Probabilité de la distance minimale pour un système MIMO précode

International audienceThis paper deals with precoded MIMO systems using channel state information. Such systems are now included in recent wireless norms. However, theoretical evaluations of performance are more complex. We propose a method based on the statistics of the minimal distance in order to evaluate the capcity or bit error rate (BER) in an uncorrelated Rayleigh fadding channel

Performances de LoRa sur les canaux de Rice et Nakagami

International audienceLes applications telles que les fermes connectées, les villes intelligentes ou l'industrie 4.0 utilisent de plus en plus les Low Power Wide Area Networks (LPWAN), permettant un bon compromis entre la portée, le débit et la consommation d'énergie. Cependant, seulement quelques études théoriques sont disponibles pour aider à la conception de ces réseaux avant un déploiement. Une nouvelle approche basée sur la fonction de Marcum est proposée ici pour estimer la probabilité d'erreur binaire de LoRa. La méthode proposée est appliquée avec un bruit gaussien pour les canaux de Nakagami et Rice

l1-norm Minimization Based Algorithm for Non-Intrusive Load Monitoring

International audienceNon-Intrusive Load Monitoring (NILM) plays an important role in energy management and energy reduction in buildings and homes. An NILM system does not need a large amount of deployed power meters to monitor the power usage of home devices. Instead, only one meter on the main power line is necessary to detect and identify the operating devices. There are many approaches to solve the problem of device determination in NILM. The features applied in low-frequency based approach essentially include the step-change (or edge) and the steady state. This paper introduces three algorithms to solve the l1-norm minimization problem in NILM and results on power measurements obtained from a real appliance deployment. With a small number of devices, the obtained precision varies from 75% to 99%, depending on the tolerance criterion to determine the steady state of a given device

How robust is a LoRa communication against impulsive noise?

International audienceIn the last decade Internet of Things (IoT) grew up in an exponential behavior with applications requiring long range and low power wireless transmissions. Factory of the Future (FoF), also called Industry 4.0, aims to use IoT technologies to enhance productivity, therefore adding high reliability constraints. Several IoT standards were proposed and LoRa has emerged as a high potential candidate for a variety of applications. LoRa modulation is based on a chirp spread-spectrum technique and offers efficient transmission up to 50 kbps over several kilometers. The performance of LoRa in terms of symbol or bit error probability has been theoretically analyzed in few recent papers for a Gaussian channel. However, the industrial environment is often corrupted with impulsive non Gaussian noise generated by high-power equipment. In this paper, the impact of impulsive noise, modeled by the Middleton Class-A noise, is introduced and the robustness of a LoRa communication is studied. Compared to the Gaussian case, simulations show that impulsive noise may severely degrade system performance. This Signal-to-Noise Ratio loss can reach up to 10 dB, but increasing the spreading factor can reduce the noise impact

Evaluation rapide et précise des performances d'une communication LoRa basée sur la fonction de Marcum

International audienc

Systèmes MIMO précodés optimisant la distance minimale : étude des performances et extension du nombre de voies

In wireless communications, the Multiple-Input Multiple-Ouput (MIMO) systems constitute an efficient way to significantly enhance data transmission according to two main, though antagonistic, parameters: the spectral efficiency and reliability assessed from the average binary error probability (BEP). With such systems the knowledge of the channel state information (CSI) at the transmitter side is paramount to lower reduce the BEP through different strategies of power allocation. Indeed, once the CSI has been fully (or perfectly) known, a linear precoder at the transmit side and a linear decoder at the receive side can be designed for subsequent association by optimising one among the following criteria : minimum mean square error (MMSE), equal error (EE), post-processing signal-to-noise ratio maximization (max-SNR) or quality of service (QoS). Their respective optimisations have led to a family of diagonal precoders : the MIMO system is equivalent to independant SISO subchannels. Recently, a new no-diagonal precoder designed within our laboratory optimizes the minimal Euclidean distance between receive symbols. This thesis work was aimed at estimating the BEP of this precoder for comparison with other methods (Alamouti's code and diagonal precoders). We demonstrated the maximal diversity order of the max-dmin, and then gave a tight BEP approximation. Moreover, the spatial dimensions and the final cost of a MIMO device were reduced by associating of the precoder max-dmin with polarity diversity. Despite the correlation induced by this system, the max-dmin performances are still worth being considered. We also proposed an extension of the max-dmin to more than two ub-channels in order to exploit larger MIMO systems.Les systèmes multi-antennaires (Multiple-Input Multiple-Ouput ou MIMO) dans le domaine des communications numériques permettent d'améliorer la transmission des données selon deux principaux paramètres souvent antagonistes : le débit d'information et la fiabilité de transmission estimée en terme de probabilité d'erreurs binaire moyenne (PEB). Avec de tels systèmes, la connaissance du canal à l'émission (Channel State Information ou CSI) est un point-clé pour diminuer la PEB grâce à différentes stratégies d'allocations de puissance. Ainsi, un précodeur linéaire à l'émission associé à un décodeur linéaire à la réception peuvent optimiser un critère particulier grâce à cette information. Il en résulte une famille importante de précodeurs dénommée «précodeurs diagonaux» : le système MIMO est équivalent à des sous-canaux SISO indépendants. Les critères optimisés sont par exemple la minimisation de l'erreur quadratique moyenne (EQMM), la maximisation de la capacité (WF), obtenir des PEB égales pour tous les flux de données (EE), la maximisation du RSB post-traitement (max-SNR) ou la qualité de service (QdS). L'équipe TST a récemment élaboré un nouveau précodeur non diagonal basé sur la maximisation de la distance minimale entre symboles de la constellation de réception (max-dmin ). L'enjeu de cette thèse est d'estimer les performances en terme de PEB de ce nouveau précodeur et de les comparer avec les méthodes existantes à savoir le code d'Alamouti et les précodeurs diagonaux. Nous nous sommes intéressés en particulier à la démonstration de l'ordre de diversité maximal du max-dmin puis à la détermination d'une bonne approximation de sa PEB. Le précodeur max-dmin est ensuite associé à de la diversité de polarisation permettant de réduire le coût et l'occupation spatiale d'un système MIMO. Malgré l'introduction de corrélation, les performances proposées par le max-dmin demeurent intéressantes. Nous avons ensuite proposé une extension du précodeur max-dmin permettant de supprimer la limitation à deux sous-canaux : les grands systèmes MIMO sont mieux exploités avec plus de deux sous-canaux

Systèmes MIMO précodés optimisant la distance minimale : étude des performances et extension du nombre de voies

In wireless communications, the Multiple-Input Multiple-Ouput (MIMO) systems constitute an efficient way to significantly enhance data transmission according to two main, though antagonistic, parameters: the spectral efficiency and reliability assessed from the average binary error probability (BEP). With such systems the knowledge of the channel state information (CSI) at the transmitter side is paramount to lower reduce the BEP through different strategies of power allocation. Indeed, once the CSI has been fully (or perfectly) known, a linear precoder at the transmit side and a linear decoder at the receive side can be designed for subsequent association by optimising one among the following criteria : minimum mean square error (MMSE), equal error (EE), post-processing signal-to-noise ratio maximization (max-SNR) or quality of service (QoS). Their respective optimisations have led to a family of diagonal precoders : the MIMO system is equivalent to independant SISO subchannels. Recently, a new no-diagonal precoder designed within our laboratory optimizes the minimal Euclidean distance between receive symbols. This thesis work was aimed at estimating the BEP of this precoder for comparison with other methods (Alamouti's code and diagonal precoders). We demonstrated the maximal diversity order of the max-dmin, and then gave a tight BEP approximation. Moreover, the spatial dimensions and the final cost of a MIMO device were reduced by associating of the precoder max-dmin with polarity diversity. Despite the correlation induced by this system, the max-dmin performances are still worth being considered. We also proposed an extension of the max-dmin to more than two ub-channels in order to exploit larger MIMO systems.Les systèmes multi-antennaires (Multiple-Input Multiple-Ouput ou MIMO) dans le domaine des communications numériques permettent d'améliorer la transmission des données selon deux principaux paramètres souvent antagonistes : le débit d'information et la fiabilité de transmission estimée en terme de probabilité d'erreurs binaire moyenne (PEB). Avec de tels systèmes, la connaissance du canal à l'émission (Channel State Information ou CSI) est un point-clé pour diminuer la PEB grâce à différentes stratégies d'allocations de puissance. Ainsi, un précodeur linéaire à l'émission associé à un décodeur linéaire à la réception peuvent optimiser un critère particulier grâce à cette information. Il en résulte une famille importante de précodeurs dénommée «précodeurs diagonaux» : le système MIMO est équivalent à des sous-canaux SISO indépendants. Les critères optimisés sont par exemple la minimisation de l'erreur quadratique moyenne (EQMM), la maximisation de la capacité (WF), obtenir des PEB égales pour tous les flux de données (EE), la maximisation du RSB post-traitement (max-SNR) ou la qualité de service (QdS). L'équipe TST a récemment élaboré un nouveau précodeur non diagonal basé sur la maximisation de la distance minimale entre symboles de la constellation de réception (max-dmin ). L'enjeu de cette thèse est d'estimer les performances en terme de PEB de ce nouveau précodeur et de les comparer avec les méthodes existantes à savoir le code d'Alamouti et les précodeurs diagonaux. Nous nous sommes intéressés en particulier à la démonstration de l'ordre de diversité maximal du max-dmin puis à la détermination d'une bonne approximation de sa PEB. Le précodeur max-dmin est ensuite associé à de la diversité de polarisation permettant de réduire le coût et l'occupation spatiale d'un système MIMO. Malgré l'introduction de corrélation, les performances proposées par le max-dmin demeurent intéressantes. Nous avons ensuite proposé une extension du précodeur max-dmin permettant de supprimer la limitation à deux sous-canaux : les grands systèmes MIMO sont mieux exploités avec plus de deux sous-canaux

Mutual information approximation of CSI-T MIMO precoders based on minimal distance probability

International audienceThe linear closed-loop MIMO precoding technique employs the channel state information at both sides of the link to optimize various criteria such as the capacity, the mean square error, the mutual information. However, the cost is generally an increased complexity and the theoretical study of such a system can be difficult, i.e. obtain criteria such as the Bit Error Rate or Logarithm of Likelihood Ratio (LLR). Some studies are available for diagonal form precoders, but it is often difficult to deal with a precoder that chooses between different forms to adapt to the channel state, as in the case for the max-dmin precoder. In this paper, we propose a new approximation of the mutual information (MI) which is expressed as a function of the minimal distance. Indeed, our recent works permit us to obtain the probability density function of the minimal distance, and, this is the main point, to deal with the multi-forms. The MI can then be averaged over the statistics of the channel and the result is available for any MIMO system and any modulation size for the example of max-dmin

Système MIMO précodés optimisant la distance minimale (Etude des performances et extension du nombre de voies)

Les systèmes multi-antennaires (Multiple-Input Multiple-Ouput) dans le domaine des communications numériques permettent d'améliorer la transmission des données selon deux paramètres antagonistes : le débit d'information et la fiabilité de transmission (Probabilité d'Erreurs Binaire moyenne). Avec de tels systèmes, la connaissance du canal à l'émission (Channel State Information) est un point-clé pour diminuer la PEB grâce à différentes stratégies d'allocations de puissance. Ainsi, un précodeur linéaire à l'émission associé à un décodeur linéaire à la réception optimisent un critère pertinent grâce à cette information. Il en résulte une famille importante de précodeurs dénommée "précodeurs diagonaux" : le système MIMO est équivalent à des sous-canaux indépendants. Les critères optimisés sont par exemple la minimisation de l'erreur quadratique moyenne ou la maximisation de la capacité. L'équipe TST a récemment élaboré un nouveau précodeur non diagonal maximisant la distance minimale entre les symboles reçus (max-dmin). L'enjeu de cette thèse est d'estimer les performances en terme de PEB de ce nouveau précodeur et de les i comparer avec les méthodes existantes (code d'Alamouti et précodeurs diagonaux). Nous avons démontré l'ordre de diversité maximal du max-drain puis déterminé une bonne approximation de sa PEB. Le précodeur max-dmin est ensuite associé à de la diversité de polarisation permettant de réduire le coût et l'occupation spatiale d'un système MIMO. Malgré l'introduction de corrélation, les performances du max-dmin sont intéressantes. Nous avons ensuite proposé une extension du précodeur max-dmin permettant de supprimer la limitation à deux sous-canaux.In wireless communications, the Multiple-Input Multiple-Ouput (MIMO) systems constitute an efficient way to significantly enhance data transmission according to two main, though antagonistic, parameters: the spectral efficiency and reliability assessed from the average binary error probability (BEP). With such systems the knowledge of the channel state information (CSI) at the transmitter side is paramount to lower reduce the BEP through différent stratégies of power allocation. Indeed, once the CSI has been fully (or perfectly) known, a linear precoder at the transmit side and a linear decoder at the receive side can be designed for subséquent association by optimizing one among the following criteria: minimum mean square error (MMSE) or the capacity. Their respective optimisations have led to a family of diagonal precoders: the MIMO system is équivalent to indépendant SISO subchannels. Recently, a new no-diagonal precoder designed within our laboratory optimizes the minimal Euclidean distance between receive symbols. This thesis work was aimed at estimating the BEP of this precoder for comparison with other methods (Alamouti's code and diagonal precoders). We demonstrated the maximal diversity order of the max dmin, and then gave a tight BEP approximation. Moreover, the spatial dimensions and the final cost of a MIMO device were reduced by associating of the precoder max-dmin with polarity diversity. Despite the corrélation induced by this system, the max-dmin performances are still worth being considered. We also proposed an extension of the max-dmin to more than two sub-channels in order to exploit larger MIMO systemsBREST-BU Droit-Sciences-Sports (290192103) / SudocSudocFranceF