Codecs Multimédia Basés sur FFT et Compatibles avec la Détection et la Communication Intégrées


Nous avons récemment présenté de nouvelles méthodes pour la compression, la décompression et le transport des média (audio, image et vidéo).
Pour plus d'informations, voir aux adresses suivantes:

Compression Images et Vidéos
Communications Longues Distances

Ces informations sont écrites à l’intention des investisseurs, des développeurs et des décideurs.
Avant une normalisation éventuelle, certains algorithmes présentés dans ce document peuvent déjà être utilisés dans le cadre des réseaux privés 5G.
La détection et la communication intégrées (ISAC, Integrated Sensing and Communication en Anglais) sera la base de la future norme 6G.
L'objectif de ce document est de montrer comment nos algorithmes peuvent être utilisés avec ISAC, notamment au niveau de la forme d'onde.
Pour plus d'informations sur ISAC, voir aux adresses suivantes (Articles en Anglais):

Présentation ISAC
Concepts ISAC

Pour intégrer les données des signaux de détection (données de détection) aux données de communication, nous nous basons sur notre modèle à deux plans (avant plan et arrière plan), avec des décimations dans l'arrière plan, mais nous réorganisons les plans en deux parties:
- une première partie comprenant l'avant plan et les points non décimés de l'arrière plan;
- une seconde partie comprenant les points décimés de l'arrière plan.
On peut donner la priorité à la détection (détection d'abord). Dans ce cas les données de détection occupent la première partie, et les données de communication occupent la seconde partie.
On peut donner aussi la priorité aux données de communication (communication d'abord). Dans ce cas les données de communication occupent la première partie, et les données de détection occupent la seconde partie.
Les points décimés de l'arrière plan peuvent être utilisés totalement ou partiellement pour rester compatibles avec SC-FDMA (Single-Carrier Frequency Division Multiple Acces, en Anglais).

Principaux Formats de Modulation Utilisés dans les Radars de Détection:
- Radar à impulsions: un radar à impulsions émet des impulsions courtes et détermine la distance de l'objet via le délai de propagation du signal.
- Radar à onde continue non modulée (également appelé radar CW ou radar Doppler): ce type de radar émet en continu une fréquence fixe. L'observation de la fréquence Doppler permet de détecter des objets en mouvement dans la plage de détection du détecteur et de déterminer leur vitesse orthogonale.
- Radar à onde continue modulée en fréquence (radar FMCW, Frequency-Modulated Continuous-Wave en Anglais): ce type de radar module continuellement en fréquence son signal pendant l'émission. La modulation chirp utilisée est une forme de modulation de phase qui entraîne une modulation de fréquence.
- Radar Doppler pulsé: ce type de radar est un système radar qui détermine la distance d'une cible à l'aide de techniques de mesure du temps de propagation des impulsions et utilise l'effet Doppler du signal réfléchi pour déterminer la vitesse de l'objet cible.
Il combine les caractéristiques des radars à impulsions et des radars à ondes continues, qui étaient auparavant distincts en raison de la complexité de l'électronique.

Pour plus d'informations sur les radars, voir aux adresses suivantes:

Caractéristiques du Signal Radar
Radar Doppler Pulsé
Radar à Ondes Entretenues
Tutoriel Radar

Détection et Communication Intégrées:
- Avec les radars émettant des trains d'impulsions, on choisit la détection d'abord. On simule les trains d'impulsions dans le domaine des fréquences et on complète par les données dans la seconde partie des trames avant l'émission de ces trames.


- Avec les radars de type FMCW, on choisit aussi la détection d'abord. On s'intéresse aux modèles où on peut ajouter du bruit blanc Gaussien et utiliser la compression d'impulsion à la réception des échos. Avant l'émission des trames, dans le domaine des fréquences, on ajoute les données dans la seconde partie du signal bruité.
Pour plus d'informations sur la compression d'impulsion, voir à l'adresse suivante:

Compression d'impulsion

Détection WiFI:
Les données de détection comprennent non seulement les données des radars de détection, mais aussi les données d'informations sur l'état du canal (données CSI, Channel State Information en Anglais).
Pour plus d'information sur la détection WiFI, voir à l'adresse suivante (en Anglais):

Détection WiFI

Les techniques de détection utilisent les informations d'état du canal (CSI) intégrées à chaque trame Wi-Fi pour comprendre comment les signaux sans fil se propagent dans l'environnement.
Par exemple, en mesurant l'évolution de l'amplitude du CSI au fil du temps, il est possible de détecter la présence ou le mouvement d'une personne, de reconnaître différents types d'activité, voire de détecter des gestes spécifiques ou de mesurer la respiration humaine.
Depuis la norme IEEE 802.11n, une carte d'interface réseau (NIC) sans fil utilise les informations d'état du canal pour optimiser la transmission sur plusieurs antennes.
Les données CSI sont très souvent sous forme complexe et peuvent être compressées par nos méthodes de compression en 1D ou en 2D.
Avec ou sans compression, on peut transporter ces données en détection d'abord ou en communication d'abord.

ISAC en Local:
Dans un récent post, nous avons parlé de la compatibilité de nos méthodes avec l'Ultra Large Bande (UWB, Ultra-Wide Band en Anglais) en implémentant l'OFDM Multi-Bandes (MB-OFDM).
Pour plus d'informations, voir l'article complet à l'adresse suivante:

Compatibilité UWB

On peut aussi être compatible avec UWB avec les trames UNB. Il suffit de tronquer le signal du domaine temps avec un signal carré.
Pour retrouver les trames UNB dans le domaine des fréquences, il faut compléter le tampon FFT avec les motifs reçus dans le domaine temps avant de faire une transformation FFT et ajuster les amplitudes globales lors des émissions et des réceptions.
Avec les motifs partiels reçus, plus le signal est petit, plus la bande passante est grande.
On obtient tous les avantages UWB avec des trames UNB, par exemple, forte pénétration, faible consommation d'énergie, bonne résistance aux trajets multiples, sécurité élevée et grande précision de positionnement.
La technologie UWB permet également d'obtenir une plus grande précision en matière de mesure de distance, de positionnement et de suivi.
Avec les trames UNB tronquées, on peut même envisager d'ajouter des modulations PPM (Pulse Position Modulation en Anglais), PAM (Pulse Amplitude Modulation) ou OOK (On Off Keying).