One-Bit Spectrum Sensing Peculiarities

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorBuhaiov, M. V.
dc.date.accessioned2024-11-26T10:21:18Z
dc.date.available2024-11-26T10:21:18Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractThe use of autonomous sensors for analyzing wide bands of radio frequency spectrum requires using the highspeed analog-to-digital converters (ADC). The operation of such devices with high bit resolution requires several watts of power. One-bit ADC will reduce power consumption and simplify the analog part of the receiver. The goal of the research is to determine the features and conditions under which it is advisable to analyze the radio frequency spectrum in a sophisticated radio electronic environment using a one-bit ADC. The problem of using such ADC is the deterioration of the signal-to-noise ratio (SNR) and the occurrence of spurious spectral components at its’ medium and high values. The task of spectrum sensing is complicated by the fact that a large number of signals with different values of bandwidth and SNR can be simultaneously present in the analyzed frequency band. After a one-bit ADC, the energy of the complex signal remains unchanged regardless of its shape. Therefore, at high SNR values, the signal energy flows into spurious spectral components. When the bandwidth of the signal increases to 30% of analyzed frequency range and higher, the spurious spectral components are transformed into a broadband pedestal. Analytical dependencies have been obtained that allow us to calculate the values of the SNR at which signals can be detected and spurious spectral components appear. These dependencies take into account the parameters of the Welch periodogram and the level of spectrum occupancy. The results of the analysis of real signals showed that the shape of the signal spectrum after one-bit ADC repeats the shape of the spectrum after an 8-bit ADC, except for the absence of some weak signals. The cost for simplified hardware implementation and lower power consumption when using one-bit ADC compared to ADC with higher resolution is a narrowing of the dynamic range of signals. The use of one-bit ADC for spectrum sensing will be justified only when there is information on the analyzed bandwidth occupancy and the SNR of the signals that can be observed.
dc.description.abstractotherВикористання автономних сенсорiв для аналiзу широких смуг радiочастотного спектра вимагає використання високошвидкiсних аналого-цифрових перетворювачiв (АЦП). Робота таких пристроїв iз високою розряднiстю потребує потужностi кiлька Вт. Використання однобiтних АЦП дозволить зменшити споживану потужнiсть та спростити аналогову частину приймача. Метою дослiджень є визначення особливостей та умов, при яких доцiльно аналiзувати радiочастотний спектр в умовах складної радiоелектронної обстановки iз використанням однобiтного АЦП. Проблема використання таких АЦП полягає у погiршеннi вiдношення сигнал-шум (ВСШ) та виникненнi паразитних спектральних складових при середнiх та високих його значеннях. Завдання радiомонiторингу ускладнюється тим, що в смузi частот аналiзу може перебувати одночасно велика кiлькiсть сигналiв з рiзними значеннями ширини спектра та ВСШ. Пiсля однобiтного АЦП енергiя комплексного сигналу залишається незмiнною незалежно вiд його форми. Тому при високих значеннях ВСШ спостерiгається перетiкання сигналу у паразитнi спектральнi складовi. При збiльшеннi ширини спектра сигналу до 30% вiд ширини смуги аналiзу i вище паразитнi спектральнi складовi перетворюються у суцiльний широкосмуговий п’єдестал. Отримано аналiтичнi залежностi, що дозволяють розраховувати значення ВСШ, при яких можливе виявлення сигналiв та з’являються паразитнi спектральнi складовi. Данi залежностi враховують параметри перiодограми Уелча та рiвень завантаженостi. Результати аналiзу реальних сигналiв показали, що форма спектра сигналу пiсля однобiтного АЦП повторює форму спектра пiсля 8-бiтного АЦП за винятком вiдсутностi деяких слабких сигналiв. Платою за спрощення апаратної реалiзацiї та меншi енергозатрати при використаннi однобiтного АЦП в порiвняннi з АЦП бiльшої розрядностi є звуження динамiчного дiапазону сигналiв. Використання однобiтного АЦП для ведення радiомонiторингу буде оправданим лише в умовах, коли є iнформацiя щодо завантаженостi смуги частот аналiзу та ВСШ сигналiв, якi можуть спостерiгатися.
dc.format.pagerangeС. 20-29
dc.identifier.citationBuhaiov, M. V. One-Bit Spectrum Sensing Peculiarities / Buhaiov M. V. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2024. – Вип. 97. – С. 20-29. – Бібліогр.: 30 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/RADAP.2024.97.20-29
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/70810
dc.language.isoen
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.sourceВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 97
dc.subjectspectrum sensing
dc.subjectspurious spectral components
dc.subjectone-bit quantization
dc.subjectradio monitoring
dc.subjectdynamic range
dc.subjectрадiочастотний спектр
dc.subjectпаразитнi спектральнi складовi
dc.subjectоднобiтне квантування
dc.subjectрадiомонiторинг
dc.subjectдинамiчний дiапазон
dc.subject.udc621.3:519.2
dc.titleOne-Bit Spectrum Sensing Peculiarities
dc.title.alternativeOсобливостi аналiзу радiочастотного спектра при використаннi однобiтного аналого-цифрового перетворення
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
20-29.pdf
Розмір:
1.19 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 97