Les objectifs du WONG5 (Waveforms MOdels for Machine Types CommuNication inteGrating 5G Networks) sont l’étude et la proposition de la forme d’onde (FO) la mieux adaptée à la couche physique des systèmes de type Critical Machine Type Communication (C-MTC). Le marché des MTC est estimé à 50 milliards de machines connectées d’ici 2020, avec l’émergence de l’internet des objets. Les C-MTC représenteront une part importante de l’activité et des flux transmis.
Les domaines d’application des C-MTC sont les communications entre machines autonomes dans (1) les processus de production manufacturiers (contrôle/commande de machines industrielles autonomes, engins autonomes), (2) la surveillance et la sécurité en environnements contraints (drones, robots mobiles en environnements difficiles, télésurveillance/détection d’intrusion, réseaux de capteurs), (3) les systèmes de contrôle et de sécurité des circulations automobiles (Intelligent Transport Systems, analyse de trafic autoroutier) .
Pour les C-MTC, les données échangées peuvent être sporadiques (surveillance, alarmes) ou répétitives (contrôle/commande) avec des tailles de paquets échangés importantes de l’ordre de plusieurs Kilo-octets (images fixes ou animées). Ces débits importants sont associés à une communication fiable et robuste, à une faible latence et justifient pleinement l’utilisation de modulations multiporteuses. Fiabilité et latence faible sont absolument critiques pour des applications de contrôle/commande, tactiques ou de surveillance/alarme. Les latences maximales envisagées dans WONG5 sont de l’ordre de la milliseconde. Les communications C-MTC doivent être asynchrones afin de minimiser les temps d’accès au réseau et minimiser les consommations énergétiques. Les contraintes d’asynchronisme imposant des FO mutiporteuses avec une densité de puissance hors bande très faible, les FO étudiées seront les FO post OFDM filtrées.
Les FO multiporteuses post OFDM étudiées sont les FO candidates pour la 5G : Filter Bank Multi-Carrier-Offet QAM (FBMC-OQAM), Filtered Multi Tone (FMT), Generalized Frequency Division Multiplexing (GFDM), Multi-Carrier Faster-Than-Nyquist signaling (MC-FTN), Unified Filtered Multi Carrier (UFMC), Circular OQAM (WCP-COQAM), Lapped-OFDM.
Dans un premier temps, une analyse critique et comparative des différentes FO post OFDM sera établie suivant plusieurs critères tels que l’efficacité spectrale, la densité de puissance hors bande, l’efficacité énergétique, la latence, les effets de l’asynchronisme entre émetteurs/récepteurs, les techniques MIMO associées et la complexité des modulateurs/démodulateurs.
Dans un deuxième temps, les FO post OFDM les mieux adaptées aux contraintes du C-MTC seront plus particulièrement testées du point de vue de l’efficacité énergétique et du couplage au MIMO. Concernant l’efficacité énergétique, des FO à faible facteur de crête, la réduction du PAPR ainsi que la linéarisation des amplificateurs de puissance (HPA) seront étudiées. Les techniques conjointes de linéarisation des HPA et de réduction du PAPR adaptées à ces FO particulières seront étudiées.
L’apport des techniques MIMO sera étudié afin de fiabiliser la liaison et diminuer la latence. Un des objectifs est de lever les verrous technologiques sur l’application des techniques multi-antennes aux FO post OFDM.
Parallèlement, en se basant sur l’analyse critique et comparative des FO post OFDM, un des objectifs de WONG5 est l’étude et la proposition de nouvelles FO adaptées au contexte C-MTC.
A l’issue des études théoriques, la FO la mieux adaptée au contexte MIMO sera déterminée et sa complexité évaluée dans un démonstrateur de type SDR.