Wirtualna zajętość widma w sieciach radia kognitywnego - algorytmy oceny

Artykuł zawiera ogólny przegląd problemów związanych z inżynierią widma w aspekcie radia kognitywnego, bez wiązania go z jakąkolwiek specyficzną technologią, zakresem częstotliwości lub zastosowaniem. Zajętość taka jest powodowana nieliniowościami w elementach toru transmisyjnego i w otoczeniu. Omawia się w nim podstawowe mechanizmy oraz dyskutuje problemy praktycznego wykorzystania tej nowej technologii. Przedstawia się dwa algorytmy, z których jeden pozwala odpowiedzieć na pytanie, czy dany kanał częstotliwości może być wykorzystany przez radio kognitywne w konkretnej sytuacji. Przytacza się wyniki badań symulacyjnych pokazujące, że wirtualna zajętość może znacznie ograniczać pulę dostępnych kanałów. Drugi algorytm pozwala oszacować prawdopodobieństwo tego rodzaju efektów nieliniowych przy koegzystencji systemów radiowych na danym obszarze geograficznym. Chociaż został on opracowany dla innego zastosowania radia (tzw. CB - citizen band) autorzy proponują, aby zaadaptować go dla potrzeb radia kognitywnego. Dotychczas, przy wyznaczaniu obszarów potencjalnego zastosowania radia kognitywnego nie brano pod uwagę wirtualnej zajętości ani nie zwracano uwagi na konieczność oddzielnego planowanie częstotliwości dla kanałów nadawania i dla kanałów odbioru w radiu kognitywnym. Wspomina się związane z tematem wcześniejsze badania Instytutu Łączności i proponuje się dalsze prace.

This article reviews problems of virtual occupancy of radio spectrum from the perspective of cognitive radio. It is quite general and does not imply any specific technology, application, or frequency. Such occupancy results from nonlinearities in radio transmitters and receivers and in their neighborhood. The process is known also as intermodulation or spectrum enrichment. The paper discusses its mechanisms and problems it creates for practical application of cognitive radio. Then it describes two general algorithms. One of them, answering the question whether or not a given frequency channel can be exploited by cognitive radio to assure its interference free operation, was used in Australia. Simulation results are quoted, which show that the pool of channels available for a cognitive radio can be substantially reduced due to virtual occupancy. The second algorithm calculates the probability of intermodulation interference over a geographical region shared by radio systems. It was originally used in the USA to determine that probability for the "citizen band radio". The authors propose it to be adapter to the case of cognitive radio systems. The article does mention also research undertaken earlier in the EMC Labs. of the National Institute of Telecommunications in Wroclaw in that area and propose their continuation.