Cognitive radio : spectrum sensing and optimal resource allocation
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Claudino, Lucas dos Santos Araujo
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Resumo
Resumo: Redes de Rádio Cognitivo constituem uma tecnologia recente que busca fazer o uso otimizado do espectro de frequências, que jáestá super-utilizado Essa tecnologia oferece meios para portadores de licensa compartilhar sua banda de frequências com outros usuários para possibilitar o uso eficiente e também recerber certos benefícios em troca, como descontos ou aumento do tempo de validade da licensa Dado que essa tecnologia é relativamente recente, os seus estudos estão ainda incompletos e precisam de uma pesquisa mais aprofundada A fim de contribuir com a literatura, este trabalho trás importantes contrubuições para diferentes áreas do Rádio Cognitivo Primeiramente, várias técnicas de sensoriamento espectral como Filtro Casado, Sensor de Energia, Sensor de Razão de Hadamard ou Sensor de Valor Absoluto de Covariância são analisados Todos esses detectores são estudados e comparados de modo a oferecer ao leitor uma ampla visão sobre todas suas características, fraquezas e pontos fortes Após esse estudo, o sensor mais promissor é escolhido para ser aplicado em um cenário realístico de transmissão sem fio Escolheu-se o sensor de Razão de Hadamard, dado sua capacidade de prover altas taxas de detecção, baixa detecção errada ou alarme falso com um número necessário de amostras relativamente baixo A segunda parte desta Dissertação é baseada em técnicas de otimização não linear que buscam maximizar a soma das capacidades de uma rede de rádio cognitivo Uma MISO-CRN (Multiple-Input Multiple-Output Cognitive Radio Network) foi escolhida como arquitetura de aplicação e sua otimização foi divida em duas partes: cancelamento de interferência e alocação de potência Essa técnica é conhecida como Zero Forcing-Water Filing, e alcança a capacidade máxima de transmissão sob certas configurações de sistema e canal Além disso, esta pesquisa desenvolveu também uma aproximação prática para encontrar o número ótimo de usuários secundários ativos que proporcione a máxima capacidade da rede Essa é uma ferramenta muito útil, uma vez que pode prover uma maneira simples de escolha do número permitido de usuários secundários para um certo cenário Finalmente, técnicas de estimativa de canal aplicadas a redes de rádio cognitivo são estudadas A transmissão completa em banda-base equivalente é descrita, a qual inclui a transmissão de sequência piloto, a estimativa da matriz de canal e uso dessa estimativa para gerar a matriz ótima de precodificação Além disso, analisou-se o efeito da estimativa imperfeita do canal no sistema de transmissão com precodificação, na tentativa de se encontrar técnicas para superar esses problemas e melhorar o desempenho do sistema de comunicação com múltiplas antenas
Descrição
Palavras-chave
Sistemas de telecomunicação, Sistemas eletrônicos, Engenharia elétrica, Rádio cognitivo, Sensoriamento espectral, Communication systems, Electronic systems, Electric engineering, Spectrum sensing