiabilité? Techniques multi-antennes MIMO

Diminution du débit numérique de chaque voie, S/B

Encodeur nT

Décodeur nR

Point critique: corrélation entre voies

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LIEN TERRESTRE / SATELLITAIRE (LEOST / DOAE): Contexte, originalité et verrous

Liaison bi-directionnelle

Lien satellite: géostationnaire bande Ku ou Ka

Lien terrestre: nouveau standard IEEE802.16e ou IEEE802.20 Architecture proposée

HiperLan 802.16802.20

Super MobileSuper Mobile

Satellite Ku ou Ka-band

Wi-Fi

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LIEN TERRESTRE / SATELLITAIRE (LEOST / DOAE): Contexte, originalité et verrous

BloquéBloqué

VisibleVisible

MasquéMasqué

•Liens satellites: Évanouissements profonds non répétitifsÉvanouissements profonds non répétitifs dus aux tunnels courts, aux ponts courts et aux obstacles dus aux tunnels courts, aux ponts courts et aux obstacles d’élévation plus grande que celle du satellited’élévation plus grande que celle du satellite

•Objectifs:Objectifs: Caractérisation, modélisation du canal satellite (modèle à 3 états) Modélisation du canal pour le lien terrestre (qui ne sera pas présent partout)

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LIEN TERRESTRE / SATELLITAIRE: Planning des études Influence de la vitesse (TGV!) sur les forme d’ondes choisies Développement de techniques de codage itératives et

d’entrelacement adaptées aux problèmes spécifiques de l’environnement ferroviaire pour le satellite

Utilisation de techniques de diversité en réception ou de codes spatio-temporels sur des systèmes MIMO (cf diapos suivantes)

2 thèses en cours (Bourses INRETS/Region)

Perspectives de développement

Essais (collaboration avec SNCF, FT-R&D sur le lien satellite) – développement d’une plate-forme d’émission/réception collaboration avec Thalès Communication

Collaboration France-Californie, Post docs

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LIEN TERRESTRE MIMO (TELICE): Contexte, originalité et verrous Contexte

Ajout d’une couche MIMO sur des protocoles existants. Liaisons spécifiques ou protocoles normalisés (WiFi, Hyperlan, UMTS etc.)

Nombreuses études dans ce domaine, milieu urbain, suburbain Environnement spécifique ferroviaire? (Gare, halls, couloirs,

tunnels). Contexte européen:modélisation du canal TELICE Verrous

Modélisation stochastique spatio-temporelle du canal

Identification statistique des clusters et de leur variabilité dans le temps

Algorithme robuste dans des canaux partiellement corrélés

EmRe

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LIEN TERRESTRE MIMO: Etudes en cours

Sondeur de canal (Réponse impulsionnelle sur MxN antennes) Fréquence 2.1 GHz et 5 GHz. Premiers tests février 2004

Mise en œuvre d’algorithme de problèmes inverses (ESPRIT) pour des canaux sélectifs en fréquence

Performances des algorithmes existants dans des environnements ferroviaires

« Générateur analogique » de canaux MIMO: moyen d’essai de laboratoire

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LIEN TERRESTRE MIMO: Etudes en cours Exemple de performances des algorithmes QR et V-blast en tunnel

en présence d’un rétrécissement

Em Re

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LIEN TERRESTRE MIMO: Etudes en cours

Tests en laboratoire? Génération de canaux MIMO?: Un nouveau concept. (Installation TELICE, janvier 2004)

Antenne plaquée

Brasseur Guide d’ondes

Chambre: réflexions multiples – Brasseur: génération des canaux –Guide d’ondes (TE10, TE20, etc. ): Conditionnement de la matrice de transfert

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LIEN TERRESTRE MIMO: Planning des études

Court terme Campagne de mesures en environnement « Transports

terrestres » Interprétation des résultats

Action concertée européenne (COST). Modélisation des canaux MIMO (Collaboration: Vienne, Aalborg, Helsinki, etc.)

Moyen terme Etude des potentialités de la simulation par chambres

réverbérantes (Thèse en co-tutelle ULB) Robustesse des algorithmes MIMO dans des canaux

partiellement corrélés Résultats prévisibles

Potentialités des techniques MIMO pour les transports terrestres