Improving the ultra-low-power performance of IEEE 802.15.6 by adaptive synchronisation

In ultra-low data rate wireless sensor networks (WSNs) waking up just to listen to a beacon every superframe can be a major waste of energy. This study introduces MedMAC, a medium access protocol for ultra-low data rate WSNs that achieves significant energy efficiency through a novel synchronisation mechanism. The new draft IEEE 802.15.6 standard for body area networks includes a sub-class of applications such as medical implantable devices and long-term micro miniature sensors with ultra-low power requirements. It will be desirable for these devices to have 10 years or more of operation between battery changes, or to have average current requirements matched to energy harvesting technology. Simulation results are presented to show that the MedMAC allows nodes to maintain synchronisation to the network while sleeping through many beacons with a significant increase in energy efficiency during periods of particularly low data transfer. Results from a comparative analysis of MedMAC and IEEE 802.15.6 MAC show that MedMAC has superior efficiency with energy savings of between 25 and 87 for the presented scenarios. © 2011 The Institution of Engineering and Technology.

Software defined FFT architecture for IEEE 802.11ac

The upcoming IEEE 802.11ac standard boosts the throughput of previous IEEE 802.11n by adding wider 80 MHz and 160 MHz channels with up to 8 antennas (versus 40 MHz channel and 4 antennas in 802.11n). This necessitates new 1-8 stream 256/512-point Fast Fourier Transform (FFT) / inverse FFT (IFFT) processing with 80/160 MSample/s throughput. Although there are abundant related work, they all fail to meet the requirements of IEEE 802.11ac FFT/IFFT on point size, throughput and multiple data streams at the same time. This paper proposes the first software defined FFT/IFFT architecture as a solution. By making use of a customised soft stream processor on FPGA, we show how a software defined FFT architecture can meet all the requirements of IEEE 802.11ac with low cost and high resource efficiency. When compared with dedicated Xilinx FFT core, our implementation exhibits only one third of the resources also up to three times of resource efficiency.

Cooperative communications in multi-rate IEEE 802.11 networks

Esta tese apresenta um estudo sobre alguns dos protocolos de cooperação MAC para redes sem fios utilizando o sistema IEEE 802.11 multi-débito. É proposto um novo modelo de arquitetura para a categorização e análise da cooperação em redes sem fios, tendo este modelo sido aplicado a protocolos cooperativos existentes para camada MAC. É investigado como as características do meio físico, assim como os requisitos de níveis superiores podem ser aplicados ao processo de cooperação, com vista a melhorar as características de funcionamento da rede de comunicações. Para este propósito são exploradas as métricas mais relevantes para o processo de cooperação. São igualmente estudados os limites impostos pelos protocolos da camada MAC e as limitações práticas impostas por protocolos da família de normas que compõem o IEEE 802.11. Neste trabalho foi criada uma métrica multicamada, que permite considerar os requisitos aplicacionais de performance e o tipo de tráfego, assim como a mobilidade dos dispositivos, no funcionamento dos mecanismos de cooperação. Como forma de validação, e para corretamente avaliar o impacto da métrica, um novo protocolo de cooperação foi desenvolvido e implementado. O seu funcionamento é descrito de forma analítica assim como validado através de a um ambiente de simulação. Os resultados obtidos mostram que a utilização de uma métrica multicamada é uma técnica robusta, fornecendo melhorias consistentes no contexto de redes IEEE 802.11. São igualmente demonstradas várias outras características de funcionamento com impacto para as comunicações. Estes dados fornecem uma visão real e encorajadora para a realização de mais pesquisas para a melhoria da performance dos protocolos cooperativos, assim como a sua utilização num variado número de aplicações futuras. No final do documento são apresentados alguns desafios para a continuação da investigação deste tópico.