Abstract
The need for radio spectrum is recently considered as a huge hurdle towards the rapid development of wireless networks. Large parts of the spectrum are allocated to licensed radio services in proprietary way. However, enormous success of the wireless services and technologies in the unlicensed bands has brought new ideas and innovations. In recent years cognitive radio has gained much attention for solving the spectrum scarcity problem. It changes the way spectrum is regulated so that more efficient spectrum utilization is possible. Multi-hop relay technology on the other hand has intensively been studied in the area of ad hoc and peer-to-peer networks. But in cellular network, only recently the integration of multi-hop capability is considered to enhance the performance significantly. Multi-hop relaying can extend the coverage of the cell to provide high data rate service to a greater distance and in the shadowed regions. Very few papers still exist that combine these methods to maximize the spectrum utilization. Thus we propose a network architecture combining these two technologies in a way to maximize the system throughput. We present the throughput capacity equations for the proposed system model considering various system parameters like utilization factor by the primary users and primary users' transmission radius and through extensive numerical simulations we analyze the significance of work.
제한된 전파 스펙트럼 자원은 전파 네트워크의 빠른 발전에 큰 장벽이 되고 있다. 대부분의 전파 스펙트럼은 면허 방식으로 분배되어 서비스에 이용되고 있다. 반면 비면허 방식으로 분배된 전파 스펙트럼은 전파를 이용한 서비스와 기술을 크게 향상하는데 큰 기여를 하였다. 최근에 무선인지 기술은 이러한 전파 스펙트럼 자원의 부족을 해결하기 위한 기술로써 주목받고 있다. 이 기술은 전파 스펙트럼을 효율적으로 사용 가능하도록 한다. 한편으로 멀티홉 기술이 에드홀 및 피어 투 피어 네트워크에서 집중적으로 연구되고 있으나 이동통신 네트워크에서 성능 향상을 위하여 멀티홉 기술의 연구는 최근에야 이루어지고 있다. 멀티홉 기술은 음영 지역에 고속의 데이터를 제공하고 적은 비용으로 서비스 영역을 효율적으로 확장할 수 있는 기술이다. 이동통신 시스템에서 스펙트럼 이용률을 극대화하는 무선인지 멀티홉 기술의 연구는 그 유용성에도 불구하고 아직까지 많지 않았다. 따라서 본 논문에서는 시스템 스루풋을 최대화 하는 무선인지 멀티홉 기술을 적용한 네트워크를 제안한다. 본 논문에서 제안된 시스템의 스루풋 성능을 주사용자와 부사용자의 전파 반경 및 이용률 파라메터와 같은 다양한 파라메터를 사용하여 해석적으로 모델링하고 수치해석을 통하여 제안된 시스템의 성능이 현재의 시스템에 비하여 크게 향상됨을 보였다.