KR20100122603A - Method and apparatus of dynamic spectrum allocation with variable bandwidth in cognitive radio network - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인지 무선 통신망(CR; Cognitive Radio)에서 동적 스펙트럼 할당 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1차 유저의 출현으로 CR 장치가 주파수 센싱한 스펙트럼이 이미 사용하고 있던 주파수 대역과 다른 경우에 그 변화된 주파수 대역폭에 따라 통신 파라미터(예; 데이터율, 코딩율 등)를 조정하여 CR 통신이 끊김없이 유지되도록 하기 위한, 인지 무선 통신망에서 주파수 대역폭 변화에 따른 동적 스펙트럼 할당 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dynamic spectrum allocation method and apparatus therefor in a cognitive radio network (CR), and more particularly, the spectrum frequency sensing by the CR device with the appearance of the primary user is different from the frequency band already used. In the case of adjusting the communication parameters (e.g. data rate, coding rate, etc.) according to the changed frequency bandwidth to maintain the CR communication without interruption, a method and apparatus for dynamic spectrum allocation according to frequency bandwidth change in a cognitive radio network It is about.
예컨대, 본 발명에서는 CR 유저가 현재 사용 중인 주파수 대역을 1차 유저의 출현으로 인해 주파수 대역을 이동하고자 할 때((비워 줘야 될 때) 이미 사용하고 있던 주파수의 대역폭 크기와 앞으로 할당할(선정해 사용할) 빈 주파수의 대역폭 크기가 서로 다른 경우에 그 변화된 주파수 대역폭에 따라 통신 파라미터를 변화시키는 것이다.For example, in the present invention, when a CR user wants to shift a frequency band (which must be emptied) due to the appearance of a primary user, the CR user currently allocates (selects) the bandwidth size of the frequency that is already in use. When the bandwidth sizes of empty frequencies to be used are different, the communication parameters are changed according to the changed frequency bandwidth.
최근에 도래한 유비쿼터스 정보 시스템에서는 무선통신(전파, 라디오) 환경에서 더 많은 정보를 유저(장치)간에 주고, 받고, 공유하기 위해 주파수 할당량이 급속도로 증가하고 있다.Recently, in the ubiquitous information system, the frequency allocation is rapidly increasing to transmit, receive, and share more information among users (devices) in a wireless communication (radio, radio) environment.
그에 따라, 유비쿼터스 정보화 사회의 도래와 함께 한정된 주파수 자원에 대한 수요가 급증[주파수의 양(대역)이 한정된 반면에 주파수 사용량이 급증]함에 따라 효율적인 주파수 사용/관리 기법으로서 인지 무선(CR; Cognitive Radio, 무선 인지, 인지 라디오) 기술이 제안되었다.Accordingly, with the advent of the ubiquitous information society, the demand for limited frequency resources has soared (frequency usage has been limited while the amount of bands has been limited, but the frequency usage has soared). , Cognitive radio).
인지 무선 기술은 기존 유저(Primary User, 이하 '1차 유저'라 함)가 사용하지 않는 주파수를 CR 유저가 1차 유저에게 영향을 주지 않으면서 사용할 수 있도록 하는 기술이다. 예컨대, 인지 무선 기술은 스펙트럼 환경을 측정하여 사용하지 않는 주파수를 선정, 기존의 전파 환경과 양립하면서 통신을 하는 미래 무선통신의 핵심 기술로 각광받고 있다.Cognitive radio technology is a technology that allows a CR user to use a frequency not used by a conventional user (hereinafter referred to as a 'primary user') without affecting the primary user. For example, cognitive radio technology has been spotlighted as a core technology of future wireless communication in which a spectrum is measured and an unused frequency is selected to communicate with an existing radio environment.
인지 무선 기술은 IEEE 802.22 워킹 그룹에서 WRAN(wireless regional area network)을 응용해 표준화를 진행하고 있으며, 그 주요 세부 기술로 스펙트럼 센싱 기법(Spectrum Sensing), 동적 스펙트럼 할당 기법(DSA; Dynamic Spectrum Allocation) 등을 들 수 있다.Cognitive radio technology is being standardized by applying a wireless regional area network (WRAN) in the IEEE 802.22 working group, and its main details are spectrum sensing (Spectrum Sensing) and dynamic spectrum allocation (DSA). Can be mentioned.
특히, 인지 무선 기술에서는 동적 스펙트럼 할당 기법을 통해 CR 유저가 현재 사용되지 않는 빈 주파수를 1차 유저에게 영향을 주지 않으면서 사용할 수 있도록 CR 유저에게 동적 스펙트럼 할당을 보장하여야 한다.In particular, in cognitive radio technology, a dynamic spectrum allocation technique must guarantee dynamic spectrum allocation to a CR user so that the CR user can use an unused empty frequency without affecting the primary user.
예컨대, 인지 무선 기술은 CR 장치가 위치한 주변의 스펙트럼을 센싱하여 비어 있는 채널 정보를 사용하여 통신을 하는 기술로서, 1차 유저가 해당 주파수를 사용하는 경우에는 언제든지 1차 유저에게 간섭을 주지 않고서 다른 주파수 대역으로 옮겨서 통신을 유지한다. 이를 위해 CR 장치는 특정 주파수를 사용하는 동안에도 주기적으로 'Quiet Period(휴지 구간 또는 휴지 기간)'를 설정해 해당 주파수의 1차 유저가 현재 자신이 사용하고 있는 주파수를 사용하고자 하는지를 측정하여야 한다.For example, cognitive radio technology senses the spectrum around the CR device and communicates using empty channel information. When the primary user uses the corresponding frequency, the cognitive radio technology does not interfere with the primary user at any time. Move to the frequency band to maintain communication. To this end, the CR device should periodically set the 'Quiet Period' during the use of a specific frequency to measure whether the primary user of the frequency wants to use the frequency currently being used.
도 1은 종래기술에 따른 동적 스펙트럼 할당 알고리즘 개념을 보여주기 위한 일실시예 설명도이다.1 is an explanatory diagram for illustrating a concept of a dynamic spectrum allocation algorithm according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에서는 1차 유저가 사용하는 주파수 대역을 CR 유저가 센싱한 후에 1차 유저가 사용하지 않는 빈 주파수 대역을 찾아서 해당 주파수를 사용하며, CR 유저가 사용하던 주파수 대역을 1차 유저가 사용할 경우에 CR 유저는 다시 다른 빈 주파수 대역을 센싱한 후에 1차 유저의 방해를 주지 않도록 해당 빈 주파수를 할당하여(주파수를 선정해 사용하여) 통신을 수행한다.As shown in FIG. 1, in the prior art, a CR user senses a frequency band used by a primary user, finds an empty frequency band not used by the primary user, and uses the corresponding frequency, and a frequency used by the CR user. When the primary user uses the band, the CR user senses another empty frequency band again and allocates the corresponding empty frequency (selects and uses the frequency) so as not to disturb the primary user.
즉, CR 유저는 1차 유저가 사용하지 않는 주파수 대역을 찾아 다니면서 주파수를 사용하다가 1차 유저가 출현함(1차 유저의 존재를 센싱함)에 따라 다른 빈 주파수 대역을 찾아서 주파수를 사용함으로써, 통상의 무선 통신 기법에 비해 한정된 주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 것이다.That is, the CR user searches for a frequency band not used by the primary user and uses the frequency, and then finds another empty frequency band and uses the frequency as the primary user appears (sensing the presence of the primary user). Compared to the conventional wireless communication technique, it is possible to efficiently use limited frequency resources.
그런데, 종래기술에서는 CR 유저가 1차 유저의 출현 전까지 해당 주파수에서 통신을 하다가 1차 유저의 출현 후에 다른 주파수 대역을 센싱하고 주파수를 할당 하여 사용하게 되는데, 이때 센싱한 빈 주파수의 대역폭이 CR 유저가 현재 사용하고 있던 주파수의 대역폭과 동일하지 않는 경우가 매우 빈번한데, 동일한 통신 파라미터로 끊김없는 통신을 유지하는데 무리가 있다.However, in the prior art, the CR user communicates at a corresponding frequency until the appearance of the primary user, and then, after the appearance of the primary user, another frequency band is sensed and assigned to use the frequency, where the bandwidth of the sensed empty frequency is the CR user. Is not the same as the bandwidth of the current frequency, but it is difficult to maintain seamless communication with the same communication parameters.
예컨대, CR 유저가 이미 사용하고 있던 주파수의 대역폭 크기와 앞으로 선정해 사용할 빈 주파수의 대역폭 크기가 서로 다른 경우에, 이전의 천편 일률적인 통신 파라미터로 그 변화된 주파수 대역폭을 통해 CR 통신을 끊김없이 유지할 수 없는 문제점이 있다.For example, if the bandwidth size of the frequency already used by the CR user and the bandwidth size of the vacant frequency to be used in the future are different, the CR communication can be maintained continuously through the changed frequency bandwidth with the previous uniform uniform communication parameter. There is no problem.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 1차 유저의 출현으로 CR 장치가 주파수 센싱한 스펙트럼이 이미 사용하고 있던 주파수 대역과 다른 경우에 그 변화된 주파수 대역폭에 따라 통신 파라미터(예; 데이터율, 코딩율 등)를 조정하여 CR 통신이 끊김없이 유지되도록 하기 위한, 인지 무선 통신망에서 주파수 대역폭 변화에 따른 동적 스펙트럼 할당 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems and to meet the above demands. When the spectrum of the frequency sensing sensed by the CR device is different from the frequency band already used due to the appearance of the primary user, The present invention provides a method and apparatus for allocating dynamic spectrum according to frequency bandwidth change in a cognitive radio network to adjust the communication parameters (e.g., data rate, coding rate, etc.) according to the frequency bandwidth so that CR communication is maintained without interruption. There is this.
예컨대, 본 발명에서는 CR 유저가 현재 사용 중인 주파수 대역을 1차 유저의 출현으로 인해 주파수 대역을 이동하고자 할 때((비워 줘야 될 때) 이미 사용하고 있던 주파수의 대역폭 크기와 앞으로 할당할(선정해 사용할) 빈 주파수의 대역폭 크기가 서로 다른 경우에 그 변화된 주파수 대역폭에 따라 통신 파라미터를 변화시 키는 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.For example, in the present invention, when a CR user wants to shift a frequency band (which must be emptied) due to the appearance of a primary user, the CR user currently allocates (selects) the bandwidth size of the frequency that is already in use. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for changing a communication parameter according to the changed frequency bandwidth when the bandwidth sizes of empty frequencies to be used are different.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 인지 무선 통신망(CR; Cognitive Radio)에서 동적 스펙트럼 할당 방법에 있어서, 주파수 스펙트럼을 센싱한 결과로 현재 사용 중인 주파수 대역의 해당 1차 유저가 검출되면 앞으로 사용할 빈 주파수 대역을 선정하는 단계; 상기 현재 사용 중인 주파수의 대역폭 크기와, 상기 선정한 빈 주파수의 대역폭 크기를 서로 비교하는 단계; 상기 주파수 대역폭 크기 비교 결과에 따라 현재 설정된 통신 파라미터의 값을 조정하는 단계; 및 상기 조정한 통신 파라미터로 상기 선정한 빈 주파수 대역을 통해 CR 통신을 수행하는 단계를 포함한다.The method of the present invention for achieving the above object is, in the dynamic spectrum allocation method in a Cognitive Radio (CR), if the primary user of the current frequency band is detected as a result of sensing the frequency spectrum Selecting an empty frequency band for future use; Comparing the bandwidth size of the currently used frequency with the bandwidth size of the selected empty frequency; Adjusting a value of a communication parameter that is currently set according to the frequency bandwidth comparison result; And performing CR communication through the selected empty frequency band using the adjusted communication parameter.
한편, 본 발명의 장치는, 인지 무선 통신망(CR; Cognitive Radio)에서 동적 스펙트럼 할당 장치에 있어서, 주파수 스펙트럼을 센싱하여 현재 사용 중인 주파수 대역의 해당 1차 유저를 검출하는 스펙트럼 센싱부; 상기 스펙트럼 센싱부에서 1차 유저를 검출함에 따라 앞으로 사용할 빈 주파수 대역을 선정하는 주파수 선정부; 상기 주파수 선정부에서 선정한 빈 주파수의 대역폭 크기와, 상기 현재 사용 중인 주파수의 대역폭 크기를 비교하는 주파수 대역폭 비교부; 상기 주파수 대역폭 비교부에서 비교한 주파수 대역폭 크기 비교 결과에 따라 현재 설정된 통신 파라미터의 값을 조정하는 통신 파라미터 조정부; 및 상기 통신 파라미터 조정부에서 조정한 통신 파라미터로 상기 선정한 빈 주파수 대역을 통해 CR 통신을 수행하는 CR 통신 수행부를 포함한다.On the other hand, the apparatus of the present invention, a dynamic spectrum allocation apparatus in a cognitive radio (CR) Cognitive Radio, the spectrum sensing unit for sensing the frequency spectrum to detect the corresponding primary user of the currently used frequency band; A frequency selecting unit which selects an empty frequency band to be used in the future according to the detection of the primary user by the spectrum sensing unit; A frequency bandwidth comparing unit comparing the bandwidth size of the empty frequency selected by the frequency selecting unit with the bandwidth size of the currently used frequency; A communication parameter adjusting unit adjusting a value of a communication parameter currently set according to a frequency bandwidth comparison result compared by the frequency bandwidth comparing unit; And a CR communication performing unit performing CR communication through the selected empty frequency band as a communication parameter adjusted by the communication parameter adjusting unit.
상기와 같은 본 발명은 대역폭 가변적인 동적 스펙트럼 할당, 통신 파라미터 조정을 통해 CR 통신이 끊어지지 않도록 유지시켜 주고(seamless CR 통신 보장), 주파수 사용 효율성, 데이터 송수신 효율성, QoS를 보장할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above has the effect of maintaining the CR communication is not interrupted (bandwidth guarantee secure) through dynamic bandwidth allocation, bandwidth adjustment of the variable, guaranteeing the frequency usage efficiency, data transmission and reception efficiency, QoS have.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It can be easily carried out. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
도 2는 본 발명에서 제시하는 가변 주파수 대역폭 동적 스펙트럼 할당 알고리즘 개념을 보여주기 위한 일실시예 설명도이고, 도 3은 본 발명에 따른 인지 무선 통신망에서 주파수 대역폭 변화에 따른 동적 스펙트럼 할당 방법에 대한 일실시예 흐름도이다. 이하, 본 발명의 이해를 도모하고자 도 2와 도 3을 함께 참조하여 그 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of a variable frequency bandwidth dynamic spectrum allocation algorithm according to the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating a dynamic spectrum allocation method according to a change of a frequency bandwidth in a cognitive wireless communication network according to the present invention. Example flow chart. Hereinafter, the preferred embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3 in order to understand the present invention.
본 발명의 '인지 무선 통신망에서 주파수 대역폭 변화에 따른 동적 스펙트럼 할당 방법'은 '가변 주파수 대역폭 동적 스펙트럼 할당 방법' 또는 '대역폭 가변적인 동적 스펙트럼 할당 방법'으로도 정의할 수 있으며, 이하 본 발명에서 제시하는 알고리즘을 '가변 주파수 대역폭 동적 스펙트럼 할당 알고리즘(본 알고리즘)'이라 정의하기로 한다.The dynamic spectrum allocation method according to the change of the frequency bandwidth in the cognitive wireless communication network of the present invention may also be defined as a variable frequency bandwidth dynamic spectrum allocation method or a variable bandwidth dynamic spectrum allocation method. An algorithm that is defined as 'variable frequency bandwidth dynamic spectrum allocation algorithm' (this algorithm) will be defined.
본 발명에서는 1차 유저(Primary User)의 출현으로 CR 장치(예컨대 CR 유저, 이하, 'CR 장치'라 함)가 주파수 센싱한 스펙트럼이 이미 사용하고 있던 주파수 대역과 다른 경우에 그 변화된 주파수 대역폭에 따라 통신 파라미터(예; 데이터율, 코딩율 등)를 조정하여 CR 통신이 끊김없이 유지되도록 하는 것이다.In the present invention, the appearance of the primary user (primary user) due to the frequency spectrum of the CR device (for example, CR user, hereinafter referred to as the 'CR device') is different from the frequency band that is already used to the changed frequency bandwidth As such, the communication parameters (eg, data rate, coding rate, etc.) are adjusted to maintain the CR communication without interruption.
예컨대, 본 발명에서는 CR 장치가 현재 사용 중인 주파수 대역을 1차 유저의 출현으로 인해 주파수 대역을 이동하고자 할 때((비워 줘야 할 때) 이미 사용하고 있던 주파수의 대역폭 크기와 앞으로 할당할(선정해 사용할) 빈 주파수의 대역폭 크기가 서로 다른 경우에 그 변화된 주파수 대역폭에 따라 통신 파라미터를 변화시키는 것이다.For example, in the present invention, when the CR device wants to shift the frequency band currently used (by emptying it) due to the appearance of the primary user, the CR device allocates the bandwidth size of the frequency that is already in use and forwards it. When the bandwidth sizes of empty frequencies to be used are different, the communication parameters are changed according to the changed frequency bandwidth.
그리고, 도 2와 같이 본 발명에서는 CR 장치가 앞으로 자신이 사용할 주파수 를 할당하는데 있어 적어도 하나의(다수의) 서로 다른 빈 주파수 채널을 선정해 사용하며, 이와 같이 할당되는(선정해 사용하는) 서로 다른 채널의 각 빈 주파수 대역폭은 시간적, 공간적으로 그 크기가 서로 다른 것이 바람직하다.In the present invention, as shown in FIG. 2, the CR device selects and uses at least one (multiple) different empty frequency channels in allocating frequencies to be used by the CR devices. Preferably, each bin frequency bandwidth of different channels is different in size both temporally and spatially.
이러한 본 발명은 인지 무선 기술의 스펙트럼 센싱 기법을 사용하나, 동적 스펙트럼 할당에 있어 주파수 대역폭 변화를 고려한 것으며, 특히 할당되는 주파수 대역폭이 항상 일정하지 않고 기존의 1차 유저에 따라 그 주파수 대역폭이 바뀌게 되는 것이다.The present invention uses the spectral sensing technique of cognitive radio technology, but considers the change of the frequency bandwidth in the dynamic spectrum allocation, and in particular, the allocated frequency bandwidth is not always constant and the frequency bandwidth is changed according to the existing primary user. Will be.
한편, 본 발명의 CR 장치는 단말기, 중계기, 기지국, 시스템 등과 같이 특정 기기에 한정되지는 않으며, 무선 통신망 상의 고정형, 이동성을 갖는 어떠한 기기도 모두 포함됨을 밝혀둔다. 그럼, CR 장치에서 수행되는 본 발명의 알고리즘에 대해 도 3을 참조해 설명하기로 한다.Meanwhile, the CR device of the present invention is not limited to a specific device such as a terminal, a repeater, a base station, a system, and the like, and any device having a fixed and mobile device on a wireless communication network is included. Next, the algorithm of the present invention performed in the CR device will be described with reference to FIG. 3.
CR 장치에서는 주기적으로 휴지 기간(Quiet Period)이 도래하면 주파수 스펙트럼을 센싱하여 현재 자신이 사용 중인 주파수 대역에 관한 1차 유저의 출현 여부를 확인한다(201, 202).In the CR device, when the Quiet Period arrives periodically, the CR device senses the frequency spectrum and checks whether a primary user appears in relation to the frequency band currently being used (201, 202).
상기 주파수 스펙트럼 센싱 결과로 현재 자신이 사용 중인 주파수 대역의 해당 1차 유저가 검출되면(203), CR 장치에서는 현재 사용 중인 주파수 대역을 1차 유저를 위해 비워 주고, 앞으로 자신이 사용할 적어도 하나의 서로 다른 빈 주파수 채널을 선정한다(204). 이와 같이 선정한 서로 다른 채널의 각 빈 주파수 대역폭은 시간적, 공간적으로 그 크기가 서로 다를 수 있다.As a result of the frequency spectrum sensing, when the corresponding primary user of the frequency band currently being used is detected (203), the CR device empties the frequency band currently being used for the primary user, and at least one other user to use in the future. Another empty frequency channel is selected (204). Each bin frequency bandwidth of the selected different channels may be different in size in time and space.
그런후, CR 장치에서는 이미 사용하고 있던 주파수(현재 자신이 사용 중이었 던 주파수)의 대역폭 크기[BA]와, 상기 선정한(사용하고자 하는) 빈 주파수의 대역폭 크기[BP]를 서로 비교한다(205).The CR device then compares the bandwidth size [B A ] of the frequency already in use (the frequency it is currently using) with the bandwidth size [B P ] of the selected (to be used) empty frequency. (205).
상기 주파수 대역폭 크기 비교 결과, 상기 선정한 빈 주파수 대역폭 크기가 이미 사용하고 있던 주파수 대역폭 크기와 동일하면 CR 장치에서는 현재 설정된 통신 파라미터(기존 주파수 대역에서 사용하던 통신 파라미터)[예; 데이터율, 코딩율 등]의 값을 그대로 유지하고서(206), 이 통신 파라미터로 상기 선정한 빈 주파수를 통해 CR 통신을 수행한다(209).As a result of comparing the frequency bandwidth size, if the selected empty frequency bandwidth size is the same as the already used frequency bandwidth size, the CR device currently sets a communication parameter (communication parameter used in the existing frequency band) [Example; Data rate, coding rate, etc.] are maintained as is (206), and CR communication is performed through the selected free frequency with this communication parameter (209).
한편 상기 주파수 대역폭 크기 비교 결과, 상기 선정한 빈 주파수 대역폭 크기가 이미 사용하고 있던 주파수 대역폭 크기보다 작으면 CR 장치에서는 현재 설정된 통신 파라미터(기존 주파수 대역에서 사용하던 통신 파라미터)[예; 데이터율, 코딩율 등]의 값을 낮추고서(207), 이 낮춘 통신 파라미터로 상기 선정한 빈 주파수를 통해 CR 통신을 수행한다(209).On the other hand, if the frequency bandwidth size comparison result indicates that the selected empty frequency bandwidth size is smaller than the frequency bandwidth size already in use, the CR device currently sets communication parameters (communication parameters used in the existing frequency band) [Example; Data rate, coding rate, etc.] is lowered (207), and CR communication is performed through the selected free frequency with this lowered communication parameter (209).
한편 상기 주파수 대역폭 크기 비교 결과, 상기 선정한 빈 주파수 대역폭 크기가 이미 사용하고 있던 주파수 대역폭 크기보다 크면 CR 장치에서는 현재 설정된 통신 파라미터(기존 주파수 대역에서 사용하던 통신 파라미터)[예; 데이터율, 코딩율 등]의 값을 높이고서(208), 이 높인 통신 파라미터로 상기 선정한 빈 주파수를 통해 CR 통신을 수행한다(209).On the other hand, if the frequency bandwidth size comparison result indicates that the selected empty frequency bandwidth size is larger than the frequency bandwidth size already in use, the CR device currently sets a communication parameter (communication parameter used in the existing frequency band) [Example; Data rate, coding rate, etc.] is increased (208), and the CR communication is performed through the selected empty frequency using the increased communication parameter (209).
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 이미 사용하고 있던 주파수의 대역폭과 앞으로 사용할 빈 주파수의 대역폭의 크기 변화에 따라 통신 파라미터를 조정 하는데, 이러한 통신 파라미터는 데이터 변조, 데이터 복조 등에 사용되는 데이터율, 코딩율 등이며, 이러한 통신 파라미터 변화를 통해 CR 통신이 끊어지지 않도록 유지시켜 주고(seamless CR 통신 보장), 주파수 사용 효율성, 데이터 송수신 효율성, QoS를 보장할 수 있는 것이다.As described above, in the present invention, the communication parameters are adjusted according to the change of the bandwidth of the frequency already used and the bandwidth of the vacant frequency to be used. Such communication parameters are data rate, coding rate, etc. used for data modulation, data demodulation, etc. Through this communication parameter change, the CR communication can be maintained without interruption (seamless CR communication guarantee), and the frequency use efficiency, data transmission / reception efficiency, and QoS can be guaranteed.
또한, 본 발명에서는 통신 파라미터의 값을 이미 사용하고 있던 주파수 대역폭 크기와 앞으로 사용할 빈 주파수 대역폭 크기간의 비율에 따라 조정하는 것이 바람직하다.Further, in the present invention, it is preferable to adjust the value of the communication parameter according to the ratio between the frequency bandwidth size already used and the empty frequency bandwidth size to be used in the future.
즉, 이미 사용하고 있던 주파수 대역폭 크기로 10[Mbps]의 데이터 전송이 가능하고, 앞으로 사용할 빈 주파수 대역폭 크기로 20[Mbps]의 데이터 전송이 가능한 경우에는[이미 사용하고 있던 주파수 대역폭 크기와 앞으로 사용할 빈 주파수 대역폭 크기간의 비율이 1:2], 앞으로 사용할 빈 주파수 대역에서의 데이터율을 이미 사용하고 있던 주파수 대역에서의 데이터율보다 2배 만큼 높이는 것(즉 데이터율을 20[Mbps]가 되도록 설정)이 바람직하다. 예컨대, 앞으로 사용할 빈 주파수 대역폭 크기가 이미 사용하고 있던 주파수 대역폭 크기보다 크면 데이터를 좀 더 많이 빠르게 보낼 수 있는 장점을 살릴 수 있으며, 전송 데이터량이 커짐에 따라 정보를 많이 보낼 수 있는 것이다.That is, if 10 [Mbps] data transmission is possible with the frequency bandwidth size already in use, and 20 [Mbps] data transmission is possible with the empty frequency bandwidth size to be used in the future [[the frequency bandwidth already used and future use]. The ratio between the free frequency bandwidth sizes is 1: 2], and the data rate in the free frequency band to be used is twice as high as the data rate in the frequency band already used (that is, the data rate is set to 20 [Mbps]). Is preferred. For example, if the frequency bandwidth to be used in the future is larger than the frequency bandwidth already used, the advantage of sending data more quickly can be utilized, and as the amount of data transmitted increases, a lot of information can be sent.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서 앞으로 사용할 빈 주파수 대역폭 크기가 이미 사용하고 있던 주파수 대역폭 크기보다 큰 경우에, 현재 설정된 통신 파라미터(기존 주파수 대역에서 사용하던 통신 파라미터)[예; 데이터율, 코딩율 등]의 값을 높이지 않고서, 즉 정보를 효과적으로 정확하게 보낼 수 있도록 하기 위해 현재 설정된 통신 파라미터의 값을 그대로 유지한 상태로 상기 선정한 빈 주파수를 통해 데이터를 연속적으로 전송할 수도 있다.On the other hand, as another embodiment of the present invention, when the empty frequency bandwidth size to be used is larger than the frequency bandwidth size already used, the currently set communication parameter (communication parameter used in the existing frequency band) [Example; It is also possible to continuously transmit data through the selected empty frequency without increasing the value of data rate, coding rate, etc., that is, keeping the value of the currently set communication parameter as it is so as to effectively send information accurately.
예를 들어, 10[Mbps]를 보낼 수 있는 대역폭에서 20[Mbps]를 보낼 수 있는 대역폭으로 이동할 경우에, 데이터율을 증가시켜 초당 20[MB]를 한꺼번에 전송할 수 있지만, 초당 10[MB]씩 나누어서 연속해서 전송하면 이전 주파수의 처리율(throughput)과 동일하면서도 주파수 채널 상의 에러 환경에 강인한 CR 통신을 보장할 수 있는 것이다.For example, if you move from 10 [Mbps] bandwidth to 20 [Mbps] bandwidth, you can increase the data rate and send 20 [MB] per second at once, but 10 [MB] per second. If the transmission is divided in succession, it is possible to guarantee the CR communication that is equal to the throughput of the previous frequency but robust to the error environment on the frequency channel.
한편, 전술한 본 발명을 CR 장치에 하드웨어적으로 또는 소프트웨어적으로 구현할 수 있다. 즉, 본 발명의 '주파수 대역폭 변화에 따른 동적 스펙트럼 할당 장치'는 스펙트럼 센싱부, 주파수 선정부, 주파수 대역폭 비교부, 통신 파라미터 조정부 및 CR 통신 수행부를 포함한다.Meanwhile, the above-described present invention can be implemented in hardware or software in a CR device. That is, the 'dynamic spectrum allocation apparatus according to the change of the frequency bandwidth' of the present invention includes a spectrum sensing unit, a frequency selecting unit, a frequency bandwidth comparing unit, a communication parameter adjusting unit, and a CR communication performing unit.
상기 스펙트럼 센싱부는 주파수 스펙트럼을 센싱하여 현재 사용 중인 주파수 대역의 해당 1차 유저를 검출하며, 상기 주파수 선정부는 스펙트럼 센싱부에서 1차 유저를 검출함에 따라 앞으로 사용할 빈 주파수 대역을 선정하며, 상기 주파수 대역폭 비교부는 주파수 선정부에서 선정한 빈 주파수의 대역폭 크기와 상기 현재 사용 중인 주파수의 대역폭 크기를 비교하며, 상기 통신 파라미터 조정부는 주파수 대역폭 비교부에서 비교한 주파수 대역폭 크기 비교 결과에 따라 현재 설정된 통신 파라미터(예; 데이터 변조 또는 데이터 복조에 관한 데이터율, 코딩율 등)의 값을 조정하며, 상기 CR 통신 수행부는 통신 파라미터 조정부에서 조정한 통신 파라미터 로 상기 선정한 빈 주파수 대역을 통해 CR 통신을 수행한다.The spectrum sensing unit senses a frequency spectrum to detect a corresponding primary user of a currently used frequency band, and the frequency selecting unit selects an empty frequency band to be used in the future as the primary sensing is detected by the spectrum sensing unit, and the frequency bandwidth The comparison unit compares the bandwidth size of the empty frequency selected by the frequency selecting unit with the bandwidth size of the currently used frequency, and the communication parameter adjusting unit compares the currently set communication parameter according to the frequency bandwidth size comparison result compared by the frequency bandwidth comparing unit. The CR communication execution unit performs CR communication through the selected empty frequency band using a communication parameter adjusted by the communication parameter adjusting unit.
또한, 상기 주파수 선정부는 적어도 하나의 서로 다른 빈 주파수 채널을 선정하며, 여기서 선정한 서로 다른 채널의 각 빈 주파수의 대역폭은 시간적, 공간적으로 그 크기가 서로 다른 것이 바람직하다.In addition, the frequency selector selects at least one different empty frequency channel, and the bandwidth of each empty frequency of the selected different channel is preferably different in size in time and space.
또한, 상기 통신 파라미터 조정부는 상기 선정한 빈 주파수 대역폭 크기와 상기 현재 사용 중인 주파수 대역폭 크기간의 비율에 따라 현재 설정된 통신 파라미터의 값을 그대로 유지하거나, 낮추거나, 높이며, 이에 대해서는 도 3을 참조해 설명했기에 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.In addition, the communication parameter adjusting unit maintains, decreases, or increases the value of the currently set communication parameter according to a ratio between the selected empty frequency bandwidth size and the currently used frequency bandwidth size, which has been described with reference to FIG. 3. The detailed description thereof will be omitted.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 통신 파라미터 조정부는 상기 선정한 빈 주파수 대역폭 크기가 상기 현재 사용 중인 주파수 대역폭 크기보다 크면 상기 현재 설정된 통신 파라미터의 값을 그대로 유지하며, 이러한 경우에 있어 CR 통신 수행부는 상기 유지한 통신 파라미터의 값으로 상기 선정한 빈 주파수 대역을 통해 데이터를 나누어서 연속적으로 전송하는 것이 바람직하다.Meanwhile, as another embodiment of the present invention, the communication parameter adjusting unit maintains the value of the currently set communication parameter if the selected empty frequency bandwidth is larger than the currently used frequency bandwidth, and performs CR communication in this case. The unit preferably transmits data continuously by dividing data through the selected empty frequency band by the value of the maintained communication parameter.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.On the other hand, the method of the present invention as described above can be written in a computer program. And the code and code segments constituting the program can be easily inferred by a computer programmer in the art. In addition, the written program is stored in a computer-readable recording medium (information storage medium), and read and executed by a computer to implement the method of the present invention. The recording medium may include any type of computer readable recording medium.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.
도 1은 종래기술에 따른 동적 스펙트럼 할당 알고리즘 개념을 보여주기 위한 일실시예 설명도.1 is a diagram illustrating an exemplary embodiment of a dynamic spectrum allocation algorithm according to the related art.
도 2는 본 발명에서 제시하는 가변 주파수 대역폭 동적 스펙트럼 할당 알고리즘 개념을 보여주기 위한 일실시예 설명도.2 is a diagram illustrating an embodiment of a variable frequency bandwidth dynamic spectrum allocation algorithm according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 인지 무선 통신망에서 주파수 대역폭 변화에 따른 동적 스펙트럼 할당 방법에 대한 일실시예 흐름도.3 is a flowchart illustrating a method for dynamically allocating a spectrum according to a change in frequency bandwidth in a cognitive wireless communication network according to the present invention.
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