Soutenance de thèse : Shanglin YANG

Synchronisation spatio-temporelle et traitement du signal pour les jumeaux numériques à énergie nulle dans les systèmes de communication par rétrodiffusion ambiante

Doctorant : Shanglin YANG

Laboratoire INSA : CITI - Centre d'innovation en Télécommunications et Intégration de Services
École doctorale : n°160 EEA - Electronique, Electrotechnique, Automatique de Lyon

La localisation en intérieur constitue un défi majeur pour de nombreuses applications modernes, notamment dans les domaines de la logistique, de l'industrie 4.0, ou encore des bâtiments intelligents. Les technologies conventionnelles de positionnement, telles que le GPS, la Wi-Fi ou le Bluetooth, nécessitent une infrastructure active, souvent coûteuse et énergivore. Afin de répondre à ces limitations, cette thèse propose une nouvelle approche de localisation en intérieur, exploitant les balises à énergie nulle (Zero-Energy Devices, ZEDs) fonctionnant par rétrodiffusion ambiante (ambient backscatter), utilisant les signaux existants des réseaux 4G pour transmettre des identifiants sans émettre activement. Le premier volet de cette thèse introduit un système de localisation innovant basé sur la détection des identifiants de balises ZED par un smartphone. En supposant une synchronisation parfaite, des simulations réalistes montrent qu'il est possible d'estimer avec précision la position d'un utilisateur dans un bâtiment à partir des identifiants détectés. Dans un second temps, les travaux s'attaquent à la problématique de la détection des bits transmis par les balises dans un environnement réel, en développant un détecteur fondé sur le critère de Neyman-Pearson. Ce détecteur non­ cohérent permet de traiter efficacement le bruit et les interférences sans nécessiter la connaissance exacte du signal ambiant, ce qui le rend particulièrement adapté à des conditions de canal variables et non synchrones. Le troisième axe de recherche porte sur la réception multi-balises. Contrairement aux travaux antérieurs qui se limitent à des scénarios mono-balise, nous étudions l'impact des interférences générées par plusieurs ZEDs actifs simultanément. Nous proposons des algorithmes permettant d'identifier plusieurs signaux rétrodiffusés, en modélisant les canaux de manière réaliste et en analysant les taux d'erreurs binaires ainsi que l'impact du codage d'identifiants. Enfin, cette thèse propose un schéma de codage basé sur des codes LDPC courts pour la transmission des identifiants des ZEDs. Cette approche améliore significativement la fiabilité de la détection en présence de bruit ou d'interférences, en permettant une correction d'erreurs efficace même à faible rapport signal sur bruit. Les contributions de cette thèse couvrent ainsi l'ensemble des défis techniques liés à l'utilisation de ZEDs pour la localisation sans énergie en environnement intérieur : synchronisation, détection, traitement multi-balise et robustesse au niveau des identifiants. Les résultats obtenus démontrent la faisabilité d'un système de localisation passif, fiable et scalable, ouvrant la voie à des applications à grande échelle dans les bâtiments connectés du futur.