Radio Cognitivo em Sistemas ISM de
2,4 GHz
Juergen Rochol ([email protected] )
Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS
Instituto de Informática
Grupo de Comunicação de Dados
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
1
Radio Cognitivo em Sistemas ISM de 2,4 GHz
AGENDA
1. As Faixas ISM em UHF e SHF
2. Principais Sistemas que disputam espectro nas faixas de ISM: WLAN, WPAN e
WSN (Wireless Sensor Networks).
3. Técnicas de Transmissão na faixa de ISM de 2,4 GHz: DSSS, FHSS e OFDM
4. Canalização de WLAN (Wi-Fi) (IEEE 802.11b, g) na faixa de 2,4 GHz
5. Canalização da WPAN tipo IEEE 802.15.1 (Bluetooth) na faixa ISM de 2,4 GHz
6. Canalização do BLE (Bluetooth Low Energy) na faixa ISM de 2,4 GHz
7. Canalização do ZigBee (IEEE 802.15.4) na faixa ISM de 2,4 GHz
8. Sensoriamento Espectral na faixa ISM de 2,4GHz
9. Exemplo de aplicação: FHA (Frequency Hopping Adaptative)
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
2
1. As Faixas de ISM em UHF e SHF
Faixa de SHF
Faixa de UHF
26
MHz
83,5
MHz
125
MHz
WPAN
WLAN
(IEEE 802.11b e g)
WPAN
WLAN (IEEE 802.11a)
ZigBee
902
MHz
928
MHz
2,4000
GHz
2,4835
GHz
5,725
GHz
Canais WLAN IEEE 802.11a U-NII
5,850
GHz
(Unlicensed National Information Infrastructure)
Caracteristicas da Faixa ISM de 2,4 GHz
• Freqüências limites: 2,4000 GHz a 2,4835 GHz
• Banda Total disponível: BT = 83,5 MHZ
• Propagação típica na faixa: LOS e NLOS
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
3
As Faixas ISM no Espectro de Freqüências
definidas pelo ITU-R
Bandas ISM
Faixa do espectro de RF
(Confira também figura 2.1)
HF - High Frequency
(3 MHz a 30 MHz)
VHF (Very High Frequency)
Limite inferior
Limite superior
Largura de
banda
6,765
6,795 MHz
30 kHz
13,563 MHz
13,567 MHz
4 kHz
26,957 MHz
27,283 MHz
326 kHz
40, 660 MHz
40,700 MHz
40 kHz
902 MHz
928 MHz
26 MHz
2,400 GHz
2,500 GHz*
100 MHz*
5,725 GHz
5,875 GHz
150 MHz**
24,000 GHz
24,250 GHz
250 MHz
61,00 GHz
61,50 GHz
500 MHz
122,0 GHz
123,0 GHz
1 GHz
244,0 GHz
246,0 GHz
2 GHz
(30 MHz a 300 MHz)
UHF (Ultra High Frequency)
(300 MHz a 3 GHz)
SHF (Superl High Frequency)
(3 GHz a 30 GHz)
EHF (ExtremlyHigh Frequency)
(30 GHz a 300 GHz)
Faixas ISM atualmente utilizadas pelas WLANs e WPANs
* Faixa ISM do FCC, possui limite superior em 2,4835 GHz e portanto, uma largura de banda de 83,5 MHz
** Faixa prevista somente pela FCC, não prevista pela ANATEL (2005)
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
4
2. Principais sistemas que disputam espectro
nas faixas de ISM
• WLANs como IEEE 802.11 (Wi-Fi)
• WPANs como: Bluetooth, BLE (Bluetooth Low Energy),
ZigBee, Wireless Sensor Networks, UWB (Ultra Wide Band)
• Telefones sem fio
• Fornos de microondas (domésticos e industriais)
• Rádio Controle
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
5
Redes sem Fio de Área pessoal - WPAN
WPAN
Wireless Personal
Área Networks
RSSF
Redes de
Sensores sem
Fio
WPAN
Interconexão de
dispositivos
eletrônicos
 Bluetooth
(IEEE 802.15.1)
 IrDA
Infrared Data Association
 BLE (Bluetooth Low Energy)
(IEEE 802.15.1 V.4)
 UWB (Ultra Wide Band) IEEE
802.15.4a
RSFAC
Redes sem Fio para
Aquisição de dados
e Controle
WBAN
Wireless Body
Área Networks
 ZigBee
IEEE 802.15.4
 Wireless Healthcare
Networks
 WBA
Wireless Building Automation
 Wireless Body Área
Network
]
 WHA
Wireless Home Automatin
 Telemonitoring System
for Healthcare
 Wireless HART
Controle de processos
 Wireless biomedical
sensor networks
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
6
3. Técnicas de Transmissão na faixa ISM de 2,4 GHz
DSSS, FHSS e OFDM
Técnica DSSS
• Na técnica de transmissão DS-SS, cada tempo de bit é dividido em n subintervalos
denominados chips.
• Para transmitir 1 bit, uma estação deve enviar uma seqüência de chips, isto é, representase cada bit segundo uma seqüência pseudo-randômica de símbolos binários.
• Para enviar o bit 0, utiliza-se o complemento desta seqüência.
• O espalhamento do espectro do sinal ocorre de fato, pois, para uma transmissão de 1
Mbit/s, tem-se o envio de 11 Mchip/s
Amplitude
Sinal original
Amplitude
Sinal direct
sequence
transmitido
Bit 1
Bit 0
Tempo
Freqüência
10110111000
01001000111
b) Seqüência de Barker
a) Espalhamento do sinal
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
7
Técnica de transmissão DSSS
Espalhamento Espectral por Seqüência Direta
Legenda:
Tb : tempo de um bit
Te : tempo de um chip
1/Tb = : Taxa de bit [bit/s]
1/Te = Taxa de espalhamento [chip/s]
Be : Banda de espalhamento
fb : Banda do sinal de informação
Espectro do sinal de informação NRZ
Espectro após espalhamento DS-SS
-1/Tb
-1/Te
fb
1/Tb
1/Te
Be
Ganho de Processamento G 
No. de chips/bit
11
15
31
No. Sequencias
1
2
6
Taxa (ch / s)
Taxa (bit / s)
No. de Sistemas
1
2
6
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
8
Processo de Espalhamento Espectral
Fluxo de
informação
A
B
Exclusiv
OR
C
Fluxo Digital
modulado
Fluxo Digital
modulado
Portadora Digital
ou Sequencia PN
Portadora Digital
ou Sequencia PN
C
A
B
Exclusiv
OR
Fluxo de
informação
A=CB
C=AB
Processo de Espalhamento
Espectral do sinal de Informação
Processo de Recuperação do
sinal de informação
O processo de espalhamento espectral da informação (transmissor) e o
subseqüente processo de recuperação da informação (receptor)
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
9
Transmissão
A
Dados de
Entrada
B
Fluxo de bits
pseudo
aleatório
0
1
0 1 0 0 0 0
0
1
1
0
0
1
0
1 0
0 1 0 0 0 1 0 0
1 0 0 1 1 0
0
0 0 1
0 1 0 0 1 0
1
1 0 0 1
1 0
0 1 0 0 0 1 0 0
1 0 0 1 1 0
0
0 0 1
0 1 0 0 1 0
1 1 0 0 1
C = AB
Sinal
Transmitido
Recepção
C
Fluxo
recebido
B
Fluxo de bits
pseudo
aleatório
CB = A
Dados
Saída
0 1 0 0 0 0
0
1
0
1
1
0
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
0
1
0
10
Versão de um Sistema DSSS para múltiplos
usuários é conhecido como CDMA
Transmissor DS-SS
D(t) x C(t) x Cos t
Modulador
de RF
(PSK)
Modulador
Digital
Informação
D(t)
D(t) x C(t)
Antena
Bipolar
NRZ
Portadora Digital
Portadora de RF
Cos t
Código PN
Local C(t)
Receptoror DS-SS
Correlacionador
D(t) x Cos t
Informação
D(t)
D(t) x C(t) x Cos t
Código PN
Local C(t)
Cos t
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
11
Técnica de Transmissão FHSS
(Frequency Hopping Spread Spectrum)
Canais RF
18
16
14
12
Colisão
10
8
6
4
2
1
2
Sequencia 1
Sequencia 2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Time Slots
O padrão 802.11 define:
79 canais
22 padrões de salto
Tempo de permanência máxima por canal; 400ms.
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
12
Comparativo entre DSSS e FHSS
DSSS
FHSS
Tempo de latência baixo
Tempo de latência alto
Ganho de processamento -> melhor SNR
Sem Ganho de processamento
Sincronização rápida do rádio
Sincronização mais lenta do rádio
Sem tempo de permanência (dwell time)
Tempo de permanência nos canais: 400ms
Vazão total maior
Vazão total menor
Vencedor
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
13
Transmissão OFDM
Características do OFDM IEEE 802.11a e g em 5GHz
e 2,4 GHz respectivamente e canais de 20 MHz
1- Total de sub-portadoras: 52
2- Total de sub-portadoras Piloto: 4
3- Total de sub-portadoras de Dados 48
4- Espaçamento entre sub-portadoras: 312,5 KHz
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Sub
portadora
piloto
Sub
portadora
piloto
5- Largura nominal de um canal: 20 MHz
6- Largura de banda ocupada: 16,25 MHz
7- Taxa em baud por sub-portadora: 250 Kbaud
8- Taxa total canal: 12 Mbaud
27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
Sub
portadora
central nula
Sub
portadora
piloto
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
Sub
portadora
piloto
14
Resumo das Características de Transmissão de sistemas
WLAN E WPAN na faixa ISM de 2,4 GHz
Tipo
Rede
WLAN
WPAN
Padrão
Faixa de
frequencia
Técnica
Transm.
Banda
utilizada
Canais (DSSS)
Subcanais (FHSS)
Subportadoras (OFDM)
Modulação
de canal
Taxa
transmissão
IEEE 802.11
2,4 GHz
FHSS
DSSS
83,5 MHz
22 MHz
79 subcanais de 1 MHz
3 canais
GFSK
DBPSK
1 e 2 Mbit/s
IEEE 802.11 a
5,x GHz
OFDM
20 MHz
52 subportadoras.
QAM-n
54 Mbit/s
IEEE 802.11 b
2,4 GHz
DSSS
22 MHz
3 canais
QAM-n
5,5 e 11 Mbit/s
IEEE 802.11 g WiFi 2,4 GHz
OFDM
20 MHz
52 subportadoras.
QAM-n
54 Mbit/s
IEEE 802.11 n
2,4 GHz
OFDM
20/40 MHz 56/114 subportadoras
QAM-n
4 x 150 Mbit/s
IEEE 802.15.1
Bluetooth
2,4 GHz
FHSS
83,5 MHz
79 subcanais de 1 MHz
GFSK
720 kbit/s
IEEE 802.15.1 V.4
(BLE)
2,4 GHz
FHSS
83,5 MHz
40 subcanais de 2 MHz
GFSK
<0,3 Mbit/s
IEEE 802.15.4
ZigBee
868 MHz Eur.
915 MHz USA
2,4 GHz USA
DSSS (G=15) 0,6 MHz
DSSS (G=15) 2 MHz
DSSS (G=8) 3 Mhz
1 canal
10 canais
16 canais
BFSK
BFSK
20 kbit/s
40 kbit/s
250 kbit/s
Offset-QPSK
IEEE 802.15.3 UWB
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
15
Tipos de modulação utilizados em canais na
faixa ISM de 2,4 GHz
Tipo de Modulações em WPAN e WLAN
BFSK
Binary FSK
ZigBee
GFSK
Gaussian Binary FSK
Bluetooth e BLE
DBPSK
Diferential Binary PSK
WLAN IEEE 802.11
QPSK
Quaternary PSK
ZigBee
QAM n
Quadrature Amplitude Modulation de ordem n
WLAN IEEE 802.11a e g (OFDM)
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
16
Modulação GFSK
Amplitude
0
Amplitude
1
0
1
1
0
0
tempo
1
0
1
1
0
Filtro
Gaussiano
(B.T)=0,5)
tempo
Tb
Tb
(a) Sinal NRZ polar
Amplitude
(b) Sinal modulante
Cruzamento de
zero ideal
Amplitude
fmax=fc+f
0
1
0
1
1
0
tempo
tempo
fmin=fc-f
Tb
Tb
Erro de cruzamento
de zero (jitter)
(c) Padrão olho do sinal modulante
(d) Sinal modulado GFSK
A modulação GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying)
(a) Sinal banda base NRZ polar do fluxo de bits
(b) Sinal banda base na saída do filtro Gaussiano – sinal modulante
(c) Padrão Olho do sinal modulante
(d) Sinal modulado GFSK
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
17
4. Canalização de WLAN (Wi-Fi) (IEEE 802.11b, g) na faixa de 2,4 GHz
Banda ISM 2,4 GHz (Bt=83.5 MHz)
Numeração Canais
IEEE 802.11b ((Wi-Fi) 1
2,400
2
2,410
2,401GHz
3
2,420
fc: 2,412 GHz
B: 22 MHz
Canal 1 - IEEE 802.11b
4
5
2,430
2,423 GHz
6
7
2,440
8
9
10
2,450
11
12
2,460
13
14
2,470
2,480
2,485GHz
Utilização da Banda ISM em 2,4 GHz pelo IEEE 802.11 b
Banda total ISM em 2,4 GHz
Bt=83,5 MHz (2400 MHz a 2483,5 MHz)
Canalização em WLAN tipo
IEEE 802.11b
14 canais sobrepostos com largura de 22 MHz
Utilização simultânea canais 1, 6 e 11 (americano)
- Até 14 canais de 22 MHz de largura de banda cada
- 3 canais sem sobreposição de banda (canais 1, 6, 11 USA e 1, 7, 13 EU)
- Taxa máxima de 11 Mbit/s por canal
- Uma vazão total de 33 Mbit/s no mesmo espaço físico, mas com 3
pontos de acesso distintos e 3 cartões de rádio diferentes.
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
18
5. Canalização da WPAN IEEE 802.15.1 (Bluetooth) na faixa ISM de 2,4 GHz
Banda total ISM 2,4 GHz (Bt=83.5 MHz)
Banda efetiva IEEE 802.15.1: B=79 MHz
1,5 MHz
Canal 1
1
2,400
Canal 6
IEEE 802.11
Canal 1
IEEE 802.11
5
10
15
2,410
Numeração Canais
IEEE 802.15.1
(Bluetooth)
2423,5 MHz
20
25
2,420
30
35
2,430
fc: 2424 MHz
B: 1 MHz
Canal 23 - Bluetooth
IEEE 802.15.1
40
2,440
2424,5 MHz
3 MHz
Canal 11
IEEE 802.11
45
50
55
2,450
60
2,460
65
Canal 79
70
2,470
75
79 No. canal
2,480
2,485
GHz
Utilização da Banda ISM em 2,4 GHz pelo IEEE 802.15.1
Banda total ISM em 2,4 GHz
Canalização IEEE 802.15.1
Banda de guarda inferior
Banda de guarda superior
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
Bt=83,5 MHz (2400 MHz a 2483,5 MHz)
B=79 MHz (79 canais de 1 MHz de largura)
1,5 MHz
3,0 MHz
19
Classes de potência e alcances em Bluetooth.
Classe 1
Classe 2
Classe 3
Máxima potência de
saída
100 mW ou 20 dBm
2,5 mW ou 4 dBm
1 mW ou 0 dBm
Alcances indoor
42 m
16 m
10 m
Alcances no espaço
livre
300 m
50 m
30 m
As classes 1 e 2 do Bluetooth core podem ser muito poluidoras na faixa de 2,4 GHz
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
20
Parâmetros do canal físico (canal de RF) do Bluetooth (IEEE 802.15.1)
Produto banda por tempo de bit do filtro (B.Tb)
B.Tb = 0,5
Jitter no cruzamento zero do sinal modulante (j)
j  Tb/8 = 0,125 μs
Tipo de modulação
GFSK (Gaussian shaped binary FSK)
Índice de modulação () do FSK
0,28    0,35
Desvio de freqüência (f) do FSK
140 kHz  f  175 kHz
Freqüência central dos canais de RF
fc = 2402 + k [MHz] com k=0, 1,...,78
Numeração dos canais (M)
M=k+1 com k=0, 1,...,78
Potência máxima
Classe 1:
100 mW (20 dBm), alcance 42m
Classe 2:
2,5 mW (4 dBm), alcance 16m
Classe 3:
1 mW (0 dBm), alcance 10m
Duração de um time slot
625 μs
Tempo de chaveamento entre frequências
220 μs
Taxa de transferência efetiva máxima
Refetivamáxima  723,2 kbit / s
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
21
Versões do Bluetooth e taxas de dados associadas
Versão
Bluetooth
Ano de
Lançamento
Taxa transmissão
Mbit/s
Taxa transferência
Mbit/s
Core V1.1
Fevereiro 2001
1
0,7
Core V1.2
Novembro 2003
1
0,7
Core V2.0 + EDR
Novembro 2004
1a3
0,7 a 2,1
Core V2.1 + EDR
Julho 2007
1a3
0,7 a 2,1
Core V3.0 + HS
Abril 2009
24 Mbit/s
-
Core V4.0 (BLE)
Junho 2010
Observação
Canal Wi Fi
Wibree ou Bluetooth Low Energy (BLE)
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
22
Comparativo entre o Bluetooth Classico e o Bluetooth Low Energy
Parâmetro
Bluetooth clássico
Bluetooth Low Energy (BLE)
Banda de Frequencia
2400 a 2483,5 MHz
2400 a 2483,5 MHz
Técnica de Espalhamento spectral
Frequency Hopping
Frequency Hopping
Técnica de modulação
GFSK
GFSK
Índice de modulação
0,35
0,5
Total de canais
79
40
Largura de banda de canal
1 MHz
2 MHz
Taxa de transmissão de dados
1 a 3 Mbit/s
1 Mbit/s
Taxa de informação
0,7 a 2,1 Mbit/s
< 0,3 Mbit/s
Nodos por escravo ativo
7
Sem limite
Robustez de chave de segurança
56 a 128 bits
128 bits AES
Serviço de voz
Possível
Não
Consumo de Energia
1
0,1 a 0,05 vezes menor
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
23
6. Canalização do BLE (Bluetooth Low Energy) na faixa ISM de 2,4 GHz
Banda total ISM 2,4 GHz (Bt=83.5 MHz)
Banda efetiva IEEE 802.15.1: B=80 MHz
1 MHz
Wi-Fi Canal 1
37 0
1
2
2,400
3 4
5
6
2,410
7
8
Wi-Fi Canal 6
Wi-Fi Canal 11
9 10 38 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 39
2,420
2,430
2,440
2,450
2,460
2,470
2,480
2,5 MHz
2,485
GHz
Utilização da Banda ISM em 2,4 GHz pelo IEEE 802.15.1
B: 2 MHz
2413 MHz
fc: 2414 MHz
2415 MHz
Canal 5 - Bluetooth
IEEE 802.15.1
Banda total ISM em 2,4 GHz
Canalização IEEE 802.15.1
Canais de anúncio
Conjuntomin de Canais usáveis com WiFi
Banda de guarda inferior
Banda de guarda superior
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
Bt=83,5 MHz (2400 MHz a 2483,5 MHz)
B=80 MHz (40 canais de 2 MHz de largura)
[37, 38, 39]
[9, 10, 21, 22, 23, 33, 34, 35, 36]
1 MHz
2,5 MHz
24
7. Canalização do ZigBee (IEEE 802.15.4) na faixa ISM de 2,4 GHz
Banda ISM 2,4 GHz (Bt=83.5 MHz)
Numeração Canais IEEE
802.15.4 (Zig Bee)
1
2
3
2,400
2,410
4
5
6
2,420
7
8
2,430
9
10
2,440
2,450
11
12
2,460
13
14
16
2,470
2,480
2,485GHz
5 MHz
3 MHz
ZigBee: 1 canal
ISM de 868 MHz
Canalização do ZigBee na faixa ISM de 902 MHz
Banda ISM 902 MHz (Bt=26 MHz)
902
15
1
2
3
906
908
910
4
5
6
7
8
912
914
916
918
920
0,6 MHz
9
10
922
924
928
868,0
868,6
3 MHz
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
25
8. Sensoreamento Espectral na faixa de ISM de 2,4GHz
1. Sensoriamento espectral na faixa de ISM de 2,4 GHz corresponde a
uma largura de banda de 83,5 MHz
2. A decisão sobre espectro (ou canais) disponível para operar um
determinado sistema deve ser rápida e periodicamente atualizada
(adaptativo).
3. A técnica de SS mais uitilizada é a de energia (RSSI*), já que não
existe o conceito de usuário primário e secundário na banda ISM de
2,4 GHz
4. Com transmissão FHSS o sensoriamento deve resultar num conjunto
de canais possíveis de utilização. Este número deve ser re-avaliado
periodicamente e é utilizado pelo algoritmo de FHA (Frequency
Hopping Adaptative)
5. Em DSSS e OFDM é importante o canal de operação a ser definido.
Deve ser tal que apresente o mínimo de interferência e deve ser
reavaliado periodicamente.
* Received Signal Strength Indicator
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
26
Possíveis estratégias para as métricas de SS na
faixa ISM de 2,4 GHz para WPANs e WLANs
Para rádios de WLANS tipo 802.11, com DSSS ou OFDM,
o SS mais efetivo e rápido é em relação à ocupação
(energia) dos canais 1, 6 e 11, simultaneamente e feito
periodicamente, para definir o canal a ser ocupado.
Para evitar interferência de WLANs em WPAN Bluetooth (ou
BLE) com FHSS,, estas devem fazer SS periódico dos canais
de WLAN e a partir disso inferir periodicamente o numero de
subcanais livres na faixa ISM.
Redes WPAN do tipo Zigbee com FHSS, não interferem entre
si e sofrem pouca interferência devido a co-redes WPANs
Bluetooth. Devem evitar os sub-canais que estão dentro dos
espectros de canais WLANs ocupados.
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
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Fatores de performance a serem considerados em
SS na faixa ISM de 2,4 GHz
• Precisão na detecção da ocupação de um canal (energia).
• SS deve atuar de preferência sobre toda a faixa de ISM de 2,4 GHz
• Baixa ter complexidade computacional e custo baixo.
• Consumo de energia baixo
• Tempo de resposta da função de SS deve ser baixo
• O SS deve ser feito periodicamente e por demanda (Taxa de erro elevada)
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
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Dikmese, S., Renfors, M. Optimized FFT and Filter Bank based
Spectrum Sensing for Bluetooth Signal, 2012 IEEE Wireless
Communication and Networking Conference: PHY and Fundamentals.
AFB: Analisys Filter Bank
Analise de espectro em subbandas baseado em detecção de energia para
sinais de Bluetooth (Tempo de SS deve ser menor que tempo de salto)
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
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Fluxograma de um algoritmo de FHA (Frequency Hopping
Adaptive) para BLE supondo ativos três canais de WiFi (1, 6, 11) na
banda de ISM de 2,4 GHz.
fn: canal atual
fn= fn+1
Canal não usável
Canal não
usável
Definições
Canal usável
fn
f n1  ( f n  i) mod37
fn= fn+1
fn : Número do canal atual.
Total de 40 canais possíveis numerados de 0 a 39
Total de 37 possíveis canais de dados: (0, 1,.., 36)
Total de 3 canais de anuncio (37, 38, 39)
f n1  ( f n  i) mod37
Canal usável
fn+1
fn+1
Conjuntomin de canais de dados usáveis com WiFi
[fi] = [9, 10, 21, 22, 23, 33, 34, 35, 36]
i : numero aleatório escolhido no
intervalo [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
Canal não
usável
Ver slide 21
Fazendo k  ( f n ) mod 9
f n 1  [ f k ] com k [0,1, 2,..,8]
Salta para
fn+1
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Exemplo de Aplicação
Um sistema BLE utiliza o seguinte conjunto de canais utilizáveis [9, 10, 21, 22, 23, 33, 34, 35, 36] e
se encontra em um dado momento em fn=5 e realiza um salto baseado em i=7 e após em i=3.
Supondo que o sistema utiliza o algoritmo FHA do slide 24. Quais os dois próximos canais a serem
ocupados pelo sistema.
Temos que;
f n1  ( f n  i) mod37 = f n1  (5  7) mod37  12
Como o canal 12 não é usável então deverá ser re-mapeado em um canal utilizável procedendo
como a seguir
Como fn=5, pela expressão do algoritmo tem-se que k  (5) mod9  5
O canal a ser ocupado será o canal correspondente à k=5 que corresponde à posição seis do
conjunto de canais utilizáveis, ou seja, o canal 33.
O próximo salto será obtido pela expressão:
f n1  ( f n  i) mod37  (33  3) mod37  36mod37  36
Como o canal 36 é usável então o sistema saltará nele
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
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- Woodings, R. W. , Gerrior, M, Avoiding Interference in the 2,4 GHz
ISM Band, 2006, disponível em:
http://www.eetimes.design/microvave-rf-design/4012556/
Estratégia de SS seqüencial para Bluetooth com Técnica de
transmissão FHSS. Vantagem; é mais preciso e confiável, porém
mais custoso
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
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- Rele, K. et ali. A Two-tiered
Cognitive Radio System for
Interference Identification in 2,4
GHz ISM Band. IEEE CCNC 2010,
Proceedings, 2010.
RC na faixa de ISM de 2,4 GHz
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Referencias
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Communications Letter, Vol. 13, N.9 September 2009.
- Hanna, S. A., Sydor, J. Spectrum metrics for 2,4 GHz ISM Band Cognitive Radio Applications, IEEE 22nd
International Symposium on Personal , Indoor and Mobile Radio Communications, 2011, p. 2344-2348
- Mander, J. S., Picopoulos, R., Todd, C. Evaluating the Adaptative Frequency Hopping Mechanism to enable
Bluetooth – WLAN Coexistence. University College London, 2010.
- Mahalin, N. H. et ali. 2,4 GHz ISM Band Congestion : WLAN and WPAN Performance Analysis. Telematic
Research Group (TRG), Faculty of Electrical Engineering, University Teknologi Malaysia.
- Matinmiko, M., et ali. Cooperative Spectrum Occupancy Measurements in the 2,4 GHz ISM Band. VTT
Technical Research Centre of Finland, 2100.
- Glisic, S. et ali. Advanced Frequency Hopping Modulation for Spread Spectrum WLAN. IEEE Journal on
Selected Areas in Communication, Vol. 18, No. 1, January 2000.
- Rele, K. et alii. A Two-tiered Cognitive Radio System for Interference Identification in 2,4 GHz ISM Band.
IEEE CCNC 2010, Proceedings, 2010.
- Golmie, N. Interference in the 2,4 GHz ISM Band: Challenges and Solutions. National Institute of Standard and
Technology, Gaithersburg, Maryland 20899.
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