KR101574882B1 - 분산 네트워크 기반의 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법 및 장치 - Google Patents

분산 네트워크 기반의 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하여 통신하는 하나 이상의 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보를 획득하고, 획득된 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보에 기반하여, 인지 라디오 단말들로부터의 면허권자 단말의 간섭에 대한 확률 분포를 계산하고, 계산된 확률 분포에 기반하여 인지 라디오 단말의 송신 전력 및 출력 전력을 결정하는 방법 및 장치가 제공된다. 면허권자 단말의 통신을 방해하지 않는 범위 내에서 인지 라디오 단말들의 각각에 의해 인지 라디오 단말의 송신 전력 및 출력 전력이 결정됨으로써, 인지 라디오 단말들은 면허권자 단말의 QoS를 만족시키면서 최대의 속도로 통신할 수 있다.

Description

분산 네트워크 기반의 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER OF COGNITIVE RADIO TERMINAL BASED ON DISTRIBUTED NETWORK}
아래의 실시예들은 인지 라디오 단말의 송신 전력을 제어하는 방법에 관한 것으로 특히, 면허권자 단말과 동시에 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하여 통신할 수 있는 인지 라디오 단말의 송신 전력을 제어하는 방법에 관한 것이다.
스마트 폰 및 태블릿 PC와 같은 모바일 기기의 보급과 이들 기기들을 통한 고용량의 데이터 서비스의 제공이 확대됨에 따라 주파수 자원의 고갈의 문제가 대두하고 있다.
이러한 주파수 자원의 고갈의 문제를 해결하기 위해 인지 라디오(cognitive radio) 기술이 도입되었다. 인지 라디오 기술은 특정 주파수 대역에 대해 면허권(license)을 갖는 면허권자 단말의 사용자의 통신에 지장을 주지 않는 범위 내에서, 특정 주파수 대역에 대해 면허권이 없는 단말의 사용자들도 해당 주파수 대역을 사용하여 통신할 수 있도록 하기 위해 고안된 기술이다.
인지 라디오 기술은 인지 라디오 단말이 면허권자 단말이 사용하지 않는 채널을 찾아서 기회적으로 이용하는 인터위브(interweave) 방식, 인지 라디오 단말이 면허권자의 채널 이득 및 코드 정보 등을 알고 있는 경우, 면허권자 단말의 통신을 인지 라디오 단말이 릴레이함으로써 면허권자가 사용하는 주파수 대역을 사용하여 통신하는 오버레이(overlay) 방식 및 면허권자 단말의 통신을 방해하지 않는 범위 내에서 낮은 송신 전력을 사용하여 통신하는 언더레이(underlay) 방식으로 구분될 수 있다.
한국공개특허 제10-2008-0066259호(공개일 2008년 07월 16일)에는 CR(Cognitive Radio) 환경과 동일한 채널을 사용하는 우선 사용자를 감지하는 단계와, 우선 사용자가 감지된 경우, 우선 사용자의 신호 품질 정보를 검출하는 단계와, 검출된 우선 사용자의 신호 품질 정보를 이용하여, CR 환경의 CR 기지국 측에서 전송할 수 있는 최대 송신 전력값을 계산하는 단계 및 계산된 최대 송신 전력값 이하의 범위로, CR 환경의 통신이 이루어 지도록 제어하는 단계를 포함하여 이루어 지는 CR 환경의 송신 전력을 제어하는 방법이 개시되어 있다.
일 실시예는 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하여 통신하는 하나 이상의 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보를 획득하고, 획득된 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보에 기반하여, 인지 라디오 단말들로부터의 면허권자 단말의 수신 누적 간섭에 대한 누적 확률 분포를 계산하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예는 계산된 인지 라디오 단말들로부터의 면허권자 단말의 수신 누적 간섭에 대한 누적 확률 분포 함수에 기반하여 인지 라디오 단말의 송신 전력 및 출력 전력을 결정하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에 있어서, 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하여 통신하는 인지 라디오 단말에 의해 수행되는, 상기 면허권자 단말로부터 소정의 거리 이내에 존재하는 상기 주파수 대역을 사용하여 통신하는 하나 이상의 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보를 획득하는 단계, 상기 분포와 관련된 정보 및 상기 채널 정보에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들로부터의 상기 면허권자 단말의 간섭에 대한 확률 분포를 계산하는 단계 및 상기 계산된 확률 분포에 기반하여 상기 인지 라디오 단말의 송신 전력을 결정하는 단계를 포함하는, 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법이 제공된다.
상기 인지 라디오 단말들의 각각 및 상기 면허권자 단말 간의 거리는 소정의 최소 값 이상일 수 있다.
상기 인지 라디오 단말들의 각각은 상기 면허권자 단말 및 상기 각 인지 라디오 단말 간의 간섭이 소정의 값 이상인 범위 내에 존재할 수 있다.
상기 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보를 획득하는 단계는 매체 센싱을 통해 상기 인지 라디오 단말의 통신 가능 영역 내의 인지 라디오 단말의 밀도를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보를 획득하는 단계는 상기 획득된 밀도 및 상기 범위를 나타내는 파라미터들에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들의 개수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 개수는 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112014025935384-pat00001
상기 m은 상기 개수일 수 있다.
상기 λ는 상기 밀도일 수 있다.
상기 ε 및 상기 φ의 각각은 상기 파라미터들의 각각으로서, 상기 ε는 상기 면허권자 단말 및 상기 각 인지 라디오 단말 간의 최소 거리일 수 있고, 상기 φ는 상기 면허권자 단말 및 상기 각 인지 라디오 단말 간의 최대 거리일 수 있다.
상기 확률 분포를 계산하는 단계는 상기 면허권자 단말의 상기 인지 라디오 단말들로부터의 누적 수신 간섭의 확률 밀도 함수를 로그 정규 분포 함수로 모델링함으로써 상기 누적 수신 간섭에 대한 누적 확률 분포 함수를 계산할 수 있다.
상기 송신 전력을 결정하는 단계는 상기 수신 누적 간섭이 소정의 값 이하가 되는 확률을 정의하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 송신 전력을 결정하는 단계는 상기 소정의 값을 상기 누적 확률 분포 함수에 대입함으로써 상기 인지 라디오 단말의 최대 가능 송신 전력을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 송신 전력을 결정하는 단계는 상기 계산된 누적 확률 분포 함수에 기반하여 상기 면허권자 단말의 서비스 품질(Quality of Service; QoS)을 만족하는 상기 인지 라디오 단말의 최대 가능 송신 전력을 결정할 수 있다.
상기 누적 확률 분포 함수는 수학식 2에 의해 계산될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112014025935384-pat00002
상기 F I (x)는 상기 누적 확률 분포 함수일 수 있다. 상기 x는 랜덤 변수일 수 있다.
상기 Q(x)는 수학식 3에 의해 정의될 수 있다.
상기
Figure 112014025935384-pat00003
및 상기
Figure 112014025935384-pat00004
는 수학식 4 및 수학식 5에 의해 계산될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112014025935384-pat00005
[수학식 4]
Figure 112014025935384-pat00006
[수학식 5]
Figure 112014025935384-pat00007
상기 u 1 은 상기 로그 정규 분포 함수의 1차 모멘트일 수 있다.
상기 u 2 는 상기 로그 정규 분포 함수의 2차 모멘트일 수 있다.
상기 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 상기 채널 정보는 소정의 시간 간격으로 획득될 수 있다.
상기 확률 분포는 상기 소정의 시간 간격으로 획득된 상기 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 상기 채널 정보에 기반하여 계산될 수 있다.
상기 채널 정보는 상기 인지 라디오 단말들로부터 파일럿 신호를 수신함으로써 획득되는 채널 추정 정보를 포함할 수 있다.
상기 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법은 상기 결정된 송신 전력에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들의 통신 용량이 최대가 되도록 출력 전력을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하여 통신하는 인지 라디오 단말에 있어서, 상기 면허권자 단말로부터 소정의 거리 이내에 존재하는 상기 주파수 대역을 사용하여 통신하는 하나 이상의 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보를 획득하고, 상기 분포와 관련된 정보 및 상기 채널 정보에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들로부터의 상기 면허권자 단말의 간섭에 대한 확률 분포를 계산하고, 상기 계산된 확률 분포에 기반하여 상기 인지 라디오 단말의 송신 전력을 결정하고, 상기 결정된 송신 전력에 기반하여 출력 전력을 결정하는 제어부 및 상기 결정된 출력 전력을 출력하는 출력부를 포함하는, 인지 라디오 단말이 제공된다.
상기 인지 라디오 단말들의 각각은 상기 면허권자 단말 및 상기 각 인지 라디오 단말 간의 간섭이 소정의 값 이상인 범위 내에 존재할 수 있다.
상기 제어부는 매체 센싱을 통해 상기 인지 라디오 단말의 통신 가능 영역 내의 인지 라디오 단말의 밀도를 획득할 수 있다.
상기 제어부는 상기 획득된 밀도 및 상기 범위를 나타내는 파라미터들에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들의 개수를 획득할 수 있다.
상기 제어부는 상기 면허권자 단말의 상기 인지 라디오 단말들로부터의 누적 수신 간섭의 확률 밀도 함수를 로그 정규 분포 함수로 모델링함으로써 상기 누적 수신 간섭에 대한 누적 확률 분포 함수를 계산할 수 있다.
상기 제어부는 상기 간섭이 소정의 값 이하가 되는 확률을 정의할 수 있다.
상기 제어부는 상기 소정의 값을 상기 누적 확률 분포 함수에 대입함으로써 상기 인지 라디오 단말의 최대 가능 송신 전력을 계산할 수 있다.
또 다른 일 측면에 있어서, 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하여 통신하는 인지 라디오 단말에 의해 수행되는, 상기 면허권자 단말로부터 소정의 거리 이내에 존재하는 상기 주파수 대역을 사용하여 통신하는 하나 이상의 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보, 채널 정보 및 상기 면허권자 단말의 서비스 품질(Quality of Service; QoS)과 관련된 정보를 획득하는 단계 - 상기 QoS와 관련된 정보는 상기 면허권자 단말이 통신하는 기지국 또는 액세스 포인트(Access Point; AP)로부터 획득되거나 상기 인지 라디오 단말에 기 저장됨 -, 상기 분포와 관련된 정보 및 상기 채널 정보에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들로부터의 상기 면허권자 단말의 간섭에 대한 누적 확률 분포 함수를 계산하는 단계 및 상기 계산된 누적 확률 분포 함수에 기반하여 상기 QoS를 만족하는 상기 인지 라디오 단말의 최대 가능 송신 전력을 결정하는 단계를 포함하는, 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법이 제공된다.
또 다른 일 측면에 있어서, 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하여 통신하는 인지 라디오 단말에 의해 수행되는, 상기 면허권자 단말로부터 소정의 거리 이내에 존재하는 상기 주파수 대역을 사용하여 통신하는 하나 이상의 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보를 소정의 시간 간격으로 획득하는 단계, 상기 분포와 관련된 정보 및 상기 채널 정보에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들로부터의 상기 면허권자 단말의 간섭에 대한 누적 확률 분포 함수를 계산하는 단계 및 상기 간섭이 소정의 값 이하가 되도록 하는 확률을 정의하고 상기 소정의 값을 상기 누적 확률 분포 함수에 대입함으로써 상기 인지 라디오 단말의 최대 가능 송신 전력을 계산하는 단계를 포함하고, 상기 소정의 값 및 상기 확률은 상기 면허권자 단말의 변경 또는 상기 인지 라디오 단말의 이동에 의해 업데이트되는, 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법이 제공된다.
면허권자 단말의 통신을 방해하지 않는 범위 내에서 인지 라디오 단말들의 각각에 의해 인지 라디오 단말의 송신 전력 및 출력 전력이 결정됨으로써, 인지 라디오 단말들이 면허권자 단말의 QoS를 만족시키면서 최대의 속도로 통신할 수 있는 방법 및 장치가 제공된다.
인지 라디오 단말이 통신하는 시간이 변하거나 인지 라디오 단말의 위치가 변경되더라도, 면허권자 단말에 미치는 간섭을 최소화하면서, 인지 라디오 단말들의 통신 용량이 최대가 되도록 송신 전력 및 출력 전력을 결정할 수 있는 방법 및 장치가 제공된다.
도 1은 인지 라디오 통신 네트워크 상의 면허권자 단말들 및 인지 라디오 단말들을 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 인지 라디오 단말을 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 인지 라디오 단말의 송신 전력을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 일 예에 따른 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보를 획득하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 일 예에 따른 계산된 간섭에 대한 확률 분포에 기반하여 인지 라디오 단말의 송신 전력을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 일 예에 따른 면허권자 단말 및 인지 라디오 단말들의 분포를 나타낸다.
도 7은 일 예에 따른 송신 전력 및 출력 전력을 결정하는 방법을 나타낸다.
도 8은 일 예에 따른 인지 라디오 단말의 계산된 최대 가능 송신 전력 및 시뮬레이션을 통한 인지 라디오 단말의 최대 가능 송신 전력을 나타낸다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 인지 라디오 통신 네트워크 상의 면허권자 단말들 및 인지 라디오 단말들을 나타낸다.
도 1에는 인지 라디오 통신 네트워크 상에서 면허권자 단말들 및 인지 라디오 단말들이 도시되었다.
면허권자 단말은 허용된 주파수 대역을 사용하여 다른 단말과 통신할 수 있다. 인지 라디오 단말은 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하여 다른 단말과 통신할 수 있다. 예컨대, 인지 라디오 단말은 면허권자 단말이 사용하지 않는 채널을 사용하여 다른 단말과 통신할 수 있다.
또는, 인지 라디오 단말은 면허권자 단말의 통신을 방해하지 않는 범위 내에서 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하여 다른 단말과 통신할 수 있다. 예컨대, 인지 라디오 단말은 인지 라디오 단말들 및 면허권자 단말 간의 간섭이 소정의 값 이하가 되는 범위 내에서 통신할 수 있다.
도시된 면허권자 단말들의 각각은 다른 단말로부터 신호를 수신하는 면허권자 수신 단말일 수 있다. 또한, 인지 라디오 단말들의 각각은 다른 단말로 신호를 전송하는 인지 라디오 송신 단말 또는 다른 단말로부터 신호를 수신하는 인지 라디오 수신 단말일 수 있다.
인지 라디오 단말들 및 면허권자 단말 간의 간섭은 면허권자 단말이 신호를 수신할 때 발생하는 인지 라디오 단말들로부터의 수신 간섭일 수 있다.
인지 라디오 단말의 각각은 인지 라디오 단말들 및 면허권자 단말 간의 수신 간섭이 소정의 값 이하가 되도록 다른 단말과의 통신을 위한 송신 전력을 결정할 수 있다. 인지 라디오 단말은 결정된 송신 전력에 기반하여 출력 전력을 결정할 수 있다. 예컨대, 인지 라디오 단말은 면허권자 단말의 인지 라디오 단말들로부터의 수신 간섭을 소정의 값 이하로 하고, 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하는 인지 라디오 단말들의 통신 용량이 최대가 되도록 출력 전력을 결정할 수 있다.
인지 라디오 단말이 송신 전력 및 출력 전력을 결정하는 방법에 대해서는 후술될 도 2 내지 도 7을 참조하여 더 자세하게 설명된다.
도 2는 일 실시예에 따른 인지 라디오 단말을 나타낸다.
도시된 인지 라디오 단말(200)은 도 1을 참조하여 전술된 인지 라디오 수신 단말 또는 인지 라디오 송신 단말에 대응할 수 있다. 말하자면, 인지 라디오 단말(200)은 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하여 통신하는 인지 라디오 단말들 중 하나일 수 있다.
인지 라디오 단말(200)은 제어부(210) 및 출력부(220)를 포함할 수 있다.
제어부(210)는 인지 라디오 단말(200)의 구성 요소들을 관리할 수 있고, 인지 라디오 단말(200)이 사용하는 프로그램 또는 어플리케이션을 실행할 수 있다. 제어부(210)는 프로그램의 실행 및 데이터의 처리 등에 필요한 연산을 처리하는 장치일 수 있다. 제어부(210)는 인지 라디오 단말(200)의 적어도 하나의 프로세서(processor) 또는 프로세서 내의 적어도 하나의 코어(core)일 수 있다. 예컨대, 제어부(210)는 인지 라디오 단말(200)의 어플리케이션 프로세서(Application Processor; AP) 또는 인지 라디오 단말(200)의 AP의 적어도 하나의 코어일 수 있다.
제어부(210)는 인지 라디오 단말(200)의 통신을 위한 송신 전력을 결정할 수 있다. 또한, 제어부(210)는 결정된 송신 전력에 기반하여 다른 단말과의 통신을 위해 출력될 출력 전력을 결정할 수 있다. 예컨대, 제어부(210)는 면허권자 단말에 허용된 주파수를 사용하여 통신할 수 있는 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보에 기반하여, 상기 인지 라디오 단말들로부터의 면허권자 단말의 수신 간섭이 소정의 값 이하가 되도록 송신 전력을 결정할 수 있다. 또한, 제어부(210)는 결정된 송신 전력에 기반하여 인지 라디오 단말들의 통신 용량이 최대가 되도록 출력 전력을 결정할 수 있다.
결정된 출력 전력은 출력부(220)를 통해 출력될 수 있다. 도시된 것과는 달리 출력부(220)는 인지 라디오 단말(200)의 통신을 위한 통신부의 일부일 수 있다. 인지 라디오 단말(200)의 통신부는 네트워크 인터페이스(interface) 카드(card), 네트워크 인터페이스 칩(chip) 및 네트워킹 인터페이스 포트(port) 등와 같은 하드웨어 모듈일 수 있고, 네트워크 디바이스 드라이버 또는 네트워킹 프로그램과 같은 소프트웨어 모듈일 수 있다. 인지 라디오 단말(200)의 통신부는 다른 단말, 장치 또는 기지국으로부터 정보 또는 신호를 수신할 수 있다. 예컨대, 통신부는 다른 인지 라디오 단말로부터 파일럿 신호를 수신할 수 있다. 수신된 파일럿 신호는 채널 정보의 획득을 위해 사용될 수 있다.
도시된 것과는 달리, 인지 라디오 단말(200)은 저장부를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 저장부는 정보 및 데이터의 저장을 위한 메모리 장치일 수 있다.
저장부는 다른 단말, 장치 또는 기지국으로부터 수신된 정보 및 제어부(210)에 의해 생성 및 획득된 데이터 또는 정보를 저장할 수 있다. 저장부는 동영상, 전자 장치의 설정에 관련된 정보 및 전자 장치의 동작에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 예컨대, 제어부(210)는 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역에 관한 정보 및/또는 면허권자 단말의 서비스 품질(Quality of Service; QoS)과 관련된 정보를 저장할 수 있다.
인지 라디오 단말(200)의 제어부(210)가 송신 전력 및 출력 전력을 결정하는 방법에 대해서는 후술될 도 2 내지 도 7을 참조하여 더 자세하게 설명된다.
앞서 도 1을 참조하여 설명된 기술적 내용들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 3은 일 실시예에 따른 인지 라디오 단말의 송신 전력을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3에는 도 2를 참조하여 전술된 인지 라디오 단말(200)의 제어부(210)에 의해 인지 라디오 단말(200)의 송신 전력이 결정되고, 결정된 송신 전력에 기반하여 출력 전력이 결정되는 방법이 도시되었다.
단계(310)에서, 제어부(210)는 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하는 하나 이상의 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보를 획득할 수 있다. 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하는 하나 이상의 인지 라디오 단말들의 각각은 면허권자 단말로부터 소정의 거리 이내에 존재할 수 있다. 또한, 상기 인지 라디오 단말들의 각각 및 상기 면허권자 단말 간의 거리는 소정의 최소 값 이상일 수 있다. 또한, 제어부(210)는 면허권자 단말의 QoS와 관련된 정보를 획득할 수 있다. 면허권자 단말의 QoS와 관련된 정보 공공재인 주파수 대역 스펙트럼에 대한 정보로서, 면허권자 단말이 통신하는 기지국 또는 액세스 포인트(Access Point; AP)로부터 획득될 수 있다. 또는, 면허권자 단말의 QoS와 관련된 정보는 면허권자 단말이 통신하는 기지국 또는 AP로부터 획득된 정보로서, 인지 라디오 단말(200)의 저장부에 기 저장된 정보일 수 있다.
면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하는 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보는 소정의 시간 간격으로 획득될 수 있다. 면허권자 단말의 QoS와 관련된 정보 또한, 소정의 시간 간격으로 획득될 수 있다.
면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하는 인지 라디오 단말들의 각각은 면허권자 단말 및 상기 인지 라디오 단말들의 각 인지 라디오 단말 간의 간섭이 소정의 값 이상인 범위 내에 존재할 수 있다. 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보는 면허권자 단말 및 상기 인지 라디오 단말들의 각 인지 라디오 단말 간의 간섭이 소정의 값 이상인 범위를 나타내는 하나 이상의 파라미터들을 포함할 수 있다.
채널 정보는 인지 라디오 단말(200)의 통신부에 의해 다른 인지 라디오 단말로부터 파일럿 신호가 수신됨으로써 획득되는 채널 추정 정보를 포함할 수 있다.
인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보가 획득되는 방법에 대해서는 후술될 도 4를 참조하여 더 자세하게 설명된다.
단계(320)에서, 제어부(210)는 단계(310)에서 획득된 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보에 기반하여 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하는 인지 라디오 단말들로부터의 면허권자 단말의 간섭에 대한 확률 분포를 계산할 수 있다.
면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하는 인지 라디오 단말들로부터의 면허권자 단말의 간섭에 대한 확률 분포는 단계(310)에서, 소정의 시간 간격으로 획득된 상기 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 상기 채널 정보에 기반하여 계산될 수 있다. 말하자면, 면허권자 단말의 간섭에 대한 확률 분포 또한 소정의 시간 간격으로 계산될 수 있다.
단계(320)에서 계산되는 확률 분포는 인지 라디오 단말들로부터의 면허권자 단말의 누적 수신 간섭에 대한 누적 확률 분포일 수 있다.
제어부(210)는 면허권자 단말의 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하는 인지 라디오 단말들로부터의 누적 수신 간섭의 확률 밀도 함수를 로그 정규 분포 함수로 모델링함으로써 면허권자 단말의 누적 수신 간섭에 대한 누적 확률 분포 함수를 계산할 수 있다.
요컨대, 제어부(210)는 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보에 기반하여 인지 라디오 단말들로부터의 면허권자 단말의 간섭에 대한 누적 확률 분포 함수를 계산할 수 있고, 이 때, 누적 확률 분포 함수는 면허권자 단말의 인지 라디오 단말들로부터의 누적 수신 간섭의 확률 밀도 함수가 로그 정규 분포 함수로 모델링됨으로써 계산될 수 있다.
단계(310)에서 획득된 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보에 기반하여 면허권자 단말의 누적 수신 간섭에 대한 누적 확률 분포 함수를 계산하는 방법에 대해서는 후술될 도 4를 참조하여 더 자세하게 설명된다.
단계(330)에서, 제어부(210)는 단계(320)에서 계산된 면허권자 단말의 간섭에 대한 확률 분포에 기반하여 인지 라디오 단말(200)의 송신 전력을 결정할 수 있다. 결정된 송신 전력을 사용하여 인지 라디오 단말(200)이 통신하는 경우, 인지 라디오 단말(200)의 통신은 면허권자 단말의 통신을 방해하지 않을 수 있다. 말하자면, 결정된 송신 전력을 사용하여 인지 라디오 단말들이 통신하는 경우, 면허권자 단말 및 인지 라디오 단말들 간의 간섭은 면허권자 단말의 QoS를 만족시키는 소정의 값 이하로 유지될 수 있다.
또는, 제어부(210)는 계산된 면허권자 단말의 인지 라디오 단말들로부터의 누적 수신 간섭에 대한 누적 확률 분포 함수에 기반하여 면허권자 단말의 QoS를 만족하는 인지 라디오 단말(200)의 최대 가능 송신 전력을 결정할 수 있다. 말하자면, 인지 라디오 단말(200)은 면허권자 단말의 QoS를 만족시키는 범위에서 최대의 속도로 통신할 수 있다.
단계(330)에서 결정된 송신 전력은 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하는 인지 라디오 단말들의 통신을 위한 송신 전력일 수 있다. 인지 라디오 단말들은 면허권자 단말의 QoS를 만족시키는 범위에서 최대의 속도로 통신할 수 있다.
제어부(210)가 인지 라디오 단말(200)의 송신 전력을 결정하는 방법에 대해서는 후술될 도 5를 참조하여 더 자세하게 설명된다.
단계(340)에서, 제어부(210)는 단계(330)에서 결정된 송신 전력에 기반하여 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하는 인지 라디오 단말들의 통신 용량이 최대가 되도록 출력 전력을 결정할 수 있다. 결정된 출력 전력은 인지 라디오 단말(200)이 면허권자 단말의 QoS를 만족시키는 범위에서 최대의 속도로 통신할 수 있도록 허용하는 최대 가능 송신 전력에 대응할 수 있다. 예컨대, 출력 전력은 면허권자 단말의 QoS를 만족시키면서, 인지 라디오 통신 네트워크 상에서의 통신 프로토콜에 따라 인지 라디오 단말들이 최대 속도로 통신할 수 있도록 결정될 수 있다. 인지 라디오 단말의 통신 속도는 인지 라디오 단말의 출력 전력에 비례할 수 있다.
인지 라디오 단말(200)은 출력부(220)를 통해 결정된 출력 전력을 출력함으로써 다른 단말과 통신할 수 있다.
앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 기술적 내용들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 4는 일 예에 따른 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보를 획득하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4에는, 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하는 하나 이상의 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보가 획득되는 방법이 도시되었다. 도 3을 참조하여 전술된 단계(310)은 후술될 단계들(410 및 420)을 포함할 수 있다.
인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보는 면허권자 단말 및 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하는 인지 라디오 단말들의 각 인지 라디오 단말 간의 간섭이 소정의 값 이상인 범위를 나타내는 하나 이상의 파라미터들을 포함할 수 있다.
단계(410)에서, 제어부(210)는 매체 센싱을 통해 상기 인지 라디오 단말의 통신 가능 영역 내의 인지 라디오 단말의 밀도를 획득할 수 있다. 매체 센싱은 인지 라디오 단말들 간에 사용되는 무선 주파수 대역의 센싱일 수 있다. 제어부(210)는 매체 센싱을 통해 인지 라디오 단말(200)의 통신 가능 영역 내에 존재하는 인지 라디오 단말들을 식별할 수 있다. 인지 라디오 단말(200)의 통신 가능 영역은 인지 라디오 단말(200)의 데이터 전송 범위일 수 있다.
단계(420)에서, 제어부(210)는 단계(410)에서 획득된 밀도 및 면허권자 단말 및 인지 라디오 단말들의 각각 간의 간섭이 소정의 값 이상인 범위를 나타내는 파라미터들에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들의 개수를 결정할 수 있다. 예컨대, 인지 라디오 단말들의 개수 m은 하기의 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00008
여기서, λ는 인지 라디오 단말(200)의 통신 가능 영역 내에 존재하는 인지 라디오 단말의 밀도일 수 있다. ε 및 φ의 각각은 면허권자 단말 및 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하는 인지 라디오 단말들의 각각 간의 간섭이 소정의 값 이상인 범위를 나타내는 파라미터로서, ε는 면허권자 단말 및 각 인지 라디오 단말 간의 최소 거리일 수 있고, φ는 면허권자 단말 및 각 인지 라디오 단말 간의 최대 거리일 수 있다. ε 및 φ는 일반적인 핫스팟(hotspot)에서 정의되는 값일 수 있다. 예컨대, ε는 1미터 이상 2미터 이하의 값일 수 있고, φ는 대략 수십 미터의 값일 수 있다.
계산된 m은 ε 및 φ와 함께 도 3을 참조하여 전술된 면허권자 단말의 누적 수신 간섭에 대한 누적 확률 분포 함수를 획득하기 위해 사용될 수 있다.
면허권자 단말의 인지 라디오 단말들로부터의 누적 수신 간섭 I는 하기의 수학식 2에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00009
여기서, m은 면허권자 단말에 간섭의 영향을 미치는 인지 라디오 단말들의 개수일 수 있고,
Figure 112014025935384-pat00010
및 K I 는 채널 정보로서, K I 는 경로 손실 계수일 수 있고,
Figure 112014025935384-pat00011
는 경로 손실 지수일 수 있다. d i 는 i 번째 인지 라디오 단말 및 면허권자 단말 간의 거리일 수 있고,
Figure 112014025935384-pat00012
는 i 번째 인지 라디오 단말 및 면허권자 단말 간의 전파 채널에서의 쉐도잉으로 인한 이득의 랜덤 변수일 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00013
는 평균이 0이고 분산이
Figure 112014025935384-pat00014
인 로그 정규 분포를 따를 수 있다. P는 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하는 인지 라디오 단말들의 각각의 송신 전력일 수 있다. 상기 인지 라디오 단말들의 각각의 송신 전력은 P로서 동일한 것으로 가정될 수 있다.
I의 확률 밀도 함수는 닫힌 형태(closed-form)로 표현하는 것이 불가능할 수 있으나, 근사적으로 로그 정규 분포를 따르는 하기의 수학식 3과 같은 로그 정규 분포 함수 f I (x)로 모델링될 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00015
여기서, x는 f I (x)에서 사용되는 랜덤 변수일 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00016
는 f I (x)의 평균일 수 있고,
Figure 112014025935384-pat00017
는 f I (x)의 분산일 수 있다.
f I (x)가 정적분됨으로써 수학식 4의 누적 확률 분포 함수 F I (x)가 획득될 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00018
여기서, Q(x)는 하기의 수학식 5에 의해 정의될 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00019
제어부(210)는 수학식 4의
Figure 112014025935384-pat00020
및
Figure 112014025935384-pat00021
를 계산함으로써, 누적 확률 분포 함수 F I (x)를 계산할 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00022
및
Figure 112014025935384-pat00023
를 계산하기 위해, 수학식 3의 f I (x)의 1차 모멘트 u 1 및 2차 모멘트 u 2 는 하기의 수학식 6 및 수학식 7과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00024
Figure 112014025935384-pat00025
여기서, E{I} 및 E{ I 2 }는 I 및 I 2 의 평균을 각각 의미할 수 있다.
수학식 6 및 수학식 7에 수학식 2의 값을 대입함으로써, f I (x)의 1차 모멘트 u 1 및 2차 모멘트 u 2 는 하기의 수학식 8 및 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00026
Figure 112014025935384-pat00027
여기서, ρ는 면허권자 단말 및 인지 라디오 단말들 간의 채널들 간의 상관도일 수 있다. ρ는 채널들 간의 유사도를 나타낼 수 있다. ρ는 통신 환경에 따라 결정될 수 있고, 일정한 값으로 가정될 수 있다. v 1 및 v 2 는 하기의 수학식 10 및 수학식 11로 정의될 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00028
Figure 112014025935384-pat00029
한편, 수학식 3의 f I (x)에 대해 1차 모멘트 u 1 및 2차 모멘트 u 2 는 하기의 수학식 12 및 수학식 13과 같이 알려진 값일 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00030
Figure 112014025935384-pat00031
수학식 12 및 수학식 13의 u 1 및 u 2 는 수학식 14의
Figure 112014025935384-pat00032
및 수학식 15의
Figure 112014025935384-pat00033
로 표현될 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00034
Figure 112014025935384-pat00035
수학식 14 및 수학식 15에 수학식 8의 u 1 및 수학식 9의 u 2 를 대입함으로써
Figure 112014025935384-pat00036
및
Figure 112014025935384-pat00037
는 하기의 수학식 16 및 수학식 17로 각각 표현될 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00038
Figure 112014025935384-pat00039
수학식 16 및 수학식 17의 결과를 수학식 4에 대입함으로써, 수학식 18의 누적 확률 분포 함수 F I (x)가 획득될 수 있다.
제어부(210)는 계산된 수학식 19의 누적 확률 분포 함수를 사용하여 인지 라디오 단말(200)의 송신 전력을 결정할 수 있다.
제어부(210)가 인지 라디오 단말(200)의 송신 전력을 결정하는 방법에 대해서는 후술될 도 5를 참조하여 더 자세하게 설명된다.
앞서 도 1 내지 도 3를 참조하여 설명된 기술적 내용들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 5는 일 예에 따른 계산된 간섭에 대한 확률 분포에 기반하여 인지 라디오 단말의 송신 전력을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5에는, 도 3 및 도 4를 참조하여 전술된 면허권자 단말의 수신 누적 간섭에 대한 누적 확률 분포 함수에 기반하여 인지 라디오 단말(200)의 송신 전력을 결정하는 방법이 도시되었다. 전술된 단계(330)은 후술될 단계들(510 및 520)을 포함할 수 있다.
단계(510)에서, 제어부(210)는 면허권자 단말의 수신 누적 간섭이 소정의 값 이하가 되는 확률을 정의할 수 있다. 또는, 제어부(210)는 면허권자 단말의 수신 누적 간섭량(mW)이 면허권자 단말의 QoS를 만족시키는 소정의 최소 누적 간섭량 이하가 되는 확률을 정의할 수 있다.
예컨대, 면허권자 단말 및 인지 라디오 단말들이 IEEE 802.22에 기반한 네트워크 상에서 통신하는 경우, 제어부(210)는 인지 라디오 단말(200)이 면허권자 단말을 센싱을 통해 정확하게 발견할 확률을 기준으로 소정의 확률(예컨대, 0.9)을 정의할 수 있다.
면허권자 단말의 QoS를 만족시키는 소정의 최소 누적 간섭량이
Figure 112014025935384-pat00040
이고, 면허권자 단말의 수신 누적 간섭량이
Figure 112014025935384-pat00041
이하일 확률을
Figure 112014025935384-pat00042
라고 가정하면,
Figure 112014025935384-pat00043
및
Figure 112014025935384-pat00044
간의 관계는 하기의 수학식 18과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00045
단계(520)에서, 제어부(210)는 단계(510)에서 정의된 확률에 대응하는 수신 누적 간섭이 소정의 값을 누적 확률 분포 함수에 대입함으로써 인지 라디오 단말(200)의 최대 가능 송신 전력을 계산할 수 있다. 예컨대, 제어부(210)는 수학식 4에 의해 정의된 누적 확률 분포 함수에 면허권자 단말의 수신 누적 간섭량이
Figure 112014025935384-pat00046
를 대입함으로써, 인지 라디오 단말(200)의 최대 가능 송신 전력을 계산할 수 있다.
인지 라디오 단말(200)의 최대 가능 송신 전력은 하기의 수학식 19에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00047
인지 라디오 단말들이 결정된 최대 가능 송신 전력 이하의 송신 전력으로 통신하는 경우, 인지 라디오 단말들의 통신은 면허권자 단말의 통신을 방해하지 않을 수 있다.
결정된 최대 가능 송신 전력은 인지 라디오 단말(200)의 출력 전력에 대응할 수 있다. 또는, 제어부(210)는 결정된 최대 가능 송신 전력 이하의 범위에서, 인지 라디오 단말들의 통신 용량이 최대가 되도록 출력 전력을 결정할 수 있다.
도 3을 참조하여 전술된 것처럼, 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보는 소정의 시간 간격으로 획득될 수 있다. 예컨대, 인지 라디오 단말의 개수 m, 경로 손실 계수 K I , 경로 손실 지수, 면허권자 단말의 소정의 최소 누적 간섭량이
Figure 112014025935384-pat00048
및 면허권자 단말의 수신 누적 간섭량이
Figure 112014025935384-pat00049
이하일 확률
Figure 112014025935384-pat00050
중 적어도 하나는 시간에 따라 상이한 값으로 변화할 수 있다. 예컨대, 특정한 시각 i에서 m, K I ,
Figure 112014025935384-pat00051
,
Figure 112014025935384-pat00052
,
Figure 112014025935384-pat00053
및
Figure 112014025935384-pat00054
는
Figure 112014025935384-pat00055
및
Figure 112014025935384-pat00056
에 각각 대응할 수 있다.
특정한 시각 i에서 인지 라디오 단말(200)의 최대 가능 송신 전력은 하기의 수학식 20과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00057
여기서,
Figure 112014025935384-pat00058
및
Figure 112014025935384-pat00059
는 하기의 수학식 21 및 수학식 22에 의해 정의될 수 있다.
Figure 112014025935384-pat00060
Figure 112014025935384-pat00061
또는,
Figure 112014025935384-pat00062
및
Figure 112014025935384-pat00063
는 인지 라디오 단말(200)이 통신을 위해 사용하는 주파수 대역이 변경됨으로써 면허권자 단말의 변경되거나 인지 라디오 단말(200)의 이동에 의해 상이한 값으로 업데이트될 수 있다.
요컨대, 인지 라디오 단말(200)이 통신하는 시간이 변하거나 인지 라디오 단말(200)의 위치가 변경되더라도, 제어부(210)는 면허권자 단말의 QoS를 만족하면서, 인지 라디오 단말들의 통신 용량이 최대가 되도록 송신 전력 및 출력 전력을 결정할 수 있다.
앞서 도 1 및 도 4을 참조하여 설명된 기술적 내용들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 6은 일 예에 따른 면허권자 단말 및 인지 라디오 단말들의 분포를 나타낸다.
도 6에는 도 3을 참조하여 전술된 ε 및 φ에 의해 정의되는 면허권자 단말 및 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하는 인지 라디오 단말들의 각 인지 라디오 단말 간의 간섭이 소정의 값 이상인 범위(O(ε, φ))가 도시되었다.
말하자면, 도시된 인지 라디오 단말들의 통신에 의해 면허권자 단말의 통신에는 소정의 값 이상의 간섭이 발생할 수 있다.
도시된 인지 라디오 단말들의 각각 및 면허권자 단말 간의 거리는 ε 이상 φ 이하일 수 있다.
인지 라디오 단말들에 의한 면허권자 단말의 간섭이 소정의 값 이상이 되는 범위는 도시된 것처럼 고리 형태일 수 있다. 요컨대, 제어부(210)는 라디오 단말(200)의 통신 가능 영역 내에 존재하는 인지 라디오 단말의 밀도 λ에 상기 고리 형태의 영역의 넓이를 곱함으로써 면허권자 단말에 간섭의 영향을 미치는 인지 라디오 단말들의 개수를 획득할 수 있다.
앞서 도 1 및 도 5를 참조하여 설명된 기술적 내용들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 7은 일 예에 따른 송신 전력 및 출력 전력을 결정하는 방법을 나타낸다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 전술된 것처럼, 인지 라디오 단말(200)의 제어부(210)는 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하여 통신하는 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보, 채널 정보 및 면허권자 단말의 QoS와 관련된 정보를 획득할 수 있고, 획득된 정보에 기반하여 면허권자 단말의 수신 누적 간섭에 대한 누적 확률 분포를 계산하고, 인지 라디오 단말(200)의 통신을 위한 송신 전력 및 출력 전력을 결정할 수 있다. 결정된 출력 전력은 출력부(220)를 통해 출력될 수 있다.
면허권자 단말의 통신을 방해하지 않는 범위 내에서 인지 라디오 단말들의 각각에 의해 인지 라디오 단말의 송신 전력 및 출력 전력이 결정됨으로써, 인지 라디오 단말들은 면허권자 단말의 QoS를 만족시키면서 최대의 속도로 통신할 수 있다.
앞서 도 1 및 도 6을 참조하여 설명된 기술적 내용들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 8은 일 예에 따른 인지 라디오 단말의 계산된 최대 가능 송신 전력 및 시뮬레이션을 통한 인지 라디오 단말의 최대 가능 송신 전력을 나타낸다.
도 8에는
Figure 112014025935384-pat00064
가 -30dBm일 때,
Figure 112014025935384-pat00065
의 변화에 따른 최대 가능 송신 전력의 변화가 도시되었다. 특정한 시각 i에서의 인지 라디오 단말의 밀도
Figure 112014025935384-pat00066
는 0.1(미터 당), ε는 1.5m이고, φ는 10m로 설정된 경우가 가정되었다. 또한, IEEE 802.11 채널 모델을 사용하여,
Figure 112014025935384-pat00067
는 10-3.15이고,
Figure 112014025935384-pat00068
는 3.5이고,
Figure 112014025935384-pat00069
는 4dB이고,
Figure 112014025935384-pat00070
는 0.5인 경우가 가정되었다.
도 8에서, 시뮬레이션을 통해 획득된 인지 라디오 단말의 최대 가능 송신 전력이 수학식 19에 의해 계산된 최대 가능 송신 전력 값과 거의 일치함을 확인할 수 있다.
앞서 도 1 및 도 7을 참조하여 설명된 기술적 내용들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 이하 생략하기로 한다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 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.
200: 인지 라디오 단말
210: 제어부
220: 출력부

Claims (16)

  1. 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하여 통신하는 인지 라디오 단말에 의해 수행되는,
    상기 면허권자 단말로부터 소정의 거리 이내에 존재하는 상기 주파수 대역을 사용하여 통신하는 하나 이상의 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보를 획득하는 단계;
    상기 분포와 관련된 정보 및 상기 채널 정보에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들로부터의 상기 면허권자 단말의 간섭에 대한 확률 분포를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 확률 분포에 기반하여 상기 인지 라디오 단말의 송신 전력을 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 인지 라디오 단말들의 각각은 상기 면허권자 단말 및 상기 각 인지 라디오 단말 간의 간섭이 소정의 값 이상인 범위 내에 존재하고,
    상기 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보를 획득하는 단계는
    매체 센싱을 통해 상기 인지 라디오 단말의 통신 가능 영역 내의 인지 라디오 단말의 밀도를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 밀도 및 상기 범위를 나타내는 파라미터들에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들의 개수를 결정하는 단계
    를 포함하는, 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인지 라디오 단말들의 각각 및 상기 면허권자 단말 간의 거리는 소정의 최소 값 이상인, 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 개수는 수학식 1에 의해 계산되고,
    [수학식 1]
    Figure 112015053273202-pat00071

    상기 m은 상기 개수이고, 상기 λ는 상기 밀도이고, 상기 ε 및 상기 φ의 각각은 상기 파라미터들의 각각으로서, 상기 ε는 상기 면허권자 단말 및 상기 각 인지 라디오 단말 간의 최소 거리이고, 상기 φ는 상기 면허권자 단말 및 상기 각 인지 라디오 단말 간의 최대 거리인, 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 확률 분포를 계산하는 단계는
    상기 면허권자 단말의 상기 인지 라디오 단말들로부터의 누적 수신 간섭의 확률 밀도 함수를 로그 정규 분포 함수로 모델링함으로써 상기 누적 수신 간섭에 대한 누적 확률 분포 함수를 계산하는, 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 송신 전력을 결정하는 단계는
    상기 수신 누적 간섭이 소정의 값 이하가 되는 확률을 정의하는 단계; 및
    상기 소정의 값을 상기 누적 확률 분포 함수에 대입함으로써 상기 인지 라디오 단말의 최대 가능 송신 전력을 계산하는 단계
    를 포함하는, 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 송신 전력을 결정하는 단계는 상기 계산된 누적 확률 분포 함수에 기반하여 상기 면허권자 단말의 서비스 품질(Quality of Service; QoS)을 만족하는 상기 인지 라디오 단말의 최대 가능 송신 전력을 결정하는, 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 누적 확률 분포 함수는 수학식 2에 의해 계산되고,
    [수학식 2]
    Figure 112014025935384-pat00072

    상기 F I (x)는 상기 누적 확률 분포 함수이고, 상기 x는 랜덤 변수이고, 상기 Q(x)는 수학식 3에 의해 정의되고, 상기
    Figure 112014025935384-pat00073
    및 상기
    Figure 112014025935384-pat00074
    는 수학식 4 및 수학식 5에 의해 계산되고,
    [수학식 3]
    Figure 112014025935384-pat00075

    [수학식 4]
    Figure 112014025935384-pat00076

    [수학식 5]
    Figure 112014025935384-pat00077

    상기 u 1 은 상기 로그 정규 분포 함수의 1차 모멘트이고 상기 u 2 는 상기 로그 정규 분포 함수의 2차 모멘트인, 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 상기 채널 정보는 소정의 시간 간격으로 획득되고,
    상기 확률 분포는 상기 소정의 시간 간격으로 획득된 상기 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 상기 채널 정보에 기반하여 계산되는, 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 채널 정보는 상기 인지 라디오 단말들로부터 파일럿 신호를 수신함으로써 획득되는 채널 추정 정보를 포함하는, 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 결정된 송신 전력에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들의 통신 용량이 최대가 되도록 출력 전력을 결정하는 단계
    를 더 포함하는, 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법.
  12. 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하여 통신하는 인지 라디오 단말에 있어서,
    상기 면허권자 단말로부터 소정의 거리 이내에 존재하는 상기 주파수 대역을 사용하여 통신하는 하나 이상의 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보를 획득하고, 상기 분포와 관련된 정보 및 상기 채널 정보에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들로부터의 상기 면허권자 단말의 간섭에 대한 확률 분포를 계산하고, 상기 계산된 확률 분포에 기반하여 상기 인지 라디오 단말의 송신 전력을 결정하고, 상기 결정된 송신 전력에 기반하여 출력 전력을 결정하는 제어부; 및
    상기 결정된 출력 전력을 출력하는 출력부
    를 포함하고,
    상기 인지 라디오 단말들의 각각은 상기 면허권자 단말 및 상기 각 인지 라디오 단말 간의 간섭이 소정의 값 이상인 범위 내에 존재하고,
    상기 제어부는 매체 센싱을 통해 상기 인지 라디오 단말의 통신 가능 영역 내의 인지 라디오 단말의 밀도를 획득하고, 상기 획득된 밀도 및 상기 범위를 나타내는 파라미터들에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들의 개수를 획득하는, 인지 라디오 단말.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 면허권자 단말의 상기 인지 라디오 단말들로부터의 누적 수신 간섭의 확률 밀도 함수를 로그 정규 분포 함수로 모델링함으로써 상기 누적 수신 간섭에 대한 누적 확률 분포 함수를 계산하고, 상기 간섭이 소정의 값 이하가 되는 확률을 정의하고, 상기 소정의 값을 상기 누적 확률 분포 함수에 대입함으로써 상기 인지 라디오 단말의 최대 가능 송신 전력을 계산하는, 인지 라디오 단말.
  15. 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하여 통신하는 인지 라디오 단말에 의해 수행되는,
    상기 면허권자 단말로부터 소정의 거리 이내에 존재하는 상기 주파수 대역을 사용하여 통신하는 하나 이상의 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보, 채널 정보 및 상기 면허권자 단말의 서비스 품질(Quality of Service; QoS)과 관련된 정보를 획득하는 단계 - 상기 QoS와 관련된 정보는 상기 면허권자 단말이 통신하는 기지국 또는 액세스 포인트(Access Point; AP)로부터 획득되거나 상기 인지 라디오 단말에 기 저장됨 -;
    상기 분포와 관련된 정보 및 상기 채널 정보에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들로부터의 상기 면허권자 단말의 간섭에 대한 누적 확률 분포 함수를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 누적 확률 분포 함수에 기반하여 상기 QoS를 만족하는 상기 인지 라디오 단말의 최대 가능 송신 전력을 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 인지 라디오 단말들의 각각은 상기 면허권자 단말 및 상기 각 인지 라디오 단말 간의 간섭이 소정의 값 이상인 범위 내에 존재하고,
    상기 획득하는 단계는
    매체 센싱을 통해 상기 인지 라디오 단말의 통신 가능 영역 내의 인지 라디오 단말의 밀도를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 밀도 및 상기 범위를 나타내는 파라미터들에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들의 개수를 결정하는 단계
    를 포함하는, 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법.
  16. 면허권자 단말에 허용된 주파수 대역을 사용하여 통신하는 인지 라디오 단말에 의해 수행되는,
    상기 면허권자 단말로부터 소정의 거리 이내에 존재하는 상기 주파수 대역을 사용하여 통신하는 하나 이상의 인지 라디오 단말들의 분포와 관련된 정보 및 채널 정보를 소정의 시간 간격으로 획득하는 단계;
    상기 분포와 관련된 정보 및 상기 채널 정보에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들로부터의 상기 면허권자 단말의 간섭에 대한 누적 확률 분포 함수를 계산하는 단계; 및
    상기 간섭이 소정의 값 이하가 되도록 하는 확률을 정의하고 상기 소정의 값을 상기 누적 확률 분포 함수에 대입함으로써 상기 인지 라디오 단말의 최대 가능 송신 전력을 계산하는 단계
    를 포함하고,
    상기 소정의 값 및 상기 확률은 상기 면허권자 단말의 변경 또는 상기 인지 라디오 단말의 이동에 의해 업데이트되고,
    상기 인지 라디오 단말들의 각각은 상기 면허권자 단말 및 상기 각 인지 라디오 단말 간의 간섭이 소정의 값 이상인 범위 내에 존재하고,
    상기 획득하는 단계는
    매체 센싱을 통해 상기 인지 라디오 단말의 통신 가능 영역 내의 인지 라디오 단말의 밀도를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 밀도 및 상기 범위를 나타내는 파라미터들에 기반하여 상기 인지 라디오 단말들의 개수를 결정하는 단계
    를 포함하는, 인지 라디오 단말의 송신 전력 제어 방법.
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