Soproniuk I. Methods of frequency spectrum monitoring to improve the efficiency of wireless cognitive telecommunication systems

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0825U000430

Applicant for

Specialization

  • 172 - Електронні комунікації та радіотехніка

26-02-2025

Specialized Academic Board

PhD 7583

Ukrainian State University of Railway Transport

Essay

The dissertation work is devoted to addressing a relevant scientific and technical challenge of improving the efficiency of wireless cognitive telecommunication systems by enhancing frequency spectrum monitoring methods. This is achieved through the implementation of hybrid approaches that ensure effective identification of free frequency bands, increased interference resistance, and improved spectral efficiency, with the development of adaptive algorithms capable of operating in complex radio environments. The work proposes a new spectrum monitoring method based on variable time segments—VTSM (Variable Time Segment Monitoring), which employs adaptive time segmentation of signals with dynamic adjustments to spectrum changes depending on the statistical properties of the signal. An enhancement of the integrated spectrum monitoring method is suggested by incorporating wavelet transforms (Morlet and Daubechies) and adaptive filtering techniques (Kalman, LMS, and RLS) at various stages of signal processing. A hierarchical cyclic spectrum monitoring method is developed using Akaike and Bayesian information criteria for selecting optimal signal models, which ultimately improves the quality of signal detection in challenging radio frequency environments. Experimental verification has been conducted, and the effectiveness of the proposed methods has been demonstrated.

Research papers

1. Soproniuk I., Komar O. Adaptive approach to spectrum monitoring in cognitive radio networks through signal detection optimization. Науковий журнал «Комп’ютерно-інтегровані технології: освіта, наука, виробництво». Телекомунікації та радіотехніка, Луцьк, 2024. № 56, 2024. С. 392-400. DOI: https://doi.org/10.36910/6775-2524-0560-2024-56-47. ISSN: 2524-0552 (print), 2524-0560 (online)

2. Soproniuk I., Komar О. Evaluating the characteristics of the VTSM spectrum sensing method in cognitive radio networks. Наукоємні технології, «Електроніка, телекомунікації та радіотехніка», Київ, № 3 (63), 2024. С. 265-273DOI: https://doi.org/10.18372/2310-5461.63.18949 ISSN: 2075-0781 (print), ISSN: 2310-5461 (online).

3. Lysechko V., Soproniuk I. Spectrum Sensing Using Wavelet Transforms and Filtering Under Signal Frequency Distortion and Fading Conditions. SISIOT (Security of Infocommunication Systems and Internet of Things), Vol.2, No.1 (Aug.2024), Р.01011 (7) //Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича DOI: https://doi.org/10.31861/sisiot2024.1.01011 ISSN: 2524-8443 (print), ISSN: 2786-8451 (online).

4. Komar O., Lysechko V., Veklych O., Bershov V., Soproniuk I. Methods for evaluating the impact of energy and correlation properties of signals on the resilience to inter-channel interference in intelligent radio systems. Mechanics Transport Communications. Journal article № 2599 Vol. 22, 3/3. 2024. P. IV-6-IV-19, https://mtc-aj.com/library/2599_EN.pdf ISSN 1312-3823 (print), ISSN 2367-6620 (online).

5. Лисечко В.П., Сопронюк І.І. Метод мониторинга спектра в когнитивных радиосетях на основе БПФ. Вестник Национального технического университета «ХПИ», 2011. Вип. 16, 2011. С. 173-180, http://surl.li/wipvfo, ISSN 2079-0031 (Print) ISSN 2411-0558 (Online)

6. Лисечко В.П., Сопронюк І.І., Ухова О.О. Метод мониторинга спектра в когнитивных радиосетях на основе использования информационного критерия Акайке. Системи обробки інформації. ХУПС ім. І. Кожедуба. Вип. 5(95). 2011. С.108-112http://nbuv.gov.ua/UJRN/soi_2011_5_23 ISSN 1681-7710 (print). - ISSN 2518-1696 (online).

7. Лисечко В.П., Сопронюк І.І., Самад Фарид Абдель. Дослідження завадостійкості систем безпроводового доступу. Системи обробки інформації. Х.: ХУПС. Вип. 2(83). 2010. С. 153-155, http://nbuv.gov.ua/UJRN/soi_2010_2_35, ISSN 1681-7710 (print). - ISSN 2518-1696 (online).

8. Лисечко В.П., Степаненко Ю.Г., Сопронюк І.І., Брюзгіна Н.О. Дослідження методів аналізу спектру в когнітивних радіомережах. Збірник наукових праць. Х.: Харківського університету Повітряних Сил ім. І. Кожедуба. Вип. 3 (25). 2010. http://nbuv.gov.ua/UJRN/ZKhUPS_2010_3_34, С.137-145, ISSN 2073-7378 (print). - ISSN 2518-1661 (online).

9. Лисечко В.П., Сопронюк І.І., Сєвєрінов О.В. Моніторинг спектру у каналах із завмираннями та частотними спотвореннями. Системи обробки інформації. Х.: ХУПС ім. І. Кожедуба. Вип. 9(90). 2010. С.94-98. http://nbuv.gov.ua/UJRN/soi_2010_9_30 ISSN 1681-7710 (print). - ISSN 2518-1696 (online).

10. Sopronyuk I.I., Lysechko V.P., Komar O.M. Advancing spectrum sensing in cognitive radio networks. Проблеми інформатики та моделювання (ПІМ-2024). Тези 24 міжнародної науково-технічної конференції. Харків: НТУ «ХПІ», 20-23 вересня 2024. С. 128-129.

11. Soproniuk I.I., Pastushenko V.V., Lysechko V.P. Spectral monitoring method based on multistage filtering and AIC& Bayesian information criteria. Тези доповідей за матеріалами 37 міжнародної науково-практичної конференції «Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті». Харків: УкрДУЗТ, 10-11 жовтня 2024. С.55-56.

12. Сопронюк І.І., Лисечко В.П. Метод спектрального моніторингу на основі декомпозиції часових сегментів// Тези XII міжнародної науково-практичної конференції «Людина, суспільство, комунікативні технології» – Харків: УкрДУЗТ, 25 жовтня 2024. – С. 202 – 204.

13. Лисечко В. П., Сопронюк І.І., Шимків М.В. Моніторинг спектру у каналах із завмираннями та частотними спотвореннями//Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті: матеріали доповідей 26-ї міжнародної науково-практичної конференції (м. Харків, 18-19 вересня 2013 р.). – 2013. – № 4 (додаток). – С. 66-67.

Similar theses