تمت اليوم الاربعاء الموافق 26/8/2020 مناقشة طالب الدكتوراه في قسم هندسة المعلومات والاتصالات “منتصر سليم فالح ” عن اطروحته الموسومة الموسومة :

“Implementation of Improved Sensing and Sharing schemes for Cognitive Radio System”

نبذة عن الاطروحة :

 ان تقنية الراديو الادراكي (Cognitive Radio) هي تقنية واعدة لتعويض القصور الحاصل في الطيف الترددي ، وتعد ركيزة اساسية لانظمة الاتصالات في الجيل الخامس. وتعد مرحلة التحسس الطيفي (Spectrum Sensing) واحدة من اهم مراحل عمل نظام الراديو الادراكي . ان كاشف القدرة (Energy Detector) هو احد انواع التحسس الطيفي المفضلة لما يمتكلك من مزايا مرغوبة كسرعة الكشف وبساطة التركيب. وبالرغم من محاسن كاشف القدرة لكن  يجب ان يعزز بالشكل الذي يجعله يقاوم التحديات المرافقة لهذة العملية والتي تتضمن: شكوكية الاشارات الضوضائية وطول فترة الكشف وكذلك الكشف الضعيف عندما تكون نسبة قدرة الاشارة الى الضوضاء (SNR) واطئة. علاوه على ذالك ، هنالك حاجة حقيقية لتطوير خوارزميات تحسس طيفي عمياء جديدة بالاعتماد على كاشف القدرة  تلبي احتياجات تحسس الطيف متعدد الحزم الترددية (MBSS) والطيف واسع الحزمة (WBSS) وكذلك هنالك حاجة لتلبية متطلبات الراديو الادراكي الخاص بايصال خدمات الاتصالات للمناطق النائية IEEE.802.22.

          في هذه الاطروحة تم اقتراح ستة خوارزميات جديدة لتحسين اداء التحسس الطيفي المعتمد على كاشف القدرة لتحقيق قابلية كشف عالية عند العمل مع اشارات واطئة القدرة وكذالك لتقليل وقت الكشف مع الحفاظ عل انتاجية عالية للشبكة. ولقد تم تصميم الخوارزميات المقترحة ومحاكاتها باستخدام برنامج MATALB.  اضافة الى ذالك فقد تم بناء هذه الخوارزميات على شكل انظمة مدمجة باستخدام اجهزة  الردايو المعرف برمجيا ((SDR. ان الخوارزميات المقترحة تمحورت في ثلاثة اجزاء وهي:

          الجزء الاول يناقش تحسس الطيف عندما تقع الاشارة المرسلة في منطقة الشك (Confusion Region) ، وفي هذا الصدد تم اقتراح خوارزميتين يرتكزان في عملهما على كاشف القدرة مزدوج العتبة (DTED). الخوارزمية الاولى تدعى (MODTE) اما الثانية فتدعى (KBDP). ان نتائج المحاكاه بينت انه عندما كانت SNR  مساوية الى  -12 ديسبل وتحت تأثير قناة كاوس الضوضائية (AWGN) فان حتمالية الكشف تحسنت بنسبة 19% باستخدام MDTED وبنسبة 20% باستخدام KBDP مقارنه مع الطرق المذكورة بهذا الصدد.

          فيما يخص الجزء الثاني ، فقد تم اقتراح ثلاثة خوارزميات لدعم  قابلية تمميز اشارة المستخدم الاول (PU) من الاشارة الضوضائية. وفي هذا الاطار تم استخدام الصفات الجيدة لكلا من  تحويلي الجيبتمامي المتقطع (DCT) و المويجي المتقطع (DWT) لتصميم الخوارزميات والتي صمم اثنان منها لتحسين اداء الكشف الغير تعاوني (USS) وهما: (AR-DCT) و((AR-DW ، بينما صممت الخوارزمية الثالثة (DWT-DCT-CSS) لتحسين اداء التحسس الطيفي التعاوني. ولقد بينت نتائج المحاكاة ان استخدام خوارزمية AR-DCT)) حسن قابلية الكشف بنسبة 115% ، اما عند استخدام خوارزمية (AR-DWT) كانت نسبة تحسين قابلية الكشف هي 85% مقارنة مع االخوارزمية المقترحة في المصدر ]23[عندما كانت قناة الارسال من نوع (AWGN) ذات SNR  مساوية لـ -12 ديسبل.  بالمقابل فان خوارزمية (DWT-DCT-CSS) قد حسنت قابلية الكشف بصورة جيدة مقارنة مع قوانين الانصهار الصلبة التقليدية .(Traditional Hard Fusion Rules)

          اما بالنسبة للجزء الثالث ، فقد تم اقتراح خوارزمية مبتكرة ملائمة لكشف نطاق الحزمة العريضة المبنية على تحسس الطيف القابل للضغط بدون اعادة بناء الاشارة الاصلية. وفي هذا السياق  تم اعتماد تحويل مويجي يستخدم لاول مرة في تطبيقات التحسس الطيف يدعى (MODWT) ، وقد تم اطلاق المصطلح (MODWT-SS) على الخوارزمية المبتكرة. ولقد بينت نتائج المحاكاة ان استخدام هذه الخوارزمية قد عزز قابلية الكشف بنسة 98% مقارنة مع الخوارزمية المقترحة بواسطة المصدر  ]29[ عندما كانت قناة الارسال من نوع (AWGN) ذات SNR  مساوية لـ -19 ديسبل.

وفي النهاية فقد تضمنت الاطروحة عرضا مفصلا لبناء الخوارزميات المقترحة بأستخدام الانظمة المدمجة حيث تم استخدم اجهزة ارسال واستقبال مدعومة برمجيا في هذا الصدد. وقد شملت تلك الاجهزة : جهاز HackRF One)) مع برنامج (GNU Radi ) لبناء مرسل المستخدم الاساسي (PU), اما مستلم المستخدم الثانوي (SU) فقد تم بناءه  باستخدام جهاز (RTL-SDR) مع نافذة تطبيقية تفاعلية باستخدام برنامج (MATLAB GUI). ان الاختبارات العملية لجميع الخوارزميات المقترحة باستخدام بيانات الطيفي الحقيقي في كلا حالتي التحسس الطيفي التعاونية وغير التعاونية قد برهنت قابلية الكشف الجيدة للخوارزميات المقترحة خصوصا عندما تكون الاشارات واطئة القدرة بالاضافة الى كونها قريبة جدا من النتائج التي تم الحصول عليها من خلال المحاكاة.