Multiband Spectrum Sensing via Edge Detection Using a Wavelet Approach

Ricardo Tadashi Kobayashi, Lucas Claudino, Aislan Gabriel Hernandes, Taufik Abrão

DOI: 10.14209/sbrt.2016.199

Keywords: Cognitive radio multiband spectrum sensing Gaussian filtering Welch PSD estimation

Abstract

In cognitive radio (CR), the sensed aggregate bandwidth could be as large as several GHz. This is especially challenging if the bandwidths and central frequencies of the sensed signals are unknown and need to be detected. This work discusses a new method for multi-band spectrum-sensing based in edge detection. The proposed method uses a Welch power-spectrum-density (PSd) estimate and a multi-scale Wavelet approach to reveal the spectrum transition (edges), which is deployed to characterize the spectrum occupancy in CR scenarios where the operating frequency limits of the primary users are unknown. The focus in this work is to improve the performance of the multiband spectrum sensor by refining the edge location and error correcting misleading detections. In order to do so, a comprehensive analytical description and numerical analysis have been carried out by focusing on orthogonal-frequencydivision- multiplexing (OFDM) signals. Also, numerical results corroborate and give support to the effectiveness of the proposed multiband spectrum sensing method.

Download

Avaliação do potencial máximo de speedup usando Tiles para compressão de vídeo paralela segundo o padrão HEVC

Iago Storch, Daniel Palomino, Bruno Zatt, Luciano Agostini

DOI: 10.14209/sbrt.2016.200

Keywords: paralelismo compressão vídeo tiles

Abstract

Este artigo apresenta uma análise da paralelização na compressão de vídeo de acordo com o padrão HEVC utilizando Tiles. Diferentes configurações de Tiles são avaliadas considerando duas variáveis principais: (1) speedup e (2) eficiência de compressão. Primeiro discutimos como as características do conteúdo podem influenciar na divisão da carga computacional utilizando a configuração de Tiles uniformes. Em seguida, vários vídeos são comprimidos utilizando diferentes configurações de Tiles para analisar o speedup resultante junto com a eficiência de compressão. Como conclusão, mostramos que existe potencial para melhorar em até 18,9% o speedup da compressão de vídeo utilizando o HEVC paralelizado através do uso de diferentes configurações de Tiles causando uma variação desprezível na eficiência de compressão.

Download

Hadamard Ratio Spectrum Sensing in Realistic CRN Channels

Lucas Claudino, Ricardo Kobayashi, Taufik Abrão

DOI: 10.14209/sbrt.2016.201

Keywords: Cognitive Radio Spectrum Sensing Hadamard Ratio Rayleigh fading Path loss

Abstract

Cognitive radio networks (CRN) are constantly in need for new technologies able to improve their performance. Hence, study of new spectrum sensing (SS) techniques and devices is extremely important for a development of more accurate and sensible devices. The Hadamard ratio-based spectrum sensor (HrS) is a robust method able to accurately sense the presence of a wireless signal by applying a statistic test based on maximumlikelihood (ML) of collected signal data. A further performance analysis of HrS techniques under realistic MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output) fading channels is the contribution of this work. As a result, simulations aim to demonstrate its efficiency and how applicable would be a HrS procedure when inserted in real non-line-of-sight (NLOS) MIMO channel scenarios.

Download

Um novo modelo para o algoritmo de Pseudo Projeções Afins com ordem deficiente e incluindo efeitos de inicialização

Juan L. Marin, José C. M. Bermudez, Márcio H. Costa

DOI: 10.14209/sbrt.2016.206

Keywords: Filtragem Adaptativa Algoritmo de Pseudo Projeções Afins Análise Estocástica Identificação de Sistemas

Abstract

Este trabalho apresenta um novo modelo para o comportamento do algoritmo de Pseudo Projeções Afins (PAP). O novo modelo considera situações de interesse prático ainda não estudadas na literatura, como a implementação com ordem deficiente, passo não unitário e efeitos de inicialização. O sinal de entrada é modelado como um processo autoregressivo (AR) com ordem que pode ser superior à ordem de projeção do algoritmo. Hipóteses simplificadoras usadas nas análises existentes são reavaliadas, e uma generalização do estimador de mínimos quadrados do processo AR é usada para simplificar a análise no cenário de ordem deficiente. Novos modelos são obtidos para o comportamento médio dos coeficientes e para a evolução do erro quadrático médio de estimação. Resultados de simulações de Monte Carlo ilustram a acurácia dos novos modelos.

Download

Sensing-Throughput Tradeoff in Cognitive Radio Network

Aislan Gabriel Hernandes, Taufik Abrão

DOI: 10.14209/sbrt.2016.202

Keywords: Cognitive Radio Network Secondary User Primary User Spectrum Sensing Energy Detection Throughput Maximization

Abstract

This paper deals with the relationship between the sensing time and throughput in a cognitive radio network (CRN) using energy detector (ED). The sensing time is a period in the medium access control (MAC) protocol that the secondary user (SU) spent to sensing the spectrum. This parameter is critical to determine the performance of the SU and the interference to primary user (PU). In cognitive radio (CR), increasing the sensing time is equivalent to increase the SU performance; accordingly, the throughput of the SU decrease, reducing the SU quality of service (QoS). Such configuration set a tradeoff between sensing time and throughput. In this contribution, the sensing-throughput optimization (STO) problem is formulated to deal with such tradeoff, where the throughput of the SU is maximized. The STO resulting in a convex nonlinear optimization problem (NLP) that can be solved using efficient solvers. Numerical analysis examines the performance of the ED when the throughput is maximized, as well when distinct parameters values are assumed.

Download

Damping Factor Analysis on Large Scale MIMO Detector Based on Message Passing

Alex Miyamoto Mussi, Taufik Abr˜ao

DOI: 10.14209/sbrt.2016.207

Keywords: Low complexity MIMO detector message passing damping messages Markov random fields graphical models

Abstract

A message passing detector based on belief propagation (BP) algorithm for Markov random field (MRF) graphical model, named MRF-BP, is analysed under large scale MIMO scenarios. The contribution of this work consists of the analysis of message damping method, applied to such MRF-BP detector. A damping factor variation under different number of antennas configuration and SNR regions is considered; BER performance and computational complexity are evaluated over different scenarios. Numerical Results lead to a great performance gain with message damping with no extra computational complexity, although with low number of antennas the damping factor value needs carefully be chosen. Besides, based on the proposed analysis an optimal value for the damping factor is evaluated for different number of antennas scenarios.

Download

Protocolo de Retransmissão Incremental Híbrido em Sistemas Cooperativos Cognitivos de Dois Saltos com Compartilhamento Espectral

Jéssica de Paulo Rodrigues, Daniel Benevides da Costa, Rafael Timóteo de Sousa Jr., Flávio Elias G. de Deus

DOI: 10.14209/sbrt.2016.203

Keywords: Comunicação cooperativa sistemas rádio cognitivo compartilhamento espectral protocolo incremental híbrido probabilidade de outage

Abstract

Neste artigo, o desempenho de sistemas cooperativos cognitivos de dois saltos com compartilhamento espectral ´e investigado assumindo um protocolo de retransmissão incremental híbrido no nó relay. Empregando um combinador por raz˜ao máxima no terminal destino e considerando desvanecimento Rayleigh, uma expressão exata e em forma fechada para a probalidade de outage fim-a-fim é obtida e validada através de simulação Monte Carlo. Resultados numéricos são apresentados com o intuito de avaliar o efeito da perda de percurso, distância entre nós e o limiar de interferência da rede primária no desempenho sistêmico

Download

Balanceamento de carga cognitivo em redes móveis heterogêneas e auto-organizáveis

Cesar A. Sierra Franco, José Roberto B. de Marca

DOI: 10.14209/sbrt.2016.208

Keywords: Balanceamento de carga redes móveis redes heterogêneas redes cognitivas

Abstract

A contínua evolução das tecnologias móveis celulares e o uso de topologias de rede com maior densificação de estações rádio-base, têm gerado novos desafios em termos de configuração e otimização do sistema. Especificamente, nos cenários denominados heterogêneos que misturam o uso de macro e pico células, o balanceamento de carga ´e um desses desafios dado que os terminais selecionam usualmente a estação r´adio-base da qual recebem o sinal com a maior potência. Este artigo propõe um esquema de expansão dinâmica da célula baseado em uma abordagem de aprendizado automático. Simulações ao nível do sistema mostraram a efetividade desta abordagem para expandir dinamicamente a cobertura das pico células conforme as condições de tráfego, balanceando a carga e melhorando o desempenho dos usuários.

Download

Avaliação de Algoritmos de Localização Indoor baseados em Mapa de Assinatura de WLANs

Antonio Regilane L. Paiva, F. Rodrigo P. Cavalcanti, Hitalo J.B. Nascimento

DOI: 10.14209/sbrt.2016.209

Keywords: Sistema de poscionamento local localização 2D WLAN simulador

Abstract

Há um crescente número de trabalhos sobre WIPSs (WLAN-based Indoor Positioning System), sistema de posicionamento local sem infraestrutura dedicada, baseado em redes locais sem fios (WLANs). Algoritmos de localização para esses sistemas são constantemente propostos, requerendo sua implementação para validação e configuração. O presente trabalho apresenta um simulador interativo para análise de algoritmos de localização 2D baseados em Mapas de Assinatura de RSSI (indicador de intensidade do sinal recebido). O simulador foi implementado em Matlab. Por fim, um WIPS foi implementado em uma residência para a validação do simulador.

Download

Alinhamento de sinais obtidos em trajetórias fechadas utilizando um conjunto genérico de sensores

Allan F. da Silva, Lucas A. Thomaz, Eduardo A. B. da Silva, Sergio L. Netto, Guilherme P. S. de Carvalho, Ramon R. Costa PEE, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil, Jose F. L. de Oliveira, Alex F. Neves

DOI: 10.14209/sbrt.2016.210

Keywords: Alinhamento de Sinais SLAM Câmera Móvel Detecção de Objetos

Abstract

Este trabalho apresenta uma nova abordagem para o problema de alinhamento de dados obtidos por sensores em trajetórias similares em momentos distintos. Aqui, sinais são alinhados através de medidas de correlação obtidas por sensores genéricos sincronizados com o sinal de interesse. Os sinais aqui utilizados são gerados a partir de uma trajetória em circuito fechado, de forma que para simplificar o cálculo, é necessário se identificar o período fundamental do sinal e, com ele, segmentar o sinal em uma volta exata. A técnica proposta permite o alinhamento preciso dos sinais, conforme mostram os resultados experimentais obtidos em dados extraídos de ambientes reais

Download