• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권3호
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• pp.980-998
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• 2023

In Low Earth Orbit (LEO) satellite networks, satellites operate fast and the inter-satellite link change period is short. In order to sense the spectrum state in LEO satellite networks in real-time, a space-based satellite network intelligent spectrum sensing algorithm based on artificial neural network (ANN) is proposed, while Geosynchronous Earth Orbit (GEO) satellites are introduced to make fast and effective judgments on the spectrum state of LEO satellites by using their stronger arithmetic power. Firstly, the visibility constraints between LEO satellites and GEO satellites are analyzed to derive the inter-satellite link building matrix and complete the inter-satellite link situational awareness. Secondly, an ANN-based energy detection (ANN-ED) algorithm is proposed based on the traditional energy detection algorithm and artificial neural network. The ANN module is used to determine the spectrum state and optimize the traditional energy detection algorithm. GEO satellites are used to fuse the information sensed by LEO satellites and then give the spectrum decision, thereby realizing the inter-satellite spectrum state sensing. Finally, the sensing quality is evaluated by the analysis of sensing delay and sensing energy consumption. The simulation results show that our proposed algorithm has lower complexity, the sensing delay and sensing energy consumption compared with the traditional energy detection method.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권2호
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• pp.253-263
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• 2015

최근 다수의 후 순위 사용자(Secondary User)가 각각의 검출 결과를 융합 센터(Fusion Center)에 보고하여 대역 검출의 성능을 향상시키기 위한 협력 대역 검출 기법이 이루어지고 있다. 또한 선 순위 사용자(Primary User)에게 할당된 주파수 대역을 융합 센터가 공유하는 인지 무선(Cognitive Radio)기술이 개발되고 있다. 이 논문에서는 분산 협력 대역 검출 환경에서 후 순위 사용자의 검출 정보가 융합 센터로 보고되는 채널의 오류 확률을 고려한 기존 분산 협력 대역 검출 기법의 성능 저하를 보완하는 새로운 분산 협력 대역 검출 기법을 제안하였다. 또한 분산 협력 대역 검출 기법의 오류 확률을 최소화 하는 검출 문턱값의 최적화 방법을 수식의 유도를 통해 제안하였다. 최적의 검출 문턱값은 분산 협력 대역 검출의 성능을 최대화 하는 것을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권3A호
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• pp.287-295
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• 2011

Cognitive radio (CR) features opportunistic access to spectrum when licensed users (LU) are not operating. To avoid interference to LU, cognitive users (CU) need to perform spectrum sensing. Because of local shadowing, fading, or limited sensing capability, it is suggested that multiple CUs cooperate to detect LU. In cooperative spectrum sensing, CUs should exchange their sensing data with minimum bandwidth and delay. In this paper, we introduce a novel method to efficiently report sensing data to the central node in an infrastructured OFDM-based CR network. All CUs simultaneously report their sensing data over unique and orthogonal signals on locally available subcarriers. By detecting the signals, the central node can determine subcarrier availability for each CU. Implementation challenges are identified and then their solutions are suggested. The proposed method is evaluated through simulation on a realistic channel model. The results show that the proposed method is feasible and efficient.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제9권1호
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• pp.19-26
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• 2010

In this paper, we propose an efficient decision rule in order to get better chance to detect the unused spectrum assigned to a licensed user and improve reliability of spectrum sensing performance. Each secondary user receives the signals from the licensed user. And the resulting signals input to an energy detector. Then, each sensing result is combined and used to make a decision whether the primary user is present at the licensed spectrum band or not. In order to make the reliable decision, we apply an efficient decision rule that is called as a majority rule in this paper. The simulation results show that spectrum sensing performance with the proposed decision rule is more reasonable and efficient than that with conventional decision rules.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제48권2호
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• pp.43-48
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• 2011

무선인지(cognitive radio) 시스템은 특정 대역에 면허권을 갖는 주사용자(primary user)의 유휴 스펙트럼을 부사용자(secondary user)가 기회적으로 사용하는 것을 허용하는 것으로 주파수 부족 문제의 해결책으로 부각되고 있다. 특히, 스펙트럼 센싱(spectrum sensing) 기술은 특정 스펙트럼을 사용하고자 하는 부사용자가 주변에서 해당 스펙트럼을 사용 중인 주사용자를 검출하는 것으로 무선인지 시스템의 핵심을 이룬다. 기존의 스펙트럼 센싱 기술은 부사용자가 주사용자 송신기를 센싱하지만 부사용자가 주사용자 수신기를 센싱할 수 있다면 주사용자에 미치는 간섭을 최소화하고 스펙트럼 사용 효율을 최대화할 수 있다. 본 논문에서는 수신기 중심(receiver-centric) 스펙트럼 센싱 기술을 제안하고 성능 분석을 통해 기존의 송신기 중심스펙트럼 센싱 기술에 비해 주파수 효율 측면에서 성능 개선이 있음을 검증한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권6호
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• pp.3029-3045
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• 2017

The main processes of a cognitive radio system include spectrum sensing, spectrum decision, spectrum sharing, and spectrum conversion. Experimental results show that these stages introduce a time delay that affects the spectrum sensing accuracy, reducing its efficiency. To reduce the time delay, the frequency spectrum prediction was proposed to alleviate the burden on the spectrum sensing. In this paper, the deep recurrent neural network (DRNN) was proposed to predict the spectrum of multiple time slots, since the existing methods only predict the spectrum of one time slot. The continuous state of a channel is divided into a many time slots, forming a time series of the channel state. Since there are more hidden layers in the DRNN than in the RNN, the DRNN has fading memory in its bottom layer as well as in the past input. In addition, the extended Kalman filter was used to train the DRNN, which overcomes the problem of slow convergence and the vanishing gradient of the gradient descent method. The spectrum prediction based on the DRNN was verified with a WiFi signal, and the error of the prediction was analyzed. The simulation results proved that the multiple slot spectrum prediction improved the spectrum efficiency and reduced the energy consumption of spectrum sensing.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.1-10
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• 2011

스펙트럼 검출은 인지 무선 시스템(Cognitive Radios) 구현을 위한 핵심 기술들 중의 하나이다. 스펙트럼 검출에서 문제시되는 점들 중에 하나는 페이딩(Fading) 및 쉐도윙(Shadowing) 등으로 인해서 스펙트럼 검출 성능이 저하된다는 것이다. 이 문제점을 해결하기 위해 제안된 방법 중 하나가 협력 스펙트럼 검출 방법이다. 이 방법을 통해 비협력 스펙트럼 검출 방식의 성능을 개선할 수 있지만, 여전히 큰 장애물과 같은 간섭 요인에 의해 스펙트럼 성능이 영향을 받는다는 단점이 있다. 특히, 기존의 대부분의 연구에서는 고정된 1차 사용자(Primary User, PU)를 고려하고 있지만 향후 유비쿼터스(Ubiquitous) 환경에서는 이동성을 가지는 1차 사용자가 존재하는 시스템을 고려해야 한다. 이러한 환경에서 기존의 협력 스펙트럼 검출 방식은 정확성이 낮은 검출 성능을 보이고 고려하지 않아도 될 2차 사용자(Cognitive User, CR user)의 국부 센싱값을 전송함으로써 많은 에너지를 소비하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서, 무선 인지 시스템에서의 이동성을 가지는 1차 사용자의 위치를 추정하고 이를 기반으로 간섭 영향을 받는 2차 사용자를 검출한다. 또한 검출된 간섭영향을 받는 2차 사용자의 센싱 정보를 융합 결정할 때 배제함으로써 스펙트럼 검출의 정확성을 높이는 방법을 제안하다. 시뮬레이션을 통하여 제안된 알고리즘이 기존 알고리즘 보다 정확한 스펙트럼 검출을 보인다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.423-429
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• 2011

협력 스펙트럼 센싱은 스펙트럼 센싱의 신뢰성 및 정확도를 높이기 위해 다수의 CR 기기들이 정보를 공유하여 면허 사용자를 검출하는 방식이다. 이때, CR 기기의 센싱 결과를 융합하는 방식에 따라 경판정 방식(hard decision method)과 연판정 방식(soft decision method)으로 구별할 수 있다. 본 논문은 면허 사용자와 CR 기기 사이의 거리에 따른 가중치가 적용된 결합 방식(Distance based Weight Combining: DWC)을 사용하여 에너지 검출기반 협력 스펙트럼 센싱을 제안하고, 이에 따른 분석 및 모의 실험 결과를 나타낸다. 면허 사용자의 신호는 OFDM 기반의 시스템을 가정하였으며, 면허 사용자와 CR 기기 사이의 무선 채널은 가우시안(Gaussian) 채널로 모델링하였다. 에너지 검출법을 위한 임계값은 각 채널의 SNR(Signal to Noise Ratio)에 따라 다르게 적용되었으며, 각 채널의 잡음 신호의 평균값으로 가정하였다. DWC를 적용한 협력 스펙트럼 센싱을 수행한 결과, 거리에 따라 다양한 검출 확률을 나타낸 단일 센싱에 비해 비교적 안정된 검출 확률을 나타내는 것으로 알 수 있었으며, 동일 이득 결합을 반영하여 협력 스펙트럼 센싱을 수행한 것보다 우수한 스펙트럼 센싱을 나타내었다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제12권3호
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• pp.196-202
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• 2012

Spectrum sensing is one of the most important functions in cognitive radio systems. In this paper, we focus on reducing the sensing time in a cooperative spectrum sensing paradigm. In the proposed scheme, a sequential detection technique is employed to provide a robust and quick detection system. Each of the secondary users measures the log-likelihood probability of the received signals and then sequentially reports to the base station. Here, the maximum ratio combining (MRC) technique is employed to reduce the average sample number (ASN) in order to reduce the sensing time. This proposed scheme is analyzed and simulated to illustrate the performance in comparison with the other given methods. Analysis and simulation are provided to validate the proposed method.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제9권4호
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• pp.391-395
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• 2011

Cognitive radio (CR) technique is a useful tool for improving spectrum utilization by detecting and using the vacant frequency bands while avoiding interference to the primary user. The sensing performance in a CR network can be improved by allowing some CR users to perform cooperative spectrum sensing. In this paper, we propose a new sensing algorithm that utilizes an adaptive energy threshold for cooperative spectrum sensing in which a changeable energy threshold is adopted by the CR users for improving local sensing performance. Through the proposed scheme, the reliability of global decision can be enhanced mainly due to the improvement in local sensing performance.