بهبود توام تصمیمات محلی و مرکزی در طیف سنجی همکارانه مبتنی بر سانسور داده در رادیوی شناختگر

در سال های اخیر مخابرات بی سیم، علاوه بر ایفای نقش کلیدی در کاربردهای حساس مانند کارهای امدادی و نظامی، به عنوان جزئی از زندگی روزمره انسان ها درآمده است. این امر منجر به تقاضای روزافزون برای طیف فرکانسی شده، در حالی که بخش هایی از طیف که قابلیت استفاده ساده تری دارند هم اکنون به طور کامل به کاربران اختصاص یافته اند و مسئله کمبود طیف فرکانسی به عنوان چالش مهمی برای کاربران مطرح شده است. از طرف دیگر، مطالعات انجام شده نشان داده است که استفاده از طیف به شیوه کنونی کاملاً غیر بهینه بوده، به طوری که بخش بزرگی از طیف اختصاص یافته به کاربران، در بسیاری مواقع بدون استفاده می ماند. این دو مسئله، منجر به ارائه پیشنهاد استفاده پویا از طیف و به اشتراک گذاشتن آن شده است. رادیوی شناختگر، به عنوان بستری برای تحقق این ایده مطرح شده است. ایده رادیوی شناختگر برای اولین بار در سال 1999 مطرح شد. از آن زمان تا کنون تعریف های متعددی برای این رادیو ارائه شده، که همه به طور اساسی به دو ویژگی آن اشاره دارند: قابلیت شناختن محیط و قابلیت تغییر پارامترهای کار. رادیوی شناختگر به عنوان کاربر بدون مجوز طیف فرکانسی، به دنبال یافتن باندهای خالی اختصاص یافته به کاربران دارای مجوز در زمان و مکان مورد نظر است که به این عمل طیف سنجی می گویند. به علاوه، در طیف سنجی انتظار می رود حضور کاربر اولیه با سرعت و دقت آشکار شود و رادیوی شناختگر باند مربوطه را خالی کند. پس از این مرحله، رادیو از بین موقعیت های یافته شده، مناسب ترین باند را انتخاب نموده و پارامترهای کار خود را برای ارسال و دریافت اطلاعات در آن تنظیم می کند. برای طیف سنجی روش های متعددی پیشنهاد شده است. یکی از این روش ها طیف سنجی همکارانه است که طی آن شبکه ای از رادیوهای شناختگر با همکاری هم، سنجش طیف را انجام می دهند. این روش می تواند به گونه های متعدد پیاده شود. در یکی از گونه ها، تعدادی رادیوی شناختگر پس از سنجش طیف به صورت محلی و اتخاذ تصمیم در مورد خالی یا پر بودن هر کانال، تصمیم خود را برای یک مرکز تصمیم گیری ارسال می کنند. این روش، روش متمرکز با ارسال تصمیم نام دارد. همچنین ممکن است کانال کنترلی بین رادیوها و مرکز با محدودیت پهنای باند مواجه باشد. برای برآورده کردن این محدودیت می توان از روش سانسور داده استفاده نمود که طی آن، رادیوها در صورتی تصمیم خود را به اطلاع مرکز می رسانند که این تصمیم با خطای زیادی مواجه نباشد. در این تحقیق، پس از ارائه مقدماتی در مورد طیف سنجی در رادیوی شناختگر و مرور کارهای انجام شده در حوزه طیف سنجی همکارانه متمرکز با ارسال تصمیم، به ارائه قانون بهینه برای تصمیم گیری در مرکز و نیز راهبرد بهینه سانسور داده در گره های شبکه (رادیوهای شناختگر) مبادرت شده است. به این منظور، ابتدا بر اساس معیار نیمن- پیرسون، مسئله بهینه سازی قانون مرکز، و نیز بهینه سازی قانون گره ها به طور مجزا حل شده و نهایتاً به بهینه سازی توام مرکز و گره ها پرداخته شده است. سپس، با ایجاد تغییری در معیار به منظور ایجاد تناسب بیشتر با مسئله پیش رو، نشان داده شده الگوریتم پیشنهادی با تغییرات کمی در حالت جدید نیز قابل استفاده است. مقایسه های انجام شده با روش های موجود، بیانگر عملکرد بهتر روش پیشنهادی است.