KR100808045B1

KR100808045B1 - 인지 기술을 이용하는 무선 통신 시스템을 위한 지능형라운드 로빈 센싱 방법

Info

Publication number: KR100808045B1
Application number: KR1020060041892A
Authority: KR
Inventors: 유상조; 김재명; 정재학; 조경진; 김현주
Original assignee: 인하대학교 산학협력단
Priority date: 2006-05-10
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2008-03-03
Also published as: KR20070109219A

Abstract

본 발명은 인지 무선 통신(CR : Cognitive Radio) 기술을 이용한 지능형 라운드 로빈 센싱 방법(Intelligent Round Robin Sensing Methods)에 관한 것으로, 인지 무선 통신 기술을 사용하는 기지국이 그 기지국의 서비스를 받는 고객 댁내 장치(CPE : Customer Premises Equipment)에 순차적 센싱과 제어를 수행함으로써 경쟁 기반 센싱 보고에 따른 충돌을 완화하는 것을 특징의 하나로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 지능형 라운드 로빈 센싱 방법은 CR기지국의 점진적인 통신 영역 확장을 통해, 허가받은 무선 통신 시스템(IU : Incumbent User)과의 간섭을 최소화하고 고객 댁내 장치(CPE)들의 센싱 보고 메시지 전송을 위한 상향링크(Uplink) 자원을 절약할 수 있는 특징이 있는 것이다.

지능형 무선 인지 기술(CR : Cognitive Radio), 기지국(BS : Base Station), 라운드 로빈 센싱 방법(Round Robin Sensing Methods), 고객 자급 장치(CPE : Customer Premises Equipment).

Description

인지 기술을 이용하는 무선 통신 시스템을 위한 지능형 라운드 로빈 센싱 방법{THE INTELLIGENT ROUND ROBIN SENSING METHODS FOR COGNITIVE RADIO SYSTEM}

제 1도는 종래의 인지 무선 통신 기술에서의 센싱 수행 개념도.

제 2a도는 본 발명에서 제안하는 폴 라운드 로빈 센싱 방법.

제 2b도는 본 발명에서 제안하는 래디우스 라운드 로빈 센싱 방법.

제 2c도는 본 발명에서 제안하는 앵글 라운드 로빈 센싱 방법.

제 3a도는 본 발명에 따른 폴 라운드 로빈 센싱 방법에 대한 타이밍도.

제 3b도는 본 발명에 따른 래디우스 라운드 로빈 센싱 방법에 대한 타이밍도.

제 3c도는 본 발명에 따른 앵글 라운드 로빈 센싱 방법에 대한 타이밍도.

제 4도는 본 발명에서 제안하는 결합 센싱 방법.

제 5도는 본 발명이 제안하는 계층 센싱 방법.

제 6도는 본 발명에 따른 계층 센싱 방법에 대한 타이밍도.

본 발명은 인지 무선 통신 기술을 기반으로 한 CR시스템의 서비스를 받는 고객 댁내 장치(CPE)들이 센싱을 수행한 정보를 라운드 로빈(Round Robin) 방식으로 보고하는 방법에 관한 것으로, 특히, CR시스템의 많은 CPE들이 동시에 무선 감지 보고 메시지(Sensing Report)를 보낼 경우에 예측되는 충돌을 감소시키고 상향링크(Uplink) 자원을 절약할 수 있는 라운드 로빈 센싱 방법에 관한 것이다.

먼저 이 기술에서 사용되는 주요 용어와 그 의미를 정의하면 다음과 같다.

인지 무선 통신(CR : Cognitive Radio) : 주파수 대역이 할당되어 있지만 실제로 사용하지 않고 비어있는 주파수 대역을 감지해 이를 효율적으로 공유하여 사용할 수 있는 통신 기술.

기지국(BS : Base Station) : 인지 무선 통신 기술을 기반으로 무선 인터페이스를 통한 단말(CPE)과 송수신을 수행하고 자신의 통신영역 안에서 통신 제어를 관할하는 장치.

고객 댁내 장치(CPE : Customer Premises Equipment) : 기지국과 무선으로 통신할 수 있는 단말, 즉 사용자 장치 및 기기를 공중 통신 사업자의 전송로에 접속하여 이용할 수 있게 하는 장치의 총칭.

하향링크(Downlink) : 기지국으로부터 단말 방향 링크.

상향링크(Uplink) : 단말로부터 기지국 방향 링크.

CR시스템 : 인지 무선 통신 시스템.

허가받은 무선 통신 시스템(IU시스템, Incumbent User) : 주파수 사용에 대한 권리를 합법적으로 사용할 수 있는 무선 통신 시스템.

무선 통신 시스템의 급격한 발전과 다양한 서비스의 등장으로 무선 자원 수요는 날로 증가하고 있다. 그러나 무선 자원(주파수)은 공공의 재산으로 국가의 엄격한 제한을 받고 있으며, 이미 많은 주파수 대역이 사용 중에 있어 새로운 무선 데이터 통신 시스템의 적용에 큰 어려움이 있게 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 주파수가 할당되어 있지만 실제로 사용되지 않고 있는 주파수를 감지해서 이를 효율적으로 공유하여 사용할 수 있는 인지 무선 통신(CR) 기술 개념이 제시되었다.

최근에 부족한 주파수 자원에 대한 수요가 급증하는 추세에 발맞추어 인지 무선 통신 기술에 대한 필요성이 대두 되었고, 2003년 12월에 미국 연방통신위원회 FCC(Federal Communications Commission)의 규칙제정공고 NPRM(Notice of Proposed Rule Making)에서 주파수 공용 사용 가능성이 언급된 이후, 인지 무선 통신 기술에 대한 많은 관심과 연구가 이루어지고 있다. 대표적인 예로 인지 무선 통신 기술을 이용한 통신 플랫폼의 개발을 목적으로 IEEE 802.22 WRAN(Wireless Regional Area Networks) 표준화가 이루어지고 있다. IEEE 802.22 WRAN의 사용 대상은 미국이나 캐나다의 도시 외곽 지역이나 개발도상국이며, TV 대역에 지능형 무선 통신 기술을 사용하여 무선 통신 서비스를 제공하는 것을 목표로 한다.

위와 같이 현재 인지 무선 통신 기술에 대한 표준화와 개발이 활성화되고 있지만, 아직 초기 단계이기 때문에 해결해야되는 많은 문제들이 존재하며 대부분의 구성 기술들이 아직 결정되지 않은 상황이다. 본 발명에서는 상기와 같은 인지 무선 통신 시스템에서의 센싱 제어 방법에 대하여 기술하고자 한다.

인지 무선 통신 기술에서 센싱 과정이 중요한 이유는 무선 인지 기술이 가지는 특성에 기인한다. 무선 인지 기술을 사용하는 통신 시스템은 항상 허가된 통신 사업자의 주파수 사용 유무를 파악해야 하며 만약 허가된 통신 사업자가 감지된다면 무선 인지 기술을 사용하는 무선 통신 시스템은 즉시 다른 사용 가능한 여분의 주파수 대역으로 통신 채널을 옮겨야 한다. 이는 기존의 정부의 엄격한 통제에 의하여 이루어졌던 일련의 통신 시스템이 주어진 주파수 대역 안에서의 문제만을 생각하면 되었던 것에 비추어 무선 인지 기술을 사용하는 무선 통신 시스템은 사용할 수 있는 전 주파수 영역에서의 감지 기술이 무엇보다도 중요하기 때문이며 따라서 채널 간의 간섭이나 충돌을 방지하기 위한 정보를 효율적으로 보고하는 방법이 보다 필요하게 된다.

또한, 지능형 무선 인지 기술 환경에서 CPE들이 무선 감지 보고 메시지(Sensing Report)를 보낼 때 이미 상향링크(Uplink)에 그 CPE에게 할당된 자원이 있을 경우에는 바로 해당 자원을 이용하여 보내면 되지만, CPE에게 할당된 자원이 없을 경우에는 상향링크(Uplink) 자원을 요청하여 할당받아 무선 감지 보고 메시지(Sensing Report)를 보내게 되는데 이때 CR기지국 관리하에 있는 모든 CPE들이 동시에 무선 감지 보고 메시지를 보내게 되는 경우 과도한 상향링크 자원을 요구하게 되어 비선형적 상황을 대비하기 위한 자원이 낭비되는 문제점이 있다.

앞서 언급한 것처럼 본 발명에서는 인지 무선 통신 기술을 기반으로 하는 무 선 통신 시스템에서 상기 문제점들을 해결하기 위한 지능형 라운드 로빈 센싱 방법을 기술하고, 각 방법에 필요한 사항들을 자세하게 설명한다.

본 발명의 제 1 목적은 CR기지국의 특정 제어를 통해 CR시스템의 서비스를 받고 있는 CPE들이 주변환경에 대한 센싱(감지)을 수행하여 순차적으로 CR시스템의 기지국(CR기지국)에 보고를 함으로써, 충돌없이 CR시스템이 주파수 사용 현황을 파악하고 IU시스템의 존재를 인지하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은 CR시스템의 기지국이 자신의 최대 통신 가능 영역까지 점진적으로 통신 영역을 확대함으로써 IU시스템과의 간섭의 피해를 줄이는 데 있는 것이다.

본 발명의 제 3 목적은 본 발명에서의 지능형 라운드 센싱 방법을 사용하여 효율적으로 주파수 센싱을 수행함으로써 CPE들이 무선 감지 보고 메시지(Sensing Report)를 보내는데 요구되는 상향링크 자원을 절약하는 데에 있는 것이다.

이러한 특징적인 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 CR시스템과 상기 CR시스템의 서비스를 받고 있는 CPE들 사이에 적용되는 라운드 로빈 센싱 방법으로서, 상기 CR시스템의 CR기지국이 임의로 CPE를 선택하여 주변 IU시스템의 존재 유무(주변환경)를 센싱하는 폴 라운드 로빈(PRR) 방식과, CR기지국의 통신 반경에 따라 CPE가 점진적으로 주변환경을 센싱하는 래디우스 라운드 로빈(RRR) 방식과, CR기지국을 중심점으로 일정 각도에 따라 CPE가 주변환경을 센싱하는 앵글 라운드 로빈(ARR) 방식을 포함하는 순차 센싱 방법에서 어느 두 개의 혼합된 방식을 이용하는 결합 센싱 방법인 것을 특징으로 한다.

바람직하게 폴 라운드 로빈(PRR) 방식은, CR기지국이 임의로 선택한 CPE들에게 무선 감지 요청을 하면, 그 선택된 CPE들이 나름대로 주변환경에 대한 센싱을 수행한 뒤 CR기지국으로 무선 감지 보고를 하고, 그 다음 라운드에서 CR기지국이 이전 선택한 CPE들을 제외한 나머지에서 CPE를 선택하여 상기 과정을 반복 수행한다.

또한 래디우스 라운드 로빈(RRR) 방식은, CR기지국이 자신의 최대 통신 가능 영역까지 점차적으로 통신 영역을 확대하여, 상기 통신 영역에 속하는 CPE들과 주파수 감지 정보를 교환하고, GPS를 통해 지리적 정보를 알고 있을 때와 알 수 없을 때 두 경우로 분류하여, 만약 각각의 CPE들이 지리적 정보를 알고 있다면 CR기지국의 하향링크를 통해 센싱할 지역 정보(Radius : r1 < R <= r2)를 직접 알리고, 지리적 정보를 모르는 상태일 경우에는 Power Control을 통해 Round Interval마다 처음에는 신호의 세기를 약하게 시작하여 점점 강하게 보내는 방식으로 Power의 세기를 달리하여, 신호가 약할 때 먼저 무선 감지 요청(Sensing Request)을 받은 CPE들은 더 강한 무선 감지 요청 신호가 올 때 무시하는 형식으로 센싱하는 것을 특징으로 한다.

그리고 앵글 라운드 로빈(ARR) 방식은, CR기지국을 중심으로 섹터로 나누어 순차적으로 센싱을 수행하되, CPE들이 지리적 정보를 알고 있을 경우는 래디우스 라운드 로빈(RRR)과 같이 CR기지국이 센싱을 수행할 지역을 제어(Angle : a1 < A <= a2)하고, CPE들이 지리적 정보를 전혀 모를 경우에는 빔포밍(Beamforming)과 같은 다중 안테나 또는 스마트 안테나를 이용하여 센싱한다.

본 발명의 특징적인 양상에 따라, 결합 센싱 방법은 폴 라운드 로빈(PRR), 래디우스 라운드 로빈(RRR), 앵글 라운드 로빈(ARR) 방식 중에서, 폴 라운드 로빈(PRR)과 앵글 라운드 로빈(ARR)을 혼합하여 수행하거나, 폴 라운드 로빈(PRR)과 래디우스 라운드 로빈(RRR)을 혼합하여 수행하되, CR기지국이 일정한 영역 안에서 특정 조건에 의해 선택된 CPE들에게 감지 요청을 하고 그 선택된 CPE들이 주변환경에 대한 센싱을 수행한 후 무선 감지 보고를 함으로써 한 라운드가 끝난 다음, 같은 범위 안에서 이전에 선택된 CPE들을 제외한 나머지 CPE들이 모두 무선 감지 보고를 완료할 때까지 상기 과정을 반복한 뒤 섹터를 이동하고 상기 과정을 반복하여 수행하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 CR시스템과 상기 CR시스템의 서비스를 받고 있는 CPE들 사이에 적용되는 라운드 로빈 센싱 방법으로서, 상기 CR시스템의 CR기지국이 상기한 순차 센싱 방법 또는 결합 센싱 방법을 통해 CPE로부터 전송받은 이전의 무선 감지 보고를 근간으로 감지 영역을 점차적으로 확장하는 계층 센싱 방법인 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 계층 센싱 방법은, CR기지국이 CPE로부터 주변 IU시스템에 대한 간섭 보고를 받았을 경우, 보고한 CPE가 속한 집단의 영역을 확장하거나 주변 CPE의 수를 증가시켜 주변환경에 대한 센싱을 수행한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.

먼저, 본 발명이 개시하는 지능형 라운드 로빈 센싱 방법은 CR기지국이 특정 규칙에 따라 CPE들을 제어하여 CPE들이 임의의 순서에 따라 연속적으로 주변 IU시스템의 존재 유무(이하, '주변환경'이라 함)를 감지하는 순차 센싱 방법, 두 개 이상의 순차 센싱 방법이 혼용하는 결합 센싱 방법, 이전의 센싱 정보를 바탕으로 감지 영역을 점차적으로 확장하는 계층 센싱 방법을 포함한다.

상기 순차 센싱 방법은 세부적으로 CR기지국이 임의로 CPE를 선택하여 센싱하는 폴 라운드 로빈(PRR; Poll Round-Robin) 방식과, CR기지국의 통신 반경에 따라 점진적으로 센싱하는 래디우스 라운드 로빈(RRR; Radius Round-Robin) 방식과, CR기지국을 중심점으로 일정 각도에 따라 센싱하는 앵글 라운드 로빈(ARR; Angle Round-Robin) 방식으로 나누어진다.

본 발명에 있어서 새롭게 정의된 용어(1~6)는 다음과 같다.

1. Sensing Request : CR기지국이 주변 환경에 대한 센싱이 필요할 경우 CPE들에게 주변 감지를 요청할 때 사용하는 무선 감지 요청 메시지.

2. Sensing Report : CPE가 다른 통신 시스템의 신호를 감지하거나 주파수 사용 현황 정보 보내는 무선 감지 보고 메시지.

3. 라운드 로빈(Round-Robin) : 하나의 기지국에서 여러 개의 CPE들이 조금씩 번갈아가며 특정일을 수행하면서 반복하는 방식.

4. 지능형 라운드 로빈(Intelligent Round Robin) : CPE들의 순차적 주기적 업무 수행에 있어 인지된 특정 상황에 따라 라운드 로빈 스케줄링의 순차성이 가변하는 방식.

5. Round Interval : 한 CPE 집단이 감지 보고를 한 뒤 다음 CPE 집단이 감지 보고를 시작하기까지의 간격.

6. Sensing Interval : CPE에 의한 감지 보고가 모두 완료되기까지의 시간.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 내용을 상세히 설명하기로 한다.

제 1도는 종래의 인지 무선 통신 기술에서의 센싱 수행 개념도로서 이를 참조하면 일대다(Point to Multipoint)를 기반으로 하는 CR시스템의 기지국(CR기지국, 100)은 CR시스템의 서비스를 받고 있는 CPE(101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112)들을 관리하고 있으며, 만약 모든 CPE들이 주변환경에 대한 센싱을 수행하여 동시에 CR시스템의 기지국(100)에 센싱 결과(무선 감지 보고 메시지)를 보내면, CR기지국이 상기 결과를 수용(수신)하는 과정에서 메시지 간에 충돌이 발생할 수 있으며, 이와 같은 무선 감지 보고 메시지의 충돌은 통신 사업자의 주파수 사용 파악에도 영향을 줄 뿐만 아니라 아울러 IU(Incumbent User)시스템(200)의 존재를 감지하여 보고하는 CPE(103)의 메시지가 충돌이 발생했을 경우에는 CR기지국에게 이에 관련한 간섭 사항을 알리지 못하게 되므로, IU(Incumbent User)시스템(200)에게 계속 간섭의 피해를 줄 수 있는 문제가 있는 것을 보여주고 있는 것이다.

첨부된 제 2도는 본 발명에서 제안하는 순차 센싱 방법을 나타내는 도면으로 순차 센싱 방법은 도시한 바와 같이 CR기지국이 CPE를 임의로 선택하여 센싱하는 폴 라운드 로빈(PRR : Poll Round-Robin) 방식과, CR기지국의 통신 반경에 따라 점진적으로 CPE를 센싱하는 래디우스 라운드 로빈(RRR : Radius Round-Robin) 방식과, CR기지국을 중심점으로 일정 각도에 따라 CPE를 센싱하는 앵글 라운드 로빈(ARR : Angle Round-Robin) 방식으로 대분된다.

먼저, 폴 라운드 로빈(PRR) 방식을 예시한한 도 2a를 참조하면, CR기지국(300)이 관리하는 CPE들 중에 임의로 선택한 CPE(301, 302, 303, 304, 305, 306)들에게 무선 감지 요청을 하면, 그 선택된 CPE들은 나름대로 주변환경에 대한 센싱을 수행한 뒤 상기 CR기지국으로 무선 감지 보고(무선 감지 보고 메시지 전송)를 하게 되고, 그 다음 라운드에서는 이전 선택된 CPE들을 제외한 나머지 CPE 중에서 CR기지국이 선택한 CPE(307, 308, 309, 310, 311, 312)가 상기 과정을 반복한다.

여기서, 상기 CR기지국이 CPE들을 선택하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으며, 그 일예로 하향링크로 이미 정해진 리스트에 따라 CPE들의 ID(IDentifier)를 직접 알려 줄 수도 있는 데, 예를 들어 'XXX1 내지 XXX5'인 CPE ID를 가진 CPE들의 그룹처럼 CPE의 ID를 기준으로 그룹을 형성하여 그룹별로 선택되는 방법이 고려될 수 있는 것이며, 그 외에 적용될 수 있는 다양한 알고리즘은 향후 연구될 수 있다.

도 2b는, 래디우스 라운드 로빈(RRR) 방식을 도시한 것으로 CR기지국(400)은 자신의 최대 통신 가능 영역까지 점차적으로 통신 영역을 확대하며 주파수 감지 정보(Sensing Request 및 Sensing Report)를 교환하는데, 만약 IU시스템의 통신 반경이 CR시스템의 통신 반경에 비하여 작을 경우 CR시스템의 기지국이 IU시스템의 존재 유무를 쉽게 감지하지 못할 수 있다. 따라서 처음부터 자신의 최대 통신 가능 영역으로 통신을 시도하고 IU시스템이 동일한 주파수 대역을 사용한다면 IU시스템은 CR기지국 신호의 간섭을 받게 될 가능성이 높아질 것이므로, 본 발명에서 제안하는 래디우스 라운드 로빈(RRR) 방식은 IU시스템의 주변의 단말들이 이를 인지하여 기지국에게 보고할 수 있는 여지가 존재한다.

상기 래디우스 라운드 로빈(RRR) 방식에서는 GPS(Global Positioning System)를 통해 지리적 정보를 알고 있을 때와 알 수 없을 때 두 경우로 분류될 수 있는데, 만약 각각의 CPE들이 지리적 정보를 알고 있다면 센싱 반경을 정하기 쉽고 CR기지국의 하향링크를 통해 센싱할 지역 정보(센싱 반경, Radius(R) : r1 < R <= r2)를 CPE에게 직접적으로 알려줌으로써 센싱할 영역을 정할 수 있다(여기서, r1은 시작 최소반경 또는 기수행 센싱 최대반경, r2는 현수행 센싱 최대반경).

그러나 지리적 정보를 모르는 상태라면 제 3c도에 나타낸 것처럼 CR기지국 을 중심으로 신호 세기 제어(Power Control)를 통해 Round Interval(620)마다 신호의 세기(Power)를 달리하여 수행할 수 있다. 처음에는 신호의 세기(621, 622)를 약하게 시작하여 점점 강하게 보내는 방식(623, 624)으로 신호가 약할 때 먼저 무선 감지 요청 메시지(Sensing Request)(621)을 받은 CPE들은 더 강한 무선 감지 요청 메시지(623)신호가 올 때 무시함으로써 래디스우 라운드 로빈(RRR)이 가능토록 하는 것이다.

도 2c는 CR시스템의 기지국을 중심으로 센싱 지역을 분할하여 섹터(sector)로 나누어 순차적으로 센싱을 수행하는 앵글 라운드 로빈(ARR) 방식을 도시한 것으로, 앵글 라운드 로빈(ARR) 방식 또한 전술한 래디우스 라운드 로빈(RRR) 방식처럼 GPS를 통해 각각의 CPE들이 지리적 정보를 알고 있는 경우와 모르는 경우로 구분되는데, 상기 CPE들이 지리적 정보를 알고 있을 경우는 래디우스 라운드 로빈(RRR) 방식과 같이 CR기지국이 센싱을 수행할 지역을 직접 제어(Angle : a1 < A <= a2)하면 되지만, CPE들이 지리적 정보를 전혀 모를 경우에는 빔포밍(Beamforming)과 같은 다중 안테나 또는 스마트 안테나를 이용하여 센싱을 원활히 수행할 수 있다.

상기와 관련하여 첨부된 제 3도는 본 발명의 순차 센싱 방법에 따른 지능형 무선 인지 기술 시스템에서의 타이밍도를 도시한 것이고, 도 3a와 도 3b는 폴 라운드 로빈(PRR) 방식과 앵글 라운드 로빈(ARR) 방식에 해당하며, 도 3c는 위에서 전술한 사항이다.

도 3a는 CR기지국이 무선 감지 요청(600)을 하였을 때 Round Interval(602)동안 해당 CPE들의 무선 감지 보고(601)를 표현한 것이고, 도 3b는 주기적인 Quiet Period(610)를 적용한 이후에 적용된 순차 센싱 방법에 대한 실시예이다.

다음 제 4도는 본 발명에서 제안하는 결합 센싱 방법를 나타낸 것으로 결합 센싱(Hybrid Sensing) 방법은, 앞서 언급한 순차 센싱 방법의 세 가지인 PRR 방식, RRR 방식, ARR 방식 중에서 PRR 방식과 ARR 방식을 합쳐서 수행(병행)하는 것이다. 필요에 따라서는 PRR 방식과 RRR 방식을 합쳐서 사용할 수도 있으며, 여기서 제 4도는 PRR 방식과 ARR 방식을 합친 결합 센싱 방법의 실시예이다.

우선, CR시스템의 기지국(700)은 일정한 각도 안(710)에서 특정 조건에 의해 선택한 CPE들(701, 702, 703)에게 무선 감지 요청을 한다. 선택된 CPE들(701, 702, 703)은 주변환경에 대한 센싱을 수행한 후 무선 감지 보고를 함으로써 한 라운드가 끝난다. 그런 다음 CR기지국(700)은 다시 같은 범위 안(710)에서 이전에 선택된 CPE들을 제외한 나머지에서 선택한 CPE들(704, 705, 706)과 상기한 과정을 반복한다.

처음 범위(최초 범위)(710) 안에 있는 CPE들이 모두 각각의 무선 감지 보고를 완료했다면, CR기지국(700)은 섹터(720)를 이동(721)한 뒤 상기 과정을 반복하여 수행한다. 참고적으로 상기 결합 센싱 방법은 한 CR시스템의 기지국이 관리하는 CPE들의 수가 많을수록 더욱 유용한 센싱 방법이라고 볼 수 있다.

마지막으로 제 5도는 본 발명에서 제안하는 계층 센싱(Hierachical Sensing) 방법에 대한 실시예를 도시한 것으로 계층 센싱 방법은 순차 센싱 방법이나 결합 센싱 방법을 통해 IU시스템을 감지한 CPE에게 간섭 보고를 받았을 경우, 보고한 CPE가 속한 집단의 영역을 확장하거나 주변 CPE의 수를 증가시켜 좀 더 상세히 센싱을 요구하는 방법이다.

본 발명의 일양상에 따라 제 5도에 나타낸 실시예는, CR시스템의 기지국(800)을 중심으로 50°각도의 특정 영역(820)에서 순차 센싱 방법인 PRR을 이용하여 그 범위(820) 안에서 30%의 CPE (801, 802, 803)가 감지 보고를 할 때 그 중 어느 한 CPE(802)가 IU시스템을 감지했다면, 그 주변에 IU시스템에게 영향을 주는 CPE(802, 809, 810)가 존재할 확률이 높다고 간주하고 간섭을 보고한 CPE(820)영역 중심으로 각도를 100°로 확장(821)하고 CPE(801, 802, 803, 804, 805, 806, 807, 808, 809, 810, 811, 812)수도 60%로 늘려서 센싱을 수행하게 된다.

상기 계층 센싱 방법과 관련된 타이밍도가 제 6도이다. CR기지국에게 감지 요청(900)을 받아서 센싱을 수행한 후 IU시스템이 감지한 CPE가 있다면 IU시스템의 간섭 정보를 포함하여 감지 보고(901)를 한다. CR기지국이 이 간섭 보고를 받으면 IU시스템을 감지한 CPE영역 중심으로 센싱 범위를 확장할 것을 지시(902)하고 확장된 영역 안에서 센싱을 수행한 후 감지 보고(903)를 하게 된다.

상기 기술한 내용은 발명의 특허청구범위를 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 단계를 설명하였으며 본 발명의 특허청구범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 서술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념은 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용되어 질 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, CR기지국의 특정 제어 아래 CR시스템의 서비스를 받고 있는 CPE들의 순차적인 센싱과 감지 보고를 통하여, 다수의 단말이 동시에 감지 보고를 하였을 때 발생할 수 있는 충돌을 줄임으로써 보다 효율적인 주파수 사용 현황 및 IU시스템을 파악할 수 있다.

또한 본 발명에서의 지능형 라운드 센싱 방법을 사용하여 계층적으로 주파수 센싱을 수행함으로써, CPE들이 무선 감지 보고 메시지(Sensing Report)를 보내는데 요구되는 상향링크 자원을 절약할 수 있고, 더욱이 CR시스템의 기지국이 자신의 최대 통신 가능 영역까지 점진적으로 통신 영역을 확대해 나가기 때문에 IU시스템에게 주는 간섭의 가능성을 현저히 줄임으로써, CR시스템의 서비스를 받고 있는 사용 자들에게 최적의 성능으로 서비스를 제공할 수 있다.

Claims

인지 무선 통신(CR: Cognitive Radio)시스템과 상기 CR시스템의 서비스를 받고 있는 고객 댁내 장치(CPE: Customer Premises Equipment)들 사이에 적용되는 라운드 로빈 센싱 방법으로서,

CR시스템의 CR기지국이 임의로 CPE를 선택하여 주변의 허가받은 무선 통신(IU: Incumbent User)시스템의 존재 유무(주변환경)를 센싱하는 폴 라운드 로빈(PRR) 방식과, 상기 CR기지국이 통신 반경에 따라 상기 CPE가 점진적으로 주변 환경을 센싱하는 래디우스 라운드 로빈(RRR) 방식과, 상기 CR기지국을 중심점으로 일정 각도에 따라 CPE가 주변환경을 센싱하는 앵글 라운드 로빈(ARR) 방식 중,

상기 폴 라운드 로빈(PRR)과 앵글 라운드 로빈(ARR)을 병행하거나, 상기 폴 라운드 로빈(PRR)과 래디우스 라운드 로빈(RRR)을 병행하는 결합 센싱 방법으로 이루어지되,

상기 CR기지국이 일정한 영역 안에서 특정 조건에 의해 선택된 CPE들에게 감지 요청을 하고 그 선택된 CPE들이 주변환경에 대한 센싱을 수행한 후 무선 감지 보고를 함으로써 한 라운드가 끝난 다음, 같은 범위 안에서 이전에 선택된 CPE들을 제외한 나머지 CPE들이 모두 무선 감지 보고를 완료할 때까지 상기 주변환경에 대한 센싱을 수행하고,

무선 감지 보고가 완료된 후 섹터를 이동하여 상기 라운드를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 인지기술을 이용하는 무선 통신 시스템을 위한 지능형 라운드 로빈 센싱 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 폴 라운드 로빈(PRR) 방식은,

상기 CR기지국이 임의로 선택한 CPE들에게 무선 감지 요청을 하면, 그 선택된 CPE들이 나름대로 주변환경에 대한 센싱을 수행한 뒤 상기 CR기지국으로 무선 감지 보고를 하고, 그 다음 라운드에서 상기 CR기지국이 이전 선택한 CPE들을 제외한 나머지에서 CPE를 선택하는 과정이, 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 인지 기술을 이용하는 무선 통신 시스템을 위한 지능형 라운드 로빈 센싱 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 래디우스 라운드 로빈(RRR) 방식은,

상기 CR기지국이 자신의 최대 통신 가능 영역까지 점차적으로 통신 영역을 확대하여 상기 영역에 속하는 CPE들과 주파수 감지 정보를 교환하고,

GPS를 통해 지리적 정보를 알고 있을 때와 알 수 없을 때 두 경우로 분류하여,

만약 각각의 CPE들이 지리적 정보를 알고 있다면 CR기지국의 하향링크를 통해 센싱할 지역 정보(Radius : r1 < R <= r2)를 직접 알리고, 지리적 정보를 모르는 상태일 경우에는 Power Control을 통해 Round Interval마다 처음에는 신호의 세기를 약하게 시작하여 점점 강하게 보내는 방식으로 Power의 세기를 달리하여, 신호가 약할 때 먼저 무선 감지 요청(Sensing Request)을 받은 CPE들은 더 강한 무선 감지 요청 신호가 올 때 무시하는 형식으로 센싱하는 것을 특징으로 하는 인지 기술을 이용하는 무선 통신 시스템을 위한 지능형 라운드 로빈 센싱 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 앵글 라운드 로빈(ARR) 방식은,

상기 CR기지국을 중심으로 섹터로 나누어 순차적으로 센싱을 수행하되,

CPE들이 지리적 정보를 알고 있을 경우는 상기 래디우스 라운드 로빈(RRR)과 같이 CR기지국이 센싱을 수행할 지역을 제어(Angle : a1 < A <= a2)하고, 상기 CPE들이 지리적 정보를 전혀 모를 경우에는 빔포밍(Beamforming)과 같은 다중 안테나 또는 스마트 안테나를 이용하여 센싱하는 것을 특징으로 하는 인지 기술을 이용하는 무선 통신 시스템을 위한 지능형 라운드 로빈 센싱 방법.
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CR시스템과 상기 CR시스템의 서비스를 받고 있는 CPE들 사이에 적용되는 라운드 로빈 센싱 방법으로서,

CR기지국이 제 1 항의 순차 센싱 방법 또는 결합 센싱 방법을 통해 CPE로부터 전송받은 이전의 무선 감지 보고를 근간으로 감지 영역을 점차적으로 확장하는 계층 센싱 방법;으로 이루어지되,

상기 계층 센싱 방법은, 상기 CR기지국이 CPE로부터 주변 IU시스템에 대한 간섭 보고를 받았을 경우, 보고한 CPE가 속한 집단의 영역을 확장하거나 주변 CPE의 수를 증가시켜 주변환경에 대한 센싱을 수행하는 것을 특징으로 하는 인지 기술을 이용하는 무선 통신 시스템을 위한 지능형 라운드 로빈 센싱 방법.
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