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1. Physical Layer Enhancement for Next-Generation Railway Communication Systems

Author: Qianrui Li, Jean-Christophe Sibel, Marion Berbineau, Iyad Dayoub, Francois Gallee, Herve Bonneville, Mitsubishi Electric R&D Centre Europe [France] (MERCE-France), Mitsubishi Electric [France], Université Gustave Eiffel, Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA), Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL), COMmunications NUMériques - IEMN (COMNUM - IEMN), INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL)-Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA), Equipe Dispositifs Hyperfréquences (Lab-STICC_DH), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Communications sans fil en gamme millimétrique pour le ferroviaire mmW4Rail - ANR-20-CE22-0011 AAPG2020 - 2020, and ANR-20-CE22-0011,mmW4Rail,Communications sans fil en gamme millimétrique pour le ferroviaire(2020)
Subjects: General Computer Science, General Engineering, relays, artificial intelligence, MIMO, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], machine learning, high-speed train, [INFO.INFO-LG]Computer Science [cs]/Machine Learning [cs.LG], reconfigurable intelligent surface, General Materials Science, Electrical and Electronic Engineering, railway communication, physical layer, reference signal
Abstract: International audience; This paper presents an overview of the challenges and state-of-the-art physical layer enhancement designs for next-generation railway communication, also known as high-speed train (HST) communication. The physical layer design for the HST should adapt from its counterpart in the general-purpose network because of the harsh propagation environment and extreme conditions, stringent latency and reliability requirements of dedicated railway applications, and frequency band scarcity caused by regulation. In this survey, we examine how conventional multiple-input-multiple-output (MIMO) family techniques such as beamforming, multi-cell MIMO, and relays can enhance the physical layer performance for HST. Physical layer enhancement assisted by novel reconfigurable intelligent surface (RIS) technology was also analyzed from different perspectives. Dedicated control channels, reference signals, waveforms, and numerology designs for train-to-infrastructure (T2I) and train-to-train (T2T) communication in sidelinks are also reviewed. Finally, a brief introduction to artificial intelligence (AI)/machine learning (ML)-aided HST physical layer design is provided. Several promising research avenues have also been suggested.
Published: 2022

2. Laplacian Filtered Loop-Star Decompositions and Quasi-Helmholtz Filters: Definitions, Analysis, and Efficient Algorithms

Author: Merlini, Adrien, Henry, Clément, Consoli, Davide, Rahmouni, Lyes, Dély, Alexandre, Andriulli, Francesco, Equipe PIM (Lab-STICC_PIM), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Department of Electronics and Telecommunications = DET Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni [Politecnico di Torino] (DET), Politecnico di Torino = Polytechnic of Turin (Polito), ANR CominLabs, and European Project: 724846,321
Subjects: [PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph]
Abstract: International audience
Published: 2023

3. Transient variations of vertical total electron content at low latitude during the period 2013–2017

Author: N. Zaourar, Rolland Fleury, Christine Amory-Mazaudier, O. Hammou Ali, Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École polytechnique (X)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene [Alger] (USTHB), Equipe PIM (Lab-STICC_PIM), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics [Trieste] (ICTP)
Subjects: Ionosphere at low latitude, Atmospheric Science, Daytime, 010504 meteorology & atmospheric sciences, [SDU.STU.GP]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph], GPS, Aerospace Engineering, Sunset, Atmospheric sciences, 01 natural sciences, ionization, 0103 physical sciences, Solstice, Sunrise, 010303 astronomy & astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences, Total electron content, Anomaly (natural sciences), Astronomy and Astrophysics, TEC, [PHYS.PHYS.PHYS-SPACE-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Space Physics [physics.space-ph], Solar cycle, Geophysics, [SDU]Sciences of the Universe [physics], 13. Climate action, Space and Planetary Science, General Earth and Planetary Sciences, Environmental science, Longitude
Abstract: International audience; We use GPS networks to measure the vertical Total Electron Content (VTEC) variations at low latitude, in three longitude sectors: America, Europe-Africa and Asia, collected during the period 2013-2017. This period corresponds to the increasing phase of the solar cycle 24 (SC#24) observed around 2013-2014 as well as the decreasing phase around 2014-2017. Our results discussed a morphological analysis of regular variations in ionization during different phases of solar activity: daytime variations, seasonal and semi-annual variations and variations based on the solar cycle 24 in three longitude sectors. In all longitude sectors, the highest VTEC values are displayed during the two months of the spring, located after sunrise and before sunset. The lowest values are found during the summer and winter seasons. We found that the winter anomaly and the presence of equinoxial peaks are the most pronounced effects in VTECs in the increasing and decreasing phase of the SC#24. A strong asymmetry is detected between equinoxial peaks and the location of peaks occurring in March/April and October/November at maximum in the solar flux variations during the increase phase. We show that the daily VTEC maximum values were registered between 14:00 and 16:00 LT and the minimum values between 4:00 and 6:00 LT. Double ionization peak in the morning and evening is observed in VTEC annual variations, due to the proximity of the equatorial fountain stations. From the statistical analysis part, we observed practically the same distribution of the different classes of VTEC (two peaks, bell-shaped and plateau-shaped) variations in the three sectors of longitude. These observations indicate longitudinal variation in the presence of the winter anomaly in the Equatorial Ionized Anomaly (EIA) region. Additionally, we can note a longitudinal variation of the spring-autumn VTEC asymmetry in the EIA region during the five years 2013-2017. We observe also that the occurrence of nocturnal peak recorded around 19 local time (LT) shows the same characteristics as the vertical drift E x B (B: magnetic field is perpendicular to E: electric field.) with respect to solar cycle, season and longitude. Three essential characteristics we noted: 1) the occurrence of the nocturnal peak generally follows the solar cycle. 2) The occurrence of the nocturnal peak is generally stronger at the equinoxes than at the solstices. 3) The occurrence of the nocturnal peak is stronger in the Europe-Africa and America sectors than in the Asia sector. As a result, nocturnal peak occurrence is well related to the PRE at the origin of the GNSS signal scintillations.
Published: 2021

4. Millimetric-Waves communication for Railways

Author: Berbineau, Marion, Attwood, Nicholas, Gallée, François, Pajusco, Patrice, Li, Qianrui, Bonneville, Hervé, Mabrouki, Semah, Dayoub, Iyad, Seetharamdoo, D., Laboratoire Électronique Ondes et Signaux pour les Transports (COSYS-LEOST ), Université Gustave Eiffel, Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Equipe Dispositifs Hyperfréquences (Lab-STICC_DH), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Equipe PIM (Lab-STICC_PIM), Mitsubishi Electric [France], COMmunications NUMériques - IEMN (COMNUM - IEMN), INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA), Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL)-Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA), Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), and no information
Subjects: [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, connectivity, T2I, T2T, Critical communications, railway, 5G
Abstract: International audience
Published: 2022

5. On a Fast Solution Strategy for a Surface-Wire Integral Formulation of the Anisotropic Forward Problem in Electroencephalography

Author: Baronio, Carlo, Cosentino, Giulio, Ricci, Paolo, Henry, Clément, Monin, Maxime Y., Merlini, Adrien, Andriulli, Francesco P., Galileo Ferraris High School, Politecnico di Torino = Polytechnic of Turin (Polito), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Equipe PIM (Lab-STICC_PIM), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), European Project: 724846,321, and European Project: H2020 MSCA-60 ITN
Subjects: Brain modeling, [PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], Electric potential, FOS: Mathematics, Conferences, Biological system modeling, Adaptation models, Numerical Analysis (math.NA), Mathematics - Numerical Analysis, Wires, Integral equations
Abstract: International audience; This work focuses on a quasi-linear-in-complexity strategy for a hybrid surface-wire integral equation solver for the electroencephalography forward problem. The scheme exploits a block diagonally dominant structure of the wire self block -- that models the neuronal fibers self interactions -- and of the surface self block -- modeling interface potentials. This structure leads to two Neumann iteration schemes further accelerated with adaptive integral methods. The resulting algorithm is linear up to logarithmic factors. Numerical results confirm the performance of the method in biomedically relevant scenarios.
Published: 2022

6. Eddy Current Modeling in Multiply Connected Regions via a Full-Wave Solver Based on the Quasi-Helmholtz Projectors

Author: Francesco P. Andriulli, Lyes Rahmouni, Tiffany L. Chhim, John Erick Ortiz Guzman, Adrien Merlini, Politecnico di Torino = Polytechnic of Turin (Polito), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and This work was supported in part by the European Research Council (ERC) under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under Grant 724846 (Project 321), and in part by the Italian Ministry of Education, University and Research within the Programunder Grant PRIN2017, Grant 2017HZJXSZ, and Grant CUP:E64I19002530001.
Subjects: Computer science, 010103 numerical & computational mathematics, 02 engineering and technology, Lossy compression, Topology, 01 natural sciences, Stability (probability), lcsh:Telecommunication, law.invention, [PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], symbols.namesake, preconditioning, law, lcsh:TK5101-6720, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Eddy current, 0101 mathematics, Eddy currents, preconditioning, full-wave, multiply connected, quasi-Helmholtz decomposition, Electrical conductor, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Eddy currents, 020206 networking & telecommunications, Solver, full-wave, Range (mathematics), Helmholtz free energy, symbols, multiply connected, Frequency modulation, quasi-Helmholtz decomposition
Abstract: Eddy currents are central to several industrial applications and there is a strong need for their efficient modeling. Existing eddy current solution strategies are based on a quasi-static approximation of Maxwell's equations for lossy conducting objects and thus their applicability is restricted to low frequencies. On the other hand, available full-wave solvers such as the Poggio-Miller-Chang-Harrington-Wu-Tsai (PMCHWT) equation become highly ill-conditioned and inaccurate in eddy current settings. This work presents a new well-conditioned and stable full-wave formulation which encompasses the simulation of eddy currents. Our method is built upon the PMCHWT equation and thus remains valid over the entire frequency range. Moreover, our scheme is also compatible with structures containing holes and handles (multiply connected geometries). The effectiveness of quasi-Helmholtz projectors is leveraged to obtain a versatile solver, which is computationally efficient and allows for a seamless transition between low and high frequencies. The stability and accuracy of the new method are demonstrated both theoretically and through numerical experiments on canonical and realistic structures.
Published: 2020

7. Laplacian Filters for Integral Equations: Further Developments and Fast Algorithms

Author: Merlini, Adrien, Henry, Clément, Consoli, Davide, Rahmouni, Lyes, Andriulli, Francesco P., Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Equipe PIM (Lab-STICC_PIM), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Politecnico di Torino = Polytechnic of Turin (Polito), and European Project: 724846,321
Subjects: [PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], Image and Video Processing (eess.IV), FOS: Electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electrical Engineering and Systems Science - Image and Video Processing
Abstract: International audience; This paper extends the concept of Laplacian filtered quasi-Helmholtz decompositions we have recently introduced, to the basis-free projector-based setting. This extension allows the discrete analyses of electromagnetic integral operators spectra without passing via an explicit Loop-Star decomposition as previously done. We also present a fast scheme for the evaluation of the filters in quasi linear complexity in the total number of unknowns. Together with the fact that only a logarithmic number of these filters are required for solving the h-refinement breakdown of electric field integral equation, this results in an effective preconditioner that rivals Calder\'on strategies in performance without relying on barycentric refinements. Numerical results confirm the theoretically predicted behavior and the effectiveness of the approach.
Published: 2022
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8. Scénarios d'usage et évolutions de la 5G dans les nouvelles bandes millimétriques

Author: DEMBELE, Hamidou, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique, François Gallée, Equipe DH (Lab-STICC_DH), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), STAR, ABES, IMT-Atlantique, and François GALLEE, Maitre de Conférences, IMT-Atlantique
Subjects: Link budget, [INFO.INFO-NI] Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], taux de blocs erronés, Block error rate, [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, Bandes millimétriques, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], Blockage, Millimeter-Waves, Bilan de liaison, Multibeam antenna, Antenne multifaisceaux, [INFO.INFO-MO] Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, Blocage, 5g
Abstract: The 5th generation (5G) of mobile communication systems is intended to offer a wide range of applications subject to various constraints in terms of throughputs, low latency communications and high network capacity to support a large number of connected devices. To face these challenging requirements, the use of millimeter-wave (mmWave) frequency bands has become one of the 5G key technologies due to the availability of huge amount of bandwidth. -In order to overcome the attenuation of electromagnetic waves in these frequency bands, directional antennas with narrow beams are recommended. -However, concentrating all energy towards the main propagation path through directional communication eliminates the diversity offered by the multipath and represents a real risk of a sudden interruption of communication in the event of obstacles (human or vehicle) in the beam pointing direction. Such a scenario is known as human (or vehicle) blockage phenomenon in mmWave bands. This thesis deals with the impact of human blockage on 5G communication systems. The analysis of communication performance in terms of block error rate (BLER) with and without the influence of human blockage is proposed, thanks to the implementation of the 5G physical layer in a simulation tool. Based on BLER performance, a link budget is also established in order to evaluate the impact of blockage on the cell coverage. Furthermore, as multibeam antenna (MBA) systems represent a promising candidate to mitigate the effect of blocking, a generic and theoretical approach is proposed to model such an antenna that can be used for performance prediction. The validation with the existing MBAs in different frequency bands is carried out. The proposed antenna model is flexible, more complete and realistic for mmWave systems than the antenna models suggested in the standards., La cinquième génération de réseaux de téléphonie mobile, appelée 5eme génération, ou 5G, offre une gamme exceptionnelle de services, soumis à des contraintes de débits, faible latence et une grande capacité du réseau pour supporter un nombre important d’objets communicants. Pour faire face à ces différentes contraintes, l’usage des hautes fréquences, également appelées bandes millimétriques constitue une réelle opportunité en raison de la disponibilité d’importantes bandes passantes. Afin d’exploiter le potentiel de ces fréquences et surtout éviter la forte atténuation du signal, la tendance est d’utiliser des antennes directives. En revanche, focaliser toute l’énergie dans une et seule direction de propagation peut conduire à une rupture brusque du lien de communication, due à la présence d’une personne ou d’un véhicule. Dans ce contexte on parle de blocage qui se traduit par la forte atténuation de la puissance du signal. Les travaux de cette thèse ont consisté dans un premier temps à évaluer l’impact du blocage sur les performances en termes de taux de blocs erronés (BLER) grâce au développement d’une chaine de communication couche physique 5G. Ensuite, l’effet du blocage est aussi analysé sur la portée de la communication à travers le bilan de liaison. Toutefois, comme les antennes multifaisceaux sont prometteuses dans la gestion du phénomène de blocage, une modélisation théorique et générique du diagramme de rayonnement est aussi proposée dans cette thèse. Comparé aux modèles d’antennes proposés par les standards dans la modélisation du canal, ce modèle est plus flexible, réaliste et adapté à la communication dans les bandes millimétriques.
Published: 2021

9. Multibeam Antenna Modelling and Blockage Impact Mitigation in 5G Millimeter-Wave Bands

Author: Patrice Pajusco, Marie Le Bot, Franeois Gallee, Hamidou Dembele, Orange Labs [Cesson-Sévigné], Orange Labs, Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Equipe DH (Lab-STICC_DH), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Equipe PIM (Lab-STICC_PIM)
Subjects: block error rate, Computer science, business.industry, reflectarray, 60 GHz, Beamwidth, Block Error Rate, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, Extremely high frequency, human blockage, Performance prediction, Electronic engineering, millimeter-wave, Wireless, Multibeam antenna, transmitarray, Antenna (radio), business, Impact mitigation, 5G
Abstract: International audience; This paper discusses a generic approach proposal for modelling multibeam antenna systems for performance prediction characterized by scan loss and half-power beamwidth. The validation with the existing transmitarrays in the Ka and V bands is carried out. Using the proposed antenna model, the advantage of multibeam antenna to alleviate the impact of human blockage in millimeter-wave bands is highlighted. Communication performance is evaluated in terms of block error rate through the implementation of the 5G physical communication chain in a simulation tool.
Published: 2021

10. Characterization of ionospheric irregularities over Vietnam and adjacent region for the 2008-2018 period

Author: Mai Nguyen Thi, Dung Nguyen Thanh, Susumu Saito, Minh Le Huy, Thang Nguyen Chien, Christine Amory-Mazaudier, Hong Pham Thi Thu, Rolland Fleury, Thanh Le Truong, Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École polytechnique (X)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Equipe PIM (Lab-STICC_PIM), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: ROTI, 13. Climate action, [SDU]Sciences of the Universe [physics], Climatology, Period (geology), General Earth and Planetary Sciences, ionospheric irregularities, Ionosphere, Southeast Asian region, TEC, Geology, GPS continuous data
Abstract: International audience; This paper presents the variations of the rate of change of Total Electron Content (TEC) index (ROTI), characterizing the occurrence of ionospheric plasma irregularities over Vietnam and neighboring countries in the Southeast Asian region using the continuous GPS data during the 2008-2018 period. The results showed that the occurrence of strong ROTI in all stations is maximum in equinox months March/April and September/October and depends on solar activity. The ROTI is weak during periods of low solar activity and strong during periods of high solar activity. There is an asymmetry between the two equinoxes. During maximum and declining phases of 2014-2016, occurrence rates in March equinox are larger than in September equinox, but during the descending period of 2010-2011, the occurrence rates in September equinox at almost all stations are larger than in March equinox. The correlation coefficients between the monthly occurrence rate of irregularities and the F10.7 solar index at the stations in the equatorward EIA crest region are higher than at those in the magnetic equatorial and the poleward EIA crest regions. The irregularity occurrence is high in the pre-midnight sector, maximum between 2000 LT to 2200 LT. The maximum irregularity occurrence is located around 4-5° degrees in latitude equator-ward away from the anomaly crests.
Published: 2021

11. Improved microwave biosensor for non-invasive dielectric characterization of biological tissues

Author: Satria Hardinata, M. Tlili, Hamid Kokabi, Fabien Koskas, Georges Alquie, Kammel Rachedi, Frederique Deshours, Laboratoire d'Electronique et Electromagnétisme (L2E), Sorbonne Université (SU), Laboratoire Ondes et Acoustique (UMR 7587) (LOA), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Service de Chirurgie cardiaque et thoracique [CHU Pitié-Salpêtrière], CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP], and Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Subjects: 010302 applied physics, Permittivity, Materials science, business.industry, General Engineering, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Dielectric, 01 natural sciences, Characterization (materials science), [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, Resonator, Planar, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Optoelectronics, Sensitivity (control systems), business, Biosensor, Microwave
Abstract: International audience; Microwave planar sensors have a great interest in the medical environment due to their ability to measure the bulk dielectric parameters of biological tissues through non-invasive and contact-less sensing properties. Changes of these parameters, which are frequency dependent, can be representative of the pathological state of biological tissues. In this work, an improved prototype of planar sensor based on a microwave ring resonator operating at 1 GHz for the fundamental mode is presented. The objective is to obtain a better sensitivity for measuring high complex permittivity values of materials such as biological tissues, and to obtain higher precision in parameters determination. The performances of two sensors optimized on two different substrates were measured in a frequency range 1–10 GHz; an accurate equivalent electrical model is proposed to reproduce the frequency dependence of the resonators. Characterization of liquids and ex-vivo animal tissues is achieved to evaluate the effectiveness and the performances of the resonator sensor, and results are compared with electromagnetic simulations.
Published: 2019

12. Développement d’un capteur de corrosion autonome RFID pour la surveillance des infrastructures

Author: Bouzaffour, Karim, Lescop, Benoit, Talbot, Philippe, Gallée, François, Rioual, Stéphane, Equipe Smart Materials and Related Technologies (Lab-STICC_SMART), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Equipe DH (Lab-STICC_DH), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]
Abstract: La corrosion des armatures est un paramètre fondamental de la durabilité des ouvrages en environnement marin. Elle conduit en effet avec la formation de produits de corrosion à l’éclatement du béton d’enrobage. L’objectif de ce travail est de produire un capteur totalement passif, de faible cout, et de faible dimension pouvant être immergé dans la couche d’enrobage et permettant le suivi de la corrosion. Il est basé sur la technologie UHF-RFID et peut donc être interrogé par des lecteurs commerciaux. Cet article détaille le principe physique du capteur., Academic Journal of Civil Engineering, Vol 38 No 2 (2021): Special Issue - Diagnobéton 2021
Published: 2021
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13. Development of an embedded UHF-RFID corrosion sensor for monitoring corrosion of steel in concrete

Author: K. Bouzaffour, Stéphane Rioual, Benoit Lescop, P. Talbot, François Gallée, Equipe Smart Materials and Related Technologies (Lab-STICC_SMART), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Equipe DH (Lab-STICC_DH), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Materials science, Passivation, business.industry, 010401 analytical chemistry, 01 natural sciences, Durability, 0104 chemical sciences, law.invention, Corrosion, Ultra high frequency, law, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Radio-frequency identification, Dipole antenna, Electrical and Electronic Engineering, Antenna (radio), Composite material, business, Instrumentation, Layer (electronics)
Abstract: International audience; Corrosion of reinforcing steel is the leading cause of deterioration in concrete and impacts strongly the safety and durability of civil infrastructures. It occurs in marine environment with the presence of chloride which breaks the thin oxide film passivation layer leading to dissolution. This research proposes an innovative embedded sensor in concrete for the detection of corrosion of steel. The autonomous UHF RFID (Ultra High Frequency Radio Frequency Identification) sensor is based on the coupling between the antenna of a dipolar RFID tag and a layer of steel exposed to chloride in concrete. Variation of the RSSI (Received Signal Strength Indication) measured by the reader localized in air has two origins, namely the degree of moisture of concrete and the presence of the steel layer. By minimizing the impact of seawater ingress on the antenna property, the presence of metallic films of few micrometers thickness can be detected. This authorizes the development of the proposed method for monitoring mass loss of steel in concrete.
Published: 2021

14. Modélisation 3D du canal de propagation massive MIMO en environnement outdoor

Author: Bel-Haj-Maati, Nada, Equipe PIM (Lab-STICC_PIM), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique, and Michel Ney
Subjects: Direction d’arrivée, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], Propagation model model, Tracé de rayons, Mesures RF, Ray tracing, Paramètres spatio spatio-Temporels, Massive MIMO, Space-Time parameters, RF measurements, 5G, Direction of Arrival, Modèles de propagation
Abstract: The novel 5G technology generation for mobile communication should meet new challenges in terms of massive connectivity, new services, higher bit rates rates, lower latency and energy consumption. MIMO systems are seen as the solution to bring some substantial improvement of perf ormances while insuring high spectrum efficiency . To meet these objectives a good knowledge of the multipath propagation signal is required. This is why Orange Labs has developed "Starlight", a ray ray-model of propagation in outdoor and indoor environment. Investigations on massive MIMO channel propagation have been already carried out for validation. However, very few have treated channels in the 5G context at 3.7 GHz in different outdoor environments and focused on 3D space space-time characterization. Hence, Delay Spread as well as Azimuth and Elevation Angular Spread are studied. The objective of the thesis is to provide a 3D massive MIMO channel propagation experimental characterization by studying the space-time parameters for every propagation environment . Simulations are then compared to measurements to validate the propagation model. Specific algorithms were implemented to extract rays from measurements to insure a fair comparison with the simulations. A statistical analysis allowed one to characterize the ray path propagation according to the type of environment and to bring some improvement to existing models.; La nouvelle génération des technologies mobiles 5G doit répondre à une connectivité massive et à des services de plus en plus exigeants en termes de débit, latence, ou d’énergie. Les systèmes massive MIMO promettent d’apporter une grande amélioration des performances, tout en garantissant une excellente efficacité spectrale et énergétique. Pour ce faire, une parfaite connaissance de la propagation par multi-trajets en environnements extérieurs est nécessaire. C’est dans cette optique qu’Orange Labs a développé Starlight, un modèle de propagation à rayons, pour simuler les multi-trajets en environnement extérieur. Si des études du canal de propagation massive MIMO ont déjà été réalisées et étudiées pour validation, peu d’entre elles traitent des canaux dans un contexte 5G à 3,7 GHz (la « bande-cœur » de la 5G), dans différents environnements extérieurs et s’intéressent à la caractérisation spatio-temporelle 3D du canal. Ainsi, les étalements de retards DS (Delay spread), angulaires en azimut AAS (Azimuth Angular Spread) et en élévation EAS (Elevation Angular Spread) sont étudiés. L’objectif de cette thèse est d’apporter une caractérisation expérimentale 3D du canal de propagation massive MIMOen étudiant les paramètres spatio-temporels selon chaque environnement de propagation. Les simulations ont ensuite été comparées aux mesures afin de valider le modèle de propagation. Des algorithmes spécifiques ont été mis en place pour extraire les rayons à partir des mesures afin d’assurer une comparaison équitable avec les simulations. L’analyse statistique a permis de caractériser la propagation par multi-trajets selon le type d’environnement de propagation et apporter une amélioration des modèles existants.
Published: 2021

15. Neural network prediction of the topside electron content over the Euro-African sector derived from Swarm-A measurements

Author: Rolland Fleury, Pierre J. Cilliers, Ahmed M. Yassen, M. A. Youssef, Ayman Mahrous, Mohamed Nedal, Ola A. Abuelezz, Space Weather Monitoring Center (SWMC), Helwan University [Caire], Egypt-Japan University of Science and Technology [Alexandrie] (E-JUST), South African National Space Agency (SANSA), Equipe PIM (Lab-STICC_PIM), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institute of Astronomy of the Bulgarian Academy of Sciences, and Bulgarian Academy of Sciences (BAS)
Subjects: Atmospheric Science, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Correlation coefficient, Aerospace Engineering, 01 natural sciences, 0103 physical sciences, Swarm satellite, IRI2016 model, 010303 astronomy & astrophysics, 0105 earth and related environmental sciences, Mathematics, [PHYS.PHYS.PHYS-AO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atmospheric and Oceanic Physics [physics.ao-ph], Total electron content, Artificial neural network, Astronomy and Astrophysics, Geodesy, Neural network, Geophysics, Earth's magnetic field, Space and Planetary Science, QUIET, Local time, Trajectory, General Earth and Planetary Sciences, Topside vertical electron content, Satellite
Abstract: International audience; This study presents the first prediction results of a neural network model for the vertical total electron content of the topside ionosphere based on Swarm-A measurements. The model was trained on 5 years of Swarm-A data over the Euro-African sector spanning the period 1 January 2014 to 31 December 2018. The Swarm-A data was combined with solar and geomagnetic indices to train the NN model. The Swarm-A data of 1 January to 30 September 2019 was used to test the performance of the neural network. The data was divided into two main categories: most quiet and most disturbed days of each month. Each category was subdivided into two sub-categories according to the Swarm-A trajectory i.e. whether it was ascending or descending in order to accommodate the change in local time when the satellite traverses the poles. Four pairs of neural network models were implemented, the first of each pair having one hidden layer, and the second of each pair having two hidden layers, for the following cases: 1) quiet day-ascending, 2) quiet day-descending, 3) disturbed day-ascending, and 4) disturbed day-descending. The topside vertical total electron content predicted by the neural network models compared well with the measurements by Swarm-A. The model that performed best was the one hidden layer model in the case of quiet days for descending trajectories, with RMSE = 1.20 TECU, R = 0.76. The worst performance occurred during the disturbed descending trajectories where the one hidden layer model had the worst RMSE = 2.12 TECU, (R = 0.54), and the two hidden layer model had the worst correlation coefficient R = 0.47 (RMSE = 1.57).In all cases, the neural network models performed better than the IRI2016 model in predicting the topside total electron content. The NN models presented here is the first such attempt at comparing NN models for the topside VTEC based on Swarm-A measurements.
Published: 2021

16. Solid and Non-Solid Dielectric Material Characterization for Millimeter and Sub-Millimeter Wave Applications

Author: Alain Peden, Daniel Bourreau, Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Permittivity, Rainfall, Free space, Materials science, business.industry, car bumper, Characterization, 020208 electrical & electronic engineering, Physics::Optics, 020206 networking & telecommunications, Dielectric permitivity, 02 engineering and technology, Dielectric, solid and non-solid material, J band, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, Normalized frequency (fiber optics), Optics, W band, Extremely high frequency, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Scattering parameters, Millimeter, business
Abstract: International audience; An accurate quasi-optical S-parameter measurement method implemented in the normalized frequency bands Ka, W and J is presented in this paper. Permittivity extraction of various solid or non-solid dielectric materials is performed using the 4 S-parameters without time domain gating nor filtering. The procedure is validated through the comparison between the simulated and measured 4 S-parameters in magnitude and phase. Results are given for the Rexolite over a wide frequency span from the Ka to J band while some non-solid materials were characterized in the W band. Moreover, effects of rain flow on a dielectric slab were investigated for automotive radar applications in the W band and preliminary results are given.
Published: 2021

17. A Fast Quasi-Conformal Mapping Preconditioner for Electromagnetic Integral Equations

Author: Adrien Merlini, Francesco P. Andriulli, Davide Consoli, Politecnico di Torino = Polytechnic of Turin (Polito), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Integral equations, Electromagnetic scattering, Electromagnetic radiation, Boundary-element methods, Discretization, Scattering, Preconditioner, Computer science, Basis function, Conformal map, Integral equation, [PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], Applied mathematics, Boundary element method, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: Boundary Element Methods (BEMs) are efficient strategies to numerically solve electromagnetic radiation and scattering problems. Unfortunately, however, classical BEM formulations suffer from ill-conditioning when the frequency is low, or the discretization density is high. In the past, several remedies have been presented for these ill-conditioning problems including preconditioners based on Calderon identities, hierarchical bases, and current decompositions. While effective, these strategies however require ad-hoc procedures including mesh-refinements, new basis function definitions, and adapted fast methods that, if not implemented properly, can become computationally cumbersome.
Published: 2021

18. Climatology of ionosphere over Nepal based on GPS total electron content data from 2008 to 2018

Author: Basudev Ghimire, Rolland Fleury, Binod Adhikari, Drabindra Pandit, Christine Amory-Mazaudier, Narayan P. Chapagain, Tribhuvan University, Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École polytechnique (X)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Atmospheric Science, 010504 meteorology & atmospheric sciences, [SDU.STU.GP]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph], Science, QC1-999, TEC, Geophysics. Cosmic physics, Equinox, Solar cycle 24, 01 natural sciences, 0103 physical sciences, Earth and Planetary Sciences (miscellaneous), Solstice, 010303 astronomy & astrophysics, 0105 earth and related environmental sciences, Total electron content, QC801-809, Physics, Geology, Astronomy and Astrophysics, Solar cycle, 13. Climate action, Space and Planetary Science, Local time, Climatology, Environmental science, Ionosphere
Abstract: In this study, we analyse the climatology of ionosphere over Nepal based on GPS-derived vertical total electron content (VTEC) observed from four stations as defined in Table 1: KKN4 (27.80∘ N, 85.27∘ E), GRHI (27.95∘ N, 82.49∘ E), JMSM (28.80∘ N, 83.74∘ E) and DLPA (28.98∘ N, 82.81∘ E) during the years 2008 to 2018. The study illustrates the diurnal, monthly, annual, seasonal and solar cycle variations in VTEC during all times of solar cycle 24. The results clearly reveal the presence of equinoctial asymmetry in TEC, which is more pronounced in maximum phases of solar cycle in the year 2014 at KKN4 station, followed by descending, ascending and minimum phases. Diurnal variations in VTEC showed the short-lived day minimum which occurs between 05:00 to 06:00 LT (local time) at all the stations considered, with diurnal peaks between 12:00 and 15:00 LT. The maximum value of TEC is observed more often during the spring equinox than the autumn equinox, with a few asymmetries. Seasonal variation in TEC is observed to be a manifestation of variations in solar flux, particularly regarding the level of solar flux in consecutive solstices.
Published: 2021

19. Electromagnetic Integral Equations: Insights in Conditioning and Preconditioning

Author: Simon B. Adrian, Alexandre Dely, Davide Consoli, Adrien Merlini, Francesco P. Andriulli, Institut für Informatik [Rostock], Universität Rostock, Politecnico di Torino = Polytechnic of Turin (Polito), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Equipe PIM (Lab-STICC_PIM), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and University of Rostock
Subjects: Electromagnetics, Field (physics), Boundary Element Method, Computer science, Preconditioner, 020208 electrical & electronic engineering, MFIE, 020206 networking & telecommunications, TK5101-6720, 02 engineering and technology, Integral equation, Integral Equations, Magnetic field, [PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], preconditioning, EFIE, Regularization (physics), Integral Equations, Boundary Element Method, Computational Electromagnetic, Preconditioning, EFIE, MFIE, Telecommunication, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Calculus, Leverage (statistics), Computational electromagnetics, computational electromagnetic, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience; Integral equation formulations are a competitive strategy in computational electromagnetics but, lamentably, are often plagued by ill-conditioning and by related numerical instabilities that can jeopardize their effectiveness in several real case scenarios. Luckily, however, it is possible to leverage effective preconditioning and regularization strategies that can cure a large majority of these problems. Not surprisingly, integral equation preconditioning is currently a quite active field of research. To give the reader a propositive overview of the state of the art, this paper will review and discuss the main advancements in the field of integral equation preconditioning in electromagnetics summarizing strengths and weaknesses of each technique. The contribution will guide the reader through the choices of the right preconditioner for a given application scenario. This will be complemented by new analyses and discussions which will provide a further and more intuitive understanding of the ill-conditioning of the electric field (EFIE), magnetic field (MFIE), and combined field integral equation (CFIE) and of the associated remedies.
Published: 2021

20. Sacrificial Volume Materials for Small Hole Generation in Low-Temperature Cofired Ceramics

Author: Camilla Kärnfelt, Maina Sinou, François Gallée, Paula Douglas, Dmitry Zelenchuk, Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_MOM_DIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Computer Science::Machine Learning, Thermogravimetric analysis, food.ingredient, Materials science, agar-agar, SVM, LTCC, Computer Networks and Communications, Scanning electron microscope, Burn out, lcsh:TK7800-8360, 02 engineering and technology, Gelatin, gelatin, Statistics::Machine Learning, food, Thermal, lamination, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, HEC, Small hole, Ceramic, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Electrical and Electronic Engineering, Composite material, lcsh:Electronics, AAL, 020206 networking & telecommunications, 021001 nanoscience & nanotechnology, Computer Science::Other, Reference sample, Computer Science::Sound, Hardware and Architecture, Control and Systems Engineering, visual_art, Signal Processing, visual_art.visual_art_medium, 0210 nano-technology, carbon paste
Abstract: The creation of hole, cavity or channel structures in low-temperature cofired ceramics (LTCCs), using different sacrificial volume materials (SVMs) was tested. The main functionality of the SVMs should be: easy application into the holes, protection of holes during lamination, uninhibited lamination between layers, and, during firing should burn out before the pores of the LTCCs close, to leave the empty holes clear of any residue. Five different materials were tested&mdash, hydroxyethyl cellulose (HEC) 2 wt%, HEC 5 wt%, agar-agar, gelatin, and commercial carbon paste&mdash, and compared to a reference sample where no SVMs were used. In all cases, lamination parameters were minimised in order to preserve the tested hole structures. Matrixes with holes ranging from 158 to 268 &micro, m, with pitches of 573 &micro, m in a green state, were tested. The agar-agar caused ceramic deformation as a result of thermal burst during firing and the lamination between the layers was compromised. The carbon paste was difficult to handle, requiring extra equipment for hole filling and incomplete filling of the larger holes. Traces of carbon paste were left as a landing pad on top of the holes, inhibiting lamination at these areas. The gelatin and the 2 wt% and 5 wt% hydroxyethylcellulose (HEC 2 wt% and HEC 5 wt%) filled all holes completely, and also worked as adhesive-assisted lamination (AAL) materials with excellent lamination between layers. Excellent lamination was also observed in the no-SVM case. Thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM) with energy-dispersive X-ray (EDX) analyses established that, for all SVMs tested, the remaining residue is negligible after firing. As a result, the HEC 2 wt% material was considered ideal for use as an SVM.
Published: 2020

21. A laser emitting contact lens for eye tracking

Author: L Massin, Cyril Lahuec, Emmanuel Daniel, Vincent Nourrit, F Ferranti, Camilla Kärnfelt, J-L de Bougrenet de la Tocnaye, Alexandre Khaldi, Fabrice Seguin, Département Optique (IMT Atlantique - OPT), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), Lab-STICC_IMTA_MOM_DIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Contact Lenses, Eyewear, Infrared, Computer science, ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, lcsh:Medicine, Biosensing Techniques, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Article, GeneralLiterature_MISCELLANEOUS, law.invention, 010309 optics, Engineering, law, Nanoscience and technology, 0103 physical sciences, Humans, Computer vision, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Eye-Tracking Technology, lcsh:Science, Multidisciplinary, business.industry, Lasers, lcsh:R, Process (computing), Tracking system, 021001 nanoscience & nanotechnology, Laser, Gaze, Contact lens, Lens (optics), Optics and photonics, Laser pointer, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Eye tracking, lcsh:Q, Artificial intelligence, 0210 nano-technology, business
Abstract: In this paper, we present the first realisation and experimentation of a new eye tracking system using an infrared (iR) laser pointer embedded into a wireless smart contact lens. We denote this contact lens prototype as the cyclops lens, in reference to the famous hero of the X-Men comics. The full eye tracker device combines the smart contact lens and its eyewear, which provides a primary source of energy and the beam detection system. We detail the assembling and encapsulation process of the main functionalities into the contact lens and present how a gaze tracking system is achieved, compared to existing conventional eye-tracking ones. Finally, we discuss future technical improvements.
Published: 2020

22. Electromagnetic modelling at arbitrarily low frequency via the quasi-Helmholtz projectors

Author: Francesco P. Andriulli, Kristof Cools, Adrien Merlini, Alexandre Dely, Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Department of Electronics and Telecommunications [Torino] (DET), Politecnico di Torino = Polytechnic of Turin (Polito), and Delft University of Technology (TU Delft)
Subjects: Electromagnetic field, Helmholtz equation, Mixed time-discretization scheme, Low-frequency breakdown, Low frequency, High-refinement conditioning, Calderon identities, TD-EFIE, [PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], symbols.namesake, Electric field integral equations, Helmholtz equations, Physics, qH projectors, Electromagnetic field theory, FD-EFIE, High-refinement ill-conditioning, Electromagnetic modelling, LS decomposition, Numerical instabilities, Quasihelmholtz projectors, RWG space, Helmholtz free energy, Quantum electrodynamics, symbols
Abstract: International audience; We have identified the sources of the different problems plaguing the EFIE at low frequencies in both the frequency and the TD, as well as their traditional cures. Despite their apparent effectiveness, these techniques have been shown to have a limited applicability because they introduce their own set of problems which include the high computational burden of the LS decomposition and its effect on the high-refinement conditioning of the FD-EFIE and the numerical instabilities introduced by the treatment of the TD-EFIE. Techniques leveraging qH projectors, immune from the aforementioned side-effects, have been introduced to address the different aspects of the low-frequency breakdown of the FD formulation and of the large time step breakdown of its TD counterpart. In case of the FD, using projectors allows the same re-scaling of the solenoidal and non-solenoidal parts of the RWG space as traditional LS, but it has the added benefits of not requiring identification of the global loops of the structure as well as not introducing any further high-refinement ill-conditioning. In the TD case, the projectors are still used to separate the loop and star parts of the discretized space, but this separation is used to apply the correct derivative and integrative terms to the different parts of the operators. Coupled with an adequate mixed time-discretization scheme, this technique fully addresses the low-frequency limitations of the TD-EFIE. Along with presenting these purely theoretical concepts, we have provided implemen-tation related hints, allowing the techniques presented in this chapter to be reliably and readily implemented into existing solvers. Finally, while we have addressed their low-frequency breakdown, both EFIE formulations still suffer from a high-refinement breakdown. While in standard low-frequency scenarios, a curing of low-frequency issues may suffice, for more pathological cases techniques addressing both break-downs may be required. Strategies based on qH projectors and Calderon identities have recently been introduced for the frequency and TD formulations [23,40] and should be used in this case.
Published: 2020

23. On the feasibility of a secondary service transmission over an existent satellite infrastructure: design and analysis

Author: Luciano Barros Cardoso da Silva, Tarik Benaddi, Laurent Franck, Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CID_TOMS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Département Micro-Ondes (MO), and Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, Dirty paper coding, lcsh:TK5101-6720, lcsh:Electronics, Overlay paradigm, machine-to-machine application, lcsh:TK7800-8360, satellite communications, cognitive radio, lcsh:Telecommunication
Abstract: International audience; In this paper, we present a realistic use case in order to investigate the feasibility of a secondary service transmission over an existent satellite infrastructure. By introducing the overlay cognitive radio paradigm towards satellite communications, we compute a theoretical achievable data rate greater than 16 kbps for the secondary service, which is suitable for most M2M applications. Using simulation results, we show that this can be achieved while preserving the primary service performance. In addition, a system design framework is discussed in order to dimension such systems.
Published: 2020

24. Circulateurs compacts en bande Ku en technologie LTCC

Author: Parker-Soues, Norbert, Ryon, Nicolas, Qassym, Lilia, Kärnfelt, Camilla, Castel, Vincent, Lebourgeois, Richard, Sauvage, Rose-Marie, Laur, Vincent, Lab-STICC_UBO_MOM_MF, Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université de Brest (UBO)-Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_MOM_DIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract: International audience
Published: 2020

25. Lentille de contact pour le pointage automatique de la direction d'un œil d'un individu, système de détection associé

Author: de Bougrenet de La Tocnaye, Jean-Louis, Nourrit, Vincent, Lahuec, Cyril, Seguin, Fabrice, Ferranti, Francesco, Djenizian, Thierry, Département Optique (IMT Atlantique - OPT), IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_MOM_DIM, Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), Centre Microélectronique de Provence - Site Georges Charpak (CMP-GC) (CMP-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Matériaux divisés, interfaces, réactivité, électrochimie (MADIREL), Aix Marseille Université (AMU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département d’Électronique Flexible (FEL-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-CMP-GC, and CHENAL, Thibaut
Subjects: [SDV.IB] Life Sciences [q-bio]/Bioengineering, [SPI.OPTI] Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [SDV.IB]Life Sciences [q-bio]/Bioengineering, [SPI.TRON] Engineering Sciences [physics]/Electronics, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics
Abstract: Date de dépôt : 15/04/2020N° de dépôt : PCT/EP2020/060541
Published: 2020

26. Development of Autonomous UHF RFID Sensors Embedded in Concrete for the Monitoring of Infrastructures in Marine Environments

Author: Stéphane Rioual, K. Bouzaffour, P. Talbot, François Gallée, Benoit Lescop, Equipe Smart Materials and Related Technologies (Lab-STICC_SMART), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Equipe DH (Lab-STICC_DH), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: 010505 oceanography, Computer science, business.industry, 010401 analytical chemistry, Reinforced concrete, Chip, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Corrosion, Ultra high frequency, Embedded system, UHF RFID, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Wireless, ComputerSystemsOrganization_SPECIAL-PURPOSEANDAPPLICATION-BASEDSYSTEMS, 14. Life underwater, Structural health monitoring, Wireless sensor, Antenna (radio), Battery-less sensor, business, 0105 earth and related environmental sciences, Concrete
Abstract: International audience; Chloride ingress in reinforced concrete infrastructures is of crucial importance when considering structural health monitoring applications in marine environments. It indeed leads to the depassivation and corrosion of steel and hence to the degradation of the whole infrastructure. The present study reports the development of an embedded wireless autonomous sensor dedicated to the monitoring of corrosivity of concrete initiated by such ingress. The sensor is based on the ultra high frequency (UHF) radiofrequency identification (RFID) technology. The communication between a commercial RFID reader and a specific optimized embedded antenna in concrete is experimentally demonstrated. In the last part of the study, a resistive corrosion sensor connected to the RFID chip is proposed for the evaluation of chloride ingress.
Published: 2020

27. Radio Cognitive Overlay pour communications satellitaires IoT

Author: Barros Cardoso Da Silva, Luciano, Lab-STICC_IMTA_CID_TOMS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique, Laurent Franck, and Tarik Benaddi
Subjects: Communications par satellites, Cognitive radios, Dirty paper coding, Précodage, Precoding, Satellite communications, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Radio cognitive
Abstract: The favorable projection towards the satellite segment could be sustained especially today, since the demand for the rising new services has increased considerably. This is justified by the unique satellite characteristics such as multicast and broadcasting capabilities, mobility aspects and global reach, besides the ability to cover and connect remote areas and hostile environments. As a typical example, we point out the use of satellite to support the Machine-to-Machine (M2M) communications. In this context, a main challenge is to develop techniques that enable a better coordination among legacy and future services. It is within this framework that the Cognitive Radio (CR) techniques have also become attractive for space applications. This doctoral thesis studies the feasibility of a Cognitive User (CU) transmission over the primary user infrastructure by using the CR techniques in the overlay paradigm applied to the satellite context. In this perspective, the first thesis contribution present a framework for overlay paradigms towards satellite communications. In this sense, a low complexity solution is proposed related to the Trellis Shaping based DPC encoder for the CU. Subsequently, we discuss an approach to control the CU output power by addressing the trellis shaping (TS) technique. Moreover, by using auxiliary bits as well as the proper mapping selection, further constellation expansion is performed in order to increase the number of shaping regions. The relation among these implemented techniques provides a trade-off between power efficiency,by the reduction of the modulo loss, and complexity, by the reduction of the encoder operations. Finally, we examine the proposed solutions at the light of a realistic satellite scenario. In this general contribution, by using examples of commercial off-the-shelf (COTS) parts and assuming practical link budget parameters.; La projection favorable vers le segment des satellites pourrait se maintenir, surtout aujourd'hui, puisque la demande de nouveaux services a considérablement augmentée. Cela se justifie par les caractéristiques uniques du satellite, telles que les capacités de multidiffusion et de radiodiffusion, les aspects de mobilité et la couverture mondiale. À titre d'exemple, nous soulignons l'utilisation du satellite pour soutenir les futures communications de machine à machine (M2M). Dans ce contexte, l'un des principaux défis consiste à développer des techniques permettant une meilleure coordination entre les services existants et futurs. C'est dans ce cadre que les techniques de radio cognitive (RC) sont devenues intéressantes pour les applications spatiales. Cette thèse étudie la faisabilité d'une transmission d'un utilisateur cognitif (UC) sur une infrastructure existante d'utilisateurs primaires en utilisant les techniques de RC de type overlay. Dans cette optique, la première contribution présente une méthodologie de design pour ce paradigme dans le domaine des communications par satellite. Ensuite, nous discutons d'une approche pour contrôler la puissance de sortie de l’UC en abordant la technique de mise en forme du treillis et d'une nouvelle méthode pour récupérer la perte modulo. Ces techniques montrent un compromis entre l'efficacité de puissance, (réduction de la perte modulo), et la complexité, (réduction des opérations de l’encodeur). Enfin, nous examinons les solutions proposées à la lumière d'un scénario satellite réaliste en utilisant des exemples de pièces commerciales (COTS) et en supposant des valeurs pratiques pour le bilan de liaison.
Published: 2020

28. On Preconditioning Electromagnetic Integral Equations in the High Frequency Regime via Helmholtz Operators and quasi-Helmholtz Projectors

Author: Francesco P. Andriulli, Adrien Merlini, Alexandre Dely, Simon B. Adrian, Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_TB_MOM_PIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), and Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Discretization, Field (physics), Electric field integral equation, High frequency simulation, FOS: Physical sciences, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, [PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], symbols.namesake, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Condition number, 0101 mathematics, Boundary element method, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Physics, Mathematical analysis, Scalar (physics), Spherical harmonics, 020206 networking & telecommunications, Helmholtz decomposition, Computational Physics (physics.comp-ph), Integral equation, 010101 applied mathematics, Helmholtz free energy, symbols, Constant (mathematics), Physics - Computational Physics
Abstract: Fast and accurate resolution of electromagnetic problems via the boundary element method (BEM) is oftentimes challenged by conditioning issues occurring in three distinct regimes: (i) when the frequency decreases and the discretization density remains constant, (ii) when the frequency is kept constant while the discretization is refined and (iii) when the frequency increases along with the discretization density. While satisfactory remedies to the problems arising in regimes (i) and (ii), respectively based on Helmholtz decompositions and Calderon-like techniques have been presented, the last regime is still challenging. In fact, this last regime is plagued by both spurious resonances and ill-conditioning, the former can be tackled via combined field strategies and is not the topic of this work. In this contribution new symmetric scalar and vectorial electric type formulations that remain well-conditioned in all of the aforementioned regimes and that do not require barycentric discretization of the dense electromagnetic potential operators are presented along with a spherical harmonics analysis illustrating their key properties.
Published: 2020

29. Mobile Measurements at 3.7 GHz using a Massive MIMO antenna array in Outdoor Environments

Author: Nadine Malhouroux, Nada Bel-Haj-Maati, Michel Ney, Patrice Pajusco, Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Orange Labs [Belfort] (Orange Labs), France Télécom, Lab-STICC_IMTA_MOM_PIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)
Subjects: Beamforming, Computer science, 020208 electrical & electronic engineering, MIMO, Planar array, Direction of arrival, 020206 networking & telecommunications, Data_CODINGANDINFORMATIONTHEORY, 02 engineering and technology, 7. Clean energy, Delay spread, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electronic engineering, Wideband, Antenna (radio), Multipath propagation, Computer Science::Information Theory
Abstract: Massive multiple-input multiple-output (MIMO) is one of the investigated technologies for 5G deployment. This technology offers higher capacity, faster throughput and improved spectral and energy efficiency, thanks to the use of large-scale antenna arrays at the base station (BS), which enable beamforming and exploit the multipath richness. In this paper, we experimentally investigate massive MIMO propagation channel in several propagation environments. For this purpose, we have developed a new sounding experimentation using a large-scale planar array with about one thousand elements. Channel measurements were carried out at 3.7 GHz. We used a Virtual Planar Array (VPA) composed by an actual Uniform Linear Array (ULA) with 36 elements on the top of a moving vehicle to exploit its displacement to generate the second dimension of the VPA. A wideband channel sounder was used to record propagation channel transfer functions and to compute wideband characteristics. A new approach to estimate 3D direction of arrival (DoA) using a rectangular planar array is presented.
Published: 2020

30. LTCC front-end integration for D-band applications (110 - 170 GHz)

Author: Tlili, Malika, Lab-STICC_IMTA_MOM_DIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique, and Alain Peden
Subjects: Bande D (110-170 GHz), Packaging, D-band (110-170 GHz), MMIC, Mise en boîtier, Thermal management, Interconnections, LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics), Gestion thermique, Interconnexions, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics
Abstract: This thesis has as objective to realize low cost front-end TRX modules, in D-band (110-170 GHz), using MMIC chips integrated on an LTCC substrate. The applications at these frequencies are various: imaging (security) by deploying high-resolution scanners, automotive assistance radars, radiometry or the backhaul of the 5G telephony network. At very high frequencies, the packaging is generally made of metal structures, which makes it expensive, bulky and relatively long to manufacture. Packaging solutions based on LTCC technology have been proposed and developped during the thesis with the objective of maintaining the intrinsic performance of chips before integration. To integrate the MMIC chips on th LTCC support, various aspects have been studied and validated experimentally, with the difficulties in measurement inherent to these very high operating frequencies. These are in particular interconnection techniques for connecting the RF access pads of the chip to the pads on the subtrate and the thermal solution to limit the heating of certain chips, such as the power amplifier, which can cause a malfunction of even failure of the module. The establishement of th DC blasing networks of active chips is also a crucial point in the design of the packaging since they must not interferer with the RF accesses.; Cette thèse a pour objectif de réaliser des modules d''émission-réception (front-end TRX) faible coût, en band D (110-170 GHz), utilisant des puces intégrées MMIC reportées sur un substrat LTCC. Les applications visées à ces fréquences sont diverses : l'imagerie (sécurité) par le déploiement de scanners haute résolution, les radars automobiles d'aide à la conduite, la radiométrie ou encore le "back-haul" du réseau de téléphonie 5G. Aux fréquences très élevées, les boîtiers sont généralement réalisés à partir de structures métalliques, ce qui les rend coûteux, volumineux et relativement longs à fabriquer. Des solutions de mise en boîtier basées sur la technologie LTCC ont été proposées et développées au cours de la thèse avec l'objectif de maintenir les performances intrinsèques des puces avant report. Pour intégrer les puces MMIC sur le support LTCC, différents aspects ont été étudiés et validés expérimentalement, avec les difficultés en mesure inhérentes à ces fréquences de fonctionnement très élevées. Il s'agit en particulier des techniques d'interconnexion pour relier les plots d'accès RF de la puce aux plots sur substrat et du contrôle technique pour maîtriser l'échauffement de certaines puces, comme l'amplificateur de puissance, qui peut provoquer un dysfonctionnement voire une défaillance du module. La mise en place des réseaux d'alimentation continue des puces actives est également un point crucial dans la conception du boîtier puisqu'ils ne doivent pas interférer avec les accès RF.
Published: 2020

31. A Regularized Electric Flux Volume Integral Equation for Brain Imaging

Author: Clement Henry, Adrien Merlini, Lyes Rahmouni, Francesco P. Andriulli, Politecnico di Torino = Polytechnic of Turin (Polito), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Permittivity, Normalization (statistics), Physics, Work (thermodynamics), 0206 medical engineering, Mathematical analysis, Brain, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Dielectric, Electric breakdown, Frequency-domain analysis, Integral equations, Imaging, Mathematical model, Spectral analysis, Electric flux, 020601 biomedical engineering, Integral equation, [PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], Frequency domain, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Volume (compression)
Abstract: International audience; Volume integral equations for modeling biological tissues in the frequency domain typically suffer from ill-conditioning for high dielectric contrasts and low frequencies. These conditioning breakdowns severely compromise the accuracy and applicability of these models and render them impractical despite their numerous advantages. In this work, we present an electric flux volume integral equation (D-VIE) free from these shortcomings when computed on biologically compatible simply connected objects. This new formulation leverages on careful spectral analysis to obtain volume quasi-Helmholtz projectors capable of curing both sources of ill-conditioning. In particular, the normalization of the projectors by the material permittivity allows for an inhomogeneous re-scaling of the equation which stabilises the high contrast breakdown together with the low-frequency breakdown. Numerical results show the applicability of this new formulation in realistic brain imaging.
Published: 2020

32. Parameterized Model Order Reduction of Delayed PEEC Circuits

Author: Luigi Lombardi, Behzad Nouri, Francesco Ferranti, Ye Tao, Michel Nakhla, Giulio Antonini, Università degli Studi dell'Aquila (UNIVAQ), Department of Electronics (Carleton University), Lab-STICC_IMTA_MOM_DIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Faculty of Economic and Social Sciences and Solvay Business School, and Applied Physics and Photonics
Subjects: Model order reduction, Partial element equivalent circuit, PEEC method, Laplace transform, Differential equation, Computer science, delays, parameterized model order reduction, Parameterized complexity, Delayed partial element equivalent circuit (PEEC), frequency- and time-domain simulations, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Condensed Matter Physics, Frequency and time domain simulations, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Time–frequency analysis, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Applied mathematics, Equivalent circuit, Electrical and Electronic Engineering, Subspace topology, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: In this paper, we propose a novel parameterized model order reduction technique for circuits described by the delayed partial element equivalent circuit method. The moment vectors associated with frequency are excluded while forming the moments' subspace. This leads to obtaining very compact parameterized reduced order models. An implicit multiparameter moment matching algorithm is used for the moments related to the design parameters. Numerical results validate the accuracy and efficiency of the proposed technique in both frequency- and time-domain. The time-domain response of the reduced order models is obtained using the numerical inversion of Laplace transform, which avoids stability issues as well as the computationally expensive repeated interpolation steps associated with conventional time-stepping integration method for delayed differential equations.
Published: 2020

33. Accurate time difference of arrival estimation for HF radio broadcast signals

Author: Michel Ney, Pascal Pagani, Rolland Fleury, Ankit Jain, Patrice Pajusco, Lab-STICC_IMTA_MOM_PIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Computer science, business.industry, Acoustics, 020208 electrical & electronic engineering, HF propagation, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Condensed Matter Physics, High frequency, Multilateration, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Time difference of arrival, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Geolocation, Radio propagation, Passive geolocation, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Ionosphere, Electrical and Electronic Engineering, business, Radio broadcasting, Simulation methods, Computer Science::Information Theory
Abstract: International audience; Geolocation of high frequency (HF) transmitters at distances in the order of 2000 km is possible by exploiting the time difference of arrival (TDoA) among multiple distributed single antenna receivers. HF radio signals propagate via skywaves between the Earth‐Ionosphere medium and the signals are received through non‐line‐of‐sight mode. This experimental study demonstrates that it is possible to evaluate the TDoA between two receivers for a HF radio broadcast signal propagating through the ionospheric channel. The HF propagation path geometry for one hop propagation mode is explained. Simulations are performed using this model to evaluate the theoretical TDoA between the signals received at two synchronized receivers. In the second step, two remotely controllable receivers built to capture distinct HF signals are deployed in two cities in France. Radio broadcast signals from different HF transmitters across Europe are captured simultaneously on the two synchronized receivers. The TDoA is obtained by cross‐correlating the captured signals from the receivers. The TDoA obtained by experimental and simulation methods are compared for different radio propagation paths and results show some very good agreement.
Published: 2018

34. Vortex Waves and Channel Capacity: Hopes and Reality

Author: Francesco P. Andriulli, Rossella Gaffoglio, Andrea Cagliero, Giuseppe Vecchi, Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni [Torino] (DET), Politecnico di Torino = Polytechnic of Turin (Polito), Lab-STICC_IMTA_MOM_PIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Antenna and Electromagnetic Compatibility Laboratory (Politecnico di Torino) (LACE)
Subjects: Signal Processing (eess.SP), Angular momentum, General Computer Science, Field (physics), Phase (waves), Degrees of freedom (physics and chemistry), FOS: Physical sciences, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Channel capacity, Engineering (all), 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, FOS: Electrical engineering, electronic engineering, information engineering, General Materials Science, Electrical Engineering and Systems Science - Signal Processing, 010306 general physics, vortex waves, Physics, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Channel Capacity, Degrees of Freedom (DoF), Orbital Angular Momentum (OAM), Vortex Waves, Computer Science (all), Materials Science (all), General Engineering, 020206 networking & telecommunications, Vortex, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, Classical mechanics, degrees of freedom (DoF), orbital angular momentum (OAM), Radio frequency, lcsh:Electrical engineering. Electronics. Nuclear engineering, lcsh:TK1-9971, Communication channel, Physics - Optics, Optics (physics.optics)
Abstract: Several recent contributions have envisioned the possibility of increasing currently exploitable maximum channel capacity of a free space link, both at optical and radio frequencies, by using vortex waves, i.e. carrying Orbital Angular Momentum (OAM). Our objective is to disprove these claims by showing that they are in contradiction with very fundamental properties of Maxwellian fields. We demonstrate that the Degrees of Freedom (DoF) of the field cannot be increased by the helical phase structure of electromagnetic vortex waves beyond what can be done without invoking this property. We also show that the often-advocated over-quadratic power decay of OAM beams with distance does not play any fundamental role in the determination of the channel DoF., Comment: 8 pages, 7 figures
Published: 2018

35. On a Low-Frequency and Refinement Stable PMCHWT Integral Equation Leveraging the Quasi-Helmholtz Projectors

Author: Francesco P. Andriulli, Rajendra Mitharwal, Yves Beghein, Kristof Cools, Universiteit Gent = Ghent University [Belgium] (UGENT), Dhirubhai Ambani Institute of Information and Communication Technology () (DAIICT), University of Nottingham, UK (UON), Lab-STICC_IMTA_MOM_PIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: integral equations, Mathematical optimization, 010103 numerical & computational mathematics, 02 engineering and technology, Low frequency, 01 natural sciences, symbols.namesake, Calderon preconditioning, computational electromagnetics, Poggio-Miller-Chan-Harrington-Wu-Tsai (PMCHWT), quasi-helmholtz projectors, Electrical and Electronic Engineering, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Applied mathematics, Extremely low frequency, 0101 mathematics, Mathematics, Dual space, Scattering, 020206 networking & telecommunications, Integral equation, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Regularization (physics), Helmholtz free energy, Dual basis, symbols
Abstract: International audience; Classical Poggio-Miller-Chan-Harrington-Wu-Tsai (PMCHWT) formulations for modeling radiation and scattering from penetrable objects suffer from ill-conditioning when the frequency is low or when the mesh density is high. The most effective techniques to solve these problems, unfortunately, either require the explicit detection of the so-called global loops of the structure, or suffer from numerical cancellation at extremely low frequency. In this contribution, a novel regularization method for the PMCHWT equation is proposed, which is based on the quasi-Helmholtz projectors. This method not only solves both the low frequency and the dense mesh ill-conditioning problems of the PMCHWT, but it is immune from low-frequency numerical cancellations and it does not require the detection of global loops. This is obtained by projecting the range space of the PMCHWT operator onto a dual basis, by rescaling the resulting quasi-Helmholtz components, by replicating the strategy in the dual space, and finally, by combining the primal and the dual equations in a Calderón-like fashion. Implementation-related treatments and details alternate the theoretical developments in order to maximize impact and practical applicability of the approach. Finally, numerical results corroborate the theory and show the effectiveness of the new schemes in real case scenarios.
Published: 2017

36. Cold Chemical Lamination Tests of Grooved Internal Cavities in LTCC for Thermal Management

Author: Malika Tlili, Camilla Kärnfelt, Maïna Sinou, Alain Peden, Institut Mines-Télécom-Télécom Bretagne-UEB, Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_MOM_DIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Département Micro-Ondes (MO), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)
Subjects: Micro heat pipe, electronic packaging, ESL 41020, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Hot and cold lamination, SVM (sacrificial volume material)
Abstract: International audience; This paper presents the fabrication of a micro heat pipe, in Low Temperature Cofired Ceramics (LTCC), as a cooling solution for electronic packaging. The micro heat pipe structure, produced using the ESL 41020 tape, is based on a grooved internal cavity, which ensures the process of cooling since it guarantees the evacuation of heat, by the use of working liquid. The manufacturing of the micro heat pipe with the standard LTCC fabrication process gives inflated cavities and deformed grooves. To improve this we make use of cold chemical lamination and test the cetyl alcohol as a sacrificial volume material, (SVM). The tests performed show that the cold chemical lamination did not improve the structure; neither did the cetyl alcohol with a hot lamination.
Published: 2019

37. 3D Double Post Re-entrant Microwave Cavities as a Powerful Tool for Strong Photon-Magnon Coupling

Author: Bourhill, Jeremy, Castel, Vincent, Goryachev, Maxim, Tobar, Michael, Lab-STICC_IMTA_MOM_DIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and The University of Western Australia (UWA)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2019

38. Chaos-Preserving Reduction of the Spin-Flip Model for VCSELs: Failure of the Adiabatic Elimination of the Spin-Population Difference

Author: Francesco Ferranti, Martin Virte, OPTEL - Equipe Optique et électronique pour les télécoms, Lab-STICC_IMTA_MOM_DIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Brussels Photonics Team, and Applied Physics and Photonics
Subjects: Semiconductor laser, optical chaos, VCSELs, chaos, Population, Chaotic, FOS: Physical sciences, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, 020210 optoelectronics & photonics, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Statistical physics, Electrical and Electronic Engineering, 010306 general physics, Adiabatic process, education, Physics, education.field_of_study, polarization dynamics, Nonlinear Sciences - Chaotic Dynamics, Polarization (waves), Atomic and Molecular Physics, and Optics, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, POLARIZATION DYNAMICS, LASER, BIREFRINGENCE, STABILITY, SPACE, GAIN, Embedding, Spin-flip, Chaotic Dynamics (nlin.CD), Physics - Optics, Optics (physics.optics)
Abstract: When studying the dynamics of Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers, and their polarization properties, the spin-flip model appears to be the simplest model qualitatively reproducing all dynamical features that have been observed experimentally. Nonetheless, because of the fast time-scale of the spin-relaxation processes, the specific role and the importance of the spin-population difference - which is one of the specific feature of the spin-flip model - has been continuously questioned. In fact, the debate regarding the possible adiabatic elimination of the spin-population remains fully open. In this paper, our goal is to bring new light into this issue by demonstrating that this variable is essential to preserve the most complex dynamical features predicted by the spin-flip model, such as polarization chaos, and, therefore, needs to be conserved. To do so, we first perform a detailed analysis, focusing on the chaotic dynamics, to determine the minimal embedding dimension for the spin-flip model. As the latter confirms that a reduction of the model could be envisaged, we then consider the adiabatic elimination of the spin-population difference to highlight and explain its failure to reproduce essential dynamical features obtained in the original model., Comment: 8 pages, 6 figures. Initial submission on February 1st, 2019. Revised version May 28th, 2019
Published: 2019

39. Massive MIMO Channel Measurements and Simulations at 3.7 GHz in Outdoor Environment

Author: Nada Bel-Haj-Maati, Patrice Pajusco, Michel Ney, Nadine Malhouroux, Orange Labs [Belfort] (Orange Labs), France Télécom, France Télécom Recherche et Développement [Lannion] (FTR&D), Lab-STICC_IMTA_MOM_PIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Physics, Outdoor Microcell, Spatio-temporal characterization, Planar array, MIMO, Transmitter, Direction of arrival, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, Starlight, Ray-tracing, Direction of Arrival, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Non-line-of-sight propagation, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, Channel Measurement, Electronic engineering, Massive MIMO, 5G, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Simulation, Computer Science::Information Theory, Efficient energy use
Abstract: Massive multiple-input multiple-output (MIMO) is considered as one of the building blocks of 5G. This technology offers higher capacity, faster speed and improved spectral and energy efficiency. In this paper, we investigate massive MIMO propagation channel performances in real propagation environment. Therefore, channel measurements were carried out at 3.7 GHz using a uniform planar array (UPA) with 64 elements as a receiver and a patch array made of 8 elements PIFA as a transmitter. Both line-of-sight (LoS) and non-line-of-sight (NLoS) conditions were investigated in this campaign. Additionally, simulations using Orange ray-based 3D propagation model termed as Starlight were conducted. The objective is to characterize both measured and simulated Massive MIMO channels and optimize this propagation model to ensure agreement between simulations and measurements.
Published: 2019

40. Modulation GMSK codée spatialement couplée

Author: Benaddi, Tarik, Poulliat, Charly, Lab-STICC_IMTA_CID_TOMS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Signal et Communications (IRIT-SC), Institut de recherche en informatique de Toulouse (IRIT), Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Subjects: Traitement du Signal et des Images, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
Abstract: International audience; We propose a method to spatially couple a concatenated serial scheme composed of an external convolutional code and a GMSK modulation respecting the phase continuity. Through asymptotic analysis, we show that this scheme shows very competitive thresholds compared to carefully optimized codes such as LDPC codes. Finally, in view of the obtained results, we observe that the threshold of our scheme saturate to a value very close to the threshold given by the area under the EXIT curve theorem; Nous proposons une méthode pour coupler spatialement une modulation GMSK concaténée en série avec un code convolutif en assurant la continuité de la phase. Nous montrons ensuite que ce schéma démontre des seuils asymptotiques très compétitifs par rapport à des codes LDPC optimisés. Ensuite, au vu des résultats obtenus, nous observons que le seuil du schéma obtenu saturent vers une valeur très proche du seuil donné par le théorème de l'aire sous la courbe EXIT.
Published: 2019

41. On the Feasibility of a Secondary Service Transmission over an Existent Satellite Infrastructure

Author: Luciano Barros Cardoso da Silva, Laurent Franck, Tarik Benaddi, Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CID_TOMS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Airbus Defence and Space [Toulouse]
Subjects: Service (systems architecture), Computer science, Distributed computing, Cognitive radio, Overlay paradigm, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Overlay, Satellite communications, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, Transmission (telecommunications), Dirty paper coding, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Communications satellite, Systems design, 020201 artificial intelligence & image processing, Satellite, Machine-to-Machine Application
Abstract: International audience; In this paper, we present a realistic use case in order to investigate the feasibility of a secondary service transmission over an existent satellite infrastructure. By introducing the overlay cognitive radio paradigm towards satellite communications, we compute a theoretical achievable data rate greater than 16 kbps for the secondary service, which is suitable for most M2M applications. Using simulation results, we show that this can be achieved while preserving the primary service performance. In addition, a system design framework is discussed in order to dimension such systems.
Published: 2019

42. Caractérisation et modélisation de l'environnement de propagation (radômes et conditions extérieures) des systèmes radios aux ondes millimétriques et submillimétriques

Author: Bourreau, Daniel, Peden, Alain, Lab-STICC_IMTA_MOM_PIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Lab-STICC_IMTA_MOM_DIM
Subjects: [SPI]Engineering Sciences [physics], [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics
Abstract: International audience; De nombreuses applications fonctionnent dans les gammes d'ondes millimétriques (> 30 GHz). On peut citer le radar d'aide à la conduite autour de 77 GHz et bientôt aussi 120 GHz, la 4G à 80 GHz et la 5G à 60 GHz pour le backhaul. Compte tenu des besoins en débit et accès, les ondes submillimétriques (fréquences supérieures à 300 GHz) seront dans le futur elles aussi utilisées pour des applications commerciales ; elles le sont actuellement pour des applications scientifiques. L'étude des interactions des ondes avec l'environnement nécessite une connaissance fine des caractéristiques des milieux mis en jeu. Avec des aménagements du banc de test sont résumées ici la caractérisation de l'eau et le modèle de Debye extrait, et l'incidence du ruissellement de la pluie (mesures et modèle) sur un radôme.
Published: 2019

43. Near-Field diffraction of spin waves

Author: Vlaminck, Vincent, Loayza, Nicolas, Castel, Vincent, Stoeffler, Daniel, Bailleul, Matthieu, Youngfleisch, Benjamin, Hoffmann, Axel, Universidad San Francisco de Quito (EQUATEUR), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS.COND.CM-GEN]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Other [cond-mat.other], [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2019

44. Architecture et applications d'un système d'acquisition multi-capteurs

Author: Pajusco, Patrice, Malhouroux, N, Gallée, F., Lab-STICC_IMTA_MOM_PIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Lab-STICC_IMTA_MOM_DIM
Subjects: [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics
Abstract: International audience; La modélisation du canal de propagation, notamment massive MIMO, nécessite des sondeurs de canaux performants. Cet article présente un système d'acquisition multi-capteurs basé sur une architecture « Software Defined Radio ». La solution proposée, bas coût et flexible, offre des performances attractives pour le sondage de canal. Une méthode originale est proposée pour la caractérisation au niveau mobile. Enfin, bien que l'acquisition repose sur une approche commutée, ce système est capable de traiter des signaux réels comme le Wi-Fi et déterminer les directions d'arrivée de chaque utilisateur.
Published: 2019

45. Sonde électro-optique fibrée : l’outil idéal pour la caractérisation vectorielle de champs électriques associés à la 5G ?

Author: Gaborit, Gwenaël, Revillod, Guillaume, Bel kamel, Emna, Duvillaret, Lionel, Institut de Microélectronique, Electromagnétisme et Photonique - Laboratoire d'Hyperfréquences et Caractérisation (IMEP-LAHC ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Kapteos SAS, Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], [SPI.PLASMA]Engineering Sciences [physics]/Plasmas, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2019

46. On the Equivalence of Hybrid Beamforming to Full Digital Zero Forcing in mmWave MIMO

Author: Shehata, Mohamed, Mokh, Ali, Crussière, Matthieu, Hélard, Maryline, Pajusco, Patrice, Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES), Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique (IETR), Nantes Université (NU)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_MOM_PIM, Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Subjects: Zero Forcing (ZF), Multi user MIMO, Hybrid Beam-forming, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Millimeter Wave (mmWave)
Abstract: International audience
Published: 2019

47. Magnetic coupling between coplanar filamentary coil antennas with uniform current

Author: Luigi Lombardi, Giulio Antonini, Francesco Ferranti, Mauro Parise, Università Campus Bio-Medico di Roma / University Campus Bio-Medico of Rome ( UCBM), Università degli Studi dell'Aquila (UNIVAQ), Lab-STICC_IMTA_MOM_DIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Applied Physics and Photonics, Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)
Subjects: Imagination, Current (mathematics), media_common.quotation_subject, 02 engineering and technology, Flux linkage, symbols.namesake, loop antennas, magnetic resonance imaging (MRI), surface coils, wireless power transfer (WPT), Magnetic resonance imaging, Surface coils, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Magnetic resonance imaging (MRI), Electrical and Electronic Engineering, media_common, Physics, Mathematical analysis, Wireless power transfer (WPT), 020206 networking & telecommunications, Condensed Matter Physics, Inductive coupling, Atomic and Molecular Physics, and Optics, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Inductance, Electromagnetic coil, Product (mathematics), symbols, Loop antennas, Bessel function
Abstract: International audience; This letter presents an analytical solution for the mutual inductance of two coplanar filamentary coil antennas. First, the Sommerfeld integral describing the flux linkage between two coplanar turns is converted into a double-integral involving the product of two Bessel functions. Next, analytical integration is performed after replacing the Bessel function that depends on the radii of the coils with its Maclaurin expansion. As a result, the flux linkage between single- or multi-turn pancake coils can be expressed as a combination of spherical Hankel functions. Numerical tests are performed to show the advantages of the proposed approach in terms of accuracy and time cost.
Published: 2019

48. Measurement Qualification Metrics for Passive HF Geolocation

Author: Jain, Ankit, Pagani, Pascal, Fleury, Rolland, Ney, Michel, Pajusco, Patrice, Lab-STICC_IMTA_MOM_PIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, ionosphere, time difference of arrival, HF propagation, passive geolocation, HF experimental measurements
Abstract: International audience; Passive HF geolocation methods can be used to extract the location of an unknown transmitter in the range of one-hop HF links through a synchronized time difference of arrival (TDoA) network. This paper aims to highlight that a measurement can be qualified with respect to the different parameters available at the reception sites in the context of passive HF geolocation. In particular, a qualified measurement could be used to estimate the transmitter location whereas unqualified measurement could be discarded which, if processed, would result in a totally incorrect estimate of transmitter location. HF receiver design and the installed receiver network to synchronously capture HF radio signals are presented. Measurements from different transmitters are analyzed in terms of different estimated measurement metrics with the purpose of measurement qualification or elimination. Specifically, data reduction is achieved based on the analysis of the estimated TDoA's by exploiting the assumed coherence of collected measurements over time.
Published: 2019

49. Space Time Channel Sounding Method using SAR Approach

Author: Pajusco, Patrice, Kamel, Emna, Malhouroux, Nadine, MASOOD, Rizwan, Lab-STICC_IMTA_MOM_PIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), France Télécom Recherche et Développement [Lannion] (FTR&D), France Télécom, and Orange Labs [Belfort] (Orange Labs)
Subjects: [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, HF propagation, time difference of arrival, ionosphere, passive geolocation, HF experimental measurements
Abstract: International audience; This paper explores the feasibility of direction of arrival (DoA) measurements with high angular resolution using a hybrid antenna array. The original concept is based on the design of a virtual planar antenna array synthesized by utilizing a real antenna array on the top of a moving vehicle. In order to validate this concept, a wideband channel sounder is developed using Software Defined Radio (SDR) module. The designed sounder is cost-effective, portable, compact and built with mainly off-the-shelf hardware. Preliminary measurements collected in suburban environments are used to validate the concept. Results demonstrate that the measured DoA’s are coherent with the measurement configuration. This new approach makes it possible to carry out a large number of DoA measurements at the mobile in various environments.
Published: 2019

50. Computational strategies for impedance boundary condition integral equations in frequency and time domains

Author: Dély, Alexandre, Lab-STICC_IMTA_MOM_PIM, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Département Micro-Ondes (IMT Atlantique - MO), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique, Francesco Paolo Andriulli, Kristof Cools, École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS.PHYS.PHYS-COMP-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Computational Physics [physics.comp-ph], Domaine temporel, Impedance boundary condition (IBC), Equation intégrale du champ électrique (EFIE), Conditions d'impédance aux frontières (IBC), Preconditioning, Time domain, Domaine fréquentiel, Electric field integral equation (EFIE), Préconditionnement, Frequency domain
Abstract: The Electric Field Integral Equation (EFIE) is widely used to solve wave scattering problems in electromagnetics using the Boundary Element Method (BEM). In frequency domain, the linear systems stemming from the BEM suffer, amongst others, from two ill-conditioning problems: the low frequency breakdown and the dense mesh breakdown. Consequently, the iterative solvers require more iterations to converge to the solution, or they do not converge at all in the worst cases. These breakdowns are also present in time domain, in addition to the DC instability which causes the solution to be completely wrong in the late time steps of the simulations. The time discretization is achieved using a convolution quadrature based on Implicit Runge-Kutta (IRK) methods, which yields a system that is solved by Marching-On-in-Time (MOT). In this thesis, several integral equations formulations, involving Impedance Boundary Conditions (IBC) for most of them, are derived and subsequently preconditioned. In a first part dedicated to the frequency domain, the IBC-EFIE is stabilized for the low frequency and dense meshes by leveraging the quasi-Helmholtz projectors and a Calderón-like preconditioning. Then, a new IBC is introduced to enable the development of a multiplicative preconditioner for the new IBC-EFIE. In the second part on time domain,the EFIE is regularized for the Perfect Electric Conductor (PEC) case, to make it stable in the large time step regime and immune to the DC instability. Finally, the solution of the time domain IBC-EFIE is investigated by developing an efficient solution scheme and by stabilizing the equation for large time steps and dense meshes.; L'équation intégrale du champ électrique (EFIE) est très utilisée pour résoudre des problèmes de diffusion d'ondes électromagnétiques grâce à la méthode aux éléments de frontière (BEM). En domaine fréquentiel, les systèmes matriciels émergeant de la BEM souffrent, entre autres, de deux problèmes de mauvais conditionnement : l'augmentation du nombre d'inconnues et la diminution de la fréquence entrainent l'accroissement du nombre de conditionnement. En conséquence, les solveurs itératifs requièrent plus d'itérations pour converger vers la solution, voire ne convergent pas du tout. En domaine temporel, ces problèmes sont également présents, en plus de l'instabilité DC qui entraine une solution erronée en fin de simulation. La discrétisation en temps est obtenue grâce à une quadrature de convolution basée sur les méthodes de Runge-Kutta implicites.Dans cette thèse, diverses formulations d'équations intégrales utilisant notamment des conditions d'impédance aux frontières (IBC) sont étudiées et préconditionnées. Dans une première partie en domaine fréquentiel, l'IBC-EFIE est stabilisée pour les basses fréquences et les maillages denses grâce aux projecteurs quasi-Helmholtz et à un préconditionnement de type Calderón. Puis une nouvelle forme d'IBC est introduite, ce qui permet la construction d'un préconditionneur multiplicatif. Dans la seconde partie en domaine temporel, l'EFIE est d'abord régularisée pour le cas d'un conducteur électrique parfait (PEC), la rendant stable pour les pas de temps larges et immunisée à l'instabilité DC. Enfin, unerésolution efficace de l'IBC-EFIE est recherchée, avant de stabiliser l'équation pour les pas de temps larges et les maillages denses.
Published: 2019

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