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Les communications sans-fil à Polytechnique: vers un avenir branché et vert Jean-François Frigon, professeur agrégé Génie électrique École Polytechnique.

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1 Les communications sans-fil à Polytechnique: vers un avenir branché et vert Jean-François Frigon, professeur agrégé Génie électrique École Polytechnique de Montréal

2 Omniprésence des systèmes micro-ondes

3 Télécommunications au Canada: –Revenus de 57.4 Milliards $ en 2010 –4.6% du PIB en 2010 Télécommunications sans-fil: –Croissance annuelle du nombre dutilisateurs de 8.5% en 2010 –Croissance annuelle des revenus de 9.1% de 2006 à 2010 –Augmentation annuelle du trafic prévue de 78% Croissance des communications sans-fil

4 Spectre électromagnétique est rare et coûteux: 4.5 Milliards $ en 2008 pour 110 MHz –Amélioration de lefficacité spectrale (nombre de bits pouvant être transmis par unité de bande passante) –Gestion des interférences –Utilisation de tout lespace électromagnétique disponible Trafic multimédia: –Gestion de différents besoins en qualité de service –Augmentation des exigences de fiabilité Augmentation des coûts de lénergie: –Techniques diminuant les émissions et la consommation dénergie Défis pour la recherche

5 Utilisation de plusieurs antennes de transmission et réception pour augmenter lefficacité spectrale Pas daugmentation de puissance de transmission ou dondes électromagnétiques émises Systèmes MIMO

6 Transmission simultanée vers plusieurs usagers Diversité multi-usagers: augmentation de lefficacité spectrale Recherche sur lallocation de ressources optimale pour OFDMA-SDMA Applications dans LTE et WiMAX MIMO Multi-usagers avec QoS Amélioration de lefficacité spectrale Réduction des émissions électromagnétiques

7 Internet: 2% des émissions de CO 2 Communications mobiles: secteur en expansion avec émissions de 178 Mtonnes de CO 2 prévues en 2020 MIMO Multi-usagers Réduction de la puissance requise par usagers Réduction des coûts dénergie Réduction des émissions de CO 2 de 32 Mtonnes par année Projet avec Prof. Brunilde Sansò

8 Utilisation dune antenne planaire à onde de fuite CRLH dans un système de communications sans-fil Configuration du diagramme de rayonnement en temps réel pour optimiser la performance Transfert technologique: subventions MDEIE, I2I et compagnie en démarrage (Sciswave) Projet de recherche avec Prof. Christophe Caloz Systèmes de communications sans-fil MIMO à antennes reconfigurables

9 Static & omni-directional antennas Dynamic & directional CRLH LWAs Unreliable link Low data rates = Impaired user experience Data rate Directive LWAs Power gain Dynamic scanning Reliability MIMO Channel diversity CRLH e-LWA prototypes

10 Conditions de mesure Rx 46feet NLOS Tx L2 Tx L4 Tx L1 TxL 3 Tx L1 Tx L2 Tx L3 Tx L4 Rx Omni configurations Vertical Orthogonal Back-to-back Side-by-side Rx eLWA configurations Back-to-back Orthogonal Side-by-side 30cm 6-10 Rx positions 60cm

11 RXRX L2 L4 L1 L3 46feet NLOS 3.2X Amélioration de performance

12

13 Perspective énergétique Diminution du nombre dAP et du temps de transmission Réduction des émissions de CO 2

14 Relais permettent de: –Joindre des usagers ne recevant pas le signal de la BS –Augmenter le débit des usagers éloignés –Améliorer la fiabilité Réduction des coûts de déploiement et dénergie Systèmes de communications avec relais

15 Sélection de relais opportuniste

16 Relais MIMO Amélioration de lefficacité spectrale en fonction du nombre de relais et dantennes

17 Gestion des interférences Alignement des interférences dans un réseau cellulaire permet daméliorer lefficacité spectrale

18 Radios cognitives Vastes portions du spectre alloué mais non-utilisé: opportunités pour déployer des réseaux secondaires

19 Radios cognitives Réseaux de radios cognitives exploitent le spectre alloué non-utilisé pour déployer de façon opportuniste des réseaux de communications

20 Radios cognitives permettent daméliorer la fiabilité Concept de fiabilité différentielle peut être exploité Projet avec Prof. Brunilde Sansò Radios cognitives

21 Modélisation du trafic permet de mieux comprendre les performances et de développer des algorithmes de contrôle performants

22 Conclusion Besoins: Services de communications sans-fil à haut débit et fiable Réduction des coûts dénergie Réduction des émissions Besoins: Services de communications sans-fil à haut débit et fiable Réduction des coûts dénergie Réduction des émissions Solutions développées dans les travaux de recherche à lÉcole Polytechnique de Montréal: Amélioration de lefficacité spectrale Augmentation des débits de transmission Amélioration de la fiabilité Réduction des temps démission et de lénergie requise Solutions développées dans les travaux de recherche à lÉcole Polytechnique de Montréal: Amélioration de lefficacité spectrale Augmentation des débits de transmission Amélioration de la fiabilité Réduction des temps démission et de lénergie requise


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