• 한국전자파학회지:전자파기술
• /
• 제20권3호
• /
• pp.25-35
• /
• 2009

인지 무선(CR: Cognitive Radio) 기술은 특정 사용자에게 허가되었으나 일정 시간, 일정 지역에서 사용되지 않는 주파수 대역을 찾아 한시적으로 사용함으로써 주파수 사용 효율을 높이는 기술이다. CR 기술을 사용하는 무선 통신 시스템을 구현하기 위해서는 효과적인 채널 센싱 스케쥴링, 채널 선택, 채널 전환 기법을 제공하는 매체 접근 제어(MAC: Medium Access Control) 프로토콜의 개발이 필수적이다. 이글에서는 CR MAC 프로토콜의 특징과 설계시 고려 사항을 검토하고, 현재까지 제안된 몇 가지 CR MAC 프로토콜을 살펴본다. 이를 통해 최신 연구 동향을 파악하고 향후 연구 과제를 제시한다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
• /
• 제14권4호
• /
• pp.353-359
• /
• 2014

Recently, the use of mobile devices has increased, and mobile traffic is growing rapidly. In order to deal with such massive traffic, cognitive radio (CR) is applied to efficiently use limited-spectrum resources. However, there can be multiple communication systems trying to access the white space (unused spectrum), and inevitable interference may occur to cause mutual performance degradation. Therefore, understanding the effects of interference in CR-based systems is crucial to meaningful operations of these systems. In this paper, we consider a long-term evolution (LTE) system using additional spectra by accessing the TV white space, where low-power devices (LPDs) are licensed primary users, in addition to TV broadcasting service providers. We model such a heterogeneous system to analyze the co-existence problem and evaluate the interference effects of LPDs on LTE user equipment (UE) throughput. We then present methods to mitigate the interference effects of LPDs by 'de-selecting' some of the UEs to effectively increase the overall sector throughput of the CR-based LTE system.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제13권9호
• /
• pp.1891-1897
• /
• 2009

본 논문에서는 CR(cognitive radio) 시스템의 throughput 측면에서 스펙트럼 센싱의 최적화를 다루고 있다. 기존의 논문은 incumbent 사용자의 출현에 의해 다른 채널의 탐색 및 채널전환 등을 고려하지 않은 상태에서 스펙트럼 센싱의 최적화 문제를 다루고 있다. 이에 반해 본 논문에서는 채널탐색 및 채널전환 등을 고려하여 CR 사용자의 throughput를 분석하고 있다. 또한 본 논문에서는 데이터 수신 경로와 분리된 센싱수신기를 갖는 형태의 센싱구조를 제시하고, 데이터 수신 경로를 센싱 수신기로 사용하는 경우와 분리된 센싱 수신기를 갖는 센싱 구조와의 센싱성능을 CR 사용자의 throughput 관점에서 비교하고 있다. 수치해석의 결과로는 incumbent 신호가 출현한 경우 채널이동을 위한 다른 빈 채널의 탐색에서 데이터 통신 경로와 분리된 센싱수신기에 의한 채널탐색을 통하여 throughput 효율이 향상됨을 보여주고 있다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제23권8호
• /
• pp.976-984
• /
• 2012

Ad-hoc 네트워크는 음영지역, 재난지역, 전쟁 시와 같은 통신 인프라가 구축되기 어려운 상황에서 유용하게 사용될 수 있다. 그러나 음성 및 데이터 서비스 등과 같은 무선 서비스의 제공을 위해 많은 양의 네트워크 용량이 필요하게 되지만, 기존의 제한된 주파수 자원에 따른 주파수 부족 상황 및 주파수 자원 정책의 규제에 따라 원활한 주파수 사용이 어려운 상황이다. 이에 따라 높은 주파수 활용을 제공하는 인지 무선 시스템을 ad-hoc 네트워크에 적용하여 보다 다양하고 확장된 네트워크 서비스를 제공할 수 있다. 하지만 인지 무선 시스템을 통해 센싱한 1차 사용자의 유휴 대역을 모든 CR 사용자들이 공평하게 사용할 수 없다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하고자 본 논문에서는 CDMA 방식의 다중 orthogonal sequence를 이용하여, 하나의 주파수 대역 내에서도 여러 명의 CR user가 간섭 없이 효율적인 주파수 대역을 활용할 수 있는 기법을 제안하였으며, 이를 통해 인지 무선 시스템에서의 성능 향상을 보여 준다.

• 인터넷정보학회논문지
• /
• 제12권2호
• /
• pp.1-8
• /
• 2011

본 논문에서는 무선인지시스템에서 스펙트럼 센싱을 효율적으로 수행하기 위한 선택적 협력 스펙트럼 검출 기법을 제안한다. 제안된 알고리즘에서는 각 무선인지 사용자가 자신의 유도비(likelihood ratio)를 기반으로 자신의 센싱 신뢰도를 평가하고, 센싱 신뢰도에 따른 타이머를 활용하는 경쟁기반의 센싱 결과 보고 메커니즘을 활용한다. 이를 통해, 제안된 선택적 협력 스펙트럼 기법에서는 가장 높은 센싱 신뢰도를 갖는 무선인지 사용자만이 국부 스펙트럼 센싱값을 융합센터로 전송함으로써, 스펙트럼 센싱의 성능을 일정한 레벨로 유지하고, 협력 스펙트럼 센싱의 단점인 제어 트래픽 및 협력 센싱 시간을 줄이는 이점을 갖는다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제11권3호
• /
• pp.1301-1318
• /
• 2017

In order to utilize the licensed channel of cognitive radio (CR) when the primary user (PU) is detected busy, a benefit-exchange access mode based on cooperative communication is proposed to allow secondary user (SU) to access the busy channel through giving assistance to PU's communication in exchange for some transmission bandwidth. A holistic joint optimization problem is formulated to maximize the total throughput of CR system through jointly optimizing the parameters of cooperative spectrum sensing (CSS), including the local sensing time, the pre-configured sensing decision threshold, the forward power of cooperative communication, and the bandwidth and transmission power allocated to SUs in benefit-exchange access mode and traditional access mode, respectively. To solve this complex problem, a combination of bi-level optimization, interior-point optimization and exhaustive optimization is proposed. Simulation results show that, compared with the tradition throughput maximizing model (TTMM), the proposed holistic joint optimization model (HJOM) can make use of the channel effectively even if PU is busy, and the total throughput of CR obtains a considerable improvement by HJOM.

• 한국정보통신설비학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신설비학회 2009년도 정보통신설비 학술대회
• /
• pp.344-348
• /
• 2009

Cognitive Radio(CR)는 특정 주파수 대역을 사용하도록 할당된 유저가 사용하지 않을 때, 이를 탐지하여 해당 주파수 대역을 이용함으로써 주파수 스펙트럼 효율을 향상시킬 수 있는 기술이다. 특히, CR에서 스펙트럼 센싱(Spectrum Sensing)은 중요한 기술의 하나라고 말할 수 있다. 기존의 스펙트럼 센싱 성능을 향상시키기 위한 방법으로, 다수의 노드가 각각 판정한 결과를 이용하는 OR-Rule, AND-Rule 등의 기법이 제안된 바 있다. 본 논문에서는 수신 다이버시티 기법 중의 하나인 Equal Gain Combiner(EGC) 알고리듬 이용하여 스펙트럼 센싱 성능을 알아보고 특히, 기존의 방법은 각 노드에서 판정 후 판정부에서 그 결과를 결합하여 최종 판정하는 방법이나, 본 논문에서 적용한 EGC 기법은 각 노드에서 수신된 신호에 대한 검출된 에너지 값을 융합센터(Fusion Center)로 보내어 최종 판정하는 방법이다. 각 노드에서 검출된 에너지 값을 융합센터가 수신한 신호에는 실질적으로 잡음이 섞이게 되므로 이로 인하여 발생할 수 있는 전송 오류를 추가적으로 고려하였다. 또한, 각 노드에서 검출한 에너지 값이 융합센터로 전송될 때에는 양자화 되어서 전송된다. 이에 따라서 양자화 bit수와 관련된 센싱 성능과 데이터의 반복 전송의 필요성, 그리고 그 횟수에 대해 제시하고자 한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제11권1호
• /
• pp.123-145
• /
• 2017

Due to the increasing demand for spectrum resources, cognitive radio networks and dynamic spectrum access draw a lot of research into efficiently utilizing limited spectrum resources. To set up cluster-based CR ad-hoc common channels, conventional methods require a relatively long time to successfully exchange the initialization messages. In this paper, we propose a fast and reliable common channel initialization protocol for CR ad-hoc networks. In the proposed method, the cluster head sequentially broadcasts a system activation signal through its available channels with a predetermined correlation pattern. To detect the cluster head's broadcasting channels and to join the cluster, each member node implements fast Fourier transform (FFT) and computes autocorrelation of an FFT bin sequence for each available channel of the member node. This is compared to the predetermined reference pattern. The join request and channel decision procedures are also presented in this paper. In a simulation study, the performance of the proposed method is evaluated.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제9권11호
• /
• pp.4367-4386
• /
• 2015

The concept of Internet of Things (IoT) has shed new light on WSN technologies. MAC protocol issues improving the network performance are important in WSNs because of the increase in demand for various applications to secure spectrum resources. Cognitive radio (CR) technology is regarded as a solution to the problems in this future wireless network. In recent years, energy efficiency has become an issue in CR networks. However, few relevant studies have been conducted. In this paper, an energy-efficient non-overlapping channel MAC (ENC-MAC) for CR-enabled sensor networks (CRSNs) is proposed. Applying the dedicated control channel approach, ENC-MAC allows the SUs to utilize channels in a non-overlapping manner, and thus spectrum efficiency is improved. Moreover, the cooperative spectrum sensing that allows an SU to use only two minislots in the sensing phase is addressed to en-hance energy efficiency. In addition, an analytical model for evaluating the performance, such as saturation throughput, average packet delay, and network lifetime, is developed. It is shown in our results that ENC-MAC remarkably outperforms existing MAC protocols.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제6권9호
• /
• pp.2037-2051
• /
• 2012

Cognitive radio (CR) is envisioned as a promising paradigm of exploiting intelligence for enhancing efficiency of underutilized spectrum bands. In CR, the main concern is to reliably sense the presence of primary users (PUs) to attain protection against harmful interference caused by potential spectrum access of secondary users (SUs). In this paper, evolutionary algorithms, namely, particle swarm optimization (PSO) and genetic algorithm (GA) are proposed to minimize the total sensing decision error at the common soft data fusion (SDF) centre of a structurally-centralized cognitive radio network (CRN). Using these techniques, evolutionary operations are invoked to optimize the weighting coefficients applied on the sensing measurement components received from multiple cooperative SUs. The proposed methods are compared with each other as well as with other conventional deterministic algorithms such as maximal ratio combining (MRC) and equal gain combining (EGC). Computer simulations confirm the superiority of the PSO-based scheme over the GA-based and other conventional MRC and EGC schemes in terms of detection performance. In addition, the PSO-based scheme also shows promising convergence performance as compared to the GA-based scheme. This makes PSO an adequate solution to meet real-time requirements.