• International journal of advanced smart convergence
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• 제7권1호
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• pp.15-23
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• 2018

Spectrum allocation is a key operation in cognitive radio networks (CRNs), where secondary users (SUs) are usually selfish - to achieve itself utility maximization. In view of this context, much prior lit literature proposed spectrum allocation base on non-cooperative game models. However, the most of them proposed non-cooperative game models based on complete information of CRNs. In practical, primary users (PUs) in a dynamic wireless environment with noise uncertainty, shadowing, and fading is difficult to attain a complete information about them. In this paper, we propose a non-cooperative game joint hidden markov model scheme for spectrum allocation in CRNs. Firstly, we propose a new hidden markov model for SUs to predict the sensing results of competitors. Then, we introduce the proposed hidden markov model into the non-cooperative game. That is, it predicts the sensing results of competitors before the non-cooperative game. The simulation results show that the proposed scheme improves the energy efficiency of networks and utilization of SUs.

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

• 한국통신학회논문지
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• 제35권4C호
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• pp.364-370
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• 2010

본 논문에서는 무선인지 시스템에서 궤환 오류를 고려한 협력 스펙트럼 센싱 기법에 대해서 제안한다. 협력 센싱에서는 각 부사용자의 자체 센싱 결과를 결합하여 최종 판정을 내리게 되는데, 부사용자가 정확한 자체 센싱결과를 내리더라도 궤환 채널의 상태가 좋지 않은 경우 이를 협력 센싱을하는데 직접적으로 사용할 수 없게 된다. 본 논문에서는 궤환 채널 상태가 좋은 사용자만 선택하여 협력 센싱에 참여하도록 함으로써 목표 오검출 확률을 만족하면서 정검출 확률을 최대화 시키는 협력 센싱 기법에 대해 제안한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권12호
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• pp.3061-3080
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• 2012

To improve the sensing performance, cooperation among secondary users can be utilized to collect space diversity. In this paper, we focus on the optimization of cooperative spectrum sensing in which multiple cognitive users efficiently cooperate to achieve superior detection accuracy with minimum sensing error probability in multiple cross-over cognitive radio networks. The analysis focuses on two fusion strategies: soft information fusion and hard information fusion. Under soft information fusion, the optimal threshold of the energy detector is derived in both noncooperative single-user and cooperative multiuser sensing scenarios. Under hard information fusion, the optimal randomized rule and the optimal decision threshold are derived according to the rule of minimum sensing error (MSE). MSE rule shows better performance on improving the final false alarm and detection probability simultaneously. By simulations, our proposed strategy optimizes the sensing performance for each cognitive user which is randomly distributed in the multiple cross-over cognitive radio networks.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제49권3호
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• pp.8-13
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• 2012

본 논문에서는 에너지 수집(energy harvesting) 기능이 있는 무선 센서 노드(sensor node)들이 인지 무선 시스템의 스펙트럼 센싱 신뢰성 및 정확도를 높이기 위하여 협력 스펙트럼 센싱을 수행하는 무선 센서 네트워크를 제안한다. 각 센서 노드들이 태양광, 풍력 등으로부터 에너지를 자체적으로 수집하여 전원으로 이용할 때, 수집되는 에너지의 양에 따라 적응적으로 스펙트럼 센싱을 수행하고, 그 결과를 융합 센터(fusion center)로 전송하는 적응적 스펙트럼 센싱 기법을 제안한다. 모의실험을 통해 무선 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드의 수와 수집되는 에너지의 통계적인 특성에 따라 스펙트럼 센싱의 성능이 어떻게 달라지는지 보이고, 센서 노드의 에너지 검출기에 사용되는 표본의 개수를 조절함으로써 융합 센터에서 오검출 확률을 최소화할 수 있음을 보여준다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.39-46
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• 2013

단일 노드 스펙트럼 센싱과 비교했을 때, 협력스펙트럼 센싱은 스펙트럼 센싱의 신뢰도를 크게 향상 시킬 수 있다. 또한 고유값(Eigenvalue)기반의 스펙트럼 센싱 기법은 에너지 검출 기반의 센싱 기법에 비해 센싱 성능을 제공할 수 있기 때문에 최근 많은 관심을 끌고 있다. 고유값(Eigenvalue)기반의 스펙트럼 센싱 기법의 성능은 smoothing factor (SF)가 증가함에 따라 더 좋은 센싱 결과를 얻을 수 있으나, SF값이 증가함에 따라 더 긴 센싱 시간이 요구된다. 더나가 협력 스펙트럼의 경우, 노드수가 증가함에 따라 더 많은 전송시간이 요구됨으로, 고유값(Eigenvalue)기반의 협력 스펙트럼 센싱의 경우 SF값이 센싱 시간을 결정하는 중요한 요소가 된다. 이에 본 논문에서는 센싱 시간을 증가하지 않고 SF값을 증가시킬 수 있는 고유값 및 중첩기반의 협력 스펙트럼 센싱 기법을 제안한다. 제안된 방식에서는 SF값을 증가시키기 위하여 전송(reporting) 시간을 활용한다. 시뮬레이션을 통해 제안된 방식이 기존 고유값 (Eigenvalue)기반의 센싱기법에 비교하여 더 작은 센싱 시간을 유지하면서 국부(local) 센싱값 및 전체(global) 센싱값을 향상 시킬 수 있음을 보였다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제47권7호
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• pp.45-50
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• 2010

본 논문은 면허사용자와 CR기기 사이의 거리에 따른 가중치가 적용된 결합방식 (Distance based weight combining : DWC)을 사용하여 에너지 검출 기반 협력 스펙트럼 센싱을 제안하고 이에 따른 분석 및 모의실험 결과를 나타낸다. 면허사용자의 신호는 OFDM기반의 시스템을 가정하였으며 면허 사용자와 CR 기기 사이의 무선 채널은 가우시안 (Gaussian) 채널로 모델링 하였다. 에너지 검출법을 위한 임계값은 각 채널의 SNR (Signal to Noise Ratio)에 따라 다르게 적용되었으며 각 채널의 잡음신호의 평균값으로 가정하였다. DWC를 적용한 협력 스펙트럼 센싱을 수행한 결과 거리에 따라 다양한 검출확률을 나타낸 단일 센싱에 비해 비교적 안정된 검출확률을 나타내는 것으로 알 수 있었으며, 동일이득 결합을 반영하여 협력스펙트럼 센싱을 수행한 것 보다 우수한 스펙트럼 센싱을 나타내었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권5호
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• pp.2067-2080
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• 2016

Cooperative spectrum sensing (CSS) for vacant licensed bands is one of the key techniques in cognitive radio networks. Currently, sequential probability ratio test scheme (SPRT) is considered as a powerful soft decision approach to improve the sensing result for CSS. However, SPRT assumes all secondary users (SU) are honest, and thus offering opportunities for malicious SUs to launch the spectrum sensing data falsification attack (SSDF attack). To combat such misbehaved behaviors, recent efforts have been made to trust mechanism. In this paper, we argue that powering SPRT with traditional trust mechanism is not enough. Dynamic SSDF attackers can maintain high trust in an alternant process of submitting honest or false sensing data, resulting in difficultly detecting them. Noting that the trust value of dymamic SSDF attackers behave highly volatile, a novel trusted SPRT scheme (VSPRT) based on volatility decay analysis is proposed in this paper to mitigate the harmful effect of dynamic SSDF attackers in the process of the soft-decision data fusion, and thus improving the accuracy of the final sensing result. Simulation results show that the VSPRT scheme outperforms the conventional SPRT schemes.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.416-422
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• 2011

본 논문에서는 개별 센싱 결과를 결합하기 위해 센싱의 성능은 연판정 방식보다 낮지만, 시스템의 부담이 적고 비교적 단순한 방식인 경판정 방식을 적용하였으며, 센싱의 성능을 높이기 위해 각 CR 기기의 검출 확률을 반영하여 가중치를 설정하고, 계산된 가중치가 개별 센싱 결과에 재반영되어 결합하는 최적화된 경판정 방식을 제안한다. 기존의 경판정 방식과 달리 가중치를 적용하여 센싱 성능을 높이도록 하였고, 모의 실험 및 분석을 통하여 성능을 나타내었다. 1차 사용자의 신호는 OFDM 기반의 시스템을 가정하였고, 1차 사용자와 CR 기기 사이의 무선 채널은 가우시안(Gaussian) 채널로 모델링하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권2호
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• pp.550-565
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• 2018

Cognitive radio technology is still the key technology of future mobile communication systems. Previous studies have focused on improving spectrum utilization and less energy consumption. In this paper, we propose an Overhead Reduced Scheme (ORS) for green cooperative spectrum sensing. Compared to traditional cooperative sensing scheme, ORS scheme divides the sensing time into three time slots and selects the best multi-mode user to report decisions. In consideration of reporting channel deviation, we derive closed-form expressions for detection probability and false alarm probability of ORS scheme based on Rayleigh fading channel. Simulation results show that ORS scheme can improve the perception accuracy while reducing the perceived delay and energy consumption in the process of perception, so as to realize the green communication.