Глава 2. Сканирование спектра и модели канала беспроводной когнитивной сети.
2.1. Сканирование спектра
Главная задача когнитивного радио в том, что вторичный пользователь должен обнаружить наличие основного пользователя и быстро выйти из полосы частот. Технология сканирование спектра можно разделить на два типа прямая и непрямая технология. Прямая технология называется также, как в частотной области, в которой оценка осуществляется непосредственно от сигнального подхода. В непрямым методе (также называется подходом временной области), в этой техники оценка осуществляется с использованием автокорреляции сигнала.
Важное требование CR ощутить пробелы спектра. Оно предназначено, чтобы быть в курсе и чувствительно к изменению своей окружающей среды. Функция сканирования спектра позволяет когнитивному радио приспособиться к окружающей среде путем обнаружения первичных пользователей, которые принимают данные в дальность связи пользователем CR. В действительности, это трудно для когнитивного радио есть прямое измерение канала между первичным обнаружением передатчика на основе местных наблюдений пользователей CR. Спектр был классифицирован на три типа по оценке входящих радиочастотных стимул, таким образом, черные пространства, серые пространства и пробелы. Черные пространства заняты высокой мощности местного помеха некоторое время и нелицензир-ованные пользователи должны избегать этих пространств в то время. Серые пространства частично занимают невысокие помех, но они по-прежнему кандидаты на вторичное использование. Пробелы бесплатные RF помех для окружающего шума состоит из натуральных и кроме искусственных формы шума например тепловой шум, переходные отражение и импульсный шум. Пробелы являются очевидными кандидатами на вторичное использование[1]. Рис.2. 2. показывает пробелы и используемые частоты в лицензионном спектре.
Рис.2. 2. Иллюстрация пробелы в лицензированном диапазоне
Цель сканирования спектра является выбор между двумя гипотезами, а именно
x (t) = n(t) ,H0 x (t) = hs (t) + n(t) ,H1
Где x (t) является сигналом, принимаемый пользователем CR, s (t) является передаваемым сигналом от первичного пользователя, n(t) является AWGN группа h усиление амплитуды канала. H0 является нулевая гипотеза, которая утверждает, что нет лицензированного пользовательского сигнала.
На практике алгоритмы зондирования спектра попадают в ошибках, которые классифицируются как пропущенное обнаружение и ложной тревоги, которые могут быть определены как
Вероятность пропущенного обнаружения PMD
Это вероятность, когда основной пользователь обнаружен, что неактивным в то время как на самом деле активный. Более высокое значение PMD приводит к увеличению помех, потому что в в этом случае вторичный пользователь будет считать, что спектр свободен, а спектр на самом деле используются первичными пользователями.
P MD = P(Ho/H1)
Вероятность обнаружения PD
Вероятность обнаружения –это вероятность того, что первичные пользователи будут обнаружены в то время когда на самом деле они присутствуют, чтобы избежать какой-либо помехи от вторичных пользователей, если они пытаются использовать спектр. Высокое значение PD приведет к эффективному использованию спектра, не вызывая помех для основного пользователя.
P D= P(H1/H1), or P D = 1- P MD
Вероятность ложной тревоги, PFA
Она определяется как вероятность обнаружения того, что основной пользователь присутствует в то время как на самом деле неактивна, и это приводит к неэффективному использованию спектр, потому что даже если спектр является бесплатным, вторичный пользователь предположить, что она занята и основной пользователь и, следовательно, не смогут использовать спектр. Низкое значение PFA, как ожидается, увеличится возможность повторного использования канала, когда он своюоден.
P FA= P(H1/Ho)
Ряд различных подходов были предложены для идентификации присутствия передачи сигнала[2].
Как правило, методы сканирования спектра может быть классифицированы как обнаружение передатчика, кооперативное обнаружение(обнаружение приемника) и обнаружения на основе помех, как показано на рис.2. 3.
Рис.2.3. Методы сканирования спектра
Классификация методов сканирования спектра
1. 1. Энергетическое обнаружение
1 . 2. Обнаружение на основе согласованных фильтров
1. 3. Цикло-стационарное обнаружение