Estimation améliorée du profil de délai de puissance et perception sensible au multi-trajet pour l'ISAC de nouvelle générationn

Cette thèse explore de manière systématique les techniques de localisation et d'estimation de paramètres de haute précision dans des environnements sans fil riches en trajets multiples (multipath), en mettant l'accent sur l'intégration des fonctions de détection et de communication (ISAC) pour les futures réseaux 6G. Motivé par la demande croissante de connectivité omniprésente et de conscience environnementale précise, ce travail se concentre sur l'exploitation du profil de retard de puissance (PDP) extrait des informations d'état de canal (CSI), afin de relever les défis posés par la propagation par trajets multiples, la largeur de bande limitée et les contraintes matérielles. La recherche débute par une analyse approfondie de l'estimation du PDP et de la récupération de signaux parcimonieux, en proposant un nouveau cadre d'estimation de PDP à haute résolution. En s'appuyant sur l'apprentissage bayésien parcimonieux et des techniques de modélisation hors grille (off-grid), l'approche proposée améliore considérablement la discrimination des retards et la séparation des trajets, permettant une précision de localisation de l'ordre du mètre même dans des environnements denses et fortement multipath. Cela constitue la base théorique pour une estimation robuste des distances à partir des signaux OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) standards, largement utilisés dans les systèmes sans fil modernes. Sur cette base, la thèse examine ensuite les limites des approches basées sur l'OFDM dans les scénarios à haute mobilité, caractérisés par de forts décalages Doppler et des variations rapides du canal. Pour relever ces défis, un algorithme conjoint d'estimation Doppler-retard est proposé dans le cadre de l'Affine Frequency Division Multiplexing (AFDM). La flexibilité inhérente d'AFDM dans la structuration de la grille temps-fréquence permet de mieux atténuer les distorsions induites par l'effet Doppler, garantissant ainsi des performances fiables dans des environnements dynamiques. Des simulations numériques poussées sont menées pour évaluer les performances du cadre proposé de récupération parcimonieuse basé sur le PDP, des méthodes de localisation basées sur l'OFDM, ainsi que de l'approche AFDM pour l'estimation conjointe des paramètres. Les résultats montrent des améliorations significatives par rapport aux méthodes existantes en termes de résolution temporelle, de précision de localisation et de robustesse à la mobilité, mettant en évidence les avantages de l'intégration des techniques de récupération parcimonieuse avec une conception avancée des formes d'onde. Les contributions de cette thèse fournissent non seulement un cadre théorique mais aussi des solutions algorithmiques pratiques pour la détection de haute précision dans les systèmes ISAC de nouvelle génération. Plusieurs axes de recherche restent à explorer. Premièrement, la mise en œuvre et la validation expérimentales sont nécessaires pour confirmer la faisabilité des méthodes proposées face aux imperfections matérielles et aux dynamiques environnementales. Deuxièmement, l'extension du cadre de l'estimation unidimensionnelle de distance à la localisation et au suivi complets sera essentielle pour des scénarios complexes. Troisièmement, l'étude des limites théoriques de performance en l'absence de borne de Cramér-Rao (CRB) directement calculable permettra de quantifier la précision fondamentale des algorithmes développés. Enfin, des recherches futures porteront sur l'estimation conjointe des décalages Doppler fractionnaires et des retards, prenant en compte les caractéristiques réelles du canal et renforçant la précision de l'estimation dans des conditions de propagation réalistes.