15 research outputs found

    Indoor wireless communications and applications

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    Chapter 3 addresses challenges in radio link and system design in indoor scenarios. Given the fact that most human activities take place in indoor environments, the need for supporting ubiquitous indoor data connectivity and location/tracking service becomes even more important than in the previous decades. Specific technical challenges addressed in this section are(i), modelling complex indoor radio channels for effective antenna deployment, (ii), potential of millimeter-wave (mm-wave) radios for supporting higher data rates, and (iii), feasible indoor localisation and tracking techniques, which are summarised in three dedicated sections of this chapter

    Time of Arrival Estimation and Channel Identification in UWB Systems

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    Étude et conception d'une couche physique UWB-IR pour les réseaux BAN

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    Les réseaux à l'origine métropolitains, ont connu une tendance à rétrécir pour aujourd'hui se concentrer autour de l'être humain. Avec des équipements de plus en plus miniatures et les utilisateurs désireux de disposer en permanence des services qui leur sont accessibles à domicile, le réseau est envisagé plus petit, plus proche du corps. On assiste alors à l'émergence du réseau corporel, le Body Area Network (BAN), qui est constitué d'éléments situés sur le corps, à l'intérieur ou encore à une courte distance. Ce réseau à portée du corps génère de nouvelles problématiques, notamment celles de la puissance rayonnée par les équipements, leur taille, leur poids...Les applications et usages envisagés pour un tel réseau sont variés et couvrent plusieurs domaines d'activités, en l'occurrence le secteur du médical, du sport, et le multimédia. Ce réseau doit donc reposer sur une couche physique qui s'adapte aux contraintes de ces diverses applications, tout en favorisant des équipements de faible taille, faible complexité et de forte autonomie. La technologie Ultra Large Bande impulsionnelle (UWB-IR) est porteuse de nombreuses promesses pour satisfaire en partie les besoins des réseaux BAN, car autorisant des débits aussi bien réduits qu'élevés, et les architectures d'émission et réception utilisables pour cette technologie rendent possibles des équipements à faible complexité et faible coût, et dont la consommation énergétique est réduite.Ce travail de thèse a débuté alors qu'un processus de normalisation sur les BAN était en cours. L'objectif des travaux menés était de pouvoir contribuer en partie à ce processus de normalisation par la proposition d'une couche physique basée sur la radio impulsionnelle UWB (UWB-IR). Ainsi notre étude a porté sur le paramétrage de cette couche physique à partir de l'analyse des contraintes et requis techniques d'un réseau BAN. Les performances de cette couche physique ont ensuite été évaluées dans un contexte de canal UWB BAN et suivant le type d'architecture en réception, en particulier pour le récepteur non-cohérent. Enfin, une attention a été apportée sur la robustesse de la liaison en présence d'interférences bande étroite. Dans l'ensemble, ce travail a permis d'étudier et d'évaluer la pertinence d'une couche physique UWB-IR dans le contexte du réseau BANAbsence de résumé en anglaisPARIS-EST-Université (770839901) / SudocSudocFranceF

    Algorithms for indoor localization based on IEEE 802.15.4-2011 UWB and inertial sensors

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    In this thesis, extensive experiments are firstly conducted to characterize the performance of using the emerging IEEE 802.15.4-2011 ultra wideband (UWB) for indoor localization, and the results demonstrate the accuracy and precision of using time of arrival measurements for ranging applications. A multipath propagation controlling technique is synthesized which considers the relationship between transmit power, transmission range and signal-to-noise ratio. The methodology includes a novel bilateral transmitter output power control algorithm which is demonstrated to be able to stabilize the multipath channel, and enable sub 5cm instant ranging accuracy in line of sight conditions. A fully-coupled architecture is proposed for the localization system using a combination of IEEE 802.15.4-2011 UWB and inertial sensors. This architecture not only implements the position estimation of the object by fusing the UWB and inertial measurements, but enables the nodes in the localization network to mutually share positional and other useful information via the UWB channel. The hybrid system has been demonstrated to be capable of simultaneous local-positioning and remote-tracking of the mobile object. Three fusion algorithms for relative position estimation are proposed, including internal navigation system (INS), INS with UWB ranging correction, and orientation plus ranging. Experimental results show that the INS with UWB correction algorithm achieves an average position accuracy of 0.1883m, and gets 83% and 62% improvements on the accuracy of the INS (1.0994m) and the existing extended Kalman filter tracking algorithm (0.5m), respectively

    Location and Map Awareness Technologies in Next Wireless Networks

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    In a future perspective, the need of mapping an unknown indoor environment, of localizing and retrieving information from objects with zero costs and efforts could be satisfied by the adoption of next 5G technologies. Thanks to the mix of mmW and massive arrays technologies, it will be possible to achieve a higher indoor localization accuracy without relying on a dedicated infrastructure for localization but exploiting that designed for communication purposes. Besides users localization and navigation objectives, mapping and thus, the capability of reconstructing indoor scenarios, will be an important field of research with the possibility of sharing environmental information via crowd-sourcing mechanisms between users. Finally, in the Internet of Things vision, it is expected that people, objects and devices will be interconnected to each other with the possibility of exchanging the acquired and estimated data including those regarding objects identification, positioning and mapping contents. To this end, the merge of RFID, WSN and UWB technologies has demonstrated to be a promising solution. Stimulated by this framework, this work describes different technological and signal processing approaches to ameliorate the localization capabilities and the user awareness about the environment. From one side, it has been focused on the study of the localization and mapping capabilities of multi-antenna systems based on 5G technologies considering different technological issues, as for example those related to the existing available massive arrays. From the other side, UWB-RFID systems relying on passive communication schemes have been investigated in terms of localization coverage and by developing different techniques to improve the accuracy even in presence of NLOS conditions

    Indoor ultra-wideband channel modeling and localization using multipath estimation algorithms

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