Sujet de Thèse
Titre :
Système de localisation indoor par lumière visible exploitant les techniques d'émetteurs/récepteurs multiples (MIMO)
Dates :
2021/10/01 - 2024/09/30
Description :
La communication par lumière visible (VLC) est une technologie sans fil prometteuse dans le domaine des systèmes de localisation indoor. Cette
technologie utilise les infrastructures d'éclairage déjà déployées et permet de localiser tout objet équipé d'un photorécepteur. Cependant, les obstacles ou
encore les phénomènes d'atténuation du signal lumineux peuvent impacter les performances du système de localisation. Il y a donc un grand intérêt à
rechercher de nouvelles approches telles que l'hybridation des techniques et/ou des technologies de localisation, ou encore l'utilisation de techniques
d'émetteurs/récepteurs multiples offrant une diversité spatiale.

Les récents travaux menés au laboratoire dans le cadre de la thèse de Fabian Seguel [1] nous ont permis de nous affranchir de la qualité du signal en
développant une technique de localisation dite range-free exploitant les informations de connectivité et des algorithmes géométriques de calcul d'enveloppe
convexe pour estimer la position [2]. Cette technique présente une plus grande robustesse, cependant les perturbations occultant tout ou partie du signal en «
champ de vue » (ou Field Of View) peuvent affecter la précision. L'objectif de cette thèse est de caractériser un système de positionnement basé sur la
technologie VLC exploitant les techniques d'émetteurs/récepteurs multiples (Multiple Input Multiple Output ou MIMO) utilisées classiquement en
radiofréquence (depuis la standardisation de la norme 802.11n en WiFi par exemple). Côté émetteur, l'augmentation des interférences inter et intra-cellulaire
issue de l'usage de multiples sources lumineuses (Multiple Input) présentera le premier verrou scientifique de cette thèse. Quelques travaux issus de la
littérature montrent que les interférences peuvent être réduites par exemple en adoptant certaines techniques de multiplexage WDM [3], TDM [4], ou encore
OFDMA [5]. Côté récepteur, plusieurs photo-détecteurs pourront être utilisés (Multiple Output) pour améliorer la précision de la méthode tout en
augmentant la complexité et le coût du récepteur. Ce deuxième verrou devra par conséquent être étudié de manière à optimiser leur nombre et leur
répartition spatiale en regard de la précision, du coût et de la complexité du système de positionnement.

Les principes et méthodes retenus devront être comparés et validés dans un premier temps par simulation, puis dans un deuxième temps sur une plateforme
physique dont le laboratoire s'est doté en soutien à la thèse de Fabian Seguel.

[1] Fabián Esteban Seguel González, Robust localization system using Visible Light Communication technology for underground mines, thèse en cotutelle
Université de Lorraine - Universidad de Santiago de Chile, 2020. (https://www.theses.fr/2020LORR0012)
[2] Seguel F., Krommenacker N., Charpentier P., Soto I., Visible light positioning based on architecture information: method and performance. IET
Communications, Institution of Engineering and Technology, 2019, 13 (7), pp.848-856.
[3] Se-Hoon Yang, Hyun-Seung Kim, Yong-Hwan Son, and Sang-Kook Han, "Reduction of optical interference by wavelength filtering in RGB-LED based
indoor VLC system," in 16th Opto-Electronics and Communications Conference, 2011, pp. 551-552.
[4] Y. Hou, S. Xiao, H. Zheng, and W. Hu, "Multiple access scheme based on block encoding time division multiplexing in an indoor positioning system
using visible light," J. Opt. Commun. Netw., vol. 7, no. 5, pp. 489-4958, May 2015, doi: 10.1364/JOCN.7.000489.
[5] B. Lin, X. Tang, Z. Ghassemlooy, C. Lin, and Y. Li, "Experimental Demonstration of an Indoor VLC Positioning System Based on OFDMA," IEEE
Photonics J., vol. 9, no. 2, Apr. 2017, doi: 10.1109/JPHOT.2017.2672038.
Mots clés :
Visible Light Communications, Indoor Positioning Systems, MIMO technology
Département(s) : 
Ingénierie des Systèmes Eco-Techniques
Financement :
Contrat Doctoral