BANDES LIBRES DANS LA TERMINOLOGIE RADIO COGNITIVE
INTRODUCTION GENERALE
La population mondiale ne cesse de s’accroitre de jours en jours, ce qui engendre une nouvelle demande de plus en plus importante de services de télécommunications tels que les communications en temps réels de type voix et vidéo et l’accès aux données via internet. Même si les communications sans fils ne rivalisent la fibre optique en terme de débit et de qualité de service, elles continuent de subsister et subsisteront dans le futur car elles permettent à tous ses usagers de bénéficier de la mobilité avec une qualité de service meilleure grâce à l’arrivée des réseaux de nouvelle génération comme le LTE, le WIFI et le WIMAX. Le problème actuellement c’est la pénurie généralisée de fréquence, d’autant plus que la demande à la ressource spectrale ne cesse de croitre et que les communications sans fils ne sont possibles que sur une certaine plage de fréquence donnée pour un respect de qualité de service donnée. Il y avait des efforts entretenus durant ce siècle pour pallier à ce problème comme par exemple le passage de la télévision analogique au numérique permet de gagner en ressource spectrale d’un facteur multiplicatif de huit , l’utilisation d’une modulation à grande efficacité spectrale permet d’envoyer de données deux fois plus ou trois fois plus ou même huit fois plus, les techniques d’accès avancé comme le CDMA et OFDMA ont permis un gain sur l’utilisation du spectre mais ne suffisent encore. Le problème vient du fait que nous allouons statiquement une plage de fréquence à un utilisateur ou aux particuliers par le biais des organismes de normalisation et de régulation des télécommunications alors que des études récentes ont montré que dans 70% des cas , le spectre est sous utilisé suivant l’espace ou le temps. Donc la pénurie spectrale n’est pas une propriété naturelle mais c’est la façon dont nous en servions qui pose problème. C’est dans ce contexte que la radio cognitive appelée aussi radio opportuniste vient à s’interposer. La radio cognitive est une nouvelle forme de communication sans fils où des utilisateurs dits secondaires accèdent au spectre des utilisateurs sous licence quand ces derniers ne l’utilisent pas. Pour arriver à ses fins, une radio cognitive doit s’adapter à l’environnement sans fils par la combinaison des techniques du traitement du signal et de l’intelligence artificielle. En bref, une radio cognitive effectue un accès opportuniste au spectre radio et doit savoir si le spectre est libre ou occupé. Ainsi, dans ce travail, nous étudierons particulièrement la partie traitement du signal appliquée à la radio cognitive qui est la détection de bandes libres car c’est une étape qui doit être bien conçu 2 pour la conception de la radio cognitive. La détection de bandes libres se divise en deux grandes familles : la détection coopérative et la détection non-coopérative, et dans ce travail, nous nous consacrerons à la famille des détections non coopérative car cela permet à une radio cognitive d’avoir plus d’autonomie. De ce fait procédons par chapitre : -Le premier chapitre parlera de la radio cognitive et sa vision. -Le second chapitre portera sur la théorie du signal. -Dans le troisième chapitre, nous consacrerons l’étude sur les techniques de détection de spectre. -Et dans le dernier chapitre, on va simuler l’implémentation des détecteurs afin d’évaluer leur performance.
RADIO COGNITIVE
Introduction
L’utilisation actuelle de la ressource spectrale se fait de manière statique par le biais des organismes de normalisation comme l’ARTEC à Madagascar. Or, il est démontré que les fréquences allouées à ces utilisateurs sous licence sont sous-utilisées suivant les heures de la journée ou de la localisation. La radio cognitive est une nouvelle technologie du futur qui vise à concevoir un terminal radio multistandard capable de s’adapter dans n’importe quel environnement radio par le changement dynamique de ses paramètres de transmissions. Ce chapitre sera consacré à la définition la radio cognitive avec une présentation de ses caractéristiques et sa conception.
Définitions
Tous les jargons de la radio cognitive sont issus des travaux de Joseph Mitola en 1999. Il a proposé trois concepts qui ont abouti à la radio cognitive : la radio logicielle, la radio logicielle restreinte et la radio cognitive.
Radio logicielle
L’avantage du matériel, c’est la rapidité mais le matériel est difficile à mettre à jour car il faudra remplacer ses composants à part entière. Les logiciels par contre, sont plus souples et facilement reconfigurables. La radio logicielle est une radio dont les fonctions physiques de l’interface radio qui sont réalisées en matériel telles que la fréquence porteuse, la bande passante, la modulation, l’accès au réseau, la correction d’erreur sont réalisées sous forme logicielle. Aujourd’hui, on assiste à la croissance des équipements à base processeur et de mémoire vive muni de système d’exploitation qui montre leur efficacité car avec le même équipement, on peut développer une multitude d’applications.
Radio logicielle restreinte
La radio logicielle pure n’est encore possible actuellement selon les contraintes de puissance de calcul, de coût et de consommation électrique donc il faut passer par une phase intermédiaire entre matériel et logicielle. La radio logicielle restreinte abrégé SDR (software defined radio) est une phase de la radio logicielle qui combine les anciennes techniques issues du matériel et les nouvelles techniques issues du logiciel. Une radio logicielle restreinte s’adapte à n’importe quelle bande de fréquence et à n’importe quelle modulation en utilisant le même matériel donc elle peut fonctionner ainsi dans des réseaux sans fils hétérogènes.
Radio cognitive
Une radio cognitive peut être définit comme un agent intelligent radio, donc elle peut connaitre, percevoir et apprendre son environnement et son cadre d’utilisation, puis elle agit sur celui-ci en prenant une décision toute seule. La radio cognitive est le point de rencontre entre le traitement du signal numérique et l’intelligence artificielle. Une radio cognitive est une nouvelle forme de communication numérique où une paire émetteur/récepteur peut détecter intelligemment les canaux de communications qui sont en cours d’utilisation et ceux qui ne le sont pas, et peut utiliser les canaux non utilisé afin d’optimiser l’utilisation du spectre radio tout en minimisant les interférences avec les autres utilisateurs.
Relation entre SDR et Radio cognitive
La radio cognitive est une nouvelle forme de communication radio où les paramètres de fonctionnement radio sont adaptés dynamiquement en fonction de l’environnement radio, du contexte et du besoin de son utilisateur. La radio logicielle restreinte est une radio reconfigurable et flexible. La radio logicielle restreinte est donc une technologie habilitante pour la radio cognitive. On peut envisager à concevoir plusieurs modèles sur la relation entre la radio cognitive et la radio logicielle restreinte mais le plus simple est illustré à la figure 1.01. Dans ce modèle de la figure 1.01, les éléments de la radio cognitive entourent le support SDR. Le moteur cognitif se charge de l’optimisation et du contrôle du module SDR en se basant sur les paramètres d’entrées comme le contexte utilisateur, l’apprentissage de l’environnement radio, la perception sensorielle et l’état du réseau.
REMERCIEMENTS
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