The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Performance Evaluation of a Cooperative Spectrum Sensing using the k-out-of-n Fusion Rule in CR Networks

CR 네트워크에서 k-out-of-n 융합 규칙을 사용한 협력 스펙트럼 감지 방식의 성능 분석

  • 이상욱 (부경대학교 전자공학과 통신시스템 연구실) ;
  • 임창헌 (부경대학교 전자컴퓨터정보통신공학부)
  • Published : 2009.05.31
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Abstract

Cooperative spectrum sensing allows secondary users of a cognitive radio(CR) network to collaborate to determine whether a primary user occupies the spectrum of interest or not. It usually performs spectrum sensing by combining the individual decisions of each second user into a final one and the k-out-of-n fusion rule is a general approach for decision fusion. This rule declares that the spectrum is occupied only when the decisions from more than k-1 secondary users indicate the presence of a primary user. In this paper, we analyze a cooperative spectrum sensing scheme with the fusion rule under the constraint that its detection probability is maintained to be no less than a given level and its numerical results for the case of a CR network with 10 secondary users.

협력 스펙트럼 감지(cooperative spectrum sensing)는 CR(cognitive radio) 네트워크를 구성하는 다수의 부 사용자(secondary user)가 서로 협력하여 주 사용자(primary user)의 스펙트럼 사용 여부를 판단하는 기술이다. 이를 수행하는 일반적인 형태는 일차적으로 부 사용자별로 판단을 한 후 이를 종합하여 최종 판단을 내리는 방식이며, 이때 가장 일반적인 융합 규칙(fusion rule)이 k-out-of-n 규칙이다. 이 방식은 n명의 부 사용자 중에 k명 이상이 주 사용자가 해당 스펙트럼을 사용하고 있다는 것에 동의할 때에만 이를 최종 판단으로 확정하는 방식이다. 본 논문에서는 주 사용자의 검파 확률을 일정 수준 이상으로 유지한다는 조건하에서 이 융합 규칙을 사용하는 협력 스펙트럼 감지 방식의 성능 분석 방식을 제시하고, 그 적용 사례로 10명의 부 사용자로 구성된 CR 네트워크에 대한 수치 분석 결과를 제시하고자 한다.

Keywords

References

  1. Federal Communications Commision, 'Spectrumpolicy task force report, (ET Docket No. 02-135),'Nov. 2002. [Online.] Available:raunfoss.fcc.gov/ edocs_public/attachmatch/DOC-228542A1.pdf
  2. IEEE 802.22 Wireless RAN, 'Functional requirements for the 802.22 WRAN support of standard, IEEE 802.22 -05/0007r46', Oct. 2005
  3. A. Ghasemi and E. S. Sousa, 'Spectrum sensing incognitive radio networks: requirements, challenges anddesign trade-offs[cognitive radio communications],'IEEE commun. mag., vol. 46, no. 4, pp. 32-39, April 2008 https://doi.org/10.1109/MCOM.2008.4481338
  4. E. Visotsky, S. Kuffner and R. Peterson, 'Oncollaborative detection of TV transmissions insupport of dynamic spectrum sharing,' IEEE DySPAN 2005, pp. 338-345, Nov. 2005
  5. S. M. Mishra, A. Sahai, and R. W. Broderson,'Cooperative sensing among cognitive radios,' inProc. IEEE (ICC), vol 4, pp. 1658 - 1663 Jun. 2006
  6. Q. Zhi, C. Shuguang and A. H. Sayed, 'OptimalLinear Cooperation for Spectrum Sensing inCognitive Radio Networks,' IEEE journal of selected topics in signal processing, vol. 2, no. 1, pp. 28-40,Feb. 2008 https://doi.org/10.1109/JSTSP.2007.914882
  7. G. Ganesan and Y. Li, 'Cooperative spectrumsensing in cognitive radio networks,' IEEE DySPAN2005, pp. 137-143, Nov. 2005
  8. W. Zhang, R. K. Mallik and K. Ben Letaief'Cooperative Spectrum Sensing Optimization inCognitive Radio Networks,'in Proc. IEEE Int. Conf. Commun., pp. 3411-3415, May 2008
  9. E. Peh and Y. Liang 'Optimization for CooperativeSensing in Cognitive Radio Networks', WCNC 2007,pp. 27-32, March 2007
  10. P. K. Varshney, Distributed Detection and DataFusion, Springer-Verlag, 1997
  11. J. Ma and Y. Li, 'A probability-based spectrumsensing scheme for cognitive radio,' ICC 2008, pp.3416-3420, May 2008
  12. W. Lee and I. F. Akyildiz, 'Optimal SpectrumSensing Framework for Cognitive Radio Networks,'IEEE Transaction on Wireless Commun., vol. 7, no.10, pp. 3845-3857, Oct. 2008 https://doi.org/10.1109/T-WC.2008.070391
  13. V. K. Rohatgi, An Introudction to Probability Theory and Mathematical Statistics, WILEY, 1976
  14. M. Abramowitz and I. A. Stegun, Handbook ofMathematical Functions with Formulas, Graphs, andMathematical Table, DOVER, 1964