I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   19 ,   N o .   1 J ul y   20 20 ,   pp .   2 57 ~ 2 66   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 9 .i 1 . pp 257 - 266             257       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p : / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   S p e c t r u m   a l l o c a t i o n   m o d e l   f o r   c o g n i t i v e   w i r e l e ss   n e t w o r k s   b a sed  o n   t h e   a r t i f i c i a l   b e e   c o l o n y   a l g o r i t h m       C é s ar   H e r n án d e z ,   Jo r ge   R o d r í gu e z ,   D i e go   G i r al   T e c hno l o g i c a l   a nd   E ng i ne e r i ng   F a c ul t y ,   U n i v e r s i da D i s t r i t a l   F r a nc i s c o   J o s é   de   C a l da s ,   C o l o m bi a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e J un   29 ,   201 9   R e v i s e N o v   2 3,   20 19   A c c e pt e F e b   4 ,   2020       C og ni t i v e   r a d i o   t hr o ug d y na m i c   s pe c t r um   a l l o c a t i o a l l o w s   a e f f i c i e n t   us e   o f   t he   r a di o - e l e c t r i c   s pe c t r um .   I t   i s   a   ke y   s ubj e c t   f o r   t he   pe r f o r m a nc e   of   c og ni t i v e   r a di o   ne t w o r ks .   T he   p ur po s e   o f   t he   p r e s e n t   a r t i c l e   i s   t o   de v e l o a   s pe c t r um   a l l o c a t i o m o de l   f o r   c o g ni t i v e   w i r e l e s s   ne t w o r ks   ba s e o   t he   A r t i f i c i a l   B e e   C o l o ny   a l go r i t hm   a nd  a s s e s s   i t s   pe r f o r m a nc e   i n   s pe c t r um   o c c upa nc y   t r a c e s   o bt a i ne f r o m   m o ni t o r i ng   t he   s p e c t r um   u s i ng   t he   e ne r gy   de t e c t i o t e c hni q ue .   R e s ul t s   s ho w   a   r e d uc t i o i t he   num be r   o f   s pe c t r a l   ha ndo f f   w i t h   no   e xc e s s i v e   e xe c ut i o t i m e s .     Ke y w or d s :   C o gn i t i v e   ra di o     R a di o - e l e c t r i c   s pe c t r u m   S pe c t r a l   o c c upa n c y     S pe c t r um   a l l o c a t i o n   S w a r m   i nt e l l i ge n c e   C opy r i gh t   ©   20 20   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   Ce s a H e r n de z ,   D e pa rt m e n t   o f   T e c hn o l o g y ,   U n i v e r s i da d   D i s t r i t a l   F r a n c i s c o   J o s é   de   Ca l da s ,   Cl .   68D   B i s   A   S u N º  49F   -   70 ,   B o go t a ,   Co l o m b i a .   E m a i l :   c a h e rna n de z s @ ud i s t r i t a l . e du . c o       1.   I N TR O D U C TI O N     T hr o ug h   m e a s u r e m e n t   c a m pa i g n s   o t h e   o c c upa n c y   of   t h e   ra di o - e l e c t r i c   s pe c t r u m   i n   c o un t ri e s   of    t h e   E u r o pe a n   U n i o n   a nd  t h e   U ni t e S t a t e s ,   r e c e n t   r e s e a r c h   ha s   s h o w n   t ha t   a l t h o ug h   t h e r e   i s   a   r e l a t i v e   s c a r c i t y   of   a v a i l a b l e   f r e que n c y   b a n ds ,   s pe c t r a l   o c c upa n c y   r a nge s   f ro m   15  t 85%  of  i t s   c a pa c i t y   t h us   r e v e a l i ng  a n   i n e ff i c i e n t   us e   of   t h i s   v a l ua b l e   r e s o ur c e   [1 ,   2] .   A c c o r di n t o   t h e   p r e v i o us   s t a t e m e n t ,   i t   i s   r e qui r e t o   de ve l op   s t ra t e gi e s   t o   us e   t h e   s pe c t r u m   m o r e   e f f i c i e n t l y ,   e s pe c i a l l y   dur i ng  t i m e f r a m e s   w h e r e   m o s t   us e r s   a r e   c o m m uni c a t i n b e t w e e n   e a c h   o t h e r .   It   i s   n o t e w o r t h y   t o   m e nt i o t ha t   s o m e   e nt i t i e s   h a v e   s t a r t e t o   r e gu l a t e     t h e   l e v e l s   of   s pe c t r a l   o c c upa n c y ,   s uc h   a s   t h e   F CC  ( f e de r a l   c om m u ni c a t i o n s   c o m m i s s i o n ),   s e e ki n t o   m a i nt a i hi g qua l i t y   s t a n d a r ds   a n d   s a t i s f a c t i o i t h e   c o m m u n i c a t i o n   s e r v i c e   [3 - 5] .   Co gn i t i v e   r a d i o   n e t w o r ks   a r e   b o r n   f r o m   s c a r c e   s pe c t r a l   o pp o r t u ni t i e s   o r   a v a i l a b l e   f r e que n c y   c h a nn e l s ,   i n   s o m e   b a n ds   o f   t h e   r a d i o - e l e c t r i c   s pe c t r um   i t e r m s   o f   t i m e   a n d   s pa c e .   T hi s   s i t ua t i o d ri v e s     t h e   n e e t o   c h a nge   t h e   c u rr e n t   c o m m u n i c a t i o n s   a p p r o a c h   a n d   c h o o s e   a   m o r e   f l e xi b l e   o n e   t h a t   t a ke s   a dv a n t a ge   of   t h e   s pe c t ra l   o ppo rt u n i t i e s   i f r e que n c y   b a n ds   w i t h   l o w   l e ve l s   of   s p e c t r a l   o c c upa n c y   [4 ,   6,   7]   H ow e ve r ,   s a i o ppo rt u n i t i e s   a r e   n o t   f i xe w i t h i a   gi v e n   t i m e f r a m e .   I n   c o gni t i v e   r a di o ,   t w o   t y pe s   of   us e r s   de ve l o a n   i n t e r a c t i o n:   p ri m a r y   a n s e c o n da r y   us e r s .   P r i m a ry   o r   l i c e n s e us e r s   (P U a r e   d i r e c t   c us t o m e r s   o t h e   c o m m uni c a t i o n   s e r v i c e ,   w h i l e   s e c o n da r y   us e r s   (S U ha v e   t h e   c a pa c i t y   t o   o pp o r t u ni s t i c a l l y   us e     t h e   f r e que n c y   b a n t ha t   t h e   p ri m a r y   us e r   i s   n o t   o c c up y i n g   [6 ,   8 ,   9] .   T hi s   m us t   s a t i s fy   t h e   r e qui r e m e n t   t ha t   w h e n   a   P U   r e qui r e s   t h e   s pe c t r a l   r e s o ur c e   t c o m m u n i c a t e ,   t h e   S U   m us t   a b a n do n   t h e   c h a nn e l   u n de r   us e   a n s e e a   n e w   o n e   t o   ke e c o m m u n i c a t i o n.   T hi s   c h a n ge   o f   c h a nn e l   i s   k n o w n   a s   s pe c t ra l   h a ndo ff   [10 - 13] .   T h e   t e rm   c o gn i t i v e   r a d i o   f i r s t   a ppe a r e i 1999 ,   w h e n   J o s e ph   M i t o l a   i nt r o duc e i t   a s   a   p a r t   o f   h i s   do c t o r a l   t h e s i s .   I t   w a s   a c c e pt e by   t h e   c o m m u n i t y   unt i l   b e c a m e   a   l i n e   o f   r e s e a r c h   i n   w h i c n u m e r o us   pr o po s a l s   ha v e   b e e n   de v e l o pe i n   t e rm s   o r e s e a r c h .   F u r t h e rm o r e ,   t h e   f i r s t   a r c hi t e c t u r e s   a n r e a l i s t i c   m o de l s   ha v e   be e n   t e s t e o v e r   t h e   l a s t   f e w   y e a r s   t o   de t e r m i n e   i t s   v i a b i l i t y .   A c c o r di n t o   [14] ,   c o gn i t i v e   r a di o   i s   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   19 ,   N o .   1 J u l y   202 0   :     2 5 7   -   2 6 6   258   fo r m   o f   w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o n   i n   w h i c h   a   s m a r t   t r a n s m i t t e r   c a n   de t e c t   t h e   c o m m u n i c a t i o n   c h a nn e l s   t h a t   a r e   b e i n us e a n t h e   a v a i l a b l e   o n e s ,   a n i n s t a nt l y   s w i t c h   b e t w e e n   t h e m .   T hi s   o pt i m i z e s   t h e   us e   o   t h e   r a d i o - e l e c t r i c   s pe c t r u m   a n d   r e duc e s   t h e   i nt e r f e r e n c e   b e t w e e n   us e r s   t o   a   m i ni m u m .   T h e   pr e s e nt   a r t i c l e   c o n s i de r s   n e c e s s a r y   t o   de ve l o a   m e t h o t o   s i m ul a t e   a   c o gn i t i v e   r a di o   n e t w o r k.   T a k i n t h e   p r e v i o us l y   quo t e de f i n i t i o n ,   t h e   m a i n   f e a t u r e s   t ha t   t h e   m e t h o s h o ul d   e n t a i l   a r e   e s t a b l i s h e d.     It   s h o ul a c t i v e l y   s e e t h e   b e s t   s o l ut i o n   b a s e o n   pr e de t e rm i n e c ri t e r i a   w h i l e   a l s o   pr o g r e s s i v e l y   i m pr o v i ng.   T h e r e f o r e ,   t h e   a p pl i c a t i o n   o f   a   s w a rm - b a s e i nt e l l i ge n c e   a l go ri t hm   i s   c o n s i de r e d.   T h i s   t e c hn i q ue   i s   b a s e o n   t h e   b e h a v i o r   o f   l i v i n b e i n gs   o t h e   s a m e   s pe c i e s   t ha t   c o o pe r a t e   w i t h   a   c e r t a i n   p a t t e rn   t o   a c hi e v e   a   c o m m o n   go a l   s uc h   a s   l o o ki ng  f o r   foo d,   s t a b i l i t y   o r   a d a pt a b i l i t y   [7,   15,   1 6]   T h i s   t y pe   of   a rt i f i c i a l   i nt e l l i ge n c e   i s   e a s y   t o   a ppl y   a n ha s   de c e n t   c o m put a t i o n a l   pe r f o r m a n c e   w h e n   a ppl i e t o   di s t r i b ut e p r o b l e m s .   T h e r e   a r e   s e v e r a l   s w a rm   i n t e l l i ge n c e   m e t h o ds   s uc h   a s   a nt   c o l o n y   a l go r i t hm s ,   s w a rm   pa r t i c l e   o pt i m i z a t i o n,   a rt i f i c i a l   b e e   c o l o n y   a n b a c t e ri a l   f o r a gi n o pt i m i z a t i o n .   T h e   p r e s e n t   r e s e a r c h   c o n s i s t s   o n   de v e l o pi n g   a   s pe c t r um   a l l o c a t i o m o de l   f o r   w i re l e s s   n e t w o r ks   b a s e o n   t h e   a rt i f i c i a l   b e e     c o l o n y   a l go r i t hm .       2.   RE LA TED   WO R K S   T h i s   s e c t i o n   d i s c us s e s   t h e   m o s t   r e l e v a nt   pub l i c a t i o n s   t h a t   s e r v e a s   a   b a s e   f o r   t h e   de v e l o pm e n t   a n d   c o n c e pt i o n   of   t h e   pr e s e n t   r e s e a r c h .   T h e   a u t h o r s   [17]   de s c ri b e   t h e   r e l e v a n t   t o pi c s   of   c o gn i t i v e   r a di o   a n e s pe c i a l l y   of   s pe c t ra l   m o b i l i t y .   T h e   pa ra m e t e r s   a n d   f a c t o r s   t ha t   i n t e r v e n e   i s pe c t ra l   h a ndo ff   a r e   a na l y z e a n d   c o n s i de r e f o r   t h e   de v e l o pm e n t   o f   a n y   a l go r i t hm   f o r   s pe c t ra l   de c i s i o n   s uc h   a s   c a us e s ,   r e qu i r e m e nt s ,   i m pa c t ,   c l a s s i f i c a t i o n,   t y pe s   of   a ppr o a c h,   c o n t r o l   c ri t e r i a   a nd  a s s e s s m e nt   c ri t e r i a .   S a i i n f o r m a t i o n   w a s   c o n s i de r e t o   de ve l o t h e   p r o po s e a l go r i t h m   i t h e   p r e s e n t   a r t i c l e .   In   [18] ,   a   m ul t i - c r i t e r i a   h y b r i d   a l go r i t hm   i s   p r e s e n t e d   f o r   s pe c t r u m   a l l o c a t i o n   i n   c o gni t i v e     ra di o   n e t w o r ks   b a s e o n   a n a l y t i c a l   hi e ra r c h i c a l   p r o c e s s   (A H P a n m ul t i - c r i t e ri a   o pt i m i z a t i o n   a n c o m pr o m i s e   s o l ut i o n   (V IK O R ).   T h e i r   pe r f o r m a n c e   i s   c o m pa r e w i t h   t h e   gr e y   r e l a t i o n a l   a l go r i t hm   (G R A )   a n r a ndo m   s pe c t r um   a l l o c a t i o n .   T h e   a s s e s s m e n t   m e t r i c s   us e w e r e   t h e   a c c um ul a t e n um b e r   o f   t o t a l   ha n do ff s ,   t h e   a v e r a ge   b a ndw i dt h ,   t h e   a v e r a ge   a c c um ul a t i v e   de l a y   a n t h e   a c c um ul a t i v e   a v e r a ge   t hr o ug h p ut .     It s   o pe r a t i o n   i s   b a s e o n   t h e   A H P   t o   de t e r m i n e   t h e   hi e ra rc h y   of   di f fe r e n t   a s s e s s m e n t   c ri t e r i a ,   a s   w e l l   a s   f i n di ng  t h e   w e i ght   o f   e a c h   s e t t i ng.   A f t e r w a r ds ,   t h e   V IK O R   a l go ri t hm   de c i de s   w h i c h   o ppo r t u ni t i e s   a r e   m o s t   s ui t a b l e .   In   [19 ] ,   t h e   de v e l o pm e n t   a n t e s t i n o f   a n   e xpe r i m e n t a l   c o gn i t i v e   r a d i o   n e t w o r i s   de s c r i b e d,   c o m pr i s e o f   (1)  a   c o gn i t i v e   c o n t r o l l e r   t h a t   c o l l e c t s   a n d   p ro c e s s e s   t h e   o b t a i n e d a t a ,   w hi c h   i s   a   c o m put e r,     a n (2)  t w o   c o gn i t i v e   r o ut e r s   t h a t   s i m ul a t e   t h e   f un c t i o n   o f   s e c o n da r y   us e r s .   O n e   r o ut e r   p l a y s   t h e   r o l e   of   a   m a s t e r   c o nn e c t e di r e c t l y   t o   t h e   c o gni t i v e   c o n t r o l l e a nd  t o   t h e   s pe c t r a l   de t e c t i o n   s t a ge ,   w hi c i s   c a rri e o ut   t hr o ugh  a   s o f t w a r e - de f i n e r a di o   (S D R ).   T h e   o t h e r   r o ut e r   a c t s   a s   a   s l a v e   w h i l e   ( 3)  a   p ri m a r y   us e r   i s   s i m ul a t e d   by   a n o t h e r   S D R .   T h e   a rt i c l e   a l s o   p r e s e n t s   t h e   a ppl i e a l go ri t hm   f o r   t h e   de t e c t i o a nd  a l l o c a t i o n   o   t h e   e xpe r i m e n t a l   n e t w o r k.   T h e   ob t a i n e r e s ul t s   w e r e   s a t i s f a c t o r y   i n   t h e   s e n s e   t ha t   t h e   c o m m uni c a t i o n   of    t h e   S U   w a s   m a i nt a i n e i n   t h e   p r e s e n c e   o f   a   P U   w i t a   r e duc t i o n   i pe r f o r m a n c e   a s   e xpe c t e d.       3.   R ES EA R C H   M ET H O D   T h e   de ve l o pm e n t   o f   t h e   fo l l ow i n r e s e a r c h   t a ke s   t h e   s pe c t ra l   o c c upa n c y   da t a   a s   a   s t a rt i ng  po i nt ,   b a s e o n   m o n i t o r i ng.   T hi s   a l l o w s   m e a s ur i n g   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   pr o po s e a l go r i t hm   f o r   t w o   l e v e l s   of  o c c upa t i o n   ( hi g h   a n l o w ).   T o   de s i gn   t h e   a l go ri t hm ,   t h e   A B (a rt i f i c i a l   b e e   c o l o n y a l go r i t hm   i s   a da pt e w i t h   s a m e   s e a r c h   m e c h a ni s m   o f   po s s i b l e   s o l ut i o n s   w h i l e   t h e   r e s ul t s   c a n   di f f e r .   I n   t hi s   c a s e ,   t h e   r e s ul t s   c o r r e s po n t o   v a r i o us   G S M   f r e que n c y   b a n ds   t h a t   a r e   a v a i l a b l e   t o   e s t a b l i s h   c o m m u n i c a t i o n .   A f t e r   de f i ni n   t h e   c ha nn e l s ,   t h e y   a r e   a s s e s s e w i t a n o t h e r   s e c t i o o f   t h e   m e a s ur e s pe c t r a l   o c c upa n c y   da t a .     3. 1 .      M e as u r i n E q u i p m e n t   T o   de v e l o t h e   p r e s e n t   r e s e a r c h,   t h e   f o l l ow i n g   r e s o ur c e s   w e re   us e d:   a.   A   s pe c t r um   m o n i t o r i n g   s y s t e m   de s c r i b e i n   T a b l e   1 ,   t o   c a rr y   o ut   t h e   c a pt u r e   p r o c e s s   o f   t h e   s pe c t r a l   o c c upa n c y   da t a   i t h e   G S M   b a n d,   w hi c i n c l u de s   t h e   s pe c t r u m   a n a l y z e r   M S 2721B   A nri t s u .   b.   M ul t i pl e   e l e c t r o n i c   da t a b a s e s   t o   c o n s ul t   a nd  b ui l l i t e ra r y   r e vi e w   fo r   CR N.   c.   M a t l a b   s o f t w a r e   us e t o   de v e l o t h e   s i m ul a t o a nd  t h e   p r o po s e A B a l go ri t hm .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Spe c t r um   a l l o c a t i on   m od e l   f or   c og ni t i v e   w i r e l e s s   ne t w or k s   bas e o t he   ar t i f i c i al . . .   ( s ar   H e r nánd e z )   259   T a b l e   1 S pe c i f i c a t i o n s   o f   s pe c t r um   m o ni t o r i n g   e qui p m e n t   E q u i p m e n t   S p e c i f i c a t i o n s   F re q u e n c y   ra n g e   Re fe r e n c e   D i s c o n e   A n t e n n a   2 5   M H z     6   G H z   S u p e r - M   U l t ra   Ba s e   Ba n d w i d t h   c a b l e   D   1 8   G H z   CBL - 6 F T   S M N M +   L o w - n o i s e   a m p l i f i e r   2 0   M H z     8   G H z   Z X 6 0 - 8008E - S+   S p e c t ru m   a n a l y z e r   9   k H z     7 . 1   G H z   M S 2 7 2 1 A n ri t s u       3. 2 .      S p e c t r al   O c c u p an c D a ta   T h e   c a pt u r e da t a   w e r e   us e t o   a s s e s s   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t he   pr o po s e a l go r i t h m .   T h e   d a t a   c a pt u r e   pr o c e s s   i n v o l ve a n   e n e r gy   de t e c t i o n   t e c h ni que   t ha t   c o n t ri b ut e t o   b ui l a   po w e r   m a t r i x.     A f t e r w a r ds ,   t h e   p r o b a b i l i t y   of   f a l s e   a l a r m   w a s   de f i n e a s   w e l l   a s   t h e   de c i s i o n   t hr e s h o l t o   de t e r m i n e   t h e   o c c upa n c y   o r   a v a i l a b i l i t y   o e a c h   m o n i t o r e c ha nn e l ,   i n   o r de r   t o   de f i n e   t h e   a v a i l a b i l i t y   m a t r i x   [20,   21] .     A f t e r   a   s t a t i s t i c a l   a n a l y s i s   of   t h e   a v a i l a b i l i t y   m a t ri x ,   t w o   t ra c e s   of   s pe c t r a l   o c c upa n c y   w i t h   hi g a n d   l o w   l e v e l s   of   oc c upa t i o n ,   r e s pe c t i v e l y   w h i c h   w e r e   s pl i t   i n t o   50%  f o r   a l go r i t hm   t r a i n i ng  a n 5 0%    fo r   a s s e s s m e n t   [22] .     3. 3 .      P r o p o s e d   A B C   A l go r i th m   A n   a l go r i t h m   i s   r e qu i r e t ha t   i s   v e r s a t i l e   e n o ug h   t o   a d a pt   t o   t h e   c ha n ge s   o f   s pe c t r a l   o c c upa n c y   a c c o r di n t o   t h e   t ra n s m i s s i o t i m e ,   w i t h   t h e   c a p a c i t y   t o   a s s e s s   t h e   b e s t   f r e que n c y   b a n ds   s o   t h a t   a   S U   c a e s t a b l i s h   c o m m u ni c a t i o n.   B a s e o n   t h e   p r e v i o us   s t a t e m e n t ,   t h e   A B a l go ri t hm   b a s e o n   s w a rm   i nt e l l i ge n c e   i s   a pp l i e b y   e s t a b l i s h i ng  a n   a n a l o g y   t o   t h e   f oo s e a r c pr o c e s s   of   a   gr o up  o f   be e s ,   w h e r e   t h e   po s s i b l e   s o l ut i o n s   a r e   r e p r e s e n t e b y   t h e   f o un f o o s o ur c e s .   In   ge n e r a l ,   t h e r e   a r e   t hr e e   g r o ups   o f   be e s   i n   t h e   A B a l go ri t hm :   e m p l oy e e s ,   s c o ut s   a nd  o b s e r v e r s .   T h e   e m pl oy e e s   e xpl o i t   t h e   f o o s o ur c e s   (pos s i b l e   s o l ut i o n s i n i t i a l l y   fo un by   a   gr o up  o f   s c o ut   be e s .   A   s i n gl e   e m pl oy e e   be e   i s   l o c a t e i n   e a c h   f oo s o ur c e ,   s o   t h a t   t h e   n u m b e r   of   e m pl oy e e   be e s   i s   e qua l   t o   t h e   n u m b e r   of  s o l ut i o n s   t o   b e   fo un d   [23 - 25] .   A f t e r   ha n dl i n t h e   f i r s t   f oo s o ur c e s ,   a   s e a r c h   a nd  s e l e c t i o n   pr o c e s s   i s   c a r ri e o ut   by   t h e   e m pl oy e e   a nd  o b s e r ve r   b e e s ,   w h i c h   i s   d i f fe r e nt   de pe ndi n g   o n   w h i c h   t y pe   of   be e   pe r fo r m s     t h e   a c t i o n.   I n   a n y   c a s e ,   t h e   pu r po s e   i s   t o   f i n b e t t e r   f o o s o ur c e s   t o   t a ke   a dv a n t a ge   o f   t h e m .   T o   gi v e   m o r e   c l a r i t y ,   t h e   s t e ps   o f   t h e   A B a l go r i t hm   a r e   de s c r i b e d.   I ni t i a l l y ,   t h e   m a i p a r a m e t e r s   m us t   b e   de f i n e t o   a ppl y   t h e   a l go ri t hm :   a.   T h e   s i z e   o f   t h e   b e e   po pul a t i o n   S N   b.   T h e   n u m b e r   o f   M CN   c y c l e s   t o   c a rr y   o ut   duri n g   t h e   s e a r c h   f o f oo d   c.   T h e   m a x i m u m   v a l ue   x_ m a x   a n t h e   m i ni m um   v a l ue   x_ m i t ha t   c o ve r   t h e   s o l ut i o n.   d.   T h e   l i m i t   n u m b e r   o f   a t t e m pt s   t o   i m p r o v e   a   f oo s o ur c e   L   T h e   f i r s t   p ha s e   o f   t h e   a l go ri t hm   c o n s i s t s   o i ni t i a l i z i n t h e   f oo s o u r c e s   o r   s o l ut i o n s   us i n g   (1) ,   i n   o r de r   t o   f i n ra n do m   v a l ue s   w i t hi n   t h e   de f i n e r a ng e   t ha t   c o rr e s po n t o   t h e   i ni t i a l   t a r ge t s   o   t h e   e m pl o y e e   be e s :     = +   ( 0 , 1 ) (  )   (1)      [ 1 , 2 , 3 , 4  ]       W h e n   t h e   e m pl o y e e   be e s   a r e   po s i t i o n e d   i t h e   i ni t i a l   s o l ut i o n s   ,   n e w   n e i g h b o r i ng  s o l ut i o n s     a r e   ra n do m l y   s o ugh t   t hr o ug h   (2),   w h e r e     d e n o t e s   t h e   c u rr e n t   po s i t i o n,     de n o t e s   t h e   po s i t i o n   o f   a n o t h e r   f oo d   s o ur c e ,   a n d     de n o t e s   t h e   r a ndo m   v a l ue   b e t w e e n   - a n 1 .   A f t e r   pe r f o r m i n t h e   s e a r c h ,   a   c o m pa ri s o n   i s   e s t a b l i s h e b e t w e e n   e a c   a n d     i n   o r de t o   k n o w   a n d   r e m a i i t h e   s a m e   f o o s o ur c e .     = + ( )     (2)            T h e n,   t h e   s c o ut   b e e s   c a rr y   o ut   a   s e a r c h   pr o c e s s   t o   de t e r m i n e   a   m e a s u r i ng  pa r a m e t e r   t o   qua nt i f y   h ow   s ui t a b l e   i s   .   T hi s   pa ra m e t e i s   k n o w a s   f i t n e s s   a nd   i s   de t e rm i n e d   f o r   e a c s o l ut i o o f   t h e   e m pl oy e e   b e e s .   T h e   m e t h o t o   de t e rm i n e   t h i s   v a ri a b l e   de pe nds   o t h e   p r o b l e m   t o   b e   s o l ve d,   w h e t h e a   f un c t i o s h o ul d   b e   m i ni m i z e o r   m a x i m i z e d.   I n   ge n e r a l ,   t h e   f i t n e s s   o f   t h e   foo s o ur c e s   i s   r e l a t e w i t h   t h e   a s s e s s m e nt   of    t h e   t a r ge t   f u n c t i o w i t t h e   v a l ue s   o f     a s   s e e i (3) .   T h e   p r o b a b i l i t y     o f   c h o o s i n g   t h e   s o l ut i o   f o r   e a c h   f i t n e s s   v a l ue   us i n g   (4 )   i s   c r uc i a l   t o   de c i de   w h i c   i s   v i s i t e by   t h e   o b s e r ve r   b e e .   W h e t h e   v a l ue   o f     i s   ob t a i n e d,   (2)   i s   us e o n c e   a g a i a n t h e   b e s t   s o l ut i o i s   c h o s e n   b e t w e e n     a n d   .      ( )   (3)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   19 ,   N o .   1 J u l y   202 0   :     2 5 7   -   2 6 6   260     =    = 1     (4)     F i na l l y ,   t h e   p r o c e s s   i s   r e pe a t e by   t h e   s c o ut   b e e s   s t a r t i n f ro m   t h e   s e a r c p r o c e s s   up  t o   f i n di ng  a n   a c c e pt a b l e   s o l ut i o n   o r   m e e t i ng  t h e   n u m b e r   o f   M CN   c y c l e s .   If   a   foo s o ur c e   d o e s   n o t   i m p r o v e   a f t e r   L   c y c l e s ,   i t   w i l l   b e   a b a n do n e d   a n d   r e pl a c e by   a   n e w   r a ndo m   s o ur c e     of  (1).     3. 4 .      A d ap tat i o n   o th e   A B C   A l go r i th m   T h e   de s c r i b e A B a l go r i t h m   c a n   b e   a da pt e t o   t h e   r e qu i r e m e n t s   o f   s e a r c hi n t a s ks   i t h e   b e s t   f r e que n c y   b a n ds   t ha t   a r e   a v a i l a b l e   f o r   c o m m u n i c a t i o n,   a s   f o l l ow s :   T h e   r e s ul t s   o b t a i n e f r o m   m e a s u r e m e nt s   a r e   c o n di t i o n e d   i t w o   m a t ri c e s   i n   w hi c t h e   v a ri a t i o b e t w e e n   c o l um n s   c o rr e s po n ds   t o   di f fe r e n t   f r e que n c y   b a n ds   a n t h e   v a ri a t i o n   b e t w e e n   r o w s   c o r r e s po n ds   t o     t h e   i n c r e a s e   i n   t h e   t i m e f r a m e   o f   m e a s ur i n t h e   s pe c t r u m   o c c upa n c y .   T h e   f i r s t   m a t ri i s   us e t o   t ra i   t h e   p r o po s e m e t h o a n d   t h e   s e c o n m a t r i x   i s   us e t o   a s s e s s   i t .   D uri n t h e   t ra i ni n p ha s e ,   t h e   go a l   i s   t o   b ui l a   pa t h   t ha t   c o nn e c t s   t h e   s t a r t   a nd  t h e   e n o   t h e   t r a i n i ng  m a t ri us i n t h e   a v a i l a b l e   f r e que n c y   b a n ds   o f   t h e   ra d i o - e l e c t r i c   s pe c t r u m   (c h a nn e l s ) ,   i n   w h i c   t h e   s e c o n da r y   us e r   (S U )   e s t a b l i s h e s   c o m m u n i c a t i o n.   T o   b u i l s a i pa t h,   t h e   f i r s t   s e c t i o n   o t h e   a l g or i t hm   s e e ks   t i m e   b r a c ke t s     us i n g   (5)   a n d   (6) ,   i n   w hi c h   a   f r e que n c y   b a n i s   a v a i l a b l e   t o   e s t a b l i s c o m m un i c a t i o n ,   t h e n   n e w   b r a c ke t s     a r e   ge n e ra t e us i n g   ( 2)  a n d   a   c o m pa ri s o i s   e s t a b l i s h e b e t w e e n     a n   t o   s e l e c t   a nd  s a v e   t h e   c ha nn e l   w i t h   hi g h e s t   a v a i l a b i l i t y   t i m e .          = _ +   ( 0 , 1 ) ( _  _ )     (5)          = _ +   ( 0 , 1 ) ( _  _ )     (6)   =           ( , )       W i t h i t h e   f i r s t   g r o up  o f   b r a c ke t s   f o un d,   t h e   b ra c ke t   w i t h   t h e   hi g h e s t   a v a i l a b i l i t y   t i m e   i s   c h o s e n   a nd  de f i n e a s   t h e   i n i t i a l   b r a c ke t   o f   t h e   s o l ut i o n   p a t h.   W h e n   t h e   i ni t i a l   b r a c ke t   i s   de f i n e d ,   t h e   a l go r i t h m   s e e ks   n e w   b r a c ke t s     a n d     t ha t   c a c o nn e c t   w i t t h e   o ri gi na l   pa t a nd   e xt e n d   i t .   T o   de f i n e   w h i c b ra c ke t s     a r e   c h o s e n   f o r   t h e   e xt e n s i o n   o f   t h e   s o l ut i o n   c ha nn e l ,   t o   t h o s e   c ha nn e l s   t ha t   ha v e   t h e   b e s t   a v a i l a b i l i t y   t i m e s   a n m e e t   t h e   r e qui r e m e n t   o f   r e m a i ni n w i t hi n   t h e   ra n ge   o f   t h e   s o l ut i o n   p a t h.   S a i c ha nn e l s   a r e   a s s i g n e a   f i t n e s f un c t i o a n d   a   p r o b a b i l i t y     us i n g   (7)   a n d   (8) .   B a s e o t he   p r e v i o us   r e s ul t s ,   a   b ra c ke t   i s   c h o s e t o   b e   i n c l ude b e fo r e   o r   a f t e r   t h e   c u rr e n t   s o l ut i o n,   de pe ndi n o n   i t s   l o c a t i o n.   T h e   c u rr e n t   s e t t i n o f   t h e   b ui l t   c h a nn e l   i s   s t o r e d   i o r de r   t o   r e pe a t   t h e   c y c l e   f r o m   t h e   b e gi nni n g,   w i t h   n e w   v a l ue s   o f   b r a c ke t s   .          ( )     (7)     =    = 1   (8)     It   i s   r e qui r e t o   b ui l s e v e r a l   pa t h s   i n   o r de r   t o   ha v e   v a ri o us   opt i o n s   o f   f r e que n c y   b a n ds   f o r   a l l   t i m e s .   T h e s e   pa t h s   m a y   be   n e e de i n   t h e   a s s e s s m e n t   s t a ge   i c a s e   a   P U   a s ks   fo r   a   c ha nn e l   w h e r e   a   S U   i s   t r a n s m i t t i ng.   B e fo r e   l a u n c h i ng  t h e   a l go ri t hm ,   t h e   n u m b e r   o f   de s i r e pa t h s   i s   i nt r o duc e a s   a n   i nput .     W h e n   t h e   n u m b e r   o f   c h a nn e l s   i s   de t e rm i n e d ,   t h e   a l go r i t hm   m ov e s   o n   t o   t h e   a s s e s s m e n t   s t a ge .   D uri n t h e   a s s e s s m e nt   s t a ge ,   t h e   c o m m u ni c a t i o n   i s   e s t a b l i s h e t hr o ug h   t h e   c ha nn e l s   f o un du r i ng  t h e   t ra i ni n s t a ge .   W h e n   t h e   c h o s e n   c h a nn e l   i s   b us y ,   c o m m u n i c a t i o n   i s   e s t a b l i s h e t hr o ugh   t h e   fo l l ow i n g   o pt i o n   f o un i n   t h e   p r e v i o us   s t a ge .   A   j um ( ha n do f f i s   c a rri e o ut   be t w e e n   f r e que n c y   b a n ds   a n d,   i f   t h e   n e w   o n e   i s   a l s o   oc c upi e d,   t h e n   t h e   n e x t   o n e   i s   c h o s e n .   T h i s   p r o c e s s   i s   r e pe a t e du r i n t h e   t o t a l   t i m e   a l l o c a t e i t h e   a s s e s s m e n t   m a t ri x.   If   n e e de d,   a l l   c ha nn e l s   f o un i t h e   pr e v i o us   s t a ge   a r e   a s s e s s e unt i l   o n e   o f   t h e m   i s   a v a i l a b l e .   I n   c o nt r a s t ,   i f   n o   f r e que n c y   b a n d   i s   a v a i l a b l e   t o   t ra n s m i t ,   t h e   a l go r i t hm   s t o ps   a nd  r e c o m m e nds   t o   r e s t a rt   t h e   p r o c e s s   by   i n c r e a s i n g   t h e   n u m b e r   o f   s o l ut i o n   c ha nn e l s   t o   b e   ob t a i n e du r i ng  t h e   t ra i ni n p ha s e .   H e n c e ,   t h e   t o t a l   num b e r   o f   h a ndo ff s   a n f a i l e ha n do ff s   t h a t   a   c o gn i t i v e   r a d i o   s e c o n da r y   us e r   s h o ul pe r f o r m   a r e   s i m ul a t e du r i ng  t h e   a s s e s s m e nt   t i m e   o f   t h e   a l go r i t h m .     P s e u d o - c o d e   T h e   ps e udo - c o d e   of   t h e   p r o po s e m o de l   i s   de s c r i b e d:     I n p u t   d a t a P o p u l a t i o n ,   C h a n n e l s,   t _ e v a l ,   M a t r i x _ t r a i n ,   M a t r i x _ e v a l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Spe c t r um   a l l o c a t i on   m od e l   f or   c og ni t i v e   w i r e l e s s   ne t w or k s   bas e o t he   ar t i f i c i al . . .   ( s ar   H e r nánd e z )   261   %   S t a r t   a l g o r i t h m   %   S t a r t   t r a i n i n g   st a g e   f o r   =   1 :C h a n n e l s   w h i l e   o = =   0   f o r   i   =   1 P o p u l a t i o n     x _ r   =   r a n d ( 0 , 1 ) *( l e n g t h ( M a t r i x _ t r a i n ) ) %   E qu a t i o n   ( 5 )   x _ c   =   r a n d ( 0 , 1 ) *( l e n g t h ( M a t r i x _ t r a i n ) ) %   E qu a t i o n   ( 6 )   x _ i   =   ( x _ r ,   x _ c ) ;   L _ x i   =   l e n g t h _ st r e t c h ( x i ) %   L e n g t h   st r e t c h   a sso c i a t e   t o   x i   e n d   f o r   i   =   1 P o p u l a t i o n     v _ i   =   x _ i   +   p h i *( x _ i     x _ k) ;   L _ v i   =   l e n g t h _ st r e t c h ( v i ) %   L e n g t h   st r e t c h   a sso c i a t e   t o   v i   i f   L _ v i   >   L _ x i           x _ i   =   v _ i ;   e l se   e n d   e n d     %   V e r i f y   i f   x i   be l o n g t o   C h a n n e l _ z   If   L _ x i ( 1 )   <   C h a n n e l _ z( 1 )   &&   L _ x i ( e n d )   >   C h a n n e l _ z( 1 )   | |     L _ x i ( 1 )   >   C h a n n e l _ z( 1 )   &&   L _ x i ( e n d )   >   C h a n n e l _ z( e n d )     x _ o =   x i ;   e l se   e n d     f i t _ i   =   le n g t h _ st r e t c h ( x _ o k) %   L e n g t h   st r e t c h   a sso c i a t e   t o   x _ o k,   e q.   ( 7 )   P _ i   =   f i t _ i / ( su m( f i t _ i ) ) %   E qu a t i o n   ( 8 )   x _ se l e c t   =   r a n d ( x _ o k) %   S e l e c t i o n   d e p e n d t o   P _ i   C h a n n e l _ =   [ C h a n n e l _ z;   x _ se l e c t ] ;   If   C h a n n e l _ z( 1 )   =   1   &&   C h a n n e l _ z( e n d )   = =   1     o =   1   e l se   e n d   e n d   e n d   %   E n d   t r a i n i n g   st a g e   %   S t a r t   e v a l u a t i o n   st a g e   C h a n n e l _ a c t   =   C h a n n e l _ 1   f o r   i   =   1 :l e n g t h ( M a t r i x _ e v a l )   if   M a t r i x _ e v a l ( C h a n n e l _ a c t ( i ) )   = =   a v a i l a bl e     Re su l t ( i )   =   1 ;   e l se     w h i l e   o k _ e v a l   =   0       C h a n n e l _ a c t   =   C h a n n e l _ a c t   +   1 ;   if   M a t r i x _ e v a l ( C h a n n e l _ a c t ( i ) )   = =   a v a i l a bl e   Re su l t ( i )   =   1 ;   C h a n n e l _ a c t   =   C h a n n e l _ 1 ;   o k_ e v a l   =   1 ;   e l se   e n d   e n d   e n d   o k_ e v a l   =   0 ;   e n d     %   E n d   e v a l u a t i o n   st a g e   %   E n d   a l g o r i t h m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   19 ,   N o .   1 J u l y   202 0   :     2 5 7   -   2 6 6   262   3. 5 .      A s s e s s m e n m e t r i c s   T o   a s s e s s   t h e   p r o po s e a l go r i t h m ,   t h e   n u m b e r   o f   t o t a l   ha ndof fs   a n f a i l e ha n do ff s   fo r   di f f e r e n t   v a l ue s   of   t h e   a r t i f i c i a l   b e e   p o pul a t i o n   a n d   e xe c ut i o n   t i m e   o f   e a c h   s i m ul a t i o n   w i t t h e   pu rpo s e   of   f i n d i n a   b a l a n c e   b e t w e e n   t h e   t hr e e   v a r i a b l e s :   ha n do f fs ,   pr o c e s s i n t i m e   a n po pul a t i o n,   t ha t   r e n de t h e   m e t h o v i a b l e   fo r   po s s i b l e   a ppl i c a t i o n s   i t h e   n e a r b y   f ut ur e .       4.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S   T h e   r e s ul t s   o f   s pe c t r a l   h a ndo ff s   a r e   p r e s e n t e w i t h   t h e   p r o po s e m e t h o fo r   t w o   t r a f f i c   l e ve l s   (h i g a n l o w a n f o r   po pul a t i o n s   o f   100,   200,   300 ,   40 a n 500  a s   s h o w n   i n   F i gu r e   1 - 5   r e s pe c t i v e l y .   In   T a b l e   2 t h e   a v e r a ge   r e s ul t s   a r e   s um m a ri z e f o r   e xe c ut i o n s   i n   e a c h   po pul a t i o n .   T h e   n um b e r   o f   c h a nn e l s   fo un d   duri n g   t h e   t ra i ni n g   p h a s e   w a s   6   i a l l   c a s e s .           F i gu r e   1 R e s ul t s   w i t t h e   p r o po s e m e t h o f o r   100   b e e s           F i gu r e   2 R e s ul t s   w i t t h e   p r o po s e m e t h o f o r   200   b e e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Spe c t r um   a l l o c a t i on   m od e l   f or   c og ni t i v e   w i r e l e s s   ne t w or k s   bas e o t he   ar t i f i c i al . . .   ( s ar   H e r nánd e z )   263       F i gu r e   3 R e s ul t s   w i t t h e   p r o po s e m e t h o f o r   300   b e e s           F i gu r e   4 R e s ul t s   w i t t h e   p r o po s e m e t h o f o r   400   b e e s           F i gu r e   5 R e s ul t s   w i t t h e   p r o po s e m e t h o f o r   500   b e e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   19 ,   N o .   1 J u l y   202 0   :     2 5 7   -   2 6 6   264   T h e   s um m a r i z e a v e r a ge   o t h e   r e s ul t s   fo r   f i ve   e x e c ut i o n s   of   e a c h   po pul a t i o n   i s   s h o w n   i n   T a b l e   2 T h e   c o n t r o l   pa ra m e t e r s   o t h e   a l go r i t hm   a r e   t h e   s i z e   o po p ul a t i o n   a nd  t h e   num b e r   o f   c h a nn e l s   t o   be   fo un d .   T h e s e   a r e   a dj us t e de pe n d i n o n   t h e   a s s e s s m e n t   t i m e   a nd   t h e   f r e que n c y   r a n ge   o f   t h e   s pe c t r um   i n   w h i c h     t h e   s i m ul a t i o n   i s   c a rri e o ut .   T h e s e   a ff e c t   t h e   r o b us t n e s s   of   t h e   a l go r i t h m   a s   w e l l   a s   t h e   e xe c ut i o n   t i m e .   H ow e ve r ,   t h e   a pp r o a c h   s h o ul b e   c a ut i o us   i n   t e rm s   of   de f i n i ng  t h e   v a l ue s   of   bo t h   pa ra m e t e r s ,     s i n c e   t h e   n o n - c o n v e r ge n c e   of   t h e   a l go r i t hm   c a n   t a ke   pl a c e   i e i t h e r   o n e   of   t h e m   i s   c h o s e n   i n c o rr e c t l y .     A s   e xpe c t e d,   l e s s   h a ndo ff s   t a ke   pl a c e   w h e n   s pe c t ra l   o c c upa n c y   i s   l ow e r   s i n c e   t h e r e   a r e   h i g h e r   a v a i l a b i l i t y   t i m e s   w i t hi n   t h e   f r e que n c y   b a n ds ,   a s   s e e n   i n   T a b l e   2 .   T he   a s s e s s m e n t   o f   t h e   a l go r i t hm   w i t h   h i g h   t ra f f i c   r e qui r e s   up  t o   238   t o t a l   ha n do f fs ,   w h i l e   t h e   a s s e s s m e n t   w i t h   l ow   t ra f f i c   l e a ds   t o   180   t o t a l   ha n do f f s .       T a b l e   2 A v e r a ge   s um m a r y   of   t h e   o b t a i n e r e s ul t s   P o p u l a t i o n   H i g h   t ra ffi c   L o w   t ra ff i c   E x e c u t i o n   t i m e   [ s ]   T o t a l   h a n d o ffs   F a i l e d   h a n d o ffs   T o t a l   h a n d o ffs   F a i l e d   h a n d o ffs   100   236   81   178   58   171   200   238   86   180   61   127   300   238   88   170   56   105   400   228   76   161   52   106   500   224   76   163   57   117       F urt h e rm o r e ,   t h e   s i m ul a t i o n s   f o r   di f fe r e nt   po pul a t i o n s   a n t h e   s a m e   l e v e l   o f   t r a f f i c ,   t h e   n u m b e r   of  ha n do ff s   be h a v e s   s i m i l a rl y   i n   a l l   c a s e s .   T a b l e   2   s h o w s   t h a t   t h e   a s s e s s m e n t   o f   t h e   a l go r i t hm   w i t h   hi g t ra f f i c   ha s   b e t w e e n   224  a n 238  ha n do f fs   w h i l e   t h e   a s s e s s m e n t   w i t h   l o w   t r a f f i c   s h ow s   be t w e e n   161  a n 180  w h i c h   a r e   l i m i t e i n t e r v a l s .   T h e   a s s e s s m e nt   pha s e   a l w a y s   r e c e i ve s   t h e   s a m e   n um b e r   o f   s o l ut i o n   c h a nn e l s   a nd    t h e   s i z e   o f   t h e   po pul a t i o n   i s   i n de pe nde nt   f r o m   s a i v a l ue .   H e n c e ,   t h e   n e t w o r b e h a v e s   s i m i l a r l y   i n   t h i s   a s pe c t .   H ow e ve r ,   t h e   v a r i a t i o n   o f   t h e   n um b e o f   h a n do f f s   fo r   e a c po pul a t i o c a n   b e   de t e rm i n e t o   t h e n   c o n c l ude   w h i c a l go ri t hm   s h o w s   be t t e r   pe r f o r m a n c e .   T a b l e   3   i s   us e t o   c o m pa r e   t h e   ha n do f f s   of   t h e   s a m e   c a t e go r y .   F i n a l l y ,   t h e   a v e r a ge   pa rt i c i p a t i o n   o f   a l l   t y pe s   of  h a ndo ff s   i s   ob t a i n e d.   H i gh e r   v a l ue s   i n di c a t e   a   hi g h e r   n um b e r   o f   h a n do f f s   a n l o w e r   pe r f o r m a n c e .   T h e r e f o r e ,   a   m e t ri c   c a n   b e   e s t a b l i s h e t o   a s s e s s   di ffe r e nt   po pul a t i o n s   c o n s i de r i n g   t h e   n u m b e r   o f   h a ndo ff s   a s   a   c ri t e r i o n.   I t hi s   c a s e ,   t h e   s i m u l a t i o n s   w i t a   po pul a t i o of   400  b e e s   s h o w e be t t e r   pe r f o r m a n c e   w i t h   a   t o t a l   pa rt i c i pa t i o n   o f   89. 2% ,   f o l l ow e by   t h e   r e s ul t s   f o r   po pul a t i o n s   o f   500,   100  a n 300   w i t h   a   r e s pe c t i v e   pa rt i c i p a t i o n   o f   90. 8%,   96. 2%  a nd  96 . 8% .   T h e   po pul a t i o w i t h   t h e   l o w e s t   pe r fo r m a n c e   f o r   t h i s   c ri t e r i o n   w a s   c o m pri s e of   200  a rt i f i c i a l   b e e s   w i t h   a   t o t a l   p a r t i c i pa t i o of   9 9. 3% .       T a b l e   3 P a rt i c i pa t i o pe r c e n t a ge   o f   t h e   n um b e o f   h a ndo ff s   c o m pa r e t o   t h e   m a x i m um     v a l ue   i e a c c a t e go r y   P o p u l a t i o n   H i g h   t ra ffi c   L o w   t ra ff i c   P a rt i c i p a t i o n   T o t a l   h a n d o ffs   F a i l e d   h a n d o ffs   T o t a l   h a n d o ffs   F a i l e d   h a n d o ffs   100   9 9 . 2 %   9 2 . 3 %   9 8 . 9 %   9 4 . 4 %   9 6 . 2 %   200   9 9 . 7 %   9 7 . 7 %   1 0 0 . 0 %   1 0 0 . 0 %   9 9 . 3 %   300   1 0 0 . 0 %   1 0 0 . 0 %   9 4 . 9 %   9 2 . 2 %   9 6 . 8 %   400   9 5 . 6 %   8 6 . 6 %   8 9 . 5 %   8 5 . 0 %   8 9 . 2 %   500   9 3 . 8 %   8 5 . 9 %   9 0 . 9 %   9 2 . 5 %   9 0 . 8 %       It   i s   a l s o   pr o po s e t o   us e   t h e   e xe c ut i o n   t i m e   a s   a n   a s s e s s m e nt   c r i t e ri o n   w h e r e   t h e   pa rt i c i p a t i o n   v a l ue   i s   s h o w n   i n   T a b l e   4   a s   a   p e r c e n t a ge   of   t h e   e x e c ut i o n   t i m e   (10  m i n ut e s f o r   t h e   r e s ul t s   i n   e a c h   po pul a t i o n   l e v e l .   S i m i l a r l y ,   t o   t h e   a n a l y s i s   c a r ri e o ut   i n   t h e   p r e v i o us   pa ra g r a p h ,   hi g h e r   p a r t i c i pa t i o n   v a l ue s   m e a n   hi g h e r   e xe c ut i o n   t i m e   a n l o w e r   pe r f o rm a n c e .   H e n c e ,   t h e   po pul a t i o n   w i t h   t h e   l o w e s t   pe r fo r m a n c e   h a s   300  b e e s   w i t a   pa r t i c i pa t i o n   o 17. 4%  fo l l ow e by   t h e   po pul a t i o n s   o f   4 00,   500  a nd  200  w i t h   p a r t i c i pa t i o n s   o f   17. 4%,   19. 5%  a n 21 . 2%  r e s pe c t i v e l y .   T h e   po pul a t i o n   w i t h   t h e   l o w e s t   pe r f o r m a n c e   a c c o r di ng  t o   t hi s   c ri t e r i o n   ha d   100  b e e s   w i t h   a   p a rt i c i p a t i o n   o f   28. 6 %.               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Spe c t r um   a l l o c a t i on   m od e l   f or   c og ni t i v e   w i r e l e s s   ne t w or k s   bas e o t he   ar t i f i c i al . . .   ( s ar   H e r nánd e z )   265   T a b l e   4 P a rt i c i pa t i o pe r c e n t a ge   o f   t h e   e xe c ut i o n   t i m e   f o r   e a c h   po pul a t i o n   P o p u l a t i o n   E x e c u t i o n   t i m e   [ s ]   A s s e s s m e n t   t i m e   [ s ]   %   P a rt i c i p a t i o n   100   1 7 1 . 5   600   2 8 . 6 %   200   1 2 7 . 3   600   2 1 . 2 %   300   1 0 4 . 6   600   1 7 . 4 %   400   1 0 6 . 3   600   1 7 . 7 %   500   1 1 7 . 3   600   1 9 . 5 %       5.   C O N C LU S I O N   T h e r e   i s   a   r e duc t i o n   i t h e   e xe c ut i o n   t i m e   o f   t h e   a l go ri t hm   a s   t h e   po pul a t i o g r o w s   l a r ge r .   A c c o r di n t o   T a b l e   4 ,   t h e   h i g h e s t   e xe c ut i o n   t i m e   w a s   171  s e c o n ds   fo r   a   po pul a t i o n   o f   100  a rt i f i c i a l   b e e s   a n s a i t i m e   w a s   i n c r e a s i n gl y   s m a l l e r   f o r   po pul a t i o n s   w i t h   200  a n 300  b e e s   y e t   i t   s t a b i l i z e fo r   400  b e e s .   T h e i r e s pe c t i v e   t i m e s   w e r e   127,   10 a n 106  s e c o n ds .   T hi s   t r e n i s   a   c o n s e que n c e   of   a   de e pe r   s e a r c h   p r o c e s s   a n d   a   s ub s e que n t   h i g h e r   num b e r   o f   o pt i o n s   of   a v a i l a b l e   b r a c ke t s   f o r   t ra n s m i s s i o n.   H e n c e ,   t h e   a l go r i t h m   ha s   a   m o r e   e ffe c t i ve   s e l e c t i o n   pr o c e s s   a n t hus   i m p r o v e s   t h e   pe r f o r m a n c e   o s a i pa r a m e t e r   ke e pi n i n   m i nd  t h a t   e a c h   b e e   r e pr e s e n t s   a   b r a c ke t   f o un i n   t h e   t ra i ni n p ha s e .   In   t e r m s   o f   t h e   po pul a t i o n   pa ra m e t e r,   i t s   g r o w t h   off e r s   m o r e   o pt i o n s   o f   a v a i l a b l e   b r a c ke t s   i n   t h e   t ra i ni n g   p ha s e   a n b o o s t s   t h e   e xe c ut i o n   t i m e   s i n c e   i t   f i n ds   s o l ut i o n   p a t h s   m o r e   e a s i l y .   N o n e t h e l e s s ,   i t   i s   pa ra m o u n t   t o   c a r e f ul l y   c h o o s e   t h e   v a l ue   o f   t h i s   pa ra m e t e r   s i n c e   i t   i s   i nt i m a t e l y   t i e t o   t h e   s i z e   o f   t e s t i n m a t r i x .   If   t h e   po pul a t i o i s   l a rge   a n d   t h e   m a t r i c e s   a r e   s m a l l ,   t h e   b r a c ke t s   c a nn o t   b e   f o un i n   t h e   f i r s t   t ra i n i n p ha s e   a n t h e   a l go ri t hm   do e s   n o t   c o n ve r ge .   If   t h e   po pul a t i o n   i s   s m a l l   a n t h e   m a t ri i s   l a r ge ,   t h e   a l go r i t h m   t a ke s   t o o   l o n t o   f i n s o l ut i o n   p a t h s   w h i c h   i s   a l s o   una c c e pt a b l e .   F i na l l y ,   t h e   po pul a t i o t ha t   o ut pe r f o r m e t h e   o t h e r s   w a s   t h e   400 - b e e   po pul a t i o n   s i n c e   i t   ha s   t h e   l o w e s t   n u m b e r   o f   h a n do ff s   (pa rt i c i p a t i o n   o f   89. 2%)  a nd  t h e   s e c on l o w e s t   e xe c ut i o n   t i m e   (106  s e c o n ds   w i t h   a   pa r t i c i pa t i o o f   17. 7%)  a c c o r di ng  t o   T a b l e   2 - 4 .   T h e r e f o r e ,   i t   c a b e   c o n c l ude t ha t ,   f o r   t h e   de v e l o pe d   a l go ri t hm ,   a   po pul a t i o n   s i z e   c a n   b e   de t e r m i n e t h a t   o ffe r s   t he   be s t   pe r fo r m a n c e   w i t h o ut   t h e   n e e t o   h a v e   t h e   hi g h e s t   v a l ue   a m o n g   a   s e t   o f   a l t e rna t i v e s .       A C K N O WL ED G E M EN TS   T h e   a ut h o r s   w i s h   t o   t ha n t h e   Ce nt e r   f o r   R e s e a r c h   a n S c i e n t i f i c   D e v e l o pm e n t   o f   U n i v e r s i d a d   D i s t r i t a l   F ra n c i s c o   J os é   de   Ca l d a s ,   f o r   t h e   s up po r t   t hr o ug h o u t   t h e   c o ur s e   o f   t h i s   r e s e a r c p r o j e c t .       R EF ER EN C ES     [ 1]   C .   B e r na l   a nd  C .   H e r n á nd e z ,   M o de l o   de   de c i s i ón  e s pe c t r a l   pa r a   r e de s   de   r a d i o   c o g ni t i v a ,   P r i m e r a   E d .   B o g o t á ,   2019 .   [ 2]   L .   T ube r qu i a - D a v i d ,   e t   a l . A   M ul t i f r a c t a l   M o de l   f o r   C o g ni t i v e   R a di o   N e t w o r ks ,   P r i m e r a   E d.   B o g o t á ,   2 019 .   [ 3]   M .   A l - A m i di e ,   e t   a l . ,   S pe c t r um   s e ns i ng   ba s e o B a y e s i a g e ne r a l i s e l i ke l i ho o r a t i o   f o r   c o g ni t i v e   r a d i o   s y s t e m s   w i t h   m u l t i p l e   a n t e n na s ,   I E T   C om m un . ,   v o l .   13,   no .   3 ,   pp.   3 05 - 311 ,   2019 .   [ 4]   S .   S .   O y e w o bi   a nd  G .   P .   H a nc ke ,   A   S ur v e y   of   C og ni t i v e   R a di o   H a ndo f f   S c he m e s ,   C ha l l e ng e s   a nd   I s s ue s   f o r   I ndus t r i a l   W i r e l e s s   S e n s o r   N e t w o r ks   ( C R - I W S N ) ,   J .   N e t w .   C om p u t .   A pp l . ,   v o l .   9 7,   p p.   14 0 - 156,   2 017 .   [ 5]   M .   E .   Y o us s e f ,   e t   a l . ,   E f f i c i e nt   c oope r a t i v e   s pe c t r um   de t e c t i o i n   c ogn i t i v e   r ad i s y s t e m s   u s i n w av e l e t   f us i on ,     i I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n   C o m put i ng ,   E l e c t r o ni c   a nd   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   2 018 .   [ 6]   K .   K um a r ,   e t   a l . ,   S pe c t r um   ha n do f f   i c o g ni t i v e   r a di o   ne t w o r k s :   A   c l a s s i f i c a t i o a nd  c o m pr e he ns i v e   s ur v e y ,     J .   N e t w .   C om pu t .   A ppl . ,   v o l .   61 ,   pp .   1 61 - 188 ,   201 6.   [ 7]   A .   A l ha m m a di ,   e t   a l . ,   A nal y s i s   o f   Spe c t r um   H and of f   S c he m e s   i n   C ogni t i v e   R ad i N e t w or k   U s i ng   P ar t i c l e   Sw ar m   O pt i m i z at i on ,   I E E E   3r d   I nt .   S y m p.   T e l e c o m m un.   T e c hno l .   ( I S T T ) ,   K ua l a   L um pur ,   p p.   10 3 - 107 ,   2 016 .   [ 8]   J .   D ua a nd  Y .   L i ,   A o pt i m a l   s p e c t r um   ha ndo f f   s c he m e   f or   c og ni t i v e   r a di o   m o bi l e   A H oc   ne t w o r ks ,     A dv .   E l e c t r .   C om pu t .   E n g . ,   v o l .   11 ,   no .   3,   pp .   11 - 16 ,   201 1.   [ 9]   Y .   W u,   e t   a l . ,   D e l a y - C o ns t r a i ne O pt i m a l   T r a ns m i s s i o w i t P r o a c t i v e   S pe c t r um   H a ndo f f   i C o g ni t i v e   R a di o   N e t w o r ks ,   I E E E   T r an s .   C om m u n. ,   2016 .   [ 10]   J .   A r un  a nd  M .   K a r t hi ke y a n,   O p t i m i z e c o g ni t i v e   r a d i o   ne t w o r ( C R N )   us i ng   g e ne t i c   a l g o r i t hm   a nd  a r t i f i c i a l   b e e   c o l o n y   a l g o r i t hm ,   C l u s t e r   C om pu t . ,   20 18.   [ 11]   C .   H e r nd e z ,   e t   a l . ,   B e nc hm a r k i ng   o f   A l go r i t hm s   t o   F o r e c a s t   S p e c t r um   O c c upa nc y   b y   P r i m a r y   U s e r s   i W i r e l e s s   N e t w o r ks ,   I nt .   J .   E n g.   T e c hn ol . ,   v o l .   10,   no .   6 ,   pp.   1 611 - 162 0,   20 1 8.   [ 12]   C .   H e r nd e z ,   M o de l o   a da pt a t i v o   de   ha ndo f f   e s pe c t r a l   pa r a   l a   m e j o r a   e e l   de s e m pe ño   de   l a   m o v i l i d a e r e de s   m óv i l e s   d e   r a d i o   c o g ni t i v a ,   U n i v e r s i da N a c i o na l   de   C o l o m bi a ,   2 0 17 .   [ 13]   C .   H e r n á nd e z ,   e t   a l . M o de l o   a da pt a t i v o   m ul t i v a r i a b l e   de   h a ndo f f   e s pe c t r a l   pa r a   i nc r e m e n t a r   e l   de s e m p e ño   e n   r e de s   m óv i l e s   de   r a di o   c o g ni t i v a ,   P r i m e r a   E d.   B o g o t á :   E di t o r i a l   U D ,   2 017 .   [ 14]   C .   S á nc he z - L ópe z ,   E s t ud i o   s o br e   l a   v i a b i l i da de   r e d e s   r a d i o   c og ni t i v a s   e e l   C a m p us   N o r de   l a   U ni v e r s i da d   P o l i t é c ni c a   d e   C a t a l u ña ,   U ni v e r s i da d   P o l i t é c ni c a   d e   C a t a l u ña ,   201 6.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   19 ,   N o .   1 J u l y   202 0   :     2 5 7   -   2 6 6   266   [ 15]   J .   K e nn e dy   a nd  R .   C .   E be r ha r t ,   P ar t i c l e   Sw ar m   O pt i m i z a t i o n ,   P r o c .   I E E E   I nt .   C o nf .   N e ur a l   N e t w o r k s   I V ,   v o l .   4,   pp.   19 42 - 1948 ,   199 5.   [ 16]   Z .   Z ha o ,   e t   a l . ,   C o g ni t i v e   r a d i o   s pe c t r um   a l l o c a t i o us i ng   e v o l ut i o na r y   a l g o r i t hm s ,   I E E E   T r a ns .   W i r e l .   C om m un .,  v o l .   8,   no .   9,   p p.   44 21 - 4425 ,   200 9.   [ 17]   C .   H e r nd e z ,   e t   a l . ,   A l i s i s   de   l a   M o v i l i da E s p e c t r a l   e R e de s   de   R a di o   C o g ni t i v a ,   I n f .   T e c nol ógi c a ,   v o l .   26,   no .   6 ,   pp.   1 69 - 186 ,   2015 .   [ 18]   C .   H e r nd e z ,   e t   a l . ,   M o de l o   A H P - V I K O R   pa r a   ha ndo f f   e s pe c t r a l   e r e d e s   d e   r a di o   c og ni t i v a ,   T e c nur a ,   v o l .   19 ,   no .   45 ,   pp .   29 - 39,   2 015 .   [ 19]   R .   Y .   a n J .   B .   D .   C a r r i l l o ,   F .   M a t hi l de ,   R e e x pe r i m e nt a l   c ogn i t i v a :   A l gor i t m os   y   r e s ul t ad os ,   i I E E E   C o l o m bi a C o nf e r e nc e   o C o m m uni c a t i o ns   a nd   C o m put i ng   ( C O L C O M ) ,   pp.   1 - 5 2013 .   [ 20]   L .   F .   P e dr a z a ,   e t   a l . O c upa c i ó e s p e c t r a l   y   m o de l o   de   r a d i o   c og ni t i v a   pa r a   B o g o t á ,”   B o g o t á :   E di t o r i a l   U D ,   201 6.   [ 21]   L .   P e dr a z a ,   e t   a l . ,   M ode l i ng  o f   G SM   Spe c t r um   B a s e on  Se as ona l   A R I M A   m ode l ,   i T h e   6t I E E E     L a t i n - A m e r i c a C o nf e r e nc e   o C o m m uni c a t i o ns ,   2 014 .   [ 22]   C .   H e r n de z ,   e t   a l . ,   F uz z y   F e e dba c A l go r i t hm   f o r   t h e   S p e c t r a l   H a ndo f f   i C o g ni t i v e   R a d i o   N e t w o r ks ,     R e v .   F ac .   I ng .   l a   U n i v .   A n t i oqu i a ,   201 6.   [ 23]   D .   K a r a bo g a   a nd  B .   B a s t u r k,   A r t i f i c i a l   B e e   C ol on y   ( A B C )   O p t i m i z a t i on  A l go r i t hm   f o r   S ol v i n C on s t r a i ne O pt i m i z at i on   P r obl e m s ,   i I nt e r na t i o na l   F uz z y   S y s t e m s   A s s o c i a t i o W o r l d   C o ng r e s s ,   2007 ,   pp .   789 795 .   [ 24]   D .   K a r a bo g a   a nd  C .   O z t ur k,   A   nov e l   c l us t e r i ng   a ppr o a c h:   A r t i f i c i a l   B e e   C o l o n y   ( A B C )   a l g o r i t hm ,   A ppl .   So f t   C om put . ,   v o l .   11 ,   no .   1 ,   pp .   652 - 657 ,   201 1.   [ 25]   X .   C he ng   a nd  M .   J i a ng ,   C ogn i t i v e   r ad i s pe c t r um   a s s i gnm e nt   b as e on  ar t i f i c i al   be e   c ol o ny   a l gor i t hm ,   i I E E E   I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o C o m m uni c a t i o T e c hno l o gy ,   pp.   16 1 - 1 64 20 11 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.