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Approches statistiques pour les communications centrées sur l'utilisateur

Authors
  • Youssef, Badre
Publication Date
Dec 12, 2023
Source
HAL-Descartes
Keywords
Language
French
License
Unknown
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Abstract

Les réseaux corporels sans fil (WBAN) sont étudiés depuis plus d'une vingtaine d'année. Les domaines d'applications sont multiples et ce type de communication repose sur des liaisons radio entre plusieurs terminaux à proximité du corps humain. On distingue principalement 3 types de liaisons selon le positionnement des antennes (in-on, on-on et on-off). Leurs spécificités sont d'une part, l'impact du corps humain sur le canal de propagation, c'est un perturbateur électromagnétique puissant qui est l'origine d'atténuations importantes et de mécanismes de propagation particuliers et d'autre part, le nombre de sources de variabilités qui est très important : le sujet, la nature du lien radio, les antennes, la fréquence et l'environnement proche. Tout ceci explique la complexité de ce type de canal et les difficultés à le modéliser de manière générique.A notre connaissance, les travaux menés jusqu'à présent ont permis d'extraire des modèles fondés la plupart du temps sur une approche plutôt classique en distance ayant l'avantage d'avoir une explication physique ou encore une approche fondée sur des scénarios qui permet d'avoir une orientation « applications ». Certaines sources comme l'environnement et la morphologie sont insuffisamment étudiées selon nous, tant qualitativement que quantitativement alors que leur influence est souvent significative et parfois importante selon le lien radio.L'objectif principal de la thèse est donc de proposer des modèles paramétriquo-statistiques pour différents observables, pour ces sources de variabilités, en prenant en compte un échantillon statistique plus important que ce qui a été fait aujourd'hui dans un contexte de liens radio. C'est ainsi que nous avons mis en place une méthodologie associant, la définition d'un plan d'expériences, d'une base de données suffisante issue de simulations et de mesures expérimentales permettant de disposer de données de références. L'approche expérimentale devient rapidement irréaliste lorsque la diversité des situations possibles doit être considérée car la combinatoire est explosive. On souligne que dans les publications fondées sur des mesures, les modèles obtenus sont propres à l'environnement considéré, ce qui n'est pas le but de notre approche.Pour l'environnement, nous avons développé un code de Ray Tracing simplifié permettant l'étude de n'importe quel environnement parallélépipédique vide et type de lien radio. Sachant que la taille des pièces a une influence, notre objectif est de déterminer si quantitativement cet effet est significatif ou de 2nd ordre, et éventuellement sous quelles conditions. Les environnements sont « catégorisés » et leurs paramètres explicatifs (dimensions et caractéristiques des murs) sont renseignés dans des plans d'expériences construits à partir d'informations de la littérature spécialisée. La méthode de l'hypercube latin, jugée simple et plus efficace que la méthode de Monte Carlo, a été utilisée pour l'échantillonnage de l'espace stochastique. Les éventuelles dépendances entre variables d'entrée sont traitées au moyen de copule.Concernant la variabilité morphologique, nous avons également adopté une approche par simulation en utilisant CST Studio Suite®. Nous avons fait l'hypothèse simplificatrice de considérer des fantômes homogènes. Cette approche « raisonnable » permet surtout d'obtenir « facilement » une variabilité anthropométrique importante à partir de logiciels de synthèses d'images. La variabilité des sujets a été considérée au moyen de deux critères anthropométriques : l'Indice de Masse Corporel et la Circonférence Abdominale au moyen de données représentatives et d'études statistiques.Pour ces variabilités et les observables étudiées, l'ajustement des modèles paramétriquo-statistiques obtenus par régression multilinéaire est satisfaisant à très satisfaisant selon le lien radio considéré. Ils sont de complexité modérée et définis par un nombre limité de paramètres.

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