چکیده

به علت رو به اتمام بودن فرکانسهای رادیویی قابلاستفاده و قیمت بسیار بالای باند فرکانس در کشورهای مختلف، بهینهسازی استفاده از طیف فرکانسی قابلاستفاده،بسیار حیاتی به نظر میرسد. با اندازهگیریهای صورت گرفته، مشخصشده بسیاری از طیفهای باارزش فرکانس، مورداستفاده قرار نمیگیرد که میتوان نتیجه گرفت که کمبود طیف ناشی از سیاستهای مدیریت طیف است نه از کمبود فیزیکی فرکانس قابلاستفاده. رادیو شناختی بهعنوان یک رویکرد جدید جهت مقابله با محدودیتهای طیفی موردتوجه قرارگرفته است. بااینحال، برخی از چالشها ازجمله حفاظت از کاربران دارای مجوز در برابر استفاده فرصتطلبانه رادیوهای بدون مجوز وجود دارد. در این مقاله در مورد ارتباطات مشارکتی در هر دو شبکههای متمرکز و غیرمتمرکز بحث میشود و روشهای جدیدی برای حفاظت از بهرهبرداری فعلی سرویسهای رادیویی مجوز دار پیشنهاد میشود.

واژههای کلیدی شبکههای رادیو شناختی،تکنیکهای مشارکتی، طیف فرکانسی، شبکههای متمرکز، شبکههای غیرمتمرکز.

.۱ مقدمه
توسعه فزاینده خدمات بیسیم، نشان میدهد کـه تقاضـای بسـیار بزرگ و رو به رشدی در جامعه برای ارتباطـات رادیـویی اتفـاق افتـاده است. با توسعه برنامـههـای کـاربردی، طیـف فرکانسـی پرازدحـامتـر و متراکمتر میشود.

با اختصاص طیفهای فرکانسی به کاربران دارای مجـوز (اولیـه(۱، معلوم است که همه طیف فرکانس به طور مؤثر اسـتفاده نمـیشـود؛ بـه همین دلیل میتوان به کاربران بدون مجوز (ثانویه(۲، برای بهره بـرداری از طیف مجوز دار بدون استفاده، با این شرط که باعث هیچگونه تداخلی در کار کاربران اولیه نشوند، مجـوز صـادر نمـود. چنـین الگـویی رادیـو شناختی۳ نامیده میشود. مفهوم رادیو شـناختی نخسـتین بـار توسـط میتولا۴ مطرح شد .[۱] با شناسایی حفره های طیف فرکانسـی خـاص و پرش سریع به آنها، رادیو شناختی میتواند بهرهوری طیـف را بـهطـور معنیداری بهبود بدهد. به منظور تضمین بهـره وری طیـف و اجتنـاب از تداخل با کاربران مجوز دار، رادیو شناختی باید قادر به تطبیـق شـرایط طیف بـوده و انعطـاف پـذیر باشـد. ازایـن رو برخـی توانـاییهـای مهـم

میبایست توسط رادیو شناختی فراهم شود که شامل: سـنجش طیـف، انتخاب فرکانس بهصورت پویا و کنترل توان ارسال است [۲]

اخیراً ارتباطات هم کارانه و مشارکتی به عنوان راهی برای غلبه بـر محدودیتهای سیسـتمهـای بـیسـیم شـناختهشـده اسـت. در برخـی کارهایی که اخیراً انجامشده به رادیوهای شناختی اجازه داده مـیشـود که برای سنجش طیف، مشارکت و همکاری کنند به طوریکه به مسائل

مربوط به ترمینال مخفی پرداختهشده است .[۳]
در این مقاله روشهـای بـه اشـتراکگـذاری طیـف را کـه در آن چندین سیستم به طور همزمان وجود دارند و روی یکدیگر تداخل دارند بررسی میکنیم. همکاری در شبکههای متمرکز و شبکههای غیرمتمرکز را به طور جداگانه موردبحث قرار میدهیم. شبکه متمرکز شبکهای است که اندازهاش به وسیله ناحیه تحت پوشش نقطه دسترسی ۵ و یا ایسـتگاه پایه۶ ثابت شده است. شبکه غیرمتمرکز، دارای مقیاس پـذیری و قابلیـت انعطاف بیشتری است زیرا اندازه اش میتواند به وسیله گره های میانی که در مسیر انتقال به عنوان یک بازپخش۷ عمل میکنند، قابل تغییـر باشـد. روش غیرمتمرکــز رادیــو شــناختی همچنــین دامنــه کاربردهــای آن را

۱ Primary user Access point
2 Secondary user
3 Cognitive radio Base station
4 Mitola Relay

۵

۶

۷

۲۷۲۷

گسترش میدهد. سیستم های غیرمتمرکز هم کارانهو مشارکتی معمولاً بهعنوان شبکههای اقتضایی۸ مشارکتی مدل میشوند.[۴]

با استراتژی مدیریت طیف اصلاحشـده، سیسـتمهـا بـا همکـاری و مشـارکت مـیتواننــد کـاربران بیشـتری را پشــتیبانی کننـد. همچنــین طرح های مشارکتی جدید برای مقابله با مسئله وجـود همزمـان شـبکه رادیو شناختی برای کم کردن تداخل روی کاربر فعلی پیشنهاد میشود.

.۲ همکاری در شبکههای رادیو شناختی غیرمتمرکز
.۲٫۱ نظریه بازی

نظریه بازی یک ابزار ریاضی است که میتواند بهخوبی برخوردهای میان تعدادی فرد یا گروه تصمیمگیرنده را مدلسازی کند.با این ابزار، امکان طراحی الگوریتمهای توزیعشده یا متمرکز اختصاص منابع، بررسی شبکههای هم کارانه یا غیر هم کارانه یا مهندسی کردن پروتکل MAC شبکه میسر میشود. نظریه بازی به دلایل زیر اهمیت چشمگیری در بررسی شبکههای شناختی پیداکرده است:

– انطباق محیط یک شبکه شناختی با عناصر موجود در نظریه بازی

– توانایی نظریه بازی در حل مسئلههای چندمنظوره (ابزار و قضایای زیادی در نظریه بازی برای بررسی و حتی اندازهگیری بهینگی تعادلهای بازی، که در آن سود تعداد زیادی فرد یا گروه بایستی در نظر گرفته شود، وجود دارد)