• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제2권6호
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• pp.357-366
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• 2013

Spectrum sensing, as a fundamental functionality of Cognitive Radio (CR), enables Secondary Users (SUs) to monitor the spectrum and detect spectrum holes that could be used. Recently, the security issues of Cognitive Radio Networks (CRNs) have attracted increasing research attention. As one of the attacks against CRNs, a Primary User Emulation (PUE) attack compromises the spectrum sensing of CR, where an attacker monopolizes the spectrum holes by impersonating the Primary User (PU) to prevent SUs from accessing the idle frequency bands. Energy detection is often used to sense the spectrum in CRNs, but the presence of PUE attack has not been considered. This study examined the effect of PUE attack on the performance of energy detection-based spectrum sensing technique. In the proposed protocol, the stationary helper nodes (HNs) are deployed in multiple stages and distributed over the coverage area of the PUs to deliver spectrum status information to the next stage of HNs and to SUs. On the other hand, the first stage of HNs is also responsible for inferring the existence of the PU based on the energy detection technique. In addition, this system provides the detection threshold under the constraints imposed on the probabilities of a miss detection and false alarm.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.91-97
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• 2014

본 논문은 에너지 검출 기반 협력 스펙트럼 센싱을 이용하여 주사용자와 부사용자 사이의 거리에 따른 검출 확률에 가중치를 부여하는 기법을 제안하고, 이에 따른 분석 및 모의실험 결과를 나타낸다. 주사용자와 부사용자 사이의 거리는 모두 다르다고 가정하였고, 이들 사이의 무선 채널은 레일레이(Rayleigh) 채널로 모델링하였다. 제안하는 가중치 부여 기법을 적용한 협력 스펙트럼 센싱을 수행한 결과가 가중치를 적용하지 않은 스펙트럼 센싱을 수행한 결과에 비해 커버리지를 확대 할 수 있고, 이 검출 확률에 가중치를 적용한 것이 가중치를 적용하지 않은 이전의 방식에 비해 센싱 효율이 향상 되는 것을 알 수 있었다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제9권4호
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• pp.194-201
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• 2009

In this paper, a new spectrum sensing method based on energy detection is proposed and analyzed in a cognitive radio(CR) system. We employ a delay diversity receiver for sensing the primary user's spectrum with reasonable cost and complexity. Conventional CR with the receiver equipping multiple antennas requires additional hardware and space for installing multiple antennas in accordance with increase in the number of antennas. If the number of antennas increases, detection probability as well as hardware complexity and cost rise. Then, it is difficult to make a primary user detector practically. Therefore, we adopt a delay diversity receiver for solving problems of the conventional spectrum detector utilizing multiple antennas. We derive analytical expressions for the spectrum sensing performance of the proposed system. From the simulation results, it is demonstrated that the primary user detector with the delay diversity receiver has almost half the complexity and shows similar or improved performance as compared with that employing multiple antennas. Therefore, the proposed spectrum sensing structure can be a practical solution for enhancing the detection capacity in CR system operations. The results of this paper can be applied to legacy CR systems with simple modifications.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제9권3호
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• pp.251-255
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• 2011

In this paper, we investigate an adaptive cognitive radio (CR) scheme where a sensing duration and a detection threshold for spectrum sensing are adaptively determined according to the channel condition in a fading channel. We optimize the sensing duration and detection threshold of a secondary user to maximize the performance of the secondary user guaranteeing a primary user's secure communication. In addition, we analyze the effect of channel fading on the optimization of the sensing duration and detection threshold. Our numerical results show that the performance of the adaptive CR scheme can be drastically improved if a secondary user can take the advantage of channel information between primary and secondary users.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권11A호
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• pp.1105-1116
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• 2008

Cognitive Radio(CR)는 실제로 사용하지 않는 주파수 대역을 스스로 찾아서 이용함으로써 스펙트럼 효율을 향상시킬 수 있는 기술이다. 현재 사용되지 않는 스펙트럼 대역과 우선사용자(primary user)에 의해 점유되는 대역들을 찾기 위한 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)은 CR 시스템에서 중요한 기술의 하나라고 말할 수 있다. 지금가지 연구된 스펙트럼 센싱 방법 중 에너지 검출 방식은 계산의 복잡도가 낮고 비교적 쉽게 구현 할 수 있어서 일반적으로 널리 사용되는 방식이지만 몇 가지 문제점들을 가지고 있다. 특히 불확실한 잡음 전력이 존재하는 환경에서는 에너지 검출기의 성능이 감쇠되기 때문에 이를 해결하기 위해 슬라이딩 윈도우 기반 에너지 검출 기법을 제안하였다. 이 방식은 슬라이딩 윈도우를 이용하여 관심대역에서 신호와 잡음이 가진 에너지를 분리하고 잡음을 제외한 신호의 에너지를 계산해서 우선사용자 신호의 존재 여부를 판단한다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 통해 제안하는 에너지 검출 기법이 기존의 에너지 검출 방식 보다 우수한 성능을 지닌 다는 것을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권3호
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• pp.1313-1336
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• 2020

Cognitive radio (CR) is regarded as an effective approach to avoid the inefficient use of spectrum. However, CRNs have more special security problems compared with the traditional wireless communication systems due to its open and dynamic characteristics. Primary user emulation attack (PUEA) is a common method which can hinder secondary users (SUs) from accessing the spectrum by transmitting signals who has the similar characteristics of the primary users' (PUs) signals, and then the SUs' quality of service (QoS) cannot be guaranteed. To handle this issue, we first design a multiple-phase energy detection scheme based on the cooperation of multiple SUs to detect the PUEA more precisely. Second, a joint SUs scheduling and power allocation scheme is proposed to maximize the weighted effective capacity of multiple SUs with a constraint of the average interference to the PU. The simulation results show that the proposed method can effectively improve the effective capacity of the secondary users compared with the traditional overlay scheme which cannot be aware of the existence of PUEA. Also the good delay QoS guarantee for the secondary users is provided.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.1-10
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• 2011

스펙트럼 검출은 인지 무선 시스템(Cognitive Radios) 구현을 위한 핵심 기술들 중의 하나이다. 스펙트럼 검출에서 문제시되는 점들 중에 하나는 페이딩(Fading) 및 쉐도윙(Shadowing) 등으로 인해서 스펙트럼 검출 성능이 저하된다는 것이다. 이 문제점을 해결하기 위해 제안된 방법 중 하나가 협력 스펙트럼 검출 방법이다. 이 방법을 통해 비협력 스펙트럼 검출 방식의 성능을 개선할 수 있지만, 여전히 큰 장애물과 같은 간섭 요인에 의해 스펙트럼 성능이 영향을 받는다는 단점이 있다. 특히, 기존의 대부분의 연구에서는 고정된 1차 사용자(Primary User, PU)를 고려하고 있지만 향후 유비쿼터스(Ubiquitous) 환경에서는 이동성을 가지는 1차 사용자가 존재하는 시스템을 고려해야 한다. 이러한 환경에서 기존의 협력 스펙트럼 검출 방식은 정확성이 낮은 검출 성능을 보이고 고려하지 않아도 될 2차 사용자(Cognitive User, CR user)의 국부 센싱값을 전송함으로써 많은 에너지를 소비하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서, 무선 인지 시스템에서의 이동성을 가지는 1차 사용자의 위치를 추정하고 이를 기반으로 간섭 영향을 받는 2차 사용자를 검출한다. 또한 검출된 간섭영향을 받는 2차 사용자의 센싱 정보를 융합 결정할 때 배제함으로써 스펙트럼 검출의 정확성을 높이는 방법을 제안하다. 시뮬레이션을 통하여 제안된 알고리즘이 기존 알고리즘 보다 정확한 스펙트럼 검출을 보인다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권1호
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• pp.20-33
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• 2015

Spectrum sensing is a key component of cognitive radio. The prediction of the primary user status in a low signal-to-noise ratio is an important factor in spectrum sensing. However, because of noise uncertainty, secondary users have difficulty distinguishing between the primary signal and an unauthorized signal when an unauthorized user exists in a cognitive radio network. To resolve the sensitivity to the noise uncertainty problem, we propose an entropy-based spectrum sensing scheme to detect the primary signal accurately in the presence of an unauthorized signal. The proposed spectrum sensing uses the conditional entropy between the primary signal and the unauthorized signal. The ability to detect the primary signal is thus robust against noise uncertainty, which leads to superior sensing performance in a low signal-to-noise ratio. Simulation results show that the proposed spectrum sensing scheme outperforms the conventional entropy-based spectrum sensing schemes in terms of the primary user detection probability.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권6호
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• pp.2128-2147
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• 2021

Cognitive radio systems are being implemented recently to tackle spectrum underutilization problems and aid efficient data traffic. Spectrum sensing is the crucial step in cognitive applications in which cognitive user detects the presence of primary user (PU) in a particular channel thereby switching to another channel for continuous transmission. In cognitive radio systems, the capacity to precisely identify the primary user's signal is essential to secondary user so as to use idle licensed spectrum. Based on the inherent capability, a new spectrum sensing technique is proposed in this paper to identify all types of primary user signals in a cognitive radio condition. Hence, a spectrum sensing algorithm using improved convolutional neural network and long short-term memory (CNN-LSTM) is presented. The principle used in our approach is simulated annealing that discovers reasonable number of neurons for each layer of a completely associated deep neural network to tackle the streamlining issue. The probability of detection is considered as the determining parameter to find the efficiency of the proposed algorithm. Experiments are carried under different signal to noise ratio to indicate better performance of the proposed algorithm. The PU signal will have an associated modulation format and hence identifying the presence of a modulation format itself establishes the presence of PU signal.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.141-145
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• 2017

스펙트럼 센싱은 인지무선 (cognitive radio) 시스템을 동작시키기 위한 주요한 기법이며 인지무선 시스템을 통해 최근 주목받고 있는 무선에너지하비스팅 시스템에 에너지 하비스팅 효율을 개선할 수 있다. 최근 스펙트럼 센싱을 위한 다양한 기술이 연구되었는데, 그 중에서 가장 널리 쓰이고 있는 에너지 검출 (energy detection) 기술이 있다. 그러나 2차 유저 (secondary user; SU) 가 주파수 페이딩 (frequency fading) 및 쉐도잉 (shadowing)에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에, 에너지 검출은 실제 무선 통신에서 숨겨진 단말기 문제 (hidden terminal problem)를 갖는다. 협력 스펙트럼 센싱 (cooperative spectrum sensing)은 SU의 공간적 다양성을 이용하여 이 문제를 해결할 수 있습니다. 그러나 다중 보조를 처리하여 데이터를 증가시키는 문제가 있기 때문에 우리는 적응형 스펙트럼 센싱 알고리즘을 사용하는 시스템 모델을 제안하고 성능을 시뮬레이션 한다. 이 알고리즘은 기본 사용자 (primary user; PU)의 수신 신호의 신호 대 잡음비 (signal to Noise Ratio; SNR)에 따라 단일 에너지 검출과 협동 에너지 사이의 감지 방법을 선택하는 방법을 이용한다. 시뮬레이션 결과를 통해 적응형 스펙트럼 센싱이 인지무선 시스템에서 더 효율적이라는 것을 확인한다.