KR20120039626A

KR20120039626A - 코그니티브 무선통신에 있어서의 정보 공유 방법, 코그니티브 무선통신 디바이스, 및 코그니티브 무선통신 시스템

Info

Publication number: KR20120039626A
Application number: KR1020127000986A
Authority: KR
Inventors: 요하네 알렘세게드 데메시; 하 응우옌 트란; 첸 선; 히로시 하라다
Original assignee: 도쿠리츠 교세이 호진 죠호 츠신 켄큐 키코
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2012-04-25
Also published as: CN102484795A; CN102484795B; JP2011023840A; US8831520B2; WO2011007539A1; EP2456250A4; JP5610333B2; EP2456250A1; US20120135772A1

Abstract

본 발명의 코그니티브 무선통신에 있어서의 정보 공유 방법에서는, 우선, 복수의 무선통신 디바이스간에 이용 가능한 공통 채널을 검출한다. 계속하여, 검출된 공통 채널을 이용하여, 복수의 무선통신 디바이스간에 센싱 정보나 센싱 제어 정보를 공유한다.

Description

코그니티브 무선통신에 있어서의 정보 공유 방법, 코그니티브 무선통신 디바이스, 및 코그니티브 무선통신 시스템{Information Sharing Method in Cognitive Radio Communication, Cognitive Radio Communication Device, and Cognitive Radio Communication System}

본 발명은, 코그니티브 무선통신에 있어서의 정보 공유 방법, 코그니티브 무선통신 디바이스, 및 코그니티브 무선통신 시스템 등에 관한 것이며, 특히, 코그니티브 무선통신이 확립되기 전에 복수의 코그니티브 무선통신 디바이스간에 센싱 정보나 센싱 제어 정보를 공유하기 위한 정보 공유 방법, 및, 상기 정보 공유 방법에 의해 정보 공유가 가능한 코그니티브 무선통신 디바이스, 및 코그니티브 무선통신 시스템 등에 관한 것이다.

복수의 무선통신 디바이스 간에는 무선통신을 한다. 무선통신을 수행하기 위하여는, 무선통신 서비스마다 주파수대역을 할당된다. 그러나, 현재는, 무선통신 서비스의 수가 많아진 결과, 신규 무선통신 서비스나 신규 무선통신용 애플리케이션에 대해서, 다른 주파수대역을 할당하는 것이 곤란해지고 있다. 즉, 무선통신 서비스는 포화 상태에 있다.

이와 같이, 현재는, 무선통신 서비스는 포화 상태에 있으나, 실제로는, 거의 이용되어 있지 않은 주파수대역이 있는 것이 알려져 있다. 이것은, 무선 스펙트럼이 효율적으로 이용되어 있지 않은 것을 나타내고 있다.

그래서, 무선 스펙트럼의 효율적인 이용을 촉진하기 위하여, 2002년에, 연방 통신 위원회(FCC：Federal　Communication　Commission)는, 라이센스 되어 있지 않은 무선통신 서비스가, 이용되고 있지 않은 주파수대역에 액세스하는 것을 용인하는 취지의 서면을 공개했다. 또한 이 서면은, 주파수 정책 전문 조사회(SPTF：Spectrum　Policy　Task　Force)에 의해서 준비된 것이다. 그러한 시나리오에 기초하여 개량되어 온 무선통신의 일례가, 코그니티브 무선통신(cognitive radio communicaiton)이다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조.).

코그니티브 무선통신 시스템에서는, 데이터 통신(통신 링크)을 확립하기 위한 처리를 한다. 구체적으로는, 우선, 스펙트럼 센싱이 특별한 무선 주파수 범위에 걸쳐서 행해진다. 계속하여, 스펙트럼 센싱의 결과에 기초하여, 스펙트럼의 이용 상황을 분석한다. 그리고, 코그니티브 무선통신 시스템을 구성하는 구성요소(노드) 간에, 정보교환을 한다. 교환되는 정보로서는, 센싱 정보나, 센싱 제어 정보가 있다. 여기서, 이들 노드는, 스스로 센싱을 실시하여 센싱 정보를 생성하든지, 또는 다른 노드로부터 센싱 정보를 획득할 수 있다. 이와 같이 하여, 각 노드는 다른 노드와 센싱 정보를 공유한다. 이에 따라, 센싱의 질이 높아지게 된다. 그 후, 코그니티브 무선통신 시스템에 있어서 데이터 통신에 이용되는 주파수대역을 결정한다. 이에 따라, 데이터 통신이 가능해진다.

그러나, 코그니티브 무선 시스템의 각 노드는, 센싱이 될 때까지는, 데이터 통신에 이용하는 채널을 파악할 수 없다. 따라서, 각 노드는, 센싱 정보나 센싱 제어 정보를 공유하기 위하여, 어느 채널을 이용해야할 것인가에 대해서도 파악할 수 없다.

특개 2007-088940호 공보(일본)

그래서, 본 발명은, 복수의 코그니티브 무선통신 디바이스 간에서, 효율적이고 또한 효과적으로, 센싱 정보나 센싱 제어 정보의 교환을 할 수 있는 코그니티브 무선통신에 있어서의 정보 공유 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 상기 정보 공유 방법에 의해, 센싱 정보나 센싱 제어 정보의 공유가 가능한 코그니티브 무선통신 디바이스, 및 코그니티브 무선통신 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 측면은, 코그니티브 무선통신에 있어서의 정보 공유 방법에 관한 것이다. 이 정보 공유 방법에서는, 검출 단계와 정보 공유 단계가 실행된다. 검출 단계는, 코그니티브 무선통신용의 통신 링크가 확립되기 전에(예를 들면, 센싱 기간에), 실행되는 단계다. 이 검출 단계에서는, 복수의 무선통신 디바이스간에 이용 가능한 공통 채널이 검출된다. 그리고, 정보 공유 단계에서는, 이 공통 채널을 이용하여, 복수의 무선통신 디바이스간에 센싱 정보나 센싱 제어 정보가 공유된다. 이와 같이 공유 채널을 이용함으로써, 센싱 정보나 센싱 제어 정보의 교환을 효율적 또한 효과적으로 실시할 수 있다. 또한 무선통신 디바이스는, 무선통신 가능한 장치의 일부라도 좋고, 무선통신 가능한 장치 그 자체라도 좋다. 또한, 복수의 무선통신 디바이스는, 예를 들면 데이터 어카이브(archive)(DA)를 포함하고 있어도 좋다. 이 데이터 어카이브(DA)에는, 센싱 정보나 센싱 제어 정보가 기억된다. 또한, 이 데이터 어카이브(DA)는, 다른 무선통신 디바이스(예를 들면, 코그니티브 엔진(CE))에 센싱 정보를 송신하거나 다른 무선통신 디바이스(예를 들면, 스펙트럼 센서)에 센싱 제어 정보를 송신하거나 하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 다른 측면에서는, 복수의 무선통신 디바이스가 스펙트럼 센서를 포함하고 있다. 이 스펙트럼 센서는, 통신 링크가 확립되기 전에 스펙트럼 센싱을 행하기 위한 것이다. 이 경우, 상기 정보 공유 방법은, 부가하여 센싱 단계를 포함하게 된다. 이 센싱 단계에서는, 스펙트럼 센서가 스펙트럼 센싱을 실시한다. 이에 따라, 센싱 정보를 얻을 수 있다. 그리고, 상기 정보 공유 단계에서는, 스펙트럼 센서가, 상기 센싱 단계에서 얻을 수 있던 센싱 정보를, 상기 공통 채널을 이용하여, 다른 무선통신 디바이스에 송신한다. 이에 따라, 복수의 무선통신 디바이스간에 센싱 정보를 공유하는 것이 가능해진다.

더욱이, 본 발명의 다른 측면에서는, 복수의 무선통신 디바이스는, 코그니티브 엔진 또는 데이터 어카이브를 포함하고 있다. 여기서, 코그니티브 엔진은, 스펙트럼 센서에 의한 센싱을 제어하기 위한 센싱 제어 정보를 생성하기 위한 것이다. 또한, 데이터 어카이브는, 코그니티브 엔진이 생성한 센싱 제어 정보 및 스펙트럼 센서가 취득한 센싱 정보를 기억 또는 보존하고, 또한 다른 무선통신 디바이스에 센싱 제어 정보 및 센싱 정보를 제공하기 위한 것이다. 이 경우, 상기 센싱 단계에서는, 스펙트럼 센서가, 상기 공통 채널을 개재하여(통하여) 취득한 센싱 제어 정보에 따라, 스펙트럼 센싱을 실시한다. 이와 같이 센싱 제어 정보도 공유함으로써, 효과적인 처리를 실시하는 것이 가능하게 된다. 또한, 코그니티브 엔진(CE)이나 데이터 어카이브(DA)는, 스펙트럼 센서가 얻은 센싱 정보를 기억 또는 보존하도록 구성되어 있다. 즉, 코그니티브 엔진(CE)이나 데이터 어카이브(DA)는, 스펙트럼 센서의 클라이언트로서 기능하는 디바이스의 일례이다.

또한, 본 발명의 다른 측면에서는, 복수의 무선통신 디바이스는, 정보를 보존하기 위한 데이터 어카이브와 상기 데이터 어카이브에 보존된 정보를 읽어내기가능한 코그니티브 엔진을 포함하고 있다. 이 경우, 상기 정보 공유 단계에서는, 스펙트럼 센서가, 센싱 단계에서 얻어진 센싱 정보를, 상기 공통 채널을 이용하고, 데이터 어카이브에 송신함으로써, 상기 데이터 어카이브에 보존시킨다. 이에 따라, 예를 들면, 코그니티브 엔진은, 데이터 어카이브에 보존된 센싱 정보를 모니터링 하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 다른 측면에서는, 상기 검출 단계에서는, 상기 공통 채널이, ISM 밴드의 주파수 슬롯으로부터 검출된다. ISM 밴드는, 코그니티브 무선통신에 적절한 주파수대역이다. 그리고, 이 측면에 의하면, 통신 링크가 확립되기 전에도 이용되게 되므로, ISM 밴드를 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 제2의 측면은, 상기 정보 공유 방법에 의해 정보 공유가 가능한 코그니티브 무선통신 디바이스에 관한 것이다. 구체적으로는, 이 측면과 관련되는 코그니티브 무선통신 디바이스는, 코그니티브 무선통신용의 통신 링크가 확립되기 전에 검출된 채널을 이용하여, 다른 무선통신 디바이스간에서 정보를 공유하는 것이 가능한 디바이스이다. 게다가 본 발명의 제3 측면은, 제2 측면과 관련되는 코그니티브 무선통신 디바이스를 복수 포함하는 코그니티브 무선통신 시스템이다. 이들 제2및 제3의 측면에 의해서도, 상기 제1 측면과 동등의 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명에 의하면, 복수의 코그니티브 무선통신 디바이스간에 효율적 또한 효과적으로 정보교환을 할 수 있다. 본 발명에 의하면, 화이트 스페이스로 불리는 비사용 스펙트롤(spectrum)을 찾아내고, 이것을 데이터 통신에 이용하기 위해, 특별히 다른 매체(예를 들어, 센서와 센서의 클라이언트) 간에서의 센싱 정보 및 센싱 제어 정보의 교환에 유효하다. 센싱 제어 정보의 예는, 예를 들면, WO2008－086243호 팜플렛에 개시되어 있다.

도 1은, 본 발명의 코그니티브 무선통신 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보이는 도면이다.
도 2는, 도 1에 있어서의 스펙트럼 센서의 구조를 나타내는 블럭도이다.
도 3은, 도 1의 무선통신 시스템을 구성하는 복수의 구성요소의 관계를 모식적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 스펙트럼 센서 및 그 클라이언트의 ISO 모델을 나타내는 도면이다.
도 5는, 도 1의 무선통신 시스템에 의해서 실시되는 통신 방법의 처리 순서를 나타내는 플로차트(flow chart)이다.

이하, 도면을 이용하여 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다. 그러나, 이하 설명하는 형태는 어느 한 예이며, 당업자에게 있어서 자명한 범위에서 적당 수정할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 코그니티브 무선통신 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보이는 도다.

도 1에 나타내는 코그니티브 무선통신 시스템(100)은, 복수의 무선통신 디바이스를 포함하고 있다. 그리고, 코그니티브 무선통신 시스템(100)에서는, 복수의 무선통신 디바이스 사이에서, 코그니티브 무선통신에 의한 데이터 통신을 한다.

구체적으로는, 코그니티브 무선통신 시스템(100)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 프라이머리 시스템용의 기지국(10)과, 세컨드리 시스템용의 기지국(15)과, 프라이머리 유저로서의 무선통신 디바이스(20)와, 세컨드리 유저로서의 무선통신 디바이스(30, 31)와 스펙트럼 센서(40)와, 데이터 어카이브(data archive, 50)를 구성요소로서 포함한다. 또한 데이터 어카이브(40)도, 스펙트럼 센서(50)도 무선통신 디바이스로서 동작할 수 있다.

코그니티브 무선통신 시스템(100)의 구성요소는, 서로 무선통신 가능하게 구성되어 있으며, 이에 따라, 무선 네트워크(1)를 형성하고 있다. 바꾸어 말하면, 코그니티브 무선통신 시스템(100)의 구성요소는, 무선 네트워크(1)에 접속되고 있다. 또한, 코그니티브 무선통신 시스템(100)은, 인터넷 백본(Internet backbone, 3)을 포함하고 있으며, 이에 따라, 각 구성요소는, 무선 네트워크(1)를 통하여 인터넷에 접속 가능할 수 있다. 인터넷 백본(3)의 일례는, 공중 교환 전화망(PSTN：Public　Switched　Telephone　Network)이다.

또한, 도 1에는, 다른 무선통신 시스템의 세컨드리 시스템용의 기지국(15＇)도 나타나 있다. 이 기지국(15＇)은, 무선통신 시스템(100)에 있어서 무선 네트워크(1)를 통한 무선통신이 가능한 에리어(area)의 범위(통신 가능 범위)의 외측에 배치되어 있다. 이 기지국(15＇)도, 무선통신 시스템(100)의 통신 가능 범위내의 무선통신 디바이스(예를 들면, 기지국(15))와 통신 가능하며 세컨드리 유저로서 동작할 수 있다. 따라서, 이러한 세컨드리 유저도 코그니티브 무선통신 디바이스(100)의 구성요소의 일례이다.

프라이머리 시스템용의 기지국(10)과 세컨드리 시스템용의 기지국(15)은 서로, 유선 또는 무선을 통하여 접속되어 있으며, 서로 정보를 송수신할 수 있다. 세컨드리 시스템용의 기지국(15)에는, 코그니티브 엔진(CE, 15a)이 탑재되어 있다. 여기서, 코그니티브 엔진(CE, 15a)은, 다른 무선통신 디바이스간에 코그니티브 무선통신을 하기 위한 제어장치이며, 기지국(10)과의 사이에서, 무선 네트워크(1)을 통한 직접적인 무선통신을 가능케 한다. 또한, 코그니티브 엔진(CE, 15a)은, 한 쌍의 무선통신 디바이스가 코그니티브 무선통신을 할 때에, 그들 무선통신 디바이스가 이용해야 할 주파수대역을 특정하는 동시에, 특정한 주파수대역을 이용하여 무선통신을 하도록 한 쌍의 무선통신 디바이스의 쌍방으로 제어 신호를 송신하기 위한 것이다.

무선통신 디바이스(20)는, 기지국(10, 15)과의 사이에서, 무선 네트워크(1) 또는 인터넷 백본(3)을 통하여 데이터의 송수신을 수행하는 것이 가능하다.

무선통신 디바이스(30, 31)는, 모두, 무선통신 디바이스(20)와 같이, 기지국(10, 15)와의 사이에서, 무선 네트워크(1) 또는 인터넷 백본(3)을 통하여 데이터의 송수신을 수행할 수 있다.

또한, 무선통신 디바이스(30, 31)는, 모두, 코그니티브 엔진(CE, 30a)가 탑재된 무선통신 디바이스이다. 여기서, 코그니티브 엔진(CE, 30a)는, 코그니티브 엔진(CE, 15a)와 동등의 기능을 가진다.

무선통신 디바이스(20)나 무선통신 디바이스(30, 31)는, 코그니티브 엔진이 탑재된 무선통신 디바이스로부터의 제어 신호에 따라서 동작함으로써, 서로, 직접적인 통신(예컨대, P2P 통신)을 수행할 수 있다. 여기서, 무선통신 디바이스(30)나 무선통신 디바이스(31)는, 코그니티브 엔진(30a)을 구비하고 있으므로, 그 코그니티브 엔진(30a)을 이용하여, 다른 무선통신 디바이스와의 P2P 통신을 수행할 수 있다.

또한, 무선통신 디바이스(31)에는, 더욱이, 스펙트럼 센서(40a)가 탑재되어 있다. 스펙트럼 센서(40a)는, 스펙트럼 센서(40)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 또한, 무선통신 디바이스(30)에는, 스펙트럼 센서(40a)는 탑재되어 있지 않다.

스펙트럼 센서(40)는, 스펙트럼 센싱을 하기 위한 디바이스이며, 무선 네트워크(1) 내에 분배되도록 배치된 스탠드어롱(standalone)형의 센서이다. 또한 스펙트럼 센서(40a)는, 스탠드어롱형이 아닌 점에서 스펙트럼 센서(40)과 다르다. 여기서, 스펙트럼 센싱이란, 스펙트럼의 이용 기회를 효율적으로 촉구하기 위하여 행해지는 센싱을 말한다.

데이터 어카이브(50)는, 정보를, 체계적으로(예를 들면, 시간에 관한 정보와 함께) 보존하기 위한 것이며, 무선통신 시스템(100)에 있어서의 기록부 또는 데이터 소스 혹은 데이타베이스로서 기능할 수 있다. 예를 들면, 데이터 어카이브(50)에는, 공간적으로 분배된 복수의 스펙트럼 센서로부터 전송되어 온 센싱 정보가 보존될 수 있다. 데이터 어카이브(50)와 코그니티브 엔진(CE)의 큰 차이는, 데이터 어카이브(50)는 스펙트럼의 이용에 관한 결정을 수행하지 않는다는 것이다.

여기서, 데이터 어카이브(50)에 보존된 센싱 정보(과거의 센싱 정보 등)는, 다른 무선통신 디바이스(예를 들면, 코그니티브 엔진(CE))에 의해서 읽혀지며, 스펙트럼의 모니터링에 이용될 수 있다. 또한 데이터 어카이브(50)에 보존되는 정보는, 센싱 정보로 한정되지 않으며, 센싱 제어 정보 등 다른 정보일 수도 있다. 그리고, 데이터 어카이브(50)에는, 과거의 센싱 정보와 과거의 센싱 제어 정보가 저장되어 있기 때문에, 코그니티브 엔진(CE)에, 충실한 정보를 신속히 제공할 수 있다. 또한 데이터 어카이브(50)는, 도 1에 나타내는 예에서는, 스탠드어롱형이지만, 기지국(10, 15)나 무선통신 디바이스(20, 30, 31)에 내장되고 있을 수도 있다.

도 2는, 도 1에 있어서의 스펙트럼 센서(40)의 구조를 나타내는 블럭도이다. 또한 스펙트럼 센서(40a)는, 스펙트럼 센서(40)와 동일한 구성을 가질 수 있다.

　스펙트럼 센서(40)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 통신 모듈(41)과 센싱 모듈(45)을 포함하고 있다. 통신 모듈(41)과 센싱 모듈(45)은 서로 연동하여 동작하도록 구성되어 있다.

통신 모듈(41)은, 송수신부(42)와 무선통신모듈 콘트롤러(43)를 포함하고 있다. 송수신부(42)는, 후술하는 센싱용 보조 제어 채널(ACS)을 이용하여 센싱 정보를 송신하거나 센싱용 보조 제어 채널(ACS)을 이용하여 센싱 제어 정보를 수신할 수 있다. 센싱용 보조 제어 채널(ACS)은, 스펙트럼 센서(40)와 클라이언트간의 공통 채널의 일례이다. 무선통신모듈 콘트롤러(43)는, 통신 모듈(41)에 있어서 각종 제어를 수행할 수 있다. 예를 들면, 무선통신모듈 콘트롤러(43)는 센싱 모듈(45)과의 정보 교환을 하거나 송수신부(42)가 송수신하는 정보를 처리할 수 있다.

센싱 모듈(45)은, 검출기(46)와 센싱 정보처리 유닛(47)과 메모리(48)와 전원 유닛(49)을 포함한다. 검출기(46)는, 무선 신호를 수신할 수 있다. 구체적으로는, 검출기(46)는, RF체인(46a), 아날로그/디지털 변환기(A/D변환기, 46b), 및 신호 검출부(46c)를 포함한다. 메모리(48)에는, 스펙트럼 센서(40)에 관한 정보가 저장될 수 있다. 예를 들면, 상기 메모리(48)에는 센서 제조 정보 시트, 센서 ID, 및 센서 데이터 시트 등이 저장될 수 있다. 전원 유닛(49)은, 센싱 모듈(45)가 동작하는데 필요한 전력을 공급한다.

센싱 모듈(45)에서, RF체인(46a)을 통하여 무선 신호가 수신되면, 수신한 무선 신호는 A/D변환기(46b)로 디지털화 되고, 신호 검출부(46c)가 그 디지털 신호로부터 필요한 신호를 검출한다. 그리고, 검출된 신호는, 센싱 정보로서 센싱 정보처리 유닛(47)에 입력된다. 센싱 정보처리 유닛(47)은, 필요에 따라 메모리(48)로부터 스펙트럼 센서(40)에 관한 정보를 읽어내거나 신호 검출부(46c)로부터 입력된 센싱 정보를 처리할 수 있다. 또한, 센싱 정보처리 유닛(47)은, 무선통신모듈 콘트롤러(43)와의 정보 교환을 수행할 수도 있다.

도 3은, 도 1의 무선통신 시스템(100)을 구성하는 복수의 구성요소의 관계를 모식적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 3에는, 도 1의 코그니티브 무선통신 시스템(100)을 구성하는 복수의 구성요소 중 일부의 구성요소가 표시되어 있다. 구체적으로는, 무선 네트워크(1)와 제1의 코그니티브 엔진(CE)과, 제2의 코그니티브 엔진(CE)과 데이터 어카이브(50)와 제1의 스펙트럼 센서와 제2의 스펙트럼 센서가 도 2에 도시되어 있다.

여기서, 제1의 코그니티브 엔진(CE)은, 예를 들면, 무선통신 디바이스(30)에 탑재되고 있는 코그니티브 엔진(CE, 30a)에 대응된다. 제2의 코그니티브 엔진(CE)은, 예를 들면, 기지국(15)에 탑재되어 있는 코그니티브 엔진(CE, 15a)에 대응된다. 또한 제1의 코그니티브 엔진(CE)이나 제2의 코그니티브 엔진(CE)은, 무선통신 디바이스(31)에 탑재되어 있는 코그니티브 엔진(CE, 30a)에 대응될 수도 있다.

또, 제1의 스펙트럼 센서는, 예를 들면, 스탠드어롱형의 스펙트럼 센서(40)에 대응될 수도 있다. 제2의 스펙트럼 센서는, 예를 들면, 무선통신 디바이스(31)에 탑재된 스펙트럼 센서(40a)에 대응될 수도 있다. 또한 제2의 스펙트럼 센서는, 제1의 스펙트럼 센서와는 다른 스펙트럼 센서일 수도 있다.

그리고, 이들 구성요소는, 서로 접속되도록, 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이 채널을 형성한다. 그리고, 형성된 채널은, 후술하는 도 5의 정보교환 처리 시에 이용될 수 있다.

먼저, 센싱 기간에 형성되는 채널의 종류에 대해 설명한다. 채널의 종류는 크게 2가지이다. 구체적으로는, 하나는, 종래 기술에서도 형성 가능한 채널이며, 도 3에 나타내는 바와 같이, 무선 네트워크(1)와 제1의 코그니티브 엔진(CE) 또는 제2의 코그니티브 엔진(CE) 간에 형성되는 채널(60)이다. 채널(60)의 일례는, 코그니티브 파이롯트 채널(CPC：cognitiｖe　pilot　channel)이다. 코그니티브 파이롯트 채널(CPC)은, 예를 들면 스펙트럼 이용 관련 정보를, 소정의 구획(셀 형상의 영역)에 위치하는 프라이머리 유저에게 알리기 위하여 이용되는 채널이다.

또 하나는, 구성요소간에 형성되는 채널이다. 이 채널은, 센싱 기간에 형성되고, 주로 센싱 기간에 이용된다. 이 때문에, 본 명세서에서는, 이 채널을, 센싱용 보조 제어 채널(ACS：auxiliary　control　channel　for　sensing)이라 한다.

센싱용 보조 제어 채널(ACS)로서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 5종류(부호65a~65e)를 들 수 있다. 센싱용 보조 제어 채널(ACS, 65a)은, 센싱 기간에 있어 1쌍의 스펙트럼 센서간에 형성되는 채널이다. 센싱용 보조 제어 채널(ACS, 65b)은, 센싱 기간에 있어 코그니티브 엔진(CE)과 스펙트럼 센서간에 형성되는 채널이다. 센싱용 보조 제어 채널(ACS, 65c)은, 센싱 기간에 있어 데이터 어카이브(50)과 스펙트럼 센서간에 형성되는 채널이다. 센싱용 보조 제어 채널(ACS, 65d)은, 센싱 기간에 있어 코그니티브 엔진(CE)과 데이터 어카이브(50) 간에 형성되는 채널이다. 센싱용 보조 제어 채널(ACS, 65e)은, 센싱 기간에 있어 코그니티브 엔진(CE) 간에 형성되는 채널이다.

도 4는, 스펙트럼 센서(40) 및 그 클라이언트의 ISO 모델을 나타내는 도면이다. 또한 도 4에 나타내는 예는, 스펙트럼 센서(40)뿐만이 아니라, 스펙트럼 센서(40a)에도 적용 가능하다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 스펙트럼 센서(40)와 그 클라이언트와는 센싱용 보조 제어 채널(ACS)을 통하여 서로 통신할 수 있다. 스펙트럼 센서(40) 및 클라이언트는, ISO 모델에서는, PHY층 및 MAC층을 가지고 있다. 여기서, 클라이언트로서는, 도 3으로부터 알 수 있듯이, 다른 스펙트럼 센서, 코그니티브 엔진(CE), 또는 데이터 어카이브(50)를 생각할 수 있다. 센싱용 보조 제어 채널(ACS)은, 도 4의 예에서는, ISO 모델의 PHY층 및 MAC층에 대응된다.

그리고, 스펙트럼 센서(40)와 그 클라이언트는, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)을 공통 채널로 하여 센싱 기간에 네트워크를 형성하고, 서로 정보를 교환할 수 있다. 이에 따라, 센싱 기간에 있어서도 스펙트럼 센서(40)와 그 클라이언트간에 P2P 통신이 가능해진다. 또한 스펙트럼 센서나 클라이언트의 실장예로서 도 4에서는 ISO 모델을 들었지만, 본 발명의 범위가 ISO 모델에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이 하여, 센싱 기간에 있어서도, 서로 근거리에 있는 1쌍의 무선통신 디바이스 간에는 채널이 형성되고, 실제로 그 채널을 이용하여 정보교환이 신속하게 수행될 수 있다. 또한, 1쌍의 무선통신 디바이스는, 서로 근거리에 있기 때문에, 정보교환에 필요한 에너지의 손실을 줄일 수 있다. 따라서, 정보교환은 효율적이고 강력할(robust) 수 있다. 즉, 본 형태에 의하면, 센싱 정보와 센싱 제어 정보와의 교환은 효율적인 동시에 효과적으로 수행될 수 있다.

계속하여, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)에 대하여 상세하게 설명한다.

센싱용 보조 제어 채널(ACS)에 할당되는 주파수 대역은, 통신중의 말단 디바이스(예를 들면, 코그니티브 엔진(CE), 스펙트럼 센서, 또는 데이터 어카이브)에 의해서 사전에 미리 설정될 수 있다.

예를 들면, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)이 단거리(예를 들면, 수 미터~수백 미터)로 형성되고, 스펙트럼 센서(40, 40a)가 센싱을 수행하는 경우, 산업 과학 의료용의 주파수대역(ISM 밴드：Industry－Science－Medical　band)에 있어서 미리 정해져 있는 주파수 슬롯(무선 채널)을 고려하여, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)의 주파수 대역이 설정된다. 예를 들면, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)의 주파수대역은, 2.4 GHz대(2.4~2.5GHz)나 5.8 GHz대(5.725GHz~5.875GHz)로부터 선택된 주파수 슬롯으로 설정될 수 있다.

또한, 주파수 슬롯을 고려하는 대신에, 기존의 무선 기술(무선통신서비스)을 고려하여 센싱용 보조 제어 채널(ACS)의 주파수대역을 설정할 수도 있다. 이 경우, 낮은 레이트의 무선 퍼스널 영역 네트워크(LR－WPAN：low　rate　wireless　personal　area　network), Zigbee(등록상표), 또는 블루투스(Bluetooth)(등록상표), IEEE　802.11, 또는 적외선 통신(IrDA)의 표준 규격에 있어서의 초광대역용의 물리층(UWB　PHY)에 대응하는 주파수대역이 센싱용 보조 제어 채널(ACS)의 주파수대역의 후보가 될 수 있다. 복수의 후보가 있는 경우에는, 각 센싱용 보조 제어 채널(ACS)에 대하여, 소정의 방법으로 선택된 하나의 후보를 할당할 수도 있도, 복수의 후보를 대체 가능하게 할당할 수도 있다. LR－WPAN, Zigbee, 또는 블루투스(Bluetooth)(등록상표) 등의 기존 기술에 따르면, 근거리에서 낮은 데이터 레이트로의 무선통신을 수행하는 것이 가능하다.

또한, 주파수 슬롯과 기존의 무선 기술을 고려하여, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)의 주파수대역을 설정할 수도 있다.

또한, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)에 대하여 할당할 수 있는 주파수대역의 폭은, 상대적으로 좁을 수 있다. 예를 들면, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)의 주파수대역의 폭은, 무선통신 서비스에 할당할 수 있는 주파수대역의 폭보다 좁게 설정될 수 있다. 센싱용 보조 제어 채널(ACS)에서는, 센싱 정보, 센싱 제어 정보라고 하는 한정된 정보가 구성요소간에 교환되면 되기 때문이다. 또한, 교환 대상이 되는 정보가 한정되어 있으므로, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)을 이용하는 통신 링크에서는, 데이터 레이트를 낮게(예를 들면, 수백kb/s에) 설정하는 것도 가능하다.

또한, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)은, 구성요소간의 정보교환을 실현하기 위하여, 구성요소간의 쌍방향의 데이터 통신(정보 플로우)을 지원할 수 있다. 이에 따라, 예를 들면, 클라이언트인 무선통신 디바이스는, 스펙트럼 센싱 활성을 최적화하기 위한 제어 신호를 스펙트럼 센서에 송신할 수 있다. 또한, 스펙트럼 센싱을 특별한 주파수 대역으로 수행하도록 스펙트럼 센서를 제어할 수도 있다. 더욱이, 신호 검출을 특정의 오인 경보 레이트로 실시하도록 스펙트럼 센서를 제어하는 일도 가능해진다. 또한, 스펙트럼 센서는, 수신한 제어 신호에 포함되는 제어 메세지나 제어 커멘드에 따르고, 대응하는 정보를 무선통신 디바이스에 송신할 수도 있다.

도 5는, 도 1의 무선통신 시스템(100)에 의해서 실시되는 통신 방법의 처리 순서를 나타내는 플로차트이다. 본 명세서에서는, 스펙트럼 센서(40)과 그 클라이언트간에 실시되는 통신 방법의 처리 순서를 예로 설명한다.

도 5에 있어서, 우선, 단계 S10~S40의 센싱 기간에 있어서, 스펙트럼 센싱을 한다. 구체적으로는, 단계 S10에서, 스펙트럼 센서(40)는 센싱용 보조 제어 채널(ACS)을 검출한다.

그 후, 단계 S20~S40에서는, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)을 이용하고, 복수의 무선통신 디바이스간에 정보교환이 이루어진다. 여기서, 교환되는 정보는, 스펙트럼 센싱에 의해서 얻어진 센싱 정보와 센싱을 제어하기 위한 센싱 제어 정보를 포함할 수 있다. 또한 센싱 제어 정보는, 코그니티브 엔진(CE)에 의해서 생성될 수 있으며 센싱 정보에 기초하여 생성될 수 있다. 이 센싱 제어 정보에는, 센싱을 실시하는 주파수대역에 관한 정보가 포함되어 있을 수 있다. 그리고, 이 정보교환에 의하여, 복수의 무선통신 디바이스간에 정보의 공유화가 이루어질 수 있다.

우선, 단계 S20에서는, 스펙트럼 센서(40)는, 클라이언트로부터 센싱용 보조 제어 채널(ACS)을 통하여 센싱의 지시(센싱 제어 정보)를 수신한다(단계 S20).

계속되는 단계 S30에서는, 스펙트럼 센서(40)는, 수신한 지시에 따라서, 스펙트럼 센싱을 수행한다. 그리고, 스펙트럼 센서(40)는, 스펙트럼 센싱의 결과 얻을 수 있던 센싱 정보를, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)을 통하여 클라이언트(예를 들면, 코그니티브 엔진(CE))로 송신한다.

단계 S10~S40의 일련의 처리는, 다른 스펙트럼 센서에서도 수행될 수 있다. 또한, 스펙트럼 센싱을 수행하지 않는 무선통신 디바이스(예를 들면, 데이터 어카이브(DA))는, 상술한 바와 같은 단계 S10~S40의 일련의 처리에 따라, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)을 통하여 다른 무선통신 디바이스로부터의 정보, 즉, 센싱 정보나 센싱 제어 정보를 수신한다. 이와 같이 하여, 무선통신 시스템(100)의 구성요소간에 정보교환이 수행되며, 그 결과, 각 구성요소는, 다른 구성요소와 같은 정보를 공유하게 된다.

또한, 정보교환의 결과, 코그니티브 엔진(CE)에는, 센싱 정보가 집약된다. 그리고, 코그니티브 엔진(CE)은, 집약된 센싱 정보에 기초하여, 데이터 통신을 수행하려고 하는 무선통신 디바이스의 쌍이나, 그 무선통신 디바이스의 쌍이 데이터 통신을 하기 위한 주파수대역을 결정한다. 구체적으로는, 주파수대역의 결정은, 스펙트럼의 이용 상황의 분석 결과로부터, 이용되고 있지 않은 스펙트럼(화이트 스페이스)을 찾아내는 것일 수 있다. 그리고, 결정된 주파수대역에 관한 정보도, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)을 통하여, 대응하는 무선통신 디바이스의 쌍에 송신된다.

그 후, 단계 S50에 있어서, 무선통신을 수행하려고 하는 무선통신 디바이스의 쌍은, 센싱 제어 정보에 따라서 통신 링크를 확립(셋업)하고, 서로 코그니티브 무선통신에 의한 데이터 통신(예를 들면 P2P 통신)을 수행한다. 이 데이터 통신에서 이용되는 주파수대역은, 코그니티브 엔진(CE)에 의해서 결정된 것일 수 있다. 또한 센싱용 보조 제어 채널(ACS)을 이용하여 데이터 통신이 수행될 수도 있으나, 데이터 통신은 데이터 통신 전용의 채널을 이용하여 수행되는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 구체적인 실시예(제1 실시예~ 제3 실시예)를 설명한다.

제1 실시예에서는, 스펙트럼 센서(40, 40a)가 협조 센싱/협동 센싱을 수행할 수 있다. 여기서, 협조 센싱(cooperatiｖe　sensing)은 스펙트럼 센서(40a)를 탑재한 무선통신 디바이스끼리간에 행해지는 센싱이며, 협동 센싱(collaboratiｖe　sensing)은 standalone형의 스펙트럼 센서(40)끼리간에 행해지는 센싱을 의미한다. 그리고, 스펙트럼 센서(40)이나 스펙트럼 센서(40a)는, 코그니티브 엔진(CE)으로부터의 요구(지시)에 따르고, 스펙트럼 센싱을 수행하여, 그 센싱 결과를 센싱 정보로서 코그니티브 엔진(CE)에 전송한다. 이에 따라, 코그니티브 엔진(CE)에 센싱 정보가 집약된다.

그리고, 코그니티브 엔진(CE)은, 집약된 센싱 정보에 기초하여, 스펙트럼 센서의 군(群)을 특정한다

이 제1 실시예에서는, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)은, 스펙트럼 센서간에서의 통신이나, 스펙트럼 센서와 코그니티브 엔진(CE)간에서의 통신에 이용된다.

제2 실시예에서도, 스펙트럼 센서(40, 40a)는 협조 센싱/협동 센싱을 수행할 수 있다. 그리고, 스펙트럼 센서(40)나 스펙트럼 센서(40a)는 코그니티브 엔진(CE)으로부터의 요구(지시)에 따라, 또는 정기적으로 스펙트럼 센싱을 실시하고, 그 센싱 결과를 센싱 정보로서 데이터 어카이브(50)에 전송할 수 있다. 이에 따라, 데이터 어카이브(50)에 센싱 정보가 집약될 수 있다. 또한, 그 후에, 데이터 어카이브(50)는 센싱 정보가 수신되면, 수신된 센싱 정보를 보존할 수 있다. 결과적으로, 데이터 어카이브(50)에는, 단속적으로 전송되어 온 센싱 정보가 순서대로 보존될 수 있다.

그리고, 데이터 어카이브(50)에 보존된 센싱 정보는 스펙트럼의 모니터링에 이용될 수도 있다.

이 제2 실시예에서는, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)은, 스펙트럼 센서간으로의 통신이나, 스펙트럼 센서와 데이터 어카이브(50)간에서의 통신에서 이용된다.

제3 실시예에서도, 각 무선통신 디바이스는 협조 센싱/협동 센싱을 수행할 수 있다. 각 무선통신 디바이스는, 다른 무선통신 디바이스로부터의 요구에 따라 협동 가능성이 있는 무선통신 디바이스를 특정하는 동시에, 그 무선통신 디바이스에 상기 무선통신 디바이스간에 이용 가능한 특별한 주파수대역(1종류 또는 복수 종류의 주파수대역)에 관한 특정 센싱 정보를 요구할 수 있다. 이 요구에는, 스펙트럼 이용 관련 정보가 포함되어 있는 것이 바람직하다. 스펙트럼 이용 관련 정보로서는, 주파수대역에 관한 정보, 중심 주파수에 관한 정보, 주파수대역의 점유 상황에 관한 정보, 센싱 성능(오인 경보의 확률, 오류 검출의 확률)에 관한 정보가 포함될 수 있다. 이에 따라, 각 무선통신 디바이스는, 그 후의 데이터 통신에서 필요한 스펙트럼 이용 관련 정보를 사전에 모을 수 있다.

이 제3 실시예에서는, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)은, 코그니티브 무선통신 디바이스간의 통신에서 이용된다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 상술한 형태에 의하면, 통신 링크를 확립하기 전의 준비 기간에 있어서, 정보교환에 이용 가능한 공통 채널을 검출하고, 검출한 채널을 보조 제어 채널로서 이용함으로써, 무선통신 디바이스간의 센싱 정보나 센싱 제어 정보의 공유가 신속하게 행해진다. 이에 따라, 통신 링크의 확립도 신속하게 수행될 수 있다. 즉, 본 형태에 의하면, 센싱 정보나 센싱 제어 정보의 교환을 효율적으로 또한 효과적으로 실시할 수 있는 코그니티브 무선통신에 있어서의 정보 공유 방법이 제공된다. 또한, 이들 공유 채널을 이용하기 위하여, 기존의 프로토콜이나 사양서가 이용될 수 있다.

또한, 본 태양에 의하면, 무선통신 디바이스가 스펙트럼 센서인 경우, 상기 보조 제어 채널은, 스펙트럼 센서로부터의 센싱 정보를 전송하는데 이용될 수 있다. 이에 따라, 다른 무선통신 디바이스도 센싱 정보를 공유할 수 있다. 결과적으로, 무선통신 시스템(100)의 센싱 능력이 높아지게 된다. 또한, 센싱용 보조 제어 채널(ACS)을 이용하여 정보교환을 근거리로 수행함으로써, 센싱의 신뢰성이 높아지는 동시에, 강력한(robust) 스펙트럼 센싱이 수행될 수 있다. 또한, 복수의 스펙트럼 센서가, 무선통신 시스템(100)에 있어서 공간적으로 분배되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 멀티 패스에 기인하는패이딩(fading)이 경감되고, 신뢰성이 보다 높아질 수 있다.

또, 본 태양에 의하면, 상기 보조 제어 채널은, 다른 무선통신 디바이스로부터의 센싱 제어 정보나, 스펙트럼 센서로부터의 센싱 정보를 수신하는데에도 이용도리 수 있다. 이에 따라, 다른 무선통신 디바이스로부터의 센싱 정보나 스펙트럼 센서로부터의 센싱 정보가 집약할 수 있다. 이러한 센싱 정보 집약은 무선통신 디바이스가 스펙트럼 센서의 클라이언트인 경우에 효율적이다.

또, 본 태양에 의하면, 무선통신 디바이스가 데이터 어카이브인 경우, 데이터 어카이브에는, 다른 무선통신 디바이스로부터의 복수의 정보(센싱 정보나 센싱 제어 정보)가 시간에 관한 정보와 함께 보존될 수 있다. 따라서, 데이터 어카이브(archive)에 보존된 일련의 정보를 읽어냄으로써, 예를 들면, 그 일련의 정보의 모니터링이 가능하다. 또한, 데이터 어카이브로부터 충실한 정보를 신속히 획득하는 것 역시 가능하다.

또한, 본 태양에 의한 보조 제어 채널의 주파수대역은, ISM 밴드로부터 선택된 주파수 슬롯일 수 있다. 특히, 보조 제어 채널의 주파수대역은, 2.4 GHz대(2.4~2.5GHz)로부터 선택된 주파수 슬롯이 이용되는 것이 바람직하다. 이 2.4 GHz대에서는, 무선 LAN나 무선 PAN, 근거리 통신 등이 이용되고 있기 때문에, 보조 제어 채널의 검출이 용이하기 때문이다.

게다가 본 태양에 의하면, 코그니티브 무선통신에 있어서의 정보 공유 방법 뿐만이 아니라, 상기 방법을 수행할 수 있는 코그니티브 무선통신 디바이스나, 코그니티브 무선통신 시스템을 제공할 수 있다.

또한 상술한 태양에 있어서, 무선통신 디바이스는, 무선통신을 수행할 수 있는 장치의 일부일 수 있고, 무선통신을 수행할 수 있는 장치 그 자체일 수도 있다. 또한, 복수의 무선통신 디바이스는, 예를 들면 데이터 어카이브를 포함하고 있을 수도 있다.

또한, 본원 발명의 내용의 적어도 일부는, 2009년 7월 30일, 동경에서 개최되는 IEICE　SR　workshop에 있어서, 본원의 발명자에 의해서, 논문명 "Auxiliary Control Channel For Spectrum Sensing in Cognitive Radio Systems"로 공표되었다.

1　무선 네트워크 3　인터넷 백본(Internet backbone)
10, 15, 15＇　기지국 20, 30, 31 무선통신 디바이스
30a　코그니티브 엔진(CE) 40, 40a　스펙트럼 센서
41　통신 모듈 42　송수신부
43　무선통신모듈 콘트롤러 45　센싱 모듈
46　검출기 46a　RF체인
46b　아날로그/디지털 변환기(A/D변환기)
46c 신호 검출부 47　센싱 정보처리 유닛
48　메모리 49　전원 유닛
50　데이터 어카이브(archive) 60　채널
65, 65a~65e　센싱용 보조 제어 채널(ACS)
100　코그니티브 무선통신 시스템

Claims

코그니티브 무선통신(cognitive radio communication)에 있어서의 정보 공유 방법에 있어서,
코그니티브 무선통신용의 통신 링크가 확립되기 전에, 복수의 무선통신 디바이스간에 이용 가능한 공통 채널을 검출하는 검출 단계; 및
상기 검출 단계에서 검출된 공통 채널을 이용하여, 상기 복수의 무선통신 디바이스 사이에서, 센싱 정보 및 센싱 제어 정보를 공유하는 정보 공유 단계:
를 포함하는 정보 공유 방법.
제1항에 있어서, 상기 복수의 무선통신 디바이스는,
상기 통신 링크가 확립되기 전에 스펙트럼 센싱을 수행하는 스펙트럼 센서를 포함하고,
상기 정보 공유 방법은,
상기 스펙트럼 센서가 상기 스펙트럼 센싱을 수행함으로써, 센싱 정보를 얻는 센싱 단계를 더 포함하고,
상기 정보 공유 단계는,
상기 스펙트럼 센서가, 상기 센싱 단계에서 획득된 센싱 정보를, 상기 공통 채널을 이용하여, 다른 무선통신 디바이스에 송신함으로써, 상기 복수의 무선통신 디바이스간에 센싱 정보를 공유하는 단계를 포함하는 정보 공유 방법.
제2항에 있어서, 상기 복수의 무선통신 디바이스는,
전자 스펙트럼 센서에 의한 센싱을 제어하기 위한 센싱 제어 정보를 생성하는 코그니티브 엔진, 또는 생성된 센싱 제어 정보 및 센싱 정보를 기억하고 다른 무선통신 디바이스에 센싱 제어 정보 및 센싱 정보를 제공하기 위한 데이터 어카이브(archive)를 포함하고,
상기 센싱 단계는,
상기 스펙트럼 센서가 상기 공통 채널을 통하여 획득한 상기 센싱 제어 정보에 따라, 상기 스펙트럼 센싱을 수행하는 단계를 포함하는 정보 공유 방법.
제2항에 있어서, 상기 복수의 무선통신 디바이스는,
정보를 보존하기 위한 데이터 어카이브; 및
상기 데이터 어카이브에 보존된 정보를 읽어내기 위한 코그니티브 엔진을 포함하며,
상기 정보 공유 단계는,
상기 스펙트럼 센서가, 상기 센싱 단계에서 획득되는 센싱 정보를 상기 공통 채널을 통하여 상기 데이터 어카이브에 송신하여 상기 데이터 어카이브에 보존시키는 단계; 및
상기 코그니티브 엔진이 상기 데이터 어카이브에 보존된 센싱 정보를 모니터링 하는 단계를 포함하는 정보 공유 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출 단계는,
ISM(Industry－Science－Medical) 밴드의 주파수 슬롯으로부터 상기 공통 채널을 검출하는 단계를 포함하는 정보 공유 방법.
코그니티브 무선통신용 통신 링크가 확립되기 전에 검출된 채널을 이용하고, 다른 무선통신 디바이스간에 정보를 공유하기 위한 수단을 포함하는 코그니티브 무선통신 디바이스.
복수의 무선통신 디바이스를 포함한 코그니티브 무선통신 시스템에 있어서,
코그니티브 무선통신용 통신 링크가 확립되기 전에 검출된 채널을 이용하여 상기 복수의 무선통신 디바이스간에 정보를 공유하기 위한 수단을 포함하는 코그니티브 무선통신 시스템.