Γνωστικές Επικοινωνίες Σε Φυσικό Στρώμα Και Επίπεδο Mac

Abstract

Η αλματώδης αύξηση των υπηρεσιών ασύρματης επικοινωνίας έχει οδηγήσει στην ελαχιστοποίηση του διαθέσιμου εύρους συχνοτήτων, γεγονός που καθιστά το φάσμα ραδιοσυχνοτήτων σπάνιο φυσικό πόρο. Ωστόσο, μελέτες έχουν δείξει ότι το φάσμα χρησιμοποιείται μη αποδοτικά εξαιτίας της στατικής εκχώρησής του που επιτρέπει τη χρησιμοποίησή του μόνο από αδειοδοτημένους φορείς. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της τεχνολογίας των γνωστικών επικοινωνιών σε φυσικό στρώμα και επίπεδο MAC. Οι γνωστικές ραδιοεπικοινωνίες συνιστούν μία νέα μέθοδο αύξησης της χρησιμοποίησης του φάσματος μέσω της ευκαιριακής φασματικής πρόσβασης δευτερευόντων συστημάτων. Για να το επιτύχουν αυτό πρέπει να ανιχνεύουν το φάσμα ώστε να εντοπίζουν αξιόπιστα τις ευκαιρίες μετάδοσης. Παράλληλα, η χρήση της διαμόρφωσης OFDM αντιμετωπίζει με άριστο τρόπο τις δυσχέρειες που προκαλεί ο ασύρματος δίαυλος και δίνει τη δυνατότητα πληρέστερης αξιοποίησης των φασματικών κενών μέσω της απενεργοποίησης των υποφερουσών που αντιστοιχούν σε κατειλημμένο φάσμα. Στα συστήματα γνωστικών ραδιοεπικοινωνιών η δυναμική φασματική πρόσβαση συνεπάγεται τη δημιουργία πιθανότητας παρεμβολής στο πρωτεύον σύστημα. Στόχος είναι η ελαχιστοποίηση των παρεμβολών μέσω ελέγχου της ισχύος, ώστε να μην υποβαθμίζεται η ποιότητα υπηρεσίας του πρωτεύοντος συστήματος. Το στρώμα ζεύξης δεδομένων στα συστήματα γνωστικών ραδιοεπικοινωνιών πρέπει να κάνει χρήση κάποιας μορφής συνεργατικότητας μεταξύ των χρηστών για την ανταλλαγή της πληροφορίας ανίχνευσης φάσματος και το συγχρονισμό πομπού και δέκτη στα ίδια κανάλια. Οι ιδιαιτερότητες αυτές επιβάλλουν τη διαστρωματική σχεδίαση του πρωτοκόλλου MAC, καθώς χαρακτηριστικά του φυσικού στρώματος υπεισέρχονται στη σχεδίαση του ανώτερου στρώματος. Για τη βελτίωση της απόδοσης του πρωτοκόλλου προτείνεται η χρήση ορισμένων αλγορίθμων και τεχνικών ενισχυτικής μάθησης που συμβάλλουν στη βελτιστοποίηση της λειτουργίας των συστημάτων γνωστικών ραδιοεπικοινωνιών.