Ochrona użytkowników pierwotnych w systemie radia

Paweł Kryszkiewicz
Politechnika Poznańska
Stypendysta projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych
za strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu
Operacyjnego Kapitał Ludzki
Ochrona użytkowników pierwotnych w systemie radia
kognitywnego z wykorzystaniem techniki NC-OFDM
Prognoza „Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast
Update, 2010–2015” przewiduje, że na przestrzeni 5 lat zapotrzebowanie na bezprzewodowy
dostęp do Internetu, wzrośnie około 26 razy. Współczesne systemy radiowe, uwzględniając
najnowsze np. LTE advanced, mogą nie podołać temu wyzwaniu z uwagi na licencjonowane,
ściśle ograniczone pasma widma elekromagnetycznego przydzielone dla takich systemów.
Radio kognitywne poprzez dostęp do pasm częstotliwości licencjonowanych przez inne
systemy, w przypadku ich nieaktywności, może zwiększyć zdecydowanie efektywność
wykorzystania widma elektromagnetycznego. Powszechnie rozważane jest wykorzystanie w
takim systemie modulacji OFDM, a szczególnie jej odmiany z nieciągłym blokiem zajętych
podnośnych tzw. NC-OFDM, która poza licznymi zaletami ma również wady: wysoki
stosunek mocy szczytowej do średniej oraz stosunkowo silne wstęgi boczne poszczególnych
zmodulowanych
podnośnych.
Przykładowy
scenariusz
wykorzystania
tej
modulacji
przedstawiono na Rysunku 1. Sygnał radia kognitywnego wprowadzony jest po obu stronach
RADIO KOGNITYWNE
MOC
REDUKCJA MOCY
POZAPASMOWEJ
SYSTEM PIERWOTNY
CZĘSTOTLIWOŚĆ
Rysunek 1 Schemat ideowy współistnienia system kognitywnego i pierwotnego.
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
systemu pierwotnego (tzn. licencjonowanego). Aby nie zakłócić systemów niekognitywnych
konieczne jest zapewnienie redukcji mocy transmitowanej pozapasmowo. W ramach prac
nad doktoratem rozważane są modyfikacje modulatora NC-OFDM dla zastosowania w
systemie radia kognitywnego, a w szczególności metody redukcji zakłóceń pozapasmowych.
Pomimo istnienia w literaturze szeregu algorytmów realizujących kształtowanie widma
zazwyczaj są one zbyt złożone obliczeniowo albo nie uwzględniają niedoskonałości
rzeczywistych układów radiowych. Aby nie popełnić tego błędu praca doktoranta nie
ogranicza się jedynie do analiz teoretycznych czy symulacyjnych, ale wykorzystana jest
również platforma radia programowalnego USRP (Rysunek 2).
Aktualnie
rozważa
się
wykorzystanie radia kognitywnego w
paśmie naziemnej telewizji cyfrowej.
Jest to pasmo szczególnie atrakcyjne z
uwagi na panujące w nim dobre warunki
propagacyjne, co pozwala osiągać duży
zasięg
transmisji
przypadku
przydatny
dostarczania
np.
w
szybkiego
dostępu do Internetu na tereny wiejskie.
Istnienie takiej infrastruktury pozwoli w
następnym
kroku
na
podniesienie
innowacyjność na tamtym obszarze.
Rysunek 2 Testy metody kształtowania widma z użyciem
platformy USRP. (Autor: P. Kryszkiewicz)
Można również mówić o radiu kognitywnym jako innowacji z korzyściami społecznymi
poprzez zastosowanie w systemie łączności służb ratowniczych na terenach dotkniętych
kataklizmami. Z punktu widzenia małych firm dostarczających dostęp do Internetu poprzez
bezprzewodowe lokalne sieci komputerowe scenariusz bezpłatnego użycia w tym celu radia
kognitywnego pracującego w paśmie telewizji naziemnej jest obiecujący. Pozwoli rozszerzyć
obszar działań, zwiększy liczbę klientów, ale również zwiększy konkurencję na danym
obszarze obniżając ceny usług telekomunikacyjnych. Popyt na stosunkowo tanią, szybką i
zawsze dostępną telekomunikację bezprzewodową jest dostrzegalny wśród operatorów
telekomunikacyjnych, których sieci powinny rozwijać się wraz ze wzrostem popytu klientów,
zgodnie z prognozą Cisco. Częsty udział operatorów i przedsiębiorstw telekomunikacyjnych
w projektach i konferencjach międzynarodowych poświęconych radiu kognitywnemu
wskazują na próbę rozwiązania problemu narastającego ruchu właśnie przy pomocy tej
technologii.
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego