Rádio cognitivo : sensoriamento espectral baseado em consenso e compromisso tempo de sensoriamento versus vazão
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Resumo: A primeira parte desta Dissertação consiste da análise de várias técnicas de sensoriamento espectral (SS, spectrum sensing), tais como, detector de energia (ED, energy detector), filtro casado (MF, matched filter), detector cicloestacionário, detector de autovalores e detector baseado na covariância, todos aplicáveis ao SS em banda única (SB, single-band) Resultados numéricos permitem uma compara ção justa entre os detectores analisados considerando aplicações de sensoriamento espectral monobanda Para SS em sistemas multibanda (MB, multi-band), há diversas técnicas que vêm sendo desenvolvidas nos últimos anos, tais como, sensoriamento de borda (edge) baseado em wavelets (WSS, wavelet spectrum sensing), compressed sensing (CS) e direction of arrival (DoA) Finalmente, para lidar com a agressividade do canal sem fio móvel, esquemas cooperativos podem ser utilizados em conjunto com rádio cognitivo (CR, cognitive radio) Os mais conhecidos protocolos para comunicação assistida por retransmissores ( relays) são o protocolo AF (amplify-and-forward) e o protocolo DF (decode-and-forward) empregados no relay e também aqueles que empregam combinações de sinais, tais como, soft combining, que podem ser MRC (maximal ratio combining) e EGC (equal gain combining) empregados no receptor e hard combining baseados em regras de escolha, tais como, AND, OR e majority Na segunda parte deste trabalho é desenvolvida a solução de um problema de otimização que permite reduzir o tempo de sensoriamento (STO, sensing time optimization) e como resultado aumentar a vazão de um usuário secundário (SU, secundary user) O problema de otimização resultante é um problema côncavo e não linear (NLP, nonlinear program), que pode ser resolvido analiticamente e de forma direta Resultados numéricos permitiram corroborar o tratamento de otimização analítico proposto Na terceira parte deste trabalho, uma técnica de sensoriamento espectral cooperativo (CSS, cooperative spectrum sensing), chamada regra de consenso com pesos melhorada (IWAC, improved weighted average consensus) foi proposta sob a forma de regras de consenso, que permite o desenvolvimento de soluções distribuídas em vez de soluções centralizadas (utilizando regra de combinação hard ou soft), sendo que a última abordagem requer uma central de fusão (FC, fusion center) A técnica de consenso IWAC permite que o CSS local troque informações entre os SUs vizinhos e também leva em consideração a própria condição de canal do SU, obtendo-se assim vantagens sobre o CSS centralizado, e performance parecida com os demais CSS decentralizados baseados em regras de consenso existentes na literatura, tais como, consenso médio (AC, average consensus), consenso médio com pesos (WAC, weighted average consensus) e o consenso médio com pesos acurado (WAC-AE, weighted average consensus - accuracy exchange), boa velocidade de convergência para o mesmo custo computacional entre as regras com peso, porém com perda marginal de desempenho em alguns cenários específicos
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Palavras-chave
Sistemas de telecomunicação, Engenharia elétrica, Sensoriamento espectral, Rádio cognitivo, Communicatio systems, Electric engineering, Spectrum sensing