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임베디드 마르코프 체인을 이용한 동적 스펙트럼 접속 방식의 성능 분석
Performance of Dynamic Spectrum Access Scheme Using Embedded Markov Chain 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.17 no.9, 2013년, pp.2036 - 2040  

이유태 (Department of Information and Communication Engineering, Dongeui University)

초록
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본 논문은 동일한 확률적 특성을 갖는 두 개의 독립된 채널이 있는 환경에서 동적 스펙트럼 접속 방식의 성능을 수학적으로 분석한다. 여기서 고려하는 동적 스펙트럼 접속 방식은 다음과 같다. 첫 번째 방식은 전송에 성공한 경우 동일한 채널을 다시 센싱하고, 실패한 경우 다른 채널을 센싱하는 방식이다. 두 번째 방식은 전송에 실패한 경우 동일한 채널을 다시 센싱하고, 성공한 경우 다른 채널을 센싱하는 방식이다. 본 논문은 두 번째 방식에서 이차 사용자의 시스템 처리율과 일차 사용자와의 겹침 확률을 3차원 임베디드 마르코프 체인을 이용하여 수학적으로 분석한다. 또한, 두 방식의 성능을 수학적 분석과 시뮬레이션을 통해 비교한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we consider two dynamic spectrum access schemes in cognitive network with two independent and identically distributed channels. Under the first scheme, secondary users switch channel only after transmission failure. On the other hand, under the second one, they switch channel only aft...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 논문[12]에서 제안한 동적 스펙트럼 접속 방식의 성능을 수학적으로 분석하고, 논문[11]에서 제안한 방식의 성능과 비교하고자 한다. 이를 위해 먼저 두 가지 동적 스펙트럼 접속 방식의 동작 원리를 요약한다.
  • 본 논문은 동일한 확률적 특성을 갖는 두 개의 독립된 채널이 있는 환경에서 두 가지 동적 스펙트럼 접속방식의 성능을 수학적으로 고려하였다. 첫 번째 방식은 전송에 성공한 경우 동일한 채널을 다시 센싱하고, 실패한 경우 다른 채널을 센싱하는 방식이다.

가설 설정

  • 이차 사용자는 전송할 패킷이 항상 존재하는 포화 트래픽 환경을 가정한다. 또한 센싱 결과를 즉시 알 수 있으며, 그 결과에 오류가 없다고 가정한다. 따라서 충돌은 전송 중인 이차 사용자와 새로 도착하는 일차 사용자 사이에서만 발생하게 된다.
  • 이차 사용자 패킷을 전송하는 데 걸리는 시간 T 는 지수 분포를 따르는 것으로 모형화 한다. 랜덤한 freezing 시간 G는 패킷 전송 시간 T와 같은 분포를 따르고, 백오프 시간 H는 평균이 0.1인 지수 분포를 따른다고 가정한다.
  • 본 절에서는 논문[11]에서의 분석 방법을 사용하여 방식 2를 수학적으로 분석한다. 수학적 분석을 위해 논문[7, 11]에서 가정한 것과 같이, 본 분석에서도 이차 사용자는 포화 트래픽 환경에서 한 번에 하나의 채널만 센싱하고, 센싱은 즉각적으로 이루어지며 오류는 없다고 가정한다.
  • 두 경우 모두 채널이 일차 사용자에 의해 점유되어 있지 않을 확률은 #로 동일하다[7]. 이차 사용자는 전송할 패킷이 항상 존재하는 포화 트래픽 환경을 가정한다. 또한 센싱 결과를 즉시 알 수 있으며, 그 결과에 오류가 없다고 가정한다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
인지 무선망을 실현하기 위해서 선행되어야 하는 기술은 무엇인가? 주파수 부족 문제를 해결할 수 있는 기술로써 인지 무선망에 대한 관심이 증가하고 있다[2, 3]. 이러한 인지 무선망을 실현하기 위해서는 효율적인 동적 스펙트럼 접속 기술의 개발이 선행되어야 한다
무선통신에 대한 수요가 증가함에 따라 어떠한 문제가 대두되고 있는가? 무선통신에 대한 수요가 증가함에 따라 주파수 자원의 부족 문제가 크게 대두되고 있다[1]. 주파수 부족 문제를 해결할 수 있는 기술로써 인지 무선망에 대한 관심이 증가하고 있다[2, 3].
본 연구에서 고려하는 동적 스펙트럼 접속 방식은 무엇인가? 여기서 고려하는 동적 스펙트럼 접속 방식은 다음과 같다. 첫 번째 방식은 전송에 성공한 경우 동일한 채널을 다시 센싱하고, 실패한 경우 다른 채널을 센싱하는 방식이다. 두 번째 방식은 전송에 실패한 경우 동일한 채널을 다시 센싱하고, 성공한 경우 다른 채널을 센싱하는 방식이다. 본 논문은 두 번째 방식에서 이차 사용자의 시스템 처리율과 일차 사용자와의 겹침 확률을 3차원 임베디드 마르코프 체인을 이용하여 수학적으로 분석한다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (13)

  1. S. M. Huh, J. H. Choi, S. J. Yu, Y. E. Chang, G. S. Chung, and G. E. Lee, "Policy-based cognitive radio network management technology," Information and Communications Magazine, vol. 30, no. 1, pp. 58-66, Jan. 2013. 

  2. Y. Lee and Y. J. Lee, "Modelling and analysis of non-saturated opportunistic spectrum access networks," Electronics Letters, vol. 47, no. 15, pp. 883-884, Jul. 2011. 

  3. G. Xiang, J. Lee, and H. Park, "Cooperative node selection for the cognitive radio networks," The Journal of the Korean Institute of Information and Communication Engineering, vol. 17, no. 2, pp. 287-293, Feb. 2013. 

  4. Q. Zhao, L. Tong, A. Swami, and Y. Chen, "Decentralized cognitive MAC for opportunistic spectrum access in ad hoc networks: a POMDP framework," IEEE Journal in Selected Areas in Communications, vol. 25, no. 3, pp. 589-600, Apr. 2007. 

  5. Y. Lee, "Opportunistic spectrum access in cognitive networks," Electronics Letters, vol. 44, no. 17, pp. 1022-1024, Aug. 2008. 

  6. Q. Zhao, S. Geirhofer, L. Tong, B. Sadler, "Opportunistic spectrum access via periodic channel sensing," IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 55, no. 2, pp. 785-796, Feb. 2008. 

  7. S. Huang, X. Liu, and Z. Ding, "Opportunistic spectrum access in cognitive radio networks," in Proceeding of the 27th Conference on Computer Communications: IEEE INFOCOM 2008, Phoenix: AZ, pp. 1-6, 2008. 

  8. Q. Zhao, B. Krishnamachari, and K. Liu, "On myopic sensing for multi-channel opportunistic access: structure, optimality, and performance," IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 7, no. 12, pp. 5431-5440, Feb. 2008. 

  9. S. H. Ahmad, M. Liu, T. Java야, Q. Zhao, and B. Krishnamachari, "Optimality of myopic sensing in multichannel opportunistic access," IEEE Transactions on Information Theory, vol. 55, no. 9, pp. 4040-4050, Sep. 2009. 

  10. Y. Lee, "Modified myopic policy with collision avoidance for opportunistic spectrum access," Electronics Letters, vol. 46, no. 12, pp. 871-872, Jun. 2010. 

  11. Y. Lee, "Opportunistic spectrum access in unslotted primary networks," IEICE Transactions on Communications, vol. E93B, no. 11, pp. 3141-3143, Nov. 2010. 

  12. Y. Lee, "Performance comparison of opportunistic spectrum access schemes in non-slotted cognitive radio networks through simulation research," The Journal of the Korean Institute of Information and Communication Engineering, vol. 17, no. 6, pp. 1318-1323, Jun. 2013. 

  13. S. M. Ross, Introduction to Probability Models, 10th ed.: Academic Press, 2009. 

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