Characteristics and modeling of wireless LAN channels for multimedia home networks [Elektronische Ressource] / von Beatriz Aznar Somolinos

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• Publié par: technischen_universitat_dortmund
• Publié le: 01 janvier 2009
• Nombre de lectures: 17
• Langue: Deutsch
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

Characteristics and Modeling of
Wireless LAN Channels for
Multimedia Home Networks




von der Abteilung
Elektrotechnik und Informationstechnik
der Technischen Universität Dortmund
genehmigte
Dissertation
zur Erlangung des akademischen Grades
Doktor der Ingenieurwissenschaften


von
Beatriz Aznar Somolinos
Dortmund, 2009


Tag der mündlichen Prüfung: 27.02.2009


Hauptreferent: Prof. Dr.-Ing. R. Kays

Korreferent: Prof. Dr.-Ing. J. Götze






Vorwort
Die vorliegende Arbeit entstand während meiner Tätigkeit als wissenschaftliche
Mitarbeterin am Lehrstuhl für Kommunikationstechnik der Technischen Universität Dortmund
zwischen 2004 und 2008.

Dem Inhaber des Lehrstuhls, Herrn Prof. Dr.-Ing. R. Kays, möchte ich an dieser Stelle
einen besonderen Dank dafür aussprechen, dass er diese Arbeit ermöglicht, betreut und
begutachtet hat. Durch fruchtbare Diskussionen und viele Anregungen hat er zum Gelingen
der Arbeit erheblich beigetragen.

Herrn Prof. Dr.-Ing. J. Götze vom Arbeitsgebiet Datentechnik, danke ich sehr für sein
Interesse an der Arbeit und die Übernahme des Korreferats.

Darüber hinaus möchte ich mich bei allen Kollegen, studentischen Hilfskräften, Studien-
und Diplomarbeiten am Lehrstuhl für Kommunikationstechnik bedanken, die durch ihre
Einsatz, durch anregende Diskussionen und durch ein gutes Arbeitsklima zu der Entstehung
dieser Arbeit beigetragen haben.

Mein besonderer Dank gilt meinem Freund Pablo für sein Verstädnis und seine Geduld
während der Durchführung dieser Arbeit, sowie meinen Eltern dafür, dass sie mir das
Studium ermöglicht haben und mit meinem Bruder mich immer unterstützt haben.


Beatriz Aznar




















i Vorwort




ii
Prólogo
El presente trabajo se ha realizado durante mi actividad como trabajadora investigadora
en departamento de Kommunikationstechnik de la Universidad Técnica de Dotmund entre
2004 y 2008.

Desde aquí me gustaría dar las gracias especialmente al titular del departamento, el
Excelentísimo. Prof. Dr.-Ing. R. Kays, quien ha hecho posible, asesorado y dictaminado este
trabajo. A través de fructuosos debates y muchas sugerencias ha aportado
considerablemente al logro de este trabajo.

Al Excelentísimo Prof. Dr.-Ing. J. Götze del Área de Técnicas de Tratamiento Datos, le
agradezco mucho su interés por el trabajo y la toma como segundo examinador.

Además me gustaría agradecer a todos mis compañeros, ayudantes estudiantiles y
estudiantes de proyectos fin de carrera en el departamento de Kommunikationstechnik
quienes con su esfuerzo, amenos debates y un buen clima de trabajo, han realizado su
aportación a este trabajo.

Mi agradecimiento especial va para mi novio Pablo por su comprensión, ánimo y
paciencia durante la realización de este trabajo, así como para mis padres, quienes hicieron
posible que yo realizara estos estudios y junto a mi hermano siempre me han apoyado.


Beatriz Aznar





















iii Prólogo




iv
Index
Vorwort.....................................................................................................................................i
Prólogo...........iii
Index........................................................................................................................................v
Notation..................................................................................................................................ix
Abstract..........xv
1 Introduction....................................................................................................................1
1.1 Thesis Objectives........................................................................................................1
1.2 Multimedia Applications...............................................................................................2
1.3 Application Scenario....................................................................................................4
1.3.1 Self-organised Ad-hoc Wireless Networks.......................................................6
2 Wireless In-House Channel ..........................................................................................7
2.1 Introduction..................................................................................................................7
2.2 Mathematical description of wireless channels ...........................................................7
2.2.1 The channel impulse response approach ........................................................7
2.3 Fading channel manifestations....................................................................................9
2.3.1 Large scale fading............................................................................................9
2.3.2 Small scale fading10
2.4 Stochastic description of wireless channels..............................................................14
2.4.1 System functions14
2.4.2 Channel classification ....................................................................................19
2.5 Characterization of the impulse response.................................................................20
2.5.1 Distribution of path amplitudes.......................................................................20
2.5.2 of the arrival time sequence ........................................................23
2.6 Modeling of frequency selective channels25
2.6.1 Tapped-Delay-Line model..............................................................................25
2.6.2 Finite State Markov Model .............................................................................27
3 OFDM-Transmission Technique.................................................................................33
3.1 History .......................................................................................................................33
3.2 Multicarrier sytems ....................................................................................................34

v Index

3.3 OFDM Principle.........................................................................................................35
3.3.1 Guard interval.................................................................................................37
3.3.2 Benefits and drawbacks of the OFDM Technique..........................................39
3.4 WLAN according to the standard IEEE 802.11 .........................................................39
3.4.1 IEEE 802.11 WLAN Parameters ....................................................................41
3.4.2 IEEE 802.11 WLAN channelization................................................................41
3.4.3 IEEE 802.11 g OFDM frame ..........................................................................42
3.5 Optimizations for WLAN In-house transmissions ......................................................43
4 WLAN In-House Channel Measurements and Evaluations......................................45
4.1 Measurement set-up .................................................................................................45
4.2 nt campaigns..........................................................................................46
4.3 Channel transfer function48
4.4 Channel amplitude distribution..................................................................................51
4.4.1 LOS Spectra...................................................................................................52
4.4.2 NLOS Spectra ................................................................................................55
4.5 Coherence Bandwidth...............................................................................................56
4.6 Received channel power...........................................................................................58
4.6.1 House A .........................................................................................................59
4.6.2 House B61
4.7 Frequency selective fading........................................................................................62
4.8 Physical Layer enhancements ..................................................................................64
4.8.1 Dynamic frequency selection .........................................................................64
4.8.2 Antenna Diversity ...........................................................................................65
4.9 Summary of the measurement results ......................................................................66
4.10 In-house path loss model with attenuators............................