Primary user detection in ultra wide-band based wireless sensor networks

Abstract

Teknolojinin gelişmesiyle beraber kısıtlı frekans bandları var olan teknolojiler ile kullanıcı talebini karşılayamaz hale geldi. Buna bağlı olarak, lisanslı kullanıcının frekans bandı uygun olduğunda, lisanssız kullanıcıya erişim imkanı verilmesi önemli bir araştırma konusu haline geldi. Lisanslı bandın kullanılabilmesi için ilk adım birincil kullanıcının frekans bandının doluluk/boşluk durumunu tespit etmektir. Böyle bir sistemde, tek bir sensörün lisanslı kullanıcıyı dinlemesi yerine birçok ikinci kullanıcının bandı dinlemeleri ve kararlarını bir füzyon merkezine yollamaları performansı çok daha fazla arttıracaktır. Bu çalışmada, ultra geniş bandlı (UGB) kablosuz sensör ağlarında birincil kullanıcı algılaması incelenmiştir. Önceki çalışmalardan farklı olarak, (i) birincil kullanıcının yer-uydu ve uydu-yer bilgilerinin her biri, birincil kullanıcı algılaması için değerlendirilmiş,(ii) her bir ikincil kullanıcının gerçeklenmesi için IEEE 802.15.4a standartı kullanılmıştır. Bu çalışmada, özellikle IEEE 802.15.4a tabanlı ikili darbe konum kiplemesi (BPPM) ve birleşik bir kipleme olan ikili faz kaymalı darbe konum kiplemesi (BPPM/BPSK) ile karmaşıklığı azaltabilmek için füzyon merkezinde evreuyumsuz alıcılara yoğunlaşılmıştır. Buna bağlı olarak, sensör-füzyon merkezi arasındaki kanalın gerçeklenmesi ayrıntılı olarak araştırılmıştır, UGB tabanlı kablosuz sensör ağlarının birincil kullanıcı algılama performans sonuçlarıyla desteklenen öneriler yapılmıştır.

With the increasing need for higher data rates and new technologies, frequency band allocation has been an essential issue. Accordingly, unlicensed usage of available spectrum has been an important research topic in the context of cognitive radios. The first step in using the available spectrum in an unlicensed way is to detect the presence/absense of the primary user. While an individual secondary user may sense the spectrum and decide on the availability of the spectrum, the detection performance will be much better if many secondary users sense the spectrum and transmit their decision to a fusion center.In this thesis, ultra-wideband (UWB) based wireless sensor networks (WSNs) are considered for the detection of a primary user. Different from earlier works, (i) both uplink and downlink information of the primary user are assessed for the primary user detection, and (ii) IEEE 802.15.4a standard is considered for the implementation of each secondary user. Specifically, the worked focused on the comparison of the two IEEE 802.15.4a based signalling, namely, binary pulse position modulation (BPPM) and combined BPPM/ binary phase shift keying (BPPM/BPSK), and the implementation of noncoherent receivers at the fusion center for reduced complexity. Accordingly, the sensor-fusion center link is investigated in detail considering practical implementation conditions. Some suggestions have been provided based on the primary user detection performance results of the UWB based WSNs.