Fondements théoriques des communications du futur

Fondements théoriques des communications du futur

Un axe du projet RIS3 porte sur l'étude et le développement des fondements théoriques des systèmes de communication du futur. La compréhension des limites fondamentales des nouvelles techniques de communication mises en œuvre dans les réseaux post 5G est essentielle afin d'identifier les futures technologies (algorithmiques et matérielles) à même d'atteindre ces limites.

Parmi les recherches menées, l'étude des performances fondamentales des communications à base de surfaces reconfigurables (SR) est très importante. Cette technologie, à base de méta-matériaux ou d'éléments radiatifs contrôlables permet de tirer parti des trajets multiples d'un canal de propagation et non plus de les subir [1].

En jouant sur la phase et l'amplitude de l'onde incidente sur la surface, au travers des éléments radiatifs de la surface, le faisceau réfléchi peut-être dirigé vers l'utilisateur afin d'augmenter la puissance reçue, comme cela est illustré ci-dessous :

Les limites, au sens de la théorie de l'information, de ce type de communication ne sont pas connues dans le cas général, e.g. multi-antennes, régime non-asymptotique. La conceptualisation des communications avec une surface intelligente peut se représenter comme sur la figure ci-dessous :

Cela généralise le problème de Gel'fand - Pinsker [2], c'est-à-dire où la communication se fait dans un canal à état dont celui-ci est contrôlé par l'émetteur. La capacité de ce canal a été donnée par Weissman [3] en régime asymptotique avec connaissance causale ou non de l'état du canal. Cependant, les bornes à taille finie ou dans le cas multi-antennes ne sont pas connues. Le but de cet axe de recherche est d'étudier les performances fondamentales dans ce cadre-là.

[1] M. Di Renzo, et al., "Smart Radio Environments Empowered by Reconfigurable Intelligent Surfaces: How it Works, State of Research, and Road Ahead", in IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 38, no. 11, pp. 2450-2525, Nov. 2020,
[2] S. I. Gel'fand and M. S. Pinsker, "Coding for Channel with Random Parameters", Probl. Contr. And Inform. Theory, vol. 9, no. I, 1980.
[3] Tsachy Weissman, "Capacity of Channels with Action-Dependent States", 2009 IEEE International Symposium on Information Theory, Seoul, Korea (South), 2009.