Journée Thématique EORD-TEC «Traitement de données et communications de systèmes drones» Présentation du projet WONG5 : Waveforms MOdels for Machine Types CommuNication integrating 5G Networks
Appel Générique 2015 de l ANR Défi 7 : Société de l information et de la Communication 1033 pré-propositions, Taux de sélection (phase 1 + phase 2) : 9.2% Axe 9 : Infrastructures de communication et de traitement 80 pré-propositions, Taux de sélection (phase 1 + phase 2) :11,3% Date de démarrage scientifique du projet : 12/01/2016 Durée du projet : 36 mois 2
Partenaires 3
Contexte Etude des modulations les mieux adaptées à un contexte de type «Machine Type Communication (MTC)» pour des systèmes de 5ème génération et proposition de la couche physique la mieux adaptée à ce contexte. 4
Massive MTC ou M-MTC Pour les M-MTC, des objets en très grand nombre (capteurs, actuateurs, ) communiquent de faibles quantités d information (température, vitesse, pulsations cardiaques, ). Les débits associés sont faibles, la taille des paquets transmis est réduite (quelques dizaines d octets) et les contraintes de faible coût et d ultra faible consommation sont prépondérantes. 5
Critical MTC ou C-MTC Pour les C-MTC, des débits plus importants sont nécessaires associés à une communication fiable, robuste et à une faible latence. Les contraintes de latence pour les applications de type C-MTC sont de 1ms environ. Les débits échangés, en fonction des applications, couvrent une plage allant de 100kbps à 1Mbps. 6
Objectifs (1/2) Analyse critique des modulations OFDM et post-ofdm suivant différents critères tels que la latence, la résistance aux asynchronismes, l efficacité énergétique, les techniques MIMO et la complexité des émetteurs/récepteurs, Etude de la coexistence de systèmes C-MTC asynchrones ainsi que de la coexistence des systèmes C-MTC avec les autres services de la 5G, Etude des contraintes énergétiques et des performances des modulations pertinentes aux contexte C-MTC (BER, PAPR, puissance hors bande, ) dans le cas d amplificateurs de puissance non linéaires. 7
Objectifs (2/2) Etude de l apport des techniques MIMO pour les C-MTC, Proposition de nouvelles formes d ondes qui combinent les avantages des différentes propositions existantes, Contribution à la proposition aux instances de normalisation de formes d ondes adaptées pour les C- MTC. 8
Applications visées Les processus de production manufacturiers (contrôle et de commande de machines industrielles autonomes, La surveillance et la sécurité en environnements contraints (drones, robots mobiles en environnements difficiles, télésurveillance/détection), Les systèmes de contrôle et de sécurité des circulations automobiles (analyse de trafic autoroutier). 9
Scenario (1/2) Uplink (Drone Station au sol) Images fixes (qqs ko) et vidéos (de qqs 100 ko/s à Mo/s) Fréquence des échanges : qqs secondes (images) ou en continu (vidéo) Faible latence (MAC Tx MAC Rx): 5 à 10 ms (flux vidéo), moins critique pour images Efficacité énergétique: très forte contrainte Robustesse : Forte (mobilité, multi-trajets, etc ) Fiabilité (QoS) : très forte (flux vidéo) Bandes envisagées : 5,47 GHz à 5,725 GHz Puissances d émission : 1 W 10
Scenario (2/2) Downlink (Station au sol drone) Commande/Contrôle de drone (qqs dizaines de ko/s, voire moins, paquets courts) Fréquence des échanges : 100 ms Faible latence: 5 à 10 ms Efficacité énergétique: contrainte moyenne Robustesse : Forte (mobilité, multi-trajets, etc ) Fiabilité : extrêmement forte Bandes envisagées : 5,47 GHz à 5,725 GHz Puissances d émission : 1 W 11
OFDM : un choix naturel OFDM : modulation multi-porteuses la plus utilisée : IEEE.802.11, LTE,... 12
Avantages et limitations de l OFDM Advantages : Implementation simple avec IFFT/FFT, Robustese aux effets des canaux de propagation à étalements faibles devant le préfixe cyclique (CP), Compatibilité avec les techniques MIMO. Limitations : Fluctuations importantes au niveau de l enveloppe du signal : PAPR important, Remontées spectarles importantes en dehors de la bande d interêt, Perte au niveau de l efficacité spectarle à cause de l utilisation du CP, Manque de robutesse vis à vis de l asynchronisme. 13
Formes d ondes post-ofdm Les formes d onde à étudier et à comparer: OFDM Unified Filtered Multi Carrier (UFMC) Filter Bank Multi-Carrier (FBMC) Filtered Multitone Modulation (FMT) Circular OQAM (WCP-COQAM) Generalized Frequency Division Multiplexing (GFDM) Lapped-OFDM 14
UFMC (1/2) 15
UFMC (2/2) Meilleure localisation du spectre par rapport à OFDM 16
FBMC (1/2) 17
FBMC (2/2) Amélioration de la localisation du spectre 18
Robustesse à l asynchronisme (1/2) Dans un scénario multi-utilisateurs 19
Robustesse à l asynchronisme (2/2) 20
Problème du PAPR élevé 21
PAPR et amplificateur de puissance Impact sur le TEB Impact sur la DSP 22
Solutions pour corriger les NL 23
Le TR pour réduire le PAPR 24
Le RN pour linéariser l amplificateur 25
Fin de la présentation Merci pour votre attention Site web du projet : www.wong5.fr 26