KR102107015B1 - Apparatus and method for controlling channel of cognitive radio - Google Patents

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KR102107015B1
KR102107015B1 KR1020190002431A KR20190002431A KR102107015B1 KR 102107015 B1 KR102107015 B1 KR 102107015B1 KR 1020190002431 A KR1020190002431 A KR 1020190002431A KR 20190002431 A KR20190002431 A KR 20190002431A KR 102107015 B1 KR102107015 B1 KR 102107015B1
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jamming signal
wireless communication
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최증원
이광억
박민호
노봉수
이원철
박재훈
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국방과학연구소
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Abstract

A method for controlling a channel in cognitive wireless communication according to an embodiment of the present invention comprises the steps of: calculating a channel occupancy probability of a primary user for each of a plurality of channels in a wireless communication network; selecting a candidate channel having a low channel occupation probability of the primary user among the plurality of channels based on the calculated channel occupation probability; determining whether a jamming signal is present by analyzing spectrum holes of the plurality of channels; and controlling at least one channel of the channels based on at least one of the channel occupancy probability and the presence of the jamming signal.

Description

인지 무선 통신의 채널 제어 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING CHANNEL OF COGNITIVE RADIO}Channel control device and method of cognitive wireless communication {APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING CHANNEL OF COGNITIVE RADIO}

본 발명은 인지 무선 통신에 기반하여 통신이 수행되는 상황에서 채널을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for controlling a channel in a situation in which communication is performed based on cognitive wireless communication.

통신 기술의 발달에 의해, 무선랜, 디지털 방송, 위성 통신, UWB(ultra wide band) 과 같이 무선을 이용하는 서비스가 증가하게 되면서 한정된 전파 자원에 대한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 한정된 전파 자원을 보다 효율적으로 이용하기 위한 연구가 활발히 수행되고 있다. With the development of communication technology, as wireless services such as wireless LAN, digital broadcasting, satellite communication, and UWB (ultra wide band) increase, demand for limited radio wave resources is increasing. Accordingly, research has been actively conducted to use limited radio wave resources more efficiently.

이러한 측면에서, 주파수 사용허가를 받지 않은 부사용자(또는 2차 사용자(secondary user, SU))가 전파 측정을 통해 기존에 주파수 사용허가를 받은 사용자인 주사용자(또는 1차 사용자(primary user, PU))가 사용하고 있지 않은 유휴 주파수를 찾아 그 주파수에서 통신하는 인지 무선 통신 기술에 대한 관심이 증대되고 있다. In this aspect, the primary user (or primary user (PU), the secondary user (or secondary user (SU)) who has not been licensed to use the frequency is a user who has been previously licensed to use the frequency through radio wave measurement) )) Is increasing interest in cognitive wireless communication technology that finds idle frequencies that are not being used and communicates at those frequencies.

한편, 인지 무선 통신이 보다 효율적으로 수행되기 위해서는, 사용허가를 받은, 즉 해당 채널에 대해 권리를 가지는 주사용자를 보호하기 위해, 주사용자의 탐지 및 채널의 가용유무 판단이 필수적으로 수반되어야 한다. On the other hand, in order for cognitive wireless communication to be performed more efficiently, in order to protect the main user who has been granted a license, that is, has the right to the corresponding channel, detection of the main user and determination of the availability of the channel must be accompanied.

또한, 전파 사용 방해 또는 허위 정보 전송을 목적으로 통신을 방해하는 재머(jammer)가 존재하는 환경에서도 효과적으로 통신이 수행되도록 재밍 신호(jamming signal)를 탐지하여 채널을 제어할 필요가 있다. In addition, it is necessary to control a channel by detecting a jamming signal so that communication is effectively performed even in an environment in which jammers that interfere with communication for the purpose of interfering with the use of radio waves or transmitting false information exist.

한국등록특허 제10-1469659호 (2014년 12월 01일 등록)Korean Registered Patent No. 10-1469659 (registered on December 01, 2014)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 한정된 전파 자원을 효과적으로 이용하기 위해, 주사용자와 재밍 신호를 고려하여 인지 무선 통신의 채널을 효과적으로 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide a method and apparatus for effectively controlling a channel of cognitive wireless communication in consideration of a main user and a jamming signal in order to effectively use limited radio wave resources.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 바로 제한되지 않으며, 언급되지는 않았으나 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 목적을 포함할 수 있다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, but are not mentioned, but include the purpose that can be clearly understood by those skilled in the art from the following description can do.

본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신의 채널 제어 방법은, 무선 통신 네트워크의 복수의 채널 각각에 대해 주사용자(primary user)의 채널 점유 확률을 산출하는 단계와, 상기 산출된 채널 점유 확률에 기초하여 상기 복수의 채널 중 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 낮은 후보 채널을 선정하는 단계와, 상기 복수의 채널의 스펙트럼 홀을 분석하여 재밍 신호의 존재 여부를 판정하는 단계와, 상기 채널 점유 확률과 상기 재밍 신호의 존재 여부 중 하나 이상에 기초하여 상기 복수의 채널 중 적어도 하나의 채널을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. A method of controlling a channel for cognitive wireless communication according to an embodiment of the present invention includes calculating a channel occupancy probability of a primary user for each of a plurality of channels of a wireless communication network, and the calculated channel occupancy probability. Selecting a candidate channel having a low channel occupancy probability of the main user from among the plurality of channels, analyzing a spectrum hole of the plurality of channels to determine whether a jamming signal is present, and determining the channel occupancy probability and And controlling at least one channel of the plurality of channels based on one or more of the presence or absence of the jamming signal.

또한, 상기 채널 점유 확률을 산출하는 단계는, 상기 복수의 채널 각각에 대한 상기 주사용자의 채널 점유 확률에 대한 과거의 데이터베이스를 이용하여 상기 주사용자의 채널 점유 확률을 추론하도록 학습된 기계학습 알고리즘을 이용하여, 상기 복수의 채널 각각에 대한 상기 채널 점유 확률을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, the step of calculating the channel occupancy probability comprises: learning a machine learning algorithm trained to infer the channel occupancy probability of the main user using a past database of the channel occupancy probability of the main user for each of the plurality of channels. Using, it may include the step of calculating the probability of occupying the channel for each of the plurality of channels.

또한, 상기 후보 채널을 선정하는 단계는, 상기 복수의 채널 중 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 소정 값 이하인 채널을 상기 후보 채널로 선정하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, the step of selecting the candidate channel may include the step of selecting, as the candidate channel, a channel having a probability of occupying the channel of the main user of a plurality of channels or less than a predetermined value.

또한, 상기 후보 채널을 선정하는 단계는, 상기 복수의 채널 중 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 가장 낮은 채널부터 오름차순으로 소정 개수의 채널을 상기 후보 채널로 선정하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, the step of selecting the candidate channel may include selecting a predetermined number of channels as the candidate channel in ascending order from the channel having the lowest channel occupancy probability of the main user among the plurality of channels.

또한, 상기 스펙트럼 홀은 화이트 홀(white hole) 및 블랙 홀(black hole) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 화이트 홀은 서로 이웃하는 채널에 대해 유휴(idle) 상태인 스펙트럼 홀이 기 지정된 수만큼 연속적으로 나타나는 경우, 상기 유휴 상태인 스펙트럼 홀의 집합을 포함하고, 상기 블랙 홀은 특정 대상에 의해 점유되는 스펙트럼 홀을 포함할 수 있다. Further, the spectral hole includes at least one of a white hole and a black hole, and the white hole is continuous with a predetermined number of spectral holes in an idle state with respect to adjacent channels. When it is represented by, it includes a set of idle spectral holes, and the black hole may include a spectral hole occupied by a specific object.

또한, 상기 재밍 신호의 존재 여부를 판정하는 단계는, 상기 화이트 홀의 개수가 지정된 시간 구간에 소정 개수 이상 감소하는 경우, 상기 재밍 신호가 존재하는 것으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다. Also, determining whether the jamming signal is present may include determining that the jamming signal is present when the number of white holes decreases by a predetermined number or more in a designated time period.

또한, 상기 기 지정된 수는, 데이터 전송 속도(data rate), 신호 세기(signal power), 노이즈 파워(noise power), 노이즈 파워 스펙트럴 밀도(noise power spectral density) 및 비트 당 에너지(energy per bit)에 기초하여 산출된 대역폭 내에서 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 기 지정된 값 이하가 되도록 하는 대역폭 값에 기초하여 결정될 수 있다. In addition, the predetermined number includes data rate, signal power, noise power, noise power spectral density, and energy per bit. It may be determined based on a bandwidth value such that the probability of the channel occupancy of the main user within a bandwidth calculated based on is less than or equal to a predetermined value.

또한, 상기 재밍 신호의 존재 여부를 판정하는 단계는, 상기 주사용자의 채널 점유 확률에 대한 히스토그램을 생성하는 단계와, 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 지속적으로 업데이트됨에 기초하여 상기 생성된 히스토그램의 형태가 기 지정된 형태와 소정 유사도 값 이상을 가지는 형태로 변화하고, 상기 화이트 홀의 개수가 지정된 시간 구간에 소정 개수 이상 감소하는 경우, 상기 재밍 신호가 존재하는 것으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, determining whether the jamming signal is present includes generating a histogram of the channel occupancy probability of the main user and the generated histogram based on the main user channel occupancy probability being continuously updated. The method may include determining that the jamming signal exists when the number of white holes decreases by a predetermined number or more in a specified time period, when the number of white holes changes to a shape having a predetermined similarity value or more.

본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신의 채널 제어 장치는, 무선 통신 네트워크의 복수의 채널 각각에 대해 주사용자(primary user)의 채널 점유 확률을 산출하는 채널 점유 확률 산출부와, 상기 산출된 채널 점유 확률에 기초하여 상기 복수의 채널 중 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 낮은 후보 채널을 선정하는 후보 채널 선정부와, 상기 복수의 채널의 스펙트럼 홀을 분석하여 재밍 신호의 존재 여부를 판정하는 재밍 신호 판정부와, 상기 채널 점유 확률과 상기 재밍 신호의 존재 여부 중 하나 이상에 기초하여 상기 복수의 채널 중 적어도 하나의 채널을 제어하는 채널 제어부를 포함할 수 있다. A channel control apparatus for cognitive wireless communication according to an embodiment of the present invention includes a channel occupancy probability calculation unit for calculating a channel occupancy probability of a primary user for each of a plurality of channels in a wireless communication network, and the calculated A candidate channel selection unit for selecting a candidate channel having a low channel occupancy probability of the main user among the plurality of channels based on a channel occupancy probability, and a jamming to determine whether a jamming signal is present by analyzing spectrum holes of the plurality of channels And a signal control unit and a channel control unit controlling at least one channel among the plurality of channels based on at least one of the probability of occupying the channel and the presence or absence of the jamming signal.

또한, 상기 채널 점유 확률 산출부는, 상기 복수의 채널 각각에 대한 상기 주사용자의 채널 점유 확률에 대한 과거의 데이터베이스를 이용하여 상기 주사용자의 채널 점유 확률을 추론하도록 학습된 기계학습 알고리즘을 이용하여, 상기 복수의 채널 각각에 대한 상기 채널 점유 확률을 산출할 수 있다. In addition, the channel occupancy probability calculating unit uses a machine learning algorithm learned to infer the channel occupancy probability of the main user using a past database of the channel occupancy probability of the main user for each of the plurality of channels, The probability of occupying the channel for each of the plurality of channels may be calculated.

또한, 상기 후보 채널 선정부는, 상기 복수의 채널 중 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 소정 값 이하인 채널을 상기 후보 채널로 선정할 수 있다. In addition, the candidate channel selection unit may select, as the candidate channel, a channel in which the probability of the channel occupancy of the main user is less than or equal to a predetermined value among the plurality of channels.

또한, 상기 후보 채널 선정부는, 상기 복수의 채널 중 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 가장 낮은 채널부터 오름차순으로 소정 개수의 채널을 상기 후보 채널로 선정할 수 있다. In addition, the candidate channel selection unit may select a predetermined number of channels as the candidate channel in ascending order from the channel having the lowest channel occupancy probability of the main user among the plurality of channels.

또한, 상기 스펙트럼 홀은 화이트 홀(white hole) 및 블랙 홀(black hole) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 화이트 홀은 서로 이웃하는 채널에 대해 유휴(idle) 상태인 스펙트럼 홀이 기 지정된 수만큼 연속적으로 나타나는 경우, 상기 유휴 상태인 스펙트럼 홀의 집합을 포함하고, 상기 블랙 홀은 특정 대상에 의해 점유되는 스펙트럼 홀을 포함할 수 있다. Further, the spectral hole includes at least one of a white hole and a black hole, and the white hole is continuous with a predetermined number of spectral holes in an idle state with respect to adjacent channels. When it is represented by, it includes a set of idle spectral holes, and the black hole may include a spectral hole occupied by a specific object.

또한, 상기 재밍 신호 판정부는, 상기 화이트 홀의 개수가 지정된 시간 구간에 소정 개수 이상 감소하는 경우, 상기 재밍 신호가 존재하는 것으로 판정할 수 있다. In addition, when the number of the white holes decreases by a predetermined number or more in a specified time period, the jamming signal determination unit may determine that the jamming signal is present.

또한, 상기 기 지정된 수는, 데이터 전송 속도(data rate), 신호 세기(signal power), 노이즈 파워(noise power), 노이즈 파워 스펙트럴 밀도(noise power spectral density) 및 비트 당 에너지(energy per bit)에 기초하여 산출된 상기 화이트 홀의 대역폭 내에서 상기 화이트 홀에 대한 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 기 지정된 값 이하가 되도록 하는 대역폭 값에 기초하여 결정될 수 있다. In addition, the predetermined number includes data rate, signal power, noise power, noise power spectral density, and energy per bit. It may be determined based on a bandwidth value such that the probability of the channel occupancy of the main user with respect to the white hole within a bandwidth of the white hole calculated based on is equal to or less than a predetermined value.

또한, 상기 재밍 신호 판정부는, 상기 주사용자의 채널 점유 확률에 대한 히스토그램을 생성하고, 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 지속적으로 업데이트됨에 기초하여 상기 생성된 히스토그램의 형태가 기 지정된 형태와 소정 유사도 값 이상을 가지는 형태로 변화하고, 상기 화이트 홀의 개수가 지정된 시간 구간에 소정 개수 이상 감소하는 경우, 상기 재밍 신호가 존재하는 것으로 판정할 수 있다. In addition, the jamming signal determination unit generates a histogram of the channel occupancy probability of the main user, and based on the channel occupancy probability of the main user being continuously updated, the shape of the generated histogram is a predetermined form and a predetermined similarity value. When it changes to a form having an abnormality and the number of white holes decreases by a predetermined number or more in a designated time period, it may be determined that the jamming signal is present.

본 발명의 실시예에 따른 인지 무선 통신의 채널 제어 방법 및 장치는, 주사용자와 재밍 신호를 고려하여 채널을 제어함으로써, 인지 무선 통신의 성능과 생존성을 향상시켜 효과적으로 전파 자원이 이용되도록 할 수 있다. A channel control method and apparatus for cognitive radio communication according to an embodiment of the present invention can control radio channels in consideration of a main user and a jamming signal, thereby improving performance and survivability of cognitive radio communication so that radio wave resources can be effectively used. have.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. However, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Will be able to.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신의 채널 제어 장치의 기능적 구성의 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신의 채널 제어 방법의 각 단계의 흐름의 예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신의 채널 제어 장치에 의한 채널 점유 확률의 산출과 후보 채널 선정을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신의 채널 제어 장치에 의해 분석되는 스펙트럼 홀의 예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신의 채널 제어 장치에 의해 분석되는 히스토그램의 예를 도시한다. 1 shows an example of a functional configuration of a channel control apparatus for cognitive wireless communication according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows an example of the flow of each step of the channel control method of the cognitive wireless communication according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram conceptually illustrating calculation of a channel occupancy probability and selection of a candidate channel by a channel control device of cognitive wireless communication according to an embodiment of the present invention.
4 shows an example of a spectrum hole analyzed by a channel control device of cognitive wireless communication according to an embodiment of the present invention.
5 shows an example of a histogram analyzed by a channel control device of cognitive wireless communication according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and have ordinary knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the scope of the invention is only defined by the claims.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, detailed descriptions of known functions or configurations will be omitted except when actually necessary in describing the embodiments of the present invention. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로서 이해되어야 한다.The present invention can be applied to various changes and may include various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood as including all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When an element is said to be 'connected' or 'connected' to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신의 채널 제어 장치의 기능적 구성의 예를 도시한다. 이하 사용되는 '…부'등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 1 shows an example of a functional configuration of a channel control apparatus for cognitive wireless communication according to an embodiment of the present invention. Used below… The term "sub" means a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.

도 1을 참조하면, 채널 제어 장치(100)는 채널 점유 확률 산출부(110), 후보 채널 선정부(120), 재밍 신호 판정부(130), 채널 제어부(140)를 포함할 수 있다. 채널 제어 장치(100)는 사용자 장치(단말)에 연결되거나, 사용자 장치에 포함됨에 기초하여 사용자 장치가 이용하는 채널을 제어할 수 있다. Referring to FIG. 1, the channel control apparatus 100 may include a channel occupancy probability calculation unit 110, a candidate channel selection unit 120, a jamming signal determination unit 130, and a channel control unit 140. The channel control device 100 may be connected to a user device (terminal) or control a channel used by the user device based on being included in the user device.

채널 점유 확률 산출부(110)는 복수의 채널 각각에 대해 주사용자(primary user)의 채널 점유 확률을 산출할 수 있다. 보다 구체적으로, 채널 점유 확률 산출부(110)는 주사용자의 채널 점유 확률을 추론하도록 학습된 기계학습 알고리즘을 이용하여 복수의 채널 각각에 대한 주사용자의 채널 점유 확률을 산출할 수 있다. 여기서, 복수의 채널은 무선 통신 네트워크에서 인지 무선 통신으로 이용 가능한 주파수 범위 내에 포함되는 복수의 채널을 포함할 수 있다.The channel occupancy probability calculating unit 110 may calculate a channel occupancy probability of a primary user for each of a plurality of channels. More specifically, the channel occupancy probability calculating unit 110 may calculate a channel occupancy probability of the main user for each of a plurality of channels using a machine learning algorithm trained to infer the channel occupancy probability of the main user. Here, the plurality of channels may include a plurality of channels included in a frequency range available for cognitive wireless communication in a wireless communication network.

채널 점유 확률 산출부(110)는 채널 점유 확률의 산출을 위해 복수의 채널 각각에 대한 주사용자의 채널 점유 확률에 대한 과거의 데이터베이스를 이용하여, 기계학습 알고리즘을 학습할 수 있다. 과거의 데이터베이스는 채널 점유 확률의 산출에 이용 가능한 주사용자의 채널 사용과 관련된 다양한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 과거의 데이터베이스는 현재 채널 제어 장치가 위치되는 지역과 관련하여, 복수의 채널 각각에 주사용자가 등장하는 시간, 빈도, 비율, 등장 여부 등과 같은 주사용자의 채널 사용과 관련된 다양한 정보를 포함할 수 있다. The channel occupancy probability calculating unit 110 may learn a machine learning algorithm using a past database of the channel occupancy probability of a main user for each of a plurality of channels in order to calculate the channel occupancy probability. In the past, the database may include various information related to the channel use of the main user, which is available for calculating the probability of occupying the channel. For example, in the past, the database may display various information related to the channel usage of the main user, such as the time, frequency, rate, and presence of the main user in each of the plurality of channels, in relation to the region where the current channel control device is located. It can contain.

만약, 과거의 데이터베이스가 없는 경우, 채널 점유 확률 산출부(110)는 채널 제어 장치(100)에 전원이 공금됨에 기초하여, 현재 지역의 주파수 스펙트럼을 소정 시간 구간 동안 센싱할 수 있다. 이에 따라, 채널 점유 확률 산출부(110)는 주파수 스펙트럼에 대한 정보를 수집하여 채널 점유 확률의 산출을 위한 데이터베이스를 형성할 수 있다. If there is no database in the past, the channel occupancy probability calculating unit 110 may sense the frequency spectrum of the current region for a predetermined period of time based on power being supplied to the channel control device 100. Accordingly, the channel occupancy probability calculating unit 110 may collect information on the frequency spectrum to form a database for calculating the channel occupancy probability.

이와 같이 학습된 기계학습 알고리즘은 복수의 채널 각각에 대한 현재(또는 실시간) 채널 점유 확률의 산출을 위해 이용될 수 있다. 경우에 따라, 채널 점유 확률 산출부(110)는 복수의 채널 각각에 대한 채널 점유 정보를 지속적으로 획득 및 저장하여, 기계학습 알고리즘의 학습을 주기적으로 또는 지속적으로 수행할 수 있다. The machine learning algorithm learned in this way may be used to calculate a current (or real-time) channel occupation probability for each of a plurality of channels. In some cases, the channel occupancy probability calculating unit 110 may continuously acquire and store channel occupancy information for each of a plurality of channels to periodically or continuously perform learning of the machine learning algorithm.

채널 점유 확률 산출부(110)는 복수의 채널 각각에 대한 유휴(idle)와 점유(busy)를 나타내는 확률 밀도 함수를 이용하여 복수의 채널 각각에 대해 주사용자의 등장 여부를 판단할 수 있다. 이러한 확률 밀도 함수는 하기의 수학식 1과 같이 나타날 수 있으며, 채널별 주사용자가 도래할 확률은 서로 독립적임을 가정으로 한다. The channel occupancy probability calculating unit 110 may determine whether a main user appears for each of the plurality of channels by using a probability density function indicating idle and busy for each of the plurality of channels. The probability density function may be expressed as in Equation 1 below, and it is assumed that the probability that a main user for each channel arrives is independent of each other.

Figure 112019002462682-pat00001
Figure 112019002462682-pat00001

수학식 1에서, f(x)는 채널이 미점유된 상태일 때의 시간 구간 길이에 대한 확률 밀도 함수, λα는 채널이 미점유된 상태일 때의 시간 구간 길이의 평균값, f(y)는 채널이 점유 상태일 때의 시간 구간 길이에 대한 확률 밀도 함수, λβ는 채널이 점유 상태일 때의 시간 구간 길이의 평균값일 수 있다. 이와 관련하여, n번째 채널의 상태가 미점유 상태일 확률은 하기의 수학식 2를 이용하여 산출할 수 있다. In Equation 1, f (x) is the probability density function for the length of time interval when the channel is not occupied, λ α is the average value of the length of the time interval when the channel is not occupied, f (y) Is a probability density function for the length of the time interval when the channel is occupied, λ β may be an average value of the length of the time interval when the channel is occupied. In this regard, the probability that the state of the n-th channel is an unoccupied state can be calculated using Equation 2 below.

Figure 112019002462682-pat00002
Figure 112019002462682-pat00002

수학식 2에서, Pn은 n번째 채널의 상태가 미점유 상태일 확률일 수 있다. 이 값은 MLE(maximum likelihood estimation, 최대우도추정법)에 의해 얻어질 수 있다. 채널 점유 확률 산출부(110)는 지수 분포의 평균(mean), 분산(variance), 왜도(skewness), 첨도(kurtosis) 값 조절을 통해 다양한 주사용자의 등장 패턴을 가지는 모델을 생성할 수 있다. 예를 들어, 채널 점유 확률 산출부(110)는 주사용자의 등장 확률을 나타내는 모델로서 히스토그램을 생성할 수 있다. 히스토그램의 구체적인 예는 도 5를 참조할 수 있다. In Equation 2, P n may be a probability that the state of the n-th channel is an unoccupied state. This value can be obtained by MLE (maximum likelihood estimation). The channel occupancy probability calculating unit 110 may generate a model having an appearance pattern of various main users by adjusting the mean, variance, skewness, and kurtosis values of the exponential distribution. . For example, the channel occupancy probability calculating unit 110 may generate a histogram as a model representing the probability of appearance of the main user. 5 may be referred to for a specific example of the histogram.

후보 채널 선정부(120)는 채널 점유 확률에 기초하여 복수의 채널 중 주사용자의 채널 점유 확률이 낮은 후보 채널을 선정할 수 있다. 예를 들면, 후보 채널 선정부(120)는 복수의 채널 중 주사용자의 채널 점유 확률이 소정 값 이하인 채널을 후보 채널로 선정할 수 있다. 다른 예를 들면, 복수의 채널 중 주사용자의 채널 점유 확률이 가장 낮은 채널부터 오름차순으로 소정 개수의 채널을 후보 채널로 선정할 수 있다. The candidate channel selection unit 120 may select a candidate channel having a low channel occupancy probability of the main user among a plurality of channels based on the channel occupancy probability. For example, the candidate channel selection unit 120 may select a channel in which a channel occupancy probability of the main user is less than or equal to a predetermined value among a plurality of channels. For another example, a predetermined number of channels may be selected as a candidate channel in ascending order from the channel having the lowest channel occupancy probability of the main user among the plurality of channels.

경우에 따라, 후보 채널 선정부(120)는 점유 확률 산출부에 의해 산출된 채널 점유 확률을 기준으로 채널을 정렬하여, 채널 점유 확률이 낮은 적어도 하나의 후보 채널을 선정할 수 있다. 이와 관련된 보다 구체적인 예는 도 3을 참조할 수 있다. In some cases, the candidate channel selection unit 120 may select at least one candidate channel having a low channel occupation probability by sorting channels based on the channel occupation probability calculated by the occupation probability calculation unit. 3 may be referred to for a more specific example.

재밍 신호 판정부(130)는 복수의 채널의 스펙트럼 홀을 분석하여 재밍 신호의 존재 여부를 판정할 수 있다. 여기서 재밍 신호는 간섭 신호로서, 사용자 장치의 통신에 방해 요소로서 작용하는 다양한 신호를 포함할 수 있다. 재밍 신호 판정부(130)는 복수의 채널 각각에 대한 복수의 스펙트럼 홀을 분석하여 채널에 재밍 신호가 존재하는지 여부를 판정할 수 있다. The jamming signal determination unit 130 may analyze the spectrum holes of a plurality of channels to determine whether a jamming signal is present. Here, the jamming signal is an interference signal, and may include various signals that act as an obstacle to communication of the user device. The jamming signal determination unit 130 may analyze a plurality of spectral holes for each of a plurality of channels to determine whether a jamming signal exists in the channel.

한편, 스펙트럼 홀은 인지 무선 통신에서 이용되는 채널, 즉 인지 무선 통신의 통신망을 구성하는 채널이 주파수 혹은 시간 상에서 연속된 것일 수 있다. 그리고, 이러한 스펙트럼 홀은 화이트 홀(white hole), 블랙 홀(black hole), 또는 그레이 홀(gray hole)로 구분될 수 있다. 화이트 홀은 서로 이웃하는 채널에 대해 유휴(idle) 상태인 스펙트럼 홀이 기 지정된 수만큼 연속적으로 나타나는 경우, 유휴 상태인 스펙트럼 홀의 집합일 수 있다. Meanwhile, the spectrum hole may be a channel used in cognitive wireless communication, that is, a channel constituting a communication network of cognitive wireless communication may be continuous in frequency or time. In addition, the spectral hole may be divided into a white hole, a black hole, or a gray hole. The white hole may be a set of idle spectral holes when a predetermined number of spectral holes in an idle state with respect to neighboring channels appear consecutively.

블랙 홀은 특정 대상에 의해 주파수 혹은 시간 상에서 연속적으로 점유되는 스펙트럼 홀일 수 있다. 경우에 따라, 스펙트럼 홀은 연속되거나 독립적으로 하나씩 구분되어 나타날 수도 있다. 이 때, 연속되어 나타나는 스펙트럼 홀은 연속된 시간을 나타내는 것일 수 있고, 독립적으로 하나만 나타나는 스펙트럼 홀은 하나의 시간 구간을 나타내는 것일 수 있다. The black hole may be a spectral hole continuously occupied in frequency or time by a specific object. In some cases, spectral holes may appear consecutively or independently. In this case, the spectral holes appearing consecutively may indicate a continuous time, and the spectral holes appearing only independently may indicate one time interval.

그레이 홀은 유휴 상태인 스펙트럼 홀이 기 지정된 수 미만으로 나타나는 경우, 기 지정된 수 미만으로 나타나는 스펙트럼 홀의 집합일 수 있다. 이와 관련하여 구체적인 예는 도 4를 참조할 수 있다. The gray hole may be a set of spectral holes that appear below a predetermined number when the idle spectral holes appear below a predetermined number. In this regard, a specific example may be referred to FIG. 4.

재밍 신호 판정부(130)는 화이트 홀의 개수가 지정된 시간 구간에 소정 개수 이상 감소하는 경우, 재밍 신호가 존재하는 것으로 판정할 수 있다. 이와 관련하여 구체적인 예는 도 4를 참조할 수 있다. When the number of white holes decreases by a predetermined number or more in a specified time period, the jamming signal determination unit 130 may determine that a jamming signal exists. In this regard, a specific example may be referred to FIG. 4.

재밍 신호 판정부(130)는 화이트 홀을 구성하는 스펙트럼 홀의 수를 미리 지정할 수 있다. 보다 구체적으로, 재밍 신호 판정부(130)는 하기의 수학식 3을 이용하여 소정의 BER(bit error ratio)를 만족하고, 주사용자의 채널 점유에 의한 주사용자와 사용자 장치의 네트워크 상에서의 충돌 확률을 최소화하도록, 화이트 홀을 구성하는 스펙트럼 홀의 수를 미리 지정할 수 있다. The jamming signal determination unit 130 may specify in advance the number of spectrum holes constituting the white hole. More specifically, the jamming signal determining unit 130 satisfies a predetermined bit error ratio (BER) using Equation 3 below, and the probability of collision between the main user and the user device on the network by occupying the channel of the main user In order to minimize, the number of spectral holes constituting the white hole may be previously specified.

Figure 112019002462682-pat00003
Figure 112019002462682-pat00003

수학식 3에서, Eb는 비트 당 에너지(energy per bit), N0는 노이즈 파워 스펙트럴 밀도(noise power spectral density), S는 신호 세기(signal power), N은 노이즈 파워(noise power), B는 대역폭(bandwidth), RC는 데이터 전송 속도(data rate)일 수 있다. 수학식 3은 경우에 따라, 하기의 수학식 4와 같이 표현될 수도 있다. In Equation 3, E b is energy per bit, N 0 is noise power spectral density, S is signal power, N is noise power, B may be a bandwidth and R C may be a data rate. In some cases, Equation 3 may be expressed as Equation 4 below.

Figure 112019002462682-pat00004
Figure 112019002462682-pat00004

재밍 신호 판정부(130)는 B 이외의 나머지 값들이 결정되는 것에 기초하여, B를 산출할 수 있고, 이에 따라 Eb/N0로 표현되는 BER을 만족하는 대역폭 B를 결정할 수 있다. The jamming signal determination unit 130 may calculate B based on the determination of the remaining values other than B, and thus is expressed by E b / N 0 A bandwidth B satisfying BER can be determined.

한편, 재밍 신호 판정부(130)는 복수의 채널 각각에 대한 채널 점유 확률을 기반으로 추후 예상되는 주사용자의 채널 점유 확률을 계산할 수 있다. 산출된 화이트 홀의 대역폭이 커질수록 채널 점유 확률은 증가할 수 있으며, 대역폭이 작아질수록 채널 점유 확률은 감소할 수 있다. Meanwhile, the jamming signal determination unit 130 may calculate a channel occupancy probability of a main user, which is expected later, based on the channel occupancy probability for each of the plurality of channels. As the bandwidth of the calculated white hole increases, the probability of occupying the channel may increase, and as the bandwidth decreases, the probability of occupying the channel may decrease.

재밍 신호 판정부(130)는 기 지정된 주사용자의 채널 점유 확률과 BER을 모두 만족하는 최적의 대역폭을 산출할 수 있다. 재밍 신호 판정부(130)는 산출된 최적의 대역폭을 만족하는 스펙트럼 홀의 수를 화이트 홀을 정의하는 기 지정된 수로 결정할 수 있다. 여기서, 채널 점유 확률은 인지 무선 통신이 효과적으로 이루어지기 위해 미리 지정된 값일 수 있고, 최적의 대역폭은 수학식 3 또는 수학식 4와 관련하여 산출된 화이트 홀의 대역폭이 나타내는 범위 내에 포함될 수 있다. The jamming signal determination unit 130 may calculate an optimal bandwidth that satisfies both the channel occupancy probability and the BER of a predetermined main user. The jamming signal determination unit 130 may determine the number of spectrum holes that satisfy the calculated optimal bandwidth as a predetermined number defining a white hole. Here, the channel occupancy probability may be a predetermined value for effective cognitive wireless communication, and the optimal bandwidth may be included in a range indicated by the bandwidth of the white hole calculated in relation to Equation (3) or (4).

경우에 따라, 재밍 신호 판정부(130)는 수학식 3 또는 수학식 4를 소정 시간 간격으로 계산하여, 화이트 홀을 정의하는 스펙트럼 홀의 수를 지속적으로 업데이트 할 수 있다. In some cases, the jamming signal determination unit 130 may continuously calculate the number of spectral holes defining the white hole by calculating Equation 3 or Equation 4 at predetermined time intervals.

경우에 따라, 재밍 신호 판정부(130)는 주사용자의 채널 점유 확률에 대해 생성된 히스토그램을 이용하여 재밍 신호의 존재 여부의 판정을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 재밍 신호 판정부(130)는 기 주사용자의 채널 점유 확률이 지속적으로 업데이트됨에 기초하여 생성된 히스토그램의 형태가 기 지정된 형태와 소정 유사도 값 이상을 가지는 형태로 변화하고, 화이트 홀의 개수가 지정된 시간 구간에 소정 개수 이상 감소하는 경우, 재밍 신호가 존재하는 것으로 판정할 수 있다. 이러한 히스토그램은 채널 점유 확률 산출부(110)에 의해 생성될 수 있으며, 히스토그램과 관련된 보다 구체적인 설명은 도 5를 참조할 수 있다. In some cases, the jamming signal determination unit 130 may determine whether a jamming signal is present by using a histogram generated for a channel occupancy probability of the main user. More specifically, the jamming signal determining unit 130 changes the shape of the generated histogram based on the continuous user's probability of occupying the channel to a shape having a predetermined similarity or higher than a predetermined shape, and the number of white holes. When is decreased by a predetermined number or more in a designated time period, it may be determined that a jamming signal exists. The histogram may be generated by the channel occupancy probability calculating unit 110, and refer to FIG. 5 for a more detailed description related to the histogram.

채널 제어부(140)는 재밍 신호의 존재 여부에 기초하여 복수의 채널 중 적어도 하나의 채널을 제어할 수 있다. 여기서 적어도 하나의 채널은 사용자 장치가 현재 이용 중인 채널일 수 있다. 보다 구체적으로, 채널 제어부(140)는 재밍 신호가 존재하는 채널이 현재 사용자 장치가 점유하는 채널인지 여부를 판정할 수 있다. 채널 제어부(140)는 재밍 신호가 존재하는 채널이 적어도 하나의 채널에 포함되는 경우, 재밍 신호가 존재하지 않는 채널로 사용자 장치가 이용 중인 채널을 변경할 수 있다. The channel controller 140 may control at least one channel among a plurality of channels based on the presence or absence of a jamming signal. Here, the at least one channel may be a channel currently being used by the user device. More specifically, the channel control unit 140 may determine whether a channel in which a jamming signal is present is a channel occupied by the current user device. The channel controller 140 may change a channel being used by the user device to a channel in which a jamming signal does not exist when a channel in which a jamming signal exists is included in at least one channel.

구체적으로 도시하지는 않았으나, 경우에 따라, 채널 제어 장치(100)는 주사용자 인지부를 포함할 수도 있다. 주사용자 인지부는 사용자 장치가 현재 이용 중인 채널에 주사용자가 등장하는지 여부를 인지할 수 있다. 주사용자 인지부는 주사용자의 등장을 인지하는 경우, 사용자 장치에 이에 대한 정보를 제공할 수 있다. 정보의 제공은 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 경고 메시지를 제공하거나 알람을 제공하는 방식으로 정보의 제공이 이루어질 수 있다. Although not specifically illustrated, in some cases, the channel control device 100 may include a main user recognition unit. The main user recognition unit may recognize whether the main user appears in a channel currently being used by the user device. When the main user recognition unit recognizes the appearance of the main user, it may provide information to the user device. Information can be provided in a variety of forms. For example, information may be provided in a manner of providing a warning message or providing an alarm.

경우에 따라, 주사용자 인지부는 주사용자의 등장을 인지하는 경우 채널을 변경하기 위해, 상술한 채널 점유 확률 산출부(110), 후보 채널 선정부(120), 재밍 신호 판정부(130) 및 채널 제어부(140)의 동작이 수행되도록 제어하여 채널의 변경이 이루어지도록 할 수 있다. In some cases, the main user recognition unit recognizes the appearance of the main user, in order to change the channel, the channel occupancy probability calculation unit 110, the candidate channel selection unit 120, the jamming signal determination unit 130 and the channel described above The operation of the control unit 140 may be controlled so that the channel is changed.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신의 채널 제어 방법의 각 단계의 흐름의 예를 도시한다. 도 2의 각 단계는 도 1의 채널 제어 장치(100)의 구성을 기준으로 설명하겠으며, 이하 설명에서는 도 1과 중복되는 내용이 생략될 수 있다. Figure 2 shows an example of the flow of each step of the channel control method of the cognitive wireless communication according to an embodiment of the present invention. Each step of FIG. 2 will be described based on the configuration of the channel control device 100 of FIG. 1, and duplicated content of FIG. 1 may be omitted in the following description.

도 2를 참조하면, 채널 점유 확률 산출부(110)는 복수의 채널 각각에 대해 주사용자의 채널 점유 확률을 산출할 수 있다(S110). 채널 점유 확률 산출부(110)는 기계학습 알고리즘을 이용하여 복수의 채널 각각에 대한 채널 점유 확률을 산출할 수 있다. 여기서 기계학습 알고리즘은 복수의 채널 각각에 대한 주사용자의 채널 점유 확률에 대한 과거의 데이터베이스를 이용하여 주사용자의 채널 점유 확률을 추론하도록 학습된 알고리즘일 수 있다. 과거의 데이터베이스는 예를 들면, 복수의 채널 각각에 대해 과거 주사용자가 점유한 이력과 관련된 다양한 정보를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the channel occupancy probability calculating unit 110 may calculate a channel occupancy probability of a main user for each of a plurality of channels (S110). The channel occupancy probability calculating unit 110 may calculate a channel occupancy probability for each of a plurality of channels using a machine learning algorithm. Here, the machine learning algorithm may be an algorithm learned to infer the channel occupancy probability of the main user by using the past database of the channel occupancy probability of the main user for each of a plurality of channels. The past database may include, for example, various information related to a history occupied by a past main user for each of a plurality of channels.

데이터베이스에 사용자 장치가 이용 가능한 채널과 관련된 정보가 포함되어 있지 않는 경우, 채널 점유 확률 산출부(110)는 사용자 장치가 위치된 지역과 관련된 채널의 스펙트럼을 센싱하여 채널과 관련된 정보를 수집할 수 있다. 경우에 따라, 채널 점유 확률 산출부(110)는 소정 기간 동안 정보를 수집할 수 있고, 수집된 정보에 기초하여 사용자 장치가 이용 가능한 채널에 대해 채널 점유 확률을 산출할 수 있다. If the database does not include information related to a channel available to the user device, the channel occupancy probability calculating unit 110 may collect information related to the channel by sensing the spectrum of the channel related to the region where the user device is located. . In some cases, the channel occupancy probability calculating unit 110 may collect information for a predetermined period, and calculate a channel occupancy probability for a channel available to the user device based on the collected information.

이와 같이 데이터를 수집하는 동작은 주기적으로 또는 연속적으로 수행됨으로써 채널에 대한 정보가 수집되도록 하여 데이터베이스가 업데이트되도록 할 수 있다. 이에 따라 사용자 장치가 위치되는 지역이 변경되어 이용 가능한 채널의 범위가 변경되는 경우에도 적응적으로 본 발명의 각 단계가 수행될 수 있다. As such, the operation of collecting data may be periodically or continuously performed so that information about the channel is collected so that the database is updated. Accordingly, each step of the present invention can be performed adaptively even when the region where the user device is located is changed to change the range of available channels.

후보 채널 선정부(120)는 주사용자의 채널 점유 확률이 낮은 후보 채널을 선정할 수 있다(S120). 보다 구체적으로, 후보 채널 선정부(120)는 채널 점유 확률에 기초하여 복수의 채널 중 주사용자의 채널 점유 확률이 소정 값 이하인 채널을 후보 채널로 선정할 수 있다. The candidate channel selection unit 120 may select a candidate channel having a low channel occupancy probability of the main user (S120). More specifically, the candidate channel selection unit 120 may select, as a candidate channel, a channel in which a channel occupancy probability of a main user is less than or equal to a predetermined value among a plurality of channels based on the channel occupancy probability.

재밍 신호 판정부(130)는 복수의 채널의 스펙트럼 홀을 분석하여 재밍 신호의 존재 여부를 판정할 수 있다(S130). 보다 구체적으로, 재밍 신호 판정부(130)는 스펙트럼 홀을 분석하여 화이트 홀의 개수가 지정된 시간 구간에 소정 개수 이상 감소하는 경우, 재밍 신호가 존재하는 것으로 판정할 수 있다. The jamming signal determination unit 130 may analyze the spectral holes of a plurality of channels to determine whether a jamming signal is present (S130). More specifically, the jamming signal determination unit 130 may analyze the spectral hole and determine that the jamming signal is present when the number of white holes decreases by a predetermined number or more in a designated time period.

한편, 화이트 홀은 서로 다른 연속되는 복수의 채널의 스펙트럼 홀로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 재밍 신호 판정부(130)는 데이터 전송 속도, 신호 세기, 노이즈 파워, 노이즈 파워 스펙트럴 밀도 및 비트 당 에너지에 기초하여 산출된 대역폭 내에서 주사용자의 채널 점유 확률이 기 지정된 값 이하가 되도록 하는 대역폭 값에 기초하여 화이트 홀을 구성하는 연속되는 복수의 채널의 수를 미리 지정할 수 있다. Meanwhile, the white hole may be composed of spectral holes of a plurality of different consecutive channels. In this case, the jamming signal determination unit 130 has a probability that the channel occupancy of the main user is less than or equal to a predetermined value within a bandwidth calculated based on data transmission speed, signal strength, noise power, noise power spectral density, and energy per bit. The number of consecutive channels constituting the white hole may be previously specified based on the bandwidth value.

한편, 경우에 따라, 점유 확률을 계산(S110)하여 후보 채널을 설정(S120)하는 단계와 재밍 신호의 존재 여부를 판정(S130)하는 단계는 병렬적으로 수행될 수 있다. On the other hand, in some cases, calculating the occupancy probability (S110) to set a candidate channel (S120) and determining whether a jamming signal exists (S130) may be performed in parallel.

채널 제어부(140)는 재밍 신호의 존재 여부에 기초하여 채널을 제어할 수 있다(S140). 보다 구체적으로, 채널 제어부(140)는 재밍 신호가 존재하는 채널이 현재 사용자 장치가 점유하는 채널인지 여부를 판정하여, 재밍 신호가 존재하는 채널이 사용자 장치가 점유하는 채널에 포함되는 경우, 사용자 장치가 이용 중인 채널에 재밍 신호가 존재하지 않도록 채널을 조정할 수 있다.The channel controller 140 may control the channel based on the presence of a jamming signal (S140). More specifically, the channel controller 140 determines whether the channel in which the jamming signal is present is a channel occupied by the current user device, and when the channel in which the jamming signal is present is included in a channel occupied by the user device, the user device The channel can be adjusted so that there is no jamming signal in the channel being used.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신의 채널 제어 장치에 의한 채널 점유 확률의 산출과 후보 채널 선정을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 보다 구체적으로, 참조번호 1a는 채널 점유 확률 산출부(110)에 의해 산출되는 복수의 채널 각각의 점유 확률에 대한 예를 나타내고, 참조번호 1b는 후보 채널 선정부(120)에 의해 후보 채널을 선정하기 전에 채널을 정렬하는 예를 나타낸다. 3 is a diagram conceptually illustrating calculation of a channel occupancy probability and selection of a candidate channel by a channel control device of cognitive wireless communication according to an embodiment of the present invention. More specifically, reference numeral 1a denotes an example of the occupation probability of each of a plurality of channels calculated by the channel occupancy probability calculating unit 110, and reference numeral 1b selects a candidate channel by the candidate channel selection unit 120 Here is an example of sorting the channels before.

이 때, 후보 채널은 설정한 점유 확률 이하 혹은 설정된 후보 채널의 개수를 기준으로 선정될 수 있다.At this time, the candidate channel may be selected based on the set occupancy probability or the number of the set candidate channels.

참조번호 1a는 채널 점유 확률이 산출되는 예를 나타낸다. 참조번호 1a에서, 가로 방향은 시간(t)를 나타내고, 세로 방향은 채널(n)을 나타낸다. 또한, 0은 채널이 유휴인 상태, 즉, 어떠한 대상에도 점유되지 않은 상태를 나타내고, 1은 채널이 특정 대상에 점유된 상태를 나타낸다. Reference numeral 1a represents an example in which the channel occupancy probability is calculated. In reference numeral 1a, the horizontal direction represents time t, and the vertical direction represents channel n. Further, 0 represents a state in which the channel is idle, that is, a state not occupied by any object, and 1 represents a state in which the channel is occupied by a specific object.

참조번호 1a에 따르면, 각 채널마다 시간에 따라 상태가 변경됨을 확인할 수 있다. 채널 점유 확률 산출부(110)는 미리 학습된 알고리즘에 기초하여, 각 시간에 따른 채널의 점유 상태를 추정할 수 있고, 이를 기초로 채널의 점유 확률을 산출할 수 있다. 이 때, 채널의 적어도 일부의 점유 확률은 상이할 수 있다. According to reference number 1a, it can be confirmed that the status changes with time for each channel. The channel occupancy probability calculating unit 110 may estimate the occupancy state of the channel according to each time based on a previously learned algorithm, and may calculate the occupancy probability of the channel based on this. At this time, the probability of occupying at least a portion of the channel may be different.

보다 구체적으로, 채널 점유 확률 산출부(110)는 하기의 수학식 5를 이용하여 점유 확률을 산출할 수 있다. More specifically, the channel occupation probability calculating unit 110 may calculate the occupation probability using Equation 5 below.

Figure 112019002462682-pat00005
Figure 112019002462682-pat00005

수학식 5에서, Pon은 특정 채널에서 주사용자가 등장할 확률인 점유 확률, PUoccurrence는 주사용자가 등장한 시간 구간의 수, TS는 전체 시간 구간의 수일 수 있다. In Equation 5, P on may be the occupancy probability, which is the probability that the main user will appear in a specific channel, PU occurrence may be the number of time periods in which the main user has appeared, and TS may be the total number of time periods.

후보 채널 선정부(120)는 점유 확률을 기준으로 채널을 정렬하여 참조번호 1b와 같은 결과를 획득할 수 있다. 후보 채널 선정부(120)는 점유 확률의 값을 기준으로 후보 채널을 결정할 수 있다. 예를 들어, 후보 채널 선정부(120)는 점유 확률이 소정 값 이하인 모든 채널을 후보 채널로 결정할 수도 있고, 낮은 순서대로 기 지정된 수만큼의 채널을 후보 채널로 선정할 수 있다. 또한 경우에 따라서, 후보 채널 선정부(120)는 점유 확률이 소정 값 이상인 채널을 제외하고 나머지 채널을 후보 채널로 결정할 수도 있다. 다만 본 명세서 상에서 상술된 예에 후보 채널의 선정 방법이 제한되는 것은 아니고, 채널 점유 확률의 값을 이용하여 다양한 방법으로 후보 채널이 선정될 수 있다. The candidate channel selection unit 120 may obtain a result such as reference number 1b by sorting channels based on the probability of occupancy. The candidate channel selection unit 120 may determine the candidate channel based on the value of the occupancy probability. For example, the candidate channel selection unit 120 may determine all channels having a probability of occupancy or less than a predetermined value as candidate channels, and may select a predetermined number of channels as candidate channels in a low order. Also, in some cases, the candidate channel selection unit 120 may determine the remaining channels as candidate channels except for channels having a probability of occupying a predetermined value or more. However, the method for selecting a candidate channel is not limited to the above-described example in the specification, and the candidate channel may be selected in various ways using the value of the channel occupancy probability.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신의 채널 제어 장치에 의해 분석되는 스펙트럼 홀의 예를 도시한다. 4 shows an example of a spectrum hole analyzed by a channel control device of cognitive wireless communication according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 세로 방향을 기준으로 배열된 복수의 채널 각각을 나타내는 스펙트럼 홀은 가로 방향의 시간 축을 기준으로 시간 구간 마다 구분되어 나타날 수 있다. 즉, 도 4의 하나의 행은 동일한 채널을 나타내는 것으로, 스펙트럼 홀은 특정 시간 구간에 대한 채널 각각을 나타낼 수 있다. Referring to FIG. 4, spectral holes representing each of a plurality of channels arranged in a vertical direction may be divided for each time section based on a time axis in the horizontal direction. That is, one row in FIG. 4 represents the same channel, and the spectral hole may represent each channel for a specific time period.

도 4의 스펙트럼 홀은 화이트 홀(210), 블랙 홀(220) 및 그레이 홀(230)을 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 화이트 홀(210)은 연속된 15개의 채널에 대해 유휴 상태인 스펙트럼 홀이 나타난 경우를 예로서 설명하는 것일 수 있다. 도 4에 도시된 블랙 홀(220)은 특정 대상에 의해 6개의 시간 구간 상에서 연속적으로 점유되는 스펙트럼 홀을 나타낼 수 있다.The spectral hole of FIG. 4 may include a white hole 210, a black hole 220 and a gray hole 230. The white hole 210 illustrated in FIG. 4 may be described as an example in which a spectrum hole that is idle for 15 consecutive channels appears. The black hole 220 illustrated in FIG. 4 may represent a spectral hole continuously occupied on six time intervals by a specific object.

경우에 따라, 블랙 홀은 하나의 시간 구간, 즉, 도 4의 사각형 1개가 나타내는 시간 구간에만도 나타날 수 있다. In some cases, the black hole may appear only in one time period, that is, a time period represented by one square in FIG. 4.

한편, 그레이 홀은 유휴 상태인 스펙트럼 홀이 기 지정된 수 미만으로 나타나는 경우, 기 지정된 수 미만으로 나타나는 스펙트럼 홀의 집합일 수 있다. Meanwhile, the gray hole may be a set of spectral holes that appear below a predetermined number when the idle spectral holes appear below a predetermined number.

만약 재밍 신호(240)가 존재하는 경우, 스펙트럼 홀은 도 4와 같이 스펙트럼 홀의 상당 부분을 재밍 신호(240)가 점유하는 형태로 나타날 수 있다. 재밍 신호(240)는 특정 시간 구간 동안 급격하게 유휴 상태인 스펙트럼 홀을 점유하는 형태로 나타날 수 있으며, 결과적으로 화이트 홀(210)의 개수를 감소시킬 수 있다. 즉, 재밍 신호(240)는 도 4와 같이 5번째 시간 구간(250)에서부터 16번째 시간 구간(260)까지 급격하게 유휴 상태인 스펙트럼 홀을 점유하여 화이트 홀(210)의 개수를 감소시키는 형태로 나타날 수 있다. If the jamming signal 240 is present, the spectrum hole may appear as a form in which the jamming signal 240 occupies a significant portion of the spectrum hole as shown in FIG. 4. The jamming signal 240 may appear in a form of occupying a spectral hole that is rapidly idle during a specific time period, and as a result, the number of white holes 210 may be reduced. That is, the jamming signal 240 is in a form of reducing the number of white holes 210 by occupying the spectral holes that are rapidly idle from the fifth time period 250 to the 16th time period 260 as shown in FIG. 4. May appear.

재밍 신호 판정부(130)는 화이트 홀(210)의 변화를 식별함에 기초하여 재밍 신호의 존재 여부를 판정할 수 있다. The jamming signal determination unit 130 may determine whether a jamming signal is present based on identifying a change in the white hole 210.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신의 채널 제어 장치에 의해 분석되는 히스토그램의 예를 도시한다. 5 shows an example of a histogram analyzed by a channel control device of cognitive wireless communication according to an embodiment of the present invention.

도 5의 참조번호 2a 내지 2c는, 채널이 미점유된 상태일 때의 시간 구간 길이의 평균값 λα와 채널이 점유인 상태일 때의 시간 구간 길이의 평균값 λβ의 크기가 달라짐에 따라 변화하는 히스토그램을 나타낸다. 구체적으로, 히스토그램의 가로축은 채널이 미점유 상태일 확률인 채널 미점유 확률, 세로축은 채널의 수를 나타낸다. Reference numerals 2a to 2c in FIG. 5 change as the size of the average value λ α of the length of the time interval when the channel is not occupied and the average value of the length of the time interval λ β when the channel is occupied Represents a histogram. Specifically, the abscissa of the histogram represents the probability that the channel is not occupied, and the ordinate represents the number of channels.

참조번호 2a 내지 2c의 비교를 통해, 미점유 상태인 채널이 많으면, 즉 특정 대상에 의해 점유되지 않고 비어있는 채널이 많으면 히스토그램은 오른쪽으로 치우치는 경향이 발생함을 알 수 있다. 반면에, 점유 상태의 채널이 많은 경우 히스토그램은 왼쪽으로 치우치는 경향이 발생함을 알 수 있다. Through comparison of reference numbers 2a to 2c, it can be seen that if there are many unoccupied channels, that is, if there are many empty channels that are not occupied by a specific object, the histogram tends to be biased to the right. On the other hand, it can be seen that when there are many occupied channels, the histogram tends to be skewed to the left.

경우에 따라, 채널 점유 확률 산출부(110)에 의해 채널의 비어있는지 여부에 대한 정보가 지속적으로 획득됨에 따라, 히스토그램은 채널의 현재 상태를 반영하도록 주기적으로 또는 연속적으로 업데이트될 수 있다. 이러한 경우, 재밍 신호 판정부(130)는 스펙트럼 홀에 대한 분석을 통해 재밍 신호의 존재 여부를 판단함과 더불어 히스토그램의 형태를 이용하여 재밍 신호의 발생 여부를 판정할 수 있다. In some cases, as information about whether a channel is empty is continuously obtained by the channel occupancy probability calculating unit 110, the histogram may be periodically or continuously updated to reflect the current state of the channel. In this case, the jamming signal determination unit 130 may determine whether a jamming signal is generated by using a histogram form as well as determining whether a jamming signal is present through analysis of a spectrum hole.

예를 들면, 재밍 신호 판정부(130)는 스펙트럼 홀의 변화를 통해 재밍 신호가 존재하는 것으로 판정한 경우, 히스토그램의 실시간 변화 형태를 추적할 수 있다. 재밍 신호 판정부(130)는 히스토그램의 형태가 변하지 않는 경우, 재밍 신호가 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있고, 이에 따라 스펙트럼 홀의 분석을 재수행할 수 있다. 한편, 재밍 신호 판정부(130)는 히스토그램의 형태가 참조번호 2a에서 참조번호 2c와 같은 형태로, 혹은 참조번호 2b에서 2c와 같은 형태로 변하는 경우, 재밍 신호가 발생한 것으로 확정할 수 있다. For example, when it is determined that the jamming signal exists through the change of the spectral hole, the jamming signal determination unit 130 may track the real-time change pattern of the histogram. If the shape of the histogram does not change, the jamming signal determination unit 130 may determine that the jamming signal has not occurred, and thus may perform spectrum hole analysis again. Meanwhile, when the form of the histogram changes from reference number 2a to reference number 2c or reference number 2b to 2c, the jamming signal determination unit 130 may determine that a jamming signal has occurred.

본 발명의 일 실시예에 따른 채널 제어 장치(100) 및 방법은 주사용자의 채널 점유 확률을 산출하여 사용자 장치가 이용가능한 채널을 판단할 수 있으며, 이와 더불어 스펙트럼 홀의 분석을 통한 재밍 신호의 존재 여부(또는 발생 여부)를 판단하여 사용자 장치가 재밍 신호가 존재하는 채널을 이용하지 않도록 채널의 제어를 수행할 수 있다. 이에 따라, 보다 정확하게 사용자 장치가 고품질로 이용 가능한 채널을 파악하여, 해당 채널을 통해 통신이 수행되도록 함으로써, 인지 무선 통신의 품질과 성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 사용자 장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 제어 장치(100) 및 방법을 이용함으로써 최적의 인지 무선 통신에 기반하여 효과적으로 통신을 수행할 수 있다. The channel control apparatus 100 and method according to an embodiment of the present invention may determine a channel available to a user apparatus by calculating a probability of a channel occupancy of a main user, and whether there is a jamming signal through spectrum spectrum analysis It is possible to determine whether (or if it occurs) and control the channel so that the user device does not use the channel in which the jamming signal is present. Accordingly, the quality and performance of the cognitive wireless communication can be improved by more accurately grasping the channels available to the user device with high quality and allowing communication to be performed through the corresponding channels. That is, the user device can effectively perform communication based on the optimal cognitive wireless communication by using the channel control device 100 and the method according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.Combinations of each block in the block diagrams and respective steps in the flowcharts attached to this specification may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, so that instructions executed through a processor of a computer or other programmable data processing equipment may be used in each block or flowchart of the block diagram. In each step, means are created to perform the functions described. These computer program instructions can also be stored in computer readable or computer readable memory that can be oriented to a computer or other programmable data processing equipment to implement a function in a particular manner, so that computer readable or computer readable memory The instructions stored in it are also possible to produce an article of manufacture containing instructions means for performing the functions described in each block or flowchart step of the block diagram. Since computer program instructions may be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a process that is executed by the computer to generate a computer or other programmable data. It is also possible for instructions to perform processing equipment to provide steps for executing the functions described in each block of the block diagram and in each step of the flowchart.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Further, each block or each step may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing the specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative embodiments it is also possible that the functions mentioned in blocks or steps occur out of order. For example, two blocks or steps shown in succession may in fact be executed substantially simultaneously, or it is also possible that the blocks or steps are sometimes performed in reverse order depending on the corresponding function.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential quality of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present specification are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain the scope, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by the embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 채널 제어 장치
110: 점유 확률 산출부
120: 후보 채널 선정부
130: 재밍 신호 판정부
140: 채널 제어부100: channel control device
110: occupancy probability calculation unit
120: candidate channel selection unit
130: jamming signal determination unit
140: channel control

Claims (16)

무선 통신 네트워크의 복수의 채널 각각에 대해 주사용자(primary user)의 채널 점유 확률을 산출하는 단계와,
상기 산출된 채널 점유 확률에 기초하여 상기 복수의 채널 중 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 낮은 후보 채널을 선정하는 단계와,
상기 복수의 채널의 스펙트럼 홀을 분석하여 재밍 신호의 존재 여부를 판정하는 단계와,
상기 채널 점유 확률과 상기 재밍 신호의 존재 여부 중 하나 이상에 기초하여 상기 복수의 채널 중 적어도 하나의 채널을 제어하는 단계를 포함하며,
상기 스펙트럼 홀은 화이트 홀(white hole) 및 블랙 홀(black hole) 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 화이트 홀은 서로 이웃하는 채널에 대해 유휴(idle) 상태인 스펙트럼 홀이 기 지정된 수만큼 연속적으로 나타나는 경우, 상기 유휴 상태인 스펙트럼 홀의 집합을 포함하고,
상기 블랙 홀은 특정 대상에 의해 주파수 또는 시간에 대해 연속적으로 점유되는 스펙트럼 홀을 포함하며,
상기 기 지정된 수는, 데이터 전송 속도(data rate), 신호 세기(signal power), 노이즈 파워(noise power), 노이즈 파워 스펙트럴 밀도(noise power spectral density) 및 비트 당 에너지(energy per bit)에 기초하여 산출된 대역폭 내에서 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 기 지정된 값 이하가 되도록 하는 대역폭 값에 기초하여 결정되는
인지 무선 통신의 채널 제어 방법.
Calculating a channel occupancy probability of a primary user for each of a plurality of channels in a wireless communication network,
Selecting a candidate channel having a low channel occupation probability of the main user among the plurality of channels based on the calculated channel occupation probability;
Determining whether a jamming signal is present by analyzing spectral holes of the plurality of channels;
And controlling at least one channel among the plurality of channels based on at least one of the channel occupancy probability and the presence or absence of the jamming signal,
The spectral hole includes at least one of a white hole and a black hole,
The white hole includes a set of spectral holes in the idle state when the spectral holes in the idle state for a channel adjacent to each other appear consecutively.
The black hole includes a spectrum hole continuously occupied by frequency or time by a specific object,
The predetermined number is based on a data rate, signal power, noise power, noise power spectral density, and energy per bit. It is determined based on the bandwidth value so that the probability of the channel occupancy of the main user within a calculated bandwidth is equal to or less than a predetermined value.
Channel control method of cognitive wireless communication.
제1항에 있어서,
상기 채널 점유 확률을 산출하는 단계는,
상기 복수의 채널 각각에 대한 상기 주사용자의 채널 점유 확률에 대한 과거의 데이터베이스를 이용하여 상기 주사용자의 채널 점유 확률을 추론하도록 학습된 기계학습 알고리즘을 이용하여, 상기 복수의 채널 각각에 대한 상기 채널 점유 확률을 산출하는 단계를 포함하는
인지 무선 통신의 채널 제어 방법.
According to claim 1,
The step of calculating the probability of occupying the channel,
The channel for each of the plurality of channels using a machine learning algorithm trained to infer the channel occupancy probability of the main user using a past database of the channel occupancy probability of the main user for each of the plurality of channels Comprising the step of calculating the occupation probability
Channel control method of cognitive wireless communication.
제1항에 있어서,
상기 후보 채널을 선정하는 단계는,
상기 복수의 채널 중 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 소정 값 이하인 채널을 상기 후보 채널로 선정하는 단계를 포함하는
인지 무선 통신의 채널 제어 방법.
According to claim 1,
The step of selecting the candidate channel,
And selecting a channel having a probability of occupying the channel of the main user of a plurality of channels or less as a candidate channel among the plurality of channels.
Channel control method of cognitive wireless communication.
제1항에 있어서,
상기 후보 채널을 선정하는 단계는,
상기 복수의 채널 중 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 가장 낮은 채널부터 오름차순으로 소정 개수의 채널을 상기 후보 채널로 선정하는 단계를 포함하는
인지 무선 통신의 채널 제어 방법.
According to claim 1,
The step of selecting the candidate channel,
And selecting a predetermined number of channels as the candidate channels in ascending order from the channel having the lowest probability of occupying the channel among the plurality of channels.
Channel control method of cognitive wireless communication.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 재밍 신호의 존재 여부를 판정하는 단계는,
상기 화이트 홀의 개수가 지정된 시간 구간에 소정 개수 이상 감소하는 경우, 상기 재밍 신호가 존재하는 것으로 판정하는 단계를 포함하는
인지 무선 통신의 채널 제어 방법.
According to claim 1,
Determining whether or not the jamming signal exists,
And determining that the jamming signal is present when the number of white holes decreases by a predetermined number or more in a designated time period.
Channel control method of cognitive wireless communication.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 재밍 신호의 존재 여부를 판정하는 단계는,
상기 주사용자의 채널 점유 확률에 대한 히스토그램을 생성하는 단계와,
상기 주사용자의 채널 점유 확률이 지속적으로 업데이트됨에 기초하여 상기 생성된 히스토그램의 형태가 기 지정된 형태와 소정 유사도 값 이상을 가지는 형태로 변화하고, 상기 화이트 홀의 개수가 지정된 시간 구간에 소정 개수 이상 감소하는 경우, 상기 재밍 신호가 존재하는 것으로 판정하는 단계를 포함하는
인지 무선 통신의 채널 제어 방법.
According to claim 1,
Determining whether or not the jamming signal exists,
Generating a histogram of the channel occupancy probability of the main user,
Based on the probability that the channel occupancy of the main user is continuously updated, the shape of the generated histogram is changed to a shape having a predetermined similarity or higher than a predetermined shape, and the number of white holes decreases by a predetermined number or more in a specified time period. And determining that the jamming signal is present.
Channel control method of cognitive wireless communication.
무선 통신 네트워크의 복수의 채널 각각에 대해 주사용자(primary user)의 채널 점유 확률을 산출하는 채널 점유 확률 산출부와,
상기 산출된 채널 점유 확률에 기초하여 상기 복수의 채널 중 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 낮은 후보 채널을 선정하는 후보 채널 선정부와,
상기 복수의 채널의 스펙트럼 홀을 분석하여 재밍 신호의 존재 여부를 판정하는 재밍 신호 판정부와,
상기 채널 점유 확률과 상기 재밍 신호의 존재 여부 중 하나 이상에 기초하여 상기 복수의 채널 중 적어도 하나의 채널을 제어하는 채널 제어부를 포함하며,
상기 스펙트럼 홀은 화이트 홀(white hole) 및 블랙 홀(black hole) 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 화이트 홀은 서로 이웃하는 채널에 대해 유휴(idle) 상태인 스펙트럼 홀이 기 지정된 수만큼 연속적으로 나타나는 경우, 상기 유휴 상태인 스펙트럼 홀의 집합을 포함하고,
상기 블랙 홀은 특정 대상에 의해 주파수 또는 시간에 대해 연속적으로 점유되는 스펙트럼 홀을 포함하며,
상기 기 지정된 수는, 데이터 전송 속도(data rate), 신호 세기(signal power), 노이즈 파워(noise power), 노이즈 파워 스펙트럴 밀도(noise power spectral density) 및 비트 당 에너지(energy per bit)에 기초하여 산출된 대역폭 내에서 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 기 지정된 값 이하가 되도록 하는 대역폭 값에 기초하여 결정되는
인지 무선 통신의 채널 제어 장치.
A channel occupancy probability calculating unit for calculating a channel occupancy probability of a primary user for each of a plurality of channels of a wireless communication network,
A candidate channel selection unit selecting a candidate channel having a low channel occupation probability of the main user among the plurality of channels based on the calculated channel occupation probability;
A jamming signal determination unit to determine whether a jamming signal is present by analyzing spectral holes of the plurality of channels;
And a channel control unit controlling at least one channel of the plurality of channels based on at least one of the channel occupancy probability and the presence of the jamming signal,
The spectral hole includes at least one of a white hole and a black hole,
The white hole includes a set of spectral holes in the idle state when the spectral holes in the idle state for a channel adjacent to each other appear consecutively.
The black hole includes a spectrum hole continuously occupied by frequency or time by a specific object,
The predetermined number is based on a data rate, signal power, noise power, noise power spectral density, and energy per bit. It is determined based on the bandwidth value so that the probability of the channel occupancy of the main user within a calculated bandwidth is equal to or less than a predetermined value.
A channel control device for cognitive wireless communication.
제9항에 있어서,
상기 채널 점유 확률 산출부는,
상기 복수의 채널 각각에 대한 상기 주사용자의 채널 점유 확률에 대한 과거의 데이터베이스를 이용하여 상기 주사용자의 채널 점유 확률을 추론하도록 학습된 기계학습 알고리즘을 이용하여, 상기 복수의 채널 각각에 대한 상기 채널 점유 확률을 산출하는
인지 무선 통신의 채널 제어 장치.
The method of claim 9,
The channel occupancy probability calculation unit,
The channel for each of the plurality of channels using a machine learning algorithm trained to infer the channel occupancy probability of the main user using a past database of the channel occupancy probability of the main user for each of the plurality of channels Occupying probability
A channel control device for cognitive wireless communication.
제9항에 있어서,
상기 후보 채널 선정부는,
상기 복수의 채널 중 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 소정 값 이하인 채널을 상기 후보 채널로 선정하는
인지 무선 통신의 채널 제어 장치.
The method of claim 9,
The candidate channel selection unit,
Among the plurality of channels, a channel having a probability of occupying a channel of the main user or less is a candidate channel.
A channel control device for cognitive wireless communication.
제9항에 있어서,
상기 후보 채널 선정부는,
상기 복수의 채널 중 상기 주사용자의 채널 점유 확률이 가장 낮은 채널부터 오름차순으로 소정 개수의 채널을 상기 후보 채널로 선정하는
인지 무선 통신의 채널 제어 장치.
The method of claim 9,
The candidate channel selection unit,
Selecting a predetermined number of channels in ascending order from the channel having the lowest probability of occupying the channel among the plurality of channels as the candidate channel
A channel control device for cognitive wireless communication.
삭제delete 제9항에 있어서,
상기 재밍 신호 판정부는,
상기 화이트 홀의 개수가 지정된 시간 구간에 소정 개수 이상 감소하는 경우, 상기 재밍 신호가 존재하는 것으로 판정하는
인지 무선 통신의 채널 제어 장치.
The method of claim 9,
The jamming signal determination unit,
When the number of white holes decreases by a predetermined number or more in a designated time period, it is determined that the jamming signal exists
A channel control device for cognitive wireless communication.
삭제delete 제9항에 있어서,
상기 재밍 신호 판정부는,
상기 주사용자의 채널 점유 확률에 대한 히스토그램을 생성하고,
상기 주사용자의 채널 점유 확률이 지속적으로 업데이트됨에 기초하여 상기 생성된 히스토그램의 형태가 기 지정된 형태와 소정 유사도 값 이상을 가지는 형태로 변화하고, 상기 화이트 홀의 개수가 지정된 시간 구간에 소정 개수 이상 감소하는 경우, 상기 재밍 신호가 존재하는 것으로 판정하는
인지 무선 통신의 채널 제어 장치. The method of claim 9,
The jamming signal determination unit,
Create a histogram of the channel occupancy probability of the main user,
Based on the probability that the channel occupancy of the main user is continuously updated, the shape of the generated histogram is changed to a shape having a predetermined similarity or higher than a predetermined shape, and the number of white holes decreases by a predetermined number or more in a specified time period. Case, it is determined that the jamming signal exists
A channel control device for cognitive wireless communication.
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