Cette thèse s'inscrit dans le cadre des travaux de recherche du laboratoire sur les systèmes 6G ISAC (Integrated Sensing and Communication). Les réseaux 6G et au-delà visent à intégrer pleinement communication et détection. Les architectures cell-free MIMO (CF-MIMO), où des points d’accès distribués coopèrent sans cellule centrale, offrent une couverture homogène, une flexibilité spatiale et une meilleure probabilité de détection que les systèmes centralisés.
Pour exploiter ces avantages, il est nécessaire de concevoir conjointement les faisceaux (beamforming) et les formes d’onde transmises, afin de maximiser la performance de communication (Signal-to-Interference-and-Noise Ratio- SINR) et de détection (Signal-to-Noise Ratio - SNR radar), tout en respectant les contraintes de puissance et la distribution des points d'accès. Les solutions théoriques existantes montrent des compromis communication/détection intéressants mais restent essentiellement au stade de la simulation, ce qui justifie une validation expérimentale dans des environnements réalistes. Cette thèse vise donc à combler ce gap en combinant modélisation, optimisation et expérimentation. Dans ce contexte, la conception des faisceaux constitue un élément clé pour optimiser les performances des systèmes ISAC. Les approches classiques de beamforming peuvent être analogiques, privilégiant la simplicité et la faible consommation au détriment de la flexibilité, ou numériques, offrant un contrôle précis et multi-faisceaux mais à un coût matériel élevé. Le beamforming hybride combine ces deux approches en partageant le traitement entre les domaines analogique et numérique, permettant ainsi d’obtenir un bon compromis entre performance, complexité et efficacité énergétique, particulièrement adapté aux architectures massives MIMO en bandes mmWave et 6G.
L’objectif principal est de concevoir, modéliser et expérimenter un système cell-free ISAC MIMO à beamforming hybride, en optimisant les performances de communication et de détection. En particulier :
* Développer un modèle de système CF-ISAC MIMO intégrant les contraintes des APs distribués.
* Concevoir et optimiser des stratégies de beamforming hybride pour maximiser le SNR radar tout en respectant le SINR communication.
* Étudier et intégrer la conception de formes d’onde adaptées au beamforming hybride.
* Évaluer les performances par simulation dans des environnements réalistes (WinProp) pour quantifier robustesse et précision.
* Valider expérimentalement le système sur USRP.
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