SENSORIAMENTO ESPECTRAL POR DETECÇÃO DE ENERGIA UTILIZANDO APRENDIZADO POR REFORÇO

CRISTIANO BONATO BOTH, RAFAEL RODRIGO NICOLAY

Resumo


O espectro de Radiofrequências (RF) é um recurso natural que tem seu uso licenciado por órgãos reguladores dos governos, como a Federal Communications Commission (FCC), nos Estados Unidos e a Agência Nacional de Telecomunicações (Anatel), no Brasil. No modelo atual de alocação do espectro de RF, os órgãos reguladores reservam e alocam canais do espectro para concessionárias, garantindo a elas total direito sobre um determinado canal. As concessionárias que possuem direito de uso sobre um canal são chamadas de Usuários Primários (UPs), pois possuem garantias de que nenhum outro usuário irá interferir na comunicação. Como exemplos de Usuários Primários pode-se citar emissoras de televisão e rádio. Um estudo realizado pela FCC expõe a ineficiência do modelo atual de alocação. Segundo o estudo, os canais de RF reservados apresentam baixa taxa de utilização. Um exemplo típico é a transmissão de canais de televisão, que possuem uma ampla faixa do espectro de RF licenciada. Porém, na maioria dos municípios, poucas emissoras de TV atuam, levando a uma subutilização dos canais reservados. Por isso, a FCC propôs um novo modelo de alocação, em que Usuários Secundários (USs), que não possuem direito de acesso sobre o canal, possam utilizar os canais que estão ociosos de forma oportunista, isto é, temporariamente e sem causar interferência aos UPs. Esta técnica é comumente denominada DSA (Dynamic Spectrum Access). O Rádio Cognitivo (RC) surge como uma das principais tecnologias que possibilitam o acesso oportunista ao espectro de forma eficiente. Um RC é um dispositivo capaz de analisar a utilização do espectro de RF e adaptar seus parâmetros de transmissão de forma dinâmica e autônoma, para maximizar a transferência de dados, mitigar a interferência ou facilitar a interoperabilidade. As duas principais características dos RCs são a capacidade cognitiva e a reconfigurabilidade. A capacidade cognitiva envolve a busca por canais ociosos do espectro de RF. Já, a reconfigurabilidade é a capacidade que o RC possui de se programar para operar em uma faixa de frequências muito ampla. O principal requisito para a utilização de RCs é o sensoriamento espectral, responsável por analisar o espectro de RF em busca de canais não utilizados ou ociosos. O sensoriamento espectral deve encontrar canais livres em um curto intervalo de tempo, pois quanto mais rápido é o sensoriamento menor é a latência e maior é a taxa de transmissão. E deve também ter alta precisão para que aproveite todas oportunidades de espectro sem causar interferências aos UPs. Este trabalho propõe o desenvolvimento, prototipação, testes e avaliação de uma das técnicas de sensoriamento mais utilizada atualmente. A técnica escolhida é a Detecção por Energia, por apresentar rapidez na obtenção de resultados e por não necessitar de conhecimento prévio sobre o ambiente. Além disso, será desenvolvida uma melhoria na técnica selecionada, visando aumentar a eficiência na detecção, isto é, aumentar a taxa de acertos na classificação de canais de RF, mantendo baixo o tempo necessário na classificação. Para realizar esta melhoria será usado o algoritmo SARSA (State-Action-Reward-State-Action), que ajustará fatores que maximizem a eficiência de classificação, de acordo com o histórico de classificações realizadas anteriormente.


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