Performance of IEEE 802.11af systems under realistic channel conditions

Abstract

Analog televizyon yayın kanallarnın son 10 yılda daha az sıklıkla kullanılması,bölgesel yerleşim yerlerinde bu frekans bantlarına buyuk ilgi olusturdu. Bunlar arasında,yerel ağ standardı IEEE 802.11af bu tip kullanılmayan frekans bantlar icin, bir baskaismiyle televizyon beyaz boslukları icin fiziksel ve ortam erişim kontrolü katmanlarntanımlar. Standarda goöre sistemler, bitişik veya bitişik olmayan bantlar kanal durumunagöre kullanabilir. Literatürdeki mükkemmel bilinen kanal koşullarındaki IEEE802.11af tabanlı sistemlerin aksine, bu tezde gerçek kanal koşulları altında, farklı operasyonmodları ayrıntlı incelenmiştir. Buna göre, mükemmel bilinen kanal, doğrusalminimum ortalama karesel-hata kestirimini ve uyumlu arayış algoritmasını uyguladıkve karşılaştırdık. Uyumlu arayış algoritması tabanlı kestirim, diğerine kıyasla dahapratiktir. Bu algoritmanın performansının, diğer metodlara nasl yaklaştığı değerlendirilmiştir. Simülasyon sonuçlarına göre, uyumlu arayış algoritması, kanal gecikmesi bilinendoğrusal minimum ortalama karesel-hata kestirim algoritmasıyla karşılaştırıldığında,düşük ve orta işaret-guürültü-oran bölgelerinde, yalnızca 1-2 dB performans kaybı yaşamaktadır. Bu calısmada ayrıca koruyucu aralık oranı, kanal çözünürlüğü ve ayrıkbantların arasındaki uzaklık gibi parametreler, farklı senaryolar altında test edilmiştir.Tezin sonucları IEEE 802.11af tabanlı sistemlerin pratik kurulumu için önemlidir.

As the analog TV broadcasting channels have become less frequently used in the last decade, there has been a great interest in these frequency bands for the deployment of regional, local and personal area networks. Among them, the local area network standard IEEE 802.11af defines PHY and MAC layer implementation of such networks in these unused frequency bands, also named television white space (TVWS). According to the standard, the systems may use contiguous or non-contiguous channels during their operation, depending on the channel availability. Unlike perfectly known channel condition of IEEE 802.11af based systems used in the literature, we investigate in detail the performance of different operation modes of these systems under realistic channel conditions. Accordingly, we implement and compare the performances of perfectly known channel, linear minimum mean-square error (LMMSE) estimator and a matching pursuit (MP) based channel estimator. MP based estimator being the more practical estimator compared to the others, we assess how its performance approaches the other methods. According to simulation results, MP-based channel estimation performance is found to be only 1-2 dB inferior compared to LMMSE-based estimation with known delays in low and medium SNR regions. Also, the effects of guard interval rate, channel resolution and separation of in-between bands in non-contiguous modes are tested in different scenarios. The results of thesis are important for practical implementation of IEEE 802.11af based systems.