Arquiteturas eficientes para sensoriamento espectral e classificação automática de modulações usando características cicloestacionárias
| Ano de defesa: | 2014 |
|---|---|
| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
BR UFRN Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Automação e Sistemas; Engenharia de Computação; Telecomunicações |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
|
| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
Não Informado pela instituição
|
| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/15505 |
Resumo: | The increasing demand for high performance wireless communication systems has shown the inefficiency of the current model of fixed allocation of the radio spectrum. In this context, cognitive radio appears as a more efficient alternative, by providing opportunistic spectrum access, with the maximum bandwidth possible. To ensure these requirements, it is necessary that the transmitter identify opportunities for transmission and the receiver recognizes the parameters defined for the communication signal. The techniques that use cyclostationary analysis can be applied to problems in either spectrum sensing and modulation classification, even in low signal-to-noise ratio (SNR) environments. However, despite the robustness, one of the main disadvantages of cyclostationarity is the high computational cost for calculating its functions. This work proposes efficient architectures for obtaining cyclostationary features to be employed in either spectrum sensing and automatic modulation classification (AMC). In the context of spectrum sensing, a parallelized algorithm for extracting cyclostationary features of communication signals is presented. The performance of this features extractor parallelization is evaluated by speedup and parallel eficiency metrics. The architecture for spectrum sensing is analyzed for several configuration of false alarm probability, SNR levels and observation time for BPSK and QPSK modulations. In the context of AMC, the reduced alpha-profile is proposed as as a cyclostationary signature calculated for a reduced cyclic frequencies set. This signature is validated by a modulation classification architecture based on pattern matching. The architecture for AMC is investigated for correct classification rates of AM, BPSK, QPSK, MSK and FSK modulations, considering several scenarios of observation length and SNR levels. The numerical results of performance obtained in this work show the eficiency of the proposed architectures |
| id |
UFRN_4f669051bcb135dc80a08b7a4476ec09 |
|---|---|
| oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufrn.br:123456789/15505 |
| network_acronym_str |
UFRN |
| network_name_str |
Repositório Institucional da UFRN |
| repository_id_str |
|
| spelling |
Arquiteturas eficientes para sensoriamento espectral e classificação automática de modulações usando características cicloestacionáriasCicloestacionariedade. Classificação automática de modulação. Computação paralela. CPD paralelo. Perfil-Alfa reduzido. Rádio cognitivo. Sensoriamento espectralCyclostationarity. Automatic modulation classification. Parallel computing. Parallel CPD. Reduced Alpha-Profile. Cognitive radio. Spectrum sensingCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThe increasing demand for high performance wireless communication systems has shown the inefficiency of the current model of fixed allocation of the radio spectrum. In this context, cognitive radio appears as a more efficient alternative, by providing opportunistic spectrum access, with the maximum bandwidth possible. To ensure these requirements, it is necessary that the transmitter identify opportunities for transmission and the receiver recognizes the parameters defined for the communication signal. The techniques that use cyclostationary analysis can be applied to problems in either spectrum sensing and modulation classification, even in low signal-to-noise ratio (SNR) environments. However, despite the robustness, one of the main disadvantages of cyclostationarity is the high computational cost for calculating its functions. This work proposes efficient architectures for obtaining cyclostationary features to be employed in either spectrum sensing and automatic modulation classification (AMC). In the context of spectrum sensing, a parallelized algorithm for extracting cyclostationary features of communication signals is presented. The performance of this features extractor parallelization is evaluated by speedup and parallel eficiency metrics. The architecture for spectrum sensing is analyzed for several configuration of false alarm probability, SNR levels and observation time for BPSK and QPSK modulations. In the context of AMC, the reduced alpha-profile is proposed as as a cyclostationary signature calculated for a reduced cyclic frequencies set. This signature is validated by a modulation classification architecture based on pattern matching. The architecture for AMC is investigated for correct classification rates of AM, BPSK, QPSK, MSK and FSK modulations, considering several scenarios of observation length and SNR levels. The numerical results of performance obtained in this work show the eficiency of the proposed architecturesO aumento da demanda por sistemas de comunicação sem fio de alto desempenho tem evidenciado a ineficiência do atual modelo de alocação fixa do espectro de rádio. Nesse contexto, o rádio cognitivo surge como uma alternativa mais eficiente, ao proporcionar o acesso oportunista ao espectro, com a maior largura de banda possível. Para garantir esses requisitos, é necessário que o transmissor identifique as oportunidades de transmissão e que o receptor reconheça os parâmetros definidos para o sinal de comunicação. As técnicas que utilizam a análise cicloestacionária podem ser aplicadas tanto em problemas de sensoriamento espectral, quanto na classificação de modulações, mesmo em ambientes de baixa relação sinal-ruído (SNR). Entretanto, apesar da robustez, uma das principais desvantagens da cicloestacionariedade está no elevado custo computacional para o cálculo das suas funções. Este trabalho propõe arquiteturas eficientes de obtenção de características cicloestacionárias para serem empregadas no sensoriamento espectral e na classificação automática de modulações (AMC). No contexto do sensoriamento espectral, um algoritmo paralelizado para extrair as características cicloestacionárias de sinais de comunicação é apresentado. O desempenho da paralelização desse extrator de características é avaliado através das métricas de speedup e eficiência paralela. A arquitetura de sensoriamento espectral é analisada para diversas configurações de probabilidades de falso alarme, níveis de SNR e tempo de observação das modulações BPSK e QPSK. No contexto da AMC, o perfil-alfa reduzido é proposto como uma assinatura cicloestacionária calculada para um conjunto reduzido de frequência cíclicas. Essa assinatura é validada por meio de uma arquitetura de classificação baseada no casamento de padrões. A arquitetura para AMC é investigada para as taxas de acerto obtidas para as modulações AM, BPSK, QPSK, MSK e FSK, considerando diversos cenários de tempo de observação e níveis de SNR. Os resultados numéricos de desempenho obtidos neste trabalho demonstram a eficiência das arquiteturas propostasUniversidade Federal do Rio Grande do NorteBRUFRNPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaAutomação e Sistemas; Engenharia de Computação; TelecomunicaçõesSilveira, Luiz Felipe de Queirozhttp://lattes.cnpq.br/6332490741906316http://lattes.cnpq.br/4139452169580807Martins, Allan de Medeiroshttp://lattes.cnpq.br/4402694969508077Fernandes, Marcelo Augusto Costahttp://lattes.cnpq.br/3475337353676349Gurjão, Edmar Candeiahttp://lattes.cnpq.br/9200464668550566Lima, Arthur Diego de Lira2014-12-17T14:56:19Z2014-11-182014-12-17T14:56:19Z2014-06-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfLIMA, Arthur Diego de Lira. Arquiteturas eficientes para sensoriamento espectral e classificação automática de modulações usando características cicloestacionárias. 2014. 92 f. Dissertação (Mestrado em Automação e Sistemas; Engenharia de Computação; Telecomunicações) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014.https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/15505porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2017-11-01T08:15:07Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/15505Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2017-11-01T08:15:07Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
| dc.title.none.fl_str_mv |
Arquiteturas eficientes para sensoriamento espectral e classificação automática de modulações usando características cicloestacionárias |
| title |
Arquiteturas eficientes para sensoriamento espectral e classificação automática de modulações usando características cicloestacionárias |
| spellingShingle |
Arquiteturas eficientes para sensoriamento espectral e classificação automática de modulações usando características cicloestacionárias Lima, Arthur Diego de Lira Cicloestacionariedade. Classificação automática de modulação. Computação paralela. CPD paralelo. Perfil-Alfa reduzido. Rádio cognitivo. Sensoriamento espectral Cyclostationarity. Automatic modulation classification. Parallel computing. Parallel CPD. Reduced Alpha-Profile. Cognitive radio. Spectrum sensing CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
| title_short |
Arquiteturas eficientes para sensoriamento espectral e classificação automática de modulações usando características cicloestacionárias |
| title_full |
Arquiteturas eficientes para sensoriamento espectral e classificação automática de modulações usando características cicloestacionárias |
| title_fullStr |
Arquiteturas eficientes para sensoriamento espectral e classificação automática de modulações usando características cicloestacionárias |
| title_full_unstemmed |
Arquiteturas eficientes para sensoriamento espectral e classificação automática de modulações usando características cicloestacionárias |
| title_sort |
Arquiteturas eficientes para sensoriamento espectral e classificação automática de modulações usando características cicloestacionárias |
| author |
Lima, Arthur Diego de Lira |
| author_facet |
Lima, Arthur Diego de Lira |
| author_role |
author |
| dc.contributor.none.fl_str_mv |
Silveira, Luiz Felipe de Queiroz http://lattes.cnpq.br/6332490741906316 http://lattes.cnpq.br/4139452169580807 Martins, Allan de Medeiros http://lattes.cnpq.br/4402694969508077 Fernandes, Marcelo Augusto Costa http://lattes.cnpq.br/3475337353676349 Gurjão, Edmar Candeia http://lattes.cnpq.br/9200464668550566 |
| dc.contributor.author.fl_str_mv |
Lima, Arthur Diego de Lira |
| dc.subject.por.fl_str_mv |
Cicloestacionariedade. Classificação automática de modulação. Computação paralela. CPD paralelo. Perfil-Alfa reduzido. Rádio cognitivo. Sensoriamento espectral Cyclostationarity. Automatic modulation classification. Parallel computing. Parallel CPD. Reduced Alpha-Profile. Cognitive radio. Spectrum sensing CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
| topic |
Cicloestacionariedade. Classificação automática de modulação. Computação paralela. CPD paralelo. Perfil-Alfa reduzido. Rádio cognitivo. Sensoriamento espectral Cyclostationarity. Automatic modulation classification. Parallel computing. Parallel CPD. Reduced Alpha-Profile. Cognitive radio. Spectrum sensing CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
| description |
The increasing demand for high performance wireless communication systems has shown the inefficiency of the current model of fixed allocation of the radio spectrum. In this context, cognitive radio appears as a more efficient alternative, by providing opportunistic spectrum access, with the maximum bandwidth possible. To ensure these requirements, it is necessary that the transmitter identify opportunities for transmission and the receiver recognizes the parameters defined for the communication signal. The techniques that use cyclostationary analysis can be applied to problems in either spectrum sensing and modulation classification, even in low signal-to-noise ratio (SNR) environments. However, despite the robustness, one of the main disadvantages of cyclostationarity is the high computational cost for calculating its functions. This work proposes efficient architectures for obtaining cyclostationary features to be employed in either spectrum sensing and automatic modulation classification (AMC). In the context of spectrum sensing, a parallelized algorithm for extracting cyclostationary features of communication signals is presented. The performance of this features extractor parallelization is evaluated by speedup and parallel eficiency metrics. The architecture for spectrum sensing is analyzed for several configuration of false alarm probability, SNR levels and observation time for BPSK and QPSK modulations. In the context of AMC, the reduced alpha-profile is proposed as as a cyclostationary signature calculated for a reduced cyclic frequencies set. This signature is validated by a modulation classification architecture based on pattern matching. The architecture for AMC is investigated for correct classification rates of AM, BPSK, QPSK, MSK and FSK modulations, considering several scenarios of observation length and SNR levels. The numerical results of performance obtained in this work show the eficiency of the proposed architectures |
| publishDate |
2014 |
| dc.date.none.fl_str_mv |
2014-12-17T14:56:19Z 2014-11-18 2014-12-17T14:56:19Z 2014-06-28 |
| dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| format |
masterThesis |
| status_str |
publishedVersion |
| dc.identifier.uri.fl_str_mv |
LIMA, Arthur Diego de Lira. Arquiteturas eficientes para sensoriamento espectral e classificação automática de modulações usando características cicloestacionárias. 2014. 92 f. Dissertação (Mestrado em Automação e Sistemas; Engenharia de Computação; Telecomunicações) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/15505 |
| identifier_str_mv |
LIMA, Arthur Diego de Lira. Arquiteturas eficientes para sensoriamento espectral e classificação automática de modulações usando características cicloestacionárias. 2014. 92 f. Dissertação (Mestrado em Automação e Sistemas; Engenharia de Computação; Telecomunicações) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014. |
| url |
https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/15505 |
| dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
| language |
por |
| dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
| eu_rights_str_mv |
openAccess |
| dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf application/pdf |
| dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte BR UFRN Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Automação e Sistemas; Engenharia de Computação; Telecomunicações |
| publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte BR UFRN Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Automação e Sistemas; Engenharia de Computação; Telecomunicações |
| dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFRN instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) instacron:UFRN |
| instname_str |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) |
| instacron_str |
UFRN |
| institution |
UFRN |
| reponame_str |
Repositório Institucional da UFRN |
| collection |
Repositório Institucional da UFRN |
| repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) |
| repository.mail.fl_str_mv |
repositorio@bczm.ufrn.br |
| _version_ |
1855758821770657792 |