KR101377288B1

KR101377288B1 - Apparatus and method for sensing cooperative in a cognitive radio communication system

Info

Publication number: KR101377288B1
Application number: KR1020070119101A
Authority: KR
Inventors: 황성수; 신오순; 윤상보; 이혁재; 전형석; 김성훈
Original assignee: 한국과학기술원; 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2014-03-26
Also published as: KR20090052547A

Abstract

The present invention relates to a method for performing cooperative sensing by a transmitter in a wireless cognitive communication system comprising a first system having a usage right for a first frequency band and a second system having no use right for the first frequency band. The first frequency band includes a plurality of sub-frequency bands, and when receiving the spectrum sensing information of the plurality of sub-frequency bands from at least one receiver present in the second system, the received spectrum sensing information is received. Collecting and broadcasting to the receivers, checking whether at least one of the receivers has transmitted additional spectrum sensing information, and if the result of the checking has not received additional spectrum sensing information from the at least one receiver. Spectrum sensing transmitted by the receivers Grouping receivers that transmit the same spectrum sensing information among the information, selecting each one of the grouped receivers, and selecting a representative receiver from any one of the selected receivers.

Wireless awareness, cooperative sensing, spectrum sensing.

Description

Cooperative sensing device and method in a wireless cognitive communication system {APPARATUS AND METHOD FOR SENSING COOPERATIVE IN A COGNITIVE RADIO COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 무선 인지(CR: Cognitive Radio, 이하 'CR'이라 칭하기로 한다)통신 시스템에서 협력 센싱 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a communication system, and more particularly, to a cooperative sensing device and a method in a wireless communication (CR) communication system.

차세대 통신 시스템에서는 한정된 자원, 즉 주파수(frequency) 자원과, 코드(code) 자원, 타임 슬럿(time slot) 자원 등을 상기 차세대 통신 시스템을 구성하는 다수의 셀들이 분할하여 사용하므로 상기 한정된 자원을 효율적으로 사용해야 한다. 특히, 차세대 통신 시스템의 급격한 발전과 다양한 서비스의 등장으로 무선 자원 수요는 날로 증가하고 있다. 그러나, 현재 상업적으로 사용 가능한 거의 모든 주파수 대역이 할당됨으로 인하여 새로운 무선 플랫폼을 위한 주파수 자원이 매우 부족한 상황이 발생하고 있다. 이러한 주파수 부족 문제를 해결하기 위하여 CR 방식을 기반으로 한 CR 통신 시스템이 제안되었다.In the next generation communication system, the limited resources, that is, the frequency resource, the code resource, the time slot resource, and the like are divided and used by a plurality of cells constituting the next generation communication system. Should be used. In particular, the demand for radio resources is increasing day by day due to the rapid development of next generation communication systems and the emergence of various services. However, due to the fact that almost all commercially available frequency bands are allocated, a frequency resource for a new wireless platform is extremely short. In order to solve this frequency shortage problem, CR communication system based on CR method has been proposed.

상기 CR 통신 시스템은 주파수가 할당되어 있지만 실제로 사용되지 않고 있는 주파수 대역을 감지하고, 이를 효율적으로 공유하여 사용할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 CR 통신 시스템은 현재 연구되고 있는 차세대 통신 시스템에 접목되어 사용될 수 있는 통신 시스템이다. 즉, TV 주파수 대역에 CR 기술을 도입하여 사용하지 않는 TV 대역을 데이터 송수신을 위해 사용하고자 하는 것이다.The CR communication system detects a frequency band that is allocated to a frequency but is not actually used, and can efficiently share and use the frequency band. Such a CR communication system is a communication system that can be used in connection with a next-generation communication system currently being studied. That is, the TV band is intended to use a TV band for data transmission and reception by using the CR technology.

그러나, 상기 CR 통신 시스템에서 부 시스템(Secondary System)이 주파수 자원을 확보하여 사용하고 있는 경우에도, 주 시스템(Primary)이 상기 CR 통신시스템이 사용하고 있는 주파수 대역을 사용하고자 한다면 상기 부 시스템은 주파수 대역을 즉시 비워 주어야 한다. 여기서, 상기 주 시스템은 합법적인 주파수 대역의 사용에 대한 권리를 가지는 통신 시스템을 의미한다.However, even when the secondary system secures and uses a frequency resource in the CR communication system, if the primary system intends to use the frequency band used by the CR communication system, the secondary system uses frequency. The band should be emptied immediately. Here, the main system means a communication system having a right to use a legitimate frequency band.

또한 상기 부 시스템은 앞서 설명한 바와 같이 주 시스템이 사용하지 않는 주파수 대역을 선택하여 사용하기 위해서 부 시스템 자신이 사용하기 위해 선택한 주파수 대역에서 수신 신호의 세기를 측정, 즉 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)을 수행한다. 즉, 부 시스템은 주 시스템에 주파수가 할당되어 있지만 실제로 사용되지 않고 있는 주파수 대역을 감지하기 위해 상기 주파수 대역에서 스펙트럼 센싱을 수행한다. 그런 다음, 상기 부 시스템은 상기 소정의 주파수 대역을 상기 주 시스템이 사용하지 않음을 인지하고, 상기 감지한 주파수 대역을 선택하여 사용한다. In addition, as described above, in order to select and use a frequency band not used by the primary system, the secondary system measures the intensity of the received signal in the frequency band selected by the secondary system itself, that is, performs spectrum sensing. do. That is, the secondary system performs spectral sensing in the frequency band to detect a frequency band in which the frequency is assigned to the primary system but is not actually used. Then, the sub system recognizes that the main system does not use the predetermined frequency band, and selects and uses the sensed frequency band.

이 때, 상기 부 시스템의 사용자가 상기 주파수 대역을 선택할 경우, 상기 사용자가 쉐도잉(shadowing) 등을 겪고 있다면, 상기 주 시스템이 사용하고 있는 주파수 대역임에도 불구하고, 상기 주 시스템의 사용을 감지하지 못하여 결국 상기 주 시스템과 상기 부 시스템의 충돌이 발생하게 된다. 이러한 문제점을 방지하기 위하여 상기 부 시스템의 사용자들은 사용자 각자가 센싱한 스펙트럼 결과를 서로 공유하는 협력 센싱(Cooperative Sensing)의 필요성이 대두되고 있다.At this time, if the user of the secondary system selects the frequency band, if the user is experiencing shadowing or the like, the user may not detect the use of the primary system even though the user is using the frequency band. As a result, a collision between the main system and the sub system occurs. In order to prevent such a problem, users of the secondary system have a need for cooperative sensing (Cooperative Sensing) to share the spectrum results sensed by each user.

본 발명은 무선 인지 통신 시스템에서 협력 센싱 장치 및 방법을 제안한다.The present invention proposes a cooperative sensing device and method in a wireless cognitive communication system.

본 발명에서 제안하는 방법은, 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖는 제1 시스템과, 상기 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2 시스템을 포함하는 무선 인지 통신 시스템에서 송신기가 협력 센싱을 수행하는 방법에 있어서, 상기 제1주파수 대역은 다수개의 서브 주파수 대역을 포함하며, 상기 제2시스템에 존재하는 적어도 하나이상의 수신기로부터 상기 다수개의 서브 주파수 대역의 스펙트럼 센싱 정보를 수신하면, 상기 수신한 스펙트럼 센싱 정보를 취합하여 상기 수신기들로 브로드 캐스팅하는 과정과, 상기 수신기 중 적어도 하나 이상의 수신기가 추가 스펙트럼 센싱 정보를 송신하였는지 확인하는 과정과, 상기 확인 결과, 상기 적어도 하나 이상의 수신기로부터 추가 스펙트럼 센싱 정보를 수신하지 않았다면, 상기 수신기들이 송신한 스펙트럼 센싱 정보 중 동일한 스펙트럼 센싱 정보를 송신한 수신기들을 그룹화하고, 상기 그룹화 한 수신기들 중 어느 하나의 수신기를 각 각 선택하는 과정과, 상기 선택한 어느 하나의 수신기들 중 대표 수신기를 선택하는 과정을 포함한다.The method proposed by the present invention is cooperative sensing by a transmitter in a wireless cognitive communication system comprising a first system having a usage right for a first frequency band and a second system having no use right for the first frequency band. The method according to claim 1, wherein the first frequency band includes a plurality of sub frequency bands, and when the spectrum sensing information of the plurality of sub frequency bands is received from at least one or more receivers present in the second system, the reception is performed. Collecting one piece of spectrum sensing information and broadcasting it to the receivers; checking whether at least one of the receivers has transmitted additional spectrum sensing information; and as a result of the checking, additional spectrum sensing from the at least one receiver If no information is received, the receivers transmit Grouping receivers transmitting the same spectrum sensing information among new spectrum sensing information, selecting one receiver among the grouped receivers, and selecting a representative receiver among any one selected receivers Include.

본 발명에서 제안하는 다른 방법은, 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖는 제1 시스템과, 상기 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2 시스템을 포함하는 무선 인지 통신 시스템에서 수신기가 협력 센싱을 수행하는 방법에 있어서, 상기 제1주파수 대역은 다수개의 서브 주파수 대역을 포함하며, 상기 다수개의 서브 주파수 대역의 스펙트럼 센싱을 수행하는 과정과, 상기 제2시스템에 존재하는 송신기로 상기 수행한 스펙트럼 센싱 정보를 송신하는 과정과, 상기 송신기로부터 상기 제2시스템에 존재하는 적어도 하나 이상의 수신기들이 송신한 스펙트럼 센싱 정보를 취합한 스펙트럼 센싱 정보를 수신하는 과정과, 상기 송신기로부터 수신한 스펙트럼 센싱 정보와 상기 수신기 자신이 수행한 스펙트럼 센싱 정보를 비교하는 과정과, 상기 비교 결과, 상기 송신기로부터 수신한 스펙트럼 센싱 정보와 상기 수신기 자신이 수행한 스펙트럼 센싱 정보가 상이한 경우, 추가 스펙트럼 센싱 정보를 상기 송신기로 송신하는 과정을 포함한다.Another method proposed by the present invention is that a receiver cooperates in a wireless cognitive communication system including a first system having a right to use a first frequency band and a second system not to have a right to use the first frequency band. The method of performing sensing, wherein the first frequency band includes a plurality of sub frequency bands, and performing spectral sensing of the plurality of sub frequency bands, and performing the sensing with a transmitter present in the second system. Transmitting spectrum sensing information, receiving spectrum sensing information obtained by collecting spectrum sensing information transmitted by at least one or more receivers present in the second system, and receiving spectrum sensing information received from the transmitter; Comparing the spectrum sensing information performed by the receiver itself; As a result, if the spectrum sensing information received from the transmitter and the spectrum sensing information performed by the receiver itself are different, the method includes transmitting additional spectrum sensing information to the transmitter.

본 발명에서 제안하는 장치는, 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖는 제1 시스템과, 상기 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2 시스템을 포함하는 무선 인지 통신 시스템에서 협력 센싱을 수행하는 장치에 있어서, 상기 제1주파수 대역은 다수개의 서브 주파수 대역을 포함하며, 상기 제2시스템에 존재하는 적어도 하나이상의 수신기로부터 상기 다수개의 서브 주파수 대역의 스펙트럼 센싱 정보를 수신하면, 상기 수신한 스펙트럼 센싱 정보를 취합하여 상기 수신기들로 브 로드 캐스팅하고, 상기 수신기 중 적어도 하나 이상의 수신기가 추가 스펙트럼 센싱 정보를 송신하였는지 확인하고, 상기 확인 결과, 상기 적어도 하나 이상의 수신기로부터 추가 스펙트럼 센싱 정보를 수신하지 않았다면, 상기 수신기들이 송신한 스펙트럼 센싱 정보 중 동일한 스펙트럼 센싱 정보를 송신한 수신기들을 그룹화하고, 상기 그룹화 한 수신기들 중 어느 하나의 수신기를 각각 선택하고, 상기 선택한 어느 하나의 수신기들 중 대표 수신기를 선택하는 송신기를 포함한다.The apparatus proposed by the present invention performs cooperative sensing in a wireless cognitive communication system including a first system having a usage right for a first frequency band and a second system having no use right for the first frequency band. The apparatus of claim 1, wherein the first frequency band includes a plurality of sub frequency bands, and when the spectrum sensing information of the plurality of sub frequency bands is received from at least one receiver present in the second system, the received spectrum Collecting and broadcasting sensing information to the receivers, verifying that at least one of the receivers has transmitted additional spectrum sensing information, and if the verification has not received additional spectrum sensing information from the at least one receiver; Spectrum sensing information transmitted by the receivers Grouping of the receiver that sent the same spectrum sensing information, each selecting one of a receiver of said group a receiver and a transmitter for selecting a representative receiver of said one of the selected receiver.

본 발명에서 제안하는 다른 장치는, 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖는 제1 시스템과, 상기 제1주파수 대역에 대한 사용 권한을 갖지 않는 제2 시스템을 포함하는 무선 인지 통신 시스템에서 협력 센싱을 수행하는 수신 장치에 있어서, 상기 제1주파수 대역은 다수개의 서브 주파수 대역을 포함하며, 상기 다수개의 서브 주파수 대역의 스펙트럼 센싱을 수행하고, 상기 제2시스템에 존재하는 송신기로 상기 수행한 스펙트럼 센싱 정보를 송신하는 스펙트럼 검출기와, 상기 송신기로부터 상기 제2시스템에 존재하는 적어도 하나 이상의 수신기들이 송신한 스펙트럼 센싱 정보를 취합한 스펙트럼 센싱 정보를 수신하고, 상기 송신기로부터 수신한 스펙트럼 센싱 정보와 상기 수신기 자신이 수행한 스펙트럼 센싱 정보를 비교하는 비교기와, 상기 비교 결과, 상기 송신기로부터 수신한 스펙트럼 센싱 정보와 상기 수신기 자신이 수행한 스펙트럼 센싱 정보가 상이한 경우, 추가 스펙트럼 센싱 정보를 상기 송신기로 송신하는 랜덤 억세스 채널 생성기를 포함한다.Another apparatus proposed by the present invention is a cooperative sensing in a wireless cognitive communication system including a first system having a usage right for a first frequency band and a second system having no use right for the first frequency band. In the receiving apparatus, the first frequency band includes a plurality of sub frequency bands, performs spectrum sensing of the plurality of sub frequency bands, and performs the spectrum sensing information performed by a transmitter existing in the second system. A spectrum detector for transmitting a signal, and spectrum sensing information obtained by collecting spectrum sensing information transmitted by at least one receiver present in the second system from the transmitter, and receiving the spectrum sensing information received from the transmitter and the receiver itself. A comparator for comparing the performed spectrum sensing information, and the comparison result And a random access channel generator for transmitting additional spectrum sensing information to the transmitter when the spectrum sensing information received from the transmitter and the spectrum sensing information performed by the receiver are different.

상술한 바와 같이 본 발명은 무선 인지 통신 시스템에서 스펙트럼 센싱을 수행할 경우, 부 시스템의 MS의 개수와 센싱 프로토콜의 길이가 비례하지 않는 다는 이점이 있다. 또한, 협력 센싱을 수행한 후에 랜덤 억세스 단계에 참여하는 부 시스템의 MS의 개수가 감소하게 되는 이점이 있다.As described above, the present invention has an advantage that the number of MSs of the secondary system and the length of the sensing protocol are not proportional to each other when spectrum sensing is performed in the wireless cognitive communication system. In addition, after performing cooperative sensing, there is an advantage in that the number of MSs of the secondary system participating in the random access step is reduced.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명은 무선 인지(Cognitive Radio, 이하 'CR'이라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서 협력 센싱(Cooperative Sensing)을 위한 장치 및 방법을 제안한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 이동 단말기(MS : Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)들의 스펙트럼 센싱 결과를 취합하는 송신기, 일 예로 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 한다) 역할을 하는 MS 또는 중계국(RS: Relay Station)과, 스펙트럼 센싱을 수행하는 수신기, BS 역할을 수행하지 못하는 MS를 설명하기로 한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 BS가 스펙트럼 센싱 결과를 취합하여 브로드 캐스팅 하고, MS가 스펙트럼 센싱을 수행한다고 가정하여 설명하기로 한다.The present invention proposes an apparatus and method for cooperative sensing in a cognitive radio (CR) communication system. Prior to describing the present invention, a transmitter that collects spectrum sensing results of mobile terminals (MSs) will be referred to as a base station (BS). MS or relay station (RS), a receiver that performs spectrum sensing, and an MS that does not perform BS role will be described. Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that the BS collects and broadcasts a spectrum sensing result and assumes that the MS performs spectrum sensing.

그럼 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 CR 통신 시스템을 설명하기 로 한다.Next, a CR communication system according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 CR 통신 시스템의 구조를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a structure of a CR communication system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 CR 통신 시스템은 주파수 대역의 사용에 대한 권리를 가지는 주 시스템과, 상기 주파수 대역의 사용에 대한 권리를 갖지 않고, 상기 주 시스템이 상기 주파수 대역을 사용하지 않을 경우 상기 주파수 대역의 사용이 가능한 부 시스템을 포함한다. 상기 주 시스템은 BS 1(101)과 BS 2(103)을 포함하며, 상기 부 시스템은 BS 3(111), BS 4(113)를 포함한다. 또한 상기 부 시스템의BS 3(111), BS 4(113)로부터 통신 서비스를 제공받는 MS들인MS 1(121), MS 2(123), MS 3(125), MS 4(127), MS 5(129)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the CR communication system has a main system having a right to use a frequency band, and has no right to use the frequency band, and the frequency when the main system does not use the frequency band. Includes sub-systems capable of using the band. The primary system includes BS 1 (101) and BS 2 (103), and the secondary system includes BS 3 (111) and BS 4 (113). In addition, MS 1 (121), MS 2 (123), MS 3 (125), MS 4 (127), and MS 5, which are MSs receiving communication services from BS 3 (111) and BS 4 (113) of the secondary system, 129.

먼저, 전체 주파수 대역은 5개의 서브 주파수 대역으로 나뉘어 운용된다고 가정한다. 상기 부 시스템의 MS들(121, 123, 125, 127, 129)은 각 서브 주파수 대역의 신호 세기를 측정, 즉 스펙트럼 센싱을 수행한다. 다시 말해, 상기 MS들(121, 123, 125, 127, 129) 각각은 상기 전체 주파수 대역을 스펙트럼 센싱하고, 상기 센싱 결과를 상기 부 시스템의 BS들(111, 113)로 전송한다. 여기서 상기 센싱 결과는 상기 5개의 서브 주파수 대역을 포함하는 전체 주파수 대역을 상기 주 시스템이 사용하고 있는지 여부를 체크한 정보를 의미한다. 만일, 상기 MS 1(121)이 스펙트럼 센싱을 수행한 결과, 상기 전체 주파수 대역 중 4번째 서브 주파수 대역이 비어있는 상태라 판단했다면, 상기 MS 1(121)은 [1, 1, 1, -1, 1]이라는 센싱 결과를 상기 BS 3(111)으로 전송하게 되는 것이다. 또한, 상기 MS 2(123)가 스펙트럼 센싱을 수행한 결과, 상기 전체 주파수 대역 중 2번째 서브 주파수 대역과 4번째 서브 주파수 대역이 비어있는 상태라고 판단했다면, 상기 MS 2(123)는 [1, -1, 1, -1, 1]이라는 센싱 결과를 상기 BS 3(111)으로 전송하게 되는 것이다. 즉, 상기 MS 들은 각자의 채널 상황에 따라 센싱 정보가 상이할 수 있다.First, it is assumed that the entire frequency band is divided into five sub frequency bands. The MSs 121, 123, 125, 127, and 129 of the sub system measure signal strength of each sub-frequency band, that is, perform spectrum sensing. In other words, each of the MSs 121, 123, 125, 127, and 129 performs spectral sensing on the entire frequency band, and transmits the sensing result to the BSs 111 and 113 of the subsystem. In this case, the sensing result means information for checking whether the main system uses the entire frequency band including the five sub-frequency bands. If the MS 1 121 performs spectrum sensing and determines that the fourth sub frequency band of the entire frequency band is empty, the MS 1 121 is [1, 1, 1, -1. , 1] is transmitted to the BS 3 (111). In addition, when the MS 2 123 performs spectrum sensing and determines that the second and fourth sub-frequency bands of the entire frequency bands are empty, the MS 2 123 determines [1, -1, 1, -1, 1] is sent to the BS 3 (111). That is, the MSs may have different sensing information according to their channel conditions.

이렇게, 상기 MS들(121, 123, 125, 127, 129) 각각은 상기에서 설명한 바와 같이 스펙트럼 센싱을 수행하고, 상기 센싱 결과를 상기 부 시스템의 BS 들(111, 113)로 전송한다. 좀 더 자세히 설명하면, 상기 MS 1(121), MS 2(123), MS 3(125)은 상기 센싱 결과를 상기 BS 3(111)으로 전송하고, 상기 MS 4(127)와 MS 5(129)는 상기 BS 4(113)로 전송한다. 상기 센싱 결과를 수신한 상기 부 시스템의 BS 들(111, 113)은 상기 센싱 결과를 공유하게 된다.In this way, each of the MSs 121, 123, 125, 127, and 129 performs spectrum sensing as described above, and transmits the sensing result to the BSs 111 and 113 of the secondary system. In more detail, the MS 1 121, the MS 2 123, and the MS 3 125 transmit the sensing result to the BS 3 111, and the MS 4 127 and the MS 5 129. ) Is transmitted to BS 4 (113). The BSs 111 and 113 of the secondary system that receive the sensing result share the sensing result.

상술한 바와 같이, 상기 CR 통신 시스템에서는 센싱 정보 공유 기간을 정의하여 상기 센싱 정보 공유 기간동안 상기 부 시스템의 BS들(111, 113)은 각 MS들로부터 센싱 정보를 수신하고, 상기 수신한 센싱 정보를 이용하여 최종 스펙트럼 센싱 정보를 확인하고, 상기 확인한 최종 스펙트럼 센싱 정보를 브로드캐스트(broadcast) 한다. As described above, in the CR communication system, the sensing information sharing period is defined so that the BSs 111 and 113 of the sub system receive the sensing information from the respective MSs during the sensing information sharing period, and the received sensing information. The final spectrum sensing information is checked using, and the final spectrum sensing information is broadcast.

한편, 상기 센싱 정보 공유 기간은 MS의 개수와 비례한다. 즉, 상기 부 시스템의 BS들은 모든 MS의 센싱 결과를 수신해야 하기 때문에 MS의 개수가 증가할수록 상기 센싱 정보 공유 기간 또한 증가하게 된다.Meanwhile, the sensing information sharing period is proportional to the number of MSs. That is, since BSs of the secondary system must receive sensing results of all MSs, the sensing information sharing period also increases as the number of MSs increases.

그럼 다음으로 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 MS의 개수에 비례하지 않는 센싱 정보 공유 방법에 대해 구체적으로 설 명하기로 한다. Next, the sensing information sharing method that is not proportional to the number of MSs in the wireless cognitive communication system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 데이터 전송을 위한 방법을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a method for data transmission in a wireless cognitive communication system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 데이터 전송은 MS들의 센싱(201, 205), 즉 스펙트럼 센싱이 수행된 후에 상기 MS들과 BS간의 데이터 전송(203, 207)이 수행된다. 상기 센싱(201, 205)에 대해 좀 더 자세히 설명하면 하기와 같다.Referring to FIG. 2, the data transmission is performed by the sensing 201 and 205 of the MSs, that is, the data transmission between the MSs and the BS 203 and 207 after the spectrum sensing is performed. The sensing 201 and 205 will be described in more detail below.

상기 센싱(201, 205)은 센싱 단계(213)와 통지 단계(215)를 포함한다. 상기 센싱 단계(213)는 부 시스템에 존재하는 미리 정해진 개수(K)의 MS 들이 신호의 세기를 측정하여 주파수 대역을 스펙트럼 센싱하는 단계이다. The sensing 201, 205 includes a sensing step 213 and a notification step 215. The sensing step 213 is a step in which a predetermined number K of MSs present in the sub-system measure the signal strength to spectrum sense the frequency band.

그리고 상기 통지 단계(215)는 초기 단계(221), 순환 단계(223), 종료 단계(225)를 포함한다. 상기 초기 단계(221)는 미리 정해진 개수(K)의 MS 들이 상기 센싱 단계(213)에서 측정한 스펙트럼 센싱 정보를 부 시스템의 BS로 보고하는 단계이다. 이 때, 상기 MS 들은 상기 자신이 측정한 센싱 정보, 자신의 식별자(Identification), FEC(Forward Error Correction)를 포함한 패킷을 상기 부 시스템의 BS로 전송한다. 이 때, 상기 MS들의 개수는 종료단계(225)에서 결정되며 상기 MS들의 개수를 결정하는 방법은 하기에서 설명하기로 한다. 여기서 상기 스펙트럼 센싱 정보를 수신하는 부 시스템의 BS는 상기 MS들 중 AP(Access point)역할을 하는 어느 하나의 MS일 수도 있음은 물론이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 부 시스템의 BS가 상기 MS들의 스펙트럼 센싱 정보를 수신한다고 가정하기로 하여 설명하기로 한다.The notification step 215 includes an initial step 221, a circular step 223, and an end step 225. The initial step 221 is a step in which a predetermined number K of MSs report the spectrum sensing information measured in the sensing step 213 to the BS of the secondary system. At this time, the MSs transmit the packet including the sensing information, their identification, and the Forward Error Correction (FEC) to the BS of the secondary system. In this case, the number of MSs is determined in the terminating step 225, and a method of determining the number of MSs will be described below. In this case, the BS of the secondary system that receives the spectrum sensing information may be any MS serving as an access point (AP) among the MSs. Hereinafter, for convenience of description, it is assumed that the BS of the secondary system receives spectrum sensing information of the MSs.

상기 순환 단계(223)는 부 시스템의 BS의 브로드 캐스트(233, 237) 단계와 MS들의 랜덤 억세스(Random Access)(235, 239) 단계가 반복적으로 수행된다. 좀 더 자세히 설명하면, 상기 브로드 캐스트(233, 237) 단계에서는 부 시스템의 BS가 MS들로부터 획득한 센싱 정보를 통해 주 시스템의 서브 주파수 대역 점유 상황을 판단한다. 그런 다음, 상기 판단한 주 시스템의 서브 주파수 대역 점유 상황을 알리는 정보, 통지 단계(215)가 계속 진행되고 있음을 알리는 종료 비트(termination bit, 본 발명에서는 '0'), FEC가 포함된 패킷을 MS들로 전송한다. In the repetition step 223, the BS 233, 237 of the BS of the secondary system and the random access 235, 239 of the MSs are repeatedly performed. In more detail, in the broadcast steps 233 and 237, the BS of the secondary system determines the occupancy state of the sub-frequency band of the main system based on the sensing information obtained from the MSs. Then, the MS includes a packet including the information indicating the occupancy status of the sub-frequency band of the determined main system, a termination bit ('0' in the present invention) indicating that the notification step 215 continues, and the MS including the FEC. Send them to.

또한 상기 랜덤 억세스(235) 단계에서 상기 MS들은 상기 부 시스템의 BS가 브로드 캐스트 한 패킷을 수신하고, 상기 주 시스템이 점유하고 있는 서브 주파수 대역을 확인한다. 그런 다음, 상기 MS들은 상기 주파수 대역을 확인한 후에 상기 상기 MS들 중 부 시스템의 BS로 알려야 할 추가 정보가 있는 특정 MS들은 다시 추가 정보를 포함한 패킷을 전송한다. 이 때, 상기 부 시스템의 BS로 전송할 추가 정보가 존재하지 않는 MS들은 상기 랜덤 억세스(235) 단계에서는 대기 상태로 존재한다.In addition, in the random access step 235, the MSs receive a packet broadcast by the BS of the secondary system, and identify the sub-frequency band occupied by the main system. Then, after the MSs identify the frequency band, certain MSs with additional information to be informed to the BS of a sub-system among the MSs again transmit a packet containing the additional information. At this time, MSs for which there is no additional information to be transmitted to the BS of the secondary system exist in the standby state in the random access 235 step.

상기 랜덤 억세스(235, 239)에 참여하는 소정 개수의 MS들은 미리 정해진 랜덤 억세스 슬럿 중 어느 하나의 슬럿을 선택할 수 있으며, 상기 랜덤 억세스 슬럿 선택에 대해서는 하기에서 설명하기로 한다. A predetermined number of MSs participating in the random access 235 and 239 may select any one of predetermined random access slots, and the random access slot selection will be described below.

다음으로 상기 브로드 캐스트(237) 단계에서 상기 부 시스템의 BS는 상기 랜덤 억세스(235) 단계에서 특정 MS들로부터 수신한 추가 센싱 정보를 자신이 가지고 있던 센싱 정보에 업데이트 한다. 그런 다음 상기 업데이트 한 센싱 정보를 다시 상기 MS들로 브로드캐스트 한다. Next, in the broadcast step 237, the BS of the secondary system updates additional sensing information received from specific MSs in the random access 235 to the sensing information that it has. The updated sensing information is then broadcast back to the MSs.

상기 순환 단계(223)는 랜덤 억세스(235, 239) 단계에 참여할 MS가 존재하지 않을 때까지 계속적으로 반복되며, 상기 랜덤 억세스(235, 239)에 참여할 MS들이 존재하지 않는 경우, 상기 부 시스템의 BS가 업데이트 할 정보가 존재하지 않음을 의미한다.The recursive step 223 is repeated until there are no MSs to participate in the random access 235, 239 step, and if there are no MSs to participate in the random access 235, 239, It means that there is no information to be updated by BS.

다음으로 종료 단계(225)에서 부 시스템의 BS는 서브 주파수 대역의 주 시스템 점유 상황의 정보와, 다음 번 통지 단계(215)에 참여할 MS들의 리스트, 또한 상기 통지 단계(215)가 종료되었음을 알리는 종료 비트, FEC를 포함한 패킷을 상기 MS들로 브로드 캐스트 한다.Next, in the terminating step 225, the BS of the secondary system ends with information of the main system occupancy status of the sub-frequency band, a list of MSs to participate in the next notifying step 215, and also informs that the notifying step 215 is finished. Broadcast a packet containing bits, FEC, to the MSs.

이 때, 상기 부 시스템의 BS와 MS들이 스펙트럼 센싱 정보를 주고 받기 위해 전제 되어야 할 조건에 대해 설명하기로 한다.At this time, the BS and MSs of the secondary system will be described for the conditions to be assumed to exchange spectrum sensing information.

(1) 초기단계(221)에 참여할 MS들의 개수 (1) the number of MSs to participate in the initial phase (221)

(2) 랜덤 억세스(235, 239)를 위한 슬럿 개수 할당(2) Slot number allocation for random access (235, 239)

(3) 초기단계(221)에 참여할 MS들 선발 방법(3) How to select MSs to participate in the initial stage (221)

상기 첫번째와 두번째 조건은 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 최적의 파라미터를 결정하며, 이는 하기에서 자세히 설명하기로 한다.The first and second conditions determine the optimal parameters through Monte Carlo simulation, which will be described in detail below.

또한, 세번째 조건은 상기 종료 단계(225)에서 상기 MS들로부터 센싱 정보를 수신한 부 시스템의 BS는 상기 MS들 중 동일한 센싱 정보를 전송한 MS들끼리 그룹화하고, 상기 그룹화 한 MS들 중 대표 MS를 선택한다. 그런 다음, 상기 부 시스템의 BS는 상기 선택한 대표 MS들 중 주 시스템의 서브 주파수 대역 점유 상황을 가장 많이 감지한 MS(이하 'MS max' 라 칭하기로 한다)를 선택한다.In addition, the third condition is that the BS of the secondary system that receives the sensing information from the MSs in the terminating step 225 groups MSs which transmit the same sensing information among the MSs, and represents a representative MS of the grouped MSs. Select. Then, the BS of the secondary system selects the MS (hereinafter, referred to as 'MS max') that most detects the sub-frequency band occupancy of the primary system among the selected representative MSs.

다음으로 상기 부 시스템의 BS는 상기 MS max가 전송한 센싱 정보와, 상기 MS max를 제외한 다른 MS들의 센싱 정보를 상관시킨다. 그런 다음, 상기 상관시킨 센싱 정보 중 가장 차이가 많이 나는 순서대로 정렬한다. 일 예로, i번째 MS가 스펙트럼 센싱한 M개의 서브 주파수 대역 점유 상황을

로 표현할 수 있다. 이 때, 상기

은 상기 i번째 MS가 스펙트럼 센싱한 서브 주파수 대역의 점유 상황을 나타내는 정규화 값이며,

의 값을 가진다. 이 때, '1'은 서브 주파수 대역이 점유되었음을 나타내고, '-1'은 상기 서브 주파수 대역이 비어있음을 나타낸다. 상기에서 설명한 상기 MS max와 다른 MS들간의 상관은 하기 수학식 1을 통해 계산할 수 있다.Next, the BS of the secondary system correlates sensing information transmitted by the MS max with sensing information of other MSs except the MS max. Then, the sorted information is sorted in the order with the greatest difference among the correlated sensing information. As an example, the situation of occupying M sub-bands of spectrum sensed by the i-th MS is described.

. At this time,

Is a normalization value representing the occupancy state of the sub-frequency band spectral sensed by the i-th MS,

Lt; / RTI > At this time, '1' indicates that the sub frequency band is occupied, and '-1' indicates that the sub frequency band is empty. The correlation between the MS max and the other MSs described above may be calculated through Equation 1 below.

이를 정규화 값으로 표현하면 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.If this is expressed as a normalization value, it may be expressed as in Equation 2 below.

상기 수학식 1 내지 수학식 2를 통해 계산된 상관값을 바탕으로 상기 MS max를 제외한 k-1개의 MS를 선택할 수 있다. 즉, 상기 선택한 k-1개의 MS와 상기 MS max를 포함하여 최종 k개의 MS를 선택한다. 상기 k개의 MS는 다음번 초기 단계(221)에 참여할 MS를 의미한다.Based on the correlation values calculated through Equations 1 to 2, k-1 MSs excluding the MS max may be selected. That is, the final k MSs are selected including the selected k-1 MSs and the MS max. The k MSs represent MSs that will participate in the next initial step 221.

만일, 상기 MS max를 제외한 MS의 개수가 k-1개보다 작을 경우, 상기 대표 MS를 선택할 때 제외된 MS 들을 랜덤으로 선택하여 상기 초기 단계(221)에 참여하도록 할 수도 있다.If the number of MSs excluding the MS max is smaller than k-1, the MSs excluded when selecting the representative MS may be randomly selected to participate in the initial step 221.

그럼 다음으로 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 부 시스템의 BS 동작을 설명하기로 한다.Next, a BS operation of a secondary system in a wireless cognitive communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 부 시스템의 BS 동작을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a BS operation of a secondary system in a wireless cognitive communication system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 먼저 301단계에서 상기 부 시스템의 BS는 MS들로부터 스펙트럼 센싱 정보를 수신한다. 다음으로 303단계에서 상기 부 시스템의 BS는 상기 수신한 센싱 정보를 취합하여 주 시스템이 점유한 서브 주파수 대역을 판단한다. 305단계에서 상기 부 시스템의 BS는 상기 취합한 센싱 정보를 상기 MS들로 브로드 캐스팅 한다. 307단계에서 상기 부 시스템의 BS는 특정 MS들로부터 추가 센싱 정보를 수신하였는지 확인한다. 상기 확인 결과, 상기 특정 MS들로부터 추가 센싱 정보를 수신하였을 경우, 309단계로 진행하여 상기 수신한 추가 센싱 정보를 업데이트 하 고, 상기 업데이트 한 센싱 정보를 다시 브로드 캐스팅 한다.Referring to FIG. 3, in step 301, the BS of the secondary system receives spectrum sensing information from MSs. Next, in step 303, the BS of the sub system collects the received sensing information to determine a sub frequency band occupied by the main system. In step 305, the BS of the secondary system broadcasts the collected sensing information to the MSs. In step 307, the BS of the secondary system checks whether additional sensing information is received from specific MSs. As a result of the check, when additional sensing information is received from the specific MSs, the process proceeds to step 309 to update the received additional sensing information and broadcasts the updated sensing information again.

한편, 상기 확인 결과, 상기 특정 MS들로부터 추가 센싱 정보를 수신하지 않았을 경우, 통지 단계가 종료되었음을 인지하고 311단계로 진행한다. 상기 311단계에서 상기 부 시스템의 BS는 상기 센싱 정보를 송신한 MS들 중 동일한 센싱 정보를 송신한 MS들을 그룹화하고, 그 중 대표 MS를 선택한다. 313단계에서 상기 부 시스템의 BS는 상기 선택된 대표 MS들 중 가장 많은 서브 주파수 대역의 점유 상황을 감지한 MS(MS max)를 선택한다. 315단계에서 상기 부 시스템의 BS는 상기 MS max의 센싱 정보와 나머지 선택된 MS들의 센싱 정보들 간의 상관값을 계산하고, k-1개의 MS들을 선택한다. 317단계에서 상기 부 시스템의 BS는 선택한 k-1개의 MS들과 MS max를 포함한 k개의 MS들을 다음번 초기 단계에 참여할 MS의 리스트로 선정한다. 319단계에서 상기 부 시스템의 BS는 상기 MS들과 상기 주 시스템이 사용하지 않는 서브 주파수 대역을 선택하여 데이터 송수신을 수행한다.On the other hand, if it is confirmed that the additional sensing information is not received from the specific MSs, it recognizes that the notification step is finished and proceeds to step 311. In step 311, the BS of the secondary system groups MSs that transmit the same sensing information among MSs that transmit the sensing information, and selects a representative MS among them. In step 313, the BS of the secondary system selects MS (MS max) that has detected the occupancy state of the largest sub-frequency band among the selected representative MSs. In step 315, the BS of the secondary system calculates a correlation value between the sensing information of the MS max and the sensing information of the remaining selected MSs, and selects k-1 MSs. In step 317, the BS of the secondary system selects k MSs including the selected k-1 MSs and MS max as a list of MSs to participate in the next initial step. In step 319, the BS of the secondary system selects a sub-frequency band not used by the MSs and the main system to perform data transmission and reception.

다음으로 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 MS의 동작을 설명하기로 한다.Next, with reference to Figure 4 will be described the operation of the MS in a wireless cognitive communication system according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 MS의 동작을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an operation of an MS in a wireless cognitive communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 401단계에서 상기 MS는 BS가 송신하는 신호의 세기를 측정하여 각 서브 주파수 대역의 스펙트럼 센싱을 수행한다. 403단계에서 상기 MS는 상기 스펙트럼 센싱 정보를 부 시스템의 BS로 송신한다. 405단계에서 상기 MS는 상기 부 시스템의 BS로부터 다수의 MS들이 송신한 스펙트럼 센싱 정보를 취합한 정보를 수신한다. 407단계에서 상기 MS는 상기 부 시스템의 BS로 추가적으로 송신할 센싱 정보가 존재하는지 판단한다.Referring to FIG. 4, in step 401, the MS measures the strength of a signal transmitted by the BS and performs spectrum sensing of each sub-frequency band. In step 403, the MS transmits the spectrum sensing information to the BS of the secondary system. In step 405, the MS receives information obtained by collecting spectrum sensing information transmitted by a plurality of MSs from a BS of the secondary system. In step 407, the MS determines whether there is sensing information to be additionally transmitted to the BS of the secondary system.

상기 판단 결과, 상기 부 시스템의 BS로 추가적으로 송신할 센싱 정보가 존재한다면, 409단계로 진행하여 추가 센싱 정보를 송신하고 405단계로 진행한다.As a result of the determination, if there is sensing information to be additionally transmitted to the BS of the secondary system, the process proceeds to step 409 to transmit additional sensing information and proceeds to step 405.

한편, 상기 판단 결과, 상기 부 시스템의 BS로 추가적으로 송신할 센싱 정보가 존재하지 않는다면, 411단계로 진행하여 상기 부 시스템의 BS로부터 다음번 초기 단계에 참여할 MS들의 리스트를 수신한다. 413단계에서 상기 MS는 상기 BS가 선택한 주 시스템이 사용하지 않는 서브 주파수 대역을 통해 데이터를 송수신한다. On the other hand, if there is no sensing information to be additionally transmitted to the BS of the secondary system, the determination proceeds to step 411 to receive a list of MSs to participate in the next initial stage from the BS of the secondary system. In step 413, the MS transmits and receives data through a sub-frequency band not used by the main system selected by the BS.

다음으로 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 MS 구조를 설명하기로 한다.Next, an MS structure in a wireless cognitive communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 MS의 구조를 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a structure of an MS in a wireless cognitive communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 상기 MS는 스펙트럼 검출기(501)와, 비교기(503)와, 랜덤 억세스 채널 생성기(505)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the MS includes a spectrum detector 501, a comparator 503, and a random access channel generator 505.

상기 스펙트럼 검출기(501)는 BS로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하여 전체 주파수 대역의 스펙트럼 센싱을 수행한다. 다음으로 비교기(503)는 상기 BS가 브로드 캐스팅 한 센싱 정보와 MS 자신이 센싱한 센싱 정보를 비교하여 추가적으로 상기 BS로 송신할 센싱 정보가 있는지 판단한다. 다음으로 랜덤 억세스 채널 생성기(505)는 상기 비교기(503)에서 판단한 추가 센싱 정보가 존재할 경우, 상기 랜덤 억세스 채널을 생성하여 상기 생성한 채널을 통해 추가 센싱 정보를 상기 BS로 송 신한다.The spectrum detector 501 measures the intensity of the signal received from the BS and performs spectral sensing of the entire frequency band. Next, the comparator 503 compares the sensing information broadcast by the BS with the sensing information sensed by the MS itself to determine whether there is additional sensing information to be transmitted to the BS. Next, when there is additional sensing information determined by the comparator 503, the random access channel generator 505 generates the random access channel and transmits the additional sensing information to the BS through the generated channel.

그럼 다음으로 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 주 시스템의 MS와 부 시스템의 MS 상황을 설명하기로 한다.Next, the MS situation of the MS of the main system and the MS of the secondary system in the radio-cognitive communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 주 시스템의 MS와 부 시스템의 MS의 분포도를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a distribution diagram of an MS of a main system and an MS of a sub system in a wireless cognitive communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 상기 분포도에서 부 시스템의 MS들은 (0.0)을 중심으로 반경 100m 내에 존재하며, 주 시스템의 MS들은 (0.0)을 중심으로 반경 200m 내에 존재하도록 설정하였다. 또한 상기 주 시스템의 MS들의 신호 영역은 100m로 설정하였다. 또한, 가운데 원에 포함된 부 시스템의 MS들이 협력 센싱에 참여하는 MS들을 나타낸다. Referring to FIG. 6, the MSs of the secondary system in the distribution chart are set within a radius of 100 m around (0.0), and the MSs of the main system are set within a radius of 200 m around (0.0). In addition, the signal area of the MSs of the main system was set to 100 m. In addition, the MSs in the secondary system included in the center circle represent MSs participating in cooperative sensing.

이 때, 최적의 초기 단계에 참여하는 MS들의 개수(K)와 랜덤 억세스 슬럿 개수(R)를 찾기 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 수행하였다. 이 때, 모든 패킷의 길이는 1로 정규화 시키고, 주 시스템의 MS의 개수(L)를 5개로 협력 센싱에 참여할 부 시스템의 MS의 개수(M)를 10으로 고정하여 수행하였다.At this time, Monte Carlo simulation was performed to find the number of MSs participating in the optimal initial stage (K) and the number of random access slots (R). At this time, the length of all packets was normalized to 1, and the number of MSs of the primary system (L) was 5 and the number of MSs of the secondary system to participate in cooperative sensing (M) was fixed to 10.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 N=50일 때의 몬테카를로 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.FIG. 7 illustrates Monte Carlo simulation results when N = 50 in a wireless cognitive communication system according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 상기 시뮬레이션 결과는 랜덤 억세스 슬럿 개수(R)와 초기 단계에 참여하는 MS들의 개수(K)가 작아지면, 스펙트럼 센싱 결과를 취합하는 부 시스템의 BS가 정확한 정보를 수신하지 못하게 되어, 랜덤 억세스에 참여하는 MS들의 개수가 늘어나게 됨을 알 수 있다. 또한, 상기 랜덤 억세스 슬럿 개수(R)가 작 으므로 패킷 충돌이 증가하게 되고 결과적으로 순환 단계의 길이가 늘어나게 됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, when the number of random access slots (R) and the number of MSs participating in an initial stage (K) decrease, the BS of the secondary system that collects the spectrum sensing results does not receive accurate information. As a result, it can be seen that the number of MSs participating in random access increases. In addition, since the random access slot number R is small, it can be seen that packet collision is increased and consequently, the length of the cyclic step is increased.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 상기 도 7에서 수행한 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 구한 최적의 R과 K를 바탕으로 한 센싱 프로토콜 길이를 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating a sensing protocol length based on an optimal R and K obtained through the Monte Carlo simulation performed in FIG. 7 in a wireless cognitive communication system according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 센싱 방법은 협력 센싱에 참여하는 MS의 개수(N)에 따라서 센싱 프로토콜의 길이가 거의 변함이 없음을 알 수 있다. 반면, 기존 기술에 따른 센싱 방법은 협력 센싱에 참여하는 MS의 개수(N)에 따라서 센싱 프로토콜의 길이가 증가함을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, in the sensing method according to the embodiment of the present invention, the length of the sensing protocol is hardly changed according to the number N of MSs participating in the cooperative sensing. On the other hand, in the sensing method according to the existing technology, the length of the sensing protocol increases according to the number N of MSs participating in the cooperative sensing.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 MS의 개수N=50, 100일 경우 센싱 프로토콜의 길이 변화를 나타낸 도면이다.9 is a view showing a change in the length of the sensing protocol when the number of MS N = 50, 100 in a wireless cognitive communication system according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 먼저, 상기 센싱 프로토콜 길이는 주 시스템의 MS의 상황이 변경될 경우, 센싱 프로토콜 길이가 증가하고, 상기 주 시스템의 MS의 상황이 고정적인 경우, 상기 센싱 프로토콜의 길이가 유지됨을 알 수 있다. 여기서, 최소 센싱 프로토콜 길이는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 9, first, the sensing protocol length is increased when the situation of the MS of the main system changes, and when the situation of the MS of the main system is fixed, the length of the sensing protocol is maintained. It can be seen. Here, the minimum sensing protocol length may be expressed as in Equation 3.

Minimum length = K(최적값)+1(순환 단계의 브로드캐스트) +R(최적값) +1(종료 단계의 브로드캐스트)Minimum length = K (optimum) + 1 (broadcast stage broadcast) + R (optimum) + 1 (broadcast stage end)

만일, 센싱 주기가 5번이라고 가정할 경우, 시간에 따른 센싱 프로토콜 길이 변화는 주 시스템의 상황이 변경됨에 따라, 센싱 프로토콜의 길이가 5번마다 증가 하는 것을 알 수 있다. 그러나, 시간이 변화함에 따라 센싱 프로토콜의 길이 최대값은 감소되는 것을 알 수 있다. 이는 초기 단계에서 협력 센싱에 참여한 MS가 최적의 위치에 존재함을 의미한다. 따라서 이후 순환단계의 랜덤 억세스에 참여하는 MS의 개수가 감소하게 되는 효과를 얻게 된다.If it is assumed that the sensing period is five times, it can be seen that the change in the sensing protocol length with time increases the length of the sensing protocol every five times as the situation of the main system changes. However, it can be seen that the length maximum value of the sensing protocol decreases with time. This means that the MS participating in the cooperative sensing in the initial stage is in an optimal position. As a result, the number of MSs participating in the random access of the cyclic step is reduced.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 CR 통신 시스템의 구조를 도시한 도면.1 illustrates a structure of a CR communication system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 데이터 전송을 위한 방법을 도시한 도면.2 is a diagram illustrating a method for data transmission in a wireless cognitive communication system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 부 시스템의 BS 동작을 도시한 도면.3 is a diagram illustrating a BS operation of a secondary system in a wireless cognitive communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 MS의 동작을 도시한 도면.4 is a diagram illustrating an operation of an MS in a wireless cognitive communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 MS의 구조를 도시한 도면.5 is a diagram illustrating a structure of an MS in a wireless cognitive communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 주 시스템의 MS와 부 시스템의 MS의 분포도를 도시한 도면.6 is a diagram illustrating a distribution diagram of an MS of a main system and an MS of a sub system in a wireless cognitive communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 N=50일 때의 몬테카를로 시뮬레이션 결과를 도시한 도면.FIG. 7 illustrates Monte Carlo simulation results when N = 50 in a wireless cognitive communication system according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 상기 도 7에서 수행한 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 구한 최적의 R과 K를 바탕으로 한 센싱 프로토콜 길이를 도시한 도면.8 is a diagram illustrating a sensing protocol length based on an optimal R and K obtained through the Monte Carlo simulation performed in FIG. 7 in a wireless cognitive communication system according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 통신 시스템에서 N=50, 100일 경우 센싱 프로토콜의 길이 변화를 나타낸 도면.9 is a view showing a change in the length of the sensing protocol when N = 50, 100 in a wireless cognitive communication system according to an embodiment of the present invention.

Claims

A method for performing cooperative sensing by a transmitter in a wireless cognitive communication system comprising a first system having a usage right for a first frequency band and a second system having no usage right for the first frequency band,

The first frequency band includes a plurality of sub frequency bands,

Receiving spectrum sensing information indicating the occupancy state of the plurality of sub-frequency bands from at least one receiver present in the second system, collecting and broadcasting the received spectrum sensing information to the receivers;

Confirming whether additional spectrum sensing information has been received from at least one of the receivers;

As a result of the checking, if additional spectrum sensing information is not received from the at least one receiver, the receivers that transmit the same spectrum sensing information among the spectrum sensing information transmitted by the receivers are grouped, and any one of the groups of the receivers is selected. The process of selecting a receiver,

And selecting a representative receiver among the selected one of the receivers.

The method of claim 1,

If the additional spectrum sensing information is received from the receiver as a result of the checking, updating the additional spectrum sensing information to the collected spectrum sensing information;

And broadcasting the updated spectrum sensing information to the receivers.

The method of claim 1,

The process of selecting a representative receiver from any one of the receivers,

And selecting a receiver that detects the maximum use of the plurality of sub-frequency bands.

The method of claim 1,

And correlating spectrum sensing information of the selected representative receiver with spectrum sensing information of the remaining receivers other than the selected representative receiver, and selecting k-1 receivers among the correlated receivers.

5. The method of claim 4,

The process of correlating the spectrum sensing information is represented by an equation

Cooperative sensing method characterized in that using the correlation.

remind

Is a value representing the occupancy status of the sub-frequency band sensed by the i th receiver,

Has the value of.

A method of performing cooperative sensing by a receiver in a wireless cognitive communication system comprising a first system having a usage right for a first frequency band and a second system having no use right for the first frequency band,

The first frequency band includes a plurality of sub frequency bands,

Performing spectrum sensing informing the occupancy state of the plurality of sub-frequency bands;

Transmitting the performed spectrum sensing information to a transmitter present in the second system;

Receiving spectrum sensing information from the transmitter, the spectrum sensing information collected by at least one receiver present in the second system;

Comparing the spectrum sensing information received from the transmitter with the spectrum sensing information performed by the receiver itself;

And if the spectral sensing information received from the transmitter and the spectral sensing information performed by the receiver itself are different from each other, transmitting additional spectrum sensing information to the transmitter.

A transmitting apparatus for performing cooperative sensing in a wireless cognitive communication system comprising a first system having a usage right for a first frequency band and a second system having no use right for the first frequency band,

The first frequency band includes a plurality of sub frequency bands,

A transmitter configured to collect and broadcast the received spectrum sensing information to the receivers when spectrum sensing information indicating the occupancy state of the plurality of sub-frequency bands is received from at least one receiver present in the second system;

If at least one of the receivers has confirmed that the additional spectrum sensing information has been transmitted, and if the result of the check has not received additional spectrum sensing information from the at least one or more receivers, the same spectrum sensing information among the spectrum sensing information transmitted by the receivers And a control unit for grouping the receivers that transmit the Tx, selecting any one receiver from each of the groups of the receivers, and selecting a representative receiver among the selected ones.

The method of claim 7, wherein

If the transmission unit receives additional spectrum sensing information from the receiver as a result of the checking, the transmitter updates the additional spectrum sensing information to the collected spectrum sensing information and broadcasts the updated spectrum sensing information to the receivers. A transmission device characterized by the above-mentioned.

The method of claim 7, wherein

And the control unit selects a representative receiver among any one of the receivers for the maximum detection of use of the plurality of sub-frequency bands.

The method of claim 7, wherein

And the control unit correlates spectrum sensing information of the selected representative receiver with spectrum sensing information of remaining receivers other than the selected representative receiver, and selects k-1 receivers among the correlated receivers.

11. The method of claim 10,

The control unit is

And the spectrum sensing information is correlated with each other.

remind

Has the value of.

A reception apparatus for performing cooperative sensing in a wireless cognitive communication system comprising a first system having a usage right for a first frequency band and a second system having no use right for the first frequency band,

The first frequency band includes a plurality of sub frequency bands,

A spectrum detector configured to perform spectrum sensing informing the occupancy state of the plurality of sub-frequency bands and to transmit the performed spectrum sensing information to a transmitter existing in the second system;

Receive spectrum sensing information from the transmitter, the spectrum sensing information collected by at least one receiver present in the second system, and compare the spectrum sensing information received from the transmitter with the spectrum sensing information performed by the receiver itself. With comparator to do,

And a random access channel generator for transmitting additional spectrum sensing information to the transmitter when the spectrum sensing information received from the transmitter and the spectrum sensing information performed by the receiver are different from each other as a result of the comparison.