Séminaire interne ST2 - Valenciennes - le 19/02/2004 Projet 3: Fiabilité des communications numériques dans les systèmes de transport.

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1 Séminaire interne ST2 - Valenciennes - le 19/02/2004 Projet 3: Fiabilité des communications numériques dans les systèmes de transport

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

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

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

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

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

7 Séminaire interne ST2 - Valenciennes - le 19/02/2004 COMMUNICATIONS INTRA VEHICULE: Etudes en cours

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

9 Séminaire interne ST2 - Valenciennes - le 19/02/2004 COMMUNICATIONS INTRA VEHICULE: Etudes en cours Exemple d’analyse du bruit impulsif : modélisation mathématique de l’amplitude des impulsions

10 Séminaire interne ST2 - Valenciennes - le 19/02/2004 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?)

11 Séminaire interne ST2 - Valenciennes - le 19/02/2004 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 n T Décodeur n R Point critique: corrélation entre voies

12 Séminaire interne ST2 - Valenciennes - le 19/02/2004 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 802.16 802.20 Super Mobile Satellite Ku ou Ka- band Wi-Fi

13 Séminaire interne ST2 - Valenciennes - le 19/02/2004 LIEN TERRESTRE / SATELLITAIRE (LEOST / DOAE): Contexte, originalité et verrous Bloqué Visible Masqué Évanouissements profonds non répétitifsLiens satellites: Évanouissements 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 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)

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

15 Séminaire interne ST2 - Valenciennes - le 19/02/2004 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 Em Re

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

17 Séminaire interne ST2 - Valenciennes - le 19/02/2004 LIEN TERRESTRE MIMO: Etudes en cours Exemple de performances des algorithmes QR et V-blast en tunnel en présence d’un rétrécissement EmRe

18 Séminaire interne ST2 - Valenciennes - le 19/02/2004 LIEN TERRESTRE MIMO: Etudes en cours Tests en laboratoire? Génération de canaux MIMO?: Un nouveau concept. (Installation TELICE, janvier 2004) Antenne plaquée BrasseurGuide d’ondes Chambre: réflexions multiples – Brasseur: génération des canaux – Guide d’ondes (TE 10, TE 20, etc. ): Conditionnement de la matrice de transfert

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