I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 1 7 ,   p p .   2 6 8 3 ~2 695   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v7 i 5 . pp 2 6 8 3 - 2 695          2683       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   H y brid S pect ru m Sensing  Met ho for Cog nitive Ra d io       A .   S.  K ho bra g a de 1 ,   R.   D.   Ra ut 2   1 De p a rtme n o f   El e c tro n ics   E n g in e e rin g ,   Na g p u Un iv e rsity ,   In d ia   2 S h ri  Ra m d e o b a b a   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g   a n d   M a n a g e m e n t   Na g p u Un iv e rsity ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Mar   23 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Ma y   15 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   J u l   11 ,   2 0 1 7       W it h   e x p o n e n ti a rise   i n   t h e   in tern e a p p li c a ti o n a n d   w irele s s   c o m m u n ica ti o n s,  h ig h e a n d   e ff i c ien d a ta  tran sfe ra t e a re   r e q u i re d .   He n c e   p ro p e a n d   e ff e c ti v e   sp e c tru m   is  th e   n e e d   o f   th e   h o u r,   A sp e c tru m   d e m a n d   in c re a se th e re   a r e   li m it e d   n u m b e o f   b a n d a v a il a b le  to   se n d   a n d   r e c e iv e   th e   d a ta.  Op ti m izin g   th e   u se   o f   th e se   b a n d e f f icie n tl y   is  o n e   o f   th e   ted io u tas k s.  V a rio u tec h n iq u e a re   u se d   to   se n d   t h e   d a ta  a sa m e   ti m e ,   b u f o th a t   w e   h a v e   to   k n o w   w h ich   b a n d a re   f r e e   b e f o re   se n d in g   th e   d a ta.  F o th is  p u rp o se   v a rio u sp e c tru m   se n sin g   a p p ro a c h e c a m e   w it h   v a riet y   o f   so lu ti o n s.  In   th is   p a p e th e   se n si n g   p r o b lem   is  tac k led   w it h   th e   u se   o f   h y b rid   sp e c tru m   s e n sin g   m e th o d ,   T h is  n e w   n e tw o rk in g   p a ra d o x   u se th e   Ce n tralize d   c o n c e p o f   sp e c tru m   se n sin g   a n d   c re a te o n e   o f   th e   m o st  tru ste d   sp e c tru m se n sin g   m e c h a n is m .   T h is  p ro p o se d   tec h n iq u e   is  si m u late d   u sin g   M AT LAB   so f t w a re . T h is  p a p e r   a lso   p r o v id e c o m p a ra ti v e   stu d y   o f   v a rio u sp e c tru m   se n sin g   m e th o d o lo g ies .     K ey w o r d s :   C o g n iti v r ad io     E n er g y   d etec to r     GL R T     H y b r id   s en s in g     Ma tch   f ilter   d etec to r     R o b u s t e s ti m ato r   T em p er atu r b ased   d etec to r   Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Aw a n i S.   K h o b r ag ad e,     Dep ar t m en t o f   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,     Nag p u r     Un iv er s it y ,   4 2   Sh u k h s a w ar u p   A p ar t m e n t,    Nelc o   s o ciet y ,   Su b h as h n ag ar ,   Nag p u r ,   Ma h ar as h tr   4 4 0 0 2 2 ,   I n d ia.   E m ail:  a w a n i g aid h a n e @ y a h o o . co . in       1.   I NT RO D UCT I O N     Du to   i n cr ea s i n   w ir eles s   d ev ices  a n d   ap p licatio n s ,   t h a v a ilab le  elec tr o m ag n etic  r ad io   s p ec tr u m   i s   g etti n g   cr o w d ed   d a y   b y   d a y .   I h a s   b ee n   a ls o   n o ticed   th a t,  b ec au s o f   t h s tatic  al lo ca tio n   p o lic y   o f   t h e   s p ec tr u m ,   t h allo ca ted   s p ec tr u m   i s   u n d er - u t ilized .   T h u n u tili ze d   p ar o f   t h s p ec tr u m   r esu lt s   i n   S p ec tr u m   h o les   o r   W h ite  Sp ac es . T h li m ited   a v ailab le  s p ec tr u m   an d   th i n e f f icien c y   i n   t h s p ec tr u m   u s ag e   n ec es s itate  n e w   co m m u n icat io n   p ar ad ig m   to   ex p lo it  t h e x is ti n g   w ir e less   s p ec tr u m   o p p o r tu n i s ticall y [ 1 ] - [ 4 ] .   T o   d e p lo y   n e w   s er v ices   or   to   en h a n ce   ex is ti n g   o n es  ie.   D y n a m ic  s p ec tr u m   ac ce s s   is   p r o p o s ed   to   s o lv e   th e s e   cu r r en t sp ec tr u m   i n e f f icien c y   p r o b lem s   a s   s h o w n   i n   F i g u r 1 .   C o g n iti v R ad io   ( C R )   u s i n g   s p ec tr u m   s e n s in g   tec h n iq u ca n   b u s ed   to   s o l v th i s s u es  o f   s p ec tr u m   u n d er u tili za tio n I n   o r d er   t o   s u p p ly   e x tr e m e l y   r eliab le  co m m u n ica tio n   f o r   all  s ec o n d ar y   u s e r s   o f   th n et w o r k .   C R   i s   d ef i n ed   as  " A n   i n tel lig e n w ir ele s s   co m m u n icatio n   s y s te m   th at  p r o v id e s   m o r e f f ici en co m m u n icatio n   by   al lo w in g   s ec o n d ar y   u s er s   to   u tili ze   t h u n u s ed   s p ec t r u m   s eg m e n ts " .   Fro m   th d ef i n itio n ,   t h m ain   f u n ctio n alitie s   r eq u ir ed   f o r   th e   co g n iti v r ad io   s y s te m s   ca n   b s u m m ar is ed   as f o llo w s :   1.   Sp ec tr u m   Sen s i n g Sen s in g   a n d   m o n i to r in g   th a v ailab le  s p ec tr u m   b a n d s   r eliab l y   to   d etec th e   u n u s ed   p o r tio n   o f   t h p r i m ar y   u s er   s p ec tr u m .   2.   Sp ec tr u m   Dec is io n T h co g n itiv r ad io   ca n   allo ca te  ch a n n el  b ased   o n   th r e g u lar l y   p o licies  an d   s p ec tr u m   s en s i n g   r es u lt s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 7   :   2 6 8 3     2 6 9 5   2684   3.   Sp ec tr u m   Sh ar i n g C o o r d in at io n   a m o n g   m u ltip le  co g n iti v r ad io   u s er s   is   n ee d ed   to   p r ev en th e   co llid in g   i n   t h av ailab le  p o r tio n   o f   th s p ec tr u m .   4.   Sp ec tr u m   Mo b ilit y T h co g n itiv r ad io   u s er   is   r eg ar d ed   a s   v is i to r   to   th p r im ar y   u s er   s p ec tr u m ,   an d   r eliab le  co m m u n icatio n   ca n n o b s u s tai n ed   f o r   lo n g   ti m if   t h p r i m ar y   u s e r   u s es  th e   licen s ed   s p ec tr u m   f r eq u e n tl y .   T h er ef o r e,   th e   co g n it i v r ad io   s y s te m   s h o u ld   s u p p o r m o b ilit y   to   co n tin u t h co m m u n icat io n   i n   o th er   v ac a n t b an d s .           Fig u r 1 .   I llu s tr atio n   o f   s p ec tr u m   w h ite  s p ac e       Fig u r 2 . s h o w s   co g n i tiv e   r ad io   c y cle  co n s i s ts   o f   a ll  t h ab o v f u n ctio n s ,   th e   m o s cr u cial   tas k   i s   to   estab lis h   co g n iti v r ad io   n et wo r k   u s i n g   s p ec tr u m   s e n s i n g   m eth o d .   T h v ar io u s   s p ec tr u m   s en s in g   tec h n iq u es   b r o ad ly   class if ied   as :   a.   T r an s m itter   b ased   d etec tio n   b.   C o o p er ativ b ased   d etec tio n     c.   I n ter f er en ce   b ased   d etec tio n . I n   t h is   p ap er   w d i s cu s s ed   a b o u h y b r id   s p ec tr u m   s en s in g   m et h o d   w h ic h   b len d   f i v d if f er e n t d etec tin g   m et h o d s   o f   s p ec tr u m   s e n s i n g .   T v ie w   its   p er f o r m an ce   i n   h y b r id   m an n er .   T h is   p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo w s Sectio n   2   Descr ib es  th e   h y p o th e s is   test   o n   a n al y tic al  m o d el   an d   s y s te m   p ar a m ete r s   Sectio n   3   E x p lai n s   P r o p o s ed   s y s te m ,   Sectio n   4   I m p le m e n tatio n   o f   H y b r id   Sp ec tr u m   Se n s in g ,   Sectio n   5   Si m u latio n   R e s u lt  an d   Dis c u s s i o n ,   Sectio n   6   Fin al  C o n cl u s io n ,   Sectio n   7   r ef er e n ce s .         Fig u r 2 .   C o g n itiv R ad io   c y c le       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   Sp ec tr u m   s e n s i n g   i s   t h ca p ab ilit y   o f   th e   C R   to   a llo ca te  t h b est  av ai lab le  id ea lice n s ed   s p ec tr u m   to   th s ec o n d ar y   u s er s   ( SU s )   k ee p in g   i n   m i n d   th eir   Q u alit y   o f   s er v ices  ( Qo S)  b u w it h o u d is t u r b in g   th p r i m ar y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Hyb r id   S p ec tr u S en s in g   Met h o d   fo r   C o g n itive  R a d io   ( A w a n i S .   K h o b r a g a d e )   2685   o r   licen s ed   u s er s . On e   o f   th e   m o s c h alle n g i n g   tas k s   i n   C R   s y s te m s   is   s p ec tr u m   s e n s i n g   as  it   r eq u ir es   h i g h   ac cu r ac y   a n d   lo w   co m p le x it y   f o r   d y n a m ic  s p ec tr u m   ac ce s s .   I n   f i g u r e3   w o b s er v t h at  t h e   s p ec tr u m   s en s i n g   f ield ,   t h s p ec tr u m   s e n s in g   p er f o r m an ce   m etr ic  i s   m ea s u r ed   b et w ee n   s e lecti v it y   a n d   s e n s it iv i t y   w h ich   ar ex p r ess ed   i n   ter m s   o f   le v el s   o f   d etec tio n   a n d   f alse   alar m   p r o b a b ilit y .   Hi g h er   d etec tio n   p r o b a b ilit y   e n s u r es   b etter   p r i m ar y   u s er s   ( P Us)  p r o tectio n   a n d   lo w er   f alse   alar m   p r o b ab ilit y   e n s u r es   m o r e   c h an ce s   o f   c h an n el  u tili za t io n   b y   s ec o n d ar y   u s e r s ( SUs ) .   f a ls alar m   p r o b ab ilit y   o f   1 0 %   an d   a   d etec tio n   p r o b a b ilit y   o f   9 0 %   h av b ee n   r e g ar d ed   as th tar g et  r eq u ir e m en ts   f o r   all  th s e n s in g   al g o r ith m s .           Fig u r 3 .   H y b r id   Sp ec tr u m   s e n s i n g   s tr u c tu r i n   co g n i tiv r ad io   n et w o r k       2 . 1   Ana ly t ica M o de l ( T w o   hy po t hes is )   Sp ec tr u m   s e n s in g   is   o n o f   th m o s i m p o r tan tas k   in   t h co g n iti v r ad io   n et w o r k .   I is   th f ir s s te p   f o r   co m m u n icatio n   to   ta k p l ac th at  n ee d s   to   b p er f o r m ed .   Sp ec tr u m   s en s i n g   i s   p o p u lar l y   k n o w n   as  th e   h y p o t h esi s   test   b ec au s it  is   th o u g h as  an   id e n ti f icatio n   p r o ce s s es.  T h Sp ec tr u m   s e n s i n g   i s   test   o f   t h e   f o llo w in g   t w o   h y p o th e s es:     H 0 : x ( t )= n ( t)     H 1 : x ( t )= s ( t )+ n ( t )     s   ( t) - T h s ig n al  t h at  is   tr a n s m i tted   b y   t h P Us.   x   ( t) - T h s i g n al  w h ic h   is   r ec ei v ed   b y   th S Us.   n ( t) - K n o w n   a s   th A W GN  ( Ad d itiv W h ite  Ga u s s ian   n o is e) .     H0   h y p o th es is   is   u s ed   to   tell  th at  n o   p r i m ar y   s ig n al s   ar p r esen i n   th s p ec tr u m   a n d   o n ly   n o is is   p r ese n t.   An d   h e n ce   it  i s   allo tted   to   t h e   s ec o n d ar y   u s er s .   H1   h y p o th e s is   i s   u s ed   to   te ll  t h at  p r i m ar y   s i g n al s   ar p r es e n t   in   t h s p ec tr u m   a lo n g   w it h   t h n o is e.   An d   h e n ce   it  i s   n o a llo tted   to   th s ec o n d ar y   u s er s   else  t h er w ill  b h ar m f u l in ter f er e n ce   to   th p r im ar y   u s er s .     2 . 2     Sy s t em   P a ra m et er s   Ou r   f u n d a m en ta o b j ec tiv o f   s p ec tr u m   s e n s in g   i s   to   u s t h e   s y s te m   f o r   d ec is io n   m ak in g   p r o ce s s   to   ch ec k   th e   av a ilab ilit y   o f   t h s p ec tr u m   h o le s ,   r ec o r d   th d ata  an d   t h e n   ca r r y   o u s i m u la tio n   to   a n al y ze   t h e   s to r ed   d ata:                                                                                                                                              2 . 2 . 1 .   P ro ba bil it y   o f   f a ls a la r m   ( P fa ):   P r o b ab ilit y   o f   f alse   alar m   o cc u r s   w h e n   n o   p r i m ar y   s ig n al s   a r p r esen i n   t h s p ec tr u m   b u w g et  t h e   id ea   th at  th e y   ar p r esen an d   h en ce   d o   n o allo ca te  b an d s   to   th S Us.  I o cc u r s   w h e n   o n l y   n o is is   p r esen i n   th ch a n n el  an d   en er g y   o f   n o is lev el  e x ce ed   th p r ed ef i n ed   th r es h o ld   v al u an d   h e n ce   th p r esen ce   o f   p r im ar y   u s er   is   d etec ted   b y   th d ec is io n   m a k i n g   d e v ice.   T h is   is   f a ls r ep r esen tat io n   an d   s h o u ld   b m i n i m ized .                                                                                                            ( 1 )               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 7   :   2 6 8 3     2 6 9 5   2686   2 . 2 . 2 .     P ro ba bil it y   o f   m is s ed  det ec t io n   (P m ):   P r o b ab ilit y   o f   m i s s ed   d etec tio n   o cc u r s   w h en   p r i m ar y   s i g n al s   ar p r esen in   t h s p ec tr u m   b u w g et   th id ea   t h at  t h e y   ar n o t p r ese n t a n d   h e n ce   s p ec tr u m   is   allo c ated   to   o th er   SUs .   T h is   ca u s es   in ter f er en ce   to   t h e   p r im ar y   u s er s .   I t   h ap p en s   w h e n   s ig n al  i s   p r esen in   t h ch an n el  a n d   en er g y   o f   s i g n al  p r esen d o   n o ex ce ed   th p r ed ef i n ed   t h r es h o ld   v al u a n d   h e n ce   th e   p r esen ce   o f   p r i m ar y   u s er s   i s   n o d etec t ed   b y   t h d ec is io n   m ak in g   d ev ice.   T h is   is   m is s   co n d itio n       a n d   h en ce   s h o u ld   b m in i m ized .   Fig u r 4   s h o w s   t h tr ad e - o f f   b et w ee n   P m   an d   P fa   w ith   r esp e ct  to   th th r es h o ld   v alu e :     PM 1     P                                                                                                                                                                                                                                                 ( 2 )                                                                                                             ( 3 )                                    Fig u r 4 .   P DFs   f o r   H y p o th es is   T est M o d el       I n   t h ab o v Fig u r 4 ,   w o b s er v t h at  t h r es h o ld   v al u d ec r ea s w it h     t h e   d ec r ea s e   p r o b ab ilit y   o f   m i s s ed   d etec tio n   w o u ld   i n cr ea s t h p r o b a b ilit y   o f   f al s alar m   an d   in cr ea s i n g   th th r es h o ld   v a lu to   d ec r ea s t h e   p r o b a b ilit y   o f   f a ls alar m   w o u ld   i n cr ea s t h p r o b ab ilit y   o f   m is s ed   d etec tio n .   Si n ce   b o th   ar u n w a n ted   a n d   b o th   ca n t   b d ec r ea s ed   s i m u lta n eo u s l y ,   h e n ce   tr ad e - o f f   b et w ee n   t h ese  t w o   p ar a m ete r s   is   d o n e   an d   t h e   th r es h o ld   is   s et   ac co r d in g l y .       3 .       P RO P O SE SYS T E M   T o   ef f icien t l y   s en s t h s p ec tr u m ,   a u t h o r s   u s es   f iv s p ec t r u m   s e n s i n g   tech n iq u es  a n d   clu b   th e m   to g eth er   to   cr ea te  h y b r id   s p ec tr u m   s en s i n g   m et h o d .   T h is   h y b r id   m et h o d   is   s u m m ar ized   as  f o llo w s H y b r id   s p ec tr u m   s e n s in g   m et h o d   is   b ased   u p o n   C e n tr alize d   C o o r d in atio n   co n ce p in   w h ich ,   an   i n f r astr u ctu r e   d ep lo y m en t i s   t h o u g h f o r   th C R   u s er s .   O n ce   C R   d etec ts   t h p r esen ce   o f   p r i m ar y   tr a n s m itter ,   it i n f o r m s   C R   co n tr o ller   w h ich   ca n   b w ir ed   im m o b ile  d ev ice.   T h C R   co n tr o ller   in f o r m s   all  th C R   u s er s   in   it s   r an g e   u s i n g   b r o ad ca s t c o n tr o l m e s s a g e.       3 . 1 Cent ra lized  s che m e s   ca n   be  f urt her  cla s s if ied a cc o rdi ng   t o   t heir  lev el  o f   co o pera t i o n a s :   a.   P ar tially   C o o p er ativ Sc h e m w h er n et w o r k   n o d es  co o p er ate  o n l y   i n   s en s i n g   t h c h an n el.   C R   u s er s   in d ep en d en tl y   d etec t t h ch a n n el  an d   i n f o r m   th C R   co n tr o ller   ab o u t it.   b.   T o tally   C o o p er ativ Sc h e m e s   w h er n o d es  co o p er ate  in   r elay in g   ea ch   o t h er s   in f o r m atio n   i n   ad d itio n   to   co o p e r ativ s en s i n g   ch a n n e l.   T h p r o p o s ed   s y s te m   co n s is ts   o f   f i v s p ec tr u m   s e n s in g   m eth o d s   :   a.   Ma tch   Fil ter   d etec to r ,     b.   E n er g y   d etec to r ,     c.   GL R T ,     d.   R o b u s t E s ti m a to r   C o r r elato r   a n d     e.   T em p er atu r b ased   d etec to r .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Hyb r id   S p ec tr u S en s in g   Met h o d   fo r   C o g n itive  R a d io   ( A w a n i S .   K h o b r a g a d e )   2687   T h ese  m et h o d s   ar e x p lai n ed   in   b r ie f   b elo w   t h h y b r id   s en s in g   al g o r it h m .   A ll  th e s m et h o d s   h a v e   th eir   s p ec ial  f u n ctio n s   to   d etec th s p ec tr u m   w h e th er   it  is   f r ee   o r   o cc u p ied .   T o   p er f o r m   th h y b r id   s p ec tr u m     s en s in g   m et h o d     th s y s te m   will  tak t h i n p u a s   t h r ec eiv ed   s ig n al  an d   w i ll  tes th is   r ec eiv ed   s i g n a o n   all   th f i v d etec to r   m et h o d s   ,   th en   co m p ar ed     th o u tp u ts   w it h   th th r es h o ld   v al u an d   th e n   f i n all y   o u tp u i s   d ec lar ed   w h et h er   th b an d   is   f r ee   o r   o cc u p ied .     T h A lg o r it h m   is   as  f o llo w s :   Step   1 : T ak in p u t sig n al.   Step   2 : G iv in p u t to   th Ma tc h   Fil ter   m et h o d .   Step   3 : r ec o r d   th o u tp u t.   Step   4 : Rep ea t step   2   an d   s tep   3   f o r   all  th o th er   4   m et h o d s .   Step   5 : if   n u m b er   o f   tr u r esu l ts   r ec o r d ed   d iv id b y   5   is   g r ea ter   th an   0 . 6 6 .   T h en   r etu r n   tr u   E ls r etu r n   Fa ls e.     3 . 2 .         T he  i m ple m ent ed  s ub - m et ho ds   a re   ex pla i ned a s   f o llo w s :   3 . 2 . 1 M a t ch  F ilte r   T h MFB   ( Ma tch ed   Fil ter   B o u n d )   is   v er s at ile  m et h o d   to   an al y s i s   t h t h eo r etica ll y   o p ti m al   p er f o r m a n ce   o f   w ir eles s   tr a n s m i s s io n   s y s te m   in   ti m e - f r eq u en c y   v ar ia n f ad i n g   c h a n n el.   T h ef f ec ti v en e s s   o f   d ig ital  co m m u n icat io n   s y s te m s   in   t h p r esen ce   o f   i n ter f er en ce   is   m ea s u r ed   b y   th r ate   at  w h ich   er r o r s   in   th r ec ep ti o n   o f   t h i n f o r m a tio n   b it s   ar m ad e.   T h is   is   r ef er r ed   to   as  t h e   b it  er r o r   r ate  ( B E R ) .   I f   t h e   in ter f er e n ce   is   a s s u m ed   to   b Gau s s ia n   n o is e,   t h en   B E R   i s   m in i m u m   i n   an y   s y s te m   i n   w h ic h   th s ig n al - to - n o is r atio   o f   t h e   in d i v id u a b its   is   m a x i m u m .   T h eo r etic al  an al y s is   h a s   s h o w n   t h at  if   th s ig n al - to - n o i s r atio   is   o p ti m ized   f o r   w h ite  Gau s s ia n   n o is e   i n ter f er en ce ,   th en   th r ec ei v er   is   i m p le m e n ted   as  “m atc h ed   f ilter   [ 7 ] .   T h ch ar ac ter is tics   o f   m atc h ed   f ilter s   ca n   b d esig n ated   b y   eith er   f r eq u e n c y   r esp o n s f u n c tio n   o r   ti m r esp o n s f u n ct io n ,   b o th   ar r elate d   to   ea ch   o th er   b y   Fo u r ier   tr an s f o r m   o p er atio n .     I n   t h f r eq u e n c y   d o m ai n ,   t h m atc h ed - f ilter   tr an s f er   f u n ctio n   H( f )   is   th e   co m p le x   co n j u g ate     f u n ctio n   o f   t h s p ec tr u m   o f   t h s ig n al  T d   b p r o ce s s ed   in   an   o p tim u m   f a s h io n .   T h u s ,   i n   g e n er al  ter m s :     H( f ) =2 K/No S * ( f ) e - jwTb                                                                                                                                                                                           ( 4 )     w h er S * ( f )   is   th   s p ec tr u m   o f   th i n p u s i g n al  s ( t) ,   an d   T d   is   d elay   co n s tan r eq u ir ed   to   m atc h ed   f ilter   p h y s icall y   r ea l izab le.   T h n o r m alizi n g   f ac to r ,   K   a n d   th d el a y   co n s tan ar g en er all y   i g n o r ed   in   f o r m u lati n g   th u n d er l y i n g   s i g n if ican t r ela tio n s h ip ,   u s u all y   ex p r es s ed   as      H( f )   S * ( f ) .                                                                                                                                                                                                                                               ( 5 )     T h co r r esp o n d in g   ti m d o m a in   r elatio n s h ip   b et w ee n   th e   s i g n al  to   b o p er ated   u p o n   an d   th m a tch ed   f ilter   i s   o b tain ed   f r o m     th   in v er s F o u r ier   tr an s f o r m   o f   H( f ) .   T h is   l ea d s   to   th r es u lt  th at   th i m p u ls r e s p o n s o f   t h e   m atc h ed   f ilter   i s   r ep lica  o f   th ti m e   i n v er s o f   th k n o w n   s i g n al  f u n c tio n .       h ( t)   =K S(T b - T )                                                                                                                                                                                                                                   ( 6 )           Fig u r 5 .   Ma tch ed   Fil ter   Dete cto r       A   g e n er al  r ep r esen tatio n   f o r   m atc h ed   f i lter   is   i llu s tr ated   i n   F ig u r 5   T h f ilter   in p u x ( t)   co n s is ts   o f   p u ls e   s i g n al  s ( t)   co r r u p ted   b y   ad d itiv e   c h a n n el  n o is w ( t) ,   as  s h o w n   i n   F ig u r . w h er e   T b   is   an   ar b itra r y   o b s er v atio n   in ter v al.   T h p u ls s ig n al  s ( t)   m a y   r ep r esen b in ar y   s y m b o 1   o r   0   in   d ig ital  co m m u n icatio n   s y s te m .   T h w ( t)   i s   t h s a m p l f u n ct io n   o f   w h ite  n o is o f   ze r o     m ea n   a n d   p o w er   s p ec tr al  d en s it y   No /2 .   T h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 7   :   2 6 8 3     2 6 9 5   2688   s o u r ce   o f   u n ce r tai n t y   lie s   i n   t h n o is w ( t) .   T h f u n ctio n   o f   t h r ec eiv er   i s   to   d etec t h p u l s s i g n a s ( t)   i n   an     opt im u m   m an n er ,   g iv e s   th e   r ec eiv ed   s i g n a l x ( t) . T o   s atis f y   t h is   r eq u ir e m e n t,  w h a v e   to   o p ti m ize  t h d esi g n   o f   th f ilter   s o   as  to   m i n i m ize  t h ef f ec t s   o f   n o is at  t h f ilt er   o u tp u in   s o m s tati s tical  s en s e,   an d   th er eb y   en h a n ce   t h d etec tio n   o f   t h e   p u ls s i g n al  s ( t) . Si n ce   th f ilter   is   li n ea r ,   th r es u lti n g   o u tp u y ( t )   m a y   b e   ex p r ess ed   as:       y ( t) =s( t) + w ( t)                                                                                                                                                                                                                                        ( 7 )     w h er s ( t)   an d   w ( t)   ar p r o d u c ed   b y   th s i g n al  a n d   n o is co m p o n en ts   o f   t h i n p u x ( t) ,   r esp ec tiv el y .   A   s i m p le  w a y   o f   d escr ib in g   t h r eq u ir e m en t   t h at  t h o u tp u s i g n al   co m p o n e n s ( t)   b co n s id er ab l y   g r ea ter   t h an   th e   o u tp u n o is e   c o m p o n en t   w (t )   i s   to   h a v t h f ilter   m a k e   th e   i n s ta n ta n eo u s   p o w er   i n   t h e   o u tp u s ig n al  s ( t) ,   m ea s u r ed   at  ti m Tb ,   as  lar g as  p o s s ib le  co m p ar ed   w it h   th av er a g p o w er   o f   th o u tp u n o i s e   n ( t) .   T h is   is   eq u i v alen t to   m a x i m izi n g   th p ea k   p u ls s ig n al - to - n o is r atio ,   d ef i n ed   as             η = | s ( t) | 2 /E | w ( t) |                                                                                                                                                                                                                                       ( 8 )     Fin all y ,   t h s tr u ct u r o f   th e   r ec eiv er   u s ed   to   p er f o r m   d ec is io n - m ak i n g   p r o ce s s   i s   s h o w n   in   Fi g u r e   5 .     I co n s i s ts   o f   m atc h   f ilter   f o l lo w ed   b y   s a m p ler ,   an d   t h e n   f i n all y   d ec is io n   d ev ice.   T h f ilter   i s   m atc h ed   to   T r ian g u lar   p u ls o f   a m p lit u d A   an d   d u r atio n   T b ,   ex p lo itin g   th b it - ti m in g   in f o r m a tio n   av ailab le  to   th e   r ec eiv er .   T h r esu ltin g   m atc h e d   f ilter   o u tp u is   s a m p led   at  th en d   o f   ea ch   s ig n ali n g   in ter v al.   T h p r esen ce   o f   ch an n el  n o is e   w ( t)   ad d s   r an d o m n e s s   to   t h m atc h ed   f i lter   o u tp u t.  T h s a m p le  v al u y   is   co m p ar ed   to   a   p r eset   th r es h o ld   A   i n   th e   d ec is io n   d ev ice.   I f   t h t h r es h o ld   is   ex c ee d ed ,   th r ec eiv er   m a k es   d ec is io n   i n   f a v o r   o f   s y m b o l 1 ; if   n o t,  d ec is io n   i s   m ad in   f av o r   o f   s y m b o l 0 .           3 . 2 . 2 E nerg y   Det ec t o r   C o n v en t io n al   E n er g y   d etec to r   is   a   s i m p le  d etec to r .   T h d etec to r   co m p u tes   t h e n er g y   o f   t h e   r ec eiv ed   s ig n al  a n d   co m p ar es  it  to   ce r t ain   th r e s h o ld   v al u to   d ec id w h et h er   th d esire d   s i g n al  i s   p r esen o r   n o t.  W h en   th p r i m ar y   u s er   s ig n al  i s   u n k n o w n   o r   th r ec eiv er   ca n n o t   g ath er   s u f f icie n i n f o r m atio n   ab o u th p r i m ar y   u s er   s i g n al,   th e n er g y   d etec t io n   m et h o d   is   u s ed .   T h is   m et h o d   is   o p ti m al  f o r   d etec ti n g   an y   u n k n o w n   ze r o - m ea n   co n s tel latio n   s ig n al s   an d   ca n   b ap p lied   to   C R   ( C o g n iti v R ad io )   is   th n e w   i n telli g e n w ir eles s   co m m u n icatio n   tec h n o lo g y   to   s o lv t h in e f f icie n c y   o f   f i x e d   s p ec tr u m   as s i g n m e n t p o lic y   [ 6 ] .   Gen er all y ,   th p er f o r m an ce   o f   s p ec tr u m   s en s i n g   d ep en d s   m aj o r ly   o n   th s etti n g s   o f   th d etec tio n   th r es h o ld .   A d o p tin g   f i x ed   th r esh o ld   to   d is tin g u is h   t h p r im ar y   u s er   f r o m   n o is i s   o n o f   th m o s t   co n v e n tio n al  s p ec tr u m   s e n s in g   m eth o d s   [ 9 ] .   B u w it h   t h f i x ed   th r es h o ld   s etti n g   m eth o d ,   it  is   d if f ic u lt  to   g u ar a n tee  t h e   d etec tio n   p r o b ab ilit y   a n d   f alse   alar m   p r o b ab ilit y ,   e s p ec iall y   w it h   th e   Fl u ct u ati n g   n o i s p o w er .   Un li k t h co n v e n tio n al  m et h o d   o f   f ix ed   t h r es h o ld   s en s i n g   a lg o r it h m ,   r ec e n w o r k   co n s id er s   a n   ad ap tiv e   th r es h o ld .   A cc o r d in g   to   th S NR ,   s e n s i n g   t i m o r   tr an s m i p o w er   th ad ap tiv t h r esh o ld   d y n a m icall y   ad j u s t   th SU.  St u d y   s h o w s   th d e s ig n   o f   s e n s i n g   d u r atio n   to   m ax i m ize  t h en er g y   ef f icie n c y   f o r   SU s   w it h   co o p er ativ s en s i n g   in   co g n it i v r ad io   n et w o r k s .     Fig u r 6 . Fre q u en c y   d o m ain   r e p r esen tatio n   o f   E n er g y   Dete ct o r       T h en er g y   d etec tio n   m eth o d   ca lcu lates  th e n er g y   o f   t h in p u s i g n al  a n d   co m p ar es  it  w i th   a   T h r esh o ld   en er g y   v al u e.   T h s ig n al  i s   s aid   to   b p r esen at  p ar ticu lar   f r eq u e n c y   if   t h e n er g y   o f   t h s ig n al   ex ce ed s   t h E n er g y   le v el  o f   t h th r es h o ld .   T h th r e s h o ld   v al u i s   c h o s en   s o   as   to   co n tr o t h p ar a m eter s   s u c h   as p r o b ab ilit y   o f   f alse a lar m   a n d   p r o b ab ilit y   o f   d etec tio n .   T h th r esh o ld   v o lta g ca n   b ca lcu lated   f r o m :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Hyb r id   S p ec tr u S en s in g   Met h o d   fo r   C o g n itive  R a d io   ( A w a n i S .   K h o b r a g a d e )   2689                                                                                                                                                                                   ( 9 )     3 . 2 . 3 .   G L R T   ( G ener a lize d L i k el iho o d Ra t io   T est) :   T h m o d el  o f   G L R T   b ased   s p ec tr u m   s en s i n g   s h o w s   r ed u c tio n   i n   p r o b ab ilit y   o f   f al s al ar m   v er s u s   th p r o b ab ilit y   o f   d etec tio n   f o r   d if f er en in p u en er g y   lev el s   an d   h e n ce   th e n er g y   s h all  al s o   b p a r am eter   i n   d ec id in g   th e   ef f ec ti v e n es s   o f   co g n iti v e   s y s te m s   b esid es   t h eir   o p ti m izatio n   tec h n i q u es   f o r   en er g y   ef f icie n c y .   Fo r   m u l tip ath   f ad in g   t h G L R T   is   co n s id er ed   as  th b est  m e th o d   in   d e m o d u lato r   d o m ai n   f o r   ch an n el   esti m atio n   a n d   d ata  d etec tio n .   I is   r e g ar d ed   as  b lin d   b ec au s th c h a n n el   f ad i n g   co ef f icie n ts   ar u n k n o w n   to   b o th   th r ec eiv er   an d   tr an s m i tt er .   T h GL R T   th at  is   t h g e n e r alize d   lik elih o o d   r atio   test   is   co n s id er ed   th b es d ec is io n   m a k er   f o r   t h is   w o r k .   T h GL R T   C r iter io n   is   as  f o llo w s F ir s tl y   w g i v t w o   ass u m p tio n s .   B o th   tr an s m itter   a n d   r ec ei v er   k n o ws t h m e m o r y   o r d er   o f   t h c h a n n el   ν .   Seco n d l y   n o n e   o f   th e m   h as   t h k n o w led g e   ab o u t c h an n el  f ad in g   λ .       Fig u r 7 .   P r in cip le  o f   th GL R T   Dete cto r       T h r ec eiv ed   s ig n a l c an   b ex p r ess ed   in   th f o r m       y ( n )     A co s   ( 2 π  f n     ) w ( n ) ;     n   0 , 1 , . . . ,   1 ,   θ  =   0   o r   1       w h er A   is   t h a m p lit u d e,                  φ  is   th p h ase,   an d                  f is   th ca r r ier   f r eq u e n c y .                  θ  0   o r 1 ,   r e p r esen ts   t h p r im ar y   s i g n a l is ab s e n t o r   p r esen t r esp ec ti v el y ,   t h test   s ta tis tic  as  f o llo w s     T ( y ) =P ( y ( n ) ; A , φ, H1 ) /P ( y ( n ) ; H0 ) =λ                                                                                                                                                              ( 1 0 )     w h er p ( y ( n ) ;H1 )   an d   p ( y ( n ) ; H0 )   ar th P DF o f   th r ec eiv e d   s ig n a l u n d er   ea ch   h y p o t h es is .     W h ile  an d   φ  r ep r esen t   t h m a x i m u m   li k eli h o o d   esti m atio n   ( M L E )   o f   th e   a m p lit u d an d   th e   p h a s r esp ec tiv el y . T h li k eli h o o d   f u n ctio n   u n d er     H0   in   t h co n d iti o n   o f   th u n k n o w n   p ar a m eter   A   a n d   φ  is     P ( y ( n ) ;H 0 ) =1 /( 2 Πσ 2 w ) N/2 ex p [ - 1 /2 σ 2 w Σ N - 1 n= 0 y 2 ( n ) ]                                                                                                                    (1 1)       I f   th s i g n al  is   p r ese n t,  th li k elih o o d   f u n ctio n   u n d er   H1   ca n   b ex p r ess ed   as       P ( y ( n ) ; A , φ, H 1 ) =1 / /( 2 Πσ 2 w ) N/2 e x p ( - 1 //(2 Πσ 2 w N - 1 =0 ( y ( n ) - A co s ( 2 Πf c n ) ) 2                          ( 1 2 )     P u ttin g   ab o v t w o   E q u atio n s   i n   test   s tatis tics   , w g e     T G ( y ) =1 /N[ [ Σ N - 1 n= 0 y ( n ) co s 2 Π f c n] 2 +[ Σ N - 1 n = 0 y ( n ) s i n 2 Πf c n] 2 ] ˃˂ H1 H0 λG                                                                       ( 1 3 )       3 . 2 . 4 .   Ro bu s t   E s t i m a t o r   Co rr ela t o r:   T h m o r w e   k n o w   p r io r h o w   s y s te m   b eh a v es,  t h b etter   w e   ca n   o p ti m ize  th p er f o r m a n ce .   E x p lo itin g   p r io r   k n o w led g e   o f   a   s y s te m   h a s   p r o v e n   to   b s o u r ce   o f   p er f o r m an ce   i m p r o v e m e n i n   m a n y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 7   :   2 6 8 3     2 6 9 5   2690   s ce n ar io s .   Ho w e v er ,   i f   t h i s   k n o w led g is   r elied   u p o n   w it h o u t   tak in g   i n to   co n s id er atio n   t h p o s s ib ilit y   o f   er r o r s   o r   d ev iatio n s   t h r es u lt  ca n     b   d eg r ad ed .   I n   th is   m et h o d   ,   w p r o v id r o b u s d esi g n s   f o r   th s ig n als  to   b e m itted   f r o m   m u lti - a n te n n ar r a y   b y   ta k i n g   i n to   ac c o u n u n ce r tain ties   i n   t h s y s t e m   p ar a m eter s .   B y   ch ar ac ter izin g   th p o s s ib le  p ar am eter   u n ce r tai n ties   o r   er r o r s ,   th d esig n   ca n   co m b at  ag ain s s e v er e   p er f o r m a n ce   d eg r ad atio n .     I n   g en er al  d esi g n   p r o b lem s ,   t h er ex is t s   an   o b j ec tiv f u n cti o n   f ( D v ,   Sp )   w h er d esig n   v ar iab les  D v   s h o u ld   b ch o s e n   s u c h   t h at  f ( D v ,   Sp ) ,   f o r   g iv e n   s y s te m   p ar a m eter s   Sp ,   is   o p ti m ized ;   Mo r eo v er   s et  o f   co n s tr ain ts   o v er   Dv ,   d escr ib ed   b y   t h s e Dv ,   i s   also   s a tis f ied .   Ma t h e m atica ll y ,   1 m in   Dv   f ( Dv ,   Sp )   s . t.  D v     Dv .   ( 1 . 1 )   T h p er f o r m a n ce   d e g r ad atio n   o cc u r s   w h en   p h y s ica p h e n o m en o n   i s   d escr ib ed   b y   a n   er r o n eo u s   m o d el  w it h   ( p o s s ib l y )   )   u n ce r tai n   s y s te m   p ar am eter s .   T i m v ar iatio n s   ar also   i m p o r tan ca u s e s   o f   er r o r s .   E v en   i f   o n e s ti m ates  s y s te m   c h ar ac ter is t ic s   p er f ec tl y ,   t h ese  c h ar ac ter is t i cs  w ill  c h an g o v er   ti m w h ic h   m a k t h est i m at e s   u n r eliab le.   A s   r es u lt,  s ig n a l p r o ce s s in g   o r   co n tr o l sc h e m e s   ar d ev is ed   u n d er   in co r p o r atin g   s u c h   u n ce r tai n ti es.  I n   p r ac tice,   s o m lev el s   o f   lo s s   ar in e v itab le,   w h er t h e   p er f o r m a n ce   o f   a   s y s te m   is   e v al u ated   u n d er   r ea l - w o r ld   ass u m p tio n s ,   t h at  i s   u s in g   r ea p ar a m eter s   w h ic h   es s en tia ll y   f all  a w a y   f r o m   p r io r   k n o w led g b ased   o n   w h ic h   t h w h o le  p r o ce s s e s   an d   d esi g n s   h a v ta k en   p lac [ 1 0 ] - [ 1 2 ] .   L et  th e   MI MO   b ase - b an d   s y s te m   m o d el  b et w ee n   th p r i m ar y   u s er   b ase - s tatio n   a n d   th s ec o n d ar y   u s er ,   co r r esp o n d in g   to   th k t h   s y m b o l tr an s m is s io n ,   b r ep r esen ted   as,     y ( k ) = H x ( k ) +η( k )                                                                                                                                                                 ( 1 4 )     w h er   y ( k ) Ɛ C Nr*1    ,   x ( k )   Ɛ   C Nr*1    ar th r ec eiv ed   an d   tr a n s m itted   te m p o r all y   i n d ep en d en an d   id en ticall y   d is tr ib u ted   ( I I D)   ze r o - m ea n   G au s s ian   s i g n al  v ec to r s   r esp ec ti v el y ,   w it h   t h e   Gau s s ia n   s i g n a l   co v ar ian ce   m atr ix   d ef in ed   as :       R S Ɛ C Nr*Nr                                                                                                                                                                                                                                   ( 1 5 )     R s =E {s(k ) s H ( k ) }= H. E { x ( k ) x H ( k ) }H                                                                                                                                              ( 1 6 )     3 . 3 .   Ro bu s t   T est  Sta t ic  Det ec t o r   T h test   s tatis tic  co r r esp o n d in g   to   R T SD  f o r   s p ec tr u m   s e n s in g   in   MI MO   co g n it iv r ad io   s ce n ar io s   ca n   b eq u iv ale n tl y   g iv e n   as,     T RTS D k= 1 y H ( k ) R - 1 η y ( k ) f RT S D *                                                                                                                                                               ( 1 7 )     W h er d en o te  th o p ti m al  v al u o f   t h o b j ec tiv f u n ctio n   f o r     th o p ti m izatio n   f r a m e w o r k .     3 . 4 .   Ro bu s t   E s t i m a t o Co rr e la t o Det ec t o r:   T h o p tim izatio n   f r a m e w o r k   i n ,   th te s t stati s tic  i n   ca n   b eq u iv a len t l y   f o r m u lated   as,       T RECD K k= 1 y H ( k ) R - 1 η y ( k ) - f* R ECD                                                                                                                                            ( 1 8 )                                                W h er   f * RECD           d en o te  t h o p tim a v alu e   o f   t h o b j ec tiv e   Fu n ctio n   T h ab o v test   s tat i s tic  y ield s   r o b u s d ec is io n   r u le  f o r   p r im ar y   u s er   d etec tio n   in   MI MO   co g n iti v r ad io   n et w o r k s .     3 . 5 .   I nte rf er ence   B a s ed  Det e ct io n:   Un li k t h p r i m ar y   r ec eiv e r   d etec tio n ,   th b asic  id ea   b eh in d   t h i n ter f er e n ce   te m p er at u r e   m an a g e m e n is   to   s et  u p   an   u p p er   in ter f er en ce   li m it  f o r   g iv en   f r eq u e n c y   b an d   in   s p ec i f ic  g eo g r ap h ic  lo ca tio n   s u c h   t h at   th e   C R   u s er s   ar n o t   allo w ed   to   ca u s h ar m f u l   in te r f er en ce   w h ile   u s i n g   t h s p ec if ic  b a n d   i n   s p ec i f ic   ar ea .   T y p icall y ,   C R   u s er   tr an s m itter s   co n tr o th eir   in ter f er e n ce   b y   r eg u lati n g   t h eir   tr an s m is s io n   p o w er   ( th eir   o u o f   b an d   e m i s s io n s )   b ase d   o n   th eir   lo ca tio n s   w it h   r esp ec to   p r im ar y   u s er s .   T h is   m eth o d   b asicall y   co n ce n tr ates   o n   m ea s u r in g   i n ter f er en ce   at  th r ec ei v er   . T h o p er atin g   p r in cip le  o f   t h is   m et h o d   is   li k a n   UW B   tech n o lo g y   w h er th e   C R   u s er s   ar allo w ed   to   co ex i s t   an d   tr an s m it  s i m u lta n eo u s l y   w it h   p r i m ar y   u s er s   u s i n g   lo w   tr an s m it  p o w er   th a is   r estricte d   b y   th in ter f er e n ce   te m p er at u r le v el  s o   as   n o to   ca u s h ar m f u l   in ter f er e n ce   to   p r i m ar y   u s er s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Hyb r id   S p ec tr u S en s in g   Met h o d   fo r   C o g n itive  R a d io   ( A w a n i S .   K h o b r a g a d e )   2691       Fig u r 8 .   I n ter f er en ce   te m p er atu r m o d el       Her C R   u s er s   d o   n o p er f o r m   s p ec tr u m   s e n s i n g   f o r   s p ec t r u m   o p p o r tu n ities   a n d   ca n   tr a n s m it  r i g h w a y   w it h   s p ec if ied   p r eset  p o w er   m a s k .   Ho w e v er ,   th C R   u s er s   ca n   n o tr a n s m it  t h eir   d ata  w it h   h i g h er   p o w er   ev en   i f   t h l icen s ed   s y s te m   i s   co m p letel y   id le  s i n ce   t h e y   ar n o allo w ed   to   tr an s m i w it h   h i g h er   t h an   t h e   p r eset  p o w er   to   li m i th in ter f er en ce   at  p r i m ar y   u s er s .   [ 1 3 ] - [ 1 4 ]   I is   n o ted   th at  t h C R   u s er s   in   th i s   m et h o d   ar r eq u ir ed   to   k n o w   th lo ca t io n   an d   co r r esp o n d in g   u p p er   lev el  o f   allo w ed   tr an s m it  p o w e r   l ev els.  Oth er w i s e   th e y   w ill  i n ter f er w it h   th p r i m ar y   u s er   tr a n s m i s s io n s   . T h n ex t   s ec tio n   w ill  s h o w   t h i m p le m en ta tio n   o f   th e   p r o p o s ed   s y s te m .         4 .        I M P L E M E NT AT I O   T o   en h an ce   t h s p ec tr u m   s en s i n g   e f f icie n c y   h y b r id   s p ec tr u m   s en s i n g   tec h n iq u i s     i m p le m en ted   [ 1 5 ] - [ 1 6 ] .   I n   th is   p r o p o s ed   tech n iq u all  f i v d etec to r s   ar ar r an g ed   in   co o p er ativ m a n n er .     a.   Ma tch   Fil ter   Dete cto r .   b.   E n er g y   Dete cto r   c.   GL R T .   d.   R o b u s t E s ti m a to r   C o r r elato r .   e.   T em p er atu r B ased   Dete cto r .   T o   d etec w h et h er   b an d   is   v a ca n o r   o cc u p ied   s in g le  f r eq u en c y     b an d   is   s e n s ed   b y   all  t h ab o v e   m et h o d s   an d   t h r es u lt  o f   ea c h   m eth o d   i s   th e n   s en to   th e   f u n ct io n   b lo ck   w h er t h r es u l ts   ar co m p ar w it h   th f ix ed     th r e s h o ld   v al u a n d   f in a l o u tp u t i s   d eter m i n e.   T h f lo w   o f   t h s y s te m   is   a s   f o llo w s :         Fig u r 9 .   Flo w   o f   P r o p o s ed   Sy s te m     I n   t h ab o v F i g u r e9 ,   th s y s t e m   i s   p r o v id ed   w it h   s p ec tr u m   b an d   a s   t h i n p u t,  to   ch ec k   w h et h er   it   is   f r ee   o r   o cc u p ied   [ 1 7 ] - [ 1 8 ] .   T h in p u m o d u le  s e n d s   t h in f o r m atio n   o f   t h b an d   to   t h s p ec tr u m   s e n s i n g   m o d u le.   I n   t h is   m o d u le  t h s y s te m   w ill te s t t h in d i v id u a l b an d s   o f   t h s p ec tr u m .   T h s a m e       in p u t is p r o v id ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 7   :   2 6 8 3     2 6 9 5   2692   to   all  th e   f iv e   m e th o d s       o f   th e   s p ec tr u m       s e n s i n g   b lo ck .   T h at  is   i f   th c h a n n e 2   is   to   b c h ec k ed   al t h s u b - b lo ck   w ill  r ec ei v t h c h an n el  2   cr ed en tials   o n l y .   On ce   a ll  th s u b - b lo ck s   p r o ce s s   t h e   ch a n n el  s tat u s   an d   p r o v id th o u tp u t,  t h en   th i s   o u tp u is   t h e n   ta k en   to   th f u n c tio n al  b lo ck .   I n   t h f u n ctio n a b lo ck   t h o u tp u is   ch ec k ed .   I f   t h o u tp u o f   m aj o r it y   o f   s u b - b lo ck s   tak e s   eith er   o f   th s id t h at  th c h an n el  i s   f r ee   o r   n o th en   t h e   f i n al  o u tp u w ill b d is p la y ed   [ 1 9 ] [ 2 4 ] .     Fo r   ex a m p le:    L et  u s   ass u m th at  t h o u tp u t s   f r o m   th s u b   b lo ck s   ar as  f o llo w s M= 1 ,   E =1 ,   G= 1 ,   R =0 ,   T =1 .   Fro m   th e   o u tp u w e   o b s er v ed   t h at  4   d etec to r s   s a y   th a t h b a n d   is   f r ee   o u t   o f       t h 5   d etec to r s   tak en .   T h is   r es u lt  i s   t h en   s en to   th H y b r id   f u n ctio n   b lo ck .   I n   th f u n ctio n   m o d u le  th s y s te m   w i ll  c h ec k   f o r   th m aj o r it y ,   i f   th m aj o r ity   o f   th o u tp u is   tr u an d   is   g r ea ter   th an   t h th r e s h o ld   o f   6 6 %,  in   o u r   ca s t h e   ch an n el   is   f r ee   w it h   a   ch a n ce   o f   8 0 s in ce   4   m et h o d s   s a y   c h an n el   is   f r ee   o u t   o f   f i v e   m e t h o d s .   T h er ef o r t h f i n al  o u tp u is   s a y s   t h at  b a n d   is   v ac a n t.  I n   th is   w a y   m u ltip l b an d s   ca n   b te s ted .   F u r th er   in   th e   n e x s ec tio n   r esu lt s   o f   t h p r o p o s ed   tech n iq u e   ar s h o w n .         5 .       SI M UL AT I O R E SU L T   I n   o r d er   to   co m p ar t h p er f o r m a n ce   o f   d if f er en s p ec tr u m   s e n s in g     m et h o d s     t w o   b a s ic  tas k s   ar e   co n s id er ed   a.   T o   d eter m i n w h ich   b a n d s   ar u n o cc u p ied   an d   b .   B est  m eth o d   ca n   b d eter m i n f o r   ass i g n i n g   s ec o n d ar y   u s er s   to   th u n o cc u p ied   s p ec tr u m   w it h o u i n ter f er in g   w it h   t h p r i m ar y   u s er s   [ 2 1 ] - [ 2 2 ] .   Usi n g   MA T L A B   s i m u latio n   o f   ab o v d etec to r s   w h av e x p er i m e n tall y   c h ec k   t h u n o cc u p ied   b an d .   T h p u r p o s o f   th is   p ap er   is   to   a g g r e g ate  d i f f e r en s p ec tr u m   s en s in g   m et h o d s   an d   co m p ar es  t h ese  m et h o d s   b ased   o n   v ar iet y   o f   p er f o r m a n ce   m etr ics.  Su c h   p er f o r m an ce   m etr ics  i n cl u d d etec tio n   ac cu r ac y ,   co m p lex it y ,   r o b u s tn e s s ,   f le x ib ilit y   o f   d esig n   c h o ices,   R s p ec tr u m   u s ed   a n d   ex e cu tio n   ti m o f   ea ch   s y s te m .   I n   th e   b elo w   tab le   s p ec tr u m   s en s i n g   al g o r ith m s   s u c h   as  en er g y   d etec to r ,   m atc h ed   f ilter i n g ,   GL R T ,   r o b u s E s ti m ato r   co r r elato r   an d   h y b r id   tech n iq u ar an a l y ze d   an d   co m p ar ed .   As  w ith   e x p er i m e n tal   p r ac tices,  th b est  s p ec tr u m   d ec is io n   m et h o d   d ep en d s   o n   th ap p licatio n .   So m v ar iab les to   b co n s id er ed   ar e:   a.   E x p ec ted   SNR   v alu e s .   b.   C o m p u tatio n a l a n d   i m p le m e n t atio n   co m p lex it y .   c.   R eq u ir ed   r eliab ilit y   ( e x p r ess   i n   ter m s   o f   p r o b ab ilit y   o f   d etec tio n ,   p r o b ab ilit y   o f   f alse a lar m ) .   d.   Am o u n t o f   i n f o r m atio n   th a t th r ec eiv er   k n o w s   ab o u t th p r i m ar y   u s er s   tr a n s m itted   s i g n al .   e.   E x ec u t io n   ti m e.   f.   Flex ib ili t y   i n   p r i m ar y   u s er s   tr an s m itted   s i g n al.   T ab le  1 .   P er f o r m an ce   co m p ar i s o n   s u m m ar y   o f   v ar io u s   s p ec t r u m   s e n s i n g   tech n iq u es.   T h c h o ice  o f   p ar ticu lar   m et h o d   p u r el y   d ep en d s   o n   th ap p licatio n   an d   en v ir o n m e n in   w h ic h   i w ill   b u s ed .   Fro m   th e   Fig u r 1 0 ( a) ,   w e   o b s er v ed   t h at  th e   o u tp u f r o m   th e   s u b   b l o ck s   ar a s   f o llo w s :   M= 1 ,   E =1 ,   G= 1 ,   R =1 ,   T =1 .   Hen ce ,   th a n al y s is   co n clu d e s   th at   all  5   d etec to r s   s a y   t h at   th b an d   is   f r ee .   T h is   r esu l t   is   th e n   s en to   th f u n ctio n   b lo ck .   I n   th e   f u n ctio n   m o d u le  th e   s y s te m   w ill   ch e ck   f o r   th e   m aj o r ity ,   if   t h m aj o r ity   o f   th e   o u tp u i s   tr u a n d   is   g r ea ter   t h a n   t h t h r esh o ld   o f   6 6 % t h en ,   th e   ch a n n el  is   f r ee   w i th   c h an ce   o f   1 0 0 %.Sin ce   5   m eth o d s   s a y s     t h at  b an d   is   v ac an t.  T h er ef o r th f i n al  o u tp u is   d is p la y ed   as  B an d   is   f r ee .   I n   th is   w a y   m u ltip le   ch an n el s   ca n   b test ed .   Af ter   ce r tain   ti m in ter v al  i f   w a g ain   ch ec k   th s a m c h an n el  w o b s er v t h at  th e   r esu lt o f   t h p r o p o s ed   tech n iq u is   d if f er e n w h ich   d ep en d s   o n   th s ta tu s   o f   p r i m ar y   u s er .                                                           Fig u r 1 0 ( a ) . Ou tp u t o f   H y b r id   S y s te m   i n   ter m s   o f   s lo t s tatu s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.