HYBRYDOWE METODY SENSINGU WIDMA ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM TECHNIK KORELACJI CYKLICZNEJ1 DOI:10.15199/59.2016.8-9.69
W referacie omówiono hybrydowy sensing
widma ze szczególnym uwzględnieniem detektora cech
cyklostacjonarnych sygnału. Zdefiniowano funkcję autokorelacji
cyklicznej CAF (ang. Cyclic Autocorrelation Function)
należącą do klasy tzw. ślepych detektorów SCD (ang.
single-cycle detector). Dano równania i wyniki analizy oraz
badań symulacyjnych dla sygnału OFDM (ang. Orthogonal
Frequency Division Multiplexing).
Abstract: The paper discusses the hybrid spectrum sensing
with particular focus on the cyclostationary detector. Defined
Cyclic Autocorrelation Function (CAF) belongs to the
class of blind SCD (single-cycle) detectors. In the paper are
given the equations and results of analysis and simulations
for the OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
signal.
Słowa kluczowe: Detektor hybrydowy, detekcja cech
cyklostacjonarnych, funkcja autokorelacji cyklicznej, CAF,
OFDM.
Keywords: Hybrid detectors architecture, cyclostationary
feature detection, cyclic autocorrelation function, CAF,
OFDM.
1. WSTĘP
W literaturze dotyczącej optymalizacji metod sensingu
widma pod kątem zwiększenia efektywności rozważa
się detektory o hybrydowej strukturze wykorzystującej
zalety różnych metod detekcji [1], [6], [8]. W takim
ujęciu zazwyczaj główną rolę oddaje się detekcji energii,
która jest mniej dokładna, ale prosta i uniwersalna.
Wspomaganie otrzymuje wtedy bądź to od metod cyklicznych
bazujących na analizie częstotliwości bądź
metod statystycznych, wykorzystujących rozkłady probabilistyczne
określonych cech sygnałów, np. mocy. W
militarnych systemach łączności na ogół mamy wiedzę o
stosowanych technikach/modulacjach poszukiwanych
użytkowników pierwotnych. Wówczas sensing widma
polega na monitorowaniu "kanału po kanale". Taka
metoda nazywana jest sensingiem wielokanałowym
(ang. multi-band sensing) [17].
Można wtedy stosować algorytm, w którym w
pierwszej fazie dokonuje się detekcji energii w interesujących
kanałach i w ten sposób wery[...]
DETEKCJA HYBRYDOWA JAKO METODA ZWIĘKSZAJĄCA WYDAJNOŚĆ SENSINGU DOI:10.15199/59.2017.6.54
Systemy radia kognitywnego [3] [5] stanowią skuteczne
rozwiązanie problemu niedoboru widma, głównie
dzięki funkcji gwarantującej dynamiczny dostęp (ang.
Dynamic Spectrum Access - DSA) do pasm chwilowo
niewykorzystywanych przez użytkowników licencjonowanych
(ang. primary user - PU). Skanowanie widma
(sensing) jest jednym z podstawowych zadań radia kognitywnego,
które musi zostać przeprowadzone aby
możliwa była komunikacja. Sensing polega na monitorowaniu
szerokich fragmentów widma radiowego i wykrywaniu
kanałów niezajętych przez użytkownika pierwotnego
(licencjonowanego), które mogą zostać wykorzystane
przez użytkownika wtórnego (ang. secondary
user - SU). Haykin działanie to definiuje jako "wyszukiwanie
nieużytkowanych częstotliwości widma poprzez
skanowanie prowadzone lokalnie przez odbiorniki stanowiące
elementy sieci" [4]. Termin "nieużytkowane
częstotliwości" oznacza te podzakresy widma radiowego,
które są w określonym czasie i miejscu nie w pełni
wykorzystywane.
Do zagadnienia sensingu odnoszono się w sposób
teoretyczny już wielokrotnie. Zaproponowano wiele
technik skanowania widma dla systemów radia kognitywnego,
a ilość publikacji dotyczących tej tematyki jest
liczona w tysiące. Wszystkie te metody można sklasyfikować
w kilku podstawowych kategoriach w zależności
od wykorzystywanych cech sygnału. Najczęściej rozważanymi
metodami wykorzystywanymi w procesie rozpoznawania
widma są detekcja energii, detekcja cech cyklostacjonarnych,
detekcja z wykorzystaniem filtra dopasowanego
oraz detekcja falkowa [11].
Ze względu na niską złożoność obliczeniową oraz
nieskomplikowaną implementację najczęściej stosowaną
metodą w procesie skanowania widma jest detekcja
energii (ED) [10]. Jest to "pół ślepa" (ang. semi blind)
metoda, która niestety wymaga wiedzy na temat widmowej
gęstości mocy szumu, przez co jest wrażliwa na
niepewność jej estymacji [2] [9]. Z tego względu w literaturze
przedmiotu analizuje się również przydatność
[...]