KR20230094923A - Interference analysis-based radio resource reconstruction system and radio resource reconstruction method in space-time and frequency domain - Google Patents

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KR20230094923A
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Abstract

본 발명은 CR 네트워크 망을 구성하는 적어도 하나 이상의 CR 유저노드에서의 간섭분석 기반의 무선 자원 재구성 방법에 관한 것으로, 채널 이용 상태정보에 기초하여 공간 영역 상에 존재하는 기존 사용자의 수와 분포를 산출하는 단계; 상기 기존 사용자의 수와 분포에 기초하여 간섭환경 시나리오를 모델링하는 단계; 모델링된 간섭환경 시나리오를 기초로 상기 기존 사용자에게 간섭영향을 미칠 확률인 간섭확률을 산출하는 단계; 상기 간섭확률을 기초로 상기 기존 사용자가 수신하는 수신전력이 미리 설정되는 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하는 단계; 및 상기 간섭보호 기준의 충족여부에 기초하여 전송전력을 제어하는 단계를 포함한다. 이에 의해 시공간 및 주파수 영역에서 다수의 CR 사용자가 존재하는 스몰셀들 간 상호공존 가능한 스펙트럼 자원관리를 통해 유휴 채널의 주파수 사용률을 높이고 서비스 품질을 보장할 수 있다.The present invention relates to a radio resource reconfiguration method based on interference analysis in at least one CR user node constituting a CR network, which calculates the number and distribution of existing users existing in a spatial domain based on channel use state information doing; modeling an interference environment scenario based on the number and distribution of the existing users; Calculating an interference probability, which is a probability of having an interference effect on the existing user, based on the modeled interference environment scenario; determining whether the received power received by the existing user satisfies a preset interference protection criterion based on the interference probability; and controlling transmission power based on whether the interference protection criterion is satisfied. Accordingly, it is possible to increase the frequency utilization rate of an idle channel and to ensure service quality through spectrum resource management capable of mutual coexistence among small cells in which a plurality of CR users exist in the space-time and frequency domains.

Description

시공간 및 주파수 영역에서 간섭분석 기반의 무선 자원 재구성 시스템 및 무선 자원 재구성 방법{INTERFERENCE ANALYSIS-BASED RADIO RESOURCE RECONSTRUCTION SYSTEM AND RADIO RESOURCE RECONSTRUCTION METHOD IN SPACE-TIME AND FREQUENCY DOMAIN}Radio resource reconstruction system and radio resource reconstruction method based on interference analysis in space-time and frequency domains

본 발명은 간섭분석 기반의 무선 자원 재구성 장치 및 무선 자원 재구성 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 최적의 무선 자원 관리를 통해 유휴채널의 주파수 사용률을 높이고 서비스 품질을 보장할 수 있는 간섭분석 기반의 무선 자원 재구성 시스템 및 무선 자원 재구성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an interference analysis-based radio resource reconfiguration apparatus and radio resource reconfiguration method, and more particularly, to an interference analysis-based radio resource reconfiguration method capable of increasing the frequency utilization rate of an idle channel and guaranteeing service quality through optimal radio resource management. It relates to a reconfiguration system and a radio resource reconfiguration method.

최근 사물인터넷(IoT, Internet Of Things) 발달에 따라 다양한 IoT 기기에서 생성되는 방대한 데이터를 효과적으로 처리하기 위한 컴퓨팅 기술의 패러다임 전환이 빠르게 일어나고 있다. 조사기관에 따르면 2025년까지 인터넷 연결 IoT 기기가 79.4제타바이트에 가까운 데이터를 생성할 것으로 예상되어 스마트 기기에서 IoT를 구성하는 기계, 센서, 카메라에 이르기까지 주요 엔드-엔드(end-end) 단말기에 상당한 변화가 있을 것으로 예상된다. With the recent development of the Internet of Things (IoT), a paradigm shift in computing technology is rapidly taking place to effectively process the vast amount of data generated by various IoT devices. According to research institutes, Internet-connected IoT devices are expected to generate close to 79.4 zettabytes of data by 2025, which is essential for key end-end terminals, from smart devices to machines, sensors, and cameras that make up the IoT. Significant changes are expected.

한편 일각에서는 엔터프라이즈(enterprise) 생성 데이터의 약 10%가 이미 중앙 집중식 데이터 센터 또는 클라우드 외부에서 처리되고 있으며 이 수치가 2025년에는 약 75%에 이를 것으로 예측하고 있다. 이러한 중앙 집중식 컴퓨팅 구조의 클라우드 컴퓨팅은 실시간 처리가 필요한 스마트 공장, 스마트 농장(Farm), 자율주행차 등 다양한 IoT 서비스를 수용하는데 한계가 있음을 시사한다. Meanwhile, some predict that around 10% of enterprise-generated data is already processed outside a centralized data center or cloud, and that figure will reach around 75% by 2025. This centralized computing structure suggests that cloud computing has limitations in accommodating various IoT services such as smart factories, smart farms, and autonomous vehicles that require real-time processing.

따라서 기하급수적으로 증가하는 데이터량 및 네트워크 트래픽에 기반한 클라우드 서버의 과부하 위험으로 인해, 무선 액세스 네트워크 내의 기존 원격 클라우드에서 네트워크 엣지(edge)로의 컴퓨팅 전환은 새로운 패러다임으로서 화두가 될 것으로 예상된다. Therefore, due to the risk of overloading cloud servers based on the exponentially increasing amount of data and network traffic, the computing shift from the existing remote cloud within the wireless access network to the network edge is expected to become a hot topic as a new paradigm.

이러한 엣지 컴퓨팅은 연산과 데이터 스토리지를 데이터 소스에 더 가깝게 하는 분산 컴퓨팅 패러다임으로서, 사용자가 사용하는 단말기와 가까운 위치에서 컴퓨팅 서비스를 처리하면 보다 빠르고 안정적인 서비스를 받을 수 있고, 유연한 하이브리드 클라우드 컴퓨팅의 혜택을 누릴 수 있게 된다. Edge computing is a distributed computing paradigm that brings computation and data storage closer to the data source. When computing services are processed close to the terminal used by users, they can receive faster and more stable services and benefit from flexible hybrid cloud computing. be able to enjoy

특히 IoT를 활용한 스마트 공장의 실시간 데이터 처리와 의사결정에 필요한 대기시간이 길어지는 문제를 극복하는데 효과적이고 센싱 데이터 수집과 분석을 통한 실시간 의사 결정도 지원한다는 장점이 있다. In particular, it is effective in overcoming the problem of long waiting times required for real-time data processing and decision-making in smart factories using IoT, and has the advantage of supporting real-time decision-making through sensing data collection and analysis.

하지만 실시간으로 기계형 장치(MTD, Machine Type Device) 작동이 필요한 동적 스펙트럼 환경에서 엣지 컴퓨팅의 제한된 주파수 자원은 빈번한 주파수 핸드오프(handoff)를 유발하고, 다른 동종 네트워크와의 간섭으로 인해 심각한 성능 저하가 발생한다는 문제가 있다. However, in a dynamic spectrum environment that requires machine type device (MTD) operation in real time, the limited frequency resources of edge computing cause frequent frequency handoffs and serious performance degradation due to interference with other networks of the same type. There is a problem that occurs.

따라서 채널 상태 정보와 같은 시간 변동 파라미터에 기초해 동적으로 무선 자원 분배가 최적화되어야 할 필요가 있다. 이에 종래에는 동적 스펙트럼 환경에서 유휴 채널을 유추하기 위해 주파수 통계를 나타내는 이력 데이터에 기초한 점유 확률 및 상태 전환 확률을 사용해 기존 사용자의 사용 패턴을 학습하거나, 현재 사용자에 대한 간섭 없이 지속적인 의사소통을 가능하게 하기 위해 주파수 감지에 기초한 반응형 핸드오프 방법과 백업 채널 목록을 이용한 사전 핸드오프 방법을 사용하고 있다. Accordingly, radio resource distribution needs to be dynamically optimized based on time variation parameters such as channel state information. Therefore, conventionally, in order to infer idle channels in a dynamic spectrum environment, occupancy probabilities and state transition probabilities based on historical data representing frequency statistics are used to learn the usage patterns of existing users or to enable continuous communication without interference with the current users. To do this, a reactive handoff method based on frequency detection and a pre-handoff method using a backup channel list are used.

하지만 이러한 종래의 스펙트럼 자원관리는 주파수 영역에서 CR(cognitive radio) 사용자에 대한 스펙트럼 방사 마스크 규격을 비롯하여 공간영역에서 기존 사용자와 CR 사용자 간 채널 경로 상 다양한 전파 전달 특성을 고려하지 않는다는 문제가 있는 물론 다양한 크기의 스몰셀 확산에 따른 셀 간 간섭신호 증가에 효율적으로 대처 가능한 간섭관리가 존재하지 않는다. However, such conventional spectrum resource management has a problem in that it does not consider spectral radiation mask specifications for CR (cognitive radio) users in the frequency domain and various propagation characteristics of radio waves on channel paths between existing users and CR users in the spatial domain. There is no interference management that can efficiently cope with the increase in inter-cell interference signals due to the spread of small cells.

따라서 최대 전송전력으로 유휴 채널을 이용하는 CR 사용자와 인접한 대역 및 영역에 존재하는 기존 사용자에게 심각한 간섭영향을 미칠 수 있으며 유휴채널 사용 제한으로 인해 잦은 스펙트럼 핸드오프 동작을 유발한다는 문제가 발생한다. Therefore, there is a problem that a CR user using an idle channel with maximum transmission power may have a serious interference effect on an existing user existing in a band and area adjacent to a CR user, and frequent spectrum handoff operations may occur due to restrictions on use of the idle channel.

한국등록특허공보 제10-0890832호Korean Registered Patent Publication No. 10-0890832

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 시공간 및 주파수 영역에서 다수의 CR 사용자가 존재하는 스몰셀들 간 상호공존 가능한 스펙트럼 자원관리를 통해 유휴 채널의 주파수 사용률을 높이고 서비스 품질을 보장할 수 있는 간섭분석 기반의 무선 자원 재구성 시스템 및 무선 자원 재구성 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to increase the frequency utilization of an idle channel through coexistent spectrum resource management between small cells in which a large number of CR users exist in the space-time and frequency domains. It is to provide an interference analysis-based radio resource reconfiguration system and radio resource reconfiguration method capable of improving service quality and guaranteeing service quality.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 CR 네트워크 망을 구성하는 적어도 하나 이상의 CR 유저노드에서의 간섭분석 기반의 무선 자원 재구성 방법은, 각 채널을 일정시간 간격으로 구획한 타임슬롯(time slot)별로 산출된 채널 이용 상태정보에 기초하여 공간 영역 상에 존재하는 기존 사용자의 수와 분포를 산출하는 단계; 상기 공간 영역 상에 존재하는 기존 사용자의 수와 분포에 기초하여 간섭환경 시나리오를 모델링하는 단계; 모델링된 간섭환경 시나리오를 기초로 상기 기존 사용자에게 간섭영향을 미칠 확률인 간섭확률을 산출하는 단계; 상기 간섭확률을 기초로 상기 기존 사용자가 수신하는 수신전력이 미리 설정되는 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하는 단계; 및 상기 간섭보호 기준의 충족여부에 기초하여 전송전력을 제어하는 단계를 포함한다. In order to achieve the above object, a radio resource reconfiguration method based on interference analysis in at least one CR user node constituting a CR network according to an embodiment of the present invention includes time slots (time slots in which each channel is partitioned at regular time intervals). Calculating the number and distribution of existing users existing in a spatial domain based on channel use state information calculated for each time slot; modeling an interference environment scenario based on the number and distribution of existing users existing in the spatial domain; Calculating an interference probability, which is a probability of having an interference effect on the existing user, based on the modeled interference environment scenario; determining whether the received power received by the existing user satisfies a preset interference protection criterion based on the interference probability; and controlling transmission power based on whether the interference protection criterion is satisfied.

또한 상기 전송전력을 제어하는 단계는, 상기 간섭보호 기준을 충족하지 않으면, 상기 모델링된 간섭환경 시나리오에 포함되는 무선 자원을 재구성하기 위한 매개변수를 결정하는 단계; 결정된 매개변수에 기초하여 상기 간섭보호 기준을 충족할 수 있는 전송전력을 산출하는 단계; 및 산출된 전송전력을 유지하는 단계를 포함할 수 있다. The controlling of the transmit power may include determining a parameter for reconstructing a radio resource included in the modeled interference environment scenario when the interference protection criterion is not satisfied; calculating transmission power capable of satisfying the interference protection criterion based on the determined parameter; and maintaining the calculated transmission power.

또한, 상기 산출된 전송전력을 유지하는 단계 이후에 상기 간섭확률을 산출하는 단계, 상기 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하는 단계 및 상기 전송전력을 제어하는 단계를 미리 설정된 주기동안 반복수행할 수 있다. In addition, after the step of maintaining the calculated transmit power, the step of calculating the interference probability, the step of determining whether the interference protection criterion is satisfied, and the step of controlling the transmit power may be repeatedly performed for a preset period.

또한, 상기 무선 자원 재구성 방법은, 상기 기존 사용자의 수와 분포를 산출하는 단계 이전에 수행되는 단계로, 상기 CR 유저노드와 함께 상기 CR 네트워크 망을 구성하는 CR 마스터노드로부터 수신하는 백업 채널 목록에서 선순위 채널의 스펙트럼을 센싱하여 유휴 채널인지 확인하고, 상기 유휴 채널이 아니면 차순위 채널로 변경하여 스펙트럼 핸드오프를 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 산출된 전송전력을 유지하는 단계 이후에 상기 간섭확률을 산출하는 단계 및 상기 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하는 단계를 재수행한 결과, 상기 간섭보호 기준을 충족하지 않으면, 상기 스펙트럼 핸드오프를 수행하는 단계부터 재수행할 수 있다. In addition, the radio resource reconfiguration method is a step performed before the step of calculating the number and distribution of existing users, in a backup channel list received from a CR master node constituting the CR network together with the CR user node. The step of sensing the spectrum of the priority channel to determine whether it is an idle channel and, if not the idle channel, performing spectrum handoff by changing to a next-priority channel, wherein the interference probability is calculated after maintaining the calculated transmission power. As a result of re-performing the calculating step and determining whether the interference protection criterion is satisfied, if the interference protection criterion is not satisfied, the step of performing the spectrum handoff may be re-performed.

또한, 상기 무선 자원을 재구성하기 위한 매개변수를 결정하는 단계는 유전자 알고리즘에 기반하여 수행될 수 있다. Also, the step of determining parameters for reconfiguring the radio resources may be performed based on a genetic algorithm.

또한 상기 간섭환경 시나리오에는, 간섭 송신기, 상기 간섭 송신기에 의해 간섭영향을 받는 상기 기존 사용자에 대응되는 피간섭 수신기 및 상기 피간섭 수신기로 전력을 전송하는 피간섭 송신기가 포함되고, 상기 간섭환경 시나리오를 모델링하는 단계에서는, 상기 피간섭 송신기, 피간섭 수신기 및 간섭 송신기에 대한 매개변수와 특정 거리 및 위치, 지형, 지물 중 적어도 하나를 포함하는 무선 자원에 따른 전파 손실 모델을 정의할 수 있다. In addition, the interference environment scenario includes an interference transmitter, an interfered receiver corresponding to the existing user affected by interference by the interference transmitter, and an interference prevented transmitter that transmits power to the interfered receiver. In the modeling step, a propagation loss model according to radio resources including at least one of parameters of the interfered transmitter, the interfered receiver, and the interfering transmitter, a specific distance and position, topography, and features may be defined.

또한 상기 간섭확률을 산출하는 단계에서는, 상기 피간섭 수신기가 수신하는 수신전력을 산출하고, 산출된 수신전력에 기초하여 상기 간섭확률을 산출하며, 상기 수신전력은, 상기 피간섭 송신기로부터 상기 피간섭 수신기로 유입되는 수신전력인 dRSS(desired Received Signal Strength)와 상기 간섭 송신기로부터 상기 피간섭 수신기로 유입되는 수신전력인 iRSS(interfered Received Signal Strength)을 포함할 수 있다. In addition, in the step of calculating the interference probability, the received power received by the interfered receiver is calculated, the interference probability is calculated based on the calculated received power, and the received power is calculated from the interfered transmitter. Desired Received Signal Strength (dRSS), which is received power flowing into a receiver, and Interfered Received Signal Strength (iRSS), which is received power flowing from the interfering transmitter to the interfered receiver, may be included.

또한, 상기 간섭환경 시나리오를 모델링하는 단계, 상기 간섭확률을 산출하는 단계는 몬테카를로 알고리즘에 기반하여 수행될 수 있다. In addition, the step of modeling the interference environment scenario and the step of calculating the interference probability may be performed based on a Monte Carlo algorithm.

한편 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 CR 네트워크 망을 구성하는 적어도 하나 이상의 CR 유저노드와 CR 마스터노드를 포함하는 무선 자원 재구성 시스템에서, 상기 CR 유저노드는, 각 채널을 일정시간 간격으로 구획한 타임슬롯(time slot)별로 산출된 채널 이용 상태정보에 기초하여 공간 영역 상에 존재하는 기존 사용자의 수와 분포를 산출하고, 상기 공간 영역 상에 존재하는 기존 사용자의 수와 분포에 기초하여 간섭환경 시나리오를 모델링하며, 모델링된 간섭환경 시나리오를 기초로 상기 기존 사용자에게 간섭영향을 미칠 확률인 간섭확률을 산출하는 간섭분석부; 및 상기 간섭확률을 기초로 상기 기존 사용자가 수신하는 수신전력이 미리 설정되는 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하고, 상기 간섭보호 기준의 충족여부에 기초하여 전송전력을 제어하는 무선 자원 재구성부를 포함한다. Meanwhile, in a radio resource reconfiguration system including at least one CR user node and a CR master node constituting a CR network according to another embodiment of the present invention for achieving the above object, the CR user node constants each channel. The number and distribution of existing users existing in the spatial domain are calculated based on the channel usage state information calculated for each time slot divided into time intervals, and the number and distribution of existing users existing in the spatial domain an interference analysis unit that models an interference environment scenario based on the interference environment scenario and calculates an interference probability, which is a probability of having an interference effect on the existing user, based on the modeled interference environment scenario; and a radio resource reconfiguration unit determining whether the received power received by the existing user meets a predetermined interference protection criterion based on the interference probability, and controlling transmission power based on whether or not the interference protection criterion is satisfied.

또한 상기 무선 자원 재구성부는, 상기 간섭보호 기준을 충족하지 않으면, 상기 모델링된 간섭환경 시나리오에 포함되는 무선 자원을 재구성하기 위한 매개변수를 결정하고, 결정된 매개변수에 기초하여 상기 간섭보호 기준을 충족할 수 있는 전송전력을 산출하며, 산출된 전송전력을 유지할 수 있다. In addition, the radio resource reconfiguration unit determines a parameter for reconfiguring a radio resource included in the modeled interference environment scenario when the interference protection criterion is not satisfied, and satisfies the interference protection criterion based on the determined parameter. The transmission power that can be transmitted is calculated, and the calculated transmission power can be maintained.

또한 상기 CR 유저노드는, 상기 무선 자원 재구성부를 통해 상기 산출된 전송전력을 유지하도록 한 이후에 상기 간섭분석부를 통해 상기 간섭확률을 산출하고, 상기 피간섭 수신기가 수신하는 수신전력이 상기 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하고, 상기 간섭보호 기준의 충족여부에 기초하여 전송전력을 제어하는 과정이 미리 설정된 주기동안 반복수행되도록 할 수 있다. In addition, the CR user node calculates the interference probability through the interference analyzer after maintaining the calculated transmission power through the radio resource reconfiguration unit, and the received power received by the interference-affected receiver is the interference protection criterion. , and controlling the transmission power based on whether the interference protection criterion is satisfied may be repeatedly performed for a preset period.

또한 상기 CR 유저노드는, 상기 CR 마스터노드로부터 수신하는 백업 채널 목록에서 선순위 채널의 스펙트럼을 센싱하는 스펙트럼 센싱부; 및 상기 스펙트럼 센싱결과에 기초하여 유휴 채널인지 확인하고, 상기 유휴 채널이 아니면 차순위 채널로 변경하여 스펙트럼 핸드오프를 수행하는 스펙트럼 핸드오프 수행부를 더 포함할 수 있다. The CR user node may include: a spectrum sensing unit sensing a spectrum of a priority channel in a backup channel list received from the CR master node; and a spectrum handoff performer that determines whether the channel is an idle channel based on the spectrum sensing result, and if the channel is not an idle channel, changes the channel to a next-priority channel to perform spectrum handoff.

또한 상기 CR 유저노드는, 상기 무선 자원 재구성부에서 상기 산출된 전송전력을 유지하는 과정 이후에 상기 간섭분석부를 통해 상기 간섭확률을 산출하는 과정 및 상기 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하는 과정을 재수행한 결과 상기 간섭보호 기준을 충족하지 않으면, 상기 스펙트럼 핸드오프 수행부에서 상기 스펙트럼 핸드오프를 수행하는 과정부터 재수행할 수 있다. In addition, the CR user node, after the process of maintaining the calculated transmit power in the radio resource reconfiguration unit, re-performs the process of calculating the interference probability through the interference analysis unit and the process of determining whether the interference protection criterion is satisfied. Result If the interference protection criterion is not satisfied, the process of performing the spectrum handoff in the spectrum handoff unit may be repeated.

또한 상기 무선 자원 재구성부는, 상기 무선자원을 재구성하기 위한 매개변수를 결정하기 위해 유전자 알고리즘을 사용할 수 있다. Also, the radio resource reconfiguration unit may use a genetic algorithm to determine parameters for reconfiguring the radio resources.

또한 상기 간섭환경 시나리오에는, 간섭 송신기, 상기 간섭 송신기에 의해 간섭영향을 받는 상기 기존 사용자에 대응되는 피간섭 수신기 및 상기 피간섭 수신기로 전력을 전송하는 피간섭 송신기가 포함되고, 상기 간섭분석부에서의 상기 간섭환경 시나리오의 모델링은, 상기 피간섭 송신기, 피간섭 수신기 및 간섭 송신기에 대한 매개변수와 특정 거리 및 위치, 지형, 지물 중 적어도 하나를 포함하는 무선 자원에 따른 전파 손실 모델을 정의할 수 있다. In addition, the interference environment scenario includes an interference transmitter, an interfered receiver corresponding to the existing user affected by interference by the interference transmitter, and an interfered transmitter transmitting power to the interfered receiver, and in the interference analysis unit The modeling of the interference environment scenario of can define a propagation loss model according to radio resources including at least one of parameters and a specific distance and location, topography, and feature for the interfering transmitter, the non-interfering receiver, and the interfering transmitter. there is.

또한, 상기 간섭분석부는, 상기 피간섭 수신기가 수신하는 수신전력을 산출하고, 산출된 수신전력에 기초하여 상기 간섭확률을 산출하며, 상기 수신전력은, 상기 피간섭 송신기로부터 상기 피간섭 수신기로 유입되는 수신전력인 dRSS(desired Received Signal Strength)와 상기 간섭 송신기로부터 상기 피간섭 수신기로 유입되는 수신전력인 iRSS(interfered Received Signal Strength)을 포함할 수 있다. In addition, the interference analysis unit calculates received power received by the interfered receiver, calculates the interference probability based on the calculated received power, and the received power flows from the interfered transmitter to the interfered receiver. Desired Received Signal Strength (dRSS), which is received power, and Interfered Received Signal Strength (iRSS), which is received power flowing from the interfering transmitter to the interfered receiver.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 간섭분석 기반의 무선 자원 재구성 시스템 및 무선 자원 재구성 방법을 제공함으로써, 시공간 및 주파수 영역에서 다수의 CR 사용자가 존재하는 스몰셀들 간 상호공존 가능한 스펙트럼 자원관리를 통해 유휴 채널의 주파수 사용률을 높이고 서비스 품질을 보장할 수 있다.According to one aspect of the present invention described above, by providing a radio resource reconfiguration system and radio resource reconfiguration method based on interference analysis, spectrum resource management capable of coexistence among small cells in which a plurality of CR users exist in time and frequency domains is provided. Through this, the frequency utilization rate of idle channels can be increased and service quality can be guaranteed.

도 1은 종래의 스펙트럼 자원관리를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 시스템에서의 스펙트럼 자원관리를 설명하기 위한 개략도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 3에 도시된 CR 유저노드의 구체적인 구성을 도시한 블록도,
도 5는 도 4에 도시된 CR 유저노드의 최적화부의 구체적인 구성을 도시한 블록도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 시스템에서 피간섭 링크와 간섭 링크를 설정하는 과정을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 시스템에서 간섭 송신기에 의한 간섭 시나리오를 설명하기 위한 도면,
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 시스템에서 간섭분석을 처리하는 과정을 도시한 도면,
도 10 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 시스템에서 무선자원 재구성을 위한 매개변수를 결정하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 방법을 도시한 도면,
도 15는 도 14의 무선 자원 재구성 방법을 구체적으로 도시한 도면, 그리고,
도 16은 본 발명의 무선 자원 재구성 방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram for explaining conventional spectrum resource management;
2 is a schematic diagram for explaining spectrum resource management in a radio resource reconfiguration system according to an embodiment of the present invention;
3 is a diagram for explaining the configuration of a radio resource reconfiguration system according to an embodiment of the present invention;
4 is a block diagram showing a specific configuration of the CR user node shown in FIG. 3;
5 is a block diagram showing a specific configuration of an optimization unit of a CR user node shown in FIG. 4;
6 is a diagram illustrating a process of setting an anti-interfering link and an interfering link in a radio resource reconfiguration system according to an embodiment of the present invention;
7 is a diagram for explaining an interference scenario by an interference transmitter in a radio resource reconfiguration system according to an embodiment of the present invention;
8 and 9 are diagrams illustrating a process of processing interference analysis in a radio resource reconstruction system according to an embodiment of the present invention;
10 to 13 are views for explaining a process for determining parameters for radio resource reconfiguration in a radio resource reconfiguration system according to an embodiment of the present invention;
14 is a diagram showing a radio resource reconfiguration method according to an embodiment of the present invention;
15 is a diagram specifically showing the radio resource reconfiguration method of FIG. 14, and
16 is a diagram for explaining the effect of the radio resource reconfiguration method of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The detailed description of the present invention which follows refers to the accompanying drawings which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable one skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other but are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in another embodiment without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. Additionally, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all equivalents as claimed by those claims. Like reference numbers in the drawings indicate the same or similar function throughout the various aspects.

본 발명에 따른 구성요소들은 물리적인 구분이 아니라 기능적인 구분에 의해서 정의되는 구성요소들로써 각각이 수행하는 기능들에 의해서 정의될 수 있다. 각각의 구성요소들은 하드웨어 또는 각각의 기능을 수행하는 프로그램 코드 및 프로세싱 유닛으로 구현될 수 있을 것이며, 두 개 이상의 구성요소의 기능이 하나의 구성요소에 포함되어 구현될 수도 있을 것이다. 따라서 이하의 실시예에서 구성요소에 부여되는 명칭은 각각의 구성요소를 물리적으로 구분하기 위한 것이 아니라 각각의 구성요소가 수행되는 대표적인 기능을 암시하기 위해서 부여된 것이며, 구성요소의 명칭에 의해서 본 발명의 기술적 사상이 한정되지 않는 것임에 유의하여야 한다.Components according to the present invention are components defined by functional division rather than physical division, and may be defined by the functions each performs. Each of the components may be implemented as hardware or program codes and processing units that perform respective functions, and the functions of two or more components may be implemented by being included in one component. Therefore, the names given to the components in the following embodiments are not to physically distinguish each component, but to imply the representative function performed by each component, and the names of the components indicate the present invention. It should be noted that the technical idea of is not limited.

이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 종래의 스펙트럼 자원관리를 설명하기 위한 도면으로, 기존의 스펙트럼 자원관리는 시간 및 주파수 영역에서 백업채널 목록을 통해 유휴채널을 감지하고, 이렇게 감지된 유휴채널을 신속한 핸드오프 동작을 수행하게 된다. 1 is a diagram for explaining conventional spectrum resource management. The conventional spectrum resource management detects an idle channel through a backup channel list in time and frequency domains, and performs a quick handoff operation on the detected idle channel. do.

하지만 기존의 경우 주파수 영역에서 CR 유저노드(100)에 대한 스펙트럼 방사 마스크 규격을 비롯하여 공간영역에서 기존 사용자와 CR 유저노드(100)간 채널 경로 상 다양한 전파 전달 특성을 고려하지 않는다는 문제가 있다. However, in the conventional case, there is a problem in that the spectral emission mask standard for the CR user node 100 in the frequency domain and various propagation characteristics of radio waves on a channel path between the existing user and the CR user node 100 in the spatial domain are not considered.

또한 다양한 크기의 스몰셀 확산에 따른 셀 간 간섭신호 증가에 효율적으로 대처 가능한 간섭관리 또한 부재한 상태이다. In addition, there is no interference management capable of efficiently coping with the increase in inter-cell interference signals caused by the proliferation of small cells of various sizes.

이에 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 시스템(1, 이하 시스템)은, 이러한 시간만 반영하는 종래의 스펙트럼 자원관리와는 달리 공간영역에서 다수의 CR 유저노드(100)가 존재하는 스몰셀들 간에 상호 공존이 가능하도록 하는 스펙트럼 자원관리를 통해 유휴채널의 주파수 사용률을 높이고, 서비스 품질을 보장할 수 있는 최적의 무선자원 재구성 기술을 제공할 수 있다. Accordingly, the radio resource reconfiguration system (hereinafter referred to as system 1) according to an embodiment of the present invention, unlike the conventional spectrum resource management that reflects only such time, is a small cell in which a plurality of CR user nodes 100 exist in the spatial domain. It is possible to provide an optimal radio resource reconfiguration technology capable of increasing the frequency utilization rate of an idle channel and guaranteeing service quality through spectrum resource management that enables mutual coexistence among devices.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 시스템(1)에서의 스펙트럼 자원관리를 설명하기 위한 개략도이다. 도면에서와 같이 본 시스템(1)은 시공간 및 주파수 영역에서 기존 사용자(IU)와 상호 공존 가능하도록 스펙트럼 자원을 관리하는데, 구체적으로 도 2를 참고하면 n번째 타임슬롯(time slot)에서 전파환경 및 주파수 이격을 고려한 전송 매개변수를 최적화함으로써 최적의 무선자원을 재구성할 수 있게 된다. 이러한 최적의 무선자원 재구성은 백업채널 목록을 이용한 추론과정에서 전달된 채널정보를 기반으로 기존 사용자(IU)에 대한 간섭보호 기준을 만족하는 매개변수를 결정하여 상호 공존이 가능하도록 할 수 있다. 2 is a schematic diagram for explaining spectrum resource management in a radio resource reconfiguration system 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the present system 1 manages spectrum resources so that mutual coexistence with existing users (IU) is possible in the space-time and frequency domains. Specifically, referring to FIG. 2, the radio wave environment and Optimal radio resources can be reconstructed by optimizing the transmission parameters considering the frequency separation. Such optimal radio resource reconstruction can enable mutual coexistence by determining parameters that satisfy the interference protection criteria for the existing user (IU) based on the channel information transmitted in the inference process using the backup channel list.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 시스템(1)의 구성을 설명하기 위한 도면, 도 4는 도 3에 도시된 CR 유저노드(100)의 구체적인 구성을 도시한 블록도, 그리고 도 5는 도 4에 도시된 CR 유저노드(100)의 최적화부(135)의 구체적인 구성을 도시한 블록도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 시스템에서 피간섭 링크와 간섭 링크를 설정하는 과정을 도시한 도면, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 시스템에서 간섭 송신기에 의한 간섭 시나리오를 설명하기 위한 도면, 도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 시스템에서 간섭분석을 처리하는 과정을 도시한 도면, 그리고 도 10 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 시스템에서 무선자원 재구성을 위한 매개변수를 결정하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining the configuration of a radio resource reconfiguration system 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a block diagram showing a specific configuration of the CR user node 100 shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a block diagram showing the specific configuration of the optimizer 135 of the CR user node 100 shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a block diagram showing interference avoiding links and interference in a radio resource reconfiguration system according to an embodiment of the present invention. A diagram showing a process of establishing a link, FIG. 7 is a diagram for explaining an interference scenario by an interference transmitter in a radio resource reconfiguration system according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 8 and 9 are an embodiment of the present invention A diagram showing a process of processing interference analysis in a radio resource reconstruction system according to, and FIGS. 10 to 13 are a process for determining parameters for radio resource reconstruction in a radio resource reconstruction system according to an embodiment of the present invention. It is a drawing for explaining.

시스템(1)은 적어도 하나의 CR 유저노드(CR User, 100)와 CR 마스터 노드(CR Master, 200)를 포함하여 CR(Cognitive Radio)네트워크망을 구성한다. The system 1 configures a CR (Cognitive Radio) network including at least one CR user node (CR User, 100) and a CR master node (CR Master, 200).

여기서 공존 가능하도록, CR 네트워크 망은 IEEE 802.22. 무선지역통신망(WRAN) 표준에 따라 TV 화이트스페이스(TVWS) 대역을 사용하는 기지국이 광대역 접속 지원이 어려운 교회지역의 IoT 기기를 제어하는 인프라 기반의 CR 망일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.To be able to coexist here, the CR network is IEEE 802.22. A base station using a TV white space (TVWS) band according to a wireless local area network (WRAN) standard may be an infrastructure-based CR network that controls IoT devices in church areas where it is difficult to support broadband access, but is not limited thereto.

이때 단일 무선망을 구성하는 각 기지국인 CR 마스터 노드(200)는 인접 채널 및 위치에 존재하는 동일한 유형의 셀 간 자체 공존을 위해 데이터베이스 접촉을 통해 CR 네트워크망 내 주파수 자원을 독립적으로 관리하며, CR 유저노드(100)는 CR 마스터 노드(200)의 관리 하에 있는 단말기로서, CR 네트워크 망 내 유휴 주파수 자원을 기회주의적으로 사용할 수 있다. 그리고 이러한 시스템(1)은 무선 자원 재구성 방법을 수행하기 위한 소프트웨어(어플리케이션)를(을) 통해 제어될 수 있다. At this time, the CR master node 200, which is each base station constituting a single wireless network, independently manages frequency resources within the CR network through database contact for self-coexistence between cells of the same type existing in adjacent channels and locations, and CR The user node 100 is a terminal under the management of the CR master node 200, and may opportunistically use idle frequency resources in the CR network. And this system 1 can be controlled through software (application) for performing the radio resource reconfiguration method.

이를 위해 CR 유저노드(100)는 각각 CR 네트워크망에서의 채널상태를 센싱한 센싱 데이터를 CR 마스터 노드(200) 측으로 전달(① sensing data)하고, CR 마스터노드(100)는 이를 데이터베이스(Database)에 전달하여 저장시킨다. 또한, CR 마스터노드(100)는 일정 주기동안의 CR 네트워크에서의 통계 정보를 나타내는 히스토리 데이터를 데이터베이스 측으로부터 전달받아(② history data) 이를 기초로 백업채널 목록을 생성하고, 이를 CR 유저노드(200) 측에 전달(Backup channel)한다. To this end, each CR user node 100 transmits the sensing data that senses the channel state in the CR network to the CR master node 200 (① sensing data), and the CR master node 100 stores it in a database. forwarded and stored. In addition, the CR master node 100 receives history data representing statistical information in the CR network for a certain period from the database side (② history data), creates a backup channel list based on this, and stores it in the CR user node 200. ) side (backup channel).

또한, CR 유저노드(200)는 일정 주기동안 CR 마스터노드(100)로부터의 백업채널 목록에 기초하여 스펙트럼 센싱(Spectrum sensing) 및 스펙트럼 핸드오프를 수행한다. 이때 스펙트럼 센싱을 수행한 결과 해당 채널이 유휴채널인 것으로 추론되면 해당 유휴채널과 인접한 채널 및 위치에 존재하는 기존 사용자(IU)와의 간섭발생 유무를 확인하고, 간섭이 발생할 것으로 추론되면 유휴채널을 이용할 때 간섭발생이 되지 않도록 하는 간섭보호 기준을 만족할 수 있도록 하는 전송전력을 도출하여 도출된 전송전력으로 통신을 수행하도록 할 수 있다. In addition, the CR user node 200 performs spectrum sensing and spectrum handoff based on the backup channel list from the CR master node 100 during a certain period. At this time, as a result of spectrum sensing, if it is inferred that the corresponding channel is an idle channel, it is determined whether or not there is interference with an existing user (IU) existing in a channel and location adjacent to the idle channel, and if it is inferred that interference will occur, the idle channel is used. It is possible to derive transmission power that satisfies the interference protection criterion to prevent interference, and to perform communication with the derived transmission power.

이를 위해 CR 유저노드(100)는 통신부(110), 제어부(130), 및 저장부(120)를 포함할 수 있다. 통신부(110)는 CR 마스터 노드(200)를 포함하는 외부장치와 각종 정보를 송수신하기 위해 마련되며, 스펙트럼 센싱부(131)로부터의 센싱데이터를 CR 마스터 노드(200) 측에 전송하고, CR 마스터 노드(200)로부터 백업채널 목록을 수신할 수 있다. 저장부(120)는 통신부(110) 및 제어부(130)로부터 송수신되거나 생성된 정보를 저장하기 위해 마련되며 이러한 저장부(120)에는 무선 자원 재구성 방법을 수행하기 위한 소프트웨어(어플리케이션)가 저장될 수 있다. To this end, the CR user node 100 may include a communication unit 110, a control unit 130, and a storage unit 120. The communication unit 110 is provided to transmit/receive various types of information with an external device including the CR master node 200, transmits sensing data from the spectrum sensing unit 131 to the CR master node 200, and transmits the CR master node 200 side. A backup channel list may be received from the node 200 . The storage unit 120 is provided to store information transmitted/received or generated from the communication unit 110 and the control unit 130, and software (application) for performing a radio resource reconfiguration method may be stored in the storage unit 120. there is.

제어부(130)는 스펙트럼 센싱부(131), 스펙트럼 핸드오프 수행부(133) 및 최적화부(135)를 포함할 수 있다. The controller 130 may include a spectrum sensor 131 , a spectrum handoff performer 133 , and an optimizer 135 .

스펙트럼 센싱부(131)는 일정 주기동안 스펙트럼을 감지하여 채널 상태 정보인 센싱데이터를 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 센싱데이터는 시간과 주파수 영역에서의 사용자의 통계적 특성을 나타내는 사용자 활동패턴을 생성하는데 사용될 수 있다. 이러한 스펙트럼 센싱부(131)는 CR 마스터 노드(200)로부터 수신하는 백업 채널 목록에서 선순위 채널의 스펙트럼을 센싱할 수 있다. The spectrum sensing unit 131 may generate sensing data that is channel state information by sensing the spectrum for a predetermined period. The sensing data generated in this way can be used to generate a user activity pattern representing statistical characteristics of the user in the time and frequency domains. The spectrum sensing unit 131 may sense the spectrum of a priority channel in the backup channel list received from the CR master node 200 .

특히 본 발명의 CR 유저노드(100)는 추론엔진으로 구성된 스펙트럼 핸드오프 수행부(133)를 포함하여, 다른 유휴 채널로 스펙트럼 핸드오프 연산을 수행함으로써 기존 사용자를 방해하지 않고 지속적인 통신이 가능하도록 제어할 수 있다. In particular, the CR user node 100 of the present invention includes a spectrum handoff performer 133 composed of an inference engine to perform spectrum handoff operation to another idle channel, thereby enabling continuous communication without disturbing existing users. can do.

보다 구체적으로, 스펙트럼 핸드오프 수행부(133)는 백업채널 목록에서 선순위 채널의 스펙트럼을 센싱한 결과에 기초해 유휴 채널인지 확인하고, 유휴 채널이면 해당 채널을 유지하지만, 유휴 채널이 아니면 차순위 채널로 변경하여 스펙트럼 핸드오프를 수행할 수 있다. More specifically, the spectrum handoff performer 133 determines whether the channel is an idle channel based on a result of sensing the spectrum of a priority channel in the backup channel list, and maintains the channel if it is an idle channel. Spectral handoff can be performed by changing

이때 스펙트럼 핸드오프 수행부(133)는 CR 마스터 노드(200)가 백업채널 목록을 생성하기 위한 제1 주기(학습주기)에 후속하는 제2 주기(추론주기)동안 기설정된 횟수까지 상술한 과정을 반복하여 수행할 수 있다. At this time, the spectrum handoff performing unit 133 performs the above-described process up to a preset number of times during a second cycle (inference cycle) following the first cycle (learning cycle) for the CR master node 200 to generate the backup channel list. It can be done repeatedly.

최적화부(135)는 CR 유저노드(100)가 유휴채널을 사용할 때 기존 사용자에게 심각한 간섭영향을 미치지 않도록 하여 CR 유저노드(100)가 최대 전송전력으로 유휴채널을 사용하도록 하거나, 간섭보호 기준을 만족할 수 있는 전송전력을 사용할 수 있도록 한다. When the CR user node 100 uses the idle channel, the optimizer 135 prevents the CR user node 100 from having a serious interference effect on existing users so that the CR user node 100 uses the idle channel with the maximum transmission power or meets the interference protection standard. Satisfactory transmission power can be used.

구체적으로 이러한 최적화부(135)는 간섭분석부(1351) 및 무선 자원 재구성부(1353)를 포함하여 마련될 수 있다. Specifically, the optimization unit 135 may include an interference analysis unit 1351 and a radio resource reconstruction unit 1353.

간섭분석부(1351)는 스펙트럼 핸드오프 수행부(133)에서 유휴 채널을 확인하면, 각 채널을 일정시간 간격으로 구획한 타임슬롯(time slot)별로 산출된 채널 이용 상태정보에 기초하여 공간 영역 상에 존재하는 기존 사용자의 수와 분포를 산출할 수 있다. When the spectrum handoff unit 133 identifies an idle channel, the interference analyzer 1351 identifies an idle channel in the spatial domain based on channel use state information calculated for each time slot in which each channel is partitioned at regular time intervals. The number and distribution of existing users can be calculated.

그리고 간섭분석부(1351)는 공간 영역 상에 존재하는 기존 사용자의 수와 분포에 기초하여 피간섭 송신기(Wanted Transmitter), 피간섭 수신기(Victim Receiver) 및 간섭 송신기(Interfering Transmitter)를 포함하는 간섭환경 시나리오를 모델링할 수 있다. And the interference analysis unit 1351 includes an interference environment including a wanted transmitter, a victim receiver, and an interfering transmitter based on the number and distribution of existing users existing in the spatial domain. scenarios can be modeled.

이러한 간섭분석부(1351)에서의 간섭환경 시나리오의 모델링은, 도 6을 참고하면 피간섭 송신기(Wanted Transmitter), 피간섭 수신기(Victim Receiver) 및 간섭 송신기(Interfering Transmitter)에 대한 매개변수와 특정 거리 및 위치, 지형, 지물 중 적어도 하나를 포함하는 무선 자원에 따른 전파 손실 모델을 정의하는 것일 수 있다. 여기서 간섭 송신기(Interfering Transmitter)는 기존 사용자 기기, 즉 피간섭 수신기(Victim Receiver)에 간섭 영향을 미치는 CR 유저노드(200)를 의미하는 것일 수 있다.Modeling of the interference environment scenario in the interference analysis unit 1351, referring to FIG. 6, parameters and specific distances for the wanted transmitter, the victim receiver, and the interfering transmitter and defining a propagation loss model according to radio resources including at least one of location, topography, and feature. Here, the interfering transmitter may refer to a CR user node 200 having an interference effect on an existing user device, that is, a victim receiver.

구체적인 예로, 시뮬레이션을 위한 피간섭 링크(상단) 및 간섭 링크(하단)의 매개변수를 다음과 같을 수 있다. As a specific example, the parameters of the interfering link (top) and the interfering link (bottom) for simulation may be as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

또한 간섭분석부(1351)는 모델링된 간섭환경 시나리오를 기초로 피간섭 수신기(Victim Receiver)가 수신하는 수신전력을 산출하고, 산출된 수신전력에 기초하여 간섭확률을 산출할 수 있다. In addition, the interference analyzer 1351 may calculate received power received by a victim receiver based on the modeled interference environment scenario, and calculate an interference probability based on the calculated received power.

간섭분석부(1351)에서 산출되는 수신전력은, 피간섭 송신기(Wanted Transmitter)로부터 피간섭 수신기(Victim Receiver)로 유입되는 수신전력인 dRSS(desired Received Signal Strength)와 간섭 송신기로부터 피간섭 수신기로 유입되는 수신전력인 iRSS(interfered Received Signal Strength)을 포함할 수 있다. The received power calculated by the interference analyzer 1351 is the desired received signal strength (dRSS), which is the received power flowing from the wanted transmitter to the victim receiver, and the incoming power from the interference transmitter to the victim receiver. Interfered Received Signal Strength (iRSS), which is received power, may be included.

이를 위해 간섭분석부(1351)는 몬테카를로 알고리즘에 기반하여 간섭환경 시나리오를 모델링하고, 이를 통해 간섭확률을 산출할 수 있다. To this end, the interference analysis unit 1351 may model an interference environment scenario based on a Monte Carlo algorithm and calculate an interference probability through this.

간섭분석부(1351)에서 수행되는 몬테카를로 알고리즘 기반의 간섭분석은 특정 간섭 시나리오 환경에 적용되는 입력 파라미터를 기반으로 랜덤하게 발생된 전파 전달 관련 표본들을 산출하게 되며, 산출된 표본들을 이용하여 사용자간 간섭확률을 계산할 수 있다.Interference analysis based on the Monte Carlo algorithm performed by the interference analysis unit 1351 calculates randomly generated samples related to propagation of radio waves based on input parameters applied to a specific interference scenario environment, and uses the calculated samples to generate interference between users. probabilities can be calculated.

이러한 간섭분석부(1351)는 사용자 인터페이스부(13511), 이벤트 발생부(13513), 간섭계산부(13515)를 포함할 수 있다. The interference analysis unit 1351 may include a user interface unit 13511, an event generation unit 13513, and an interference calculation unit 13515.

사용자 인터페이스부(13511)는 사용자 정의에 따라 간섭환경 시나리오에서 피간섭원(피간섭 송신기 및 피간섭 수신기) 및 간섭원(간섭 송신기)에 대한 파라미터(예를 들어, 안테나 높이, 전송전력 및 중심 주파수 등)과 특정 거리 및 위치, 지형, 지물 등에 따른 전파 손실 모델을 정의할 수 있다. The user interface unit 13511 configures parameters (eg, antenna height, transmission power, and center frequency) for interference sources (interference transmitters and receivers) and interference sources (interfering transmitters) in an interference environment scenario according to user definition. etc.) and a propagation loss model according to a specific distance and location, topography, feature, etc. can be defined.

이러한 간섭환경 시나리오는 도 6에 도시된 바와 같이 피간섭 링크(Victim link)와 간섭 링크(Interfering link)로 구분될 수 있다. 피간섭 링크(victim link)는 면허 대역에서 특정 위치 및 시간에서 사용중인 기존 사용자를 정의하며, 피간섭 송신기(Wanted Transmitter)와 피간섭 수신기(Victim Receiver)로 구성될 수 있다. 간섭 링크(Interfering link)는 면허 대역에서 CR 기술을 이용한 기회주의적 주파수 이용방식을 통해 특정 시간 및 위치에서 기존 사용자가 사용하지 않는 유휴채널을 일시적으로 점유하여 사용하는 통신을 의미할 수 있으며 피간섭 수신기(Victim Receiver)와 복수의 간섭 송신기(Interfering Transmitter)로 구성될 수 있다. Such an interference environment scenario can be divided into a victim link and an interfering link, as shown in FIG. 6 . A victim link defines an existing user in use at a specific location and time in a licensed band, and may be composed of a wanted transmitter and a victim receiver. Interfering link may refer to communication that temporarily occupies and uses an idle channel not used by an existing user at a specific time and location through an opportunistic frequency use method using CR technology in a licensed band, and an interfering receiver (Victim Receiver) and a plurality of interfering transmitters (Interfering Transmitter).

한편 이벤트 발생부(13513)는 사용자 인터페이스부(13511)에서 생성된 간섭환경 시나리오에 기초하여 시뮬레이션을 수행하여 피간섭 수신기(Victim Receiver)에 유입되는 수신전력을 산출할 수 있다. Meanwhile, the event generation unit 13513 may calculate the received power flowing into the victim receiver by performing a simulation based on the interference environment scenario generated by the user interface unit 13511.

이러한 이벤트 발생부(13513)는 도 6에 도시된 간섭환경 시나리오에서 매개변수로 정의되는 주파수 이격, 공간상 거리와 간섭 송신기(Interfering Transmitter)의 개수, 간섭 송신기(Interfering Transmitter)에 의한 일정수의 이벤트동안 반복적인 시뮬레이션을 통해 피간섭 수신기(Victim Receiver)에 유입되는 피간섭 송신기(Wanted Transmitter)로부터의 수신전력인 dRSS와 간섭 송신기(Interfering Transmitter)로부터의 수신전력인 iRSS를 산출할 수 있다. In the interference environment scenario shown in FIG. 6, the event generating unit 13513 is a frequency separation defined by parameters, a spatial distance, the number of interfering transmitters, and a certain number of events by the interfering transmitters. dRSS, the received power from the Wanted Transmitter flowing into the Victim Receiver, and iRSS, the received power from the Interfering Transmitter, can be calculated through repetitive simulation.

이벤트 발생부(13513)는 피간섭 링크(Victim link)를 구성하는 피간섭 송신기(Wanted Transmitter)와 피간섭 수신기(Victim Receiver)에 대한 전송전력(

Figure pat00003
)과 안테나 이득(
Figure pat00004
)을 정의하며 도심 내 피간섭 송신기(Wanted Transmitter)와 피간섭 수신기(Victim Receiver)간의 거리 및 불특정 다수의 장애 요소들로 인한 전파 환경을 고려한 경로손실(
Figure pat00005
)을 이용하여 하기의 수학식 1과 같이 dRSS를 산출할 수 있다. The event generating unit 13513 transmits power (transmission power for the wanted transmitter and the victim receiver constituting the victim link).
Figure pat00003
) and the antenna gain (
Figure pat00004
), and path loss considering the distance between the wanted transmitter and the victim receiver in the city and the propagation environment due to a number of unspecified obstacle factors (
Figure pat00005
) can be used to calculate dRSS as shown in Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00006
Figure pat00006

그리고 이벤트 발생부(13513)는 도 7에 도시된 바와 같이 주파수 영역에서 발생되는 간섭발생 요인 중 간섭 송신기(Interfering Transmitter)의 완벽하지 못한 펄스형성과 간섭 송신기를 구성하는 개별 소자에서 발생하게 되는 원치않는 방사 구성성분

Figure pat00007
, 간섭 송신기(Interfering Transmitter)와 피간섭 수신기(Victim Receiver) 간의 거리와 전파환경을 고려한 경로손실(
Figure pat00008
) 및 간섭 송신기(Interfering Transmitter)의 전송전력을 이용하여 간섭 송신기(Interfering Transmitter)로부터의 수신전력인
Figure pat00009
를 하기의 수학식 2를 통해 산출할 수 있다. And, as shown in FIG. 7, the event generation unit 13513 generates unwanted pulses generated from imperfect pulse formation of the interfering transmitter and individual elements constituting the interfering transmitter among the factors generating interference in the frequency domain. Radiation component
Figure pat00007
, Path loss considering the distance between the Interfering Transmitter and the Victim Receiver and the propagation environment (
Figure pat00008
) and the received power from the interfering transmitter using the transmission power of the interfering transmitter.
Figure pat00009
Can be calculated through Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00010
+
Figure pat00011
+
Figure pat00012
Figure pat00010
+
Figure pat00011
+
Figure pat00012

그리고 이벤트 발생부(13513)는 서로 다른 채널과 임의의 위치에서 작동하는 n개의 간섭 송신기(Interfering Transmitter)들이 존재하는 경우, 피간섭 수신기(Victim Receiver)로 유입되는 수신 신호전력들의 합은 하기의 수학식 3을 통해 산출될 수 있다. 여기서

Figure pat00013
으로 정의될 수 있다. In addition, the event generation unit 13513 calculates the sum of the received signal powers flowing into the victim receiver when there are n interfering transmitters operating in different channels and arbitrary locations. It can be calculated through Equation 3. here
Figure pat00013
can be defined as

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00014
Figure pat00014

간섭계산부(13515)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 피간섭 수신기(Victim Receiver)의 민감도보다 높은 dRSS(=C) 값을 갖는 N번째 이벤트에서 취득한 iRSS를 사용하여

Figure pat00015
을 계산할 수 있고 피간섭 수신기(Victim Receiver)에 대한 간섭 보호비
Figure pat00016
와 비교한다. As shown in FIGS. 8 and 9, the interference calculator 13515 uses the iRSS obtained from the Nth event having a dRSS (=C) value higher than the sensitivity of the victim receiver.
Figure pat00015
can be calculated and the interference protection ratio for the victim receiver
Figure pat00016
compare with

간섭계산부(13515)는 만약

Figure pat00017
Figure pat00018
보다 큰 경우에는 'Good',
Figure pat00019
Figure pat00020
보다 작은 경우에는 'Interfered'로 간섭발생 유무를 확인하게 되며, 이와 같은 과정은 전체 N개 이벤트 동안 반복적으로 수행할 수 있다. 이벤트가 종료된 후에는 실제 이벤트 개수 중 간섭이 발생된
Figure pat00021
의 확률을 하기 수학식 4를 통해 최종적으로 산출할 수 있다. 이때 실제 이벤트 개수는 앞서 정의한 바와 같이 피간섭 수신기(Victim Receiver)의 민감도보다 높은 dRSS값을 갖는 이벤트 수를 의미할 수 있다. If the interference calculation unit 13515
Figure pat00017
this
Figure pat00018
'Good' if greater than
Figure pat00019
this
Figure pat00020
If it is smaller than 'Interfered', the presence or absence of interference is checked, and this process can be performed repeatedly for all N events. After the event has ended, the number of interferences out of the actual number of events
Figure pat00021
The probability of can be finally calculated through Equation 4 below. In this case, the actual number of events may mean the number of events having a higher dRSS value than the sensitivity of the victim receiver as defined above.

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00022
/
Figure pat00023
Figure pat00022
/
Figure pat00023

한편 무선 자원 재구성부(1353)는 간섭분석부(1351)에서 산출된 간섭확률을 입력값으로 사용하여 피간섭 수신기(Victim Receiver)가 수신하는 수신전력이 미리 설정되는 간섭보호 기준을 충족하는지 판단할 수 있다. Meanwhile, the radio resource reconfiguration unit 1353 uses the interference probability calculated by the interference analysis unit 1351 as an input value to determine whether the received power received by the victim receiver meets a preset interference protection criterion. can

그리고 무선 자원 재구성부(1353)는 간섭보호 기준의 충족여부에 기초하여 전송전력을 제어할 수 있다. Also, the radio resource reconfiguration unit 1353 may control transmission power based on whether or not the interference protection criterion is satisfied.

구체적으로, 이러한 무선 자원 재구성부(1353)는 간섭보호 기준을 충족하지 않으면, 모델링된 간섭환경 시나리오에 포함되는 무선 자원을 재구성하기 위한 매개변수를 결정하고, 결정된 매개변수에 기초하여 간섭보호 기준을 충족할 수 있는 전송전력을 산출할 수 있다. Specifically, the radio resource reconfiguration unit 1353 determines parameters for reconfiguring radio resources included in the modeled interference environment scenario when the interference protection criterion is not satisfied, and determines the interference protection criterion based on the determined parameter. It is possible to calculate the transmission power that can be satisfied.

그리고 무선 자원 재구성부(1353)는 이렇게 산출된 전송전력을 유지하도록 할 수 있으며, 무선자원을 재구성하기 위한 매개변수를 결정하기 위해 도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같이 유전자 알고리즘을 사용할 수 있다. Further, the radio resource reconfiguration unit 1353 may maintain the calculated transmission power, and may use a genetic algorithm as shown in FIGS. 10 to 13 to determine parameters for reconfiguring radio resources.

구체적으로 상술한 바와 같이 몬테카를로 알고리즘에 기반하여 간섭분석부(1351)에서 획득한 간섭확률 결과를 바탕으로 최적의 무선자원 재구성을 위해 사용되는 유전자 알고리즘은 취급 변수들의 생물학적 모델링을 통해 자연적인 진화과정을 모방한 최적화 알고리즘이다. 이러한 유전자 알고리즘은 다윈의 진화론을 기반으로 고려되는 시나리오 환경에서 적응하지 못하는 미약한 종은 도태되고 강한 종은 다음 세대로 남겨질 확률이 크다는 점을 기본 특징으로 한다. Specifically, as described above, the genetic algorithm used for optimal radio resource reconstruction based on the interference probability result obtained by the interference analysis unit 1351 based on the Monte Carlo algorithm is a natural evolutionary process through biological modeling of handling variables. It is an optimization algorithm imitated. The basic feature of this genetic algorithm is that weak species that do not adapt in the scenario environment considered based on Darwin's theory of evolution are eliminated and strong species are highly likely to be left to the next generation.

이와 같은 유전자 알고리즘 구조는 초기 집단(population) 생성, 적합도(fitness) 평가, 기본 유전 연산자(재생산, 교배, 돌연변이)로 구성되어 있다. 따라서 본 발명의 무선 자원 재구성부(1353)는 초기 집단 생성부(13531), 적합도 평가부(13533) 및 유전 연산부(13535)를 포함하여 마련될 수 있다. This genetic algorithm structure consists of initial population generation, fitness evaluation, and basic genetic operators (reproduction, crossover, mutation). Accordingly, the radio resource reconstruction unit 1353 of the present invention may include an initial group generation unit 13531, a fitness evaluation unit 13533, and a genetic operation unit 13535.

도 10은 초기집단을 이용한 간섭분석의 수행 과정을 나타낸 도면으로, 도시된 바와 같이 초기 집단 생성부(13531)는 k세대(k번째 반복횟수)에서의 집단을 나타내는 초기 집단P(k)는 2진 스트링(Binary string)값을 갖는 N개 염색체(Chromosome)개체들의 집합으로 다음과 같이 정의될 수 있다. 10 is a diagram showing a process of performing an interference analysis using an initial group. As shown, the initial group generator 13531 has an initial group P(k) representing a group in k generation (k-th iteration number) is 2 It can be defined as a set of N chromosome individuals having a binary string value as follows.

Figure pat00024
Figure pat00024

여기서

Figure pat00025
는 i번째 염색체로서 탐색 공간상의 한 점을 나타내며, 본 발명의 초기 집단 생성부(13531)는 초기집단 P(k=o)생성을 위해 난수발생기를 이용하여 NL(=집단크기X염색체 길이)개의 이진 정수로 염색체를 초기화하는 무작위 초기화(Random initialization)방식을 이용할 수 있다. here
Figure pat00025
represents a point on the search space as the ith chromosome, and the initial group generation unit 13531 of the present invention uses a random number generator to generate an initial group P (k = o) to generate NL (= group size X chromosome length) A random initialization method that initializes chromosomes with binary integers can be used.

한편 적합도 평가부(13533)는 도 11에서와 같이 우선적으로 초기 집단 내 각각의 염색체들에 대해 복호화과정을 수행하게 되며, 표현형(Phenotype)으로 변환된 입력변수 x를 이용하여 간섭분석을 수행하게 된다. 이후 목적함수 F(x)에 대입하여 입력 변수 x가 얼마나 행에 적합한지 적합도 함수를 통해 계산한다. Meanwhile, as shown in FIG. 11, the fitness evaluation unit 13533 first performs a decoding process on each chromosome in the initial group, and performs an interference analysis using the input variable x converted into a phenotype. . Afterwards, it is substituted into the objective function F(x) to calculate how well the input variable x fits into the row through the fitness function.

이때 적합도 함수는 항상 최대화 문제 형태로 기술되어야 하며 음의 값을 가져서는 안된다. 이에 따라 본 발명에서는 목적함수 F(x)에 적절한 상수

Figure pat00026
를 더한 다음 그 역을 취하는 방법으로 하기의 수학식 5와 같은 적합도 함수를 이용할 수 있다. At this time, the fitness function should always be written in the form of a maximization problem and should not have a negative value. Accordingly, in the present invention, a constant suitable for the objective function F(x)
Figure pat00026
A fitness function such as Equation 5 below may be used as a method of adding and then taking the inverse.

Figure pat00027
Figure pat00027

여기서

Figure pat00028
는 모든 입력 변수 x에 대해
Figure pat00029
>0 관계를 만족시키는 상수로서, 이를 정할 때 항상 F(x)의 최솟값에서 f(x)가 과도하게 큰 값을 갖지 않도록 해야 한다. 그러나 세대 진행과 무관하여
Figure pat00030
를 고정하면 선택압(Selection pressure)이 떨어지기 때문에 본 발명에서는 적합도 스케일링(Scaling window)을 통해 세대가 진행됨에 따라 적응적으로 최적의 입력변수를 적용하도록 하였다. here
Figure pat00028
is for all input variables x
Figure pat00029
As a constant that satisfies the relationship >0, when setting it, always ensure that f(x) does not have an excessively large value at the minimum value of F(x). However, irrespective of generational progression,
Figure pat00030
Since the selection pressure drops when is fixed, the present invention adaptively applies the optimal input variable as the generation progresses through the scaling window.

구체적으로 적합도 스케일링은 상술한 바와 같이 실제 환경에서

Figure pat00031
를 사전에 알기 어렵기 때문에 경험과 실험결과를 바탕으로 충분히 작은 값을 갖는 것이지만 세대 진행과 무관하게
Figure pat00032
을 고정하면 후기 세대에서 선택압이 떨어지는 문제를 갖게 된다. Specifically, fitness scaling is performed in the real environment as described above.
Figure pat00031
Since it is difficult to know in advance, it has a sufficiently small value based on experience and experimental results, but regardless of the generation progress.
Figure pat00032
If , there is a problem that the selection pressure drops in later generations.

이에 본 발명의 적합도 평가부(13533)에서는 과거의 다수 세대 집단에서 목적함수의 최솟값을

Figure pat00033
를 계속 변경해줌으로써 일관된 선택압을 유지할 수 있도록 하고, 사용된 집단의 수를 스케일링 윈도우
Figure pat00034
라고 하였을 때, 크기에 따라 3가지 스케일링 모드로 동작하도록 하며 이는 다음과 같을 수 있다. Accordingly, in the fitness evaluation unit 13533 of the present invention, the minimum value of the objective function in the past multi-generational group is determined.
Figure pat00033
It is possible to maintain a consistent selection pressure by continuously changing
Figure pat00034
, it operates in three scaling modes according to the size, which may be as follows.

Figure pat00035
Figure pat00035

상기 표에서 7은 목적함수의 최솟값

Figure pat00036
가 7인 경우이며, 꼭 이에 한정되는 것은 아니다. In the table above, 7 is the minimum value of the objective function.
Figure pat00036
When is 7, it is not necessarily limited thereto.

한편 유전 연산부(13535)는 적합도 평가에 따라 재생산, 교차 및 돌연변이 연산을 순차적으로 수행할 수 있다. Meanwhile, the genetic operator 13535 may sequentially perform reproduction, crossover, and mutation operations according to the suitability evaluation.

먼저 재생산(reproduction)은 적합도 결과 값을 기반으로 집단 P(k) 내 개체들을 선택하여 교배급원(Mating Pool) P(k+1)을 형성하게 된다. 이러한 선택은 집단 내 약한 개체들은 제거하고 강한 개체를 선택함으로써 집단 내 유전자들이 이후 세대의 집단에서 넓게 퍼지도록 할 수 있다. 재생산 알고리즘을 구현하는 방법에서는 룰렛휠 선택(roulette wheel selection), 토너먼트 선택(Tournament selection), 순위에 기초한 선택(Ranking based selection) 등이 있을 수 있으며, 본 발명에서는 유전자 알고리즘에서 폭넓게 이용되고 있는 룰렛휠 알고리즘을 사용하였으나, 꼭 이제 한정되는 것은 아니며 상술한 다양한 방법 중 하나일 수 있다. First, reproduction selects individuals in the group P(k) based on the fitness result to form a mating pool P(k+1). Such selection can allow the genes in a population to spread widely in the population in subsequent generations by eliminating the weak individuals in the population and selecting for the strong individuals. In the method of implementing the reproduction algorithm, there may be roulette wheel selection, tournament selection, ranking based selection, etc. In the present invention, a roulette wheel widely used in genetic algorithms Although the algorithm was used, it is not necessarily limited now and may be one of the various methods described above.

룰렛휠 알고리즘은 선택 확률의 크기에 따라 이전의 집단에서 염색체를 선택하고 복제할 수 있다. 그러나 유전자를 변경할 수 없기 때문에 집단 내 전체 유전자형의 변화에는 영향을 주지 못한다. 또한 확률적 속성 때문에 선택 과정에서 최적 개체를 선택하지 못할 수도 있다는 단점이 있다. The roulette wheel algorithm can select and clone chromosomes from the previous population according to the size of the selection probability. However, since you cannot change the gene, it does not affect the change in the overall genotype in the population. In addition, there is a disadvantage that the optimal object may not be selected during the selection process due to the stochastic property.

이에 본 발명의 유전 연산부(13535)는 이를 보완하기 위한 방법으로 도 12에 도시된 바와 같이 엘리트 전력(Elitist strategy)을 적용하였으며, 이를 통해 집단 내에서 가장 강한 개체가 다음 세대로 소멸되지 않고 전달되는 것을 보장할 수 있다. Accordingly, the genetic operation unit 13535 of the present invention applies an elite strategy as shown in FIG. 12 as a way to compensate for this, and through this, the strongest individual in the group is passed on to the next generation without disappearing. can guarantee that

한편 유전 연산부(13535)에서 교배(Crossover)는 교배급원으로부터 부모 염색체 쌍을 임의로 선택하고 교배점 이후의 비트들을 서로 교환 결합함으로써 자손을 생성하게 되며 부모 집단의 크기와 같아질 때까지 반복하여 연산하게 된다. 이와 같은 교배 알고리즘을 구현하는 방법으로는 일점교배(One-point Crossover), 다점교배(Multi-point Crossover) 등이 있으며, 본 발명의 유전 연산부(13535)는 일점교배 방식을 통해 자손을 생성하는 것으로 하였으나, 꼭 이에 한정되는 것은 아니다. On the other hand, crossover in the genetic calculation unit 13535 randomly selects parent chromosome pairs from the crossover source and exchanges and combines the bits after the crossover point with each other to create offspring, and the calculation is repeated until the size of the parent group is the same. will do Methods for implementing such a crossover algorithm include one-point crossover, multi-point crossover, and the like. However, it is not necessarily limited thereto.

이러한 일점교배 방식은 흔히 표준교배로도 불리며 유전자 알고리즘의 기본 연산자로서 한 사이클동안 연산은 다음과 같이 3단계로 구분될 수 있다. This one-point crossover method is often referred to as standard crossover, and as a basic operator of the genetic algorithm, the operation during one cycle can be divided into three stages as follows.

Figure pat00037
Figure pat00037

이러한 재생산과 교배 연산과정을 통해 점차 세대 말기에는 서로 유사한 형태를 지닌 염색체들로 진화하게 된다. 그러나 세대 초기에는 유전자의 다양성 결핍으로 인해 준최적해(Optimal Soution) 또는 사점(Dead Corner)에 빠질 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 돌연변이(Mutation)가 이용되며, 유전자 연산부(13535)는 도 13에 도시된 바와 같이 교배 및 돌연변이를 이용하여 교배급원을 생성할 수 있다. Through this reproduction and mating operation process, chromosomes with similar shapes are gradually evolved at the end of the generation. However, at the beginning of the generation, due to the lack of genetic diversity, it may fall into a sub-optimal solution or a dead corner. Therefore, as a way to solve this problem, mutation is used, and the gene operation unit 13535 can generate a crossover source using crossover and mutation, as shown in FIG. 13 .

이러한 돌연변이는 염색체 내의 비트를 돌연변이 확률을 토대로 변경시킴으로써 초기 세대에서 모든 염색체의 특정 비트가 고정되는 것을 방지하는 역할을 수행하게 되며 다음과 같은 3가지 단계로 구분될 수 있다. These mutations play a role in preventing certain bits of all chromosomes from being fixed in the early generation by changing the bits in the chromosome based on the mutation probability, and can be divided into the following three stages.

Figure pat00038
Figure pat00038

이처럼 간섭분석부(1351) 및 무선 자원 재구성부(1353)를 포함하는 최적화부(135)는, 무선 자원 재구성부(1353)를 통해 산출된 전송전력을 유지하도록 한 이후에 간섭분석부(1351)를 통해 간섭확률을 산출하고, 피간섭 수신기(Victim Receiver)가 수신하는 수신전력이 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하고, 간섭보호 기준의 충족여부에 기초하여 전송전력을 제어하는 과정이 미리 설정된 주기동안 반복수행되록 할 수 있다. In this way, the optimization unit 135 including the interference analysis unit 1351 and the radio resource reconstruction unit 1353 maintains the transmission power calculated through the radio resource reconstruction unit 1353, and then the interference analysis unit 1351 During a preset period, the process of calculating the interference probability, determining whether the received power received by the victim receiver meets the interference protection standard, and controlling the transmission power based on whether or not the interference protection standard is satisfied It can be done repeatedly.

또한 최적화부(135)는 무선 자원 재구성부(1353)에서 산출된 전송전력을 유지하는 과정 이후에 간섭분석부(1351)를 통해 간섭확률을 산출하는 과정과 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하는 과정을 재수행한 결과 간섭보호 기준을 충족하지 않으면, 스펙트럼 핸드오프 수행부(133)에서 스펙트럼 핸드오프를 수행하는 과정부터 재수행하도록 할 수 있다. In addition, the optimization unit 135 calculates the interference probability through the interference analysis unit 1351 after the process of maintaining the transmission power calculated by the radio resource reconfiguration unit 1353 and the process of determining whether the interference protection criterion is satisfied. As a result of re-execution, if the interference protection criterion is not satisfied, the spectrum handoff performer 133 may re-perform from the process of performing the spectrum handoff.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 CR 유저노드(100)는 백업채널 목록을 이용한 스펙트럼 센싱을 통해 유휴채널을 추론하고, 만약 기존 사용자가 감지된 경우, 다음 순위에 해당하는 백업채널 선택 및 센싱을 통해 신속한 스펙트럼 핸드오프 동작을 수행할 수 있다. Therefore, the CR user node 100 according to an embodiment of the present invention infers an idle channel through spectrum sensing using a backup channel list, and if an existing user is detected, selects and senses a backup channel corresponding to the next priority. Through this, a rapid spectrum handoff operation can be performed.

특히 본 발명의 CR 유저노드(100)는 최대 전송전력으로 유휴채널 이용 시 간섭보호 기준을 만족하면 현재 이용중인 채널과 전송전력을 유지하지만, 간섭보호 기준을 만족하지 못하면 최적화부(135)를 통해 최적 무선자원 재구성을 통해 간섭보호 기준을 만족하는 전송전력을 도출하고 이를 유지함으로써 다수의 CR 유저가 존재하는 스몰셀들 간에 상호 공존이 가능하도록 할 수 있다. In particular, the CR user node 100 of the present invention maintains the currently used channel and transmission power if the interference protection criteria are satisfied when using an idle channel with maximum transmission power, but if the interference protection criteria are not satisfied, the optimization unit 135 By deriving and maintaining transmission power that satisfies the interference protection criterion through optimal radio resource reconfiguration, it is possible to enable mutual coexistence among small cells in which a plurality of CR users exist.

만약 도출된 전송전력을 유지하였음에도 불구하고 간섭보호 기준을 만족하지 못하면 CR 유저노드(100)는 다음 백업 채널을 선택하여 이상의 과정들을 재수행하며, 이러한 과정들은 미리 설정된 추론주기

Figure pat00039
반복 수행될 수 있다. If the interference protection criterion is not satisfied even though the derived transmit power is maintained, the CR user node 100 selects the next backup channel and performs the above processes again, and these processes are performed at a preset inference period.
Figure pat00039
can be repeated.

이러한 본 발명에 따르면, 종래의 시간만 반영하는 스펙트럼 자원관리와는 달리, 주파수는 물론 공간 영역을 고려함으로써 기존사용자와의 상호 공존이 가능한 스펙트럼 자원관리가 가능하므로 유휴채널의 주파수 사용률을 높일 수 있는 것은 물론, 전파환경 및 주파수 이격을 고려한 전송 매개변수의 최적화를 수행할 수 있게 된다. According to the present invention, unlike the conventional spectrum resource management that reflects only time, spectrum resource management that enables mutual coexistence with existing users is possible by considering the spatial domain as well as the frequency, thereby increasing the frequency utilization rate of idle channels. In addition, it is possible to optimize transmission parameters considering the propagation environment and frequency separation.

한편, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 방법을 도시한 도면, 도 15는 도 14의 무선 자원 재구성 방법을 구체적으로 도시한 도면, 그리고, 도 16은 본 발명의 무선 자원 재구성 방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다.Meanwhile, FIG. 14 is a diagram showing a radio resource reconfiguration method according to an embodiment of the present invention, FIG. 15 is a diagram specifically showing the radio resource reconfiguration method of FIG. 14, and FIG. 16 is a radio resource reconfiguration method of the present invention. It is a drawing for explaining the effect of the method.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 재구성 방법은 도 2 내지 도 13에 도시된 시스템(1)과 실질적으로 동일한 구성 상에서 진행되므로, 도 2 내지 도 13의 시스템(1)과 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략하기로 한다. Since the radio resource reconfiguration method according to an embodiment of the present invention is performed on substantially the same configuration as the system 1 shown in FIGS. 2 to 13, the same components as the system 1 of FIGS. 2 to 13 The same reference numerals are assigned to, and repeated descriptions will be omitted.

본 실시예에 따른 CR 네트워크 망을 구성하는 적어도 하나 이상의 CR 유저노드(100)와 CR 마스터 노드(200)를 포함하는 무선 자원 재구성 시스템에서의 간섭분석 기반의 무선 자원 재구성 방법은, 유휴 채널 확인 및 스펙트럼 핸드오프를 수행하는 단계(S110), 기존 사용자의 수 및 분포를 산출하는 단계(S120), 간섭환경 시나리오를 모델링하는 단계(S130), 간섭확률을 산출하는 단계(S140), 간섭보호 기준의 충족여부를 판단하는 단계(S150) 및 전송전력을 제어하는 단계(S160)를 포함할 수 있다. A radio resource reconfiguration method based on interference analysis in a radio resource reconfiguration system including at least one CR user node 100 and a CR master node 200 constituting a CR network according to the present embodiment includes checking idle channels and Performing spectrum handoff (S110), calculating the number and distribution of existing users (S120), modeling an interference environment scenario (S130), calculating an interference probability (S140), It may include determining whether or not to satisfy (S150) and controlling transmission power (S160).

유휴 채널 확인 및 스펙트럼 핸드오프를 수행하는 단계(S110)에서는, CR 유저노드(100)에서, CR 마스터 노드(200)로부터 수신하는 백업 채널 목록에서 선순위 채널의 스펙트럼을 센싱하여 유휴 채널인지 확인하고, 유휴 채널이 아니면 차순위 채널로 변경하여 스펙트럼 핸드오프를 수행할 수 있다. In the step of checking an idle channel and performing a spectrum handoff (S110), the CR user node 100 senses the spectrum of a priority channel in the backup channel list received from the CR master node 200 to determine whether it is an idle channel, If it is not an idle channel, spectrum handoff can be performed by changing to a next-priority channel.

그리고 기존 사용자의 수 및 분포를 산출하는 단계(S120)에서는 스펙트럼 핸드오프를 수행하는 단계(S110)에서 유휴 채널을 확인하면, CR 유저노드(100)에서, 각 채널을 일정시간 간격으로 구획한 타임슬롯(time slot)별로 산출된 채널 이용 상태정보에 기초하여 공간 영역 상에 존재하는 기존 사용자의 수와 분포를 산출할 수 있다. In the step of calculating the number and distribution of existing users (S120), if idle channels are checked in the step of performing spectrum handoff (S110), the CR user node 100 divides each channel into regular time intervals. The number and distribution of existing users existing in the spatial domain may be calculated based on channel use state information calculated for each time slot.

또한 간섭환경 시나리오를 모델링하는 단계(S130)에서는 CR 유저노드(100)에서, 공간 영역 상에 존재하는 기존 사용자의 수와 분포에 기초하여 피간섭 송신기(Wanted Transmitter), 피간섭 수신기(Victim Receiver) 및 간섭 송신기(Interfering Transmitter)를 포함하는 간섭환경 시나리오를 모델링할 수 있다. In addition, in the step of modeling the interference environment scenario (S130), in the CR user node 100, based on the number and distribution of existing users existing in the spatial domain, a desired transmitter and a victim receiver And an interfering environment scenario including an interfering transmitter may be modeled.

이러한 간섭환경 시나리오를 모델링하는 단계(S130)에서는, 피간섭 송신기(Wanted Transmitter), 피간섭 수신기(Victim Receiver) 및 간섭 송신기(Interfering Transmitter)에 대한 매개변수와 특정 거리 및 위치, 지형, 지물 중 적어도 하나를 포함하는 무선 자원에 따른 전파 손실 모델을 정의할 수 있다. In the step of modeling such an interference environment scenario (S130), at least one of the parameters for the wanted transmitter, the victim receiver, and the interfering transmitter, and a specific distance and location, topography, and feature A propagation loss model according to radio resources including one may be defined.

간섭확률을 산출하는 단계(S140)에서는 CR 유저노드(100)에서, 모델링된 간섭환경 시나리오를 기초로 피간섭 수신기(Victim Receiver)가 수신하는 수신전력을 산출하고, 산출된 수신전력에 기초하여 간섭확률을 산출할 수 있다. In the step of calculating the interference probability (S140), the CR user node 100 calculates the received power received by the Victim Receiver based on the modeled interference environment scenario, and based on the calculated received power, the interference probabilities can be calculated.

간섭확률을 산출하는 단계(S140)에서 산출되는 수신전력은, 피간섭 송신기(Wanted Transmitter)로부터 피간섭 수신기(Victim Receiver)로 유입되는 수신전력인 dRSS(desired Received Signal Strength)와 간섭 송신기(Interfering Transmitter)로부터 피간섭 수신기(Victim Receiver)로 유입되는 수신전력인 iRSS(interfered Received Signal Strength)을 포함할 수 있다. The received power calculated in the step of calculating the interference probability (S140) is the desired received signal strength (dRSS), which is the received power flowing from the wanted transmitter to the victim receiver, and the interfering transmitter (Interfering Transmitter). ), iRSS (Interfered Received Signal Strength), which is the received power flowing into the Victim Receiver.

여기서 간섭환경 시나리오를 모델링하는 단계(S130) 및 간섭확률을 산출하는 단계(S140)는 몬테카를로 알고리즘에 기반하여 수행될 수 있다. Here, the step of modeling the interference environment scenario (S130) and the step of calculating the interference probability (S140) may be performed based on the Monte Carlo algorithm.

그리고 간섭보호 기준의 충족여부를 판단하는 단계(S150)에서는 CR 유저노드(100)에서, 간섭확률을 입력값으로 사용하여 피간섭 수신기(Victim Receiver)가 수신하는 수신전력이 미리 설정되는 간섭보호 기준을 충족하는지 판단할 수 있다.In the step of determining whether the interference protection criterion is satisfied (S150), the CR user node 100 uses the interference probability as an input value to determine the interference protection criterion in which the received power received by the victim receiver is preset. can be judged to be satisfied.

이후 전송전력을 제어하는 단계(S160)에서는 CR 유저노드(100)에서, 간섭보호 기준의 충족여부에 기초하여 전송전력을 제어할 수 있다. Subsequently, in the step of controlling the transmit power (S160), the CR user node 100 may control the transmit power based on whether or not the interference protection criterion is satisfied.

이러한 전송전력을 제어하는 단계(S160)는, 간섭보호 기준을 충족하지 않으면, CR 유저노드(100)에서 상기 모델링된 간섭환경 시나리오에 포함되는 무선 자원을 재구성하기 위한 매개변수를 결정하고, CR 유저노드(100)에서, 결정된 매개변수에 기초하여 간섭보호 기준을 충족할 수 있는 전송전력을 산출하며, CR 유저노드(100)에서, 산출된 전송전력을 유지할 수 있다. In the step of controlling the transmission power (S160), if the interference protection criterion is not satisfied, parameters for reconstructing radio resources included in the modeled interference environment scenario are determined in the CR user node 100, and the CR user The node 100 calculates transmit power capable of satisfying the interference protection criterion based on the determined parameter, and the CR user node 100 can maintain the calculated transmit power.

이때 무선 자원을 재구성하기 위한 매개변수를 결정하는 단계는 유전자 알고리즘에 기반하여 수행될 수 있다. At this time, the step of determining parameters for reconfiguring radio resources may be performed based on a genetic algorithm.

CR 유저노드(100)에서, 산출된 전송전력을 유지하는 단계(S160) 이후에 간섭확률을 산출하는 단계(S140), 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하는 단계(S150) 및 전송전력을 제어하는 단계(S160)를 미리 설정된 주기동안 반복수행할 수 있다. In the CR user node 100, after the step of maintaining the calculated transmit power (S160), the step of calculating the interference probability (S140), the step of determining whether the interference protection criterion is satisfied (S150), and the step of controlling the transmit power (S160) may be repeatedly performed for a predetermined period.

이때 산출된 전송전력을 유지하는 단계(S160) 이후에 간섭확률을 산출하는 단계(S140) 및 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하는 단계(S150)를 재수행한 결과, 간섭보호 기준을 충족하지 않으면, CR 유저노드(100)에서, 스펙트럼 핸드오프를 수행하는 단계(S110)부터 재수행할 수 있다. 이러한 본 발명의 무선 자원 재구성 방법에 대한 보다 구체적인 흐름은 도 15에 도시된 바와 같으며, 도면을 통해 충분히 유추가능한 바 자세한 설명은 생략하기로 한다. At this time, after the step of maintaining the calculated transmission power (S160), the step of calculating the interference probability (S140) and the step of determining whether the interference protection criteria are satisfied (S150) are re-performed. As a result, if the interference protection criteria are not satisfied, CR In the user node 100, spectrum handoff may be performed again from step S110. A more specific flow of the radio resource reconfiguration method of the present invention is as shown in FIG. 15, and since it can be sufficiently inferred through the drawing, a detailed description thereof will be omitted.

도 16은, 스펙트럼 자원관리의 성능을 평가하기 위해 백업 채널 목록을 기반으로 핸드오프 동작 시 본 발명의 최적화 적용 여부에 따라 스펙트럼 자원 관리 기법의 성능을 비교한 결과이다. 도면을 참고하면, 그래프에서 Non optimization에 해당하는 부분은 총 46개의 유휴 채널에서 최대 전송전력(12.6dBm)으로 업링크를 수행하는 IoT 장치가 255개 있을 때 간섭으로 인해 기존 사용자와 인접한 18개의 유휴 채널 사용이 제한됨을 알 수 있다. 16 is a result of comparing performance of spectrum resource management techniques according to whether or not the optimization of the present invention is applied during a handoff operation based on a backup channel list in order to evaluate performance of spectrum resource management. Referring to the figure, the part corresponding to Non-optimization in the graph is 18 idle adjacent to existing users due to interference when there are 255 IoT devices performing uplink with maximum transmit power (12.6dBm) in a total of 46 idle channels. It can be seen that the use of the channel is limited.

반면 본 발명에서와 같이 간섭에 의해 사용지 제한된 18개의 유휴 채널에서 간섭확률 5% 미만의 기준을 만족하도록 간섭 송신기의 송신 전력을 최적화하는 경우, optimization에 해당하는 부분과 같이 원하지 않는 방출 마스크(방사 구성성분)로 인한 주파수 분리에 따라 기존 사용자와 공존할 수 있는 전송 전력이 가장 가까운 채널에 약 5dBm, 두 번째 인접 채널에서 10dBm임을 나타낸다. On the other hand, as in the present invention, when the transmission power of the interference transmitter is optimized to satisfy the criterion of less than 5% interference probability in 18 idle channels whose use is limited due to interference, an unwanted emission mask (radiation According to the frequency separation due to component), the transmit power that can coexist with the existing user is about 5dBm in the nearest channel and 10dBm in the second adjacent channel.

또한 트래픽 환경당 500개의 이력 데이터를 이용하여 도 16에서와 같이 시간대별로 최적화 적용 여부에 따른 평균 스펙트럼 효율을 확인한 결과, 최적화를 적용하면 간섭에 의해 사용이 제한된 유휴 채널을 사용함으로써 스펙트럼 효율이 향상되었음을 확인하였다. In addition, using 500 historical data per traffic environment, as shown in FIG. 16, as a result of checking the average spectral efficiency depending on whether or not optimization was applied for each time period, it was found that when optimization was applied, spectral efficiency was improved by using idle channels whose use was limited due to interference. Confirmed.

이와 같은 본 발명의 무선 자원 재구성 방법은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. The radio resource reconfiguration method of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded in a computer readable recording medium. The computer readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. Program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be those specially designed and configured for the present invention, or those known and usable to those skilled in the art of computer software.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. media), and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like as well as machine language codes such as those produced by a compiler. The hardware device may be configured to act as one or more software modules to perform processing according to the present invention and vice versa.

이상에서는 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.Although various embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and is commonly used in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible by those with knowledge of, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or prospect of the present invention.

100 : CR 유저 노드 110 : 통신부
120 : 저장부 130 : 제어부
131 : 스펙트럼 센싱부 133 : 스펙트럼 핸드오프 수행부
135 : 최적화부 200 : CR 마스터노드
100: CR user node 110: communication unit
120: storage unit 130: control unit
131: spectrum sensing unit 133: spectrum handoff performing unit
135: optimization unit 200: CR master node

Claims (16)

CR 네트워크 망을 구성하는 적어도 하나 이상의 CR 유저노드에서의 간섭분석 기반의 무선 자원 재구성 방법으로서,
각 채널을 일정시간 간격으로 구획한 타임슬롯(time slot)별로 산출된 채널 이용 상태정보에 기초하여 공간 영역 상에 존재하는 기존 사용자의 수와 분포를 산출하는 단계;
상기 공간 영역 상에 존재하는 기존 사용자의 수와 분포에 기초하여 간섭환경 시나리오를 모델링하는 단계;
모델링된 간섭환경 시나리오를 기초로 상기 기존 사용자에게 간섭영향을 미칠 확률인 간섭확률을 산출하는 단계;
상기 간섭확률을 기초로 상기 기존 사용자가 수신하는 수신전력이 미리 설정되는 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하는 단계; 및
상기 간섭보호 기준의 충족여부에 기초하여 전송전력을 제어하는 단계를 포함하는 무선 자원 재구성 방법.
A radio resource reconfiguration method based on interference analysis in at least one CR user node constituting a CR network, comprising:
Calculating the number and distribution of existing users existing in a spatial domain based on channel use state information calculated for each time slot in which each channel is partitioned at regular time intervals;
modeling an interference environment scenario based on the number and distribution of existing users existing in the spatial domain;
Calculating an interference probability, which is a probability of having an interference effect on the existing user, based on the modeled interference environment scenario;
determining whether the received power received by the existing user satisfies a preset interference protection criterion based on the interference probability; and
and controlling transmission power based on whether the interference protection criterion is satisfied.
제1항에 있어서,
상기 전송전력을 제어하는 단계는,
상기 간섭보호 기준을 충족하지 않으면, 상기 모델링된 간섭환경 시나리오에 포함되는 무선 자원을 재구성하기 위한 매개변수를 결정하는 단계;
결정된 매개변수에 기초하여 상기 간섭보호 기준을 충족할 수 있는 전송전력을 산출하는 단계; 및
산출된 전송전력을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 재구성 방법.
According to claim 1,
In the step of controlling the transmission power,
determining parameters for reconstructing radio resources included in the modeled interference environment scenario when the interference protection criterion is not satisfied;
calculating transmission power capable of satisfying the interference protection criterion based on the determined parameter; and
A radio resource reconfiguration method comprising the step of maintaining the calculated transmission power.
제2항에 있어서,
상기 산출된 전송전력을 유지하는 단계 이후에 상기 간섭확률을 산출하는 단계, 상기 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하는 단계 및 상기 전송전력을 제어하는 단계를 미리 설정된 주기동안 반복수행하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 재구성 방법.
According to claim 2,
After the step of maintaining the calculated transmission power, the step of calculating the interference probability, the step of determining whether the interference protection criterion is satisfied, and the step of controlling the transmission power are repeatedly performed for a preset period. Resource reconstruction method.
제2항에 있어서,
상기 무선 자원 재구성 방법은,
상기 기존 사용자의 수와 분포를 산출하는 단계 이전에 수행되는 단계로, 상기 CR 유저노드와 함께 상기 CR 네트워크 망을 구성하는 CR 마스터노드로부터 수신하는 백업 채널 목록에서 선순위 채널의 스펙트럼을 센싱하여 유휴 채널인지 확인하고, 상기 유휴 채널이 아니면 차순위 채널로 변경하여 스펙트럼 핸드오프를 수행하는 단계를 더 포함하고,
상기 산출된 전송전력을 유지하는 단계 이후에 상기 간섭확률을 산출하는 단계 및 상기 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하는 단계를 재수행한 결과, 상기 간섭보호 기준을 충족하지 않으면,
상기 스펙트럼 핸드오프를 수행하는 단계부터 재수행하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 재구성 방법.
According to claim 2,
The radio resource reconfiguration method,
As a step performed before the step of calculating the number and distribution of the existing users, the spectrum of the priority channel is sensed from the backup channel list received from the CR master node constituting the CR network together with the CR user node to determine an idle channel. and, if the channel is not an idle channel, performing spectrum handoff by changing to a next-priority channel;
As a result of re-performing the step of calculating the interference probability and the step of determining whether the interference protection criterion is satisfied after the step of maintaining the calculated transmit power, if the interference protection criterion is not satisfied,
The radio resource reconfiguration method of claim 1 , wherein the step of performing the spectrum handoff is performed again.
제2항에 있어서,
상기 무선 자원을 재구성하기 위한 매개변수를 결정하는 단계는 유전자 알고리즘에 기반하여 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 자원 재구성 방법.
According to claim 2,
The radio resource reconfiguration method, characterized in that the step of determining parameters for reconfiguring the radio resources is performed based on a genetic algorithm.
제1항에 있어서,
상기 간섭환경 시나리오에는,
간섭 송신기, 상기 간섭 송신기에 의해 간섭영향을 받는 상기 기존 사용자에 대응되는 피간섭 수신기 및 상기 피간섭 수신기로 전력을 전송하는 피간섭 송신기가 포함되고,
상기 간섭환경 시나리오를 모델링하는 단계에서는,
상기 피간섭 송신기, 피간섭 수신기 및 간섭 송신기에 대한 매개변수와 특정 거리 및 위치, 지형, 지물 중 적어도 하나를 포함하는 무선 자원에 따른 전파 손실 모델을 정의하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 재구성 방법.
According to claim 1,
In the interference environment scenario,
An interfering transmitter, an interfering receiver corresponding to the existing user affected by the interfering transmitter, and an interfering transmitter transmitting power to the interfering receiver,
In the step of modeling the interference environment scenario,
A radio resource reconfiguration method characterized by defining a propagation loss model according to radio resources including parameters for the interfering transmitter, the non-interfering receiver, and the interfering transmitter, and at least one of a specific distance and position, topography, and feature.
제6항에 있어서,
상기 간섭확률을 산출하는 단계에서는,
상기 피간섭 수신기가 수신하는 수신전력을 산출하고, 산출된 수신전력에 기초하여 상기 간섭확률을 산출하며,
상기 수신전력은,
상기 피간섭 송신기로부터 상기 피간섭 수신기로 유입되는 수신전력인 dRSS(desired Received Signal Strength)와 상기 간섭 송신기로부터 상기 피간섭 수신기로 유입되는 수신전력인 iRSS(interfered Received Signal Strength)을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 재구성 방법.
According to claim 6,
In the step of calculating the interference probability,
Calculate received power received by the interfered receiver, and calculate the interference probability based on the calculated received power;
The received power is
Characterized in that it includes desired received signal strength (dRSS), which is received power flowing from the interfering transmitter to the interfering receiver, and interfered received signal strength (iRSS), which is received power flowing from the interfering transmitter to the interfering receiver. A method for reconfiguring radio resources.
제1항에 있어서,
상기 간섭환경 시나리오를 모델링하는 단계, 상기 간섭확률을 산출하는 단계는 몬테카를로 알고리즘에 기반하여 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 자원 재구성 방법.
According to claim 1,
The modeling of the interference environment scenario and the calculating of the interference probability are performed based on a Monte Carlo algorithm.
CR 네트워크 망을 구성하는 적어도 하나 이상의 CR 유저노드와 CR 마스터노드를 포함하는 무선 자원 재구성 시스템으로서,
상기 CR 유저노드는,
각 채널을 일정시간 간격으로 구획한 타임슬롯(time slot)별로 산출된 채널 이용 상태정보에 기초하여 공간 영역 상에 존재하는 기존 사용자의 수와 분포를 산출하고, 상기 공간 영역 상에 존재하는 기존 사용자의 수와 분포에 기초하여 간섭환경 시나리오를 모델링하며, 모델링된 간섭환경 시나리오를 기초로 상기 기존 사용자에게 간섭영향을 미칠 확률인 간섭확률을 산출하는 간섭분석부; 및
상기 간섭확률을 기초로 상기 기존 사용자가 수신하는 수신전력이 미리 설정되는 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하고, 상기 간섭보호 기준의 충족여부에 기초하여 전송전력을 제어하는 무선 자원 재구성부를 포함하는 무선 자원 재구성 시스템.
A radio resource reconfiguration system including at least one CR user node and a CR master node constituting a CR network,
The CR user node,
The number and distribution of existing users present in the spatial domain are calculated based on the channel usage state information calculated for each time slot in which each channel is partitioned at regular time intervals, and existing users existing in the spatial domain an interference analysis unit that models an interference environment scenario based on the number and distribution of , and calculates an interference probability, which is a probability of having an interference effect on the existing user, based on the modeled interference environment scenario; and
A radio resource comprising a radio resource reconfiguration unit determining whether the received power received by the existing user satisfies a preset interference protection criterion based on the interference probability, and controlling transmission power based on whether the interference protection criterion is satisfied. reconstruction system.
제9항에 있어서,
상기 무선 자원 재구성부는,
상기 간섭보호 기준을 충족하지 않으면, 상기 모델링된 간섭환경 시나리오에 포함되는 무선 자원을 재구성하기 위한 매개변수를 결정하고, 결정된 매개변수에 기초하여 상기 간섭보호 기준을 충족할 수 있는 전송전력을 산출하며, 산출된 전송전력을 유지하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 재구성 시스템.
According to claim 9,
The radio resource reconstruction unit,
If the interference protection criterion is not satisfied, parameters for reconfiguring radio resources included in the modeled interference environment scenario are determined, and transmission power capable of satisfying the interference protection criterion is calculated based on the determined parameters; , Radio resource reconfiguration system, characterized in that for maintaining the calculated transmission power.
제10항에 있어서,
상기 CR 유저노드는,
상기 무선 자원 재구성부를 통해 상기 산출된 전송전력을 유지하도록 한 이후에 상기 간섭분석부를 통해 상기 간섭확률을 산출하고, 상기 간섭환경 시나리오에 포함되는 피간섭 수신기가 수신하는 수신전력이 상기 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하고, 상기 간섭보호 기준의 충족여부에 기초하여 전송전력을 제어하는 과정이 미리 설정된 주기동안 반복수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 재구성 시스템.
According to claim 10,
The CR user node,
After maintaining the calculated transmit power through the radio resource reconfiguration unit, the interference probability is calculated through the interference analysis unit, and the received power received by the interfered receiver included in the interference environment scenario meets the interference protection criterion. The radio resource reconfiguration system characterized in that the process of determining whether the interference protection criterion is met and controlling the transmission power based on whether the interference protection criterion is satisfied is repeatedly performed for a preset period.
제10항에 있어서,
상기 CR 유저노드는,
상기 CR 마스터노드로부터 수신하는 백업 채널 목록에서 선순위 채널의 스펙트럼을 센싱하는 스펙트럼 센싱부; 및
상기 스펙트럼 센싱결과에 기초하여 유휴 채널인지 확인하고, 상기 유휴 채널이 아니면 차순위 채널로 변경하여 스펙트럼 핸드오프를 수행하는 스펙트럼 핸드오프 수행부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 재구성 시스템.
According to claim 10,
The CR user node,
a spectrum sensing unit sensing a spectrum of a priority channel in a backup channel list received from the CR master node; and
The radio resource reconfiguration system of claim 1 , further comprising a spectrum handoff performer for determining whether the channel is idle based on the spectrum sensing result, and performing spectrum handoff by changing the channel to a next-priority channel if the channel is not the idle channel.
제12항에 있어서,
상기 CR 유저노드는,
상기 무선 자원 재구성부에서 상기 산출된 전송전력을 유지하는 과정 이후에 상기 간섭분석부를 통해 상기 간섭확률을 산출하는 과정 및 상기 간섭보호 기준을 충족하는지 판단하는 과정을 재수행한 결과 상기 간섭보호 기준을 충족하지 않으면, 상기 스펙트럼 핸드오프 수행부에서 상기 스펙트럼 핸드오프를 수행하는 과정부터 재수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 재구성 시스템.
According to claim 12,
The CR user node,
After the process of maintaining the calculated transmission power in the radio resource reconfiguration unit, the process of calculating the interference probability through the interference analysis unit and the process of determining whether the interference protection criterion is satisfied are re-executed, and as a result, the interference protection criterion is satisfied. If not, the radio resource reconfiguration system according to claim 1 , wherein the spectrum handoff unit performs the spectrum handoff again from the process of performing the spectrum handoff.
제10항에 있어서,
상기 무선 자원 재구성부는,
상기 무선 자원을 재구성하기 위한 매개변수를 결정하기 위해 유전자 알고리즘을 사용하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 재구성 시스템.
According to claim 10,
The radio resource reconstruction unit,
A radio resource reconfiguration system characterized in that a genetic algorithm is used to determine parameters for reconfiguring the radio resource.
제9항에 있어서,
상기 간섭환경 시나리오에는,
간섭 송신기, 상기 간섭 송신기에 의해 간섭영향을 받는 상기 기존 사용자에 대응되는 피간섭 수신기 및 상기 피간섭 수신기로 전력을 전송하는 피간섭 송신기가 포함되고,
상기 간섭분석부에서의 상기 간섭환경 시나리오의 모델링은,
상기 피간섭 송신기, 피간섭 수신기 및 간섭 송신기에 대한 매개변수와 특정 거리 및 위치, 지형, 지물 중 적어도 하나를 포함하는 무선 자원에 따른 전파 손실 모델을 정의하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 재구성 시스템.
According to claim 9,
In the interference environment scenario,
An interfering transmitter, an interfering receiver corresponding to the existing user affected by the interfering transmitter, and an interfering transmitter transmitting power to the interfering receiver,
Modeling of the interference environment scenario in the interference analysis unit,
A radio resource reconfiguration system characterized by defining a propagation loss model according to radio resources including parameters for the interfering transmitter, the non-interfering receiver, and the interfering transmitter, and at least one of a specific distance and position, topography, and feature.
제15항에 있어서,
상기 간섭분석부는,
상기 피간섭 수신기가 수신하는 수신전력을 산출하고, 산출된 수신전력에 기초하여 상기 간섭확률을 산출하며,
상기 수신전력은,
상기 피간섭 송신기로부터 상기 피간섭 수신기로 유입되는 수신전력인 dRSS(desired Received Signal Strength)와 상기 간섭 송신기로부터 상기 피간섭 수신기로 유입되는 수신전력인 iRSS(interfered Received Signal Strength)을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 재구성 시스템.
According to claim 15,
The interference analysis unit,
Calculate received power received by the interfered receiver, and calculate the interference probability based on the calculated received power;
The received power is
Characterized in that it includes desired received signal strength (dRSS), which is received power flowing from the interfering transmitter to the interfering receiver, and interfered received signal strength (iRSS), which is received power flowing from the interfering transmitter to the interfering receiver. A radio resource reconfiguration system that does.
KR1020220027341A 2021-12-21 2022-03-03 Interference analysis-based radio resource reconstruction system and radio resource reconstruction method in space-time and frequency domain KR102598631B1 (en)

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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100890832B1 (en) 2007-05-15 2009-03-30 인하대학교 산학협력단 Method for Dynaic Channel Selection of Radio Communication System Based on Cognitive Radio Networks
KR20090060951A (en) * 2007-12-10 2009-06-15 한국전자통신연구원 Handshaking method, and transmission power determining method and apparatus thereof for parallel transmission of multiple streams in single radio channel
KR100924605B1 (en) * 2006-08-18 2009-11-02 후지쯔 가부시끼가이샤 System and method for reusing wireless resources in a wireless network
US20090305639A1 (en) * 2008-06-04 2009-12-10 Xiangwei Zhou Transmit Power Control for Dynamic Spectrum Access
KR20100069281A (en) * 2008-12-16 2010-06-24 한국전자통신연구원 Mehtod and apparatus for computing interferecne probability of the overlay system and the underlay system
KR20150108612A (en) * 2014-03-18 2015-09-30 한국과학기술원 Method and apparatus for controlling transmission power of cognitive radio terminal based on distributed network
KR20170115804A (en) * 2016-04-08 2017-10-18 한국전자통신연구원 Apparatus and Method for Analyzing Interference between Heterogeneous Wireless System considering Geographical Features
KR20210142517A (en) * 2020-05-18 2021-11-25 한국전자통신연구원 Method and apparatus for determining operating conditions for frequency coexistence

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100924605B1 (en) * 2006-08-18 2009-11-02 후지쯔 가부시끼가이샤 System and method for reusing wireless resources in a wireless network
KR100890832B1 (en) 2007-05-15 2009-03-30 인하대학교 산학협력단 Method for Dynaic Channel Selection of Radio Communication System Based on Cognitive Radio Networks
KR20090060951A (en) * 2007-12-10 2009-06-15 한국전자통신연구원 Handshaking method, and transmission power determining method and apparatus thereof for parallel transmission of multiple streams in single radio channel
US20090305639A1 (en) * 2008-06-04 2009-12-10 Xiangwei Zhou Transmit Power Control for Dynamic Spectrum Access
KR20100069281A (en) * 2008-12-16 2010-06-24 한국전자통신연구원 Mehtod and apparatus for computing interferecne probability of the overlay system and the underlay system
KR20150108612A (en) * 2014-03-18 2015-09-30 한국과학기술원 Method and apparatus for controlling transmission power of cognitive radio terminal based on distributed network
KR20170115804A (en) * 2016-04-08 2017-10-18 한국전자통신연구원 Apparatus and Method for Analyzing Interference between Heterogeneous Wireless System considering Geographical Features
KR20210142517A (en) * 2020-05-18 2021-11-25 한국전자통신연구원 Method and apparatus for determining operating conditions for frequency coexistence

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