Ajankohtaista

Väitös: 7.6. Uutta tietoa vapaiden taajuuksien havaitsemisesta kognitiiviradioverkoissa (Abdi)

Alkamisaika: tiistai 07. kesäkuuta 2016, 12.00

Päättymisaika: tiistai 07. kesäkuuta 2016, 15.00

Paikka: Mattilanniemi, Agora Auditorio 3

Younes Abdi Mahmoudaliloo kuva: Lilja Tervo
M.Sc. Younes Abdi Mahmoudaliloon tietotekniikan väitöskirjan ”Cooperative Spectrum Sensing Schemes for Future Dynamic Spectrum Access Infrastructures” tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori Markku Juntti (Oulun yliopisto) ja kustoksena professori Tapani Ristaniemi (Jyväskylän yliopisto).

Kasvava energiankulutus ja radiotaajuuksien rajallisuus vaikeuttavat yhä enemmän uusien langattomien tietoliikennejärjestelmien suunnittelua. Päätelaitteet ja radioverkot kuluttavat yhä enemmän energiaa perinteisen tukiasematiheyden kasvaessa. Toisaalta uusia radiotaajuuksia on nykyajankin radioverkoissa vielä vaikea allokoida joustavasti tarpeen mukaan. Kognitiiviradiotutkimuksella on jo pitkään etsitty keinoja verkon elementtien ja päätelaitteiden energiakulutuksen pienentämiseen ja joustavampaan käyttöön. Kognitiiviradioverkoissa yhtenä lähtökohtana on radiotaajuuskaistojen joustava käyttö tarpeen mukaan. Tämä spektrin käytön muunneltavuus sisältää kuitenkin ongelman, sillä täytyy tietää, mitkä taajuudet ovat kulloinkin varattuina ja mitkä vapaina. Tilannetiedon keräämistä kutsutaan yleisesti spektrin aistinnaksi, jonka luotettavuus on välttämätöntä luotettavalle ja tehokkaalle tiedonsiirrolle.

Väitöskirjassa tutkitaan tapoja parantaa spektrin aistinnan onnistumista ja siihen käytettävää energiaa. Tutkimuksessa löydettiin useita rakenteita, joilla spektrin aistintaa voidaan parantaa kokonaisuutena joko suorituskyvyn tai aistintaan käytettävän energiankulutuksen suhteen. Kyseiset suorituskyvyt ja niiden parannukset esitetään väitöskirjassa analyyttisesti ja monin numeerisin esimerkein.

Väitöskirjassa tutkitaan erityisesti keskitettyä yhteistyöhön perustuvaa aistintaa, jossa monet spektriä aistivat radiot lähettävät aistintainformaationsa keskitettyyn päätelaitteeseen tai verkkoelementtiin fuusioitavaksi ja näin ollen osallistuvat yhteistyöhön vapaan taajuuden etsinnässä. Tutkimuksessa otetaan huomioon kaikki olennaiset vaiheet koko prosessissa kuten itse aistinta, tulosten raportointi eteenpäin radioteitse ja lopuksi päätöksenteko datafuusion jälkeen. Tutkimuksessa spektrin aistinta analysoidaan ja optimoidaan kokonaisena prosessina, poiketen näin siitä muusta alan laajasta tutkimuksesta, jossa yleensä optimoidaan jokin yksittäinen prosessin vaihe. Työssä esitetyissä tarkasteluissa tuodaan esille, kuinka koko aistintaprosessin eri vaiheilla on osin toisilleen ristiriitaisia tavoitteita, tehden välttämättömäksi optimoida aistintaprosessi kokonaisuutena.

Lisätietoja:
Younes Abdi, puh. 040 8054892, younes.abdi@jyu.fi
Viestintäharjoittelija Petra Toivanen, puh. 040 8053638, tiedotus@jyu.fi

Julkaistaan sarjassa Jyväskylä Studies in Computing, 238, 128 p., Jyväskylä 2016, ISSN: 1456-5390; 238, ISBN: 978-951-39-6653-9. It is available at the University Library’s Publications Unit, tel. +358 40 805 3825, myynti@library.jyu.fi. Luettavissa JYX-arkistossa: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-6654-6

Abstract

In cognitive radios (CRs), the information obtained from the surrounding radio environment is often an essential material for creating knowledge about the available resources and to apply that knowledge towards realizing reliable and efficient wireless communications. Consequently, since the spectrum sensing functionality in CRs provides information about the availability of the radio spectrum, which is considered as one of the most valuable communication resources, developing better spectrum sensing techniques is of critical importance and directly affects the performance of CR networks (CRNs) in many different aspects. In this dissertation, better spectrum sensing schemes for CRNs are developed through considering a diverse collection of different processes and parameters involved. In particular, the research focus is on the so-called centralized cooperative spectrum sensing in which the sensing CR nodes send their local sensing outcomes to a so-called fusion center where the global decision about the availability of the spectrum is constructed. All the major phases in this cooperation are taken into account, including, the local sensing, reporting, and decision/data fusion processes. Accordingly, several important tradeoffs in designing these different phases are identified and formulated as standard optimization problems and their impact on the overall detection performance is thoroughly
investigated. The optimization problems obtained are solved by using appropriate tools from the optimization theory and a number of new spectrum sensing structures are proposed to accommodate the tradeoffs. In addition, performance improvements associated with the proposed spectrum sensing methods are visualized by extensive simulation results.

Keywords: Dynamic spectrum access (DSA), cognitive radio (CR), spectrum sensing, cooperative communications, decision/data fusion, efficiency, nonlinear optimization.

Lisätietoja

Younes Abdi Mahmoudaliloo
younes.abdi@jyu.fi
+358 (0)40 805 4892
Tietotekniikan laitos
kuuluu seuraaviin kategorioihin: