[論文レビュー] Comparing Spectrum Utilization using Fuzzy Logic System for Heterogeneous Wireless Networks via Cognitive Radio

R. Kaniezhil, C. Chandrasekar|arXiv (Cornell University)|Oct 12, 2012

Cognitive Radio Networks and Spectrum Sensing参考文献 14被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、異種無線ネットワークにおける動的スペクトラムアクセスを目的として、スペクトラム利用効率、移動性、主ユーザーからの距離を入力として用いるファジィ論理ベースの認知無線システムを提案する。シミュレーション結果から、ファジィ論理手法は従来のスペクトラム利用手法に比べ、効率性と適応性に優れていることが示された。

ABSTRACT

At present, lots of works focus on spectrum allocation of wireless networks. In this paper, we proposed a Cognitive based spectrum access by opportunistically approach of Heterogeneous Wireless networks based on Fuzzy Logic system. The Cognitive Radio is a technology where a network or a wireless system changes its environment parameters to communicate efficiently by avoiding the interference with the users. By applying FLS (Fuzzy Logic System), the available spectrum utilization is effectively utilized with the help of the three antecedents namely Spectrum utilization efficiency, Degree of mobility, Distance from primary user to the secondary users. The proposed work is compared with normal Spectrum Utilization method. Finally, Simulation results of the proposed work Fuzzy Logic System shows more efficient than the normal Spectrum utilization method.

研究の動機と目的

• 異種無線ネットワークにおけるスペクトラム枯渇問題を、知能的なスペクトラムアクセスによって解決すること。
• ネットワーク状態に動的に適応することで、スペクトラム利用効率を向上させること。
• 主ユーザーへのインタフェンスを低減しつつ、セカンドリーユーザーのスループットを最大化すること。
• ファジィ論理システムの性能を、従来のスペクトラム割り当て手法と比較して評価すること。

提案手法

• ファジィ論理システム（FLS）は、3つの入力変数（スペクトラム利用効率、移動度、主ユーザーからの距離）を有する。
• FLSはルールベース推論を用いて、入力条件をセカンドリーユーザーの最適なスペクトラムアクセス意思決定にマッピングする。
• 各入力変数に対して、ファジィ集合および所属関数を定義し、ネットワークパrameterの不確実性をモデル化する。
• システムは、リアルタイムのネットワーク状態とユーザーの移動性に基づいて、利用可能なスペクトラムバンドを動的に選択する。
• 出力は、効率性とインタフェンス回避の両立を図るスペクトラムアクセス意思決定である。
• 性能は、FLSベースの手法と従来のスペクトラム利用手法を比較するシミュレーションにより評価される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ファジィ論理ベースの認知無線システムは、異種無線ネットワークにおけるスペクトラム利用をどのように改善するか？
• RQ2 移動性と主ユーザーへの接近度は、スペクトラムアクセス意思決定にどのような影響を与えるか？
• RQ3 ファジィ論理システムは、従来のスペクトラム割り当て手法に比べて、どの程度優れているか？
• RQ4 FLSは、セカンドリーユーザーのスループットを最大化しつつ、インタフェンスを最小限に抑えるのにどの程度効果的か？

主な発見

• ファジィ論理システムは、従来手法に比べてスペクトラム利用効率が顕著に向上した。
• 距離と移動性を考慮することで、主ユーザーへのインタフェンスを効果的に低減した。
• シミュレーション結果から、動的ネットワーク環境における高いスループットと優れた適応性が確認された。
• FLSベースの手法は、移動性やスペクトラム利用可能性の変動にかかわらず、頑健な性能を示した。