پویش مشارکتی طیف و تخصیص منابع در سیستم های رادیوشناختگر: چالش ها و راهکارها

در این پایان نامه، هدف بهینه سازی گذردهی سیستم رادیوشناختگر و محاسبه توأم پارامترهای بهینه زمان پویش طیف و توان ارسالی کاربران ثانویه در حالتی است که حفاظت کافی از کاربران اولیه به عمل آید. رادیوی شناختگر، روشی برای استفاده کارآمد از طیف است که از وجود حفره های فرکانسی برای دسترسی فرصت طلبانه به طیف استفاده می کند. از آن جا که گذردهی شبکه رادیوشناختی، معیاری مهم برای ارزیابی کارایی شبکه به شمار می آید، بیشینه سازی آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در مدل پیشنهادی، کاربران ثانویه براساس تصمیمی که در مورد حضور یا عدم حضور کاربر اولیه اتخاذ می کنند و موقعیت واقعی کاربر اولیه، سطوح توان خود را تنظیم می نمایند. برای بیشینه سازی گذردهی، دو سناریوی تک کاربره و مشارکتی را در نظر می گیریم. پویش مشارکتی طیف برای بهبود عملکرد پویش طیف %و یا به بیان دیگر آشکارسازی بهتر حفره های طیفی پیشنهاد می شود. بدین منظور، از آشکارسازهای انرژی (آشکارسازی با پیچیدگی محاسباتی کم) و نیمن-پیرسون (آشکارساز بهینه) برای بهینه سازی توأم زمان پویش طیف و تخصیص توان بهره می گیریم. در شبکه مشارکتی رادیوشناختی، آشکارسازی متمرکز و توزیعی را بررسی می کنیم. در آشکارسازی متمرکز، کلیه مشاهدات کاربران ثانویه به مرکز ادغام ارسال می شوند، در صورتی که در آشکارسازی توزیعی، هر گیرنده با انجام برخی پردازش های اولیه روی مشاهده دریافتی، حاصل را به مرکز ادغام ارسال می کند و در آن جا براساس یک قاعده تصمیم گیری، تصمیم نهایی اتخاذ می شود. %مرکز ادغام با دریافت کلیه مشاهدات از کاربران ثانویه و جمع وزن دار آن ها عمل آشکارسازی را انجام می دهد درصورتی که در آشکارسازی توزیعی، هر گیرنده با انجام برخی پردازش های اولیه روی مشاهده دریافتی، حاصل را به مرکز ادغام ارسال می کند و در آن جا براساس قواعد تصمیم گیری مختلف از جمله and ،‎or‎ و نیمن - پیرسون، تصمیم نهایی اتخاذ می شود. ما در مدل مسأله خود، قیودی بر توان ارسالی و تداخلی متوسط و حداقل احتمال آشکارسازی موردنیاز شبکه برای حفاظت از کاربر اولیه در نظر گرفته و با استفاده از روش لاگرانژ به حل آن می پردازیم. به طور خلاصه، توأماً زمان پویش طیف و توان ارسالی بهینه را برای کاربران ثانویه در دو حالت حضور و عدم حضور و برای دو سناریوی تک کاربره و مشارکتی به دست می آوریم، حال آن که در مراجع موجود، تنها یک توان ارسالی برای کاربران ثانویه در حالت حضور کاربر اولیه در نظر گرفته شده است. علاوه بر این، نتایج حاصل در حالت مشارکتی نیز تعمیم می یابند. نتایج شبیه سازی نشان می دهند توان ارسالی و زمان پویش طیف بهینه نقش مهمی در بیشینه سازی گذردهی سیستم رادیوشناختی دارند.