Golden Modulation: a New and Effective Waveform for Massive IoT

This paper considers massive Internet of Things systems, especially for LoW Power Wide Area Networks, that aim at connecting billions of low-cost devices with multi-year battery life requirements. Current systems for massive Internet of Things exhibit severe problems when trying to pursue the target of serving a very large number of users. In this paper, a novel asynchronous spread spectrum modulation, called Golden Modulation, is introduced. This modulation provides a vast family of equivalent waveforms with very low cross-interference even in asynchronous conditions, hence enabling natural multiuser operation without the need for inter-user synchronization or for interference cancellation receivers. Thanks to minimal interference between waveforms, coupled with the absence of coordination requirements, this modulation can accommodate very high system capacity. The basic modulation principles, relying on spectrum spreading via direct Zadoff-Chu sequences modulation, are presented and the corresponding theoretical bit error rate performance in an additive white Gaussian noise channel is derived and compared by simulation with realistic Golden Modulation receiver performance. The demodulation of the Golden Modulation is also described, and its performance in the presence of uncoordinated multiple users is characterized.Comment: This work has been submitted to the IEEE for possible publication. Copyright may be transferred without notice, after which this version may no longer be accessibl

LTE Synchronization Algorithms

Third Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution(LTE) provides high spectral effciency, high peak data rates and frequency exibility with low latency and low cost. Usage of modulation techniques like OFDMA and SCFDMA enables LTE to achieve such requirements.However it is well known that OFDM systems like LTE are very sensitive when it comes to carrier frequency off- sets and symbol synchronization errors.Inorder to transfer data correctly, the User Equipment(UE) must perform both uplink and downlink synchronization with the Base station(eNodeB). In this thesis, Primary Synchronization Signal(PSS) and Secondary Synchronization signal(SSS) are used to detect the cell-ID of the best serving base station and also to achieve downlink synchronization whereas Physical Random Access Channel(PRACH) preamble is used to obtain uplink synchronization. PSS and SSS helps to achieve downlink synchronization by estimating the frame timing and carrier frequency offsets.In this thesis a non-coherent detection approach is followed for detection of both PSS and SSS signals

Auto configuration dans LTE : procédés de mesure de l’occupation du canal radio pour une utilisation optimisée du spectre

Projecte final de carrera realitzat en col.laboració amb el centre INP Grenoble - ENSIMAG. École Nationale Supérieure d’Informatique et de Mathématiques Appliquées de Grenoble i Alcatel-Lucent Bell LabsLong Term Evolution (LTE) est la quatrième génération de technologies radio qui est conçue afin de fournir des débits de données élevés aux mobiles, offrir une faible latence et permettre une flexibilité accrue dans l'attribution du spectre de fréquence. Les techniques de réutilisation du spectre permettent ainsi de faire face à la demande croissante en bande passante des utilisateurs. Nous nous concentrons sur le cas où toutes les cellules partagent la même bande de fréquence (frequency reuse-1). Ces cellules ainsi déployées peuvent générer des niveaux d’interférence intra-canal importants, ce qui affecte considérablement les performances du réseau. Le but de ce stage est de développer des méthodes de sensing du spectre permettant de caractériser les cellules qui partagent les mêmes ressources radio. En utilisant des informations telles que nombre de cellules en compétition notamment, les mécanismes d’allocation des ressources radio peuvent être optimisés, améliorent ainsi la performance du réseau. Les méthodes ainsi étudiées exploitent les propriétés d’orthogonalité des canaux de contrôle tels que signaux de synchronisation diffusés par chaque station de base. Une première étape du stage a ainsi consisté à mettre en place des méthodes de synchronisation fiables en ‘frequency reuse-1’ et d’en étudier les performances. Au cours de la deuxième partie du stage, une méthode d’identification du nombre de cellules en compétition sur un même canal est proposée. Cette méthode repose sur l’utilisation des canaux de synchronisation. Le stage a lieu sur le site de Villarceaux d’ Alcatel-Lucent Bell Labs et s’est intégré aux projets de recherche sur l'auto-configuration des cellules dans un réseau LTE. Ce rapport présente les travaux réalisés pendant le stage. Celui-ci s’est concentré sur la procédure réalisée par les mobiles afin de se synchroniser au réseau. Dans cette optique,nous avons proposé une méthode pour trouver le nombre des cellules en compétition, afin de caractériser l'occupation du spectre

Lo standard LTE

Per il sempre crescente traffico dati la rete mobile, attualmente basata sul sistema UMTS, sta cominciando a dimostrare i suoi limiti. Per questo il 3GPP (third Generation Partnership Project) ha avviato la standardizzazione di un nuovo sistema di telecomunicazioni mobile, chiamato LTE (Long Term Evolution), che migliora il precedente ponendo ambiziosi traguardi in quanto a prestazioni. Attualmente il sistema è ancora in fase sperimentale e le prime applicazioni commerciali si avranno solo tra il 2010-2011. Questa tesi ha lo scopo di studiare le principali caratteristiche del livello fisico dell'LTE e valutarne le prestazioni offert