Institut d'Electronique et des Télécommunications de Rennes, UMR CNRS 6164

Projet LOCUS

Stéphane AVRILLON — 2008-07-22T09:04:15Z

Introduction/Objectifs

La problématique de la localisation des terminaux radio est un thème de recherche en fort développement sur lequel l'équipe CPR de l'IETR est associée à travers deux projets européens (WHERE et UCELLS). Le projet LOCUS vise à étudier les possibilités et à mettre en place des algorithmes de localisation utilisant les signaux de communication de divers standards :Wifi, Wimax, 802.15.4a... Cette étude est associée à la problématique des réseaux de capteurs sans fil (Wireless Network). Cette étude utilise en particulier l'outil de simulation de propagation radio (lancer de rayon) développé à l'IETR permettant de prédire, pour n'importe quelle bande de fréquence, les caractéristiques du canal de propagation.

Déroulement

Ce travail est un travail de thèse qui se déroule en trois étapes :

Dans un premier temps, le doctorant se familiarise avec les problématiques scientifiques liées aux projets européens dans lesquels l'équipe est engagée et aux outils développés au sein du laboratoire.
Dans un deuxième temps, en se basant sur l'outil de simulation de propagation, le doctorant étudie différents scénarios de réseaux de capteurs sans fil et mettra en œuvre des techniques de traitement de signal permettant d'estimer la position de cet ensemble de terminaux radio dont on supposera ou non des capacités de collaboration.
La troisième partie est consacrée à la validation expérimentale des concepts étudiés dans la seconde partie. Cette validation est menée à l'aide, d'une part, de plateformes spécifiques construites à dessein et faisant appel aux moyens de mesure du laboratoire, en particulier l'oscilloscope Lecroy 6GHz 40GS/s, les analyseurs de réseaux et les sondeurs de canaux du groupe et à l'aide, d'autre part, de plateformes de radio logicielle de bon marché de type GNU radio (carte ETTUS : www.ettus.com) qui permettent de construire des petits réseaux de nœuds radio pour évaluer les stratégies collaboratives. L'équipe mettra à profit son expertise en matière de conception d'émetteur-récepteur RF et d'antennes pour évaluer les améliorations que la couche physique peut apporter à ces techniques de localisation.

Financement

Ce projet LOCUS est financé par la région Bretagne dans le cadre d'une allocation de recherche doctorale (ARED). Cette thèse couvre la période octobre 2008 à septembre 2011.

Projet WHERE

Stéphane AVRILLON — 2008-07-22T08:40:42Z

WHERE : Wireless Hybrid Enhanced Mobile Radio Estimators

Introduction

The project WHERE aims to improve the efficiency of mobile communications systems by providing innovations for the integration of communication and positioning.

Work Packages in which the team is involved

WP4 : provides channel estimation and propagation characterisation in order to :
- Study effect of multipath propagation on positioning
- Provide Fingerprint databases
- Study of improvement given by mobility models
- Integrate positioning algorithms in ray tracing tools
WP2 :
- Investigates Hybrid Data Fusion algorithms to improve positioning accuracy
- Includes mobility models to give performant tracking algorithms
- Investigates cooperative positioning algorithms

Simple localization techniques

Time of Arrival triangulation used in GPS and Galileo

Time Difference of Arrival triangulation used in cellular based system

Angle of Arrival technique used in cellular system

Hybrid data fusion

Hybrid Data Fusion consist in combining different simple metrics (ToA, TDoA, RSS, AoA) to obtain position. Thus, it achieve more accuracy in position location. The figure picted TDoA/ToA performances.

Coopérative techniques

Using communications links :

Exchanging positioning information through peer-2-peer communications links
Improve accuracies of positioning information
Benefit for communications and navigation

Fingerprinting techniques

Fingerprinting is a two steps technique of localization.

First step consist in collecting signal measurements at reference points freely but well selectable. Those measurements are, then, stocked in databases (local or central).
Second step consist in matching measured signal to the most likely reference point using a pattern matching algorithm.

Tracking algorithms

Many applications needs to follow the movement of a user or a mobile. Thus, we aims to study tracking techniques in order to recommend algorithms that achieve good accuracy in tracking mobile terminals. Many techniques will be studied such as Kalman Filter and Particle Filter.

Contacts Mohamed Laaraiedh, Stephane Avrillon, Bernard Uguen

Projet UCELLS

Stéphane AVRILLON — 2008-07-22T08:40:32Z

UCELLS : Ultra-wide band real-time interference monitoring and CELLular management Strategies

UCELLS web site

General context

The main objective of UCELLS project is to study and to demonstrate the Cellular UWB capabilities employing a spectrum monitoring system based on a high performance ADC in order to efficiently enable coexistence and compatibility of UWB-based wireless communications with existing and future mobile and fixed wireless systems.


Cellular UWB functionalities and management by several UWB access nodes

Contribution of the team

Our contribution in this project is mainly focused in 3D UWB incoming and outgoing interference estimation. The aim of this task is to detect and locate UWB terminals using the different signals acquired by several sensor nodes situated in the environment.

Contacts : Bernard Uguen, Stéphane Avrillon

Caractérisation et modélisation de canal radio-fréquence pour application aux systèmes de localisation

Stéphane AVRILLON — 2008-07-22T08:40:18Z

Caractérisation et modélisation de canal radio-fréquence pour application aux systèmes de localisation.

La problématique de la localisation des terminaux radio est un thème de recherche en fort développement. En complément des systèmes GPS ou GALILEO, en particulier à l'intérieur des bâtiments, il peut être intéressant d'utiliser d'autres techniques d'accès radio (TAR) pour se localiser. Certains, déjà fortement déployés comme le Wifi, ne possèdent pas de fonctions de localisation proprement dites mais peuvent néanmoins apporter des informations de positionnement en leur associant des traitements appropriés. D'autres standards très récents comme le Wimedia (OFDM, Ultra Large Bande) sont, par contre, intrinsèquement performants pour la localisation. Enfin, l'association de plusieurs TAR disponibles dans un environnement donné et associé à des traitements judicieux peut être particulièrement intéressante pour cette fonction de positionnement.

Dans ce contexte, le projet de recherche associe plusieurs aspects :

Lancer de rayons

Un outil de lancer de rayon développé par l'équipe permet de caractériser un canal radio dans des environnements variés. Cet outil est conçu de manière à prendre en compte des configurations multiples de systèmes radios :

Prise en compte des réponses d'antennes
Systèmes multi-antennes (SIMO, MIMO...)
Systèmes mobiles
Systèmes multi-standards (étude d'interférences ou de co-existance entre standards...)

Exemple de lancer de rayons


Signaux simulés par lancer de rayon pour un système MIMO

Algorithmes de localisation


Exemple de résultat de positionnement par TDoA: Le résultat de positionnement présenté ici est obtenu en simulation en utilisant 4 "sensor nodes (SN)" et en introduisant une imprécision sur les estimations des retards. Les points en rouge sont les positions estimées.

Caractérisation/mesures

L'équipe dispose de nombreux dispositifs de mesures et de caractérisation des canaux radio-fréquences :

Sondeur SARACOM : goniométrie à 2GHz.
Sondeur MIMO 8x4 : jusqu'à 3GHz.
Oscilloscope numérique Lecroy Wavemaster 6GHz, 40 GS/s.

Les projets et réseaux

L'équipe est impliquée dans plusieurs projets européens :

L'équipe travaille aussi sur un projet autour de la localisation dans les réseaux de capteurs sans fil (Wireless Network).

Projet LOCUS

L'équipe

Bernard Uguen	Professeur des Universités
Stéphane Avrillon	Maître de conférences
Roxana Burghelea	Doctorante
Mohamed Laaraeidh	Doctorant
Nicolas Amiot	Ingénieur de recherche

Animateurs : Bernard Uguen , Stéphane Avrillon

Le projet CIFAER

Yolande SAMBIN — 2008-07-11T13:55:44Z

Les différents objectifs

Dans de nombreux domaines, l'évolution constante des besoins impose la définition de nouvelles solutions d'architectures pour les systèmes électroniques embarqués, tant du point logiciel que matériel. Par exemple, dans le contexte automobile, ces solutions correspondent à des réseaux de calculateurs embarqués distribués au sein des véhicules. Ces infrastructures devront notamment assurer le support d'applications de multimédia embarqué, tout en garantissant une sûreté de fonctionnement accrue (par exemple, l'aide à la conduite avec des systèmes GPS, l'aide à la conduite par le traitement d'images, la réception de données multimédia, les communications avec l'infrastructure pour avoir une continuité de service). Compte tenu du contexte économique associé, il convient également de proposer des solutions interopérables et facilement intégrables. Une solution technologique entrevue afin de satisfaire à de telles contraintes repose sur la définition et la réalisation de réseaux comportant des schémas de communication flexibles et où chaque nœud du réseau pourrait être reconfiguré en fonction du comportement global du système. De telles architectures reconfigurables pourraient ainsi permettre l'optimisation des calculs et satisfaire aux performances requises par les contraintes applicatives. Par ailleurs, la sûreté de fonctionnement des systèmes pourrait être optimisée en définissant une gestion efficace de la modification et de l'évolution en cours d'exécution d'une telle infrastructure flexible.

L'activité de recherche menée au sein du présent projet CIFAER porte sur la définition d'une architecture innovante tant du point de vue du cœur numérique (processeur généraliste associé à une zone reconfigurable) que des interfaces de communication supportées (lien radio et courant porteur). Cette architecture servira de nœud de traitement pour la mise au point d'un réseau flexible, dimensionné afin de satisfaire à des contraintes de débit et de sûreté de fonctionnement définies selon différents scénarios de fonctionnement. Dès lors, il conviendra également de proposer de nouveaux services pour les couches logicielles du système d'exploitation gérant une telle infrastructure. Par ailleurs, l'activité portera également sur la mise au point de nouvelles méthodes de conception pour le dimensionnement de tels systèmes, notamment en intégrant le caractère reconfigurable de ces architectures. Les partenaires industriels et universitaires du projet CIFAER présentent des compétences complémentaires dans les domaines des architectures numériques, des méthodologies pour la conception des systèmes embarqués, de la mise au point des interfaces radio et courant porteur, ainsi qu'une expertise dans les domaines de l'automobile et du multimédia embarqué. Les objectifs du projet s'inscrivent donc dans les thématiques "Architectures innovantes" et "Méthodologie pour la conception des architectures sur puce" de l'appel à projet "Architecture du futur".

Contact : F. Nouvel
Site web : http://www.insa-rennes.fr/ietr-cifaer

Soutenance de thèse

Yolande SAMBIN — 2008-07-04T13:45:06Z

Christophe LEMOINE soutient sa thèse intitulée :

Contribution à l'analyse statistique des mesures en chambre réverbérante à brassage de modes. Applications à la détermination de l'efficacité de brassage et de l'incertitude de mesure dans un contexte CEM et radiofréquences

le mercredi 16 juillet 2008 à 10 h 30 en amphi Bonnin de l'INSA de Rennes.

Mots clefs :

Canal de Rice, chambre réverbérante, compatibilité électromagnétique (CEM), échantillons indépendants, efficacité de brassage des modes, lois de distribution (Rayleigh, exponentielle, Rice, Weibull), mesure d'antennes, normalisation CEM, tests d'ajustement, théorème central limite.

Pour en savoir plus.

Soutenance de thèse

Yolande SAMBIN — 2008-06-30T08:44:02Z

Emmanuel JACQUES soutient sa thèse intitulée :

Microsystème et capteur intégrés en technologie couches minces basse température

Le lundi 7 juillet 2008 à 11h00 en salle de conférence à l'université de Rennes 1.

Résumé :

Le sujet de thèse porte sur la réalisation d'un microsystème intégrant un capteur à effet Hall et son électronique de traitement à basse température (<600°C) sur substrat de verre. La première partie de ce travail a consisté à concevoir l'électronique de traitement. Dans un premier temps, un modèle semi–empirique de la technologie couches minces basse température a été développé permettant de prévoir le comportement en fréquence des TFTs en silicium polycristallin. Dans un deuxième temps, une série de simulations nous a permis de dimensionner plusieurs amplificateurs différentiels et d'estimer leur comportement en fréquence. Enfin les premières réalisations et caractérisations de ces amplificateurs différentiels ont pu avoir lieu. Les premiers résultats obtenus nous ont permis de valider à la fois le modèle développé et la possibilité de réaliser des dispositifs électroniques complexes en technologie couches minces à basse température. La dernière étape a consisté à réaliser et caractériser le microsystème complet intégré sur un même substrat de verre.

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Soutenance de thèse

Yolande SAMBIN — 2008-06-20T08:28:45Z

Mingqiang YANG soutient sa thèse intitulée :

Shape-based feature extraction and similarity matching
Extraction d'attributs et mesures de similarité basées sur la forme

Le jeudi 3 juillet 2008 à 10 h 30 en amphi Bonnin à l'INSA de Rennes.

Résumé :

La thématique générale de cette étude concerne la reconnaissance de formes c'est-à-dire, le processus permettant d'attribuer une catégorie particulière à un objet d'intérêt grâce à l'analyse de caractéristiques plus ou moins discriminantes produites par son observation. Plus précisément, Mingqiang YANG s'est intéressé à l'extraction des attributs basés sur le contour et à deux mesures de similarité basées sur la forme. Ces techniques ont de larges applications comme, par exemple, la recherche d'images, la reconnaissance d'objets, la compression d'images et de vidéo, etc.

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Soutenance de thèse

Yolande SAMBIN — 2008-05-19T12:07:47Z

Ali AL GHOUWAYEL soutient sa thèse intitulée :

Contribution to the Study of the Common FFT Operator in SoftWare Radio Context : Application to Channel Coding

le mardi 27 mai 2008 à 10h30 à SUPELEC Campus de Rennes

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Journée des doctorants de l'IETR

Yolande SAMBIN — 2008-05-07T13:36:36Z

La 2ème journée des doctorants de l'IETR s'est déroulée :

le jeudi 19 juin 2008 à partir de 13h30 à l'Espace des Technologies Innovantes de l'Université de Rennes 1.

Cette journée, ouverte au publique, a permis aux doctorants de présenter leurs travaux de recherche.

Pour en savoir plus.