KR101465873B1 - 협력 인지 무선 통신망에서 순서 통계량으로써 총 전송량을 늘리는 방법 및 그 시스템 - Google Patents

협력 인지 무선 통신망에서 순서 통계량으로써 총 전송량을 늘리는 방법 및 그 시스템 Download PDF

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KR101465873B1 KR1020130037494A KR20130037494A KR101465873B1 KR 101465873 B1 KR101465873 B1 KR 101465873B1 KR 1020130037494 A KR1020130037494 A KR 1020130037494A KR 20130037494 A KR20130037494 A KR 20130037494A KR 101465873 B1 KR101465873 B1 KR 101465873B1
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Abstract

본 발명의 실시예는 협력 인지 무선 통신망에서 순서 통계량을 이용하여 총 전송량을 늘리는 방법과 그 시스템에 관한 것이다. 협력 인지 무선 통신망에서 총 전송량 증가 방법에 있어서, 협력 인지 무선 통신망에서 요구하는 기준 오경보 확률과 기준 검파 확률을 확인하는 단계; 및 기준 오경보 확률과 기준 검파 확률을 만족하는 최소 인지 라디오 개수를 계산하는 단계를 포함하는 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 방법이 제공될 수 있다.

Description

협력 인지 무선 통신망에서 순서 통계량으로써 총 전송량을 늘리는 방법 및 그 시스템{TOTAL THROUGHPUT ENHANCEMENT SCHEME BY USING PROGRESSIVE TYPE 2 CENSORED ORDER STATISTICS IN COOPERATIVE COGNITIVE RADIO NETWORKS}
본 발명의 실시예는 협력 인지 무선 통신망에서 순서 통계량을 이용하여 총 전송량을 늘리는 방법과 그 시스템에 관한 것이다.
협력 인지 무선 통신망(Cooperative Cognitive Radio Networks)은 하나의 중앙 관리소(Fusion Center)와
Figure 112013029887136-pat00001
개의 인지 라디오(Cognitive Radio)들로 이루어진다. 각 인지 라디오는 신호를 받은 뒤, 표본화 과정을 통해
Figure 112013029887136-pat00002
개의 표본을 얻는다.
여기서 신호 대역폭을
Figure 112013029887136-pat00003
(
Figure 112013029887136-pat00004
), 표본화 주기를
Figure 112013029887136-pat00005
(
Figure 112013029887136-pat00006
)라고 하면, 1초당
Figure 112013029887136-pat00007
개의 표본을 얻을 수 있고 표본 크기
Figure 112013029887136-pat00008
은 시간-대역폭 곱
Figure 112013029887136-pat00009
를 써서 정할 수 있다.
Figure 112013029887136-pat00010
이고
Figure 112013029887136-pat00011
일 때,
Figure 112013029887136-pat00012
번째 인지 라디오의
Figure 112013029887136-pat00013
째 표본의 이산 시간 관측
Figure 112013029887136-pat00014
은 주 사용자(Primary User)가 관심 주파수 대역을 쓰고 있지 않을 때
Figure 112013029887136-pat00015
로 쓸 수 있고, 관심 주 사용자가 주파수 대역을 쓰고 있을 때는
Figure 112013029887136-pat00016
로 쓸 수 있다.
이때
Figure 112013029887136-pat00017
와
Figure 112013029887136-pat00018
는 각각 동위상(Inphase) 성분과 직교(Quadrature) 성분을 나타낸다. 앞서 두 수학식에서
Figure 112013029887136-pat00019
은 주 사용자가 보낸 복소 신호이고, 복소 덧셈 꼴 잡음
Figure 112013029887136-pat00020
은
Figure 112013029887136-pat00021
,
Figure 112013029887136-pat00022
에 각각 독립이다.
보낸 신호
Figure 112013029887136-pat00023
은 복소 채널 감쇄 이득
Figure 112013029887136-pat00024
에 의해 왜곡된다. 이는, 인지 라디오들과 중앙 관리소가 주 사용자로부터 멀리 떨어져 있고, 각 인지 라디오가 다른 인지 라디오들로부터 충분히 멀리 있다고 하면,
Figure 112013029887136-pat00025
이 서로 독립이고 분포가 같다고 가정할 수 있으며, 또한 관측들은 채널 감쇄 이득이 바뀌는 속도보다 더 빠른 속도로 얻는다고 가정한다. 곧, 주파수 검출을 하는 동안
Figure 112013029887136-pat00026
이 바뀌지 않는다고 한다.
협력 인지 무선 통신망에서는 주파수 검출을 할 때, 이진 가설검정 문제를 만들어 푸는데, 이때 귀무가설은
Figure 112014035415311-pat00027
이고, 이의 대립가설은
Figure 112014035415311-pat00108
이다.
각 인지 라디오에서 쓰는 검파기로는 정규 잡음 환경에서 최적이라고 알려진 에너지 검파기(Energy Detector)를 쓴다. 에너지 검파기를 쓸 때
Figure 112013029887136-pat00029
째 인지 라디오에서 얻은 검정 통계량은 수학식 1과 같다.
Figure 112013029887136-pat00030
각 인지 라디오에서 만든 검정 통계량은 중앙 관리소로 보내지고 중앙 관리소에서는
Figure 112013029887136-pat00031
개의 검정 통계량을 모아 동일 이득 조합(Equal Gain Combining) 기법을 사용하여 관심 주파수 대역을 주 사용자가 쓰고 있는지에 대한 여부를 판단한다.
그리고 보조 사용자(Secondary User)가 얻을 수 있는 평균 전송량은 수학식 2와 같이 쓸 수 있다.
Figure 112013029887136-pat00032
여기서,
Figure 112013029887136-pat00033
은 주 사용자가 없을 확률이고,
Figure 112013029887136-pat00034
은
Figure 112013029887136-pat00035
개의 표본을 써서 주파수 대역이 비어있다고 판단할 때 보조 사용자가 보낼 수 있는 전송량이며,
Figure 112013029887136-pat00036
은 주 사용자가 주파수 대역을 쓸 때 같은 주파수 대역을 써서 보조 사용자가 함께 보낼 수 있는 전송량이다.
관심 주파수 대역을 써서 보조 사용자가 통신할 때에 두 가지 경우가 나타나는데, 첫 번째로 관심 주파수 대역이 실제로 비어있을 때, 중앙 관리소에서 주파수 대역이 비어있다고 판단하여 보조 사용자에서 쓰도록 하는 경우가 있고, 두 번째로 관심 주파수 대역이 주 사용자에 의해 쓰이고 있을 때, 중앙 관리소에서 주파수 대역이 비어있다고 잘못 판단하여 보조 사용자에게 쓰도록 하는 경우가 있다.
이때, 주 사용자가 없을 때와 있을 때 각각에 대해서 보조 사용자가 관심 주파수 대역을 사용하여 보낼 수 있는 전송량을 수학식 3과 수학식 4로 나타낼 수 있다.
Figure 112013029887136-pat00037
Figure 112013029887136-pat00038
여기서,
Figure 112013029887136-pat00039
는 표본화 주기이고,
Figure 112013029887136-pat00040
는 주파수 검출을 하는 데 쓰이는 시간,
Figure 112013029887136-pat00041
는 오경보 확률(False Alarm Probability),
Figure 112013029887136-pat00042
는 검파 확률(Detection Probability)이다. 수학식 3과 수학식 4를 이용하여 보조 사용자가 관심 주파수 대역을 써서 보낼 수 있는 평균 전송량을 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112013029887136-pat00043
여기서,
Figure 112013029887136-pat00044
은 관심 주파수 대역을 주 사용자가 쓰고 있지 않을 확률이다.
오경보 확률
Figure 112013029887136-pat00045
는 관심 주파수 대역이 실제로 비어있을 때, 관심 주파수 대역이 쓰이고 있다고 잘못 알릴 확률이므로 0에 가까울수록 좋고, 검파 확률
Figure 112013029887136-pat00046
는 관심 주파수 대역이 쓰이고 있을 때, 관심 주파수 대역이 쓰이고 있다고 바르게 알릴 확률이므로 1에 가까울수록 좋다. 따라서, 실제 인지 무선 통신망에서는
Figure 112013029887136-pat00047
이 0에 가깝기 때문에 수학식 6과 같이 쓸 수 있다.
Figure 112013029887136-pat00048
수학식 6을 통해서 관심 주파수 대역을 써서 보낼 수 있는 보조 사용자의 평균 전송량을 높이기 위해서는 오경보 확률
Figure 112013029887136-pat00049
를 낮추거나 주파수 검출하는 데 쓰이는 시간
Figure 112013029887136-pat00050
를 줄여야 함을 알 수 있다.
따라서, 이와 관련하여 보조 사용자의 평균 전송량을 높이기 위해서는 주파수 검출하는 데 쓰이는 시간을 줄이거나 오경보 확률을 낮추는 협력 인지 무선 통신 방법들이 제안되고 있다.
본 발명의 일실시예는 보조 사용자가 사용할 수 있는 총 전송량을 늘리기 위한 것이다. 이에, 잡음 환경이 정규일 때 협력 인지 무선 통신망에서는 모든 인지 라디오를 사용하여 주파수 검출하는 것이 최적으로 알려져 있으나 보다 적은 수의 인지 라디오를 사용하여 최적에 가까운 주파수 검출 성능을 얻거나 또는 적은 수의 인지 라디오를 써서 협력 인지 무선 통신망에서 요구하는 검파 성능을 얻도록 한다.
다시 말해서, 주파수 검출하는 데 쓰는 인지 라디오들의 시간과 에너지를 아껴서 통신하는 데 사용할 수 있으며, 이는 보조 사용자들이 보낼 수 있는 총 전송량을 증가시키는 데 도움이 되기 때문에 주파수 검출을 위한 인지 라디오의 수를 줄이고 중앙 관리소에서 각 인지 라디오로부터 검정 통계량을 받는데 드는 복잡도를 줄일 수 있는 방법과 이를 수행하는 시스템을 제공하고자 한다.
협력 인지 무선 통신망에서 총 전송량 증가 방법에 있어서, 협력 인지 무선 통신망에서 요구하는 기준 오경보 확률과 기준 검파 확률을 확인하는 단계; 및 기준 오경보 확률과 기준 검파 확률을 만족하는 최소 인지 라디오 개수를 계산하는 단계를 포함하는 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 방법이 제공될 수 있다.
일측에 있어서, 최소 인지 라디오 개수를 계산하는 단계는 일반화한 마쿰 Q 함수를 이용하여 기준 검파 확률을 계산하고, 감마 함수를 이용하여 기준 오경보 확률을 계산할 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 최소 인지 라디오 개수를 계산하는 단계는 협력 인지 무선 통신망을 채널 감쇄가 없는 통신 환경으로 가정하여 계산할 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 최소 인지 라디오 개수만큼의 인지 라디오를 이용하여 주파수를 검출하는 단계를 포함하며, 주파수를 검출하는 단계는 협력 인지 무선 통신망 내의 보조 사용자들이 보낼 수 있는 총 전송량을 증가시킬 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 최소 인지 라디오 개수는 협력 인지 무선 통신망에서 기준 오경보 확률보다 낮은 오경보 확률을 가지고 기준 검파 확률보다 높은 검파 확률을 가지는 기준을 만족시키는 협력 인지 무선 통신망에서 사용되는 인지 라디오 개수에 해당할 수 있다.
협력 인지 무선 통신망에서의 총 전송량 증가 방법에 있어서, 선정하고자 하는 최소 인지 라디오 개수만큼의 검정 통계량을 이용할 때의 검파 확률을 산출하는 단계; 최소 인지 라디오 개수만큼의 검정 통계량을 이용할 때의 오경보 확률을 산출하는 단계; 및 검파 확률과 오경보 확률이 협력 인지 무선 통신망의 기준 조건을 만족하는 최소 인지 라디오 개수를 계산하는 단계를 포함하는 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 방법이 제공될 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 검정 통계량은 협력 인지 무선 통신망의 인지 라디오들로부터 수신하며, 검정 통계량은 순서가 매겨져 있을 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 검정 통계량은 협력 인지 무선 통신망의 주사용자가 없을 때 카이 제곱 분포
Figure 112013029887136-pat00051
을 따르고, 주사용자가 있을 때 비중앙 카이 제곱 분포
Figure 112013029887136-pat00052
을 따를 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 협력 인지 무선 통신망에서 총 전송량 확대방법은 협력 인지 무선 통신망을 채널 감쇄가 없는 통신 환경으로 가정할 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 최소 인지 라디오 개수를 계산하는 단계는 기준 오경보 확률 보다 낮은 최소의 오경보 확률을 가지고, 기준 검파 확률보다 높은 최소의 검파 확률을 가지는 인지 라디오 개수 중, 최대 개수의 인지 라디오 개수를 최소 인지 라디오 개수로서 산출할 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 검정 통계량을 이용할 때의 검파 확률을 산출하는 단계는 주 사용자가 관심 주파수 대역을 사용하고 있을 때 검정 통계량의 누적 분포 함수를 이용할 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 검정 통계량을 이용할 때의 오경보 확률을 산출하는 단계는 주 사용자가 관심 주파수 대역을 사용하고 있지 않을 때 검정 통계량의 누적 분포 함수를 이용할 수 있다.
본 발명의 실시예를 통해 보다 적은 수의 인지 라디오를 사용함으로써 주파수를 검출하는 데 쓰는 인지 라디오들의 시간과 에너지를 아껴서 통신하는 데 사용할 수 있으며, 이는 보조 사용자들이 보낼 수 있는 총 전송량을 확대하는 데 도움이 된다.
또한, 주파수 검출을 위한 인지 라디오의 수를 줄임으로써 중앙 관리소에서 각 인지 라디오로부터 검정 통계량을 받는 데 드는 복잡도를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량을 확대하기 위한 방법으로, 사용되는 최소 인지 라디오 개수를 계산하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량을 확대하기 위한 방법으로, 검정 통계량에 순서를 매겨 크기가 큰 검정 통계량만을 사용하여 관심 주파수 대역이 비어있는지 판단하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 최소 인지 라디오 개수를 계산하는 두 가지 방법에 대한 수신 동작 특성을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 협력 인지 무선 통신망에서 요구하는 기준을 만족시킬 수 있는 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio)에 따른 인지 라디오의 개수를 나타낸 그래프이다.
이하, 협력 인지 무선 통신망에서 총 전송량을 확대하는 방법과 그 시스템에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
먼저, 협력 인지 무선 통신망은 전파 환경을 측정하여 측정된 전파 환경에 적합하도록 기기의 운용 파라미터를 설정하여 동작하는 무선 기술을 적용한 통신망으로서, 예컨대 기기간의 간섭을 최소화하거나 다른 기종 시스템 간에 상호 동작성을 촉진시키거나, 또는 비사용 주파수를 찾아서 이용하는 등의 통신이 이 범주에 속한다.
본 발명에서는 협력 인지 무선 통신망의 보조 사용자로 하여금 모든 인지 라디오를 사용하여 주파수를 검출하는 대신, 보다 적은 인지 라디오 개수를 이용하여 최적에 가까운 검출 성능을 얻을 수 있도록 하며, 이때 보조 사용자가 사용하는 총 전송량을 늘리기 위해 주파수 검출을 하는 데 쓰이는 인지 라디오의 수를 줄이는 방법을 제안한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량을 확대하기 위한 방법으로, 사용되는 최소 인지 라디오 개수를 계산하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 실시예에 따른 방법은 협력 인지 무선 통신망을 제공하는 시스템, 서버 또는 협력 인지 무선 통신망의 중앙 관리소 등을 통해서 수행될 수 있다.
단계(110)에서는 협력 인지 무선 통신망에서 요구되는 기준 오경보 확률과 기준 검파 확률에 대해서 확인할 수 있다. 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 성능에 대해서 이 두 가지의 기준 확률에 만족하도록 할 수 있다.
따라서 단계(120)에서는 이러한 기준 오경보 확률과 기준 검파 확률을 만족하는 최소 인지 라디오의 개수를 계산해낼 수 있다. 이때, 협력 인지 무선 통신망을 채널 감쇄가 없는 통신 환경으로 가정한 후에 계산할 수 있다.
실시예에 있어서, 협력 인지 무선 통신망에서 요구하는 기준 오경보 확률을
Figure 112013029887136-pat00053
라 하고, 기준 검파 확률을
Figure 112013029887136-pat00054
라고 하며, 또한
Figure 112013029887136-pat00055
개의 인지 라디오 가운데
Figure 112013029887136-pat00056
개의 인지 라디오만으로 주파수 검출을 한다고 할 때에 최소의 인지 라디오 개수를 찾도록 한다.
이때, 무선 통신망에서의 오경보 확률과 검파 확률이 각각
Figure 112013029887136-pat00057
,
Figure 112013029887136-pat00058
의 기준을 만족시키는 최소 인지 라디오 개수
Figure 112013029887136-pat00059
를 찾도록 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 채널 감쇄가 없는 환경(
Figure 112013029887136-pat00060
)이라 하면 하기 수학식 7과 수학식 8을 통해 검파 확률과 오경보 확률을 구할 수 있다.
Figure 112013029887136-pat00061
Figure 112013029887136-pat00062
수학식 7과 같이
Figure 112013029887136-pat00063
의 일반화한 마쿰
Figure 112013029887136-pat00064
함수를 이용하여 검파 확률을 계산할 수 있으며, 수학식 8과 같이 감마 함수
Figure 112013029887136-pat00065
를 이용하여 오경보 확률을 계산해낼 수 있다. 수학식 7과 수학식 8을 이용하여 주어진 주파수 검출 성능에 적합한 최소 인지 라디오 개수
Figure 112013029887136-pat00066
를 찾을 수 있다.
또 다른 실시예로서, 중앙 관리소에서는 인지 라디오로부터 받은 검정 통계량에 순서를 매겨 크기가 큰
Figure 112013029887136-pat00067
개의 검정 통계량만을 사용하여 관심 주파수 대역이 비어있는지를 판단하는 방법을 적용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량을 확대하기 위한 방법으로, 검정 통계량에 순서를 매겨 크기가 큰 검정 통계량만을 사용하여 관심 주파수 대역이 비어있는지 판단하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 단계(210)에서는 선정하고자 하는 최소 인지 라디오 개수만큼의 검정 통계량을 이용할 때의 검파 확률에 대해서 산출할 수 있다.
실시예에 있어서, 인지 라디오에서 만든 검정 통계량의 확률밀도함수를
Figure 112013029887136-pat00068
라 하고, 누적분포함수를
Figure 112013029887136-pat00069
라 한다. 이때, 주 사용자가 없을 때 에너지 검파기의 검정 통계량은 카이 제곱 분포
Figure 112013029887136-pat00070
를 따르며, 주 사용자가 있을 때에 에너지 검파기의 검정 통계량은 비중앙 카이 제곱 분포
Figure 112013029887136-pat00071
를 따른다.
여기서, 비중앙 매개변수
Figure 112013029887136-pat00072
이다. 이를 간단히 하기 위해, 해당 채널이 감쇄가 없는 환경이라 가정할 수 있다(
Figure 112013029887136-pat00073
).
Figure 112013029887136-pat00074
개의 인지 라디오 가운데 크기가 큰
Figure 112013029887136-pat00075
개의 인지 라디오만 골라 모은 결합 확률밀도함수를
Figure 112013029887136-pat00076
라 하면 수학식 9와 같은 확률밀도함수를 구할 수 있다.
Figure 112013029887136-pat00077
수학식 9를 이용하여 크기가 큰
Figure 112013029887136-pat00078
개의 인지 라디오만을 사용하였을 때의 검파 확률을 산출할 수 있다. 이때, 주 사용자가 관심 주파수 대역을 쓰고 있을 때의 검정 통계량의 누적분포 함수를
Figure 112013029887136-pat00079
라고 할 때에 수학식 10과 같은 검파 확률을 산출할 수 있다.
Figure 112013029887136-pat00080
여기서,
Figure 112013029887136-pat00081
이다.
또한, 단계(220)에서는 최소 인지 라디오 개수를 찾기 위해 선정하고자 하는 최소 인지 라디오 개수만큼의 검정 통계량을 이용할 때의 오경보 확률에 대해서 산출할 수 있다.
실시예에 있어서, 주 사용자가 관심 주파수 대역을 사용하고 있지 않을 때의 검정 통계량의 누적분포함수를
Figure 112013029887136-pat00082
라고 할 때에, 수학식 11과 같은 오경보 확률을 산출할 수 있다.
Figure 112013029887136-pat00083
이때, 상기 검파 확률을 산출한 것과 같이 수학식 10을 이용하여 오경보 확률을 산출할 수 있다.
단계(230)에서는 기준 조건을 만족하는 최소 인지 라디오 개수를 계산할 수 있다. 기준 조건이란 중앙 관리소에서 제공하는 무선 통신망의 최소 성능 지표로 기준 검파 확률과 오경보 확률에 대한 것이다. 따라서, 협력 인지 무선 통신망에서 요구하는 검파 확률과 오경보 확률
Figure 112013029887136-pat00084
,
Figure 112013029887136-pat00085
와 각각 견주어서 수학식 12와 같은 식을 만족하는
Figure 112013029887136-pat00086
를 찾아낼 수 있다.
Figure 112013029887136-pat00087
수학식 12는 첫 번째 실시예를 통해 구한 결과와 같은 조건 내의 값을 가지며, 다른 값으로 나타날 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 실시예에 따른 시스템은 도 1 내지 도 2를 통해 설명한 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량을 확대하기 위한 방법을 수행할 수 있으며, 확인부(310), 산출부(320), 계산부(330)를 포함하여 구성될 수 있다.
확인부(310)는 협력 인지 무선 통신망에서 요구하는 기준 오경보 확률과 기준 검파 확률을 확인할 수 있다. 실시예에 있어서, 기준 오경보 확률이나 기준 검파 확률은 미리 정해져 있거나 설정에 의해서 변동 가능하다. 시스템(300)은 최종적으로 상기 두 기준 확률을 만족하는 최소 인지 라디오 개수를 계산할 수 있다.
산출부(320)는 도 2의 실시예에 의한 것으로 선정하고자 하는 최소 인지 라디오 개수만큼의 검정 통계량을 이용할 때의 검파 확률과 오경보 확률을 산출할 수 있다. 여기서, 검정 통계량은 협력 인지 무선 통신망의 인지 라디오들로부터 수신하며, 순서가 매겨져 크기가 큰 검정 통계량만을 이용할 수 있다.
실시예에 있어서, 인지 라디오에서 만든 검정 통계량의 확률밀도함수와 누적분포함수를 이용하며 주 사용자가 없을 때 에너지 검파기의 검정 통계량을 통해 검파 확률을 계산하고 주 사용자가 있을 때에 에너지 검파기의 검정 통계량을 통해 오경보 확률을 계산할 수 있다.
또한, 계산부(330)는 도 1 또는 도 2의 실시예에 있어서, 기준 오경보 확률과 기준 검파 확률에 대한 조건을 만족하는 최소 인지 라디오 개수를 계산할 수 있다. 각 실시예에 대한 결과 값을 다르게 나타날 수 있으며, 이에 따른 성능과 효율도 차이를 가질 수 있다.
이때, 수학식 7이나 수학식 8을 이용하여 일반화된 마쿰 Q 함수와 감마 함수를 이용할 수 있으며, 또는 산출부(320)를 통해 산출된 검파 확률과 오경보 확률에 대해서 수학식 12를 적용할 수 있다.
이하에서는 협력 인지 무선 통신망에서 앞서 제안한 두 가지 방법을 사용하였을 때의 검파 성능과 효율성에 대해서 모의 실험을 통해 알아보도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 최소 인지 라디오 개수를 계산하는 두 가지 방법에 대한 수신 동작 특성(Receive Operate Characteristic)을 도시한 그래프이다.
Figure 112013029887136-pat00088
개의 인지 라디오를 모두 쓰는 것의 성능과 무작위로
Figure 112013029887136-pat00089
개의 인지 라디오를 골랐을 때의 검파 성능, 순서를 매겨 크기가 큰
Figure 112013029887136-pat00090
개의 인지 라디오를 골랐을 때의 수신 동작 특성을 살펴보도록 한다. 주 사용자의 신호 대 잡음비를 -10dB, 인지 라디오의 개수를 30개로 두었을 때, 수신 동작 특성을 도 4와 같이 얻을 수 있다.
도 4를 살펴보면 주파수 검출을 하는 데 아무렇게나
Figure 112013029887136-pat00091
개의 인지 라디오를 골라 쓰는 것 보다 크기가 큰
Figure 112013029887136-pat00092
개를 고르는 것의 검파 성능이 훨씬 좋은 것을 살펴볼 수 있고, 특히 크기가 큰 15개의 인지 라디오를 골랐을 때는 인지 라디오를 모두 쓰는 것과 검파 성능이 비슷하다는 것을 확인할 수 있다.
도 2의 실시예를 통해
Figure 112013029887136-pat00093
개의 인지 라디오 가운데 크기가 큰
Figure 112013029887136-pat00094
개의 인지 라디오만 골라서 동일 이득 조합 기법을 쓰는 것의 오경보 확률과 검파 확률을 수학적으로 얻어
Figure 112013029887136-pat00095
를 찾을 수 있으나, 수학식을 푸는 것에 어려움이 따르기 때문에 모의 실험을 통해 최소 인지 라디오 개수를 찾을 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 협력 인지 무선 통신망에서 요구하는 기준을 만족시킬 수 있는 신호 대 잡음비에 따른 인지 라디오의 개수를 나타낸 그래프이다.
만약, 협력 인지 무선 통신망에서 요구하는 오경보 확률
Figure 112013029887136-pat00096
이고, 검파 확률
Figure 112013029887136-pat00097
일 때, 이를 만족시키는
Figure 112013029887136-pat00098
를 도 5에 나타내었다. 인지 라디오의 개수가 30개일 때, 모든 인지 라디오를 쓰는 것이 검파 성능은 가장 좋지만, 협력 인지 무선 통신망에서 요구하는 검파 성능을 만족시키기 위해 신호 대 잡음비가 높아질수록 더 적은 수의
Figure 112013029887136-pat00099
를 쓸 수 있다는 것을 살펴볼 수 있다.
또한, 검파하는 데 크기가 큰
Figure 112013029887136-pat00100
개의 인지 라디오만을 쓰는 방법은 그보다 더 적은 수로 시스템에서 요구하는 검파 성능을 만족시킬 수 있으므로, 보조 사용자의 총 전송량을 높일 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시예를 통해 보다 적은 수의 인지 라디오를 사용함으로써 주파수를 검출하는 데 쓰는 인지 라디오들의 시간과 에너지를 아껴서 통신하는 데 사용할 수 있으며, 이는 보조 사용자들이 보낼 수 있는 총 전송량을 확대하는 데 도움이 된다.
또한, 주파수 검출을 위한 인지 라디오의 수를 줄임으로써 중앙 관리소에서 각 인지 라디오로부터 검정 통계량을 받을 때 나타나는 복잡도를 줄이는 데도 도움이 될 수 있다.
실시예에 따른 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
300: 총 전송량 증가 시스템
310: 확인부
320: 산출부
330: 계산부

Claims (14)

  1. 협력 인지 무선 통신망에서 총 전송량 증가 방법에 있어서,
    상기 협력 인지 무선 통신망에서 요구하는 기준 오경보 확률과 기준 검파 확률을 확인하는 단계;
    상기 기준 오경보 확률과 기준 검파 확률을 만족하는 최소 인지 라디오 개수를 계산하는 단계; 및
    상기 최소 인지 라디오 개수만큼의 인지 라디오를 이용하여 주파수를 검출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 최소 인지 라디오 개수는,
    상기 협력 인지 무선 통신망에서 상기 기준 오경보 확률보다 낮은 오경보 확률을 가지고 상기 기준 검파 확률보다 높은 검파 확률을 가지는 기준에 따라 결정되는,
    협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최소 인지 라디오 개수를 계산하는 단계는
    일반화한 마쿰 Q 함수를 이용하여 상기 기준 검파 확률을 계산하고, 감마 함수를 이용하여 상기 기준 오경보 확률을 계산하는 것
    을 특징으로 하는 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 최소 인지 라디오 개수를 계산하는 단계는
    상기 협력 인지 무선 통신망을 채널 감쇄가 없는 통신 환경으로 가정하여 계산하는 것
    을 특징으로 하는 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 협력 인지 무선 통신망에서의 총 전송량 증가 방법에 있어서,
    선정하고자 하는 최소 인지 라디오 개수만큼의 검정 통계량을 이용할 때의 검파 확률을 산출하는 단계;
    상기 최소 인지 라디오 개수만큼의 검정 통계량을 이용할 때의 오경보 확률을 산출하는 단계;
    상기 검파 확률과 상기 오경보 확률이 상기 협력 인지 무선 통신망의 기준 조건을 만족하도록 상기 최소 인지 라디오 개수를 갱신하는 단계; 및
    상기 최소 인지 라디오 개수만큼의 인지 라디오를 이용하여 주파수를 검출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 최소 인지 라디오 개수는,
    상기 협력 인지 무선 통신망에서 상기 기준 오경보 확률보다 낮은 오경보 확률을 가지고 상기 기준 검파 확률보다 높은 검파 확률을 가지는 기준에 따라 결정되는,
    협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 검정 통계량은 상기 협력 인지 무선 통신망의 인지 라디오들로부터 수신하며, 상기 검정 통계량은 순서가 매겨져 있는 것
    을 특징으로 하는 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 방법.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 협력 인지 무선 통신망에서 총 전송량 증가 방법은 상기 협력 인지 무선 통신망을 채널 감쇄가 없는 통신 환경으로 가정하는 것
    을 특징으로 하는 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 방법.
  10. 삭제
  11. 제6항에 있어서,
    상기 검정 통계량을 이용할 때의 검파 확률을 산출하는 단계는,
    주 사용자가 관심 주파수 대역을 사용하고 있을 때 상기 검정 통계량의 누적 분포 함수를 이용하는 것
    을 특징으로 하는 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 방법.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 검정 통계량을 이용할 때의 오경보 확률을 산출하는 단계는,
    주 사용자가 관심 주파수 대역을 사용하고 있지 않을 때 상기 검정 통계량의 누적 분포 함수를 이용하는 것
    을 특징으로 하는 협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 방법.
  13. 협력 인지 무선 통신망에서의 총 전송량 증가 시스템에 있어서,
    상기 협력 인지 무선 통신망에서 요구하는 기준 오경보 확률과 기준 검파 확률을 확인하는 기준 확인부; 및
    상기 기준 오경보 확률과 기준 검파 확률을 만족하는 최소 인지 라디오 개수를 계산하고, 상기 최소 인지 라디오 개수만큼의 인지 라디오를 이용하여 주파수를 검출하는 계산부
    를 포함하고,
    상기 최소 인지 라디오 개수는,
    상기 협력 인지 무선 통신망에서 상기 기준 오경보 확률보다 낮은 오경보 확률을 가지고 상기 기준 검파 확률보다 높은 검파 확률을 가지는 기준에 따라 결정되는,
    협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 시스템.
  14. 협력 인지 무선 통신망에서의 총 전송량 증가 시스템에 있어서,
    선정하고자 하는 최소 인지 라디오 개수만큼의 검정 통계량을 이용할 때의 검파 확률과 오경보 확률을 산출하는 산출부; 및
    상기 검파 확률과 상기 오경보 확률이 상기 협력 인지 무선 통신망의 기준 조건을 만족하도록 상기 최소 인지 라디오 개수를 갱신하고, 상기 최소 인지 라디오 개수만큼의 인지 라디오를 이용하여 주파수를 검출하는 계산부
    를 포함하고
    상기 최소 인지 라디오 개수는,
    상기 협력 인지 무선 통신망에서 상기 기준 오경보 확률보다 낮은 오경보 확률을 가지고 상기 기준 검파 확률보다 높은 검파 확률을 가지는 기준에 따라 결정되는,
    협력 인지 무선 통신망의 총 전송량 증가 시스템.
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