KR101147611B1 - 이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법 및 이를 이용한 이동 셀룰러 분산망의 주파수 할당시스템 - Google Patents

이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법 및 이를 이용한 이동 셀룰러 분산망의 주파수 할당시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법 및 이를 이용한 이동 셀룰러 분산망의 주파수 할당시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법은 (a) 각 이동기지국에 이격 거리가 크고 직교하는 서로 다른 스펙트럼 우선순위 순열을 할당하는 단계; 및 (b) 상기 각 이동기지국에서 상기 할당된 스펙트럼 우선순위 순열을 이용하여 주파수를 할당하고 동일 채널 간섭 발생 시 상기 할당된 스펙트럼 우선순위 순열에 기초하여 주파수를 변경하는 단계를 포함한다.
이에 따라 동적 분산 방식의 스펙트럼 할당 관리를 통해 동일 채널 간 간섭이 발생한 이동기지국 간 연속적인 스펙트럼 변경 횟수를 감소할 수 있다.

Description

이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법 및 이를 이용한 이동 셀룰러 분산망의 주파수 할당시스템{Distributed Dynamic Spectrum Access Method for Avoidance of Co-Channel Interference in Mobile Cellular Networks And Frequency Allocation System in Mobile Cellular Networks Using the Same}
본 발명은 이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 무선인지 기술을 보유한 각 이동기지국에서 동일 채널 간 간섭을 회피하기 위해 채널을 동적으로 할당하는 방법에 관한 것이다.
최근 들어 분산 환경을 지원하기 위해 기지국의 이동성이 요구됨에 따라, 이동 셀룰러 네트워크(Mobile Cellular Network; MCN)에 대한 연구가 많은 관심을 받고 있다. MCN은 이동기지국(Mobile Base Station; MBS)으로 구성된 셀룰러망을 의미한다.
특히, 군 영역에서 네트워크 중심전(Network Centric Warfare) 개념이 부각되면서 MBS와 유사한 개념인 노드의 이동성에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히, 이동간 지속적인 통신을 제공하기 위한 Warfighter Information Network-Tactical(WIN-T)와 같은 이동 노드를 구현하기 위한 연구가 진행 중에 있다.
MCN은 제한된 스펙트럼 내에서 스펙트럼을 지역적으로 재사용한다. 고정된 토폴로지에는 고정 스펙트럼 할당 기법이 적용되지만, 이는 빈번한 동일채널 간 간섭(CCI)을 초래하므로 MCN과 같은 동적 토폴로지에는 적합하지 않다.
또한, 전장 환경에서는 신속하고 동적인 망 토폴로지 구축이 필수적이므로 타 기지국과 스펙트럼 정보를 협상하기가 어렵기 때문에 협상에 드는 소요시간 감소가 필수적이므로 중앙 집중형 스펙트럼 관리는 한계가 있다.
한편, 무선 인지 기술(CR) 기반 동적 스펙트럼 접근 기법(DSA)은 스펙트럼 부족 문제를 해결하고 동적이며 분산적인 스펙트럼 할당 능력으로 인해 최근 많은 연구자들의 관심을 받고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 동적 분산 방식의 스펙트럼 할당 관리를 통해 동일 채널 간 간섭이 발생한 이동기지국 간 연속적인 스펙트럼 변경 횟수를 감소하기 위한 것이다.
상기 목적은 이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법에 있어서, (a) 각 이동기지국에 이격 거리가 크고 직교하는 서로 다른 스펙트럼 우선순위 순열을 할당하는 단계; 및 (b) 상기 각 이동기지국에서 상기 할당된 스펙트럼 우선순위 순열을 이용하여 주파수를 할당하고 동일 채널 간섭 발생 시 상기 할당된 스펙트럼 우선순위 순열에 기초하여 주파수를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계는, 상기 각 이동기지국에서 상기 할당된 스펙트럼 우선순위 순열의 첫번째 요소에 해당하는 주파수를 본인의 주파수로 할당하는 단계; 각 이동기지국에서 무선 인지 기능을 이용하여 이동 셀룰러망에 할당된 전체 할당 주파수를 센싱하는 단계; 센싱 결과 현재 할당된 주파수의 동일 채널 간 간섭이 탐지된 경우 현재 주변에서 사용하지 않는 가용 할당 주파수 후보 집합을 구성하는 단계; 및 상기 스펙트럼 우선순위 순열에 기초하여 상기 가용 할당 주파수 후보 집합 내에서 변경할 주파수를 선택하고, 상기 선택한 주파수로 변경하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 변경할 주파수를 선택하는 단계는 N번째 연속적 동일 채널 간 간섭이 발생한 경우 상기 스펙트럼 우선순위 순열에서 N번째 요소를 최우선순위로 하는 N번째 우선순위목록을 구성하는 단계; 및 상기 N번째 우선순위목록에 기초하여 상기 가용 할당 주파수 후보 집합에서 가장 우선순위가 높은 주파수를 변경할 주파수로 선택하는 단계를 포함한다.
그리고, 상기 스펙트럼 우선순위 순열은 할당 주파수의 식별자들로 구성되며, 라틴 정방행렬을 이용하여 생성될 수 있다.
한편, 상기 N번째 우선순위목록은 하기식에 의해 생성된다.
Figure 112010053739068-pat00001
(여기서, i는 이동기지국의 식별자, PSi(n)은 이동지기국 i의 스펙트럼 우선순위 순열의 n번째 요소, PLn은 n번째 요소를 기준으로 하여 주파수 크기에 따라 정렬한 우선순위목록, n=1,2,..., NFA, NFA는 NFA는 할당 주파수의 개수를 의미한다.)
한편, 상기 목적은 본 발명에 따라, 이동 셀룰러 분산망의 주파수 할당시스템에 있어서, 이격 거리가 크고 직교하는 서로 다른 스펙트럼 우선순위 순열 중 하나를 할당받고, 상기 할당된 스펙트럼 우선순위 순열을 이용하여 주파수를 할당하고 동일 채널 간섭 발생 시 상기 할당된 스펙트럼 우선순위 순열에 기초하여 주파수를 변경하는 이동기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 셀룰러 분산망의 주파수 할당 시스템에 의해서도 달성될 수 있다.
여기서, 상기 이동 셀룰러 분산망의 주파수 할당 시스템은 이격 거리가 크고 직교하는 상기 서로 다른 스펙트럼 우선순위 순열을 생성하여 상기 이동기지국 각각에 할당하는 순열생성부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동기지국은, 무선 인지 기능을 이용하여 이동 셀룰러망에 할당된 전체 할당 주파수를 센싱하는 무선인지부로서, 센싱 결과 현재 할당된 주파수의 동일 채널 간 간섭이 탐지된 경우 현재 주변에서 사용하지 않는 가용 할당 주파수 후보 목록을 구성하는 가용주파수목록생성부를 포함하는 상기 무선인지부; 및 상기 스펙트럼 우선순위 순열에 기초하여 상기 가용 할당 주파수 후보 집합 내에서 변경할 주파수를 선택하고, 상기 선택한 주파수로 변경하는 주파수선택변경부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 주파수선택변경부는 N번째 연속적 동일 채널간 간섭이 발생한 경우 상기 스펙트럼 우선순위 순열에서 N번째 요소를 최우선순위로 하는 N번째 우선순위목록을 구성하는 우선순위목록생성부를 포함하고, 상기 N번째 우선순위목록에 기초하여 상기 가용 할당 주파수 후보 집합에서 가장 우선순위가 높은 주파수를 변경할 주파수로 선택할 수 있다.
여기서, 상기 스펙트럼 우선순위 순열은 할당 주파수의 식별자들로 구성되며, 라틴 정방행렬을 이용하여 생성될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 동적 분산 방식의 스펙트럼 할당 관리를 통해 동일 채널 간 간섭이 발생한 이동기지국 간 연속적인 스펙트럼 변경 횟수를 감소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 가정에 따른 이동기지국으로 구성된 이동 셀룰러 망의 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법의 개념을 간략히 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성한 스펙트럼 우선순위 순열 할당의 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 셀룰러 분산망의 주파수 할당시스템에서 이동기지국의 구성을 간략히 도시한 것이다.
도 5는 도 4의 주파수 할당시스템에 의한 주파수 할당방법의 흐름도이다.
도 6은 도 3에 따른 스펙트럼 우선순위 행렬을 할당받은 각 이동기지국에서 간섭이 발생한 경우의 주파수 할당 및 변경의 예를 도시한 것이다.
도 7은 동일 채널 간 간섭을 겪는 이동기지국 개수의 변화에 따른 연속적인 FA 변경 횟수를 나타낸다.
도 8은 전체 할당 주파수의 개수에 따른 FA 변경 횟수를 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 가용 FA 후보의 크기에 따른 FA 변경 횟수를 나타낸다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들에 대해 설명하기로 한다.
본 발명은 이동기지국 간 통신이 제한되는 이동기지국 및 이동엑세스포인트(이하, 이동기지국으로 통칭함)로 구성된 분산망을 전제로 한다. 이동기지국들이 임의로 배치되어 있으며, 이동기지국의 이동성으로 인해 MCN 토폴로지는 유동적으로 변하며, 모든 MBS들의 셀 크기와 속한 단말들의 수는 같은 것으로 가정한다. 본 발명에서는 단말이 아닌 이동기지국이 할당받는 FA(frequency allocation)의 할당 및 변경을 고려한다.
본 발명에서는 이동기지국이 완전히 분산된 네트워크를 구성하기 때문에 그들이 사용하거나 변경하는 스펙트럼 리소스와 같은 제어 메시지를 교환하지 않는다. 따라서 동일채널 간 간섭(CCI)이 발생한 이동기지국들이 동일한 FA로 변경을 수행하여 동일채널 간 간섭이 연속적으로 발생할 수 있다. 이러한 가정으로 인해 본 발명에서 제안하는 기법은 정보 교환 비용이 발생하지 않고, 이동단말기 간 통신이 불가능한 환경에서 효과를 갖는다.
본 발명에서 이동기지국은 다수의 동일 크기의 FA들을 갖는다. 각 FA는 고유 식별 번호를 가지며 하나 또는 그 이상의 이동기지국에 할당된다. 모든 이동기지국은 모든 FA의 고유 식별 번호에 대한 정보를 알고 있다.
또한, 각 이동기지국은 무선인지(CR) 센싱 기능을 보유하여 동일채널 간 간섭의 발생 여부를 판단할 수 있으며, 전체 FA의 타 이동기지국에 의한 점유 여부를 알 수 있다.
도 1은 전술한 가정에 따른 이동기지국으로 구성된 이동 셀룰러 망의 예를 도시한 것이다. 도 1에서 원 안의 점은 이동기지국을 나타내며 원은 각 이동기지국의 전송 범위이다. 화살표는 각 이동기지국의 이동방향 및 속도를 나타낸다. 괄호 밖의 숫자는 각 이동기지국의 식별자이며, 괄호 안의 숫자는 각 이동기지국에 할당된 할당 주파수(Frequency Allocation; FA) 식별자이다.
도 1에서 이동기지국1과 3은 동일한 주파수를 할당받았으며, 그 전송범위가 일부 겹치기 때문에 간섭이 발생한다. 그러나, 서로 제어 신호를 교환하지 않는 환경이기 때문에 임의로 채널을 변경할 경우 다시 간섭이 발생할 가능성이 큰 것이다.
본 발명은 이동기지국 간 제어 메시지를 교환하지 않고 이동기지국들이 무선인지 센싱 기능을 갖는 환경에서 동일 채널 간 간섭에 의한 연속적인 FA 변경을 억제하는 기법을 제안한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법의 개념을 간략히 도시한 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근방법은 크게 두 단계로 구성되며, 이하 구체적으로 설명한다.
스펙트럼 우선순위 순열 생성 및 할당
우선, 모든 이동기지국은 초기 배치 이전에 서로 다른 스펙트럼 우선순위 순열을 할당받는다(S10). 스펙트럼 우선순위 순열은 동일 채널 간 간섭이 발생한 이동기지국 간 동일 할당 주파수로 변경할 확률을 낮추어 연속적 할당 주파수 변경 횟수를 줄이기 위해, 각 이동기지국이 서로 다른 기준에 기반을 두어 변경할 할당 주파수를 선택하게 하는 기능을 갖는다.
일반적인 이동기지국 i(MBSi)의 스펙트럼 우선순위 순열 PSi 는 할당 주파수의 고유 식별자들로 구성되며, 순열 간에 직교하며 이격 거리가 최대가 되도록 하는 기법(예, 라틴 정방행렬(Latin Square) RNS(Residue Number System), 또는 CFFH(Collision-Free Frequency Hopping) 등)을 이용하여 생성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성한 스펙트럼 우선순위 순열 할당의 예를 도시한 것이다. 도 3에서는 이동기지국이 4개, 할당 주파수가 4개인 것을 가정하고, 순열 간에 직교하며 이격 거리가 최대가 되도록 4×4 라틴 정방행렬을 생성하였다. 라틴 정방행렬의 각 행은 각 이동기지국의 스펙트럼 우선순위 순열의 역할을 하게 된다. 첫번째 행의 순열(PS1)은 이동기지국1에 할당되고, 두번째 행의 순열(PS2)은 이동기지국2, 세번째 행의 순열(PS3)은 이동기지국3, 네번째 행의 순열(PS4)은 이동기지국4에 할당되는 방식이다.
여기서, PSi는 이동기지국i(MBSi)의 스펙트럼 우선순위 순열을 의미하며(여기서, i=1,2,3,... NMBS, NMBS는 이동 셀룰러망에서 이동기지국의 개수를 의미함), PSi와 PSj는 서로 직교한다(여기서, i, j=1,2,3,... NMBS , i≠j임). PSi와 PSj의 n번째 요소를 PSi(n) 및 PSj(n)으로 명명하며, n=1,2,3,...NFA이고, NFA는 FA의 주파수 총 개수를 의미한다. PSi(m)과 PSi(n)의 거리는 i,n,m에 대해 가능한 한 멀게 한다(여기서, m ≠n임).
할당 주파수 선택 및 변경
스펙트럼 우선순위 순열을 할당받은 이동기지국은 이에 기초하여 할당주파수를 선택한다(S20).
본 발명에 따른 이동기지국의 주파수 할당시스템 및 그 할당방법에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 셀룰러 분산망의 주파수 할당시스템에서 이동기지국의 구성을 간략히 도시한 것이다.
본 실시예에 따른 이동 셀룰러 분산망의 주파수 할당시스템은 이동 셀룰러 분산망에 존재하는 복수의 이동기지국과, 스펙트럼 우선순위 순열을 생성하여 할당하는 순열생성부(미도시)를 포함한다. 각 이동기지국(100)은 도 4에 도시된 바와 같이, 무선인지부(10), 가용주파수목록생성부(11), 주파수선택변경부(20), 및 우선순위목록생성부(21)를 포함한다.
무선인지부(10)는 무선인지(CR) 센싱 기능 통해 이동 셀룰러망에 할당된 전체 할당 주파수를 센싱하는 것으로, 동일채널 간 간섭의 발생 여부를 판단할 수 있으며, 전체 FA의 타 이동기지국에 의한 점유 여부를 알 수 있다.
가용주파수목록생성부(11)는 동일채널 간 간섭 발생 시 무선 인지 기능을 통해 가용(즉, 점유되지 않은) 할당 주파수 후보 집합(Ci)를 생성한다.
이러한 동일 채널 간 간섭이 발생한 이동기지국들은 모두 가용 할당 주파수 후보 집합 내에 있는 주파수로 변경하려 할 것이다. 본 발명의 주파수선택변경부(20)는 각 이동기지국이 다른 이동기지국이 선택할 가능성이 적은 주파수로 변경하게 해 준다.
주파수선택변경부(20)는 스펙트럼 우선순위 목록에 기초하여 변경할 FA를 선택한다. 우선순위목록생성부(21)는 현재 동일 채널 간 간섭이 연속하여 N번째 발생한 경우 스펙트럼 우선순위 순열의 n번째 요소를 기준으로 생성한 스펙트럼 우선순위 목록을 생성한다. 이때, 주파수선택변경부(20)는 n번째 연속적인 FA 변경을 위해 우선순위 목록에 기초하여 FA를 선택한다.
도 5는 도 4의 주파수 할당시스템에 의한 주파수 할당방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 처음 n=1로 설정되며(S21), 지속적으로 무선인지 센싱 기능을 통해 동일 채널 간 간섭이 발생하는지 여부를 센싱한다(S22, S23).
만약, 동일 채널 간 간섭이 발생하면(S23), 무선인지 기능을 통해 현재 가용한 주파수 목록을 생성한다(S24).
주파수선택변경부(20)는 스펙트럼 우선순위 순열에 기초하여 가용한 주파수 목록에서 변경할 주파수를 선택하여 해당 주파수로 변경한다(S25, S26).
이동기지국i가 n번째 연속적인 주파수 변경을 하고자 한다고 가정할 때, 우선순위목록생성부(21)는 PSi의 n번째 요소, PSi(n)를 기준으로 생성한 i번째 스펙트럼 우선순위 목록을 생성한다. 주파수선택변경부(20)는 n번째 우선순위 목록, 즉 PLn i를 기반으로 FA를 선택한다.
PL n i 는 아래 식 1과 같이 구할 수 있다.
Figure 112010053739068-pat00002
위 수학식 1에서 PLn i의 가장 왼쪽 요소가 가장 우선순위가 높고, 가장 오른쪽에 있는 요소가 가장 우선순위가 낮은 것을 의미한다. 이동기지국 i는 PLn i를 기준으로 Ci의 원소 중 우선순위가 가장 높은 FA를 선택한다. 즉, 이동기지국i는 Ci에서 우선 PSi(n)를 찾고, 만약 없다면, PSi(n)+1을 찾는 방식으로 FA를 선택한다. 따라서, 이동기지국i는 Ci에서 PSi(n)로부터 우선순위가 가장 근접한 FA로 변경하게 된다.
이때, 모든 이동기지국들은 같은 수의 단말과 셀 크기를 갖는다고 하였으므로, 동적 스펙트럼 접근 기법(DSA)에 의한 FA 할당에 있어서 동일한 공정성과 우선순위를 갖는다. 따라서 동일채널 간 간섭을 주고 받는 모든 이동기지국들이 FA 변경을 수행한다. 그로 인해 이동단말기i가 변경한 FA에서 연속적 동일채널 간 간섭을 겪을 경우, n+1번째 연속적인 FA 변경을 시도하며, PSi(n+1)과 PL(n+1) i를 기반으로 FA를 선택한다. 변경한 FA에서 연속적인 동일채널 간 간섭이 발생하지 않을 경우, PSi(1)로 돌아가며 이후에 동일채널 간 간섭이 발생할 경우 사용한다.
도 6은 도 3에 따른 스펙트럼 우선순위 행렬을 할당받은 각 이동기지국에서 간섭이 발생한 경우의 주파수 할당 및 변경의 예를 도시한 것이다.
PS1과 PS2는 각각 이동기지국1과 2가 할당받은 스펙트럼 우선순위 순열을 의미하고, C1과 C2는 동일 채널 간 간섭이 발생한 경우 이동기지국1과 2가 센싱한 가용 주파수 목록을 나타내며, PL1 1과 PL1 2는 각각 이동기지국 1과 2에서 생성한 우선순위목록을 의미한다.
첫번째 동일 채널간 간섭이 발생한 경우 이동기지국1에서는 스펙트럼 우선순위 순열에서 첫번째 요소인 ③을 기준으로, ③을 최우선으로 하는 첫번째 우선순위 목록을 생성한다. 우선순위는 ③,④,①,② 순으로 정렬된다.
이동기지국1은 ③,④,①,② 순으로 이들이 가용주파수목록에 포함되어 있는지 확인하고, 우선순위목록의 3번째 요소인 ①을 할당 주파수로 선택하여 주파수 변경을 시도한다.
반면, 이동기지국2에서는 스펙트럼 우선순위 순열에서 첫번째 요소인 ④를 기준으로, ④를 최우선으로 하는 첫번째 우선순위 목록을 생성한다. 우선순위는 ,④,①,②, ③순으로 정렬된다.
이동기지국1은 ④,①,②,③순으로 이들이 가용주파수목록에 포함되어 있는지 확인하고, 우선순위목록의 3번째 요소인 ④를 할당 주파수로 선택하여 주파수 변경을 시도한다.
각 이동기지국에 할당된 스펙트럼 우선순위 순열이 서로 직교하기 때문에 반복하여 동일 채널 간 간섭이 발생할 가능성이 적어진다.
실험결과
아래 표는 본 실험에 적용된 파라미터를 나타낸다.
Figure 112010053739068-pat00003
첫번째 파라미터는 동일한 주파수를 사용하는 이동기지국의 개수를 의미하며, 세번째 파라미터는 동일채널 간섭을 겪는 이동기지국들 주변에 가용 가능한 주파수의 개수를 의미한다.
본 실험은 동일 채널 간 간섭을 주고 받는 이동기지국의 수, 각 이동기지국 주변에 점유된 FA 수의 변화에 따른 평균 FA 변경 횟수를 평가한다. 비교평가대상은 종래 무선인지 기반의 임의 변경 방법과 비교하는 것으로 한다.
도 7은 동일 채널 간 간섭을 겪는 이동기지국 개수의 변화에 따른 연속적인 FA 변경 횟수를 나타낸다. 동그라미 점은 본 발명에 따른 방법을 나타내며, 네모 점은 무선인지 기반의 임의 변경 방법을 나타낸다. 스펙트럼 우선순위 순열은 Latin square를 사용하여 임의 할당한다.
도 7을 통해, 동일 채널 간 간섭을 주고 받는 이동기지국의 개수가 증가함에 따라 FA 변경 횟수가 역시 증가함을 알 수 있다. 이는 가용 FA 수가 작아지고, 동일 FA로 변경하는 기지국이 존재할 확률이 증가하기 때문이다.
본 발명에 따른 방법은 무선인지 기반 임의 변경 기법과 비교하여, 동일 채널 간 간섭을 주고 받는 이동기지국의 수가 동일할 때, 항상 좋은 성능(즉, 적은 FA 변경 횟수)을 보이며, 대략 15% 정도 낮은 FA 변경 횟수를 나타낸다. 특히, 동일 채널 간 간섭을 주고 받는 이동기지국의 수가 클수록, 종래 기법과 더 큰 차이를 보인다. 스펙트럼 우선순위 순열을 이격 거리가 큰 순열들로 고정 할당할 경우, 더욱 향상된 성능이 예상된다.
도 8은 전체 할당 주파수의 개수에 따른 FA 변경 횟수를 평가한 결과를 나타낸 그래프이다. 전체 FA의 개수가 증가할수록 가용 FA 후보 집합이 증가하고, 이동기지국이 동일한 주파수를 선택할 가능성이 적어지기 때문에 FA 변경횟수가 감소한다. 본 발명은 종래의 임의 할당 방법에 비해 평균 16% 정도 낮은 FA 변경횟수를 보인다. FA 의 개수가 증가할수록 그 차이가 감소할 것으로 예상되며, 이는 본 발명이 스펙트럼 리소스가 제한된 환경에 적용될 때 좋은 성능을 보인다는 것을 의미한다. 오늘날과 같이 스펙트럼이 제한되어 가는 환경에서 효과적인 기술로 평가된다.
도 9는 가용 FA 후보의 크기에 따른 FA 변경 횟수를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 가용 FA 개수가 증가할수록 FA 변경횟수가 감소한다. 평균적으로 본 발명에 따른 방법이 종래 임의의 주파수 할당 방법에 비해 18% 정도 FA 변경 횟수가 적다. 도 9에서 알 수 있듯이, 본 발명은 전체 FA의 개수가 충분함에도 불구하고 가용 FA 후보의 크기에 매우 민감하다는 점을 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 가용 FA 개수가 클수록 종래 임의의 주파수 할당방법에 비해 더 좋은 성능을 보인다는 것을 알 수 있다.
전술한 실시예에서는 스펙트럼 우선순위 순열을 생성하는 방법으로 라틴 정방행렬을 예로 하였지만 각 순열이 직교하는 다양한 방법이 적용될 수 있음은 물론이다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
100: 이동기지국 10: 무선인지부
11: 가용주파수목록생성부 20: 주파수선택변경부
21: 우선순위목록생성부

Claims (10)

  1. 이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법에 있어서,
    (a) 각 이동기지국에 서로 다른 스펙트럼 우선순위 순열을 할당하는 단계; 및
    (b) 상기 각 이동기지국에서 상기 할당된 스펙트럼 우선순위 순열을 이용하여 주파수를 할당하고 동일 채널 간섭 발생 시 상기 할당된 스펙트럼 우선순위 순열에 기초하여 주파수를 변경하는 단계를 포함하며,
    상기 각 이동기지국에 할당되는 상기 스펙트럼 우선순위 순열은 직교 행렬의 각 행인 것을 특징으로 하는 이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 각 이동기지국에서 상기 할당된 스펙트럼 우선순위 순열의 첫번째 요소에 해당하는 주파수를 본인의 주파수로 할당하는 단계;
    상기 각 이동기지국에서 무선 인지 기능을 이용하여 이동 셀룰러망에 할당된 전체 할당 주파수를 센싱하는 단계;
    센싱 결과 현재 할당된 주파수의 동일 채널 간 간섭이 탐지된 경우 현재 주변에서 사용하지 않는 가용 할당 주파수 후보 집합을 생성하는 단계; 및
    상기 스펙트럼 우선순위 순열에 기초하여 상기 가용 할당 주파수 후보 집합 내에서 변경할 주파수를 선택하고, 상기 선택한 주파수로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법.

  3. 제2항에 있어서,
    상기 변경할 주파수를 선택하는 단계는
    N번째 연속적 동일 채널 간 간섭이 발생한 경우 상기 스펙트럼 우선순위 순열에서 N번째 요소를 최우선순위로 하는 N번째 우선순위목록을 생성하는 단계; 및
    상기 N번째 우선순위목록에 기초하여 상기 가용 할당 주파수 후보 집합에서 가장 우선순위가 높은 주파수를 변경할 주파수로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스펙트럼 우선순위 순열은 할당 주파수의 식별자들로 구성되며, 라틴 정방행렬, RNS(Residue Number System), 및 CFFH(Collision-Free Frequency Hopping) 중 하나를 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 N번째 우선순위목록은 하기식에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 이동 셀룰러망에서 동일채널 간 간섭 회피를 위한 분산 동적 스펙트럼 접근 방법.
    Figure 112010053739068-pat00004

    (여기서, i는 이동기지국의 식별자, PSi(n)은 이동지기국 i의 스펙트럼 우선순위 순열의 n번째 요소, PLn은 n번째 요소를 기준으로 하여 주파수 크기에 따라 정렬한 우선순위목록, n=1,2,..., NFA, NFA는 NFA는 할당 주파수의 개수를 의미한다.)
  6. 이동 셀룰러 분산망의 주파수 할당시스템에 있어서,
    스펙트럼 우선순위 순열을 할당받고, 상기 할당된 스펙트럼 우선순위 순열을 이용하여 주파수를 할당하고 동일 채널 간섭 발생 시 상기 할당된 스펙트럼 우선순위 순열에 기초하여 주파수를 변경하는 이동기지국; 및
    상기 이동기지국 각각에 서로 다른 상기 스펙트럼 우선순위 순열을 생성하여 할당하는 순열생성부를 포함하며,
    상기 이동기지국 각각에 할당되는 상기 스펙트럼 우선순위 순열은 직교 행렬의 각 행인 것을 특징으로 하는 이동 셀룰러 분산망의 주파수 할당 시스템.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 이동기지국은,
    무선 인지 기능을 이용하여 이동 셀룰러망에 할당된 전체 할당 주파수를 센싱하는 무선인지부로서, 센싱 결과 현재 할당된 주파수의 동일 채널 간 간섭이 탐지된 경우 현재 주변에서 사용하지 않는 가용 할당 주파수 후보 목록을 생성하는 가용주파수목록생성부를 포함하는 상기 무선인지부; 및
    상기 스펙트럼 우선순위 순열에 기초하여 상기 가용 할당 주파수 후보 집합 내에서 변경할 주파수를 선택하고, 상기 선택한 주파수로 변경하는 주파수선택변경부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 셀룰러 분산망의 주파수 할당시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 주파수선택변경부는 N번째 연속적 동일 채널간 간섭이 발생한 경우 상기 스펙트럼 우선순위 순열에서 N번째 요소를 최우선순위로 하는 N번째 우선순위목록을 생성하는 우선순위목록생성부를 포함하고, 상기 N번째 우선순위목록에 기초하여 상기 가용 할당 주파수 후보 집합에서 가장 우선순위가 높은 주파수를 변경할 주파수로 선택하는 것을 특징으로 하는 이동 셀룰러 분산망의 주파수 할당시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 스펙트럼 우선순위 순열은 할당 주파수의 식별자들로 구성되며, 라틴 정방행렬(Latin Square), RNS(Residue Number System), 및 CFFH(Collision-Free Frequency Hopping) 중 하나를 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 이동 셀룰러 분산망의 주파수 할당시스템.
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