DOI QR코드

DOI QR Code

Performance Comparison in Estimating the Number of Competing Terminals in IEEE 802.11 Networks (Kalman vs. H Infinity Filter)

IEEE 802.11 시스템에서 경쟁 터미널 수 추정기법 성능분석 (칼만필터 vs. H Infinity Filter)

  • 김태진 (서강대학교 전자 공학과 이동통신 시스템 연구실) ;
  • 임재찬 (포항공과대학교 창의 IT 융합공학과/미래IT 융합연구원) ;
  • 홍대형 (서강대학교 전자 공학과 이동통신 시스템 연구실)
  • Received : 2012.10.22
  • Accepted : 2012.11.20
  • Published : 2012.11.30

Abstract

In this paper, the effects to system performance are evaluated in IEEE 802.11 system when the number of competing terminals are estimated and reflected to the system. The IEEE 802.11 system uses DCF (Distributed Coordination Function) for the multiple access method, and the system throughput performance depends on the accuracy of the estimated number of competing terminals. We propose extended H infinity filter (EHIF) approach which does not require the noise information for estimating the number of competing terminals. Simulation results show that EHIF outperforms the extended Kalman filter in both saturated and non-saturated network conditions.

본 논문에서는 IEEE 802.11 시스템에서 경쟁 중인 터미널 수를 추정하고 이를 반영할 때 시스템 성능에 미치는 영향을 분석한다. IEEE 802.11 시스템에서는 터미널간의 다중 접근의 방법으로 DCF (Distributed Coordination Function)를 이용하고 있으며 경쟁하는 터미널 수를 정확하게 추정하여 반영하는 것이 시스템 throughput 증가하는데 중요한 요소가 된다. 본 논문에서는 터미널 수를 추정하는 방법으로 노이즈 정보가 필요하지 않는 Extended H Infinity Filter (EHIF)를 이용하여 터미널 수를 추정하는 방법을 제안한다. 경쟁하는 터미널의 수가 saturated되는 경우와 non-saturated되는 네트워크 환경에서 EHIF가 기존의 Extended Kalman Filter (EKF) 방법보다 좋은 성능을 가짐을 모의실험을 통해 확인하였고 이를 정량적으로 분석하였다.

Keywords

References

  1. Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, Standard 802.11 Std., Nov. 1999.
  2. G. Bianchi, L. Fratta, M. Oliveri, "Performance Evaluation and Enhancement of the CSMA/CA MAC Protocol for 802.11 Wireless LANs", Proc.PIMRC 1996, pp. 392-396, Taipei, Taiwan, Oct. 1996.
  3. G. Bianchi, "Performance Analysis of the IEEE 802.11 Distributed Coordination Function", IEEE Journal of Selected Areas in Telecommunications, Wireless series, vol. 18, no. 3, pp. 535-547, Oct. 1996.
  4. G. Bianchi and I. Tinnirello, "Kalman Filter Estimation of the Number of Competing Terminals in an IEEE 802.11 Network", in Proc. Infocom 2003, vol. 2, pp. 844-852, Mar. 2003.
  5. Hyeyoung Choi, Jaechan Lim, Hong, D. "Game theory based H infinity filter approach for estimating the number of competing terminals in IEEE 802.11 networks", Consumer Communications and Networking Conference (CCNC) 2011 IEEE, pp. 953-957, Jan. 2011.
  6. T. Vercauteren, A. L. Toledo, and X. Wang, "Batch and sequential Bayesian estimators of the number of active terminals in an IEEE 802.11 network", IEEE Trans. Signal Process., vol. 55, no. 2, pp. 437-450, Feb. 2006.
  7. J. Kim, E. Serpedin, D. Shin, "Improved particle Filtering-based Estimation of the number of competing stations in IEEE 802.11 networks", IEEE Signal Processing Letters, vol. 15, pp. 87-90, Oct. 1996.
  8. Seog-Ku Lim, "Performance Analysis of the IEEE 802.11 DCF on Applying Maximum Contention Window at Collision", The Journal of the Korea Contents Association, vol. 11, no. 11, pp. 34-41, Nov. 2011. https://doi.org/10.5392/JKCA.2011.11.11.034
  9. G. Bianchi and I. Tinnirello, "Interference Estimation in IEEE 802.11 Networks", Control Systems, IEEE , vol. 30, no. 2, pp.30-43, Apr. 2010. https://doi.org/10.1109/MCS.2009.935570
  10. X. Shen and L. Deng, "Game theory approach to discrete $H{\infty}$ Filter design," IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 45, no. 4, pp. 1092-1095, Apr. 1997. https://doi.org/10.1109/78.564201
  11. Bianchi, G., "IEEE 802.11-saturation throughput analysis", Communications Letters, IEEE, vol. 2, no. 12, pp. 318-320, Dec. 1998. https://doi.org/10.1109/4234.736171