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Título: Wideband spectrum sensing for cognitive radios in the presence of correlation between subband occupancy
Autores: Hossain, Khalid
Fecha: 2011
Publicador: McGill University - MCGILL
Fuente:
Tipo: Electronic Thesis or Dissertation
Tema: Engineering - Electronics and Electrical
Descripción: Energy detection has emerged as a prime technique for wideband spectrum sensing in cognitive radio applications. Much of the present research in the area of energy detection assumes that the occupancy of any particular frequency subband is independent of the occupancy of other subbands. However, in practice, subband occupancy is likely to be correlated, for instance, due to the use of wideband transmission signals by existing users, such as broadcast television. Incorporation of the prior knowledge of such correlation into the design of channel occupancy detectors can substantially enhance the wideband sensing performance.In this thesis, we focus on the wideband spectrum sensing task for cognitive radios in the presence of correlation between the occupancies of frequency subbands. First, we formulate the maximum a posteriori (MAP) estimator of channel occupancy based on measurements from multiple frequency subbands. Since the complexity of the MAP estimator grows exponentially with the number of subbands, we study an alternative detector, in which the energy measurements from all the subbands are linearly combined according to a minimum mean-square error (MMSE) criterion to form a sufficient statistic for binary hypothesis-testing in each subband. Furthermore, we incorporate this optimum linear energy combiner into single-user and collaborative multiband joint detection schemes that maximize the opportunistic spectrum usage while limiting the total probabilistic interference introduced to existing users. Through analysis and numerical experiments, we demonstrate that the proposed frequency-coupled detector significantly outperforms the conventional decoupled one in both single-user and collaborative detection schemes.
La mesure d'énergie est aujourd'hui la technique la plus importante pour la détection du spectre large-bande dans les applications de radios cognitives. La plus grande partie de la recherche dans ce domaine de nos jours assume que le contenu d'une sous-bande de fréquence quelconque est indépendant de ceux des autres sous-bandes. Cependant, d'un point de vue pratique, les occupations des différentes sous-bandes sont probablement corrélées, par exemple, à cause de l'utilisation de la transmission de signaux large-bande par des utilisateurs existants telle que la transmission de la télévision hertzienne. L'intégration d'une telle corrélation dans les modèles des détecteurs des occupations des canaux de transmission peut largement améliorer la performance de la détection large-bande.Dans cette thèse, nous nous concentrons sur la détection du spectre large-bande dans les radios cognitives en présence de corrélations entre les occupations des sous-bandes. Dans un premier temps, nous formulons l'estimateur maximum a posteriori (MAP) de l'occupation du canal à partir de mesures faites sur plusieurs sous-bandes. Compte tenu du fait qu'un tel estimateur devient exponentiellement plus complexe avec le nombre de sous-bandes, nous étudions un nouveau détecteur. Dans ce dernier, les mesures d'énergies des différentes sous-bandes sont linéairement combinées avec comme critère l'erreur quadratique moyenne minimale (EQMM) afin d'obtenir une statistique suffisante pour un test d'hypothèse binaire dans chaque sous-bande. Un tel détecteur linéaire est en outre incorporé dans des systèmes de détection à un ou plusieurs utilisateurs. Ces systèmes maximisent l'utilisation du spectre tout en limitant la probabilité totale de l'interférence causée aux utilisateurs existants.À l'aide d'analyses approfondies et d'expériences numériques, nous démontrons que le détecteur avec fréquences couplées que nous proposons est largement supérieur aux détecteurs avec fréquences découplées habituels, que ce soit dans les systèmes de détection d'un unique utilisateur ou ceux de plusieurs utilisateurs.
Idioma: en