Robustness against interference in Internet of Things

par Wei Gu

Thèse de doctorat en Micro et nano technologies, acoustique et télécommunications

Sous la direction de Laurent Clavier et de Nathalie Haese-Rolland.

  • Titre traduit

    Robustesse aux interférences dans l'Internet des objets


  • Résumé

    L'Internet des objets, plus particulièrement les réseaux de capteurs, a attiré beaucoup d'attention ces dernières années. Sa mise en œuvre soulève de nombreuses difficultés, comme la génération d'interférences d'accès multiple (MAI) à caractère impulsif et la consommation d'énergie relativement forte. Les MAI et le bruit thermique doivent être considérés simultanément car ils perturbent fortement les communications. Nous modélisons les MAI et le bruit thermique respectivement par la distribution stable et gaussienne. Nous étudions tout d’abord l’effet des turbo-codes sur le lien direct en utilisant la norme-p comme métrique de décodage. Cette métrique permet une performance de correction d’erreur proche du décodeur optimal. Ensuite nous nous penchons sur les communications coopératives. A l’aide de l’échantillonnage préférentiel, nous estimons les densités de probabilité de la décision statistique du récepteur optimal en présence des bruits stable et gaussien. Cette approche est coûteuse en calcul. Nous proposons donc d’approximer ces densités de probabilité par la distribution gaussienne inverse normale (NIG). Cette solution de calcul est efficace pour approcher le récepteur optimal. Nous montrons également que le récepteur utilisant la norme-p a des performances robustes, quel que soit le type de bruit dominant. A la fin nous combinons les travaux du codage canal et des communications coopératives pour établir une stratégie de codage canal distribué. Basé sur la qualité du lien direct et le niveau de taux d’erreur binaire envisagé, la stratégie d’économie d’énergie peut être mise en place via le choix d’un schéma de codage canal distribué.


  • Résumé

    Internet of Things brought great interests in recent years for its attractive applications and intelligent structure. However, the implementation of sensor networks still presents important challenges such as the generation of Multiple-Access-Interference (MAI) with impulsive nature and the relatively high energy consumption. Both the MAI and the thermal noise should be considered due to their strong impairments each may cause on the communication quality. We employ the stable and Gaussian distributions to model the MAI and the thermal noise respectively. Firstly we study the performance of turbo codes in the direct link and we propose the p-norm as a decoding metric. This metric allows a considerable error correction performance improvement which is close to the optimal decoder. Then we investigate cooperative communications. The probability densities in the decision statistic of the optimal receiver are estimated using importance sampling approach when both the stable and Gaussian noises are present. Such a method is computationally expensive. Hence we develop an approximation approach based on the Normal Inverse Gaussian (NIG) distribution. This solution is efficient for calculation and is proximate to the optimal receiver. In addition we show that the p-norm receiver has robust performance no matter what kind of noise is dominant. At last we combine the channel coding and cooperative communication works to establish a distributed channel coding strategy. Through some simulation assessments, the energy saving strategy can be realized by choosing an appropriate distributed channel coding scheme based on the direct link quality and target bit error rate.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (xxvii-114 p.
  • Annexes : Bibliogr. p. [107]-[115]. Liste des publications

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 50376-2012-457
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