Optimized Scalable Image and Video Transmission for MIMO Wireless Channels

In this chapter, we focus on proposing new strategies to efficiently transfer a compressed image/video content through wireless links using a multiple antenna technology. The proposed solutions can be considered as application layer physical layer (APP-PHY) cross layer design methods as they involve optimizing both application and physical layers. After a wide state-of-the-art study, we present two main solutions. The first focuses on using a new precoding algorithm that takes into account the image/video content structure when assigning transmission powers. We showed that its results are better than the existing conventional precoders. Second, a link adaptation process is integrated to efficiently assign coding parameters as a function of the channel state. Simulations over a realistic channel environment show that the link adaptation activates a dynamic process that results in a good image/video reconstruction quality even if the channel is varying. Finally, we incorporated soft decoding algorithms at the receiver side, and we showed that they could induce further improvements. In fact, almost 5 dB peak signal-to-noise ratio (PSNR) improvements are demonstrated in the case of transmission over a Rayleigh channel

Réduction du PAPR dans les modulations OFDM basée sur la méthode TR avec prise en compte de l’intervalle de garde

National audienceCet article présente une nouvelle stratégie de réduction du PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) dans les modulations multiporteuses, basée sur une modification de l’architecture de l’émetteur en vue d’améliorer les performances de la méthode TRNS (Tone Reservation Using Null Subcarriers). Classiquement, cette dernière utilise les Sous-Porteuses Nulles (SPN) disponibles dans les standards de télécommunications afin de réduire le PAPR. Cependant les performances de cette méthode sont limitées en raison du nombre réduit des SPN. La stratégie proposée ici permet d’améliorer le gain de réduction du PAPR en associant les échantillons de l’Intervalle de Garde (IG) aux SPN, tout en maintenant une qualité de service requise. Des simulations en utilisant le standard IEEE 802.11a et en présence d’un canal gaussien et d’un canal multi-trajets montrent les possibilités offertes par cette méthode en termes de réduction du PAPR et de qualité de service

Transmission robuste de vidéo basée ondelette à travers un canal MIMO

National audienceCet article présente l'évolution d'un codeur pour images fixes basé ondelette vers le codage vidéo. Ce codeur associe une transformation en ondelette classique, une quantification vectorielle par sous-bande et une modulation de type MAQ-M. L'exploitation conjointe des éléments de la chaîne de transmission assure une qualité de services dans des conditions de transmission difficiles. Les redondances temporelles sont exploitées, dans le cadre du codage vidéo, par un algorithme spécifique d'estimation et de compensation de mouvement adapté à nos contraintes de codage. Nous proposons ainsi une méthode de codage permettant d'atteindre une bonne robustesse des vecteurs mouvement. Ce codeur nommé V-WTSOM présente une hiérarchisation importante des informations. Nous exploitons cette hiérarchisation en transmission à travers un canal MIMO incluant une possibilité de précodage diagonal. La décomposition en sous-canaux SISO parallèles et indépendants permet d'envisager des stratégies d'allocation basées sur le contenu et améliorant globalement la qualité de service

Modem H.F. à diversité d'antennes

Cet article présente un système opérationnel de transmission numérique d'images fixes dans la bande des Hautes Fréquences (H .F.). La particularité de ce modem est d'utiliser une diversité d'antennes en réception dans le but d'améliorer le débit standard de transmission qui est généralement limité à 4800 bits/s. Un traitement spatio-temporel basé sur l'algorithme C.M.A. est associé au réseau hétérogène d'antennes. Des résultats expérimentaux sont présentés, montrant ainsi que le débit atteint est de 40 kbits/s dans une bande de 12 kHz

Stratégie de codage conjoint pour la transmission de séquences d'images via un canal bruité

Dans cet article, qui a trait au codage conjoint source canal, notre objectif est de contribuer à l'amélioration de la qualité visuelle d'images vidéo reçues dans des conditions de TEB (Taux d'Erreurs Binaires) assez important (supérieur à 10-4), tout en minimisant la complexité globale de la chaîne de transmission. Afin de réaliser ce codage, nous proposons une association entre une transformation en ondelettes classique, une quantification vectorielle par sous bande et une modulation de type MAQ-M. On exploite conjointement l'ensemble des éléments constituants la chaîne de transmission numérique pour rendre le schéma proposé robuste à la fois dans des conditions de transmission difficiles et pour des canaux bas débit

A joint source channel coding strategy for video transmission

International audienceThis paper presents a joint source channel coding designed for video transmission application. The aim is to improve the visual quality of the reconstructed video even when transmission errors occur while keeping the processing as simple as possible. The BER excepted is higher than 10-4. This coding is based on an association of a wavelet transform (WT) and a vector quantization (VQ) optimally mapped on a QAM-M modulation. The whole of the transmission chain is jointly exploited in order to make it well-adapted to the complex and low data rate channel

A Comparison of Several Gradient Based Optimization Algorithms for PAPR Reduction in OFDM Systems

International audienceThe aim of this paper is to evaluate and compare different optimization algorithms for Peak to Average Power Ratio (PAPR) reduction in Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) systems. Based on Tone Reservation (TR) method, we exploit the unused subcarriers of the studied standard to generate the peak canceling signal without data rate loss. Gradient, Conjugate-Gradient with two directions search and Quasi-Newton methods have been investigated and evaluated on the basis of spectral regrowth, convergence speed and ability to improve the high peak-to-average reduction in multicarriers systems. As an example, the simulations are performed in the case of Local Area Network WLAN (IEEE 802.11a standard). Simulation results show that a PAPR reduction gain around 3 dB can be achieved

A Novel Constellation Shaping Technique for Bit-Interleaved Coded Modulation

International audienceWe present a new and simple method which consists to apply constellation shaping to bit-interleaved turbo-coded modulation (BICTM) over additive white Gaussian noise channels. By assuming the example of a 3-bit/dim 16-PAM BITCM, it is shown that this technique can provide shaping gain of 0.79 dB

Maximisation Perceptuelle de la Qualité de Transmission JPWL via un Canal MIMO Réaliste

National audienceThis paper proposes a global approach of JPWL (ISO/IEC 15444-11) image transmission over a realistic wireless channel able to ensure the best Quality of Service. In order to exploit the channel diversity, we consider a Closed-Loop MIMO-OFDM scheme with different precoder designs. In particular, the high flexibility of QoS precoder allows taking into account the scalability of JPWL jointly with the instantaneous MIMO channel status. This increases the visual quality of received images. The quality monitoring is made by a reduced-reference metric based on objects' saliency and interest points, both linked to human perception. It is performed in association with a robust JPWL decoder to determine the optimal decoding configuration in terms of PSNR. The proposed scheme provides very good results and its performance is shown through a realistic wireless channel

A Robust Content-Based JPWL Transmission Over a Realistic MIMO Channel Under Perceptual Constraints

International audienceThis paper proposes a global approach of JPWL (ISO/IEC 15444-11) image transmission over a realistic wireless channel able to ensure the best Quality of Service (QoS). In order to exploit the channel diversity, we consider a Closed-Loop MIMO-OFDM scheme with different precoder designs. In particular, the high flexibility of QoS precoder allows taking into account the scalability of JPWL jointly with the instantaneous MIMO channel status. This increases the visual quality of received images. The monitoring of the quality is made by a reduced-reference metric (QIP) based on object's saliency and interest points, both linked to human perception. It is performed in association with a robust JPWL decoder to determine the optimal decoding configuration in terms of PSNR. The proposed scheme provides very good results and its performance is shown through a realistic wireless channel