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Présentation du projet WONG5 : Waveforms MOdels for Machine Types CommuNication

inteGrating 5G Networks

DGA-MI, Bruz, 12-05-2016

Journée Thématique EORD-TEC

« Traitement de données et communications de

systèmes drones »

2 DGA-MI, Bruz, 12-05-2016 Journée EORD-TEC-drones

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


Partenaires

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.


Contexte


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.


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.

• 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.


Objectifs (1/2)

• 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.


Objectifs (2/2)


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).


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


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


OFDM : un choix naturel

• OFDM : modulation multi-porteuses la plus utilisée :

IEEE.802.11, LTE , . . .


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.


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


UFMC (1/2)


UFMC (2/2)

Meilleure localisation du spectre par rapport à OFDM


FBMC (1/2)


FBMC (2/2)

Amélioration de la localisation du spectre


Robustesse à l’asynchronisme (1/2)

Dans un scénario multi-utilisateurs


Robustesse à l’asynchronisme (2/2)


Problème du PAPR élevé


PAPR et amplificateur de puissance

Impact sur le TEB Impact sur la DSP


Solutions pour corriger les NL


Le TR pour réduire le PAPR


Le RN pour linéariser l’amplificateur


Fin de la présentation Merci pour votre attention

Site web du projet : www.wong5.fr

http://www.wong5.fr/

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