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Title: Algoritmos de sensoriamento espectral para acesso a canais cognitivos.
Other Titles: Spectral sensing algorithms for access to cognitive channels.
???metadata.dc.creator???: ROCHA, Jerônimo Silva.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: ALENCAR, Marcelo Sampaio de.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: FARIAS, José Ewerton Pombo de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: MELONI, Luis Geraldo Pedroso.
???metadata.dc.contributor.referee2???: QUEIROZ, Wamberto José Lira de.
???metadata.dc.contributor.referee3???: PORTUGHEIS, Jaime.
???metadata.dc.contributor.referee4???: ROCHA JÚNIOR, Valdemar Cardoso da.
???metadata.dc.contributor.referee5???: LOPES, Waslon Terllizzie Araújo.
Keywords: Raios Cognitivos;Sensoriamento Espectral;Testes Estatísticos;Acesso Dinâmico ao Espectro;Angulo de Chegada;Algoritmo de Sensoriamento;Cognitive Rays;Spectral Sensing;Statistical Tests;Dynamic Spectrum Access;Arrival Angle;Sensing Algorithm
Issue Date: 29-May-2013
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: ROCHA, Jerônimo Silva. Algoritmos de sensoriamento espectral para acesso a canais cognitivos. 2013. 104 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2013.
???metadata.dc.description.resumo???: Os rádios cognitivos representam uma solução para o problema da escassez do espectro de radiofrequências, sendo uma forma de habilitar o acesso dinâmico a faixas do espectro licenciadas para alguns sistemas de comunicações. O sensoriamento espectral e um do mecanismo básico do rádios cognitivo, usado para encontrar faixas não utilizadas do espectro. Nesta tese, e descrita a técnica de sensoriamento espectral baseada na energia detectada a partir da transmissão dos sinais de sistemas licenciados. Essa técnica foi proposta e amplamente utilizada porque não requer informações sobre a transmissão do usuário primário, por isso e chamada de sistema de sensoriamento cego. Na tese, o sensoriamento espectral e realizado por um usuário cognitivo em um canal com ruido branco aditivo gaussiano, para verificar se o sinal medido e resultante do usuário primário ou se e apenas ruido. São propostos dois métodos de sensoriamento espectral cego com base em testes estatísticos. Um dos sistemas de sensoriamento espectral proposto na tese e baseado nos testes estatísticos de aderência a gaussiana de Lilliefors, Anderson-Darling e Jarque-Bera, para verificar se a parte real ou imaginaria da transformada de Fourier do sinal medido adere a distribuição de probabilidades de Gauss. O sistema que se mostrou mais eficiente foi baseado no teste de Jarque-Bera, seguido pelos de Anderson-Darling e Lilliefors. O outro sistema de sensoriamento proposto e baseado no teste estatístico %2 de Pearson, para verificar se o modulo da transformada de Fourier do sinal medido adere a distribuição de Rayleigh. Os resultados de 104 simulações de Monte-Carlo mostram que e possível identificar oportunidades de transmissão com probabilidade de detecção de 0,9 e relação sinal-ruido de aproximadamente -22 dB, alem de probabilidade de falsos alarmes de 0,01, para um numero de amostras menor que o necessário com o sensoriamento baseado em detecção de energia. Na tese e proposto um modelo de acesso dinâmico ao espectro como um problema estratégico de escolha das tentativas de identificação de lacunas espectrais para a minimização do numero médio de tentativas de busca por lacunas espectrais e possibilitar a utilização de varias faixas de frequências ou ângulos de chegada para suas transmissões, de forma que o usuário cognitivo possa maximizar o tempo de utilização do canal para suas transmissões.
Abstract: Cognitive radio represents a possible solution to the problem of scarce radio frequency spectrum, and a way to enable spectrum dynamic access of licensed bands for some communications systems. Therefore; it is necessary to understand the philosophy, operation and limitation of those systems, regarding transmission rate or channel capacity. An overview of cognitive radio is presented, exploring its architecture and operating characteristics, and possible ways of spectrum access. The spectrum sensing technique, based on the detected energy, is analysed. This technique has been proposed and widely used because i t does not require information about the transmission of the primary user, therefore, it is a blind sensing technique. Spectrum Sensing is studied to determine i f a signal, measured by a cognitive user in an AWGN channel, results from the primary user or i f is composed of noise alone. The two proposed methods for spectrum sensing are based on statistical tests to identify if the distribution of the received signal is related to the noise, or other distribution that indicates a primary user. One of proposed spectrum sensing systems in this thesis is based on the statistical tests of Lilliefors, Anderson-Darling and Jarque-Bera, to check i f the real part of the Fourier transform of the measured signal adheres to the Gaussian probability distribution. The most effective spectrum sensing system is based on the Jarque-Bera test, followed by the Lilliefors and the Anderson-Darling tests. The other proposed sensing system is based on the statistical test %2 > to verify i f the modulus of the signal Fourier transform has a Rayleigh distribution. The results of 104 Monte-Carlo simulations indicate that it is possible to identify transmission opportunities using spectrum sensing tests with low signal-to-noise ratio, approximately -22 dB. And the probability of false alarms is 0,01 for a number of samples smaller than the required by the system based on energy detection. This thesis presents a model for spectrum dynamic access. This problem is treated as a strategy to identify spectral gaps, minimize the search cost and enable the use of various frequency bands, beam-forming, or other resource for transmission, to increase the usage time by the cognitive system.
Keywords: Raios Cognitivos
Sensoriamento Espectral
Testes Estatísticos
Acesso Dinâmico ao Espectro
Angulo de Chegada
Algoritmo de Sensoriamento
Cognitive Rays
Spectral Sensing
Statistical Tests
Dynamic Spectrum Access
Arrival Angle
Sensing Algorithm
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Elétrica
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/10943
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Elétrica.

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