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Improving IEEE 802.15.4 performance with a switched Gold sequence chip formation
Wireless Networks ( IF 2.1 ) Pub Date : 2020-05-15 , DOI: 10.1007/s11276-020-02354-8
Ali Gezer

Low power, low data rate, low complexity wireless networks are among the most preferred ones in the data communication between wireless sensors, IoT devices, and control applications. IEEE 802.15.4 is a well-known standard for low rate wireless personal area networks which specifies only physical layer and media access control layer. However, IEEE 802.15.4 suffers from several limitations that play a role in deteriorating its performance such as using a standard PN sequence for every channel types. Noise level and interference are significant factors that should be taken into consideration for the achievement of successful communication in different channel characteristics. Utilization of a standard PN sequence would not give optimum performance results for every channel types. In this study, we design a IEEE 802.15.4 peer to peer network simulator to compare the performance of standard IEEE 802.15.4 PN chip sequences and generated Gold sequences in terms of data throughput. The results from Monte Carlo simulations show that Gold sequences give better throughputs compared to standard PN sequence of IEEE 802.15.4. However, both chip sequences could not achieve any data transfer for the noisier channels that show a chip error rate greater than 0.18. To overcome this problem, each symbol of the physical layer protocol data unit is matched with a Gold set with greater spreading factors. Obtained results show that, using variable length Gold sets according to operation environment increases the data throughput in IEEE 802.15.4 networks.



中文翻译:

通过交换Gold序列芯片形成来提高IEEE 802.15.4性能

低功耗,低数据速率,低复杂度的无线网络是无线传感器,IoT设备和控制应用程序之间的数据通信中最优选的网络。IEEE 802.15.4是低速率无线个人区域网的众所周知的标准,它仅指定物理层和媒体访问控制层。但是,IEEE 802.15.4受到一些限制,这些限制在降低其性能方面起着一定的作用,例如对每种信道类型使用标准的PN序列。噪声水平和干扰是在不同信道特性下成功通信所必须考虑的重要因素。使用标准的PN序列不会为每种信道类型提供最佳的性能结果。在这项研究中,我们设计了一个IEEE 802.15。4个点对点网络模拟器,用于比较标准IEEE 802.15.4 PN芯片序列和生成的Gold序列在数据吞吐量方面的性能。蒙特卡洛仿真的结果表明,与IEEE 802.15.4的标准PN序列相比,Gold序列具有更好的吞吐量。但是,这两个码片序列都无法实现显示大于0.18的码片错误率的带噪信道的任何数据传输。为了克服这个问题,将物理层协议数据单元的每个符号与具有更大扩展因子的Gold集进行匹配。所得结果表明,根据操作环境使用可变长度的Gold集可提高IEEE 802.15.4网络中的数据吞吐量。蒙特卡洛仿真的结果表明,与IEEE 802.15.4的标准PN序列相比,Gold序列具有更好的吞吐量。但是,这两个码片序列都无法实现显示大于0.18的码片错误率的带噪信道的任何数据传输。为了克服这个问题,将物理层协议数据单元的每个符号与具有更大扩展因子的Gold集进行匹配。所得结果表明,根据操作环境使用可变长度的Gold集可提高IEEE 802.15.4网络中的数据吞吐量。蒙特卡洛仿真的结果表明,与IEEE 802.15.4的标准PN序列相比,Gold序列具有更好的吞吐量。但是,这两个码片序列都无法实现显示大于0.18的码片错误率的带噪信道的任何数据传输。为了克服这个问题,将物理层协议数据单元的每个符号与具有更大扩展因子的Gold集进行匹配。所得结果表明,根据操作环境使用可变长度的Gold集可提高IEEE 802.15.4网络中的数据吞吐量。为了克服这个问题,将物理层协议数据单元的每个符号与具有更大扩展因子的Gold集进行匹配。获得的结果表明,根据操作环境使用可变长度的Gold集可以提高IEEE 802.15.4网络中的数据吞吐量。为了克服这个问题,将物理层协议数据单元的每个符号与具有更大扩展因子的Gold集进行匹配。所得结果表明,根据操作环境使用可变长度的Gold集可提高IEEE 802.15.4网络中的数据吞吐量。

更新日期:2020-05-15
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