Practical implementation of the combinational cooperative detection method

Abstract

Klasik işbirlikli algılama yönteminde, füzyon merkezi ikincil kullanıcılardan gelen sinyalleri işleyerek birincil kullanıcının aktif olup olmadığına karar verir ve bu bilgiyi tüm kullanıcılara iletir. Bu yaklaşımda ikincil kullanıcı konumları dikkate alınmadığı için birincil kullanıcıya girişim yaratmayacak uzaklıktaki bir kullanıcı iletişime geçmeyecektir. Bu sorunun üstesinden gelmek için daha önce kombinasyonel işbirlikli algılama yöntemi olarak adlandırılan bir yöntem önerilmiştir. Bu yöntemde ikiden fazla ikincil kullanıcının algıladığı sinyallerin kombinasyonlarına göre karar tabloları oluşturularak her bir kullanıcı için karar verilmektedir. Önerilen bu yöntemle, ikincil kullanıcılar için iyileşmiş sonuçlar elde edilse de pratik uygulamasına ilişkin konular açık değildir. Kullanıcı konum ve dağılımları ile karşılaştırma ölçütü olarak alınan işbirlikli algılama yöntem performansı bu konulardan önemli olanlarıdır. Bu eksikliklerden yola çıkarak, kombinasyonel işbirlikli algılama yöntemin pratik gerçekleştirimi incelenmiştir. Buna göre, bu tezde (i) sistem parametrelerine göre ikincil kullanıcıların ve dağılımlarının etkisi incelenmiş, (ii) karşılaştırma ölçütü olan işbirlikli algılama performansı doğru tanımlanmış, ve (iii) yeni geliştirilen yöntemle kombinasyonel işbirlikli algılama yöntemi hata oranları iyileştirilmiş ve başarılan hata olasılıklarının niceliği belirlenmiştir. Bu çalışma, hangi durumlarda kombinasyonlu işbirlikli algılama yönteminin, geleneksel işbirlikli algılama yöntemine tercih edilmesi gerektiği konusunda önemli sonuçlar vermektedir.

In conventional cooperative detection, a fusion center decides on the presence or the absence of the primary user by gathering all the information from the secondary users (SUs) and conveys this decision to all users. This approach does not take into account the locations of the SUs, where a user far from the primary user (PU) may also have to keep silent. An alternative method referred to as the combinational cooperative detection method in this study, was recently proposed to solve this problem. This method is based on combining received signals from more than two users, obtaining decision tables, and deciding individually for each user. While the proposed method showed promising results for the secondary users, there were unclear issues regarding the practical implementation of this method. These issues include the effect of the location and the distribution of the SUs, as well as, determining the conventional cooperative detection performance as a benchmark. Motivated by these conditions, the practical implementation of the combinational cooperative detection method is pursued in this thesis. Accordingly, (i) the effects of the location and the distribution of the SUs on the detection performance is studied in terms of system parameters; (ii) the conventional cooperative detection performance is clearly defined as a benchmark; and (iii) a novel method is developed to improve the combinational cooperative detection performance, where the achievable false alarm and miss-detection probabilities are quantified. The results of this thesis are important to define the conditions where the implementation of the combinational cooperative detection may be preferred over the conventional cooperative detection.