Cooperative Spectrum Sensing using Swarm Intelligence and Double Thresholds. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF
Thesis_Report_Final.pdf Download (5MB) | Preview |
Arabic Abstract
في السنوات الأخيرة، شهدنا تطوراً سريعا في عالم الاتصالات اللاسلكية، نتيجة لذلك زاد الطلب على الطيف الراديوي، بالإضافة إلى الطلب المتزايد على سرعات أعلى لنقل البيانات وظهور تطبيقات جديدة. وما زال الطلب للوصول إلى الطيف ينمو أكثر فأكثر مع مرور الوقت. تخصيص مجال ترددي ثابت لكل تطبيق لا يمكن أن يستوعب هذا الطلب، حيث قد تم تخصيص معظم الطيف لمستخدمين مرخصين وأساسيين. علاوة على ذلك، بعض المستخدمين المرخصين لا يستخدموا نطاقاتهم الراديوية باستمرار مما ينتج عنه استخدام غير فعال للطيف الراديوي. حديثا برزت تقنية الراديو الإدراكي (CR) وتم اعتبارها تكنولوجيا مثيرة وفعالة لحل عدم كفاءة استعمال الطيف عن طريق الاستغلال اللحظي لنطاقات الترددات غير المسخدمة دون التداخل مع المستخدمين المرخص لهم. تقنية الراديو الإدراكي تقوم بفحص الطيف من خلال تكييف نفسها مع تغيرات البيئة وتعديل معاملاتها وفقا لذلك. ومع ذلك، فتقنية الراديو الإدراكي قد لا تكون قادرة على الكشف بشكل موثوق عن وجود مستخدم ريئيسي نظرا لوجود التشويش وتأثيرات التلاشي في القنوات اللاسلكية. الاستشعار التعاوني للطيف يحسن موثوقية الاستشعار. في هذه الأطروحة، يتم تنفيذ استشعار الطيف التعاوني في المجال الزمني باستخدام كشف الطاقة. وتناقش طريقة العتبية المفردة ، والعتبة المزدوجة للكشف عن الطاقة، جنباً إلى جنب كلا مع مزاياها وعيوبها. هذه الأطروحة تقترح حلولاً لمعالجة مشكلة استشعار الطيف باستخدام خوارزمية جديدة. كشف الطاقة مزدوج العتبة يستخدم سرب الجسيمات الـمُحسّن (PSO)، حيث يتم جمع مخططات اندماجية القرار ومخططات دمج البيانات. وهنا يتم اشتقاق المعادلات الرياضية للخوارزمية المقترحة. وتتم مقارنة الخوارزمية المقترحة مع التقنيات الأخرى القائمة مثل العتبة المزدوجة لكشف الطاقة باستخدام تكافؤ الجمع، والعتبة الوحيدة لاستشعار الطيف التعاوني باستخدام سرب الجسيمات الـمُحَسن، وبعض التقنيات التقليدية. تظهر هذه الأطروحة قوة الخوارزمية المقترحة في قدرتها على تحقيق أداء ممتاز مع استخدام عرض النطاق الترددي المنخفض جداً عبر القناة المقررة.
English Abstract
In recent years, we have witnessed a rapid development in wireless communications, and as a result, there is an ever growing demand for radio spectrum. With the increasing demand for higher data rates and emergence of new applications, the demand to access the spectrum will only grow more with time. The present static frequency allocation cannot accommodate this demand as most of the spectrum is assigned to licensed (primary) users. Moreover, certain licensed users do not utilize continuously the allocated frequency band which results in inefficient spectrum usage. Cognitive Radio (CR) has emerged as an exciting and efficient technology to solve the inefficiency of spectrum usage by opportunistically accessing the under-utilized frequency bands without interfering with the licensed users. Cognitive Radio senses the spectrum by adapting itself with the environment changes and modifying its parameters accordingly. However, individual cognitive radio may not be able to reliably detect the presence of a primary user due to effects of channel fading and/or shadowing and noise. Cooperative spectrum sensing improves the sensing reliability. In this thesis, Cooperative Spectrum Sensing is performed in time domain using Energy Detection. Both Single Threshold and Double Threshold Energy Detectors are discussed along with their advantages and disadvantages. This thesis proposes to approach the spectrum sensing problem with a new hybrid algorithm, Double Threshold Energy Detector using Particle Swarm Optimization (PSO), wherein the decision fusion and the data fusion schemes are combined. The mathematical equations are derived for the proposed algorithm. The proposed algorithm is compared with other existing techniques such as the Double Threshold Energy Detection using Equal Gain Combining, Single Threshold Cooperative Spectrum Sensing using PSO and Conventional OR-rule techniques. This thesis shows the power of the proposed algorithm in its ability to achieve excellent performance with a very low bandwidth usage over the reporting channel.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Engineering Electrical |
| Department: | College of Engineering and Physics > Electrical Engineering |
| Committee Advisor: | Deriche, Mohamed |
| Committee Members: | Sheikh, Asrar U. H. and Zerguine, Azzedine |
| Depositing User: | FAHHAM MOHAMMED (g201002940) |
| Date Deposited: | 31 Jul 2013 18:50 |
| Last Modified: | 01 Nov 2019 15:38 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138932 |