Communications par satellite en orbite basse en utilisant des signaux de type LoRa

Abstract

La connexion d'un appareil à l'internet est aujourd'hui possible grâce à plusieurs technologies de communication. Cependant, une zone limitée de la planète peut actuellement être connectée à Internet via les réseaux cellulaires terrestres. Par conséquent, avec le développement de l'Internet des Objets (IoT en anglais) par satellite ces dernières années, il est possible de fournir des services de communication fiables dans les endroits où il n'y a pas de réseaux terrestres. Ainsi, l'IoT par satellite est un secteur très ambitieux permettant de couvrir la Terre d'une couverture fiable et omniprésente.En termes de puissance, de délai de propagation et de couverture, les satellites en Orbite Terrestre Basse (OTB) sont plus adaptés aux communications IoT que les autres types de satellites.Les communications par satellites en OTB sont actuellement confrontées à deux défis majeurs. Le premier est lié à leurs vitesses élevées qui entraînent des effets Doppler importants. Le second défi est le nombre énorme de terminaux qui pourraient être connectés à ces derniers satellites en raison de leur champ de vision, ce qui conduit à des collisions de paquets très probables. Dans cette thèse, nous traitons des communications IoT avec les satellites LEO en utilisant des technologies LPWA (low power wide area) dans des bandes sans licence. Typiquement, nous nous sommes concentrés sur les communications de type LoRa en utilisant des formes d'onde basées sur le chirp.D'une part, notre première contribution est de proposer plusieurs algorithmes de synchronisation permettant de décoder avec précision des signaux de type LoRa reçus avec des temps d'arrivée aléatoires et avec des effets Doppler significatifs, notamment la variation temporelle du Doppler.D'autre part, afin de réduire la consommation d'énergie pour les objets connectés, la plupart des technologies LPWA dans les bandes sans licence adoptent des schémas d'accès aléatoires aux canaux de fréquences qui conduisent à une augmentation de la probabilité de collisions de paquets, étant donné le grand nombre d'objets qui peuvent être connectés à un satellite en OTB.Notre deuxième contribution majeure consiste donc à proposer de nouvelles approches pour décoder les signaux de type LoRa en interférence dans les contextes de liaisons montantes et descendantes, en se basant sur un algorithme d'annulation successive des interférences.