David Gesbert, lauréat du Grand prix IMT-Académie des sciences 2021

Une belle reconnaissance pour David Gesbert, chercheur spécialiste des systèmes de télécommunications sans fil à EURECOM à Sophia Antipolis : il a reçu hier le Grand prix IMT-Académie des sciences pour l'ensemble de ses travaux autour de la technologie MIMO. Le MultipleInput MultipleOutput permet à la fois d'augmenter le débit du réseau sans fil jusqu'à 108 Mbit/s et d'agrandir considérablement la zone de couverture Réseau. Ce qui a grandement contribué à l’essor des technologies wifi, 3G, 4G, 5G, et ouvre aujourd’hui des portes sur ce que pourrait être la 6G de demain.

MIMO pour accélérer les débits

"J’ai toujours été intéressé par la recherche dans le domaine des télécommunications. J’étais fasciné par le fait que des modèles mathématiques puissent être convertis en algorithmes utilisés pour faire fonctionner des objets de la vie courante", explique David Gesbert. Depuis la fin de ses études en 1997, il travaille sur le MIMO qui a vu le jour dans les années 1990 et rend possible le transfert de flux de données à haut débit grâce à une coopération entre les antennes des émetteurs et des terminaux, tels que les téléphones.

Le principe ? Au lieu d’exploiter un seul canal pour envoyer des informations, un émetteur va utiliser plusieurs canaux spatiaux en même temps. Les données sont ainsi transférées plus rapidement vers le récepteur. Cette spatialisation de l’information a constitué un point de rupture avec des modes de télécommunications précédents comme le GSM (Global System for Mobile Communications).

Les antennes relais pour améliorer encore le dispositif

Après avoir reçu son doctorat à l’École nationale supérieure des télécommunications en 1997, David Gesbert effectue pendant deux ans un post-doctorat à l’Université de Stanford. Il y intègre le laboratoire de télécommunication dirigé par le professeur émérite Arogyaswami Paulraj, un ingénieur ayant travaillé sur la conception du MIMO. Au début des années 2000, les deux scientifiques, accompagnés de deux étudiants, lancent la startup Iospan Wireless. Ils y développent le premier modem sans fil à très haut débit basé sur la technologie MIMO-OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing) qui augmente la qualité de la communication et peut être couplée avec MIMO.

En 2001 David Gesbert s’installe en Norvège où il enseigne pendant deux ans en tant que professeur adjoint au département d’informatique de l’université d’Oslo. C'est en 2003 qu'il intègre EURECOM où il devient professeur et cinq ans plus tard, chef du département Communications mobiles. Il y poursuit ses travaux visant à améliorer le MIMO. Ses recherches lui permettent de comprendre que les stations de base — aussi appelées antennes relais — présentent un certain intérêt pour augmenter les performances de ce dispositif en produisant un système MIMO géant.

MIMO et robots

En 2015, David Gesbert obtient une bourse ERC Advanced Grant pour son projet PERFUME. Cette initiative, qui tire son nom de high PERfomance FUture Mobile nEtworking, part du constat que "le nombre de terminaux utilisés par les humains et les machines est actuellement en augmentation. Au cours des prochaines années, ces terminaux seront de plus en plus connectés aux réseaux", estime le chercheur.

L’objectif de PERFUME est d’exploiter les ressources informationnelles des terminaux pour qu’ils coopèrent afin d’améliorer leurs performances. David Gesbert et son équipe ont ainsi mis au point des stations de bases fixées sur des drones. Ces prototypes utilisent des systèmes d’intelligence artificielle pour communiquer entre eux afin de choisir quelle bande de fréquence utiliser ou à quel endroit se placer pour donner à l’utilisateur un accès optimal au réseau. Les drones relais peuvent aussi être utilisés en extension de couverture radio. Utile sur des sites de catastrophes naturelles dont l’infrastructure réseau a été détruite.

Déjà sur la 6^ème génération de technologie mobile

Le travail de David Gesbert à EURECOM touche aussi à la suite de la 5G : la 6e génération de technologie de télécommunications mobiles. "Aujourd’hui deux grandes lignes sont étudiées" relève David Gesbert. La première concerne les moyens pouvant rendre les réseaux plus économes en énergie en utilisant l’intelligence artificielle pour optimiser l’allocation des ressources et utiliser les ondes radio de la façon la plus sage possible.

La seconde ligne concerne les finalités des ondes radios autres que la communication de l’information en utilisant ces ondes pour produire de l’imagerie. Sachant que lorsqu’une onde est transmise, elle se réfléchit sur un grand nombre d’obstacles, une intelligence artificielle pourrait analyser son parcours pour cartographier la position des obstacles et établir la carte de l’environnement physique du terminal. Cela pourrait par exemple amener les voitures autonomes à se repérer plus finement.

Cette 6e génération de réseau de télécommunications mobiles va devoir relever de nouveaux défis tels que l’économie énergétique et le positionnement de haute précision. Mais déjà il semble clair que la spatialisation de la communication et le MIMO continueront d’y jouer un rôle fondamental.

 

Crédit photo Cassanas : David Gesbert reçoit son prix de l'Académie des Sciences.