تشکیل ائتلاف جهت طیف‌سنجی همکارانه چندکاناله در شبکه حسگر هوشمند بی‌سیم

یک راهکار مورد توجه برای تشخیص خالی بودن یا مورد استفاده بودن یک کانال مخابراتی، جهت استفاده مجدد فرکانسی از کانال در صورت خالی بودن، اجرای طیف‌سنجی توسط حسگرهای فرکانسی بی سیم می‌باشد. این راهکار باعث افزایش کارایی استفاده از طیف های فرکانسی توسط کاربران ثانویه در شبکه های رادیوشناختی خواهد شد. از طرفی با توجه به سادگی ساختار حسگرها، که از جهتی از امتیازات این نوع از شبکه های حسگر نیز می‌باشد، و نیز محدودیت سایز و وزن باتری آن‌ها، اجرای طیف سنجی با دقت و صحت بالا جهت جلوگیری از تداخل با کاربران اولیه و از دست ندادن فرصتهای طیفی، از چالش های پیش رو در شبکه های حسگر بی‌سیم هوشمند بوده و در تحقیقات متعددی به آن پرداخته شده است. یک راهکار پرتوجه، طیف سنجی همکارانه حسگرها جهت افزایش دقت و صحت نتایج طیف‌سنجی می باشد، اما به هرحال استفاده از چندین حسگر برای سنجش یک کانال نیاز به مصرف انرژی بیشتر و هزینه بیشترخواهد داشت. در طیف‌سنجی چند‌کاناله، بدلیل محدودیتهای ذکر شده برای حسگرهای بی‌سیم و نیاز به adc هایی با پیچیدگی ساختار و نرخ نمونه برداری بالا، این مسئله پیچیده‌تر می‌شود، زیرا حسگرها توانایی سنجش بیشتر از یک کانال را در هر دوره از طیف‌سنجی ندارند. در این مقاله تشکیل ائتلاف حسگرهای متفاوت برای طیف‌سنجی کانال‌های متفاوت، جهت انجام طیف‌سنجی چند‌کاناله توسط شبکه‌های حسگر هوشمند پیشنهاد می‌شود به طوری که هم انرژی کمتری مصرف شده و هم با دقت و اطمینان بالایی طیف‌سنجی انجام شود. راهکار پیشنهادی در قالب یک بازی همکارانه مدل و تابع منفعت مناسبی طراحی شده و الگوریتم مناسبی برای اجرای بازی مطرح می‌شود. در پایان روش پیشنهادی از طریق شبیه‌سازی‌ها با جواب بهینه و نیز روش‌های قبلی مقایسه می‌شود.

coalition formation for wideband cooperative spectrum sensing

abstract a solution to detect whether a communication channel is empty or in use, in order to reuse the free channels, is the implementation of spectrum sensing by wireless frequency sensors. this solution will increase the efficiency of using frequency spectrum by secondary users in cognitive radio networks. on the other hand, considering the simplicity of the structure of the sensors, which is one of the advantages of this type of sensor networks, as well as the limitation of the size and weight of their batteries, the implementation of spectrum sensing with high accuracy, to prevent interference with primary users, and decrease the loss of spectrum opportunities, is one of the challenges in wireless sensor networks, and it has been addressed in many researches. a usable solution is collaborative spectrum sensing of sensors to increase the quality of spectrum sensing, but the use of several sensors to measure a channel will require more energy consumption and more cost. in multi-channel spectrum sensing, due to the mentioned limitations, and also, the need for adcs with complex structures and high sampling rates, this problem becomes more complicated, because the sensors are not capable of measuring more than one channel in each period of spectrum sensing. in this paper, it is proposed to form a coalition of different sensors for the spectrum sensing of different channels, in order to perform multi-channel spectrum sensing by the sensor networks, so that both less energy is consumed and spectrum sensing is performed with high accuracy and reliability. the proposed solution is designed in the form of a cooperative game with a suitable model and benefit function, and an algorithm is designed to implement the game. the proposed method is compared with the optimal solution and previous proposed methods through simulations.