The JDTDOA algorithm applied to signal recovery : a performance analysis

This article suggests a novel method to retrieve a narrowband signal sent in a multipath environment with a delay spread considering ISI between symbols. The proposed method does not require any preamble nor known signal. Using the joint direction and time delay of arrivals estimation algorithm developed in prior work, the directions and time delays of arrival in the multipath channel are jointly estimated and associated while keeping a low computational cost. In this process, a MVDR beamformed copy of each arriving signal is created. The quality of these “pseudo copies” is evaluated and compared to the original direct and reflected signals in this work. Another beamforming method, the Moore–Penrose pseudoinverse, with better retrieval of the direct and reflected signals is also proposed. Using a simple delay-and-sum operation on the previously beamformed copies, it is possible to substantially improve the the system’s performance in terms of bit error rate. An approach using oversampling on the array antenna is introduced to improve performance. Numerical simulations are discussed to support theory

Revistes amb més articles Campus del Baix Llobregat (CBL) - 2011

Es presenta la llista de revistes en les que més publiquen els autors del CBL ordenada per centres. Per a cada revista s'inclou els articles del autors CBL del 2011, el factor d'impacte, el quartil i el factor d’immediatesa.Preprin

Position estimation for IR-UWB systems using compressive sensing

One major challenge in IR-UWB signal processing is the requirement of high sampling rate, which renders standard analog-to-digital converter (ADC) costly and even impractical. Compressive Sensing (CS) provides a solution to this problem by allowing to sample UWB signals at a rate significantly lesser than the Nyquist sampling limit.Ultra-Wideband (UWB) technology, thanks to its high time resolution, arises as an excellent candidate to provide accurate positioning information in cluttered environments. However, the dense multipath and strong attenuation of the Line-of-Sight (LOS) present in UWB channels poses additional challenges to positioning algorithms. Therefore, in this thesis we have mainly focused on designing an algorithm robust to these problems. Specifically, we have developed two different techniques based on a frequency domain receiver. The first one is based on a Direct Position Estimation (DPE) approach, that is, estimating the position directly from the observed signals, while the second is based on ?soft? two-steps approach, where more than one estimated Time of Arrival (TOA) is estimated on each anchor, then in the second stage the best estimators are used to find the position. Simulation results proof the accuracy of the proposed algorithms. Besides, the proposed methods have also been tested while using Compressive Sensing (CS). CS is a new sensing paradigm that allows compressing signals while they are being sampled, thus it allows to sample at a lower rather than the Nyquist limit.La tecnología Ultra-Wideband (UWB), gracias a su alta resolución temporal, se presenta como un candidato ideal per proporcionar información de la posición precisa en ambientes muy densos. Sin embargo, la gran concentración de propagación multi camino, así como la fuerte atenuación del camino de visión directa (LOS) característica de los canales UWB conlleva grandes dificultades a la hora de estimar la posición. Por esta razón, en esta tesis nos hemos centrado principalmente en diseñar algoritmos robustos a la problemática que presenten los canales UWB. Concretamente, hemos desarrollado dos técnicas basadas en un receptor en el dominio de la frecuencia. La primera está basada en una estimación directa de la posición (DPE) a partir de las señales recibidas, mientras que la segunda está basada en una estimación en dos etapas pero con la diferencia que en la primera etapa se proporcionen diversos estimadores del tiempo de vuelo (TOA) y en la segunda se seleccionen los mejores estimadores para estimar la posición. Los resultados de les simulaciones demuestran la precisión del los algoritmos propuestos. Además, los métodos propuestos también se han probado utilizando Compressive Sensing (CS). El CS es un nuevo paradigma en la teoría del muestreo que permite comprimir una señal al mismo tiempo que se está muestreando, permitiendo así muestrear per debajo del límite de Nyquist.La tecnologia Ultra-Wideband (UWB), gràcies a la seva alta resolució temporal, es presenta com un candidat ideal per proporcionar informació de la posició precisa en ambients molt densos. Tanmateix, la gran concentració de propagació multi camí, així com la forta atenuació del camí de visió directa (LOS) característica del canals UWB comporta grans dificultats a l?hora d?estimar la posició. Per aquesta raó, en aquesta tesis ens hem centrat principalment en dissenyar algoritmes robusts a la problemàtica que presenten els canals UWB. Concretament, hem desenvolupat dues tècniques basades en un receptor en el domini freqüencial. La primera està basada en una estimació directa de la posició (DPE) a partir dels senyals rebuts, mentre que la segona està basada en una estimació en dues etapes però amb la diferència que en la primera etapa es proporcionen diversos estimadors del temps de vol (TOA) i en la segona es seleccionen els millors estimadors per trobar la posició. Els resultats de les simulacions demostren la precisió dels algoritmes proposats. A més a més, els mètodes proposats també s?han provat fent servir Compressive Sensing (CS). CS és un nou paradigma en la teoria del mostreig que permet comprimir una senyal mentre s?està mostrejant, permetent així mostrejar per sota del límit de Nyquist

Filter Bank-based Transceiver Design for Ultrawideband

Peer ReviewedPostprint (published version

Frequency domain joint TOA and DOA estimation in IR-UWB

This paper addresses the problem of TOA and DOA estimation in IR-UWB systems. It considers a frequency domain approach for joint high resolution estimation of Time Of Arrival (TOA) and Direction Of Arrival (DOA). The proposed scheme performs timing acquisition following a two step approach: a first stage where coarse symbol timing is achieved by means of chip energy estimation and a minimum distance criterion based on the time-hopping sequence knowledge, followed by a reduced complexity high resolution TOA estimator that provides fine timing acquisition. The proposed algorithm can resolve time synchronization blindly, without the need for channel estimation and can operate on a single symbol basis. DOA estimation is then obtained from TOA estimates at each array element applying a linear estimator. The joint estimation of TOA and DOA provides robustness and potentially allows positioning with a single reference node. Furthermore, the paper derives the Cramer-Rao Lower Bound from a frequency domain signal model for a multipath channel where no assumptions are made with respect to the paths, which results in a compact closed form.Peer Reviewe

Estimación conjunta de TOA y DOA en sistemas UWB para localización

El objetivo de este proyecto es el diseño de un algoritmo de localización para sistemas con tecnología Ultra-Wideband (UWB)

Wireless indoor positioning based on TDOA and DOA estimation techniques using IEEE 802.11 standards

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2015von Abdo Nasser Ali Gabe