Jantakun analysis of throughput in narrowband cognitive radio networks over fading channels: a collaborative spectrum sensing approach

• Autorzy: Alam Sk. Shariful , Mallick Shishir

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2021.08.18

Warianty tytułu

PL

Analiza przepustowości w wąskopasmowych sieciach radiowych kognitywnych w kanałach zanikających: metoda oparta na współpracy wykrywania widma

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Spectrum is a valuable resource for wireless communication technologies. Recent studies show that the scarcity of spectrum generates dominant interest for research in wireless communications. As spectrum is a natural resource, the only alternative to meet up spectrum inefficiency is to exploit the unutilized or underutilized spectrum accurately using the concept of Cognitive Radios (CRs). Cooperation among the CR nodes provide the best sensing performance utilizing maximum accuracy compared to other sensing approaches. Hence, maximum throughput is guaranteed with reliable data transmission. In this research article, the sensing-throughput trade-off issues are analysed for both stand-alone and cooperative cases. We use an energy detection scheme to measure the detection performances due to its operational simplicity and low-cost in use. The attemptable throughput of the cooperative CR network (CRN) is maximized while the services to licensed users are not being hampered. The more the CR nodes are in cooperation, the higher the detection performance which consecutively enriches throughput. The achievements of attainable throughput are supported under Rayleigh and Rician fading channels.

PL

Widmo to cenne źródło technologii komunikacji bezprzewodowej. Ostatnie badania pokazują, że niedobór widma generuje dominujące zainteresowanie badaniami nad komunikacją bezprzewodową. Ponieważ widmo jest zasobem naturalnym, jedyną alternatywą dla zaradzenia nieefektywności widma jest dokładne wykorzystanie niewykorzystanego widma przy użyciu koncepcji radia kognitywnego (CR). Współpraca między węzłami CR zapewnia najlepszą wydajność wykrywania przy maksymalnej dokładności w porównaniu z innymi podejściami wykrywania. Dzięki temu maksymalna przepustowość jest gwarantowana przy niezawodnej transmisji danych. W tym artykule przeanalizowano kwestie kompromisu między czujnikami a przepustowością zarówno dla przypadków samodzielnych, jak i kooperacyjnych. Używamy schematu wykrywania energii do pomiaru wydajności wykrywania ze względu na jego prostotę operacyjną i niski koszt użytkowania. Przepustowość kooperacyjnej sieci CR (CRN) jest maksymalizowana, podczas gdy usługi dla licencjonowanych użytkowników nie są utrudnione. Im bardziej węzły CR współpracują, tym wyższa wydajność wykrywania, co sukcesywnie zwiększa przepustowość. Osiągnięcia osiągalnej przepustowości są obsługiwane przez kanały zanikania Rayleigh.

Słowa kluczowe

EN

cognitive radio; decision fusion; fading channel; collaborative spectrum sensing; throughput

PL

radio kognitywne; widmo; komunikacja bezprzewodowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 97, nr 8
• Strony: 104--108
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Alam Sk. Shariful

• Astrocent@Nicolaus Copernicus Astronomical Center(CAMK-PAN), Warsaw, Poland

autor

Mallick Shishir

• Department of Computer Science and Engineering, Bangladesh University, Dhaka, Bangladesh

Bibliografia

• [1] D. Čabrić, S. Mishra, D. Willkomm, R. Brodersen, and A. Wolisz, “A cognitive radio approach for usage of virtual unlicensed spectrum,” Berkeley Wireless Research Center White Paper, Jan. 2005.
• [2] Y. Liang, Y. Zeng, E. C. Y. Peh, and A. T. Hoang, “Sensing-Throughput Tradeoff for Cognitive Radio Networks,” IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 7, no. 4, pp. 1326–1337, Apr. 2008, doi: 10.1109/TWC.2008.060869.
• [3] Sk. S. Alam, M. Lucio, and C. S. Regazzoni, “Opportunistic Spectrum Access of Sparse Wideband in Stand-Alone and Cooperative Cognitive Radio Networks,” in 2015 IEEE International Conference on Smart City/SocialCom/SustainCom (SmartCity), Dec. 2015, pp. 811–813, doi: 10.1109/SmartCity.2015.167.
• [4] S. S. N, C. Cordeiro, and K. Challapali, “Spectrum agile radios: utilization and sensing architectures,” in First IEEE International Symposium on New Frontiers in Dynamic Spectrum Access Networks, 2005. DySPAN 2005., Nov. 2005, pp. 160–169, doi: 10.1109/DYSPAN.2005.1542631.
• [5] T. X. Quach, H. Tran, E. Uhlemann, and M. T. Truc, “Secrecy Performance of Cooperative Cognitive Radio Networks Under Joint Secrecy Outage and Primary User Interference Constraints,” IEEE Access, vol. 8, pp. 18442–18455, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.2968325.
• [6] A. S. B. Habib, S. Mallick, A. S. Ahmed, S. S. Alam, and A. S. Ahmad, “Performance Appraisal of Spectrum Sensing in Cognitive Radio Network,” in 2018 4th International Conference on Electrical Engineering and Information Communication Technology (iCEEiCT), Sep. 2018, pp. 162–167, doi: 10.1109/CEEICT.2018.8628132.
• [7] F. F. Digham, M. Alouini, and M. K. Simon, “On the Energy Detection of Unknown Signals Over Fading Channels,” IEEE Transactions on Communications, vol. 55, no. 1, pp. 21–24, Jan. 2007, doi: 10.1109/TCOMM.2006.887483.
• [8] T. Yucek and H. Arslan, “A survey of spectrum sensing algorithms for cognitive radio applications,” IEEE Communications Surveys Tutorials, vol. 11, no. 1, pp. 116–130, First 2009, doi: 10.1109/SURV.2009.090109.
• [9] Y. Jiao, P. Yin, and I. Joe, “Clustering scheme for cooperative spectrum sensing in cognitive radio networks,” IET Communications, vol. 10, no. 13, pp. 1590–1595, 2016, doi: https://doi.org/10.1049/iet-com.2015.0865.
• [10] A. Rauniyar, J. M. Jang, and S. Y. Shin, “Optimal Hard Decision Fusion Rule for Centralized and Decentralized Cooperative Spectrum Sensing in Cognitive Radio Networks,” JACN, vol. 3, no. 3, pp. 207–212, 2015, doi: 10.7763/JACN.2015.V3.168.
• [11] Jiaqi Duan and Y. Li, “Performance analysis of cooperative spectrum sensing in different fading channels,” in 2010 2nd International Conference on Computer Engineering and Technology, Apr. 2010, vol. 3, pp. V3-64-V3-68, doi: 10.1109/ICCET.2010.5485771.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).