Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2015. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-31T21:01:32Z No. of bitstreams: 1 2016_MarceloKuhlmannPeres.pdf: 5403784 bytes, checksum: c4d8c21f8773a215af1b0fd906863c0b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-31T21:02:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_MarceloKuhlmannPeres.pdf: 5403784 bytes, checksum: c4d8c21f8773a215af1b0fd906863c0b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-31T21:02:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_MarceloKuhlmannPeres.pdf: 5403784 bytes, checksum: c4d8c21f8773a215af1b0fd906863c0b (MD5) / Rádios cognitivos surgiram como proposta para melhor utilizar o espectro de rádio, de forma a utilizar as bandas espectrais desperdiçadas ou subutilizadas pelo usuário detentor da licença de utilização dessas bandas, interferindo o mínimo possível nas transmissões efetuadas pelo usuário licenciado. De forma a atender os requisitos de detecção de banda espectral desperdiçada e de gerar baixa interferência com o usuário licenciado, o rádio cognitivo tem como uma das suas principais etapas o sensoriamento do espectro. O presente trabalho tem por finalidade estudar a viabilidade do sensoriamento espectral através de uma técnica de detecção de mudança por meio do filtro adaptativo RLS (Recursive Least Squares), comparando-a com algumas técnicas comumente encontradas na literatura para sensoriamento espectral. / Cognitive Radios were proposed for a better use of radio spectrum, aiming at the use of the radio spectrum not used by spectrum owners, interfering as minimal as possible at transmissions done by spectrum owners. To satisfy spectrum detections the requirements and interfere little with licensed user, cognitive radios have as its main stage sensing of spectrum radio. This work has as its main purpose to study the viability of spectrum sensing through a change detection technique using the RLS adaptive filter (Recursive Least Squares), comparing it with some common spectrum sensing techniques in spectrum sensing literature.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-01-04T16:32:12Z No. of bitstreams: 1 2015_WanessadeAlvarengaSilva.pdf: 4783306 bytes, checksum: 4bba54eb177b0026d674cbcea99df29e (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-02-15T20:11:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_WanessadeAlvarengaSilva.pdf: 4783306 bytes, checksum: 4bba54eb177b0026d674cbcea99df29e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-15T20:11:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_WanessadeAlvarengaSilva.pdf: 4783306 bytes, checksum: 4bba54eb177b0026d674cbcea99df29e (MD5) / O desejo pela evolução dos sistemas de telecomunicações e as questões relativas à escassez es- pectral impulsionam o desenvolvimento de tecnologias de comunicação sem fio mais eficientes e mais inteligentes. Pautado neste paradigma tecnológico, este trabalho apresenta e investiga a análise de sistemas de rádios cognitivos com ênfase em sensoriamento espectral baseado em detecção de energia, operando em canais modelados pelas distribuições compostas Nakagami- m/Gamma e κ-μ sombreada. Investigam-se as probabilidades de detecção, de alarme falso e de perda de detecção em cenários de sensoriamento simples e cooperativo. Medidas de campo são utilizadas para investigar a utilidade prática dos modelos compostos Nakagami-m/Gamma e κ-μ sombreado, ilustrando o excelente ajuste destas distribuições a dados obtidos em ambien- tes reais. Comparando os modelos de desvanecimento tradicionais com os modelos compostos, observa-se a vantagem em se modelar canais com distribuições compostas, uma vez que estas caracterizam os canais de modo mais realístico. A fim de ampliar a análise de modelos de des- vanecimento compostos, esta dissertação propõe e realiza uma investigação prática da função de densidade de probabilidade (PDF) e da função de densidade acumulativa (CDF) da distribuição composta α-μ/α-μ que é um resultado recente na literatura. A distribuição composta α-μ/α-μ, que descreve mutuamente os efeitos dos desvanecimentos de pequena e de larga escala, pode ser considerada uma importante ferramenta matemática para modelar uma ampla variedade de canais de comunicação. A presente investigação inclui comparações entre PDFs e CDFs teóri- cas e práticas. A análise foi realizada para sistemas de comunicação operando em 700 MHz, 1800 MHz e 2500 MHz, em ambientes urbanos típicos. Os resultados comprovam a utilidade, a eficiência e a flexibilidade do modelo α-μ/α-μ e a investigação abordada proporciona uma base informativa para uma posterior análise em sistemas de rádios cognitivos. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The desire for the telecommunications systems evolution and the issues relating to spectral shortages drive the development of more efficient and smarter wireless communication techno- logies. Guided in this technological paradigm, this paper presents and investigates the analysis of cognitive radio systems with emphasis in spectrum sensing based on energy detection, under Nakagami-m/Gamma and κ-μ shadowed channels. The detection probability, false alarm pro- bability and the missing probability in single and cooperative sensing scenarios are investigated. Field measurements are used to investigate the practical use of the Nakagami-m/Gamma and κ-μ shadowed composite models. It can be observed that excellent fit of these distributions to data in real environments. There is the advantage in shaping channels with composite distri- butions, comparing the traditional fading models against composite fading models, since these characterize the channels more realistically. In order to expand the analysis of composite fading models, this paper proposes and carries out the practical research of the α-μ/α-μ probability density function (PDF) and cumulative density function (CDF) which are a recent result in the literature. The composite distribution α-μ/α-μ, describes the effects of fast and slow fading, it can be considered as an important mathematical tool for modeling a wide variety of commu- nication channels. This research includes comparisons between theoretical and practical PDFs and CDFs. The analysis was performed for radio channels operating at 700 MHz, 1800 MHz and 2500 MHz in typical urban environments. The results show the usefulness, efficiency and flexibility of the α-μ/α-μ model and the presented investigation provides information for pos- terior analysis based on cognitive radio systems.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-01-05T19:41:36Z No. of bitstreams: 1 2015_VictorHugoLázaroLopes.pdf: 1655014 bytes, checksum: 007f72392e42811d0c4aa675857eab5c (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-02-19T18:36:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_VictorHugoLázaroLopes.pdf: 1655014 bytes, checksum: 007f72392e42811d0c4aa675857eab5c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-19T18:36:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_VictorHugoLázaroLopes.pdf: 1655014 bytes, checksum: 007f72392e42811d0c4aa675857eab5c (MD5) / Embora as faixas do espectro eletromagnético destinadas às aplicações do grande público estejam quase todas licenciadas, estudos realizados revelam que o espectro é subutilizado. Tendo em vista que o sensoriamento de espectro é a principal funcionalidade que habilita as redes de rádios cognitivos (RC) a usarem as melhores oportunidades no espectro, diversos esforços têm sido empregados buscando-se melhorar o compromisso entre sensoriamento da rede primária e capacidade de transmissão da rede secundária, de forma a superar as limitações das abordagens clássicas, tal como o sensoriamento serial, que requer a interrupção da transmissão para a realização do sensoriamento. Neste sentido, este trabalho apresenta um método de sensoriamento de espectro contínuo e paralelo à transmissão para redes de rádios cognitivos MIMO, em que havendo múltiplos usuários primários (UPs) e usuários secundários (USs) transmitindo no mesmo canal de interesse, os sinais recebidos dos USs possam ser cancelados da matriz de sinais recebidos, com o emprego das técnicas dos mínimos quadrados (Least Squares - LS) e análise de componentes independentes (Independent Component Analysis - ICA), que realizam a completa estimação dos sinais dos múltiplos usuários secundários transmissores, possibilitando o cancelamento destes sinais antes deles chegarem ao detector de energia. Este trabalho demonstra que em ambientes de redes de RCs, nos quais o sensoriamento ocorre de forma paralela à transmissão, a existência de outros usuários secundários transmitindo no canal de interesse gera complicações na detecção dos usuários primários, e que este problema pode ser contornado com o uso das técnicas de cancelamento aqui descritas. Para validar o sistema proposto, simulações foram realizadas utilizando-se o método de Monte Carlo, de forma a verificar o desempenho do sensoriamento após o cancelamento dos sinais dos secundários, em diversos cenários, para cada uma das técnicas empregadas. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Although the electromagnetic spectrum bands intended for applications from the general public have been almost all licensed, studies show that spectrum is under-utilized. Considering that spectrum sensing is the main feature that enables the cognitive radio networks (CR) to use the best opportunities in the spectrum, various efforts have been employed seeking to improve the compromise between the primary network sensing and transmission capacity of the secondary network, in order to overcome the limitations of traditional approaches, such as the serial sensing, which requires the interruption of the transmission to perform the sensing. In this sense, this work presents a method of continous spectrum sensing and parallel to the transmission for MIMO cognitive radio networks, in which having multiple primary users (PUs) and secondary users (SUs) transmitting on same channel of interest, the received signals of SUs they can be canceled from the matrix of received signals, by employing of the techniques of Least Squares (LS) and Independent Component Analysis (ICA), that perform a complete estimation of signals from multiple transmitters secondary users, enabling the cancellation of these signals before they reach the energy detector. This work demonstrates that in RC network environments, in which sensing occurs parallel to the transmission, the existence of other secondary users transmitting on the channel of interest creates complications in the detection of the primary users, and that this problem can be solved with the use of cancellation techniques described here. To validate the proposed system, simulations were performed using the Monte Carlo method, in order to check the performance of sensing after cancellation of signals of the secondary users, in various scenarios, by each of the employed techniques.

Submitted by Samira Prince (prince@ufpa.br) on 2012-09-25T16:13:32Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AbordagemOtimizacaoPeriodo.pdf: 941682 bytes, checksum: d1d24af6bc15618e96ae4a934b46ab98 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2012-09-27T13:38:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AbordagemOtimizacaoPeriodo.pdf: 941682 bytes, checksum: d1d24af6bc15618e96ae4a934b46ab98 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-27T13:38:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AbordagemOtimizacaoPeriodo.pdf: 941682 bytes, checksum: d1d24af6bc15618e96ae4a934b46ab98 (MD5) Previous issue date: 2011 / A eficiência espectral em redes baseadas na tecnologia de Rádio Cognitivo (RC) pode ser comprometida caso o rádio seja utilizado por muito tempo para a detecção em vez da transmissão de dados. Por isso, tornam-se necessários esquemas de sensoriamento que tenham o objetivo de obter o máximo possível de utilização do espectro, evitando sensoriamento desnecessário, bem como, obtendo o mínimo de interferência na transmissão do usuário primário decorrente de detecção incorreta de sua transmissão. Neste trabalho, propomos a utilização de Algoritmos Genéticos para realizar a adaptação do período de sensoriamento. O objetivo é obter um período de sensoriamento ótimo para os canais com vistas a maximizar a descoberta de oportunidades no espectro e minimizar o overhead decorrente do sensoriamento. A maioria dos trabalhos relacionados a este assunto considera que o overhead de sensoriamento é fixo, não levando em conta que alguns canais podem ter menor tolerância à interferência que outros. A proposta apresentada neste trabalho pode adaptar-se aos requisitos de tolerância à interferência no canal licenciado por meio da determinação de um período de sensoriamento que otimize as oportunidades para qualquer valor de overhead definido. Nossa proposta consegue obter um ganho de até 90% em relação às técnicas não otimizadas no número de oportunidades encontradas, até 40,9% no ganho de transmissão útil e obteve uma redução no tempo de interferência de 66,83%, bem como resultados similares aos obtidos por uma proposta otimizada presente na literatura, com a vantagem de permitir a adaptação do overhead de sensoriamento. / The spectral efficiency in networks based on cognitive radio (CR) technology can be compromised if the radio is used for a long time for the detection instead of data transmission. So it becomes necessary sensing schemes that have the purpose of obtaining the maximum possible use of spectrum, avoiding unnecessary sensing, as well as obtaining a minimum of interference in the transmission of the primary user due to incorrect detection of its transmission. In this paper, we propose the use of genetic algorithms for the adaptation of the sensing period. The goal is to obtain an optimal channels sensing period in order to maximize the discovery of spectrum opportunities and minimize the overhead due to the sensing. Most related works to this issue adopt fixed sensing overhead, not taking into account that some channels may have less tolerance to interference than others. The proposal presented in this work can adapt to the requirements of tolerance to interference with licensed channel by determining a period of sensing that optimizes the opportunities for any set amount of overhead. Our proposal achieves a gain up to 90% compared to nonoptimized techniques in terms of the number of opportunities found up to 40.9% gain in useful transmission and obtained a reduction in the time of interference of 66.83%. In addition, our proposal also achieves similar results to those obtained by an optimized proposal in the literature, with the advantage of allowing the adaptation of the sensing overhead.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-03-18T18:51:35Z No. of bitstreams: 1 2015_KimMoraesMota.pdf: 2053512 bytes, checksum: e83446c12f2f6335b56da16ea1566b39 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-03-21T21:13:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_KimMoraesMota.pdf: 2053512 bytes, checksum: e83446c12f2f6335b56da16ea1566b39 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-21T21:13:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_KimMoraesMota.pdf: 2053512 bytes, checksum: e83446c12f2f6335b56da16ea1566b39 (MD5) / A busca pela evolução tecnológica, que permita que as redes de telecomunicações se desenvolvam de forma inovadora, fomenta as pesquisas relacionadas às tendências, às perspectivas e às características das futuras redes de comunicação sem fio. Motivado pela exploração de futuras redes de telecomunicação, este trabalho apresenta a análise de capacidade do canal para redes sem fio operando na faixa de ondas milimétricas e em ambientes em desvanecimento, modelados pelas distribuições generalizadas α-µ e κ-µ. Mais especificamente, são exploradas a capacidade de canal, a capacidade ergódica e a capacidade de outage, considerando-se as frequências de 28 GHz, 38 GHz, 60 GHz e 73 GHz com 1 GHz de largura de banda. Ademais, são realizadas comparações de capacidade de sistemas móveis atuais com redes em ondas milimétricas. Esta dissertação de mestrado analisa também a capacidade de sistemas em cenário de compartilhamento espectral. São obtidas expressões gerais e exatas para a função de densidade de probabilidade, para a função de distribuição acumulada e para o valor médio da razão de variáveis aleatórias independentes e não identicamente distribuídas, modeladas pela distribuição η-µ. Por meio das expressões obtidas avalia-se a probabilidade de outage, a capacidade limitada ao atraso e a capacidade ergódica de redes em compartilhamento espectral. Os resultados obtidos permitem que se avaliem os limites teóricos da capacidade do tráfego de dados de redes operando em ondas milimétricas e de redes em cenário de compartilhamento espectral. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The quest for technological evolution, that allows telecommunications networks are developed in an innovative way, promotes the researches related to trends, perspectives and characteristics of future wireless communication networks. Motivated by the exploitation of future telecommunication networks, this work presents the channel capacity analysis of wireless networks operating in the millimeter waves frequency range and in fading environments, modeled by α-µ and κ-µ generalized distributions. More specifically, the channel capacity, the ergodic capacity and outage capacity, considering the frequencies in 28 GHz, 38 GHz, 60 GHz and 73 GHz with 1 GHz bandwidth are exploited. Moreover, capacity comparisons are made between current mobile systems and millimeter wave networks. This work also analyzes the systems capability in spectrum sharing scenario. General and exact expressions for the probability density function, cumulative distribution function and for the average ratio of independent and not identically distributed η-µ random variables are obtained. From the obtained expression, the outage probability, the delay-limited capacity and the ergodic capacity in sharing spectrum systems are evaluated. The results allow us to evaluate the theoretical capacity limits of the network data traffic operating in millimeter waves and in spectral sharing scenarios.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2012. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-02-06T10:47:37Z No. of bitstreams: 1 2012_WilsonDinizWellisch.pdf: 2790851 bytes, checksum: 48f5f02733ff9c39a49fcb3bb66efa29 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-02-06T12:00:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_WilsonDinizWellisch.pdf: 2790851 bytes, checksum: 48f5f02733ff9c39a49fcb3bb66efa29 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-02-06T12:00:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_WilsonDinizWellisch.pdf: 2790851 bytes, checksum: 48f5f02733ff9c39a49fcb3bb66efa29 (MD5) / Em um sistema de rádio cognitivo no qual o usuário primário utiliza um sistema baseado em um esquema TDMA/FDMA, a detecção do espectro deverá ser capaz de identificar a ocupação tanto da banda de frequência quanto dos intervalos de tempo. Enquanto isso pode ser feito por sensoriamento de cada canal de frequência em banda estreita em turnos, nós também podemos realizar uma amostragem em banda larga do sinal transmitido, e identificar simultaneamente as bandas de frequência e os instantes de tempo ocupados por meio de uma Análise de Tempo-Frequência. Neste trabalho é proposta a utilização desta abordagem, utilizando o Espectrograma, a fim de detectar o espectro e determinar os canais ocupados de um sistema TETRA. Para esse fim, são apresentados os conceitos relacionados ao sistema TETRA, e aspectos regulamentares a serem considerados para disponibilização da tecnologia de rádio cognitivo no Brasil. Apresenta-se, também, as principais características de alguns dos métodos de sensoriamento espectral, como o Detector de Energia, a Detecção de Cicloestationaria, a Transformada de Fourier de Tempo Curto, o Espectrograma e a Wigner-Ville Distribuição. Por fim, um teste de desempenho do espectrograma é realizado. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In a cognitive radio system where the primary user is a TDMA/FDMA based system, spectrum sensing must be able to identify the occupation of both a frequency band and a time slot. Whereas this can be done by scanning each narrowband frequency channel in turns, we can also perform a wideband sampling of the transmitted signal, and identify simultaneously the occupied frequency bands and time slots by means of a time-frequency analysis. In this work we propose the use of this approach, using a spectrogram, in order to sense the spectrum and determine the occupied channels of a TETRA system. For this purpose, it is presented the concepts related to TETRA systems and regulatory aspects to be consider in other to implement the cognitive radio technology in Brazil. It is presented, too, the main features of some spectral sensing methods, like Energy Detector, Cyclostationary Detection, Short Time Fourier Transform, Spectrogram and Wigner-Ville Distribution. Finally, a performance test of the Spectrogram is held.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-08-31T16:03:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) MRMF_Thesis_Final_CD_Version3.pdf: 3129698 bytes, checksum: 37511a4c0f65db8ca937f0c87d309dcc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-31T16:03:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) MRMF_Thesis_Final_CD_Version3.pdf: 3129698 bytes, checksum: 37511a4c0f65db8ca937f0c87d309dcc (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / CAPES / Wireless technologies have dominated the communication's market by offering reasonable speeds and convenience at low deployment costs. However, due to the significant growth of mobile computing devices and their bandwidth demands, together with the paradigm shift brought by the Internet of things, future wireless networks should become highly dense and heterogeneous, which will hardly cope with the traditional fixed spectrum allocation policy. Some standards such as the Long Term Evolution – Advanced (LTE-A), have already set the precedent for carrier aggregation (CA), aiming at scaling up bitrates, which partially helps solving the problem. However, cognitive radio (CR) has been put forward as the most promising solution to handle this complex ecosystem since it may provide better spectrum utilization and user coordination through non-traditional mechanisms. Among other features, it allows non-licensed users, known as secondary users (SUs) to opportunistically use temporarily idle licensed bands that are used by licensed clients called primary users (PUs). Once PUs and SUs are expected to share the same spectrum bands, a critical issue is to concomitantly avoid primary interference while supporting QoS for the secondary services. This dissertation studies the synergistic integration of cognitive radio networks (CRNs), Dynamic Spectrum Access DSA techniques and resource allocation strategies (e.g., CA) that combined, should improve the overall system’s performance. We have proposed a layered M/M/N/N queue-based model that addresses three user priorities, flexible bandwidth choices, multi-level channel reservation and two channel aggregation strategies. Different network load conditions for each feature were evaluated in terms of four performance metrics: blocking probability, forced termination probability, spectrum utilization and throughput. Such study is particularly useful for understanding the effects of each of these approaches in the secondary network. To the best of our knowledge, our model fulfills almost completely the user bandwidth’s possibilities, improves the existing channel reservation formulation and demonstrates that our proposed dynamic channel aggregation strategy performs similarly to a more complex simultaneous channel aggregation and fragmentation approach, but can be technically more feasible. / Tecnologias sem fio têm dominado o mercado das comunicações, oferecendo velocidades razoáveis e conveniência a um baixo custo de implantação. No entanto, devido ao crescimento significativo do número de plataformas computacionais móveis e de suas demandas por largura de banda, acrescido do advento da Internet das Coisas, as redes sem fio do futuro devem passar a ser muito mais densas e heterogêneas, sendo difíceis de se adequar a política tradicional de alocação espectral fixa. Recentemente, o método de agregação de portadora (AP) fora proposto no padrão Long Term Evolution – Advanced (LTE-A), com o propósito de aumentar as taxas de bit, mitigando assim parte do problema. Todavia, rádio cognitivo (RC) foi apresentada como a solução mais promissora para lidar com este ecossistema complexo, uma vez que pode proporcionar uma melhor utilização do espectro e coordenação de usuários através de mecanismos não-tradicionais. Entre outras características, isso permite que usuários não-licenciados também conhecidos como usuários secundários (USs) utilizem de forma oportunista bandas licenciadas temporariamente ociosas, cujos clientes licenciados são também chamados de usuários primários (UPs). Como os UPs e os USs devem compartilhar as mesmas bandas, uma questão crítica é evitar interferência primária e concomitantemente apoiar a qualidade de serviço prestada aos USs. Esta dissertação estuda a integração sinérgica das redes de rádio cognitivas, técnicas de acesso dinâmico ao espectro e estratégias de alocação de recursos (AP), que combinados, devem melhorar o desempenho do sistema. Neste trabalho, propomos um modelo baseado em filas do tipo M/M/N/N, que inclui três prioridades de usuário, opções de largura de banda, reserva de canal multi-nível e duas estratégias de agregação de canal. Para cada recurso estudado, empregamos diferentes condições de carga de rede e avaliamos os resultados em termos de quatro métricas: probabilidade de bloqueio, a probabilidade de terminação forçada, utilização espectral e vazão. Este estudo é particularmente útil para compreender os efeitos de cada uma destas abordagens em relação à rede secundária. O modelo fornecido cumpre quase completamente as possibilidades do largura de banda de cada nível de usuário, melhora a formulação de reserva de canal existente e demonstra que estratégia de agregação de canais proposta possui performance similar a uma abordagem mais complexa de agregação e fragmentação simultânea, mas que seria tecnicamente mais viável.

Submitted by Samira Prince (prince@ufpa.br) on 2012-05-03T14:17:21Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_HandoffdeEspectro.pdf: 2861742 bytes, checksum: b6e6c84ea0921c2f630904978c243255 (MD5) license_rdf: 23599 bytes, checksum: 9e2b7f6edbd693264102b96ece20428a (MD5) / Approved for entry into archive by Samira Prince(prince@ufpa.br) on 2012-05-04T13:14:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao_HandoffdeEspectro.pdf: 2861742 bytes, checksum: b6e6c84ea0921c2f630904978c243255 (MD5) license_rdf: 23599 bytes, checksum: 9e2b7f6edbd693264102b96ece20428a (MD5) / Made available in DSpace on 2012-05-04T13:14:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_HandoffdeEspectro.pdf: 2861742 bytes, checksum: b6e6c84ea0921c2f630904978c243255 (MD5) license_rdf: 23599 bytes, checksum: 9e2b7f6edbd693264102b96ece20428a (MD5) Previous issue date: 2011 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Hoje, o espectro de rádio é um dos mais importantes recursos naturais no mundo. Segundo relatórios da FCC (do inglês, Federal Communications Commission), as bandas licenciadas, apesar de abundantes, são pobremente utilizadas. A tecnologia de rádio cognitivo visa melhorar a eficiência espectral através do acesso oportunista ao espectro. Permite que novas aplicações baseadas em comunicação sem fio sejam suportadas, sem interferir na comunicação licenciada e buscando garantir a qualidade de serviço das aplicações que a utilizam. Neste âmbito, o handoff de espectro é um dos requisitos essenciais e críticos na adoção desta tecnologia. Este trabalho realiza uma discussão da tecnologia de rádio cognitivo, propõe e avalia uma estratégia proativa para handoff de espectro em redes baseadas em rádio cognitivo utilizando Redes Neurais Artificiais. O desempenho da proposta em termos de nível de interferência ao usuário primário, número de handoffs de espectro realizado pelo usuário secundário e utilização espectral, é comparado com o obtido por um esquema reativo. Diferentemente de outras propostas que se baseiam em modelos estocásticos pré-definidos, utilizaram-se medidas reais de sensoriamento disponibilizados pelo IEEE Dyspan 2008 para avaliar a proposta. Resultados numéricos mostram a superioridade do esquema proposto. / Nowadays, the radio spectrum is one of the most important natural resources in the world. According to the FCC (Federal Communications Commission) report, the licensed bands are abundant but poorly utilized. The Cognitive Radio (CR) technology aims improving the spectral efficiency through the opportunistic access to the electromagnetic spectrum. It enables that new applications based on wireless communications are supported, without causing interference at the licensed communication and trying to ensure the quality of service to the applications. Thus, the efficient spectrum handoff is a critical requirement to be taken into account for the success of CR systems. This work outlines concepts about the cognitive radio technology. It proposes and evaluates a proactive strategy based on Artificial Neural Networks for spectrum handoff in CR networks. The performance of the proposal regarding the inference level to the primary user, spectrum handoff number triggered by secondary user and spectral utilization is compared with that one obtained by a reactive scheme. Differently from previous works, this study considers measured traces made available by IEEE Dyspan 2008 in order to evaluate our proposal. Numerical results show the superiority of the proposed scheme.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-10-21T15:06:13Z No. of bitstreams: 1 2014_DiogoSandersStaruingChaves.pdf: 1166698 bytes, checksum: 65390bf55c59c293c1920377bef34e0a (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-11-18T16:06:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_DiogoSandersStaruingChaves.pdf: 1166698 bytes, checksum: 65390bf55c59c293c1920377bef34e0a (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-18T16:06:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_DiogoSandersStaruingChaves.pdf: 1166698 bytes, checksum: 65390bf55c59c293c1920377bef34e0a (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo de sistemas de rádiosognitivos operando por meio de sensoriamento de espetro emanais em desvaneimento κ-μ e η-μ. Nesteontexto, aborda-se um esquema baseado em detecção de energia, em que é possível obter formulações e analisar as caraterísticas de operação do reeptor (ROC, do inglês reeiver operationharateristis). Nasurvas geradasé possível visualizar a probabilidade de não detecção (Pm, do inglês missing detetion probability)pela probabilidade de falso-alarme (Pf , do inglês false-alarm probability). Diversos cenários são analisados, nos quais os parâmetros de desvanecimento de cada função de distribuição são variados para representar desde um cenário de desvanecimento suave até um cenário de desvanecimento severo. Juntamente com as ROC sob desvanecimentos modelados pelas distribuições κ-μ e η-μ,são geradas ROCs para ambientes em desvanecimento Rayleigh, para efeito de comparação. Em seguida, é discutido o sensoriamento espetral cooperativo, em que é investigado o desempenho dos sistemas rádioognitivo quando se utiliza um número n de usuários colaboradores. Novamente,para estes esquemas colaborativos, são analisa dos cenários sob desvanecimentos típicos e severos.Características de operação do receptor são apresentadas para diferentes quantidades de usuários colaborativos. Visando demonstrar os ganhos obtidos em um cenário cooperativo, para um número pequeno de colaboradores até um número grande, novas formulações e análises das características de operação do receptor são geradas sendo possível visualizar a probabilidade de não detecção em relação à razão sinal-ruído média para cada grupo de n colaboradores. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Theurrent work presents a detailed study on spectrum sensing system under κ-μ and η-μ fadinghannels. For the spectrum sensing, the approah taken was the use of energy detetion, wherewe were able to generateomplementary reeiver operatingharateristis (ROC)urves, whihplot the missing detetion probability (Pm) versus the false-alarm probability (Pf ). Several sena-rios were detailed, where the fading parameters of eah distribution were diversied to representa typial fading senario until a severe fading. Along with the ROCurves of the κ-μ and η-μdistributions, curves were generated for theases of Rayleigh fadinghannel foromparison. Next,the disussion onooperative spetrum sensing was also analyzed, investigation on the behaviorofomplementary reeiver operatingharateristisurves when a number of nooperative usersis used. Again for theooperative spetrum sensing, senarios under a typial and severe fadingonditions werereated. Complementary ROCurves are presented for diferent numbers ofoo-perative users. In order to demonstrate the gain in aollaborative senario, from a small number of users to a large number of users, ROCurves were generated where itan be seen the missing probability versus the average signal-to-noise ratio for eah group of n collaboractive users.

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.