T E L KO M NIK A , V ol . 17 No. 6,  Dec em be r   20 1 9,  p p. 2 73 5 ~ 2 74 6   IS S N: 1 69 3 - 6 93 0 accr ed ited   F irst  Gr ad e b y K em en r istekdikti,  Decr ee  No: 2 1/E/ K P T /20 18   DOI:   10.12928/TE LK OM N IK A .v 1 7 i 6 . 13111      27 35       Rec ei v ed   M ay   14 20 1 9 ; R ev i s ed   J un e 2 5 , 2 01 9 ;  A c c ep te J ul y  1 8 , 2 01 9   Cog nit i v e  radi fo r TVW S u sage       Diego  P in eda 1 Ces ar  H er n and ez * 2   1 Sc h o o l  o f  En g i n e e r i n g ,  Un i v e r s i d a d  Di s tri ta l  F ra n c i s c o   J o s e   d e  Ca l d a s ,   Ca rre ra  7   40B     53 Bo g o   D.   C.,  1 1 1 32 1 ,  Co l o m b i a     2 T e c h n o l o g i c a l  F a c u l ty Un i v e rs i d a d   Di s tri ta l  F ra n c i s c o   J o s e   d e  Ca l d a s ,   Cal l e   6 8 D Bi s  A  Su #  4 9 F 7 0 ,  Bo g o  D.   C.,  1 1 1 9 4 1 Co l o m b i a     *C o rre s p o n d i n g  a u th o r,   e - m a i l d e p i n e d a t@ c o rr e o .u d i s tri ta l .e d u .c o 1 c a h e r n a n d e z s @ud i s tr i t a l .e d u .c o 2       Ab strac t     Sp e c tr u m   s c a rc i ty   i s   a n   e m e r g i n g   i s s u e   i n   wir e l e s s  c o m m u n i c a t i o n   s y s te m s   d u e   to   th e   i n c r e a s i n g   d e m a n d   o b r o a d b a n d   s e r v i c e s   l i k e   m o b i l e   c o m m u n i c a ti o n s wir e l e s s   i n te rn e t   a c c e s s ,   I o a p p l i c a t i o n s ,   a m o n g   o th e r s T h e   m i g ra ti o n   o a n a l o g   TV  t o   d i g i t a l   s y s t e m s   (a . k .a .   d i g i ta l   TV   s wi tc h o v e r)   h a s   l e d   t o     th e   re l e a s e   o a   s i g n i fi c a n s p e c tru m   s h a r e   th a c a n   b e   u s e d   to   s u p p o rt   s a i d   a d d i ti o n a l   s e rv i c e s .   L i k e wi s e ,   TV  whi te   s p a c e s   e m e rg e   a s   s p e c tr a l   o p p o rtu n i ti e s   t h a c a n   a l s o   b e   e x p l o r e d Hen c e c o g n i ti v e   ra d i o   (CR )   p re s e n ts   i t s e l a s   a   fe a s i b l e   a p p ro a c h   to   e ff i c i e n tl y   u s e   re s o u rc e s   a n d   e x p l o i t   g a p s   wit h i n   th e   s p e c tru m .   Th e   g o a l   o t h i s   p a p e i s   t o   u n v e i l   th e   s ta te   o t h e   a rt  re v o l v i n g   a r o u n d   th e   u s a g e   o TV   whi te   s p a c e s ,   i n c l u d i n g   s o m e   o th e   m o s t   i m p o rta n t   m e th o d s   d e v e l o p e d   t o   e x p l o i s u c h   s p a c e s u p c o m i n g   o p p o rtu n i t i e s ,   c h a l l e n g e s  f o r f u tu re  re s e a rc h   p ro j e c ts a n d  s u g g e s ti o n s  t o   i m p ro v e   c u rre n m o d e l s .       Key w ords c o g n i ti v e  ra d i o ,  d i g i ta l  s wit c h o v e r,  DSA,  s p e c tr u m  s e n s i n g TV W S       Copy righ ©  2 0 1 9   Uni v e rsi t a s  Ahm a D a hl a n.  All  rig ht s  r e s e rve d .       1.  Int r o d u ctio n   No w ad a y s wi r e l es s   c om mu ni c at i o s erv i c es   are  s h o wi ng   an   ex po ne nt i a l   i nc r ea s as   c on s eq ue nc e o f  th e d ep l o y m en t o f  ne w   tec hn ol og i es  a nd  s ol ut i on s  s uc as  th e i nt ernet  of  th i n gs   ( IoT ) broadb an d   i nte r n et  ac c es s di g i ta l   T V ,   en ha n c ed   m ob i l e   c om m un i c ati o ns s m art  grid   ne t w ork s am on oth ers whi c are  c on t i n uo us l y   r e qu es ti ng   f or  ad di t i o na l   s pe c tr al   r es ou r c es   ai m i ng   to  i nc r ea s ba nd wi dth ,   r e l i a bi l i t y   a nd   c on s i s te nc y   [1,   2].   Ho wev er,  du t the   c u r r en s tat i c  s pe c tr um  al l oc at i o n a pp r oa c h,  s c arc i t y  h as  be c o m e a  growi ng   i s s ue  [ 3].   In  m os c ou ntri es the   s pe c tr um   as s i gn m en proc es s   fol l o w s   s tat i c   ap proac h,  m ea n i ng   tha t   f r eq ue nc i es   are  s ta ti c al l y   d i s tr i bu ted   am on t he   r eq u i r ed   s er v i c es   r e ga r d l es s   of   w he the r   the y   are  us ed   p arti al l y   or  a l l   t he   t i m e.  T hi s   s tr ate g y   h a s   be en   op er ati ng   a l l   o v er  t he   w or l as   of  no w   y e r ec en s tu di es   are   r ev ea l i ng   th at  f r eq ue nc y   b an ds   are  b ei n us ed   i n ef f i c i en t l y   as   l on pe r i o ds   where  th e y   r em ai n   f r ee S pe c tr um   us ag m e as ure m en ts   [4 - 8]  c arr i ed   ou i V i r gi ni a,  Chi c ag o,  S ou t A f r i c ( P r e tori a),  P ak i s tan   a nd   s om E urop ea n   c ou ntr i es   d em on s tr ate   tha i i s   us ed   i ne f f i c i en tl y .   Due   to  t hi s   s i tu ati on d y n am i c   s pe c tr um   as s i gn m en ( DS A )   t e c hn i q ue s   ha v be en   ex p l ored   ba s e o th d y na m i c s   of   s erv i c es Re c en tl y c og ni t i v r a di ( CR)   ha s   em erged  as   pa r of   the   ne w   wa v of   al t ernat i v es   thu s   pr ov i di ng   d ev i c es   the   c ap a c i t y   to  s e ns e     the   s pe c tr um r e - c on f i gu r i ts   p aram ete r s   an l ea r f r o m   the   ex pe r i en c e.  T he r ef ore,  i i s   c on c ei v ed   as  a  h i g hl y  f ea s i bl wa y  to   ad dr es s  th e p r o bl em  of  s pe c tr u m  s c ar c i t y  [ 3,   9 - 11 ].   O an ot he r   no te th m i grati o of   T V   s erv i c es   f r o m   the  an al og   to  the  di g i ta l   d om ai n   ( a.k .a.   di gi t al   T V   s wi tc h ov e r )   i s   an   on g oi n proc es s   whi c h as   al r ea d y   be e c om pl et ed   i m os t   de v el o pe c ou ntr i es   i nc l ud i ng   the   U S A the  U K Ch i na   an J ap a n.  T hi s   m i grati on   of f er s   s et  o ad v an t ag es   a nd   a dd i ti on a l   s erv i c es   s p ec i a l l y   th r el e as of   f r eq ue nc y   b an d s   r eq ui r ed   f or     the  ef f i c i en us ag e   of   th e   s pe c tr um A s   a   r es ul t,   s pe c t r al   op p ortun i ti es   wi th i n   T V   ba nd s ,   k no wn  as  T V W S  ( T V   W hi te  S pa c e s ) , h av e  em erged  [ 9 - 12 ].   A c c ord i n to  t he   prev i o us   s tat em en t,  the   propos i ti o of   the   pro bl em   i the   p r es en arti c l i s   b as ed   o t he   f ol l o w i n r es ea r c qu es t i on Ho w   c an   s p ec tr al   op po r tu ni t i es   of   di gi t al   tel e v i s i on k no w n   as   T V W S be   h arnes s ed ,   what   s ol u ti on s   h av be e propos e s f ar  an what   r es ea r c h c ha l l en ge s  are   y e t to  b e s ol v e d?   In  ad di t i on   to  pres e nti ng   th c urr en s tat of   T V W S   us ag tec h ni q ue s th go al   of   thi s   arti c l e   i s   to   de s c r i b c o gn i ti v e   r ad i an d   T V W S   c on c ep ts   as   wel l   as   th r es e arc h   c ha l l e ng es   i s ai us ag e.  He nc e,  t he  r e s ea r c he r  a nd  r e ad er  of  th i s   arti c l e  c an   de l i v er pr o po s a l s  f or the  ac c es s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 6,  D ec em be r  20 19 :   27 3 5 - 2746   2736   of   s pe c tr al   op po r tu ni t i es   b y   ex pl o i t i ng   t he   s p ec tr um   s e ns i ng   an de c i s i on - m a k i ng   c ap ab i l i ti es   of  c og ni t i v e d ev i c es  b as ed  o n  l i t erature  an d f i el d m ea s urem en ts .   S e v era l   s tud i es   ha v e   be e c arr i ed   o ut  i the   f i el d   and   s om r eg u l at i o ns   ha v be en   propos e i the   U S A   an t he   U K   to   al l o th us of   T V W S   i an   u nl i c en s ed   b a s i s S t an d ards   s uc as   IE E E   80 2.2 W G   ( W o r k i ng   G r ou p)  ha v be en   r e l e as ed   i the   f i e l d   as   w e l l   [ 13 ].  B es i d es m os s tud i es   h av f oc us ed   the i r   ef f orts   i de v el op i ng   f r am ew ork   ba s ed   on     geo - l oc ati on   d ata b as es   whi c i gn ore   t he   s pe c tr um   s e ns i ng   c ap ab i l i ti es   of   the   de v i c ac c ord i ng   to  th CR   pa r ad i gm None the l es s th i s   i s   a   r el ati v e l y   r ec en r es ea r c h   s ub j ec i whi c the r e   i s   m u c h   to  b ex pl or ed   an d   prop os ed .   It  i s   th en   ne c es s ar y   to   de term i ne   th c urr en s tat of  l i t erature  r eg ardi ng   c og n i t i v r ad i f or  T V W S   us ag a nd   es tab l i s t he   r es ea r c c ha l l en ge s   tha l i e  ah ea d.   T he   arti c l i s   org an i z e a s   f ol l o w s I th s ec on s ec ti on ,   d es c r i pti on   of   the   CR   c on c ep an m eth od o l o g y   i s   pres en t ed .   T he   th i r d   s ec ti on   i nc l ud es   a   de f i n i ti on   of   T V W S   as   w e l l   as   an   o v er v i e w   of   di gi t al   T V   s ta nd ar ds .   T he   f ou r th   s ec ti on   d es c r i be s   c urr e nt   a pp l i c ati on s   an pi l ots   c arr i e o ut  wor l d wi d an a ov erv i e w   of   t he   po s s i b l c ha l l e ng es   an d   op po r t un i ti es   T he  f i f th   s ec ti on   pres en ts  t he   c on c l us i o ns 0 .       2.  Co g n it iv R adio   A s   s tat ed   i th i n tr od uc t i on C o gn i ti v R ad i ( CR)   i s   d y n am i c   s pe c tr u m   ac c es s   ( DS A )   t ec hn o l o g y   wh i c i s   h i g hl y   f ea s i bl e   s ol uti on   f or   s pe c tr u m   s c arc i t y   prob l em T he   term   was   f i r s tl y   i ntro du c ed   b y   J Mi to l [ 10 w ho   d ef i ne d   i as   f ol l o w s the   term   c og n i ti v r ad i o   i de nti f i es   th po i nt  a w hi c wi r e l es s   pe r s on a l   di gi t al   as s i s tan ts   an d   t he   i n v ol v e ne t wor k s   are   s uff i c i en tl y   i nte l l i g en i n   term s   o f   c o m pu tat i on al   an r ad i r es ou r c es   as   w e l l   as     c o m pu ter - to - c om pu ter  c o m m un i c ati on s   us ed   t ( a)  d ete c us er  c om m un i c ati on s   ne ed s   as   f un c ti on   of   th us c o nte x an d,  ( b)  t pro v i de   the  r ad i r es ou r c es   an w i r el es s   s erv i c es   t ha are  m o s t a pp r op r i ate  f or thos ne ed s .   A   m ore  tec hn i c al   de f i n i ti o of   c og ni t i v r ad i c an   b f ou nd   i [ 14 ]:  A   CR  i s   r ad i o   s y s t em   w h i c em pl o y s   te c hn ol og y   t o bta i n   k no wl e dg e   of   i ts   op er ati on a l   an d   ge og r ap hi c a l   en v i r on m en t,  es ta bl i s he p ol i c i es an i ts   i nte r n al   s tat e.  T hi s   i s   k no wn  as   c og n i ti v c ap a bi l i t y ;   A   CR  c an   d y na m i c al l y   a nd   au t on om ou s l y   a dj us i t s   op erati on a l   pa r am ete r s   an prot oc ol s   ac c ordi ng   t he   ga t he r ed   k no w l e dg e   i n   order   to   ac h i e v pre de f i n ed   ob j ec ti v es .   T hi s   f un c ti on   i s   c al l e d   t he   r ec on f i g urab l c ap ab i l i t y F i n al l y ,   a   CR   c an   l e arn  f r om   the   o bta i n ed   r e s ul ts   w h i c h   i s   k no w n a s   i ts  l ea r n i ng  c a pa bi l i t y .   W i thi the   c o gn i ti v c y c l e   of   CR,  f ou r   ba s i c   f un c ti on s   are  c o ns i de r ed S p ec tr u m   s en s i ng S p ec tr um   de c i s i o n,  S p ec tr um   S ha r i ng   an S pe c tr um   m ob i l i t y   [ 12 ,   15 - 18 ].  T he   f i r s on e   r ef ers   to  the   a bi l i t y   to   s en s th r a di e nv i r on m en a nd   de tec t   po s s i bl ho l es   i n   the   s pe c tr u m   whi c h   w i l l  d ep e nd  on  t i m e,  l oc ati o an d  s pe c tr um  us ag b y   P Us  ( P r i m ar y  Us ers ) .   I n [ 1 9],  a  de ep   s tud y   of   di f f erent  P ac ti v i t y   m od el s   i s   de s c r i b ed .   O nc the   s p ec tr al   o pp ort un i t i es   ha v be e i de nti f i e d,  the   ne x t   s tep   of   t he   proc es s   i s   to   de c i de   w h i c op po r tu ni t y   s ho u l d   be   u s e d   b as ed   on   us er  ne ed s   s uc as   ba n d wi dth Q oS   a nd   r el i ab i l i t y C c ou l e i th er  c arr y   o ut   r ea c ti v ac t i on   b y   m ak i ng   q ui c k   de c i s i on   or  proac ti v e   ac ti on   wher pa r am ete r s   l i k Q o S   or  i nte r na l /ex ter na l   po l i c i es   n ee t o   be   c o ns i d ered  i ad v a nc e.  S pe c tr um   s ha r i ng   wi l l   b r eq u i r ed   s i nc m an y   CRs   woul pro ba b l y   us the   s a m ba nd s   at  th s am ti m an l oc ati on Henc e s pe c tr u m   s ha r i ng   tec hn i qu es   wi l l   n ee t b i m pl e m en ted   to  al l o w   t he   S Us   to  c oo pe r ate   a nd   us th s pe c tr um   i c oo r di na t ed   m an ne r   th us   prev en t i ng   an y   k i nd   o f   i nte r f erenc ov er  the   P Us In  [1 8],   a     hi g hl y - de t ai l ed   an al y s i s   of   the   r es ou r c a l l oc ati on   te c hn i q ue s   i c oo pe r at i v C ne t wor k s   i s   tho r ou gh l y   pres e nte d La s tl y ,   the   CR   s ho ul d   b ab l to   v ac ate   th s p ec tr u m   ho l e   ev er y ti m th at  P i s   de t ec ted   s i nc e   l i c e ns ed   us ers   ha v pr i orit y   i term s   of   ba nd   us a ge .   T hi s   i s   c al l ed   th s pe c tr um   m ob i l i t y  f un c t i on A  gra ph  of  th e c og n i t i v e c y c l e i s  s ho wn o n t h F i gu r 1.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       Cogn i ti v e  r ad i o f or T V W S  u s ag e   ( Di eg o  P i ne da )   2737       F i gu r 1.  S pe c tr um  c y c l e,  b as ed  o n [ 10 ]       3.  T V  w h it S p ac es   A c c ordi n t d i f f erent  s pe c tr um   us ag s tud i es ,   the r e   are  g ap s   on   ti m e/l oc at i on   where  the   s pe c tr um   i s   no b ei ng   uti l i z ed   b y   the   prim ar y   us e r s   ( P U)   an h en c e,  t he   op po r tun i ti es   f or   S Us   ( s ec on da r y /un l i c e ns ed   us ers )   be c o m av ai l a bl [ 3,   9,   1 2,   20 - 22 ].T ho s ga p s   are  k no wn  as   s pe c tr um   ho l es   [ 3 an d   are   c l as s i f i ed   i t wo  di f f erent   t y p es ( a)  t i m s pe c tr um   ho l es p erio d s   of  ti m e   i w h i c h   t he   prim ar y   u s er  i s   no t   tr an s m i tti ng   an ( b)  f r eq ue nc y   s p ec tr um   ho l es F r eq u en c y   band s   i whi c a s ec on da r y   us er c an  trans m i t wi th ou i nte r f erin w i th  a n y   P U .   O a   s i d n ote ,   T V   b an ds   are   us u al l y   l i c en s e i n   a l m os an y   c ou n tr y   of   the   wor l a nd   oc c up y   the   V HF - UHF   b an ds   w h i c r a ng e   f r o m   arou nd   54   MH z   t 80 6   MH z   w he r ea c h   T V   c ha nn e l   m a y   ha v e   ba n d w i d th  of   6   to   8   MH z   d e pe nd i n o th c ou n tr y   a nd   th a do pt ed   s tan da r [ 23 2 4 ].  E ac T V   s tat i on   i s   as s i gn ed   f i x ed   T V   c ha nn el   wi th i t he   s pe c tr u m   w he r i t   i s   al l o wed  t tr a ns m i i ts   s i gn a l s   al l   t he   t i m e.  P o l i c i es   an l e gi s l ati on   r e ga r d i ng   s pe c tr um   u s ag e   as s ure  tha t   prim ar y   or  l i c en s ed   us ers   are   prot ec ted   f r om   i nte r f erenc e.  T V   s i g na l s   are   broadc as te b y   c on t i n uo us l y   us i n th s pe c tr um   r eg ardl es s   of   w he t he r   pr i m ar y   r ec ei v ers   are  tak i ng   s ai s i gn a l s   [25 26 ] .   Ho w e v er,  i ha s   be en   e v i de nc ed   t ha t   T V   ba nd s   are   not   be i n us ed   the   e nti r ti m e   an s om ga ps   are   v i s i b l on   the   T V   s pe c tr um   i order   t o   pre v en c o - c ha nn e l   i nte r f erenc e.  Th un us e d”  po r ti o ns   of   the   T V   b an ds   are  k no w as   T V W S   ( T V   w hi te     s pa c es )   [ 2 - 3,   10 ,   17 ].  T hi s   t y p e   of   s pe c tr al   op p ortu ni t y   c o ul d   b c l as s i f i ed   a s   f r eq ue nc y   s pe c tr um  ho l e.     3.1 S p ec t r u S ensing  in  T V   B and s   In  the   f i el d   of   T V W S ,   di f f erent  s pe c tr um   s e ns i ng   ap pr oa c he s   h av e   be e   s tud i e [3 1 0 2 7 - 29 ].   Mo s of   the m   are  m ai nl y   f oc us ed   on   prim ar y   tr an s m i tte r   de tec t i on   an d   c an   b c l as s i f i ed   i n to   t hr ee   c at eg or i es m atc he d   f i l ter,  e ne r g y   de tec t i o a nd   s i gn al   f ea ture  de tec t i on .  T he  pu r po s e  be h i nd   the s al t ernat i v es   i s  t de t erm i ne   th e p r es e nc e o f  t he  P Us .   T he   m atc he f i l ter  tec hn i qu i s   c on s i de r ed   a op t i m al   de tec t i on   m eth od   as   i m ax i m i z es   the   r ec e i v ed   S NR  r at i o   a nd   a l s r eq u i r es   th de m od u l at i on   of   P U   s i g na l .   Henc e,   pr i or  k no w l e dg of   the   s i gn al   i s   r eq ui r e d:  m od ul at i on   t y p e,  order pu l s s ha p i n an p ac k et  f or m at .   O nc the   ori gi na l   s i gn al   i s   r ec ei v ed i i s   th en   op erate wi th  pi l ot  s e qu e nc w h i c r es ul ts   i a   po w er  c r i t erio n   s ub s e qu e nt l y   c om pa r ed   w i t a   thres h ol d.   T hi s   c om pa r i s on   de t erm i ne s   w he the r   the   s i gn a l   is   c on s i de r ed   oc c up i e or  av ai l ab l e .   T he   m ai n   ad v a nta g of   th i s   tec h ni q ue   i s   th at  i r eq ui r es   l es s   ti m to   de ter m i ne   gi v e n   d ete c t i on   pro ba b i l i t y   s i nc e   i t   ne ed s   l o wer   n um be r   of  s a m pl es   du to  i ts   hi gh   c oh ere nc e Ho wev er,  i ts   di s ad v a nta ge   i s   th at  CR  woul ne ed   a   de d i c ate d  r ec ei v er f or e v er y   t y pe   of  P U   [ 2,  3,   10 ,   17,   30 ].   E ne r g y   de tec ti on   i s   no n - c oh erent  d ete c t i on   m eth od   w h i c do es   no r eq u i r a   prio r i   k no w l e dg e   of   the   P s i g na l .   It  i gn ores   the   s tr uc t u r e   of   the   s i g na l   a nd   h en c e   ha s   l o w   c o m pu tat i on a l   c os t.   It  as s u m e s   th at  t h en erg y   of   th s i g na l   to   be   de t ec ted   i s   al w a y s   h i g he r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 6,  D ec em be r  20 19 :   27 3 5 - 2746   2738   tha t he   en erg y   of   the   n oi s e.  It  es ti m ate s   the   pres e nc of   s i gn al   b y   c om pa r i ng   t he   en erg y   r ec ei v ed   wi th   k no w t hre s ho l de r i v e f r om   no i s e   s tat i s t i c s T he   pe r f or m an c of   the   en erg y   de tec tor  i s   d i r ec tl y   l i nk ed   to   the   nu m be r   of   s am pl es A   hi g he r   n um be r   of   s a m pl es   woul r e du c the  no i s p o w er  th us   i m pr ov i ng   t he   S NR.  Ho we v er the   en erg y   de t ec ti o m eth od   ha s   m an y   dra w ba c k s ( a)  the   t hres ho l us ed   f or  prim ar y   us er  de t ec ti on   i s   v er y   s us c ep t i bl t un k no w or   s hf i ti ng   no i s e   l e v e l s ( b)  T he   en erg y   de t ec tor  do es   no t   di f f erenti at b et w e en   m od ul at ed   s i gn a l s ,   no i s a nd   i nte r f erenc so   i c an no be n ef i f r o m   a da pt i v s i gn al   pr oc es s i ng   to  c an c el   ou   the   s ou r c of  th e i nte r f eren c e   [ 2,  3,   10 ,   17 ,   30 ].   A no t he r   po p ul ar  m eth od   f or  s pe c tr um   s en s i ng   i s   c y c l os tat i on ar y   f ea t ure  d ete c ti on i whi c h   m od ul ate s i gn a l s   a r c ou p l e wi th   s i n wav c arr i ers pu l s tr a i ns ,   r ep e ate d   s prea di n g   s eq ue nc es ,   h op p i n s e qu e nc es   or  c y c l i c   pref i x es as   s ee n   i n   TV   s y s t em s T hi s   r es ul ts   i bu i l t - i pe r i o di c i t y T he   s i g na l s   are  c ha r ac teri z e as   c y c l os tat i on ar y   b ec au s th ei r   m ea an d   au toc orr e l at i on   ex h i b i a   c e r tai n   pe r i od i c i t y T he r ef ore,   i i s   po s s i bl to   d i f f erenti ate   i t   f r o m   no i s e,   whi c h   i s   wi de - s en s e   s tat i on ar y   s i gn al   wi th   n c orr e l at i on .   T he   ad v an t ag es   of   thi s   t ec hn i qu i nc l u de   i ts   s tr on g er   pe r f orm an c under   l o S NR  r eg i on s i ts   s i g na l   c l as s i f i c ati o ab i l i t y   an i ts   f l ex i bi l i t y   of   op erati on No ne th el es s m ore  c o m pl ex   proc es s i ng   i s   ne ed e a nd   h i gh - s p ee d   s en s i ng   c an n ot  be   ac hi ev e d.  F urtherm ore prio r i   k no wl ed ge   of   the   o r i gi n al   s i g na l   c ha r ac teri s ti c s  i s   a l s n ee d ed  [ 2,   10 ,   17 ,   30 ].     3.2 . D igit al  T V   O p er atio n   and   C h ar ac t er istic s   No w ad a y s m os c ou ntri es   are  m i grati ng   f r om   an al og   T V   s y s tem s   to  the   di gi t al   wor l d   du e t o t h e l att er s  en ha nc e d c ap a bi l i t i es  s uc as  [2 3]:   a.   Hi gh   de f i n i t i on   te l e v i s i on   ( HDT V )   i t he   f orm   o f   di gi tal   s i gn al s   i m prov th r e s i s tan c t i nte r f erenc an do   no ac c um ul ate  no i s e.   b.   Di g i ta l   s i gn al s   us s p ec tr um   f r eq ue nc i es   m ore  eff i c i en t l y A b ou t   t he   s am am ou nt  of  s pe c tr um   s ha r e   r eq ui r e b y   a an a l og   T V   c ha n ne l   c a n   be   m ul ti p l ex ed   i nto   10   S DT V   ( di g i t a l   s tan da r de f i n i ti on  T V  c ha n ne l s ) .   H e nc e ,   t he  s p ec tr um   i s  us ed  m ore ef f i c i en tl y .   c.   D i g i ta l   tec hn ol og y   ea s es   t h i nf orm ati on   en c r y p ti on   pr oc es s   an ad ds   s up po r to   i nte r ac t i v s erv i c es   s uc as   el ec tr o ni c   progr am m i ng   gu i de s   ( E P G ) i nd i v i d ua l i z ed   T V i nt ernet   o v er  T V ,   v i de on   de m an d (VOD ) , m ob i l i t y / po r ta bi l i t y an en h a nc ed  c om m erc i al s , a m on g o the r s  [ 24 ].   d.   It e as es   h o w  t he   i nf orm ati on  i s  s tored , p r oc es s ed   an d   di s tr i b ute d.   S i m i l arl y di f f erent  d i gi tal   T V   s tan da r ds   h av b ee n   de v el op e aro un d   th w or l wi th    the   m os i m po r tan on es   b ei n the   A T S ( A dv an c ed   T el ev i s i on   S y s t em s   Co m m i tte e)  f r om   the   US A the   DV B   ( Di g i t al   V i d eo   B r o ad c as ti ng )   f r om   E ur op e,  t he   I S D B   ( Int e grate S erv i c e   D i gi tal   B r oa dc as t i ng )   f r om   J ap an   an th DT MB   ( Di g i ta l   T err es tr i al   M ul t i m ed i B r o a dc as ti ng )   f r o m   Chi n a.  T he s f ou r   s tan da r ds   ha v be e tec hn i c a l l y   ac c ep te b y   t he   IT ( Int ernat i on al   Com m un i c ati on s   Uni on )   a nd   are  be i ng   i m pl em en ted   aroun the   w or l as   s ee i th IT U   webs i t [ 14 ].   T he   s tat us   of   the   tr an s i t i o t DT T   ( Di gi t al   T err es tr i al   T V )   tec h no l og y   c a a l s o   be   r ev i e w e d.  F i gu r es   an s ho w   wor l m ap   hi gh l i gh t i ng   th c ou ntr i es   where  m i grati o to  DT T   ha s   be e c om pl ete ( F i g ure  2   ( a ) )   or  i s   s ti l l   on g o i ng   ( F i gu r 2   ( b ) )   an pi c ha r wi th     the  s tat i s ti c a l  d i s tr i b uti on  of  th e DT T  s tan da r d i m pl em en ted   wor l d w i de .           ( a)   ( b)       F i gu r 2 S tat us  of  th e d i g i t al   s w i tc ho v er pr oc es s  i n t h w orl d ,     ( a)  c o m pl ete d a n d ,   ( b)  o ng oi n g   [ 31 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       Cogn i ti v e  r ad i o f or T V W S  u s ag e   ( Di eg o  P i ne da )   2739       F i gu r 3 . D i s tr i b uti on   b y  t y p of  s tan da r d   i m pl em en ted   [ 31 ]       A s   e v i d en c e d   i t he   f i g ure s v ari ou s   c ou ntri es   ha v e   al r ea d y   c om pl ete the   m i grati on   proc es s   to  DT T   tec hn ol o g y .   A c c ordi n t t h c ha r t ,   i c an   be   s tat e th at   m os of   the m   ha v i m pl em en ted   e i the r   th D V B - T   or  DV B - T s tan d ards Col om bi a   i s   an   ex am pl of   a   c ou ntr y   tha t   has   a l r ea d y   m ov ed   to  DT T   tec hn ol og y   by   i m pl em en ti ng   t he   DV B - T s tan d ard.  A ov erv i e of   the   m os t   i m po r tan di gi t al   t el e v i s i on   s ta nd ards   i nc l u di ng   the i r   m ai c ha r ac teri s ti c s   c an   be   s ee n   i T ab l e  1  [ 23 24 32 ] .       T ab l 1 . D i g i ta l  T V   S t an d ar ds   C om pa r i s on   D TV   S t a n d a r d   C h a n n e B a n d w idt h   ( M H z )   Op e r a t ion   Fr e q u e n c ies   ( M H z )   Tr a n s m i s s ion   C a p a c it y Ter r e s t r ial  ( M b p s )   M o d u lat ion     S c h e m e s   V ide o   E n c o d ing   A u d io  E n c o d ing   M idd le w a r e *   D V B   6 ,   7   o r   8   174 - 2 3 0 ,     470 - 862   5   t o   3 1 . 7   C OFD M   ( Ter r e s t r ial)   QAM   ( C a b le  and  M M D S **)   QPS K   ( S a t e ll i t e   a d   L M D S ***)   M P E G - 2   M P E G - A C C   M u lt iho m e   P lat f o r m   ( M H P )   A TS C   6   54 - 7 2 ,   7 6 - 8 8 ,   174 - 2 1 6 ,     470 - 698   1 9 . 3   8 - V S B   ( Ter r e s t r ial)   64 - QAM   ( C a b le)   QPS K   ( S a t e ll i t e )   M P E G - 2   D o lby     AC - 3   D TV   A p p li c a t ion   S o f t w a r e   E n v iro n m e n t   ( D A S E )   I S D B   6 ,   7   o r   8   470 - 770   3 . 6 5   t o   2 3 . 2   C OFD M   ( Ter r e s t r ial)   64 - QAM   ( C a b le)   8 - QPS K   ( S a t e ll i t e )   M P E G - 2   M P E G - A C C   A s s o c iat ion   o f   R a d io  I n d u s t r ie s   and  B u s ine s s   ( A R I B )   D TM B   8   470 - 862   4 . 8 1   t o   3 2 . 4     C OFD M   ( Ter r e s t r ial)   QPS K   ( S a t e ll i t e )   M P E G - 2   M P E G - 2   I n t e r a c t iv e   M e d ia  P lat f o r m   ( I M P )   *M idd lew a r e   is   t h e   s o f t w a r e   lay e r ,   o r   p r o g r a mm ing   p lat f o r m ,   b e t w e e n   t h e   s y s t e a n d   i t s   a p p li c a t ion s ,   a n d   e n a b le s   int e r a c t iv e   s e r v i c e s   o n   d igi t a T V .     **M M D S   s t a n d s   f o r   M u lt ipo int   M u lt ic h a n n e D i s t r ibu t ion   S y s t e m.   M ic r o w a v e   D V B   u p   t o   1 0   GH z .   ***L M D S   s t a n d s   f o r   L o c a M u lt ipo i n t   D i s t r ibu t ion   S y s t e m.   M ic r o w a v e   D V B   a b o v e   1 0   GH z .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 6,  D ec em be r  20 19 :   27 3 5 - 2746   2740   3.3 .   D V B - T S t and a r d   O ur  s tud y   f oc us es   on   the   T V   s tan da r d   i m pl em en ted   i C ol om bi an of f ers   a   de ep er  ov er v i e w   of   the   DV B - T fea tures   a nd   i ts   tec h ni c a l   pa r am ete r s .   DV B - T i s   a   v er y   po pu l ar  s tan da r d   arou nd   the   w orl d   du e   to  i ts   s up erio r   r o bu s t ne s s f l ex i b i l i t y   an ef f i c i en c y .   It  s u pp orts   S ( s tan d ard  de f i n i t i on ) H ( hi gh   de f i n i ti on ) UHD  ( U l tr Hi gh   Def i ni t i on ) m ob i l e   T V r ad i an an y   c om bi na t i on   of   th em T hi s   s tan da r us es   O F DM  ( O r tho go n al   F r eq u en c y   Di v i s i on   M ul t i p l ex )   m od ul ati o wi th   a   l arge   nu m be r   of   s ub c arr i ers   the r eb y   de l i v er i ng   a   r ob us t   s i g na l .   It   of f ers   w i de   r an ge   of   op erat i on   m od es   an us es   the   LD P ( Lo w   Dens i t y   P ar i t y   Chec k )   err or  c o r r ec ti on   c od i n c om bi ne w i t B C ( B os e - Cha ud h uri - Hoc q u en gh am )   c od i ng whi c r es ul ts   i n   r ob us t   s i gn a l T he   nu m be r   of   c arr i ers ,   th s i z es   of   the   gu a r i n terv al s   an d   th pi l ot  s i gn al s   c a b ad j us ted ,   s th e   o v erh ea ds   c an   b o pti m i z e f or  an y   targ et  tr a ns m i s s i on   c ha nn el   [33 - 36 ].    T he  ad di t i o na l  f ea tures   of   t he  D V B - T 2 s tan d ard are  th e f ol l o wi n g [ 33 ]:   a.   Mu l t i p l P h y s i c a l   L a y er   P i pe s A l l o w s   th i nd i v i du al   ad j us tm en of   the   r ob us t n es s   of   ea c h   de l i v ered  s er v i c e   w i thi a   c ha nn el   to  m ee th r eq ui r e r ec ep t i on   c on d i t i on s   ( s uc as   i n - do or  or  r oo f top   an t en n as ) It  a l l o w s   r ec ei v ers   to  s a v p o wer   b y   on l y   de c od i n s i ng l s erv i c r ath er th an  t he   who l e m ul ti pl ex .   b.   A l am ou ti   c o di n g:  A   tr an s m i tte r   d i v ers i t y   m eth od   t ha i m prov es   the   c ov era ge   i s m al l - s c al S F N ( s i ng l e f r eq u en c y   ne t wor k s ) .   c.   Cons te l l a ti o n rot ati on P r o v i de s  ad di t i on al  r ob us tn es s  fo r  l o w - or de r  c on s te l l ati on s .   d.   E x ten d ed   i nt erle av i n g:  O f f e r s  bi t, c el l , t i m e a nd  f r eq ue nc y  i nte r l ea v i ng .   e.   F utu r E x ten s i on  Fr am es  ( F E F ) : A l l o w s   c om pa ti bi l i t y   i n f utu r e e n ha nc em en ts .   T he   r es ul i s   m ore  r ob us s i gn al   c om pa r ed   to   i ts   predec es s or,  t he   D V B - T   s tan da r d,   whi c a l s de l i v ers   m uc h   hi gh er  da ta  r at e.  T ab l s ho w s   the   tec hn i c a l   pa r am ete r s   f or  ea c h   DV B - T  s tan da r d   w h ere th ad d i ti on a l  f ea tures   are h i gh l i g hte d.       T ab l 2 . T ec hn i c a l   P aram ete r s  of  th e DV B - T  an d D V B - T S tan d ards     D V B - T   D V B - T2 (n e w   /   i mpr o v e d   o p t ion s   i n   b o ld)   FE C   C o n v o lut ion a C o d ing +R e e d   S o lo m o n   1 / 2 ,   2 / 3 ,   3 / 4 ,   5 / 6 ,   7 / 8   L D P C   B C H   1 / 2 ,   3 / 5 ,   2 / 3 ,   3 / 4 ,   4 / 5 ,   5 / 6   M o d e s   QPS K ,   1 6 QAM ,   6 4 QAM   QPS K ,   1 6 QAM ,   6 4 QAM ,   2 5 6 QAM   Gu a r d   I n t e r v a l*   1 / 4 ,   1 / 8 ,   1 / 1 6 ,   1 / 3 2   1 / 4 ,   1 9 / 1 2 8 ,   1 / 8 ,   1 9 / 2 5 6 ,   1 / 1 6 ,   1 / 3 2 ,   1 / 1 2 8   FFT  S iz e   2 k ,   8 k   1 k ,   2 k ,   4 k ,   8 k ,   1 6 k ,   3 2 k   S c a t t e r e d   P il o t s   8 %   o f   t o t a l   1 % ,   2 % ,   4 % ,   8 %   o f   t o t a l   C o n t inu a P i lot s   2 . 0 %   o f   t o t a l   0 . 4 % - 2 . 4 %   ( 0 . 4 % - 0 . 8 %   in  8 k - 3 2 k )   B a n d w idt h   6 ,   7 ,   8   M H z   1 . 7 ,   5 ,   6 ,   7 ,   8 ,   1 0   M H z   Ty p ic a d a t a   r a t e   ( U K )   2 4   M b it / s   4 0   M b it / s   M a x .   d a t a   r a t e   ( @2 0   d B   C / N )   3 1 . 7   M b it / s   ( u s ing   8   M H z )   4 5 . 5   M b it / s   ( u s ing   8   M h z )   R e q u ire d   C / N   r a t io  ( @2 4   M b it / s )   1 6 . 7   d B   1 0 . 8   d B   * N o t e :   t h e   g u a r d   in t e r v a is   s e lec t e d   b a s e d   o n   t h e   a c t iv e   s y m b o l   t i m e   [ 35 ]       4 Re sult s a n d   D isc u s sio n     A s   of   tod a y ,   m ai nl y   th F CC  i n   th U S   a nd   t he   O f c om   ( O ff i c of   Co m m un i c ati on s )   i   the  U K  h av b ee n a t  th e  f oref r on t   i the  f i el d  of  T V W S   us ag e i n  te r m s  of  th ei r  ef f o r ts  b y  d ef i ni ng   the   r eq ui r e po l i c i es   an t erm s   that   s ec on da r y   us ers   or  W S ( W hi te  S pa c De v i c e s )   ne ed   to   ob e y   i ord er  to   gu ar an te the   prot ec ti o of   P Us T he   s c he m ap prov ed   i b oth   c ou ntr i es   i s   ba s ed   on   t he   ge o - l oc at i o da ta ba s ap proac h,   i w hi c h   c en tr al   da t ab as i s   i n   c ha r ge   of   t he   c ov erag of   the   T V   to w ers   an th a v ai l a bi l i t y   of   c ha nn e l s .   S ec o nd ar y   us ers   wo ul b a l l o wed  to  us s a i c ha nn el s   b a s ed   on   t he   m ax i m u m   t r an s m i s s i on   po wer   ( E IR P )   and   t he   W S D     t y p [3 7 - 39 ].   T he   ge ne r al   m od el   de p l o y e b y   O f c o m   i s   i l l us tr at ed   i the   F i g ure  4.  Int eres ti ng l y the   a uth ors   i [40 prop os e   T V W S   us ag e   m od el   i n v ol v i n b i c am eral   ge o - l oc ati o da tab as e   to  s up po r bo th  f r ee   an p ai ac c es s   to  T V W S P ai d   ac c es s   i s   es tab l i s he thro ug brok er’  whi c tr a de s   an d i s tr i bu te s   s pe c tr al   op po r tu ni t i es   ac c ordi n to  prev i o us l y   de f i ne po l i c i es T hi s   m eth od  s ee k s  t m ea s ure the  i m pa c t a n d regu l at or y  m ark et  pros pe c ts  of  th e s ol u ti on .   A s   s ho w i the   gra ph t he   i de b eh i nd   t h i s   m od el   i s   t ha W S w i l l   c on tac W S DB   ( W hi te  S pa c D ata ba s e)  b y   pro v i di ng   i ts   l oc at i o an d   pa r am ete r s   s tha th W S DB   r es po n d s   wi th  l i s of   f r eq ue nc i es   or  c ha nn el s   t h at  t he   W S D   c an   us a s   w e l l   as   the   m a x i m u m   E IRP   ad j us tab l e   f or op erati on   to   prev e nt  i nte r f erenc e   de tr i m en ta l   to  th e   ac ti v i t y   of   P U s   [ 38 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       Cogn i ti v e  r ad i o f or T V W S  u s ag e   ( Di eg o  P i ne da )   2741       F i gu r 4.  G e o - l oc at i o n d a ta ba s e i nf r as tr uc ture prop os e d b y  O f c o m   T V W S  ac c es s  [ 38 ]       4.1.  Un it ed  S t ate s   In  r es po ns to   t he   p erc ei v ab l s pe c tr um   c r i s i s   i the   US t he   F CC  r e l e as ed   i 20 08   s et  of   r ul es   f or  s pe c tr u m   s ha r i n i the   t el e v i s i o ba n ds   un de r   th c oe x i s te nc m od el   ( up da t ed   i 2 01 0),  where  s ec o nd ar y   us ers   m us gu arant ee   t h at   prim ar y   us ers   are  r e l at i v el y   un af f ec ted   b y   the   ex i s ten c of   the   f orm e r   wi th ou he l f r om   the   l at ter   [ 9 ].  T he   r e gu l a t i on   al l o w s   u nl i c en s e us ers   to  tr an s m i s i gn a l s   us i ng   ov er  the   ai r   T V   broadc as b an ds   ac c ordi n to  t he   F CC   r es tr i c ti on s   s uc as   m ax i m um  E IRP , a n ten na   he i gh a nd  l oc ati on  [ 9 ].   In  r eg ards   to   T V W S s tud i es   i t he   US   [9,   1 7]  h av c o nc l ud ed   t ha t   m os T V   towe r s   are  l oc ate i n   h i gh ly - po p ul ate d   areas   c orr es po n di ng   to   ur ba n   z on es   w i th   a   l o wer   nu m be r   of   T V W S   av a i l ab l e.  In  c on tr as t,   th es s pa c es   are   m ore  c o m m o i n   r ural   l oc ati on s   w h ere  t he   r at e   of   T V   to w ers /po pu l at i on   i s   n ot  t h at  de ns e.  F i gu r e   s h o w s   d i s tr i b uti on   of   th c ha n ne l   av ai l a bi l i t y   ac c ordi ng  to  t he ir   l oc at i o wi th i n t he  U S .           F i gu r 5 . T V W S  av ai l ab i l i t y  i n t he  U S A  [ 9 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 6,  D ec em be r  20 19 :   27 3 5 - 2746   2742   A s   s ho wn   in   t he   F i g ure  5,   t he r are  areas   w h ere  the  a v a i l a bi l i t y   s urpas s es   45   c ha nn e l s In  oth er  c as es c ha n ne l   av ai l ab i l i t y   de c r ea s es   to  u to  or  c ha nn el s   i c oa s t al   areas   d ue   to   the   h i gh er   po p ul ati on s N ev ert he l es s thi s   h i gh l i gh t s   the   i m po r tan c of   ha r n es s i ng   un us ed   s pe c tr um   r es ou r c es   ( T V W S s ) .   O an oth er  no te ac c ordi n t F CC  r ul es   an t he   ge o - l oc at i o da ta ba s e   ap proac h,   s ec on da r y   de v i c es   are   c l as s i f i ed   i n to   f i x ed   an po r ta bl e F i x ed   de v i c es   c an   ac qu i r l i s of   av ai l ab l c ha nn el s   b y   di r ec tl y   c o nta c t i ng   the   da ta ba s a nd   tr an s m i t   by   us i ng   m a x i m u m   po wer   of   W att   de l i v er ed   to  t he   an te nn a m ax i m u m   6 - dB i   di r ec ti o n al   g ai an   30 - m ete r   he i gh t   l i m i t.  O pp os i te l y ,   p ortab l e   de v i c es   c an   tr an s m i b y   us i ng   a   m a x i m u m   E IRP   of   10 mW   w he the   ad j ac e nt  c ha n ne l   s e pa r at i o r eq ui r em en ts   are  m et  or  40   m W   oth erw i s e.  T he r i s   no   he i gh l i m i f or  s ai d ev i c es T w m od es   are  de f i ne f or  po r t ab l de v i c es Mo de     ac qu i r es   l i s of   c ha nn el s   f r om   f i x ed   de v i c e   s et  i M ode  n º   2,  w hi l e   M od   ac qu i r es   l i s of  de v i c es  b y  c on tac t i ng  th e d at ab as e  di r ec tl y  [9 ,  39 ] .   Des pi t tha the   F C r ec o gn i z es   b oth   s pe c tr um   s en s i ng   a nd   g eo - l oc ati on   as   f ea s i b l ap pro ac he s the   l att er  i s   th pref er r ed   c ho i c f or  de v e l op m en du t the   l ac k   o f   c on f i de nc in   s pe c tr um   s en s i ng   tec hn i qu es   pres en t i ng   i s s ue s   whi l e   s en s i ng   v er y   l o w   po wer   s i gn a l s   an d   th hi d de n   n od e   pro bl em   [ 37 ].   T he   I E E E   80 2.2 2   s ta n da r i s   d ep l o y ed   f or  W R A Ns   ( W i r el es s   Regi on a l   A r e N et w ork s )   i ord er   t ex p l o i t   T V W S   wi th   CR   m os t l y   i r ural   e nv i r on m en ts   or  ha r d - to - r ea c areas   wi th  l o w   po pu l at i on   de ns i t y   [13 ,   37 ].  T hi s   s tan da r r e qu i r es   the   us e   of    geo - l oc ati on   d ata ba s s y s t em s   as   w e l l   as   a uto no m ou s   s pe c tr um   s en s i ng   c ap a bi l i t i es   tha are   de p l o y ed   i t he   B S   ( B as S tat i on s )   a nd   t he   C P E   ( Cu s tom er  P r e m i s es   E qu i pm en t) T he   s en s i ng   r ec ei v er  s en s i t i v i t y   i s   - 11 6   dB m   f or  di gi ta l   T V   an - 9 dB m   f or  an al og   T V M i c r o p ho ne   s en s i t i v i t y   s tan ds   at  - 1 07   dB m T he   c ha nn el   de t ec ti o ti m f or  al l   s i g na l   t y p es   i s   s ec on ds T he   de tec ti on   proba bi l i t y   i s   0 .9  whi l e   th f al s al arm   probab i l i t y   i s   0. f or  al l   s i gn al   t y pe s .   He nc e,  t he   80 2 .22   f r a m ew ork   ha s   to  m ee a l l   of   th es r e qu i r em en ts   i n   order   to  us t he   av ai l a bl T V W S   an d   gu ara nte e  th e  protec t i o n o f  P Us .     4.2.  Un it ed Kin g d o m   In  the   UK be t wee 20 13   an 2 01 4 O f c o m   ha s   be e w ork i ng   on   the   de p l o y m en of   T V W S   f r a m ew ork   [ 38 ba s ed   o the   da t ab as e   ge o - l oc ati on   a pp r oa c h ,   as   s ho wn  i n     the   i ntr od uc t i on   s ec ti on ,   to   ex pl o i t   the   o pp ort un i ti es   a v ai l ab l e   w i t h i t he   UHF   ba n d.  Th F i gu r s ho w s  th w hi te  s pa c e  tria l s  i n t h e U K .   B as ed   o s p ec tr um   s tud i es   o v er  t he   U K   a nd   a   d ef i ne d   T V W S   f r a m ew ork ,   O f c o m   l au nc h ed   a   pu bl i c   i nv i ta ti o to   d i f f erent  c om pa ni es   t i nv es r es o urc es   on   p i l o s ee k i ng   to   prov i de   a   pro of   of   c on c ep t   of   the   tec h no l og y .   In   s um m ary ,   a   tot al   of   e i gh d ata ba s prov i d ers   ( c o m pa ni es   i nc l ud i n G oo gl a nd   M i c r os of t)   r ep l i e to  the   i n v i t ati on   a nd   to ok   pa r i t he   p i l ot  where   m ul ti pl po t en t i a l   u s c as e   s c en ario w ere   i nv o l v ed   s uc h   as   Wi - F i   ac c es s webc am   ba c k ha ul CCT V   m on i tor i n g,  r em ote   s en s or  m on i tori ng M2 M   c om m un i c ati on s   an ac c es s   to  m arin an r ural   c om m un i c ati on s   [ 20 ].  T he   r es ul ts   of   the   pi l ot  i m pl em en ted   ov er  th en t i r e   c ou ntr y   r at i f i ed   the   v al i d i t y   an us ab i l i t y   of   th propo s e f r am ew ork   an pr ov i d ed   f ee d ba c k   to  i m prov as p ec ts   s uc a s   the   c om m un i c ati on   be twee n   th da t ab as es   an th c ea s e   tr an s m i s s i on s   c om m an s en b y   the   W S DB s   to  an y   W S w h en e v er   s ou r c e   of   i nte r f erenc ha r m f ul   to  th e P Us   i s  de tec ted .   In  t erm s   of   the   produc t i on   of   the   pi l ot,   M i c r os of ha s   b ee n   on of   t he   m ai prom ote r s   o f   the   us of   T V W S   op po r tun i ti es   aro un d   th wor l d   m os tl y   f oc us i ng   i c ou ntri es   w i th  u ns uf f i c i en t   c on ne c ti v i t y   an i nte r n et  a c c es s   du to  ec on om i c   c on di t i o ns .   T he s c ou ntr i es   ai m   to  ex pa n thei c om m un i c ati on   s y s t e m s   by   m a k i ng   us of   the   av a i l ab l s p ec tr al   op p ortun i ti es   w i t hi n   T V   ba nd s   [ 41 ].  Cou ntri es   s uc h   as   J am ai c a,  Nam i bi a,  P hi l i pp i ne s T an z a ni a,  T ai w a n,  Col om bi a,  t he   UK   a nd   t he   U S A   ha v pa r ti c i pa te i th de pl o y m e nt  of   whi t s pa c da ta ba s whi c prov i d es   c ha nn e l   a v a i l ab i l i t y   ba s e on   th e   l oc ati on   of   the   de v i c es   and  d ete r m i ne s   the   m ax i m u m   E IRP   that  th W S m ay   us to   tr an s m i i c o m pl i an c wi th  the   d ev i c t y pe A p pl i c ati o ns   s uc as   m a c hi ne - to - m ac hi ne   c om m un i c ati on s   ( M 2M ) ,   W i F i   an m ob i l c o n ne c ti v i t y   h a v be e propos e d.  T he   p i l ot   tar ge t s   bo th   urb an   an r ural   area s   w h i c be n ef i f r o m   r el ev a nt   pro pa g ati on   c ha r ac teri s ti c s  of  th e s i gn al s  un de r  T V  ba nd s   whi c ex pa nd  c ov erage  up   to  v ari ou s   k i l om ete r s .   F or  i ns tan c e t he   M i c r os of w h i te  s pa c da ta ba s i Col om bi pro v i de s   w eb   m od ul c al l e d t he   w h i te  s pa c e  f i nd er.  B y   us i n thi s  m od ul e ,   th e u s er  m a y  s el ec t  th e t y p of  de v i c e (f i x ed   or  po r tab l e),  t he   l oc at i on   i n   c oo r di n ate s   a nd   th a nte n na   he i g ht  as   w e l l T he   too l   gi v es   the   us er  a l i s t o f  av ai l ab l e,  oc c up i ed ,  un a v a i l ab l e a nd  r es er v ed  c ha nn el s   wi th i n t he  r e qu es t e d regi on     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       Cogn i ti v e  r ad i o f or T V W S  u s ag e   ( Di eg o  P i ne da )   2743   In  ad di t i on   to   th es p i l o ts ,   the   w ork   i [ 15 ]   i n v o l v es   de ep   s t ud y   o f   the   d ep l o y m en of   the   da t ab as e   s y s tem In   [ 10 ] ,   t he   au tho r   prop os es   a i nd oo r   m ul ti - v i s i on   ap pl i c ati on   t ha t   us es   T V W S   c ha nn el   to   r etra ns m i t   in c om i ng   T V   s i g na l s   f r om   c ab l or   s ate l l i te   wi th i n   bu i l di n t bu nc of   de v i c es   wi th  t he   r eq ui r e de c o de r s T he   T V W S   f r a m ew ork   i nc l ud es   da ta ba s t c ap ture   the   l i s of   av ai l ab l c ha nn e l s   b ut  al s o   us es   s pe c tr um   s en s i ng   to   v a l i d ate   the   un us ed   c ha nn e l   i nf orm ati on   pro v i d ed   b y   t he   da ta ba s an d   r e f i ni ng   the   term s   f or  i ts   us e.   F urtherm ore ,   the   r e po r i [ 42 ]   f r o m   the   D y n am i c   S pe c tr um   A l l i an c de t ai l s   n um erous   pi l o ts   whi c ha v be e n   c arr i ed  o ut  i n   m an y  c ou ntri es  s pread  ac r os s  a l l  c o nti n en ts .           F i gu r 6 .   W hi te  s pa c e t r i a l s   i n t he  U K  [ 38 ]       4.3.  Co lom b i a   Rec on s i d erin g   t he   Col om bi an   c as e,   th wor k   propos e i [ 43 - 45 ]   d es c r i be s   a   p i l ot  th at  tak es   pl ac i t he   c o un tr y s i de   c l os t the   c a pi tal   c i t y   of   B o go t á,  w h ere  s om f i el d   m ea s ure m en ts   w ere   c arr i e ou t   t hroug a   S DR  ( S of tware  D ef i ne d   Ra di o)  de v i c e .   S ai de v i c e   al l o w e en gi ne ers   i th f i el d   to  i de nti f y   T V W S   w hi c c ou l b us ed   i n   the   f utu r to  f ee d   T V W S   da tab as e.  A n   arc hi t ec ture  w as   prop os ed   ba s e on   the   ac qu i r ed   da ta  t p r ov i de   i nt ernet   ac c es s  to  s om l oc al   s c ho o l s .   O an ot he r   n ote the   A N E   ( A g en c i Nac i on a l   d el   E s pe c tr o) ,   w h i c i s   the   a ge nc y   c on tr ol l i ng   s pe c tr um   us ag e   an d   i ts   di s tr i bu t i on   i Col o m bi a,   l a un c he d   pi l ot   to   p r ov i de   i n terne ac c es s   to  s c ho o l s   i n   r ural   r eg i o ns   thr ou g h   t he   us of   T V W S   [ 44 ].   T he   de pl o y e d   i nf r as tr uc ture  was   ba s ed   on   the   ge o - l oc a ti on   da t ab as e   ap proac h   de l i v erin h i gh l y   po s i ti v e   r es ul ts   an d   prov i n g   the  us a bi l i t y   of  s pe c tr al   o pp ortuni ti es   i n t he  T V  b an ds .     4.4.  Ch all eng e s   and   O p p o r t u n it ies     In  [ 39 ] ,   v er y   r ea s o na b l e   an al y s i s   i s   pres e nte r eg ardgi ng   th F CC  r ul es   on   T V W S   us ag as   w e l l   as   s om c r i ti c al   r em ar k s   to  the   de f i ne p ol i c i es T he   m ai po i nts   c an   be   s u m m ariz ed   as   f ol l o w s :   t h g eo - l oc ati on   da tab as a pp r oa c h   r es ul ts   i l ac k   o f   T V W S   w i th i Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 6,  D ec em be r  20 19 :   27 3 5 - 2746   2744   hi g h ly   po pu l at ed   are a s S i n c the   c o v erag pre di c ti on   of   T V   tr an s m i tte r s   i s   ba s ed   on   em pi r i c al   pa th   l os s   m od el s the s e   do   no t   c on s i de r   al l   t he   pa r am ete r s   l e ad i ng   to   i na c c urate  an d   c on s erv at i v r es ul ts .   T he   av a i l a bi l i t y   of   T V W S   i hi g h ly   po p ul ate areas   i s   v er y   l i m i ted Ho w e v er,   a   de ep er   s pe c tr um   an al y s i s   s ho w s   th at   th ere  i s   s ti l l   a   g ap   to   be   ex pl o i te t hrou gh   s pe c tr um   s en s i ng   t ec hn i q ue s T he r ef ore i i s   s ug ge s ted   to   c om pl em en th g eo - l oc ati on   da ta ba s s p ec tr um   ac c es s   w i t t he   i n terna l   s p ec tr um   s en s i n c a pa b i l i t i es   of   t he   W S D.  In  tha s en s e , m ore ac c urate a n prec i s e p r e di c ti on s  c an   be   ac hi e v e d.   T he r i s   n c o ns i d erati on   of   s ec on da r y - to - s ec on d ar y   us er   c o ex i s ten c e .   F CC   r u l es   d no c on s i d er  c oe x i s ten c e   be t w ee s ec on d ar y   u s ers   s i nc the i r   ef f orts   foc us   on l y   o   the  pro tec ti on   of   prim ar y   u s ers Henc e i t   i s   i m po r tan t   to  k ee thi s   as pe c t   i m i nd   an d   prop os s o m c oe x i s ten c m eth od s   s uc as   LB T   ( Li s ten   B e f ore  T al k i ng ) s tr ate g y   u s ed   i O f c o m   r ul es et In   c on tr as t   w i t h   t he   ac c es s   to   th Wi - F i   s pe c tr um c ha l l e ng e   l i es   i de f i n i ng   th f r a m ew ork  s i nc e   T V  ba nd s   ha v e l arger   c o v era ge   ar ea s .   T he r i s   l ac k   of   G P S   a c c urac y   f or  i nd o or  o pe r at i on s .   T ak i ng   i nt ac c ou nt  t h at  t h W S ne ed s   to  c o nta c t he   T V W S   DB   an pro v i de   i ts   l oc ati o wi th  a   c ertai prec i s i on i c an   be   s tat ed   th at   G P S   tec hn ol o g y   do es   no w ork   w e l l   i n do ors   l ea di ng   to  t he   l os s   of   s i gn i f i c an s pe c tr um   ho l es A   r ec en t   up da te   to   F CC   r ul es   h as   r ed uc e d   th e   prec i s i o l i m i t   l oc at i on - w i s e   whi c h   i s   r e qu i r ed   to  ac c es s   the   T V W S Howev er,  an   ap pro ac t ha t   f ac tors   i n   th bu i l d i ng   pe ne tr ati on   l os s   i s  s ti l l   ne e de d.   S pe c tr um   s en s i ng   pa r am ete r s   are  v er y   c on s er v at i v e   an d   r es tr ai n   t he   i m pl em e nta t i on   proc es s .   A c c ordi ng   t F C r ul es ,   the   s p ec tr um   s e ns i ng   d ev i c m us be   ab l to  s en s T V   s i gn a l s   as   l o w   as   - 11 d B m T hi s   i s   v er y   c on s erv ati v t hres ho l c on s i d erin t h at   n oi s f l o or  i s   aroun - 1 00   dB m   i n   6   MH z   c ha n ne l s T he   c orr es po nd i ng   S NR   v al ue s   r a ng e   b et ween   - 20   d B m   to  - 10   dB m ,   w h i c c an   be   qu i t c ha l l en gi ng   f or   an y   of   the   s pe c tr um   s en s i ng   m et ho ds   av ai l ab l e Henc e,  i wou l b g oo d   to   ev al u ate   the s e   thres h ol ds   by   prov i d i ng   m ore  f l ex i bl r ul es   t s en s e   the  s pe c tr um .       5.  Co n clus ion s   In  t hi s   art i c l e ,   an   o v er v i e w   i s   pres en te o n   T V W S   us ag throu gh  th da t ab as   geo - l oc ati on   ap proac h   a do pte d   b y   F CC  an d   O f c om T he s en t i ti es   c on s i de r   tha t   th s p ec tr um   s en s i ng   m eth od   i s   s ti l l   l ac k i ng   i n   ac c urac y   a nd   r e l i a bi l i t y   f or  t he   T V W S   de tec ti on .   T he   m ai r ea s on   b eh i nd   th i s   l i es   i n   the  r es tr i c t i v e   s en s i ti v i t y   t h r es ho l ds   de f i ne b y   t he   af orem en ti on e d   r eg ul ati on s V ari ou s   p i l ots   an ac tua l   d ep l o y m en ts   h a v be e c arr i e o ut  i di f f erent  c ou ntri es ,   thu s   pro v i ng   t he   f ea s i bi l i t y   of   da tab as ge o - l oc a ti o to   ha r ne s s   T V W S None the l e s s ,   r eg ul at i o ns   are  v er y   c on s erv ati v r e ga r di ng   t he   s pe c tr um   s en s i ng   m eth od   an s i gn i f i c an op po r tun i ti es   are  m i s s ed   due  to   s tr i c po l i c i e s .   A dd i t i on al l y ,   a l tho ug h   th IE E E   80 2.2 s tan da r p er  s e   r ul es   ou the   us of   c og n i ti v r a di o   tec hn o l og y   to  ac c es s   T V W S   i r ural   areas th m od e l   ha s   be en   i m pl em en ted   m os tl y   w i th   f i x ed   wi r e l es s   de v i c es .   Ho wev er,  po r tab l de v i c es   s ti l l   ne ed   a   proof   of   c on c ep t a nd   op era ti o n   a dj us t m en ts .   A c c ordi n t t he   s tat em en ab ov e,   the   n ex s te i s   t o   r ed ef i ne   an c arr y   o ut   d ee pe r   r es ea r c i th s pe c tr um   s en s i n ap pr oa c h T hi s   c an   be  prob ab l y   ac h i e v ed   t hro ug d ee p er   s tud y   of   th s p ec tr um   us ag wi th   s tr i c an d   h i gh l y   de t ai l ed   m ea s ure m en ts .   T he   e x pe c ted   r es ul t   is   be tt er  T V W S   av ai l ab i l i t y   m od el   s ee k i ng   to  de v e l o an   i m prov e f r am ew ork   b y   as s oc i at i n g   the  pre v i ou s l y   k no w n   ge o - l oc ati on   da ta ba s ap pro a c wi th   the   i nte r na l   s p ec tr um   s en s i ng   c ap ab i l i ti es  of  c og ni ti v e ra di o d e v i c es .       A c kno w ledg men t s   T he   au tho r s   wi s to  t ha nk   Uni v ers i d ad   Di s tr i ta l   F r an c i s c J os é  de   Cal da s   f or  fun d i ng   an d s u pp ort  du r i ng  t he  c o urs e o f  th i s  r es ea r c wor k .       Ref er en ce s   [1 ]   Nag a ra j   S Ras s a m   F.   Cog n i ti v e   Ra d i o   i n   TV  W h i te   Sp a c e .  Na ti o n a l   W i re l e s s   Re s e a rc h   C o l l a b o ra t i o n   Sy m p o s i u m .  2 0 1 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.