Глава 3. Разработка модель сканирования спектра когнитивной сети беспроводного доступа
3.1 Алгоритм сканирования спектра
До настоящего времени, наиболее широко используемые открытые платформы – это семейство универсальных открытых аппаратных платформ (USRP) в комбинации с программным обеспечением GNU Radio, способным производить большую часть обработки радиоволн, принимаемых и передаваемых различными радиоустройствами [1]. Реализовать алгоритм сканирования спектра в реальном времени достаточно затруднительно. Кроме того, в известных работах не представлено детальных результатов оценки рабочих характеристик предлагаемых методов сканирования спектра.
Сканирование радиочастотного спектра – одна из важнейших задач системы когнитивного радио. Эффективность сканирования в значительной степени определяет то, насколько эффективно используется частотный спектр [19], [20].
В этой главе будем разработать алгоритм сканирования спектра в когнитивной сети беспроводного доступа в среде Matlab R2011b. Можно использовать метод периодограммы для оценки спектральной плотности мощности. Предложенная модель показывает 5 основных пользователей, где сообщение каждого пользователя модулировано с помощью амплитудной модуляции. Суммирование пять первичных сигналов показывает передаваемый сигнал. Метод периодограммы используется для оценки спектральной плотности мощности передаваемого сигнала. Использование этого процесса познания отображается среди основных пользователей и вторичных пользователей.
Моделирования было выполнено следующим образом:
Возьмем следующие 5 несущие частоты Fc1 = 1000, Fc2 = 2000, Fc3 = 3000, Fc4 = 4000 & Fc5= 5000 сохраняя частоту сообщение / сигнал абонентских данных равно 1000;
После того, как данные первого пользователя прибывают, модулируются в первой несущей Fc1, аналогично тому, как поступают данные 2-го пользователя, модулируются на 2-м несущей Fc2, так до пятого пользователя Fc5. Если данных любого пользователя нет его частотный диапазон остается пустым, который называется пробелом;
После того как все присваивания являются полными добавить все сигналы, чтобы создать несущий сигнал;
Теперь мы оценим спектральную плотность мощности несущего сигнала с помощью периодограммы (); функции и значения хранятся в массиве Рхх. Рхх является распределением мощности на единицу частоты. Затем это значение хранится в объекте данных DSP, а затем нанесены;
Теперь, если есть новый пользователь зайдет на канал, мы проверим массив Рхх, в определенном месте и назначить пользователю первый спектральную позицию.
Суммируем все точки каждой частоты;
Определим пороговое значение, в данном случае подставим экспериментальное пороговое значение равно 500;
Определение присутствие или отсутствие первичного сигнала.
Блок-схема на рис.3.1. показан полный поток процесса сканирования спектра энергетическим обнаружением или периодограммой. Это блок-схема показывает работу периодограммы для расчета спектральной плотности мощности передаваемого сигнала с использованием амплитудной модуляции. В конце концов, подведённая частота сравнивается с пороговым значением, и если порог будет меньше порога, то это предполагает, что основной пользователь отсутствует, и наоборот, если пороговое значение больше, чем порога.
Рис.3.1 - Блок схема сканирования спектра методом энергетического обнаружения
Следующие графики показывают результаты моделирования, Рис.3.2 показывает, что все 5 основных пользователей присутствуют.
Рис.3.2. Все пять основные пользователи присутствуют
Чтобы объяснить процесс познания, здесь основные пользователи, как предполагается, имеют частоты 1,2,3,4 и 5КГц. Рис.3.2. показывает спектральную плотности мощности (PSD) передаваемого сигнала, мы можем увидеть частотные пики для всех пяти основных пользователей, которые подразумевают, что все 5 пользователей присутствуют.
Рис.3.3 - Третьи пользователь отсутствует
Когда 3 пользователь покидает спектр, вторичный пользователь может получить доступ к нему. Рис.3.3. показывает, что пользователи 1, 2, 4 и 5 присутствуют в то время 3 отсутствует, потому что нет пика частот для него.
Рис.3.4 - Отсутствие второго и пятого пользователей
На рис.3.4. видим что нет пиков частот для второго и пятого пользователей, это означает что они отсутствуют. А остальные пользователи присутствуют. Значит, что возможность использование спектра вторичным пользователем увеличивается.