Spectrum Sensing Performance Analysis

Abstract

[ANGLÈS] The ever-increasing demand for higher data rates in wireless communications in the face of limited or underutilized spectral resources has motivated the introduction of cognitive radio. The main idea of Cognitive Radio is to exploit underutilized spectral resources by reusing this spectrum in an opportunistic manner. Primary or licensed users are the owners of the licensed spectrum while the secondary or unlicensed users transmit and receive signals only when they detect that the primary users are inactive. By means of Spectrum Sensing the secondary users must decide if the licensed users are inactive or not, in order to know if they can use the spectrum. For this reason it is so important to develop and improve effective methods of Spectrum Sensing, because if the secondary users are detecting that the primary ones are inactive but really they are not, the communications of the unlicensed users could interfere with the communications of the licensed one, and it is crucial to avoid this situations. Also another undesirable situation (but not as crucial as the one above) could be that the secondary users are detecting that the primary users are active but really they are not, thus the secondary users will be wasting the unused spectrum. In order to evaluate the quality of the different methods of Spectrum Sensing, in this degree thesis different methods are applied over OFDM signals in order to compute the analytical and simulated ROC curves of each method and to compare them.

[CASTELLÀ] La creciente demanda de velocidades de transmisión más elevadas, en presencia de los recursos espectrales limitados o infrautilizados, ha motivado la introducción de radios cognitivas. La idea principal de la Radio Cognitiva consiste en explotar los recursos espectrales infrautilizados mediante la reutilización oportunista de estos. Los usuarios primarios o usuarios con licencia son los propietarios del espectro mientras que los usuarios secundarios o usuarios sin licencia solo pueden recibir o transmitir señales cuando detectan que los usuarios primarios están inactivos y el espectro está libre. Mediante el censado o detección del espectro (Spectrum Sensing) los usuarios secundarios han de decidir si los usuarios con licencia se encuentran inactivos o no, para saber si pueden o no utilizar el espectro. Por todo esto es tan importante el desarrollo y mejora de métodos de censado del espectro efectivos, porque si los usuarios secundarios detectasen que los usuarios con licencia están inactivos cuando en realidad no lo están, sus respectivas señales podrían interferirse, y es crucial evitar este tipo de situaciones. También se podría dar el caso contrario (aunque no es tan importante como el caso anterior) de que los usuarios secundarios detectasen que el usuario principal está activo cuando realmente no lo está y en consecuencia estarían desperdiciando el espectro libre. Para llevar a cabo el análisis de la calidad de los diferentes métodos de censado del espectro, se calcularán y compararán las curvas ROC analíticas y simuladas de cada método, aplicando estos sobre señales OFDM.

[CATALÀ] La creixent demanda de velocitats de transmissió cada cop més elevades, en presencia de recursos espectrals limitats o infrautilitzats, ha motivat l'introducció de ràdios cognitives. La idea principal de la Ràdio Cognitiva consisteix en explotar els recursos espectrals infrautilitzats mitjançant la reutilització oportunista d’aquests. Els usuaris primaris o usuaris amb llicència son els propietaris de l’espectre mentre que els usuaris secundaris o usuaris sense llicència només poden transmetre o rebre senyals quan detecten que els usuaris primaris es troben inactius I l’espectre està lliure. Mitjançant el censat o detecció de l’espectre (Spectrum Sensing) els usuaris secundaris han de decidir si els usuaris amb llicència es troben o no inactius, per tal de saber si poden utilitzar o no l’espectre. Per tot això es tan important el desenvolupament i millora de mètodes de censat de l’espectre efectius, perquè si per exemple els usuaris secundaris detectessin que els usuaris amb llicència es troben inactius quan en realitat no, les seves respectives senyals es podrien interferir, i es molt important evitar aquests tipus de situacions. També es podria donar el cas oposat (encara que no es tan important com el cas anterior) de que els usuaris secundaris detectessin que l’usuari principal es troba actiu quan en realitat no, llavors els usuaris secundaris estarien desaprofitant l’espectre lliure. Per portar a terme l’anàlisi de la qualitat dels diferents mètodes de censat de l’espectre, es calcularan i compararan les corbes ROC analítiques i simulades de cada mètode, aplicant els mateixos sobre senyals OFDM.