Modelli di canale radio con antenne intelligenti per la simulazione delle WLANs

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1 Università degli Studi di Trieste Dipartimento di Elettrotecnica, Elettronica ed Informatica Dottorato di ricerca in INGEGNERIA DELL INFORMAZIONE (XX Ciclo) Modelli di canale radio con antenne intelligenti per la simulazione delle WLANs Dottorando: Massimiliano Comisso Relatore: Prof. Fulvio Babich

2 Rete di telecomunicazioni LIVELLO FISICO Simulazione del singolo canale radio Matlab LIVELLI OSI SUPERIORI Simulazione della rete Ns-2, OPNET,

3 Simulatore di canale MATLAB: Modello completo C++: Modello ON/OFF Ns-2: rete

4 Background [1] J. Fuhl, A.F. Molisch and E. Bonek, Unified Channel Model for Mobile Radio Systems with Smart Antennas, IEE Proceedings on Radar, Sonar and Navigation, Vol. 145 (N.1):Pag:32-4,February [2] T.L. Fulghum and K.J. Molnar, The Jakes Fading Model Incorporating Angular Spread for a Disk of Scatterers, IEEE Vehicular Technology Conference, Vol. 1 Pag: , May [3] T.L. Fulghum, K.J. Molnar and A.D. Hallen, The Jakes Fading Model for Antenna Arrays Incorporating Azimuth Spread, IEEE Transaction on Vehicular Technology, Vol. 51 (N.5):Pag: , September 22. [4] J.H. Lee, J.J. Park and H.S. Oh, BER Performance of WCDMA/TDD Smart Antenna System in Different Angular Spread Channel, IEEE Vehicular Technology Conference, Vol. 1 Pag:35-354, 6-9 May 22.

5 Obiettivo ALGORITMO: computazionalmente economico di facile implementazione adatto a simulatori di rete minimo dataset MODELLO interferenza multipath fading smart antennas

6 Modello - Interferenza Sorgente desiderata P interferenti Uguale potenza P T Angolo tra S-D LOS ed I i -D LOS: ϕ i Distanza tra I i -D : d i o (,d)

7 Modello di Jakes modificato K scatterers u.d. lungo una circonferenza; DOA confinate entro un angolo γ max ; Fasi: v.a. u.d. in [,2π[; Ampiezze dipendenti dal percorso. Modello - Multipath Angular spread qualunque

8 Modello - Smart Antennas (1) Schiera di antenne Pesi in modulo e fase Algoritmo di adattamento Max SIR out Fully adaptive Temporal reference techniques INTERFERENZA MULTIPATH no DOA

9 Modello - Smart Antennas (2) Schiera di antenne Diagramma di radiazione del singolo elemento; Tipo di schiera: geometria, numero di elementi (L), distanza (d) URA d=λ/ ϕ Numero di zeri (interferenti) Beamwidth Grating lobes ϑ = 9 21 URA d=λ L=24 UCA d=λ/2 3 33

10 Scenario Modulazione BPSK; K=6 scatterers; Schiera lineare (d n =.5λ); Algoritmo LMS unconstrained; Sequenza di training:n T =128 bit.

11 S1 (Discretizzazione( Discretizzazione) ) P=1 35 SIR out 1 LIVELLO ϕ = ϕ asso = 1 imulazion i= 3 = 8, d =.5λ SIR S degrees Packet size, Modulazione, Codifica degrees

12 S2 (Fading) P=1 35 SIR out SIR S LIVELLO σ φ = o σ φ =2 o degrees (degrees) = (L = 8,σˆ ϕ ) degrees σˆ ϕ

13 DATASET SIR out 35 S3 (Interferenza) P>1P P +1 LIVELLI 5 P +1 LIVELLI Schiera P 1, ˆ σ = ϕ (L,d = n o ) SIR S, P p = p ˆ σ ) ( ϕ ϕ p LIV= LIV+ LIV( ϕ ) p NO LIV P SI Scartato NO p = P SI Ricevuto

14 Test - Scenario MAC DCF (ns-2); Accesso RTS/CTS; Basic rate 1Mbit/s; Nodi=16; Tx omnidirezionale; Rx fully adaptive; Ν T =128 bit (RTS/CTS SYNC); Traffico di Poisson (λ s =λ/16); Pacchetti: 128 byte; Destinazione random.

15 Risultati (interferenza) L = 8 Error free σˆϕ = λ% [ p / s] = λ 1Mbit / s

16 Risultati (fading) L = 8 P =1 [ p / s] λ% = λ 1Mbit/ s Error free o σˆ ϕ = o σˆ ϕ = 1

17 Obiettivo finale Fornire un algoritmo che in base a: dimensione del pacchetto, modulazione, codifica Soglia caratteristiche della schiera e dell algoritmo di aggiornamento dei pesi Smart antenna posizione degli interferenti ed angular spread Canale sia in grado di stabilire il successo o meno di una trasmissione. Adatto alla simulazione di WLANs con protocolli MAC direttivi.