KR101686974B1 - 인지 무선 네트워크에서 2 스테이지 센싱 보고 방법을 가지는 협력적 센싱 방법 및 장치 - Google Patents

인지 무선 네트워크에서 2 스테이지 센싱 보고 방법을 가지는 협력적 센싱 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101686974B1
KR101686974B1 KR1020150170473A KR20150170473A KR101686974B1 KR 101686974 B1 KR101686974 B1 KR 101686974B1 KR 1020150170473 A KR1020150170473 A KR 1020150170473A KR 20150170473 A KR20150170473 A KR 20150170473A KR 101686974 B1 KR101686974 B1 KR 101686974B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
user
order
users
sensing
ranked
Prior art date
Application number
KR1020150170473A
Other languages
English (en)
Inventor
소재우
Original Assignee
서강대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서강대학교산학협력단 filed Critical 서강대학교산학협력단
Priority to KR1020150170473A priority Critical patent/KR101686974B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101686974B1 publication Critical patent/KR101686974B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0866—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using a dedicated channel for access
    • H04W74/0875—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using a dedicated channel for access with assigned priorities based access
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/02—Resource partitioning among network components, e.g. reuse partitioning
    • H04W16/10—Dynamic resource partitioning
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0808—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using carrier sensing, e.g. carrier sense multiple access [CSMA]

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 인지 무선 네트워크에서의 선순위 사용자 인지 장치에 관한 것으로서 제 1 차순위 사용자 그룹으로부터 비경쟁 방식의 전용 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신하고, 제 2 차순위 사용자 그룹으로부터 경쟁 기반 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신하는 통신부, 및 상기 수신한 센싱 정보들을 이용하여 선순위 사용자의 존재 여부를 판단하는 처리부를 포함함으로써 인지 무선 네트워크에서 차순위 사용자들의 숫자와 관계없이 일정한 센싱 보고 채널을 사용할 수 있으므로, 차순위 사용자들의 숫자가 많은 환경에서 센싱 보고 채널의 숫자를 크게 줄일 수 있다.

Description

인지 무선 네트워크에서 2 스테이지 센싱 보고 방법을 가지는 협력적 센싱 방법 및 장치 {2-Stage Reporting Method for Cooperative Spectrum Sensing in Cognitive Radio Networks and Apparatus thereof}
본 발명은 인지 무선 네트워크에서의 선순위 사용자 인지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차순위 사용자들을 2 그룹으로 나누어, 센싱 보고 채널의 수를 줄이는 선순위 사용자 인지 장치 및 방법에 관한 것이다.
인지 무선 네트워크(CR; Cognitive Radio) 기술은 주파수 사용을 허가 받은 선순위 사용자(PU; Primary User)가 주파수 채널을 사용하지 않을 때 차순위 사용자(SU; Secondary User)가 사용할 수 있게 함으로써 주파수 자원의 사용 효율을 높이는 기술이다. 따라서 인지 무선 네트워크에서는 선순위 사용자가 해당 주파수를 사용하고 있는지를 판단하는 스펙트럼 센싱(SS; Spectrum Sensing) 기술이 매우 중요하다.
인지무선 네트워크 통신 방법 및 시스템(한국등록특허 10-1184873)
본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 차순위 사용자들을 2 그룹으로 나누어, 센싱 보고 채널의 수를 줄이는 선순위 사용자 인지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 차순위 사용자들을 2 그룹으로 나누어, 센싱 보고 채널의 수를 줄이는 인지 무선 네트워크 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 세 번째 과제는 차순위 사용자들을 2 그룹으로 나누어, 센싱 보고 채널의 수를 줄이는 선순위 사용자 인지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여, 인지 무선 네트워크에서의 선순위 사용자 인지 장치에 있어서, 제 1 차순위 사용자 그룹으로부터 비경쟁 방식의 전용 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신하고, 제 2 차순위 사용자 그룹으로부터 경쟁 기반 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신하는 통신부; 및 상기 수신한 센싱 정보들을 이용하여 선순위 사용자의 존재 여부를 판단하는 처리부를 포함하는 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 차순위 사용자 그룹은, 차순위 사용자들 중 랜덤하게 선택된 차순위 사용자들로 구성되는 그룹인 것을 특징으로 하는 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 2 차순위 사용자 그룹은, 차순위 사용자들 중 상기 제 1 차순위 사용자 그룹을 제외한 차순위 사용자들이고, 상기 제 2 차순위 사용자 그룹으로부터 랜덤 액세스 확률을 이용한 경쟁 방식으로 상기 센싱 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 차순위 사용자 그룹 및 제 2 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 채널의 수는 임계치 이하인 것을 특징으로 하는 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 수신하는 센싱정보는 1비트 센싱 정보로, 선순위 사용자가 있다고 판단되면 1 이고, 선순위 사용자가 없다고 판단되면 0 인 것을 특징으로 하는 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 처리부는, 선순위 사용자가 있다고 보고한 제 1 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수와 제 2 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수의 합이 임계치 이상인 경우, 선순위 사용자가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 처리부는, 차순위 사용자가 선순위 사용자를 센싱하는데 이용하는 문턱값, 제 2 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들이 경쟁 기반 센싱 보고 채널 접근에 이용하는 랜덤 액세스 확률, 제 1 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 채널의 수, 제 2 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 채널의 수, 및 선순위 사용자가 존재하는 것으로 판단하는데 이용되는 임계치를 포함하는 파라미터를 차순위 사용자들의 수에 따른 선순위 사용자 검출확률에 따라 산출하고, 상기 통신부는, 상기 산출된 파라미터를 차순위 사용자에게 송신하는 것을 특징으로 하는 장치일 수 있다.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 인지 무선 네트워크 시스템에 있어서, 선순위 사용자를 센싱한 센싱 정보를 퓨전 센터에 송신하는 차순위 사용자; 및 상기 차순위 사용자들로부터 수신한 센싱 정보들을 이용하여 선순위 사용자의 존재 여부를 판단하는 퓨전센터를 포함하고, 상기 센싱 정보를 퓨전 센터에 송신하는 차순위 사용자는, 차순위 사용자들 중 랜덤하게 선택되어 비경쟁 방식의 전용 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 퓨전 센터로 송신하는 제 1 차순위 사용자 그룹; 및 상기 제 1 차순위 사용자 그룹을 제외한 차순위 사용자들로서, 랜덤 액세스 확률을 이용하여 경쟁 방식으로 상기 센싱 정보를 송신하는 제 2 차순위 사용자 그룹으로 구성되며, 상기 퓨전센터는, 선순위 사용자가 있다고 보고한 제 1 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수와 제 2 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수의 합이 임계치 이상인 경우, 선순위 사용자가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 시스템을 제공한다.
본 발명은 상기 세 번째 과제를 달성하기 위하여, 인지 무선 네트워크에서의 선순위 사용자 인지 방법에 있어서, 제 1 차순위 사용자 그룹으로부터 비경쟁 방식의 전용 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신하는 단계; 제 2 차순위 사용자 그룹으로부터 경쟁 기반 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신하는 단계; 및 상기 수신한 센싱 정보들을 이용하여 선순위 사용자의 존재 여부를 판단하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 인지 무선 네트워크에서 차순위 사용자들의 숫자와 관계없이 일정한 센싱 보고 채널을 사용할 수 있으므로, 차순위 사용자들의 숫자가 많은 환경(일례로 사물 인터넷 등)에서는 센싱 보고 채널의 숫자를 크게 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선순위 사용자 인지 장치의 블록도이다.
도 2 내지 도 3은 센싱 보고 채널의 수를 조절하는 것을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 협력적 센싱의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 네트워크 시스템의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선순위 사용자 인지 방법의 흐름도이다.
본 발명에 관한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요 혹은 기술적 사상의 핵심을 우선 제시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 네트워크에서의 선순위 사용자 인지 장치는 제 1 차순위 사용자 그룹으로부터 비경쟁 방식의 전용 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신하고, 제 2 차순위 사용자 그룹으로부터 경쟁 기반 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신하는 통신부, 및 상기 수신한 센싱 정보들을 이용하여 선순위 사용자의 존재 여부를 판단하는 처리부를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선순위 사용자 인지 장치의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 네트워크에서의 선순위 사용자 인지 장치(100)는 통신부(110), 및 처리부(120)로 구성된다.
선순위 사용자를 인지함에 있어서, 협력적 스펙트럼 센싱(CSS; Cooperative Spectrum Sensing)을 이용한다. 협력적 스펙트럼 센싱을 함에 있어서, 차순위 사용자들이 증가할수록 센싱 보고 채널의 숫자가 선형적으로 증가하는 경우, 오버헤드가 늘어 전체적인 네트워크의 효율이 떨어지는 문제가 발생하는바, 이를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선순위 사용자 인지 장치(100)는 센싱 정보를 보고 받는 차순위 사용자들을 두 그룹으로 나누어 센싱 보고 채널의 수를 일정하게 유지한다.
통신부(110)는 제 1 차순위 사용자 그룹으로부터 비경쟁 방식의 전용 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신하고, 제 2 차순위 사용자 그룹으로부터 경쟁 기반 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신한다.
보다 구체적으로, 통신부(110)는 차순위 사용자로부터 선순위 사용자 인지에 이용되는 센싱 정보를 수신한다. 센싱 정보는 센싱 보고 채널을 통해 수신하는데, 센싱 보고 채널의 수를 유지하기 위하여, 차순위 사용자들을 두 개의 그룹으로 나누어 센싱 정보를 수신한다.
제 1 차순위 사용자 그룹은 차순위 사용자들 중 랜덤하게 선택된 차순위 사용자들로 구성되는 그룹으로, 통신부(110)는 제 1 차순위 사용자 그룹으로 선택된 차순위 사용자들로부터 각각 부여되는 전용 센싱 보고 채널을 통해 비경쟁 방식으로 센싱 정보를 수신한다.
제 2 차순위 사용자 그룹은 차순위 사용자들 중 상기 제 1 차순위 사용자 그룹을 제외한 차순위 사용자들로 구성되는 그룹으로, 제 2 차순위 사용자 그룹에 속하는 모든 차순위 사용자들에게 채널을 부여하지 않고, 랜덤 액세스 확률을 이용한 경쟁 방식으로 센싱 정보를 수신한다. 제 2 차순위 사용자 그룹에 할당된 일정한 수의 센싱 보고 채널에 대해 랜덤 액세스 확률을 이용하여 경쟁 방식으로 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 이용할 차순위 사용자들이 결정된다.
제 1 차순위 사용자 그룹 및 제 2 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 채널의 수는 임계치 이하일 수 있다. 센싱 보고 채널의 수가 증가하는 것을 방지하기 위하여, 두 그룹으로 차순위 사용자를 나누고, 센싱 정보 보고에 이용되는 센싱 보고 채널은 총 수는 임계치 이하로 제한된다. 상기 임계치는 미리 설정되어 있거나, 차순위 사용자의 수 또는 네트워크 환경에 따라 달라질 수 있다.
상기 센싱정보는 1비트 센싱 정보로 선순위 사용자가 있다고 판단되면 1 이고, 선순위 사용자가 없다고 판단되면 0 일 수 있다. 차순위 사용자들이 센싱한 신호 에너지 정보를 전송함에 있어서 정보량을 줄이기 위해 0과 1의 2가지 정보를 표현하는 1비트로 표현하는 경판정(Hard Decision) 기법을 이용할 수 있다.‘0’의 정보는 선순위 사용자가 검출되지 않았다는 것을 의미하고, ‘1’은 선순위 사용자가 검출되었다는 것을 의미한다.
처리부(120)는 통신부(110)가 수신한 센싱 정보들을 이용하여 선순위 사용자의 존재 여부를 판단한다.
보다 구체적으로, 통신부(110)가 수신한 센싱 정보들을 종합하여 선순위 사용자의 존재 여부를 판단한다. 차순위 사용자들로 수신한 센싱 정보를 이용하여 최종적으로, 해당 주파수에 선순위 사용자가 있는지를 판단한다. 선순위 사용자가 있다고 보고한 제 1 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수와 제 2 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수의 합이 임계치 이상인 경우, 선순위 사용자가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 두 그룹으로 나누어진 차순위 사용자들의 센싱정보를 이용하여 선순위 사용자를 판단함에 있어서, 선순위 사용자가 있다고 보고한 제 1 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수와 제 2 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수의 합이 임계치 이상인 경우, 선순위 사용자가 존재하는 것으로 판단한다. 상기 센싱 정보는 1비트 센싱 정보일 수 있고, 이경우, 1의 값을 갖는 해당 센싱 정보들을 수를 모두 합산함으로써 선순위 사용자가 있다고 센싱한 차순위 사용자들의 수를 산출할 수 있으며, 그 값을 상기 선순위 사용자 판단 임계치와 비교하여, 상기 임계치 이상인 경우, 선순위 사용자가 있는 것으로 판단한다. 상기 선순위 사용자 판단 임계치는 미리 설정되어 있거나, 선순위 사용자의 검출확률, 차순위 사용자의 수, 채널의 수, 네트워크의 환경에 따라 달라질 수 있다.
선순위 사용자의 존재 여부를 판단함에 있어서, 적어도 1명 이상의 차순위 사용자가 ‘1’의 정보를 보고하면 선순위 사용자가 있다고 최종 판단하는 OR 룰과 N명의 차순위 사용자들 중에 k명 이상의 차순위 사용자들이 ‘1’의 정보를 보고할 때 선순위 사용자가 있다고 최종 판단하는 k-out-of-N 룰이 있다. 이 중, 본 발명의 실시예에 따른 선순위 사용자 인지 장치는 k-out-of-N 룰을 이용할 수 있다. 종래의 OR 룰 또는 k-out-of-N 룰 기반의 협력적 스펙트럼 센싱 방식에서는 차순위 사용자들이 증가할수록 센싱 보고 채널의 숫자가 선형적으로 증가하는 문제점이 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 선순위 사용자 인지 장치는 센싱 보고 채널의 수를 일정하게 유지하는바, 해당 문제점을 해결할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 선순위 사용자 인지 장치의 협력적 센싱이 이루어지는 구체적인 과정을 도 2 내지 3을 이용하여 구체적으로 설명하도록 한다.
인지 무선 네트워크에서 프레임 시간(Tf)은 도 2와 같이, 센싱 시간(Ts)과 센싱 보고 시간(Tr), 그리고 데이터 전송 시간(Td)로 나뉜다. 차순위 사용자들은 신호 에너지를 센싱하여 선순위 사용자의 존재를 검출하여 로컬 결정(φ)을 한다. 로컬 결정값은 0 또는 1의 값을 가진다. 0은 선순위 사용자가 없다고 판단한 것이며, 1은 선순위 사용자가 있다고 판단한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 센싱 정보 보고 과정은 2 과정으로 나누어 구성된다. 먼저, 비경쟁 방식의 센싱 보고 과정이다. N명의 차순위 사용자들 중에서 임으로 선택된 L1명의 차순위 사용자들은 L1개의 전용 센싱 보고 채널을 사용하여 비경쟁 방식으로 센싱 정보를 보고한다. 다음으로, 경쟁 방식의 센싱 보고 과정이다. 비경쟁 방식으로 센싱 정보를 보고하는 L1명의 차순위 사용자들을 제외한 (N-L1)명의 차순위 사용자들은 랜덤 액세스 p의 확률을 사용하여 경쟁 방식으로 센싱 정보를 보고한다. 이 때, 경쟁 방식을 사용하는 센싱 보고 채널의 숫자는 L2개로 고정된다. 따라서 전체 센싱 보고 채널의 숫자는 전용 채널 L1개와 경쟁 채널 L2개의 합이다. 따라서, 본 발명에서 사용하는 센싱 보고 채널의 숫자는 차순위 사용자들의 숫자와 관계없이 (L1+L2) 개 이다. 도 3과 같이, 제 1 차순위 사용자 그룹으로 선택된 차순위 사용자들은 각각 전용 센싱 보고 채널이 부여되어 비경쟁 방식으로 센싱 정보를 송신하며, 제 2 차순위 사용자 그룹에 포함되는 차순위 사용자들을 제한된 센싱 보고 채널에 대해 랜던 액세스 확률을 통한 경쟁 방식으로 센싱 정보를 송신하게 된다.
처리부(120)는 전용 센싱 보고 채널들(L1개)에서 φ = 1을 보고한 차순위 사용자들의 숫자와 경쟁 기반 센싱 보고 채널들(L2개)에서 φ = 1을 보고한 차순위 사용자들의 합이 k 이상이면 선순위 사용자가 있다고 최종 판단한다. 선순위 사용자 인지 장치의 퓨전룰을 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112015117839144-pat00001
여기서, φi 는 i번째 전용 센싱 보고 채널에서 수신한 차순위 사용자의 로컬 결정값이다.
협력적 센싱에서 선순위 사용자 인지 장치의 센싱 성능은 선순위 사용자가 존재할 때(H1), 선순위 사용자를 검출하는 검출 확률(QD)과 선순위 사용자가 존재하지 않을 때(H0), 존재한다고 판단하는 오경보 확률(QF)로 판단한다. 센싱 성능은 다음과 같이 표현된다.
Figure 112015117839144-pat00002
차순위 사용자가 문턱값 l를 사용하여 선순위 사용자의 존재 유무를 판단할 때, 로컬 센싱의 정확도, 즉, 차순위 사용자의 로컬 센싱의 오경보 확률(Pf)와 검출 확률(Pd)는 레일리 페이딩 환경에서 다음과 같다.
Figure 112015117839144-pat00003
Figure 112015117839144-pat00004
여기서, u는 시간-대역폭의 곱이고,
Figure 112015117839144-pat00005
는 차순위 사용자가 측정하는 센싱 신호의 평균 신호대잡음비이다. 그리고
Figure 112015117839144-pat00006
는 감마 함수이고,
Figure 112015117839144-pat00007
는 incomplete 감마 함수이고,
Figure 112015117839144-pat00008
와 같이 계산된다.
제 1 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 과정에서 m 명의 차순위 사용자가 센싱값 '1'을 보고할 확률은 다음과 같다.
Figure 112015117839144-pat00009
여기서,
Figure 112015117839144-pat00010
이다.
제 2 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 과정에서 n 명의 차순위 사용자가 센싱값 '1'을 보고할 확률은 다음과 같다.
Figure 112015117839144-pat00011
여기서, P(l)은 (N-L1) 명의 차순위 사용자들 중에서 H0 가정하에 로컬 센싱값이 1인 차순위 사용자들이 l 명 있을 확률로
Figure 112015117839144-pat00012
와 같이 표현된다. 그리고 suj(i, j) 는 i개에서 j개로 연결하는 전사함수의 가짓수로
Figure 112015117839144-pat00013
와 같이 계산한다. 또한 ps(l) 은 퓨전 센터가 l 명의 차순위 사용자들로부터 충돌없이 센싱 정보를 경쟁 기반 센싱 보고 채널 1개에서 수신할 확률로
Figure 112015117839144-pat00014
와 같이 계산된다.
따라서 본 발명에서의 오경보 확률과 검출 확률은 다음과 같이 계산된다.
Figure 112015117839144-pat00015
Figure 112015117839144-pat00016
처리부(120)는 차순위 사용자가 선순위 사용자를 센싱하는데 이용하는 문턱값, 제 2 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들이 경쟁 기반 센싱 보고 채널 접근에 이용하는 랜덤 액세스 확률, 제 1 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 채널의 수, 제 2 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 채널의 수, 및 선순위 사용자가 존재하는 것으로 판단하는데 이용되는 임계치를 포함하는 파라미터를 차순위 사용자들의 수에 따른 선순위 사용자 검출확률에 따라 산출하고, 통신부(110)는 상기 산출된 파라미터를 차순위 사용자에게 송신하여 이후 선순위 사용자 인지에 적용되도록 할 수 있다.
보다 구체적으로, 다음의 5가지 파라미터가 차순위 사용자의 숫자가 변경될 때 차순위 사용자들에게 송신된다. 차순위 사용자들의 숫자는 프레임 시간(일반적으로 수십 millisecond)보다 크므로 (즉, 차순위 사용자들의 숫자는 수초 또는 수분 또는 수시간 마다 변경된다.), 아래 파라미터들을 차순위 사용자들에게 방송하는 시그널링 오버헤드는 무시될 수 있다.
μ: 차순위 사용자들의 로컬 센싱에서 사용하는 임계치(문턱값)
p: 차순위 사용자들이 경쟁 기반 센싱 보고 채널 접근에 사용하는 랜덤 액세스 확률
L1: 제 1 차순위 사용자 그룹의 보고 과정에서 사용하는 비경쟁 방식의 센싱 보고 채널들의 수
L2: 제 2 차순위 사용자 그룹의 보고 과정에서 사용하는 경쟁 기반의 센싱 보고 채널들의 수
k: 처리부가 사용하는 임계치(문턱값)
위 5가지 파라미터는 퓨전 센터의 검출 확률을 특정값(ω) 이상으로 하는 조건하에서 차순위 사용자의 수율을 최대화하도록 결정한다. 따라서 파라미터
Figure 112015117839144-pat00017
를 결정하는 문제는 다음과 같은 최적화 문제로 표현할 수 있다.
Figure 112015117839144-pat00018
여기서,
Figure 112015117839144-pat00019
은 차순위 사용자의 평균 수율이며 다음과 같이 표현된다.
Figure 112015117839144-pat00020
여기서, r0와 r1은 각각 선순위 사용자가 없을 때와 있을 때의 차순위 사용자의 평균 수율이다.
상기 수학식 9를 풀면 랜덤 액세스 확률의 최적값은 퓨전 센터가 캡처 기능이 있는 경우
Figure 112015117839144-pat00021
이다. 여기서 l 은 H0 가정하에서 로컬 센싱값이 '1' 인 차순위 사용자들의 수인데, 퓨전 센터가 매 프레임 l 값을 추정하기 어려우므로, 본 발명에서 랜덤 액세스 확률의 최적값을 다음과 같이 결정한다.
Figure 112015117839144-pat00022
랜덤 액세스 확률 이외의 다른 4개의 파라미터의 최적값은 최적화 문제를 푸는 골드 섹션 방법(Golden section method)를 사용하여 반복적으로 구한다.
본 발명의 실시 예로써 전체 센싱 보고 채널의 숫자를
Figure 112015117839144-pat00023
와 같이 최대 20개 미만으로 설정하고, 다음과 같이 파라미터들을 설정하였을 때 본 발명에 따른 차순위 사용자의 수율 성능을 도 4에 도시하였다:
Figure 112015117839144-pat00024
,
Figure 112015117839144-pat00025
, r0 = 0.5 Mbps, r1 = 0.1 Mbps, Ts/Tf = 0.1, t/Tf = 0.01, u = 3,
Figure 112015117839144-pat00026
,
Figure 112015117839144-pat00027
. 도 4에서 보는 바와 같이 차순위 사용자들의 숫자가 N = 50 명일 때, 본 발명은 센싱 보고 채널의 숫자를 약 60% 감소시킴으로써 종래의 OR 룰 기반의 협력적 센싱 기법보다 약 2.18 배의 수율을 증가시키고, k-out-of-N 룰 기반의 협력적 센싱 기법보다 약 1.69 배의 수율을 증가시키는 것을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 네트워크 시스템의 블록도이다.
인지 무선 네트워크 시스템(500)에 있어서, 선순위 사용자(510)를 센싱한 센싱 정보를 퓨전 센터에 송신하는 차순위 사용자 및 상기 차순위 사용자들로부터 수신한 센싱 정보들을 이용하여 선순위 사용자의 존재 여부를 판단하는 퓨전센터(540)를 포함하고, 상기 센싱 정보를 퓨전 센터에 송신하는 차순위 사용자는, 차순위 사용자들 중 랜덤하게 선택되어 비경쟁 방식의 전용 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 퓨전 센터로 송신하는 제 1 차순위 사용자 그룹(520), 및 상기 제 1 차순위 사용자 그룹을 제외한 차순위 사용자들로서, 랜덤 액세스 확률을 이용하여 경쟁 방식으로 상기 센싱 정보를 송신하는 제 2 차순위 사용자 그룹(510)으로 구성되며, 퓨전센터(540)는, 선순위 사용자가 있다고 보고한 제 1 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수와 제 2 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수의 합이 임계치 이상인 경우, 선순위 사용자(510)가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
퓨전센터(540)는 도 1 내지 도 4의 선순위 사용자 인지 장치(100)일 수 있고, 퓨전센터(540)에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 4의 선순위 사용자 인지 장치(100)에 대한 상세한 설명에 대응한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 네트워크에서의 선순위 사용자 인지 방법의 흐름도이다.
610 단계는 제 1 차순위 사용자 그룹으로부터 비경쟁 방식의 전용 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신하는 단계이다.
보다 구체적으로, 상기 제 1 차순위 사용자 그룹은 차순위 사용자들 중 랜덤하게 선택된 차순위 사용자들로 구성되는 그룹으로, 제 1 차순위 사용자 그룹으로부터 비경쟁 방식의 전용 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신한다.
620 단계는 제 2 차순위 사용자 그룹으로부터 경쟁 기반 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신하는 단계이다.
보다 구체적으로, 상기 제 2 차순위 사용자 그룹은 차순위 사용자들 중 상기 제 1 차순위 사용자 그룹을 제외한 차순위 사용자들이고, 상기 제 2 차순위 사용자 그룹으로부터 랜덤 액세스 확률을 이용한 경쟁 방식으로 상기 센싱 정보를 수신한다.
상기 제 1 차순위 사용자 그룹 및 제 2 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 채널의 수는 임계치 이하일 수 있다.
610 단계 내지 620 단계에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 4의 통신부(110)에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
630 단계는 상기 수신한 센싱 정보들을 이용하여 선순위 사용자의 존재 여부를 판단하는 단계이다.
보다 구체적으로, 610 단계 및 620 단계에서 수신한 센싱 정보를 이용하여 선순위 사용자가 존재하는지 판단한다. 선순위 사용자가 있다고 보고한 제 1 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수와 제 2 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수의 합이 임계치 이상인 경우, 선순위 사용자가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
차순위 사용자들의 수가 달라지는 경우, 차순위 사용자가 선순위 사용자를 센싱하는데 이용하는 문턱값, 제 2 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들이 경쟁 기반 센싱 보고 채널 접근에 이용하는 랜덤 액세스 확률, 제 1 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 채널의 수, 제 2 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 채널의 수, 및 선순위 사용자가 존재하는 것으로 판단하는데 이용되는 임계치를 포함하는 파라미터를 차순위 사용자들의 수에 따른 선순위 사용자 검출확률에 따라 산출하고 상기 산출된 파라미터를 차순위 사용자에게 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
630 단계에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 4의 통신부(110)에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 실시예들은 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 본 발명을 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 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 선순위 사용자 인지 장치
110: 통신부
120: 처리부
131: 제 1 차순위 사용자 그룹
132: 제 2 차순위 사용자 그룹
500: 인지 무선 네트워크 시스템
510: 선순위 사용자
520: 제 1 차순위 사용자 그룹
530: 제 2 차순위 사용자 그룹
540: 퓨전 센터

Claims (14)

  1. 인지 무선 네트워크에서의 선순위 사용자 인지 장치에 있어서,
    제 1 차순위 사용자 그룹으로부터 비경쟁 방식의 전용 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신하고, 제 2 차순위 사용자 그룹으로부터 경쟁 기반 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신하는 통신부; 및
    상기 수신한 센싱 정보들을 이용하여 선순위 사용자의 존재 여부를 판단하는 처리부를 포함하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 차순위 사용자 그룹은,
    차순위 사용자들 중 랜덤하게 선택된 차순위 사용자들로 구성되는 그룹인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 차순위 사용자 그룹은,
    차순위 사용자들 중 상기 제 1 차순위 사용자 그룹을 제외한 차순위 사용자들이고,
    상기 제 2 차순위 사용자 그룹으로부터 랜덤 액세스 확률을 이용한 경쟁 방식으로 상기 센싱 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 차순위 사용자 그룹 및 제 2 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 채널의 수는 임계치 이하인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신하는 센싱정보는 1비트 센싱 정보로,
    선순위 사용자가 있다고 판단되면 1 이고, 선순위 사용자가 없다고 판단되면 0 인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리부는,
    선순위 사용자가 있다고 보고한 제 1 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수와 제 2 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수의 합이 임계치 이상인 경우, 선순위 사용자가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리부는,
    차순위 사용자가 선순위 사용자를 센싱하는데 이용하는 문턱값, 제 2 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들이 경쟁 기반 센싱 보고 채널 접근에 이용하는 랜덤 액세스 확률, 제 1 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 채널의 수, 제 2 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 채널의 수, 및 선순위 사용자가 존재하는 것으로 판단하는데 이용되는 임계치를 포함하는 파라미터를 차순위 사용자들의 수에 따른 선순위 사용자 검출확률에 따라 산출하고,
    상기 통신부는,
    상기 산출된 파라미터를 차순위 사용자에게 송신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 인지 무선 네트워크 시스템에 있어서,
    선순위 사용자를 센싱한 센싱 정보를 퓨전 센터에 송신하는 차순위 사용자; 및
    상기 차순위 사용자들로부터 수신한 센싱 정보들을 이용하여 선순위 사용자의 존재 여부를 판단하는 퓨전센터를 포함하고,
    상기 센싱 정보를 퓨전 센터에 송신하는 차순위 사용자는,
    차순위 사용자들 중 랜덤하게 선택되어 비경쟁 방식의 전용 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 퓨전 센터로 송신하는 제 1 차순위 사용자 그룹; 및
    상기 제 1 차순위 사용자 그룹을 제외한 차순위 사용자들로서, 랜덤 액세스 확률을 이용하여 경쟁 방식으로 상기 센싱 정보를 송신하는 제 2 차순위 사용자 그룹으로 구성되며,
    상기 퓨전센터는,
    선순위 사용자가 있다고 보고한 제 1 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수와 제 2 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수의 합이 임계치 이상인 경우, 선순위 사용자가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 인지 무선 네트워크에서의 선순위 사용자 인지 방법에 있어서,
    제 1 차순위 사용자 그룹으로부터 비경쟁 방식의 전용 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신하는 단계;
    제 2 차순위 사용자 그룹으로부터 경쟁 기반 센싱 보고 채널을 통해 센싱 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 수신한 센싱 정보들을 이용하여 선순위 사용자의 존재 여부를 판단하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 차순위 사용자 그룹은,
    차순위 사용자들 중 랜덤하게 선택된 차순위 사용자들로 구성되는 그룹인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 차순위 사용자 그룹은,
    차순위 사용자들 중 상기 제 1 차순위 사용자 그룹을 제외한 차순위 사용자들이고,
    상기 제 2 차순위 사용자 그룹으로부터 랜덤 액세스 확률을 이용한 경쟁 방식으로 상기 센싱 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 차순위 사용자 그룹 및 제 2 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 채널의 수는 임계치 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 선순위 사용자의 존재 여부를 판단하는 단계는,
    선순위 사용자가 있다고 보고한 제 1 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수와 제 2 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들의 수의 합이 임계치 이상인 경우, 선순위 사용자가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    차순위 사용자들의 수가 달라지는 경우,
    차순위 사용자가 선순위 사용자를 센싱하는데 이용하는 문턱값, 제 2 차순위 사용자 그룹의 차순위 사용자들이 경쟁 기반 센싱 보고 채널 접근에 이용하는 랜덤 액세스 확률, 제 1 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 채널의 수, 제 2 차순위 사용자 그룹의 센싱 보고 채널의 수, 및 선순위 사용자가 존재하는 것으로 판단하는데 이용되는 임계치를 포함하는 파라미터를 차순위 사용자들의 수에 따른 선순위 사용자 검출확률에 따라 산출하고 상기 산출된 파라미터를 차순위 사용자에게 송신하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020150170473A 2015-12-02 2015-12-02 인지 무선 네트워크에서 2 스테이지 센싱 보고 방법을 가지는 협력적 센싱 방법 및 장치 KR101686974B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150170473A KR101686974B1 (ko) 2015-12-02 2015-12-02 인지 무선 네트워크에서 2 스테이지 센싱 보고 방법을 가지는 협력적 센싱 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150170473A KR101686974B1 (ko) 2015-12-02 2015-12-02 인지 무선 네트워크에서 2 스테이지 센싱 보고 방법을 가지는 협력적 센싱 방법 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101686974B1 true KR101686974B1 (ko) 2016-12-16

Family

ID=57735666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150170473A KR101686974B1 (ko) 2015-12-02 2015-12-02 인지 무선 네트워크에서 2 스테이지 센싱 보고 방법을 가지는 협력적 센싱 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101686974B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220051767A (ko) * 2020-10-19 2022-04-26 주식회사 엘지유플러스 무선통신 시스템에서의 무선자원 스케줄링 방법 및 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101184873B1 (ko) 2012-05-08 2012-09-26 상명대학교 산학협력단 인지무선 네트워크 통신 방법 및 시스템
KR101515925B1 (ko) * 2013-11-15 2015-05-04 목포대학교산학협력단 제한된 피드백을 가지는 협력적 인지 무선 네트워크의 성능 평가 방법
KR20150078035A (ko) * 2013-12-30 2015-07-08 서강대학교산학협력단 인지 무선 네트워크에서 제한된 피드백을 가지는 협력적 센싱 방법 및 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101184873B1 (ko) 2012-05-08 2012-09-26 상명대학교 산학협력단 인지무선 네트워크 통신 방법 및 시스템
KR101515925B1 (ko) * 2013-11-15 2015-05-04 목포대학교산학협력단 제한된 피드백을 가지는 협력적 인지 무선 네트워크의 성능 평가 방법
KR20150078035A (ko) * 2013-12-30 2015-07-08 서강대학교산학협력단 인지 무선 네트워크에서 제한된 피드백을 가지는 협력적 센싱 방법 및 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220051767A (ko) * 2020-10-19 2022-04-26 주식회사 엘지유플러스 무선통신 시스템에서의 무선자원 스케줄링 방법 및 장치
KR102471617B1 (ko) 2020-10-19 2022-11-28 주식회사 엘지유플러스 무선통신 시스템에서의 무선자원 스케줄링 방법 및 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6741810B2 (ja) 電子装置、方法及びコンピュータ読取可能な媒体
US11711154B2 (en) Method of reporting RSSI measurements in an unlicensed band and related apparatus
CN102571292B (zh) 通信维护方案匹配方法、链路监控器及无线传感器网络
CN111050391B (zh) 基于cr-vanet的车载雷达通信一体化系统的时间和功率联合分配方法
EP2335447B1 (en) A cognitive radio device and method for determining channel occupancy
CN111327379B (zh) 一种基于跨协议信号的信道分配方法和装置
US20160270123A1 (en) Communication Access Method and User Equipment
KR100970757B1 (ko) 무선 인지 시스템에서 멀티 유저들을 위한 에너지 검출기반의 협력 채널 센싱 방법
KR101686974B1 (ko) 인지 무선 네트워크에서 2 스테이지 센싱 보고 방법을 가지는 협력적 센싱 방법 및 장치
Toma et al. Cooperative spectrum sensing: A new approach for minimum interference and maximum utilisation
CN105812295A (zh) 数据传输方法和站点
KR101079928B1 (ko) 클러스터 기반의 협력 센싱을 위한 무선 인지 통신 장치 및 그 방법
JP7315836B2 (ja) 物体検出システム
CN106534233B (zh) 一种资源检测方法及装置
CN108353433B (zh) 无线通信的随机接入
KR101470873B1 (ko) 인지 무선 통신 시스템
KR101708712B1 (ko) 인지 무선 네트워크에서 그룹 기반 센싱 보고 방법을 가지는 협력적 센싱 방법 및 장치
US20160262049A1 (en) Collision detection device, communication device, collision detection method, and program
KR101125684B1 (ko) 인지 무선 시스템에서의 빈 채널 탐색 방법
KR101669195B1 (ko) 인지 무선 네트워크에서 협력적 스펙트럼 센싱을 위한 피드백 전송 방법
KR101311893B1 (ko) 인지 무선 네트워크에서의 감지 및 전송 매개변수 결정 방법
KR101560557B1 (ko) 인지 무선 네트워크에서 제한된 피드백을 가지는 협력적 센싱 방법 및 장치
KR20190093441A (ko) 무선 통신 네트워크에서 개인 영역 통신을 위한 통신 노드 및 그의 동작 방법
Wang et al. On discretizing the exponential on-off primary radio activities in simulations
Kopyto et al. Deep Learning-Based Dynamic Spectrum Access for Coexistence of Aeronautical Communication Systems

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant