I n d on e s ian   Jou r n al   o f   E lec t r ica l   E n gin e e r in g  a n d   Com p u t e r   S c ience   Vo l .   3 7 ,   N o .   2 ,  F e b r ua r y   20 2 5 ,   pp.   888 ~ 902   I S S N:  2 502 - 4 7 52 ,   DO I :  10 . 11591/i j e e cs .v 3 7 . i 2 . pp 888 - 902             888     Jou r n al  h o m e page :  ht tp: // ij e e cs . iaes c or e . c om   N ove l  m e t h od  f or   m u lti - u se r   c ol la b or at iv e   s p e c t r al   d e c is io n  i n   d e c e n t r al iz e d   c ogn itive   r ad io   n e t w or k s       Ce s a r   He r n án d e z ,  Die go  Gi r al ,   Cam i l a  S al gad o   D e pa r tm e nt   of   E le c t r ic a l  E ngi n e e r in g, F a c ul t y   of   T e c hn o l o g y ,  U ni ve r s id a d D is tr it a l  F r a n c is c o  J o s é  de  C a ld a s ,   B o g o tá  D . C ., C o l o mbi a       Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve d  J ul   23 ,   202 4   R e vi s e d  S e p   9 ,  202 4   A c c e pt e d  S e p   30 ,   202 4       Co g n i t i v e  rad i o   n e t w o rk s   p o s i t i v e l y   i m p ac t   t h e  p e rf o rm a n ce   o f  w i r el e s s   c o mmu n i c at i o n s   an d   h a v e   p ro v e n   t o   b e   a n   e x ce l l e n t   al t e rn at i v e   f o r  e ffi ci e n t   an d   e ff ec t i v e  u s e   o f   t h e   ra d i o   s p ec t ru m.   H o w e v e r ,   f ew   p r o p o s al s   c o l l ab o rat i v e l y   w o rk   o n   d eci s i o n - m ak i n g   i n   d e cen t ral i zed   co g n i t i v e   rad i o   n e t w o rk s .   T h e   p re s e n t   w o rk   r e f e rs   t o   a  n o v el   me t h o d   a n d   d e v i ce   t h at   re d u ce s   t h e   rat e   o f  ch an n e l   ch an g e s   d u ri n g   s eco n d ar y   u s e r  co mm u n i c at i o n s   i n   d ecen t ral i z ed   c o g n i t i v e  rad i o   n e t w o r k s   t h ro u g h   a  co l l ab o rat i v e   s p ec t ral   d eci s i o n   b e t w ee n   s e v e ra l   s eco n d ar y   u s e rs   w h i l e   a l l o w i n g   m u l t i p l e   s eco n d ar y   u s e rs   a cce s s   t o   t h e  n e t w o r k .   T h i s   p ro p o s al   c o n s i s t s   o f  a   m u l t i - u s e r  u n i t   t h at   re g u l at e s   t h e   a cce s s   o f   m u l t i p l e   s ec o n d ar y   u s e rs   ( S U s )   t o   t h e  s p ec t ru m ,   a   p ri o ri t y   u n i t   t h at   g u ara n t ee s   t i mel y   a cce s s   t o   t h e   S U s   acc o r d i n g   t o   t h ei r  l ev e l   o f  i m p o rt an ce ,   a n d   a  p r e d i c t i o n   u n i t   t h at   fo r ec as t s   t h e   arr i v al   t i me   o f  t h e  p ri m ar y   u s e r   ( PU ) .   T h i s   m u l t i c h a n n el   u n i t   r eg u l at e s   t h e   as s i g n me n t   o f   mu l t i p l e   s p ec t ral   o p p o rt u n i t i e s   t o   t h e   SU   a cco rd i n g   t o   t h e   t y p e   o f  ap p l i c at i o n   i t   i s   u s i n g   an d   a  u n i t   o f  d ee p   l e arn i n g   t h at   d e t e r mi n e s   w h i c h   s p ec t ral   o p p o rt u n i t y (s )  ar e   mo s t   s u i t ab l e   f o r  e a ch   S U   a n d   s p ec t ral   a l l o c at i o n .   T h e   re s u l t s   o b t ai n ed   al l o w   u s   t o   s at i s fac t o r i l y   v a l i d at e  t h e  p ro p o s al   d e v el o p e d   an d   c o rr o b o rat e   t h e   i m p o rt an c e   o f  c o l l ab o rat i v e   w o rk   i n   d ec i s i o n - m a k i n g   t o   s e l ec t   s p ec t ral   o p p o rt u n i t i e s .   K e y w o r d s :   C o gni t i v e   r a d i o   n e t wo r ks   C o l l a b o r a t i v e   s t r a t e gy   De c e n t r a l i z e d  n e t wo r k   De c i s i o n   m a k i ng   De e p  l e a r ni ng   S pe c t r a l   de c i s i o n   S pe c t r a l   o pp o r t uni t y   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l e  u n d e r   t h e  CC  B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon din g  A u th or :   C e s a r   He r n á n d e z   De pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i ne e r i n g,   F a c u l t y   T e c hn o l o g y ,   Uni ve r s i da d  D i s t r i t a l   F r a n c i s c o   J o s é   de   C a l da s   B o g ot á   D.   C . ,   C o l o m bi a   E m a i l :  c a h e r n a n de z s @ ud i s t r i t a l . e du. c o       1.   I NT RODU C T I ON   M o s t  r e s e a r c h   wo r k  i n   c o gni t i v e   r a d i o   i s   b a s e d  o n   a   c e n t r a l i z e d  n e t wo r k ,   wh e r e   a l l   t h e   i nf o r m a t i o n  i s   o r ga ni z e d  i n   o n e   p l a c e ,   a n d  a c c e s s i ng  i t   i s   e a s i e r   a n d  m o r e   b e n e f i c i a l   f o r   de c i s i o n - m a k i ng.   Ho we v e r ,   a l t h o ugh   t h e   o b s e r va t i o n   a n d  gl o ba l   k n o w l e dge   o f   t h e   n e t w o r k   h a v e   a d v a n t a ge s ,   f o r   l a r ge - s c a l e   s y s t e m s   a n d  a pp l i c a t i o ns   i n   pu bli c   s a f e t y   n e t wo r ks ,   i t   i s   n o t  t h e   b e s t   o p t i o n ,   t h e   i n c r e a s e   i n  m e a s ur e m e n t   c o s t s ,   t h e   c o m p l e xi t y   o f   t h e   s y s t e m ,   t h e   a m o un t   o f   i nf o r m a t i o n   t h a t   m us t   b e   c o n t r o l l e d,   a dde d  to   t h e   i m ba l a n c e   a n d   pot e n t i a l   c ha o s   i f   t h e   b a s e   s t a t i o n   f a il s   ( v u l ne r a bil i t y ) .   T hi s   m a ke s   i t   a   n o n - f e a s i b l e   a r c hi t e c t ur e   f o r   a l l  c o gni t i v e   r a d i o   n e t wo r k  ( CRN )   s tr uc t ur e s   [ 1] .   I n   t h e   c a s e   o f   d i s t r i b ut e d  n e t wo r ks ,   s uc h   a s   m o bil e   a d - h o c   n e t wo r ks   o r   M A NE T   ( m o bil e   a d - h o c   n e t wor k) ,   t h e y   a r e   c h a r a c t e r i z e d  by   t h e i r   hi g h   m o bil i t y ,   a u to n o m y ,   a da pt a t i o n ,   a n d  i n de pe n d e n c e ;   t h e i r   a pp li c a t i o n s   a r e   f o un d  i n   s c e n a r i o s   i nv o l v i ng  l a n d  v e hi c l e s   ( VA NE T ) ,   unm a nn e d  a e r i a l   v e hi c l e s   [ 2] ,   ur b a n   s ur v e il l a n c e   a n d  s e a r c h   o r   r e s c ue   m i s s i o n s   [ 3] .   H o we v e r ,   t h e   l a c k  o f   i n f r a s t r uc t ur e ,   dy n a mi c   to p o l o g y ,   r a pi d  de p l o y men t ,   a n d  h a r s h   a pp l i c a t i o n   e nvi r o nm e n t s   m a ke   M A NE T   v u l ne r a bl e   t o  a   wi de   r a n ge   o f   s e c ur i t y   a t t a c ks   [ 4] - [ 6] .   I n   a dd i t i o n ,   t h e   po we r   c o n s u m pt i o n   a n d  de l a y   i s   hi g h   [ 5] ,   t h e   b a n dw i dt h   i s   l o w  a s   we l l   a s   i t s   pe r f o r m a n c e   due   to  f r e que n t   l i nk  f a il ur e s   [ 3] ,   [ 6] ,   [ 7] .   T h e   a b o v e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52         N ov e l  me thod  f or   multi - us e r   c oll abor ati v e   s pe c tr a l  de c is ion  in  …  ( C e s ar   He r nánde z )   889   pr o bl e m   c a n   b e   s o l v e d  i f   t h e   r e s po n s i b il i t y   f o r   t h e   i nf o r m a t i o n   i s   d i s t r i b ut e d  a m o n g  d i f f e r e n t   c o n t r ol   po i n t s ,   t h e   b a s i c   c r i t e r i o n   o f   t h e   de c e n t r a l i z e d  c o gni t i ve   r a d i o   n e t w o r k  ( DC R N ) .   N o w,   b e c a us e   DC R N s   do   n ot  c e n t r a l i z e   t h e   i n f o r m a t i o n   a n d  m a n a ge m e n t   o f   t h e   n e t wo r k ,   t h e   c o n c e pt   o f   c o l l a b o r a t i o n   b e t we e n   s e c o n da r y   us e r   ( SU )   f o r   de c i s i o n - m a k i ng  i s   im po r t a n t   [ 8] - [ 10 ] .     T h e   pr e s e n t   i nv e n t i o n   r e l a t e s   to   a   de vi c e   t h a t   r e duc e s   t h e   r a t e   o f   c h a nn e l   c h a n ge s   dur i n g  SU   c o m m u ni c a t i o n s   i n   D C R Ns .   T hi s   t h r o ugh   a   c o l l a b o r a t i v e   s pe c t r a l   de c i s i o n   b e t we e n   s e v e r a l   SU s   whil e   a l l o w i ng  m u l t i p l e   SU s   a c c e s s   to   t h e   n e t wor k.   I n   a dd i t i o n ,   a de qua t e   s pe c t r a l   a l l o c a t i o n   i m pr o v e s   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   s pe c t r a l   m o bi li t y   i n  C R N s   ( s m a r t  wi r e l e s s   n e t wo r ks ) ,   p o s i t i v e ly   a f f e c t i n g  t h e   q ua l i t y - of - s e r vi c e   pa r a m e t e r s   o f   de c e n t r a l i z e d  m o bil e   c o m m u ni c a t i o ns .   T h e   m e t h o d  a n d  de vi c e   pr o p o s e d  f o r   t h e   c o l l a bo r a t i v e   s pe c t r a l   a s s i g nm e n t   o f   m u l t i p l e   u s e r s   i n  DC R Ns   i s   c o m po s e d  o f   a   g l o b a l   po s i t i o ni ng  s y s t e m   ( GPS )   t h a t   a l l o ws   t h e   e x a c t   l o c a t i o n   o f   t h e   S U  to   b e   de t e r m i ne d,   a   c l o c k  t h a t  a l l o w s   to  de t e r m i ne   th e   da t e   a n d  t i m e   o f   e a c h   s pe c t r a l   de t e c t i o n ,   a   s pe c tr a l   i n f o r m a t i o n   s t or a ge   uni t /pr o c e s s   t h a t   a l l o ws   t o  s a v e ,   o r de r   a n d  a n a ly z e   t h e   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   de t e c t e d  by   t h e   S U  a n d  t h a t   e x c h a n ge d  w i t h   ot h e r   S Us ,   t h r e e   mi c r o   S D  m e m o r i e s   t h a t   a l l o w  s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   to   b e   s to r e d,   a   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   e x c ha n ge   uni t /pr o c e s s   to   r e gul a t e   t h e   m e t h o d  o f   i nf o r m a t i o n   e x c h a n ge   b e t we e n  S Us ,   a   m u l t i - u s e r   c o l l a b o r a t i ve   s pe c t r a l   a s s i g nm e n t   uni t /pr o c e s s ,   c o m po s e d  i n   t ur n   o f f :  a   m u l t i - us e r   uni t /pr o c e s s   t h a t  r e gul a t e s   t h e   a c c e s s   o f   m u l t i p l e   S Us   to  t h e   s pe c t r um ,   a   pr i o r i t y   uni t /pr o c e s s   t h a t  e n s ur e s   t i m e ly   a c c e s s   to   S Us   a c c o r di n g  t o  t h e i r   l e v e l   o f   im po r t a n c e ,   a   pr e di c t i o n   u ni t /pr o c e s s   t h a t  f o r e c a s t s   t h e   t i m e   o f   a r r i v a l   o f   a   P U   to  t h e   s pe c t r a l   o pp or t uni t y   us e d   by   t h e   S U,   a   m u l t i - c ha nn e l   u ni t /pr o c e s s   t h a t  r e gu l a t e s   t h e   a l l o c a t i o n   o f   m u l t i p l e   s pe c t r a l   o pp o r t uni t i e s   t o  t h e   S U  a c c o r di n g  t o   t h e   t y pe   o f   a pp l i c a t i o n   y o u  a r e   us i n g,   a   de e p  l e a r ni ng  uni t /pr o c e s s   t h a t  de t e r m i ne s   whi c h  s pe c t r a l   o pp o r t uni t y ( s )   a r e   m o s t   a ppr o p r i a t e   f o r   e a c h   S U  a n d  s pe c t r a l   m a pp i ng .  C ur r e n t l y ,   t h e r e   i s   n o   s i mi lar   s o l ut i o n   i n  t h e   c ur r e n t   l i t e r a t ur e   or   i n   t h e   s t a t e   o f   t h e   a r t  a t   t h e   pa t e n t   l e v e l .        2.   RE L AT E D   WORK S   I n   t h e   s e a r c h   f o r   wor ks   r e l a t e d  to   t h i s   pr o p o s a l ,   only   t wo  w o r ks   r e l a t e d  to  t h e   to pi c   o f   c o l l a b o r a t i v e   s pe c t r a l   a s s i g nm e n t   i n   C R Ns   we r e   f o un d,   b ut   wi th o ut  t a ki n g  i n t o  a c c o un t  t h e   a s pe c t   o f   m u l t i p l e   a c c e s s   a n d   de c e n t r a l i z a t i o n .   T h e   wo r k  do n e   i n   [ 8]   r e f e r s   t o   a   m e t h o d  f o r   t h e   i n t e l l i g e n t   s e l e c t i o n   o f   s pe c t r a l   o pp o r t un i t i e s   i n  C R N s ,   whi c h   im pr o v e s   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   m o bil i t y   i n  C R N s ,   m o d i f yi ng  t h e i r   b e h a vi o r   d y na m i c a ll y ,   a c c o r di n g  to  t h e   r e qui r e m e n t s   a n d  pa r a m e t e r s   o f   t h e   us e r ' s   c o m m u ni c a t i o n .   T h e   pr o p o s e d  m e t h o d   is   c o m po s e d  o f   a   c o n t r o l   uni t   c oo r di n a t i o n   t h e   s e l e c t i o n   pr o c e s s   o f   t h e   b e s t   s pe c t r a l   o pp o r t uni t y   a c c o r d i n g  to  s pe c t r um   c h a r a c t e r i s t i c s   a n d  us e r   r e qui r e m e n t s .   T h r o ugh   a n   a da pt i v e   s e l e c t i o n   uni t ,   a c c o r di n g  t o   c e r t a i n   i n f o r m a t i o n   pa r a m e t e r s :  t y p e   o f   a pp l i c a t i o n ,   s upp l y - de m a n d  r e l a t i o n s hi p,   tr a f f i c   pa tt e r n ,   a n d  t r a f f i c   l e v e l ,   t h e   m o s t   a ppr o pr i a t e   a v a il a bl e   c ha nn e l   s e l e c t i o n   m e c h a ni s m   i s   c h o s e n   f r o m   t h r e e   di f f e r e n t   wa y s :  f e e dba c k,   t h r o ugh   t h e   f e e d b a c k  a ll o c a t i o n   uni t ,   m u l t i c h a nn e l,   t h r o u gh   t h e   m u l t i c h a nn e l   a l l o c a t i o n   u ni t ,   a n d  pr e d i c t i o n ,   t h r o ugh   t h e   uni t  o f   pr e d i c t i o n .   T hi s   i s   b a s e d  o n   th e   f o l l o w i ng  de c i s i o n   c r i t e r i a :  t h e   pr o b a bil i t y   o f   c h a nne l   a v a il a bil i t y ,   e s t i m a t e d  t i m e   o f   c h a nn e l   a v a il a bil it y ,   t h e   s i g na l - to - n o i s e   r a t i o   o f   t h e   c h a nn e l ,   a n d   c h a nn e l  b a n dw i dt h .   B y   t h e   a b o v e ,   G i r a l - R a mí r e z   e t  al.   [ 8]   h a s   s o m e   s i mi l a r i t i e s   w i t h   t h e   pr e s e n t   p r o p o s a l ,   i t   di f f e r s   i n  s e v e r a l   im po r t a n t   r e s pe c t s ;   f i r s t ,   i n   t h e   pr e s e n t   pr o p o s a l ,   t h e   s pe c t r a l   a ll o c a t i o n   m e t h o d  i s   c o l l a b o r a t i v e ,   t h r o ugh   t h e   e x c h a n ge   o f   i nf o r m a t i o n   b e t we e n   s e c o n da r y   us e r s ,   a n d  n o t   c e n t r a l i z e d  a s   i n   [ 8] ;   s e c o n d,   t h a t   t hi s   pr o p o s a l   a ll o ws   a c c e s s   by   m u l t i p l e   SU s   a n d  [ 8]   do e s   n ot   h a v e   s u c h   a   c a pa bil i t y ;   t hi r d ,   t h a t   t hi s   pr o p o s a l     pr i o r i t i z e s   t h e   pe r f o r m a nc e   o f   s o m e   s e c o n da r y   us e r s   whi l e   [ 8]   i t   d o e s n' t ;   f o ur t h ,   t h a t  t h e   pr e s e n t   i nv e n t i o n  wo r ks   wi t h   a   m a c hi ne   l e a r ni ng  t e c h ni que   c a ll e d  de e p  l e a r ni ng ,   whil e   [ 8]   pe r f o r m s   m u l t i - c r i t e r i a     de c i s i o n - m a k i ng.   T h e   wo r k  d o n e   i n   [ 9]   de s c r i be s   a ll o c a t i n g  j o i n t   r e s o ur c e s   o f   c o gni t i ve   c o o pe r a t i v e   n e t wo r ks   b a s e d   o n   u t i li t y   o pt i m i z a t i o n .   A c c o r d i n g  to   t h e   m e t h o d,   m a s t e r   a n d  s l a v e   us e r s   o f   a   CRN   s h a r e   s p e c t r um   r e s o ur c e s   a n d  pe r f o r m   t h e   t r a n s mi s s i o n   o f   i nf o r m a t i o n .   M a s t e r   us e r s   o c c upy   t h e   c o r r e s p o n d i n g  a ut h o r i z e d  f r e que nc y   b a n d s   f o r   c o m m u ni c a t i o n ,   a n d  s l a v e   us e r s   c o mm u ni c a t e   t h r o ugh   a   d i r e c t   t r a n s m i s s i o n   o r   c oo pe r a t i v e   t r a n s m i s s i o n   m o de   u n de r   t h e   c o n d i t i o n   t h a t   t h e y   d o   n ot   i n t e r f e r e   w i t h   t h e   c o m m u ni c a t i o n   o f   m a s t e r   us e r s .   A  n e t wo r k   r e s o ur c e   s c h e du l e r   r e c e i v e s   s e r vi c e   r e que s t s   f r o m   s l a v e   us e r s ,   m o de l s   a   s l a v e   us e r   co - u t i l i t y  f u n c t i o n ,   pe r f o r m s   o pt i m i z e d  s u b - c h a nn e l   a l l o c a t i o n ,   t r a n s m i t s   po we r   f r o m   s l a v e   us e r s   a n d  o pt i mi z e d  s e l e c t i o n   o f   c oo pe r a t i v e   r e l a y   m o de s   b a s e d  o n   t h e   u t i li t y   m a xim i z a t i o n   r u l e .   Ac c o r di n g  t o  t h e   i nv e nt i o n ,   t h e   r e s o ur c e   s h a r i n g  o f   t h e   c o gni t i ve   c oo pe r a t i v e   n e t wo r k   s pe c t r um   c a n   b e   do n e   e f f e c t i v e ly ,   a n d  t h e   n e t wo r k' s   o v e r a l l   p e r f o r m a n c e   c a n   be   i m pr o v e d.   A c c o r d i n g ly ,   t h e   pr e s e n t   pr o p o s a l   d i f f e r s   i n   s e v e r a l   im po r t a n t   r e s pe c t s ;   f i r s t ,   t h e   s pe c t r a l   a ll o c a t i o n  m e t h o d  i s   c o l l a b o r a t i v e ,   t h r o ugh   t h e   e x c ha n ge   o f   i n f o r m a t i o n   be t we e n   SU s ,   i n   t h e   pr e s e n t   pr o p o s a l ,   a n d  n o t  f r o m   t h e   c o nn e c t i o n s   a s   i n   [ 9] ;   s e c o n d,   t h a t   th i s   wo r k  s o l ut i o n   i t   i s   n o t   ge a r e d  to wa r ds   t h e   s pe c t r a l   a s s i g nm e n t   a n d  i s   n o t  i n t e n de d  to   r e duc e   t h e   r a t e   o f   c h a nn e l  c h a n ge s ,   wh e r e a s   t h e   pr e s e n t   i nv e n t i o n   i s ;   t hi r d,   t h a t  t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p  S c i ,  Vo l .   3 7 ,   N o .   2 ,  F e b r ua r y   20 2 5 :   888 - 902   890   pr e s e n t   i nve n t i o n   a l l o ws   a c c e s s   by   m u l t i p l e   SU s   a n d  t h e   [ 9]   d o e s   n ot  h a v e   s uc h   c a pa bil i t y ;   f o ur t h ,   t h a t  t h e   pr e s e n t   i nve n t i o n   pr i o r i t i z e s   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   s o m e   SU s   whil e   [ 9]   d o e s   n ot ;   f i f t h ,   t h a t  t h e   pr e s e n t   i nv e n t i o n  wo r ks   wi t h   a   m a c hi ne   l e a r ni n g  t e c hni que   c a ll e d  de e p  l e a r ni ng ,  whi l e   t h e   [ 9]   us e   ut i l i t y   f u n c t i o ns .       3.   CONC E P T UA L   F OU ND A T I ONS   3. 1 .    S p e c t r al   op p or t u n it y   A   s pe c t r a l   o pp o r t uni t y   i s   a   s pe c t r a l   r e s o ur c e   a v a il a bl e   i n   a   f r e que nc y   b a n d.   S pe c t r a l   o pp o r t uni t y   i s   a l s o   c a l l e d  a va i l a bl e   f r e que nc y ,   c ha nn e l ,   s pe c t r a l   r e s o ur c e ,   whi t e   s pa c e ,   o r   s pe c tr a l   ga p  [ 10] .   T h e   o b j e c t i v e   o f   t hi s   p r o p o s a l   i s   to   b e   a bl e   to   s e l e c t   t h e   m o s t   a ppr o p r i a t e   s pe c t r a l   o pp o r t uni t y   f o r   t h e   SU .     3. 2 .    Cogni t ive  r ad io  n e t wor k s   C R Ns   a r e   t h e   e v o l ut i o n   o f   w i r e l e s s   n e t wo r ks   [ 1 1] .   T h e   m a i n   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   c o gni t i ve   r a d i o ,   whi c h   g i ve   i t   a ll   i t s   c a p a bi li t i e s ,   a r e   c o gni t i v e   a bil i t y   a n d  r e c o nf i gur a bil i t y   [ 12] .   Ho we v e r ,   C R Ns   po s e   c h a ll e n g e s   i n   s pe c t r um   m a na ge m e n t   due   to  t h e   f l u c t ua t i n g  na t ur e   o f   t h e   a v a i l a b l e   s pe c t r um   a n d  t h e   qua l i t y   o f   s e r vi c e   ( Qo S )   r e qu i r e m e n t s   o f   w i r e l e s s   a pp li c a t i o ns   [ 12] - [ 15 ] .    C R Ns   c a n   be   c l a s s i f i e d  i n t o   i nf r a s t r uc t u r e   o r   n on - i nf r a s t r uc t ur e   a r c hi t e c t ur e   [ 11] .   I nf r a s t r uc t u r e - b a s e d  C R Ns   c a n   b e   f ur t h e r   c l a s s if i e d  i n to  c e n t r a l ize d  o r   de c e n t r a l i z e d;   i nf r a s t r uc t ur e - f r e e   C R Ns   a r e   r e f e r r e d   to   a s   di s t r i b ut e d  n e t wor ks   [ 11] .   B y   t h e   a b o v e ,   NR C s   c a n   o pe r a t e   wi t h   s e v e r a l   a ppr o a c h e s ,   e a c h   w i t h   a dv a n t a ge s   a n d  d i s a d v a n t a ge s ,   a n d  t h e i r   us e   de pe n d s   o n   t h e   a ppl i c a t i o n .   A   hy b r i d  m o de l   i s   D C R Ns ;   t hi s   a r c hi t e c t ur e   i s   c h a r a c t e r i z e d  by   u s i n g  t h e   a dv a n t a ge s   o f   c e n t r a l i z e d  a n d  d i s t r i b ut e d  n e t w o r ks   to ge t h e r .   De c e n t r a l i z e d  a r c hi t e c t ur e s   h a v e   i nf r a s t r uc t ur e   a n d  a r e   e a s y   t o  i m p l e m e n t ,   a m o n g  ot h e r   a dv a n t a ge s   [ 11] .   B e c a us e   o f   t h e   a b o v e ,   t h e   de c e n t r a l i z e d  a ppr o a c h   i s   a n   e f f i c i e n t   o p t i o n   f o r   l a r ge   n e t wo r ks .       3. 3 .    S p e c t r al   d e c is ion   Af t e r   pe r f o r m i ng  t h e   s pe c tr um   de t e c t i o n ,   t h e   S U   m us t   de c i de   t h e   b e s t   s pe c tr a l   o pp or t uni t y .   T hi s   pr o c e s s   m u s t   s a t i s f y   t h e   Qo S   r e qui r e m e n t s   a n d  m us t   a l s o   i nc l ude   t h e   a c t i o n s   t a ke n   by   o t h e r   us e r s   a s   a   pa r a m e t e r i z a t i o n   c r i t e r i o n .   I n a de qua t e   de c i s i o n - m a k i ng  a f f e c t s   t h e   QoS   pa r a m e t e r s   s uc h   a s   l a t e n c y ,   t h r o ugh pu t ,   r e l i a bil i t y ,   s i g n a li ng,   i n t e r f e r e n c e ,   e ne r g y   e f f i c i e nc y ,   b a n dw i dt h ,   s i g n a l - to - n o i s e   p l us   i n t e r f e r e n c e   r a t i o   ( S I NR ) ,   a n d  e r r or   r a t e .     A c c o r d i n g ly ,   s pe c t r a l   de c i s i o n   i s   a   ke y   f u n c t i o n   in   NR C s   [ 16 ] ,  [1 7 ] .   De c i s i o n - m a k i ng  i s   a   pr o c e s s   t h a t  s e e ks   to   s e l e c t   t h e   b e s t   s pe c t r a l   a l t e r n a t i v e   f r o m   a   f i n i t e   s e t   o f   po s s i bil i t i e s ,   a l l o w i ng  S Us   to  g e n e r a t e   a   s e que n c e   o f   a c t i o ns   t h a t   wi ll   l e a d  to   t h e   a c hi e v e m e n t   o f   t h e i r   go a l s .   G i v e n   t he   c o m p l e xi t y   o f   t hi s   pr o c e s s ,   s o l ut i o ns   m u s t   b e   e f f i c i e n t   due   to   t h e   hi g h   v o l u m e s   o f   i n f o r m a t i o n   a n d  t h e   mi n im a l   r e qu i r e m e n t s   o f   e a c h  pa r t i c u l a r   a pp l i c a t i o n   [ 18 ],   [ 19 ] .       3. 4 .    S p e c t r al   h an d of f   S pe c t r um   m o bil i t y   o r   s pe c t r a l   ha n do f f   c a n   b e   de f in e d  a s   t h e   pr o c e s s   i n   whi c h   a   c o gni t i v e   r a d i o   us e r   c h a n g e s   i t s   o pe r a t i n g  f r e qu e n c y   f o r   o n e   o f   s e v e r a l   r e a s o ns   [ 20] - [ 22] .   A c c o r di n g  to   r e c e n t   r e s e a r c h ,     s pe c t r a l   m o bil i t y   s i g nif i c a n t l y   im pa c t s   CRN 's   pe r f o r m a nc e   a n d  i s   hi g hly   de p e n de n t   o n   t h e   s e l e c t i o n   o f   t h e   s pe c t r a l   o ppo r t un i t y   t h a t   i s   m a de   dur i ng  t h e   s pe c t r a l   de c i s i o n   pr o c e s s   [ 23] - [ 25] .   T h e   go a l   o f     s e l e c t i n g  t h e   m o s t   a ppr o p r i a t e   s pe c t r a l   o pp o r t u ni t y   f o r   t h e   SU   c a n   s i g ni f i c a n t l y   r e duc e   t h e   nu m b e r   o f     s pe c t r a l   h a n do f f s .       4.   P ROP OS E D   DE V I CE   A c c o r d i n g  to  F i gur e   1,   t h e   de vi c e   f o r   c o l l a b o r a t i ve   s pe c t r a l   a s s i g nm e n t   o f   m u l t i p l e   us e r s   i n   DC R N s   i s   c o m po s e d  o f   a   us e r   de t e c t i o n   uni t   ( 1) ,   a   G P S   uni t  ( 3) ,   a   c l o c k  ( 4) ,   a n   i nf o r m a t i o n   s t or a ge   uni t   ( 5) ,   a   s pe c t r a l   i n f o r m a t i o n   e x c h a n ge   u ni t   ( 12) ,   a n d  a   s pe c tr a l   a ll o c a t i o n   u ni t   ( 19) .   W h e r e   t h e   s to r a ge   uni t   ( 5 )   c o n s i s t s   o f   a   c o n t r o l l e r   1  ( 6) ,   a   m i c r o   S D1  m e m o r y   ( 7) ,   a   m i c r o   S D2  m e m o r y   ( 8) ,   a   m i c r o   S D3  m e m o r y   ( 9) ,   a n   a r i t hm e t i c   uni t   1  ( 10) ,   a n d  a   r e g i s t e r   1  ( 11 ) .   T h e   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   e x c ha n ge   uni t   ( 12)   c o n s i s t s   o f   a   c o n tr o l l e r   2  ( 13) ,   a n   a r i t hm e t i c   uni t   2  ( 14) ,   a   c o m pa r a to r   1   ( 15) ,   a   c o m pa r a t o r   2  ( 16 ) ,   a   r e gi s t e r   2  ( 17) ,   a n d  a   r e gi s t e r   3  ( 18 ) .   An d  t h e   m u l t i - us e r   c o l l a b o r a t i v e   s pe c t r a l   a l l o c a t i o n   uni t   ( 19)   c o n s i s t s   o f   a   c o n t r o l l e r   3   ( 20) ,   a   m e m o r y   4  ( 21) ,   a n   a r i t hm e t i c   u ni t   3  ( 22) ,   a   pr o c e s s o r   ( 23 ) ,   a   m u l t i - us e r   uni t   ( 24) ,   a   pr i o r i t y   u ni t   ( 25) ,   a   pr e di c t i o n   uni t   ( 26) ,   a   m u l t i c h a nn e l   u ni t   ( 27) ,   a   de e p  l e a r ni ng  u ni t   ( 28) ,   a n d  f i na ll y ,   t h e   s pe c t r a l   a ll o c a t i o n   ( 29) .   T h e   o pe r a t i o n   o f   t h e   pr o p o s e d  de vi c e   i s   de s c r i be d  i n   de t a i l   i n   t h e   pr o p os e d  m e t h o d  s e c t i o n .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52         N ov e l  me thod  f or   multi - us e r   c oll abor ati v e   s pe c tr a l  de c is ion  in  …  ( C e s ar   He r nánde z )   891       F i gur e   1 .  F un c t i o n a l   bl o c k  d i a gr a m   o f   t h e   a pp l i a n c e       5.   P ROP OS E D   M E T HO D   T h e   pr o p o s e d  m e t h o d  i s   c o m po s e d  o f   a   GPS   t h a t   a l l o w s   to  de t e r m i ne   t h e   e x a c t   l o c a t i o n   o f   t h e   S U ,    a   c l o c k  t h a t   a l l o w s   t o   de t e r m i ne   t h e   d a t e   a n d  t i m e   o f   e a c h   s pe c t r a l   de t e c t i o n ,   a   uni t /pr o c e s s   o f   s to r a ge   o f   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   t h a t   a l l o ws   t o  s a v e ,   o r de r   a n d  a n a ly z e   t h e   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   de t e c t e d   by   t h e   S U  a n d  t h a t  e x c h a n ge d  w i t h   ot h e r   S Us ,   t h r e e   m i c r o   S D   m e m o r i e s   t h a t  a l l o w  s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   to   b e   s to r e d ,   a   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   e xc h a n ge   uni t /pr o c e s s   to   r e gu l a t e   t h e   m e t h o d  o f   i nf o r m a t i o n   e x c h a n g e   b e t we e n   S Us ,   a   m u l t i - u s e r   c o l l a b o r a t i v e   s pe c t r a l   a ll o c a t i o n   uni t /pr o c e s s ,   whi c h   i n   t ur n   c o n s i s t s   o f :  a   m u l t i - us e r   u ni t /pr o c e s s   t h a t   r e gul a t e s   t h e   a c c e s s   o f   m u l t i p l e   S Us   to   t h e   s pe c t r um ,   a   pr i o r i t y   uni t /pr o c e s s   t h a t   e n s ur e s   t i m e ly   a c c e s s   to   S Us   a c c o r di n g  to   t h e i r   l e v e l   o f   i m po r t a n c e ,   a   pr e di c t i o n   uni t /pr o c e s s   t h a t   f o r e c a s t s   t h e   t i m e   o f   a r r i v a l   o f   a   P U  a t   t h e   s pe c t r a l   o pp o r t uni t y   us e d  by   t h e   S U,   a   m u l t i - c h a nn e l   u ni t /pr o c e s s   t h a t   r e gu l a t e s   t h e   a s s i g nm e n t   o f   m u l t i p l e   s pe c t r a l   o ppo r tuni t i e s   to   t h e   S U  a c c o r di n g  t o   t h e   t y p e   o f   a pp li c a t i o n   i t   i s   us i ng,   a   de e p  l e a r ni ng   uni t /pr o c e s s   t h a t   de t e r m i ne s   w hi c h   s p e c t r a l   o ppor t un i t y   o r   s pe c t r a l   o pp o r t uni t i e s   a r e   t h e   m o s t   s u i t a bl e   f o r   e a c h   S U  a n d  f i na ll y ,   s pe c t r a l   a s s i g nm e n t .   T hi s   m e t h o d  wi ll   b e   de s c r i be d  i n   m a d e   f r o m   f o ur   ph a s e s :  t h e   c o l l a b o r a t i v e   pha s e ,   t h e   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   s t or a ge   ph a s e ,   t h e   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   e x c h a n ge   p ha s e ,   t h e   s pe c t r um   a ll o c a t i o n   pha s e ,   a n d  t h e   de e p  l e a r ni ng  p h a s e .         5. 1 .    Col l ab o r at ive  p h as e   F i gur e   2  de s c r i b e s   t h e   c o l l a b o r a t i v e   p h a s e   o f   t h e   pr o p o s e d  m e t h o d,   whi c h   c o m pr i s e s   t w o  pr o c e dur e s :  a n   i n de p e n de n t   s pe c t r a l   de t e c t i o n   pe r f o r m e d  by   e a c h   S U,   a n d  a n   e xc h a n ge   o f   s pe c t r a l   i n f o r m a t i o n   b e t we e n   d i f f e r e n t   S Us .   A c c o r di n g  to  F i gur e   2,   t h e   pr o p o s e d  m e t h o d  s t a r t s   ( I )   by   s e t t i ng  a   f i r s t   t i m e r   to   z e r o   ( I I )   to  de t e r m i ne   h o w  l o n g  t h e   f i r s t   p r o c e dur e   s h o u l d  t a ke .   T h e   f i r s t   pr o c e dur e   b e gi ns   w i t h  r e a d i n g  t h e   GPS   a n d  t h e   c l o c k  ( I I I )   to   i de n t i f y   t h e   a r e a   to   whi c h   t h e   i nf o r m a t i o n   m e a s ur e d  f r o m   t h e   s pe c t r a l   de t e c t i o n   ( I I I )   b e l o n g s   a n d  t h e   c o r r e s po n d i n g  da t e   a n d  t i m e   wh e n   s a i d  s pe c t r a l   de t e c t i o n   i s   m a de .   On c e   a   F i   h a s   b e e n   de t e c t e d,   i t   i s   c h e c ke d  i f   i t   h a s   b e e n   pr e vi o us ly   de t e c t e d  du r i n g  t h e   s a m e   i ns t a n t   o f   t i m e   ( I V)   f r o m   t h e   DB s e n s e F i   l i s t ;   i f   s o ,   i t   i s   d i s c a r de d,   a n d  a   ne w   o n e   i s   s e a r c h e d.   I f   t h e   de t e c t e d  F i   i s   n o t   i n   t h e   DB s e n s e F i  l i s t,   t h e n   i t s   c or r e s p o n di n g  s pe c tr a l   i nf or m a t i o n   ( V )   i s   s a v e d;   t h i s   p r o c e s s   i s   de s c r i b e d  i n   m o r e   de tai l   i n   F i gu r e   3 .   On c e   t he   s pe c t r a l   i n f o r m a t i o n   o f   t h e   n e w ly   de t e c t e d  F i   f r e que nc y   i s   s t o r e d ,   i t   i s   a dde d  t o   t h e   DB s e ns e F i   ( VI )   li s t   s o   t h a t   i t   i s   n ot   de t e c t e d  a ga i n   dur i n g  t h e   c o r r e s po n d i ng  i ns t a n t .   S upp o s e   t h e   s pe c t r a l   de t e c t i o n   c y c l e   is   pe r f o r m e d  f o r   t h e   f i r s t   t i m e   a n d  dur i n g  t h e   f i r s t   we e k.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p  S c i ,  Vo l .   3 7 ,   N o .   2 ,  F e b r ua r y   20 2 5 :   888 - 902   892       F i gur e   2 .  C o l l a b o r a t i v e   p h a s e   d i a gr a m       I n   t h a t   c a s e ,   t h e   dur a t i o n   o f   t h e   c y c l e   w i ll   b e   a ppr o xi m a t e l y   o n e   h o ur ,   du r i n g  whi c h   t i m e   i t   m us t   de t e c t   f o r   180  c o n s e c ut i v e   i n s t a n t s   o f   t i m e ,   423  G S M   f r e que nc y   c h a nn e l s   ( 124  o f   GSM   850  a n d  299  o f   GSM   1900) ;   b ut   i f   t h e   c y c l e   i s   pe r f o r m e d  a f t e r   t h e   f i r s t   we e k,   a n   a n a ly s i s   o f   a l l   t h e   i n f o r m a t i o n   s to r e d  d ur i n g  t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52         N ov e l  me thod  f or   multi - us e r   c oll abor ati v e   s pe c tr a l  de c is ion  in  …  ( C e s ar   He r nánde z )   893   f i r s t   we e k  i s   c a r r i e d  o ut   a n d  i t   i s   de t e r m i ne d  w hich   a r e   t h e   b e s t   N  ( N  c a n   v a r y   a r o un d  50)   F i   f r e q ue n c i e s .   Only   t h o s e   N  F i   a r e   m o ni t o r e d,   f r o m   t h e   s e c o n d  w e e k  o n wa r ds ,   whi c h   wo ul d  o nly   t a ke   a b o ut  5  m i nu t e s .   T h e   n e x t   s t e p  i s   t o   c h e c k  i f   t h e   f i r s t   t i m e r   r e a c h e d  t h e   v a l ue   o f   60  m i nut e s   o r   5  m i nut e s   ( VI I ) ,   de pe n d i ng  o n   t h e   we e k  o f   e x e c ut i o n   o f   t h e   m e t h o d  ( f i r s t   or   s e c o n d  o n wa r ds ) .   S upp o s e   t h e   f i r s t   t i m e r   h a s   n o t   y e t   r e a c h e d  t h e   t i m e   l im i t .   I n   t h a t   c a s e   we   pr o c e e d  to   c h e c k  wh e t he r   a l l   t h e   ne c e s s a r y   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   ( VI I I )   h a s   a l r e a d y   b e e n   s t o r e d,   i . e . ,   t h e   423  F i   f o r   180  i n s t a n t s   o f   t i me;   i f   i t   i s   t h e   f i r s t   we e k,   o r   t h e   N  F i   f o r   180  i n s t a n t s   o f   t i m e   if   i t   i s   t h e   s e c o n d  we e k  o n wa r ds .   I f   a l l   t h e   n e c e s s a r y   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   h a s   n o t  y e t   b e e n   o b t a i ne d,   t h e n  c h e c k  i f   a ll   t h e   F i   o f   i n t e r e s t   ( I X )   h a v e   a l r e a d y   b e e n   de t e c t e d;   i f   n ot ,   pr o c e e d  to   s t e p  ( I I I ) ;   o n   t h e   c o n tr a r y ,   a l l  t h e   F i   o f   i n t e r e s t   h a v e   a l r e a d y   b e e n   de t e c t e d,   pr o c e e d  to  de l e t e   t h e   DB s e n s e F i   l i s t   ( X)   a n d  r e t ur n   to  s t e p  ( I I I ) .   Go i n g  b a c k  to   s t e p  ( V I I I ) ,   i f   a l l   t h e   n e c e s s a r y   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   h a s   b e e n   s t o r e d,   t h e n   t h e   s e c o n d  t i m e r   ( XI )   i s   i n i t i a l i z e d  to  z e r o ,   t h e   s a m e   s t e p  t h a t  wo ul d  ha v e   t o  b e   e x e c ut e d  i f ,   i n   ( VI I ) ,   t h e   f i r s t   t i m e r   r e a c h e s   t h e   pr e de t e r m i ne d  t i m e   l i mi t .   On c e   t h e   s e c o n d  t i m e r   ( XI )   i s   r e s t a r t e d,   t h e   f i r s t   p r o c e dur e   r e m a i ns   i n   a   l o o p  f o r   o n e   h o ur ,   wa i t i n g  f o r   a   r e que s t  to   tr a n s mi t   i nf o r m a t i o n   f r o m   t h e   us e r   ( XI I ) ;   i f   t h e r e   i s   o n e ,   t h e n   t h e   S U  m u l t i - us e r   c o l l a b o r a t i v e   s p e c t r a l   a s s i g nm e n t   pr o c e s s   ( XI I I )   i s   c a r r i e d  o ut.   T hi s   l o o p  r e pe a t s   un t i l   t h e   s e c o n d  t i m e r   r e a c h e s   60  m i nut e s   ( XI V) .   W he n   t hi s   h a ppe n s ,   t h e   DB s e n s e F i   ( XV )   l i s t   i s   c l e a n e d  up,   a n d  we   s t a r t  t h e   s e c o n d  pr o c e dur e ,   whi c h   c o r r e s po n ds   to  t h e   e x c ha n ge   o f   i nf o r m a t i o n   be t we e n   S U.   I n   t h e   s e c o n d  p r o c e dur e ,   t h e   f i r s t   s t e p   i s   to  r e s e t  th e   f i r s t   m e t e r   ( XV I )   a n d  de t e c t  s o m e   S U  wi t hi n   a   r a d i us   o f   2   km   ( XV I I ) ;   wh e n   o n e   i s   de t e c t e d   i t   i s   de t e r m i ne d  i f   s a i d  S U  i s   a v a il a bl e   ( XV I I I ) ,   i f   n o t,   i t   i s   r e t u r n e d  to  s t e p   ( XV I I )   to  de t e c t  a   n e w  S U;   i f ,   o n   t h e   o t h e r   h a n d,   t h e   S U  i s   a v a il a bl e ,   t h e   pr o c e s s   o f   e x c ha n g i n g  s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   b e t we e n   t h e   t w o   S Us   ( XI X)   i s   i n i t i a t e d,   a   p r o c e s s   de s c r i be d  i n   gr e a t e r   de t a i l   i n  F i gur e   4.   S ub s e qu e n t l y ,   t h e   S U  i s   i nc l ude d  i n  a   li s t   c a l l e d  DB s e n s e S U i   ( XX ) ,   whi c h   h a s   a   c a pa c i t y   f o r   2 K  us e r s .   T h e   n e x t   s t e p   i s   to  c h e c k  i f   t h e   f i r s t   t i m e r   r e a c he d  t h e   v a l ue   o f   5  m i nut e s   ( XX I ) ;   i f   n o t,   i t   i s   ve r i f i e d  i f   t h e   K   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   e x c h a n g e s   ( XX I I )   h a v e   b e e n   r e a c h e d ;   K   w i ll   b e   a   pa r a m e t e r   t h a t  wi ll   be   d y n a mi c a ll y   a d j u s t e d  a c c o r di n g  t o   t h e   i nf o r m a t i o n  o b t a i n e d  f r o m   t h e   e xc h a n ge s .   I f   t h e   K   e xc h a n ge s   a r e   s t i l l   n o t  r e a c h e d,   t h e   s e c o n d  pr o c e dur e   g o e s   to  s t e p   ( X VI I ) .   O t h e r w i s e ,   t h e   s e c o n d  t i m e r   ( XX I I I )   i s   r e s t a r t e d ,   t h e   s a m e   s t e p  t h a t  w o ul d  h a ve   to  b e   e x e c ut e d  i f ,   b e i n g  i n   ( XX I ) ,   t h e   f i r s t   t i m e r   r e a c he s   t h e   pr e de t e r m in e d  t i m e   li mi t .   On c e   t h e   s e c o n d  t i m e r   ( XX I I I )   i s   r e s t a r t e d,   t h e   s e c o n d  pr o c e dur e   r e m a i ns   i n   a   l o o p   f o r   on e   h o ur ,   wa i t i n g  f o r   a   r e que s t  to  tr a n s mi t   i nf o r m a t i o n   f r o m   t h e   us e r   ( XX I V) ;   i f   t h e r e   i s   o n e ,   t h e n   t h e   pr o c e s s   o f   s pe c t r a l   a s s i g nm e n t   o f   t h e   S U  ( XX V)   i s   c a r r i e d  o u t,   t hi s   pr o c e s s   i s   de s c r i be d  i n   gr e a t e r   de t a i l   i n  F i gur e   5.   T hi s   l o o p  r e pe a t s   un t i l   t he   s e c o n d  t i m e r   r e a c h e s   60  m i n ut e s   ( XX VI ) .   W h e n   t hi s   h a ppe ns ,   e v e r y t hin g  s t a r t s   o v e r   f r o m   s t e p  ( I I ) ,   r e s t a r t i n g  t h e   f i r s t   t i m e r   a n d  r e tur ni ng  to  t h e   f i r s t   pr o c e dur e .     5. 2 .    S p e c t r al   in f o r m at ion   s t o r age   p h as e   F i gur e   3  de s c r i b e s   t h e   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   s t or a ge   ph a s e .   A c c o r d i n g  to   F i gur e   3,   t h i s   pha s e   b e g i ns   ( XX VI I )   by   r e a d i n g  t h e   GPS   a n d  t h e   c l o c k  a n d   i d e n t i f yi ng  t h e   f r e que n c y   a n d  po we r   o f   t h e   de tec t e d  F i   ( XX VI I I ) .   T h e n   t h e   z o n e   to   whi c h   t h e   s p e c t r a l   da t a   b e l o n g s   i s   ve r i f i e d ;   i f   i t   i s   i n   t h e   a r e a   o f   r e s i de n c e ,   whi c h  c o r r e s po n ds   to  z o n e   1   ( XX I X ) ,   i t   i s   s t or e d  i n   t h e   mi c r o   S D1   m e m o r y   ( XX X) ;   i f ,   o n   t h e   ot h e r   h a n d,   i t   i s   i n   t h e   wo r k   z o n e ,   whi c h   c o r r e s po n ds   to  z o n e   2  ( XX XI ) ,   i t   i s   s to r e d   i n   t h e   m i c r o   S D2  m e m o r y   ( XX XI I ) ,   a nd  i f   i t   i s   n o t   i n   e i t h e r   o f   t h e   pr e vi o us   t wo,   t h e n   i t   i s   s a ve d  i n   mi c r o   S D3  ( XX XI I I )   m e m o r y .   T he   c a pa c i t y   o f   t h e   t h r e e   mi c r o   S D  m e m o r i e s   i s   182 × 424= 78   k B ,   whi c h   c o r r e s po n ds   t o   78   kB × 3= 234   kB   or   hi g h e r ;   f o r   o ur   i nv e n t i o n ,   a   m e m o r y   o f   1   M B   i s   s e l e c t e d.   Af t e r   s e l e c t i n g  th e   m i c r o   S D   m e m o r y   c o r r e s po n d i n g  to   t h e   s pe c tr a l   da t a   m e a s ur e m e n t   a r e a ,   t h e   po s i t i o n   i n   t h e   m e m o r y   i s   l o c a t e d  a c c o r di n g  to   t h e   t i m e   a n d  f r e que nc y   v a lue  o f   t h e   s pe c t r a l   da t a   ( XX XI V) ,   a n d  t h e   s pe c t r a l   da t a   ( X XX V)   i s   s a v e d.   S ub s e qu e n t l y ,   i t   i s   v e r if i e d  i f   t he   po we r   da t a b a s e   i s   f u ll   ( XX XV I ) ;   i f   n o t ,   t h e   pr o c e s s   o f   s to r i n g  t h e   s pe c tr a l   i nf o r m a t i o n   ( XX XI X)   i s   c o m p let e d,   a n d  t h e   r e t ur n   to  s t e p   ( VI )   o f   t h e   c o l l a b o r a t i ve   ph a s e   in   F i gur e   2  i s   c o m p l e t e d.   I f ,   o n   t h e   ot h e r   h a n d,   t h e   da t a b a s e   i s   f u ll ,   t h e   pa r a m e t e r s   D  ( c h a nn e l   a v a i l a b i li t y ) ,   I   ( c h a nn e l   i n t e r f e r e n c e ) ,   E   ( c h a nne l   e r r o r   r a t e ) ,   a n d  C C D   ( c o n t i guo us   c h a nn e l s   a va i l a b l e )   ( XX XV I I )   a r e   c a l c u l a t e d.   T h e n ,   t h e   C ,   I ,   E ,   a n d  C C D   pa r a m e t e r s   a r e   n o r m a li z e d  a n d  l o a de d  i n t o  t h e   E X - R   ( XX XV I I I )   i nf o r m a t i o n   e x c h a n ge   v e c t o r .   F i n a ll y ,   t h e   pr o c e s s   of   s t or i n g   t h e   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   ( XX XI X)   i s   f i n i s he d.   T h e r e   a r e   f o ur   de c i s i o n   pa r a m e t e r s :  c h a nn e l   a v a il a bil i t y   ( D) ,   c h a nn e l   i n t e r f e r e n c e   ( I ) ,   c h a nn e l   e r r o r   r a t e   ( E ) ,   a n d  n u m be r   o f   c o n t i guo us   c h a nne l s   a v a il a bl e   ( C C D) .   T h e s e   a r e   m e a s ur e d  f r o m   t h e   s i g n a l s   o f   po we r ,   pr o b a bil i t y   o f   e r r o r ,   a n d  s i g n a l   f r e que n c y .   T h e   P a r a m e t e r   D  c o r r e s po n ds   to  t h e   a n a ly s i s   o f   t h e   n o r m a li z e d   dut y   c y c l e   o f   e a c h   po we r   s i g n a l   t h a t   a r e   p ot e n t i a l  s pe c t r a l   o ppo r t un i t i e s .   P a r a m e t e r   I   i s   c a l c u l a t e d  f r o m   t h e   po we r   o f   a d j a c e n t   c h a nn e l s   dur i n g  e a c h   i ns t a n t   o f   t im e   a n d  t h e   c h a nn e l   c h a n ge s   m a de   by   S Us   a f t e r   t h e   a r r i v a l  o f   a   pr i m a r y   us e r   ( P U) .   P a r a m e t e r   E   i s   c a l c u l a t e d  f r o m   t h e   pe r c e n t a ge   o f   f a il e d  pa c ke t s   a n d  t h e   n u m be r   o f   r e tr a n s mi s s i o n s   o f   pa c ke t ,   f o r   e a c h   f r e que nc y   c h a nn e l .   T h e   C C D  pa r a m e t e r   i s   m e a s ur e d  f r o m   t h e   n u m b e r   o f   a v a il a bl e   c o n t i guo us   c h a nn e l s   t h a t   a r e   tr a c ke d  a t   b ot h   t h e   to p   a n d  b o tt o m   o f   t h e   c h a nn e l 's   c e n t e r   f r e q ue n c y   t o   b e   a n a ly z e d .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p  S c i ,  Vo l .   3 7 ,   N o .   2 ,  F e b r ua r y   20 2 5 :   888 - 902   894       F i gur e   3 .  S pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   s t o r a ge   di a gr a m       5. 3 .    S p e c t r al   in f o r m at ion   e xc h an ge   p h as e   F i gur e   4  de pi c t s   t h e   ph a s e   o f   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   e x c h a n ge   be t we e n   S Us .   A c c o r d i n g  to  F i gur e   4,   t hi s   ph a s e   b e g i ns   ( XL )   by   r e a d i ng  t h e   GPS   a n d  t h e   c l o c k  ( XL I ) .   I t  i s   t h e n   v e r i f i e d  i f   t h e   e x c h a n ge   i s   s i g nif i c a n t   ( XL I I ) ,   t h a t  i s   i f   t h e   i nf o r m a t i o n   t o  b e   e x c h a n ge d  f o r   t h e   da t e ,   t i m e ,   p l a c e ,   a n d  f r e q ue n c y   i s   a l r e a d y   i n   t he   da t a b a s e   o f   b ot h   S Us .   I f   t h e   e x c h a n ge   i s   n o t   s i g nif i c a n t ,   t h e   e x c ha n ge   o f   i nf o r m a t i o n   i s   t e r m i na t e d  ( XL I I I ) ,   a n d  t h e   pr e s e n t   ph a s e   ( L I V)   i s   t e r m i na t e d;   b ut   i f ,   o n   t h e   ot h e r   h a n d,   t h e   e x c h a n ge   is   s i g nif i c a n t ,   i t   i s   de t e r m i ne d  if   i t   i s   t h e   f i r s t   e x c h a n ge   t o  b e   m a de   by   t h e   S U  ( XL I V) ,   i f   s o ,   R P   i s   ini t i a li z e d   w i t h   o n e   a n d  t h e   E X - X  v e c tor   i s   l o a de d  w i t h   t h e   i nf o r m a t i o n   o f   t h e   v e c t or   E X - R   ( XL V) .   T h e n   i t   i s   d i r e c t e d  to   s t e p  ( XL VI I ) .   I n   c a s e   i t   i s   n o t   t h e   f i r s t   e xc h a n g e ,   t h e   E X - X  v e c to r   i s   l o a de d  w i t h   t h e   f o l l o w i ng  i n f o r m a t i o n :  [ ( E X - X  v e c to r ) × R P + ( E X - R  v e c to r ) ] / ( R P + 1)   a n d  i n c r e m e n t e d  by   o n e   R P   uni t ,   a n d  t h e n  di r e c t e d  to  s t e p   ( XL VI I ) .   I n   s t e p  ( XL VI I ) ,   t h e   t w o  s e c o n da r y   us e r s   e x c h a n ge   t h e   E X - X  a n d  R P   v e c t o r s .   T h e n ,   t h e   r e c e i v e d  ve c t or s   E X - X  a n d  R P   a r e   l o a de d  i n to   t h e   v e c t or s   E X - I   a n d  R P I ,   r e s pe c t i v e ly   ( X L VI I I ) .   T h e n ,   t h e   EX - X   v e c t or   i s   upda t e d   wi t h   t h e   f o l l o w i n g  i nf o r mat i o n :  [ ( E X - X  v e c to r ) × R P + ( E X - X  v e c to r ) × R P I ] /( R P + R P I )   a n d  R P   i s   a l s o   upda t e d  wi t h   R P + R P I   ( XL I X) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52         N ov e l  me thod  f or   multi - us e r   c oll abor ati v e   s pe c tr a l  de c is ion  in  …  ( C e s ar   He r nánde z )   895       F i gur e   4 .  S pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   e x c h a n g e   d i a gr a m       Ne x t ,   i t   i s   de t e r m i ne d  i f   o n e   we e k  h a s   e l a p s e d  s i n c e   t h e   s t a r t   o f   s to r a ge   o f   t h e   s pe c t r a l   i n f o r m a t i o n  ( L ) .   I f   n ot ,   t h e   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   e xc h a n ge   pha s e   ( L I V)   i s   t e r m i na t e d.   H o we v e r ,   i f   s o ,   t h e   s c o r e   o f   e a c h  f r e qu e n c y   o r   s pe c tr a l   o ppo r t uni t y   i n  t h e   da t a b a s e   i s   e v a l ua t e d  f r o m   t h e   f o l l o w i ng  f u n c t i o n :  S F i = D × 0. 3+ I × 0. 3+ E × 0. 2+ C C D × 0. 2  ( L I ) ,   s ub s e qu e n t l y ,   t h e   b e s t   N  F i   ( L I I )   a r e   s e l e c t e d,   whi c h   c o r r e s po n d  to  t h o s e   F i   w i t h   a n   S F i   v a l ue   gr e a t e r   t h a n   80  o u t   o f   1 00,   a n d  a r e   o r de r e d  f r o m   hi g h e s t   to   l o we s t   S F i   s c o r e   ( L I I I ) ,   a n d  f i na ll y ,   t h e   s pe c t r a l   i nf o r m a t i o n   e x c h a n ge   p h a s e   ( L I V)   i s   c o m p l e t e d.       5. 4 .    S p e c t r al   a s s ign m e n t   p h as e   F i gu r e   5   de p i c t s   th e   s pe c tr a l   a l l o c a t i o n   ph a s e   o f   S Us .  A c c or d i n g  to  F i gu r e   5 ,   t h i s   ph a s e   i ni t i a t e s   ( L V)   by   r e a di n g   t h e   G P S   a n d   th e   c l o c k   ( L V I ) .   T h e   c or r e s p o n d i n g  da tab a s e   ( L V I I )   i s   t h e n   l o a de d   b a s e d   on   t h e   i nf or m a t i o n   f r o m   t h e   GP S   a n d   t h e   c l o c k;   t h e   de c i s i o n   pa r a m e t e r s   ( L V I I I )   a r e   u pd a ted ,   i . e . ,   D ,   I ,   E ,   a n d   C C D ,   a n d   th e   r e q u i r e m e n t s   o f   t h e   S U   ( L I X)   a r e   r e a d .   A c c or di n g   to  th e   r e q ui r e m e n t s   o f   t h e   S U ,   on e   or   m or e   r e l e v a n t  p r oc e s s e s   a r e   e x e c u ted   to  d e c i de   h o w   m a ny   a n d   wh i c h   s pe c tr a l   op p or tuni t i e s   to  a s s i gn   to  e a c h   S U .   T h e   f i r s t   th i n g   i s   to  c h e c k   i f   t h e r e   a r e   m u l t i p l e   S Us   ( L X ) ;   i f   n ot,   th e   m e t h od   i s   di r e c te d   to  s te p   ( L X I I I ) ,   b u t  i f   n ot,   th e   m u l t i - us e r   p r oc e s s   ( L X I )   i s   e x e c u te d ,   whi c h   wi l l   b e   de s c r i b e d   l a t e r ,   a n d   h ow   m a ny   a n d   wh i c h   S Us   r e qui r e   p r i or i t y   ( L X I I )   a r e   a n a l y z e d .   I f   n o  S U  r e q u i r e s   pr i o r i t y ,   t h e   m e t h o d   i s   r ou te d   to  s te p   ( L X I I I ) ,   a n d   i f   o n e   or   m or e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In do n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p  S c i ,  Vo l .   3 7 ,   N o .   2 ,  F e b r ua r y   20 2 5 :   888 - 902   896   S Us   r e q u i r e   p r i or i t y ,   t h e n   t h e   p r i or i t y   pr oc e s s   ( L X I V )   i s   e x e c u ted ,   wh i c h   wi l l   b e   de s c r i b e d   l a ter ;   t h e   o u tp u t  o f   th i s   p r oc e s s   g o e s   to  s te p   ( L X I I I )   a n d   to  th e   m u l t i c ha n n e l   p r oc e s s   ( L X V I I ) .   S te p   ( L X I I I )   e v a l ua tes   wh e th e r   a ny   or   s o m e   o f   t h e   a ppl i c a t i o n s   to  b e   de v e l ope d   by   S Us   a r e   de l a y - s e n s i t i v e ;   i f   s o,   th e   p r e d i c t i o n   pr oc e s s   ( L X V )   i s   e x e c u ted ,   whi c h   w i l l   b e   de s c r i b e d   l a t e r ,   a n d   i t  i s   e v a l ua te d   wh e t h e r   m ul t i p l e   c h a n n e l s   ( L XV I )   a r e   r e q ui r e d   to   d e v e l o p   s uc h   a p p l i c a t i o n s .   I f   t h e r e   i s   n o   de l a y - s e ns i t i v e   a p pl i c a t i o n ,   t h e   m e t h o d   i s   di r e c te d   to  s tep   ( L X V I )   to   a n a l y z e   t h e   n um b e r   o f   c h a n n e l s   or   s p e c tr a l   op p or tu ni t i e s   n e e d e d   by   e a c h   S U   a p p l i c a t i o n .   I f   m or e   t h a n   o n e   c h a n n e l   i s   r e q u i r e d ,   t h e   m u l t i c h a nn e l   p r oc e s s   i s   e x e c u te d  ( L XV I I ) ,   a n d   i t  i s   v e r i f i e d   t h a t  i t s   r e s ul t  i s   e qui t a bl e   ( L X VI I I ) ;   i f   n ot,   i t  i s   r e tu r n e d   to  s te p   ( L XV I I )   to  r e - a s s i gn   t h e   n um b e r   o f   c h a n n e l s   wh e n   e qui t y   i s   f i n a l ly   r e a c h e d ,   t h e   de e p   l e a r ni n g  p r oc e s s   ( L X I X)   i s   e x e c ute d .   T h e   s a m e   r un s   i f   n o  m o r e   t h a n   o n e   c h a n n e l   i s   r e qui r e d  i n   t h e   s t e p   ( L X VI ) .           F i gur e   5 .  S pe c t r a l   a l l o c a t i o n   d i a gr a m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2 5 0 2 - 4 7 52         N ov e l  me thod  f or   multi - us e r   c oll abor ati v e   s pe c tr a l  de c is ion  in  …  ( C e s ar   He r nánde z )   897   T h e   de e p   l e a r ni n g   p r oc e s s   i s   de s c r i b e d   i n   de ta i l   i n   F i gur e   6 .   T h e   de e p   l e a r ni n g   p r oc e s s   s e l e c ts   t h e   m o s t   a pp r op r i a t e   c h a n n e l s   or   s pe c tr a l   o p p or tun i t i e s   a c c or di n g  to  th e   r e q u i r e m e n t s   o f   e a c h   S U .   I t  s e n ds   t h a t  i nf or m a t i o n   to  th e   n e x t  s te p   to  m a ke   t h e   s pe c tr a l   a s s i gnm e n t  ( L X X ) .   Af t e r   t h e   c or r e s p o n di n g  c h a n n e l s   a r e   a s s i gn e d   to  e a c h   S U   th a t  m a de   t h e   r e q ue s t,   th e   s pe c tr a l   a s s i gnm e n t  ph a s e   o f   S U   ( L XX I )   i s   c o m p l e ted .           F i gur e   6 .  De e p  l e a r ni ng  d i a gr a m       5. 4. 1 .  M u l t i - u s e r   p r oc e s s   s t age   T h e   m u l t i - u s e r   pr o c e s s   a l l o ws   t h e   po s s i bil i t y   o f   t r a n s m i s s i o n   to  s e v e r a l   S U s   s im u l t a n e o us l y .   T o  a c hi e ve   t hi s ,   t h e   n u m be r   o f   c ha nn e l s   n e e d e d  by   e a c h   S Us   i s   f i r s t   de t e r m i ne d  a c c o r d i n g  t o  t h e   a pp l i c a t i o n   t h e y   w i ll   r u n .   T h e   S U s   a r e   t h e n   s o r t e d   a c c or di n g  to  t h e i r   pr i o r i t y   l e v e l .   A t   t hi s   po i n t ,   i t   i s   a na l y z e d  i f   t h e   n u m b e r   o f   s pe c t r a l   o pp o r t uni t i e s   i s   l e s s   t h a n   t h e   n u m be r   o f   c h a nn e l s   r e qu i r e d,   i n   whi c h   c a s e   i f   t h e   d i f f e r e n c e   i s   l e s s   t h a n   t h e   n u m be r   o f   S U s ,   t h e n   i t   i s   r e duc e d  by   o n e   o r   t w o  c h a nn e l s   t o  t h e   S U  w i t h   t h e   hi g he s t   ba n dw i dt h  de m a n d.   I f   t h e   d i f f e r e n c e   e x c e e ds   t h e   n u m be r   of   S U,   y o u  s t a r t  by   e l im i na t i n g  t h e   S Us   wi t h   t h e   hi g h e s t  b a n dw i dt h   r e qu i r e m e n t s   o n e   by   o n e   u n t i l   y o u  f in d  t h e   b a l a n c e   b e t we e n   s upp ly   a n d  de m a n d.   S uppo s e   t h e   n u m be r   o f   s pe c t r a l   o pp o r t uni t i e s   e xc e e ds   t h e   r e q u i r e d  c h a nn e l s   o r   e qu i t y   b e t we e n   s upp ly   a n d  de m a n d  i s   r e a c h e d.   I n   t h a t   c a s e ,   t h e   m u l t i - us e r   c o l l a b o r a t i ve   s pe c t r a l   a ll o c a t i o n   pr o c e s s   i s   c o n t i n u e d  i n   t h e   pr i o r i t y   pr o c e s s .     5. 4. 2 .  P r io r it y  p r oc e s s   s t age   T hi s   pr o c e s s   i s   pe r f o r m e d  wh e n   m u l t i p l e   S U s   r e que s t   to  tr a n s mi t   i nf o r m a t i o n ,   a n d  w i t hi n   t h e m ,   o n e   o r   m o r e   s u m m a r i z e   a   pr e vi o us ly   i n i t i a t e d  c o m m u ni c a t i o n .   T h e   pr o c e s s   f i r s t   i de n t i f i e s   S Us   t h a t  r e qui r e   pr i o r i t y   a n d  t h e n   i n i t i a t e s   a   s o r t i n g  pr o c e s s   to   r a n k  t h e m   f r o m   hi g h e s t   to   l o we s t   pr i o r i t y .   T o   a c hi e ve   t hi s ,   a   v a l ue   o f   10  i s   a s s i g n e d  to  S Us   r un ni n g  a   hi g hly   d e l a y - s e n s i t i ve   a pp l i c a t i o n ,   f i ve   i f   i t   i s   o f   l o w  s e n s i t ivi t y ,   a n d  0  i f   i t   i s   n o t   de l a y - s e ns i t i ve .   I t  t h e n   a s s i g ns   a   v a lue  o f   10  to   r un ni ng  hi g h - im po r t a n c e   a pp li c a t i o n s   s uc h   a s   t e l e m e d i c i ne ,   5  to  m e d i u m - i m po r t a n c e   a pp l i c a t i o ns   s uc h   a s   s t r e a m i ng ,   a n d  0  to  l o w - i m po r t a n c e   a pp l i c a t i o ns   s uc h   a s   e m a il s .   I t   t h e n   a s s i g n s   a   v a l ue   o f   10  to  S U s   t h a t  c a r r y   m o r e   t h a n   h a lf   o f   t h e i r   tr a n s mi t t e d  i nf o r m a t i o n ,   5  to  t h o s e   wi t h   m o r e   t h a n   20% ,   a n d  0  to  t h o s e   wi th   l e s s   t h a n   20% .   F i n a ll y ,   t h e s e   v a l ue s   a r e   a v e r a ge d ,   a n d  t h e   S Us   a r e   or ga ni z e d  f r o m   a c c o r di n g  to  t h e   hi g h e s t   to  a n d  l o we s t   r e s u l t s .   I f   t w o  o r   m o r e   S Us   r e a c h   th e   s a m e   a v e r a ge   v a l ue ,   t h e y   a r e   pr i o r i t i z e d  by   i m po r t a n t  a pp l i c a t i o n s   a n d  t r a n s mi t t e d  i nf o r m a t i o n .     5. 4. 3 .   P r e d ict ion   p r oc e s s   s t age   T h e   pr e d i c t i o n   pr o c e s s   i s   us e d  f o r   a l l   S U s   t h a t   a r e   o r   wi ll   be   r unni ng  a   de l a y - s e n s i t i ve   a pp li c a t i o n ,   s uc h   a s   v o i c e ,   s t r e a m i ng,   o r   vi de o   c o nf e r e n c i ng.   F o r   e a c h   o f   t h e   r e que s t s ,   i t   pr e di c t s   t h e   a v a il a bil i t y   t i m e   o f   t h e   c h a nn e l   o r   c h a nn e l s   to  b e   us e d  t h r o ugh   i n t e gr a t e d   a u to r e gr e s s i v e   t i m e   s e r i e s   m o d e l s   o f   m o vi ng  a v e r a ge s   ( A R I M A ) ,   i n t e gr a t e d   a utor e gr e s s i v e   m o de l s   o f   s e a s o n a l   m o vi ng  a ve r a ge s   ( S A R I M A ) ,   a n d  i n t e gr a t e d   a uto r e gr e s s i v e   m o de l s   o f   f r a c t i o n a l   m o vi ng  a v e r a ge s   ( F AR I M A ) .   I t   s t i c k s   w i t h   t h e   r e s u l t   w i t h   t h e   l o we s t   c o r r e l a t i o n   l e v e l   b e t we e n   t h e   l a g s   o f   t h e   pr e d i c t e d  t i m e   s e r i e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.