Spécialité Ondes et Systèmes Communicants (OSC)

La mineure Ondes et Systèmes Communicants (OSC) forme les étudiants aux domaines des communications nouvelles générations, de l’imagerie radar et de la cyber-sécurité électromagnétique. L’enseignement concerne particulièrement la propagation des ondes électromagnétiques, la conception des antennes et réseaux d’antennes depuis le GHz jusqu’au THz, ainsi que l’interaction et le contrôle des ondes avec des environnements complexes.

Présentation

La spécialité Ondes et Systèmes Communicants (OSC) permet aux étudiants non seulement d’acquérir un socle de connaissance solide dans les domaines clés de l’électronique radiofréquence et des systèmes de communication mais aussi de les préparer aux nouveaux enjeux technologiques des futurs systèmes communicants tels que la montée en fréquence (systèmes térahertz), la conception de réseaux d’antennes, les problématiques de cybersécurité à la fois matérielle et électromagnétique, et les techniques d’imagerie et de contrôle des ondes. La spécialité prépare les étudiants aussi bien pour intégrer des équipes techniques en électronique radiofréquence au sein d’entreprise que pour la préparation d’une thèse de doctorat afin de rejoindre des laboratoires de recherche et développement publics ou industriels.

UEs de l’option

La spécialité est répartie en 3 Unités d’Enseignement (UEs), chacune découpée en 4 modules. Les enseignements sont assurés par des enseignants-chercheurs ou des chercheurs de l’IETR en lien avec leurs thématiques de recherche.

UE4 – Propagation et Communication

  • Module 4.1 – Rayonnement des ondes électromagnétiques. Ce module permet d’acquérir les fondements théoriques nécessaires à la compréhension des mécanismes de rayonnement des ondes électromagnétiques. Intervenant : Mohamed Himdi
  • Module 4.2 – Canal de propagation. Après la présentation des différents phénomènes de propagation (diffraction, diffusion, réflexion, réfraction) mis en jeu dans les environnements réels, ce module introduit différents modèles (empirique, statistique) permettant de prédire le comportement du canal de propagation et d’en extraire ses caractéristiques (réponse impulsionnelle, temps de cohérence…). Intervenant : Christian Brousseau
  • Module 4.3 – Méthodes numériques. Ce module comprend tout d’abord une introduction générale aux méthodes numériques permettant de résoudre les équations de Maxwell puis propose une mise en pratique via l’utilisation de logiciels de simulation électromagnétique 3D. Intervenants : Samuel Corre et Olivier Lafond
  • Module 4.4 – Communications numériques avancées. Ce module est composé de deux partie : une première concerne les techniques d’étalement de spectre alors que la deuxième se focalise sur la modulation OFDM. Intervenants : Christophe Moy et Matthieu Crussière
UE5 – Réseaux antennaires

  • Module 5.1 – Conception de réseaux antennaires. Ce cours traite de la conception et de la synthèse de réseaux d’antennes. Il aborde l’association d’antennes ainsi que l’optimisation de diagrammes de rayonnement et de structures de réseaux. Intervenant : Mohamed Himdi
  • Module 5.2 – Métasurfaces. Les systèmes RF du futur seront intégrés sur le châssis des véhicules, dans le mobilier urbain et sur les murs des bâtiments et des pièces intelligentes. À cette fin, les capteurs et instruments doivent être remplacés par des systèmes fonctionnels, ultra-minces et planaires, équivalents à des peaux électromagnétiques, qui peuvent être réalisé au moyen de métasurfaces. Les métasurfaces sont des surfaces structurées au moyen d'éléments sous-longueur d'onde, qui leur confèrent des fonctions et des propriétés uniques. Ce module vise à fournir le contexte théorique des métasurfaces pour le contrôle des ondes rayonnées et guidées et, plus précisément, fournir des bases pour les appliquer à la conception d'antennes et formateurs de faisceau. Intervenant : David González-Ovejero
  • Module 5.3 – Antennes innovantes. Dans ce module, les étudiants sont sensibilisés à la conception d'antennes miniatures, à l'importance des paramètres caractérisant leurs performances et leurs limites fondamentales. Aussi, il s'agit d'explorer des technologies innovantes adaptées à la réalisation d'antennes sur des supports non conventionnels (matériaux flexibles, bio-composites, textiles,…). Intervenants : Ala Sharaiha et Anne-Claude Tarot
  • Module 5.4 – Systèmes millimétriques et TéraHertz. Les enseignements dispensés porteront sur les architectures antennaires et les technologies associés fonctionnant en ondes millimétriques, c’est-à-dire au-delà de 30 GHz typiquement. Différentes technologies seront décrites, telles que les antennes lentilles, les antennes à réseaux transmetteurs, ou encore les antennes plates large bande. Des exemples de démonstrateurs fonctionnels seront aussi présentés, pour diverses applications cibles telles que les communications par satellite en mobilité ou encore les communications point-à-point et point-à-multipoint (5G millimétrique et au-delà) de 30 GHz à 300 GHz typiquement. Intervenant : Ronan Sauleau
UE6 – Cyber et Imagerie

  • Module 6.1 – Imagerie. Ce cours traite d’une part de l’imagerie aéroportée. A partir des principes de l’imagerie SAR polarimétrique et interférométrique, Il aborde l’imagerie radar en 1D, 2D et 2,5D. Il aborde ensuite les techniques de détection, localisation et séparation de sources par un réseau d’antennes. Les techniques de DoA (direction of arrival) pour la goniométrie et notamment les approches super-résolues sont étudiées. Intervenants : Eric Pottier et Matthieu Davy
  • Module 6.2 – Cybersécurité électromagnétique. Ce module introduit tout d’abord les concepts clés de la compatibilité électromagnétique (CEM) et notamment les différents types de couplage, avant de s’intéresser à un environnement d’essai original : les chambres réverbérantes. La deuxième partie est consacrée à la mise en place de cyberattaques à l’aide de radio-logicielle pour compromettre de l’information à distance. Intervenants : Matthieu Davy et François Sarrazin
  • Module 6.3 – Cybersécurité matérielle. L'objectif du module est d'utiliser de façon pratique la radio logicielle pour analyser différents standards radio en vue de les rejouer. Sur ce point particulier du rejeu, le module analysera en particulier le signal GPS, sa structure et de ses vulnérabilités. Intervenant : Bernard Uguen
  • Module 6.4 – Contrôle des ondes. Ce cours aborde dans un premier temps les ondes dans les environnements complexes (milieux diffusants – milieux réverbérants) pour lesquels la propagation est rendue aléatoire. Ces phénomènes réduisent la profondeur à laquelle il est possible d’imager les milieux opaques et met au défi notre capacité à communiquer dans un monde désordonné. Nous montrons toutefois qu’en contrôlant les degrés de liberté spatio-temporels d’un front d’onde incident grâce à un réseau d’antennes, il est possible de transmettre et focaliser l’énergie incidente efficacement. Les applications de ces techniques MIMO aux communications multi-voies sont notamment abordées. Dans un second temps, nous abordons la notion de milieux reconfigurables grâces à des surfaces intelligentes. Le cours discute de la détection et de l’imagerie intelligente, des communications sans fil dans les environnements programmables ainsi que du calcul analogique basé sur les ondes. L’ensemble de ces notions seront illustrés par des travaux académiques à l’état de l’art. Intervenants : Philippe del Hougne et Matthieu Davy