KR20090129302A - 무선 통신 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090129302A
KR20090129302A KR1020080112574A KR20080112574A KR20090129302A KR 20090129302 A KR20090129302 A KR 20090129302A KR 1020080112574 A KR1020080112574 A KR 1020080112574A KR 20080112574 A KR20080112574 A KR 20080112574A KR 20090129302 A KR20090129302 A KR 20090129302A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
channel
channel capacity
value
user
wireless
Prior art date
Application number
KR1020080112574A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101445086B1 (ko
Inventor
권태수
유희정
장경훈
성영철
황효선
이용훈
오영석
Original Assignee
삼성전자주식회사
한국과학기술원
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 삼성전자주식회사, 한국과학기술원 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to US12/428,833 priority Critical patent/US8103217B2/en
Publication of KR20090129302A publication Critical patent/KR20090129302A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101445086B1 publication Critical patent/KR101445086B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/16—Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]
    • H04W28/18—Negotiating wireless communication parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/56—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria
    • H04W72/566—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria of the information or information source or recipient
    • H04W72/569—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria of the information or information source or recipient of the traffic information
    • 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)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 무선 통신 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인지 무선 통신에 있어서, 무선 채널의 주파수 자원을 효율적으로 사용하도록 하는 무선 통신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 장치는 무선 채널 감지를 위한 감지 구간(sensing duration) 및 오류 알림 확률(false alarm probability)을 고려하여 상기 무선 채널의 채널 용량을 결정하는 채널 용량 결정부, 상기 채널 용량을 최대화하는 감지 구간 값 및 오류 알림 확률 값을 결정하는 파라미터 결정부, 및 상기 감지 구간 값 및 상기 오류 알림 확률 값에 기반하여 상기 무선 채널을 감지하는 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure P1020080112574
인지 무선 통신, cognitive radio, 감지 구간, 오류 알림 확률, 채널 용량

Description

무선 통신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RADIO COMMUNICATION}
본 발명은 무선 통신 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인지 무선 통신에 있어서, 무선 채널의 주파수 자원을 효율적으로 사용하도록 하는 무선 통신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
다양한 형태의 무선 통신 기술들의 급속한 발전에 따라, 무선 주파수 자원이 고갈되어 수 GHz 대역, 특히 낮은 주파수 대역의 무선 주파수 자원은 대부분이 할당되어 사용되고 있다. 이에 따라 기존에 할당된 주파수를 효과적으로 사용할 수 있는 방식인 인지 무선 통신(Cognitive Radio Communication)에 대한 관심이 증대되고 있다.
인지 무선 통신은 기존에 할당된 주파수 대역의 우선 순위 사용자(Primary User)와 차 순위 사용자(Secondary User)가 같은 주파수 대역을 사용하여 통신하는 형태의 통신 방법이다. 인지 무선 통신 환경에서 차 순위 사용자는 주파수가 할당 되어 있지만 실제로 사용되지 않고 비어 있는 주파수 대역을 사용하여 신호를 전송할 수 있다. 다만, 사용 가능한 주파수 대역에 대하여 우선 순위 사용자가 우선 권한을 가지므로, 차 순위 사용자의 신호와 우선 순위 사용자의 신호가 충돌할 염 려가 있는 경우, 차 순위 사용자는 데이터 전송은 중단하거나, 사용 중인 주파수 대역을 변경해야 한다
일반적으로 무선 채널에 대한 감지 구간이 길수록 무선 채널 감지의 성능은 좋아지고, 무선 채널의 감지 성능이 좋아질수록 오류 알림이나 검파 오류 등의 의도되지 않은 비정상적인 상황의 발생을 줄일 수 있으나, 차 순위 사용자가 실제 데이터 통신 용도로 활용할 수 있는 자원의 양이 작아져서 차 순위 사용자가 전송할 수 있는 데이터의 양이 감소하게 된다. 따라서 주어진 환경에서 최적의 감지 구간과 오류 알림 확률을 찾고, 상기 최적의 감지 구간 및 오류 알림 확률을 이용하여 무선 채널을 감지하는 것이 무선 채널의 채널 용량 개선에서 중요한 역할을 하게 된다.
본 발명은 하나의 무선 채널을 2이상의 사용자가 사용하는 경우, 각각의 사용자가 무선 채널을 효율적으로 나누어 사용할 수 있도록 한다.
본 발명은 다양한 무선 통신 환경 하에서 2이상의 무선 채널 사용자들의 무선 채널 주파수 자원 활용률을 높일 수 있도록 한다.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 장치는 무선 채널 감지를 위한 감지 구간(sensing duration) 및 오류 알림 확률(false alarm probability)을 고려하여 상기 무선 채널의 채널 용량을 결정하는 채널 용량 결정부, 상기 채널 용량을 최대화하는 감지 구간 값 및 오류 알림 확률 값을 결정하는 파라미터 결정부, 및 상기 감지 구간 값 및 상기 오류 알림 확률 값에 기반하여 상기 무선 채널을 감지하는 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 방법은 무선 채널 감지를 위한 감지 구간 및 오류 알림 확률을 고려하여 상기 무선 채널의 채널 용량을 결정하는 단계, 상기 채널 용량을 최대화하는 감지 구간 값 및 오류 알림 확률 값을 결정하는 단계, 및 상기 감지 구간 값 및 상기 오류 알림 확률 값에 기반하여 상기 무선 채널을 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 하나의 무선 채널을 2이상의 사용자가 사용하는 경우, 각각의 사용자가 무선 채널을 효율적으로 나누어 사용할 수 있게 된다.
본 발명의 따르면 다양한 무선 통신 환경 하에서 2이상의 무선 채널 사용자들의 무선 채널 주파수 자원 활용률을 높일 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 무선 통신 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 장치(100)는 채널 용량 결정부(110), 파라미터 결정부(120), 및 감지부(130)를 포함한다. 이하, 각 구성 요소 별로 그 기능을 상술하기로 한다.
채널 용량 결정부(110)는 무선 채널 감지를 위한 감지 구간(sensing duration) 및 오류 알림 확률(false alarm probability)을 고려하여 무선 채널의 채널 용량을 결정하는 기능을 수행한다.
감지 구간은 차 순위 사용자가 사용하고자 하는 무선 채널이 우선 순위 사용자에 의해 사용되고 있는지 여부를 감지하는데 소요되는 시간이다. 오류 알림 확률은 무선 채널이 우선 순위 사용자에 의해 사용되지 않음에도 사용되는 것으로 오인할 확률이다. 오류 알림 확률은 검파 오류 확률과 트레이드 오프(trade off)관계에 있다. 즉, 검파 오류 확률은 무선 채널이 우선 순위 사용자에 의해 사용되고 있음에도 사용되지 않는 것으로 오인할 확률을 의미하는데, 무선 채널에서의 신호 감지에 있어 감지 문턱값(sensing threshold)을 높이는 경우 오류 알림 확률은 줄어드나, 검파 오류 확률은 커지게 된다. 검파 오류 확률은 무선 채널에서 신호가 감지될 확률인 검파 확률(detection probability)과 서로 반비례하므로, 오류 알림 확률과 검파 확률은 서로 비례한다. 오류 알림 확률의 결정(또는 검파 확률, 검파 오류 확률을 결정)을 감지 동작점 결정이라고도 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 무선 채널에 대한 우선 순위 사용자의 채널 점유 확률(primary activity factor)이 존재하는 경우, 채널 용량 결정부(110)는 무선 채널의 우선 순위 사용자 채널 용량과 차 순위 사용자 채널 용량을 합산한 값을 채널 용량으로 결정할 수 있다. 이 경우, 우선 순위 사용자 채널 용량 및 차 순위 사용자 채널 용량은 채널 점유 확률, 감지 구간 및 오류 알림 확률의 함수로 표현될 수 있다.
채널 점유 확률은 무선 채널이 우선 순위 사용자에 의해 사용되는 확률을 의미한다. 채널 점유 확률이 존재한다면, 무선 채널이 우선 순위 사용자에 의해 사용될 확률과 차 순위 사용자에 의해 사용될 확률을 알 수 있으므로, 무선 채널의 전체 채널 용량은 채널 점유 확률을 이용하여 예측될 수 있다. 즉, 채널 점유 확률을 이용하여 하나의 무선 채널이 우선 순위 사용자와 차 순위 사용자에 의해 사용되는 경우의 전체 채널 용량을 직접 예측할 수 있으므로, 채널 용량 설정부(110)는 우선 순위 사용자 채널 용량과 차 순위 사용자 채널 용량을 합산한 값을 채널 용량으로 결정할 수 있다.
이 경우, 우선 순위 사용자 채널 용량은 무선 채널을 우선 순위 사용자가 단독으로 사용하는 경우의 우선 순위 사용자 채널 용량 값과 채널 점유 확률 및 검파 확률을 곱한 값에 대응될 수 있다. 또한, 차 순위 사용자의 채널 용량은 무선 채널을 차 순위 사용자가 단독으로 사용하는 경우의 차 순위 사용자 채널 용량 값과 우선 순위 사용자가 상기 무선 채널을 사용하지 않을 확률, 오류 알림이 발생하지 않을 확률 및 차 순위 사용자가 패킷을 전송할 수 있는 시간 비율을 곱한 값에 대응될 수 있다. 본 발명의 일례로서, 채널 점유 확률이 존재하는 경우 채널 용량은 하기 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112008078432398-PAT00001
여기서
Figure 112008078432398-PAT00002
는 채널 용량,
Figure 112008078432398-PAT00003
은 우선 순위 사용자 채널 용량,
Figure 112008078432398-PAT00004
은 차 순위 사용자 채널 용량,
Figure 112008078432398-PAT00005
는 감지 구간,
Figure 112008078432398-PAT00006
는 오류 알림 확률,
Figure 112008078432398-PAT00007
는 채널 점유 확률,
Figure 112008078432398-PAT00008
는
Figure 112008078432398-PAT00009
및
Figure 112008078432398-PAT00010
에서의 검파 확률,
Figure 112008078432398-PAT00011
는 우선 순위 사용자가 무선 채널을 단독으로 사용하는 경우의 사용자 채널 용량,
Figure 112008078432398-PAT00012
는 우선 순위 사용자가 무선 채널을 단독으로 사용하는 경우의 사용자 채널 용량,
Figure 112008078432398-PAT00013
는 차 순위 사용자의 슬롯 시간을 각각 의미한다.
검파 확률은 채널 감지 방식에 따라 각각 다른 값을 가지는데, 일례로 채널 감지 방식에는 에너지 검파(energy detection) 방식 및 정합 필터(matched filtering)등이 있다. 에너지 검파(energy detection) 방식을 이용하는 경우의 검파 확률 및 정합 필터(matched filtering) 방식을 이용하는 경우의 검파 확률은 각각 하기 수학식 2 및 수학식 3에 따라 결정될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112008078432398-PAT00014
[수학식 3]
Figure 112008078432398-PAT00015
여기서
Figure 112008078432398-PAT00016
,
Figure 112008078432398-PAT00017
은 감지 신호 대 잡음비를 각각 의미한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 무선 채널에 대한 우선 순위 사용자의 채널 점유 확률이 존재하지 않는 경우, 채널 용량 결정부(110)는 무선 채널의 우선 순위 사용자 채널 용량과 차 순위 사용자 채널 용량 중에서 작은 값을 상기 채널 용량으로 결정할 수 있다. 이 경우, 우선 순위 사용자 채널 용량 및 상기 차 순위 사용자 채널 용량은 상기 감지 구간 및 상기 오류 알림 확률의 함수로 표현될 수 있다.
일반적인 경우, 무선 채널에 대한 우선 순위 사용자의 채널 점유 확률이 알려지지 않은 경우가 더 많은데, 이러한 경우 우선 순위 사용자의 동작 특성을 알지 못하여 무선 채널이 우선 순위 사용자에 의해 사용될 확률 및 차 순위 사용자에 의해 사용될 확률을 알 수 없으므로, 전체 채널 용량은 예측될 수 없다. 따라서 채 널 점유 확률이 존재하지 않는 경우, 무선 채널의 우선 순위 사용자 용량과 차 순위 사용자 용량 중 작은 값을 구하고, 상기 작은 값을 최대화하는 maxmin 기법을 이용할 수 있다. 즉, 채널 용량 결정부(110)는 우선 순위 사용자 채널 용량과 차 순위 사용자 채널 용량 중 작은 값을 채널 용량으로 결정할 수 있다.
이 경우, 우선 순위 사용자 채널 용량은 무선 채널을 우선 순위 사용자가 단독으로 사용하는 경우의 우선 순위 사용자 채널 용량 값과 검파 확률을 곱한 값에 대응될 수 있다. 또한, 차 순위 사용자의 채널 용량은 무선 채널을 차 순위 사용자가 단독으로 사용하는 경우의 차 순위 사용자 채널 용량 값과 오류 알림이 발생하지 않을 확률 및 차 순위 사용자가 패킷을 전송할 수 있는 시간 비율을 곱한 값에 대응될 수 있다. 본 발명의 일례로서, 채널 점유 확률이 존재하지 않는 경우 채널 용량은 하기 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112008078432398-PAT00018
여기서
Figure 112008078432398-PAT00019
는 채널 용량,
Figure 112008078432398-PAT00020
은 우선 순위 사용자 채널 용량,
Figure 112008078432398-PAT00021
은 차 순위 사용자 채널 용량을 각각 의미한다.
또한, 우선 순위 사용자와 차 순위 사용자 중에서 어느 한 사용자의 중요도가 높은 경우에는 상기 중요도에 따른 가중치 값을 부여할 수 있는데, 이 경우 채널 용량을 하기 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112008078432398-PAT00022
여기서,
Figure 112008078432398-PAT00023
는 중요도에 따른 가중치를 의미한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 채널 용량 결정부(110)는 무선 채널의 차 순위 사용자 채널 용량을 채널 용량으로 결정할 수 있다. 이 경우, 차 순위 사용자 채널 용량은 감지 구간 및 오류 알림 확률의 함수로 표현될 수 있다.
IEEE 802.22 표준에서 정의하는 인지 무선 통신 시스템에서는 최악의 경우 감지 신호 대 노이즈 비율(SNR)은 -22dB, 상기 감지 신호 대 노이즈 비율에서의 오류 알림 확률은 10% 이하로 하고, 검파 확률은 90% 이상으로 해야 한다. 이러한 제한 사항으로 인하여, IEEE 802.22 표준에서 정의하는 인지 무선 통신 시스템 환 경에서는 차 순위 사용자 채널 용량을 최대화함으로써 우선 순위 사용자에 간섭 영향을 미치지 않고, 무선 채널의 채널 용량을 최대화할 수 있다.
이 경우, 차 순위 사용자의 채널 용량은 무선 채널을 차 순위 사용자가 단독으로 사용하는 경우의 차 순위 사용자 채널 용량 값과 오류 알림이 발생하지 않을 확률 및 차 순위 사용자가 패킷을 전송할 수 있는 시간 비율을 곱한 값에 대응될 수 있다. 본 발명의 일례로서, IEEE 802.22 표준에서 정의하는 인지 무선 통신 시스템 환경 하에서 채널 용량은 하기 수학식 6와 같이 표현할 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112008078432398-PAT00024
여기서, PD는 IEEE 802.22 표준에서 정의하는 인지 무선 통신 시스템에서의 최소 검파 확률, PF IEEE 802.22 표준에서 정의하는 인지 무선 통신 시스템에서의 최대 오류 알림 확률을 의미하는 것으로, 상기 언급한 바와 같이 PD는 0.9, PF는 0.1의 값을 갖는다.
파라미터 결정부(120)는 채널 용량을 최대화하는 감지 구간 값 및 오류 알림 확률 값을 결정하는 기능을 수행한다.
앞서 살펴본 바와 같이, 무선 채널의 주파수 자원을 효율적으로 사용하기 위해서는 다양한 환경에 따라 결정된 채널 용량을 최대화하여야 하는데, 채널 용량은 감지 구간과 오류 알림 확률에 의한 함수로 표현될 수 있으므로, 파라미터 결정부(120)에서는 감지 구간 및 오류 알림 확률에 따라 변경되는 채널 용량이 최대값을 갖도록 하는 감기 구간 값 및 오류 알림 확률을 결정하는 기능을 수행한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 파라미터 결정부(120)는 제1 감지 구간 값과 제1 오류 알림 확률 값에 의한 채널 용량의 제1 채널 용량 값 및 제2 감지 구간 값과 제2 오류 알림 확률 값에 의한 채널 용량의 제2 채널 용량 값을 계산하고, 제1 채널 용량 값과 제2 채널 용량 값의 차이가 기 설정된 용량 차이 값보다 작은 경우, 제2 감지 구간 값 및 제2 오류 알림 확률 값을 상기 감지 구간 값 및 상기 오류 알림 확률 값으로 결정할 수 있다.
본 발명의 일례에 따라, 파라미터 결정부(120)에서 채널 용량을 최대화하는 감지 구간 값 및 오류 알림 값을 구하는 과정은 다음과 같다.
먼저, 초기 감지 구간 값 및 초기 오류 알림 확률 값인 제1 감지 구간 값 및 제1 오류 알림 확률 값을 설정한다. 본 발명의 일례에 따르면, 파라미터 결정부(120)는 무선 채널 감지에 있어 최악의 상황을 가정하여, 긴 감지 구간 값 및 큰 오류 알림 확률 값을 제1 감지 구간 값 및 제1 오류 알림 값으로 하여 제1 채널 용량 값을 계산할 수 있다.
다음으로, 제1 감지 구간 값 및 제1 오류 알림 확률 값을 이용하여 제1 채널 용량 값을 계산한다.
그 후, 감지 구간을 제1 감지 구간 값으로 고정한 후에 제2 오류 알림 확률 값을 계산하고, 제2 오류 알림 확률 값이 구해진 이후 오류 알림 확률을 제2 오류 알림 확률 값으로 고정하고 제2 감지 구간 값을 계산한다.
상기 계산된 제2 감지 구간 값 및 제2 오류 알림 값을 이용하여, 제2 채널 용량 값을 계산한다. 이 때 제2 채널 용량 값과 제1 채널 용량값의 차이가 기 설정된 용량 차이 값보다 작은 경우 제2 감지 구간 값 및 제2 오류 알림 값을 채널 용량을 최대화하는 감지 구간 값 및 오류 알림 확률 값으로 결정한다.
이 경우, 하나의 인수를 고정한 상태에서 다른 인수를 결정하는 과정은 간략화된 그레디언트 방식을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 과정은 채널 용량에 대한 각 인수의 기울기를 간단히 계산함으로써 수행될 수 있다.
감지부(130)는 파라미터 결정부에서 결정된 감지 구간 값 및 상기 오류 알림 확률 값에 기반하여 무선 채널을 감지하는 기능을 수행한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 감지부(130)는 에너지 검파 방식 또는 정합 필터 방식 중에서 적어도 하나 이상을 사용하여 무선 채널을 감지할 수 있다.
에너지 검파 방식은 해당 주파수의 신호의 세기 정도에 따라서 신호의 존재 유무를 감지하는 방식이다. 우선 순위 사용자의 신호에 특정한 패턴이 존재하지 않는 경우 사용되는 감지 방식으로서, 비교적 간단한 감지 방식이다. 하지만 신호 크기의 양을 어느 정도로 할 것인가 하는 문제가 발생할 수 있고, 간섭 신호에 대한 대비책이 없어서 정확한 신호 검출이 어렵다. 또한, 분산(spreading) 방식을 사용하는 송신 방식에 는 취약한 단점이 있다.
정합 필터 방식은 우선 순위 사용자의 신호 패턴을 이용하는 채널을 감지하 는 방식으로써, 정확한 신호 검출이 가능하다. 정합 필터의 특성상 감지 신호 대 노이즈 비율을 최대화 할 수 있는 장점이 있으나, 우선 순위 사용자의 신호에 대한 정보를 미리 알고 있어야 하기 때문에 다양한 환경에 서의 신호를 검출하는데 어려움이 발생할 수 있다.
감지부(130)는 에너지 검파 방식 또는 정합 필터 방식 중에서 하나를 이용하여 무선 채널을 감지할 수 있고, 또한 에너지 검파 방식과 정합 필터 방식을 함께 사용하여 무선 채널을 감지할 수 있다. 두 방식을 함께 사용하는 경우 무선 채널의 감지 성능이 좋아지는 장점이 있으나, 감지 구간이 길어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 감지부(130)는 감지 신호 대 잡음비, 차 순위 사용자의 스루풋(throughput) 요구량, 차 순위 사용자의 무선 통신 장치의 잔여 배터리 전력 및 상기 무선 통신 장치의 총 배터리 전력 중에서 적어도 하나에 대한 비용 함수를 기초로 하여 상기 무선 채널을 감지할 수 있다.
감지 신호 대 잡음비가 높고, 차 순위 사용자의 스루풋 요구량이 작고, 차 순위 사용자의 무선 통신 장치의 배터리 잔량이 많지 않아서 전력 소모를 줄여야 하는 경우에는 간단한 에너지 검파 방식을 사용하여 무선 채널을 감지하고, 반대의 경우에는 정합 필터 방식을 사용하는 무선 채널을 감지하는 것을 고려할 수 있다. 따라서, 감지부(130)는 감지 신호 대 잡음비, 차 순위 사용자의 스루풋 요구량, 차 순위 사용자의 무선 통신 장치의 잔여 배터리 전력 및 상기 무선 통신 장치의 총 배터리 전력 중에서 적어도 하나에 대한 비용 함수 값을 결정하고, 상기 비용 함수 값에 따라 채널 감지 방식을 선택하여 채널 감지를 수행할 수 있다. 본 발명의 일 례에 따르면, 채널 감지 방식을 결정하기 위한 비용 함수는 하기 수학식 7과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112008078432398-PAT00025
여기서 Cost는 비용 함수, sensing_SNR은 감지 신호 대 노이즈 비율, throughput_demand은 차 순위 사용자의 스루풋 요구랑, residual_battery_power는 차 순위 사용자의 무선 통신 장치의 잔여 배터리 전력, total_battery_power는 차 순위 사용자의 무선 통신 장치의 총 배터리 전력, a,b,c는 가중치를 각각 의미한다. 가중치는 무선 통신 환경에 따라 다른 값이 설정될 수 있다.
즉, 감지부(130)는 상기 비용 함수 값을 기 설정된 임계치 값과 비교하여, 비용 함수 값이 기 설정된 임계치보다 큰 경우 에너지 검파 방식을, 작은 경우 정합 필터 방식을 사용하여 무선 채널을 감지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 채널 용량 결정부(110)는 다양한 무선 통신 환경 하에서의 채널 용량을 결정하고, 파라미터 결정부(120)에서 채널 용량을 최대화 하는 감지 구간 값 및 오류 알림 확률 값을 결정한다. 감지부(130)는 상기 결정된 감지 구간 값 및 오류 알림 확률 값에 기반하여 무선 채널을 감지하여 신호 전송 여부를 결정함으로써, 무선 통신 장치(100)는 무선 채널을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 무선 통신 장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 장치(200)는 채널 용량 결정부(210), 파라미터 결정부(220), 감지부(230), 및 시스템 환경 정보 수집부(240)를 포함한다. 이하, 각 구성 요소 별로 그 기능을 상술하기로 한다.
먼저, 시스템 환경 정보 수집부(240)는 무선 채널에 대한 우선 순위 사용자 시스템 및 상기 무선 채널에 대한 차 순위 사용자 시스템의 시스템 환경 정보를 수집한다.
인지 무선 통신을 수행하는 무선 통신 장치의 경우, 다양한 통신 환경에서 무선 통신을 수행하므로, 시스템 환경 정보 수집부(210)는 채널 용량을 결정하기에 앞서 무선 채널에 대한 우선 순위 사용자 시스템 및 차 순위 사용자 시스템의 시스템 통신 환경 정보를 수집한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 시스템 환경 정보는 우선 순위 사용자 시스템의 부하량, 차 순위 사용자 시스템의 부하량, 및 무선 채널 내의 주파수 간섭량 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일례로서, 우선 순위 사용자 시스템의 부하량이 크고, 차 순위 사용자 시스템의 부하량이 작다면, 무선 통신 장치(200)는 상기 두 사용자의 순위를 그대로 유지하는 것이 효율적일 수 있지만, 만약 우선 순위 사용자의 부하량이 작아지고, 차 순위 사용자의 부하량이 커진다면, 상기 두 사용자의 순위를 그대로 유지하는 것은 비효율적 일수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 장치(200)는 우선 순위 사용자 시스템 및 차 순위 사용자 시스템의 시스템 환경을 고려함으로써 채널 감지 방법 및 파라미터 설정을 적응적으로 변경하여 채널 감지를 수행할 수 있다.
채널 용량 결정부(210)은 무선 채널을 감지하기 위한 감지 구간, 오류 알림 확률, 및 수집된 시스템 환경 정보에 기초하여 무선 채널의 채널 용량을 결정한다.
파라미터 결정부(220)는 채널 용량을 최대화하는 감지 구간 값 및 오류 알림 확률 값을 결정하고, 감지부(230)는 파라미터 결정부에서 결정된 감지 구간 값 및 상기 오류 알림 확률 값에 기반하여 무선 채널을 감지한다.
이하에서는 여러 실시예들을 통해, 본 발명의 일실시예에 따른 시스템 환경 정보 수집부(240)를 포함하는 무선 통신 장치(200)의 동작을 설명하기로 한다.
본 발명의 일례로서, 우선 순위 사용자 시스템은 마스터(master) 기지국 장치와 이동 단말을 포함하고, 차 순위 사용자 시스템은 펨토셀(femtocell) 기지국 장치와 이동 단말을 포함할 수 있다.
펨토셀 기지국 장치는 펨토셀 기지국 장치는 가정 등 실내에서 사용되는 초소형 이동 통신용 기지국 장치를 의미하는 것으로서, 무선 랜 중계기와 비슷한 역할을 하지만 인터넷 접속이 아닌 이동 전화 접속을 위한 중계기 역할을 하는 기지국 장치를 의미하고, 마스터 기지국 장치는 펨토셀 기지국 장치를 제어할 수 있는 모든 유무선 통신 장치를 의미하는 것으로서, 마스터 기지국 장치의 일례로서, 매 크로셀(macrocell) 기지국 장치, 마이크로(microcell) 기지국 장치, 피코셀(picocell) 기지국 장치 등이 있다.
마스터 기지국 장치와 펨토셀 기지국 장치가 동일한 주파수 대역을 사용하여 이동 단말과 통신을 수행하는 경우, 일반적으로 마스터 기지국 장치와 통신을 수행하는 제1 이동 단말의 사용자가 우선 순위 사용자가 되고, 펨토셀 기지국 장치와 통신을 수행하는 제2 이동 단말의 사용자가 차 순위 사용자가 된다.
그러나, 차 순위 사용자 시스템의 부하량이 우선 순위 사용자 시스템의 부하량에 필적할 정도로 크다면, 우선 순위 사용자와 차 순위 사용자의 순위를 동등하게 하는 것이 무선 채널 사용의 효율 측면에서 유리할 수 있다.
예를 들어, 낮 시간 대의 경우, 이동 단말의 사용자들은 일반적으로 가정 외부에 있는 경우가 많으므로, 제1 이동 단말의 사용자의 수가 제2 이동 단말의 사용자의 수 보다 많게 되어 제1 이동 단말은 우선 순위 사용자가 된다.
그러나, 밤 시간 대의 경우, 이동 단말의 사용자들은 가정에 있는 경우가 더 많으므로, 이 경우에는 제1 이동 단말의 사용자의 수와 제2 이동 단말의 사용자 수와 비슷해 질 수 있다. 즉, 차 순위 사용자 시스템의 시스템 부하량이 증가할 수 있다. 이러한 경우에는 제1 이동 단말과 제2 이동 단말의 우선 순위를 동등하게 설정한다면 무선 채널을 보다 효율적으로 사용할 수 있을 것이다.
따라서, 제2 이동 단말은 낮 시간 대에는 차 순위 사용자로 펨토셀 기지국 장치와 통신하고, 밤 시간 대에는 우선 순위 사용자와 동등한 순위로 펨토셀 기지국 장치와 통신할 수 있다.
다른 일례로서, 우선 순위 사용자 시스템은 통신 사업자 측에서 설치한 제1 펨토셀 기지국 장치 및 제1 이동 단말을 포함할 수 있고, 차 순위 사용자 시스템은 사용자 개인이 설치한 제2 펨토셀 기지국 장치 및 제2 이동 단말을 포함할 수 있다.
제1 펨토셀 기지국 장치와 통신하는 제1 이동 단말의 사용자는 해당 주파수의 유료 사용자라 할 수 있으므로, 원칙적으로, 제2 이동 단말의 사용자보다 높은 순위로 무선 채널을 사용할 수 있어야 한다.
그러나 상기 언급한 바와 같이, 차 순위 사용자 시스템의 시스템 부하량이 크거나, 주파수 간섭량이 큰 경우에는, 무선 채널을 효율적으로 사용하기 위하여 각 사용자의 우선 순위를 조절할 수 있다.
또 다른 일례로서, 우선 순위 사용자 시스템 및 차 순위 사용자 시스템은 각각 무선 랜 사용자 시스템 및 펨토셀 기지국 장치를 포함하는 시스템일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 우선 순위 사용자의 무선 채널 사용 권한을 확실하게 보장하고자 하는 경우, 채널 용량 결정부(210)는 상기 수학식 1에 따라서 무선 채널의 채널 용량으로 결정할 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 우선 순위 사용자의 무선 채널 사용 권한과 차 순위 사용자의 무선 채널 사용 권한을 동등하게 할 필요가 있다고 판단된 경우, 채널 용량 결정부(210)는 수학식 4 및 수학식 5 중에서 어느 하나를 무선 채널의 채널 용량으로 결정할 수 있다.
수학식 4에 따라 채널 용량이 결정된 경우, 우선 순위 사용자와 차 순위 사 용자는 동등한 무선 채널 사용 권한을 가진다. 즉, 두 사용자는 동등한 우선 순위 사용자(Co-Primary User)의 관계가 된다.
또한, 수학식 5에 따라 채널 용량이 결정된 경우, 우선 순위 사용자와 차 순위 사용자는 가중치가 부여된 우선 순위 사용자(Weighted Co-Primary User) 관계가 된다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 무선 채널의 감지 동작을 도시한 도면이다.
도 3는 본 발명의 일례에 따라, 우선 순위 사용자의 슬롯 시간과 차 순위 사용자의 슬롯 시간이 동일하고, 하나의 감지 방식을 이용하여 무선 채널을 감지하는 경우를 도시한 도면이다. 우선 순위 사용자는 무선 채널을 통해 우선 순위 사용자 패킷(310)을 전송한다. 차 순위 사용자는 감지 구간(320)동안 우선 순위 사용자 패킷이 무선 채널을 통해 전송되는지를 감지하고, 전송되지 않는 경우 차 순위 사용자 패킷(330)을 상기 무선 채널을 통해 전송한다. 도면 부호(340) 및 도면 부호(350)는 검파 오류 및 오류 알림이 발생한 경우를 의미한다. 이 때, 감지 구간(320) 및 오류 알림 확률의 결정은 도 1의 파라미터 결정부(120)에 의해 수행될 수 있고, 상기 감지 구간(320) 및 오류 알림 확률에 기반한 무선 채널의 감지는 도 1의 감지부(130)에 의해 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일례에 따라, 우선 순위 사용자의 슬롯 시간과 차 순위 사용자의 슬롯 시간이 동일하지 않은 경우, 하나의 감지 방식을 이용하여 무선 채널을 감지하는 경우를 도시한 도면이다. 도 4에서는 우선 순위 사용자 슬롯 시간 이 차 순위 사용자 슬롯 시간 보다 4배 긴 경우를 도시하고 있다.
우선 순위 사용자의 슬롯 시간과 차 순위 사용자의 슬롯 시간보다 N배 긴 경우, 1회의 우선 순위 사용자 패킷(410) 전송시 차 순위 사용자는 감지 구간(420) 동안 각각 N회의 채널 감지를 수행하여 차 순위 사용자 패킷(430)을 전송하게 된다. N회의 채널 감지 중에서 한번이라도 검파 오류가 발생하거나(440), 오류 알림이 발생한 경우(450) 채널 용량은 0이 된다.
이와 같이 우선 순위 사용자의 슬롯 시간이 차 순위 사용자의 슬롯 시간보다 N배 길고, 채널 점유 확률이 존재하는 경우, 채널 용량은 하기 수학식 8과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 8]
Figure 112008078432398-PAT00026
도 5는 본 발명의 일례에 따라, 우선 순위 사용자의 슬롯 시간과 차 순위 사용자의 슬롯 시간이 동일하고, 2개의 감지 방식을 이용하여 무선 채널을 감지하는 경우를 도시한 도면이다.
상기 언급한 바와 같이, 도 1의 감지부(130)는 2개의 감지 방식을 함께 이용하여 무선 채널을 감지할 수 있다. 이 경우, 먼저 구현이 간단하지만 감지 성능이 낮은 에너지 검파 방식을 이용하여 채널 감지를 수행하고, 다음 단계에서 정합 필터 방식을 이용하여 다시 한번 정확한 채널 감지를 수행할 수 있다. 도면 부 호(520) 및 도면 부호(530)는 에너지 검파 방식에 의한 제1 감지 구간과 정합 필터 방식에 의한 제2 감지 구간을 각각 의미한다.
먼저, 에너지 검파 방식을 이용하여 우선 순위 사용자 패킷이 무선 채널을 통해 전송되는지 감지한다. 이 때, 우선 순위 사용자 패킷(510)이 전송되지 않는 것으로 판단된 경우, 차 순위 사용자는 차 순위 사용자 패킷(540)을 무선 채널을 통해 전송하고, 우선 순위 사용자 패킷(510)이 전송되는 것으로 판단된 경우, 정합 필터 방식을 이용하여 다시 한번 무선 채널을 감지한다. 정합 필터 방식에 의해서도 우선 순위 사용자 패킷(510)이 전송되는 것으로 판단된 경우, 차 순위 사용자는 차 순위 사용자 패킷(540)을 전송하지 않는다. 이 경우, 채널 용량은 하기 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 9]
Figure 112008078432398-PAT00027
여기서
Figure 112008078432398-PAT00028
은 첫 감지 단계에서의 검파 확률,
Figure 112008078432398-PAT00029
은 첫 감지 단계에서의 오류 알림 확률,
Figure 112008078432398-PAT00030
은 첫 감지 단계에서의 감지 구간,
Figure 112008078432398-PAT00031
은 두 번째 감지 단계에서의 검파 확률,
Figure 112008078432398-PAT00032
두 번째 감지 단계에서의 오류 알림 확률,
Figure 112008078432398-PAT00033
두 번째 감지 단계에서의 감지 구간을 각각 의미한다.
또한, 2개의 감지 방식을 이용하여 무선 채널을 감지하는 경우에 있어서도, 우선 순위 사용자의 슬롯 시간과 차 순위 사용자의 슬롯 시간보다 N배 길 수 있는데, 이러한 경우 채널 용량은 하기 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 10]
Figure 112008078432398-PAT00034
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 방법에 대한 흐름도를 도시한 도면이다. 이하 도 6 및 도 7을 참고하여, 각 단계별로 수행되는 과정을 상술하기로 한다.
먼저 단계(S610)에서는 무선 채널 감지를 위한 감지 구간 및 오류 알림 확률을 고려하여 무선 채널의 채널 용량을 결정한다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 방법은 단계(S710)을 더 포함할 수 있다.
단계(S710)에서는 무선 채널에 대한 우선 순위 사용자 시스템 및 상기 무선 채널에 대한 차 순위 사용자 시스템의 시스템 환경 정보를 수집한다.
인지 무선 통신을 수행하는 무선 통신 장치의 경우, 다양한 통신 환경에서 무선 통신을 수행하므로, 단계(S710)에서는 채널 용량을 결정하기에 앞서 우선 순위 사용자 시스템 및 차 순위 사용자 시스템의 시스템 통신 환경 정보를 수집한다.
이 경우, 단계(S610)에서는 무선 채널을 감지하기 위한 감지 구간, 오류 알림 확률, 및 수집된 시스템 환경 정보에 기초하여 무선 채널의 채널 용량을 결정할 수 있다.
즉, 단계(S710)은 무선 채널을 효율적으로 사용할 수 있게 하기 위한 시스템 환경 정보를 수집하는 단계이다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 시스템 환경 정보는 우선 순위 사용자 시스템의 부하량, 차 순위 사용자 시스템의 부하량, 및 무선 채널 내의 주파수 간섭량 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 무선 채널에 대한 우선 순위 사용자의 채널 점유 확률이 존재하는 경우, 단계(S610)에서는 무선 채널의 우선 순위 사용자 채널 용량과 차 순위 사용자 채널 용량을 합산한 값을 채널 용량으로 결정할 수 있다. 이 경우, 우선 순위 사용자 채널 용량 및 차 순위 사용자 채널 용량은 채널 점유 확률, 감지 구간 및 오류 알림 확률의 함수로 표현될 수 있다.
채널 점유 확률이 존재한다면, 무선 채널이 우선 순위 사용자에 의해 사용될 확률과 차 순위 사용자에 의해 사용될 확률을 알 수 있으므로, 무선 채널의 전 체 채널 용량은 채널 점유 확률을 이용하여 예측될 수 있다. 즉, 채널 점유 확률을 이용하여 하나의 무선 채널이 우선 순위 사용자와 차 순위 사용자에 의해 사용되는 경우의 전체 채널 용량을 직접 예측할 수 있으므로, 단계(S610)에서는 우선 순위 사용자 채널 용량과 차 순위 사용자 채널 용량을 합산한 값을 채널 용량으로 결정할 수 있다.
이 경우, 우선 순위 사용자 채널 용량은 무선 채널을 우선 순위 사용자가 단독으로 사용하는 경우의 우선 순위 사용자 채널 용량 값과 채널 점유 확률 및 검파 확률을 곱한 값에 대응될 수 있다. 또한, 차 순위 사용자의 채널 용량은 무선 채널을 차 순위 사용자가 단독으로 사용하는 경우의 차 순위 사용자 채널 용량 값과 우선 순위 사용자가 상기 무선 채널을 사용하지 않을 확률, 오류 알림이 발생하지 않을 확률 및 차 순위 사용자가 패킷을 전송할 수 있는 시간 비율을 곱한 값에 대응될 수 있다. 본 발명의 일례로서, 채널 점유 확률이 존재하는 경우 채널 용량은 상기 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
검파 확률은 채널 감지 방식에 따라 각각 다른 값을 가지는데, 일례로 채널 감지 방식에는 에너지 검파(energy detection) 방식 및 정합 필터(matched filtering)등이 있다. 에너지 검파(energy detection) 방식을 이용하는 경우의 검파 확률 및 정합 필터(matched filtering) 방식을 이용하는 경우의 검파 확률은 각각 상기 수학식 2 및 수학식 3에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 무선 채널에 대한 우선 순위 사용자의 채널 점유 확률이 존재하지 않는 경우, 단계(S610)에서는 무선 채널의 우선 순위 사용자 채널 용량과 차 순위 사용자 채널 용량 중에서 작은 값을 상기 채널 용량으로 결정할 수 있다. 이 경우, 우선 순위 사용자 채널 용량 및 상기 차 순위 사용자 채널 용량은 상기 감지 구간 및 상기 오류 알림 확률의 함수로 표현될 수 있다.
일반적인 경우, 무선 채널에 대한 우선 순위 사용자의 채널 점유 확률이 알려지지 않은 경우가 더 많은데, 이러한 경우 우선 순위 사용자의 동작 특성을 알지 못하여 무선 채널이 우선 순위 사용자에 의해 사용될 확률 및 차 순위 사용자에 의해 사용될 확률을 알 수 없으므로, 전체 채널 용량은 예측될 수 없다. 따라서 채널 점유 확률이 존재하지 않는 경우, 무선 채널의 우선 순위 사용자 용량과 차 순위 사용자 용량 중 작은 값을 구하고, 상기 작은 값을 최대화하는 maxmin 기법을 이용할 수 있다. 즉, 단계(S610)에서는 우선 순위 사용자 채널 용량과 차 순위 사용자 채널 용량 중 작은 값을 채널 용량으로 결정할 수 있다.
이 경우, 우선 순위 사용자 채널 용량은 무선 채널을 우선 순위 사용자가 단독으로 사용하는 경우의 우선 순위 사용자 채널 용량 값과 검파 확률을 곱한 값에 대응될 수 있다. 또한, 차 순위 사용자의 채널 용량은 무선 채널을 차 순위 사용자가 단독으로 사용하는 경우의 차 순위 사용자 채널 용량 값과 오류 알림이 발생하지 않을 확률 및 차 순위 사용자가 패킷을 전송할 수 있는 시간 비율을 곱한 값에 대응될 수 있다. 본 발명의 일례로서, 채널 점유 확률이 존재하지 않는 경우 채널 용량은 상기 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
또한, 우선 순위 사용자와 차 순위 사용자 중에서 어느 한 사용자의 중요도가 높은 경우에는 상기 중요도에 따른 가중치 값을 부여할 수 있는데, 이 경우 채 널 용량을 상기 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S610)에서는 무선 채널의 차 순위 사용자 채널 용량을 채널 용량으로 결정할 수 있다. 이 경우, 차 순위 사용자 채널 용량은 감지 구간 및 오류 알림 확률의 함수로 표현될 수 있다.
IEEE 802.22 표준에서 정의하는 인지 무선 통신 시스템에서는 최악의 경우 감지 신호 대 노이즈 비율(SNR)은 -22dB, 상기 감지 신호 대 노이즈 비율에서의 오류 알림 확률은 10% 이하로 하고, 검파 확률은 90% 이상으로 해야 한다. 이러한 제한 사항으로 인하여, IEEE 802.22 표준에서 정의하는 인지 무선 통신 시스템 환경에서는 차 순위 사용자 채널 용량을 최대화함으로써 우선 순위 사용자에 간섭 영향을 미치지 않고, 무선 채널의 채널 용량을 최대화할 수 있다
이 경우, 차 순위 사용자의 채널 용량은 무선 채널을 차 순위 사용자가 단독으로 사용하는 경우의 차 순위 사용자 채널 용량 값과 오류 알림이 발생하지 않을 확률 및 차 순위 사용자가 패킷을 전송할 수 있는 시간 비율을 곱한 값에 대응될 수 있다. 본 발명의 일례로서, IEEE 802.22 표준에서 정의하는 인지 무선 통신 시스템 환경 하에서 채널 용량은 상기 수학식 6와 같이 표현할 수 있다.
단계(S620)에서는 채널 용량을 최대화하는 감지 구간 값 및 오류 알림 확률 값을 결정한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S620)에서는 제1 감지 구간 값과 제1 오류 알림 확률 값에 의한 채널 용량의 제1 채널 용량 값 및 제2 감지 구간 값과 제2 오류 알림 확률 값에 의한 채널 용량의 제2 채널 용량 값을 계산하고, 제1 채 널 용량 값과 제2 채널 용량 값의 차이가 기 설정된 용량 차이 값보다 작은 경우, 제2 감지 구간 값 및 제2 오류 알림 확률 값을 상기 감지 구간 값 및 상기 오류 알림 확률 값으로 결정할 수 있다.
본 발명의 일례에 따라, 단계(S620)에서 채널 용량을 최대화하는 감지 구간 값 및 오류 알림 값을 구하는 과정은 다음과 같다.
먼저, 초기 감지 구간 값 및 초기 오류 알림 확률 값인 제1 감지 구간 값 및 제1 오류 알림 확률 값을 설정한다. 본 발명의 일례에 따르면, 단계(S620)에서는 무선 채널 감지에 있어 최악의 상황을 가정하여, 긴 감지 구간 값 및 큰 오류 알림 확률 값을 제1 감지 구간 값 및 제1 오류 알림 값으로 하여 제1 채널 용량 값을 계산할 수 있다.
다음으로, 제1 감지 구간 값 및 제1 오류 알림 확률 값을 이용하여 제1 채널 용량 값을 계산한다.
그 후, 감지 구간을 제1 감지 구간 값으로 고정한 후에 제2 오류 알림 확률 값을 계산하고, 제2 오류 알림 확률 값이 구해진 이후 오류 알림 확률을 제2 오류 알림 확률 값으로 고정하고 제2 감지 구간 값을 계산한다.
상기 계산된 제2 감지 구간 값 및 제2 오류 알림 값을 이용하여, 제2 채널 용량 값을 계산한다. 이 때 제2 채널 용량 값과 제1 채널 용량값의 차이가 기 설정된 용량 차이 값보다 작은 경우 제2 감지 구간 값 및 제2 오류 알림 값을 채널 용량을 최대화하는 감지 구간 값 및 오류 알림 확률 값으로 결정한다.
이 경우, 하나의 인수를 고정한 상태에서 다른 인수를 결정하는 과정은 간 략화된 그레디언트 방식을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 과정은 채널 용량에 대한 각 인수의 기울기를 간단히 계산함으로써 수행될 수 있다.
단계(S630)에서는 단계(S620)에서 결정된 감지 구간 값 및 상기 오류 알림 확률 값에 기반하여 무선 채널을 감지한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S630)에서는 에너지 검파 방식 또는 정합 필터 방식 중에서 적어도 하나 이상을 사용하여 무선 채널을 감지할 수 있다. 즉, 단계(S630)에서는 에너지 검파 방식 또는 정합 필터 방식 중에서 하나를 이용하여 무선 채널을 감지할 수 있고, 또한 에너지 검파 방식과 정합 필터 방식을 함께 사용하여 무선 채널을 감지할 수 있다. 두 방식을 함께 사용하는 경우 무선 채널의 감지 성능이 좋아지는 장점이 있으나, 감지 구간이 길어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S630)에서는 감지 신호 대 잡음비, 차 순위 사용자의 스루풋(throughput) 요구량, 차 순위 사용자의 무선 통신 장치의 잔여 배터리 전력 및 상기 무선 통신 장치의 총 배터리 전력 중에서 적어도 하나에 대한 비용 함수를 기초로 하여 상기 무선 채널을 감지할 수 있다. 이 경우, 채널 감지 방식을 결정하기 위한 비용 함수는 상기 수학식 7과 같이 표현할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 단계(S610)에서는 다양한 무선 통신 환경 하에서의 채널 용량을 결정하고, 단계(S620)에서는 채널 용량을 최대화 하는 무선 채널의 채널 용량을 최대화하는 감지 구간 값 및 오류 알림 확률 값을 결정한다. 단계(S630)에서는 상기 결정된 감지 구간 값 및 오류 알림 확률 값에 기반하여 무선 채널을 감지하여 신호 전송 여부를 결정함으로써, 무선 채널을 보다 효율적으로 사 용할 수 있게 된다.
지금까지 본 발명에 따른 무선 통신 방법의 실시예들에 대하여 설명하였고, 앞서 도 1에서 설명한 무선 통신 장치에 관한 구성이 본 실시예에도 그대로 적용 가능하다. 이에, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무선 통신 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 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), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 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 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통 상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 무선 통신 장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 무선 채널의 감지 동작을 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 방법에 대한 흐름도를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 무선 통신 장치
110: 채널 용량 결정부
120: 파라미터 결정부
130: 감지부

Claims (15)

  1. 무선 채널을 감지하기 위한 감지 구간(sensing duration) 및 오류 알림 확률(false alarm probability)을 고려하여 상기 무선 채널의 채널 용량을 결정하는 채널 용량 결정부;
    상기 채널 용량을 최대화하는 감지 구간 값 및 오류 알림 확률 값을 결정하는 파라미터 결정부; 및
    상기 감지 구간 값 및 상기 오류 알림 확률 값에 기반하여 상기 무선 채널을 감지하는 감지부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 채널에 대한 우선 순위 사용자 시스템 및 상기 무선 채널에 대한 차 순위 사용자 시스템의 시스템 환경 정보를 수집하는 시스템 환경 정보 수집부
    를 더 포함하고,
    상기 채널 용량 결정부는 상기 시스템 환경 정보를 더 고려하여 상기 채널 용량을 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시스템 환경 정보는 상기 우선 순위 사용자 시스템의 부하량, 상기 차 순위 사용자 시스템의 부하량, 및 상기 무선 채널 내의 주파수 간섭량 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무선 채널에 대한 우선 순위 사용자의 채널 점유 확률(Primary activity factor)이 존재하는 경우,
    상기 채널 용량 결정부는 상기 무선 채널의 우선 순위 사용자(Primary user) 채널 용량과 차 순위 사용자(Secondary user) 채널 용량을 합산한 값을 상기 채널 용량으로 결정하고,
    상기 우선 순위 사용자 채널 용량 및 상기 차 순위 사용자 채널 용량은 상기 채널 점유 확률, 상기 감지 구간 및 상기 오류 알림 확률의 함수로 표현되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선 채널에 대한 우선 순위 사용자의 채널 점유 확률이 존재하지 않는 경우,
    상기 채널 용량 결정부는 상기 무선 채널의 우선 순위 사용자 채널 용량과 차 순위 사용자 채널 용량 중에서 작은 값을 상기 채널 용량으로 결정하고,
    상기 우선 순위 사용자 채널 용량 및 상기 차 순위 사용자 채널 용량은 상기 감지 구간 및 상기 오류 알림 확률의 함수로 표현되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 채널 용량 결정부는 상기 무선 채널의 차 순위 사용자 채널 용량을 상기 채널 용량으로 결정하고,
    상기 차 순위 사용자 채널 용량은 감지 구간 및 오류 알림 확률의 함수로 표현되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 파라미터 결정부는
    제1 감지 구간 값과 제1 오류 알림 확률 값에 의한 상기 채널 용량의 제1 채널 용량 값 및 제2 감지 구간 값과 제2 오류 알림 확률 값에 의한 상기 채널 용량의 제2 채널 용량 값을 계산하고,
    상기 제1 채널 용량 값과 상기 제2 채널 용량 값의 차이가 기 설정된 용량 차이 값보다 작은 경우, 상기 제2 감지 구간 값 및 상기 제2 오류 알림 확률 값을 상기 감지 구간 값 및 상기 오류 알림 확률 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는 에너지 검파 방식 또는 정합 필터 방식 중에서 적어도 하나 이상을 사용하여 상기 무선 채널을 감지하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는 감지 신호 대 잡음비, 차 순위 사용자의 스루풋 요구량, 차 순위 사용자의 무선 통신 장치의 잔여 배터리 전력 및 상기 무선 통신 장치의 총 배터리 전력 중에서 적어도 하나에 대한 비용 함수를 기초로 하여 상기 무선 채널을 감지하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  10. 무선 채널 감지를 위한 감지 구간 및 오류 알림 확률을 고려하여 상기 무선 채널의 채널 용량과 관련된 채널 용량을 결정하는 단계;
    상기 채널 용량을 최대화하는 감지 구간 값 및 오류 알림 확률 값을 결정하는 단계; 및
    상기 감지 구간 값 및 상기 오류 알림 확률 값에 기반하여 상기 무선 채널을 감지하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 무선 채널에 대한 우선 순위 사용자 시스템 및 상기 무선 채널에 대한 차 순위 사용자 시스템의 시스템 환경 정보를 수집하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 채널 용량을 결정하는 단계는 상기 시스템 환경 정보를 더 고려하여 상기 채널 용량을 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 시스템 환경 정보는 상기 우선 순위 사용자 시스템의 부하량, 상기 차 순위 사용자 시스템의 부하량, 및 상기 무선 채널 내의 주파수 간섭량 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 무선 채널에 대한 우선 순위 사용자의 채널 점유 확률이 존재하는 경우,
    상기 채널 용량을 결정하는 단계는 상기 무선 채널의 우선 순위 사용자 채널 용량과 차 순위 사용자 채널 용량을 합산한 값을 상기 채널 용량으로 결정하고,
    상기 우선 순위 사용자 채널 용량 및 상기 차 순위 사용자 채널 용량은 상기 채널 점유 확률, 상기 감지 구간 및 상기 오류 알림 확률의 함수로 표현되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 무선 채널에 대한 우선 순위 사용자의 채널 점유 확률이 존재하지 않는 경우,
    상기 채널 용량을 결정하는 단계는 상기 무선 채널의 우선 순위 사용자 채널 용량과 차 순위 사용자 채널 용량 중에서 작은 값을 상기 채널 용량으로 결정하고,
    상기 우선 순위 사용자 채널 용량 및 상기 차 순위 사용자 채널 용량은 상기 감지 구간 및 상기 오류 알림 확률의 함수로 표현되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 채널 용량을 결정하는 단계는 상기 무선 채널의 차 순위 사용자 채널 용량을 채널 용량으로 결정하고,
    상기 차 순위 사용자 채널 용량은 감지 구간 및 오류 알림 확률의 함수로 표현되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
KR1020080112574A 2008-06-11 2008-11-13 무선 통신 장치 및 방법 KR101445086B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/428,833 US8103217B2 (en) 2008-06-11 2009-04-23 Apparatus and method for radio communication

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20080054714 2008-06-11
KR1020080054714 2008-06-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090129302A true KR20090129302A (ko) 2009-12-16
KR101445086B1 KR101445086B1 (ko) 2014-10-02

Family

ID=41689405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080112574A KR101445086B1 (ko) 2008-06-11 2008-11-13 무선 통신 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101445086B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101522650B1 (ko) * 2013-10-23 2015-05-22 국방과학연구소 인지 무선 통신 시스템의 전송 파라미터 최적화 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005229272A (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Ntt Docomo Inc 移動局及び基地局
KR100788136B1 (ko) * 2004-09-21 2007-12-21 주식회사 케이티 셀룰라 무선 통신 환경에서의 ｃｂ-ｄｔｄｍａ 프로토콜제어 시스템 및 방법
KR100895161B1 (ko) * 2006-03-02 2009-05-04 삼성전자주식회사 이동통신 시스템에서 셀 선택 방법 및 장치
KR20080026692A (ko) * 2006-09-21 2008-03-26 삼성전자주식회사 광대역 무선접속 시스템에서 셀간 간섭 제어 장치 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101522650B1 (ko) * 2013-10-23 2015-05-22 국방과학연구소 인지 무선 통신 시스템의 전송 파라미터 최적화 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체

Also Published As

Publication number Publication date
KR101445086B1 (ko) 2014-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8103217B2 (en) Apparatus and method for radio communication
US11317319B2 (en) Method and device for controlling congestion
US9706488B2 (en) Apparatus and method for attempting connection to an access point
US8331965B2 (en) Methods and apparatus for controlling resource use in a wireless communications system
JP5934429B2 (ja) 無線通信装置、システム及びコンピュータプログラム
CN105103645B (zh) 用于直连通信的用户设备、基站及直连通信建立方法
US8737921B2 (en) Communication system of detecting victim terminal and performing interference coordination in multi-cell environments
WO2015089229A1 (en) System and method for determining a clear channel assessment threshold
WO2013028627A1 (en) Communicating with extended range in a wireless network
KR102050283B1 (ko) 인지 무선 네트워크에서 2차 사용자의 패킷 전송 성능 개선 방법 및 그 장치
KR20190007407A (ko) 전자 장치, 정보 처리 디바이스 및 정보 처리 방법
KR102168856B1 (ko) 간섭 제거 방법, 시스템, 장치 및 ue
KR20090115035A (ko) 이종 통신 시스템간 동작 주파수 공유를 위한 주파수 감지 장치 및 방법
KR20120112812A (ko) 저전력 기지국 및 통신 제어 방법
WO2016186540A1 (en) Controlling access to a shared wireless medium
KR20120130110A (ko) 멀티채널 무선센서네트워크에서 와이파이의 간섭을 고려한 채널 선택 및 통신 방법
CN108540247B (zh) 认知无线网络中带能量收集的频谱感知和信息传输方法
US9042253B2 (en) Resource allocation in heterogeneous LTE networks via CSMA-based algorithms
JP2016536850A (ja) 干渉する局からのアップリンク送信の制御
KR101079928B1 (ko) 클러스터 기반의 협력 센싱을 위한 무선 인지 통신 장치 및 그 방법
CN111788844B (zh) 无线通信控制方法、无线通信系统以及管理服务器
KR20090129302A (ko) 무선 통신 장치 및 방법
KR101429339B1 (ko) 매크로 간섭 회피를 위한 방법 및 장치
EP3035764B1 (en) Reducing collision between cellular and non-cellular transmissions
KR101878210B1 (ko) 무선 통신 시스템에서 소형 셀을 발견하기 위한 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170818

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190820

Year of fee payment: 6