Objectif : Cette unité a pour but d'aborder, d'un point de vue "système", la conception d'un réseau d'accès radio. La colonne vertébrale du cours est l'établissement du bilan de liaison d'une transmission et la capacité, en termes de nombres d'usagers, qu'un système d'accès radio peut offrir. Le cours illustre différents concepts à travers 30 ans d'évolution (1990-2020) des normes d'accès radio (2G, 3G, 4G, 5G). Les éléments de base de traitement du signal et les grands principes des modulations numériques sont rappelés. Les différents modes d'accès radio sont analysés. Contenu : Bilan de liaison en espace libre, bilan de liaison avec perte, capacité du canal radio, lois d'Erlang, modulations numériques, accès TDMA, CDMA, OFDMA, multiplexage OFDM, lutte contre les multi-trajets, traitement d'antenne, beamforming et MIMO.

Objectif : montrer la nécessité des études électromagnétiques lors de la conception des dispositifs constituant un système de communication hautes fréquences, obtenir une connaissance solide théorique et acquérir la compétence pratique pour la modélisation électromagnétique d'un système, faire apparaître les aspects de propagation libre et guidée, comprendre le problème de rayonnement et le principe de fonctionnement des antennes. Contenu : opérateurs vectoriels, équations de Maxwell, ondes planes, ondes évanescentes, polarisation, propagation en milieu hétérogène, approximation des rayons, potentiels retardés, théorème de Green, rayonnement, principes d’équivalence.

Objectif : Cet enseignement a pour objectif d’étudier les principales fonctions passives et actives RF et micro-ondes nécessaires dans toute conception d’architecture de systèmes de communication ("front-end" d’un système de réception). Contenu : rappel sur les principes de lignes de transmission (coaxial, bifilaire, fibre, guide, ligne à bandes), rappel sur la matrice [S] et ses propriétés, circuits passifs imprimés, circuits à symétrie axiale (analyse en modes pair/impair), adaptation d’impédance par éléments localisés, bruit et non-linéarité dans les circuits RF, conception de fonctions actives RF et micro-ondes (amplificateur faible bruit, amplificateur de puissance, amplificateur à gain maximum, mélangeur, oscillateur), CAO des circuits actifs RF et micro-ondes.

Objectif : Ce module constitue une première introduction aux problématiques rencontrées lors de la transmission de signaux de télécommunication sur fibre optique pour le bon dimensionnement d'une liaison optique. Contenu : architectures générales des réseaux optiques, liaisons WDM, phénomènes de guidage, impact des effets linéaires lors de la propagation, établissement d'un bilan de liaison, mécanismes d'interaction lumière-matière et équations d’évolution associées, physique des amplificateurs EDFA et des principaux composants d'extrémité (sources lasers à semi-conducteur DBR, DFB, Fabry-Pérot et des photodiodes PIN ou à effet avalanche), calculs des différentes contributions au bruit d'une liaison (coté sources optiques et coté réception) et calcul du SNR en fin de liaison, origine des limites fondamentales limitant la capacité d'une liaison.

Objectif : L'objectif de ce cours est de former les étudiants aux techniques de conception d'antennes. Les caractéristiques théoriques et applicatives des antennes dans les domaines de télécommunications, l'internet des objets, la télédétection et la localisation sont étudiées à l'aide de concepts simples ou avancés et en prenant en compte les aspects ingénierie et recherche. Contenu : propriétés générales des antennes (impédance et diagramme de rayonnement), antennes filaires, antennes à ouvertures, antennes imprimées, antennes directives, antennes miniatures, réseaux d'antennes, systèmes multi antennes, circuits d'alimentation, projets avec les simulateurs NEC/HFSS pour la conception, la réalisation et les mesures d'antennes miniatures.

Objectif : Cet enseignement a pour objectif d’étudier les principales fonctions passives et actives RF et micro-ondes nécessaires dans toute conception d’architecture de systèmes de communication ("front-end" d’un système de réception). Contenu : rappel sur les principes de lignes de transmission (coaxial, bifilaire, fibre, guide, ligne à bandes), rappel sur la matrice [S] et ses propriétés, circuits passifs imprimés, circuits à symétrie axiale (analyse en modes pair/impair), adaptation d’impédance par éléments localisés, bruit et non-linéarité dans les circuits RF, conception de fonctions actives RF et micro-ondes (amplificateur faible bruit, amplificateur de puissance, amplificateur à gain maximum, mélangeur, oscillateur), CAO des circuits actifs RF et micro-ondes.

Objectif : Ce cours porte sur les techniques de mesure impliquées dans la caractérisation de composants, dispositifs, circuits et systèmes dans les différents domaines des hyperfréquences : couvrant les fréquences radio et micro-ondes et allant au niveau du système et de la communication numérique. L’objectif est de donner aux étudiants une connaissance à la fois théorique et pratique de ces techniques de mesures et de parfaire leur autonomie lors de l’utilisation des appareils de mesure de pointe. Contenu : introduction des appareils de mesure dans le domaine des hyperfréquences (e.g. analyseur de spectre, analyseur de réseau vectoriel), études de différentes techniques de calibration (e.g. TRL, SOLT), TP de mesures d’un amplificateur faible bruit, TP de mesures d’un amplificateur de puissance, TP de mesures sur la transposition de fréquences et la PLL RF, TP de mesures sur la technologie RFID.

Objectif : Cette unité a pour but de présenter l’évolution des réseaux de communication cellulaire, en particulier sur la partie accès radio. La mise en œuvre des grands principes de base des fonctions radio actuelles et nouvelles, issues du traitement de signal et des communications numériques (OFDM, OFDMA, MIMO, modulations numériques, protection du canal), dans les interfaces radio des normes 4G et 5G sera étudiée. Ce cours se focalise aussi sur des notions nouvelles, telle que la gestion des interférences, le carrier aggregation, le massive MIMO ou les approches non orthogonales (NOMA). Contenu : déploiement cellulaire, réutilisation de fréquence, planning fréquentiel, calcul de couverture radio et capacité du système, modélisation du canal radio-mobile SISO et MIMO (standard), description des couches physiques, des mécanismes de gestion des interférences, fonctionnalités nouvelles des technologies radio 4G (LTE, LTEadv), de la nouvelle radio (NR) de la 5G.

Objectif : Cette unité présente différents aspects des architectures des émetteurs-récepteurs pour les radiocommunications. Elle analyse les interactions entre la partie bande de base et la partie RF d’un émetteur-récepteur. Elle expose les choix et compromis réalisables pour l’optimisation d’une architecture globale en fonction des contraintes systèmes et des sensibilités des modulations utilisées par rapport aux défauts des architectures. Elle finit par une ouverture sur software radio. Contenu : caractéristiques des formes d'onde utilisées dans les systèmes de radiocommunication et techniques de réduction du facteur de crête, grandeurs caractéristiques des imperfections des émetteurs-récepteurs, TP avec les cartes de radio logicielle USRP sur une liaison élémentaire de communications numériques, techniques de linéarisation des émetteurs, évolution vers software radio, étude de l'influence du segment RF en fonction du type de modulation numérique.

Objectif : étudier les mécanismes physiques de la propagation des ondes radio, approfondir les notions de propagation selon les différents contextes d’utilisation des systèmes de communication, étudier les modèles existants et les paramètres associés pour la modélisation de canal de propagation des différents systèmes de communication, établir des bilans de liaison Contenu : liaison par faisceaux hertziens, liaison radio mobile, liaison indoor, liaison large-bande, étude des articles scientifiques et exposés oraux

Objectif : étudier les principes et les propriétés de différentes méthodes de modélisation en électromagnétisme, expliquer le fonctionnement des simulateurs électromagnétiques selon leur méthode de calcul. Contenu : Méthode de différences finies dans le domaine temporel (FDTD), Méthode de la matrice des lignes de transmission (TLM), méthode des éléments finis fréquentielle (FEM), méthode des moments (MOM), méthodes asymptotiques comme optiques géométrique et physique (GO, PO), TP avec Matlab (FDTD, MOM), TP avec Ansoft Designer (FEM)

Objectif: La quantification des incertitudes est l’étude complète de l’impact de toute forme d’erreur et d’incertitude sur les modèles générés par les applications. Au cours de la dernière décennie, ce domaine de recherche a gagné en importance à la croisée des mathématiques appliquées, des statistiques, de l'informatique et de nombreuses applications en sciences et en ingénierie. Ce cours introduit les concepts de base de la quantification des incertitudes: modélisation probabiliste des données, techniques de propagation des incertitudes et analyse de sensibilité. Contenu: modélisation probabiliste (introduction à la théorie des copules), propagation des incertitudes (simulation Monte Carlo et chaos polynomial), analyse de sensibilité (mesures de corrélation, indices de Sobol), travaux pratiques utilisant Matlab et UQLab.

Objectif : La récupération de l'énergie ambiante s'est récemment imposée comme une solution pour alimenter des capteurs autonomes. C'est un point clé pour le succès des réseaux de capteurs sans fil et de l'internet des objets (IoT). L'objectif de ce cours est de présenter différentes techniques utilisées pour la production d'énergie électrique à partir de l'environnement des capteurs. Une attention particulière sera accordée aux technologies de récupération de l'énergie des ondes électromagnétiques et des vibrations mécaniques. Contenu : récupération d'énergie mécanique (transductions électrostatique et piézoélectrique), dispositifs triboélectriques, transfert d'énergie sans fil : systèmes à champ proche (couplage inductif, couplage inductif résonant), transfert d'énergie sans fil : systèmes à champ lointain (rectenna : composants, mécanisme de conversion RF-DC, topologies et réseaux), considérations de conception, application à l'alimentation de capteurs communicants sans fil

I. Bases de la fabrication des MEMS : Rappel des procédés (CM et TD) II. MEMS inertiel: accéléromètre MEMS (CM et TD), TP sous le logiciel Coventor sur l' accéléromètre MEMS, gyroscope MEMS, TP sous le logiciels ANSYS sur le gyroscope MEMS III. Autres applications des MEMS : capteurs MEMS pour l'environnement, la santé, la biologie, l'énergie, la contamination de l'air.

Objectif : fournir les bases de la conception de liaison optique pour le très haut débit, caractérisation des composants clefs de la liaison (source laser, photodétecteur, modulateur, fibre optique), connaitre les architectures (modulation directe/détection directe, modulation de phase/détection cohérente) et leurs avantages respectifs, comprendre l’impact des sources de bruit et non-linéarités des différents composants sur la qualité d’une liaison optique micro-ondes. Contenu : caractéristiques des différents composants, présentation des différentes architectures optiques de liaison à très haut débit, définition des sources de bruit des différents composants (bruit RIN, bruit de phase optique, bruit de grenaille, bruit d’obscurité, bruit thermique, conversion de bruit de phase/bruit d’intensité), simulation du gain électrique et du facteur de bruit électrique d’une liaison à très haut débit pour différents paramètres (pertes optiques, fréquences, courant de polarisation du laser).

Objectif : présenter les technologies récentes d'augmentation de la quantité d'information transmise dans une même fibre optique. Contenu : principes des liaisons optiques WDM modulées en intensité, systèmes cohérents et format de modulations complexes, architecture des émetteurs et récepteurs associés, techniques de multiplexage en polarisation et de multiplexage spatiale, effets linéaires et non-linéaires de la propagation, amplification large bande, critères de qualité des transmissions optiques et limitations fondamentales, filtrage optique pour les systèmes de transmission très haut débit et applications aux nœuds ROADM des réseaux optiques flexibles, modulation électro-optique et ses applications au transport de l'information.

Pendant 4 à 6 mois