حس گری طیف فرکانسی با استفاده از آشکارساز فاز- فرکانس (pfd)

گسترش نیازها، افزایش کاربران و معرفی سرویسهای جدید روش فعلی استفاده از فضای فرکانسی که مبتنی بر اختصاص ثابت فرکانس است را ناکارآمد می نماید. روش اختصاص فرکانس بصورت پویا می تواند سبب افزایش بازده در بکارگیری فضای فرکانسی شود. تکنولوژی رادیوی شناختی با ویژگی اصلی بکارگیری روش اختصاص پویای فرکانس، پاسخی برای حل این چالش است. این رادیو با جستجوی فضای فرکانسی اطراف خود باید از بخشهای خالی طیف به نحو مناسب استفاده کند. در این رساله دو روش جدید برای جستجوی طیف ارائه شده و مورد بررسی قرار می گیرند. روش اول با استفاده از یک آرایه آنتنی، جستجوی فرکانسی به همراه تعیین زاویه ورودی سیگنال را انجام می دهد و در مجموع یک جستجوی دو بعدی را فراهم می کند. تعیین وجود سیگنال در این روش بر اساس روش محاسبه انرژی است. در این راستا یک آنتن حلزونی مسطح با تغذیه از خارج بازوها با پهنای باند امپدانسی 1:10، با توجه به محدوده فرکانسی استاندارد ieee 802.22 طراحی و ساخته شده است که نسبت به نمونه های آنتن حلزونی مسطح قبلی، از جهت سادگی تغذیه و پهنای باند بالا برتری دارد. با بررسی و تحلیل روش اول، محدودیتهای آن از جمله زمان جستجو، پهنای باند جستجو و عدم کارایی در ورود چندین سیگنال همزمان، سبب شد با رفع معایب روش اول، روشی سریع و قابل بکارگیری در پهنای باند بالا، با استفاده از pfd ارایه شود. اساس این روش بر تحلیل خروجیهای pfd و تفاوت خروجیها در حالتهای سیگنال و نویز است. در این راستا دو الگوریتم برای تحلیل خروجیهای pfd مطرح شده و از جوانب مختلف بررسی شده اند. در الگوریتم اول گذرهای صفر سیگنال، تغییرات و پایداری آنها در بازه زمانی مشخص مورد بررسی قرار می گیرد. این الگوریتم بصورت تئوری آنالیز شده و نتایج آن با شبیه سازیها مطابقت داشته است. در الگوریتم دوم از میزان مشابهت و تکرار شکل خروجی پالس pfd و مقایسه آن با میزان آستانه استفاده شده و نتایج آن با شبیه سازی بررسی شده است. مقایسه این روش با سایر روشها نشان می دهد که با انتخاب پارامترهای مناسب برای سیستم، احتمال کشف سیگنال در روش پیشنهادی نسبت به روشهای قبلی، با مقدار احتمال fa یکسان بیشتر است. همچنین تحلیل زمانی، مزیت این روش در افزایش سرعت جستجو نسبت به روشهای پیشین را با دقت یکسان مشخص می سازد. به علاوه در این روش امکان تغییر دقت جستجو تنها به کمک تغییر فرکانس مرجع بدون نیاز به تغییر پهنای باند فیلتر فراهم می شود. بررسی صحت عملکرد این روش با پیاده سازی آن توسط fpga صورت گرفته است.