• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권5호
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• pp.1532-1553
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• 2014

Radio spectrum is a precious resource and characterized by fixed allocation policy. However, a large portion of the allocated radio spectrum is underutilized. Conversely, the rapid development of ubiquitous wireless technologies increases the demand for radio spectrum. Cognitive Radio (CR) methodologies have been introduced as a promising approach in detecting the white spaces, allowing the unlicensed users to use the licensed spectrum thus realizing Dynamic Spectrum Access (DSA) in an effective manner. This paper proposes a generalized framework for DSA between the licensed (primary) and unlicensed (secondary) users based on Continuous Time Markov Chain (CTMC) model. We present a spectrum access scheme in the presence of sensing errors based on CTMC which aims to attain optimum spectrum access probabilities for the secondary users. The primary user occupancy is identified by spectrum sensing algorithms and the sensing errors are captured in the form of false alarm and mis-detection. Simulation results show the effectiveness of the proposed spectrum access scheme in terms of the throughput attained by the secondary users, throughput optimization using optimum access probabilities, probability of interference with increasing number of secondary users. The efficacy of the algorithm is analyzed for both imperfect spectrum sensing and perfect spectrum sensing.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권3호
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• pp.980-998
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• 2023

In Low Earth Orbit (LEO) satellite networks, satellites operate fast and the inter-satellite link change period is short. In order to sense the spectrum state in LEO satellite networks in real-time, a space-based satellite network intelligent spectrum sensing algorithm based on artificial neural network (ANN) is proposed, while Geosynchronous Earth Orbit (GEO) satellites are introduced to make fast and effective judgments on the spectrum state of LEO satellites by using their stronger arithmetic power. Firstly, the visibility constraints between LEO satellites and GEO satellites are analyzed to derive the inter-satellite link building matrix and complete the inter-satellite link situational awareness. Secondly, an ANN-based energy detection (ANN-ED) algorithm is proposed based on the traditional energy detection algorithm and artificial neural network. The ANN module is used to determine the spectrum state and optimize the traditional energy detection algorithm. GEO satellites are used to fuse the information sensed by LEO satellites and then give the spectrum decision, thereby realizing the inter-satellite spectrum state sensing. Finally, the sensing quality is evaluated by the analysis of sensing delay and sensing energy consumption. The simulation results show that our proposed algorithm has lower complexity, the sensing delay and sensing energy consumption compared with the traditional energy detection method.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제13권2호
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• pp.74-80
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• 2015

In cognitive radios, spectrum sensing plays an important role in accurately detecting the presence or absence of a licensed user. However, the intervention of malicious users (MUs) degrades the performance of spectrum sensing. Such users manipulate the local results and send falsified data to the data fusion center; this process is called spectrum sensing data falsification (SSDF). Thus, MUs degrade the spectrum sensing performance and increase uncertainty issues. In this paper, we propose a method based on the Hausdorff distance and a similarity measure matrix to measure the difference between the normal user evidence and the malicious user evidence. In addition, we use the Dempster-Shafer theory to combine the sets of evidence from each normal user evidence. We compare the proposed method with the k-means and Jaccard distance methods for malicious user detection. Simulation results show that the proposed method is effective against an SSDF attack.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제48권2호
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• pp.43-48
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• 2011

무선인지(cognitive radio) 시스템은 특정 대역에 면허권을 갖는 주사용자(primary user)의 유휴 스펙트럼을 부사용자(secondary user)가 기회적으로 사용하는 것을 허용하는 것으로 주파수 부족 문제의 해결책으로 부각되고 있다. 특히, 스펙트럼 센싱(spectrum sensing) 기술은 특정 스펙트럼을 사용하고자 하는 부사용자가 주변에서 해당 스펙트럼을 사용 중인 주사용자를 검출하는 것으로 무선인지 시스템의 핵심을 이룬다. 기존의 스펙트럼 센싱 기술은 부사용자가 주사용자 송신기를 센싱하지만 부사용자가 주사용자 수신기를 센싱할 수 있다면 주사용자에 미치는 간섭을 최소화하고 스펙트럼 사용 효율을 최대화할 수 있다. 본 논문에서는 수신기 중심(receiver-centric) 스펙트럼 센싱 기술을 제안하고 성능 분석을 통해 기존의 송신기 중심스펙트럼 센싱 기술에 비해 주파수 효율 측면에서 성능 개선이 있음을 검증한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권8C호
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• pp.713-719
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• 2010

협력 스펙트럼 감지 방식은 페이딩이 존재하는 환경에서 1차 사용자의 활동 유무를 알아내는 효과적인 방식으로 알려져 있다. 지금까지 협력 스펙트럼 감지에 관해 이루어진 대부분의 연구는 2차 사용자가 내린 국부 스펙트럼 감지 결정들이 통계적으로 서로 독립이라는 가정에 기초한 것이다. 그러나 실제 환경에서는 이러한 전제가 성립하지 않을 수 있다. 이 논문에서는 지역적으로 이웃한 2차 사용자의 국부 스펙트럼 감지 결정들 사이에 동일한 상관도가 존재하고, 이웃하지 않은 경우에는 통계적으로 독립인 인지 무선 네트워크를 대상으로 하여, AND 규칙과 OR 규칙을 사용하는 협력 스펙트럼 감지 방식의 성능을 분석하였다. 분석 결과, 상관 정도가 강할 때 AND 방식이 OR 방식에 비해 우수한 성능을 나타냄을 확인할 수 있었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권9호
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• pp.1998-2016
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• 2012

Reliable spectrum sensing algorithm is a fundamental component in cognitive radio. In this paper, a non-cooperative spectrum sensing algorithm which needs only one cognitive radio node named CORDIC (Coordinate Rotation Digital Computer) Jacobi based method is proposed. The algorithm computes the eigenvalues of the sampled covariance of received signal mainly by shift and additional operations, which is suitable for hardware implementation. Based the latest random matrix theory (RMT) about the distribution of the limiting maximum and minimum eigenvalue ratio, the relationship between the probability of false alarm and the decision threshold is derived. Simulations and discussions show the method is effective. Real captured digital television (DTV) signals and Universal Software Radio Peripheral (USRP) are also employed to evaluate the performance of the algorithm, which prove the proposed algorithm can be applied in practical spectrum sensing applications.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제4권6호
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• pp.1042-1062
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• 2010

Cooperative spectrum sensing (CSS) is an effective technology for alleviating the unreliability of local spectrum sensing due to fading/shadowing effects. Unlike most existing solutions, this paper considers the use of CSS technology in decentralized networks where a fusion center is not available. In such a decentralized network, some attackers may sneak into the ranks of cooperative users. On the basis of recent advances in bio-inspired consensus algorithms, an attack-proof, decentralized CSS scheme is proposed in which all secondary users can maintain cooperative sensing by exchanging information locally instead of requiring centralized control or data fusion. Users no longer need any prior knowledge of the network. To counter three potential categories of spectrum sensing data falsification (SSDF) attacks, some anti-attack strategies are applied to the iterative process of information exchange. This enables most authentic users to exclude potentially malicious users from their neighborhood. As represented by simulation results, the proposed scheme can generally ensure that most authentic users reach a consensus within the given number of iterations, and it also demonstrates much better robustness against different SSDF attacks than several existing schemes.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권2A호
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• pp.132-138
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• 2009

무선인지 기술은 비어있는 스펙트럼을 검출하고 이를 사용하여 통신하는 기술로서 주파수 부족 현상을 해소하기 위한 방안으로 활발히 연구가 이루어지고 있다. 무선인지 기술을 도입하기 위해 핵심적인 요소는 부사용자가 주사용자의 통신을 방해하지 않으면서 주파수 사용의 효율성을 최대화하는 것이다. 이를 위해서는 주사용자의 스펙트럼 점유 여부를 정확하게 판단하는 센싱 기술이 필요하다. 각각의 부사용자가 독립적으로 센싱을 수행하는 개별 센싱 기술은 음영지역, 잠복 터미널 문제 등이 있어서 최근 여러 부사용자가 협력하여 센싱을 수행하는 협력 스펙트럼 센싱 기술이 주목받고 있다. 본 논문은 협력 스펙트럼 센싱에 있어서 각 부사용자가 개별적으로 센싱한 결과의 경판정 값을 취합하여 이를 효과적으로 결합하는 방법을 제안한다. 제안한 방법은 과거의 협력 센싱 결과를 이용하여 각 부사용자의 개별 센싱 결과에 신뢰도를 나타내는 가중치를 부여하여 결합함으로써 협력 센싱 성능을 향상시킨다. 다양한 환경에서 제안한 방법의 검출 성능을 평가하여 기존의 가중치 없는 경판정 결합 방법과 비교한 결과를 제시한다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제9권6호
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• pp.113-119
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• 2010

애드 혹 네트워크를 구성하는 무선기기들은 일반적으로 소출력 기기로서 ISM대역을 사용하였다. 그러나 무선 서비스의 사용률이 급격하게 증가함에 따라 ISM대역의 주파수 부족현상이 나타나게 되었고 주파수 부족현상을 해소하기 위하여 애드 혹 인지무선시스템이 제안되었다. 본 논문은 소출력 무선기기로 구성된 애드 혹 무선인지 시스템에서 전력소모를 줄이면서 효과적으로 유휴주파수를 검출하기 위한 스펙트럼 센싱을 제안하였다. 본 논문에서 면허 사용자와 CR 기기 사이의 무선 채널은 가우시안 (Gaussian) 채널로 모델링 하였으며 모든 CR 기기와 면허 사용자와의 거리는 모두 다르다고 가정하였고, 애드 혹 네트워크를 구성하는 CR 기기간의 채널은 완벽한 (Perfect) 채널이며 거리는 근거리로 가정하였다. CR 기기는 에너지 검출 방식을 사용하여 면허 사용자의 스펙트럼을 센싱하였다. 실험결과 상위 레벨의 에너지 값을가진 CR 기기의 센싱정보를 결합한 센싱방법이 모든 CR 기기의 센싱정보를 결합한 센싱방법에 비하여 높은 스펙트럼 센싱 성능을 나타내었으며, 향후 제안된 스펙트럼 센싱 방법을 통해 저소비전력으로 효과적인 스펙트럼 센싱을 수행하는데 참조 할 수 있다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제13권4호
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• pp.241-247
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• 2015

Cognitive radio has been attracting increased attention as an effective approach to improving spectrum efficiency. One component of cognitive radio, spectrum sensing, has an important relationship with the performance of cognitive radio. In this paper, after a summary and analysis of the existing spectrum-sensing algorithms, we report that the existing eigenvalue-based semi-blind detection algorithm and blind detection algorithm have not made full use of the eigenvalues of the received signals. Applying multi-antenna systems to cognitive users, we design a variety of spectrum-sensing algorithms based on the joint distribution of the eigenvalues of the received signal. Simulation results validate that the proposed algorithms in this paper are able to detect whether the signal of the primary user exists or not with high probability of detection in an environment with a low signal-to-noise ratio. Compared with traditional algorithms, the new algorithms have the advantages of high detection performance and strong robustness