• 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.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권6호
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• pp.2709-2734
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• 2020

The growing demand to make wireless data services 5G compatible has necessitated the development of an energy-efficient approach for an effective new wireless environment. In this paper, we first propose a cognitive sensor node (CSN) based game theory for deriving energy via a primary user-transmitted radio frequency signal. Cognitive users' time was segmented into three phases based on a time switching protocol: energy harvest, spectrum sensing and data transmission. The proposed model chooses the optimal energy-harvesting phase as the effected factor. We further propose a distributed energy-harvesting model as a utility function via pricing techniques. The model is a non-cooperative game where players can increase their net benefit in a selfish manner. Here, the price is described as a function pertaining to transmit power, which proves that the proposed energy harvest game includes Nash Equilibrium and is also unique. The best response algorithm is used to achieve the green connection between players. As a result, the results obtained from the proposed model and algorithm show the advantages as well as the effectiveness of the proposed study. Moreover, energy consumption was reduced significantly (12%) compared to the benchmark algorithm because the proposed algorithm succeeded in delivering energy in micro which is much better compared to previous studies. Considering the reduction and improvement in power consumption, we could say the proposed model is suitable for the next wireless environment represented in 5G.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제9권6호
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• pp.113-119
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• 2010

애드 혹 네트워크를 구성하는 무선기기들은 일반적으로 소출력 기기로서 ISM대역을 사용하였다. 그러나 무선 서비스의 사용률이 급격하게 증가함에 따라 ISM대역의 주파수 부족현상이 나타나게 되었고 주파수 부족현상을 해소하기 위하여 애드 혹 인지무선시스템이 제안되었다. 본 논문은 소출력 무선기기로 구성된 애드 혹 무선인지 시스템에서 전력소모를 줄이면서 효과적으로 유휴주파수를 검출하기 위한 스펙트럼 센싱을 제안하였다. 본 논문에서 면허 사용자와 CR 기기 사이의 무선 채널은 가우시안 (Gaussian) 채널로 모델링 하였으며 모든 CR 기기와 면허 사용자와의 거리는 모두 다르다고 가정하였고, 애드 혹 네트워크를 구성하는 CR 기기간의 채널은 완벽한 (Perfect) 채널이며 거리는 근거리로 가정하였다. CR 기기는 에너지 검출 방식을 사용하여 면허 사용자의 스펙트럼을 센싱하였다. 실험결과 상위 레벨의 에너지 값을가진 CR 기기의 센싱정보를 결합한 센싱방법이 모든 CR 기기의 센싱정보를 결합한 센싱방법에 비하여 높은 스펙트럼 센싱 성능을 나타내었으며, 향후 제안된 스펙트럼 센싱 방법을 통해 저소비전력으로 효과적인 스펙트럼 센싱을 수행하는데 참조 할 수 있다.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권5호
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• pp.512-519
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• 2016

이 논문은 다중안테나를 이용한 무선전력전송에 기반한 인지무선(Cognitive Radio,CR) 네트워크에서 스펙트럼 활용방안을 다룬다. 무선 전력전송 기반의 CR 통신 시스템은 스펙트럼 사용효율을 높이기 위해 허가되지 않은 이차사용자(Secondary User,SU)가 기존의 일차 사용자(Primary User,PU)에 의해 사용되지 않는 스펙트럼을 활용하여 전력을 채집하고 정보를 보낼 수 있는 시스템이다. 본 논문에서는 스펙트럼 사용효율을 높이기 위해 이차 기지국이 다중 안테나(Multi-antenna)를 사용하여, PU에 대한 간섭 제거 및 에너지 빔포밍을 할 수 있는 전송기법을 제안하고, 이에 따른 정보전송량을 최대로 얻기 위한 프레임 스케쥴링 기법을 제시한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권1호
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• pp.1-19
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• 2020

In an underlay cognitive simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) network, communication from secondary user (SU) to secondary destination (SD) is accomplished with decode-and-forward (DF) relays. Multiple energy-constrained relays are assumed to harvest energy from SU via power splitting (PS) protocol and complete SU secure information transmission with beamforming. Hence, physical layer security (PLS) is investigated in cognitive SWIPT network. In order to interfere with eavesdropper and improve relay's energy efficiency, a destination-assisted jamming scheme is proposed. Namely, SD transmits artificial noise (AN) to interfere with eavesdropping, while jamming signal can also provide harvested energy to relays. Beamforming vector and power splitting ratio are jointly optimized with the objective of SU secrecy capacity maximization. We solve this non-convex optimization problem via a general two-stage procedure. Firstly, we obtain the optimal beamforming vector through semi-definite relaxation (SDR) method with a fixed power splitting ratio. Secondly, the best power splitting ratio can be obtained by one-dimensional search. We provide simulation results to verify the proposed solution. Simulation results show that the scheme achieves the maximum SD secrecy rate with appropriate selection of power splitting ratio, and the proposed scheme guarantees security in cognitive SWIPT networks.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.609-610
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• 2017

무선 통신 서비스의 증가에 따라 부족한 스펙트럼을 효율적으로 사용하고자하는 인지무선통신기법이 주목받고 있다. 인지무선통시에서는 주 사용자에 대한 간섭을 최소화하려는 노력이 중요한 기술적 요소가 된다. 본 논문에서 고려하고 있는 멀티채널을 갖는 에드혹 인지무선네트워크에서 멀티홉전송을 하기 위해서는 주 사용자와의 충돌뿐아니라 채널간의 간섭을 고려하여 경로 및 채널 선택이 이루어 져야한다. 멀티채널 환경에서 무선인지통신은 채널 간에 간섭과 주 사용자와의 충돌에 따라 서로 다른 용량를 갖게 된다. 본 논문에서는 멀티채널 환경에서 채널 간 간섭을 최소화하며 주 사용자와의 충돌을 줄임으로써 전송용량을 높일 수 있는 멀티홉 전송방식을 제안하고 성능을 비교 분석하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.33-40
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• 2010

최근 들어 기학급수적으로 증가하는 방송 및 통신 시스템으로 인해 무선 주파수 자원의 고갈 문제가 심각하게 대두되고 있다. 이와 같은 주파수 고갈과 비효율적인 주파수 사용 문제를 해결하기 위해 유휴 주파수를 합리적으로 이용하기 위한 인지무선 기술이 많은 관심을 받고 있다. Kuroda등은 인지무선네트워크를 위한 무선 독립적인 인증 프로토콜을 제안하였다. 본 논문에서는 Kuroda등의 인증 프로토콜에 존재하는 프라이버시 취약성을 보이고 이를 해결하기 위한 프라이버시가 강화된 인증 프로토콜을 제안한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.632-639
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• 2012

Ad-hoc 네트워크는 음영 지역, 재난 지역, 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 기존 스펙트럼 센싱에 있어 임계치가 정적으로 작용하므로 detection probability가 낮게 검출되는 단점이 있다. 이러한 점을 보완하여 신호들의 detection probability를 향상시키기 위해 adaptive threshold를 이용할 것이다. 본 논문에서는 동적인 임계치를 이용하여 수신 신호의 power에 따라 임계치가 변화하여 신호들의 detection probability를 향상시키는 센싱 성능을 보여 준다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제5권11호
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• pp.1976-1996
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• 2011

Cognitive radio (CR) MAC protocol provides access control of unused spectrum resources without causing interference to primary users. To achieve this goal, in this paper a TDMA based cooperative multi-channel cognitive radio MAC (MCR-MAC) protocol is proposed for wireless ad hoc networks to provide reliable protection for primary users by achieving cooperative detection of incumbent system signals around the communication pair. Each CR node maintains transmission opportunity schedules and a list of available channels that is employed in the neighbor discovery period. To avoid possible signal collision between incumbent systems and cognitive radio ad hoc users, we propose a simple but efficient emergency notification message exchanging mechanism between neighbor CR nodes with little overhead. Our simulation results show that the proposed MCR-MAC can greatly reduce interference with primary users and remarkably improve the network throughput.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권1호
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• pp.112-122
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• 2016

Cognitive radio (CR) is considered an attractive technology to deal with the spectrum scarcity problem. Multi-radio access technology (multi-RAT) can improve network capacity because data are transmitted by multiple RANs (radio access networks) concurrently. Thus, multi-RAT embedded in a cognitive radio network (CRN) is a promising paradigm for developing spectrum efficiency and network capacity in future wireless networks. In this study, we consider a new CRN model in which the primary user networks consist of heterogeneous primary users (PUs). Specifically, we focus on the energy-efficient resource allocation (EERA) problem for CR users with a special location coverage overlapping region in which heterogeneous PUs operate simultaneously via multi-RAT. We propose a two-tier crossover genetic algorithm-based search scheme to obtain an optimal solution in terms of the power and bandwidth. In addition, we introduce a radio environment map to manage the resource allocation and network synchronization. The simulation results show the proposed algorithm is stable and has faster convergence. Our proposal can significantly increase the energy efficiency.