Введение........................................................................................................................... 5
1 Анализ методов динамического доступа к спектру в системах когнитивного
радио ............................................................................................................................... 14
1.1 Анализ общей концепции и требований к построению систем
когнитивного радио ................................................................................................... 14
1.2 Обзор существующих методов динамического доступа к спектру в
системах когнитивного радио................................................................................... 24
1.2.1 Анализ методов обнаружения свободных участков радиочастотного
спектра...................................................................................................................... 24
1.2.1.1 Согласованный фильтр........................................................................ 26
1.2.1.2 Циклостационарный обнаружитель................................................... 27
1.2.1.3 Энергетический обнаружитель........................................................... 28
1.2.2 Анализ методов предоставления свободного участка радиочастотного
спектра вторичному пользователю ....................................................................... 30
1.2.2.1 Предоставление радиочастотного спектра по пилот каналу........... 31
1.2.2.2 База данных использования радиочастотного спектра .................... 33
1.2.2.3 Непосредственное автономное зондирование спектра .................... 39
1.2.2.4 Прогнозирование состояния занятости спектра ............................... 42
1.3 Постановка и формализация задачи научного исследования ...................... 45
1.4 Выводы по главе 1 ............................................................................................ 48
2 Разработка алгоритмов интеллектуальной перестройки частоты вторичного
пользователя в системах когнитивного радио ........................................................... 51
2.1 Алгоритм оценки (мониторинга) состояния спектра.................................... 51
2.2 Алгоритм обработки и хранения данных мониторинга спектра ................. 57
2.3 Алгоритмы предоставления частотного ресурса вторичному пользователю
62
3
2.3.1 Алгоритм предоставления частотного ресурса вторичному
пользователю........................................................................................................... 63
2.3.2 Вычислительно эффективный алгоритм предоставления частотного
ресурса вторичному пользователю ....................................................................... 66
2.4 Алгоритм прогнозирования состояния спектра ............................................ 70
2.4.1 Алгоритм прогнозирования спектра на основе временных шаблонов. 70
2.4.2 Алгоритм прогнозирования спектра с использованием нейронных
сетей 73
2.4.2.1 Искусственные нейронные сети......................................................... 74
2.4.2.2 Архитектура нейронной сети долгой краткосрочной памяти......... 78
2.4.2.3 Модель нейронной сети для задачи прогнозирования спектра ...... 82
2.5 Выводы по главе 2 ............................................................................................ 85
3 Оценка эффективности метода интеллектуальной перестройки рабочей частоты
для систем когнитивного радио................................................................................... 87
3.1 Разработка модели искусственной нейронной сети для прогнозирования
состояния спектра ...................................................................................................... 87
3.1.1 Подготовка данных .................................................................................... 87
3.1.2 Оценка точности прогнозирования. ......................................................... 88
3.1.3 Формирование модели искусственной нейронной сети ........................ 91
3.1.4 Сравнение разработанной модели искусственной нейронной сети с
другими архитектурами.......................................................................................... 98
3.2 Программная реализация разработанных алгоритмов ............................... 103
3.2.1 Исследование эффективности алгоритма оценки (мониторинга)
состояния спектра ................................................................................................. 104
3.2.2 Оценка эффективности алгоритмов предоставления частотного ресурса
вторичному пользователю ................................................................................... 112
3.3 Экспериментальное исследование реализованного метода....................... 116
3.4 Рекомендации по практической реализации предложенного метода ....... 125
3.5 Выводы по главе 3 .......................................................................................... 126
Заключение .................................................................................................................. 129
Список сокращений и условных обозначений......................................................... 133
Список литературы ..................................................................................................... 135
Приложение А. Программный код классического алгоритма предоставления
частотного ресурса ВП на языке С++ ....................................................................... 148
4
Приложение Б. Программный код разработанного алгоритма предоставления
частотного ресурса ВП на языке С++ ....................................................................... 150
Приложение В. Акты внедрения................................................................................ 152
