Em 1997, o conceito de rádio cognitivo foi proposto pela primeira vez e evoluiu significativamente até os dias de hoje, como solução para o problema da escassez de espectro eletromagnético. Nessa proposta, usuários oportunistas, através de acesso dinâmico ao espectro, fazem uso das faixas de frequências atribuídas a usuários licenciados, quando eles não as estão utilizando. Para que isso seja possível, sem interferir ou degradar os sinais dos usuários licenciados, é necessário atender a quatro requisitos essenciais de rádios cognitivos: Sensoriamento espectral, Decisão do espectro, Compartilhamento do espectro e Mobilidade espectral. Neste trabalho, o sensoriamento espectral é investigado com base na detecção de energia. Um algoritmo é desenvolvido para se determinar o número de canais ocupados e o número de amostras necessárias na detecção para se atingir probabilidades de detecção e falso alarme pré-estabelecidas. Resultados de simulações são apresentadas mostrando que a incerteza do ruído degrada o desempenho do sistema quando a relação sinal-ruído é baixa. O algoritmo desenvolvido permite também determinar o limite inferior para a relação sinal-ruído, quando há incerteza do ruído. O comportamento da probabilidade de detecção em função da probabilidade de falso alarme parametrizado para número de amostras e relação sinal-ruído é apresentado. As curvas resultantes são muitas vezes referidas como curvas ROC - Receiver Operation Characteristics na literatura. Em função do grande interesse sócio-político pela banda de TV, que o cenário das telecomunicações atualmente apresenta, a mesma foi escolhida para alguns exemplos deste estudo. / In 1997, the concept of cognitive radio was proposed for the first time and evolved significantly to the present days, as a solution to the problem of electromagnetic spectrum scarcity. In the proposed approach, opportunistic users utilize frequency bands originally assigned to licensed users through dynamic spectrum access when the licensed users are not using them. To make this possible, without interfering or degrading the signals from the licensed users, it is necessary to fulfill four essential requirements of cognitive radios: spectrum sensing, spectrum decision, spectrum sharing, and spectrum mobility. In this work, spectrum sensing based on energy detection was investigated. An algorithm was developed for the determination of channel occupation and the number of samples needed for the detection process to achieve pre-established probabilities of detection and false-alarm. Simulations results are presented showing that noise uncertainty degrade the performance of the system when the signal-to-noise ratio is low. The developed algorithm allows determining a lower threshold for the signal-to-noise ratio, when noise uncertainty exists. The detection probability behavior as a function of the false alarm probability having the number of samples and the signal-to noise ratio as parameters is presented. The resulting curves are often denominated ROC - Receiver Operation Characteristics in the literature. Due to the high social and political interest in the TV broadcasting band, that telecommunications scenario currently presents, this band was chosen for same examples in this study.

A melhora na eficiência do uso do espectro de radiofrequência é fundamental para permitir um desempenho adequado dos diversos sistemas sem fio cuja complexidade e requerimentos aumentam a cada dia. O panorama atual de atribuição de canais é estático, tolerando assim, que o espectro de radiofrequência seja usado de forma desequilibrada, gerando com isso, problemas de coexistência em algumas faixas e subutilização de recursos em outras. Para contornar esse problema, tem sido proposta a ideia de introduzir algoritmos de cognição nos dispositivos sem fio, a fim de permitir um modelo de alocação dinâmico adicional. Neste, os usuários secundários equipados com rádios cognitivos podem utilizar de forma dinâmica os canais subutilizados de usuários primários. Um usuário primário tem prioridade de uso do canal como consequência da atribuição estática, porém, o uso do canal por um usuário secundário qualquer é oportunista e limitando ao tempo de inatividade do usuário primário em um determinado local. As redes de sensores sem fio trabalham em uma banda concorrida e são sistemas que podem melhorar seu desempenho utilizando um mecanismo de acesso dinâmico aos canais, possibilitando o aproveitamento dos períodos de inatividade de usuários primários ou aumentando sua capacidade de coexistência na banda de operação atual. Segundo a literatura pesquisada são vários os desafios existentes para conseguir um método distribuído de acesso dinâmico aos canais que considere as restrições de trocas de sinalizações, consumo de energia e complexidade dos dispositivos de uma rede de sensores sem fio. Neste contexto, propõe-se uma metodologia de sensoriamento e acesso dinâmico aos canais para uma rede de sensores sem fio considerando a simplicidade dos dispositivos. Como fatores de inovação, optou-se pela definição de uma política de sensoriamento por clusters que permite realizar uma aprendizagem cooperativa por reforço da situação dos canais de operação. Além disso, a definição de um mecanismo de acesso dinâmico aos canais fundamentado no padrão IEEE 802.15.4 permite comunicação e coordenação distribuída de forma assíncrona. O funcionamento da metodologia proposta é avaliado e comparado usando simulações e experimentos mediante um estudo de caso específico. As comparações são realizadas com métodos de seleção de canal: fixa, cega ou baseada em recompensas por acesso. Os resultados mostram a eficiência no acesso dinâmico aos canais com aumentos na taxa de entrega de mensagens e na capacidade de coexistir com as redes primárias. / The efficiency improvement of the use of radiofrequency spectrum is fundamental to allow more complex and more optimal wireless systems. The current channel allocation is static. It tolerates unbalanced use of the radiofrequency spectrum generating coexistence problems in some bands and underutilization of resources in other bands. The introduction of cognitive algorithms into wireless devices has been proposed to overcome that problem, in order to allow an additional dynamic allocation model. In this, the secondary users equipped with cognitive radios will be able to use dynamically the underutilized channels of primary users. A primary user has channel usage priority related to the static allocation, on the other hand, the use of the channel by any secondary user is opportunistic and limited to the inactivity time of the primary user in a specific place. Wireless sensor networks work in a competitive band. These systems can improve their performance using a dynamic access to the channels and consequently to enable the utilization of inactivity periods of primary users or to increase the coexistence capability at their current operation band. According to the researched literature, several challenges exist to find a distributed method for dynamic access to the channels considering the restrictions on control signaling, energy consumption and computational complexity of wireless sensor network devices. In this context, a methodology of sensing and dynamic access to the channels in a wireless sensor network considering the restrictions of the devices is proposed. As innovation, we opted for the definition of a sensing policy by clusters that allows the cooperative reinforcement learning of the situation of channels. In addition, a mechanism for dynamic access to the channels based on the IEEE 802.15.4 standard is defined to allow asynchronous and distributed coordination. The behavior of the proposed methodology is evaluated and compared using simulations and experiments through a specific case study. The comparisons are performed with channel selection methods: fixed, blind and access based. The results show good efficiency in the dynamic allocation of the channels, increasing the message delivery rate and the coexistence capability.

A melhora na eficiência do uso do espectro de radiofrequência é fundamental para permitir um desempenho adequado dos diversos sistemas sem fio cuja complexidade e requerimentos aumentam a cada dia. O panorama atual de atribuição de canais é estático, tolerando assim, que o espectro de radiofrequência seja usado de forma desequilibrada, gerando com isso, problemas de coexistência em algumas faixas e subutilização de recursos em outras. Para contornar esse problema, tem sido proposta a ideia de introduzir algoritmos de cognição nos dispositivos sem fio, a fim de permitir um modelo de alocação dinâmico adicional. Neste, os usuários secundários equipados com rádios cognitivos podem utilizar de forma dinâmica os canais subutilizados de usuários primários. Um usuário primário tem prioridade de uso do canal como consequência da atribuição estática, porém, o uso do canal por um usuário secundário qualquer é oportunista e limitando ao tempo de inatividade do usuário primário em um determinado local. As redes de sensores sem fio trabalham em uma banda concorrida e são sistemas que podem melhorar seu desempenho utilizando um mecanismo de acesso dinâmico aos canais, possibilitando o aproveitamento dos períodos de inatividade de usuários primários ou aumentando sua capacidade de coexistência na banda de operação atual. Segundo a literatura pesquisada são vários os desafios existentes para conseguir um método distribuído de acesso dinâmico aos canais que considere as restrições de trocas de sinalizações, consumo de energia e complexidade dos dispositivos de uma rede de sensores sem fio. Neste contexto, propõe-se uma metodologia de sensoriamento e acesso dinâmico aos canais para uma rede de sensores sem fio considerando a simplicidade dos dispositivos. Como fatores de inovação, optou-se pela definição de uma política de sensoriamento por clusters que permite realizar uma aprendizagem cooperativa por reforço da situação dos canais de operação. Além disso, a definição de um mecanismo de acesso dinâmico aos canais fundamentado no padrão IEEE 802.15.4 permite comunicação e coordenação distribuída de forma assíncrona. O funcionamento da metodologia proposta é avaliado e comparado usando simulações e experimentos mediante um estudo de caso específico. As comparações são realizadas com métodos de seleção de canal: fixa, cega ou baseada em recompensas por acesso. Os resultados mostram a eficiência no acesso dinâmico aos canais com aumentos na taxa de entrega de mensagens e na capacidade de coexistir com as redes primárias. / The efficiency improvement of the use of radiofrequency spectrum is fundamental to allow more complex and more optimal wireless systems. The current channel allocation is static. It tolerates unbalanced use of the radiofrequency spectrum generating coexistence problems in some bands and underutilization of resources in other bands. The introduction of cognitive algorithms into wireless devices has been proposed to overcome that problem, in order to allow an additional dynamic allocation model. In this, the secondary users equipped with cognitive radios will be able to use dynamically the underutilized channels of primary users. A primary user has channel usage priority related to the static allocation, on the other hand, the use of the channel by any secondary user is opportunistic and limited to the inactivity time of the primary user in a specific place. Wireless sensor networks work in a competitive band. These systems can improve their performance using a dynamic access to the channels and consequently to enable the utilization of inactivity periods of primary users or to increase the coexistence capability at their current operation band. According to the researched literature, several challenges exist to find a distributed method for dynamic access to the channels considering the restrictions on control signaling, energy consumption and computational complexity of wireless sensor network devices. In this context, a methodology of sensing and dynamic access to the channels in a wireless sensor network considering the restrictions of the devices is proposed. As innovation, we opted for the definition of a sensing policy by clusters that allows the cooperative reinforcement learning of the situation of channels. In addition, a mechanism for dynamic access to the channels based on the IEEE 802.15.4 standard is defined to allow asynchronous and distributed coordination. The behavior of the proposed methodology is evaluated and compared using simulations and experiments through a specific case study. The comparisons are performed with channel selection methods: fixed, blind and access based. The results show good efficiency in the dynamic allocation of the channels, increasing the message delivery rate and the coexistence capability.

A melhora na eficiência do uso do espectro de radiofrequência é fundamental para permitir um desempenho adequado dos diversos sistemas sem fio cuja complexidade e requerimentos aumentam a cada dia. O panorama atual de atribuição de canais é estático, tolerando assim, que o espectro de radiofrequência seja usado de forma desequilibrada, gerando com isso, problemas de coexistência em algumas faixas e subutilização de recursos em outras. Para contornar esse problema, tem sido proposta a ideia de introduzir algoritmos de cognição nos dispositivos sem fio, a fim de permitir um modelo de alocação dinâmico adicional. Neste, os usuários secundários equipados com rádios cognitivos podem utilizar de forma dinâmica os canais subutilizados de usuários primários. Um usuário primário tem prioridade de uso do canal como consequência da atribuição estática, porém, o uso do canal por um usuário secundário qualquer é oportunista e limitando ao tempo de inatividade do usuário primário em um determinado local. As redes de sensores sem fio trabalham em uma banda concorrida e são sistemas que podem melhorar seu desempenho utilizando um mecanismo de acesso dinâmico aos canais, possibilitando o aproveitamento dos períodos de inatividade de usuários primários ou aumentando sua capacidade de coexistência na banda de operação atual. Segundo a literatura pesquisada são vários os desafios existentes para conseguir um método distribuído de acesso dinâmico aos canais que considere as restrições de trocas de sinalizações, consumo de energia e complexidade dos dispositivos de uma rede de sensores sem fio. Neste contexto, propõe-se uma metodologia de sensoriamento e acesso dinâmico aos canais para uma rede de sensores sem fio considerando a simplicidade dos dispositivos. Como fatores de inovação, optou-se pela definição de uma política de sensoriamento por clusters que permite realizar uma aprendizagem cooperativa por reforço da situação dos canais de operação. Além disso, a definição de um mecanismo de acesso dinâmico aos canais fundamentado no padrão IEEE 802.15.4 permite comunicação e coordenação distribuída de forma assíncrona. O funcionamento da metodologia proposta é avaliado e comparado usando simulações e experimentos mediante um estudo de caso específico. As comparações são realizadas com métodos de seleção de canal: fixa, cega ou baseada em recompensas por acesso. Os resultados mostram a eficiência no acesso dinâmico aos canais com aumentos na taxa de entrega de mensagens e na capacidade de coexistir com as redes primárias. / The efficiency improvement of the use of radiofrequency spectrum is fundamental to allow more complex and more optimal wireless systems. The current channel allocation is static. It tolerates unbalanced use of the radiofrequency spectrum generating coexistence problems in some bands and underutilization of resources in other bands. The introduction of cognitive algorithms into wireless devices has been proposed to overcome that problem, in order to allow an additional dynamic allocation model. In this, the secondary users equipped with cognitive radios will be able to use dynamically the underutilized channels of primary users. A primary user has channel usage priority related to the static allocation, on the other hand, the use of the channel by any secondary user is opportunistic and limited to the inactivity time of the primary user in a specific place. Wireless sensor networks work in a competitive band. These systems can improve their performance using a dynamic access to the channels and consequently to enable the utilization of inactivity periods of primary users or to increase the coexistence capability at their current operation band. According to the researched literature, several challenges exist to find a distributed method for dynamic access to the channels considering the restrictions on control signaling, energy consumption and computational complexity of wireless sensor network devices. In this context, a methodology of sensing and dynamic access to the channels in a wireless sensor network considering the restrictions of the devices is proposed. As innovation, we opted for the definition of a sensing policy by clusters that allows the cooperative reinforcement learning of the situation of channels. In addition, a mechanism for dynamic access to the channels based on the IEEE 802.15.4 standard is defined to allow asynchronous and distributed coordination. The behavior of the proposed methodology is evaluated and compared using simulations and experiments through a specific case study. The comparisons are performed with channel selection methods: fixed, blind and access based. The results show good efficiency in the dynamic allocation of the channels, increasing the message delivery rate and the coexistence capability.

Esta tese de doutorado trata de algoritmos de detecção cooperativa aplicados ao problema de sensoriamento espectral em sistemas de rádios cognitivos. O problema de detecção cooperativa é abordado sob dois paradigmas distintos: detecção centralizada e distribuída. No primeiro caso, considera-se que o sistema conta com um centro de fusão responsável pela tomada de decisão no processo de detecção. Já no segundo caso, considera-se que os rádios cognitivos da rede trocam informações entre si e as decisões são tomadas localmente. No que concerne ao sensoriamento espectral centralizado, são estudados os casos em que os rádios cognitivos enviam apenas um bit de decisão para o centro de fusão (decisão do tipo hard) e também o caso em que o detector envia a própria estatística de teste ao centro de fusão (decisão do tipo soft). No âmbito de sensoriamento espectral cooperativo com detecção distribuída, são tratados três cenários diferentes. No primeiro, considera-se o caso em que os rádios cognitivos têm conhecimento a priori do sinal enviado pelo usuário primário do sistema e do canal entre eles e o usuário primário. No segundo caso, há conhecimento apenas do sinal enviado pelo usuário primário. Já no terceiro, os rádios cognitivos não dispõem de qualquer informação a priori do sinal enviado pelo usuário primário. Além do problema de detecção distribuída, a tese também apresenta um capítulo dedicado ao problema de estimação, diretamente associado ao de detecção. Esse último problema é abordado utilizando algoritmos derivados da teoria clássica de filtragem adaptativa. / This doctorate thesis deals with cooperative detection algorithms applied to the spectral sensing problem. The cooperative detection problem is approached under two different paradigms: centralized and distributed detection. In the first case, is considered that a fusion center responsible for detection decision is presented in the system. On the other hand, in the second case, is considered that the cognitive radios in the network exchange information among them. Concerning the centralized spectrum sensing system, the case in which the cognitive radios send only one decision bit (hard decision) to the fusion center and the case in which the detector send the statistic test (soft decision) are considered. Regarding the spectrum sensing system with distributed detection, the work analysis three different scenarios. In the first one, where the cognitive radios explore an a priori knowledge of the primary user signal and the channel between the primary user and the cognitive radio. In the second one, the cognitive radios use an a priori knowledge of only the primary user signal. And, in the las scenario, there is no a priori knowledge about the primary user signal. Besides the distributed detection problem, the thesis also presents a chapter dedicated to the estimation problem, which is directed related to the detection problem. This last issue is approached using adaptive algorithms derived from the classic adaptive filtering theory.

Esta tese de doutorado trata de algoritmos de detecção cooperativa aplicados ao problema de sensoriamento espectral em sistemas de rádios cognitivos. O problema de detecção cooperativa é abordado sob dois paradigmas distintos: detecção centralizada e distribuída. No primeiro caso, considera-se que o sistema conta com um centro de fusão responsável pela tomada de decisão no processo de detecção. Já no segundo caso, considera-se que os rádios cognitivos da rede trocam informações entre si e as decisões são tomadas localmente. No que concerne ao sensoriamento espectral centralizado, são estudados os casos em que os rádios cognitivos enviam apenas um bit de decisão para o centro de fusão (decisão do tipo hard) e também o caso em que o detector envia a própria estatística de teste ao centro de fusão (decisão do tipo soft). No âmbito de sensoriamento espectral cooperativo com detecção distribuída, são tratados três cenários diferentes. No primeiro, considera-se o caso em que os rádios cognitivos têm conhecimento a priori do sinal enviado pelo usuário primário do sistema e do canal entre eles e o usuário primário. No segundo caso, há conhecimento apenas do sinal enviado pelo usuário primário. Já no terceiro, os rádios cognitivos não dispõem de qualquer informação a priori do sinal enviado pelo usuário primário. Além do problema de detecção distribuída, a tese também apresenta um capítulo dedicado ao problema de estimação, diretamente associado ao de detecção. Esse último problema é abordado utilizando algoritmos derivados da teoria clássica de filtragem adaptativa. / This doctorate thesis deals with cooperative detection algorithms applied to the spectral sensing problem. The cooperative detection problem is approached under two different paradigms: centralized and distributed detection. In the first case, is considered that a fusion center responsible for detection decision is presented in the system. On the other hand, in the second case, is considered that the cognitive radios in the network exchange information among them. Concerning the centralized spectrum sensing system, the case in which the cognitive radios send only one decision bit (hard decision) to the fusion center and the case in which the detector send the statistic test (soft decision) are considered. Regarding the spectrum sensing system with distributed detection, the work analysis three different scenarios. In the first one, where the cognitive radios explore an a priori knowledge of the primary user signal and the channel between the primary user and the cognitive radio. In the second one, the cognitive radios use an a priori knowledge of only the primary user signal. And, in the las scenario, there is no a priori knowledge about the primary user signal. Besides the distributed detection problem, the thesis also presents a chapter dedicated to the estimation problem, which is directed related to the detection problem. This last issue is approached using adaptive algorithms derived from the classic adaptive filtering theory.

Submitted by Nathalya Silva (nathyjf033@gmail.com) on 2017-06-28T19:06:53Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseHeuristicasImplantacao.pdf: 1418703 bytes, checksum: ab42b13a44b8993e7b01035740d7becd (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-17T13:35:58Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseHeuristicasImplantacao.pdf: 1418703 bytes, checksum: ab42b13a44b8993e7b01035740d7becd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-17T13:35:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseHeuristicasImplantacao.pdf: 1418703 bytes, checksum: ab42b13a44b8993e7b01035740d7becd (MD5) Previous issue date: 2017-02-24 / O crescimento de tráfego em redes móveis demanda a busca por novas tecnologias que consigam trazer evoluções para o setor em questão. Tecnologias como redes heterogêneas (HetNets) e C-RAN (Centralized Radio Access Networks) aparecem como soluções proeminentes para esta demanda. Contudo, sem o devido planejamento na implantação dessas redes, problemas como custo de implantação, interferência, eficiência energética e posterior gerenciamento da rede podem ocasionar a inviabilização do projeto. Nesse sentido, esse trabalho investiga como planejar uma rede heterogênea, através de diversas heurísticas de implantação de HetNets, que serão explanadas posteriormente. Tais algoritmos são avaliados, em cenários com parâmetros que ilustram ambientes reais, além de analisar diversas métricas para a realização da apropriada avaliação de desempenho de cada abordagem. O planejamento da utilização de redes centralizadas também é abordado, havendo uma comparação com o modelo D-RAN (Distributed Radio Acess Network) com o objetivo de mostrar em quais situações um é menos oneroso que o outro. Com a posse dos resultados, é possível perceber que a mudança do tamanho da rede (números de usuários conectados) influencia diretamente nos resultados, além de se ter um bom indício de qual tecnologia utilizar em determinada situação. / The growth of traffic in mobile networks demands a search for new technologies that can bring evolutions to the sector in question. Technologies such as heterogeneous networks (HetNets) and C-RAN (Centralized Radio Access Networks) appear as prominent solutions to this demand. However, without proper planning in the deployment of these networks, problems such as deployment cost, interference, energy efficiency and subsequent network management can lead to project unfeasibility. In this sense, this work investigates how to plan a heterogeneous network, through several heuristics in the implementation of HetNets, which will be explained later. These algorithms are evaluated in scenarios that illustrate real environments, in addition to analyzing several metrics to perform the appropriate performance evaluation of each approach. The planning of the use of centralized networks is also addressed, with a comparison with the Distributed Radio Access Network (D-RAN) model in order to show in which situations one is less costly than other. With the results, it is possible to perceive that the change in the size of the network (numbers of connected users) directly influences the results, as well as having a good indication of which technology to use in a given situation.

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-02-23T14:45:53Z No. of bitstreams: 2 Dissertação_Diego A. Amoedo.pdf: 21597862 bytes, checksum: a9e7494163dfed228afe8750f777a7fc (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-02-23T14:46:21Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação_Diego A. Amoedo.pdf: 21597862 bytes, checksum: a9e7494163dfed228afe8750f777a7fc (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-23T14:46:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação_Diego A. Amoedo.pdf: 21597862 bytes, checksum: a9e7494163dfed228afe8750f777a7fc (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-07-19 / Cognitive radio is a new technology that aims to solve the spectrumunderutilization problem, through spectrum sensing, whose objective is to detect the so called spectrum holes. Automatic modulation classi cation plays an important role in this scenario, since it provides information about primary users, with the goal of aiding in spectrum sensing tasks. In the present dissertation, we propose a methodology for multiclass and hierarchical classi cation of modulated signal using support vector machines (SVM), with a set of prede ned parameters. In literature, other works deal with automatic modulation classi cation with SVM and other classi ers, however, few of them take a deep look at classi er design. SVM is known by its high discrimantion capacity, but its performance is very sensitive to the parameters used during classi ers design. With the use of a prede ned set of parameters, we seek to analyze the behavior of the classi er broadly and to investigate the in uence of parameter changes on the constitution of classi ers. In addition, we use one-versus-all and one-versus-one, error-correcting output codes and hierarchical decomposition. Finally, nine types of modulations (AM, FM, BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM, GMSK, OFDM and WCDMA) are used. The types of modulation as well as the decomposition techniques used cover almost all decomposition techniques and modulation classes present in the literature. / O Rádio Cognitivo é uma nova tecnologia que busca resolver o problema de subutilização do espectro de radiofrequências, por meio do sensoriamento do espectro, cujo objetivo é detectar os buracos espectrais. A classi cação automática de modulação desempenha um papel importante neste cenário, pois, provém informa- ção sobre os usuários primários de modo a auxiliar nas tarefas de sensoriamento do espectro. Nesta dissertação, propomos uma metodologia para a classi cação multiclasse e hierárquica de sinais modulados utilizando SVM, com um conjunto de parâmetros pré-de nidos. Na literatura, outros trabalhos tratam da classi cação automática de modulação tanto com SVM como com outros tipos de classi cadores, porém, poucos fazem uma análise detalhada do projeto dos classi cadores. O SVM é conhecido por sua alta capacidade de discriminação, todavia, seu desempenho é bastante sensível aos parâmetros usados na geração dos classi cadores. Com a utilização de um conjunto pré-de nido de parâmetros, buscamos analisar o comportamento do classi cador de forma ampla e investigar a in uência das mudanças de parâmetros na constituição de classi cadores. Além disso, utiliza-se as técnicas de decomposição multiclasse um-contra-todos, um-contra-um, códigos de saída corretores de erros e hierárquica. Por m, foram utilizados nove tipos de modulações (AM, FM, BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM, GMSK, OFDM e WCDMA). Tanto os tipos de modulação quanto as técnicas de decomposição abrangem quase a totalidade de técnicas de decomposição e de classes de modulação presentes na literatura.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chrystianne Rocha.pdf: 2924776 bytes, checksum: a1d74db138a8b87f0518f3a6ef67c404 (MD5) Previous issue date: 2014-08-07 / This master thesis presents the proposal of assigning the cognitive ability to a gap filler. Differently from the usual repeaters found on the market, the adaptive gap filler is able to automatically monitor tuned channels with the intention of verifying if the protection ratio described in Resolution nº398 from Anatel is being respected. Spectrum sensing techniques and the concepts related to coverage area will be addressed. Tests were carried out on the Matlab and GNU Radio Software with the purpose of analyzing the adaptive gap filler performance on real channels. / Este trabalho apresenta a proposta de atribuir ao gap filler a capacidade cognitiva . Diferentemente dos repetidores encontrados no mercado, o gap filler adaptativo tem como função monitorar, de forma autônoma, os canais sintonizados para verificar se a relação de proteção descrita na Resolução nº 398 da Anatel está sendo respeitada. Como fundamentos dessa proposta são abordadas as técnicas de sensoriamento do espectro e os conceitos relacionados às áreas de cobertura. Em uma abordagem prática, os testes foram desenvolvidos no Matlab e no GNU Radio, em que se analisa a atuação do gap filler adaptativo em canais reais.

Cognitive radio technology has been an important area of research in telecommunications for solving the problem of spectrum scarcity. That\'s because in addition to allowing dynamic allocation of the electromagnetic spectrum, cognitive radios must be able to identify the non cognitive user\'s transmission on the channel. This operation is only possible through the continuous sensing of the electromagnetic spectrum. In this context, this paper presents a detailed study on spectrum sensing, an important stage in cognitive radio technology. For the presentation of this work, a detailed study on software dened radio (SDR) was carried out, without which it would be impossible to work with cognitive radios, once they are implemented by means of SDR technology. It was also presented the tools GNU Radio and USRP, which together form a solution of SDR, through implementation of AM receivers. The theoretical foundations of spectrum sensing and blind source separation (BSS) are presented and then is made a detailed study of the use of BSS for spectral sensing. From the study of BSS, it is possible to use new metrics for decision making about the presence or the absence of a primary user in the channel. Throughout the study, simulations and implementations were conducted on MATLAB in order to perform various situations, and, nally, it is presented outcomes and conclusions reached during the work. / A tecnologia de rádio cognitivo tem sido uma importante área de pesquisa em telecomunicações para a solução do problema da escassez espectral. Isto porque, além de permitirem a alocação dinâmica do espectro eletromagnético, os rádios cognitivos devem ser capazes de identificar as transmissões de usuários não cognitivos no canal. Esta operação só é possível por meio do sensoriamento contínuo do espectro eletromagnético. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo detalhado sobre o sensoriamento de espectro, uma importante etapa da tecnologia de rádios cognitivos. Para a apresentação deste trabalho foi realizado um estudo detalhado a respeito de rádio definido por software (SDR), sem o qual não seria possível o trabalho com rádios cognitivos, uma vez que este é implementado por meio da tecnologia de SDR. Também foram apresentadas as ferramentas GNU Radio e USRP, que, juntas, formam uma solução de SDR, por meio de implementações de receptores AM. Os fundamentos teóricos de sensoriamento de espectro e separação cega de fontes (BSS) são apresentados e, em seguida, é realizado um estudo aprofundado do uso de BSS para o sensoriamento espectral. A partir do estudo de BSS, é possível utilizar novas métricas de decisão a respeito da presença ou não de um usuário primário no canal. Durante todo este trabalho foram realizadas implementações e simulações no MATLAB com a finalidade de executar diversas situações e, finalmente, são apresentados resultados verificados e conclusões obtidas neste trabalho. / Mestre em Ciências