[논문 리뷰] Maximum Possibility Of Spectrum Access In Cognitive Radio Using Fuzzy Logic System

K. Gowrishankar, C. Chandrasekar외 1명|arXiv (Cornell University)|2013. 03. 07.

Cognitive Radio Networks and Spectrum Sensing참고 문헌 14인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 스펙트럼 이용 효율을 극대화하면서 간섭과 통화 차단을 최소화하기 위해 퍼지 논리 기반 스펙트럼 접근 메커니즘을 제안한다. 보조 사용자의 스펙트럼 이용 효율, 이동성, 주요 사용자까지의 거리 등을 평가함으로써, 언어적 규칙을 통해 최적의 접근 기회를 결정함으로써 더 높은 스펙트럼 접근 확률과 향상된 네트워크 효율성을 달성한다.

ABSTRACT

Many spectrum methods have been proposed to use spectrum effectively, the opportunistic spectrum access has become the most viable approach to achieve near-optimal spectrum utilization by allowing secondary users to sense and access available spectrum opportunistically. However, a naive spectrum access for secondary users can make spectrum utilization inefficient and increase interference to adjacent users. In this paper, we propose a novel approach using Fuzzy Logic System (FLS) to control the spectrum access. We have to minimize the call blocking and interference. The linguistic knowledge of spectrum access are based on three descriptors namely spectrum utilization efficiency of the secondary user, its degree of mobility, and its distance to the primary user. The spectrum is chosen for accessing based on the maximum possibility for better utilization of the spectrum

연구 동기 및 목표

• 비협조적인 보조 사용자 접근으로 인한 스펙트럼 이용 효율 저하와 간섭 문제를 해결하기 위해.
• 스펙트럼 접근 결정을 지능적으로 관리하여 통화 차단과 간섭을 최소화하기 위해.
• 보조 사용자의 이동성과 주요 사용자에 대한 근접도 변화에 따라 적응 가능한 동적 스펙트럼 접근 프레임워크를 개발하기 위해.
• 실시간 사용자 및 채널 특성을 사용하는 규칙 기반 퍼지 논리 시스템을 통해 스펙트럼 이용 효율을 향상시키기 위해.

제안 방법

• 시스템은 스펙트럼 이용 효율, 이동성 정도, 주요 사용자까지의 거리의 세 가지 입력 변수를 갖는 퍼지 논리 제어기(Fuzzy Logic Controller, FLC)를 사용한다.
• 각 입력 변수에 대해 낮음, 보통, 높음의 소속 함수를 포함한 언어 변수를 정의하여 사용자 행동과 채널 조건를 표현한다.
• 전문 지식 기반으로 퍼지 추론 규칙를 구성하여 입력 조건을 최적의 스펙트럼 접근 결정으로 매핑한다.
• 출력은 특정 채널에 대한 보조 사용자가 접근할 가능성을 결정하는 스펙트럼 접근 가능성 점수이다.
• 비퍼지화 과정을 통해 퍼지 출력을 날것의 값으로 변환하여 스펙트럼 할당을 위한 접근 확률을 나타낸다.
• 실시간 감지 기반으로 입력을 동적으로 갱신함으로써 적응적이고 효율적인 스펙트럼 공유를 가능하게 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 인지 무선 네트워크에서 간섭과 통화 차단을 줄이기 위해 스펙트럼 접근을 어떻게 최적화할 수 있는가?
• RQ2 사용자 이동성, 주요 사용자까지의 거리, 스펙트럼 이용 효율의 조합 중 어떤 것이 타당한 스펙트럼 접근을 가장 잘 예측하는가?
• RQ3 동적이고 불확실한 무선 환경에서 퍼지 논리 시스템이 스펙트럼 접근 결정을 효과적으로 모델링하고 우선순위를 정할 수 있는가?
• RQ4 제안된 퍼지 논리 접근 방식은 기존 방법에 비해 스펙트럼 이용 효율을 어느 정도 향상시키는가?

주요 결과

• 제안된 퍼지 논리 시스템은 높은 스펙트럼 이용 효율과 낮은 이동성을 가진 보조 사용자를 우선순위로 삼음으로써 통화 차단 확률을 크게 감소시킨다.
• 보조 사용자가 활성 주요 사용자에 가까이 있을 경우 스펙트럼 접근을 피하므로 주요 사용자에 대한 간섭이 최소화된다.
• 실시간 입력 파rameter에 기반해 접근 결정을 동적으로 조정함으로써 시스템은 더 높은 스펙트럼 접근 확률을 달성한다.
• 언어적 규칙의 사용은 불확실한 환경에서도 견고한 의사결정을 가능하게 하여 다양한 네트워크 조건에서의 적응성을 향상시킨다.