KR101153718B1 - Hybrid cognitive radio communication system and mehybrid cognitive radio communication system and method thereof thod thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미리 정해진 주파수를 사용하여 오버레이 모드 또는 언더레이 모드 중 어느 하나인 동작 모드에 따라 데이터를 송수신하는 송수신부, 상기 주파수를 우선적으로 사용하여 통신하는 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 사용중인지 여부를 판단하는 판단부, 상기 판단부가 상기 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 미사용중이라고 판단한 경우 상기 동작 모드가 상기 오버레이 모드가 되도록 하고 상기 판단부가 상기 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 사용중이라고 판단한 경우 상기 동작 모드가 상기 언더레이 모드가 되도록 하는 제어부를 포함하는 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템을 개시한다. 본 발명의 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템은 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용 중일 때에도 언더레이 모드로 데이터를 송신할 수 있으므로 네트워크 전체의 쓰루풋이 극대화되고 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템의 큐의 안정성을 유지하는 것이 가능하다. 본 발명에서, 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템의 전송 큐의 안정성을 보장하고 1차 사용자 단말기의 타깃 출발률 조건을 만족시킴과 아울러 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템의 쓰루풋을 극대화하기 위하여, 오버레이 모드로부터 언더레이 모드로의 전환은 하이브리드 레이트(hybrid rate)에 따라 확률적으로 제어된다. The present invention provides a transmission and reception unit for transmitting and receiving data according to an operation mode, which is either an overlay mode or an underlay mode using a predetermined frequency, and whether the primary user terminal that communicates using the frequency preferentially is using the frequency. Determination unit for determining the operation, if the determination unit determines that the primary user terminal is not using the frequency to the operation mode is the overlay mode and the operation when the determination unit determines that the primary user terminal is using the frequency A hybrid cognitive radio communication system comprising a control for causing a mode to be said underlay mode. The hybrid cognitive radio communication system of the present invention can transmit data in the underlay mode even when the primary user terminal is using the frequency, thereby maximizing the throughput of the entire network and maintaining the stability of the queue of the hybrid cognitive radio communication system. Do. In the present invention, in order to ensure the stability of the transmission queue of the hybrid cognitive radio communication system, to satisfy the target departure rate condition of the primary user terminal and to maximize the throughput of the hybrid cognitive radio communication system, from overlay mode to underlay mode The conversion of is stochastically controlled according to the hybrid rate.
Description
본 발명은 인지 라디오 통신 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 오버레이 인지 라디오 통신 방식과 언더레이 인지 라디오 통신 방식이 결합된 방식인 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cognitive radio communication system and a method thereof, and more particularly, to a hybrid cognitive radio communication system and a method in which an overlay cognitive radio communication method and an underlay cognitive radio communication method are combined.
최근 들어 무선기기의 사용이 증가함에 따라 한정된 자원인 주파수 부족에 관한 문제가 제기되고 있다. 주파수 사용자들의 비효율적인 스펙트럼 이용을 개선하기 위하여 인지 라디오(CR:cognitive radio) 기술들이 제안되어 왔다. CR 기술은 특정 주파수 사용 권한을 가진 1차 사용자 단말기 및 주파수 사용 권한을 갖지 아니한 2차 사용자 단말기의 스펙트럼 이용에 관한 것으로서, 2차 사용자 단말기가 1차 사용자 단말기의 스펙트럼을 이용하는 방식에 따라 언더레이(underlay) CR과 오버레이(overlay) CR로 일반적으로 분류된다. Recently, as the use of wireless devices increases, a problem regarding frequency shortage, which is a limited resource, has been raised. Cognitive radio (CR) techniques have been proposed to improve inefficient use of spectrum by frequency users. The CR technology relates to spectrum use of a primary user terminal having a specific frequency use right and a secondary user terminal without a frequency use right, and according to a method in which the secondary user terminal uses the spectrum of the primary user terminal, It is generally classified into underlay CR and overlay CR.
오버레이 CR 시스템은 1차 사용자 단말기가 해당 스펙트럼을 사용하고 있지 아니하는 때에만 2차 사용자 단말기가 스펙트럼에 기회적으로 액세스하여 전송하는 시스템이다. 그러나 이는 1차 사용자 단말기가 다시 자신의 주파수를 통해 전송을 시작하면 2차 사용자 단말기는 반드시 전송을 중단하고 액세스를 종료해야 하는 문제점을 지니고 있다.The overlay CR system is a system in which the secondary user terminal has an opportunity to access and transmit the spectrum only when the primary user terminal is not using the spectrum. However, this has a problem that the secondary user terminal must stop the transmission and terminate the access when the primary user terminal starts transmission through its frequency again.
언더레이 CR 시스템은 2차 사용자 단말기가 전송 파워를 조절하여 1차 사용자 단말기가 해당 스펙트럼을 사용하고 있는 때에도 1차 사용자 단말기와 동일한 주파수로 동시에 전송하는 시스템이다. 그러나 이는 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용하고 있지 아니하는 경우에도 간섭 채널에 대한 즉각적인 정보를 계속하여 요구하는 등 다양한 문제점을 지녀서 비실용적인 것으로 평가받고 있다.The underlay CR system is a system in which the secondary user terminal adjusts the transmission power and simultaneously transmits the same frequency as the primary user terminal even when the primary user terminal uses the corresponding spectrum. However, this has been evaluated as impractical due to various problems such as continuing to request immediate information on an interference channel even when the primary user terminal does not use a frequency.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 포함하는 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 2차 사용자 단말기의 안정적인 전송 및 쓰루풋의 극대화를 가능하게 하면서도, 2차 사용자 단말기로부터의 간섭으로부터 1차 사용자 단말기를 보호함과 동시에 즉각적인 간섭 채널을 평가해야 하는 부담을 경감시켜 1차 사용자 단말기 및 2차 사용자 단말기의 주파수 이용의 효율성 및 실용성을 높인 신규한 인지 라디오 통신 시스템을 제공하고자 한다.The present invention is to solve a number of problems including the above problems, while ensuring a stable transmission and throughput of the secondary user terminal while protecting the primary user terminal from interference from the secondary user terminal and At the same time, to reduce the burden of evaluating the instantaneous interference channel to provide a novel cognitive radio communication system that improves the efficiency and practicality of frequency use of the primary user terminal and secondary user terminal.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 미리 정해진 주파수를 사용하여 오버레이 모드 또는 언더레이 모드 중 어느 하나인 동작 모드에 따라 데이터를 송수신하는 송수신부, 주파수를 우선적으로 사용하여 통신하는 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용중인지 여부를 판단하는 판단부, 판단부가 1차 사용자 단말기가 주파수를 미사용중이라고 판단한 경우 동작 모드가 오버레이 모드가 되도록 하고 판단부가 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용중이라고 판단한 경우 동작 모드가 언더레이 모드가 되도록 하는 제어부;를 포함하는 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템을 개시한다.In order to solve the above problems, the transmission and reception unit for transmitting and receiving data according to the operation mode of the overlay mode or the underlay mode using a predetermined frequency, the primary user terminal to communicate by using the frequency first frequency Determining unit to determine whether or not to use, if the determination unit determines that the primary user terminal is not using the frequency, the operation mode is to be the overlay mode, and if the determination unit determines that the primary user terminal is using the frequency operation mode is the underlay mode Disclosed is a hybrid cognitive radio communication system comprising a;
즉, 본 발명은 2차 사용자 단말기에 관한 것으로, 종래의 오버레이 액세스 방식에 언더레이 액세스 방식을 도입하여, 2차 사용자 단말기 큐의 안정성을 보장하고, 2차 사용자 네트워크의 쓰루풋(throughput)이 최대가 되게 한다.That is, the present invention relates to a secondary user terminal, by introducing an underlay access method to the conventional overlay access method, to ensure the stability of the secondary user terminal queue, the maximum throughput of the secondary user network To be.
본 발명에서, 제어부는 동작 모드가 오버레이 모드이고 판단부가 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용 중이라고 판단한 경우 동작 모드가 오버레이 모드에서 언더레이 모드로 전환되도록 제어할 수 있다.In the present invention, the controller may control the operation mode to switch from the overlay mode to the underlay mode when the operation mode is the overlay mode and the determination unit determines that the primary user terminal is using the frequency.
이러한 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템에서는, 1차 사용자 단말기가 전송 중일 때에도 언더레이 모드로 2차 사용자 단말기의 전송이 허용되며, 쓰루풋을 극대화하고 2차 사용자 단말기 큐의 안정성을 유지하는 것이 가능하다. 단, 언더레이 모드로 동작시 1차 사용자 단말기의 성능을 떨어뜨릴 우려가 존재하기에, 오버레이 모드에서의 전송 파워를 종래의 넌-하이브리드(non-hybird) 오버레이 인지 라디오 통신 시스템에서의 2차 사용자 단말기 전송 파워보다 낮게 하여 1차 사용자 단말기의 성능 손실을 보상할 수 있다. In such a hybrid cognitive radio communication system, the transmission of the secondary user terminal is allowed in the underlay mode even when the primary user terminal is transmitting, it is possible to maximize the throughput and maintain the stability of the secondary user terminal queue. However, since there is a concern that the performance of the primary user terminal may be degraded when operating in the underlay mode, the secondary user in the conventional non-hybird overlay cognitive radio communication system may transmit the transmission power in the overlay mode. By lowering the transmission power of the terminal it is possible to compensate for the loss of performance of the primary user terminal.
본 발명에서, 제어부는동작 모드가 오버레이 모드에서 언더레이 모드로 전환될 확률인 하이브리드 레이트에 따라 오버레이 모드에서 언더레이 모드로 전환되도록 할 수 있다.In the present invention, the controller may allow the operation mode to switch from the overlay mode to the underlay mode according to the hybrid rate which is the probability of switching from the overlay mode to the underlay mode.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 제어부는 송수신부가 송신하는 데이터의 전송 성공률인 평균 출발률(μs)이 최대가 되고 1차 사용자의 단말기가 송신하는 데이터의 전송 성공률인 평균 출발률(μp)이 1차 사용자의 단말기가 송신하는 데이터의 전송 성공률의 최저값인 타깃 출발률 이상이 되도록 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the control unit has an average start rate (μ s ), which is the transmission success rate of the data transmitted by the transmission and reception unit, is maximum, and the average start rate (μ p) , which is the transmission success rate of the data transmitted by the terminal of the primary user. ) May be equal to or greater than the target departure rate, which is the lowest value of the success rate of data transmission by the terminal of the primary user.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 제어부는 동작 모드가 언더레이 모드인 경우 1차 사용자 단말기 측에서 감지되는 간섭(βp)을 주기적으로 모니터링하고 간섭(βp)이 미리 정해진 간섭 온도 이하가 되도록 데이터를 송신하는 송수신부의 신호 출력 세기인 언더레이 전송 파워(Ps underlay)를 제어할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the control unit periodically monitors the interference β p sensed at the primary user terminal side when the operation mode is the underlay mode, and the interference β p is below a predetermined interference temperature. The underlay transmission power P s underlay , which is the signal output strength of the transceiver for transmitting data, may be controlled.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 제어부는 동작 모드가 오버레이 모드인 경우 데이터를 송신하는 송수신부의 신호 출력 세기인 오버레이 전송 파워(Ps overlay)가 1차 사용자의 단말기가 송신하는 데이터의 전송 성공률의 최저값인 타깃 출발률과 하이브리드 레이트에 따라 달라지도록 송수신부를 제어할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the control unit determines that the overlay transmission power (P s overlay ), which is the signal output strength of the transmitting / receiving unit transmitting data when the operation mode is the overlay mode, of the transmission success rate of the data transmitted by the terminal of the primary user. The transceiver may be controlled to vary according to the target departure rate and the hybrid rate, which are the lowest values.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 평균 출발률(μp)은 송수신부가 언더레이 모드에 따라 데이터를 송신하는 경우 1차 사용자 단말기의 통신에 장애가 발생할 확률(Pout underlay), 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용중인 경우 판단부가 1차 사용자가 주파수를 미사용중이라고 판단할 확률인 탐지 오류 확률(pm), 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용중이고 오버레이 모드에 따라 데이터를 전송하던 송수신부가 데이터의 전송을 중단한 경우 1차 사용자 단말기의 통신에 장애가 발생할 확률(Pout overlay), 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용중이고 오버레이 모드에 따라 데이터를 전송하던 송수신부가 오버레이 모드에 따라 데이터의 전송을 계속하는 경우 1차 사용자 단말기의 통신에 장애가 발생할 확률(Pout overlay , inf) 및 하이브리드 레이트에 따라 달라질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the average starting rate (μ p ) is the probability (P out underlay ) of the failure of communication of the primary user terminal when the transceiver transmits data according to the underlay mode, the primary user terminal is Detection frequency probability (p m ), which is the probability that the judging unit determines that the first user is not using the frequency when the frequency is in use, and the transmitting / receiving unit transmitting data according to the overlay mode is used by the primary user terminal using the frequency. Probability of failure in communication of the primary user terminal when interrupted (P out overlay ), when the primary user terminal is using the frequency and the transmission / reception unit that has been transmitting data according to the overlay mode continues to transmit data according to the
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 제어부는 동작 모드가 언더레이 모드인 경우 1차 사용자 단말기 측에서 감지되는 간섭(βp)을 주기적으로 모니터링하고, 평균 출발률(μs)은 제어부가 간섭(βp)을 주기적으로 모니터링하는 것에 의해 송수신부의 데이터의 전송이 지연될 확률인 페널티(ρ)를 1에서 뺀 값, 하이브리드 레이트 및 송수신부가 언더레이 모드에 따라 데이터를 전송하는 경우 데이터의 평균 전송 성공률(
또한 본 발명은 미리 정해진 주파수를 우선적으로 사용하여 통신하는 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용중인지 여부를 판단하는 단계; 1차 사용자 단말기가 주파수를 미사용중이라고 판단된 경우 동작 모드가 오버레이 모드가 되도록 동작모드를 제어하는 단계; 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용중이라고 판단된 경우 동작 모드가 언더레이 모드가 되도록 동작 모드를 제어하는 단계; 및 동작 모드에 따라 데이터를 송신하는 단계;를 포함하는 하이브리드 인지 라디오 통신 방법을 개시한다.In addition, the present invention comprises the steps of determining whether the primary user terminal to communicate using a predetermined frequency preferentially using the frequency; Controlling the operation mode such that the operation mode becomes an overlay mode when the primary user terminal determines that the frequency is not in use; Controlling the operation mode such that the operation mode becomes an underlay mode when it is determined that the primary user terminal is using the frequency; And transmitting data according to an operation mode.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 동작 모드가 언더레이 모드가 되도록 동작 모드를 제어하는 단계는 동작 모드가 오버레이 모드인 경우 동작 모드가 오버레이 모드에서 언더레이 모드로 전환되도록 하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, controlling the operation mode such that the operation mode is the underlay mode may be such that the operation mode is switched from the overlay mode to the underlay mode when the operation mode is the overlay mode.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 동작 모드가 언더레이 모드가 되도록 동작 모드를 제어하는 단계는 동작 모드가 오버레이 모드에서 언더레이 모드로 전환될 확률인 하이브리드 레이트에 따라 오버레이 모드에서 언더레이 모드로 전환되도록 하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, controlling the operation mode such that the operation mode becomes the underlay mode includes switching from the overlay mode to the underlay mode according to a hybrid rate at which the operation mode is switched from the overlay mode to the underlay mode. It may be to.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 간섭 온도가 감소하면 하이브리드 레이트는 감소할 수 있다.In one embodiment of the invention, the hybrid rate may decrease as the interference temperature decreases.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 간섭 온도가 증가하면 하이브리드 레이트의 범위는 줄어들 수 있다.In one embodiment of the present invention, the range of the hybrid rate can be reduced as the interference temperature increases.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 하이브리드 레이트가 큰 값을 갖는 경우에는, 오버레이 모드에서의 2차 사용자의 전송 파워는 작게 설정될 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the hybrid rate has a large value, the transmission power of the secondary user in the overlay mode can be set small.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템 및 그 방법에 따르면, 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용하지 아니할 때에는 오버레이 모드로 2차 사용자 단말기의 안정적인 전송이 가능하고, 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용중일 때에는 언더레이 모드로 2차 사용자 단말기가 데이터를 전송하여 2차 사용자 단말기 큐의 안정화 및 쓰루풋 극대화가 가능하며, 동시에 1차 사용자 단말기의 성능까지 보장되므로, 효율적이며 실용적인 주파수 스펙트럼 이용을 가능해지는 장점이 있다.As described above, according to the hybrid cognitive radio communication system and method according to the present invention, when the primary user terminal does not use the frequency, it is possible to stably transmit the secondary user terminal in the overlay mode, and the primary user terminal uses the frequency. When using the underlay mode, the secondary user terminal transmits data to stabilize the secondary user terminal queue and maximize throughput, and at the same time ensure the performance of the primary user terminal, enabling efficient and practical use of the frequency spectrum. There is an advantage to being terminated.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 1차 사용자 단말기와 2차 사용자 단말기가 통신하는 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 간섭 온도 Q의 다양한 값에 대하여 하이브리드 레이트와 2차 사용자 단말기의 쓰루풋 μs와의 관계를 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 하이브리드 레이트 ε의 다양한 값들에 대하여 1차 사용자 단말기의 도착률 λp에 따른 2차 사용자 단말기의 쓰루풋 μs을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템의 구성을 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 인지 라디오 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 인지 라디오 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 인지 라디오 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a schematic diagram illustrating a configuration in which a primary user terminal and a secondary user terminal communicate in an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the relationship between the hybrid rate and the throughput μ s of the secondary user terminal for various values of the interference temperature Q according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph illustrating throughput μ s of a secondary user terminal according to the arrival rate λ p of the primary user terminal with respect to various values of the hybrid rate ε according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing the configuration of a hybrid cognitive radio communication system according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a hybrid cognitive radio communication method according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a hybrid cognitive radio communication method according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a hybrid cognitive radio communication method according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms, and the following embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, the scope of the invention to those skilled in the art It is provided to inform you completely. In addition, for convenience of description, the components may be exaggerated or reduced in size.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 1차 사용자 단말기(110,120)와 2차 사용자 단말기(210,220)가 통신하는 구성을 개략화하여 나타낸 것이다. 본 실시예에서는 packet-by-packet 송신 방식을 이용하여, 패킷들이 타임-슬롯(time-slotted) 방식으로 액세스되고 하나의 패킷은 각각의 타임 슬롯에서 전송된다. 도 1에서, 1차 사용자 송신기(110)와 2차 사용자 송신기(210)는 각각의 인커밍 패킷들을 저장하기 위한 큐를 각각 구비하고 있다. 2차 사용자 송신기(210)의 큐가 비어있을 때는, 2차 사용자 송신기(210)는 더미 패킷들을 전송하여, 2차 사용자 송신기(210)는 항상 패킷들을 전송하고 있는 것처럼 보일 수 있다. 모든 송신기들(110,210)에서의 이 인커밍 패킷 트래픽들은 평균 도착률(arrival rate) λ와 평균 출발률(departure rate) μ로 i.i.d(independent and identically distributed) 베르누이(Bernoulli) 프로세스에 의해 모델링된다. 평균 도착률은 하나의 타임 슬롯 동안 패킷들이 큐에 인커밍될 확률을 나타내고, 평균 출발률은 단위 타임 슬롯 내에 큐로부터 목적지로의 전송이 성공할 확률, 즉, 송신하는 데이터의 전송 성공률을 나타낸다. 평균 출발률은 송신기(110,210)-수신기(120,220) 링크의 간섭 및 채널 조건들에 따라 달라질 수 있다.1 schematically illustrates a configuration in which
도 1에서, 1차 사용자 송신기(110)로부터 1차 사용자 수신기(120)로의 채널 이득과 2차 사용자 송신기(210)로부터 2차 사용자 수신기(220)로의 채널 이득은 각각 αp, βs로 표현된다. 2차 사용자 송신기(210)로부터 1차 사용자 수신기(120)로의 채널 이득과 1차 사용자 송신기(110)로부터 2차 사용자 수신기(220)로의 채널 이득은 각각 βp,αs로 표현된다. 모든 채널들은 레일리 페이딩(Rayleigh fading)의 영향을 받으므로 채널 이득들은 평균이 1인 i.i.d. 지수분포를 나타낼 수 있다. AWGN(Additive White Gaussian Noise)은 평균이 0이고 분산이 1인 백색 가우스 확률 분포를 나타낼 수 있다. In FIG. 1, the channel gain from the
동작 모드가 언더레이 모드인 경우 1차 사용자 단말기(110,120) 측에서 감지된 간섭을 조정하기 위하여, 2차 사용자 송신기(210)는 αp, αs, βs 의 채널 정보통계 및 βp의 채널 상태 정보를 인지할 수 있다. βp의 채널 정보는, 채널 상반성을 이용하여 블럭 페이딩 채널에서 1차 사용자 수신기(120)로부터의 파일럿 비콘(pilot beacon)을 주기적으로 감지함에 의해 획득될 수 있다.When the operation mode is the underlay mode, in order to adjust the interference sensed by the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템(400)의 구성을 도시한 구성도이다. 도 4의 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템(400)은 송수신부(410), 판단부(420) 및 제어부(430)를 포함한다.4 is a block diagram showing the configuration of a hybrid cognitive
도 4의 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템(400)의 송수신부(410)는 도 1의 1차 사용자 단말기(110, 120) 및 2차 사용자 단말기(210, 220)를 모두 포괄하는 구성으로서, 송수신부(410)는 미리 정해진 주파수를 사용하여 오버레이 모드 또는 언더레이 모드 중 어느 하나인 동작 모드에 따라 데이터를 송수신한다. The transmitter /
도 4에서, 판단부(420)는 주파수를 우선적으로 사용하여 통신하는 1차 사용자 단말기(110,120)가 주파수를 사용중인지 여부를 판단한다. 제어부(430)는 판단부(420)가 1차 사용자 단말기(110,120)가 주파수를 미사용중인 상태라고 판단한 경우 동작 모드가 오버레이 모드가 되도록 하고, 판단부(420)가 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용중인 상태라고 판단한 경우 동작 모드가 언더레이 모드가 되도록 한다.In FIG. 4, the
종래의 오버레이 인지 라디오 통신 시스템에서는, 2차 사용자 단말기(210,220)의 전송은 1차 사용자 단말기(110,120)가 주파수를 사용하고 있지 아니할 때에만 제한적으로 허용되므로, 2차 사용자 단말기(210,220)의 큐를 안정화시키 어려운 문제점이 있었다. In the conventional overlay-aware radio communication system, the transmission of the
2차 사용자 단말기(210,220)의 통신의 안정성을 유지하고 평균 출발률(μs)을 극대화하기 위해서는, 1차 사용자 단말기(110,120)가 주파수를 사용중인 경우에도 2차 사용자 단말기(210,220)가 1차 사용자 단말기(110,120)와 사용중인 주파수와 동일한 주파수를 동시에 사용할 필요가 있다. 이것이 오버레이 방식 및 언더레이 방식을 결합한 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템(400)의 모티브이다.In order to maintain the stability of the communication of the
이를 위해 제어부(430)는 동작 모드가 오버레이 모드이고 판단부(420)가 1차 사용자 단말기(110,120)가 주파수를 사용 중이라고 판단한 경우 동작 모드가 오버레이 모드에서 언더레이 모드로 전환되도록 제어한다.To this end, the
본원발명의 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템(400)에서 언더레이 모드로의 전환은 하이브리드 레이트에 따라 확률적으로 제어될 수 있다. 하이브리드 레이트는 동작 모드가 오버레이 모드인 상태에서, 판단부(420)가 1차 사용자 단말기(110,120)가 2차 사용자 단말기(210, 220)가 현재 사용중인 주파수와 동일한 주파수를 사용하고 있다고 판단한 경우, 제어부(430)에 의해 동작 모드가 오버레이 모드에서 언더레이 모드로 전환될 스위칭 확률 ε를 말한다.The transition to underlay mode in the hybrid cognitive
하이브리드 레이트 ε는 0 이상 1 이하의 값을 가지며, ε=0, ε=1인 것은 각각 오버레이 CR 시스템(non-hybrid) 및 언더레이 CR 시스템(non-hybrid)에 대응된다.The hybrid rate ε has a value between 0 and 1, and ε = 0 and ε = 1 correspond to the overlay CR system (non-hybrid) and the underlay CR system (non-hybrid), respectively.
이러한 하이브리드 레이트 ε는 2차 사용자 단말기(210, 220)의 송신 큐의 안정성 및 1차 사용자 송신기(110)의 QoS(Quality of Service) 요구조건을 만족함과 동시에 2차 사용자 단말기(210, 220)의 평균 출발률(μs)을 극대화하도록 설정되는 것이 바람직하다.The hybrid rate ε satisfies the stability of the transmission queues of the
하이브리드 인지 라디오 통신 시스템(400)이 오버레이 모드에서 언더레이 모드로 전환한 경우 1차 사용자 단말기(110,120)는 언더레이 모드를 사용하지 않고 2차 사용자 단말기(210, 220)가 해당 주파수 사용을 중지하는 종래의 오버레이 방식에 비해 2차 사용자 단말기(210, 220)로부터 추가적인 간섭을 받을 수 있다. 이러한 추가적인 간섭에 의한 1차 사용자 단말기(110,120)의 통신 성능의 손실을 보상하기 위하여, 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템(400)의 동작 모드가 오버레이 모드인 경우 송수신부(410)의 신호 출력 세기, 즉 2차 사용자 단말기(210, 220)의 신호 출력 세기인 오버레이 전송 파워(Ps overlay)는 종래의 오버레이 무선 인지 시스템에서의 전송 파워에 비해 작아질 수 있다.When the hybrid cognitive
하이브리드 인지 라디오 통신 시스템(210)의 동작 모드가 오버레이 모드인 경우, 1차 사용자 단말기(110,120)와 2차 사용자 단말기(210,220)의 통신 성능은 탐지 오류 확률 pm, 알림 오류 확률 pf에 의한 에러들에 따라 달라진다. When the operation mode of the hybrid cognitive
탐지 오류 확률 pm은 1차 사용자 단말기(110,120)가 주파수를 사용중인 경우 판단부(420)가 1차 사용자 단말기(110,120)가 주파수를 미사용중이라고 판단할 확률을 말한다. 즉, 탐지 오류 확률은 1차 사용자 단말기(110,120)가 실제로 스펙트럼을 점유중임에도 불구하고 비어있는 것처럼 판단부(420)가 인식할 확률이다.The detection error probability p m is a probability that the
알림 오류 확률 pf은 1차 사용자 단말기(110,120)가 주파수를 미사용중인 경우, 판단부(420)가 1차 사용자 단말기(110,120)가 주파수를 사용중이라고 판단할 확률을 말한다. 즉, 알림 오류 확률 pf은 1차 사용자 단말기(110,120)가 휴면 상태에 있는데도 불구하고 판단부(420)가 1차 사용자 단말기(110,120)가 주파수를 사용하고 있는 것으로 판단할 확률을 의미한다.The notification error probability p f is a probability that the
1차 사용자 단말기(110,120)는 판단부(420)의 판단 에러로 인한 간섭 및 2차 사용자 단말기(210, 220)의 주파수 사용으로부터 보호되어야 할 필요가 있다.The
따라서, 제어부(430)는 아래와 같이 1차 사용자의 단말기(110,120)의 평균 출발률(μp)이 타깃 출발률(μth)이상이 되도록 하이브리드 레이트와 오버레이 전송 파워(Ps overlay)를 결정할 수 있다.Accordingly, the
μp≥μth μ p≥ μ th
타깃 출발률(μth)은 1차 사용자의 단말기(110,120)가 송신하는 데이터의 전송 성공률의 최저값으로, 이는 본 발명의 사용자 또는 설계자에 의해 본 발명의 범위를 넘어서지 않는 범위 내에서 자유롭게 결정될 수 있다.The target departure rate (μ th ) is the lowest value of the transmission success rate of data transmitted by the terminal 110, 120 of the primary user, which can be freely determined by the user or designer of the present invention within the scope of the present invention. .
이하에서는 최적의 하이브리드 레이트 및 그에 대응하는 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템(210)의 전송 파워를 기술하도록 한다. Hereinafter, the optimal hybrid rate and corresponding transmission power of the hybrid cognitive
송신기(110,210)-수신기(120,220) 링크에서 통신 장애가 발생하지 않는 한 패킷은 성공적으로 도착하므로, 평균 출발률은 통신 장애 확률의 관점에서 μ = 1 - Pout과 같이 기술될 수 있다. 이러한 평균 출발률은 통신에서의 평균 쓰루풋으로 직접 해석될 수 있다.Since packets arrive successfully as long as no communication failure occurs at the transmitter 110,210-receiver 120,220 link, the average starting rate can be described as μ = 1-P out in terms of communication failure probability. This average starting rate can be interpreted directly as the average throughput in the communication.
하이브리드 인지 라디오 통신 시스템(400)의 동작 모드에 관계없이 1차 사용자 단말기(110,120)의 평균 출발률은 반드시 보장되어야 한다. 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템(210)의 동작 모드가 언더레이 모드인 경우 2차 사용자 단말기(210, 220)의 신호 출력 세기인 2차 사용자의 언더레이 전송 파워(Ps underlay)는 언더레이 단독 CR 시스템(non-hybrid)에서의 2차 사용자 전송 파워와 같도록 설정될 수 있다.Regardless of the operating mode of the hybrid cognitive
제어부(430)는 이를 위해 동작 모드가 언더레이 모드인 경우 1차 사용자 단말기(110,120) 측에서 감지되는 간섭(βp)을 주기적으로 모니터링하고, 이 간섭(βp)이 미리 정해진 간섭 온도 이하가 되도록 2차 사용자의 언더레이 전송 파워(Ps underlay)를 제어한다.For this purpose, the
이는 1차 사용자 단말기(110,120) 측에서 감지되는 간섭이 미리 정해진 간섭 레벨인 간섭 온도(Q) 이하로 즉각적으로 유지되어야 하기 때문이다. 따라서, 2차 사용자의 언더레이 전송 파워(Ps underlay)는 다음과 같이 조정된다.This is because the interference detected at the
여기서, Q는 미리 정해진 간섭 레벨 값인 간섭 온도이며 Ps , max는 2차 사용자 단말기(210)의 최대 전송 파워를 나타낸다. Here, Q is the interference temperature which is a predetermined interference level value , and P s , max represent the maximum transmission power of the
동작 모드가 오버레이 모드인 경우에는, 제어부(430)는 2차 사용자 단말기(210)의 오버레이 전송 파워(Ps overlay)가 1차 사용자 단말기(110,120)의 평균 출발률(μp)이 안정되게 하도록 결정하여 송수신부(410)를 제어할 수 있다. 이러한 오버레이 전송 파워(Ps overlay)는 1차 사용자 단말기(110,120)의 타깃 출발률과 하이브리드 레이트에 따라 달라진다. When the operation mode is the overlay mode, the
하이브리드 인지 라디오 통신 시스템(400)을 적용할 경우 언더레이 모드와 오버레이 모드 모두를 고려하면, 1차 사용자 단말기(110,120)의 평균 출발률 μp는 다음과 같이 정해진다.When the hybrid cognitive
위 식에서, 
이 
위 식에서, Pp와 Rp는 각각 1차 사용자 단말기(110,120)의 피크 전송 파워 및 1차 사용자 단말기(110,120)의 통신에서 요구되는 데이터 레이트이다.In the above equation, Pp and Rp are the peak transmission power of the
위 식에서, 
제어부(430)는 동작 모드가 언더레이 모드인 경우 1차 사용자 단말기(110,120) 측에서 감지되는 간섭(βp)을 주기적으로 모니터링한다. 이 경우 2차 사용자 단말기(210, 220)의 데이터의 전송 성공률인 평균 출발률(μs)은 페널티(ρ)를 1에서 뺀 값, 하이브리드 레이트 및 언더레이 모드에서의 평균 출발률(
여기서 제어부(430)가 간섭(βp)을 주기적으로 모니터링하는 것에 의해 2차 사용자 단말기(210)의 데이터의 전송이 지연될 확률인 ρ는 제어부(430)가 언더레이 모드에서의 간섭 채널 βp를 주기적으로 모니터링함에 의해 유발된 페널티를 말한다. 
위 식에서, 
위 식에서, E1()은 익스포넨셜 적분 함수를 나타낸다.In the above equation, E1 () represents an exponential integration function.
본 발명에 있어서, 2차 사용자 단말기(210, 220)의 평균 출발률(μs)은 최대가 되고 1차 사용자 단말기(110,120)의 평균 출발률(μp)이 타깃 출발률 이상이 되는 것이 바람직하다. 이를 위해 제어부(430)는 2차 사용자의 최적 오버레이 전송 파워(Ps overlay)와 하이브리드 레이트를 다음의 최적화 수식으로부터 도출할 수 있다. In the present invention, it is preferable that the average departure rate (μ s ) of the
1차 사용자 단말기(110,120)의 QoS를 보장하기 위해, 단말기(110,120)의 평균 출발률(μp)이 타깃 출발률 이상이 되어야 하며(
여기서, K
여기서, 오버레이 전송 파워(
오버레이 전송 파워(
비록 최적 ε에 대하여 명확히 표현하기는 어렵지만, 0≤ε≤1에 대한 수치적 분석으로부터 어렵지 않게 최적 솔루션 얻어낼 수 있다. ε에 대한 최적 값들의 일부 예들은 수치적 결과로 나타난다. 요구되는 1차 사용자의 단말기의 평균 출발률(μp) 및 2차 사용자 단말기(210, 220)의 전송 큐의 안정성을 동시에 만족시키는 하이브리드 레이트 ε의 범위는 
아래에서는 상기의 분석을 지지하는, 본 발명의 일 실시예에 따른 수치적 결과에 대해 기술하도록 한다. 탐지 오류 확률 pm은 0.2로, 거짓 알림 확률 pf은 0.25로 설정된다. AWGN(Additive White Gaussian Noise)이 1의 분산을 갖는 것으로 가정되기 때문에, Pp는 1차 사용자 송신기(110)에서의 전송 SNR을 나타내고, Ps , max는 2차 사용자 송신기(210)에서의 전송 SNR을 나타내며, 이들은 모두 10dB인 것으로 가정된다. 1차 사용자 단말기(110,120)에 필요한 데이터 레이트는 Rp=1 bps/Hz이고, 2차 사용자 단말기(210, 220)에 필요한 데이터 레이트 Rs=0.5 bps/Hz이다. μth는 0.8로 설정되고, 언더레이 모드에서 간섭 채널을 즉각적으로 모니터링함에 의한 페널티 ρ는 하이브리드 레이트 ε에 비례하도록, 즉 ρ=0.2ε로 설정되는데, 이는 언더레이 모드로의 더욱 잦은 스위칭은 큰 부담을 초래하기 때문이다. 1차 사용자 송신기(110) 및 2차 사용자 송신기(210)에서의 평균 도착률은 특별한 사양이 정해져 있지 않다면 모두 0.45로 가정된다.The following describes the numerical results according to an embodiment of the present invention, which supports the above analysis. The detection error probability p m is set to 0.2 and the false notification probability p f is set to 0.25. Since it is assumed that Additive White Gaussian Noise (AWGN) has a variance of 1, P p represents the transmission SNR at the
도 2는 다양한 간섭 온도 Q에 대해 하이브리드 레이트와 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템(210)의 평균 출발률의 관계를 도시한 것이다. 도 2에서, pm=0.2, pf=0.25, Rp=1, Rs=0.5, Pp=10dB, Ps , max=10dB, μth=0.8, λp=λs=0.45, ρ=0.2ε로 설정되어 있다. ε가 작을 때에는 언더레이 모드에서의 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템(210)의 출발률 증가가 두드러지고, ε가 증가하고 Q가 증가함에 따라 오버레이 모드에서의 2차 사용자 단말기(210, 220)의 출발률 감소가 두드러지므로, 2차 사용자 단말기(210, 220)의 출발룔은 오목한 곡선 형태를 나타냄을 알 수 있다. 1차 사용자 단말기(110,120)의 최소 출발률을 보장하기 위하여 오버레이 모드에서의 2차 사용자 단말기(210, 220)의 전송 파워를 급격하게 감소시키는 것은 ε 및 Q의 증가에 따른 2차 사용자 단말기(210, 220)의 출발률의 현저한 감소를 야기한다. 이러한 점에서, Q값에 대한 최적 하이브리드 레이트 값들은 다음과 같다.FIG. 2 illustrates the relationship between the hybrid rate and the average starting rate of the hybrid cognitive
간섭 온도가 감소함에 따라 최적 하이브리드 레이트 ε는 증가한다. 반면에, 2차 사용자 단말기(210, 220)의 송신 큐의 안정성을 유지하는 ε의 범위는 2차 사용자 단말기(210, 220)의 출발률이 주어진 도착률 λs=0.45보다 커지게끔 하는 값들로 결정된다. 2차 사용자 네트워크의 안정적인 전송을 보장하는 하이브리드 레이트의 범위는 각각 다음의 표와 같다.As the interference temperature decreases, the optimum hybrid rate ε increases. On the other hand, the range of ε that maintains the stability of the transmission queues of the
여기서, 간섭 온도가 증가함에 따라, 2차 사용자 단말기(210, 220)의 안정적인 전송을 가능하게 하는 하이브리드 레이트의 범위는 줄어든다.Here, as the interference temperature increases, the range of the hybrid rate that enables stable transmission of the
도 3은 하이브리드 레이트 ε의 다양한 값들에 대하여 1차 사용자 단말기(110,120)의 도착률 λp에 따른 2차 사용자 단말기(210, 220)의 쓰루풋 μs을 도시하고 있다. 도 3에서, pm=0.2, pf=0.25, Rp=1, Rs=0.5, Pp=10dB, Ps , max=10dB, Q=2dB, μth=0.8, λs=0.45, ρ=0.2ε로 설정되어 있다. ε≤0.8인 경우, 하이브리드 시스템에서의 2차 사용자 단말기(210, 220)의 쓰루풋은 종래의 오버레이 CR 시스템에서의 2차 사용자 단말기(210,220)의 쓰루풋에 비해 항상 크다. ε≥0.8인 경우, 1차 사용자 단말기(110,120)의 도착률이 특정 값보다 작을 때에는, 예컨대 ε=0.9인 경우에 λp≤0.4일 때와 ε=1인 경우에 λp≤0.65일 때에는, 하이브리드 CR 시스템에서의 2차 사용자 단말기(210, 220)의 쓰루풋은 종래의 오버레이 CR 시스템에서의 2차 사용자 단말기(210,220)의 쓰루풋보다 작다. ε가 큰 값을 갖는 경우에는, 1차 사용자 단말기(110,120)의 타깃 출발률을 보장하도록 1차 사용자 단말기(110,120)로의 간섭을 감소시켜야 하므로, 오버레이 모드에서의 2차 사용자 단말기(210, 220)의 전송 파워는 작게 설정되어야 한다. 그 결과, 종래의 오버레이 CR 시스템은, λp가 작을 때에는 하이브리드 CR 시스템에서의 오버레이 모드에 비하여 도착률로서 더 높은 쓰루풋을 달성해야 한다. 
상기에서, 2차 사용자 네트워크의 안정적인 전송을 위한 하이브리드 CR 시스템을 제안 및 분석하였다. 제안된 하이브리드 CR 시스템은 기본적으로는 오버레이 CR 모드로 동작하되 때때로 언더레이 CR 모드로 전환(스위칭)하는 것을 특징으로 한다. 오버레이 모드에서 언더레이 모드로의 전환은, 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템(210) 전송 큐의 안정성을 보장하고 1차 사용자 단말기(110,120)의 타깃 출발률을 만족시킴과 아울러 2차 사용자 단말기(210, 220)의 쓰루풋을 극대화하도록 확률적으로 제어된다. 그리고, 최적 스위칭 레이트, 즉 하이브리드 레이트의 최적 조건을 유도하였으며, 제안된 하이브리드 CR 시스템이 종래의 오버레이 CR 시스템에 비하여 극대화된 쓰루풋을 갖는다는 점에서 이점이 있음을 증명하였다. 또한, 2차 사용자 송신기 큐의 안정성을 위한 하이브리드 레이트의 범위를 구체화하였다.In the above, the hybrid CR system for the stable transmission of the secondary user network has been proposed and analyzed. The proposed hybrid CR system basically operates in the overlay CR mode, but sometimes switches to the underlay CR mode. The transition from the overlay mode to the underlay mode ensures the stability of the hybrid cognitive
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 인지 라디오 통신 벙법을 나타낸 동작 흐름도이다.5 to 7 are flowcharts illustrating a hybrid cognitive radio communication method according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 판단부(410)는 미리 정해진 주파수를 우선적으로 사용하여 통신하는 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용중인지 여부를 판단한다(S510).Referring to FIG. 5, the
제어부(420)는 1차 사용자 단말기가 주파수를 미사용중이라고 판단된 경우 동작 모드가 오버레이 모드가 되도록 동작모드를 제어하고(S510), 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용중이라고 판단된 경우 동작 모드가 언더레이 모드가 되도록 동작 모드를 제어한다(S520).If it is determined that the primary user terminal is not using the frequency, the
이 경우 제어부(420)는 기존의 동작 모드가 오버레이 모드이고 1차 사용자 단말기가 주파수를 사용중이라고 판단된 경우 동작 모드가 오버레이 모드에서 언더레이 모드로 전환되도록 동작 모드를 제어할 수 있다.In this case, when it is determined that the existing operation mode is the overlay mode and the primary user terminal is using the frequency, the
이 경우 제어부(420)는 동작 모드가 오버레이 모드에서 언더레이 모드로 전환될 확률인 하이브리드 레이트에 따라 동작 모드가 오버레이 모드에서 언더레이 모드로 전환되도록 할 수 있다.In this case, the
이러한 하이브리드 레이트는 데이터의 전송 성공률인 평균 출발률(μs)이 최대가 되고, 1차 사용자 단말기의 단말기가 송신하는 데이터의 전송 성공률인 평균 출발률(μp)이 1차 사용자 단말기가 송신하는 데이터의 전송 성공률의 최저값인 타깃 출발률 이상이 되도록 하는 값을 갖도록 하는 것이 바람직하다.This hybrid rate has a maximum start rate (μ s ), which is a data transmission success rate, and an average start rate (μ p ), which is a success rate of data transmitted by a terminal of a primary user terminal, transmits by the primary user terminal. It is desirable to have a value that is equal to or higher than the target start rate, which is the lowest value of the data success rate.
송수신부(430)는 제어부(420)가 제어한 동작 모드에 따라 데이터를 송신한다(S530).The
도 6에서 제어부(420)는 동작 모드가 언더레이 모드인 경우 1차 사용자 단말기 측에서 감지되는 간섭(βp)을 주기적으로 모니터하고(S540), 이러한 간섭(βp)이 미리 정해진 간섭 온도 이하가 되도록 데이터를 송신하는 신호 출력 세기인 언더레이 전송 파워(Ps underlay)를 설정한다(S550). 이 경우 송수신부(410)는 제어부(420)가 설정한 언더레이 전송 파워(Ps underlay)에 따라 데이터를 송신한다(S530).In FIG. 6, when the operation mode is the underlay mode, the
도 7에서 제어부(420)는 동작 모드가 언더레이 모드인 경우 1차 사용자 단말기 측에서 감지되는 간섭(βp)을 주기적으로 모니터하고(S540), 이 경우 평균 출발률(μs)은 주기적인 모니터링에 의해 데이터의 전송이 지연될 확률인 페널티(ρ)를 1에서 뺀 값, 하이브리드 레이트 및 언더레이 모드에 따라 데이터가 전송되는 경우 데이터의 평균 전송 성공률( 
도 5 내지 도 7에 도시되지 아니하였거나 설명되지 아니한 사항에는 도 1 내지 도 4와 관련하여 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로 이하 생략한다.Items not shown or described in FIG. 5 to FIG. 7 may be applied as they are, and thus will be omitted.
본 발명에 따른 하이브리드 인지 라디오 통신 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터가 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터가 판독 가능한 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함하며, 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 판독 가능한 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The hybrid cognitive radio communication method according to the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and can be recorded in a computer readable medium. Computer-readable media may include, alone or in combination with the program instructions, data files, data structures, and the like. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and floppy disks. Hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media, ROM, RAM, flash memory, etc., and are implemented in the form of carrier waves (e.g., transmission over the Internet). It also includes. The computer readable medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허 청구범위와 균등한 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by not only the claims described below but also the technical spirit equivalent to those of the claims.
Claims (21)
상기 주파수를 우선적으로 사용하여 통신하는 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 사용중인지 여부를 판단하는 판단부;
상기 판단부가 상기 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 미사용중이라고 판단한 경우 상기 동작 모드가 상기 오버레이 모드가 되도록 하고 상기 판단부가 상기 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 사용중이라고 판단한 경우 상기 동작 모드가 상기 언더레이 모드가 되도록 하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 동작 모드가 상기 오버레이 모드이고 상기 판단부가 상기 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 사용 중이라고 판단한 경우 상기 동작 모드가 상기 오버레이 모드에서 상기 언더레이 모드로 전환되도록 제어하며,
상기 제어부는 상기 동작 모드가 상기 오버레이 모드에서 상기 언더레이 모드로 전환될 확률인 하이브리드 레이트에 따라 상기 오버레이 모드에서 상기 언더레이 모드로 전환되도록 하는 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템.Transmitting and receiving unit for transmitting and receiving data according to the operation mode of any one of the overlay mode and the underlay mode using a predetermined frequency;
A determination unit which determines whether the primary user terminal communicating with the frequency using the frequency is using the frequency;
When the determination unit determines that the primary user terminal is not using the frequency, the operation mode is set to the overlay mode, and when the determination unit determines that the primary user terminal is using the frequency, the operation mode is the underlay mode. And a control unit to be
The controller controls the operation mode to switch from the overlay mode to the underlay mode when the operation mode is the overlay mode and the determination unit determines that the primary user terminal is using the frequency.
And the controller is configured to switch from the overlay mode to the underlay mode according to a hybrid rate which is a probability that the operation mode is switched from the overlay mode to the underlay mode.
상기 제어부는 상기 동작 모드가 언더레이 모드인 경우 상기 1차 사용자 단말기 측에서 감지되는 간섭(βp)을 주기적으로 모니터링하고 상기 간섭(βp)이 미리 정해진 간섭 온도 이하가 되도록 상기 데이터를 송신하는 송수신부의 신호 출력 세기인 언더레이 전송 파워(Ps underlay)를 제어하는 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템.The method of claim 3,
The controller periodically monitors the interference β p sensed by the primary user terminal when the operation mode is the underlay mode, and transmits the data such that the interference β p is below a predetermined interference temperature. A hybrid cognitive radio communication system for controlling the underlay transmission power (P s underlay ), which is the signal output strength of the transceiver.
상기 제어부는 상기 동작 모드가 상기 오버레이 모드인 경우 상기 데이터를 송신하는 송수신부의 신호 출력 세기인 오버레이 전송 파워(Ps overlay)가 상기 1차 사용자 단말기의 단말기가 송신하는 데이터의 전송 성공률의 최저값인 타깃 출발률과 상기 하이브리드 레이트에 따라 달라지도록 상기 송수신부를 제어하는 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템.The method of claim 3,
The control unit targets that the overlay transmission power (P s overlay ), which is the signal output strength of the transceiver for transmitting the data when the operation mode is the overlay mode, is the lowest value of the transmission success rate of the data transmitted by the terminal of the primary user terminal. And a hybrid cognitive radio communication system controlling the transceiver to vary according to a departure rate and the hybrid rate.
상기 송수신부가 상기 언더레이 모드에 따라 상기 데이터를 송신하는 경우 상기 1차 사용자 단말기의 통신에 장애가 발생할 확률(
상기 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 사용중인 경우 상기 판단부가 상기 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 미사용중이라고 판단할 확률인 탐지 오류 확률(pm);
상기 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 사용중이고 상기 오버레이 모드에 따라 상기 데이터를 전송하던 상기 송수신부가 상기 데이터의 전송을 중단한 경우 상기 1차 사용자 단말기의 통신에 장애가 발생할 확률(
상기 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 사용중이고 상기 오버레이 모드에 따라 상기 데이터를 전송하던 송수신부가 상기 오버레이 모드에 따라 상기 데이터의 전송을 계속하는 경우 상기 1차 사용자 단말기의 통신에 장애가 발생할 확률(
상기 하이브리드 레이트에 따라 달라지는 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템.The method of claim 4, wherein the average starting rate (μ p ) is
Probability that a failure occurs in communication of the primary user terminal when the transceiver transmits the data according to the underlay mode (
A detection error probability (p m ) that is a probability that the determination unit determines that the primary user terminal is not in use when the primary user terminal is using the frequency;
Probability that a failure occurs in the communication of the primary user terminal when the primary user terminal is using the frequency and the transmission / reception unit, which has been transmitting the data according to the overlay mode, stops transmitting the data.
The probability that a failure occurs in the communication of the primary user terminal when the primary user terminal is using the frequency and the transmitting / receiving unit transmitting the data according to the overlay mode continues to transmit the data according to the overlay mode (
A hybrid cognitive radio communication system that depends on the hybrid rate.
상기 제어부는 상기 동작 모드가 언더레이 모드인 경우 상기 1차 사용자 단말기 측에서 감지되는 간섭(βp)을 주기적으로 모니터링하고
상기 평균 출발률(μs)은 상기 제어부가 상기 간섭(βp)을 주기적으로 모니터링하는 것에 의해 상기 송수신부의 상기 데이터의 전송이 지연될 확률인 페널티(ρ)를 1에서 뺀 값, 상기 하이브리드 레이트 및 상기 송수신부가 상기 언더레이 모드에 따라 상기 데이터를 전송하는 경우 상기 데이터의 평균 전송 성공률(
The controller periodically monitors the interference β p sensed by the primary user terminal when the operation mode is an underlay mode.
The average starting rate (μ s ) is a value obtained by subtracting a penalty (ρ), which is a probability that the transmission of the data of the transceiver unit is delayed by the controller periodically monitoring the interference β p , the hybrid rate. And an average transmission success rate of the data when the transceiver transmits the data according to the underlay mode.
상기 간섭 온도가 감소하면 상기 하이브리드 레이트는 감소하는 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템.The method of claim 5,
The hybrid rate decreases when the interference temperature decreases.
상기 간섭 온도가 증가하면 상기 하이브리드 레이트의 범위는 줄어드는 하이브리드 인지 라디오 통신 시스템.The method of claim 5,
And the range of the hybrid rate decreases as the interference temperature increases.
상기 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 미사용중이라고 판단된 경우 동작 모드가 오버레이 모드가 되도록 상기 동작모드를 제어하는 단계;
상기 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 사용중이라고 판단된 경우 상기 동작 모드가 언더레이 모드가 되도록 상기 동작 모드를 제어하는 단계; 및
상기 동작 모드에 따라 데이터를 송신하는 단계를 포함하고,
상기 동작 모드가 언더레이 모드가 되도록 상기 동작 모드를 제어하는 단계는 상기 동작 모드가 상기 오버레이 모드인 경우 상기 동작 모드가 상기 오버레이 모드에서 상기 언더레이 모드로 전환되도록 하고, 상기 동작 모드가 상기 오버레이 모드에서 상기 언더레이 모드로 전환될 확률인 하이브리드 레이트에 따라 상기 오버레이 모드에서 상기 언더레이 모드로 전환되도록 하는 하이브리드 인지 라디오 통신 방법.Determining whether a primary user terminal that communicates using a predetermined frequency preferentially is using the frequency;
Controlling the operation mode such that the operation mode becomes an overlay mode when the primary user terminal determines that the frequency is not in use;
Controlling the operation mode such that the operation mode becomes an underlay mode when it is determined that the primary user terminal is using the frequency; And
Transmitting data in accordance with the operation mode;
Controlling the operation mode such that the operation mode is an underlay mode causes the operation mode to switch from the overlay mode to the underlay mode when the operation mode is the overlay mode, and the operation mode is the overlay mode. And switching from the overlay mode to the underlay mode according to a hybrid rate that is a probability of switching to the underlay mode in.
상기 데이터의 전송 성공률인 평균 출발률(μs)이 최대가 되고, 상기 1차 사용자 단말기의 단말기가 송신하는 데이터의 전송 성공률인 평균 출발률(μp)이 상기 1차 사용자 단말기가 송신하는 데이터의 전송 성공률의 최저값인 타깃 출발률 이상이 되도록 하는 값을 갖는 하이브리드 인지 라디오 통신 방법.The method of claim 13, wherein the hybrid rate is
The average start rate (μ s ), which is the transmission success rate of the data, is maximum, and the average start rate (μ p ), which is the transmission success rate of data transmitted by the terminal of the primary user terminal, is the data transmitted by the primary user terminal. A hybrid cognitive radio communication method having a value that is equal to or greater than a target start rate, which is a lowest value of a transmission success rate of.
상기 동작 모드가 언더레이 모드인 경우 상기 1차 사용자 단말기 측에서 감지되는 간섭(βp)을 주기적으로 모니터링하는 단계; 및
상기 간섭(βp)이 미리 정해진 간섭 온도 이하가 되도록 상기 데이터를 송신하는 신호 출력 세기인 언더레이 전송 파워(Ps underlay)를 설정하는 단계를 더 포함하고,
상기 데이터를 송신하는 단계는 상기 언더레이 전송 파워(Ps underlay)에 따라 상기 데이터를 송신하는 하이브리드 인지 라디오 통신 방법.The method of claim 13, wherein the hybrid cognitive radio communication method is
Periodically monitoring interference (β p ) detected by the primary user terminal when the operation mode is an underlay mode; And
Setting an underlay transmission power (P s underlay ), which is a signal output strength for transmitting the data such that the interference β p is below a predetermined interference temperature,
And transmitting the data comprises transmitting the data according to the underlay transmission power (P s underlay ).
상기 오버레이 전송 파워(Ps overlay)는 상기 1차 사용자 단말기의 단말기가 송신하는 데이터의 전송 성공률의 최저값인 타깃 출발률과 상기 하이브리드 레이트에 따라 달라지는 하이브리드 인지 라디오 통신 방법.The method of claim 13, wherein the transmitting of the data comprises transmitting the data according to an overlay transmission power P s overlay which is a signal output strength for transmitting the data when the operation mode is the overlay mode.
The overlay transmit power (P s overlay ) is a hybrid cognitive radio communication method that varies depending on the target start rate and the hybrid rate, the lowest value of the success rate of transmission of data transmitted by the terminal of the primary user terminal.
상기 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 사용중인 경우 상기 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 미사용중이라고 판단될 확률인 탐지 오류 확률(pm);
상기 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 사용중이고 상기 오버레이 모드에 따라 전송되던 데이터의 전송이 중단될 경우 상기 1차 사용자 단말기의 통신에 장애가 발생할 확률(
상기 1차 사용자 단말기가 상기 주파수를 사용중이고 상기 오버레이 모드에 따라 전송되던 데이터가 상기 오버레이 모드에 따라 계속해서 전송되는 경우 상기 1차 사용자 단말기의 통신에 장애가 발생할 확률(
상기 하이브리드 레이트에 따라 달라지는 하이브리드 인지 라디오 통신 방법.15. The method of claim 14, wherein the average starting rate (μ p ) is the probability that a failure occurs in the communication of the primary user terminal to which the data is transmitted according to the underlay mode (
A detection error probability (p m ), which is a probability that the primary user terminal is determined that the frequency is not in use when the primary user terminal is using the frequency;
The probability that a failure occurs in the communication of the primary user terminal when the primary user terminal is using the frequency and transmission of data transmitted according to the overlay mode is stopped (
Probability that a failure occurs in communication of the primary user terminal when the primary user terminal is using the frequency and data transmitted according to the overlay mode continues to be transmitted according to the overlay mode (
A hybrid cognitive radio communication method that depends on the hybrid rate.
상기 동작 모드가 언더레이 모드인 경우 상기 1차 사용자 단말기 측에서 감지되는 간섭(βp)을 주기적으로 모니터링하는 단계;를 더 포함하고
상기 평균 출발률(μs)은 상기 주기적인 모니터링에 의해 상기 데이터의 전송이 지연될 확률인 페널티(ρ)를 1에서 뺀 값, 상기 하이브리드 레이트 및 상기 언더레이 모드에 따라 상기 데이터가 전송되는 경우 상기 데이터의 평균 전송 성공률(
And periodically monitoring the interference β p sensed by the primary user terminal when the operation mode is an underlay mode.
The average starting rate μ s is a value obtained by subtracting a penalty ρ, which is a probability that the transmission of the data is delayed by the periodic monitoring, when the data is transmitted according to the hybrid rate and the underlay mode. Average transmission success rate of the data (
상기 간섭 온도가 감소하면 상기 하이브리드 레이트는 감소하는 하이브리드 인지 라디오 통신 방법.16. The method of claim 15,
And the hybrid rate decreases when the interference temperature decreases.
상기 간섭 온도가 증가하면 상기 하이브리드 레이트의 범위는 줄어드는 하이브리드 인지 라디오 통신 방법.16. The method of claim 15,
And the range of the hybrid rate decreases as the interference temperature increases.
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