Naslov (srp)

Kooperativni kognitivni telekomunikacioni sistemi sa bežičnim prenosom energije i statističkom informacijom o stanju u kanalu u : doktorska disertacija

Autor

Kozić, Nadica D., 1987-

Doprinosi

Olćan, Dragan 1977-
Đorđević, Goran, 1964-
Ivaniš, Predrag, 1974-
Blagojević, Vesna, 1976-

Opis (eng)

The role of new generation telecommunication systems is to provide high-speedtelecommunication connections that will enable the collection, transmission, control and processingof data, thereby creating an adequate environment for the further development of IoT systems. Alarge number of spatially distributed connected small-sized devices and sensors with modestpowering and computational capabilities require appropriate concepts for efficient spectrum access,as well as for efficient powering the devices. To increase spectral efficiency, the concept ofcognitive radio was proposed, where underlay represents one of the most standing-out approaches,based on the controlling of the generated interference in primary user network. The protection of theprimary user is performed based on real-time secondary user power adaptation, based on availablechannel state information. As this information is practically always imperfect in a realistic dynamicenvironment, systems based on statistical channel state information are of special interest. Thisapproach enables easier implementation in systems with low-power devices and modestcomputational capabilities. Furthermore, the increase in number of users in new system generationsrequires improved energy efficiency and novel solutions for the powering of the large number ofdevices. In order to efficiently power the devices, the concept of energy harvesting from the sourcesavailable in the environment was introduced. Although there are several available energy types,energy harvesting from existing radio-frequency signals enables the necessary reliability in energypowering, as well as the simultaneous wireless information and power transfer.In this dissertation, the cognitive radio system that uses underlay spectrum access approachand statistical channel state information knowledge is analyzed. The wireless energy transmissiontechnique is used for the system powering. The thesis discusses the dependence of the harvestedenergy on the propagation conditions and the applied protocol parameters for the simultaneouswireless information and power transfer. In addition, due to the large number of low-power devicesin the system, the scenario when there is no direct line of sight between nodes is considered andinformation transfer takes place through a relay node in the network.An analysis of the system was performed for the case when all users have fixed positions anduser distances in the network are consequently constant. As users of new generations of systems arecharacterized by a high level of mobility, the analysis is extended to the case when user is mobileand the impact of user mobility on wireless telecommunications system performance is analyzed.In modern wireless communication systems, the security of transmitted informationrepresents a challenge. As the possibilities of applying conventional information security techniquesare limited due to the high level of computational complexity, the dissertation also analyzed thepossibilities of physical layer security.

Opis (srp)

Uloga telekomunikacionih sistema nove generacije je da obezbede telekomunikacione vezevelikih brzina prenosa koje će omogućiti sakupljanje, prenos, kontrolu i procesiranje podataka, čimese stvara adekvatno okruženje za dalji razvoj sistema Interneta stvari (IoT, Internet of Things).Veliki broj prostorno raspoređenih povezanih uređaja i senzora malih dimenzija i male snage saskromnim računskim kapacitetima zahteva prilagođene koncepte za pristup spektru, kao i zaefikasno napajanje uređaja. Koncept kognitivnog pristupa spektru uveden je sa idejom povećanjaspektralne efikasnosti, pri čemu se jedan od najvažnijih pristupa zasniva na kontrolisanju nivoainterferencije na mestu primarnih prijemnika. Zaštita primarnih korisnika se realizuje adaptacijompredajne snage sekundarnog korisnika u realnom vremenu, u skladu sa dostupnom informacijom ostanju u kanalu ka prijemniku primarnog korisnika spektra. Kako je ova informacija praktično uveknesavršena u realnom dinamičnom okruženju, posebnu pažnju privlače sistemi koji se zasnivaju nastatističkoj informaciji o stanju u kanalu. Ovaj pristup olakšava primenu kod uređaja male snage iskromnih računskih mogućnosti, jer su pojednostavljena kompleksna izračunavanja potrebna zaadaptaciju snage. Povećanje broja korisnika u novim generacijama sistema, osim unapređenjaspektralne efikasnosti, zahteva i povećanu energetsku efikasnost i nova rešenja za napajanje velikogbroja uređaja. Radi efikasnog napajanja velikog broja uređaja male snage uveden je konceptprikupljanja i korišćenja energije iz okruženja. Iako postoje različite vrste izvora energije koji semogu koristiti, prikupljanje energije iz postojećih radio-frekvencijskih signala omogućujeneophodnu pouzdanost u snabdevanju energijom, kao i primenu tehnika za istovremeni prenosinformacija i energije.U ovoj disertaciji analizirane su performanse sistema koji koriste kognitivne principe pristupaspektru sa kontrolisanim nivoom interferencije, bazirane na statističkoj informaciji o stanju ukanalu, pri čemu se napajanje sistema vrši primenom bežičnog prenosa energije. U tezi jerazmatrana zavisnost sakupljene energije od uslova propagacije i parametara primenjenog protokolaza istovremeni prenos informacija i energije. Osim toga, u sistemima sa velikim brojem uređaja kojiemituju malom snagom često ne postoji direktna optička vidljivost u svim slučajevima, pa surazmatrani i scenariji kada se prenos informacija odvija posredstvom relejnog čvora u mreži.Izvršena je analiza sistema za slučaj kada svi korisnici imaju fiksne pozicije, usled čega surastojanja korisnika u mreži konstantna. Kako korisnike novih generacija bežičnihtelekomunikacionih sistema karakteriše visok nivo mobilnosti, izvršena je i detaljna analiza uticajakretanja korisnika na performanse sistema.U savremenim bežičnim telekomunikacionim sistemima veliki izazov predstavlja i zaštitainformacija koje se prenose. Kako su mogućnosti primene konvencionalnih tehnika zaštiteinformacija ograničene zbog visokog nivoa računske složenosti, u disertaciji su analizirane imogućnosti zaštite prenosa podataka na fizičkom sloju.

Opis (srp)

Elektrotehnika i računarstvo -Telekomunikacije / Electrical and computer engineering - Telecommunications Datum odbrane: 09.09.2024.

Jezik

srpski

Datum

2024

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Telekomunikacije. Telegrafija. Telefonija

Bežični prenos energije, kapacitet sistema, kognitivni radio, kooperativni sistemi, statistička informacija o stanju u kanalu, Nakagami-m feding, verovatnoća otkaza

Wireless energy transfer, system capacity, cognitive radio, cooperative systems, statistical channel state information knowledge, Nakagami-m fading, outage probability

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Telekomunikacije. Telegrafija. Telefonija