 | Кафедра прикладної радіоелектроніки |
[TS-28] Когнітивні радіомережі та системи
Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
Програма навчальної дисципліни
1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Стрімкий розвиток бездротових телекомунікаційних систем, таких як стільниковий та супутниковий радіозв'язок, локальні бездротові мережі й Інтернет за технологією Wi-Fi і Wi-max, виявило серйозну проблему. Практично весь частотний діапазон до теперішнього часу розподілений і ліцензований. Крім того, сучасні пристрої бездротових технологій заважають один одному працювати, створюючи перешкоди й конкуруючи за смуги передачі.
Значно підвищити ефективність використання спектра дозволяє механізм динамічного керування спектром, згідно з яким вторинним користувачам (не закріпленим за даним частотним діапазоном) надається можливість використовувати діапазони первинних користувачів (закріплених за даним діапазоном) на час, поки цей діапазон не використовується первинним користувачем.
Механізм динамічного керування спектром складний технічно, і може застосовуватися тільки в, так званих, інтелектуальних радіосистемах. Відмінною рисою таких систем є здатність витягати й аналізувати інформацію з навколишнього середовища, передбачати зміни каналів зв'язку й оптимальним чмном підлаштовувати свої внутрішні параметри стану, адаптуючись до змін цього середовища, або електромагнітної обстановки (ЕМО). Для опису таких інтелектуальних радіосистем й був запропонований термін - когнітивне радіо (Cognitive Radio, CR).
Властивість когнитивности (або здатність до пізнання та самонавчання) має на увазі здатність радіосистеми вирішувати наступні завдання:
1) оцінка, так званої, шумової температури радіо середовища, виявлення невикористовуваних у цей момент часу смуг радіочастот;
2) аналіз параметрів радіоканалу, оцінка канальної інформації, передбачення стану радіоканалу;
3) контроль випромінюваної потужності й динамічне керування спектром.
Коротко, когнітивне радіо можна визначити як технологію бездротового зв'язку, який здатний адаптуватися до умов середовища поширення сигналу. Епоха, коли все доводилося робити вручну, іде в минуле, і наступає епоха автоматичного керування на основі вимірів, зроблених самим радіопристроєм. Саме ці технології й складають головний зміст дисципліни та її практичне спрямування.
2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
При вивченні даної дисципліни вважається, що слухачі попередньо вивчали наступні навчальні дисципліни: «Теорія ймовірностей», «Теорія випадкових процесів», "Теорія радіосистем", «Спецрозділи теорії цифрового оброблення сигналів сигналів», «Математичне моделювання процесів та систем»
Дана дисципліна є заключною для освітньої програми ступеня ВО «доктор філософії» та є вихідною для продовження освіти в докторантурі та/або участі у постдокторських програмах
3. Зміст навчальної дисципліни
Вступ до технології когнітивного радіозв'язку. Розробка пристроїв та систем когнітивного радіо. Радіотехнічні апаратні та програмні платформи когнітивного радіо. Інтеграція радіотехнічних засобів програмного радіо та обчислювальних платформ для створення систем когнфтивного радіо.
Застосування мережевих технологій та систем штучного інтелекту при створенні систем когнітивного радіо. Застосування мереж когнітивного радіо у сучасних умовах. Міжнародні стандарти в галузі систем когнітивного радіозвязку. Приклади застосування та перспективи розвітку.
4. Навчальні матеріали та ресурси
Підручники:
1. Cognitive Radio Engineering. ISMB Series. C. W. Bostian, N. J. Kaminski, A. S. Fayez. SciTech Publishing, Edison, NJ. 2016.
2. Cognitive Radio, Software Defined Radio and Adaptive Wireless Systems. Ed. H. ARSLAN. University of South Florida. Springer, 2007
Примітка: Ці та інші навчальні матеріали надаються студентам у вигляді електронних файлів.
Навчальний контент
5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
5.1. Вступ до дисципліни. Що таке когнітивне радіо? Історія виникнення та основна термінологія. Загальний огляд технологій когнітивного радіо із ілюстративними прикладами.
5.2. Пристрої та елементи когнітивного радіо. Їх основні функції та принципи побудови. Засоби та методи аналізу сигнальної обстановки. Застосування методів машинного навчання.
5.3. Радіотехнічні платформи когнітивного радіо. Архітектура та технічні вимоги до передавачів і приймачів. Застосування SDR платформ.
5.4. Обчислювальні платформи когнітивного радіо. Огляд обчислювальних засобів. Моделі обчислень. Керування потоками даних та архітектурою обчислювальних платформ.
5.5. Інтеграція програмованого радіо та обчислювальних платформ когнітивного радіо. Огляд платформ та критерії їхнього вибору. Питання програмування платформ.
5.6. Оцінка ефективності мереж когнітивного радіо. Принципи аналізу ефективності. Теоретичні та практичні методи аналізу. Приклади аналізу.
5.7. Побудова мереж когнітивного радіо. Постановка завдання розробки мереж когнітивного радіо та їх порівняння із когнітивними мережами. Інтерактивні функції когнітивного радіо.
5.8. Міжнародні стандарти у галузі систем когнітивного радіо.
5.9. Приклади застосування мереж когнітивного радіо. Когнітивний Wi Fi технології LTE у частотних діапазонах ТВ. Когнітивні системи радіолокації. Застосування когнітивних технологій у магістральних каналах геостаціонарних супутників. Громадська безпека та системи оповіщення. Безпілотні транспортні засоби.
6. Самостійна робота студента
Самостійна робота студентів відбувається за наступними напрямками:
- Засвоєння матеріалів лекційних та практичних занять
- Підготовка до семінарів.
- Виконання практичних завдань та домашніх контрольних робіт
Політика та контроль
7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
В результаті вивчення дисципліни студенти мають одержати знання із розділів теорії та набути практичних навичок при проведенні як власних наукових досліджень, так й при вирішенні актуальних прикладних завдань
8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
Залік - не передбачено
Екзамен - з основ теорії.
Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою
| Кількість балів | Оцінка |
|---|---|
| 100-95 | Відмінно |
| 94-85 | Дуже добре |
| 84-75 | Добре |
| 74-65 | Задовільно |
| 64-60 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| Не виконані умови допуску | Не допущено |
9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
...Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни
-
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Ухвалено кафедрою ПРЕ (протокол № ______ від ______)
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № ______ від ______)