Ambient backscatter communications in future mobile networks

Communications par rétrodiffusion ambiante dans les futurs réseaux mobiles Comment rendre les villes, les usines et les maisons à la fois intelligentes et sensibles aux hommes ? Pour y parvenir il est possible d’équiper les personnes, les villes, les usines et les maisons de dispositifs radio pour communiquer des messages, grâce à l’Internet des objets. Cependant, les émissions radio permanentes s’accompagnent d’une dépense énergétique rédhibitoire.La technologie de communication par rétrodiffusion ambiante (AmBC) permet de communiquer sans émettre d’onde radio supplémentaires, en exploitant les ondes radio ambiantes (Wifi, diffusion TV ou FM, cellulaire, etc.). Les dispositifs AmBC rétrodiffusent le champ électromagnétique ambiant grâce à une antenne connectée à une impédance variable. L’information est alors communiquée à un récepteur en modulant l’impédance du dispositif AmBC. Grâce à leur très faible consommation, ils peuvent être alimentés par un système de récupération d’énergie. Cependant la portée et le débit restent encore très limités.Dans ce travail, nous nous focalisons sur l’étude des améliorations de cette technologie en tirant profit des réseaux mobiles du futur.Premièrement nous montrons que les antennes compactes reconfigurables peuvent avantageusement remplacer les antennes à impédance ajustable dans les dispositifs AmBC.Ces antennes compactes reconfigurables utilisent différents diagrammes de rayonnement et différentes polarisations pour rendre plus robuste la communication.Deuxièmement nous démontrons que les antennes existantes au sein des réseaux 5G peuvent être utilisées dans les systèmes AmBC afin d’améliorer significativement leur débit et leur portée.Dans un scénario 5G, l'antenne « massive Multiple-Input Multiple-Output » (mMIMO) de la station de base peut être utilisée comme source d'ondes ambiantes pour créer des zones de forte puissance et des zones de bonne réception grâce à la technique de précodage. Ces zones visent à améliorer les performances de la communication entre le dispositif AmBC et le récepteur. Nous démontrons également que l’antenne mMIMO peut aussi être utilisée comme récepteur pour améliorer la détection des dispositifs AmBC.Enfin nous montrons qu’une technologie émergente pour la 6G, appelée surface intelligente reconfigurable (RIS), qui permet de contrôler partiellement le canal de propagation des ondes, peut assister les systèmes AmBC. Nous montrons qu’il est possible d’exploiter la capacité de formation de faisceau de manière passive de la technologie RIS pour améliorer la performance des systèmes AmBC.