Bilişsel Radyo Döngüsü

• DI DÜNYA:Radyo, direk gözlemlerle veya işaretleşmeyle çalışma ortamıyla ilgili bilgiyi alır (Outside World).

• DÜZENLE:Daha sonra bu bilgiyi değerlendirir(Orient).

• KARAR VER: Bu değerlendirmeye dayanarak alternatiflerini belirler(Plan) ve en uygun bir tanesini seçer(Decide).

• UYGULA: Radyo ortamıyla ilgili bir değişiklik olduğunda diğer bir alternatifi gerçekleştirir(Act).

• Bu değişiklikler bilişsel radyo tarafından dış dünyada sunulan girişim profilinde yansır.

• ÖĞREN:İşlem boyunca, radyo işlemini geliştirmek için bu gözlemler ve kararları kullanır(Learn).

7.3.1. BR’ nin fiziksel mimarisi

ekil 7.7: BR alıcı-verici ve BR geniş bant RF uç birim[17]

BR alıcı vericisinin iki ana bileşeni; RF uç birimi ve temel bant işlemcisidir. Her iki bileşen de kontrol ünitesiyle yeniden konfigüre edilebilirler. RF uç biriminde alınan işaret yükseltilir, çarpılır ve A/D dönüşümü yapılır. Temel bant işlemcisinde, işaret

modüle/demodüle etme ve kodlama/kod çözme işlemleri gerçekleştirilir. Temel bant bölümü var olan alıcı vericilerinkine benzerdir, asıl yenilik RF uç birimdedir. BR alıcı vericisinin yeni özelliği RF uç biriminin geniş bant algılama yeteneğidir. Bu işlevi RF donanım teknolojileriyle ilgilidir, geniş bant anten, güç yükselticisi ve uyarlamalı filtresi gibi. RF donanımının frekans bandının herhangi bir bölümüne ayarlanabilir olması gerekir. RF uç biriminin bileşenleri aşağıdaki gibidir.

• RF filtresi: alınan RF işaretini bant geçiren süzgeçten geçirerek istenilen bandı seçer.

• LNA: gürültü bileşenini azaltarak istenilen işareti yükseltir.

• Karıştırıcı: karıştırıcıda alınan işaret yerel Osilatör tarafından üretilen RF frekansıyla çarpılır ve temel bant yada ara frekansa dönüştürülür.

• VCO(Voltaj Denetimli Osilatör): gelen işaretle çarpmak üzere, verilen bir voltaj değeri için belirli bir frekansta işaret üretir.

• PLL(phase-locked loop-faz kilitlemeli çevrim): işaretin belirli bir frekansa kilitlenmesini garantiler ve iyi çözünürlüklü tam doğru frekanslar üretmek için kullanılır.

• Kanal seçme filtresi: istenilen kanalı seçmeyi ve yan kanalları reddetmeyi sağlar. • AGC(Otomatik Kazanç Kontrolörü): yükseltecin çıkış gücünü ve kazancını

korumayı sağlar.

Bu mimaride, geniş bant işareti RF uç birimiyle alınır, yüksek hızlı ADC ile örneklenir ve lisanslı kullanıcıların tespiti için ölçümler yapılır. Geniş bant anten farklı güç seviyelerinde, bant genişliklerinde çalışan vericilerden gelen işaretleri toplar. Sonuç olarak RF uç birimi geniş dinamik mesafede zayıf işareti tespit edebilmelidir. Bu yetenek, yüksek çözünürlüklü çoklu GHz mertebesinde ADC’leri gerektirir, bu da imkânsız olabilir. Yüksek hızlı ADC’ye olan gereksinim, dinamik mesafenin sayısallaştırmadan önce azaltılmasını gerektirir. Bu azaltma güçlü işaretleri süzerek yapılır. Güçlü işaretlerin spektrumun herhangi bir yerine yerleşmiş olabileceği için ayarlanabilir filtreler kullanılmalıdır. Diğer bir yaklaşım çoklu anten kullanmaktır. Böylece işaret filtreleme frekans bölgesinde değil uzay bölgesinde olur. Çoklu antenler beamforming tekniklerini kullanarak işaretleri süzerler.Daha önce de belirtildiği asıl kritik uğraş, geniş spektrum bandında lisanslı kullanıcıların zayıf işaretlerini tespit edebilmektir. Bu yüzden RF uç birimi, ADC uygulamaları BR ağlarda önemli konulardır.

7.3.2 Kavrama yeteneği

Bir radyonun kavramaya ilişkin yeteneği, uygun iletişim parametrelerini kararlaştırması için onun çevresiyle gerçek zaman etkileşimini gerektir ve dinamik radyo çevresine adapte olmasını gerektirir.Ortama adapte olması için gerekli olan görevler bilişsel döngü şeklinde incelersek bunları üç ana adımda inceleyecek olursak:Spektrum algılama, spektrum analizi ve spektrum kararıdır.

ekil 7.8: Bilişsel Döngü[17]

1. Spektrum Algılama: Bilişsel radyo ulaşılabilir spektrum bandını görüntüler bilgilerini toplar ve spektrumdaki boşlukları tespit eder.

2. Spektrum Analizi: Spektrum algılamayla elde edilen spektrum boşluklarının özellikleri saptanır.

3. Spektrum Kararı: Bilişsel radyo veri hızı iletim modu ve veri iletim band genişliğinin ne olacağını tanımlar. Sonra kullanıcı ihtiyacı ve spektrum özelliğine uygun olan spektrum bandı seçimi yapılır.

İlk olarak kararlaştırıldığı andan itibaren spektrum bandından iletişimin yapılabilir. Yinede radyo çevresinde olan zamansal ve uzaysal değişimlerin farkında olmalıdır.Eğer güncel spektrum kullanımdaysa spektrum hareketlilik görevi muntazam bir aktarmayı sağlamak için yapılır. Birincil kullanıcı görünüşü gibi aktarma esnasında herhangi bir çevresel değişiklik, kullanıcı hareketi, veya trafik değişmesi, bu ayarı başlatabilir.

7.3.3 Yeniden düzenlenebilme

Ayarlanabilirlik, donanım bileşenlerinde herhangi bir değişiklik yapmadan parametreleri ayarlayarak havada veri iletimini sağlayan bir yetenektir. Bu yetenek, bilişsel radyonun dinamik radyo çevresine kolayca adapte olmasını sağlar.Aşağıda bilişsel radyoyla açıklanan birleştirilmiş birkaç ayarlanabilir parametre vardır:

• Çalışma Frekansı: bilişsel radyo çalışma frekansını değiştirmekte yeteneklidir. Radyo çevresinden aldığı bilgiler temel olmak üzere en uygun çalışma frekansını kararlaştırabilir ve iletişim bu yeni çalışma frekansında dinamik olarak devam eder.

• Modülasyon: bilişsel radyo modülasyon planını kullanıcı istekleri ve kanal koşullarına uygun olarak tekrar ayarlayabilmelidir. Örneğin gecikme olayına karşı hassas uygulamalarda veri hızı hata oranından daha önemlidir.böylece spektral verimliliği daha çok modülasyon planı seçilmelidir.Tam tersi durumda az hassas uygulamalar hata oranına odaklanır ve modülasyon planları bit hata oranını gerektirir.

• İletim gücü: iletim gücü güç kısıtlamalarının içinde tekrar ayarlanabilir. Güç kontrolü, izin verilebilir güç sınırının içinde dinamik iletim güç biçimi şeklinde sağlanır. Eğer daha yüksek güçte çalışması, zorunlu değilse, bilişsel radyo, daha çok kullanıcıyla spektrumu paylaşmak için daha aşağı bir düzeye verici gücünü çeker ve karışmayı azaltır.

• İletişim teknolojisi: bilişsel radyo farklı iletişim sistemlerinin arasında bir arada çalışmayı sağlar.

Bilişsel radyonun iletim parametreleri, sadece bir aktarmanın başlangıcında ayarlanmaz, ama aktarma esnasında da tekrar ayarlanır. Spektrum karakteristiklerine göre, bilişsel radyonun farklı bir spektrum bandına değiştirildiğinde verici ve alıcı parametreleri tekrar ayarlanarak ve uygun iletişim protokol parametreleri ve ayarlama planları kullanılarak bu parametreler, tekrar ayarlanabilir.