À l'aube des réseaux sans fil 6G, plusieurs défis doivent être relevés. Des débits de données très élevés sont demandés pour desservir un très grand nombre d’équipements sans fil offrant différents services (comme les communications holographiques et l'internet des objets). Les communications à faible latence et ultra-fiables sont également importantes. En outre, il existe une demande croissante pour des communications vertes afin de limiter l'impact écologique des réseaux radio-mobiles. Par conséquent, une efficacité énergétique élevée est également d'une importance cruciale à une époque où les communications sont sur le point d'atteindre 3 et jusqu'à 14 % des émissions mondiales de CO2 d'ici 2040.
Dans cet écosystème de réseau dynamique et complexe, les technologies révolutionnaires sont primordiales pour répondre efficacement aux diverses exigences imposées par les préoccupations techniques, environnementales et sociétales. À cette fin, les chercheurs ont étudié de manière approfondie trois facteurs permettant des communications efficaces et plus écologiques : (i) les systèmes d'antennes distribuées, également appelés réseaux cell-free, (ii) les surfaces intelligentes reconfigurables (RIS) et (iii) les solutions de traitement du signal assistées par l'intelligence artificielle (IA).
La technologie CF-mMIMO, qui garantit un gain de macro-diversité et offre une SE uniformément bonne sur la zone de couverture, évite les interférences intercellulaires, un facteur limitant les réseaux cellulaires actuels. Il s'agit d'un changement de paradigme considérable qui permet de surmonter les limites des réseaux existants et de relever les défis des futures générations de communications sans fil (B5G et 6G).
Le CF-mMIMO assisté par RIS peut être une solution très prometteuse, même pour les bandes de fréquences basses, afin d'améliorer la qualité de la liaison pour une meilleure efficacité spectrale. D'autre part, les outils d'IA sont capables de construire des solutions efficaces basées sur le traitement du signal, en surmontant les problèmes liés à la complexité et à la latence élevées. Néanmoins, le CF-mMIMO a été évalué par des hypothèses et des modèles théoriques, dans la littérature existante. Par conséquent, il est pertinent et opportun d'évaluer les performances de cette technologie par le biais de modèles de propagation réalistes et d'une prise en compte des imperfections matérielles liées à des réalisations pratiques.
À cette fin, le projet NF-PERSEUS (PEPR-5G PC3) vise à accroître la maturité de ces techniques afin de réaliser un accès massif efficace en termes de puissance et de spectre dans les réseaux B5G sub-7GHz évolutifs. Plus précisément, NF-PERSEUS vise à proposer des couches PHY et MAC robustes basées sur des mesures de propagation du signal et l'incorporation de modèles de dégradation du matériel. L'allocation efficace des ressources devrait être ciblée par le regroupement d'utilisateurs, la sélection/collaboration d'antennes et l'accès multiple non orthogonal (NOMA).
La gestion des interférences est essentielle au succès de leur application. Pour cela, il faut recourir à des techniques de couche physique telles que la forme d'onde à accès multiple. Ces dernières permettent d'améliorer la robustesse aux dégradations des canaux et la synchronisation fine tout en réduisant les interférences multi-utilisateurs grâce à différentes numérations, nécessaires pour répondre à des exigences de qualité de service hétérogènes. Le précodage MIMO, l'estimation/égalisation fiable des canaux, l'amélioration de la qualité des liaisons par l'exploitation des codes RIS et des codes correcteurs d'erreurs avancés représentent d'autres techniques clés. Ces techniques doivent être basées sur des modèles réalistes de propagation et d'altération du matériel (HWI), pour aboutir à des solutions pratiques.
Enfin, des exigences aussi strictes imposent de minimiser l'impact des futures implémentations matérielles sur les gains prévus des solutions proposées. Par conséquent, l'étude des architectures d'amplificateurs de puissance efficaces et de la faisabilité et des performances des structures d'antennes avancées telles que les réseaux MIMO reconfigurables, les antennes miniatures et les panneaux RIS, sera également abordée