KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.7
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pp.1951-1975
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2023
Recent advances in Cognitive Radio Networks (CRN) have elevated them to the status of a critical instrument for overcoming spectrum limits and achieving severe future wireless communication requirements. Collaborative spectrum sensing is presented for efficient channel selection because spectrum sensing is an essential part of CRNs. This study presents an innovative cooperative spectrum sensing (CSS) model that is built on the Firefly Algorithm (FA), as well as machine learning artificial neural networks (ANN). This system makes use of user grouping strategies to improve detection performance dramatically while lowering collaboration costs. Cooperative sensing wasn't used until after cognitive radio users had been correctly identified using energy data samples and an ANN model. Cooperative sensing strategies produce a user base that is either secure, requires less effort, or is faultless. The suggested method's purpose is to choose the best transmission channel. Clustering is utilized by the suggested ANN-FA model to reduce spectrum sensing inaccuracy. The transmission channel that has the highest weight is chosen by employing the method that has been provided for computing channel weight. The proposed ANN-FA model computes channel weight based on three sets of input parameters: PU utilization, CR count, and channel capacity. Using an improved evolutionary algorithm, the key principles of the ANN-FA scheme are optimized to boost the overall efficiency of the CRN channel selection technique. This study proposes the Artificial Neural Network with Firefly Algorithm (ANN-FA) for cognitive radio networks to overcome the obstacles. This proposed work focuses primarily on sensing the optimal secondary user channel and reducing the spectrum handoff delay in wireless networks. Several benchmark functions are utilized We analyze the efficacy of this innovative strategy by evaluating its performance. The performance of ANN-FA is 22.72 percent more robust and effective than that of the other metaheuristic algorithm, according to experimental findings. The proposed ANN-FA model is simulated using the NS2 simulator, The results are evaluated in terms of average interference ratio, spectrum opportunity utilization, three metrics are measured: packet delivery ratio (PDR), end-to-end delay, and end-to-average throughput for a variety of different CRs found in the network.
본고에서는 ITU-R M.2330 보고서를 바탕으로 유휴 무선 자원을 다른 시스템과 공유하는 인지 무선 시스템, 즉 CRS(Cognitive Radio System)를 지상 이동업무에 적용할 어플리케이션들에 대해 소개한다. 또한 CRS를 실현하기 위한 무선제어채널, 스펙트럼 센싱, 데이터베이스과 같은 정보획득 기술과 판정, 학습 기술들에 대한 세부사항에 대해 설명한다. 이후 운용 및 기술적 요구사항과 무선 자원의 공유와 공존을 위한 기술적 특징에 대해 설명하고 CRS 시스템을 적용함으로써 얻을 수 있는 스펙트럼 공유 및 시스템 네트워크 측면에서의 이득에 대해 기술한다.
The Proceeding of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.26
no.2
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pp.83-85
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2015
빠른 속도로 증가하는 광대역 고속 데이터 통신에 대한 수요는 새로운 대역 확보의 필요성으로 이어지고 있다. LTE 시스템을 위해 할당되지 않았던 주파수 자원에 대해 인지무선(Cognitive Radio: CR) 기술 및 사전 정보 데이터베이스(dataBase: DB) 활용을 통해 LTE 통신 시스템의 추가 대역을 확보하는 방안을 제시하고, 이를 위한 핵심 요소 기술을 개발하여 5G 시스템에 적용될 수 있는 기반을 마련하고자 한다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.4
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pp.632-650
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2013
The paper considers a spectrum sharing cognitive radio (CR) network coexisting with a primary network under the average interference power constraint. In particular, the secondary user (SU) is assumed to carry delay-sensitive services and thus shall satisfy a given delay quality-of-service (QoS) constraint. The secondary receiver is also assumed to be equipped with multiple antennas to perform maximal ratio combining (MRC) to enhance SU performance. We investigate the effective capacity of the SU with MRC diversity under aforementioned constraints in Nakagami fading environments. Particularly, we derive the optimal power allocation to achieve the maximum effective capacity of the SU, and further derive the effective capacity in closed-form. In addition, we further obtain the closed-form expressions for the effective capacities under three widely used power and rate adaptive transmission schemes, namely, optimal simultaneous power and rate adaptation (opra), truncated channel inversion with fixed rate (tifr) and channel inversion with fixed rate without truncation (cifr). Numerical results supported by simulations are presented to consolidate our studies. The impacts on the effective capacity of various system parameters such as the number of antennas, the average interference power constraint and the delay QoS constraint are investigated in detail. It is shown that MRC diversity can significantly improve the effective capacity of the SU especially for cifr transmission scheme.
In this paper, we investigate the fundamental performance limits of the cooperative sensing using energy detection by considering the unlimited number of sensing nodes. Although a lot of cognitive radio research so far proposed various uses of energy detection because of its simplicity, the performance limits of energy detection have not been studied when a large number of sensing nodes exist. First, we show that when the sensing nodes see the independent and identically distributed channel conditions, then as the number of sensing nodes N goes to infinity, the OR rule of hard decision achieves zero of false alarm Pf for any given target probability of detection $\bar{P_d}$ irrespective of the non-zero received primary user signal to noise ratio ${\gamma}$. Second, we show that under the same condition, when the AND rule of hard decision is used, there exists a lower bound of $P_f$. Interestingly, however, for given $\bar{P_d}$, $P_f$ goes to 1 as N goes to infinity. Third, we show that when the soft decision is used, there exists a way of achieving 100% utilization of secondary user, i.e., the sensing time overhead ratio goes to zero so does $P_f$.We verify our analyses by performing extensive simulations of the proposed unlimited cooperative sensing. Finally, we suggest a way of incorporating the unlimited cooperative sensing into a practical cellular system such as long term evolutionadvanced by exploiting the existing frame structure of absolute blank subframe to implement the in-band sensing.
Journal of Satellite, Information and Communications
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v.9
no.3
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pp.91-97
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2014
In this paper, we propose weighted detection probability with distance between primary user and secondary users by using cooperative spectrum sensing based on energy detection. And we analysis and simulate the result. We suggest different distance between primary user and secondary users and the wireless channel between primary user and secondary users is modeled as Gaussian channel. From the simulation results of the cooperative spectrum sensing with weighted method make coverage bigger compared with non-weight, and We show higher sensing efficiency when we put weight detection probability than before method.
Journal of Satellite, Information and Communications
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v.9
no.1
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pp.22-27
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2014
In this paper, we analyzed performance of FFT based on pilot sensing scheme for DTV signal in fading environments. In order to detect the present and absent for advanced television system committee digital television (ATSC DTV), a pilot detection scheme based on FFT is employed. Also, these signals are applied to each fading environment. For evaluating the spectrum sensing performance, detection probability is derived. When threshold is decided, we refer to constant false alarm rate (CFAR) scheme. From simulation results, it is confirmed that the spectrum sensing performance is improved as increase of the false alarm rate. The result of this paper can be applied to implement the spectrum sensing part of cognitive radio (CR) systems.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.32
no.11C
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pp.1095-1101
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2007
For the cognitive radio (CR) systems sharing the spectrum with narrowband primary devices, this paper presents a fractional bandwidth (FBW) mode utilizing a variable portion of the system band to avoid the interference to or from the primary devices. For the method, the preamble and FBW mode detection algorithm are provided to obtain the FBW mode information during the synchronization. Simulation results in wireless regional area network (WRAN) environments reveal that the FBW mode can be detected reliably without any deterioration of the synchronization performance.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.10
no.5
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pp.161-166
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2010
Conventional Or Rule decide final sensing result depending on all of SU making sensing result. So Conventional Or Rule must be combined all of local result to decide PU absent or not. But Proposed Or Rule is not needed all of local result depending on each of SU of local result. So Proposed Or Rule can reduce decision time. In this Paper, we verify proposed Or Rule using simulation tool similar with matlab. And we can calculate false alarm probability and miss detection probability of proposed Or rule and conventional Or rule.
Kim, Jong-Yon;Kwon, Se-Hoon;Kim, Eun-Ho;Roh, Byeong-Hee;Choi, Geun-Kyung;Shin, Bong-Jhin;Park, Soo-Bum
Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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2012.06b
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pp.72-74
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2012
본 논문은 미래 군에서 CR (Cognitive Radio) 기술을 적용한 전투무선망에서의 효율적인 주파수 사용을 위한 정책기반 동적 채널 선정 구조를 제안한다. 전투무선망에서는 상용의 기지국과 같은 Coordinator가 존재하지 않기 때문에 효율적인 채널 사용을 위해서 각 상황마다 어떻게 대응할 것인가에 대한 고려사항이 있다. 이에 대한 해결책으로 정책기반의 동적 채널 선택 구조를 제안하며, 이는 각 상황에 따른 규칙이나 행동을 사전에 정책으로 정의하여 특정 Coordinator가 없더라도 해당 상황이 발생하면 사전 정의된 정책에 의해서 동적 채널 선택을 하는 것이다. 즉, 전투무선망에서 작전상황이나 전술통신환경의 변화에 따라 PU (Primary User)나 SU (Secondary User)를 동적으로 할당하는 것을 의미한다. 모의 실험결과 별도의 정책 없이 Random하게 동적 채널을 선택하는 기존기법보다 정책기반의 기법이 월등한 성능향상을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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