KR101150685B1 - 무선 인지 시스템에서 협력 스펙트럼 센싱 방법 및 장치 - Google Patents

무선 인지 시스템에서 협력 스펙트럼 센싱 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101150685B1
KR101150685B1 KR1020090117049A KR20090117049A KR101150685B1 KR 101150685 B1 KR101150685 B1 KR 101150685B1 KR 1020090117049 A KR1020090117049 A KR 1020090117049A KR 20090117049 A KR20090117049 A KR 20090117049A KR 101150685 B1 KR101150685 B1 KR 101150685B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sub
user
users
sensing
equation
Prior art date
Application number
KR1020090117049A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110060455A (ko
Inventor
이용환
오동찬
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020090117049A priority Critical patent/KR101150685B1/ko
Publication of KR20110060455A publication Critical patent/KR20110060455A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101150685B1 publication Critical patent/KR101150685B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/14—Spectrum sharing arrangements between different networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/02—Resource partitioning among network components, e.g. reuse partitioning
    • H04W16/10—Dynamic resource partitioning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은, 협력 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)을 통해 면허대역을 기회적으로 사용하는 무선 인지(cognitive radio) 시스템에서, 부사용자 채널에 오류가 발생하는 경우 일어나는 센싱 성능 저하를 방지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 제안 기법은 부사용자의채널 상태 및 요구되는 센싱 성능에 따라 협력 센싱에 참여하는 부사용자 수를 적응적으로 변화시킴으로써, 정보 교환에 소요되는 시그널링 부담(signaling overhead)을 줄이는 동시에 오검출 확률(false alarm probability)이 원하는 수준을 만족하면서 정검출 확률(detection probability)을 최대화 시키는 것을 특징으로 한다.
무선 인지 시스템, 협력 스펙트럼 센싱, 채널 신호대잡음비, 오검출 확률, 정검출 확률

Description

무선 인지 시스템에서 협력 스펙트럼 센싱 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR COOPERATIVE SPECTRUM SENSING IN COGNITIVE RADIO SYSTEMS }
본 발명은 무선 인지 시스템에서 협력 스펙트럼 센싱 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 스펙트럼 센싱 기술은 부사용자가 주변의 전파 환경을 감지하여 비어있는 주파수 대역을 찾아내는 기술로 무선인지 통신의 근간을 이루는 기술이다. 스펙트럼 센싱이 부정확하면 이미 해당 주파수 대역에 대한 면허를 갖고 있는 주사용자(primary user)의 통신에 큰 간섭을 미칠 수도 있고, 특정 주파수 대역이 실제로 비어 있음에도 불구하고 사용하지 못할 수 있다. 따라서 무선 인지 기술이 추구하는 주사용자에게 미치는 간섭 영향을 최소화하면서 주파수 이용 효율을 높이고자 하는 목적을 달성하기 위해서는 신속하고 정확하게 주 사용자의 신호 존재 유무를 검출하는 것이 필수적이다.
이를 위한 협력 센싱에 있어 융합센터(fusion center) 또는 부기지국(secondary base station)은 각 부사용자가 센싱한 결과를 취합하고 이를 결합하여 주 사용자의 신호 존재 여부에 대한 최종적인 판정을 한다. 이 때 부사용자의 센싱 결과 전 달에 필요한 시그널링 부담(signaling overhead)은 전체 시스템의 주파수 효율을 감소시키므로 이를 최소화하는 것이 바람직하며, 일 예로 각 부사용자가 스펙트럼 사용 여부에 대해 개별적으로 경판정(hard decision)을 하고 그 결과를 1비트(bit) 정보로 부기지국에 전달 한다.
한편 부기지국과 부사용자 사이의 채널 상태가 완벽하다면 가능한 많은 사용자가 협력 센싱에 참여하는 것이 오검출 확률(false alarm probability)을 원하는 수준으로 유지시키면서 정검출 확률(detection probability)을 최대화 시키는 것으로 알려져 있다. 그러나 실제 통신환경이 완벽하지 않기 때문에, 채널 상태를 고려하지 않고 무조건 많은 부사용자를 협력 센싱에 참여시킬 경우 부사용자의 센싱 결과를 전송할 때 발생하는 보고 오류(reporting error)로 인해 원하는 결과를 얻기 힘들다.
상기 보고 오류 문제를 완화시키기 위해 부기지국에서 부사용자의 센싱 결과값을 검출하는데 있어서 MAP (maximum a posteriori) 검출기를 사용하는 기법이 제안되었다. 그러나 정보 보고 채널에 깊은 페이딩(deep fading)과 같은 악조건이 발생하는 경우 MAP 검출기를 사용하더라도 보고된 부사용자의 센싱 결과에 대한 신뢰도를 보장할 수 없다. 보고 오류 문제를 완화시키기 위한 방안으로 전송 채널의 평균 SNR이 비슷한 부사용자들을 클러스터(cluster) 단위로 분류하고, 각 클러스터 내에서 순시 채널 SNR 값이 가장 높은 부사용자가 클러스터 내의 모든 부사용자의 센싱 결과를 수집하여 부기지국으로 보고하는 기법이 제안되었다. 그러나 이 기법은 부사용자를 클러스터 단위로 분류하는데 있어서 추가적인 시스템의 복잡도가 늘어날 뿐만 아니라 클러스터 내의 부사용자간의 정보 교환이 요구되기 때문에 실제 시스템에서 그 활용도가 제한적이다.
본 발명은, 협력 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)을 통해 면허대역을 기회적으로 사용하는 무선 인지(cognitive radio) 시스템에서, 부사용자(secondary user)들의 채널 신호대잡음비 (SNR; Signal-to-Noise Ratio) 정보를 이용하여 협력 센싱에 참여할 부사용자를 선택하고, 선택된 부사용자만의 센싱 결과를 이용하여 주사용자가 사용하지 않는 주파수 대역을 찾아내는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1견지에 따르면, 부기지국은 각 부사용자로부터 전송된 상향링크 상항링크 사운딩(sounding) 신호를 이용하여 순시 채널 SNR을 추정하고 이를 바탕으로 해당 부사용자의 센싱 참여 여부를 결정한 후, 이 정보를 각 부사용자에게 알려주는 대신에 선택된 부사용자의 수를 부사용자들에게 알려주어 스스로 판단하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2견지에 따르면, 부사용자는 부기지국으로부터의 하향링크 파일럿(pilot) 신호를 이용하여 순시 채널 SNR을 추정하고, 추정된 채널 SNR 값과 부기지국으로부터 전달된 선택된 부사용자수 정보로부터 자신이 선택이 되었는지 여부를 스스로 인지한 후, 선택된 경우에 한해서만 협력 센싱에 참여하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3견지에 따르면, 선택된 부사용자는 상용의 센싱 기법을 수행하여 자체 센싱을 수행하고, 부기지국은 선택된 부사용자의 스펙트럼 센싱 결과만을 결합하여, 결합 결과 값을 판정 임계값과 비교하여 최종 판정을 내리는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 무선 인지 시스템에서, 부사용자의 채널SNR정보를 이용하여 협력 센싱에 참여할 부사용자를 선택하고 선택된 부사용자의 센싱 결과를 결합 함으로써 원하는 오검출률을 보장하면서 정검출 확률을 최대화 시키는 것을 특징으로 한다. 특히 본 발명은 모든 부사용자가 협력 센싱에 참여하는 것이 아니라 부사용자의 채널 환경에 따라 협력 센싱에 참여하는 부사용자수를 적응적으로 변화시킴으로써, 협력 센싱을 하는데 소요되는 정보 보고 부담을 줄이면서 기존 기법에 비해 높은 성능을 제공할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 다중사용자 무선인지 시스템에서
Figure 112009073820148-pat00001
명의 부사용자와 한 개의 부기지국이 존재하는 협력 센싱 운용 환경을 고려한다. 이때
Figure 112009073820148-pat00002
번째 부사용자의 수신 신호 표본
Figure 112009073820148-pat00003
는 다음과 같이 표현 가능하다.
Figure 112009073820148-pat00004
여기서
Figure 112009073820148-pat00005
은 표본 지수를 나타내며,
Figure 112009073820148-pat00006
은
Figure 112009073820148-pat00007
번째 부사용자와 주사용자 사이의 채널을 나타내며,
Figure 112009073820148-pat00008
은 주사용자의 송신신호를 나타내며,
Figure 112009073820148-pat00009
은 평균이 0이고 분산이 1인 원형 대칭 복합 가우시안(circular-symmetric complex Gaussian) 잡음을 나타낸다. 또한
Figure 112009073820148-pat00010
와
Figure 112009073820148-pat00011
은 각각 주사용자 신호가 존재하지 않는 환경과 존재하는 환경을 나타낸다.
에너지 검출기를 사용하는
Figure 112009073820148-pat00012
번째 부사용자의 검사 함수(test statistic)는 다음과 같이 표현 가능하다.
Figure 112009073820148-pat00013
여기서
Figure 112009073820148-pat00014
는 표본 수이다.
협력 센싱에서 각 부사용자의 센싱 결과를 부기지국으로 전달하기 위한 정보량을 최소화하기 위해 각 부사용자는 아래와 같이 경판정(hard decision)을 수행할 수 있다.
Figure 112009073820148-pat00015
여기서
Figure 112009073820148-pat00016
는 판정 임계값을 나타낸다. 이 경우,
Figure 112009073820148-pat00017
번째 부사용자의 오검출 및 정검출 확률은 다음과 같이 표현 가능하다.
Figure 112009073820148-pat00018
Figure 112009073820148-pat00019
여기서
Figure 112009073820148-pat00020
는 순시 간섭신호대잡음비 (INR; Interference-to-Noise Ratio)를 나타내며,
Figure 112009073820148-pat00021
과
Figure 112009073820148-pat00022
은 각각 감마함수(gamma function)와 불완전 감마함수(incomplete gamma function)를 나타내며,
Figure 112009073820148-pat00023
과
Figure 112009073820148-pat00024
은 각각 Q-함수(Q-function)와 일반화된 마컴 Q-함수(generalized Marcum Q-function)를 나타낸다.
협력 센싱을 위해 번째 부사용자는 채널 SNR이
Figure 112009073820148-pat00026
인 보고 채널을 통해 부기지국에게 센싱 결과를 보고하고, 부기지국은 이 센싱 결과를 부사용자의 채널 SNR에 따른 가중치
Figure 112009073820148-pat00027
를 사용하여 다음과 같이 최종 판정 결과를 내린다.
Figure 112009073820148-pat00028
여기서
Figure 112009073820148-pat00029
는 판정 임계값이다. 일례로 이진 가중치
Figure 112009073820148-pat00030
를 사용하는 경우, 부기지국은 채널 SNR이 좋은 부사용자의 센싱 결과만을 사용하여 최종 판정 결과를 내리는 것과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 인지 시스템에서 채널 SNR 정보를 이용하여 협력 센싱을 하기 위한 절차를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 부기지국은 각 부사용자가 보내는 상향링크 상항링크 사운딩 신호로부터 채널 SNR을 추정하여 부사용자의 협력 센싱 참여 여부를 결정한 후, 이를 선택된 부사용자에게 알린다. 이 과정에서 부기지국은 선택된 부사용자의 색인(index)값이 아닌 선택된 부사용자의 수 정보만을 알림으로써 정보량을 줄일 수 있다. 각 부사용자는 부기지국으로부터의 하향링크 파일럿 신호를 이용하여 채널 SNR을 추정하고, 추정된 채널 SNR 값과 선택된 부사용자의 수로부터 자신이 선택이 되었는지 여부를 스스로 인지한 후, 선택된 부사용자에 한해서만 센싱을 수행한다. 선택된 부사용자는 자체 센싱을 통한 센싱 결과 값을 부기지국에게 보고하고 부지기국은 선택된 부사용자들의 센싱 결과를 결합하여 최종 판정 결과를 내린다.
상기 부사용자 선택 과정을 좀 더 상세히 살펴보면, 모든 부사용자가 협력 센싱에 참여하는 경우,
Figure 112009073820148-pat00031
번째 부사용자는 비트에러율(BER; bit error rate)
Figure 112009073820148-pat00032
를 갖는 정보 보고 채널을 통해 센싱 결과를 부기지국에게 보고한다. 순시 채널 SNR이
Figure 112009073820148-pat00033
인 경우 사용된 송신 기법에 따라 부사용자의 BER을 계산할 수 있다. 일례로, 2진 PSK (binary phase shift keying) 변조 방식을 통해 센싱 결과를 전송한다고 가정할 때,
Figure 112009073820148-pat00034
번째 부사용자의 BER은 다음과 같이 표현 가능하다.
Figure 112009073820148-pat00035
Figure 112009073820148-pat00036
번째 부사용자의 순시 채널 SNR이
Figure 112009073820148-pat00037
, INR이
Figure 112009073820148-pat00038
인 경우, 부기지국이 부사용자로부터의 센싱 결과 값들을 결합하여 최종 판정을 내릴 때 오검출 확률과 정검출 확률은 다음과 같이 표현 가능하다.
Figure 112009073820148-pat00039
Figure 112009073820148-pat00040
보고 오류가 존재하는 경우, 수학식 8로부터 오검출 확률의 한계값(bound)은 다음과 같이 표현 가능하다.
Figure 112009073820148-pat00041
보고 오류가 없는 환경에서는 가능한 많은 사용자가 협력 센싱에 참여할수록 원하는 오검출 확률을 보장하면서 정검출 확률을 높일 수 있으나, 보고 오류가 있는 환경에서는 수학식 10 과 같이 오검출 확률이 한계값을 갖으므로 만약 원하는 오검출 확률
Figure 112009073820148-pat00042
가 경계값
Figure 112009073820148-pat00043
보다 낮게 설정될 경우 검출기가 원하는 대로 동작하지 못하게 된다. 따라서 원하는 오검출 확률을 만족시키면서 정검출 확률을 높이기 위해서는 원하는 오검출 확률을 만족시킬 수 있을 만큼 보고 채널 상태가 좋은 조건에 있는 부사용자를 선택하여 협력 센싱을 수행해야 한다.
만약
Figure 112009073820148-pat00044
명의 부사용자가 협력 센싱에 참여하는 환경에서, 원하는 오검출 확률 (즉,
Figure 112009073820148-pat00045
)을 만족시키기 위한
Figure 112009073820148-pat00046
번째 부사용자의 원하는 최대허용 오검출 확률
Figure 112009073820148-pat00047
는 다음과 같이 표현 가능하며
Figure 112009073820148-pat00048
이를 만족시키기 위한
Figure 112009073820148-pat00049
번째 부사용자의 임계값은 다음과 같이 표현 가능하다.
Figure 112009073820148-pat00050
수학식 11로부터 알 수 있듯이 보고 오류로 인하여
Figure 112009073820148-pat00051
번째 부사용자의 BER
Figure 112009073820148-pat00052
가
Figure 112009073820148-pat00053
보다 크거나 같다면,
Figure 112009073820148-pat00054
번째 부사용자를 협력 센싱에 참여시킬 시 원하는 오검출 확률을 보장할 수 없다. 또한
Figure 112009073820148-pat00055
번째 부사용자의 원하는 최대허용 오검출 확률
Figure 112009073820148-pat00056
는 협력에 참여하는 부사용자수
Figure 112009073820148-pat00057
가 증가할수록 작아진다는 성질을 가지고 있기 때문에 협력에 참여하는 부사용자 수가 늘어날수록 부사용자의 원하는 최대허용 오검출 확률을 만족시키기 위해선
Figure 112009073820148-pat00058
가 작 아야 한다. 그러므로 보고 오류가 있는 환경에서 원하는 오검출 확률을 보장하면서 정검출 확률을 높이기 위해서 부기지국은 채널 SNR이 높은 부사용자를 우선적으로 선택하되, 정보 보고 채널의BER
Figure 112009073820148-pat00059
가
Figure 112009073820148-pat00060
보다 크거나 같은 부사용자는 제외시켜야 한다.
부사용자 선택 후 부기지국은 선택된 부사용자의 수
Figure 112009073820148-pat00061
를 부사용자들에게 알린다. 부사용자들은 부기지국의 하향링크 파일럿 신호를 이용하여 측정된 채널 SNR과 선택된 부사용자의 수 정보를 이용하여 자신이 원하는 오검출 확률을 보장하기 위한 아래의 조건을 만족하는지 검사를 한다.
Figure 112009073820148-pat00062
이후 수학식 13조건을 만족하는 부사용자만 자신의 센싱 결과를 부기지국에게 보고한다. 부기지국은 선택된 부사용자로부터 수신한 센싱 결과를 결합하여 최종 판정 결과를 도출한 후, 이 결과를 부사용자들에게 알려준다.
도2는 본 발명의 실시 예에 따른 부기지국의 구성을 도시한 도면을 나타낸다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 부기지국은 상항링크 사운딩 신호 수신부(201), 채널 SNR 계산부(203), 부사용자 선택부(205), 부사용자 선택 결과 전달부(207), 부사용자 센싱 결과 수신부(209), 부사용자 센싱 결과 결합부(211), 최종 판정결과 전달부(213), 데이터 송신부(215)로 구성되어있다. 우선 상항링크 사운딩 신호 수신부(201)는 부사용자가 전송한 상항링크 사운딩 신호를 검출하여 순시 채널 값을 추정한 후 이를 채널 SNR계산부(203)의 입력으로 전달한다. 채널 SNR 계산부(203)는 입력 받은 채널 정보를 이용하여 순시 채널 SNR을 계산 한 후 이를 부사용자 선택부(205)의 입력으로 전달한다. 부사용자 선택부(205)는 입력 받은 부사용자의 채널 SNR 정보를 이용하여 협력 센싱에 참여할 부사용자를 선택한 후 이를 부사용자 선택 결과 전달부(207) 입력으로 전달한다. 부사용자 선택 결과 전달부(207)는 입력 받은 부사용자 선택 결과를 이용하여 협력 센싱에 참여할 부사용자 수를 부사용자에게 알려준다. 이 후 선택된 부사용자로부터의 센싱 결과를 부사용자 센싱 결과 수신부(209)로부터 수신하는 경우, 부사용자 센싱 결과 결합부(211)는 선택된 부사용자의 센싱 결과를 결합하여 최종 판정결과를 내린 후 이를 최종 판정 결과 전달부(213)의 입력으로 전달한다. 최종 판정 결과 전달부(213)는 최종 판정결과를 부사용자에게 알려주고, 주사용자 신호가 존재하지 않다고 판정하는 경우 데이터 송신부(215)를 통해 부사용자에게 데이터를 전송한다.
상기 설명한 부기지국의 부사용자 선택 절차는 도3의 흐름도를 이용하여 나타나 있다. 도 3을 참조하면, 부기지국은 부사용자의 채널 SNR을 301단계에서 측정한 후, 303단계에서 부사용자의 집합
Figure 112009073820148-pat00063
, 선택된 사용자의 집합
Figure 112009073820148-pat00064
, 선택된 부사용자 수
Figure 112009073820148-pat00065
를 다음과 같이 초기화 한다.
Figure 112009073820148-pat00066
이후 305 단계에서 부사용자 집합
Figure 112009073820148-pat00067
내에서 최소 BER을 갖는 부사용자를 다음과 같이 선택하며
Figure 112009073820148-pat00068
307단계에서 최소 BER을 갖는 부사용자
Figure 112009073820148-pat00069
가 최대 허용 오검출 확률을 보장하는 다음의 조건을 만족할 수 있는지 검사하여 협력 센싱 참여 여부를 판단한다.
Figure 112009073820148-pat00070
만약 상기 부사용자
Figure 112009073820148-pat00071
가 수학식 16 조건을 만족하는 경우 309단계에서 부사용자의 집합
Figure 112009073820148-pat00072
, 선택된 사용자의 집합
Figure 112009073820148-pat00073
, 선택된 부사용자 수
Figure 112009073820148-pat00074
를 다음과 같이 갱신한다.
Figure 112009073820148-pat00075
이후 상기 갱신된 부사용자의 집합
Figure 112009073820148-pat00076
, 선택된 사용자의 집합
Figure 112009073820148-pat00077
, 선택된 부사 용자 수
Figure 112009073820148-pat00078
환경에서 305 단계, 307단계를 반복적으로 수행하여 추가적인 협력 센싱 참여 부사용자를 선택한다.
만약 단계 307에서 부사용자
Figure 112009073820148-pat00079
가 수학식 16 조건 만족하지 못하는 경우 단계 311에서 협력 센싱에 참여할 부사용자 수
Figure 112009073820148-pat00080
를 부사용자들에게 알려준다. 이후 부기지국은 단계 313에서 선택된 부사용자로부터 센싱 결과를 수신하고, 단계 315에서 선택된 부사용자들의 센싱 결과 결합을 통한 최종 판정 결과를 도출한 후, 단계 317에서 최종 판정 결과를 부사용자에게 알려준다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 부사용자의 구성을 도시한 도면을 보여준다. 본 발명의 실시 예에 따른 부사용자는 채널 SNR 계산부(401), 데이터 수신부(403), 협력 센싱 참여 인지부(405), 최대 허용 오검출률 계산부(407), 임계값 계산부(409), 수신 신호 표본화부(411), 검사함수 검출부(413), 센싱 결과 판단부(415), 센싱 결과 보고부(417)로 구성되어 있다. 우선 채널 SNR 계산부(401)는 부기지국의 하향링크 파일럿 신호를 이용하여 순시 채널 SNR을 계산하고 이를 협력 센싱 참여 인지부 (405)의 입력으로 전달한다. 이후 데이터 수신부(403)는 부기지국으로부터 협력 센싱에 참여할 부사용자수
Figure 112011056567656-pat00081
를 수신하고 이를 협력 센싱 참여 인지부(405)의 입력으로 전달한다. 협력 센싱 참여 인지부(405)는 입력 받은 채널 SNR값을 이용하여 변조 방식에 따른 BER
Figure 112011056567656-pat00082
을 계산하고 수학식 13을 이용하여 자신이 선택되었는지 여부를 인지한 후, 선택이 된 경우 이를 최대허용 오검출률 계산부(407)의 입력으로 전달한다. 최대허용 오검출률 계산부(407)는 수학식 11을 이용하여 최대허용 오검출률
Figure 112011056567656-pat00083
을 계산한 후 이를 임계값 계산부(409)의 입력으로 전달한다. 임계값 계산부(409)는 수학식 12를 이용하여 최대허용 오검출 확률
Figure 112011056567656-pat00084
를 보장할 수 있는 임계값을 도출한다. 한편 상기 부사용자가 협력 센싱에 참여하는 경우 수신신호 표본화부(411)는
Figure 112011056567656-pat00085
개의 수신 신호를 표본화 하여 이를 에너지 검출부(413)의 입력으로 전달한다. 에너지 검출부(413)는 입력 받은
Figure 112011056567656-pat00086
개의 수신 신호를 수학식 2 를 이용하여 검사함수 값
Figure 112011056567656-pat00087
을 검출한다. 임계값 계산부(409)와 검사함수 검출부(413)로부터 도출된 상기 부사용자의 임계값과 검사함수 값은 센싱 결과 판단부(415)의 입력으로 전달된다. 센싱 결과 판단부(415)는 입력 받은 상기 부사용자의 임계값과 검사함수 값을 수학식 3 에 적용하여 센싱 결과를 내린 후, 이를 센싱 결과 보고부(417)의 입력으로 전달한다. 센싱 결과 보고부(417)는 입력 받은 센싱 결과를 부기지국에 보고한다.
상기 설명한 부사용자의 동작 절차는 도 5에 흐름도를 이용하여 나타나 있다. 도 5를 참조하면 부사용자는 501단계에서 상향링크 상항링크 사운딩 신호 전송하고 503 단계에서 협력 센싱에 참여하는 부사용자 수 정보를 수신한 후, 505단계에서 상기 부사용자가 선택이 되었는지 여부를 인지한다. 만약 상기 부사용자가 선택이 된 경우 507단계에서 검사함수, 임계값 검출 및 센싱을 수행하고, 509단계에서 센싱 결과를 부기지국에게 보고 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 협력 스펙트럼 센싱 절차를 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 부기지국의 구성을 도시한 도면
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부기지국에서의 협력 부사용자 선택 및 경판정 결합을 도시한 흐름도
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부사용자의 구성을 도시한 도면
도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 부사용자의 협력 부사용자 선택 결과 인지 및 센싱 절차를 도시한 흐름도

Claims (5)

  1. 협력 스펙트럼 센싱 기법을 사용하는 무선 인지 시스템에서 있어서,
    부기지국이 부사용자 보고 채널의 BER을 추정하여 협력 스펙트럼 센싱에 참여할 부사용자를 선택하는 부사용자 결정부와,
    상기 부사용자 결정부로부터 얻어진 부사용자의 수 정보를 이용하여 부사용자가 자신이 선택이 되었는지를 스스로 인지하는 부사용자 선택 인지부와,
    상기 부사용자 선택 인지부에서 선택이 인지된 부사용자만이 스펙트럼을 센싱하는 스펙트럼 센싱부와,
    상기 선택된 부사용자의 스펙트럼 센싱 결과 만을 결합하여 부기지국이 최종 센싱 결과를 얻는 최종 센싱 결과 판정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 부사용자 결정부는,
    각 부사용자로부터 전송된 상항링크 사운딩 신호를 이용하여 부사용자 보고채널의 순시 SNR을 추정하고 센싱 결과를 전송하는 변조 방식에 따라 (2진 PSK (binary phase shift keying) 변조 방식을 사용하여, 하기 <수학식 18>의 변환식에 의해) 부사용자의 BER을 추정하는 과정과 이로부터 원하는 오검출률을 보장하면서 정검출률을 최대화 하도록 부사용자를 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112012026677331-pat00088
    여기서
    Figure 112012026677331-pat00089
    는 부기지국과 부사용자 사이의 순시 채널 SNR을 의미한다.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 부사용자 결정부는 상기 추정된 부사용자의 BER을 이용하여 원하는 오검출 확률을 보장하면서 정검출 확률을 최대화 하도록 협력 스펙트럼 센싱에 참여할 부사용자를 선택하는데 있어서,
    Figure 112011056567656-pat00090
    를 원하는 오검출 확률 값이라 할 때, 부사용자의 집합
    Figure 112011056567656-pat00091
    , 선택된 부사용자의 집합
    Figure 112011056567656-pat00092
    , 선택된 부사용자 수
    Figure 112011056567656-pat00093
    를 하기 <수학식 19>와 같이 초기화 하고.
    Figure 112011056567656-pat00094
    ({ㆍ}는 공집합을 의미함)
    하기 <수학식 20>과 같이
    Figure 112011056567656-pat00095
    에 속한 부사용자 중 BER이 가장 작은 부사용자를 하기 <수학식 20>과 같이 선택하여
    Figure 112011056567656-pat00096
    상기 선택된 부사용자
    Figure 112011056567656-pat00097
    가 원하는 오검출 확률을 보장하는 하기 <수학식 21> 조건을 만족하는 경우 하기 <수학식 22>와 같이 부사용자의 집합
    Figure 112011056567656-pat00098
    , 선택된 사용자의 집합
    Figure 112011056567656-pat00099
    , 선택된 부사용자 수
    Figure 112011056567656-pat00100
    를 갱신 하고
    Figure 112011056567656-pat00101
    Figure 112011056567656-pat00102
    상기 <수학식 22>를 이용하여 갱신된
    Figure 112011056567656-pat00103
    에 속한 부사용자 중 BER이 가장 작은 부사용자
    Figure 112011056567656-pat00104
    가 상기 <수학식 21> 조건을 만족하지 못할 때까지 상기 <수학식 22>와 같이 부사용자의 집합
    Figure 112011056567656-pat00105
    , 선택된 사용자의 집합
    Figure 112011056567656-pat00106
    , 선택된 부사용자 수
    Figure 112011056567656-pat00107
    를 반복적으로 갱신하여 협력 센싱에 참여할 부사용자를 선택하고, 선택된 부사용자의 수
    Figure 112011056567656-pat00108
    값을 부사용자들에게 알려주는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 부사용자 선택 인지부는,
    부사용자가 부기지국으로부터 전송된 하향링크 파일럿 신호를 이용하여 채널 SNR을 추정하고 변조방식에 따른 BER을 추정하여 하기 <수학식 23>의 조건을 만족하는 경우, 상기 부사용자가 협력 스펙트럼 센싱에 선택되었다는 것을 스스로 인지하는 과정을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112011056567656-pat00109
    여기서
    Figure 112011056567656-pat00122
    는 채널 SNR이
    Figure 112011056567656-pat00123
    인 경우 변조 방식에 따른 BER을 나타내며,
    Figure 112011056567656-pat00110
    는 부기지국으로부터 수신된 상기 선택된 부사용자의 수 이고,
    Figure 112011056567656-pat00124
    는 원하는 오검출 확률 값이다.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 최종 센싱 결과 판정부는,
    상기 <수학식 23>의 조건을 만족하는 부사용자만이 상용의 센싱 기법을 수행하여 자체 센싱 결과를 부기지국에게 보고하고 보고된 결과만을 이용하여 하기 <수학식 24>와 같이 최종 판정 결과(D)를 내리는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112011056567656-pat00111
    여기서
    Figure 112011056567656-pat00112
    는 부사용자
    Figure 112011056567656-pat00113
    의 센싱 결과이고,
    Figure 112011056567656-pat00114
    는 부사용자
    Figure 112011056567656-pat00115
    의 센싱 결과 결합 상수이며,
    Figure 112011056567656-pat00116
    는 판정 임계값이고,
    Figure 112011056567656-pat00125
    와
    Figure 112011056567656-pat00126
    은 각각 주사용자 신호가 존재하지 않는 환경과 존재하는 환경을 나타낸다.
KR1020090117049A 2009-11-30 2009-11-30 무선 인지 시스템에서 협력 스펙트럼 센싱 방법 및 장치 KR101150685B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090117049A KR101150685B1 (ko) 2009-11-30 2009-11-30 무선 인지 시스템에서 협력 스펙트럼 센싱 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090117049A KR101150685B1 (ko) 2009-11-30 2009-11-30 무선 인지 시스템에서 협력 스펙트럼 센싱 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110060455A KR20110060455A (ko) 2011-06-08
KR101150685B1 true KR101150685B1 (ko) 2012-05-25

Family

ID=44395228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090117049A KR101150685B1 (ko) 2009-11-30 2009-11-30 무선 인지 시스템에서 협력 스펙트럼 센싱 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101150685B1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101309031B1 (ko) * 2011-09-19 2013-09-16 한경대학교 산학협력단 테스트 프레임워크 수행 방법
KR101330852B1 (ko) * 2011-10-26 2013-11-18 연세대학교 산학협력단 협력 스펙트럼 센싱 장치 및 방법
WO2013119075A1 (ko) * 2012-02-08 2013-08-15 엘지전자 주식회사 무선통신시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치
KR101465873B1 (ko) * 2013-04-05 2014-12-10 한국과학기술원 협력 인지 무선 통신망에서 순서 통계량으로써 총 전송량을 늘리는 방법 및 그 시스템
KR101595050B1 (ko) * 2014-02-26 2016-02-17 부경대학교 산학협력단 인지 무선 융합 센터 장치와 이차 사용자 장치, 및 인지 무선 융합 센터 장치의 우선 사용자 활동 여부 판정 방법과 이차 사용자 장치의 우선 사용자 활동 여부 보고 방법
KR101646658B1 (ko) * 2014-11-26 2016-08-08 서강대학교산학협력단 인지 무선 통신에서 문턱 값을 최적화하여 협력적 센싱을 수행하는 방법 및 그 장치
KR101595926B1 (ko) 2014-11-26 2016-02-26 서강대학교산학협력단 인지무선 통신에서 iNOR 규칙을 이용하여 피드백 오버헤드를 최소화하는 협력 센싱 방법 및 그 장치
KR101653107B1 (ko) * 2015-05-26 2016-09-01 인하대학교 산학협력단 인지무선네트워크에서 효율적인 채널 사용을 위한 협력센싱 클러스터링 게임 방법
CN110048789B (zh) * 2019-04-10 2021-02-26 南京邮电大学 一种基于纳什讨价还价模型的协作频谱感知方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080261639A1 (en) 2007-04-23 2008-10-23 The Hong Kong University Of Science And Technology Cluster-based cooperative spectrum sensing in cognitive radio systems
US20090197550A1 (en) 2008-02-01 2009-08-06 Nokia Corporation Correlation-based detection in a cognitive radio system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080261639A1 (en) 2007-04-23 2008-10-23 The Hong Kong University Of Science And Technology Cluster-based cooperative spectrum sensing in cognitive radio systems
KR20100021996A (ko) * 2007-04-23 2010-02-26 더 홍콩 유니버시티 오브 사이언스 앤드 테크놀러지 무선 인지 시스템에서의 클러스터 기반 협력 스펙트럼 감지
US20090197550A1 (en) 2008-02-01 2009-08-06 Nokia Corporation Correlation-based detection in a cognitive radio system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
L. Chen 외 2인, Cooperative spectrum sensing with multi-bits local sensing decisions in cognitive radio context. *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110060455A (ko) 2011-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101150685B1 (ko) 무선 인지 시스템에서 협력 스펙트럼 센싱 방법 및 장치
US9800368B2 (en) Method, eNB, terminal and system for adaptively adjusting modulation coding scheme and reference signal pattern
TWI404361B (zh) Ｍｉｍｏ系統中選擇ｍｃｓ
US8687479B2 (en) Methods and apparatus for channel estimation and rate feedback in a peer to peer network
US9831998B2 (en) Apparatus and method for feeding back channel quality information and scheduling apparatus and method using the same in a wireless communication system
JP4906915B2 (ja) 無線通信方法、無線通信システムおよび基地局
JP5248608B2 (ja) 通信システム、受信器及び通信方法
CN101521896B (zh) 认知无线电中的基于似然比的协同频谱感知方法
US20060221847A1 (en) Method and apparatus for selecting transmission modulation rates in wireless devices for A/V streaming applications
KR102093462B1 (ko) 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법 및 장치
US20050059431A1 (en) Diversity receiver
US10097308B2 (en) Link adaptation in wireless communications
RU2010136652A (ru) Пилот-сигнал выбора мощности в системах беспроводной связи
US8706045B2 (en) Signal detection apparatus and signal detection method
KR102508870B1 (ko) 이종 서비스 간 공존을 위한 송수신 방법 및 장치
US10103791B2 (en) Data transmission and reception method and apparatus for use in MIMO system
JP2014123939A (ja) 無線通信ネットワークにおいて動作するトランシーバ、無線通信ネットワークにおける送信システムおよび方法
US8437703B2 (en) Radio communication apparatus, radio communication system, and radio communication method with characteristic data extraction
Zhou et al. Bandwidth efficient combination for cooperative spectrum sensing in cognitive radio networks
KR101188399B1 (ko) 무선인지 시스템에서 협력 센싱 방법
CN101588591B (zh) 时分双工系统中上行信道质量估计方法、基站及终端
Viswanathan Cooperative spectrum sensing for primary user detection in cognitive radio
KR101347885B1 (ko) 무선 인지 장치 및 무선 인지 방법
CN101588592B (zh) 时分双工系统中上行信道质量估计方法及基站
EP2787652B1 (en) Blind code allocation detection

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150430

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160128

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170421

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180425

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee