PhD position in Low Power Wide Area Networks at Agora team (CITI Lab, INRIA Grenoble)

Subject

We live in a world where technology is advancing at a very fast pace. The current wireless scene includes a multitude of technologies that co-exist in the same environment. New long-range technologies (e.g., Sigfox, LoRa, NB-IoT) manage to transmit small data packets over several kilometers, while consuming just a few mA. Due to the low price of these radio chips, and the simplicity of the network architecture, network operators around the world are deploying these new technologies, as it helps them avoid the classical multi-hop wireless networks that are expensive to build and maintain. However, if deployments continue at the current rate, it will considerably increase the density of devices, which will become very challenging both from a network infrastructure and data collection perspectives. This thesis tackles the problem of how to create a reliable and energy efficient long-range network of millions of devices.

For more details and application, please use this link: https://jobs.inria.fr/public/classic/fr/offres/2018-00681

Applications received outside this system will not be considered.

Supervisor

Oana Iova
Associate Professor (Maître de conférences)
INSA Lyon – INRIA Agora research group
http://perso.citi.insa-lyon.fr/oiova/


PhD Position on Scatter Radio and RFID Tag-to-tag communications for IoT at CITI Lab

Scientific context, research program and objectives

With the emergence of cognitive sensor networks, and notably the Internet of Things, the passive UHF RFID (Ultra-High Frequency Radiofrequency IDentification) technology is evolving with new functionalities and new types of applications outstripping typical logistics, security and traceability applications. Always benefiting of unitary identification, new types of tags are emerging, so-called augmented tags, because they become sensor-tags with new capabilities as environment sensibility, cognitive behavior, data processing, communication between tags, etc.
In this context, the PhD thesis objective is to propose original strategies in order to ensure the communication between two future augmented tags. Recent works demonstrated the sensor-tag concept with tags enable to sense temperature, humidity, crack, vibration, gas, etc. Furthermore, several prototypes of augmented tags have also been proposed integrating until to three sensors, sometimes an actuator, private or shared memory, and microcontroller [1-4]. Otherwise and in parallel, the tag-to-tag communication concept has been introduced also allowing new functionalities, but also requiring additional energy sources (ambient or dedicate ones) especially when the distance between tags is higher than some centimeters [5-6]. Reversely, depending on the application, this very short-range behavior could be used to increase security or ID pairing. More widely, the concept of scatter radio is a hot topic because of its ability to establish communications without emitting any additional radiowaves in the environment. The combination of these two approaches open the way for multiple perspectives but one of main challenges will be to conserve the passive characteristic of tags.
In this context, the objective of the proposed project focuses on the proposition of strategies and methods in order to optimize the tag-to-tag communication depending on the target application. Particularly, the studied scenarios will be discussed in the framework of the Spie ICS – INSA Lyon chair on IoT. It is worth noting that the solutions must consider the EPC Gen 2 standard in order to accelerate their eventual deployment in industrial fields. The expected contributions cover theoretical concepts until experimental aspects associating new strategies, new tag capabilities, new data communication protocols, etc.

Profile of potential candidate

Master in Electrical Engineering or Telecommunication Engineering with excellent skills in microwave, RF systems, and applied signal processing and strong interest for the proposed topic. Good English language skills are also required.

Skills and professional project after PhD

Expert in microwave, specifically in RFID and sensor network, distributed optimization, with strong experience in: modeling, simulation and design of RF circuits / components; software such as ADS, CST, HFSS, Matlab; RF measurement.

Funding and location

This PhD thesis will be fully funding by the Spie ICS – INSA Lyon chair on IoT (http://www.citi-lab.fr/chairs/iot-chair/). The PhD candidate will be hosted in the CITI Lab (http://www.citi-lab.fr/), a research lab associated to INSA Lyon (http://www.insa-lyon.fr) and Inria (http://www.inria.fr).

Supervisors

Guillaume Villemaud (HDR, 50%), Florin Hutu (50%)

References

[1] S. Kim, C. Mariotti, F. alimenti, P. Mezzanote, A. Georgiadis, A. Collado, L. Roselli, M.M. Tentzeris, “No battery required: perpetual RFID-enabled wireless sensors for cognitive intelligence applications,” IEEE Microwave Magazine, vol. 14, no. 5, pp. 66-77, July-August 2013.
[2] B.S. Cook, R. Vyas, S. Kim, T.Thai, T. Le, A. Traille, H. Aubert, M.M. Tentzeris, “RFID-based sensors for zero-power autonomous wireless sensor networks,” IEEE Sensors Journal, vol. 14, no. 8, pp. 2431-2419, August 2014.
[3] C. Occhiuzzi, G. Marrocco, “Constrained-design of passive RFID sensor antennas,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 61, no. 6, pp. 2972-2980, June 2013.
[4] R. Colella, L. Tarricone, L. Catarinucci, “SPARTACUS: self-powered augmented RFID tag for autonomous computing and ubiquitous sensing,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 63, no. 5, pp. 2272-2281, May 2015.
[5] P.V. Nikitin, S. Ramamurthy, R. Martinez, K.V.S. Rao, “Passive tag-to-tag communication,” in Proc. IEEE International Conference on RFID, Orlando, US, April 2012.
[6] L. Zhou, F. Hutu, G. Villemaud, Y. Duroc, “Simulation framework for performance evaluation of passive RFID tag-to-tag communication,” European Conference on Antennas and Propagation, France, April 19-24, 2017.


PhD position on Mobile Crowd Sensed Data Analysis (Agora team – CITI Lab – INRIA/INSA-Lyon)

Topic

Mobile Crowd Sensed Data Analysis: Application to Participatory Environmental Crowd Sensing in Smart Cities

Thesis Description

The growing emergence of low-cost environmental monitoring systems combined with the recent advances in the design of Internet-of-Things architectures and protocols has given a new impetus to smart cities applications which is expected to significantly enhance the fine-grained characterization of different physical quantities in our cities (air quality, temperature, noise, etc.).

In this perspective, a promising approach is to involve citizens in the monitoring process using low-cost platforms and built-in sensors in order to collectively monitor different physical quantities. While relying on very high number of people to gather data is promising in accumulating large volumes of data, issues such as dealing with the variation in data accuracy due to the heterogeneity of sensing hardware and conditions, space-time continuity of measures, phenomena dynamics, impact of mobility on sensor quality, etc. arise and make it challenging to efficiently analyse the mobile crowd sensed data [1].

The aim of this thesis is to propose and evaluate novel solutions for efficient fine-grained mapping of physical phenomena based on mobile crowd sensed data with a focus on air quality and temperature.  Two directions will be explored. The first direction is based on data interpolation using techniques such as log-normal regression [2], deep learning [2,3], generalized additive modelling [4,5], Kriging-based modelling [6], etc. The second direction concerns data assimilation where the measures are incorporated into numerical models of the studied phenomena [7,8].

The Ph.D. student is expected to design novel solutions and conduct mathematical analysis on them. The validation and evaluation of the proposed solutions should include comparisons with state-of-the-art proposals. Data used in these evaluations is expected to come from the results of several participatory planned measurement campaigns.

Thesis context

This thesis is part of the 3M’Air multidisciplinary project, funded by the cluster of excellence IMU (LabEx Intelligence of Urban Worlds).  The 3M’Air project aims to study the potential of participatory crowd sensing to improve fine-grained knowledge of air quality and temperature while dealing with main scientific, technological, geographical and sociological issues. For that purpose, 3M’Air brings together the scientific and technical skills of three research laboratories: CITI (on wireless communications and data analysis), LMFA (on fluid mechanics and urban atmospheric dispersion models) EVS (on geographical and sociological issues) as well as five other operational partners: ATMO-Aura (the regional air quality observatory), Meteo France  (The French national meteorological service), le Grand Lyon (Greater Lyon urban community), Ville de Lyon (City of Lyon) and Lyon Meteo (a local company working on meteorological services).

The successful candidate will join the INRIA research group Agora located in Lyon, which is part of the CITI laboratory. The thesis will be mainly co-supervised by Dr. Walid Bechkit and Prof. Hervé Rivano of the CITI lab with a strong collaboration with the LMFA and the EVS laboratories.

Applications

Interested candidates should send a detailed CV with information on education, obtained degrees and qualification, as well as a cover letter detailing the motivation and scientific background of the candidate. Applications should also include the names and contact details of two referees.

Applications should be submitted by email to: walid.bechkit@inria.fr cc hervé.rivano@inria.fr, a rolling deadline applies.

Some references

[1] M. Fiore, A. Nordio and C-F. Chiasserini, “Driving Factors Toward Accurate Mobile Opportunistic Sensing in Urban Environments”, IEEE Transactions on Mobile Computing, Vol. 15, pp. 2480–2493, 2016

[2] A. Marjovi, A. Arfire, and A. Martinoli, “Extending Urban Air Quality Maps Beyond the Coverage of a Mobile Sensor Network: Data Sources, Methods, and Performance Evaluation”, in proc. of EWSN, pp. 12-23, 2017.

[3] M. D. Adams and P. S. Kanaroglou “Mapping real-time air pollution health risk for environmental management: Combining mobile and stationary air pollution monitoring with neural network models”, Journal of environmental management, vol. 168, pp. 133-141, 2016.

[4] D. Hasenfratz, O. Saukh, C. Walser, C. Hueglin, M. Fierz, T. Arn, J. Beutela and L. Thielea, “Deriving high-resolution urban air pollution maps using mobile sensor nodes”, Pervasive and Mobile Computing, vol. 16, pp. 268-285, 2015.

[5] M. Mueller, D. Hasenfratz, O. Saukh, M. Fierz, and C. Hueglin, “Statistical modelling of particle number concentration in Zurich at high spatio-temporal resolution utilizing data from a mobile sensor network”, Atmospheric Environment, vol. 126, pp. 171-181, 2016.

[6] V. Singh, C. Carnevale, G. Finzi, E. Pisoni, and M. Volta, “A cokriging based approach to reconstruct air pollution maps, processing measurement station concentrations and deterministic model simulations”, Environmental Modelling & Software, vol. 26, pp. 778-786, 2011.

[7] A. Tilloy, V. Mallet, D. Poulet, C. Pesin, and F. Brocheton, “BLUE-based NO2 data assimilation at urban scale”, Journal of Geophysical Research: Atmospheres,  vol. 118, pp 2031-2040, 2013.

[8] A. Boubrima, W. Bechkit, H. Rivano and L. Soulhac. “Leveraging the Potential of WSN for an Efficient Correction of Air Pollution Fine-Grained Simulations”, to appear in proc. of IEEE ICCCN 2018.


PhD position in autonomous radio receivers at CITI Lab

University

INSA de Lyon, Lyon, France

Doctoral School

ED 160 EEA de Lyon

Laboratory

CITI

Title

Study and development of architectures of radio receivers autonomous in energy and their mechanisms of wake-up and energy harvesting

Abstract

The main scientific challenge of the thesis is to propose an autonomous wake-up radio architecture, i.e. an ultra-low power receiver supplied by the RF harvested or transferred energy and independent from the connected object’s main power supply. More thoroughly, the aim of this subject is to explore new solutions based on autonomous wake-up radio receivers taking into account limitations as size, technologies, operating conditions, etc., in order to provide one (or several) operational prototype(s). The proposed solutions will not exclusively be evaluated and optimized in terms of energy consumption, but also will take into account the communication performance such as the sensitivity and the robustness in terms of false wake-ups.

Supervisors

Guillaume Villemaud (HDR, 50%), Florin Hutu (50%)

More details


Postdoc – Optimisation des tournées de livraison en milieux urbains d’un convoi de véhicules autonomes – Equipe Chroma, INRIA CITI Lab

Optimisation des tournées de livraison en milieux urbains d’un convoi de véhicules autonomes

Keywords : intelligence artificielle, recherche opérationnelle, problème de tournées de véhicules Contexte Applicatif

Le groupe Volvo travaille sur un système de véhicules démonstrateurs de livraison de marchandises en milieu urbain. L’idée est de concevoir un système de ‘train’ de véhicules de chaîne cinématique 100% électrique composé d’un véhicule leader de type porteur avec chauffeur suivi par plusieurs véhicules sans chauffeurs (‘wagons’) porteurs également (assemblage du convoi par lien virtuel type « platooning »).

Ce convoi de véhicules doit relier un centre logistique péri-urbain à un espace logistique urbain (ELU) situé dans l’hyper centre en transportant des marchandises de plusieurs clients. Les wagons peuvent se détacher si besoin du convoi lors du trajet péri-urbain vers l’hyper centre à proximité de points de livraison situés sur le trajet. Ils se rendent alors jusqu’au lieu de déchargement précis de manière autonome.

La configuration du convoi doit pouvoir changer en fonction des horaires de livraison : la livraison de nuit s’effectue via des voies d’accès empruntées le jour par des transports en communs (tramway, bus) ou des grands axes permettant de rejoindre l’hyper centre et celle de jour avec une composition de convoi probablement plus réduite et flexible (moins de wagon) et empruntant des trajets adaptés en fonction du trafic.

Objectifs Scientifiques

L’étude proposée vise à définir :

  1. Dans un premier temps, une formalisation paramétrique d’un problème d’optimisation d’un ensemble de tournées prenant en compte : le nombre de wagons/véhicules ; les contraintes de capacité et spécificités des wagons/véhicules (tonnage/capacité de charges, vitesses, coût énergétique) ; les contraintes liées aux ressources et aux clients (disponibilités, localisations, fenêtres temporelles de collecte ou livraison). La définition des instances à tester (les fonctions de coût énergétique, le réseau de transport, le nombre de véhicules et leurs spécificités, les points de collecte et leurs contraintes) seront renseignées en collaboration avec Volvo.
  2. Dans un second temps, un outil implémentant une optimisation des tournées de véhicules sur 24h selon les critères suivants (chacun de ces critères pourra faire office de fonction objectif et les autres critères des contraintes dures) : le respect des horaires de livraison ; la minimisation du coût énergétique ou de la distance parcourue ; la maximisation du taux de remplissage du système. Cet outil prendra en entrée un problème formalisé comme en A) et produira un ensemble de tournées en sortie. Afin de mener à bien une analyse comparative avec l’existant, un ensemble de tournées de référence ainsi que des mesures quantitatives associées seront à disposition. Le dimensionnement des véhicules donnera lieu à des expérimentations avec des valeurs de charge fixées en amont.

Profil des Candidats

Le candidat doit être titulaire d’un doctorat en Informatique, avec une spécialisation en Intelligence Arti cielle. Il doit avoir de bonnes compétences en modélisation mathématique, une connaissance en programmation dynamique approchée sera un plus. Une expérience en développement logiciel est fortement conseillée. En n, il devra avoir de bonnes aptitudes en communication orale et écrite en langue française et anglaise.

Termes du contrat post-doctoral

Durée : 1 an

Equipe d’accueil : Le candidat retenu sera accueilli au sein de l’équipe INRIA Chroma, au sein du laboratoire CITI à Lyon. Pour plus d’informations, la page web de l’équipe Chroma est accessible ici : https://project.inria.fr/chroma/en.

Localisation : Laboratoire CITI, INSA Lyon, Campus LyonTech-La Doua, 20 Avenue Albert Einstein, 69621 Villeurbanne

Salaire : 2300 à 2900 euros/mois brut selon expérience

Candidature : un CV accompagné d’une lettre de motivation à transmettre à Olivier Simonin (olivier.simonin@insa-lyon.fr) et Jilles S. Dibangoye (jilles-steeve.dibangoye@insa-lyon.fr).

Début : dès que possible

Références bibliographiques

DESAULNIERS G., ERRICO F., IRNICH S. & SCHNEIDER M. (2016). Exact algorithms for electric vehicle-routing problems with time windows. Operations Research, 64(6), 1388–1405.

NOVOA C. & STORER R. (2009). An approximate dynamic programming approach for the vehicle routing problem with stochastic demands. European Journal of Operational Research, 196(2), 509 – 515.

SIMÃO H. P., DAY J., GEORGE A. P., GIFFORD T., NIENOW J. & POWELL W. B. (2009). An approximate dynamic programming algorithm for large-scale fleet management: A case application. Transportation Science, 43(2), 178–197.


Ingénieur d’étude – Plateforme de réseaux de capteurs environnementaux à bas coût – Equipe Agora, INRIA CITI Lab, Université de Lyon

L’Université de Lyon (UdL), communauté d’Universités et d’établissements, regroupant 12 établissements d’enseignement supérieur de Lyon Saint Etienne recherche un ingénieur d’études (H / F).

Type de contrat : CDD

Type de poste : Ingénieur

Formation requise : Ingénieur ou Master en Informatique / Réseaux et Télécom / Génie électrique

Durée du contrat : 1 an

Rémunération : Catégorie A en fonction de l’expérience, sur la base de la grille de l’enseignement supérieur et de la recherche, ingénieur d’études

Prise de fonction : 02/01/2018

 

DESCRIPTION DU POSTE

Le candidat (H / F) exercera ses missions au sein de l’équipe de recherche Agora du laboratoire CITI (INSA-Lyon/INRIA) sous la responsabilité hiérarchique de W. Bechkit et H. Rivano.

Organisation du travail : 37h (Temps complet)

Lieu de travail : Antenne INRIA- La Doua, Villeurbanne, 69100

Missions principales :

Les missions envisagées s’inscrivent dans le cadre du projet pluridisciplinaire UrPolSens (goo.gl/2BoF9q), porté par le laboratoire d’excellence IMU. Ce projet s’intéresse à la caractérisation de la qualité de l’air avec une granularité spatiale fine grâce à l’utilisation de la technologie des réseaux de capteurs sans fil.

Dans le cadre de ce projet, de nouveaux modèles d’optimisation de déploiement ont été proposés et validés [1,2,3]. De même, une plateforme expérimentale est mise en place et est en cours de finalisation.

La plateforme actuelle inclut quatre nœuds capteurs (Fig. 1(a)) et un nœud puits (Fig. 1(b)). Les nœuds capteurs intègrent principalement deux types de sondes NO2, des cartes Arduino, des shield Lora pour la communication sans fil à faible consommation et à longue portée ainsi que des cartes de stockage interne. Enfin, notre solution intègre aussi des panneaux solaires afin de prolonger l’autonomie énergétique des nœuds capteurs. Nous avons déjà mené des tests préliminaires à l’échelle du laboratoire en milieu Indoor. Un autre test Outdoor permettant de comparer les données récoltées à celles des stations de référence d’Air Rhône Alpes est en cours.

La principale mission de l’ingénieur sera donc de poursuivre les développements autour de cette plateforme et de piloter un déploiement à large échelle. Plusieurs tâches sont prévues dans ce cadre mais des priorités seront établies selon le profil et les motivations du candidat:

Plateforme de capteurs:

– Optimisation de la consommation d’énergie des nœuds capteurs et la fiabilisation des transmissions sans fil; – Etude de la qualité des mesures en fonction des paramètres du protocole implémenté (duty cycle, etc.);
– Pilotage d’un déploiement à large échelle d’une trentaine de nœuds capteurs à Lyon.

Développement web/ base de données:

– Conception et mise en place d’une base de données pour le stockage des données récoltées;
– Développement d’une interface web permettant la visualisation des données: plusieurs représentations adaptées aux utilisateurs seront proposées.

Autres tâches:

– Participation à l’encadrement d’un stagiaire qui aidera à la mise en œuvre des missions citées ci-dessus; – Conduite des actions de valorisation et du prototypage final.

[1] A. Boubrima, W. Bechkit, H. Rivano: Optimal WSN Deployment Models for Air Pollution Monitoring. IEEE Trans. Wireless Communications 16(5): 2723-2735 (2017)

[2] A. Boubrima, W. Bechkit, H. Rivano: New WSN deployment approach for air pollution monitoring. IEEE CCNC 2017: 455-460, Las Vegas, USA, IEEE.

[3] A. Boubrima, W. Bechkit, H. Rivano: Error-Bounded Air Quality Mapping Using Wireless Sensor Networks. IEEE LCN 2016: 380-388, Dubai, UAE, IEEE.

PROFIL RECHERCHE

Savoirs : Développement informatique (programmation web, base de données, programmation Arduino); notions sur les transmissions sans fil; culture technologique; des connaissances basiques en électronique seraient un plus.

Savoir-faire : Conception et mise en place d’une base de données et d’une application web

Savoir être : Travail en équipe, autonomie, rigueur

CANDIDATURES

Renseignements sur le poste : walid.bechkit@insa-lyon.fr / herve.rivano@insa-lyon.fr

Envoi des candidatures : lettre de motivation + CV exclusivement par e-mail avant le 30 Octobre 2017 minuit à walid.bechkit@insa-lyon.fr herve.rivano@insa-lyon.fr et isabelle.diraimondo@universite-lyon.fr


Postdoc – Anonymisation of mobility traces, INRIA CITI Lab

Title: Post-Doc on anonymisation of mobility traces

The position is funded by the PIA project ADAGE (Anonymous mobile traffic DAta GEneration). This project aims at developing anonymization techniques for data coming from Call Data Records (CDR) produced by mobile operators. The goal of this post-doc is to work on the evaluation and qualification of anonymization techniques both in term of privacy and utility.

The successful candidate will conduct the following tasks:

  • Study the state of the art of privacy evaluation techniques for mobility traces
  • Develop and implement a joint privacy/utility evaluation framework for mobility traces coming from Call Data Records.

The position is part of the Inria Privatics and the work will be conducted under the supervision of Mathieu Cunche.

Location: Lyon, France

Required skills:

  • Privacy protection and anonymization techniques
  • Programming (Python, C/C++, SQL)

Keywords: anonymization, mobility, privacy

Starting date: as soon as possible

Contact: Mathieu Cunche (mathieu.cunche@insa-lyon.fr)

http://team.inria.fr/privatics/

https://www.inria.fr/centre/grenoble/presentation/antenne-inria-lyon-la-doua

http://www.lyon.fr/page/accueil.html


Postdoc – TELECOMMUNICATIONS DPT, INRIA CITI LAB, INSA LYON

Nous proposons un CDD post-doctoral d’un an (avec un service d’enseignement allégé) attaché au département télécommunications, services et usages de l’INSA de Lyon ainsi qu’au laboratoire CITI-Inria (http://www.citi-lab.fr/).

Les candidat(e)s intéressé(e)s peuvent prendre contact avec :

* Julien Ponge <julien.ponge@insa-lyon.fr>
* Jean-Marie Gorce <jean-marie.gorce@insa-lyon.fr>
* Frédéric Le Mouël <frederic.le-mouel@insa-lyon.fr>

Recherche

L’activité principale sera un travail de recherche au sein de l’équipe Dynamid du laboratoire CITI (http://dynamid.citi-lab.fr/) dont les thématiques autour de l’Internet des Objets sont les suivantes :

* middleware
* langages de programmation
* systèmes distribués
* sécurité
* preuve formelle

L’équipe Dynamid entretien une forte dynamique de collaboration avec des acteurs industriels locaux et internationaux (Spie ICS, Red Hat, Algosecure, Econocom, Valéo) et un intérêt pour ce type d’interaction est attendu de la part des candidat(e)s.

Enseignement

La personne recrutée effectuera des vacations (service allégé) au sein du Département Télécommunications, Services et Usages dans le domaine informatique.

Les matières ouvertes à intervention sont :

* web
* développement et d’applications distribuées
* système
* langages de programmation
* sécurité

Diplôme souhaité

Doctorat en section 27 avec une thématique en relation avec les travaux développés dans Dynamid.


Assistant Professor – ATER, Computer Science Dpt, INRIA CITI LAB, INSA LYON

Poste : ATER/MCF0488/IF-CITI Section : CNU27
Profil court : Informatique Job profile : Computer Science
 
Profil : Informatique avancée
Dans cette année charnière où nous ouvrons une filière par alternance en plus de la formation classique de nos élèves-ingénieurs, nous avons des besoins dans toutes nos équipes pédagogiques : « Développement Logiciel », « Architectures matérielles, Systèmes et Réseaux », « Systèmes d’Information » ou encore « Mathématiques et Outils de Modélisation ». Nous avons des besoins sur les 3 années de la formation dans le cadre de TD, de TP ou de Projets et ce sont les compétences du/de la candidat(e) qui sera retenu(e) qui déterminera précisément la fiche de service. Noter cependant que les compétences demandées au (à la) candidat(e) exigent une formation initiale (niveau M2) en Informatique et des études doctorales en cours ou achevées dans une école doctorale d’informatique.
 
Département d’enseignement : IF
 
Lieu(x) d’exercice : INSA LYON, Bâtiment Blaise Pascal Nom directeur département : Jean-François BOULICAUT Tel directeur dépt. : 04 72 43 89 05
 
 
Descriptif Dépt : Le Département Informatique forme des ingénieurs à caractère généraliste en informatique. Le système pédagogique est conçu pour permettre l’acquisition de compétences aussi bien scientifiques et techniques en informatique que des compétences d’ingénierie, de conception, et de conduite de projets. Dès la sortie de l’école, nos ingénieurs sont opérationnels dans des parcours professionnels variés (études, développement, et intégration des logiciels, architecte de systèmes d’information, expertise technique, etc).
 
Recherche :
 
Profil : Le CITI souhaite recruter une/un ATER capable de s’intégrer dans l’une des six équipes du laboratoire pour venir s’intégrer dans les thématiques du CITI.
– Pour une intégration dans Agora (ex-Urbanet), la/le candidat(e) devra s’intéresser aux protocoles
et architectures réseaux pour l’IoT, en particulier sur des problématiques de réseaux autonomes.
La capacité à mener des expérimentations est requise ;
– pour une intégration dans Chroma, le profil attendu concerne la prise de décision distribuée ou la
planification de trajectoire avec application aux flottes de robots mobiles connectés. La capacité
à mener des travaux théoriques et expérimentaux sur plateformes robotiques est souhaitée ;
– pour une intégration dans DynaMid, la/le candidat(e) devra idéalement maitriser les concepts et outils liés aux aspects logiciels de l’IoT et aux intergiciels dynamiques. Des compétences en
sécurité et/ou en vérification de logiciels sont également appréciées ;
– pour une intégration dans Privatics, la/le candidat(e) devra s’intéresser aux mécanismes
préservant la vie privée comme l’anonymisation des données, la transparence des algorithmes, la prévention des fuites de données, etc. ;
 – pour une intégration dans Socrate, la/le candidat(e) devra maîtriser l’un des domaines suivants : systèmes d’exploitation pour environnement intermittent, arithmétique et gestion mémoire pour capteurs très basse consommation ;
– pour une intégration dans Wired (ex-Dice), la/le candidat(e) devra effectuer sa recherche sur les plateformes d’intermédiation, le développement orienté flux ou le traitement de données.
Dans le contexte de notre laboratoire, il est important que la/le candidat(e) possède soit un très fort bagage théorique avec la capacité de les appliquer soit une démarche expérimentale rigoureuse. Enfin, une attention sera portée sur la cohérence entre le profil enseignement et celui de recherche.
 
Laboratoire de recherche : Laboratoire CITI-Inria, INSA Lyon Lieu(x) d’exercice : INSA de LYON
 
Nom directeur labo : Valois Fabrice
 
Tel directeur labo : 04 7243 6418
 
Email directeur labo : fabrice.valois@insa-lyon.fr
 
 
Descriptif Laboratoire : Le CITI (Centre d’Innovation en Télécommunications et Intégration de services) est un laboratoire de l’INSA Lyon dont Inria est la seconde tutelle. Structuré autour de six équipes de recherche, dont cinq sont des équipes Inria, le CITI est composé de 90+ personnes dont 32 enseignants-chercheurs et chercheurs, trois assistantes, une vingtaine de doctorants, une dizaine de post-doc et d’ingénieurs, et une dizaine de stagiaires internationaux. Évoluant dans un contexte de réseaux sans fil, le CITI couvre la conception de systèmes embarqués très faible consommation, d’interfaces radios flexibles et coopératives, de protocoles réseaux et d’architectures de communications, de flotte de robots connectés, d’intergiciels dynamiques, et de systèmes de protection de la vie privée numérique. Le projet de recherche du CITI s’intéresse donc aux défis scientifiques posés par l’Homme connecté à la société numérique. Ces travaux se font autour de six équipes de recherche : Agora (ex-Urbanet), Chroma, Dynamid, Privatics, Socrate et Wired (ex- Dice). Les travaux du laboratoire s’inscrivent dans une tradition de travaux fondamentaux associés à des expérimentations s’appuyant sur de nombreuses plateformes matérielles et logicielles telles que l’EquipeX FIT/IoT Lab CorteXlab. Par ailleurs, le CITI pilote la Chaire IoT Spie-ICS / INSA Lyon et est membre de la Chaire Volvo / INSA Lyon. Possédant plusieurs dizaines de relations industrielles contractualisées, le CITI est également un laboratoire très ouvert sur l’international (e.g. équipe associée avec Princeton et Rutgers).

PhD position in wireless Communications at CITI Lab

Title

Combination of Spatial Modulation and Full-Duplex for future Wireless transceivers

Laboratory

CITI Lab. Centre of Innovation in Telecommunications and Integration of Service (www.citilab.fr)

Contact

Guillaume Villemaud

guillaume.villemaud@insa-lyon.fr

Context and background

Usually in wireless communications, the wireless medium is a shared and limited resource. Current wireless standards always share the medium with Half-Duplex principle: the transmission and reception of signals are done in two separate time slots or two different frequency bands. Besides, the transceiver can only transmit and receive one signal at the same time at the same frequency.

More recent research works [1-3] are focusing on an alternate approach: instead of sharing the medium with Half-Duplex principle, the entire licensed frequency band is shared for simultaneous transmission and reception, what is called Full-Duplex. The major drawback of this kind of Full-Duplex system is therefore that a very high level of interference is created by the transceiver itself while trying to receive a distant signal (known as the self-interference). Besides, the concept of MIMO communications is widely used, but supposes a large increase in the complexity, cost and energy consumption of multi-antenna transceivers. Using Spatial Modulation is a very promising way of developing simpler MIMO transceivers [18], and could be particularly relevant in combination with Full-Duplex.

Our laboratory has already a strong and recognized background on Full-Duplex communications [4-9]. A first thesis was dedicated to this subject, paving the way for more realistic developments and applications. Besides, another thesis has started last year, to study the theoretical bounds of physical layer secrecy by using FD.

Therefore, we have already proposed an architecture enabling FD communications. To approach this goal, we use an active analog radio frequency self-interference cancellation (AARFSIC) method or a combination scheme of the AARFSIC and active digital self-interference cancellation in time domain (ADSICT) to cancel the strong self-interference (SI) induced by the Full-Duplex principle. Based on the Full-Duplex radio, we proposed a flexible Full-Duplex Dual-Band (FDDB) OFDM radio transceiver by combining the Dual-Band RF front-end with Full-Duplex.

These proposed architectures have been studied in theory and in simulations, thus one goal of this thesis will be to develop some practical experimentations of Full-Duplex communications, based on Vector Signal Generators and Vector Signal Analyzers, in connection with simulated parts for digital processing purpose. Furthermore, some experiments in the Cortexlab facility is also an objective of this work (www.cortexlab.fr).

Keywords

Wireless communications, RF architecture, digital processing, full-duplex, MIMO, Spatial modulation.

Main objectives

In the past years, considerable efforts have been devoted to prove the potential of using in-band full-duplex for future wireless communications, both from the hardware side and the networking side. The major difficulty of IBFD being the large amount of self-interference (SI), this interference is mitigated at three levels in the transceiver: antenna cancellation, analog cancellation, and digital cancellation. However, most of the proposed structures are inherently limited to fixed narrowband operations and almost no system-level demonstrations exist that prove the value of IBFD beyond a straightforward bi-directional link. Moreover, most of existing studies are based on theoretical analyses, simulations, or simple experimental testbeds.

Therefore, the goal of this thesis is threefold:

–      To propose and develop some wideband and/or flexible radio architectures dedicated to full-duplex communications, using Spatial Modulation, from the antenna to the digital compensation implementation;

–      To develop a complete study and optimization of this kind of architecture, starting from theoretical performance, going to simulation frameworks, and developing a proof of concept;

–      To establish some reference scenarios to be tested with this proof of concept, for specific applications in practice beyond the usual toy-example of a straightforward bi-directional. In particular, we plan to explore and demonstrate applications such as secure communications through self-jamming, or the use of primary-user detection in Cognitive Radios.

Bottlenecks

As stated above, the main problem of Full-Duplex is to mitigate the strong Self-Interference created in the structure. Using Spatial Modulation enable to switch between several antennas to emit the signal of interest. Then, the challenge will be to receive a distant signal on unused antennas during this emission time, cancelling the Self-Interference and reconstructing the distant signal while switching at a high rate between the antennas.

Expected contributions

To the best of our knowledge, it exists no actual combination of Spatial modulation and Full-Duplex. Only some theoretical bounds of potential performance of such a combination was proposed in [17] but without taking into account any realistic RF architecture. Thus an actual and functional architecture combining Full-Duplex and Spatial Modulation would be a great breakthrough.

Scientific program and schedule

The overall schedule of the thesis is quite simple. The first six months will be dedicated to an exhaustive state-of-the-art not only on Full-Duplex systems and Spatial Modulation, but also on all progress on wideband and flexible radio systems and on interference cancellation algorithms. The remaining of the first year will focus on building the framework of theoretical studies and the associated simulation tools.

The second year will be devoted to extensive theoretical and simulation investigations, as long as choice of the required equipment for experimentations. By the end of this second year, everything should be fixed in order to be able to begin experimentations in the third year.

The third and final year of the thesis will see the production of scientific results via publications of the most significant works, extensive experimentations with feedback on theoretical and simulation studies and global drawing of the potentialities of exploitation of the proposed techniques. A large dissemination to the community is planned in order to encourage the use of these approaches in future communication networks. Finally the thesis manuscript will be written and the thesis will be defended.

Apart from the material part, the proposed tools are the Matlab and the Keysight’s ADS software. The thesis will take place within the Inria Socrate team of the CITI laboratory (http://www.citi-lab.fr/).

Supervisors

Guillaume Villemaud (HDR, 50%), Florin Hutu (50%)

Dissemination

Of course, a large dissemination of the proposed works will be ensured in international conferences, high quality journals and potentially via patents. Our goal is also to collaborate in COST actions, particularly we are strongly involved in the new IRACON action (merge of the NEWCOM# and COST IC1004) and therefore this will offer a good place of interaction with other European partners. We also expect that this project will be a first step to build a larger consortium for future H2020 calls and to participate in the definition of new standards, particularly to encourage the integration of Full-Duplex in the 5G networks.

Moreover, this work could be naturally applied to IoT scenarios, therefore the context of the SPIE IoT Chair hosted at the CITI laboratory could be a rich place of interaction and collaboration.

Expected profile of the candidate

Master of Sciences or Engineering degree in Telecommunications or Electrical Engineering with a strong background in radiocommunications, RF architectures and signal processing.

References

[1]       A. Sabharwal, P. Schniter, D. Guo, D.W. Bliss, S. Rangarajan, R. Wichman, ‘In-band Full-duplex Wireless: Challenges and Opportunities’, IEEE Journal on Selected Areas in Communications (JSAC), 2014.

[2]        B. Debaillie, D. J. van den Broek, C. Lavin, B. van Liempd, E. A. M. Klumperink, C. Palacios, J. Craninckx, B. Nauta, and A. Parssinen, “Analog/RF solutions enabling compact full-duplex radios,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications (JSAC), 2014.

[3]        H. Alves, C. Lima, P. Nardelli, R. Demo Souza, M. Latva-aho: “On the Average Spectral Efficiency of Interference-Limited Full-Duplex Networks”, CrownCom 2014, Oulu, Finland, June 2014.

[4]        Z. Zhan and G. Villemaud, “Combination of Digital Self-Interference Cancellation and AARFSIC for Full-Duplex OFDM Wireless,” IEEE/CIC International Conference on Communications in China (ICCC), Shanghai, China, 13-15 Oct. 2014.

[5]        Z. Zhan, G. Villemaud, F. Hutu and J-M. Gorce, “Digital Estimation and compensation of I/Q imbalance in Full-Duplex Dual-Band OFDM Radio,” The 25th IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC), Washington, DC, USA, 2-5 Sep. 2014.

[6]        Z. Zhan, G. Villemaud, F. Hutu and J-M. Gorce, “Digital I/Q Imbalance Correction for Full-Duplex Dual-Band OFDM Radio Transceivers”, International Journal of Microwave and Wireless Technologies, 2015.

[7]        Z. Zhan, G. Villemaud, J-M. Gorce, “Analysis and Reduction of the Impact of Thermal Noise on the Full-Duplex OFDM Radio”, IEEE Radio and Wireless Symposium (RWS) 2014, Newport Beach, Jan. 2014.

[8]        Z. Zhan, G. Villemaud, J-M. Gorce, “Design and Evaluation of a Wideband Full-Duplex OFDM System Based on AASIC”, IEEE Personal, Indoor and Mobile Radio Communications Symposium,  PIMRC2013, London, September 2013.

[9]        Z. Wei, G. Villemaud, T. Risset, “Full Duplex Prototype of OFDM on GNURadio and USRPs”, IEEE Radio and Wireless Symposium (RWS) 2014, Newport Beach, Jan. 2014.

[10]      Balatsoukas-Stimming, Alexios, et al. “On self-interference suppression methods for low-complexity full-duplex MIMO.” Signals, Systems and Computers, 2013 Asilomar Conference on. IEEE, 2013.

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[12]      Alexandris, K.; Balatsoukas-Stimming, A.; Burg, A., “Measurement-based characterization of residual self-interference on a full-duplex MIMO testbed,” Sensor Array and Multichannel Signal Processing Workshop (SAM), 2014 IEEE 8th , vol., no., pp.329,332, 22-25 June 2014.

[13]      G. Villemaud, “Study of a Full-Duplex Dual-Band OFDM Transceiver”, DUPLO workshop, Crowncom 2014, Oulu, June 2014.

[14]      Shanzhi Chen; Jian Zhao, “The requirements, challenges, and technologies for 5G of terrestrial mobile telecommunication,” Communications Magazine, IEEE , vol.52, no.5, pp.36,43, May 2014.

[15]      Hossain, E., & Hasan, M. (2015). “5G Cellular: Key Enabling Technologies and Research Challenges”. arXiv preprint arXiv:1503.00674.

[16]      G.  Zheng,  I.  Krikidis,  J.  Li,  A.  P.  Petropulu,  and  B.  Ottersten,  “Improving  physical  layer  secrecy  using  full-duplex  jamming  receivers,” IEEE Trans. Signal Process., vol. 61, no. 20, pp. 4962–4974,  2013.

[17]     B. Jiao, M. Wen, M. Ma and H. V. Poor, “Spatial Modulated Full Duplex,” in IEEE Wireless Communications Letters, vol. 3, no. 6, pp. 641-644, Dec. 2014.

[18]      M. Di Renzo and H. Haas, “Performance analysis of Spatial Modulation,” 2010 5th International ICST Conference on Communications and Networking in China, Beijing, 2010