ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2016, № 11 · МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ЗАДАЧАХ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Статистический анализ усреднённой вероятности правильного обнаружения для случая энергетического приёмника в условиях многолучевого распространения

А.С. Гвоздарев1, М.А. Гуляева1

1 Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова, Россия
Полный текст (PDF) УДК 621.3.09 EDN XYERQZ

Аннотация

В работе на примере энергетической схемы принятия решения системой когнитивного радио о занятости некоторой частотной полосы рассмотрена задача анализа зависимости усреднённой вероятности правильного обнаружения от параметров многолучевого канала, в котором происходит распространение сигнала. Использованы модели каналов k-μ и η-µ, представляющие собой обобщение большого числа существующих и часто используемых на практике моделей: Рэлея, Райса, Накагами, Хойта, логнормальной, односторонней нормальной и др. Проведён анализ зависимости величины отношения сигнал/шум, требуемого для достижения вероятности правильного обнаружения на уровне 0.9, от параметров рассматриваемых каналов.

  • энергетический приёмник
  • вероятность правильного обнаружения
  • многолучевое рассеяние
Abstract (in English)

The dependency of an average probability of correct detection upon the parameters of the multipath fading channel is studied on the example of an energy-based scheme for white space detection in cognitive radio systems. The k-μ and η-µ composite channel models (which are the generalization of a wide variety of existing models, like Rayleigh, Rice, Nakagami, Hoyt, log-normal, one sided normal, etc) are used. For the case of integer-valued parameters we obtained closed analytical expression for averaged probability of detection. This expression was obtained on the base of earlier solution for more general channel model which takes into account possible loss of visibility (shadow effects). A numerical analysis (with subsequent physical interpretation) is carried out for the dependence of signal-to-noise ratio, which is required for correct detection probability on the 0.9 level, upon the parameters of the considered models: the number of multipath clusters µ (which represents multipath clustering effects) and the ratio between the total power of the dominant components and the total power of the scattered waves k for k-μ ; the ratio between in-phase and quadrature components η and the number of multipath clusters µ for η-µ ; number of degrees of freedom u (a parameter of the energy-based detection scheme). The performed study of the parameters’ joined influence upon the channel characteristics can be used at the channel estimation stage (for further compensation or equalization).

Для цитирования

Гвоздарев А.С., Гуляева М.А. Статистический анализ усреднённой вероятности правильного обнаружения для случая энергетического приёмника в условиях многолучевого распространения // Журнал радиоэлектроники. – 2016. – № 11.

Литература

  1. Гурьянов И.О. Когнитивное радио: новые подходы к обеспечению радиочастотным ресурсом перспективных радиотехнологий // ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ, 2012, №8, с. 5-8
  2. Axell E., Leus G., Larsson E.G., Poor H.V. Spectrum Sensing for Cognitive Radio: State-of-the-Art and Recent Advances // IEEE Signal Processing Magazine - May 2012 - Vol.29 - №.3 - Pp.101-116.
  3. Wang W. Cognitive Radio Systems. - In-Tech, 2009. - 340.
  4. Zeng Y., Liang Y.-Ch., Hoang A.T. and Zhang R. A Review on SpectrumSensing for Cognitive Radio: Challenges and Solutions // Journal on Advances in Signal Processing, EURASIP - May 2010 - Pp.101-116.
  5. Khatib M. Advanced Trends in Wireless Communications. - In-Tech, 2011. - 520.
  6. Yacoub M. D. The α-μ distribution: A physical fading model for the stacy distribution // IEEE Transactions on Vehicular Technology. - 2007. - Vol. 56 - № 1. - Pp. 27-34.
  7. Yacoub M. D. The κ-µ distribution and the η-µ distribution // IEEE Antennas and Propagation Magazine - Feb. 2007 - Vol. 49 - №. 1. - Pp. 68-81.
  8. Yilmaz F., Alouini M.-S. Product of the powers of generalized nakagami-m variates and performance of cascaded fading channels // Proceedings of IEEE Global Telecommunications Conference, 2009. - Pp. 1-8.
  9. Sofotasios P. C., Freear S. The k -μ/gamma composite fading model, in Proc. IEEE ICWITS, Hawaii, USA. - Aug. 2010.
  10. Rabelo G. S., Yacoub M. D. The k-μ Extreme Distribution // IEEE Transactions on Communications. - Oct. 2011. - Vol. 59. - № 10. - Pp. 2776-2785.
  11. Urkuwitz H. Energy Detection of Unknown Deterministic Signals // Proceedings of the IEEE. - 1967. - Vol. 55. - №.4. - Pp. 523-531.
  12. Шахтарин Б. И. Обнаружение сигналов. Учебное пособие для вузов. - 3-е изд., стереотип. - М.: Горячая линия-Телеком, 2014. - 526 с.
  13. Shellhammer S. Performance of the Power Detector IEEE 802.22-06/0075r0. - May, 2006.
  14. Гвоздарев А.С. Вероятность энергетического обнаружения сигнала в условиях многолучевого канала с замираниями // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: Материалы 24 Международной конференции, Севастополь, 2014. - С. 215-216.
  15. IEEE 802.22, "Part 22: Cognitive wireless RAN medium access control (MAC) and physical layer (PHY) specifications: Policies and procedures for operation in the TV bands", June 2011.