Thèse Synthèse de Formes d'Onde Radar et Communications par Réseau Mimo H/F

Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
École doctorale : Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication
Laboratoire de recherche : ONERA - Département électromagnétisme et radars
Direction de la thèse : Olivier RABASTE
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-31T23:59:59

Le radar MIMO (Multiple Input Multiple Output) cohérent colocalisé est une technique d'émission récente de signal radar à partir d'un réseau d'antennes : contrairement à un réseau phasé classique pour lequel toutes les antennes du réseau émettent la même forme d'onde, le radar MIMO émet des formes d'onde différentes avec les différentes antennes du réseau. Selon les formes d'onde employées, il est alors possible de générer une très grande variété de diagrammes d'émission adaptés à des problématiques et des applications différentes.
Cette thèse a pour objectif de proposer des algorithmes d'optimisation de formes d'ondes d'un radar Multiple Input Multiple Output, s'inscrivant dans un cadre applicatif radar multifonctions. Plus précisément, les formes d'ondes devront à terme permettre d'assurer deux fonctions simultanées : le radar (détection de cibles, pistage), et la communication (transmission d'information). On parle alors de système Dual-Function Radar and Communication (DFRC).
Parmi les méthodes de DFRC existantes, le MIMO permet de synthétiser des formes d'ondes souhaitées dans un certain nombre de directions, permettant ainsi d'assurer les fonctions correspondantes dans ces directions.
La littérature sur le sujet est cependant laconique sur la robustesse des signaux, notamment lorsqu'un écart angulaire est présent. Or, il est assez peu probable que les cibles d'intérêt soient localisées exactement dans les directions envisagées. De fait, les formes d'ondes peuvent alors présenter des écarts avec celles initialement prévues, conduisant donc à une dégradation potentiellement importante des performances attendues. En particulier, pour le radar, les lobes secondaires ainsi que le gain de compression se retrouvent détériorés. Similairement, les formes d'ondes de communication deviennent plus difficiles à décoder.
On s'intéressera donc dans cette thèse à la synthèse de formes d'onde particulières par radar MIMO cohérent colocalisé, en prenant en compte en particulier un besoin important de robustesse des formes d'onde synthétisées.
Le premier objectif de la thèse sera de faire un état de l'art des méthodes d'optimisation existantes dans la littérature pour synthétiser les formes d'onde radar MIMO dans le cadre particulier DFRC, et de proposer une ou plusieurs méthodes permettant cette optimisation. En particulier, on pourra utiliser, améliorer et accélérer des méthodes de type MM (Majoration Minimisation), visant à remplacer des fonctions compliquées à optimiser par des fonctions plus simples, et présentant de bonnes propriétés pour l'optimisation (par exemple, la convexité). Il conviendra par ailleurs d'étudier et de quantifier les erreurs commises, en fonction de l'angle, des formes d'ondes, et du nombre d'émetteurs. En particulier, le type de formes d'ondes à sélectionner pour un décodage optimal en communication peut être impactant - certaines constellations / modulations pourront se révéler plus robustes aux erreurs - et il sera donc intéressant d'étudier la sensibilité aux erreurs en fonction du type de modulation considéré.
Le deuxième objectif de la thèse portera sur les traitements appliqués à la réception : on étudiera les algorithmes qui peuvent permettre de corriger les erreurs causées par les décalages angulaires, en se basant sur certaines connaissances a priori du système émetteur (constellation, nombre d'émetteurs).
La robustesse des signaux vis-à-vis des multi-trajets pourra également être étudiée. En effet, dans un environnement urbain, plusieurs échos, plus ou moins retardés, d'un signal plus ou moins dégradé par un écart angulaire, vont se recombiner. Il conviendra donc d'étudier cet effet, et de proposer des méthodes permettant une réception correcte du signal en communication, ou un traitement approprié pour la détection en radar.
Enfin on pourra s'intéresser aux performances théoriques attendues dans ce cas très particulier, notamment en fonction de la géométrie du système, et des directions visées.

Le spectre électromagnétique est de plus en plus encombré en raison d'un nombre toujours plus grand d'applications de télécommunications ou de télédétection requérant l'émission de signaux électromagnétiques. Depuis quelques années, les laboratoires de recherche se penchent sur la possibilité d'exploiter une même bande de fréquence pour effectuer à la fois des missions de télécommunications (transmission d'information) et des missions radar (détection et localisation de cibles). Ces nouvelles techniques portent le nom d'Integrated Sensing And Communications (ISAC) ou de Dual-Function Radar and Communication (DFRC).
Le sujet de thèse proposé s'inscrit dans ce contexte très fortement porteur, dynamique et en pleine effervescence.

Optimisation de formes d'onde
Optimisation des traitements à la réception
Etude de robustesse
Etude théorique des performances atteignables