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

Projet 3: Fiabilité des
communications numériques
dans les systèmes de transport
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
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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
Satellite Ku ou Kaband
Super Mobile
Wi-Fi
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HiperLan
802.16
802.20
LIEN TERRESTRE / SATELLITAIRE (LEOST / DOAE): Contexte,
originalité et verrous
Masqué
Bloqué
Visible
•Liens satellites: Évanouissements profonds non répétitifs
dus aux tunnels courts, aux ponts courts et aux obstacles
d’élévation plus grande que celle du satellite
•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
Em
Re


Identification statistique des clusters et de leur variabilité dans le
temps
Algorithme robuste dans des canaux partiellement corrélés
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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)
Brasseur
Guide d’ondes
Antenne
plaquée
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
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