ARLA/CLUSTER: Já ouviu falar em rádios cognitivos?

[João Costa > CT1FBF]

Introdução

Rádios cognitivos se baseiam no conceito de rádio definido por
software (software defined radio, SDR), em que a maior parte das
funções do dispositivo de comunicação sem fio são realizadas por
software rodando em circuitos eletrônicos de uso geral.

Rádios cognitivos adaptativos podem permitir o uso de técnicas como o
compartilhamento dinâmico do espectro, em que os dispositivos
localizam faixas de frequência não utilizadas compartilhando canais
baseados em sua capacidade livre.

Segundo Joseph Mitola, cientista da Defense Advance Research Products
Agency (DARPA) dos Estados Unidos, um Rádio Cognitivo é um dispositivo
de rádio definido por software capaz mudar seus parâmetros de
transmissão e recepção de acordo com informações sobre o meio no qual
se encontra, como por exemplo condições de utilização do espectro de
radiofrequência, comportamento dos usuários e condições de utilização
da rede, para garantir mais eficiência e menos interferência entre
dispositivos, proporcionando assim uma melhor experiência ao usuário.

O conceito de rádio cognitivo introduzido por Joseph Mitola é
conhecido atualmente como Rádio Cognitivo Completo (Full Cognitive
Radio), por que levaria em consideração todos os parâmetros possíveis
de serem observados, incluindo técnicas complexas e ainda muito
custosas como interpretação de linguagem em mensagens trocadas por
usuários. Além disso, o rádio cognitivo completo possuirá uma
linguagem própria para trocar informações com outros dispositivos,
chamada por Mitola de Radio Knowledge Representation Language, ou
Linguagem de Representação de Conhecimento de Rádio, com uma versão
inicial definida em sua tese de doutorado.

Atualmente as pesquisas sobre rádios cognitivos se concentram no que
pode ser chamado Rádio Cognitivo Sensoriamento de Espectro, ou
Spectrum Sensing Cognitive Radio, que utiliza como parâmetros
observados as condições e características do espectro de
radiofrequência. A principal funcionalidade que se busca implementar
em um rádio cognitivo de sensoriamento de espectro é conhecida como
Compartilhamento Dinâmico do Espectro (Dynamic Spectrum Sharing ou
Spectrum Pooling), que tem como objetivo principal permitir a
utilização oportunística de frequências do espectro já reservadas, sem
interferir com os dispositivos de usuários do serviço para o qual a
banda foi alocada, chamados de usuários licenciados.


Funcionalidades Propostas

As funcionalidades propostas para rádios cognitivos têm como objetivo
imediato possibilitar o compartilhamento dinâmico do espectro de
radiofrequências. Um rádio cognitivo deve ser capaz de sensoriar o
ambiente (capacidade cognitiva ou sensoriamento do espectro), analisar
informações sensoriadas (capacidade de gerenciamento espectro) e
adaptar-se às condições do ambiente (capacidade de reconfiguração ou
mobilidade do espectro). A seguir estão algumas propostas sendo
estudadas atualmente: [8]

Sensoriamento do Espectro

Um rádio cognitivo pode sensoriar o espectro e detectar oportunidades
ou “buracos” (“spectrum holes”), faixas de frequência que não estão
sendo utilizadas pelos usuários licenciados e que apresentam baixa
interferência com eles.

Localização

Ser capaz de determinar sua localização e de outros dispositivos
transmissores e selecionar os parâmetros de operação apropriados de
acordo com essas informações. Em frequências como aquelas usadas para
recepção de satélites, que são somente receptoras e não transmitem
sinal, técnicas de localização podem solucionar o problema da
interferência, já que somente o sensoriamento não permite a
localização de dispositivos receptores próximos.

Seleção Dinâmica de Frequência

Um rádio cognitivo deve ser capaz de mudar sua frequência de operação,
baseado nas informações recolhidas no sensoriamento do espectro. A
decisão quanto às mudanças pode utilizar sensoriamento do espectro,
monitoramento da posição geográfica, entre outros fatores.

Modulação Adaptativa

Técnicas de modulação adaptativa podem modificar características e
formas de onda de transmissão para melhorar o acesso ao espectro e
minimizar interferências com outros usuários não licenciados ou
licenciados. Um rádio cognitivo pode também selecionar um tipo de
modulação da transmissão para permitir interoperabilidade entre
sistemas diferentes.

Controle de Potência de Transmissão

Controlar a potência de transmissão dinamicamente durante a
transmissão de dados permite um dispositivo utilizar os limites
máximos apenas quando necessário, em geral reduzindo a potência para
permitir o compartilhamento do espectro interferindo minimamente na
comunicação dos outros dispositivos no meio.

Ver artigo completo em:
http://www.gta.ufrj.br/ensino/eel879/trabalhos_vf_2008_2/coutinho/index.html

Universidade Federal do Rio de Janeiro
Engenharia de Computação e Informação
Redes de Computadores II – Professores Luis Henrique e Otto Pedro Smith Coutinho