Tesis doctoral de Miguel Lopez Benitez
La política de asignación de espectro en uso desde los primeros días de las comunicaciones radio ha demostrado resultar efectiva en el control de la interferencia entre los sistemas de radiocomunicaciones. Sin embargo, la incesante proliferación de nuevos operadores, servicios y tecnologías de acceso radio durante los últimos años ha dado lugar, bajo este estático régimen regulatorio, al agotamiento de las bandas espectrales con características de radiopropagación comercialmente atractivas. Varias medidas de ocupación espectral han demostrado, sin embargo, que el espectro se encuentra en su mayor parte infrautilizado, indicando así que los aparentes problemas de agotamiento del espectro se deben no tanto a la escasez física de recursos espectrales sino más bien a políticas de gestión del espectro estáticas e inflexibles. Esta situación ha motivado la aparición métodos de dinámicos de acceso al espectro (dynamic spectrum access, dsa) basados en el paradigma de la tecnología radio cognitiva (cognitive radio, cr). La idea básica es permitir que usuarios secundarios o sin licencia accedan de manera oportunista y no interferente a ciertas bandas asignadas pero temporalmente no utilizadas por los sistemas radio primarios o con licencia. debido a la naturaleza oportunista de este principio, el comportamiento y rendimiento de una red dsa/cr depende del patrón de ocupación espectral del sistema primario. El modelado realista y preciso de dichos patrones resulta por lo tanto imprescindible y de gran utilidad en el estudio de las redes dsa/cr. El campo de aplicación de modelos de ocupación espectral abarca desde estudios analíticos hasta el diseño y dimensionado de redes dsa/cr así como el desarrollo de innovadoras herramientas de simulación y técnicas dsa/cr más eficientes. El modelado del espectro en el contexto dsa/cr constituye un área de investigación todavía inexplorada. La presente tesis abarca el problema del modelado del uso del espectro en el marco de las redes dsa/cr, aportando un extenso conjunto de modelos realistas capaces de capturar y reproducir con precisión las propiedades estadísticas del uso del espectro en sistemas de comunicaciones radio reales, en las dimensiones temporal, frecuencial y espacial. la primera parte de la tesis se ocupa del desarrollo de un marco metodológico unificado para la realización de medidas espectrales en el contexto dsa/cr y presenta los resultados de una exhaustiva campaña de medidas llevada a cabo sobre una amplia variedad de ubicaciones y escenarios en el área metropolitana de barcelona, con el fin de identificar potenciales bandas de interés para futuros despliegues dsa/cr. Este estudio constituye el primero de estas características bajo el ámbito de la regulación del espectro en españa y uno de los primeros en europa. La segunda parte trata varios aspectos específicos relacionados con el procesado de las medidas para extraer los patrones de ocupación espectral, lo cual guarda relación con el problema de detección del espectro (spectrum sensing) en redes dsa/cr. En primer lugar, se evalúa experimentalmente el rendimiento del método de detección de energía, el más ampliamente empleado en el marco dsa/cr. Los resultados de este estudio motivan posteriormente el desarrollo un modelo teórico-empírico de rendimiento más preciso así como un método de detección de energía mejorado capaz de incrementar el rendimiento del esquema convencional preservando un nivel similar de complejidad, coste computacional y aplicabilidad. Finalmente, los resultados de estos estudios se aplican en la tercera parte de la tesis al desarrollo de modelos innovadores de uso del espectro en las dimensiones temporal (en versión discreta y continua), frecuencial y espacial. Los modelos propuestos pueden integrarse en una aproximación de modelado unificada, proporcionando así una caracterización completa del uso del espectro en sistemas reales para su uso en el análisis, diseño y simulación de las futuras redes dsa/cr
Datos académicos de la tesis doctoral «Spectrum usage models for the analysis, design and simulation of cognitive radio networks«
- Título de la tesis: Spectrum usage models for the analysis, design and simulation of cognitive radio networks
- Autor: Miguel Lopez Benitez
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 20/07/2011
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Fernando Jose Casadevall Palacios
- Tribunal
- Presidente del tribunal: ramon Agusti comes
- Fernando Pérez fontán (vocal)
- Javiermanuel Gozalvez sempere (vocal)
- ferran Adelantado freixer (vocal)