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72 Analyse Des Différents Types Des Fonctions De La Radio Cognitive RATSIRARSON

72 Analyse Des Différents Types Des Fonctions De La Radio Cognitive RATSIRARSON S. A1, RAKOTONIRINA T2, RAVONIMANANTSOA N.M.V.3 Laboratoire de Télécommunication, d’Automatique, de Signal et Images (L.TASI) ESPA, Département Télécommunication Université d’Antananarivo BP 1500, Ankatso – Antananarivo 101 – Madagascar 1shen.andriantsoa@yahoo.fr, 2rakotefy @yahoo.fr, 3 ndaohialy@gmail.com Résumé La Radio cognitive est une forme de communication sans fil dans laquelle un émetteur/récepteur est capable de détecter intelligemment les canaux de communication qui sont en cours d’utilisation et ceux qui ne le sont pas, et peut se déplacer vers les canaux inutilisés. Ceci permet d’optimiser l’utilisation des fréquences radio disponibles du spectre tout en minimisant les interférences avec d’autres utilisateurs.Le principe de la Radio cognitive nécessite une gestion alternative du spectre qui est la suivante : un utilisateur secondaire pourra à tout moment accéder à des bandes de fréquence qu’il trouve libres, c’est-à-dire, non occupées par l’utilisateur primaire possédant une licence sur cette bande. L’utilisateur secondaire devra les céder une fois le service terminé ou une fois qu’un utilisateur primaire aura montré des velléités de connexion. Mots clés : Radio cognitive, gestion alternative du spectre, interférences Abstract The cognitive Radio is a shape of wireless communication in which a transmitter/receiveris capable of detecting intelligently the communication channel swhich are in the course of use and those who are not him, and can move towards the unused channels. This allows to optimize the use of the available radio frequencies of the spectre while minimizing the interferences with other users. The principle of the cognitive Radio requires an alternative management of the spectre which is the following one: a secondary user can reachat any time frequency bands which he finds free, that is, not occupied by the primary user possessing a license(Bachelor'sdegree) on this band. The secondary user will have to give up them once the ended service or when a primary user will have shown the vague desires of connection. Keywords: cognitive Radio, alternative management of the spectre, the interferences 73 1. Introduction Certaines bandes et réseaux sont déjà surchargées aux heures de pointe. Pourtant, l’utilisation du spectre n’est pas uniforme : selon les heures de la journée, selon la position géographique, une bande fréquentielle peut être surchargée pendant qu’une autre reste inutilisée. L’idée a donc naturellement émergé de développer des outils permettant de mieux utiliser le spectre. La radio cognitive est le concept qui permet de répondre à ce défi ; mieux utiliser le spectre, c’est aussi augmenter les débits et rendre plus fiable la couche physique. 2. Etat de l’art 2.1 Définition de la radio cognitive La cognition regroupe les divers processus mentaux allant de l'analyse perceptive de l'environnement à la commande motrice (en passant par la mémorisation, le raisonnement, les émotions, le langage…) [1]. Le terme radio cognitive est utilisé pour décrire un système ayant la capacité de détecter et de reconnaître son cadre d'utilisation, ceci afin de lui permettre d’ajuster ses paramètres de fonctionnement radio de façon dynamique et autonome et d'apprendre des résultats de ses actions et de son cadre environnemental d'exploitation [1]. La radio cognitive est une nouvelle technologie qui permet, à l'aide d'une radio logicielle, de définir ou de modifier les paramètres de fonctionnement de la fréquence radio d’un nœud réseau (téléphone sans fil ou un point d’accès sans fil), comme par exemple, la gamme de fréquences, le type de modulation ou la puissance de sortie [1]. Cette capacité permet d'adapter chaque appareil aux conditions spectrales du moment et offre donc aux utilisateurs un accès plus souple, efficace et complet à cette ressource. Cette approche peut améliorer considérablement le débit des données et la portée des liaisons sans augmenter la bande passante ni la puissance de transmissions. La RC offre également une solution équilibrée au problème de l'encombrement du spectre en accordant d'abord l'usage prioritaire au propriétaire du spectre, puis en permettant à d'autres de se servir des portions inutilisées du spectre [1]. 2.2 Radio logicielle (software radio) La radio logicielle est une radio dans laquelle les fonctions typiques de l’interface radio généralement réalisées en matériel, telles que la fréquence porteuse, la largeur de bande du signal, la modulation et l’accès au réseau sont réalisés sous forme logicielle. La radio logicielle moderne intègre également l’implantation logicielle des procédés de cryptographie, codage correcteur d’erreur, codage source de la voix, de la vidéo ou des données [2]. Le concept de radio logicielle doit également être considéré comme une manière de rendre les usagers, les fournisseurs de services et les fabricants plus indépendants des normes. Ainsi, avec cette solution, les interfaces radio peuvent, en principe, être adaptées aux besoins 74 d’un service particulier pour un usager particulier dans un environnement donné à un instant donné [2]. On distingue plusieurs niveaux d'avancement dans le domaine : la radio logicielle est le but ultime intégrant toute les fonctionnalités en logiciel, mais elle impose des phases intermédiaires combinant anciennes et nouvelles techniques, on parle alors de radio logicielle restreinte (software defined radio). Les contraintes de puissance de calcul, de consommation électrique, de coûts, etc imposent actuellement de passer par cette phase intermédiaire [2]. 2.3 Radio logicielle restreinte La radio logicielle restreinte est un système de communication radio qui peut s’adapter à n’importe quelle bande de fréquence et recevoir n’importe quelle modulation en utilisant le même matériel. Les opportunités qu’offre le SDR lui permettent de résoudre des problèmes de la gestion dynamique du spectre. Les équipements SDR peuvent fonctionner dans des réseaux sans fil hétérogènes c’est-à-dire qu’un SDR idéal peut s’adapter automatiquement aux nouvelles fréquences et aux nouvelles modulations[3]. Le principe de la radio cognitive, repris dans la norme IEEE 802.22, nécessite une gestion alternative du spectre qui est la suivante : un mobile dit secondaire pourra à tout moment accéder à des bandes de fréquence qu’il juge libre, c’est-à-dire, non occupées par l’utilisateur dit primaire possédant une licence sur cette bande. L’utilisateur secondaire devra les céder une fois le service terminé ou une fois qu’un utilisateur primaire aura montré des velléités de connexion. Un Réseau Cognitif coordonne les transmissions suivant différentes bandes de fréquences et différentes technologies en exploitant les bandes disponibles à un instant donné et à un endroit donné. Il a besoin d’une station de base capable de travailler sur une large gamme de fréquences afin de reconnaître différents signaux présents dans le réseau et se reconfigurer intelligemment[3]. 2.4 Relation entre radio cognitive et radio logicielle restreinte L’une des principales caractéristiques de la RC est la capacité d’adaptation où les paramètres de la radio (fréquence porteuse, puissance, modulation, bande passante) peuvent être modifiés en fonction de : l’environnement radio, la situation, les besoins de l’utilisateur, l’état du réseau, la géolocalisation,...etc[5]. La radio logicielle est capable d’offrir les fonctionnalités de flexibilité, de reconfigurabilité et de portabilité inhérentes à l’aspect d’adaptation de la radio cognitive. Par conséquent, cette dernière doit être mise en œuvre autour d’une radio logicielle. En d’autres termes, la radio logicielle est une "technologie habilitante" pour la radio cognitive[4]. 2.5 Arch Les six l’archite • L l h v d • L l a 2.6 Cycl La comp radio co temporel contrôle composa hitecture de l x composa cture d’une r La perce l'utilisateur haptique (du vidéo et les de la percept Les capteu local (emp accéléromètr le de cognitio posante cogn ognitive com lle, des flux . Ce cy ante de la radio cogn antes fonct radio cogniti eption s qui inclu u toucher), s fonctions tion. urs de l'e placement, re, etc.) Figure 01: on nitive de l’arc mprend une d'inférences ycle synth manière é nitive tionnelles ive sont [4]: ensorielle ut l'interfa acoustique, de détection environneme températur : Protocol chitecture de e organisati et des états hétise ce vidente. L 75 de de ace la n et ent ure, les utilisés en e la ion de ette Les st co en un l'e dé • Les servic comm • Les f détect de la S • Les f les planif • Les (synth graph multim n radio cogn timuli entre omme de nvoyées sur ne réponse. U environneme écide, et puis application ces médi me un jeu en fonctions SD tion RF et l SDR). fonctions de systèmes fication, d'app fonctions hèse de la p iques et médias). nitive ent dans l s interrup r le cycle Une telle rad ent, s’orient s agit [1]. ns systèm dias indé n réseau). DR (qui inc les applicatio e la cogniti de contrô pprentissage) locales e parole, du t t des la radio ptions sen de la cognit dio cognitive te, crée de me (les épendants cluent la ons radio on (pour ôle, de . ffectrices exte, des affiches cognitive nsorielles tion pour e observe es plans, 2.7 Com Les émetteur 1) U f f d r p d 2) L q p u a mposantes de différentes r/récepteur r Un émetteu fil est le c fonctions du données et d récepteur san pour observ de fréquence L'analyseur que la tran primaire n'e utilisateur se au spectre. F e la radio cog compos adio cognitiv Figure 03 ur/récepteur composant uploads/Management/ article-3.pdf