Resumen de Digital Spectrum Sensing Technique implemented on FPGA devices for Digital Television Applications

Mélany Gutierrez Hernández, Jorge Torres Gómez, Elias A. Perdomo Hourné

• español

  El rápido crecimiento de la tecnología inalámbrica demanda emplear eficientemente el espectro disponible. En este trabajo se diseña un detector de energía para ser usado en un escenario de Radio Cognitivo utilizando una plataforma de Radio Definido por Software. El diseño de este detector es desarrollado empleando los softwares: Simulink y Xilinx System Generator de MATLAB para ser implementado en un dispositivo de tipo Arreglo de Compuertas Programables por Campo (FPGA). Para sensar el espectro, la detección de energía es el método de sensado más utilizado debido a su baja complejidad computacional. Además, el detector de energía ofrece la capacidad de identificar espacios disponibles en el espectro sin requerir un conocimiento previo de las características de transmisión de los usuarios primarios. Sin embargo, establecer un umbral para la detección de energía requiere el conocimiento de la potencia de ruido del canal, que puede ser establecida por métodos de estimación apropiados. En este sentido, un nuevo método es propuesto e implementado en FPGA para establecer el umbral y detectar correctamente la presencia de señales en el espectro. Los resultados obtenidos revelan el satisfactorio desempeño del detector propuesto dado por Pd>0.9 y Pfa=0.1 para relaciones señal a ruido bajas en el rango [-8, 15] dB. Por otro lado, en el caso de la televisión digital en Cuba se requiere un método robusto y eficiente de detección automático de señales que permita identificar los espacios en blanco de las bandas de televisión. Los usuarios cognitivos pueden utilizar estos espacios en blanco para aumentar y mejorar la conectividad en aplicaciones de comunicaciones inalámbricas. Con este fin, este trabajo tiene como objetivo detectar los espacios en blanco en el espectro de Televisión Digital usando la técnica de detección de energía. Los resultados de simulación demuestran que el detector propuesto posee un correcto comportamiento para este escenario

• English

  The rapid growth of wireless technology demands to employ the available spectrum efficiently. In this work, an Energy Detector is designed to be used in a Cognitive Radio scenario using a platform based on Software Defined Radio principles. The design of this detector is developed by using Simulink and Xilinx System Generator MATLAB software to be implemented on a Field Programmable Gate Array (FPGA) device. To sense the spectrum, the energy detector (ED) is the most used approach due to its low computational complexity. Furthermore, ED offers the ability to identify spectrum holes without prior knowledge regarding transmission characteristics of primary users. However, setting a threshold for energy detection requires to estimate noise power, which can be established by appropriate estimation methods. In this regard, a new method is proposed and implemented on FPGA to establish a threshold and detect properly the available spectrum. Results obtained reveal a proper performance of the proposed detector given by Pd>0.9 and Pfa=0.1, respectively, in the SNR range [-8, 15] dB. On the other hand, Digital Television in Cuba requires a robust and efficient automatic signal detection method to identify Television white spaces. Cognitive radio users would use these spectral holes to increase bandwidth and improve connectivity for wireless communications applications. To this end, this work is aimed to detect white spaces of the Digital Television spectrum using energy detector method. Simulation results show that the detector performs correctly on this scenario