KR101078771B1 - 신뢰도에 기초한 스펙트럼 센싱방법 및 이를 이용한 ｃｒ 시스템 - Google Patents

신뢰도에 기초한 스펙트럼 센싱방법 및 이를 이용한 ｃｒ 시스템 Download PDF

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Abstract

신뢰도에 기초한 스펙트럼 센싱방법 및 이를 이용한 CR 시스템이 개시된다. 본 스펙트럼 센싱방법에 의하면, 2차 사용자에 대한 신뢰도 및 가중치를 산출하고, 가중치를 이용하여 신뢰도를 조정하며, 이를 기초로 1차 사용자가 채널을 사용하는지 여부를 판단한다. 이에 의해, 스펙트럼 검출의 정확도를 향상시킬 수 있다.
스펙트럼, CR, 신뢰도, 가중치

Description

신뢰도에 기초한 스펙트럼 센싱방법 및 이를 이용한 ＣＲ 시스템{Spectrun sensing method based on reliability and CR system using the same}
본 발명은, 신뢰도에 기초한 스펙트럼 센싱방법 및 이를 이용한 CR 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, Dempster-Shafer 증거 이론 및 신뢰도에 기초한 스펙트럼 센싱방법 및 CR 시스템에 관한 것이다.
근래에 이르러, 다양한 형태의 무선 통신 기술이 급속하게 발전하고 있으며, 이로 인해, 사용 가능한 주파수 대역이 거의 포화 상태에 이르렀다.
한편, 이러한 무선 자원 부족 문제를 해결하기 위해, 인지무선(Cognitive Radio : CR)에 관한 기술이 논의되고 있다. 인지무선 기술은, 1차 사용자에게 이미 할당된 주파수 채널들에 대한 시간/공간적인 검사를 통해 사용되지 않는 주파수 채널들을 찾아내어, 1차 사용자에게 간섭을 주지 않고, 2차 사용자 자신이 사용함으로써 무선 자원을 공유하는 기술에 관한 것으로서, 무선 자원 효율을 제고시킬 수 있을 것이라는 기대를 받고 있다.
이러한 인지무선 시스템의 구현을 위해 확보되어야 할 핵심적인 기술 중의 하나는 스펙트럼 센싱이다.　 스펙트럼 센싱이란, 가용한 스펙트럼이 1차 사용자에 게 점유되어 사용되고 있는지 또는 사용되지 않고 있는 주파수 부분인지를 판별하여 CR 사용자가 1차 사용자에게 간섭을 주지 않으면서 유휴 주파수를 사용 할 수 있도록 하는 가장 핵심적인 주파수 자원 공유 기술이다.
인지무선 시스템에서 사용될 수 있는 스펙트럼 센싱 방법 중 하나로서 협력 스펙트럼 검출 방법을 들 수 있다. 협력 스펙트럼 검출 방법에 의할 경우, 인지무선 기지국(또는 융합센터)이 1차 사용자들로부터 모든 스펙트럼 검출 정보를 수집하고 스펙트럼에 대한 정보를 공유하거나, 인지무선 노드들 사이의 관찰에 따른 교환을 요구한다.
다만, 이러한 인지무선 시스템의 협력 스펙트럼 검출 방법의 경우, 신뢰할 수 없는 CR 사용자들의 정보를 같이 공유하여 오히려 전체 시스템의 1차 사용자 및 스펙트럼 홀 검출 성능이 감소될 수 있다는 문제가 있다. 또한, 의도적으로 잘못된 스펙트럼 센싱 정보를 보내는 악의적인 2차 사용자, 또는 RF 수신기가 고장난 2차 사용자 단말들에 의해 전체 시스템 성능이 저하될 여지가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 특정 주파수에서 1차 사용자의 스펙트럼의 사용 유무 검출의 정확성을 높이기 위한 스펙트럼 센싱방법 및 CR 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 CR(Cognitive Radio) 환경에서의 스펙트럼 센싱방법은, 적어도 하나의 2차 사용자가 수신하는 1차 사용자에 대한 신호를 기초로 상기 적어도 하나의 2차 사용자에 대한 신뢰도 및 가중치를 산출하는 단계; 상기 가중치를 기초로 상기 신뢰도를 조정하는 단계; 및 상기 조정된 신뢰도 및 상기 2차 사용자들로부터 수신된 스펙트럼 센싱 정보를 기초로, 1차 사용자가 채널을 사용하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 산출단계는, 상기 1차 사용자가 상기 채널을 사용중이지 않은 것으로 가정한 상태에서의 제1 신뢰도과 제1 가중치, 그리고, 상기 1차 사용자가 상기 채널을 사용중인 것으로 가정한 상태에서의 제2 신뢰도과 제2 가중치를 산출할 수 있다.
또한, 상기 산출단계는, 상기 2차 사용자들이 상기 1차 사용자로부터 수신하는 신호의 에너지를 이용하여 상기 제1 신뢰도, 상기 제1 가중치, 상기 제2 신뢰도 및 상기 제2 가중치를 산출할 수 있다.
그리고, 상기 산출단계는, 하기 식을 이용하여 상기 제1 신뢰도 및 상기 제2 신뢰도를 산출할 수 있다.
Figure 112009032157157-pat00001
Figure 112009032157157-pat00002
Figure 112009032157157-pat00003
Figure 112009032157157-pat00004
Figure 112009032157157-pat00005
(여기서,
Figure 112009032157157-pat00006
는 각각의 2차 사용자가 수신한 신호,
Figure 112009032157157-pat00007
는 백색 가우시안 잡음,
Figure 112009032157157-pat00008
는 1차 사용자가 송신한 신호,
Figure 112009032157157-pat00009
는 채널 이득,
Figure 112009032157157-pat00010
는 1차 사용자가 채널을 사용중이지 않다는 가정,
Figure 112009032157157-pat00011
는 1차 사용자가 채널을 사용중이라는 가정,
Figure 112009032157157-pat00012
는 수집된 에너지의 값,
Figure 112009032157157-pat00013
는 수신된 신호의 j번째 심플 값,
Figure 112009032157157-pat00014
은 에너지 검출시간과 수신된 대역폭 간의 곱,
Figure 112009032157157-pat00015
은 가정
Figure 112009032157157-pat00016
하에서의
Figure 112009032157157-pat00017
의 평균,
Figure 112009032157157-pat00018
은 가정
Figure 112009032157157-pat00019
하에서의
Figure 112009032157157-pat00020
의 평균,
Figure 112009032157157-pat00021
은 가정
Figure 112009032157157-pat00022
하에서의
Figure 112009032157157-pat00023
의 분산,
Figure 112009032157157-pat00024
은 가정
Figure 112009032157157-pat00025
하에서의
Figure 112009032157157-pat00026
의 분산,
Figure 112009032157157-pat00027
은 2차 사용자가 수신하는 1차 사용자에 대한 신호의 신호 대 잡음비,
Figure 112009032157157-pat00028
는 가정
Figure 112009032157157-pat00029
하에서 i번째 2차 사용자가 가지는 신뢰도,
Figure 112009032157157-pat00030
는 가정
Figure 112009032157157-pat00031
하에서 i번째 2차 사용자가 가지는 신뢰도)
또한, 상기 산출단계는, 하기 식을 이용하여 상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치를 산출할 수 있다.
Figure 112009032157157-pat00032
Figure 112009032157157-pat00033
(여기서,
Figure 112009032157157-pat00034
는 각 가정에 대한 신뢰도가 갖는 평균값의 차이, 그리고,
Figure 112009032157157-pat00035
는 i번째 2차 사용자(130)에 대한 가중치)
그리고, 상기 판단단계는, 상기 조정된 제1 신뢰도, 상기 조정된 제2 신뢰도, 그리고 Dempster의 직교 결합 규칙을 이용하여 제1 최종 신뢰도 및 제2 최종 신뢰도를 산출하고, 상기 제1 최종 신뢰도 및 상기 제2 최종 신뢰도를 비교하여 상기 1차 사용자의 채널 사용 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 제1 최종 신뢰도 및 상기 제2 최종 신뢰도는 하기 식을 이용하여 산출될 수 있다.
Figure 112009032157157-pat00036
Figure 112009032157157-pat00037
Figure 112009032157157-pat00038
(여기서,
Figure 112009032157157-pat00039
는 가정
Figure 112009032157157-pat00040
하에서의 조정된 신뢰도,
Figure 112009032157157-pat00041
는 가정
Figure 112009032157157-pat00042
하에서의 조정된 신뢰도,
Figure 112009032157157-pat00043
는 가정
Figure 112009032157157-pat00044
하에서의 최종 신뢰도, 그리고,
Figure 112009032157157-pat00045
는 가정
Figure 112009032157157-pat00046
하에서의 최종 신뢰도, 그리고
Figure 112009032157157-pat00047
)
그리고, 상기 판단단계는, 상기 제1 최종 신뢰도가 상기 제2 최종 신뢰도보다 큰 경우, 상기 1차 사용자가 채널을 사용중이지 않은 것으로 판단하고, 상기 제1 최종 신뢰도가 상기 제2 최종 신뢰도보다 작은 경우, 상기 1차 사용자가 채널을 사용중인 것으로 판단할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 CR 시스템은, 1차 사용자; 상기 1차 사용자에 대한 신호를 기초로 신뢰도를 계산하는 적어도 하나의 2차 사용자; 및 상기 적어도 하나의 2차 사용자에 대한 가중치를 산출하고, 상기 가중치를 기초로 상기 2차 사용자로부터 수신되는 상기 신뢰도를 조정하며, 상기 조정된 신뢰도 및 상기 2차 사용자들로부터 수신된 스펙트럼 센싱 정보를 기초로, 1차 사용자가 채널을 사용하는지 여부를 판단하는 CR(Cognitive Radio) 기지국;를 포함한다.
여기서, 상기 CR 기지국은, 상기 조정된 신뢰도와 Dempster의 직교 결합 규칙을 이용하여 최종 신뢰도를 산출하고, 상기 최종 신뢰도를 기초로 상기 1차 사용자의 채널 사용 여부를 판단할 수 있다.
이에 의해, 신뢰할 수 없는 1차 사용자들의 정보를 같이 공유하여 오히려 전체 시스템의 1차 사용자 및 스펙트럼 홀 검출 성능이 감소하는 문제를 극복하여 스펙트럼 검출의 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한, 의도적으로 잘못된 스펙트럼 센싱 정보를 보내는 악의적인 2차 사용자, 또는 RF 수신기가 고장난 2차 사용자 단말들에 의해 전체 시스템 성능이 저하될 수 있는 문제를 극복하여 스펙트럼 검출의 정확도 향상시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 CR(Cognitive Radio : 인지 무선) 시스 템을 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 CR 시스템은, 1차 사용자(110), 2차 사용자(130) 및 CR 기지국(150)을 포함한다.
1차 사용자(110)는, 국가별 또는 지역별 주파수 정책에 따라 미리 할당된 주파수 대역을 사용한다. 예를 들어, 1차 사용자(110)가 TV인 경우, TV는 TV 방송 송신국(미도시)으로부터 수신된 신호를 이용하여, TV 방송 서비스를 사용자에게 제공한다.
2차 사용자(130)는, 한정된 주파수 자원을 효율적으로 사용하기 위해, 정해진 할당 대역을 가지지 않는다. 다만, 2차 사용자(130)는, 1차 사용자(110)에게 이미 할당된 주파수 대역 또는 채널들에 대한 시간/공간적인 검사를 통해 사용되지 않는 주파수를 검색하여, 1차 사용자(110)에게 간섭을 주지 않고 검색된 주파수를 사용한다. 즉, CR 시스템에서 2차 사용자(130)는, 미사용 대역을 동적으로 감지하고 1차 사용자에게 방해가 되지 않는 범위에서 해당 미사용 대역을 사용해서 통신한다.
이와 같이, CR 시스템에서 스펙트럼 센싱 기술은 가용한 스펙트럼이 1차 사용자(110)에게 점유되어 사용되고 있는지 또는 사용되지 않고 있는 주파수 부분인지를 판별하여 2차 사용자(130)가 1차 사용자(110)에게 간섭을 주지 않으면서 유휴 주파수를 사용 할 수 있도록 하는 가장 핵심적인 주파수 자원 공유 기술이며, 스펙트럼 센싱 기술을 통해, 2차 사용자(130)는 주변 환경의 스펙트럼을 센싱하여 1차 사용자(110)가 사용하지 않는 스펙트럼 홀(spectrum hole)을 검출하여 1차 사용자(110)가 스펙트럼을 사용하지 않는 동안 임시적으로 채널을 사용할 수 있다.
또한, 2차 사용자(130)가 스펙트럼을 사용하는 동안 1차 사용자(110)가 다시 스펙트럼을 사용하기 위해 등장하면 2차 사용자(130)는 다른 스펙트럼 홀로 주파수를 이동하여 끓김없는 서비스를 제공받아야 한다.
상기와 같이, 스펙트럼 센싱을 위해, 2차 사용자(130)는 에너지 검출기를 사용하여 1차 사용자(110)가 존재하는지 여부를 검출한다.
각각의 2차 사용자(130)에서 수신되는 1차 사용자(110)에 대한 신호는 하기의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112009032157157-pat00048
여기서,
Figure 112009032157157-pat00049
는 각각의 2차 사용자(130)가 수신한 신호,
Figure 112009032157157-pat00050
는 백색 가우시안 잡음,
Figure 112009032157157-pat00051
는 1차 사용자(110)가 송신한 신호,
Figure 112009032157157-pat00052
는 채널 이득,
Figure 112009032157157-pat00053
는 1차 사용자(110)가 채널을 사용중이지 않다는 가정, 그리고,
Figure 112009032157157-pat00054
는 1차 사용자(110)가 채널을 사용중이라는 가정이다.
이와 같이, 1차 사용자(110)가 채널을 사용중이지 않다는 가정한 상태와 1차 사용자(110)가 채널을 사용중이라는 가정한 상태에서
Figure 112009032157157-pat00055
는 서로 다른 값을 가지게 된다.
각각의 2차 사용자(130)의 에너지 검출기는 대역 통과 필터를 통해 특정 대역만을 통과시키고, 수신된 신호의 에너지를 측정하기 위해 제곱 연산을 수행하며, 적분기를 이용해 특정시간 동안 수신된 에너지를 수집한다. 이러한 에너지의 값은 하기의 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure 112009032157157-pat00056
여기서,
Figure 112009032157157-pat00057
는 수집된 에너지의 값이고,
Figure 112009032157157-pat00058
는 수신된 신호의 j번째 심플 값이며,
Figure 112009032157157-pat00059
은 에너지 검출시간과 수신되니 대역폭 간의 곱이다.
Figure 112009032157157-pat00060
이 상대적으로 클때, 예를 들어,
Figure 112009032157157-pat00061
이 100보다 큰 경우, 가정
Figure 112009032157157-pat00062
와 가정
Figure 112009032157157-pat00063
하에서,
Figure 112009032157157-pat00064
는 각각 평균
Figure 112009032157157-pat00065
,
Figure 112009032157157-pat00066
과 분산
Figure 112009032157157-pat00067
,
Figure 112009032157157-pat00068
의 정규 분포를 가지는 랜덤 변수가 된다. 여기서, 평균
Figure 112009032157157-pat00069
,
Figure 112009032157157-pat00070
과 분산
Figure 112009032157157-pat00071
,
Figure 112009032157157-pat00072
은 하기의 수학식 3과 같다.
Figure 112009032157157-pat00073
여기서,
Figure 112009032157157-pat00074
은 가정
Figure 112009032157157-pat00075
하에서의
Figure 112009032157157-pat00076
의 평균,
Figure 112009032157157-pat00077
은 가정
Figure 112009032157157-pat00078
하에서의
Figure 112009032157157-pat00079
의 평균,
Figure 112009032157157-pat00080
은 가정
Figure 112009032157157-pat00081
하에서의
Figure 112009032157157-pat00082
의 분산,
Figure 112009032157157-pat00083
은 가정
Figure 112009032157157-pat00084
하에서의
Figure 112009032157157-pat00085
의 분산, 그리고,
Figure 112009032157157-pat00086
은 2차 사용자(130)가 수신하는 1차 사용자(110)에 대한 신호의 신호 대 잡음비이다.
이와 같이, 2차 사용자(130)가 에너지 검출기를 통해 1차 사용자(110)의 에너지를 검출하면, 2차 사용자(130)는 검출된 에너지를 기초로, 각 가정에 대한 2차 사용자(130)의 스펙트럼 검출에 대한 기본신뢰 배정값(이하, '신뢰도'로 총칭)를 도출한다. 신뢰도는 하기의 수학식 4와 수학식 5에 의해 계산된다.
Figure 112009032157157-pat00087
Figure 112009032157157-pat00088
여기서,
Figure 112009032157157-pat00089
는 가정
Figure 112009032157157-pat00090
하에서 i번째 2차 사용자(130)가 가지는 신뢰도,
Figure 112009032157157-pat00091
는 가정
Figure 112009032157157-pat00092
하에서 i번째 2차 사용자(130)가 가지는 신뢰도이다.
이와 같이, 각각의 2차 사용자(130)는, 에너지 검출기를 통해 측정된 1차 사용자(110)에 대한 신호의 에너지를 검출하고, 이를 기초로 각각의 2차 사용자(130)가 가지는 신뢰도를 계산한다.
또한, 각각의 2차 사용자(130)는, 계산된 신뢰도 및 2차 사용자(130)가 수신하는 1차 사용자(110)에 대한 신호의 신호 대 잡음비를 CR 기지국(150)으로 전송한다.
CR 기지국(150)은, 각각의 2차 사용자(130)들로부터 수신된 신뢰도 및 신호 대 잡음비를 이용하여, 1차 사용자(110)가 가정
Figure 112009032157157-pat00093
에 따라 채널을 사용중인지 가정
Figure 112009032157157-pat00094
에 따라 채널을 사용중이지 않은지 여부를 판단한다.
이를 위해, CR 기지국(150)은, 각각의 2차 사용자(130)가 스스로 계산한 신뢰도를 모든 2차 사용자(130)들에게 동일하게 적용하지 않고, 2차 사용자(130) 간의 상대적 신뢰도를 기반으로 한 가중치(이하, '가중치'로 총칭)를 신뢰도에 부여하여, 각각의 2차 사용자(130)로부터 수신된 신뢰도를 조정한다.
구체적으로, 신뢰도에 대한 조정은, 각각의 2차 사용자(130)들이 가정
Figure 112009032157157-pat00095
와 가정
Figure 112009032157157-pat00096
에 대해 가지는 신뢰의 정도는 평균, 분산에 의존하고, 각 가정에 대한 신뢰도가 갖는 평균값의 차이가 클수록, 더 큰 신뢰도를 가진다는 점을 기초로 수행된다. 가중치는 하기의 수학식 6 및 수학식 7에 의해 계산된다.
Figure 112009032157157-pat00097
Figure 112009032157157-pat00098
여기서,
Figure 112009032157157-pat00099
는 각 가정에 대한 신뢰도가 갖는 평균값의 차이, 그리고,
Figure 112009032157157-pat00100
는 i번째 2차 사용자(130)에 대한 가중치이다.
상기와 같이, 2차 사용자(130)에 대한 신뢰도 및 가중치가 결정되면, CR 기지국(150)은, 하기의 수학식 8을 이용하여, 신뢰도를 조정한다.
Figure 112009032157157-pat00101
여기서,
Figure 112009032157157-pat00102
는 가정
Figure 112009032157157-pat00103
하에서의 조정된 신뢰도, 그리고,
Figure 112009032157157-pat00104
는 가정
Figure 112009032157157-pat00105
하에서의 조정된 신뢰도이다.
CR 기지국(150)은 각 가정하에서의 조정된 신뢰도와 Dempster의 직교 결합 규칙을 통해, 하기의 수학식 9 및 수학식 10을 이용하여 각 가정에 대한 최종 신뢰도를 계산한다.
Figure 112011019654674-pat00174
Figure 112011019654674-pat00175
여기서,
Figure 112011019654674-pat00108
는 가정
Figure 112011019654674-pat00109
하에서의 최종 신뢰도, 그리고,
Figure 112011019654674-pat00110
는 가정
Figure 112011019654674-pat00111
하에서의 최종 신뢰도이다. 그리고,
Figure 112011019654674-pat00176
는 직교 결합 연산자,
Figure 112011019654674-pat00177
는 스펙트럼 센싱 관점에서 i번째 사용자의 가정이다. 여기서,
Figure 112011019654674-pat00178
은 각 2차 사용자의 가정이 모두
Figure 112011019654674-pat00179
인인 경우를 의미하며,
Figure 112011019654674-pat00180
는 각 2차 사용자의 가정이 모두
Figure 112011019654674-pat00181
인 경우를 의미한다. 여기서,
Figure 112011019654674-pat00112
는 하기의 수학식 11과 같다.
Figure 112011019654674-pat00182
이와 같이, 가정
Figure 112011019654674-pat00114
하에서의 최종 신뢰도와 가정
Figure 112011019654674-pat00115
하에서의 최종 신뢰도를 계산하고 나면, CR 기지국(150)은, 각 가정에 대한 최종 신뢰도를 비교하여, 최종 스펙트럼 검출에 대한 결정을 내리게 된다.
삭제
구체적으로, CR 기지국(150)은, 가정
Figure 112009032157157-pat00116
하에서의 최종 신뢰도가 가정
Figure 112009032157157-pat00117
하에서의 최종 신뢰도보다 크면, 가정
Figure 112009032157157-pat00118
가 사실인 것으로 판단하여, 1차 사용자(110)가 채널을 사용중이지 않은 것으로 판단하고, 가정
Figure 112009032157157-pat00119
하에서의 최종 신뢰도가 가정
Figure 112009032157157-pat00120
하에서의 최종 신뢰도보다 작으면, 가정
Figure 112009032157157-pat00121
가 사실인 것으로 판단하여, 1차 사용자(110)가 채널을 사용중인 것으로 판단한다.
이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112009032157157-pat00122
이에 의해, CR 기지국(150)은, 스펙트럼 검출의 정확도를 보다 향상시킬 수 있으며, 악의적인 2차 사용자 또는 고장난 2차 사용자들에 의한 전체 CR 시스템 성능 저하를 극복할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스펙트럼 센싱방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
우선, 복수의 2차 사용자(130)는 1차 사용자(110)에 대한 신호를 수신한다(S210). 2차 사용자(130)는 1차 사용자(110)에 대한 신호를 기초로 두 개의 가정을 설정한다. 두 개의 가정은 전술한 바와 같이, 1차 사용자(110)가 채널을 사용중이지 않다는 가정(
Figure 112009032157157-pat00123
), 그리고, 1차 사용자(110)가 채널을 사용중이라는 가정(
Figure 112009032157157-pat00124
)이다.
이후, 2차 사용자(130)는 에너지 검출기를 이용하여 수신된 신호에 대한 에너지를 검출하고(S230), 검출된 에너지를 기초로 에너지에 대한 평균과 에너지에 대한 분산을 계산한다(S240). 에너지의 검출은 전술한 수학식 2에 의해 수행되며, 에너지 평균 및 에너지 분산의 계산은 전술한 수학식 3에 의해 수행된다.
또한, 2차 사용자(130)는 수학식 4와 수학식 5를 이용하여, 각 가정에 대한 i번째 2차 사용자(130)의 스펙트럼 검출에 대한 신뢰도를 계산하고(S250), 계산된 신뢰도 및 검출된 신호 대 잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio)를 CR 기지국(150)으로 전송한다(S260).
CR 기지국(150)은, 수학식 6 및 수학식 7을 이용하여, 가중치를 계산하고(S270), 신뢰도에 가중치를 부가하여 신뢰도를 조정한다(S280). CR 기지국(150)은, Dempster의 직교 결합 규칙을 이용해 최종 신뢰도를 결정한다(S270). 이는 전술한 수학식 9 내지 수학식 11에 의해 수행된다.
이후, CR 기지국(150)은, 두 개의 가정에 대한 최종 신뢰도를 비교하여, 이러한 두 개의 가정 중 하나를 사실화한다(S300).
이에 의해서도, CR 기지국(150)은, 스펙트럼 검출의 정확도를 보다 향상시킬 수 있으며, 악의적인 2차 사용자 또는 고장난 2차 사용자들에 의한 전체 CR 시스템 성능 저하를 극복할 수 있다.
이상에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 CR 시스템을 도시한 도면, 그리고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스펙트럼 센싱방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
110 : 1차 사용자 130 : 2차 사용자
150 : CR 기지국

Claims (10)

  1. CR(Cognitive Radio) 환경에서의 스펙트럼 센싱방법에 있어서,
    적어도 하나의 2차 사용자가 수신하는 1차 사용자에 대한 신호를 기초로 상기 적어도 하나의 2차 사용자에 대한 신뢰도 및 가중치를 산출하는 단계;
    상기 가중치를 기초로 상기 신뢰도를 조정하는 단계; 및
    상기 조정된 신뢰도 및 상기 2차 사용자들로부터 수신된 스펙트럼 센싱 정보를 기초로, 1차 사용자가 채널을 사용하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 스펙트럼 센싱방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 산출단계는,
    상기 1차 사용자가 상기 채널을 사용중이지 않은 것으로 가정한 상태에서의 제1 신뢰도, 상기 1차 사용자가 상기 채널을 사용중인 것으로 가정한 상태에서의 제2 신뢰도 및 가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센싱방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 산출단계는,
    상기 2차 사용자들이 상기 1차 사용자로부터 수신하는 신호의 에너지를 이용하여 상기 제1 신뢰도, 상기 제2 신뢰도 및 상기 가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센싱방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 산출단계는,
    하기 식을 이용하여 상기 제1 신뢰도 및 상기 제2 신뢰도를 산출하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센싱방법.
    Figure 112011019654674-pat00125
    Figure 112011019654674-pat00126
    Figure 112011019654674-pat00127
    Figure 112011019654674-pat00128
    Figure 112011019654674-pat00129
    (여기서,
    Figure 112011019654674-pat00130
    는 각각의 2차 사용자가 수신한 신호,
    Figure 112011019654674-pat00131
    는 백색 가우시안 잡음,
    Figure 112011019654674-pat00132
    는 1차 사용자가 송신한 신호,
    Figure 112011019654674-pat00133
    는 채널 이득,
    Figure 112011019654674-pat00134
    는 1차 사용자가 채널을 사용중이지 않다는 가정,
    Figure 112011019654674-pat00135
    는 1차 사용자가 채널을 사용중이라는 가정,
    Figure 112011019654674-pat00136
    는 수집된 에너지의 값,
    Figure 112011019654674-pat00137
    는 수신된 신호의 j번째 심플 값,
    Figure 112011019654674-pat00138
    은 에너지 검출시간과 수신된 대역폭 간의 곱,
    Figure 112011019654674-pat00139
    은 가정
    Figure 112011019654674-pat00140
    하에서의
    Figure 112011019654674-pat00141
    의 평균,
    Figure 112011019654674-pat00142
    은 가정
    Figure 112011019654674-pat00143
    하에서의
    Figure 112011019654674-pat00144
    의 평균,
    Figure 112011019654674-pat00145
    은 가정
    Figure 112011019654674-pat00146
    하에서의
    Figure 112011019654674-pat00147
    의 분산,
    Figure 112011019654674-pat00148
    은 가정
    Figure 112011019654674-pat00149
    하에서의
    Figure 112011019654674-pat00150
    의 분산,
    Figure 112011019654674-pat00151
    은 2차 사용자가 수신하는 1차 사용자에 대한 신호의 신호 대 잡음비,
    Figure 112011019654674-pat00152
    는 가정
    Figure 112011019654674-pat00153
    하에서 i번째 2차 사용자가 가지는 상기 제1 신뢰도,
    Figure 112011019654674-pat00154
    는 가정
    Figure 112011019654674-pat00155
    하에서 i번째 2차 사용자가 가지는 상기 제2 신뢰도)
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 산출단계는,
    하기 식을 이용하여 상기 가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센싱방법.
    Figure 112011019654674-pat00156
    Figure 112011019654674-pat00157
    (여기서,
    Figure 112011019654674-pat00158
    는 각 가정에 대한 신뢰도가 갖는 평균값의 차이,
    Figure 112011019654674-pat00159
    는 i번째 2차 사용자에 대한 상기 가중치, ,
    Figure 112011019654674-pat00183
    는 i번째 2차 사용자에서 가정
    Figure 112011019654674-pat00184
    하에서의
    Figure 112011019654674-pat00185
    의 평균,
    Figure 112011019654674-pat00186
    는 i번째 2차 사용자에서 가정
    Figure 112011019654674-pat00187
    하에서의
    Figure 112011019654674-pat00188
    의 평균,
    Figure 112011019654674-pat00189
    는 수집된 에너지의 값,
    Figure 112011019654674-pat00190
    는 에너지 검출시간과 수신된 대역폭 간의 곱, 그리고,
    Figure 112011019654674-pat00191
    는 i번째 2차 사용자가 수신하는 1차 사용자에 대한 신호의 신호 대 잡음비)
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 판단단계는,
    상기 조정된 제1 신뢰도, 상기 조정된 제2 신뢰도, 그리고 Dempster의 직교 결합 규칙을 이용하여 제1 최종 신뢰도 및 제2 최종 신뢰도를 산출하고, 상기 제1 최종 신뢰도 및 상기 제2 최종 신뢰도를 비교하여 상기 1차 사용자의 채널 사용 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센싱방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 최종 신뢰도 및 상기 제2 최종 신뢰도는 하기 식을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센싱방법.
    Figure 112011019654674-pat00160
    Figure 112011019654674-pat00161
    Figure 112011019654674-pat00162
    (여기서,
    Figure 112011019654674-pat00192
    는 가정
    Figure 112011019654674-pat00193
    하에서 i번째 2차 사용자가 가지는 제1 신뢰도,
    Figure 112011019654674-pat00194
    는 가정
    Figure 112011019654674-pat00195
    하에서 i번째 2차 사용자가 가지는 제2 신뢰도,
    Figure 112011019654674-pat00196
    는 i번째 2차 사용자에 대한 상기 가중치,
    Figure 112011019654674-pat00197
    는 가정
    Figure 112011019654674-pat00198
    하에서의 조정된 제1 신뢰도,
    Figure 112011019654674-pat00199
    는 가정
    Figure 112011019654674-pat00200
    하에서의 조정된 제2 신뢰도, ,
    Figure 112011019654674-pat00201
    는 가정
    Figure 112011019654674-pat00202
    하에서의 상기 제1 최종 신뢰도, 그리고,
    Figure 112011019654674-pat00203
    는 가정
    Figure 112011019654674-pat00204
    하에서의 상기 제2 최종 신뢰도,
    Figure 112011019654674-pat00205
    는 직교 결합 연산자,
    Figure 112011019654674-pat00206
    는 스펙트럼 센싱 관점에서 i번째 사용자의 가정,
    Figure 112011019654674-pat00207
    은 각 2차 사용자의 가정이 모두
    Figure 112011019654674-pat00208
    인인 경우를 의미,
    Figure 112011019654674-pat00209
    는 각 2차 사용자의 가정이 모두
    Figure 112011019654674-pat00210
    인 경우를 의미, 그리고
    Figure 112011019654674-pat00211
    )
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 판단단계는,
    상기 제1 최종 신뢰도가 상기 제2 최종 신뢰도보다 큰 경우, 상기 1차 사용자가 채널을 사용중이지 않은 것으로 판단하고, 상기 제1 최종 신뢰도가 상기 제2 최종 신뢰도보다 작은 경우, 상기 1차 사용자가 채널을 사용중인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 센싱방법.
  9. 1차 사용자;
    상기 1차 사용자에 대한 신호를 기초로 신뢰도를 계산하는 적어도 하나의 2차 사용자; 및
    상기 적어도 하나의 2차 사용자에 대한 가중치를 산출하고, 상기 가중치를 기초로 상기 2차 사용자로부터 수신되는 상기 신뢰도를 조정하며, 상기 조정된 신뢰도 및 상기 2차 사용자들로부터 수신된 스펙트럼 센싱 정보를 기초로, 1차 사용자가 채널을 사용하는지 여부를 판단하는 CR(Cognitive Radio) 기지국;를 포함하는 CR 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 CR 기지국은,
    상기 조정된 신뢰도와 Dempster의 직교 결합 규칙을 이용하여 최종 신뢰도를 산출하고, 상기 최종 신뢰도를 기초로 상기 1차 사용자의 채널 사용 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 CR 시스템.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101298175B1 (ko) 2011-08-19 2013-08-20 세종대학교산학협력단 스펙트럼 센싱 방법 및 장치
CN103327504A (zh) * 2013-07-12 2013-09-25 北京交通大学 一种认知无线电网络中频谱感知间隔的决策方法
KR101470526B1 (ko) * 2012-12-10 2014-12-08 포항공과대학교 산학협력단 오에프디엠 기반 인지라디오에서 부사용자의 기회적 전송 중 신속한 주 사용자 탐지 방법 및 시스템
CN104202757A (zh) * 2014-08-19 2014-12-10 昆明理工大学 一种认知无线电网络性能最优检测方法
CN105392203A (zh) * 2015-10-30 2016-03-09 哈尔滨工程大学 一种基于节点过滤的协作频谱感知方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101166029B1 (ko) 2008-12-22 2012-07-19 한국전자통신연구원 데이터 통합 장치 및 방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101298175B1 (ko) 2011-08-19 2013-08-20 세종대학교산학협력단 스펙트럼 센싱 방법 및 장치
KR101470526B1 (ko) * 2012-12-10 2014-12-08 포항공과대학교 산학협력단 오에프디엠 기반 인지라디오에서 부사용자의 기회적 전송 중 신속한 주 사용자 탐지 방법 및 시스템
CN103327504A (zh) * 2013-07-12 2013-09-25 北京交通大学 一种认知无线电网络中频谱感知间隔的决策方法
CN104202757A (zh) * 2014-08-19 2014-12-10 昆明理工大学 一种认知无线电网络性能最优检测方法
CN104202757B (zh) * 2014-08-19 2017-10-27 昆明理工大学 一种认知无线电网络性能最优检测方法
CN105392203A (zh) * 2015-10-30 2016-03-09 哈尔滨工程大学 一种基于节点过滤的协作频谱感知方法

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