آشکارسازی حفره های طیفی در سیستم های رادیوی هوشمند با استفاده از فیلتر ذره ای در تخمین کانال

با توجه به اهمیت بسیار بالای مخابرات بی سیم و رونق بیش از پیش آن، و در نتیجه انتظار افزایش تقاضا برای پهنای باند بیشتر، احتمال مواجهه با مشکل کمبود پهنای باند در آینده نزدیک بسیار قوت می گیرد. این در حالی است که بخش زیادی از طیف اختصاص داده شده به کاربران مجوزدار به صورت بهینه استفاده نمی شود، یعنی کاربران مجوزدار، در تمامی زمان ها از کل باند اختصاص داده شده به آن ها استفاده نمی کنند. برای استفاده بهتر از منابع طیفی، موسسات دولتی مربوطه مانند کمیسیون دولتی مخابرات آمریکا در حال تحقیق در مورد مفهوم کاربران بدون مجوز هستند. این کاربران بدون مجوز، از طیف های فرکانسی که به کاربران دارای مجوز اختصاص داده شده اند، به طور قرضی استفاده می کنند. در اصطلاح به کاربران دارای مجوز، کاربران اولیه و به کاربران بدون مجوز، کاربران ثانویه گفته می شود. کاربران ثانویه فقط در صورتی که منجر به اختلال در روند ارسال کاربران اولیه نشوند، حق استفاده از طیف را دارند. به همین منظور کاربران ثانویه باید با حس کردن طیف از حضور یا عدم حضور کاربران اولیه بر روی کانال اطلاع حاصل کنند و در صورت نیاز کانال را ترک کرده و بر روی کانال دیگری بروند. کاربران ثانویه برای دستیابی به قابلیت های ذکر شده از سیستم های رادیوی هوشمند بهره می برند. آشکارسازی حفره های طیفی در سیستم های رادیوی هوشمند، در افزایش راندمان شبکه های هوشمند می تواند نقش مهمی را ایفا کند. در این پایان نامه، یک روش برای آشکارسازی حفره های طیفی در سیستم های رادیوی هوشمند ارائه می شود. روش پیشنهادی، شامل دو مرحله اصلی است. در مرحله اول باید رفتار کانال تخمین زده شود و در مرحله بعد با استفاده از یک آشکارساز مناسب، حضور یا عدم حضور سیگنال های سیستم اولیه بر روی کانال تعیین گردد. کانال در نظر گرفته شده در این تحقیق، به صورت یک کانال شیاربندی شده زمانی همراه با محوشدگی است ولی بهره کانال در هر شیار ثابت می باشد. همچنین فرض بر این است که سیگنال کاربر اولیه دارای سیگنال به نویز بسیار پایین است. در روش پیشنهادی با استناد به تحقیقات و اندازه گیری های انجام شده مبنی بر غیرگوسی بودن نویز موجود در سیستم های هوشمند و محیط های داخل ساختمان ، نویزجمع شونده با سیگنال، از نوع آلفا-پایدار در نظر گرفته می شود. با وجود چنین نویز غیرگوسی، دیگر فیلتر کالمن برای تخمین پاسخ ضربه کانال مناسب نیست، بنابراین برای تخمین رفتار کانال در هر شیار، از روش تخمین فیلتر ذره ای استفاده می شود. پس از تعیین مدل سیستم و همچنین نوع نویز محیط و تخمین بهره کانال در هر شیار، استفاده از آشکارسازlp-norm به منظور آشکارسازی سیگنال با snr پایین در حضور نویز آلفا-پایدار بررسی می شود. که البته با توجه به اینکه تابع چگالی احتمال نویز آلفا-پایدار فاقد فرم بسته است، دو مدل تقریبی نیز برای آن پیشنهاد خواهد شد.