Evolution de la PROfessional Mobile Radio large bande basée sur la modulation FILter Bank MultiCarrier – PROFIL

Le projet PROFIL (Evolution de la PROfessional Mobile Radio large bande basée sur la modulation FILter Bank MultiCarrier) se situe dans le contexte d’évolution des réseaux professionnels PMR. Ces réseaux jusqu’à présent dédiés à transmettre pour les forces de sécurité des services bas débits (voix/SMS) dans des bandes étroites (PMR dites «bandes étroites») doivent désormais répondre aux besoins d’évolution et s’ouvrir à des débits plus élevés (data, vidéo, …). Pour ce faire, il est prévu que ces nouveaux services PMR dits «larges bandes» s’insèrent entre les canaux bandes étroites alloués aux réseaux historiques PMR (ces systèmes bandes étroites restant actifs et fonctionnels). Une étude approfondie visant à définir une couche physique pour ces PMR larges bandes est alors nécessaire afin de ne pas dégrader les services PMR existants tout en offrant une qualité de service à la hauteur des enjeux annoncés.

Suivant les tendances actuelles des télécommunications, le choix d’une forme d’onde basée sur les modulations multi-porteuses, justifié par des environnements fortement sélectifs en temps et en fréquence, s’est naturellement imposé chez CASSIDIAN, un des leaders mondiaux du domaine des PMR. Mais au regard des contraintes imposées par la coexistence avec les PMR bandes étroites et des services visés, il est apparu que la forme classique multi-porteuses de type OFDM n’était pas la mieux adaptée en raison de sa mauvaise localisation fréquentielle et des hauteurs de lobes secondaires trop élevés. Le choix s’est alors porté sur des modulations à bancs de filtres FBMC (Filter Bank MultiCarrier) aux nombreux avantages en comparaison avec l’OFDM : des lobes secondaires très atténués, pas d’intervalle de garde et une efficacité spectrale maximale (en utilisant la forme OFDM/OQAM). De plus, les FBMC possèdent la propriété de scalabilité permettant ainsi de s’adapter à des largeurs de canaux variables.

En revanche, la technique FBMC, de par sa moins bonne localisation temporelle, entraîne des contraintes supplémentaires sur la synchronisation et sur l’égalisation. En outre, le contrôle conjoint des PMR bande étroite et large bande est nécessaire pour une cohabitation efficace des deux systèmes. La coexistence doit donc être analysée non seulement au sens des interférences au niveau de la couche physique, mais également au niveau protocolaire (couche d’accès MAC). En conséquence, le projet PROFIL a pour objectif d’évaluer les performances d’un système PMR large bande basé sur les FBMC, ce qui constitue une approche tout à fait novatrice et originale. Les verrous technologiques identifiés résident d’une part dans la tenue des performances et de la qualité de services visés pour les PMR large bande tout en assurant d’autre part une coexistence non perturbatrice et cohabitation optimale avec les systèmes PMR bandes étroites actuels.

Le programme de travail consistera dans un premier temps à établir les scénarii d’application en vue d’une spécification des paramètres clés de la forme d’onde FBMC (filtres de mise en forme, nombre de porteuses, schéma de répartition des pilotes, paramètres larges bandes des canaux de propagation, temps symboles, etc.). Dans un second temps, des études sur les algorithmes de réceptions seront menées (synchronisation et égalisation) permettant d’atteindre les performances visées tant sur le plan de la qualité de service que celui de la coexistence entre systèmes PMR. Enfin pour étayer les travaux menés, un démonstrateur sera développé afin de valider les orientations scientifiques choisies et des expérimentations terrains pourront être menées.

Les retombées scientifiques prévues résident dans une démonstration des fortes potentialités des modulations FBMC notamment dans des contextes de radio intelligente et d’accès dynamique au spectre. Les retombées économiques attendues sont majeures du fait de l’implication de CASSIDIAN, leader mondial du marché de la PMR.