Radio cognitiva

1. Los usuarios primarios son los usuarios que tienen licencia para operar en una banda de espectro en particular.

2. Los orificios de espectro son espacios disponibles en una banda de espectro que pueden ser utilizados por usuarios sin licencia. Los agujeros de espectro se crean y eliminan dinámicamente en tiempo real.

Limitaciones de las técnicas de Detección de Espectro

La detección de espectro es una mejor solución de CR, pero requiere una gran cantidad de tiempo de detección. También requiere un algoritmo complejo para lograr confiabilidad.

No cooperativa:

Detección paralela

• Complejidad de hardware
• Alto costo

Detección secuencial

• Tiempo de detección prolongado, ya que los dispositivos CR deben escanear las frecuencias de los usuarios primarios uno por uno para detectar la disponibilidad de orificios de espectro

Forma de onda

• Requiere un conocimiento previo de la firma de sincronización de todos los usuarios primarios en varias bandas de espectro
• Esta técnica es susceptible de errores de sincronización que pueden causar una detección falsa de los usuarios primarios

• Requiere un conocimiento previo de los patrones de forma de onda de todos los usuarios primarios en las diversas bandas de espectro
• La variación de ruido y la incertidumbre hacen que esta técnica no sea confiable, ya que los dispositivos CR no pueden detectar la señal transmitida de los usuarios primarios

Ciclo estacionario

• Alta complejidad computacional

Cooperativo:

La técnica de detección cooperativa necesita combinar de forma inteligente las entradas de varios dispositivos CR y determinar la disponibilidad de orificios de espectro. La precisión del algoritmo es crítica aquí, ya que la detección incorrecta puede afectar inversamente el rendimiento de los usuarios primarios en bandas de espectro. Diseñar un “algoritmo perfecto” de este tipo es un desafío

Técnica Base de datos de 2 espectros

La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) propuso un concepto de base de datos de espectro para eliminar la complejidad de la técnica de detección de espectro y utilizar el espacio en blanco de la televisión. Todas las estaciones de televisión deben actualizar su uso de la próxima semana en la base de datos mantenida por la FCC. Los dispositivos CR pueden buscar información de espectro libre de esta base de datos. Los dispositivos CR tendrán conocimiento sobre el espectro libre para su uso y pueden negar la necesidad de sensores complejos que requieren tiempo y dinero.

Limitación de la técnica de base de datos de espectro

Un porcentaje significativo de agujeros de espectro se crean dinámicamente durante un corto período de tiempo. Es muy difícil para una base de datos actualizar la actividad dinámica y en tiempo real en el espectro. Esto presenta una pérdida masiva de oportunidades para los dispositivos CR (especialmente en el ecosistema de IoT, donde varios dispositivos necesitan transmitir una pequeña cantidad de información que se puede hacer de manera efectiva en agujeros de espectro creados dinámicamente).

Un Enfoque consolidado para impulsar CR

El uso eficiente del espectro es necesario para admitir el creciente número de dispositivos IOT masivos. El espectro no utilizado puede estar disponible en porciones grandes (como espacios en blanco de TV) o como orificios de espectro. Dependiendo de las necesidades y en un método oportunista, se deben usar espacios en blanco y agujeros de espectro para satisfacer los requisitos futuros de espectro. Un enfoque combinado podría resultar ideal para que la solución de CR satisfaga las demandas masivas de espectro.

Una base de datos local de fácil acceso (mantenida en el componente de red) y una técnica de detección de espectro en el dispositivo CR pueden proporcionar una mejor solución para la radio cognitiva. La base de datos debe contener información a continuación.

• Uso en tiempo real del usuario principal (en términos de frecuencia, tiempo, espacio, características de transmisión)
• Historial del patrón de uso del usuario principal en esa región en términos de frecuencia, tiempo, potencia, características de transmisión

Beneficios

A. Detección rápida y precisa del espectro no utilizado

Cualquier dispositivo CR puede comenzar a buscar agujeros de espectro que se indican en la base de datos. Si la base de datos muestra algunos agujeros de espectro en tiempo real, los dispositivos CR pueden comenzar a usarlo directamente, de lo contrario, a partir de la información histórica, pueden comprender el patrón de uso del Usuario primario en esa región e iniciar la detección de espectro para descubrir los agujeros de espectro. Como el dispositivo CR conoce las características de la señal primaria en un momento determinado desde la base de datos, la detección de espectro puede ser menos compleja, precisa y requiere menos tiempo.

B. Búsqueda optimizada y menor consumo de batería

Al combinar la información de la base de datos, el historial de los patrones de uso del usuario principal y las características de la señal de los usuarios principales, los dispositivos CR no necesitan buscar disponibilidad en todo el espectro, sino que pueden ubicarse en una región en particular. Este proceso ahorrará tiempo y consumo de batería.

Conclusión

El enfoque consolidado destacado en este documento puede ayudar a crear una solución menos compleja y rentable. Puede reducir drásticamente la inversión del operador, ya que CR utiliza espectro sin licencia. A medida que el fenómeno de IoT crece, decenas de miles de millones de dispositivos necesitarán comunicarse entre sí en tiempo real. El enfoque de CR destacado ayudará a los operadores a satisfacer los requisitos masivos de espectro y a construir un mundo conectado.