Nouveau poste de doctorat 2024-2027 : Schémas de transmission de signaux efficaces permettant une communication optique sous-marine à longue portée

Contexte:

La demande croissante pour l’exploration et l’exploitation des ressources sous-marines nécessite le développement d’équipements adéquats et d’une robotique capable de transmettre des données à grande échelle avec une faible latence. La transmission de données sans fil et à haut débit devient ainsi l’une des caractéristiques clés de tels systèmes. Parmi les technologies de transmission existantes, les communications optiques sans fil sous-marines (UWOC) sont particulièrement prometteuses. En plus d’offrir des débits très élevés, il présente les avantages d’une faible latence, d’une faible consommation d’énergie et d’un impact bien moindre sur la vie marine. Ils s’avèrent très prometteurs pour établir des liaisons à très haut débit entre capteurs sous-marins, véhicules sous-marins autonomes (AUV), etc.

Objectifs

L’objectif de cette thèse est de développer des schémas de transmission de signaux efficaces (incluant la modulation et le codage), faisant le meilleur compromis entre complexité et performances, et permettant une augmentation substantielle de la portée des liaisons, par rapport à l’état de l’art actuel. . Un accent particulier sera mis sur la détection de signaux cohérents afin de maximiser la sensibilité du récepteur, permettant une détection efficace des signaux à très faibles intensités (c’est-à-dire à longues distances). De plus, afin de garantir la fiabilité de la liaison dans des conditions de canal changeantes, des techniques de codage appropriées seront conçues, adaptées aux schémas de modulation, promettant une complexité de décodage raisonnablement faible.

Cette recherche sera réalisée en étroite collaboration avec le laboratoire DTU Fotonik pour prendre en compte la mise en œuvre pratique des techniques développées. À terme, la technologie développée ouvrira la voie à la prochaine génération de modems UWOC, capables de transmettre des signaux sur une portée nettement plus longue.

Mots clés :  Communications optiques sous-marines, récepteurs haute sensibilité, conception de modulation efficace.

Les références:

[1] MA Khalighi et al. , « Communication optique sans fil sous-marine ; Récents avancées et défis restants », article invité, ICTON, juillet 2014.

[2] MA Khalighi et al. , Communications sous-marines par lumière visible, modélisation des canaux et conception de systèmes , Communications par lumière visible, théorie et applications, CRC Press, 2017

[3] G. Schirripa Spagnolo, L. Cozzella, F. Leccese, « Communications optiques sans fil sous-marines : présentation », Capteurs MDPI , 2020

[4] X. Tang et al., « Vers des communications optiques sans fil cohérentes sous-marines utilisant un schéma de détection simplifié », Optics Express, 29, 19340-19351, 2021.

[5] F. Mattoussi et al., « Amélioration des performances des liaisons de communication optiques sans fil sous-marines par codage de canal », Applied Optics, mars 2018.

[6] C.Gabriel et al. , « Caractérisation des canaux basée sur Monte-Carlo pour les systèmes de communication optique sous-marins », Journal of Optical Communications & Networking , janvier 2013.

[7] MA Khalighi et al. , “Communications optiques sans fil sous-marines utilisant des photomultiplicateurs au silicium”,  IEEE Photonics Journal , Vol. 9, n° 4, août 2017.

[8] T. Hamza et al , “Enquête sur l’impact du bruit solaire sur les performances des liaisons de communication optiques sans fil sous-marines”, Optics Express , Vol. 24, n° 22, 31 octobre 2016.

[9] Y. Liu, H. Hu, « Matrice optique en silicium avec un champ de vision de 180 degrés pour l’orientation du faisceau optique 2D », Optica,  9, 903-907, 2022.

[10] D. Kong et al., « Traduction spectrale continue sur puce à très haut débit déverrouillant des communications optiques cohérentes au-delà des bandes de télécommunications conventionnelles », Nature Communications, 13, 4139, 2022.