Kognitivni radio, 13M031KR Kolokvijum se radi 2.5h Kolovijum 1, 27.11.2016. Ime i prezime studenta:________________________________________ br. indeksa___________

1 2 3 4 5 6 7 Σ %

1. Za potrebe svog servisa kognitivni radio koristi OFDM transmisionu tehniku sa Nc=128 podnosilaca. Svi podnosioci su isto modulisani (modulacija je 64-QAM). Na raspolaganju je opseg od B=8MHz. Usled uvođenja cikličnog prefiksa efikasnost OFDM je smanjena i iznosi 80%.

a) Koliki je protok kognitivne veze? b) Koliko je maksimalno kašnjenje između prve i poslednje pristigle komponente signala višestruke propagacije (multipath spread of the channel)? c) Koliko od ukupnog broja podnosilaca (Nc=128) je potrebno ako bi kognitivna veza zahtevala protok od 14.4MBit/s? 2. Na slici 1 je dat primer vremenske spektralne šupljine. a) Označiti vremensku interval koji predstavlja neiskorišćenu vremensku spektralnu šupljinu od strane sekundarnog korisnika (SU). b) Označiti vremensku interval u kojem može doći do interferencije sekundarnog korisnika (SU) prema primarnom (PU). Zbog čega dolazi do ove interefencije? Koliko je maksimalno trajanje ove interferencije? c) Šta se dešava ako se u toku primarne emisije (PU) pojavi sekundarnu korisnik?

Slika 1. Model vremenskih spektralnih šupljina.

1

3. Planira se koegzistencija TV sistema i kognitivnog radija. Na slikama 2 dat je primer jednog TV predajnika i svih relevantnih zona u prostoru oko ovog predajnika prema modelu prostornih spektralnih šupljina.

(a) (b) (c) (d)

TV

TV

(e) (f) (g) (h)

TV

TV

Slika 2. Model prostornih spektralnih šupljina.

a) Označiti sva relevantna rastojanja i navesti njihove nazive. b) Označiti zonu u kojoj postoje samo primarni (licencirani) korisnici. c) Označiti zonu u kojoj postoje samo sekundarni (nelicencirani, kognitivni) korisnici. d) Označiti zonu u kojoj postoje i primarni i sekundarni korisnici. e) Označiti zonu u kojoj ne postoje ni primarni ni sekundarni korisnici. f) Označiti zonu u kojoj je dozvoljena interferencija prema primarnim korisnicima. g) Označiti zonu u kojoj nije dozvoljena interferencija prema primarnim korisnicima. h) Označiti prostornu spektralnu šupljinu. 4. a) Izračunati najmanje rastojanje od TV predajnika na kojem se sme naći kognitivni korisnik prema modelu prostornih spektralnih šupljina (sa slike 2).

b) Ako se kognitivni korisnik nalazi na rastojanju pod a) od TV predajnika, koliko je tada udaljen od najbližeg primarnog korisnika? Poznato je: margina između odnosa SNR na TV predajniku i ivici zone pokrivanja TV predajnika je Φ=145dB; margina između odnosa SNR na ivici zaštićene zone i ivici zone pokrivanja TV predajnika je ω=0.1dB; margina između osnosa SNR na ivici zone pokrivanja TV predajnika i ivici "non-talk" zone je λ=0.08dB. Slabljenje propagacije u primarnom sistemu iznosi g11(r)=g12(r)=r-α1 (α1=3), a u sekundarnom g21(r)=g22(r)=r-α2 (α2=4.5). Svi antenski sistemi su omnidirekcioni.

2

5. Na slici 3 prikazana je koegzistencija licenciranih i nelicenciranog signala u spektru. Opsezi koje zauzimaju nelicencirani (kognitivni terminali) su: BCR1=10MHz, BCR2=5MHz i BCR3=3MHz, oko centranih učestanosti: fc1=500MHz, fc2=600MHz i fc3=650MHz, respektivno. Poznate su i vrednosti svih licenciranih opsega: B1=2MHz, B2=3MHz, B3=1MHz, B4=3MHz i B5=2.5MHz kao i odgovarajuće vrednosti graničnih nivoa temperature interferencije u svim licenciranim opsezima (TL1=5000K, TL2=6000K, TL3=5500K, TL4=5700K i TL5=4800K).

a) Koji model temperature interferencije treba primeniti za svaki od kognitivnih (nelicenciranih) signala i zašto? b) Izračunati maksimalne snage za svaki od kognitivnih terminala (CR1, CR2 i CR3) kako ne bi došlo do nedozvoljene interferencije prema bilo kojem licenciranom signalu.

Napomena: Smatrati da je regulatorno telo propisalo maksimalnu moguću snagu predajnika kognitivnih terminala od 3mW, kao i jedinstvenu poznatu vrednost faktora M u svim slučajevima (M=1.58·10-5). Postojeću interferenciju čini samo termički šum (TN=300K). Vrednost Boltzmannove konstante iznosi k=1.38*10-23J/K. Poznate su vrednosti centralnih učestanosti svih primarnih signala.

Slika 3. Scenariji koegzistencije licenciranih i nelicenciranih korisnika.

3

6. Ako je kognitivnom radiju CR1 iz zadatka 5 za svoj servis potreban protok od 1 Mbit/s da li će započeti transmisiju ili odustati od opsega? Ova kognitivna veza (ad-hoc tipa) uspostavlja se između dva kognitivna terminala koja se nalaze na međusobnom rastojanju od 5m. Poznato je da je snaga svih licenciranih predajnika iznosi 500W, kao i da se kognitivna veza CR1 uspostavlja na rastojanju od oko 90km od oba licencirana predajnika (B1 i B2). Kognitivni terminali koriste diversity na prijemu (NR=2).

Napomena: Sva slabljenja aproksimirati slabljenjem u slobodnom prostoru (Path Loss,

4

24⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=λπdPL ).

7. a) Po Vašem mišljenju, koji od postojećih i Vama poznatih licenciranih sistema je najpogodniji za koegzistenciju sa kognitivnim radiom? Za koji smatrate da je najmanje pogodan? Ukratko obrazložiti.

b) Po Vašem mišljenju, koji je najveći problem implementacije kognitivnog radija u postojeće licencirane sisteme? Ukratko obrazložiti. c) Ako se sledeća generacija radio sistema 5G planira za 2020. godinu, da li će po Vašem mišljenju već ova generacija imati elemente kognitivnog radija?