ALGORITMO DE DECISÃO ESPECTRAL PARA RÁDIOS COGNITIVOS

Resumo

Nos últimos anos, a demanda por acesso a redes sem fio cresceu rapidamente. Como prova disso, pode-se observar o crescimento exponencial de telefones celulares nas últimas décadas. Esses aparelhos, que antes concentravam-se apenas em transmissão de voz, hoje buscam acesso à Internet aliado à necessidade de taxas de transmissão de dados cada vez maiores. O aumento do número desses dispositivos e seus requisitos implica no aumento da utilização do espectro de frequências que é o recurso essencial para o provimento de serviços sem fio. Por ser um recurso, o acesso ao espectro é controlado por agências governamentais. No caso do Brasil, a responsável por regulamentar esse acesso é a Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL), vinculada ao Ministério das Comunicações. Atualmente, essa regulamentação consiste na alocação de faixas de frequências para entidades licenciadas, que possuem o uso prioritário do recurso e faixas de frequências livres, denominadas ISM (Industrial, Scientific and Medical) para uso compartilhado entre dispositivos não licenciados. Entretanto, essa alocação é feita de forma estática, por longos períodos de tempo e em grandes regiões geográficas. Essa política de alocação torna custoso alocar novas faixas de frequência, devido à limitação do espectro. Além disso, como nem todos os usuários licenciados estão transmitindo durante todo o tempo, ocorre a geração dos denominados "espaços em branco" (white spaces), que são regiões do espectro de frequências que encontram-se ociosas. A baixa utilização efetiva dos canais estimulou a Federal Communication Commision (FCC), organização governamental reguladora dos sistemas de Rádio Frequência (RF) nos Estados Unidos da América a criar uma nova proposta. Essa proposta prevê a criação de uma nova metodologia de acesso ao espectro de frequências, em que é permitido que usuários não licenciados utilizem temporariamente as regiões do espectro de frequências que encontram-se ociosas. O acesso em períodos nos quais uma determinada frequência não está em uso é conhecido como acesso dinâmico, compartilhado ou oportunista. Conhecida como DSA (Dynamics Spectrum Access), a alocação dinâmica do espectro traz novos conceitos à utilização desse recurso, como usuário primário (licenciado) e usuário secundário (não licenciado). Nesse contexto, Rádios Cognitivos (RC) surgiram como principal alternativa para viabilizar a implementação de técnicas de acesso dinâmico ao espectro de frequências, pois permitem que um maior número de usuários possam acessá-lo simultaneamente. Um dispositivo de RC deve ser capaz de detectar os white spaces e transmitir durante esses períodos. Ao detectar a iminência de uma transmissão originada por um usuário primário, o dispositivo de RC deverá interromper sua transmissão e selecionar outra frequência não utilizada para continuar sua transmissão. Para que o funcionamento dos RCs possa ser eficiente, é necessário embutir capacidades cognitivas no dispositivo, ou seja, inteligência. Neste trabalho, propõe-se um estudo, modelagem, prototipação e avaliação de um algoritmo de alocação de usuários secundários no espectro de frequências utilizando técnicas de aprendizado de máquina.