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다른 이차사용자의 신뢰 벡터를 추적하여 이차사용자 사이의 충돌을 줄이기 위한 동적 스펙트럼 접속 방식
Dynamic Spectrum Access Using Belief Vector Tracking Method for Other Competing Secondary Users 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.17 no.11, 2013년, pp.2547 - 2552  

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

초록
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동적 스펙트럼 접속 방식에서 각 이차사용자는 자신의 성능을 높이기 위하여 채널의 상태를 추적하여 채널이 사용되지 않을 가능성이 가장 높은 채널을 선택하게 된다. 다수의 이차사용자가 동일한 동적 스펙트럼 접속 방식에 따라 동작한다면, 대부분의 이차사용자는 비슷한 결과의 채널 상태 추적 정보를 얻게 된다. 이로 인해 각 이차사용자가 동일한 채널을 선택할 가능성이 높아지고, 이차사용자 사이의 충돌이 발생할 가능성이 높아진다. 본 논문은 이러한 이차사용자 사이의 충돌을 줄이기 위하여 다른 이차사용자의 신뢰 벡터를 추적하여 그 결과를 채널 선택에 이용하는 동적 스펙트럼 접속 방식을 제안한다. 시뮬레이션 결과는 본 논문에서 제안한 방식이 다른 이차사용자를 고려하지 않는 방식에 비해 성능이 더 나아진다는 것을 보여준다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

To achieve better performance in dynamic spectrum access networks, each secondary user tracks channels and chooses a good channel to transmit its packet. When all secondary users adopt the same dynamic spectrum access policy, they have similar channel information, which leads secondary users to choo...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 방식은 이차사용자가 채널에 접속하는 시점을 랜덤하게 선택하여 충돌을 막고자 하는 방법이다. 논문[6]는 myopic 방식[7, 8]를 보완한 Myopic/CA 방식을 제안하여 이차 사용자 사이의 충돌을 줄이고자 했다. Myopic/CA 방식에서 각 이차사용자는 가장 좋은 채널 선택을 고집하는 것이 아니라, 몇 개의 좋은 채널 중 하나를 랜덤하게 선택한다.
  • 본 논문에서는 다른 이차사용자와의 충돌을 줄이기 위하여 각 이차사용자는 다른 이차사용자의 신뢰 벡터 값을 추적한 추적 벡터 정보를 결정한다. 각 이차사용자는 자신의 신뢰 벡터와 함께 이 추적 벡터 정보를 이용하여 자신이 센싱할 채널과 접속 시도할 채널을 선택한다.
  • 센서의 거짓 경보 확률을 ε, 미검출 확률을 δ라 하자. 본 논문에서는 미검출 확률이 일차사용자가 허용할 수 있는 최대 충돌 확률보다 크지 않는 센서를 선택한다고 하자. 이 경우 채널이 일차사용자에 의해 점유되어 있지 않다고 센싱될 때 자신의 패킷을 전송하게 되면, 일차사용자가 허용할 수 있는 충돌 확률을 만족시킬 수 있다.
  • 본 논문에서는 이차사용자들이 동일한 채널을 선택할 가능성을 줄이기 위한 다른 방법으로써 다른 이차사용자의 신뢰 벡터를 추적하는 방식을 제안한다. 제안한 방식을 시뮬레이션을 통해 다른 이차사용자를 고려하지 않는 방식과 비교한다.
  • 본 논문은 이차사용자 사이의 충돌을 줄이기 위하여 다른 이차사용자의 신뢰 벡터를 추적하여 그 결과를 센싱할 채널을 선택하는데 이용하는 동적 스펙트럼 접속 방식을 제안하였다. 시뮬레이션을 통해 본 논문에서 제안한 방식과 추적 벡터를 사용하지 않은 방식을 비교한 결과, 본 논문의 실험 환경에서 본 논문에서 제안한 방식이 시스템 처리율에 있어서 더 좋은 성능을 보이며, 채널 상태의 변화가 큰 경우 그 성능 향상의 정도가 커지는 것을 알 수 있었다.

가설 설정

  • 본 논문에서는 시뮬레이션을 통해 제안한 방식을 분석한다. 이차 사용자는 포화 트래픽 환경에서 한 번에 하나의 채널만 센싱하고, 센싱은 즉각적으로 이루어지며 오류는 없다고 가정한다. 채널이 일차사용자에 의해 점유될 확률을 0.
  • 이차사용자는 일차사용자가 현재 채널을 사용하고 있는지 아닌지 정확하게 알 수 없으며, 이차사용자들은 네트워크에 대한 정보를 공유하지 않는다고 가정한다. 두 이차사용자가 있는 경우에 이차사용자 중 임의의 하나를 태그드(tagged) 이차사용자로 선택하여 설명하면 다음과 같다.
  • 이차사용자들은 서로 간에 정보의 교환 없이 독립적으로 채널을 센싱하고 접속을 시도한다. 이차사용자들은 한 슬롯에서 최대 하나의 채널만 센싱하고, 한 번에 하나의 채널에 접속할 수 있다고 가정한다[9, 10].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
IEEE 802.11등에서의 이진 백오프 방식을 이차사용자들 사이에 도입 하는 방법이란? 11 등에서의 이진 백오프 방식을 이차사용자들 사이에 도입 하는 방법이 있다[4, 5]. 이 방식은 이차사용자가 채널에 접속하는 시점을 랜덤하게 선택하여 충돌을 막고자 하는 방법이다. 논문[6]는 myopic 방식[7, 8]를 보완한 Myopic/CA 방식을 제안하여 이차 사용자 사이의 충돌을 줄이고자 했다.
기존의 많은 동적 스펙트럼 접속 방식의 단점은? 기존의 많은 동적 스펙트럼 접속 방식은 이차사용자 사이의 충돌에 의에 효율성이 떨어지는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 IEEE 802.
기존의 많은 동적 스펙트럼 접속 방식의 문제를 해결하기 위한 방법으로는? 기존의 많은 동적 스펙트럼 접속 방식은 이차사용자 사이의 충돌에 의에 효율성이 떨어지는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 IEEE 802.11 등에서의 이진 백오프 방식을 이차사용자들 사이에 도입 하는 방법이 있다[4, 5]. 이 방식은 이차사용자가 채널에 접속하는 시점을 랜덤하게 선택하여 충돌을 막고자 하는 방법이다.
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참고문헌 (11)

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

  2. 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. 

  3. 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. 

  4. J. S. Zhu, "Performance analysis of truncated binary exponential backoff MAC protocol for cognitive radio in the IEEE 802.16m network," M. Sc dissertation, Korea University, Korea, 2011. 

  5. L. Zhai and X. Zhang, "Modified 802.11-based opportunistic spectrum access in cognitive radio networks," ETRI Journal, vol. 34, no. 2, pp. 276-279, Apr. 2012. 

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

  7. 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. 

  8. S. H. Ahmad, M. Liu, T. Javidi, 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. 

  9. 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. 

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

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

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