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Your search keyword '"Charbel ABDEL NOUR"' showing total 57 results
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57 results on '"Charbel ABDEL NOUR"'

1. Union Bound Evaluation for Non-Binary Turbo Coded Modulations

Author

Charbel Abdel Nour, Rami Klaimi, Joumana Farah, Catherine Douillard, Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lebanese University [Beirut] (LU), Région BretagnePôle de recherche avancé en communications (PraCom), H2020 EPIC - Enabling Practical Wireless Tb/s Communications with Next Generation Channel coding, CORDIS : 760150, European Project: 760150,EPIC, IMT Atlantique (IMT Atlantique), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)

Subjects
Discrete mathematics, union bound, Index Terms-Non-binary turbo codes, non-binary turbo codes, coded modulation, Binary number, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, 16. Peace & justice, Computer Science Applications, Euclidean distance, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Convolutional code, Modeling and Simulation, Modulation (music), 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Turbo code, Euclidean distance spectrum, Limit (mathematics), Forward error correction, Electrical and Electronic Engineering, Decoding methods, Mathematics
Abstract

International audience; A method to compute the truncated union bound of non-binary turbo codes mapped to high order modulations isproposed in this letter. It calls for the estimate of the truncated Euclidean distance spectrum. To this end, we identify the error events that limit the Euclidean distance of non-binary turbo codes based on memory-1 convolutional codes defined over GF(q), q > 2. Application examples are elaborated for codes over GF(64). The resulting bounds are found to accurately predict the asymptotic performance of the coded modulation scheme.

Published
2020
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2. A Deep Q-Learning Bisection Approach for Power Allocation in Downlink NOMA Systems

Author

Marie-Josepha Youssef, Charbel Abdel Nour, Catherine Douillard, Xavier Lagrange, Equipe CODES (Lab-STICC_CODES), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Mathematical and Electrical Engineering (IMT Atlantique - MEE), IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Systèmes Réseaux, Cybersécurité et Droit du numérique (IMT Atlantique - SRCD), Advanced technologies for operated networks (ADOPNET), Université de Rennes (UR)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-RÉSEAUX, TÉLÉCOMMUNICATION ET SERVICES (IRISA-D2), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CentraleSupélec

Subjects
[INFO.INFO-AR]Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR], Computer science, Bisection, Q-learning, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, weighted sum-rate maximization, medicine.disease, Non-orthogonal multiple access NOMA, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Computer Science Applications, Power (physics), [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], Noma, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], successive interference cancellation stability, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Modeling and Simulation, Telecommunications link, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, medicine, Electrical and Electronic Engineering, Arithmetic, Deep reinforcement learning DRL
Abstract

International audience; In this work, we study the weighted sum-rate maximization problem for a downlink non-orthogonal multiple access (NOMA) system. With power and data-rate constraints, this problem is generally non-convex. Therefore, a novel solution based on the deep reinforcement learning (DRL) framework is proposed for the power allocation problem. While previous work based on DRL restrict the solution to a limited set of possible power levels, the proposed DRL framework is specifically designed to find a solution with a much larger granularity, emulating a continuous power allocation. Simulation results show that the proposed power allocation method outperforms two baseline algorithms. Moreover, it achieves almost 85% of the weighted sum-rate obtained by a far more complex genetic algorithm that approaches exhaustive search in terms of performance.

Published
2021
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3. Resource Allocation in Full-Duplex Uncoordinated Communication Systems with NOMA

Author

Joseph Doumit, Marie-Josepha Youssef, Charbel Abdel Nour, Joumana Farah, Catherine Douillard, Département Mathematical and Electrical Engineering (IMT Atlantique - MEE), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Equipe CODES (Lab-STICC_CODES), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Faculty of Engineering [Lebanese University] (ULFG), Lebanese University [Beirut] (LU), IEEE, École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)

Subjects
business.industry, Computer science, Quality of service, Reliability (computer networking), multi-armed bandits, 020302 automobile design & engineering, uncoordinated system, 02 engineering and technology, relays, Communications system, Transmitter power output, power allocation, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], 0203 mechanical engineering, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Non-orthogonal multiple access, Telecommunications link, Resource allocation, Resource management, business, full duplex, 5G, Computer network
Abstract

International audience; The Internet of Things (IoT) is a major driving use case of future communication systems. 5G and beyond networks should be properly designed to meet the quality of service (QoS) requirements of IoT devices in terms of massive access, data rates, latency and reliability. In this paper, we study the uncoordinated spectrum and power allocation problems in an uplink IoT network. In the considered setting, IoT devices aim at organizing their transmissions, without any coordination, on the available frequency channels and power levels. To enhance performance, we propose the deployment of full-duplex relays as well as the use of non-orthogonal multiple access and queuing at the level of the relays. A new algorithm, based on the multiplayer multi-armed bandits framework, is proposed with the aim of reducing the transmit power of IoT devices. Simulation results validate the convergence of the proposed algorithm. Results also confirm the superior performance of the proposed technique in terms of satisfying QoS requirements and reducing the needed user transmit power when compared to two baseline schemes.

Published
2021

4. Resource Allocation in NOMA Systems for Centralized and Distributed Antennas With Mixed Traffic Using Matching Theory

Author

Marie-Josepha Youssef, Joumana Farah, Charbel Abdel Nour, Catherine Douillard, Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Lebanese University [Beirut] (LU)

Subjects
Optimization problem, Computer science, Distributed computing, Throughput, 02 engineering and technology, Multiplexing, Noma, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, 0203 mechanical engineering, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, medicine, Resource management, Electrical and Electronic Engineering, Resource allocation, Quality of service, NOMA, DAS, 020206 networking & telecommunications, 020302 automobile design & engineering, Matching theory, medicine.disease, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Latency, Mixed traffic types
Abstract

International audience; In this paper, we study the traffic-aware resource allocation problem for a system with mixed traffic types. The considered framework encompasses real-time (RT) users having strict QoS requirements (in terms of amount of data and latency), and best-effort (BE) users for which the system tries to strike a balance between throughput and fairness. The resource allocation problem is studied in different contexts: orthogonal and non-orthogonal multiple access (OMA and NOMA respectively) in either centralized or distributed antenna systems (CAS and DAS respectively). Following the formulation of the resource optimization problem, we propose a low complexity suboptimal solution based on matching theory for each system context. We also propose an iterative approach to determine the number of subbands per antenna for the DAS contexts. The proposed techniques aim at guaranteeing the requirements of RT users while maximizing the utility function of BE users. Simulation results show that the proposed allocation method based on matching theory greatly outperforms a previously proposed greedy approach, especially in terms of RT users satisfaction.

Published
2020
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5. Low Complexity Adaptive Demapper for 2-D Non-Uniform Constellations

Author

Catherine Douillard, Charbel Abdel Nour, Pablo Angueira, Jon Montalban, Jon Barrueco, University of the Basque Country - Bilbao (.), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)

Subjects
Independent and identically distributed random variables, Computer science, Gaussian, Broadcasting, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, White noise, ATSC 3.0, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, symbols.namesake, Signal-to-noise ratio, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Channel state information, Non-uniform constellations, Demapping complexity, Metric (mathematics), 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Media Technology, symbols, Code (cryptography), Electrical and Electronic Engineering, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Algorithm, Constellation
Abstract

International audience; n this paper, a novel demapper for 2-D non-uniform constellations (2D-NUCs) is proposed, exploiting the characteristics of these constellations. It represents the combination of two underlying demapping techniques targeting the ATSC 3.0 compliant OFDM transceiver. On the one hand, for low code rates, we define a metric to perform condensed demapping. On the other hand, for high code rates, adaptive sub-region demapping is proposed. In this paper, a combination of both demapping methods is designed showing comparable performance to the classical ML demapper. The gap does not exceed 0.1 dB for all code rates of the ATSC 3.0 standard. Higher complexity reduction, from 79.2% to 95.4%, than state of art 2D-NUC demappers is obtained for 2D-256NUCs. These results are validated for ideal and non-ideal channel state information over additive white noise Gaussian and Rayleigh independently and identically distributed channels. Results are extended to 2D-1kNUCs and 2D-4kNUCs showing demapping complexity reduction from 96% to 99.7% with a negligible impact on performance.

Published
2019
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6. Optimal Resource Allocation for Full-Duplex IoT Systems Underlaying Cellular Networks with Mutual SIC NOMA

Author

Antoine Kilzi, Charbel Abdel Nour, Catherine Douillard, Joumana Farah, Département Mathematical and Electrical Engineering (IMT Atlantique - MEE), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Equipe CODES (Lab-STICC_CODES), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Faculty of Engineering [Lebanese University] (ULFG), and Lebanese University [Beirut] (LU)

Subjects
Signal Processing (eess.SP), FOS: Computer and information sciences, IoT, Computer Networks and Communications, Computer science, Computer Science - Information Theory, D2D, Context (language use), 02 engineering and technology, Interference (wave propagation), non-orthogonal multiple access, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], Base station, full-duplex, residual self-interference, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, FOS: Electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electrical Engineering and Systems Science - Signal Processing, 9. Industry and infrastructure, business.industry, Information Theory (cs.IT), 020206 networking & telecommunications, Computer Science Applications, Single antenna interference cancellation, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Hardware and Architecture, Signal Processing, Cellular network, Resource allocation, 020201 artificial intelligence & image processing, mutual SIC, half-duplex, Mobile telephony, business, Information Systems, Computer network, Communication channel
Abstract

Device-to-device (D2D) and non-orthogonal multiple access (NOMA) are promising technologies to meet the challenges of the next generations of mobile communications in terms of network density and diversity for internet of things (IoT) services. This paper tackles the problem of maximizing the D2D sum-throughput in an IoT system underlaying a cellular network, through optimal channel and power allocation. NOMA is used to manage the interference between cellular users and full-duplex (FD) IoT devices. To this aim, mutual successive interference cancellation (SIC) conditions are identified to allow simultaneously the removal of the D2D devices interference at the level of the base station and the removal of the cellular users (CU) interference at the level of D2D devices. To optimally solve the joint channel and power allocation (PA) problem, a time-efficient solution of the PA problem in the FD context is elaborated. By means of graphical representation, the complex non-convex PA problem is efficiently solved in constant time complexity. This enables the global optimal resolution by successively solving the separate PA and channel assignment problems. The performance of the proposed strategy is compared against the classical state-of-the-art FD and HD scenarios, where SIC is not applied between CUs and IoT devices. The results show that important gains can be achieved by applying mutual SIC NOMA in the IoT-cellular context, in either HD or FD scenarios., Comment: Under minor revision for future publication in IEEE Internet of Things Journal

Published
2021
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7. Full-Duplex and Backhaul-Constrained UAV-Enabled Networks using NOMA

Author

Charbel Abdel Nour, Marie-Josepha Youssef, Joumana Farah, Catherine Douillard, Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Faculty of Engineering [Lebanese University] (ULFG), and Lebanese University [Beirut] (LU)

Subjects
Computer Networks and Communications, Computer science, Aerospace Engineering, Duplex (telecommunications), 050801 communication & media studies, ComputerApplications_COMPUTERSINOTHERSYSTEMS, 02 engineering and technology, Power budget, Radio spectrum, Noma, Base station, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], 0508 media and communications, [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, in-band full-duplex, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, medicine, Wireless, QoS requirements, wireless backhaul, Electrical and Electronic Engineering, UAV-BS, business.industry, 05 social sciences, ComputerSystemsOrganization_COMPUTER-COMMUNICATIONNETWORKS, NOMA, 020206 networking & telecommunications, Transmitter power output, medicine.disease, Backhaul (telecommunications), [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Automotive Engineering, Resource allocation, business, Computer network
Abstract

Early Access; International audience; In this paper, a full-duplex unmanned aerial vehicle (UAV) base station is used to provide wireless communication to an area lacking a conventional terrestrial infrastructure, and its efficient deployment is investigated. More concretely, the UAV positioning and resource allocation problems are solved with the aim of minimizing the transmit power of the UAV, while serving users with their rate requirements and accounting for the backhaul limitation of the UAV. To this end, a complete solution for the optimal 3D position of the UAV, the bandwidth assignment and the transmit power distribution in the access and backhaul links is proposed that accounts for both the backhaul interference and the self-interference. When the UAV power budget is insufficient to fulfill rate requirements, NOMA pairing is conducted to enhance system performance. Simulation results show that, when using the proposed approach, both the achieved sum rate and the percentage of satisfied users are significantly increased, when compared to a strategy that uses separate frequency bands in the access and backhaul links, as well as to a previously proposed method.

Published
2020
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8. Low-complexity Computational Units for the Local-SOVA Decoding Algorithm

Author

Rami Klaimi, Charbel Abdel Nour, Norbert Wehn, Stefan Weithoffer, Catherine Douillard, Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Microelectronic Systems Design Research Group, University of Kaiserslautern, Technical University of Kaiserslautern (TU Kaiserslautern), European Project: 760150,EPIC, École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and IMT Atlantique (IMT Atlantique)

Subjects
010302 applied physics, High-radix decoding, Local-SOVA, [INFO.INFO-AR]Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR], Computer science, 02 engineering and technology, Soft-input soft-ouput decoding, 01 natural sciences, 020202 computer hardware & architecture, Turbo codes, Low complexity, [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Turbo code, Soft-ouput Viterbi algorithm, Overhead (computing), Radix, Difference-map algorithm, Throughput (business), Algorithm, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Decoding methods
Abstract

International audience; Recently the Local-SOVA algorithm was suggested as an alternative to the max-Log MAP algorithm commonly used for decoding Turbo codes. In this work, we introduce new complexity reductions to the Local-SOVA algorithm, which allow an efficient implementation at a marginal BER penalty of 0.05 dB. Furthermore, we present the first hardware architectures for the computational units of the Local-SOVA algorithm, namely the add-compare select unit and the soft output unit of the Local-SOVA for radix orders 2, 4 and 8 were proposed. We provide place & route implementation results for 28nm technology and demonstrate an area reduction of 46 − 75% for the soft output unit for radix orders ≥ 4 in comparison with the respective max-Log MAP soft output unit. These area reductions compensate for the overhead in the add compare select unit, resulting in overall area saving of around 27 − 46% compared to the max-Log-MAP. These savings simplify the design and implementation of high throughput Turbo decoders.

Published
2020
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9. Stochastic Multi-Player Multi-Armed Bandits with Multiple Plays for Uncoordinated Spectrum Access

Author

Marie-Josepha Youssef, Venugopal V. Veeravalli, Joumana Farah, Charbel Abdel Nour, Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Department of Electrical and Computer Engineering [Urbana] (University of Illinois), University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana], University of Illinois System-University of Illinois System, Faculty of Engineering [Lebanese University] (ULFG), and Lebanese University [Beirut] (LU)

Subjects
Computer Science::Machine Learning, 0209 industrial biotechnology, Mathematical optimization, Computer science, Spectrum (functional analysis), Order (ring theory), 020206 networking & telecommunications, Regret, 02 engineering and technology, uncoordinated spectrum access, 16. Peace & justice, varying reward distribution, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], 020901 industrial engineering & automation, Transmission (telecommunications), [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], multi-armed bandits with multiple plays, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Communication channel
Abstract

International audience; In this paper, an algorithm based on the multi-player multi-armed bandit (MAB) framework is proposed to solve an uncoordinated spectrum access problem. The proposed technique does not require any communication or coordination between users. The case of varying channel rewards across users is considered. In contrast to previous work, the users are permitted to choose multiple channels for transmission, resulting in a MAB model with multiple plays. The proposed algorithm has an expected regret of the order O(log 2 T), which is validated by simulation results. Index Terms-uncoordinated spectrum access, multi-armed bandits with multiple plays, varying reward distribution.

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2020
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10. Inband Full-Duplex D2D Communications Underlaying Uplink Networks with Mutual SIC NOMA

Author

Antoine Kilzi, Charbel Abdel Nour, Catherine Douillard, and Joumana Farah

Subjects
Computer science, Duplex (telecommunications), 020206 networking & telecommunications, 020302 automobile design & engineering, Context (language use), 02 engineering and technology, medicine.disease, Interference (wave propagation), Noma, 0203 mechanical engineering, Transmission (telecommunications), Single antenna interference cancellation, Telecommunications link, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, medicine, Electronic engineering, Underlay
Abstract

This paper studies the combination of full-duplex (FD) and half-duplex (HD) device-to-device (D2D) communications while underlaying a cellular system. Non-orthogonal multiple access (NOMA) is used to manage the interference between devices and cellular users using mutual successive interference cancellation (SIC) and to boost the performance of D2D underlay systems, which are mainly interference-limited. For this purpose, we derive the conditions allowing for the application of mutual SIC in FD-D2D and HD-D2D systems. We compare the performance of the proposed strategy against state-of-the-art, where SIC is not applied between D2D devices and cellular users. The results show that important gains can be achieved by using NOMA in this context and highlight the importance of self-interference (SI) cancellation factors for determining the best transmission mode.

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2020
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11. Fully Pipelined Iteration Unrolled Decoders -The Road to Tb/s Turbo Decoding

Author

Stefan Weithoffer, Charbel Abdel Nour, Rami Klaimi, Catherine Douillard, Norbert Wehn, Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Microelectronic Systems Design Research Group, University of Kaiserslautern, Technical University of Kaiserslautern (TU Kaiserslautern), European Project: 760150,EPIC, IMT Atlantique (IMT Atlantique), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)

Subjects
Hardware Architecture, [INFO.INFO-AR]Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR], Computer science, 020208 electrical & electronic engineering, Frame (networking), 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Parallel computing, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Reduction (complexity), [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Turbo code, Bit error rate, High-Throughput, Beyond 5G, Throughput (business), Decoding methods, Turbo Decoding
Abstract

International audience; Turbo codes are a well-known code class used for example in the LTE mobile communications standard. They provide built-in rate flexibility and a low-complexity and fast encoding. However, the serial nature of their decoding algorithm makes high-throughput hardware implementations difficult. In this paper, we present recent findings on the implementation of ultra-high throughput Turbo decoders. We illustrate how functional parallelization at the iteration level can achieve a throughput of several hundred Gb/s in 28 nm technology. Our results show that, by spatially parallelizing the half-iteration stages of fully pipelined iteration unrolled decoders into X-windows of size 32, an area reduction of 40% can be achieved. We further evaluate the area savings through further reduction of the X-window size. Lastly, we show how the area complexity and the throughput of the fully pipelined iteration unrolled architecture scale to larger frame sizes. We consider the same target bit error rate performance for all frame sizes and highlight the direct correlation to area consumption.

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2020
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12. A Low-Complexity Dual Trellis Decoding Algorithm for High-Rate Convolutional Codes

Author

Emmanuel Boutillon, Vinh Hoang Son Le, Catherine Douillard, Charbel Abdel Nour, Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université de Bretagne Sud (UBS), Lab-STICC_UBS_CACS_IAS, European Project: 760150,EPIC, IMT Atlantique (IMT Atlantique), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)

Subjects
[INFO.INFO-AR]Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR], dual trellis, Computer science, Minor (linear algebra), Data_CODINGANDINFORMATIONTHEORY, 02 engineering and technology, Trellis (graph), turbo codes, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Turbo code, Throughput (business), Computer Science::Information Theory, 020206 networking & telecommunications, high coding rate, Code rate, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Dual (category theory), low-complexity decoder, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Convolutional code, convolutional codes, high-throughput decoder, Algorithm, Decoding methods
Abstract

International audience; Decoding using the dual trellis is considered as a potential technique to increase the throughput of soft-input soft-output decoders for high coding rate convolutional codes. However, the dual Log-MAP algorithm suffers from a high decoding complexity. More specifically, the source of complexity comes from the soft-output unit, which has to handle a high number of extrinsic values in parallel. In this paper, we present a new low-complexity sub-optimal decoding algorithm using the dual trellis, namely the dual Max-Log-MAP algorithm, suited for high coding rate convolutional codes. A complexity analysis and simulation results are provided to compare the dual Max-Log-MAP and the dual Log-MAP algorithms. Despite a minor loss of about 0.2 dB in performance, the dual Max-Log-MAP algorithm significantly reduces the decoder complexity and makes it a first-choice algorithm for high-throughput high-rate decoding of convolutional and turbo codes.

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2020
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13. Power Minimization in Distributed Antenna Systems Using Non-Orthogonal Multiple Access and Mutual Successive Interference Cancellation

Author

Antoine Kilzi, Charbel Abdel Nour, Joumana Farah, Catherine Douillard, Université Libanaise, Faculté de Génie en électricité et électronique, Branche 2 (Université Libanaise) (ULFG2), Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), PHC CEDRE, École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)

Subjects
Signal Processing (eess.SP), FOS: Computer and information sciences, Waterfilling, Computer Networks and Communications, Computer science, Aerospace Engineering, Power minimization, 02 engineering and technology, Distributed Antenna Systems, Multiplexing, Computer Science - Networking and Internet Architecture, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], 0203 mechanical engineering, FOS: Electrical engineering, electronic engineering, information engineering, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electronic engineering, Resource allocation (computer), Electrical Engineering and Systems Science - Signal Processing, Electrical and Electronic Engineering, Resource allocation, Computer Science::Information Theory, Networking and Internet Architecture (cs.NI), Mutual SIC, 020302 automobile design & engineering, 020206 networking & telecommunications, Transmitter power output, Power (physics), Single antenna interference cancellation, Coupling (computer programming), [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Automotive Engineering, Non Orthogonal Multiple Access, Antenna (radio)
Abstract

This paper introduces new approaches for combining non-orthogonal multiple access with distributed antenna systems. The study targets a minimization of the total transmit power in each cell, under user rate and power multiplexing constraints. Several new suboptimal power allocation techniques are proposed. They are shown to yield very close performance to an optimal power allocation scheme. Also, a new approach based on mutual successive interference cancellation of paired users is proposed. Different techniques are designed for the joint allocation of subcarriers, antennas, and power, with a particular care given to maintain a moderate complexity. The coupling of non-orthogonal multiple access to distributed antenna systems is shown to greatly outperform any other combination of orthogonal/non-orthogonal multiple access schemes with distributed or centralized deployment scenarios., Comment: Paper accepted for publication in IEEE Trans. Vehicular Technology, 14 pages, 5 figures, 2 tables. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1710.06619

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2018
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14. Flexible and efficient hardware platform and architectures for waveform design and proof-of-concept in the context of 5G

Author

Charbel Abdel Nour, Amer Baghdadi, Jeremy Nadal, Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)

Subjects
[INFO.INFO-AR]Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR], Orthogonal frequency-division multiplexing, Computer science, business.industry, Air interface, Transmitter, 020206 networking & telecommunications, Context (language use), 02 engineering and technology, Multiplexing, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Proof of concept, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Waveform, Electrical and Electronic Engineering, business, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 030217 neurology & neurosurgery, 5G, Computer hardware
Abstract

Several technical contributions are emerging nowadays to fulfill the new requirements foreseen in the 5th generation (5G) of mobile communication systems. Among these contributions, different variants of waveform design are proposed for the new radio air interface as alternative to orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) adopted in 4G. However, in order to prove the feasibility and the benefits of the proposed waveforms, practical hardware implementations are necessary. This paper presents one of the first flexible and efficient hardware platforms for waveform design and proof-of-concept. The proposed platform constitutes a complete hardware/software development environment, with digital processing, radio frequency boards, and all associated interfaces for control, communication, and display. Furthermore, the proposed platform allows the support of several communication scenarios as foreseen in 5G. Promising waveform candidates are implemented, in addition to OFDM, with careful architectural choices to allow fair comparisons. Particularly, this paper presents novel hardware architectures for the UF-OFDM transmitter and receiver.

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2018
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15. Novel UF-OFDM Transmitter: Significant Complexity Reduction Without Signal Approximation

Author

Jeremy Nadal, Amer Baghdadi, Charbel Abdel Nour, Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)

Subjects
Computer Networks and Communications, Computer science, Orthogonal frequency-division multiplexing, Aerospace Engineering, Data_CODINGANDINFORMATIONTHEORY, 02 engineering and technology, Multiplexing, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, 0203 mechanical engineering, Electronic engineering, Waveform, Multi-carrier modulation, Electrical and Electronic Engineering, OFDM, UF-OFDM, Transmitter, 020302 automobile design & engineering, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Frequency domain, Automotive Engineering, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, 5G, 030217 neurology & neurosurgery
Abstract

International audience; The upcomping 5th generation (5G) of mobile communication system aims to support multiple new services and use cases towards a flexible and unified connectivity. In order to meet the corresponding requirements, Universal-Filtered Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (UF-OFDM) was proposed to replace the existing waveform since it combines the advantages related to OFDM with better spectral properties and with improved robustness against time-frequency misalignments. However, its main drawback resides in the computational complexity of the transmitter reaching up to 200 times that of OFDM if no simplification is applied. While still of high complexity, most efficient simplification techniques significantly compromise the achieved spectral confinement through signal approximations. In this context, a novel low-complexity UF-OFDM transmitter without any signal quality loss is proposed. For small subband sizes, the complexity becomes comparable to OFDM regardless of the number of allocated subbands. Furthermore, the proposed transmitter architecture is flexible and can be easily adapted to support OFDM modulation.

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2018
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16. Waterfilling-Based Proportional Fairness Scheduler for Downlink Non-Orthogonal Multiple Access

Author

Charbel Abdel Nour, Marie-Rita Hojeij, Catherine Douillard, Joumana Farah, Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Electronique (ELEC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université Saint-Esprit de Kaslik (USEK), Faculty of Engineering [Lebanese University] (ULFG), Lebanese University [Beirut] (LU), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Electronique ( ELEC ), Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris], Université Saint-Esprit de Kaslik ( USEK ), and Faculty of Engineering (Lebanese University)

Subjects
[SPI.OTHER]Engineering Sciences [physics]/Other, [ SPI.OTHER ] Engineering Sciences [physics]/Other, Computer science, [ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, 02 engineering and technology, Non orthogonal, proportional fair scheduling, Scheduling (computing), Noma, System capacity, Telecommunications link, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Fairness measure, medicine, Electrical and Electronic Engineering, business.industry, 020206 networking & telecommunications, Index Terms-Non-orthogonal multiple access, power allocation, Transmitter power output, medicine.disease, [ SPI.TRON ] Engineering Sciences [physics]/Electronics, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Control and Systems Engineering, Non-orthogonal multiple access, Max-min fairness, waterfilling, 020201 artificial intelligence & image processing, business, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Computer network
Abstract

International audience; In this letter, a low-complexity waterfilling-based Power Allocation (PA) technique, incorporated within the Proportional Fairness (PF) scheduler, is proposed and applied to a Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) scheme in a cellular down-link system. The aim of the proposed joint PA and scheduling scheme is to maximize the achieved average throughput through a quasi-optimal repartition of the transmit power among subbands, while guaranteeing a high level of fairness in resource allocation. Extensive simulation results show that the proposed technique enhances both system capacity and user fairness, when compared to either orthogonal signaling (OS) or NOMA with static PA.

Published
2017
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17. Mutual Successive Interference Cancellation Strategies in NOMA for Enhancing the Spectral Efficiency of CoMP Systems

Author

Antoine Kilzi, Charbel Abdel Nour, Catherine Douillard, Joumana Farah, Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), and Lebanese University [Beirut] (LU)

Subjects
distributed antenna systems, Computer science, 020206 networking & telecommunications, 020302 automobile design & engineering, 02 engineering and technology, Spectral efficiency, Interference (wave propagation), Network topology, coordinated multipoint, Multiplexing, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Base station, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], non orthogonal multiple access, 0203 mechanical engineering, Single antenna interference cancellation, [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Telecommunications link, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electronic engineering, mutual SIC, Electrical and Electronic Engineering, successive interference cancellation, 5G
Abstract

International audience; The densification of mobile networks should enable the fifth generation (5G) mobile networks to cope with the ever increasing demand for higher rate traffic, reduced latency, and improved reliability. The large scale deployment of small cells and distributed antenna systems in heterogeneous environments will require more elaborate interference mitigating techniques to increase spectral efficiency and to help unlock the expected performance leaps from the new network topologies. Coordinated multi-point (CoMP) is the most advanced framework for interference management enabling the cooperation between base stations to mitigate inter-cell interference and boost cell-edge user performance. In this paper, we study the combination of CoMP with mutual SIC, an interference cancellation technique based on power-domain non-orthogonal multiple access (NOMA) that enables multiplexed users to simultaneously cancel their corresponding interfering signals. A highly efficient inter-cell interference cancellation scheme is then devised, that can encompass several deployment configurations and coordination techniques. The obtained results prove the superiority of this approach compared to conventional NOMA-CoMP systems.

Published
2020
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18. Hardware Implementation of Overlap-Save based Fading Channel Emulator

Author

Jeremy Nadal, Atif Raza Jafri, Charbel Abdel Nour, Amer Baghdadi, Muhammad Nauman, M. Najam-ul-Islam, Bahria University, Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)

Subjects
[INFO.INFO-AR]Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR], Computer science, business.industry, 020208 electrical & electronic engineering, Clock rate, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Computer Science::Hardware Architecture, Channel capacity, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Fading, Electrical and Electronic Engineering, Field-programmable gate array, business, Throughput (business), Multipath propagation, Computer hardware, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Computer Science::Information Theory, Rayleigh fading, Communication channel
Abstract

An efficient hardware implementation of correlated Rayleigh fading channel simulator is presented in this brief. It emulates Doppler effects based on the use of Overlap-Save (OLS) method. OLS is used for both, the fading variates generator and the time domain interpolator, leading to a scalable complete solution. Moreover, additional simplifications were introduced to reduce even further algorithmic complexity when compared with the original OLS-based proposal. An efficient hardware implementation is achieved through maximizing the utilization rate of allocated hardware resources. When added to its scalability, this makes the proposal appealing to emulate channels with multipath effects for MIMO systems. Indeed, the proposed parallel architecture enables a throughput of 34 Mega Samples per Second per path at a clock frequency of 275 MHz on Xilinx Virtex-7 FPGA. The achieved throughput allows the support of the most demanding LTE configuration with 20 MHz channel bandwidth. To the best of our knowledge, this is the first ever real-time hardware implementation of OLS-based channel emulator.

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2020
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19. Advanced Hardware Architectures for Turbo Code Decoding Beyond 100 Gb/s

Author

Stefan Weithoffer, Norbert Wehn, Charbel Abdel Nour, Rami Klaimi, Oliver Griebel, Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Technical University of Kaiserslautern (TU Kaiserslautern), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), microelectronic System Design Research Group, and University of Kaiserslautern

Subjects
[INFO.INFO-AR]Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR], business.industry, Computer science, Frame (networking), Word error rate, 020206 networking & telecommunications, High-throughput, 02 engineering and technology, 020202 computer hardware & architecture, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Fully Parallel, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Turbo code, Overhead (computing), Forward Error Correction, Forward error correction, Turbo decoder, Routing (electronic design automation), business, Throughput (business), Decoding methods, Computer hardware
Abstract

International audience; In this paper, we present two new hardware archi-tectures for Turbo Code decoding that combine functional, spatial and iteration parallelism. Our first architecture is the first fully pipelined iteration unrolled architecture that supports multiple frame sizes. This frame flexibility is achieved by providing a set of interleavers designed to achieve a hardware implementation with a reduced routing overhead. The second architecture efficiently utilizes the dynamics of the error rate distribution for different decoding iterations and is comprised of two stages. First, a fully pipelined iteration unrolled decoder stage applied for a predetermined number of iterations and a second stage with an iterative afterburner-decoder activated only for frames not successfully decoded by the first stage. We give post place & route results for implementations of both architectures for a maximum frame size of K = 128 and demonstrate a throughput of 102.4 Gb/s in 28 nm FDSOI technology. With an area efficiency of 6.19 and 7.15 Gb/s/mm 2 our implementations clearly outperform state of the art.

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2020
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20. Revisiting the Max-Log-Map algorithm with SOVA updates rules: new simplifications for high-radix SISO decoders

Author

Emmanuel Boutillon, Vinh Hoang Son Le, Charbel Abdel Nour, Catherine Douillard, Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Université de Bretagne Sud (UBS), H2020 EPIC - Enabling Practical Wireless Tb/s Communications with Next Generation Channel coding, CORDIS : 760150, European Project: 760150,EPIC, IMT Atlantique (IMT Atlantique), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)

Subjects
[INFO.INFO-AR]Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR], Computer science, 02 engineering and technology, Data_CODINGANDINFORMATIONTHEORY, high throughput, Viterbi algorithm, GeneralLiterature_MISCELLANEOUS, symbols.namesake, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], turbo codes, [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Turbo code, Electrical and Electronic Engineering, high-radix decoding, Throughput (business), soft-input soft-ouput de- coding, 020206 networking & telecommunications, oft-input soft-ouput decoding, 020202 computer hardware & architecture, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Convolutional code, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], convolutional codes, soft-ouput Viterbi algorithm, symbols, Error detection and correction, Algorithm, Decoding methods
Abstract

This paper proposes a new soft-input soft-outputdecoding algorithm particularly suited for low-complexity highradixturbo decoding, called local soft-output Viterbi algorithm(local SOVA). The local SOVA uses the forward and backwardstate metric recursions just as the conventional Max-Log MAP (MLM) algorithm does, and produces soft outputsusing the SOVA update rules. The proposed local SOVA exhibitsa lower computational complexity than the MLM algorithmwhen employed for high-radix decoding in order to increasethroughput, while having the same error correction performanceeven when used in a turbo decoding process. Furthermore, withsome simplifications, it offers various trade-offs between errorcorrection performance and computational complexity. Actually,employing the local SOVA algorithm for radix-8 decoding of theLTE turbo code reduces the complexity by 33% without anyperformance degradation and by 36% with a slight penalty ofonly 0.05 dB. Moreover, the local SOVA algorithm opens the doorfor the practical implementation of turbo decoders for radix-16and higher.

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2019
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21. Dual Trellis Construction for High-Rate Punctured Convolutional Codes

Author

Vinh Hoang Son Le, Charbel Abdel Nour, Emmanuel Boutillon, Catherine Douillard, Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_UBS_CACS_IAS, European Project: 760150,EPIC, IMT Atlantique (IMT Atlantique), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)

Subjects
[INFO.INFO-AR]Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR], Computer science, dual trellis, high- rate codes, Maximum A Posteriori, Index Terms-Convolutional codes, 02 engineering and technology, Trellis (graph), Data_CODINGANDINFORMATIONTHEORY, GeneralLiterature_MISCELLANEOUS, turbo codes, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Turbo code, Code (cryptography), Forward Error Correction, Forward error correction, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Computer Science::Information Theory, 020208 electrical & electronic engineering, Convolutional Codes, 020206 networking & telecommunications, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Puncturing, Dual code, puncturing, Convolutional code, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Generator matrix, Algorithm
Abstract

Puncturing a low-rate convolutional code togenerate a high-rate code has some drawback in termsof hardware implementation. In fact, a Maximum A Posteriori(MAP) decoder based on the original trellis willthen have a decoding throughput close to the decoding throughput of the mother non-punctured code. A solutionto overcome this limitation is to perform MAP decoding onthe dual trellis of a high-rate equivalent convolutional code.In the literature, dual trellis construction is only reportedfor specific punctured codes with rate k=(k + 1). In thispaper, we propose a multi-step method to construct theequivalent dual code defined by the corresponding dual trellis for any punctured code. First, the equivalent nonsystematicgenerator matrix of the high-rate puncturedcode is derived. Then, the reciprocal parity-check matrixfor the construction of the dual trellis is deduced. As aresult, we show that the dual-MAP algorithm applied on thenewly constructed dual trellis yields the same performanceas the original MAP algorithm while allowing the decoder to achieve a higher throughput. When applied to turbocodes, this method enables highly efficient implementationsof high-throughput high-rate turbo decoders.

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2019
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22. New Power Minimization Techniques in Hybrid Distributed Antenna Systems with Orthogonal and Non Orthogonal Multiple Access

Author

Catherine Douillard, Joumana Farah, Antoine Kilzi, Charbel Abdel Nour, Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Faculté de Génie en électricité et électronique, Branche 2 (Université Libanaise) (ULFG2)

Subjects
Mathematical optimization, Computer Networks and Communications, Computer science, Context (language use), 02 engineering and technology, 7. Clean energy, Multiplexing, hybrid antenna deployment, Reduction (complexity), [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], 0203 mechanical engineering, Next-generation network, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Resource management, Computer Science::Information Theory, Renewable Energy, Sustainability and the Environment, 020206 networking & telecommunications, 020302 automobile design & engineering, power allocation, resource allocation, Power (physics), [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Resource allocation, waterfilling, Antenna (radio), Distributed antenna systems
Abstract

International audience; Distributed antenna systems have been proposed as a solution to supply the ever increasing capacity demands in next generation networks. This paper considers the power minimization problem in hybrid distributed antenna systems where antennas are supplied by various -low power and high power -energy sources. Antenna-specific power limits are considered and the problem is reformulated in this new hybrid context. The optimal power allocation problem is first formulated and solved in the orthogonal multiplexing scenario. Different resource allocations schemes based on this optimal power allocation are then proposed for the orthogonal and non-orthogonal multiplexing contexts. Simulation results illustrate the efficiency of the proposed algorithms and show the importance of non-orthogonal multiplexing in the reduction of the total transmission power, especially in hybrid antenna systems.

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2019
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23. Design of Low-Complexity Convolutional Codes over GF(q )

Author

Rami Klaimi, Charbel Abdel Nour, Joumana Farah, Catherine Douillard, Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), and Université Libanaise, Faculté de Génie en électricité et électronique, Branche 2 (Université Libanaise) (ULFG2)

Subjects
FOS: Computer and information sciences, Finite field, Computer science, Computer Science - Information Theory, coded modulation, Binary number, 02 engineering and technology, Low complexity, turbo codes, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, recursive systematic convolutional codes, Component (UML), 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Turbo code, Arithmetic, finite field, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Information Theory (cs.IT), 020208 electrical & electronic engineering, Convolutional Codes, [MATH.MATH-IT]Mathematics [math]/Information Theory [math.IT], 020206 networking & telecommunications, non-binary codes, Convolutional code, Domain (ring theory)
Abstract

This paper proposes a new family of recursive systematic convolutional codes, defined in the non-binary domain over different Galois fields GF(q) and intended to be used as component codes for the design of non-binary turbo codes. A general framework for the design of the best codes over different GF(q) is described. The designed codes offer better performance than the non-binary convolutional codes found in the literature. They also outperform their binary counterparts when combined with their corresponding QAM modulation or with lower order modulations., Comment: Accepted for publication in IEEE-Globecom 2018 conference

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2018
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24. 25 Years of Turbo Codes: From Mb/s to beyond 100 Gb/s

Author

Charbel Abdel Nour, Stefan Weithoffer, Catherine Douillard, Norbert Wehn, Claude Berrou, Technical University of Kaiserslautern (TU Kaiserslautern), Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)

Subjects
[INFO.INFO-AR]Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR], Interleaving, Computer science, 020206 networking & telecommunications, High-throughput, 02 engineering and technology, Parallel computing, Frame size, 020202 computer hardware & architecture, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, LTE, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Turbo code, Error correcting, Turbo decoding, Code (cryptography), Forward Error Correction, Forward error correction, Turbo decoder, Throughput (business)
Abstract

International audience; In this paper, we demonstrate how the development of parallel hardware architectures for turbo decoding can be continued to achieve a throughput of more than 100 Gb/s. A new, fully pipelined architecture shows better error correcting performance for high code rates than the fully parallel approaches known from the literature. This is demonstrated by comparing both architectures for a frame size K = 128 LTE turbo code and a frame size K = 128 turbo code with parity puncture constrained interleaving. To the best of our knowledge, an investigation of the error correcting performance at high code rates of fully parallel decoders is missing from the literature. Moreover, place & route results for a case study implementation of the new architecture on 28 nm technology show a throughput of 102.4 Gb/s and an area efficiency of 4.34 Gb/s making it superior to reported implementations of other parallel decoder hardware architectures.

Published
2018
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25. Joint Resource and Power Allocation Technique for Downlink Power-Domain Non-Orthogonal Multiple Access

Author

Charbel Abdel Nour, Marie-Rita Hojeij, Catherine Douillard, Joumana Farah, Université Saint-Esprit de Kaslik (USEK), Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université Libanaise, Faculté de Génie en électricité et électronique, Branche 2 (Université Libanaise) (ULFG2), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)

Subjects
Mathematical optimization, Computer science, 05 social sciences, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Maximization, Non orthogonal, Scheduling (computing), [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], Single antenna interference cancellation, System capacity, 0502 economics and business, Telecommunications link, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Quality of experience, 050203 business & management, Power domains, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

In this paper, a novel resource and power allocation technique is proposed for a power-domain non-orthogonal multiple access scheme using successive interference cancellation in a downlink cellular system. It aims at providing a flexi- ble balancing between throughput and fairness maximization and incorporates unequal power repartition among allocated subbands using waterfilling. Its main strength is the ability to achieve a high level of fairness in every scheduling slot, therefore improving the quality of experience for all users. Simulation results show that the proposed metric enhances fairness and improves system capacity, when compared to the conventional proportional fairness scheduler.

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2018
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26. Resource Allocation for Mixed Traffic Types in Distributed Antenna Systems Using NOMA

Author

Charbel Abdel Nour, Joumana Farah, Catherine Douillard, Marie-Josepha Youssef, Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université Libanaise, Faculté de Génie en électricité et électronique, Branche 2 (Université Libanaise) (ULFG2), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)

Subjects
Computer science, resource allocation, Throughput, 02 engineering and technology, Noma, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], 0203 mechanical engineering, Telecommunications link, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, medicine, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, latency, business.industry, Quality of service, mixed traffic types, NOMA, 020206 networking & telecommunications, 020302 automobile design & engineering, DAS, medicine.disease, Power optimization, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Distributed antenna system, Resource allocation, business, Computer network
Abstract

This paper proposes a new traffic-aware resource allocation technique, employing non-orthogonal multiple access (NOMA) in a downlink distributed antenna system (DAS). The studied framework consists of users with mixed traffic types: real-time (RT) users having strict QoS requirements (in terms of amount of data and latency), and best-effort (BE) users aiming to maximize their throughput and fairness. After formulating the resource and power optimization problem, we propose a low complexity sub-optimal algorithm that aims at guaranteeing the requirements of RT users while maximizing the utility function of BE users. Simulation results show a remarkable performance enhancement of the proposed algorithm over baseline techniques in terms of RT users satisfaction. Also, the proposed technique achieves near optimal fairness for BE users while maximizing their average throughput.

Published
2018
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27. A Block FBMC Receiver Designed For Short Filters

Author

Jeremy Nadal, Charbel Abdel Nour, Francois Leduc-Primeau, Amer Baghdadi, Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Bretagne Loire ( UBL ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Bretagne Loire ( UBL ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ), Département Electronique ( ELEC ), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Bretagne Loire ( UBL ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)

Subjects
Computer science, Orthogonal frequency-division multiplexing, Equalization (audio), Channel estimation, 050801 communication & media studies, [ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, 02 engineering and technology, Channel models, Multiplexing, [ INFO.INFO-IT ] Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], 0508 media and communications, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electronic engineering, Alamouti, 05 social sciences, 020206 networking & telecommunications, Waveform, FBMC, [ SPI.TRON ] Engineering Sciences [physics]/Electronics, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, MIMO, Modulation, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Frequency domain, Prototype filter, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, 5G
Abstract

International audience; In this paper, a new filter-bank multi-carrier(FBMC) receiver targeted at short prototype filters (PFs) is presented. In addition to the typical advantages of FBMC modulation such as improved frequency containment and support of relaxed synchronization, the proposed receiver enables accurate one-tap equalization of the signal despite the use of a short PF, while significantly reducing the complexity by merging the equalization and the standard FBMC receiver. An adapted frame structure is proposed that occupies the same radio resources as a 4G/LTE orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) frame while providing a similar data rate. Moreover, this frame structure is shown to readily support block-based Alamouti-coded multiple-input multiple-output transmissions. Simulation results show that the proposed FBMC receiver can outperform an OFDM system on 4G/LTE channel models in both single antenna and Alamouti configurations, while having a better robustness to synchronization errors than a frequency-spread FBMC receiver.

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2018
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28. Weighted Proportional Fair Scheduling for Downlink Nonorthogonal Multiple Access

Author

Charbel Abdel Nour, Catherine Douillard, Joumana Farah, Marie-Rita Hojeij, Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université Saint-Esprit de Kaslik (USEK), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Faculté de Génie en électricité et électronique, Branche 2 (Université Libanaise) (ULFG2), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)

Subjects
0106 biological sciences, Signal Processing (eess.SP), Mathematical optimization, Article Subject, Computer Networks and Communications, Computer science, Proportional fairness, Throughput, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Weighted proportional fair, lcsh:Technology, Scheduling (computing), lcsh:Telecommunication, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], lcsh:TK5101-6720, Telecommunications link, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, FOS: Electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electrical and Electronic Engineering, Electrical Engineering and Systems Science - Signal Processing, Resource allocation, Scheduling, lcsh:T, 020206 networking & telecommunications, 010602 entomology, Single antenna interference cancellation, Non-orthogonal multiple access, Performance indicator, Information Systems
Abstract

In this paper, a weighted proportional fair (PF) scheduling method is proposed in the context of non-orthogonal multiple access (NOMA) with successive interference cancellation (SIC) at the receiver side. The new scheme introduces weights that adapt the classical PF metric to the NOMA scenario, improving performance indicators and enabling new services. The distinguishing value of the proposal resides in its ability to improve long term fairness and total system throughput while achieving a high level of fairness in every scheduling slot. Finally, it is shown that the additional complexity caused by the weight calculation has only a limited impact on the overall scheduler complexity while simulation results confirm the claimed improvements making the proposal an appealing alternative for resource allocation in a cellular downlink system., 11 pages, 8 figures, 2 tables. Submitted paper

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2018
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29. Uniformly Projected RCQD QAM: A Low-Complexity Signal Space Diversity Solution over Fading Channels With or Without Erasures

Author

Jianxiao Yang, Tarak Arbi, Benoit Geller, Olivier Rioul, Charbel Abdel Nour, Unité d'Informatique et d'Ingénierie des Systèmes (U2IS), École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire Traitement et Communication de l'Information (LTCI), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Paris

Subjects
System, Computational complexity theory, Computer science, 050801 communication & media studies, Data_CODINGANDINFORMATIONTHEORY, 02 engineering and technology, Topology, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], 0508 media and communications, Space Diversity (SSD), 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Media Technology, Demodulation, Fading, Electrical and Electronic Engineering, Index Terms—Rotated and Cyclic Q-Delayed (RCQD), DVB-T2, 05 social sciences, Broadcasting, 020206 networking & telecommunications, Fading Channel, Antenna diversity, Quadrature (mathematics), Sphere-Demapper, QAM, Erasure, Fading Erasure Channel, Quadrature amplitude modulation
Abstract

Rotated and cyclic Q-delayed (RCQD) quadrature amplitude modulation provides signal space diversity and thus improves system performance over fading channels. However, previously published RCQD solutions were designed without fully considering the high demodulation complexity which prohibits wider applications. In this paper, a complete solution is proposed to reduce complexity for both the modulator and the demodulator. This solution uses a series of rotation angles ${\alpha =}$ arctan( $1/{\sqrt {M}}$ ) which bring many interesting properties to the RCQD signals. A simplified sphere demapping algorithm is derived for fading channels with and without erasure events. In contrast to the sphere-decoder used for multiple input multiple output detection, the radius of the proposed sphere-demapper involves an exact amount of constellation points, thereby ensuring to perform the soft demapping operation successfully. Moreover, when either the in-phase ( ${I}$ ) or the quadrature component ( ${Q}$ ) is erased, the proposed demapping algorithm performs as well as the full-complexity max-log algorithm, with a reduced complexity. Compared to the solution currently used in DVB-T2, the proposed method reduces tremendously the computational complexity while still achieving similar performance over fading channels and even better performance over fading erasure channels.

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2018
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30. Flexible hardware platform for demonstrating new 5G waveform candidates

Author

Jeremy Nadal, Amer Baghdadi, Charbel Abdel Nour, Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)

Subjects
Hardware implementations, Orthogonal frequency-division multiplexing, business.industry, Computer science, Air interface, 0208 environmental biotechnology, FBMC, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Prototype, Multiplexing, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, 020801 environmental engineering, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Waveform, Radio frequency, Mobile communication systems, Waveforms, Hardware design, business, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, 5G, Computer hardware
Abstract

International audience; Several technical contributions are emerging nowadays to fulfill the new requirements foreseen in the 5th generation (5G) of mobile communication systems. Among these contributions, different variants of waveform design are proposed for the new radio air interface as alternative to orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) adopted in 4G. However, in order to prove the feasibility and the benefits of the proposed waveforms, practical hardware implementations are necessary. This paper presents one of the first flexible and efficient hardware platform for waveform design proof-of-concept. The proposed platform constitutes a complete hardware/software development environment, with digital processing, radio frequency boards, and all associated interfaces for control, communication, and display. Promising waveform candidates are implemented, in addition to OFDM, with careful architectural choices to allow fair comparisons. Furthermore, the proposed platform allows the support of several communication scenarios as foreseen in 5G.

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2017
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31. Reduced Complexity FPGA Implementation for UF-OFDM Frequency Domain Transmitter

Author

Said Medjkouh, Amer Baghdadi, Charbel Abdel Nour, Jeremy Nadal, Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)

Subjects
Computer science, Orthogonal frequency-division multiplexing, business.industry, UF-OFDM, Transmitter, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Synchronization, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Transmission (telecommunications), [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Frequency domain, Embedded system, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electronic engineering, Waveform, Field-programmable gate array, business, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, 5G, FPGA, OFDM
Abstract

International audience; Universal Filtered Orthogonal Frequency Division Multiplexing (UF-OFDM) is considered one of the main waveform candidates to overcome the challenges facing the next generation of mobile communication systems. Due to its spectral properties it can support relaxed synchronization, low-latency communications and flexible time transmission interval. Nevertheless, the available recent literature addresses the potential of this waveform mainly from communication performance perspective, and sometimes presents a rough estimation of the complexity. Therefore, it becomes high of interest to seek efficient hardware implementations. In this paper, a reduced complexity pipelined architecture is proposed for UF-OFDM frequency domain transmitter. Using LTE parameters, the proposed UFOFDM FDA architecture uses around 3.6 times less hardware ressources than the straightforward implementation.

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2017
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32. Waterfilling-based Resource Allocation Techniques in Downlink Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) with Single-User MIMO

Author

Charbel Abdel Nour, Joumana Farah, Catherine Douillard, Marie-Josepha Youssef, Virginia Polytechnic Institute and State University [Blacksburg], Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Faculté de Génie en électricité et électronique, Branche 2 (Université Libanaise) (ULFG2)

Subjects
Computer science, MIMO, Throughput, 02 engineering and technology, Non orthogonal, Multiplexing, Scheduling (computing), non-orthogonal multiple access, Noma, Index Terms-downlink transmission, 0203 mechanical engineering, Telecommunications link, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, medicine, Quality of experience, scheduling, business.industry, 020206 networking & telecommunications, 020302 automobile design & engineering, medicine.disease, power allocation, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Resource allocation, Downlink transmission, waterfilling, business, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Communication channel, Computer network
Abstract

International audience; Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) has proven itself as a serious candidate for multiple access schemes in the 5th generation of wireless communication systems. In this paper, we propose new resource allocation techniques that allow the coupling of NOMA with multiple-input-multiple-output (MIMO) systems. As in most of downlink NOMA systems, the proportional fairness (PF) scheduler is used. As for power allocation (PA), most previous works assume an equal PA between antennas and subbands, which is sub-optimal. In this paper, we first propose a technique to reduce the complexity of the PF scheduler, and then we introduce an iterative waterfilling-based power allocation to the Single-User MIMO (SU-MIMO) case. Extensive simulations show that the novel PA technique improves the quality of experience of users suffering from bad channel conditions, as well as the user fairness.

Published
2017
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33. New Resource Allocation Techniques for Base Station Power Reduction in Orthogonal and Non-Orthogonal Multiplexing Systems

Author

Joumana Farah, Charbel Abdel Nour, Elie Sfeir, Catherine Douillard, Faculty of Engineering [Lebanese University] (ULFG), Lebanese University [Beirut] (LU), Département Electronique (IMT Atlantique - ELEC), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)

Subjects
Mathematical optimization, Waterfilling, Computer science, Orthogonal frequency-division multiplexing, Real-time computing, 020302 automobile design & engineering, 020206 networking & telecommunications, Throughput, 02 engineering and technology, Transmitter power output, Multiplexing, Subcarrier, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Reduction (complexity), Base station, 0203 mechanical engineering, [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, Energy saving, Telecommunications link, Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Resource allocation, Non Orthogonal Multiple Access, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
Abstract

This paper provides several new methods for joint subcarrier and power allocation in the contexts of orthogonal and non-orthogonal multiple access. The aim is to minimize the average downlink BS transmit power, under user rate constraints. Particular care is given to the reduction of the complexity of corresponding algorithms. Results show that the proposed methods allow a significant decrease in the necessary total power consumed by NOMA, especially when compared to the case of orthogonal signaling.

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2017
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34. An Enhanced Coding Strategy for FTN-OFDM/OQAM Transceiver Design

Author

Catherine Douillard, Charbel Abdel Nour, Pierre Siohan, Naila Lahbabi, Hao Lin, Lab-STICC_IMTA_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Electronique (ELEC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Orange Labs [Cesson-Sévigné], and Orange Labs

Subjects
Faster-than-Nyquist signalling, business.industry, Orthogonal frequency-division multiplexing, Computer science, 05 social sciences, Transceiver design, Transmitter, 050801 communication & media studies, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Interference (wave propagation), Precoding, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, 0508 media and communications, Precoding techniques, Modulation, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Zero-forcing precoding, Electronic engineering, OFDM/OQAM, Transceiver, Telecommunications, business, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Coding (social sciences)
Abstract

International audience; In this paper, we consider a transmission scheme combining precoded Faster-Than-Nyquist signaling (FTN) and Orthogonal Frequency Division Multiplexing Offset Quadrature Amplitude Modulation (OFDM/OQAM). The precoding method, named Sparse Interference Pre-Cancellation (SIPC), aims at reducing the interference introduced by FTN signaling at the transmitter side. In order to further improve the receiver performance, we propose additional enhancements to the channel encoder, notably, the bit-to-symbol mapping and symbol to time-frequency-positions mapping. Via simulations, we show that the proposed modifications improve the Bit-Error-Rate (BER) performance of the considered transceiver.

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2017
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35. Digital video broadcasting-return channel via satellite linear modulation with turbo coding

Author

Hans Peter Lexow, Charbel Abdel Nour, Nader Alagha, and Hartmut Brandt

Subjects
Computer science, Real-time computing, Physical layer, 020206 networking & telecommunications, Link adaptation, 02 engineering and technology, Return channel, ComputingMilieux_GENERAL, Adaptive coding, Digital Video Broadcasting, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Media Technology, Electronic engineering, Turbo code, Link layer, Electrical and Electronic Engineering, Link margin
Abstract

The digital video broadcasting, return channel via satellite second generation (DVB-RCS2) linear modulation scheme offers significantly better performance than that of the first generation (DVB-RCS) both at the physical layer and at the link layer. The DVB-RCS2 design allows for optimizing the link margin by implementing adaptive coding and modulation (ACM) in the return link, controlled by the central system controller, resembling the ACM as supported for the DVB-S2-based forward link. The gain of the return link ACM complements performance improvements at layers 1 and 2. The performance enhancement of the DVB-RCS2 comes with a higher computational complexity compared with that of the DVB-RCS but mainly at the gateway, whereas the computational load increase of the terminal is minimal.

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2013
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36. A new approach to optimise Non-Binary LDPC codes for coded modulations

Author

Charbel Abdel Nour, Emmanuel Boutillon, Laura Conde-Canencia, Catherine Douillard, Ahmed Abdmouleh, Lab-STICC_UBS_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Electronique (ELEC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université de Bretagne Sud (UBS), Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Electronique ( ELEC ), Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris], Université de Bretagne Sud ( UBS ), and Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne

Subjects
Optimization, Theoretical computer science, 020208 electrical & electronic engineering, Coded modulation, Binary number, 020206 networking & telecommunications, [ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, 02 engineering and technology, NB-LDPC, [ SPI.TRON ] Engineering Sciences [physics]/Electronics, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Euclidean distance, Matrix (mathematics), [ INFO.INFO-IT ] Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Non-Binary LDPC, Euclidean Distance, Modulation (music), 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Node (circuits), Low-density parity-check code, Joint (audio engineering), Algorithm, High order Modulation, Mathematics
Abstract

International audience; This paper is dedicated to the optimisation of Non-Binary LDPC codes when associated to high-order modulations. To be specific, we propose to specify the values of the non-zero NB-LDPC parity matrix coefficients depending on the corresponding check node equation and the Euclidean distance of the coded modulation. In other words, we explore the joint optimisation of the modulation mapping and the non-binary matrix. The performance gains announced by a theoretical analysis based on the Union Bound are confirmed by simulations results. We obtain an 0.2-dB gain in the high SNR regime compared to other state-of-the-art matrices.

Published
2016
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37. Improving Turbo Codes for 5G with parity puncture-constrained interleavers

Author

Charbel Abdel Nour, Ronald Garzon-Bohorquez, Catherine Douillard, Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Electronique (ELEC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Electronique ( ELEC ), and Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]

Subjects
Turbo code, Word error rate, [ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, 02 engineering and technology, Puncturing, Interleaver, 01 natural sciences, [ INFO.INFO-IT ] Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Computer Science::Information Theory, Mathematics, business.industry, Error floor, 010401 analytical chemistry, 020206 networking & telecommunications, [ SPI.TRON ] Engineering Sciences [physics]/Electronics, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, 0104 chemical sciences, LTE, Improved performance, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Telecommunications, business, Parity (mathematics), Engineering design process, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Algorithm, 5G
Abstract

International audience; A new method to design punctured Turbo Codes (TCs) with improved performance in both the waterfall and error floor regions is introduced. First, the puncturing pattern is selected by analyzing the constituent code distance spectrum and the TC extrinsic information exchange using uniform interleavers. Then, the interleaver function is defined via a graph-based approach including different design criteria such as minimum span, correlation girth, and puncturing constraints during the design process. An application example is elaborated and compared with the Long Term Evolution (LTE) standard: a significant gain in error rate performance can be observed. An additional benefit of the proposed technique is a significant reduction of the search space for the different interleaver parameters.

Published
2016
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38. On Signal Space Diversity for non binary coded modulation schemes

Author

Catherine Douillard, Charbel Abdel Nour, Laura Conde-Canencia, Ahmed Abdmouleh, Emmanuel Boutillon, Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Electronique ( ELEC ), Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris], Université de Bretagne Sud ( UBS ), Lab-STICC_UBS_CACS_IAS, Thèse MESR, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Electronique (ELEC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université de Bretagne Sud (UBS), and Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne

Subjects
Quadrature modulation, Analog transmission, Real-time computing, Signal Space Diversity, 020206 networking & telecommunications, Constellation diagram, 02 engineering and technology, Data_CODINGANDINFORMATIONTHEORY, Mutual information, [SPI]Engineering Sciences [physics], Coded Modulation, Delta modulation, Pulse-amplitude modulation, Pulse-position modulation, Rotated Constellation, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [ SPI ] Engineering Sciences [physics], Bit Interleaved Coded Modulation, Algorithm, Quadrature amplitude modulation, Mathematics, Phase-shift keying, Computer Science::Information Theory
Abstract

International audience; In this paper, we study high-spectral efficiency and high-order diversity communications for the next generation broadcasting systems. In this context, rotating a Quadrature Amplitude Modulation constellation with a Signal Space Diversity (SSD) technique is known to improve the decoding performance of the communication system over the Rayleigh fading channel. In this work, we consider the SSD technique applied to coded modulation schemes with the novelty of selecting the rotation angle from the analysis of the mutual information variations. In this context, it is known that coding modulation outperforms bit-interleaved coded modulation, but we show that coded modulation has also an extra advantage: the optimal rotation angle is only marginally impacted by the signal to noise ratio and the erasure rate of the fast Rayleigh fading channel. This opens the door to a robust coded modulation scheme particularly suited for broadcasting applications. Simulation results confirm the theoretical study with a gain of up to 1.2 dB when comparing to the DVB-T2 standard.

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2016
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39. New Optimal and Suboptimal Resource Allocation Techniques for Downlink Non-orthogonal Multiple Access (NOMA)

Author

Charbel Abdel Nour, Joumana Farah, Catherine Douillard, Marie-Rita Hojeij, Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Electronique ( ELEC ), Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris], Université Saint-Esprit de Kaslik ( USEK ), Faculté de Génie en électricité et électronique, Branche 2 (Université Libanaise) ( ULFG2 ), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Electronique (ELEC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne, Université Saint-Esprit de Kaslik (USEK), and Faculté de Génie en électricité et électronique, Branche 2 (Université Libanaise) (ULFG2)

Subjects
Mathematical optimization, Waterfilling, Computer science, Real-time computing, Throughput, Power allocation, 02 engineering and technology, [ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Multiplexing, Scheduling (computing), [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], 0203 mechanical engineering, Telecommunications link, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electrical and Electronic Engineering, Resource allocation, 020206 networking & telecommunications, 020302 automobile design & engineering, Spectral efficiency, Computer Science Applications, [ SPI.TRON ] Engineering Sciences [physics]/Electronics, Single antenna interference cancellation, Non-orthogonal multiple access, User pairing, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
Abstract

International audience; This paper investigates several new strategies for the allocation of radio resources (bandwidth and transmission power) using a non-orthogonal multiple access (NOMA) scheme with successive interference cancellation (SIC) in a cellular downlink system. In non-orthogonal access with SIC, the same subband is allocated to multiple users, which necessitates more elaborate multiuser scheduling and subband assignment techniques, compared to orthogonal multiplexing. While taking into account various design issues, we propose and compare several optimum and suboptimum power allocation schemes, which are jointly implemented with multiple user scheduling strategies. Besides, a minimization of the total amount of used bandwidth is targeted. Also, to increase the total achieved system throughput, a hybrid Orthogonal-Non orthogonal scheme is introduced. This hybrid scheme enables a dynamic switching to orthogonal signaling whenever the non-orthogonal cohabitation in the power domain does not improve the achieved data rate per subband. Extensive simulation results show that the proposed strategies for resource allocation can improve both the spectral efficiency and the cell-edge user throughput, especially when compared to previous schemes employing either orthogonal signaling or NOMA with static inter-subband power allocation. They also prove to be robust in the context of crowded areas.

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2016
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40. Low-Complexity Soft Detection of QAM demapper for a MIMO System

Author

Charbel Abdel Nour, Matthieu Arzel, Ali Haroun, Christophe Jego, Laboratoire de l'intégration, du matériau au système (IMS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Electronique (ELEC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1, Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne, Laboratoire de l'intégration, du matériau au système ( IMS ), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Electronique ( ELEC ), and Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]

Subjects
3G MIMO, Theoretical computer science, Computational complexity theory, MIMO, 050801 communication & media studies, 02 engineering and technology, [ MATH.MATH-IT ] Mathematics [math]/Information Theory [math.IT], [ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, MIMO systems, Reduction (complexity), 0508 media and communications, BP algorithm, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, soft detection, Electrical and Electronic Engineering, Throughput (business), Mathematics, 05 social sciences, [MATH.MATH-IT]Mathematics [math]/Information Theory [math.IT], 020206 networking & telecommunications, Computer Science Applications, [ SPI.TRON ] Engineering Sciences [physics]/Electronics, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, QAM, Euclidean distance, Modeling and Simulation, Algorithm, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Multipath propagation
Abstract

International audience; MIMO systems exploit multi-path propagation to improve throughput and performance of digital communication systems. However, at the receiver side, the computation of Euclidean distances requires prohibitive computational complexity particularly when combined with a high-order constellation. Conventionally, it is necessary to calculate all the Euclidean distances to find the maximum likelihood solution. In this letter, we propose a novel approach based on the principle of conditioned detection combined with lattice-reduction techniques to estimate the closest point to the received symbol without the computation of all the Euclidean distances. Thanks to this approach, a reduction up to 95% of the required number of multiplications is achieved without any degradation in terms of performance by comparison with a conventional BP technique.

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2016
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41. Low-complexity pipelined architecture for FBMC/OQAM transmitter

Author

Charbel Abdel Nour, Jeremy Nadal, Amer Baghdadi, Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Electronique ( ELEC ), Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris], Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Electronique (ELEC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne, and Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)

Subjects
Hardware architecture, Orthogonal frequency-division multiplexing, Computer science, Air interface, FBMC/OQAM, Transmitter, 020206 networking & telecommunications, Context (language use), 02 engineering and technology, [ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Multiplexing, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, [ SPI.TRON ] Engineering Sciences [physics]/Electronics, Filter (video), 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electronic engineering, 020201 artificial intelligence & image processing, Prototype filter, Electrical and Electronic Engineering, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, 5G, Pruned FFT, FPGA, OFDM
Abstract

International audience; Filter-Bank Multi-Carrier with Offset Quadrature Amplitude Modulation (FBMC/OQAM) is considered by recent research projects as a key enabler for the future 5G air interface. It exhibits better spectrum shape and improves mobility support compared to Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM). Therefore, the availability of efficient hardware implementations becomes of high interest. In this context, a novel pipelined hardware architecture of the transmitter capable of supporting several filter lengths and targeting low complexity is proposed and compared to typical FBMC/OQAM and OFDM implementations. For a short prototype filter, the proposed architecture provides a complexity reduction of 40 to 50% in terms of computational and memory resources with respect to a typical FBMC/OQAM transmitter. In addition, it greatly reduces the complexity gap to OFDM making this modulation scheme particularly attractive from performance and implementation perspectives.

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2016
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42. Evaluation of Intra-Subband Power Allocation for a Downlink Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) System

Author

Catherine Douillard, Charbel Abdel Nour, Marie-Rita Hojeij, Zeina Eddo, Joumana Farah, Université Saint-Esprit de Kaslik (USEK), Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Electronique (ELEC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne, Faculté de Génie en électricité et électronique, Branche 2 (Université Libanaise) (ULFG2), Université Saint-Esprit de Kaslik ( USEK ), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Electronique ( ELEC ), Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris], and Faculté de Génie en électricité et électronique, Branche 2 (Université Libanaise) ( ULFG2 )

Subjects
Computer science, Real-time computing, 050801 communication & media studies, Throughput, [ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, 02 engineering and technology, Non orthogonal, Proportional Fairness, Noma, [ INFO.INFO-IT ] Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], 0508 media and communications, Telecommunications link, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, medicine, Resource allocation, Throughput (business), business.industry, 05 social sciences, NOMA, 020206 networking & telecommunications, medicine.disease, [ SPI.TRON ] Engineering Sciences [physics]/Electronics, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Power (physics), [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Intra-subband power allocation, business, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Computer network
Abstract

International audience; Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) schemes superpose multiple users in the power domain. It is commonly assumed that the achieved throughput in a downlink NOMA system increases with the channel gain difference between paired users. This paper investigates the accuracy of this claim when different intra-subband power allocation techniques are studied. Moreover, the Proportional Fairness (PF) scheduler is used as a resource allocation mechanism to highlight the importance of the choice of user pairing and of the intra-subband power allocation scheme. Results show that the achieved throughput does not always evolve in the same direction as the channel gain difference between paired users, owing to the choice of the intra-subband power allocation technique. In addition, it was found that the PF scheduler is not fully adapted to NOMA.

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2016
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43. A low-complexity 2D signal space diversity solution for future broadcasting systems

Author

Charbel Abdel Nour, Benoit Geller, Kai Wan, Catherine Douillard, Olivier Rioul, Jianxiao Yang, Ingénierie Systèmes ( IS ), Unité d'Informatique et d'Ingénierie des Systèmes ( U2IS ), École Nationale Supérieure de Techniques Avancées ( Univ. Paris-Saclay, ENSTA ParisTech ) -École Nationale Supérieure de Techniques Avancées ( Univ. Paris-Saclay, ENSTA ParisTech ), Laboratoire des signaux et systèmes ( L2S ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Electronique ( ELEC ), Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris], École polytechnique ( X ), Télécom ParisTech, Ingénierie Systèmes (IS), Unité d'Informatique et d'Ingénierie des Systèmes (U2IS), École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris), Laboratoire des signaux et systèmes (L2S), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Electronique (ELEC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne, Communications Numériques (COMNUM), Laboratoire Traitement et Communication de l'Information (LTCI), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Paris-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Paris, Département Communications & Electronique (COMELEC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Paris, Département de Mathématiques Appliquées de l'École polytechnique (X-DEP-MATHAPP), École polytechnique (X), Centre de Mathématiques Appliquées - Ecole Polytechnique (CMAP), and École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
FOS: Computer and information sciences, Computer science, business.industry, Information Theory (cs.IT), Computer Science - Information Theory, [ INFO.INFO-NI ] Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], 020208 electrical & electronic engineering, Transmitter, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Broadcasting, Antenna diversity, Quadrature (mathematics), Reduction (complexity), QAM, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], Amplitude, Modulation, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electronic engineering, Demodulation, Fading, business, Communication channel
Abstract

International audience; —DVB-T2 was the first industrial standard deploying rotated and cyclic Q delayed (RCQD)modulation to improve performance over fading channels. This enablesimportantgains compared toconventional quadrature amplitude modulations(QAM) under severe channel conditions.However, the corresponding demodulation complexitystill prevents its use forwider applications. This paper proposes several rotation angles for different QAM constellations anda corresponding low-complexity detection method. Results show that the proposed solution simplifies both the transmitter and the receiver with often betterperformancethan the proposed angles in DVB-T2. Compared with the lowest complexity demappers currently used in DVB-T2, the proposed solution achieves an additional reduction bymore than 60%. Index Terms— DVB-T2, Rotated and Cyclic Q Delayed (RCQD) Modulations, Signal Space Diversity (SSD), Fading Channel, Quadrature Amplitude Modulations (QAM), Max-Log, ComputationalComplexity.

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2015
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44. Max-log demapper architecture design for DVB-T2 rotated QAM constellations

Author

Min Li, Charbel Abdel Nour, Benoit Geller, Catherine Douillard, Jianxiao Yang, Meng Li, Ingénierie Systèmes (IS), Unité d'Informatique et d'Ingénierie des Systèmes (U2IS), École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA Paris), IMEC (IMEC), Catholic University of Leuven - Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven), NXP Semiconductors, Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Electronique (ELEC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne, Ingénierie Systèmes ( IS ), Unité d'Informatique et d'Ingénierie des Systèmes ( U2IS ), École Nationale Supérieure de Techniques Avancées ( Univ. Paris-Saclay, ENSTA ParisTech ) -École Nationale Supérieure de Techniques Avancées ( Univ. Paris-Saclay, ENSTA ParisTech ), IMEC ( IMEC ), Catholic University of Leuven ( KU Leuven ), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Electronique ( ELEC ), and Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]

Subjects
Computer science, [ INFO.INFO-NI ] Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], 05 social sciences, Qam constellations, Real-time computing, 050801 communication & media studies, 020206 networking & telecommunications, Constellation diagram, 02 engineering and technology, DVB-T2, QAM, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], 0508 media and communications, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Point (geometry), Field-programmable gate array, Algorithm, Quadrature amplitude modulation
Abstract

International audience; — Rotated and cyclic-Q delayed (RCQD) quadrature amplitude modulation (QAM) improve DVB-T2 system performance over highly time-frequency selective channels. However, when compared with conventional QAM demapper, the RCQD demapper requires a higher computational complexity. In this paper, a complexity-reduced max-log demapper is derived and implemented over a FPGA platform. The proposed demapper allows to find the maximum likelihood (ML) point with a search spanning only M signal constellation points and guarantees to obtain the same log-likelihood ratio (LLR) metrics as the optimum max-log soft decision demapper while spanning at most 2 M signal constellation points. The optimized hardware implementation introduces only a slight performance loss compared to the floating-point full complexity max-log performance. Index Terms — DVB-T2, Rotated and Cyclic Q Delayed (RCQD) Constellations, Log-Likelihood Ratio (LLR), Max-Log Demapper.

Published
2015
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45. Correlated fading channel simulator based on the overlap-save method

Author

Jianxiao Yang, Charbel Abdel Nour, Charlotte Langlais, Département Electronique (ELEC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne, Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Electronique ( ELEC ), Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris], Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), and Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )

Subjects
Overlap–save method, IFFT, Computer science, Fast Fourier transform, 02 engineering and technology, [ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, FFT, symbols.namesake, 0203 mechanical engineering, Rayleigh fading channel, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Fading, Electrical and Electronic Engineering, business.industry, Applied Mathematics, Overlap-Save (OLS), Doppler, 020206 networking & telecommunications, 020302 automobile design & engineering, Computer Science Applications, [ SPI.TRON ] Engineering Sciences [physics]/Electronics, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Fading distribution, Computer engineering, Channel state information, Embedded system, symbols, business, Doppler effect, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
Abstract

International audience; A fading channel emulator particularly suited for simulations of broadband communication systems is investigated. It is based on the overlap-save (OLS) method traditionally used for efficient computation of long discrete Fast Fourier Transforms (FFTs). The resulting emulator shows a statistical accuracy comparable to the best known state-of-the-art techniques while greatly reducing complexity in terms of memory requirements. Therefore it enables real-time simulation and makes the model particularly appealing for a hardware implementation. In addition, the introduction of an OLS-based interpolator enables simulation of very low Doppler frequencies with a high statistical precision.

Published
2013
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46. Finite-SNR diversity-multiplexing tradeoff for Rayleigh MIMO channels

Author

Catherine Douillard, Charbel Abdel Nour, Walaa Hamouda, Ammar El Falou, Charlotte Langlais, Département Electronique (ELEC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Faculty of Engineering and Computer Science [Concordia University] (ENCS), Concordia University [Montreal], Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Département Electronique ( ELEC ), Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris], Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Faculty of Engineering and Computer Science [Concordia University] ( ENCS ), Concordia University [Montreal, Canada], and Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM )

Subjects
3G MIMO, MIMO, 050801 communication & media studies, 02 engineering and technology, [ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Topology, Multiplexing, MIMO systems, 0508 media and communications, Signal-to-noise ratio, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electrical and Electronic Engineering, Mathematics, Rayleigh fading, Computer Science::Information Theory, business.industry, 05 social sciences, Transmitter, 020206 networking & telecommunications, Multi-user MIMO, Computer Science Applications, Spatial multiplexing, [ SPI.TRON ] Engineering Sciences [physics]/Electronics, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, Modeling and Simulation, Diversity multiplexing tradeoff, business, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Computer network
Abstract

International audience; In this paper, exact diversity-multiplexing trade-off (DMT) at finite signal to noise ratio (SNR) for multiple-input multiple-output (MIMO) systems with dual antennas at the transmitter (2xNr) and/or at the receiver (Ntx2) is derived over Rayleigh fading channels. We derive the outage probability of the mutual information between transmitted and received signals versus SNR. It is shown that at realistic SNRs, achievable diversity gains are significantly lower than asymptotic values. While space-time codes (STCs) for MIMO systems are conventionally designed to achieve the asymptotic DMT frontier, this finite-SNR DMT could provide a new insight to design STCs for practical MIMO systems optimized at operational SNRs.

Published
2013
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47. The bit interleaved coded modulation module for DVB-NGH: enhanced features for mobile reception

Author

Catherine Douillard, Charbel Abdel Nour, Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Electronique ( ELEC ), Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris], Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Electronique (ELEC), and Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne

Subjects
Mobile radio, Interleaving, Real-time computing, Time interleaver, 050801 communication & media studies, 02 engineering and technology, Data_CODINGANDINFORMATIONTHEORY, [ SPI.SIGNAL ] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, BICM, 0508 media and communications, Robustness (computer science), LDPC code, Non-uniform constellations, Digital Video Broadcasting, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electronic engineering, Forward error correction, Low-density parity-check code, DVB-NGH, 4D rotated constellations, Mathematics, 05 social sciences, 020206 networking & telecommunications, Constellation diagram, Antenna diversity, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, [ SPI.TRON ] Engineering Sciences [physics]/Electronics, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
Abstract

International audience; This paper describes the main features of the DVB-NGH Bit-Interleaved Coded Modulation (BICM) module. This latter is derived from a sub-set of DVB-T2 BICM components with additional features intended to first lower receiver complexity and power consumption and then to increase receiver robustness over mobile reception. Therefore, the long code block size was removed, a different range of coding rates was chosen, non-uniform constellations were adopted in order to provide shaping gain, and the principle of signal space diversity was extended to four-dimensional rotated constellations. Moreover the structure of the time interleaver offers the possibility to significantly increase the interleaving depth, a feature required for mobility over terrestrial and satellite links.

Published
2012
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48. A shuffled iterative bit-interleaved coded modulation receiver for the DVB-T2 standard: Design, implementation and FPGA prototyping

Author

Jianxiao Yang, Charbel Abdel Nour, Christophe Jego, Catherine Douillard, Meng Li, Département Electronique (ELEC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne, Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (UMR 3192) (Lab-STICC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'intégration, du matériau au système (IMS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Electronique ( ELEC ), Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris], Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (UMR 3192) ( Lab-STICC ), Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de l'intégration, du matériau au système ( IMS ), and Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )

Subjects
imaginary components, Interleaving, Computer science, Iterative method, Real-time computing, Radio receiver, 050801 communication & media studies, Data_CODINGANDINFORMATIONTHEORY, 02 engineering and technology, shuffled iterative BICM receiver, frequency domain, FPGA prototyping, rotated QAM constellations, iterative decoding, law.invention, DVB-T2 standard, quadrature amplitude modulation, 0508 media and communications, law, radio receivers, Digital Video Broadcasting, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, LDPC decoder, Fading, fading channels, Low-density parity-check code, field programmable gate arrays, business.industry, constellation rotation, iterative processing, 05 social sciences, interleaved codes, digital video broadcasting, 020206 networking & telecommunications, time-frequency analysis, message passing algorithm, [ SPI.TRON ] Engineering Sciences [physics]/Electronics, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, shuffled iterative bit-interleaved coded modulation receiver, terrestrial digital video broadcasting standard, Frequency domain, iterative methods, business, modulation coding, Quadrature amplitude modulation, Computer hardware, Decoding methods, FPGA prototype, Communication channel
Abstract

International audience; Rotated QAM constellations improve Bit-Interleaved Coded Modulation (BICM) performance over fading channels. Indeed, an increased diversity is obtained by coupling a constellation rotation with interleaving between the real and imaginary components of transmitted symbols either in time or frequency domain. Iterative processing at the receiver side can provide additional improvement in performance. In this paper, an efficient shuffled iterative receiver is investigated for the second generation of the terrestrial digital video broadcasting standard DVB-T2. Scheduling an efficient message passing algorithm with low latency between the demapper and the LDPC decoder represents the main contribution. The design and the FPGA prototyping of the resultant shuffled iterative BICM receiver are then described. Architecture complexity and measured performance validate the potential of iterative receiver as a practical and competitive solution for the DVB-T2 standard.

Published
2011
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49. Design and FPGA prototyping of a bit-interleaved coded modulation receiver for the DVB-T2 standard

Author

Catherine Douillard, Christophe Jego, Meng Li, Charbel Abdel Nour, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (UMR 3192) ( Lab-STICC ), Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de l'intégration, du matériau au système ( IMS ), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (UMR 3192) (Lab-STICC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'intégration, du matériau au système (IMS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM)

Subjects
Computer science, business.industry, 020208 electrical & electronic engineering, Real-time computing, Radio receiver, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Data_CODINGANDINFORMATIONTHEORY, Antenna diversity, DVB-T2, law.invention, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, [ SPI.TRON ] Engineering Sciences [physics]/Electronics, law, Digital Video Broadcasting, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Forward error correction, Low-density parity-check code, business, Computer hardware, Decoding methods, FPGA prototype
Abstract

International audience; Signal Space Diversity (SSD) has been lately adopted into the second generation of the terrestrial digital video broadcasting standard DVB-T2. In this paper, a bit-interleaved coded modulation receiver for the DVB-T2 standard is detailed. An LDPC decoder based on a vertical layered schedule is the main novelty of this work. It enables an efficient exchange of extrinsic information between the rotated demapper and the LDPC decoder if an iterative receiver is considered. The design and the FPGA prototyping of the resultant architecture are then described. Low architecture complexity and good performance represent the main features of the proposed receiver.

Published
2010
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50. Serially Concatenated Continuous Phase Modulation with Extended BCH Codes

Author

Charbel Abdel Nour, A.G.i. Amat, Catherine Douillard, Télécom Bretagne - Brest, Télécom Bretagne, Lab-STICC_TB_CACS_IAS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (UMR 3192) (Lab-STICC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Abdel Nour, Charbel

Subjects
[INFO.INFO-AR]Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR], [INFO.INFO-AR] Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR], Continuous phase modulation, Computer science, Concatenated error correction code, 05 social sciences, Bandwidth (signal processing), Real-time computing, Octal, 050801 communication & media studies, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, [SPI.TRON] Engineering Sciences [physics]/Electronics, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, 0508 media and communications, Convolutional code, [INFO.INFO-IT]Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO.INFO-IT] Computer Science [cs]/Information Theory [cs.IT], Forward error correction, Algorithm, Phase modulation, BCH code, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

In this paper, serially concatenated continuous phase modulation (CPM) is considered. A concatenated structure consisting of a short extended BCH code as outer code is proposed, targeting a wide choice of spectral efficiencies, ranging from 0.75 to 2.25 bit/s/Hz. A two-step design procedure combining EXIT charts analysis and union bound techniques is used to optimize the association of the outer code and the CPM. An exhaustive study of several quaternary and octal CPM schemes is performed. The proposed concatenated structure offers very low error floors (frame error rate below 10-6) and good performance in the waterfall region for all spectral efficiencies. A significant improvement with respect to previous concatenated CPM schemes is shown. The envisaged application of the proposed scheme is the return link of broadband satellite communications.

Published
2007

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Books, media, physical & digital resources
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