ОЦІНКА ХАРАКТЕРИСТИК МЕТОДУ МОНІТОРИНГУ СПЕКТРУ VTSM ДЛЯ МЕРЕЖ КОГНІТИВНОГО РАДІО
DOI:
https://doi.org/10.18372/2310-5461.63.18949Ключові слова:
«розумне» радіо, когнітивне радіо, частотний діапазон, моніторинг спектру, спектральна ефективність, циклостаціонарність, узгоджене фільтрування, метод VTSM, енергетичний детекторАнотація
У статті досліджено проблеми спектрального аналізу у когнітивних радіомережах (CRN), які обумовлені зростаючим попитом на ефективне використання спектру. Проаналізовано альтернативні традиційні методи спектрального моніторингу, зокрема, моніторинг на основі енергетичного детектора, моніторинг на основі форми сигналу, циклостаціонарний моніторинг та узгоджену фільтрацію.
Основна увага в дослідженні приділяється методу змінного моніторингу часових сегментів (VTSM), новому підходу, який оптимізує спектральний моніторинг шляхом динамічного регулювання часових сегментів, що використовуються для аналізу спектральних характеристик. У статті підкреслюється здатність методу VTSM підвищувати точність виявлення хибних тривог та знижувати їх рівень шляхом адаптації до різних радіо середовищ, що робить метод особливо придатним для складних і динамічних сценаріїв CRN.
У статті проведено порівняльну оцінку методу VTSM з традиційними методами за ключовими показниками ефективності, такими як точність виявлення, рівень хибних тривог, затримка та обчислювальна складність. Аналіз показує, що хоча традиційні методи мають свої переваги, VTSM пропонує збалансований підхід, поєднуючи гнучкість, точність і помірні обчислювальні вимоги, що робить його універсальним рішенням. Також метод VTSM відрізняється своєю здатністю динамічно адаптувати довжину часових сегментів на основі характеристик сигналу, що спостерігаються, забезпечуючи високу точність виявлення та низький рівень хибних тривог.
Отримані результати сприяють більш глибокому розумінню та розвитку когнітивних радіомереж, підтримуючи розробку більш надійних та ефективних рішень для спектрального моніторингу, які є надзвичайно важливими для оптимізації продуктивності мережі та забезпечення надійного зв’язку в умовах великої завантаженості когнітивного радіосередовища. Перспективи подальшого дослідження включають поглиблену оцінку VTSM у реальних умовах експлуатації, а також можливість його інтеграції з іншими методами моніторингу для підвищення загальної ефективності CRN.
Посилання
Yucek, T., Arslan, H. (2009). A survey of spectrum sensing algorithms for cognitive radio applications. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 11(1), P.116-130.
Zeng, Y., Liang, Y.-C. (2007). Spectrum-sensing algorithms for cognitive radio based on statistical covariances. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 58(4), P.1804-1815.
Cabric, D., Tkachenko, A., Brodersen, R. W. (2006). Spectrum sensing measurements of pilot, energy, and collaborative detection. In IEEE Military Communications Conference, 2006 (pp. 1-7). IEEE.
Tian, Z., Giannakis, G. B. (2007). A wavelet approach to wideband spectrum sensing for cognitive radios. In 2006 1st International Conference on Cognitive Radio Oriented Wireless Networks and Communications, pp. 1-5. IEEE.
Kim, H., Shin, K. G. (2008). In-band spectrum sensing in cognitive radio networks: energy detection or feature detection? Proceedings of the 14th ACM International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom '08), P. 14-25.
Quan, Z., Cui, S., Sayed, A. H. (2008). Optimal linear cooperation for spectrum sensing in cognitive radio networks. IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, 2(1), P.28-40.
Sahai, A., Tandra, R. (2005). Some fundamental limits on cognitive radio. In 2005 Allerton Conference on Communication, Control, and Computing (pp. 131-138). IEEE.
Zhang, R., Liang, Y.-C. (2009). Robust distributed spectrum sensing in cognitive radio networks. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 59(4), Р.Р. 1762-1770.
Chen, Y., Zheng, K., Zhang, H. (2009). Spectrum sensing algorithms for cognitive radio: A survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 11(1), Р.Р. 84-98.
Haykin, S. (2005). Cognitive radio: brain-empowered wireless communications. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 23(2), Р.Р. 201-220.
Axell, E., Leus, G., Larsson, E. G., & Poor, H. V. (2012). Spectrum sensing for cognitive radio: State-of-the-art and recent advances. IEEE Signal Processing Magazine, 29(3), Р.Р.101-116.
Abdulsattar, M. A., Hussein, Z. A. (2012). Energy detection technique for spectrum sensing in cognitive radio: a survey. International Journal of Computer Networks & Communications. (IJCNC), 4(5), P. 223-245.
Gadze, J. D., Oyibo, A. M., Ajobiewe, N. D. (2014). A performance study of energy detection-based spectrum sensing for cognitive radio networks. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering Website: www.ijetae.com (ISSN 2250-2459, ISO 9001:2008) Certified Journal, Volume 4, Issue 4, April 2014 P. 21-29.
Bagwari, A., & Tomar, G. S. (2013). Adaptive double-threshold based energy detector for spectrum sensing in cognitive radio networks. International Journal of Electronics Letters. 1(1): Р. 24-32 DOI:10.1080/21681724.2013.773849
Subhedar, M., Birajdar, G. (2011). Spectrum sensing techniques in cognitive radio networks: A survey. International Journal of Next-Generation Networks. (IJNGN) Vol.3, No.2, Р.Р. 37-51 DOI:10.5121/ijngn.2011.3203
Kassri, N., Ennouaary, A., & Bah, S. (2021). A review on SDR, spectrum sensing, and CR-based IoT in cognitive radio networks. International Journal of Communications. Vol.12, No.6 Р.Р. 100-121 DOI:10.14569/IJACSA.2021.0120613
Clement, J. C., Krishnan, K. V., Bagubali, A. (2012). Cognitive radio: Spectrum sensing problems in signal processing. International Journal of Signal Processing. 40(16):Р.Р. 37-40 DOI:10.5120/5067-7475
Khamayseh, S., Halawani, A. (2020). Cooperative spectrum sensing in cognitive radio networks: a survey on machine learning-based methods. Journal of Telecommunications and Information Technology. 3(2020):Р.Р.36-46 DOI:10.26636/jtit.2020.137219
Batyha, R. M., Janani, S., & Rose, S. G. H. (2022). Cyclostationary Algorithm for Signal Analysis in Cognitive 4G Networks with Spectral Sensing and Resource Allocation. International Journal of Communication Networks and Information Security (IJCNIS), 14(3), Р.Р. 47–58. https://doi.org/10.17762/ijcnis.v14i3.5570
Wilfred, A., & Okonkwo, O. R. (2016). A review of cyclostationary feature detection based spectrum sensing technique in cognitive radio networks. E3 Journal of Scientific Research. EJSR(4)3_EJSR-16-01. pp. 041-047, DOI : http://dx.doi.org/10.18685/ 0
Liu, Y., Zhong, Z., Wang, G., Hu, D. (2015). Cyclostationary Detection Based Spectrum Sensing for Cognitive Radio Networks. Journal of Communications. 10(1):Р.Р. 74-79 DOI:10.12720/jcm.10.1
A. F. Eduardo and R. G. González Caballero, Experimental evaluation of performance for spectrum sensing: Matched filter vs energy detector. IEEE Colombian Conference on Communication and Computing. Р.Р. 59-67. DOI: 10.1109/ColComCon.2015.7152105
Rauniyar, A., Shin, S. Y. (2015). Cooperative adaptive threshold based energy and matched filter detector in cognitive radio networks. Journal of Communication and Computer. 12(1): Р.Р. 32-46 DOI:10.17265/1548-7709/2015.01.003.
