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인지 무선 네트워크에서 제한된 피드백을 가지는 협력적 센싱 알고리듬의 성능 분석

Performance Evaluation of Cooperative Spectrum Sensing in Cognitive Radio Network with Limited Feedback

초록/요약 도움말

본 논문에서는 인지 무선(Cognitive Radio) 네트워크에서 제한된 피드백을 가지는 협력적 센싱(Cooperative Spectrum Sensing) 알고리듬을 제안한다. 인지 무선 네트워크에서 차순위 사용자(Secondary User)는 지속적으로 무선 채널을 센싱하여 채널의 가용 여부를 판단한다. 따라서 선순위 사용자(Primary User)의 통신을 보호하기 위해 스펙트럼 센싱의 정확도가 매우 중요하다. 그리고 센싱 정확도를 개선하기 위해 다수의 선순위 사용자들이 센싱한 정보를 취합하여 선순위 사용자 존재 여부를 검출하는 협력적 스펙트럼 센싱 알고리듬이 연구되어 왔다. 하지만 협력적 스펙트럼 센싱 알고리듬에서 각 차순위 사용자의 센싱 정보를 퓨전센터로 피드백할 때, 피드백 정보량에 의한 채널 오버헤드가 증가하는 문제점이 발생한다. 따라서 인지 무선 네트워크에서 전체 시스템의 채널 오버헤드를 감소시키기 위한 협력적 센싱 알고리듬 연구가 필요하다. 본 논문에서는 문턱값 기반 피드백 방식의 제한된 피드백을 가지는 협력적 센싱 알고리듬을 제안하고, 성능을 평가한다. 제안하는 알고리듬은 특정 검출 문턱값 이상의 수신 선순위 사용자 평균 신호 에너지를 가지는 차순위 사용자를 퓨전센터에 피드백한다. 또한, 문턱값을 넘는 사용자가 하나도 없는 경우에도 특정 확률로 피드백하게 함으로써 피드백 되는 사용자가 단 하나도 존재하지 않아 서비스가 이루어지지 않는 것을 최대한 방지한다. 인지 무선 네트워크에서 제안하는 제한된 피드백을 가지는 협력적 센싱 알고리듬의 성능 분석을 위하여 모의 실험을 구성한 후, 파라미터에 따른 성능을 도출하였다. 기존 알고리듬과 제안하는 알고리듬은 차순위 사용자 수에 따른 평균 검출 확률(Detection Probability), 차순위 사용자 수에 따른 피드백 하는 사용자 수 등의 측면에서 분석했다. 모의 실험 결과로부터 제안하는 알고리듬을 사용할 경우, 기존의 풀 피드백(Full Feedback) 방식의 협력적 센싱 알고리듬을 사용하는 경우에 비해서 검출 성능을 다소 저하되지만 피드백 정보량은 크게 감소하는 것을 확인했다.

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초록/요약 도움말

This paper proposes the cooperative spectrum sensing scheme with limited feedback in cognitive radio(CR) network. In the CR network, the secondary user(SU) persistingly senses the wireless channel and detects whether the channel is available or not. Therefore, the high spectrum sensing accuracy is very important in order to protect the communication of the primary user(PU). Accordingly, cooperative spectrum sensing schemes using multiple SUs so called sensing nodes have been studied so as to improve the spectrum sensing accuracy. However, the cooperative spectrum sensing scheme faces some problems, one of those is increase in channel overhead. That is because it requires transmission of large data when each sensing node feeds back the sensed information to fusion center. Thus, it is necessary to study an enhanced cooperative spectrum sensing scheme which reduces the channel overhead of the whole system in the CR network. In this paper, we propose a new cooperative spectrum sensing algorithm with limited feedback using threshold-based feedback scheme and evaluate the performance. With the proposed algorithm, SUs that sensed the average signal energy of PU signal over a particular threshold are fed back to the fusion center. In addition, we propose that even the SUs with the below threshold may also be fed back based on the specific probability. It prevent the case that any SU is not fed back which may cause no service. To evaluate the proposed algorithm, the computer simulation is performed. We compare the proposed algorithm with the conventional algorithm in terms of the average detection probability and the number of SUs that are fed back. The simulation results show the proposed algorithm significantly reduces the feedback overhead even though the detection probability is somewhat declined.

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