A Different Approach to Channel Usage Probability Calculation with Fuzzy Logic for Cognitive Radio Users

Abstract

In this work, Fuzzy Logic (FL) based channel decision method for Cognitive Radio (CR) users is designed, and modeled. CR Network is a new wireless technology that aims to make use of unused parts of the spectrum by unlicensed users without causing any interference to primary users and can change its characteristics dynamically. Primary users access the channel at any time owing to their legal right to access to the channel. CR users are non-licensed users and can only access to the channel when it is not occupied by the primary users. In the developed network model, while primary users access the channel utilizing TDMA as a medium access control technique, CR users can access the channel by exploiting Slotted Aloha as a random access scheme when it is idle. In simulation model developed, AWGN channels are considered. The more realistic results are obtained by considering the parameter of noise and other effects in the simulated model.

Keywords

• Cognitive Radio
• Fuzzy Logic
• Spectrum sensing

Bilişsel Radyo Kullanıcıları için Bulanık Mantık Yardımıyla Kanal Kullanım Olasılığı Hesabında Farklı Bir Yaklaşım

Abstract

Bu çalışmada, Bilişsel Radyo (BR) kullanıcıları için bulanık mantık yardımıyla kanal seçim yöntemi tasarımı ve benzetimi yapılmıştır. Tasarlanan kanal seçim yönteminin benzetimi MATLAB FIS yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Bu çalışmada, 10 tane birincil kullanıcı ve 1 tane de BR kullanıcının aynı iletişim ortamında yer aldığı bir benzetim senaryosu düşünülmüştür. Birincil kullanıcılar, lisanslı kullanıcılardır ve kanala doğrudan erişim hakkına sahip oldukları için istedikleri zaman kanala erişirler. BR kullanıcılar ise, lisanslı olmayan kullanıcılardır ve kanala sadece birincil kullanıcılar olmadığında ya da birincil kullanıcılara herhangi bir girişim oluşturmamak şartıyla erişebilirler. Geliştirilen ağ modelinde, birincil kullanıcılar Ortam Erişim Kontrol (OEK) protokolü olarak Zaman Bölmeli Çoklu Erişim (Time Division Multiple Access - TDMA) tekniğini kullanarak kanala erişirler. BR kullanıcılar ise, Slotted Aloha rasgele erişim tekniğini kullanarak, kanal boşta iken kanala erişebilirler. Yapılan çalışmada Toplanır Beyaz Gauss Gürültüsü (Additive White Gaussian Noise - AWGN) kanal modeli kullanılmıştır.

Keywords

• Bilişsel radyo
• Bulanık mantık
• Spektrum sezme

References

1. D. Ç. Arslan, Bilişsel Radyo, Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli Üniversitesi, Kocaeli-Türkiye, (2009).
2. I. F. Akyildiz, W. Y. Lee, M. C. Vuran, S.C. Mohanty Computer Networks 50 (2006) 2127.
3. R. Kaniezhil, C. Chandrasekar, An Efficient Spectrum Utilization via Cognitive Radio using Fuzzy Logic System for Heterogeneous Wireless Networks, International Conference on Emerging Trends in Science, Engineering and Technology, Tamilnadu-Hindistan, (2012) 300.
4. A. Çalhan, C. Çeken Wireless Personal Communications 64 (2010) 647.
5. H. S. T. Le, H. D. Ly, Opportunistic Spectrum Access using Fuzzy Logic for Cognitive Radio Networks, Second International Conference on Communications and Electronics, Havai Adaları, (2008) 240.
6. A. Karahan, TDMA Tabanlı Kablosuz Algılayıcı Ağ Ortam Erişim Kontrol Protokolleri için Genel bir Analitik ve Benzetim Modeli, Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli Üniversitesi, Kocaeli-Türkiye, (2010).
7. S. Solak, Kablosuz Algılayıcı Ağlarda kullanılan MAC Protokollerinin Karşılaştırmalı Başarım Analizi, Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli Üniversitesi, Kocaeli-Türkiye, (2008).
8. C. Bayılmış, İ. Ertürk, C. Çeken Gazi Üniversitesi Politeknik Dergisi 7 (2004) 201.

9. C. Çiflikçi, A. T. Tuncer, A. T. Özşahin, S. M. Yesbek, Bilişsel Radyo ve Ortam Erişim Kontrol Katmanı Protokolleri, 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu, Karabük-Türkiye, (2009) 1.
10. A. Ghasemi, E. S. Sousa Wireless Communications and Mobile Computing 7 (2007) 1049.
11. A. Çalhan, C. Çeken, Yeni Nesil Kablosuz Ağlarda Dikey El Değiştirme, III. Haberleşme Teknolojileri ve Uygulamaları Sempozyumu, İstanbul-Türkiye, (2009) 179.