본 논문에서는 TV화이트 스페이스(TV White Space; TVWS)에서 이종 시스템 간 채널 선택 방법에 대하여 다루도록 한다. 먼저, 대상이 되는 시스템 구조에 대하여 정의한다. 그리고 정의된 시스템 구조에서 TVWS에 서로 다른 시스템들이 공존하는 경우 여러 개의 TVWS 채널들을 공존하는 시스템들이 어떻게 나누어 쓸 것인지를 정의한다. 구체적으로는 TVWS에 서로 다른 대역폭을 가지는 시스템들이 공존하는 경우 전체적으로 채널이 남는다고 하더라도 좁은 대역폭을 가지는 채널들만 남은 경우 넓은 대역폭을 가지는 기기는 채널 사용 기회가 없어져서 Blocking이 되어버린다. 그러므로 대역폭의 차이로 인하여 채널을 새로운 시스템에 할당하는데 있어서 제한이 되는 상황을 최소화시키기 위하여 TV 채널 공유 시스템에게 할당할 채널을 선택하는데 있어서 넓은 단위의 사용 가능한 채널을 최대한 남겨두고 좁은 단위의 사용 가능한 채널부터 선택하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 IEEE 802.19.1 시스템 구조뿐만 아니라 일반적인 용도에서 TVWS의 주파수 사용 효율을 높여준다.
본 논문에서는 TV 화이트 스페이스(TV White Space; TVWS)에서 이종 시스템 간 채널 선택 방법에 대하여 다루도록 한다. 먼저, 대상이 되는 시스템 구조에 대하여 정의한다. 그리고 정의된 시스템 구조에서 TVWS에 서로 다른 시스템들이 공존하는 경우 여러 개의 TVWS 채널들을 공존하는 시스템들이 어떻게 나누어 쓸 것인지를 정의한다. 구체적으로는 TVWS에 서로 다른 대역폭을 가지는 시스템들이 공존하는 경우 전체적으로 채널이 남는다고 하더라도 좁은 대역폭을 가지는 채널들만 남은 경우 넓은 대역폭을 가지는 기기는 채널 사용 기회가 없어져서 Blocking이 되어버린다. 그러므로 대역폭의 차이로 인하여 채널을 새로운 시스템에 할당하는데 있어서 제한이 되는 상황을 최소화시키기 위하여 TV 채널 공유 시스템에게 할당할 채널을 선택하는데 있어서 넓은 단위의 사용 가능한 채널을 최대한 남겨두고 좁은 단위의 사용 가능한 채널부터 선택하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 IEEE 802.19.1 시스템 구조뿐만 아니라 일반적인 용도에서 TVWS의 주파수 사용 효율을 높여준다.
In this paper, we consider a channel selection method for the coexistence of heterogeneous systems in the TV white space (TVWS). First, we define the target heterogeneous system structure. Then, under the defined system structure, we discuss how the heterogeneous systems share the TVWS channels. Spe...
In this paper, we consider a channel selection method for the coexistence of heterogeneous systems in the TV white space (TVWS). First, we define the target heterogeneous system structure. Then, under the defined system structure, we discuss how the heterogeneous systems share the TVWS channels. Specifically, the heterogeneous systems having different bandwidths cannot use the TVWS channels due to the lack of wideband channels when only narrowband channels are remained. Hence, in order to minimize the blocking from the different bandwidth problem, we propose a channel selection method for the narrowband systems to firstly occupy the narrowband channels rather than the wideband channels. The proposed narrowband-first channel selection is shown to enhance the spectral efficiency of the TVWS, especially in the IEEE 802.19.1 wireless coexistence system.
In this paper, we consider a channel selection method for the coexistence of heterogeneous systems in the TV white space (TVWS). First, we define the target heterogeneous system structure. Then, under the defined system structure, we discuss how the heterogeneous systems share the TVWS channels. Specifically, the heterogeneous systems having different bandwidths cannot use the TVWS channels due to the lack of wideband channels when only narrowband channels are remained. Hence, in order to minimize the blocking from the different bandwidth problem, we propose a channel selection method for the narrowband systems to firstly occupy the narrowband channels rather than the wideband channels. The proposed narrowband-first channel selection is shown to enhance the spectral efficiency of the TVWS, especially in the IEEE 802.19.1 wireless coexistence system.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
그러므로 본 논문에서는 TVWS에서 이종 시스템간의 채널 단편화 현상을 극복하고 효율적인 채널 사용을 위한 채널 선택 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 각 시스템의 채널 접속 요청 시 해당 시스템의 대역폭과 남아있는 채널의 상태를 파악하여 채널 단편화를 미리 방지하는 방향으로 채널 선택을 해 준다.
본 논문에서는 이종 시스템 간 공존 시나리오인 IEEE 802.19.1 표준과 같은 시스템 구조를 정의하고 효율적인 시스템 간 공존을 가능하게 하는 채널 선택 방법을 제안하였다. 서로 다른 대역폭을 사용하는 시스템들이 TVWS에 공존하는 경우 작은 단위의 대역폭을 가지는 채널들만 남는 경우 큰 단위의 대역폭을 가지는 시스템이 접근할 수 없다.
본 연구에서 제안한 방법에 의한 성능 향상을 검증하기 위한 실험을 진행하였다. 6MHz를 가지는 8개의 TV 채널을 대상으로 하였으며 WRAN은 한 개의 TV 채널을 사용하고 WLAN은 두 개의 TV 채널을 사용한다고 가정하였다.
가설 설정
본 연구에서 제안한 방법에 의한 성능 향상을 검증하기 위한 실험을 진행하였다. 6MHz를 가지는 8개의 TV 채널을 대상으로 하였으며 WRAN은 한 개의 TV 채널을 사용하고 WLAN은 두 개의 TV 채널을 사용한다고 가정하였다. 각 사용자의 채널 접근은 채널 전송 확률(Transmission Probability)에 의해 결정되며 TV 시스템의 전송 확률은 PTV = 0.
19 시스템이 중심이 되어 외부에 존재하는 데이터베이스인 TVDB와 연결되어 있다. 802.19 시스템은 또한 TVWS를 사용하여 통신을 수행하는 TVBN과 연결되어 있는데 802.19 시스템의 CM당 한 종류의 통신 시스템을 맡는 구조를 가정한다. 그러므로 한 CM에는 동일한 종류의 시스템으로 한정된 한 개의 TVBN이 있을 수도 있고 여러 개의 TVBN이 있을 수도 있다.
6MHz를 가지는 8개의 TV 채널을 대상으로 하였으며 WRAN은 한 개의 TV 채널을 사용하고 WLAN은 두 개의 TV 채널을 사용한다고 가정하였다. 각 사용자의 채널 접근은 채널 전송 확률(Transmission Probability)에 의해 결정되며 TV 시스템의 전송 확률은 PTV = 0.2로 가정하였다. 한편, 802.
예를 들어, 주어진 환경은 TV 채널 중 VHF 대역에 해당하는 Ch 7부터 Ch 13까지 총 7개의 채널이 가용 채널로 사용 가능하다고 가정한다. 또한, IEEE 802.22 WRAN 시스템과 IEEE 802.11af WLAN 시스템이 TVWS에 공존하려고 하는 환경을 가정한다. 그러나 본 논문에서 제안한 방법은 상기 두 종류의 시스템에 국한하지 않고 서로 다른 대역의 시스템이 공존하는 일반적인 시스템 모두에 적용될 수 있음을 밝힌다.
본 논문에서는 TVWS에서 이종 시스템이 공존하는 환경으로 IEEE 802.19.1 환경을 가정하며, 이에 대한 시스템 구조를 먼저 정의한다.
19 시스템의 특징이라고 할 수 있는 이종의 시스템간의 자원 공유 문제가 발생하게 된다. 예를 들어, 주어진 환경은 TV 채널 중 VHF 대역에 해당하는 Ch 7부터 Ch 13까지 총 7개의 채널이 가용 채널로 사용 가능하다고 가정한다. 또한, IEEE 802.
제안 방법
본 연구에서 제안하는 방법을 정리하면 가용 채널 중에 빈 공간이 여러 개가 있는 경우 빈 공간들이 연속적으로 몇 개가 확보되어있는지 파악하고 연속적으로 작은 개수만큼 붙어있는 공간에 우선적으로 채널을 할당해주는 방법을 사용함으로써 블로킹을 예방할 뿐만 아니라 효율적인 주파수 자원 사용을 가능하게 한다.
그러므로 본 논문에서는 TVWS에서 이종 시스템간의 채널 단편화 현상을 극복하고 효율적인 채널 사용을 위한 채널 선택 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 각 시스템의 채널 접속 요청 시 해당 시스템의 대역폭과 남아있는 채널의 상태를 파악하여 채널 단편화를 미리 방지하는 방향으로 채널 선택을 해 준다. 그럼으로써 주파수 자원 사용의 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대한다.
2로 가정하였다. 한편, 802.22 WRAN의 채널 점유에 따라 802.11af WLAN의 가용 채널 및 Blocking 확률을 알아보기 위하여 802.22 WRAN 시스템의 전송 확률 P22는 0.1에서 0.9까지 변화하면서 결과를 관찰하였다.
대상 데이터
인지 무선 기술을 통해 기존의 사용 중인 주파수 대역 중 빈 공간을 찾아서 사용할 수 있게 되었다. 이러한 주파수 재사용은 TV 화이트 스페이스(TV White Space; TVWS)를 대상으로 하여 시도되었다[3].
성능/효과
또한, 본 연구에서 제안한 채널 선택 방법을 사용하는 경우 그렇지 않은 경우보다 그림 6에서 확인할 수 있었던 것처럼 사용 가능한 채널 수가 증가하기 때문에 블로킹 확률이 줄어드는 것을 알 수 있다. P11 = 0.5 지점에서 제안된 방법이 기존 방법보다 Blocking 확률이 23.8% 감소하는 것을 확인하였다.
11af 시스템이 사용할 수 있는 채널의 수가 감소한다는 것이다. 또한, 본 연구에서 제안한 방법에 의한 채널 선택을 하는 경우 그렇지 않은 경우에 비하여 802.11af 시스템이 사용할 수 있는 채널의 수가 증가하며, P22 = 0.5 지점에서 기존 방법에 비해 25.6%의 성능 이득이 있음을 확인하였다.
11af 시스템의 전송 확률이 증가할수록 증가하는 것을 알 수 있는데 전송 확률이 증가할수록 사용 가능한 채널 수 대비 필요한 채널의 수가 많아지고 이에 따라 블로킹이 발생한다. 또한, 본 연구에서 제안한 채널 선택 방법을 사용하는 경우 그렇지 않은 경우보다 그림 6에서 확인할 수 있었던 것처럼 사용 가능한 채널 수가 증가하기 때문에 블로킹 확률이 줄어드는 것을 알 수 있다. P11 = 0.
그러므로 작은 단위의 대역폭을 가지는 시스템의 채널을 대역폭이 좁은 채널들에 우선적으로 선택하여 배치함으로써 넓은 단위의 대역폭을 가지는 시스템에 채널 접근 기회를 줄 수 있다. 실험을 통해 제안된 방식에서 평균 사용 가능한 채널 개수가 증가하고 블로킹 확률이 감소하는 것을 확인하였다.
후속연구
11af WLAN 시스템이 TVWS에 공존하려고 하는 환경을 가정한다. 그러나 본 논문에서 제안한 방법은 상기 두 종류의 시스템에 국한하지 않고 서로 다른 대역의 시스템이 공존하는 일반적인 시스템 모두에 적용될 수 있음을 밝힌다. 주어진 환경에서 TV 채널은 6MHz 단위의 채널을 사용하며 802.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인지 무선 기술이란?
무선 자원이 점점 고갈되어가면서 제한된 무선 자원을 효율적으로 사용하려는 시도의 일환으로 인지 무선(Cognitive radio)기술이 제안되었다[1]. 인지 무선 기술은 무선 단말이 주변의 통신 환경에 대한 학습과 적응을 통해 자동적으로 최적의 통신을 수행하는 지능형 무선 기술이라고 정의된다[2]. 인지 무선 기술을 통해 기존의 사용 중인 주파수 대역 중 빈 공간을 찾아서 사용할 수 있게 되었다.
CDIS의 역할은?
19 시스템 내부에 대한 더 자세한 설명을 하도록 한다. CDIS는 TVDB와 공존에 필요한 정보들을 수집하고 관리하며 CM에게 해당 정보를 제공하는 역할을 한다. CDIS는 Interface C를 통해 TVDB와 연결되며 공존을 위해 필요한 가용 채널 정보를 TVDB에게 요청하여 받는다.
TVWS에서 이종 시스템간의 채널 단편화 현상을 극복하고 효율적인 채널 사용을 위한 채널 선택 방법의 특징은?
그러므로 본 논문에서는 TVWS에서 이종 시스템간의 채널 단편화 현상을 극복하고 효율적인 채널 사용을 위한 채널 선택 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 각 시스템의 채널 접속 요청 시 해당 시스템의 대역폭과 남아있는 채널의 상태를 파악하여 채널 단편화를 미리 방지하는 방향으로 채널 선택을 해 준다. 그럼으로써 주파수 자원 사용의 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대한다.
참고문헌 (7)
J. Mitola and G. Q. Maguire, "Cognitive Radio: Making Software Radios More Personal," IEEE Personal Communications, vol. 6, no. 4, pp. 13-18, Aug. 1999.
Qing Zhao and B. M. Sadler, "A survey of dynamic spectrum access: signal processing, networking, and regulation policy," IEEE Signal Process. Mag., May 2007.
FCC Spectrum Policy Task Force, "Report of the spectrum efficiency working group," ET Docket 02-135, Nov. 2002.
IEEE 802.19 Wireless Coexistence, "Channel classification for 802.19.1 logical entities, IEEE 802.19-10/0078r0," May, 2010.
C. R. Stevenson, G. Chouinard, Z. Lei, W. Hu, S. J. Shellhammer, and W. Caldwell, "IEEE 802.22: The first cognitive radio wireless regional area network standard," IEEE Commun. Mag., Jan. 2009.
IEEE 802.11af Wireless LANs, "11af global operating channels, IEEE 802.11-10/0512r0," May 2010.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.