SPECTRUM SENSING IN TIME AND FREQUENCY DOMAINS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (MS Thesis) Final_thesis_copy_for_DGS.pdf - Accepted Version Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

مع التقدم في الأجهزة اللاسلكية التجارية، نشهد طلبا مستمرا على زيادة سعة الترددات المتاحة لخدمات الوسائط المتعددة المختلفة. لدرجة أن الوضع الحالي للطيف التجاري لا يسمح بتطوير المزيد من الأنظمة اللاسلكية. من ناحية أخرى، فإن حزم الترددات المحجوزة مسبقا لخدمات محددة ليست مستخدمة باستمرار من قبل المستخدمين الأساسيين (المرخص لهم). هذا الوضع جذب انتباه الباحثين من جميع أنحاء العالم اتجاه الراديو الذكي و استشعار الطيف. يعتبر الراديو الذكي حلاً ممتازاً لمشكلة نقص الترددات المتاحة عن طريق الاستخدام الفعال لترددات الراديو. من أجل تحقيق ذلك، طريقة الراديو الذكي تجعل نقاط الاتصال مدركة للبيئة المحيطة بها، و يتم تغيير الخصائص(Parameters) في الزمن الحقيقي اعتمادا على الحالة المتوقعة لحزم التردد المستهدفة. بهذه الطريقة، فإن العملية الرئيسية للراديو الذكي هي استشعار التردد المستهدف، و بعد ذلك اتخاذ القرار حول ما إذا كان بإمكان المستخدمين الثانويين (غير المرخص لهم) الاستفادة من هذا التردد. إنه لمن الجدير بالذكر هنا أن عملية استشعار التردد عملية صعبة للغاية و تحتاج لأن تكون دقيقة و فعالة بحيث تمكن الراديو الذكي من العمل على نحو فعال. في هذه الأطروحة، نحن نقدم حلين للاستشعار الفعال للترددات باستخدام كشف الطاقة (Energy Detection). في البداية، سوف تتم مناقشة طريقة حديثة مصممة بفعالية لاستشعار التردد بالاعتماد على المويجات. على وجه الخصوص، سوف نثبت أن التحويل المويجي (Wavelet Transform) يمكن أن يستخدم بفعالية لتمييز الترددات غير المستخدمة. لقد قمنا بتحسين العمل السابق المعتمد على التحويل المويجي و أثبتنا أنه يعمل حتى عندما تكون قراءات التردد مشوشة للغاية. و نثبت في هذا البحث أن الطريقة المقترحة متينة، فعالة حسابيا، و تقدم نتائج دقيقة لاستشعار السعة الترددية (Bandwidth) . ثانياً، ندرس مستشعرات الطاقة التي تعمل على عينات الإشارة المستشعرة في النطاق الزمني (Time Domain). أخيراً، نحن نقترح طريقة هجينة لاستشعار الترددات باستخدام مستشعر للطاقة ذا حدين (Bi-Threshold Energy Detector) يعتمد على دمج البيانات و القرارات من الأجهزة المختلفة، و نشتق كل النماذج الرياضية ذات العلاقة بالمستشعر المقترح و نتحقق من صحة نموذجنا باستخدام نتائج محاكاة متعددة.

English Abstract

With the advent of commercial wireless devices, we are witnessing a continuous demand for larger bandwidths from different multimedia services. So much so, that the current situation of commercial spectrum does not allow for new wireless systems. On the other hand, the spectrum bands already assigned to certain services are not constantly utilized by the primary (licensed) users. It is this situation which attracted the attention of researchers from around the world towards Cognitive Radio and Spectrum Sensing. Cognitive Radio is seen as an excellent solution to the problem of spectrum scarcity by efficient utilization of the radio spectrum. In order to achieve that, the Cognitive Radio approach makes nodes aware of their environment, and parameters are modified in real-time, based on the predicted situation of the targeted frequency bands. In this way, the foremost operation of a Cognitive Radio is to sense the targeted spectrum, and then make a decision on the availability of spectrum so that secondary users can benefit from it. Note that the spectrum sensing operation is a very challenging task and needs to be accurate and efficient in order to enable the Cognitive Radio system to work effectively. In this thesis, we make two contributions towards efficient Spectrum Sensing using Energy Detection. First, a recent Wavelet-based approach effectively introduced for spectrum sensing is discussed. In particular, we show that the Wavelet Transform (WT) can effectively be used to identify holes in the spectrum. We enhanced previous work based on the WT and showed that it works even when spectrum measurements are very noisy. Compared to previous work, we show that the proposed approach is robust, computationally efficient, and provides accurate bandwidth detection results in spectrum sensing. Second, we investigate Energy Detectors that operate on time-domain samples of the sensed signal. Single-threshold and Bi-threshold Energy Detectors are discussed with their pros and cons. Finally, we propose a new hybrid approach to Spectrum Sensing using a Bi-threshold energy detector combining decision- and data-fusion techniques. We derive all the mathematical models relevant to the detector and validate our model using numerous simulation results.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Computer Systems Engineering Research > Information Technology Research > Remote Sensing Research > Engineering Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Deriche, Dr. Mohamed A.
Committee Co-Advisor:	Mesbah, Dr. Wessam
Committee Members:	Balghonaim, Dr. Adil S. and Al-Shaikhi, Dr. Ali Ahmad and Al-Ghadhban, Dr. Samir
Depositing User:	YUSUF HUMA KHALID (g200904030)
Date Deposited:	16 Feb 2013 08:12
Last Modified:	01 Nov 2019 15:37
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138859