Algorithmes et Bornes minimales pour la Synchronisation Temporelle à Haute Performance : Application à l’internet des objets corporels

Algorithms and minimum bounds for high performance time synchronization : Application to the wearable Internet of Things

• Auteur / Autrice : Imen Nasr
• Direction : Benoît Geller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 23/01/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE) en cotutelle avec École supérieure des communications de Tunis (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interfaces : matériaux, systèmes, usages (Palaiseau, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École nationale supérieure de techniques avancées (Palaiseau). Unité d'Informatique et d'Ingénierie des Systèmes - Unité d'Informatique et d'Ingénierie des Systèmes / ENSTA ParisTech U2IS
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure de techniques avancées (Palaiseau ; 1970 -....)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Siala
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benoît Geller, Sofiane Cherif, Pascal Larzabal, Leïla Najjar Atallah
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Monia Turki, Emmanuel Radoi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Théorie de Cramér (mathématique)

Internet des objets

Mots clés libres

Synchronisation temporelle

Borne de Cramèr-Rao

Réseaux WBAN

Maximum de vraisemblance

Maximum a Posteriori

Time synchronization

Cramer-Rao Bound

WBAN

Maximum likehood

Maximum a Posteriori

Résumé

La synchronisation temporelle est la première opération effectuée par le démodulateur. Elle permet d'assurer que les échantillons transmis aux processus de démodulation puissent réaliser un taux d'erreurs binaires le plus faible.Dans cette thèse, nous proposons l'étude d'algorithmes innovants de synchronisation temporelle à haute performance.D'abord, nous avons proposé des algorithmes exploitant l'information souple du décodeur en plus du signal reçu afin d'améliorer l'estimation aveugle d'un retard temporel supposé constant sur la durée d'observation.Ensuite, nous avons proposé un algorithme original basé sur la synchronisation par lissage à faible complexité.Cette étape a consisté à proposer une technique opérant dans un contexte hors ligne, permettant l'estimation d'un retard aléatoire variable dans le temps via les boucles d'aller-retour sur plusieurs itération. Les performances d'un tel estimateur dépassent celles des algorithmes traditionnels.Afin d'évaluer la pertinence de tous les estimateurs proposés, pour des retards déterministe et aléatoire, nous avons évalué et comparé leurs performances à des bornes de Cramèr-Rao que nous avons développées pour ce cadre. Enfin, nous avons évalué les algorithmes proposés sur des signaux WBAN.

Time synchronization is the first function performed by the demodulator. It ensures that the samples transmitted to the demodulation processes allow to achieve the lowest bit error rate.In this thesis we propose the study of innovative algorithms for high performance time synchronization.First, we propose algorithms exploiting the soft information from the decoder in addition to the received signal to improve the blind estimation of the time delay. Next, we develop an original algorithm based on low complexity smoothing synchronization techniques. This step consisted in proposing a technique operating in an off-line context, making it possible to estimate a random delay that varies over time on several iterations via Forward- Backward loops. The performance of such estimators exceeds that of traditional algorithms. In order to evaluate the relevance of all the proposed estimators, for deterministic and random delays, we evaluated and compared their performance to Cramer-Rao bounds that we developed within these frameworks. We, finally, evaluated the proposed algorithms on WBAN signals.