Sistema de sensoriamento cooperativo eficiente.

Abstract

O conceito de rádio cognitivo (CR – Cognitive Radio) surgiu com o propósito de mitigar os problemas de escassez e subutilização do espectro de frequência nas redes sem fio de telecomunicações. Basicamente, por meio do sensoriamento espectral, o CR explora de forma oportunista alguma banda que não esteja sendo usada em dado momento pelo sistema que detém sua licença de uso, conhecido por usuário primário (PU – Primary User). O desempenho do sensoriamento espectral pode ser prejudicado devido às imperfeições do ambiente de propagação das ondas eletromagnéticas tais como ruído, desvanecimento, sombreamento e perda por propagação. Uma forma de mitigação destes problemas é o uso do sensoriamento espectral cooperativo (CSS – Cooperative Spectrum Sensing). O CSS compreende uma rede formada por vários CRs, espacialmente distribuídos, que realizam de forma individual o sensoriamento local sobre a atividade do transmissor primário. No caso especial de uma rede CSS com fusão centralizada de decisões locais distribuídas, existe um centro de fusão que recebe as decisões locais de todos os CRs e toma uma decisão global baseada em alguma técnica de fusão de decisões. Nesse caso, o CSS tradicional utiliza técnicas de múltiplo acesso ortogonais para oferecer canais de controle dedicados aos CRs para transmitirem suas decisões locais ao centro de fusão. No entanto, esta abordagem requer uma grande quantidade de recursos de transmissão no canal de controle, o que diverge de uma das premissas do CR que é a eficiência espectral. O objetivo deste trabalho é propor um esquema de sensoriamento espectral cooperativo com alta eficiência espectral e energética. A eficiência espectral é atingida por meio da utilização de um método de transmissão não-ortogonal no qual todos os CRs da rede cooperativa transmitem suas decisões locais ao centro de fusão ao mesmo tempo e na mesma frequência. A eficiência energética é conseguida por meio da utilização das técnicas de pré-compensação das decisões locais e censura dos CRs que não detectaram a presença do sinal do usuário primário. Expressões matemáticas para cômputo das principais métricas de desempenho de sensoriamento espectral são desenvolvidas e validadas por meio de simulações computacionais. Também é feita uma análise extensiva sobre a eficiência energética do esquema proposto, bem como comparações com esquemas propostos na literatura. Além de propor um novo esquema de CSS, este trabalho também traz um compêndio de novas propostas de esquemas eficientes que são abordagens no estado da arte em sensoriamento espectral cooperativo.