تخمين طيف فركانسي در راديوهاي شناختگر به كمك فيلتر ذره مبتني بر روش باز نمونه برداري

Estimation of frequency spectrum in Cognitive Radio using particle filter based on resampling method

تخمين طيف فركانسي يكي از موضوعات مورد نياز در راديوهاي شناختگر است. در اين مقاله، براي تخمين طيف فركانسي از حل معادلات بيزين با فرض يك سيستم غيرخطي با توزيع غيرگوسيِ نويز بر اساس الگوريتم فيلترذره استفاده شده و به منظور كاهش محاسبات، با روش باز نمونه‌برداري توسعه داده شده است. در اين روش، ابتدا سيگنال كاربران اوليه تخمين زده شده، سپس مكان طيفي كاربر اوليه با استفاده از ذرات كانديد در مرحله بعد پيشگويي شده و از روي ميزان شباهت با مدل كانديد ذرات، وزن‌دهي آغاز مي‌شود. سپس با استفاده از الگوريتم باز نمونه‌برداري در فيلترذره، ذرات كانديد بسوي ذرات با وزن بيشتر سوق مي‌يابند و وضعيت مشغول يا خالي بودن طيف فركانسي سيگنال هاي كاربران اوليه تخمين زده مي‌شود. با تخمين طيف فركانسي محدوده مجاز براي كاربر ثانويه از حفره هاي طيفي مشخص مي‌شود كه بتواند بدون ايجاد مزاحمت و تداخل براي كاربر اوليه از طيف فركانسي استفاده نمايد. نتايج شبيه سازي نشان مي‌دهد كه با توجه به هر طيف موجود تعداد ذرات بهينه وجود دارد كه باعث خطاي حداقلي شده و از طرفي متناسب با ذرات بهينه يك زمان بهينه نيز وجود دارد كه هر چه تعداد ذرات كم يا زيادتر شود زمان سنجش بيشتر خواهد شد. همچنين از نتايج بدست آمده مي‌توان به كاهش خطا نسبت به برخي روش ها و افزايش سرعت سنجش طيف به روش‌هاي ديگر اشاره نمود.

Frequency spectrum estimation is one of topics in Cognitive radios. In this paper, to estimate the frequency spectrum of the solution of Bayesian equations, assuming a nonlinear system with distributed noise according particle filter based algorithm used to reduce computation, a method is developed with resampling. In this way, Primary user signal is first estimated, then the random noise in the range where the primary user, particles, and predicted the next candidate on the similarity between the target model and candidate model particles, weighted begins. Using a particle filter algorithm base on resampling, candidate particles are pushed towards higher particle weight and the frequency spectrum occupied or not occupied by the primary user is estimated. The limit for a secondary user with an estimate of the frequency spectrum is characterized by a spectrum holes without causing nuisance or interference to the primary users of the frequency spectrum to use. Simulation results show that there is the number of optimum particles in the sample are more particle filter precision of the estimates will be more accurate user frequency band. According to studies carried out in this paper, the proposed method compared to other methods for measuring range with more speed and processing time is less. Also, the simulation results can be compared in some ways to reduce errors and increase the speed measuring range of the other methods mentioned.