WO2012036362A1 - Device and method for incumbent signal detection and channel allocation - Google Patents

Device and method for incumbent signal detection and channel allocation Download PDF

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WO2012036362A1
WO2012036362A1 PCT/KR2011/002619 KR2011002619W WO2012036362A1 WO 2012036362 A1 WO2012036362 A1 WO 2012036362A1 KR 2011002619 W KR2011002619 W KR 2011002619W WO 2012036362 A1 WO2012036362 A1 WO 2012036362A1
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channel
sensing
backup
channels
state value
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PCT/KR2011/002619
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Inventor
황승훈
Original Assignee
동국대학교 산학협력단
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00Local resource management
    • H04W72/50Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/54Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
    • H04W72/542Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria using measured or perceived quality

Definitions

  • the present invention relates to cognitive radio technology, and more particularly, to an apparatus and method for detecting an inclusive signal and assigning a channel in a communication system to which cognitive radio technology is applied.
  • the IEEE 802.22 Working Group is standardizing the Wireless Regional Areal Network (WRAN), which can utilize TV frequency bands without interfering with existing TV broadcasts in the TV band of 54 to 862 MHz.
  • WRAN Wireless Regional Areal Network
  • a wireless communication system uses the frequency band while the frequency band of the incumbent user (original user) is not used by the incumbent user. Thus, the priority of the incumbent user should be guaranteed for the frequency band. Accordingly, a wireless communication system according to the IEEE 802.22 standard performs frame sensing for detecting an incumbent user during data transmission.
  • Such frame sensing requires an appropriate number of times and time required for improved reliability of the detection of the embedded signal and efficient data transmission.
  • the IEEE 802.22 standard does not mention a specific technique for such frame sensing.
  • a customer premise equipment which is a terminal device in a wireless communication system according to the IEEE 802.22 standard, must yield a corresponding frequency band to the incumbent user. That is, the customer premises device is assigned to use a channel that is not used by the incumbent user, and when the incumbent user appears, the channel must be reallocated.
  • the channel currently used by the customer premises device is called the operating channel, and the channel that the customer premises device can use immediately on behalf of the operating channel is called the backup channel.
  • the WRAN base station selects one of the plurality of backup channels when assigning a new operating channel to the customer premises device due to the appearance of the incumbent user.
  • the backup channel is in a good state among a plurality of idle channels, but each backup channel is in various states. Therefore, in order to provide a service according to a required quality of service, a backup channel is required to be classified according to channel conditions. In other words, a backup channel having a channel state corresponding to the required quality of service should be selected as the operating channel.
  • the backup channel should be set to good channels because it is used in place of the operating channel.
  • the IEEE 802.22 standard defines a local priority list from which backup channels can be selected. However, the IEEE 802.22 standard defines local priority lists as simply channels that are used less in neighboring cells. Therefore, a need exists for a method for assigning channels with better status to backup channels.
  • the present invention adaptively allocates a sensing period in which frame sensing is performed to detect an embedded signal in a wireless communication system according to the IEEE 802.22 standard.
  • the present invention allocates a backup channel having a channel state corresponding to a quality of service required in a wireless communication system according to the IEEE 802.22 standard as an operating channel.
  • the present invention assigns a better channel to a backup channel using a regional priority list according to the IEEE 802.22 standard.
  • an apparatus for detecting an incumbent signal in a communication system using cognitive radio (CR) technology is disclosed.
  • an apparatus for detecting an integral signal may include a sensing unit configured to perform a plurality of intra-frame sensing during an intra frame sensing period in a frame in which data is transmitted, and the plurality of intra frame sensing. And a setting unit for increasing the sensing interval of the intra frame sensing when the incumbent signal is not detected.
  • a method for detecting an incumbent signal in a communication system using cognitive radio technology is disclosed.
  • a method of detecting an embedded signal includes starting data transmission through a frame, performing a plurality of intra frame sensing during an intra frame sensing period, and performing the intra frame sensing through the plurality of intra frame sensing. If is not detected, increasing the sensing interval of the intra frame sensing.
  • an apparatus for allocating a channel in a communication system using cognitive radio (CR) technology is disclosed.
  • an apparatus for allocating a channel may include an operating channel allocator configured to select one channel from a plurality of backup channels and assign the operating channel to an operating channel according to the appearance of an incumbent user; And a backup channel allocator for selecting a channel from a local priority set and assigning the channel to the backup channel.
  • a channel allocation method for allocating an operating channel according to the appearance of an incumbent user in a communication system using a cognitive radio (CR) technology is disclosed.
  • a channel allocation method includes calculating a state value of a plurality of allocated backup channels, and a backup channel having a state value that is equal to or greater than a required level state value required by a customer indoor device of the communication system. And a step of selecting a backup channel having a state value equal to or greater than the required level state value and having a minimum difference from the required level state value, and allocating the selected backup channel as an operating channel.
  • a channel allocation method for allocating a backup channel in a communication system using cognitive radio (CR) technology is disclosed.
  • the channel allocation method includes the steps of starting spectrum etiquette for updating the channel list and allocating channels. Giving priority to each channel, and selecting a channel according to the priority and assigning it to a backup channel.
  • FIG. 1 illustrates a WRAN in accordance with the IEEE 802.22 standard.
  • FIGS. 2 and 3 illustrate a frame structure showing a frame sensing period in accordance with the IEEE 802.22 standard.
  • FIG. 4 illustrates a frame structure illustrating an adaptive sensing period of intra frame sensing.
  • FIG. 5 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an embedded signal detection apparatus.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of detecting an embedded signal.
  • FIG. 7 is a graph illustrating the performance of a communication system to which fixed and adaptive sensing intervals are applied.
  • one component when one component is referred to as “connected” or “connected” with another component, the one component may be directly connected or directly connected to the other component, but in particular It is to be understood that, unless there is an opposite substrate, it may be connected or connected via another component in the middle.
  • FIG. 1 illustrates a WRAN according to the IEEE 802.22 standard.
  • a WRAN is a system used by incumbent users while not using the VHF / UHF band using cognitive radio technology.
  • a WRAN includes at least one WRAN Base Station (BS) and at least one Customer Premise Equipment (CPE).
  • BS Base Station
  • CPE Customer Premise Equipment
  • the WRAN detects and avoids whether existing TV broadcasts, wireless microphones, etc. are using the corresponding frequency through cognitive radio (CR) technology, thereby providing communication services while reducing interference to existing services.
  • CR cognitive radio
  • WRAN is standardized to provide wireless data services to single-family homes, multi-family buildings, schools, etc., which are distributed in large rural areas using unused TV broadcasting channels.
  • the WRAN detects an empty frequency band in the TV broadcasting band and provides a communication service by using the point that the frequency utilization of the TV broadcasting band is drastically lowered.
  • the WRAN regards an existing broadcast signal as an incumbent signal, and cognitive radio technology is used to provide a communication service without interrupting the incumbent signal.
  • cognitive radio technology When cognitive radio technology detects a variety of information about the surrounding wireless environment and detects that a spectrum of frequencies already allocated for other uses is idle, it ensures the priority of the incumbent user who is an existing user of the spectrum, It is a technique for temporary use. That is, it is a concept of resource sharing that provides an unlicensed user (WRAN) with a band not used by an incumbent user having a frequency license. If an incumbent user appears in a band that is temporarily in use, the WRAN must give priority to the incumbent user and free the band.
  • WRAN unlicensed user
  • FIGS. 2 and 3 illustrate a frame structure showing a frame sensing period according to the IEEE 802.22 standard.
  • a frame according to the IEEE 802.22 standard is composed of N superframes (Superframes).
  • frame sensing consists of two stages of intra-frame sensing and inter-frame sensing. That is, intra frame sensing is performed a plurality of times for each super frame, and inter frame sensing is performed once in the Nth super frame.
  • intra frame sensing is performed a plurality of times in one frame, and inter frame sensing is performed once in one frame.
  • intra frame sensing may be performed a plurality of times in one frame
  • inter frame sensing may be performed once in one frame or a plurality of frames.
  • Intra frame sensing mainly uses a detection device such as an energy detector to roughly determine the presence or absence of a signal.
  • the inter frame sensing is performed for a much longer time than the intra frame sensing, and a detection device such as a characteristic detector or a cyclo stationary detector is used to detect not only the presence of a signal but also the specific characteristics of the signal. Detect.
  • Intra-frame sensing and inter-frame sensing differ greatly in the time spent for one-time sensing as their detection purposes are different. Inter-frame sensing, which takes a long time for one-time detection, should be performed only when reliability is secured as much as possible, thereby saving time resources spent on sensing, which directly affects the yield improvement for data transmission. For this purpose, proper operation of intra frame sensing is required. If frequent intra frame sensing is performed only for high reliability, the sensing takes a lot of time, and thus yield deterioration is expected. If very rare intra frame sensing is performed, the possibility of detection of the incumbent signal is degraded. Can not affect the yield.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a frame structure illustrating an adaptive sensing period of intra frame sensing.
  • intra frame sensing is performed at a preset minimum sensing interval during one intra frame sensing period. At this time, if all of the incumbent signals are not detected through the intra frame sensing performed a plurality of times, the sensing interval of the intra frame sensing performed in the next intra frame sensing period is increased.
  • the sensing interval of the next intra frame sensing period may be calculated by Equation 1 below.
  • Delta is a sensing interval of intra frame sensing
  • Delta_initial is a minimum sensing interval
  • n is the number of intra frame sensing periods in which the incumbent signal is not detected.
  • the length of the intra frame sensing period is increased.
  • Length Length_initial X n
  • Length is the length of the intra frame sensing period
  • Length_initial is the minimum length of the intra frame sensing period
  • the sensing interval or sensing period of the increased intra frame sensing may be maintained at the maximum sensing interval or the maximum sensing period length when the preset maximum sensing interval or maximum sensing period length is reached.
  • the sensing interval or the sensing period may be initialized to the minimum sensing interval or the minimum sensing period length when the incident signal is detected. For example, if an incumbent signal is detected once during one intra frame sensing period or a predetermined number of times, the sensing interval may be initialized to a minimum sensing interval. Accordingly, when the incident signal is detected less than a predetermined number of times, the sensing interval of the intra frame sensing may be increased.
  • FIG. 5 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an embedded signal detection apparatus.
  • the incident signal detecting apparatus 100 may include a communication unit 10, a sensing unit 20, and an adjusting unit 30.
  • the incident signal detecting apparatus 100 may be generally provided in the WRAN base station, but may be provided as a separate device in the WRAN and connected to the WRAN base station.
  • the communication unit 10 communicates with the customer premises device.
  • the communication unit 100 may transmit / receive data with the customer premises device through the established channel.
  • the sensing unit 20 performs frame sensing during data transmission. That is, the sensing unit 20 performs intra frame sensing and inter frame sensing.
  • the sensing unit 20 may perform intra frame sensing a plurality of times in one frame and inter frame sensing in one frame or a plurality of frames once.
  • the sensing unit 20 performs intra frame sensing at a sensing interval set during the intra frame sensing period.
  • the setting unit 30 sets a sensing interval of intra frame sensing.
  • the setting unit 30 initially initializes the sensing interval of the intra frame sensing to the minimum sensing interval, and increases the sensing interval when the incumbent signal is not detected through a plurality of intra frame sensing performed during the intra frame sensing period. Reset it.
  • the increased sensing interval is maintained at the maximum sensing interval when the maximum sensing interval is reached, and initialized to the minimum sensing interval when the incumbent signal is detected. Accordingly, the length of the intra frame sensing period is also changed.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of detecting an embedded signal.
  • the incident signal detecting apparatus 100 starts data transmission with the customer premises apparatus.
  • the incident signal detecting apparatus 100 performs intra frame sensing.
  • the integrated signal detecting apparatus 100 performs intra frame sensing a plurality of times within a frame in which data is transmitted. Intra frame sensing may be performed a plurality of times a set number of times in one frame.
  • the incident signal detecting apparatus 100 may perform inter frame sensing. Inter frame sensing may be performed once in one frame or a plurality of frames.
  • the incumbent signal detecting apparatus 100 determines whether the incumbent signal is detected through intra frame sensing performed during one intra frame sensing period.
  • the incumbent signal detecting apparatus 100 determines whether the current sensing interval is the maximum sensing interval.
  • the incident signal detecting apparatus 100 increases the sensing interval when the current sensing interval is not the maximum sensing interval. Intra frame sensing performed later is performed according to an increased sensing interval. Accordingly, the length of the intra frame sensing period is also increased.
  • step S670 the incandescent signal detecting apparatus 100 initializes the sensing interval to the minimum sensing interval.
  • step S660 the incident signal detecting apparatus 100 maintains the sensing interval as the maximum sensing interval.
  • the integrated signal detection apparatus 100 may perform intra frame sensing according to an adaptive sensing period to improve performance of a communication system.
  • FIG. 7 is a graph illustrating the performance of a communication system to which fixed and adaptive sensing intervals are applied. As shown in FIG. 7, when intra frame sensing is performed according to the adaptive sensing interval, it can be seen that the channel utilization efficiency is increased compared to the fixed sensing interval.
  • 8 is a diagram illustrating allocating an operating channel according to the IEEE 802.22 standard. 8 shows seven cell environments, and the numbers shown in each cell represent channel numbers. That is, in each cell, the underlined channel number represents the backup channel, and the underlined channel number represents the operating channel. Each cell may include one WRAN base station and a plurality of customer premises equipment (CPEs).
  • CPEs customer premises equipment
  • channel 1 is allocated as an operating channel and channel 7 is allocated as a backup channel. Thereafter, when the incumbent user appears in the center cell, the incumbent user is assigned channel 1 (indicated by a circle).
  • the center cell receives channel 7 as a backup channel as an operating channel and channel 5 as a new backup channel.
  • the IEEE 802.22 standard defines spectral etiquette for channel selection while avoiding or minimizing intercell interference. Spectral etiquette defines the method for updating the channel list and assigning channels.
  • the channel list for the center cell shown in FIG. 8 may be represented as shown in Table 1 below.
  • Table 1 List of channels in the center cell Before Incumbent User Appears After the appearance of the incumbent user Operating channel One 7 Backup channel 7 5 Channels occupied by WRAN 3, 4, 5, 6, 8 3, 4, 5, 6, 8 Ambient backup channel 4, 5, 6, 7, 8 4, 5, 6, 7, 8 Regional Priority List1 - - Regional Priority List2 - - Regional Priority List3 3, 4, 5, 6, 8 3, 4, 5, 6, 8
  • the channel occupied by the WRAN is a channel being used by the neighbor cell
  • the surrounding backup channel is a channel being used as the backup channel by the neighbor cell.
  • the channel list may further include candidate channels.
  • the candidate channel is a channel that can be a backup channel.
  • the local priority set 1 is a set of channels among the backup channel and the candidate channel that are not used by neighboring cells and are not used as backup channels.
  • the regional priority list 2 is a set of channels, which are not used as backup channels by neighboring cells, among backup channels and candidate channels.
  • Local Priority List 3 is a collection of channels being used by neighboring cells.
  • channel 7 is assigned to the operating channel and channel 5 is assigned to the backup channel according to the performance of spectrum etiquette.
  • the backup channel is selected from the regional priority lists 1 to 3. That is, the backup channel is selected by sequentially checking the regional priority lists 1 to 3. That is, referring to Table 1, since the regional priority lists 1 and 2 are empty, the backup channel is randomly selected from the local priority list 3. In the backup channel illustrated in Table 1, channel 5 is randomly selected from the regional priority list 3.
  • 9 is a flowchart illustrating a method for allocating an operating channel in a communication system according to the IEEE 802.22 standard. 9 illustrates a method of allocating a new operating channel when an incident user appears.
  • the channel assignment may be performed by the WRAN base station including the channel assignment apparatus 200 or by the channel assignment apparatus 200 connected to the WRAN base station. In the following description, it is assumed that channel allocation is performed by the channel allocation apparatus 200 for convenience of understanding and explanation.
  • the channel allocation apparatus 100 calculates a state value of each backup channel.
  • the state value may be a carrier-to-interference-and-noise ratio (CINR) value.
  • CINR carrier-to-interference-and-noise ratio
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a method of calculating a CINR value.
  • a number located at the center of each cell refers to an operating channel.
  • the WRAN base station is located at the center of each cell, and the displayed triangle is assumed to be the location of the customer premises equipment.
  • d value means the distance between the customer premises equipment and the WRWN base station in the center cell
  • di value means a distance between the customer premises equipment of the surrounding cell and the WRWN base station of the center cell using the same operating channel.
  • 3 illustrates a method of calculating a CINR value of channel 1 when channel 1 is allocated to a center cell.
  • a carrier / noise (C / N) value is calculated by the following equation.
  • cnedge values are C / N values at cell boundaries
  • alpha and sigma values are constant values for calculating path loss and shadowing values
  • randn values are PDFs of a normal distribution with a mean of 0 and a standard deviation of 1. (probability density function).
  • an I / N (Interference / Noise) value which is an interference generated by the customer premises apparatus existing in the attention cell, is calculated by Equation 4 below.
  • the CINR value is calculated by the following equation (5) using equations (3) and (4).
  • the channel allocating apparatus 200 uses a status value of each backup channel calculated in operation S910 to present a backup channel that satisfies a state value (hereinafter, required level state value) required by the customer indoor device. Determine whether or not. That is, the channel allocation apparatus 100 determines whether a backup channel having a state value equal to or greater than a required level state value exists.
  • the state value of the level required by the customer premises device may be represented by a CINR value, and may be determined according to the quality of service provided by the customer premises device.
  • the channel assignment apparatus 200 selects a backup channel that is close to the required level when there is a backup channel that satisfies the required level. That is, the channel assignment apparatus 100 selects a backup channel having a state value that is equal to or greater than the required level state value and the difference with the required level state value is minimum.
  • the channel assignment apparatus 200 allocates the selected backup channel to the operating channel.
  • step S950 the channel assignment apparatus 200 fails to allocate the operating channel.
  • Case 11 is a diagram illustrating a method of allocating an operating channel.
  • Case 1 illustrates the operating channel allocation method described above with reference to FIG. 9, which corresponds to a good example
  • case 2 illustrates an operating channel allocation method according to the existing IEEE 802.22 standard.
  • the numbers in each cell represent channel numbers and status values of an operating channel or a backup channel. That is, the number located at the top of each cell represents the operating channel or the required level status value (in parentheses), and the underlined number represents the status value (in parentheses) of the backup channel or backup channel. It is assumed that the state value shown in FIG. 11 is a CINR value.
  • an incumbent user first appears in the first cell 1, and one backup channel of channels 5, 6, and 7 must be allocated as a new operating channel. Since the required level state value of the first cell 1 is 10, each backup channel satisfies the required level state value. Here, channel 5 near the required level state value 10 is selected as the operating channel.
  • Case 1 shows that a backup channel having a state value corresponding to a required level state value is allocated to the first cell 1 as the operating channel, so that the operating channel is stably allocated to the second cell 2.
  • an incumbent user first appears in the first cell 1, and one backup channel among channels 5, 6, and 7 is selected, and the best channel is selected. That is, the required level state value is 10, but channel 7 having the highest state value is selected as the operating channel. If an incumbent user appears in the second cell 2 and one of the backup channels of channels 2, 6 and 7 has to be allocated as a new operating channel, channel 7 is the operating channel of the first cell 1. Since one is assigned to, one backup channel from channels 2 and 6 except channel 7 must be selected. Since neither channel 2 nor channel 6 satisfies the required level state value, a new operating channel cannot be allocated to the second cell 20.
  • Case 2 shows a problem in which the operating channel cannot be allocated to another cell when the best channel is allocated to the operating channel while satisfying the required level state value.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of allocating a backup channel in a communication system according to the IEEE 802.22 standard.
  • FIG. 12 a method of allocating a backup channel according to performing spectrum etiquette will be described.
  • the channel allocation apparatus 200 determines whether a channel exists in the local priority lists 1 and 2 when the procedure of spectrum etiquette starts.
  • the channel allocation apparatus 100 gives priority to each channel of the local priority lists 1 and 2 according to the occurrence probability of the incumbent user. That is, the channel allocation apparatus 200 may assign high priority to each channel of the regional priority lists 1 and 2 in the order of low occurrence probability of the incumbent user.
  • the occurrence probability of the incumbent user may be measured and calculated for each channel in advance.
  • the channel allocation apparatus 200 determines whether the number of channels included in the regional priority lists 1 and 2 satisfies the required number of backup channels. Since the number of backup channels in the cell can be set to be large, it is necessary to check whether the backup channel can be set only by the channels included in the local priority lists 1 and 2.
  • step S1210 if no channels exist in the regional priority lists 1 and 2, or if the number of channels included in the regional priority lists 1 and 2 does not satisfy the required number of backup channels, the process proceeds to step S1240. do.
  • the channel allocation apparatus 200 gives priority to each channel of the regional priority list 3.
  • the channel assignment apparatus 200 gives high priority to each channel of the local priority list 3 in the order of the smallest interference in accordance with the interference with the neighboring cells.
  • the channel assignment apparatus 200 may calculate a state value of each channel of the regional priority list 3 and give priority to the state value.
  • the CINR value may be applied to the state value. Since the method for calculating the CINR value has been described above with reference to FIG. 10, the detailed description thereof will be omitted.
  • each channel of the regional priority list 3 may be given a high priority in the order of high CINR value.
  • prioritization of the regional priority list can be shown in Table 2 below.
  • the numbers in parentheses for each channel number in Local Priority Lists 1 and 2 indicate the probability of occurrence of an incumbent user for that channel
  • the numbers in parentheses for each channel number in Local Priority List 3 indicate the It means the status value.
  • the state value may be a CINR value.
  • the channels of the Local Priority Lists 1 and 2 are listed in the order of occurrence of the incumbent user, and the channels of the Local Priority List 3 are listed in the order of the high state value.
  • a backup channel is selected in the regional priority list, if the backup channels are selected in order from the front, a channel less affected by interference and incumbent users may be selected as the backup channel.
  • the channel allocation apparatus 100 selects a channel according to the priority given to each channel of the regional priority lists 1 to 3 and assigns the channel to the backup channel.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating allocation of a backup channel using a regional priority list.
  • a channel having a low interference is selected as a backup channel using a CINR value.
  • the central cell is assumed to select a channel from local priority list 3.
  • the regional priority list 3 includes the channels being used in the neighbor cell.
  • the center cell should select one of channels 3, 4, and 5 being used in the neighbor cell. If the interference is calculated in small order by calculating the CINR value of each channel, they may be listed in the order of 5, 3, and 4.
  • channels 3, 4, and 5 are all used by neighboring cells, a channel arbitrarily selected from these three channels may be allocated as a backup channel.
  • a channel arbitrarily selected from these three channels may be allocated as a backup channel.
  • the customer premises device (indicated by a triangle) of the cell using channel 3 or 4 is located near the WRAN base station of the center cell.
  • Channel 3 or 4 is subject to high interference.
  • the customer premises of the cell using channel 5 exists at a long distance from the WRAN base station of the center cell, channel 5 receives relatively little interference.
  • channel 5 with low interference, and when channel 4 is selected, the performance of the system may be degraded.
  • FIG. 14 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a channel assignment apparatus.
  • the channel allocation apparatus 200 includes an operating channel allocator 40 and a backup channel allocator 50.
  • the operating channel allocator 40 calculates a state value of the backup channel, selects the backup channel close to the required level state value, and assigns the backup channel to the operating channel using the calculated state value of the backup channel.
  • the operating channel allocator 40 includes a calculator 41 and an operating channel selector 43.
  • the calculator 41 calculates a state value of each backup channel.
  • the state value may be a carrier-to-interference-and-noise ratio (CINR) value. Since the method of calculating the CINR value has been described above with reference to FIG. 10, detailed description thereof will be omitted.
  • CINR carrier-to-interference-and-noise ratio
  • the operating channel selector 43 selects as the operating channel a backup channel having a state value that is equal to or greater than the required level state value and minimizes a difference from the required level state value.
  • the backup channel allocator 50 assigns priority to each channel of the regional priority list, selects a channel according to the priority, and assigns it to the backup channel.
  • the backup channel assigning unit 50 includes a priority granting unit 51 and a backup channel selecting unit 53.
  • the priority granting unit 51 gives priority to the local priority lists 1 and 2 according to the probability of occurrence of the incumbent user of the channel, and gives the priority according to the state value of the channel.
  • the state value may be a CINR value.
  • the priority granting unit 51 may assign the high priority to the channels of the local priority lists 1 and 2 in the order in which the probability of occurrence of the incumbent user is low.
  • the priority granter 51 may assign the channels of the regional priority list 3 to the higher priority in order of the higher CINR value of the channels.
  • the backup channel selector 53 selects a channel according to the priority of each channel given by the priority granter 51 and assigns the channel to the backup channel. That is, the backup channel selector 53 selects a channel having a high priority from the local priority list as the number of preset backup channels and assigns it to the backup channel. In this case, a channel having a high priority may be a channel having a low probability of generating an inconvenient user or receiving a small interference.
  • the embedded signal detection method and the channel allocation method according to an embodiment of the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed through various electronic means for processing information can be recorded in the storage medium.
  • the storage medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded in the storage medium may be those specially designed and constructed for the present invention, or may be known and available to those skilled in the software art.
  • Examples of storage media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic-optical media such as floppy disks.
  • hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media and ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • the above-described medium may be a transmission medium such as an optical or metal wire, a waveguide, or the like including a carrier wave for transmitting a signal specifying a program command, a data structure, and the like.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also devices that process information electronically using an interpreter, for example, high-level language code that can be executed by a computer.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
  • the present invention can adaptively allocate a sensing period in which frame sensing for detecting an embedded signal is performed in a wireless communication system according to the IEEE 802.22 standard.
  • frame sensing is performed according to an adaptively allocated sensing period, thereby improving efficiency of data transmission and reliability of sensing.
  • the present invention can allocate a channel to many users while satisfying a desired quality of service by allocating a backup channel having a channel state corresponding to the required quality of service as an operating channel.
  • the present invention can assign a better channel to a backup channel using a local priority list according to the IEEE 802.22 standard.

Landscapes

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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

Disclosed are a device and a method for incumbent signal detection and channel allocation. An incumbent signal detection device comprises: a sensing unit which performs a plurality of intra-frame sensing functions during intra-frame sensing cycles on frames in which data is transmitted; and a setting unit which increases the sensing intervals of the intra-frame sensing functions if an incumbent signal is not detected through the plurality of intra-frame sensing functions. Disclosed are a channel allocation device and method. The channel allocation device comprises: an operating channel allocation unit which selects one channel from a plurality of backup channels by using state values of the backup channels according to the appearance of an incumbent user, and allocates the selected channel as an operating channel; and a backup channel allocation unit which selects a channel from a local priority set, and allocates the selected channel as a backup channel.

Description

인컴번트 신호 검출 및 채널 할당을 위한 장치 및 방법Apparatus and Method for Detection of Incident Signals and Channel Allocation
본 발명은 인지 무선(Cognitive Radio) 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인지 무선 기술이 적용되는 통신 시스템에서의 인컴번트 신호 검출 및 채널 할당을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to cognitive radio technology, and more particularly, to an apparatus and method for detecting an inclusive signal and assigning a channel in a communication system to which cognitive radio technology is applied.
고속화 되어 가고 있는 차세대 통신 서비스가 안정적으로 지원되기 위해서 넓은 주파수 대역폭이 확보되는 것이 우선적으로 요구된다. 하지만, 주파수 자원은 한정되어 있고, 새로운 무선 접속 기술과 통신 기술은 계속 등장할 수 있기 때문에, 한정된 주파수 자원을 효율적으로 관리하고 공유하는 것은 매우 중요한 이슈로 부각되었다.In order to stably support next-generation communication services that are being accelerated, it is necessary to secure wide frequency bandwidth. However, because frequency resources are limited, and new radio access technologies and communication technologies can continue to emerge, managing and sharing limited frequency resources has become a very important issue.
기존 주파수 활용의 측면을 살펴보면, 800MHz 및 1.8GHz 대역의 2세대 이동통신 시장의 성장과 더불어, 2GHz 대역의 3세대 이동통신 서비스가 출현하였으며, 그 외에도 2.4GHz ISM 대역 및 5GHz에서 무선 LAN의 활성화와 2.3GHz 대역에서의 WiBro 서비스의 상용화를 앞두고 향후 광대역 이동 인터넷 엑세스 서비스에 대한 지속적인 수요가 예상되고 있다. 이와 같이 급속히 발전하는 무선통신 시스템은 응용환경에 따라 다양한 주파수 대역의 할당을 요구하고 있으며, 무선 서비스의 광대역화에 따라 소요 주파수 대역의 확장에 대한 요구사항이 지속적으로 늘어나고 있다. 그래서, 4세대 이동통신의 표준화를 앞두고 새로운 주파수 대역의 할당을 위한 정책적 쟁점이 예상되며, 기존 대역의 활용성을 극대화하기 위한 새로운 기술 개발에 대한 노력이 필요하다.In terms of the existing frequency utilization, the growth of the second generation mobile communication market in the 800 MHz and 1.8 GHz bands, the emergence of the third generation mobile communication services in the 2 GHz band, in addition to the activation of wireless LAN in the 2.4 GHz ISM band and 5 GHz Ahead of the commercialization of WiBro services in the 2.3GHz band, there is a continuing demand for broadband mobile Internet access services. Such rapidly developing wireless communication systems require the allocation of various frequency bands according to the application environment, and the requirements for the expansion of the required frequency bands are continuously increasing with the widening of wireless services. Therefore, a policy issue for allocating new frequency bands is expected ahead of standardization of 4G mobile communication, and efforts are needed to develop new technologies to maximize utilization of existing bands.
주파수 부족 문제를 해결하기 위해서는 주파수 이용효율의 극대화가 필요하며, 이를 위해서 국가 전파정책으로 이루어지는 주파수 지정 할당으로부터 허가 없이 유연하게 사용할 수 있는 개방형 주파수 할당으로의 변화가 필요하다. 현재 세계적으로 주파수 부족 문제 해결과 이미 할당된 주파수의 효율적 사용을 위해 CR(Cognitive radio), UWB와 같은 주파수 공유 기술을 개발하기 위해서 노력 중에 있다.In order to solve the frequency shortage problem, it is necessary to maximize the efficiency of using the frequency, and to this end, it is necessary to change the frequency assignment from the national propagation policy to an open frequency allocation that can be used flexibly without permission. Currently, efforts are being made to develop frequency sharing technologies such as cognitive radio (CR) and UWB to solve the problem of frequency shortage and to efficiently use the allocated frequency.
이에 따라, IEEE 802.22 Working group은 54 ~ 862 MHz의 TV 대역에서 기존의 TV방송에 간섭을 일으키지 않으면서 TV 주파수 대역을 활용할 수 있는 WRAN (Wireless Regional Areal Network)을 표준화하고 있다.Accordingly, the IEEE 802.22 Working Group is standardizing the Wireless Regional Areal Network (WRAN), which can utilize TV frequency bands without interfering with existing TV broadcasts in the TV band of 54 to 862 MHz.
IEEE 802.22 표준에 따른 무선 통신 시스템은 인컴번트 사용자(원래 사용자)의 주파수 대역이 인컴번트 사용자에 의하여 사용되지 않는 동안 해당 주파수 대역을 사용한다. 그래서, 해당 주파수 대역에 대하여 인컴번트 사용자의 우선권이 보장되어야 한다. 따라서, IEEE 802.22 표준에 따른 무선 통신 시스템은 데이터 전송 도중 인컴번트 사용자를 검출하기 위한 프레임 센싱을 수행한다.A wireless communication system according to the IEEE 802.22 standard uses the frequency band while the frequency band of the incumbent user (original user) is not used by the incumbent user. Thus, the priority of the incumbent user should be guaranteed for the frequency band. Accordingly, a wireless communication system according to the IEEE 802.22 standard performs frame sensing for detecting an incumbent user during data transmission.
이와 같은 프레임 센싱은 인컴번트 신호 검출의 신뢰성 향상과 효율적인 데이터 전송을 위하여 적절한 횟수 및 소요시간이 요구된다. 하지만, IEEE 802.22 표준에는 이와 같은 프레임 센싱에 대한 구체적인 기술이 언급되어 있지 않다.Such frame sensing requires an appropriate number of times and time required for improved reliability of the detection of the embedded signal and efficient data transmission. However, the IEEE 802.22 standard does not mention a specific technique for such frame sensing.
만약, 인컴번트 사용자가 출현하면, IEEE 802.22 표준에 따른 무선 통신 시스템에서의 단말 장치인 고객 댁내 장치(CPE: Customer Premise Equipment)는 인컴번트 사용자에게 해당 주파수 대역을 양보해야 한다. 즉, 고객 댁내 장치는 인컴번트 사용자에 의하여 사용되지 않는 채널을 할당받아 사용하게 되며, 인컴번트 사용자가 출현하면, 채널을 재할당 받아야 한다. If an incumbent user appears, a customer premise equipment (CPE), which is a terminal device in a wireless communication system according to the IEEE 802.22 standard, must yield a corresponding frequency band to the incumbent user. That is, the customer premises device is assigned to use a channel that is not used by the incumbent user, and when the incumbent user appears, the channel must be reallocated.
고객 댁내 장치가 현재 사용하는 채널을 오퍼레이팅 채널이라고 하며, 고객 댁내 장치가 오퍼레이팅 채널을 대신하여 즉시 사용할 수 있는 채널을 백업 채널이라고 한다. The channel currently used by the customer premises device is called the operating channel, and the channel that the customer premises device can use immediately on behalf of the operating channel is called the backup channel.
WRAN 기지국은 인컴번트 사용자의 출현으로 인하여 고객 댁내 장치로 새로운 오퍼레이팅 채널을 할당하는 경우, 복수의 백업 채널 중에 하나를 선택한다. 백업 채널은 다수의 유휴 채널 중 상태가 양호한 채널이나, 각 백업 채널은 상태가 다양하다. 따라서, 요구되는 서비스 품질에 따른 서비스가 제공되기 위하여 백업 채널은 채널 상태에 따라 구분되는 것이 요구된다. 즉, 요구되는 서비스 품질에 상응하는 채널 상태를 갖는 백업 채널이 오퍼레이팅 채널로 선택되어야 한다.The WRAN base station selects one of the plurality of backup channels when assigning a new operating channel to the customer premises device due to the appearance of the incumbent user. The backup channel is in a good state among a plurality of idle channels, but each backup channel is in various states. Therefore, in order to provide a service according to a required quality of service, a backup channel is required to be classified according to channel conditions. In other words, a backup channel having a channel state corresponding to the required quality of service should be selected as the operating channel.
또한, 백업 채널은 오퍼레이팅 채널을 대신하여 사용되므로 양호한 채널들로 설정되어야 한다. IEEE 802.22 표준에는 백업 채널을 선택할 수 있는 지역 우선권 목록이 정의되어 있다. 하지만, IEEE 802.22 표준은 지역 우선권 목록에 대하여 단순히 주위 셀에서 적게 사용되는 채널로 정의하고 있다. 따라서, 보다 양호한 상태를 갖는 채널들이 백업 채널로 할당되기 위한 방법이 요구된다.In addition, the backup channel should be set to good channels because it is used in place of the operating channel. The IEEE 802.22 standard defines a local priority list from which backup channels can be selected. However, the IEEE 802.22 standard defines local priority lists as simply channels that are used less in neighboring cells. Therefore, a need exists for a method for assigning channels with better status to backup channels.
본 발명은 IEEE 802.22 표준에 따른 무선 통신 시스템에서 인컴번트 신호를 검출하기 위한 프레임 센싱이 수행되는 센싱 주기를 적응적으로 할당하는 것이다.The present invention adaptively allocates a sensing period in which frame sensing is performed to detect an embedded signal in a wireless communication system according to the IEEE 802.22 standard.
또한, 본 발명은 IEEE 802.22 표준에 따른 무선 통신 시스템에서 요구되는 서비스 품질에 상응하는 채널 상태를 갖는 백업 채널을 오퍼레이팅 채널로 할당하는 것이다.In addition, the present invention allocates a backup channel having a channel state corresponding to a quality of service required in a wireless communication system according to the IEEE 802.22 standard as an operating channel.
또한, 본 발명은 IEEE 802.22 표준에 따른 지역 우선권 목록을 이용하여 보다 양호한 채널을 백업 채널로 할당하는 것이다.In addition, the present invention assigns a better channel to a backup channel using a regional priority list according to the IEEE 802.22 standard.
본 발명의 일 측면에 따르면, 인지 무선(CR: Cognitive radio) 기술을 이용한 통신 시스템에서 인컴번트(incumbent) 신호를 검출하는 장치가 개시된다.According to an aspect of the present invention, an apparatus for detecting an incumbent signal in a communication system using cognitive radio (CR) technology is disclosed.
본 발명의 실시예에 따른 인컴번트 신호 검출 장치는 데이터가 전송되는 프레임에서 인트라 프레임 센싱 주기 동안 복수의 인트라 프레임 센싱(Intra-frame sensing)을 수행하는 센싱부 및 상기 복수의 인트라 프레임 센싱을 통해 상기 인컴번트 신호가 비검출되면 상기 인트라 프레임 센싱의 센싱 간격을 증가시키는 설정부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, an apparatus for detecting an integral signal may include a sensing unit configured to perform a plurality of intra-frame sensing during an intra frame sensing period in a frame in which data is transmitted, and the plurality of intra frame sensing. And a setting unit for increasing the sensing interval of the intra frame sensing when the incumbent signal is not detected.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 인지 무선 기술을 이용한 통신 시스템에서 인컴번트 신호를 검출하는 방법이 개시된다.According to another aspect of the present invention, a method for detecting an incumbent signal in a communication system using cognitive radio technology is disclosed.
본 발명의 실시예에 따른 인컴번트 신호 검출 방법은 프레임을 통해 데이터 전송이 시작되는 단계, 인트라 프레임 센싱 주기 동안 복수의 인트라 프레임 센싱이 수행되는 단계 및 상기 복수의 인트라 프레임 센싱을 통해 상기 인컴번트 신호가 비검출되면 상기 인트라 프레임 센싱의 센싱 간격을 증가시키는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a method of detecting an embedded signal includes starting data transmission through a frame, performing a plurality of intra frame sensing during an intra frame sensing period, and performing the intra frame sensing through the plurality of intra frame sensing. If is not detected, increasing the sensing interval of the intra frame sensing.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 인지 무선(CR: Cognitive radio) 기술을 이용한 통신 시스템에서 채널을 할당하는 장치가 개시된다.According to another aspect of the present invention, an apparatus for allocating a channel in a communication system using cognitive radio (CR) technology is disclosed.
본 발명의 실시예에 따른 채널 할당 장치는 인컴번트(incumbent) 사용자의 출현에 따라 백업 채널의 상태값을 이용하여 복수의 백업 채널에서 하나의 채널을 선택하여 오퍼레이팅 채널로 할당하는 오퍼레이팅 채널 할당부 및 지역 우선권 목록(Local priority set)에서 채널을 선택하여 상기 백업 채널로 할당하는 백업 채널 할당부를 포함한다.In accordance with an embodiment of the present invention, an apparatus for allocating a channel may include an operating channel allocator configured to select one channel from a plurality of backup channels and assign the operating channel to an operating channel according to the appearance of an incumbent user; And a backup channel allocator for selecting a channel from a local priority set and assigning the channel to the backup channel.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 인지 무선(CR: Cognitive radio) 기술을 이용한 통신 시스템에서 인컴번트 사용자의 출현에 따라 오퍼레이팅 채널을 할당하는 채널 할당 방법이 개시된다.According to another aspect of the present invention, a channel allocation method for allocating an operating channel according to the appearance of an incumbent user in a communication system using a cognitive radio (CR) technology is disclosed.
본 발명의 실시예에 따른 채널 할당 방법은 할당된 복수의 백업 채널의 상태값을 산출하는 단계, 상기 통신 시스템의 고객 댁내 장치가 요구하는 요구 수준 상태값 이상이 되는 상태값을 가지는 백업 채널이 존재하는지 확인하는 단계, 상기 요구 수준 상태값 이상이고 상기 요구 수준 상태값과의 차이가 최소가 되는 상태값을 가지는 백업 채널을 선택하는 단계 및 상기 선택한 백업 채널을 오퍼레이팅 채널로 할당하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a channel allocation method includes calculating a state value of a plurality of allocated backup channels, and a backup channel having a state value that is equal to or greater than a required level state value required by a customer indoor device of the communication system. And a step of selecting a backup channel having a state value equal to or greater than the required level state value and having a minimum difference from the required level state value, and allocating the selected backup channel as an operating channel.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 인지 무선(CR: Cognitive radio) 기술을 이용한 통신 시스템에서 백업 채널을 할당하는 채널 할당 방법이 개시된다.According to another aspect of the present invention, a channel allocation method for allocating a backup channel in a communication system using cognitive radio (CR) technology is disclosed.
본 발명의 실시예에 따른 채널 할당 방법은 채널 목록의 업데이트 및 채널 할당을 위한 스펙트럼 에티켓을 시작하는 단계, 지역 우선권 목록 1 및 2에 채널이 존재하면, 각 채널에 대한 인컴번트 사용자 발생 확률에 따라 각 채널에 우선권을 부여하는 단계 및 상기 우선권에 따라 채널을 선택하여 백업 채널로 할당하는 단계를 포함한다.The channel allocation method according to an embodiment of the present invention includes the steps of starting spectrum etiquette for updating the channel list and allocating channels. Giving priority to each channel, and selecting a channel according to the priority and assigning it to a backup channel.
도 1은 IEEE 802.22 표준에 따른 WRAN를 나타낸 도면.1 illustrates a WRAN in accordance with the IEEE 802.22 standard.
도 2 및 도 3은 IEEE 802.22 표준에 따른 프레임 센싱 주기를 나타낸 프레임 구조를 도시한 도면.2 and 3 illustrate a frame structure showing a frame sensing period in accordance with the IEEE 802.22 standard.
도 4는 인트라 프레임 센싱의 적응적인 센싱 주기를 나타낸 프레임 구조를 예시한 도면.4 illustrates a frame structure illustrating an adaptive sensing period of intra frame sensing.
도 5는 인컴번트 신호 검출 장치의 구성을 개략적으로 예시한 블록도.5 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an embedded signal detection apparatus.
도 6은 인컴번트 신호 검출 방법을 나타낸 흐름도.6 is a flowchart illustrating a method of detecting an embedded signal.
도 7은 고정 및 적응적 센싱 간격이 적용된 통신 시스템의 성능을 나타낸 그래프.7 is a graph illustrating the performance of a communication system to which fixed and adaptive sensing intervals are applied.
[규칙 제91조에 의한 정정 18.05.2011] 
도 8는 IEEE 802.22 표준에 따라 오퍼레이팅 채널을 할당하는 것을 나타낸 도면.
[Revision 18.05.2011 under Rule 91]
8 illustrates allocating an operating channel in accordance with the IEEE 802.22 standard.
[규칙 제91조에 의한 정정 18.05.2011] 
도 9는 IEEE 802.22 표준에 따른 통신 시스템에서 오퍼레이팅 채널을 할당하는 방법을 나타낸 흐름도.
[Revision 18.05.2011 under Rule 91]
9 is a flowchart illustrating a method for allocating an operating channel in a communication system in accordance with the IEEE 802.22 standard.
[규칙 제91조에 의한 정정 18.05.2011] 
도 10은 CINR값을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면.
[Revision 18.05.2011 under Rule 91]
10 is a diagram for explaining a method of calculating a CINR value.
[규칙 제91조에 의한 정정 18.05.2011] 
도 11은 오퍼레이팅 채널의 할당 방법을 예시한 도면.
[Revision 18.05.2011 under Rule 91]
11 illustrates a method of assigning an operating channel.
[규칙 제91조에 의한 정정 18.05.2011] 
도 12는 IEEE 802.22 표준에 따른 통신 시스템에서 백업 채널을 할당하는 방법을 나타낸 흐름도.
[Revision 18.05.2011 under Rule 91]
12 is a flowchart illustrating a method of allocating a backup channel in a communication system according to the IEEE 802.22 standard.
[규칙 제91조에 의한 정정 18.05.2011] 
도 13은 지역 우선권 목록을 이용한 백업 채널의 할당을 예시한 도면.
[Revision 18.05.2011 under Rule 91]
13 illustrates allocation of a backup channel using a regional priority list.
[규칙 제91조에 의한 정정 18.05.2011] 
도 14는 채널 할당 장치의 구성을 개략적으로 예시한 블록도.
[Revision 18.05.2011 under Rule 91]
14 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a channel assignment apparatus.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 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 것으로 이해되어야 한다.The present invention may be variously modified and have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail with reference to the accompanying drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, numerals (eg, first, second, etc.) used in the description process of the present specification are merely identification symbols for distinguishing one component from another component.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in the present specification, when one component is referred to as "connected" or "connected" with another component, the one component may be directly connected or directly connected to the other component, but in particular It is to be understood that, unless there is an opposite substrate, it may be connected or connected via another component in the middle.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, the same reference numerals will be used for the same means regardless of the reference numerals in order to facilitate the overall understanding.
도 1은 IEEE 802.22 표준에 따른 WRAN를 나타낸 도면이다.1 illustrates a WRAN according to the IEEE 802.22 standard.
WRAN은 인지 무선 기술을 사용하여 인컴번트 사용자가 VHF/UHF 대역을 사용하지 않는 동안 사용하는 시스템이다. 도 1을 참조하면, WRAN은 적어도 하나의 WRAN 기지국(BS: Base Station) 및 적어도 하나의 고객 댁내 장치(CPE: Customer Premise Equipment)를 포함한다. WRAN is a system used by incumbent users while not using the VHF / UHF band using cognitive radio technology. Referring to FIG. 1, a WRAN includes at least one WRAN Base Station (BS) and at least one Customer Premise Equipment (CPE).
WRAN은 인지 무선(CR: Cognitive radio) 기술을 통해 기존 TV 방송과 무선 마이크 등이 해당 주파수를 사용하고 있는지 탐지하여 회피함으로써, 기존 서비스에 대한 간섭을 회소화하면서 통신 서비스를 제공할 수 있다. 현재 WRAN은 사용되지 않은 TV 방송 채널을 사용하여 시골의 넓은 영역에 분포되어 있는 단독 주택, 다주택 건물, 학교 등에 무선 데이터 서비스를 제공할 목적으로 표준화되고 있다.The WRAN detects and avoids whether existing TV broadcasts, wireless microphones, etc. are using the corresponding frequency through cognitive radio (CR) technology, thereby providing communication services while reducing interference to existing services. Currently, WRAN is standardized to provide wireless data services to single-family homes, multi-family buildings, schools, etc., which are distributed in large rural areas using unused TV broadcasting channels.
즉, WRAN은 TV 방송 대역의 주파수 활용도가 급격히 낮아지는 점을 이용하여 TV 방송 대역에서 비어있는 주파수 대역을 검출하여 통신 서비스를 제공한다. 여기서, WRAN은 기존 방송 신호를 인컴번트 신호로 간주하고, 인컴번트 신호를 방해하지 않으면서 통신 서비스를 제공하기 위하여 인지 무선 기술이 사용된다.That is, the WRAN detects an empty frequency band in the TV broadcasting band and provides a communication service by using the point that the frequency utilization of the TV broadcasting band is drastically lowered. Here, the WRAN regards an existing broadcast signal as an incumbent signal, and cognitive radio technology is used to provide a communication service without interrupting the incumbent signal.
인지 무선 기술은 주변의 무선 환경에 대한 다양한 정보를 인지하여 이미 다른 용도로 할당된 주파수 스펙트럼이 유휴 상태에 있음을 감지할 경우 해당 스펙트럼의 기존 사용자인 인컴번트 사용자의 우선권을 보장하면서 유휴 상태 대역을 일시적으로 사용하기 위한 기술이다. 즉, 주파수 면허를 가지고 있는 인컴번트 사용자가 사용하지 않는 대역을 면허를 가지고 있지 않는 사용자(WRAN)에게 제공하는 자원 공유 개념이다. 만일, WRAN은 일시적으로 사용하고 있는 대역에 인컴번트 사용자가 출현하게 되면 인컴번트 사용자에게 우선권을 양보하고 대역을 비워주어야 한다.When cognitive radio technology detects a variety of information about the surrounding wireless environment and detects that a spectrum of frequencies already allocated for other uses is idle, it ensures the priority of the incumbent user who is an existing user of the spectrum, It is a technique for temporary use. That is, it is a concept of resource sharing that provides an unlicensed user (WRAN) with a band not used by an incumbent user having a frequency license. If an incumbent user appears in a band that is temporarily in use, the WRAN must give priority to the incumbent user and free the band.
도 2 및 도 3은 IEEE 802.22 표준에 따른 프레임 센싱 주기를 나타낸 프레임 구조를 도시한 도면이다. 2 and 3 illustrate a frame structure showing a frame sensing period according to the IEEE 802.22 standard.
도 2를 참조하면, IEEE 802.22 표준에 따른 프레임은 N개의 슈퍼 프레임(Superframe)으로 구성된다. 2, a frame according to the IEEE 802.22 standard is composed of N superframes (Superframes).
도 2에 도시된 바와 같이, 프레임 센싱은 인트라 프레임 센싱(Intra-frame sensing)과 인터 프레임 센싱(Inter-frame sensing)의 2단계 센싱으로 구성된다. 즉, 인트라 프레임 센싱은 각 슈퍼 프레임마다 복수 번 수행되며, 인터 프레임 센싱은 N번째 슈퍼 프레임에서 한 번 수행된다.As shown in FIG. 2, frame sensing consists of two stages of intra-frame sensing and inter-frame sensing. That is, intra frame sensing is performed a plurality of times for each super frame, and inter frame sensing is performed once in the Nth super frame.
도 3을 참조하면, 인트라 프레임 센싱은 하나의 프레임 내에서 복수 번 수행되며, 인터 프레임 센싱은 하나의 프레임 내에서 한 번 수행된다.Referring to FIG. 3, intra frame sensing is performed a plurality of times in one frame, and inter frame sensing is performed once in one frame.
즉, 인트라 프레임 센싱은 하나의 프레임 내에서 복수 번 수행되며, 인터 프레임 센싱은 하나의 프레임 또는 복수의 프레임에서 한 번 수행될 수 있다.That is, intra frame sensing may be performed a plurality of times in one frame, and inter frame sensing may be performed once in one frame or a plurality of frames.
인트라 프레임 센싱은 주로 에너지 검출기와 같은 검출 장치를 사용하여 신호의 존재 유무만을 개략적으로 판단한다. 또한, 인터 프레임 센싱은 인트라 프레임 센싱보다 매우 긴 시간동안 수행되며, 특성 검출기나 사이클로 스테이쇼너리 검출기와 같은 검출 장치를 이용하여 신호의 존재 유무뿐만 아니라, 어떤 신호가 존재하는지 그 신호의 구체적인 특성까지 검출한다.Intra frame sensing mainly uses a detection device such as an energy detector to roughly determine the presence or absence of a signal. In addition, the inter frame sensing is performed for a much longer time than the intra frame sensing, and a detection device such as a characteristic detector or a cyclo stationary detector is used to detect not only the presence of a signal but also the specific characteristics of the signal. Detect.
인트라 프레임 센싱과 인터 프레임 센싱은 그 검출 목적이 상이함에 따라 1회 센싱에 소비되는 시간도 크게 차이가 난다. 1회 검출에 많은 시간이 소요되는 인터 프레임 센싱은 가급적 신뢰성을 충분히 확보한 경우에 수행되어야 센싱에 소비되는 시간자원이 절약이 되며, 이는 데이터 전송에 대한 수율 개선에 직접적으로 영향을 주게 된다. 이를 위하여 인트라 프레임 센싱의 적절한 동작이 요구된다. 만약, 높은 신뢰성만을 위하여 빈번한 인트라 프레임 센싱이 수행된다면 많은 시간을 센싱이 점유하게 되어 수율 악화가 예상되며, 매우 드문 인트라 프레임 센싱이 수행된다면 인컴번트 신호의 검출 가능성이 저하되고 이는 인터 프레임 센싱의 동작에 영향을 주어 수율이 향상될 수 없다. Intra-frame sensing and inter-frame sensing differ greatly in the time spent for one-time sensing as their detection purposes are different. Inter-frame sensing, which takes a long time for one-time detection, should be performed only when reliability is secured as much as possible, thereby saving time resources spent on sensing, which directly affects the yield improvement for data transmission. For this purpose, proper operation of intra frame sensing is required. If frequent intra frame sensing is performed only for high reliability, the sensing takes a lot of time, and thus yield deterioration is expected. If very rare intra frame sensing is performed, the possibility of detection of the incumbent signal is degraded. Can not affect the yield.
도 4는 인트라 프레임 센싱의 적응적인 센싱 주기를 나타낸 프레임 구조를 예시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a frame structure illustrating an adaptive sensing period of intra frame sensing.
도 4를 참조하면, 인트라 프레임 센싱은 하나의 인트라 프레임 센싱 주기 동안 미리 설정된 최소 센싱 간격(Sensing Interval)으로 수행된다. 이때, 복수 번 수행되는 인트라 프레임 센싱을 통해 인컴번트 신호가 모두 비검출되면, 다음의 인트라 프레임 센싱 주기에 수행되는 인트라 프레임 센싱의 센싱 간격은 증가된다.Referring to FIG. 4, intra frame sensing is performed at a preset minimum sensing interval during one intra frame sensing period. At this time, if all of the incumbent signals are not detected through the intra frame sensing performed a plurality of times, the sensing interval of the intra frame sensing performed in the next intra frame sensing period is increased.
예를 들어, 하나의 인트라 프레임 센싱 주기 동안 수행되는 인트라 프레임 센싱을 통해 인컴번트 신호가 비검출된 경우, 다음 인트라 프레임 센싱 주기의 센싱 간격은 다음 수학식 1로 산출될 수 있다. For example, when the intra-band signal is not detected through intra frame sensing performed during one intra frame sensing period, the sensing interval of the next intra frame sensing period may be calculated by Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
Delta = Delta_initial X n Delta = Delta_initial X n
여기서, Delta는 인트라 프레임 센싱의 센싱 간격(Sensing Interval)이고, Delta_initial는 최소 센싱 간격이고, n은 인컴번트 신호가 비검출된 인트라 프레임 센싱 주기의 개수이다.Here, Delta is a sensing interval of intra frame sensing, Delta_initial is a minimum sensing interval, and n is the number of intra frame sensing periods in which the incumbent signal is not detected.
이에 따라, 인트라 프레임 센싱 주기의 길이가 증가된다.Accordingly, the length of the intra frame sensing period is increased.
예를 들어, 하나의 인트라 프레임 센싱 주기 동안 수행되는 인트라 프레임 센싱을 통해 인컴번트 신호가 비검출된 경우, 다음 인트라 프레임 센싱 주기의 길이는 다음 수학식 2로 산출될 수 있다.For example, when the intra-band signal is not detected through intra frame sensing performed during one intra frame sensing period, the length of the next intra frame sensing period may be calculated by Equation 2 below.
[수학식 2][Equation 2]
Length = Length_initial X nLength = Length_initial X n
여기서, Length는 인트라 프레임 센싱 주기의 길이이고, Length_initial은 인트라 프레임 센싱 주기의 최소 길이이고, 인컴번트 신호가 비검출된 인트라 프레임 센싱 주기의 개수이다.Here, Length is the length of the intra frame sensing period, Length_initial is the minimum length of the intra frame sensing period, and is the number of intra frame sensing periods in which the incumbent signal is not detected.
이와 같이 증가되는 인트라 프레임 센싱의 센싱 간격 또는 센싱 주기는 미리 설정된 최대 센싱 간격 또는 최대 센싱 주기 길이가 되면, 최대 센싱 간격 또는 최대 센싱 주기 길이로 유지될 수 있다.The sensing interval or sensing period of the increased intra frame sensing may be maintained at the maximum sensing interval or the maximum sensing period length when the preset maximum sensing interval or maximum sensing period length is reached.
또한, 센싱 간격 또는 센싱 주기는 인컴번트 신호가 검출되면, 최소 센싱 간격 또는 최소 센싱 주기 길이로 초기화될 수 있다. 예를 들어, 하나의 인트라 프레임 센싱 주기 동안 한 번 또는 미리 설정된 횟수 이상 인컴번트 신호가 검출되면, 센싱 간격은 최소 센싱 간격으로 초기화될 수 있다. 이에 따라, 인컴번트 신호가 미리 설정된 횟수 미만으로 검출된 경우, 인트라 프레임 센싱의 센싱 간격은 증가될 수 있다.In addition, the sensing interval or the sensing period may be initialized to the minimum sensing interval or the minimum sensing period length when the incident signal is detected. For example, if an incumbent signal is detected once during one intra frame sensing period or a predetermined number of times, the sensing interval may be initialized to a minimum sensing interval. Accordingly, when the incident signal is detected less than a predetermined number of times, the sensing interval of the intra frame sensing may be increased.
도 5는 인컴번트 신호 검출 장치의 구성을 개략적으로 예시한 블록도이다.5 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an embedded signal detection apparatus.
도 5를 참조하면, 인컴번트 신호 검출 장치(100)는 통신부(10), 센싱부(20) 및 조절부(30)를 포함한다. 인컴번트 신호 검출 장치(100)는 일반적으로 WRAN 기지국에 구비될 수 있으나, WRAN에서 별도의 장치로 구비되어 WRAN 기지국과 연결 될 수도 있다.Referring to FIG. 5, the incident signal detecting apparatus 100 may include a communication unit 10, a sensing unit 20, and an adjusting unit 30. The incident signal detecting apparatus 100 may be generally provided in the WRAN base station, but may be provided as a separate device in the WRAN and connected to the WRAN base station.
통신부(10)는 고객 댁내 장치와 통신을 수행한다. 예를 들어, 통신부(100)는 설정된 채널을 통해 고객 댁내 장치와 데이터를 송수신할 수 있다.The communication unit 10 communicates with the customer premises device. For example, the communication unit 100 may transmit / receive data with the customer premises device through the established channel.
센싱부(20)는 데이터 전송 도중 프레임 센싱을 수행한다. 즉, 센싱부(20)는 인트라 프레임 센싱 및 인터 프레임 센싱을 수행한다.The sensing unit 20 performs frame sensing during data transmission. That is, the sensing unit 20 performs intra frame sensing and inter frame sensing.
예를 들어, 센싱부(20)는 하나의 프레임에서 인트라 프레임 센싱을 복수번 수행하며, 하나의 프레임 또는 복수의 프레임에서 인터 프레임 센싱을 한번 수행할 수 있다.For example, the sensing unit 20 may perform intra frame sensing a plurality of times in one frame and inter frame sensing in one frame or a plurality of frames once.
센싱부(20)는 인트라 프레임 센싱 주기 동안 설정된 센싱 간격으로 인트라 프레임 센싱을 수행한다.The sensing unit 20 performs intra frame sensing at a sensing interval set during the intra frame sensing period.
설정부(30)는 인트라 프레임 센싱의 센싱 간격을 설정한다.The setting unit 30 sets a sensing interval of intra frame sensing.
즉, 설정부(30)는 최초에 인트라 프레임 센싱의 센싱 간격을 최소 센싱 간격으로 초기화하고, 인트라 프레임 센싱 주기 동안 수행되는 복수의 인트라 프레임 센싱을 통해 인컴번트 신호가 비검출되면, 센싱 간격을 증가시켜 재설정한다. 증가되는 센싱 간격은 최대 센싱 간격이 되면, 최대 센싱 간격으로 유지되고, 인컴번트 신호가 검출되면, 최소 센싱 간격으로 초기화된다. 이에 따라, 인트라 프레임 센싱 주기의 길이도 변경된다.That is, the setting unit 30 initially initializes the sensing interval of the intra frame sensing to the minimum sensing interval, and increases the sensing interval when the incumbent signal is not detected through a plurality of intra frame sensing performed during the intra frame sensing period. Reset it. The increased sensing interval is maintained at the maximum sensing interval when the maximum sensing interval is reached, and initialized to the minimum sensing interval when the incumbent signal is detected. Accordingly, the length of the intra frame sensing period is also changed.
인트라 프레임 센싱의 센싱 간격 또는 센싱 주기의 산출 방법은 도 4에서 상술하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Since the method of calculating the sensing interval or the sensing period of the intra frame sensing has been described above with reference to FIG. 4, a detailed description thereof will be omitted.
도 6은 인컴번트 신호 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of detecting an embedded signal.
S610 단계에서, 인컴번트 신호 검출 장치(100)는 고객 댁내 장치와 데이터 전송을 시작한다.In operation S610, the incident signal detecting apparatus 100 starts data transmission with the customer premises apparatus.
S620 단계에서, 인컴번트 신호 검출 장치(100)는 인트라 프레임 센싱을 수행한다. 여기서, 인컴번트 신호 검출 장치(100)는 데이터 전송이 이루어지는 프레임 내의 복수번 인트라 프레임 센싱을 수행한다. 인트라 프레임 센싱은 하나의 프레임 내에서 설정된 횟수만큼 복수번 수행될 수 있다. 또한, 인컴번트 신호 검출 장치(100)는 인터 프레임 센싱을 수행할 수 있다. 인터 프레임 센싱은 하나의 프레임 또는 복수의 프레임에서 한번 수행될 수 있다.In operation S620, the incident signal detecting apparatus 100 performs intra frame sensing. Here, the integrated signal detecting apparatus 100 performs intra frame sensing a plurality of times within a frame in which data is transmitted. Intra frame sensing may be performed a plurality of times a set number of times in one frame. In addition, the incident signal detecting apparatus 100 may perform inter frame sensing. Inter frame sensing may be performed once in one frame or a plurality of frames.
S630 단계에서, 인컴번트 신호 검출 장치(100)는 하나의 인트라 프레임 센싱 주기동안 수행된 인트라 프레임 센싱을 통해 인컴번트 신호의 검출 여부를 판단한다.In operation S630, the incumbent signal detecting apparatus 100 determines whether the incumbent signal is detected through intra frame sensing performed during one intra frame sensing period.
S640 단계에서, 인컴번트 신호 검출 장치(100)는 인컴번트 신호가 비검출된 경우, 현재 센싱 간격이 최대 센싱 간격인지 여부를 판단한다.In operation S640, when the incumbent signal is not detected, the incumbent signal detecting apparatus 100 determines whether the current sensing interval is the maximum sensing interval.
S650 단계에서, 인컴번트 신호 검출 장치(100)는 현재 센싱 간격이 최대 센싱 간격이 아닌 경우, 센싱 간격을 증가시킨다. 이후에 수행되는 인트라 프레임 센싱은 증가된 센싱 간격에 따라 수행된다. 이에 따라 인트라 프레임 센싱 주기의 길이도 증가된다.In operation S650, the incident signal detecting apparatus 100 increases the sensing interval when the current sensing interval is not the maximum sensing interval. Intra frame sensing performed later is performed according to an increased sensing interval. Accordingly, the length of the intra frame sensing period is also increased.
S630 단계의 판단 결과, 인컴번트 신호가 검출된 경우, S670 단계에서, 인컴번트 신호 검출 장치(100)는 센싱 간격을 최소 센싱 간격으로 초기화한다.As a result of the determination in step S630, when the incumbent signal is detected, in step S670, the incandescent signal detecting apparatus 100 initializes the sensing interval to the minimum sensing interval.
S640 단계의 판단 결과, 현재 센싱 간격이 최대 센싱 간격인 경우, S660 단계에서, 인컴번트 신호 검출 장치(100)는 센싱 간격을 최대 센싱 간격으로 유지한다.As a result of the determination in step S640, when the current sensing interval is the maximum sensing interval, in step S660, the incident signal detecting apparatus 100 maintains the sensing interval as the maximum sensing interval.
이와 같은 인컴번트 신호 검출 장치(100)는 적응적인 센싱 주기에 따라 인트라 프레임 센싱을 수행하여 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 도 7을 참조하면, 도 7은 고정 및 적응적 센싱 간격이 적용된 통신 시스템의 성능을 나타낸 그래프이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 적응적 센싱 간격에 따라 인트라 프레임 센싱이 수행된 경우, 고정 센싱 간격에 비하여 채널 이용 효율이 증가됨을 알 수 있다.The integrated signal detection apparatus 100 may perform intra frame sensing according to an adaptive sensing period to improve performance of a communication system. Referring to FIG. 7, FIG. 7 is a graph illustrating the performance of a communication system to which fixed and adaptive sensing intervals are applied. As shown in FIG. 7, when intra frame sensing is performed according to the adaptive sensing interval, it can be seen that the channel utilization efficiency is increased compared to the fixed sensing interval.
도 8은 IEEE 802.22 표준에 따라 오퍼레이팅 채널을 할당하는 것을 나타낸 도면이다. 도 8은 7개의 셀(cell) 환경을 나타내며, 각 셀에 표시된 숫자는 채널 번호를 나타낸다. 즉, 각 셀에서 밑줄로 표시된 채널 번호는 백업 채널을 나타내고, 밑줄로 표시되지 않은 채널 번호는 오퍼레이팅 채널을 나타낸다. 각 셀은 하나의 WRAN 기지국과 복수의 고객 댁내 장치(CPE)를 포함할 수 있다.8 is a diagram illustrating allocating an operating channel according to the IEEE 802.22 standard. 8 shows seven cell environments, and the numbers shown in each cell represent channel numbers. That is, in each cell, the underlined channel number represents the backup channel, and the underlined channel number represents the operating channel. Each cell may include one WRAN base station and a plurality of customer premises equipment (CPEs).
도 8을 참조하면, 중심 셀은 1번 채널이 오퍼레이팅 채널로 할당되어 있으며, 7번 채널이 백업 채널로 할당되어 있다. 이후, 중심 셀에 인컴번트 사용자가 출현하면, 인컴번트 사용자는 1번 채널(원으로 표시)을 할당받는다. 그리고, 중심 셀은 백업 채널인 7번 채널을 오퍼레이팅 채널로 할당받고, 새로운 백업 채널로 5번 채널이 할당된다.Referring to FIG. 8, in the center cell, channel 1 is allocated as an operating channel and channel 7 is allocated as a backup channel. Thereafter, when the incumbent user appears in the center cell, the incumbent user is assigned channel 1 (indicated by a circle). The center cell receives channel 7 as a backup channel as an operating channel and channel 5 as a new backup channel.
IEEE 802.22 표준은 셀 간 간섭을 회피하거나 최소화하면서 채널을 선택하기 위한 스펙트럼 에티켓을 정의하고 있다. 스펙트럼 에티켓은 채널 목록의 업데이트 및 채널 할당에 대한 방법을 정의한다.The IEEE 802.22 standard defines spectral etiquette for channel selection while avoiding or minimizing intercell interference. Spectral etiquette defines the method for updating the channel list and assigning channels.
예를 들어, 도 8에 도시된 중심 셀에 대한 채널 목록은 다음의 표 1과 같이 나타낼 수 있다.For example, the channel list for the center cell shown in FIG. 8 may be represented as shown in Table 1 below.
표 1
중심 셀의 채널 목록 인컴번트 사용자 출현 전 인컴번트 사용자 출현 후
오퍼레이팅 채널 1 7
백업 채널 7 5
WRAN이 차지하고 있는 채널 3, 4, 5, 6, 8 3, 4, 5, 6, 8
주위 백업 채널 4, 5, 6, 7, 8 4, 5, 6, 7, 8
지역 우선권 목록1 - -
지역 우선권 목록2 - -
지역 우선권 목록3 3, 4, 5, 6, 8 3, 4, 5, 6, 8
Table 1
List of channels in the center cell Before Incumbent User Appears After the appearance of the incumbent user
Operating channel One 7
Backup channel 7 5
Channels occupied by WRAN 3, 4, 5, 6, 8 3, 4, 5, 6, 8
Ambient backup channel 4, 5, 6, 7, 8 4, 5, 6, 7, 8
Regional Priority List1 - -
Regional Priority List2 - -
Regional Priority List3 3, 4, 5, 6, 8 3, 4, 5, 6, 8
여기서, WRAN이 차지하고 있는 채널은 주위 셀에서 사용 중인 채널이고, 주위 백업 채널은 주위 셀에서 백업채널로 사용중인 채널이다. 채널 목록은 후보 채널을 더 포함할 수 있다. 후보 채널은 백업 채널이 될 수 있는 채널이다.Here, the channel occupied by the WRAN is a channel being used by the neighbor cell, and the surrounding backup channel is a channel being used as the backup channel by the neighbor cell. The channel list may further include candidate channels. The candidate channel is a channel that can be a backup channel.
지역 우선권 목록1(Local priority set 1)은 백업 채널과 후보 채널 중, 주위 셀이 사용 중이지 않고 백업 채널로도 사용하지 않는 채널들의 집합이다. 지역 우선권 목록2는 백업 채널과 후보 채널 중, 주위 셀이 백업 채널로 사용하지 않는 채널들의 집합이다. 지역 우선권 목록3은 주위 셀이 사용 중인 채널들의 집합이다.The local priority set 1 is a set of channels among the backup channel and the candidate channel that are not used by neighboring cells and are not used as backup channels. The regional priority list 2 is a set of channels, which are not used as backup channels by neighboring cells, among backup channels and candidate channels. Local Priority List 3 is a collection of channels being used by neighboring cells.
표 1을 참조하면, 인컴번트 사용자 출현 후, 스펙트럼 에티켓의 수행에 따라 중심 셀은 백업 채널인 7번 채널이 오퍼레이팅 채널로 할당되고, 5번 채널이 백업 채널로 할당된다. 여기서, 백업 채널은 지역 우선권 목록1~3에서 선택된다. 즉, 백업 채널은 지역 우선권 목록 1~3을 순차적으로 확인하여 선택된다. 즉, 표 1을 참조하면, 지역 우선권 목록 1 및 2는 비어 있으므로, 백업 채널은 지역 우선권 목록 3에서 임의로 선택된다. 표 1에서 예시된 백업 채널은 지역 우선권 목록3에서 5번 채널이 임의로 선택되었다.Referring to Table 1, after the appearance of the incumbent user, channel 7 is assigned to the operating channel and channel 5 is assigned to the backup channel according to the performance of spectrum etiquette. Here, the backup channel is selected from the regional priority lists 1 to 3. That is, the backup channel is selected by sequentially checking the regional priority lists 1 to 3. That is, referring to Table 1, since the regional priority lists 1 and 2 are empty, the backup channel is randomly selected from the local priority list 3. In the backup channel illustrated in Table 1, channel 5 is randomly selected from the regional priority list 3.
도 9는 IEEE 802.22 표준에 따른 통신 시스템에서 오퍼레이팅 채널을 할당하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 9에서는 인컴번트 사용자가 출현한 경우 새로운 오퍼레이팅 채널을 할당하는 방법에 대하여 설명한다. 채널 할당은 채널 할당 장치(200)를 포함하는 WRAN 기지국에 의하여 수행되거나, WRAN 기지국에 연결된 채널 할당 장치(200)에 의하여 수행될 수 있다. 이하에서는, 이해와 설명의 편의를 위하여 채널 할당이 채널 할당 장치(200)에 의하여 수행되는 것으로 가정하여 설명한다.9 is a flowchart illustrating a method for allocating an operating channel in a communication system according to the IEEE 802.22 standard. 9 illustrates a method of allocating a new operating channel when an incident user appears. The channel assignment may be performed by the WRAN base station including the channel assignment apparatus 200 or by the channel assignment apparatus 200 connected to the WRAN base station. In the following description, it is assumed that channel allocation is performed by the channel allocation apparatus 200 for convenience of understanding and explanation.
S910 단계에서, 채널 할당 장치(100)는 각 백업 채널의 상태값을 산출한다. 예를 들어, 상태값은 CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise Ratio)값이 될 수 있다.In operation S910, the channel allocation apparatus 100 calculates a state value of each backup channel. For example, the state value may be a carrier-to-interference-and-noise ratio (CINR) value.
이하, 도 10을 참조하여, CINR값을 산출하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 10, the method of calculating CINR value is demonstrated.
도 10은 CINR값을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 10을 참조하면, 7개의 셀 환경에서, 각 셀의 중앙에 위치하는 숫자는 오퍼레이팅 채널을 의미한다. 그리고, WRAN 기지국은 각 셀의 중앙에 위치하는 것으로 가정하고, 표시된 삼각형은 고객 댁내 장치의 위치로 가정한다. 여기서, d값은 중심 셀에서 고객 댁내 장치와 WRWN 기지국 사이의 거리를 의미하고, di값은 동일한 오퍼레이팅 채널을 사용하는 주위 셀의 고객 댁내 장치와 중심 셀의 WRWN 기지국 사이의 거리를 의미한다. 도 3에서는 중심 셀에서 1번 채널이 할당되는 경우 1번 채널의 CINR값을 산출하는 방법에 대하여 설명한다. 10 is a diagram for explaining a method of calculating a CINR value. Referring to FIG. 10, in a seven cell environment, a number located at the center of each cell refers to an operating channel. In addition, it is assumed that the WRAN base station is located at the center of each cell, and the displayed triangle is assumed to be the location of the customer premises equipment. Here, d value means the distance between the customer premises equipment and the WRWN base station in the center cell, di value means a distance between the customer premises equipment of the surrounding cell and the WRWN base station of the center cell using the same operating channel. 3 illustrates a method of calculating a CINR value of channel 1 when channel 1 is allocated to a center cell.
먼저, C/N(Carrier/Noise)값이 다음 수학식 3에 의하여 산출된다.First, a carrier / noise (C / N) value is calculated by the following equation.
[수학식 3][Equation 3]
Figure PCTKR2011002619-appb-I000001
Figure PCTKR2011002619-appb-I000001
여기서, cnedge값은 셀 경계에서 C/N값이고, alpha값과 sigma값은 각각 경로 손실 및 쉐도잉값을 산출하기 위한 상수값이고, randn값은 평균이 0이고 표준편차가 1인 정규 분포의 PDF(probability density function)를 갖는 임의의 수이다.Where cnedge values are C / N values at cell boundaries, alpha and sigma values are constant values for calculating path loss and shadowing values, and randn values are PDFs of a normal distribution with a mean of 0 and a standard deviation of 1. (probability density function).
다음으로, 주의 셀에 존재하는 고객 댁내 장치가 발생시키는 간섭인 I/N(Interference/Noise)값이 다음의 수학식 4에 의하여 산출된다.Next, an I / N (Interference / Noise) value, which is an interference generated by the customer premises apparatus existing in the attention cell, is calculated by Equation 4 below.
[수학식 4][Equation 4]
Figure PCTKR2011002619-appb-I000002
Figure PCTKR2011002619-appb-I000002
다음으로, 수학식 3 및 4를 이용하여 CINR값이 다음 수학식 5에 의하여 산출된다.Next, the CINR value is calculated by the following equation (5) using equations (3) and (4).
[수학식 5][Equation 5]
Figure PCTKR2011002619-appb-I000003
Figure PCTKR2011002619-appb-I000003
S920 단계에서, 채널 할당 장치(200)는 S910 단계에서 산출한 각 백업 채널의 상태값을 이용하여 고객 댁내 장치가 요구하는 수준의 상태값(이하, 요구 수준 상태값)을 만족하는 백업 채널의 존재 여부를 판단한다. 즉, 채널 할당 장치(100)는 요구 수준 상태값 이상의 상태값을 가지는 백업 채널의 존재 여부를 판단한다. 여기서, 고객 댁내 장치가 요구하는 수준의 상태값은 CINR값으로 나타낼 수 있으며, 고객 댁내 장치가 제공받는 서비스의 품질에 따라 결정될 수 있다. In operation S920, the channel allocating apparatus 200 uses a status value of each backup channel calculated in operation S910 to present a backup channel that satisfies a state value (hereinafter, required level state value) required by the customer indoor device. Determine whether or not. That is, the channel allocation apparatus 100 determines whether a backup channel having a state value equal to or greater than a required level state value exists. Here, the state value of the level required by the customer premises device may be represented by a CINR value, and may be determined according to the quality of service provided by the customer premises device.
S930 단계에서, 채널 할당 장치(200)는 요구 수준 상태값을 만족하는 백업 채널이 존재하는 경우, 요구 수준의 상태값에 근접한 백업 채널을 선택한다. 즉, 채널 할당 장치(100)는 요구 수준 상태값 이상이고, 요구 수준 상태값과의 차이가 최소가 되는 상태값을 가지는 백업 채널을 선택한다.In operation S930, the channel assignment apparatus 200 selects a backup channel that is close to the required level when there is a backup channel that satisfies the required level. That is, the channel assignment apparatus 100 selects a backup channel having a state value that is equal to or greater than the required level state value and the difference with the required level state value is minimum.
S940 단계에서, 채널 할당 장치(200)는 선택된 백업 채널을 오퍼레이팅 채널로 할당한다.In operation S940, the channel assignment apparatus 200 allocates the selected backup channel to the operating channel.
S920 단계에서의 판단 결과, 요구 수준 상태값을 만족하는 백업 채널이 존재하지 않는 경우, S950 단계에서, 채널 할당 장치(200)는 오퍼레이팅 채널의 할당을 실패한다.As a result of the determination in step S920, when there is no backup channel that satisfies the required level state value, in step S950, the channel assignment apparatus 200 fails to allocate the operating channel.
도 11은 오퍼레이팅 채널의 할당 방법을 예시한 도면이다. 도 11에서는 오퍼레이팅 채널 할당 방법에 대한 두 가지 case에 대하여 설명한다. case 1은 도 9에서 상술한 오퍼레이팅 채널 할당 방법을 예시한 것으로 좋은 예에 해당하고, case 2는 기존 IEEE 802.22 표준에 따른 오퍼레이팅 채널 할당 방법을 예시한 것으로 좋지 않은 예에 해당한다. 도 11에 도시된 7개의 셀 환경에서 각 셀안의 숫자들은 오퍼레이팅 채널 또는 백업 채널의 채널 번호와 상태값을 나타낸다. 즉, 각 셀의 상단에 위치하는 숫자는 오퍼레이팅 채널 또는 요구 수준 상태값(괄호로 표시)을 나타내고, 밑줄로 표시된 숫자는 백업 채널 또는 백업 채널의 상태값(괄호로 표시)을 나타낸다. 도 11에 표시된 상태값은 CINR값인 것으로 가정한다.11 is a diagram illustrating a method of allocating an operating channel. In FIG. 11, two cases of an operating channel allocation method will be described. Case 1 illustrates the operating channel allocation method described above with reference to FIG. 9, which corresponds to a good example, and case 2 illustrates an operating channel allocation method according to the existing IEEE 802.22 standard. In the seven cell environment shown in Fig. 11, the numbers in each cell represent channel numbers and status values of an operating channel or a backup channel. That is, the number located at the top of each cell represents the operating channel or the required level status value (in parentheses), and the underlined number represents the status value (in parentheses) of the backup channel or backup channel. It is assumed that the state value shown in FIG. 11 is a CINR value.
이하, 인접한 두 개의 셀에 순차적으로 인컴번트 사용자가 출현하여 새로운 오퍼레이팅 채널이 할당되어야 하는 경우로 가정하여 설명한다. In the following description, it is assumed that an incumbent user appears in two adjacent cells sequentially and a new operating channel needs to be allocated.
case 1을 참조하면, 먼저 제1 셀(1)에 인컴번트 사용자가 출현하여 5번, 6번, 7번 채널 중 하나의 백업 채널이 새로운 오퍼레이팅 채널로 할당되어야 한다. 제1 셀(1)의 요구 수준 상태값은 10이므로, 각 백업 채널은 요구 수준 상태값을 만족한다. 여기서, 요구 수준 상태값 10에 근접하는 5번 채널이 오퍼레이팅 채널로 선택된다.Referring to case 1, an incumbent user first appears in the first cell 1, and one backup channel of channels 5, 6, and 7 must be allocated as a new operating channel. Since the required level state value of the first cell 1 is 10, each backup channel satisfies the required level state value. Here, channel 5 near the required level state value 10 is selected as the operating channel.
다음으로, 제2 셀(2)에 인컴번트 사용자가 출현하여 2번, 6번, 7번 채널 중 하나의 백업 채널이 새로운 오퍼레이팅 채널로 할당되어야 한다. 제2 셀(2)의 요구 수준 상태값은 16이므로, 요구 수준을 만족하는 백업 채널은 7번 채널이다. 그래서, 7번 채널이 제2 셀(2)의 새로운 오퍼레이팅 채널로 할당된다.Next, an incumbent user appears in the second cell 2 so that one backup channel of channels 2, 6, and 7 must be allocated as a new operating channel. Since the required level state value of the second cell 2 is 16, the backup channel satisfying the required level is channel 7. Thus, channel 7 is allocated to the new operating channel of the second cell 2.
case 1은 제1 셀(1)에 요구 수준 상태값에 상응하는 상태값을 가지는 백업 채널이 오퍼레이팅 채널로 할당됨으로써, 제2 셀(2)에도 안정적으로 오퍼레이팅 채널이 할당되는 것을 보여준다. Case 1 shows that a backup channel having a state value corresponding to a required level state value is allocated to the first cell 1 as the operating channel, so that the operating channel is stably allocated to the second cell 2.
반면에, case 2를 참조하면, 먼저 제1 셀(1)에 인컴번트 사용자가 출현하여 5번, 6번, 7번 채널 중 하나의 백업 채널이 선택되는데, 가장 양호한 채널이 선택된다. 즉, 요구 수준 상태값은 10이나, 상태값이 가장 높은 7번 채널이 오퍼레이팅 채널로 선택된다. 제2 셀(2)에 인컴번트 사용자가 출현하여 2번, 6번, 7번 채널 중 하나의 백업 채널이 새로운 오퍼레이팅 채널로 할당되어야 하는 경우, 7번 채널은 제1 셀(1)의 오퍼레이팅 채널로 할당되었으므로, 7번 채널을 제외한 2번, 6번 채널 중에서 하나의 백업 채널이 선택되어야 한다. 2번, 6번 채널 모두 요구 수준 상태값을 만족하지 못하므로, 제2 셀(20)에 새로운 오퍼레이팅 채널이 할당될 수 없다. On the other hand, referring to case 2, an incumbent user first appears in the first cell 1, and one backup channel among channels 5, 6, and 7 is selected, and the best channel is selected. That is, the required level state value is 10, but channel 7 having the highest state value is selected as the operating channel. If an incumbent user appears in the second cell 2 and one of the backup channels of channels 2, 6 and 7 has to be allocated as a new operating channel, channel 7 is the operating channel of the first cell 1. Since one is assigned to, one backup channel from channels 2 and 6 except channel 7 must be selected. Since neither channel 2 nor channel 6 satisfies the required level state value, a new operating channel cannot be allocated to the second cell 20.
case 2는 요구 수준 상태값을 만족하면서 가장 양호한 채널을 오퍼레이팅 채널로 할당하는 경우, 다른 셀에 오퍼레이팅 채널이 할당될 수 없는 문제점을 보여주고 있다. Case 2 shows a problem in which the operating channel cannot be allocated to another cell when the best channel is allocated to the operating channel while satisfying the required level state value.
도 12는 IEEE 802.22 표준에 따른 통신 시스템에서 백업 채널을 할당하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 12에서는 스펙트럼 에티켓의 수행에 따른 백업 채널의 할당 방법에 대하여 설명한다.12 is a flowchart illustrating a method of allocating a backup channel in a communication system according to the IEEE 802.22 standard. In FIG. 12, a method of allocating a backup channel according to performing spectrum etiquette will be described.
S1210 단계에서, 채널 할당 장치(200)는 스펙트럼 에티켓의 절차가 시작되면, 지역 우선권 목록 1, 2에 채널이 존재하는지 여부를 판단한다. In operation S1210, the channel allocation apparatus 200 determines whether a channel exists in the local priority lists 1 and 2 when the procedure of spectrum etiquette starts.
S1220 단계에서, 채널 할당 장치(100)는 지역 우선권 목록 1, 2에 채널이 존재하는 경우, 인컴번트 사용자의 발생 확률에 따라 지역 우선권 목록 1, 2의 각 채널에 우선권을 부여한다. 즉, 채널 할당 장치(200)는 지역 우선권 목록 1, 2의 각 채널에 인컴번트 사용자의 발생 확률이 낮은 순서대로 높은 우선권을 부여할 수 있다. 여기서, 인컴번트 사용자의 발생 확률은 사전에 각 채널별로 측정되어 산출될 수 있다.In operation S1220, when a channel exists in the local priority lists 1 and 2, the channel allocation apparatus 100 gives priority to each channel of the local priority lists 1 and 2 according to the occurrence probability of the incumbent user. That is, the channel allocation apparatus 200 may assign high priority to each channel of the regional priority lists 1 and 2 in the order of low occurrence probability of the incumbent user. Here, the occurrence probability of the incumbent user may be measured and calculated for each channel in advance.
S1230 단계에서, 채널 할당 장치(200)는 지역 우선권 목록 1, 2에 포함된 채널의 개수가 요구하는 백업 채널의 개수를 만족하는지 여부를 판단한다. 셀 내의 백업 채널은 다수가 되도록 설정될 수 있으므로, 지역 우선권 목록 1, 2에 포함된 채널만으로 백업 채널이 설정될 수 있는지 확인하는 과정이 필요하다.In operation S1230, the channel allocation apparatus 200 determines whether the number of channels included in the regional priority lists 1 and 2 satisfies the required number of backup channels. Since the number of backup channels in the cell can be set to be large, it is necessary to check whether the backup channel can be set only by the channels included in the local priority lists 1 and 2.
S1210 단계의 판단 결과, 지역 우선권 목록 1, 2에 채널이 존재하지 않는 경우, 또는 지역 우선권 목록 1, 2에 포함된 채널의 개수가 요구하는 백업 채널의 개수를 만족하지 않는 경우, S1240 단계로 진입한다.As a result of the determination in step S1210, if no channels exist in the regional priority lists 1 and 2, or if the number of channels included in the regional priority lists 1 and 2 does not satisfy the required number of backup channels, the process proceeds to step S1240. do.
S1240 단계에서, 채널 할당 장치(200)는 지역 우선권 목록 3의 각 채널에 우선권을 부여한다. 여기서, 채널 할당 장치(200)는 주위 셀과의 간섭에 따라 간섭이 작은 순서대로 지역 우선권 목록 3의 각 채널에 높은 우선권을 부여한다.In operation S1240, the channel allocation apparatus 200 gives priority to each channel of the regional priority list 3. Here, the channel assignment apparatus 200 gives high priority to each channel of the local priority list 3 in the order of the smallest interference in accordance with the interference with the neighboring cells.
예를 들어, 채널 할당 장치(200)는 지역 우선권 목록 3의 각 채널의 상태값을 산출하여 상태값에 따라 우선권을 부여할 수 있다. 여기서, 상태값은 CINR값이 적용될 수 있다. CINR값을 산출하는 방법에 대해서는 앞서 도 10을 참조하여 상술하였으므로 그 상세한 설명은 생략한다.For example, the channel assignment apparatus 200 may calculate a state value of each channel of the regional priority list 3 and give priority to the state value. Here, the CINR value may be applied to the state value. Since the method for calculating the CINR value has been described above with reference to FIG. 10, the detailed description thereof will be omitted.
상태값으로 CINR값이 적용된 경우, 지역 우선권 목록 3의 각 채널은 CINR값이 높은 순서대로 높은 우선권이 부여될 수 있다.When the CINR value is applied as the status value, each channel of the regional priority list 3 may be given a high priority in the order of high CINR value.
예를 들어, 지역 우선권 목록에 대한 우선권 부여는 다음의 표 2와 같이 나타낼 수 있다.For example, prioritization of the regional priority list can be shown in Table 2 below.
표 2
채널 목록 우선권 부여 전 우선권 부여 후
오퍼레이팅 채널 1 1
백업 채널 5, 7 4, 3
WRAN이 차지하고 있는 채널 2, 5, 6, 7 2, 5, 6, 7
주위 백업 채널 5, 6, 7, 8 5, 6, 7, 8
지역 우선권 목록1 3(0.6), 4(0.3) 4(0.3), 3(0.6)
지역 우선권 목록2 3(0.6), 4(0.3), 8(0.5) 4(0.3), 8(0.5), 3(0.6)
지역 우선권 목록3 2(15), 5(4), 6(12), 7(1) 2(15), 6(12), 5(4), 7(1)
TABLE 2
Channel list Before granting priority After giving priority
Operating channel One One
Backup channel 5, 7 4, 3
Channels occupied by WRAN 2, 5, 6, 7 2, 5, 6, 7
Ambient backup channel 5, 6, 7, 8 5, 6, 7, 8
Regional Priority List1 3 (0.6), 4 (0.3) 4 (0.3), 3 (0.6)
Regional Priority List2 3 (0.6), 4 (0.3), 8 (0.5) 4 (0.3), 8 (0.5), 3 (0.6)
Regional Priority List3 2 (15), 5 (4), 6 (12), 7 (1) 2 (15), 6 (12), 5 (4), 7 (1)
표 2을 참조하면, 지역 우선권 목록 1 및 2에서 각 채널 번호의 괄호 안의 숫자는 해당 채널의 인컴번트 사용자의 발생 확률을 의미하고, 지역 우선권 목록 3에서 각 채널 번호의 괄호 안의 숫자는 해당 채널의 상태값을 의미한다. 여기서, 상태값은 CINR값이 될 수 있다.Referring to Table 2, the numbers in parentheses for each channel number in Local Priority Lists 1 and 2 indicate the probability of occurrence of an incumbent user for that channel, and the numbers in parentheses for each channel number in Local Priority List 3 indicate the It means the status value. Here, the state value may be a CINR value.
표 2에 나타낸 바와 같이, 지역 우선권 목록 1 및 2의 채널들은 인컴번트 사용자의 발생 확률이 낮은 순서대로 나열되고, 지역 우선권 목록 3의 채널들은 상태값이 높은 순서대로 나열된다. 그래서, 지역 우선권 목록에서 백업 채널이 선택되는 경우, 앞에서부터 순서대로 선택되면, 간섭 및 인컴번트 사용자로부터의 영향을 적게 받는 채널이 백업 채널로 선택될 수 있다.As shown in Table 2, the channels of the Local Priority Lists 1 and 2 are listed in the order of occurrence of the incumbent user, and the channels of the Local Priority List 3 are listed in the order of the high state value. Thus, when a backup channel is selected in the regional priority list, if the backup channels are selected in order from the front, a channel less affected by interference and incumbent users may be selected as the backup channel.
S1250 단계에서, 채널 할당 장치(100)는 지역 우선권 목록1 내지 3의 각 채널에 부여된 우선권에 따라 채널을 선택하여 백업 채널로 할당한다.In operation S1250, the channel allocation apparatus 100 selects a channel according to the priority given to each channel of the regional priority lists 1 to 3 and assigns the channel to the backup channel.
도 13은 지역 우선권 목록을 이용한 백업 채널의 할당을 예시한 도면이다. 도 13에서는 CINR값을 이용하여 간섭이 작은 채널을 백업 채널로 선택하는 것에 대하여 설명한다. 13 is a diagram illustrating allocation of a backup channel using a regional priority list. In FIG. 13, a channel having a low interference is selected as a backup channel using a CINR value.
중심 셀은 지역 우선권 목록 3에서 채널을 선택하는 것으로 가정한다. 여기서, 지역 우선권 목록 3은 주위 셀에서 사용 중인 채널들을 포함한다.The central cell is assumed to select a channel from local priority list 3. Here, the regional priority list 3 includes the channels being used in the neighbor cell.
도 13을 참조하면, 중심 셀은 주위 셀에서 사용 중인 3번, 4번, 5번 채널 중 하나를 선택해야 한다. 각 채널의 CINR값을 산출하여 간섭이 작은 순서대로 나열하면, 5번, 3번, 4번의 순서로 나열될 수 있다. Referring to FIG. 13, the center cell should select one of channels 3, 4, and 5 being used in the neighbor cell. If the interference is calculated in small order by calculating the CINR value of each channel, they may be listed in the order of 5, 3, and 4.
기존 IEEE 802.22 표준에 따르면, 3번, 4번, 5번 채널은 모두 주위 셀에서 사용 중인 채널이므로, 이 3개의 채널에서 임의로 선택된 채널이 백업 채널로 할당될 수 있다. 하지만, 임의로 선택되어 3번 또는 4번의 채널이 백업 채널로 할당되는 경우, 3번 또는 4번 채널을 사용 중인 셀의 고객 댁내 장치(삼각형으로 표시)가 중심 셀의 WRAN 기지국에 근접한 위치에 존재하므로, 3번 또는 4번 채널은 높은 간섭을 받는다. 이에 반해, 5번 채널을 사용하는 셀의 고객 댁내 장치는 중심 셀의 WRAN 기지국과 먼 거리에 존재하므로, 5번 채널은 상대적으로 작은 간섭을 받는다.According to the existing IEEE 802.22 standard, since channels 3, 4, and 5 are all used by neighboring cells, a channel arbitrarily selected from these three channels may be allocated as a backup channel. However, if a randomly selected channel 3 or 4 is assigned as a backup channel, the customer premises device (indicated by a triangle) of the cell using channel 3 or 4 is located near the WRAN base station of the center cell. , Channel 3 or 4 is subject to high interference. On the other hand, since the customer premises of the cell using channel 5 exists at a long distance from the WRAN base station of the center cell, channel 5 receives relatively little interference.
따라서, 간섭이 작은 5번 채널이 할당되는 것이 바람직하며, 4번 채널이 선택되는 경우 시스템의 성능을 저하시킬 수 있다.Therefore, it is preferable to allocate channel 5 with low interference, and when channel 4 is selected, the performance of the system may be degraded.
도 14는 채널 할당 장치의 구성을 개략적으로 예시한 블록도이다.14 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a channel assignment apparatus.
도 14를 참조하면, 채널 할당 장치(200)는 오퍼레이팅 채널 할당부(40) 및 백업 채널 할당부(50)를 포함한다.Referring to FIG. 14, the channel allocation apparatus 200 includes an operating channel allocator 40 and a backup channel allocator 50.
오퍼레이팅 채널 할당부(40)는 백업 채널의 상태값을 산출하고, 산출된 백업 채널의 상태값을 이용하여 요구 수준 상태값에 근접한 백업 채널을 선택하여 오퍼레이팅 채널로 할당한다.The operating channel allocator 40 calculates a state value of the backup channel, selects the backup channel close to the required level state value, and assigns the backup channel to the operating channel using the calculated state value of the backup channel.
오퍼레이팅 채널 할당부(40)는 산출부(41) 및 오퍼레이팅 채널 선택부(43)를 포함한다.The operating channel allocator 40 includes a calculator 41 and an operating channel selector 43.
산출부(41)는 각 백업 채널의 상태값을 산출한다. 예를 들어, 상태값은 CINR(Carrier-to-Interference-and-Noise Ratio)값이 될 수 있다. CINR값의 산출 방법에 대해서는 도 10을 참조하여 상술하였으므로 그 상세한 설명은 생략한다.The calculator 41 calculates a state value of each backup channel. For example, the state value may be a carrier-to-interference-and-noise ratio (CINR) value. Since the method of calculating the CINR value has been described above with reference to FIG. 10, detailed description thereof will be omitted.
오퍼레이팅 채널 선택부(43)는 요구 수준 상태값 이상이면서, 요구 수준 상태값과의 차이가 최소가 되는 상태값을 가지는 백업 채널을 오퍼레이팅 채널로 선택한다.The operating channel selector 43 selects as the operating channel a backup channel having a state value that is equal to or greater than the required level state value and minimizes a difference from the required level state value.
백업 채널 할당부(50)는 지역 우선권 목록의 각 채널에 우선권을 부여하여 우선권에 따라 채널을 선택하여 백업 채널로 할당한다.The backup channel allocator 50 assigns priority to each channel of the regional priority list, selects a channel according to the priority, and assigns it to the backup channel.
백업 채널 할당부(50)는 우선권 부여부(51) 및 백업 채널 선택부(53)를 포함한다.The backup channel assigning unit 50 includes a priority granting unit 51 and a backup channel selecting unit 53.
우선권 부여부(51)는 지역 우선권 목록 1 및 2는 채널의 인컴번트 사용자 발생 확률에 따라 우선권을 부여하고, 지역 우선권 목록 3은 채널의 상태값에 따라 우선권을 부여한다. 여기서, 상태값은 CINR값이 될 수 있다.The priority granting unit 51 gives priority to the local priority lists 1 and 2 according to the probability of occurrence of the incumbent user of the channel, and gives the priority according to the state value of the channel. Here, the state value may be a CINR value.
예를 들어, 우선권 부여부(51)는 지역 우선권 목록 1 및 2의 채널들을 인컴번트 사용자 발생 확률이 낮은 순서대로 높은 우선권을 부여할 수 있다. 또한, 우선권 부여부(51)는 지역 우선권 목록 3의 채널들을 채널의 CINR값이 높은 순서대로 높은 우선권을 부여할 수 있다.For example, the priority granting unit 51 may assign the high priority to the channels of the local priority lists 1 and 2 in the order in which the probability of occurrence of the incumbent user is low. In addition, the priority granter 51 may assign the channels of the regional priority list 3 to the higher priority in order of the higher CINR value of the channels.
백업 채널 선택부(53)는 우선권 부여부(51)에 의하여 부여된 각 채널의 우선권에 따라 채널을 선택하여 백업 채널로 할당한다. 즉, 백업 채널 선택부(53)는 지역 우선권 목록에서 높은 우선권을 가지는 채널을 미리 설정된 백업 채널 개수만큼 선택하여 백업 채널로 할당할 수 있다. 여기서, 높은 우선권을 가지는 채널은 인컴번트 사용자 발생 확률이 낮거나, 간섭을 작게 받는 채널이 될 수 있다.The backup channel selector 53 selects a channel according to the priority of each channel given by the priority granter 51 and assigns the channel to the backup channel. That is, the backup channel selector 53 selects a channel having a high priority from the local priority list as the number of preset backup channels and assigns it to the backup channel. In this case, a channel having a high priority may be a channel having a low probability of generating an inconvenient user or receiving a small interference.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 인컴번트 신호 검출 방법 및 채널 할당 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. On the other hand, the embedded signal detection method and the channel allocation method according to an embodiment of the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed through various electronic means for processing information can be recorded in the storage medium. The storage medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. The program instructions recorded in the storage medium may be those specially designed and constructed for the present invention, or may be known and available to those skilled in the software art. Examples of storage media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic-optical media such as floppy disks. hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media and ROM, RAM, flash memory, and the like. In addition, the above-described medium may be a transmission medium such as an optical or metal wire, a waveguide, or the like including a carrier wave for transmitting a signal specifying a program command, a data structure, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also devices that process information electronically using an interpreter, for example, high-level language code that can be executed by a computer.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below It will be appreciated that modifications and variations can be made.
본 발명은 IEEE 802.22 표준에 따른 무선 통신 시스템에서 인컴번트 신호를 검출하기 위한 프레임 센싱이 수행되는 센싱 주기를 적응적으로 할당할 수 있다.The present invention can adaptively allocate a sensing period in which frame sensing for detecting an embedded signal is performed in a wireless communication system according to the IEEE 802.22 standard.
또한, 본 발명은 적응적으로 할당된 센싱 주기에 따라 프레임 센싱이 수행되어 데이터 전송의 효율성과 센싱의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, frame sensing is performed according to an adaptively allocated sensing period, thereby improving efficiency of data transmission and reliability of sensing.
또한, 본 발명은 요구되는 서비스 품질에 상응하는 채널 상태를 갖는 백업 채널을 오퍼레이팅 채널로 할당함으로써, 사용자가 원하는 서비스 품질을 만족시키면서 많은 사용자에게 채널을 할당 할 수 있다.In addition, the present invention can allocate a channel to many users while satisfying a desired quality of service by allocating a backup channel having a channel state corresponding to the required quality of service as an operating channel.
또한, 본 발명은 IEEE 802.22 표준에 따른 지역 우선권 목록을 이용하여 보다 양호한 채널을 백업 채널로 할당할 수 있다.In addition, the present invention can assign a better channel to a backup channel using a local priority list according to the IEEE 802.22 standard.

Claims (20)

  1. 인지 무선(CR: Cognitive radio) 기술을 이용한 통신 시스템에서 인컴번트(incumbent) 신호를 검출하는 장치에 있어서,An apparatus for detecting an incumbent signal in a communication system using a cognitive radio (CR) technology,
    데이터가 전송되는 프레임에서 인트라 프레임 센싱 주기 동안 복수의 인트라 프레임 센싱(Intra-frame sensing)을 수행하는 센싱부; 및A sensing unit configured to perform a plurality of intra-frame sensing during an intra frame sensing period in a frame in which data is transmitted; And
    상기 복수의 인트라 프레임 센싱을 통해 상기 인컴번트 신호가 비검출되면 상기 인트라 프레임 센싱의 센싱 간격을 증가시키는 설정부를 포함하는 인컴번트 신호 검출 장치.And a setting unit to increase a sensing interval of the intra frame sensing when the intra signal is not detected through the plurality of intra frame sensing.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 설정부는 상기 인컴번트 신호가 비검출된 인트라 프레임 센싱 주기의 개수에 비례하여 상기 센싱 간격을 증가시키는 것을 특징으로 하는 인컴번트 신호 검출 장치.And the setting unit increases the sensing interval in proportion to the number of intra frame sensing periods in which the incumbent signal has not been detected.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 설정부는 증가된 센싱 간격이 미리 설정된 최대 센싱 간격인 경우, 상기 센싱 간격을 상기 최대 센싱 간격으로 유지하는 것을 특징으로 하는 인컴번트 신호 검출 장치.And the setting unit maintains the sensing interval as the maximum sensing interval when the increased sensing interval is a preset maximum sensing interval.
  4. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 설정부는 상기 인컴번트 신호가 검출되면 상기 센싱 간격을 미리 설정된 최소 센싱 간격으로 초기화하는 것을 특징으로 하는 인컴번트 신호 검출 장치.And the setting unit initializes the sensing interval to a preset minimum sensing interval when the incumbent signal is detected.
  5. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 설정부는 상기 인컴번트 신호가 비검출된 인트라 프레임 센싱 주기의 개수에 비례하여 상기 인트라 프레임 센싱 주기의 길이를 증가시키는 것을 특징으로 하는 인컴번트 신호 검출 장치.And the setting unit increases the length of the intra frame sensing period in proportion to the number of intra frame sensing periods in which the intra signal is not detected.
  6. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 설정부는 상기 인컴번트 신호가 검출되면 상기 인트라 프레임 센싱 주기를 미리 설정된 최소 센싱 주기 길이로 초기화하는 것을 특징으로 하는 인컴번트 신호 검출 장치.And the setting unit initializes the intra frame sensing period to a preset minimum sensing period length when the incumbent signal is detected.
  7. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 설정부는 상기 인컴번트 신호의 검출 횟수가 미리 설정된 횟수 이상이면 상기 센싱 간격을 초기화하고, 미리 설정된 횟수 미만이면 상기 센싱 간격을 증가시키는 것을 특징으로 하는 인컴번트 신호 검출 장치.And the setting unit initializes the sensing interval when the number of detection of the incident signal is greater than or equal to a preset number of times, and increases the sensing interval when less than the preset number of times.
  8. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 설정부는 상기 인컴번트 신호의 검출 횟수가 미리 설정된 횟수 이상이면 상기 인트라 프레임 센싱 주기의 길이를 초기화하고, 미리 설정된 횟수 미만이면 상기 인트라 프레임 센싱 주기의 길이를 증가시키는 것을 특징으로 하는 인컴번트 신호 검출 장치.The setting unit initializes the length of the intra frame sensing period when the number of times of detection of the integral signal is greater than or equal to a preset number, and increases the length of the intra frame sensing period when less than the preset number. Device.
  9. 인지 무선 기술을 이용한 통신 시스템에서 인컴번트 신호를 검출하는 방법에 있어서,In the method for detecting the incident signal in a communication system using a cognitive radio technology,
    프레임을 통해 데이터 전송이 시작되는 단계;Starting data transmission through the frame;
    인트라 프레임 센싱 주기 동안 복수의 인트라 프레임 센싱이 수행되는 단계; 및Performing a plurality of intra frame sensing during an intra frame sensing period; And
    상기 복수의 인트라 프레임 센싱을 통해 상기 인컴번트 신호가 비검출되면 상기 인트라 프레임 센싱의 센싱 간격을 증가시키는 단계를 포함하는 인컴번트 신호 검출 방법. And increasing the sensing interval of the intra frame sensing when the incumbent signal is not detected through the plurality of intra frame sensing.
  10. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 인컴번트 신호가 검출되면 상기 센싱 간격을 미리 설정된 최소 센싱 간격으로 초기화하는 단계를 더 포함하는 인컴번트 신호 검출 방법.And initiating the sensing interval to a preset minimum sensing interval when the incumbent signal is detected.
  11. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 증가된 센싱 간격이 미리 설정된 최대 센싱 간격인 경우, 상기 센싱 간격을 최대 센싱 간격으로 유지하는 단계를 더 포함하는 인컴번트 신호 검출 방법.And if the increased sensing interval is a preset maximum sensing interval, maintaining the sensing interval as the maximum sensing interval.
  12. 인지 무선(CR: Cognitive radio) 기술을 이용한 통신 시스템에서 채널을 할당하는 장치에 있어서,In the apparatus for allocating channels in a communication system using a cognitive radio (CR) technology,
    인컴번트(incumbent) 사용자의 출현에 따라 백업 채널의 상태값을 이용하여 복수의 백업 채널에서 하나의 채널을 선택하여 오퍼레이팅 채널로 할당하는 오퍼레이팅 채널 할당부; 및An operating channel allocator configured to select one channel from a plurality of backup channels and assign the operating channel to an operating channel according to the appearance of an incumbent user; And
    지역 우선권 목록(Local priority set)에서 채널을 선택하여 상기 백업 채널로 할당하는 백업 채널 할당부를 포함하는 채널 할당 장치.And a backup channel allocator for selecting a channel from a local priority set and assigning the channel to the backup channel.
  13. 제12항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 오퍼레이팅 채널 할당부는The operating channel assignment unit
    상기 백업 채널의 상태값을 산출하는 산출부; 및A calculator configured to calculate a state value of the backup channel; And
    상기 통신 시스템의 고객 댁내 장치(CPE: Customer Premise Equipment)가 요구하는 요구 수준 상태값 이상이고, 상기 요구 수준 상태값과의 차이가 최소가 되는 상태값을 가지는 백업 채널을 상기 오퍼레이팅 채널로 할당하는 오퍼레이팅 채널 선택부를 포함하는 채널 할당 장치.An operation of allocating a backup channel to the operating channel having a state value equal to or greater than a required level state value required by a customer premise equipment (CPE) of the communication system and having a minimum difference from the required level state value; Channel allocation apparatus including a channel selector.
  14. 제12항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 요구 수준 상태값은 상기 고객 댁내 장치에 제공되는 통신 서비스의 품질에 상응하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 장치. And the required level state value corresponds to a quality of a communication service provided to the customer premises device.
  15. 제12항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 백업 채널 할당부는The backup channel allocation unit
    지역 우선권 목록 1 및 2의 각 채널에 대한 상기 인컴번트 사용자의 발생 확률에 따라 상기 지역 우선권 목록 1 및 2의 채널에 우선권을 부여하는 우선권 부여부; 및A priority assigning unit that gives priority to the channels of the local priority lists 1 and 2 according to the occurrence probability of the incumbent user for each channel of the local priority lists 1 and 2; And
    상기 우선권에 따라 상기 지역 우선권 목록에서 순서대로 채널을 선택하여 상기 백업 채널로 할당하는 백업 채널 선택부를 포함하는 채널 할당 장치. And a backup channel selector which selects channels in order from the local priority list according to the priority and assigns the channels to the backup channels.
  16. 제15항에 있어서,The method of claim 15,
    상기 우선권 부여부는 지역 우선권 목록 3의 각 채널의 상태값을 산출하고, 산출된 상태값에 따라 상기 지역 우선권 목록 3의 채널의 우선권을 부여하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 장치. And the priority assigning unit calculates a state value of each channel of the local priority list 3 and gives priority to the channel of the local priority list 3 according to the calculated state value.
  17. 인지 무선(CR: Cognitive radio) 기술을 이용한 통신 시스템에서 인컴번트 사용자의 출현에 따라 오퍼레이팅 채널을 할당하는 채널 할당 방법에 있어서,In a channel allocation method for allocating an operating channel in accordance with the appearance of an incumbent user in a communication system using a cognitive radio (CR) technology,
    할당된 복수의 백업 채널의 상태값을 산출하는 단계;Calculating status values of a plurality of assigned backup channels;
    상기 통신 시스템의 고객 댁내 장치가 요구하는 요구 수준 상태값 이상이 되는 상태값을 가지는 백업 채널이 존재하는지 확인하는 단계;Checking whether there is a backup channel having a state value equal to or greater than a required level state value required by the customer premises apparatus of the communication system;
    상기 요구 수준 상태값 이상이고 상기 요구 수준 상태값과의 차이가 최소가 되는 상태값을 가지는 백업 채널을 선택하는 단계; 및Selecting a backup channel having a status value equal to or greater than the required level status value and the difference from the required level status value is minimum; And
    상기 선택한 백업 채널을 오퍼레이팅 채널로 할당하는 단계를 포함하는 채널 할당 방법.Allocating the selected backup channel as an operating channel.
  18. 제17항에 있어서,The method of claim 17,
    상기 요구 수준 상태값은 상기 고객 댁내 장치에 제공되는 통신 서비스의 품질에 상응하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 장치.And the required level state value corresponds to a quality of a communication service provided to the customer premises device.
  19. 인지 무선(CR: Cognitive radio) 기술을 이용한 통신 시스템에서 백업 채널을 할당하는 채널 할당 방법에 있어서,In a channel allocation method for allocating a backup channel in a communication system using a cognitive radio (CR) technology,
    채널 목록의 업데이트 및 채널 할당을 위한 스펙트럼 에티켓을 시작하는 단계;Initiating spectral etiquette for updating the channel list and assigning channels;
    지역 우선권 목록 1 및 2에 채널이 존재하면, 각 채널에 대한 인컴번트 사용자 발생 확률에 따라 각 채널에 우선권을 부여하는 단계; 및If channels exist in local priority lists 1 and 2, prioritizing each channel according to an probability of occurrence of an incumbent user for each channel; And
    상기 우선권에 따라 채널을 선택하여 백업 채널로 할당하는 단계를 포함하는 채널 할당 방법.Selecting a channel according to the priority and assigning the channel to a backup channel.
  20. 제19항에 있어서,The method of claim 19,
    상기 지역 우선권 목록 1 및 2에 채널이 비존재하면, 지역 우선권 목록 3의 각 채널의 상태값을 산출하는 단계; 및Calculating a state value of each channel of the regional priority list 3 if the channels are not present in the local priority list 1 and 2; And
    상기 산출된 상태값에 따라 상기 지역 우선권 목록 3의 각 채널에 우선권을 부여하는 단계를 더 포함하는 채널 할당 방법.And assigning priority to each channel of the regional priority list 3 according to the calculated state value.
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