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Las redes ad-hoc son una colección de dispositivos (nodos) que desean comunicarse, pero que no tienen una infraestructura fija disponible y ninguna organización predeterminada. Cada nodo de la red es responsable del descubrimiento dinámico de otros nodos para comunicarse con ellos directamente o través de otros nodos empleando protocolos de encaminamiento [1].
Las enmiendas IEEE 802.11 a/g/p son parte del estándar IEEE 802.11 para redes inalámbricas, que se pueden emplear en escenario ad-hoc y definen las características y funcionamiento de la subcapa de control de acceso al medio (MAC) y de la capa física (PHY) [2].
La capa PHY de los estándares IEEE 802.11 a/g/p se fundamenta en una transmisión OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) [3], debido a sus grandes ventajas como son la eficiencia espectral, robustez frente al desvanecimiento multitrayecto, entre otros. Sin embargo, la señal OFDM presenta ocasionalmente picos de potencia elevados, este problema se conoce como el problema de la PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) [3]. Cuando la señal OFDM con picos altos pasa por un HPA (High Power Amplifier), la señal sufre distorsiones que reducen la eficiencia del sistema [4]. Existen varias técnicas de reducción de la PAPR, ampliamente discutidas en la literatura (para mayor detalle de puede referirse a [5] y [6]), donde cada técnica presenta características y complejidad computacional diferentes.
La técnica OPS-SAP (Simple Amplitude Predistortion aided by Othogonal Pilot Sequences) es una de las más prometedoras para ambientes ad-hoc [3], [7] debido a que no introduce distorsiones en la señal, por lo que no presenta degradaciones en la BER (Bit Error Rate). Además, esta técnica no necesita la transmisión de información adicional hacia el receptor, por tanto no hay pérdida de eficiencia en la velocidad de transmisión.
Para evaluar la eficiencia de una técnica de reducción de la PAPR se emplean diferentes métricas como son: (1) CCDF (Complementary Cumulative Distribution Function), que permite determinar la probabilidad que la PAPR de un sistema sean mayor o igual a un determinado umbral; (2) PSD (Power Spectral Density) que permite determinar la radiación introducida en la señal al pasar por un HPA; (3) BER (Bit Error Rate), que permite cuantificar la BER requerida a una determinada SNR (Signal-to-Noise Ratio) y (4) PER (Packet Error Rate), un parámetro ampliamente utilizado para QoS (Quality of Service) en redes inalámbricas. En [8] se ha demostrado por medio de simulaciones que cuando se emplea la técnica OPS-SAP en el estándar IEEE 802.11p, se obtiene una ganancia en PER de aproximadamente 0,5 dB en SNR a una misma probabilidad de 10^(-3).
En la literatura existen diferentes formas de calcularla la PER, las cuales pueden clasificarse en métodos analíticos e empíricos. Cada una de las diferentes propuestas para estimar la PER consideran diferentes parámetros como: número de paquetes perdidos, el retardo, número de saltos, distancia, SNR [9]. Sin embargo, aspectos de la PAPR no se han incluido en ninguno de los trabajos encontrados en la literatura. Por lo que el presente proyecto pretende determinar una nueva forma de calcular la PER, el cual incluya la ganancia o pérdida en PER que introducen las técnicas de reducción de la PAPR, especialmente la técnica OPS-SAP.
- Gerla, Mario, “Ad hoc networks”. In Ad Hoc Networks Technologies and Protocols. pp. 1-22. Springer US, 2005.
- IEEE, IEEE Standard for Information technology- Local and metropolitan area networks - Specific requirements – Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 6: Wireless Access in Vehicular Environments, IEEE Std 802.11p-2010. (Amendment to IEEE Std 802.11-2007 as amended by IEEE Std. 802.11k-2008, IEEE Std 802.11r-2008, IEEE Std 802.11y-2008, IEEE Std 802.11n-2009, and IEEE Std 802.11w-2009. Year 2010. doi:10.1109/IEEESTD.2010.5514475.
- M. C. Paredes Paredes, M. J. Fernández-Getino García, “Performance evaluation of OPS-SAP PAPR reduction technique in OFDM systems in a wireless vehicular context”, In Proceedings of the 12th ACM Symposium on Performance Evaluation of Wireless Ad Hoc, Sensor, & Ubiquitous Networks, ACM, 2015, pp. 49-54.Cancún – Mexico. doi:10.1145/2810379.2810392.
- F. Danilo-Lemoine, D. Falconer, C.-T. Lam, M. Sabbaghian, K. Wesolowski, “Power backoff reduction techniques for generalized Multicarrier waveforms”, Journal on Wireless Communications and Networking, EURASIP 2008, pp. 437-80, DOI:10.1155/2008/437801.
- T. Jiang, Y. Wu, An overview: Peak-to-Average power ratio reduction techniques for OFDM signals, IEEE Transaction on Broadcasting, Vol. 54, no. 2, 2008, pp. 257–268, doi: 10.1109/ 499 TBC.2008.915770 .
- Y. Rahmatallah, S. Mohan, Peak-To-Average power ratio reduction in OFDM 501 Systems: a survey and taxonomy, IEEE Communication Survey Tutorial, vol. 15, no. 4, 2013, pp. 1567–502 1592, doi: 10.1109/SURV.2013.021313.00164 .
- M. C. Paredes Paredes and M. J. Fernandez-Getino Garcia, "Energy efficient peak power reduction in OFDM with amplitude predistortion aided by orthogonal pilots", in IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 59, no. 1, pp. 45-53, February 2013. doi: 10.1109/TCE.2013.6490240
- M.C. Paredes, M. Julia Fernández-Getino García, Performance of OPS-SAP technique for PAPR reduction in IEEE 802.11p scenarios, Ad Hoc Networks (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.adhoc.2016.07.010
- Tripp-Barba, C., Urquiza-Aguiar, L., Estrada, J., Aguilar-Calderón, J. A., Zaldívar-Colado, A., & Igartua, M. A. “Impact of packet error modeling in VANET simulations”. In 2014 IEEE 6th International Conference on Adaptive Science & Technology (ICAST), pp. 1-7. Ota, 2014, pp. 1-7.doi: 10.1109/ICASTECH.2014.7068133
Proyecto financiado por el Vicerrectorado de Investigación y Proyección Social de la Escuela Politécnica Nacional
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