• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권3호
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• pp.1199-1212
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• 2019

This paper proposes two wideband spectrum sensing approaches: (i) method A, the cumulative sum (CUSUM) algorithm with short-time Fourier transform, taking advantage of the time-frequency analysis for wideband spectrum. (ii)method B, the quickest spectrum sensing with short-time Fourier transform and compressed sensing, shortening the time of perception and improving the speed of spectrum access or exit. Moreover, method B can take advantage of the sparsity of wideband signals, sampling in the sub-Nyquist rate, and it is more suitable for wideband spectrum sensing. Simulation results show that method A significantly outperforms the single serial CUSUM detection for small SNRs, while method B is substantially better than the block detection based spectrum sensing in small probability of the false alarm.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권11호
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• pp.3731-3750
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• 2014

This paper considers a wideband cognitive radio network (WCRN) which can simultaneously sense multiple narrowband channels and thus aggregate the detected available channels for transmission and studies the ergodic throughput of the WCRN that operated under: the wideband sensing-based spectrum sharing (WSSS) scheme and the wideband opportunistic spectrum access (WOSA) scheme. In our analysis, besides the average interference power constraint at PU, the average transmit power constraint of SU is also considered for the two schemes and a novel cognitive radio sensing frame that allows data transmission and spectrum sensing at the same time is utilized, and then the maximization throughput problem is solved by developing a gradient projection method. Finally, numerical simulations are presented to verify the performance of the two proposed schemes.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.37-43
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• 2012

본 논문은 광대역 센싱을 수행하기 위한 방법으로 다중 협대역을 사용하여 한번에 센싱하는 방법을 제안한다. 센싱의 신뢰성을 높이기 위한 방안으로써 면허사용자와 CR사용자의 거리에 따른 가중치가 적용된 결합방식인(DWC : Distance based weight combining) 기법을 사용한 에너지 검출 기반 협력 스펙트럼 센싱을 제안하고 이에 따른 시스템 모델의 모의 실험 결과를 분석한다. 면허 사용자와 CR사용자 사이의 무선 채널은 가우시안 채널로 모델링하였다. 에너지 검출법을 위한 임계값은 각 채널의 SNR(Signal to Noise Ratio)에 따라 다르게 적용 되고, 각 채널의 잡음 신호의 평균값으로 가정한다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제17권4호
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• pp.394-405
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• 2015

This paper considers a wideband cognitive radio network which can simultaneously sense multiple narrowband channels and thus aggregate the detected available channels for transmission and proposes a novel cognitive radio system that exhibits improved sensing throughput and can save power consumption of secondary user (SU) compared to the conventional cognitive radio system studied so far. More specifically, under the proposed cognitive radio system, we study the problem of designing the optimal sensing time and power allocation strategy, in order to maximize the ergodic throughput of the proposed cognitive radio system under two different schemes, namely the wideband sensing-based spectrum sharing scheme and the wideband opportunistic spectrum access scheme. In our analysis, besides the average interference power constraint at primary user, the average transmit power constraint of SU is also considered for the two schemes and then a subgradient algorithm is developed to obtain the optimal sensing time and the corresponding power allocation strategy. Finally, numerical simulations are presented to verify the performance of the two proposed schemes.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권1호
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• pp.58-78
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• 2016

Compressed sensing (CS) possesses the potential benefits for spectrum sensing of wideband signal in cognitive radio. The sparsity of signal in frequency domain denotes the number of occupied channels for spectrum sensing. This paper presents a scheme of adaptively adjusting the number of compressed measurements to reduce the unnecessary computational complexity when priori information about the sparsity of signal cannot be acquired. Firstly, a method of sparsity estimation is introduced because the sparsity of signal is not available in some cognitive radio environments, and the relationship between the amount of used data and estimation accuracy is discussed. Then the SNR of the compressed signal is derived in the closed form. Based on the SNR of the compressed signal and estimated sparsity, an adaptive algorithm of adjusting the number of compressed measurements is proposed. Finally, some simulations are performed, and the results illustrate that the simulations agree with theoretical analysis, which prove the effectiveness of the proposed adaptive adjusting of compressed measurements.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제6권2호
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• pp.72-77
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• 2011

스펙트럼 센싱은 인지무선통신(CR, Cognitive Radio) 네트워크를 구성함에 있어 핵심적인 기술 중에 하나이다. 2차 사용자인 CR사용자는 1차 사용자에게 간섭을 주지 않기 위해 스펙트럼을 센싱 하여 해당 채널이 비어있거나 규정된 레벨 이하일 경우에만 해당 채널을 사용하게 된다. 최근 스마트폰의 사용으로 데이터의 트래픽이 증가함에 따라 광대역 서비스가 급증하고 있으며, 그에 따라 한 번에 넓은 대역을 센싱하는 광대역 센싱 기법의 필요성이 점차 높아지고 있다. 이러한 광대역 센싱은 인지무선통신이 수행되기 위한 매우 중요한 기술 중 하나이다. 높은 분해능을 갖는 광대역 센싱을 수행하기 위해서는 신뢰 할 수 있는 신호를 얻기 위한 알고리즘 처리가 선행되어야 한다. 따라서, 본 논문에서는 채널 상태가 좋지 않은 부 대역을 제외한 나머지 대역을 CR 사용자가 각각 센싱하여 정보를 취합하여 1차 사용자의 유무를 결정하는 협력 센싱 기법을 제안하였다. 이 때, 신호의 신뢰성을 높이기 위해 각각의 부 대역으로 나눈 CSI(Channel State Information)를 이용하여, 채널 상태를 파악한다. 또한, 검출 기법으로는 시스템 복잡도를 감소시키기 위하여 에너지검출 기법을 사용한다. 모의실험을 통해 성능을 검증하였고 그 성능은 SNR(Signal Noise ratio)에 따른 검출 확률로 나타내었다.

• ETRI Journal
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• 제40권2호
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• pp.237-245
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• 2018

The Distributed Modulated Wideband Converter (DMWC) is a networking system developed from the Modulated Wideband Converter, which converts all sampling channels into sensing nodes with number variables to implement signal undersampling. When the number of sparse subbands changes, the number of nodes can be adjusted flexibly to improve the reconstruction rate. Owing to the different attenuations of distributed nodes in different locations, it is worthwhile to find out how to select the optimal sensing node as the sampling channel. This paper proposes the spectrum sensing of DMWC based on a Markov random field (MRF) to select the ideal node, which is compared to the image edge segmentation. The attenuation of the candidate nodes is estimated based on the attenuation of the neighboring nodes that have participated in the DMWC system. Theoretical analysis and numerical simulations show that neighboring attenuation plays an important role in determining the node selection, and selecting the node using MRF can avoid serious transmission attenuation. Furthermore, DMWC can greatly improve recovery performance by using a Markov random field compared with random selection.

• 한국통신학회논문지
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• 제38B권9호
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• pp.765-774
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• 2013

본 논문에서는 분산된 광대역 인지 무선 네트워크 환경에서 상관관계를 갖는 다중 신호를 위한 협력 압축 스펙트럼 센싱 기법을 제안한다. 압축 센싱 (Compressed Sensing)은 나이퀴스트율 (Nyquist Rate) 이하로 샘플링된 신호를 높은 확률로 복구할 수 있는 신호처리 기법으로 기존의 광대역 스펙트럼 센싱을 위해서 필요로 했던 고속의 아날로그-디지털 변환기 구현 문제를 해결할 수 있다. 압축 센싱에서는 압축된 신호를 원본 신호로 정확하게 복구하는 복구 알고리즘을 설계하는 것이 하나의 핵심 문제이다. 본 논문에서는 나이퀴스트율 이하로 압축된 신호의 복구 성능을 높이기 위하여 연속된 다중 입력 신호로 구성된 Multiple Measurement Vector 모델을 이용하였고, 입력 신호 사이의 시간적 상관관계를 이용하는 협력 베이지안 복구 알고리즘을 제안한다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제48권11호
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• pp.67-72
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• 2011

본 논문은 에너지 검출기를 사용하여 1차 사용자를 감지하는 경우, 압축 감지 기술을 채용하여 나이퀴스트율 보다 낮은 표본화율을 사용하여 기존의 에너지 검출기만으로 기존보다 넓은 주파수 대역을 감지하는 경우를 가정한다. 스즈키 채널 하에서 시뮬레이션을 통해 넓은 주파수 대역을 센싱하는 과정에서 나이퀴스트 표본화율보다 낮은 표본화률에 따른 오보확률과 감지확률을 통해 센싱 성능을 고찰한다.

• ETRI Journal
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• 제34권6호
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• pp.892-899
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• 2012

We analyze a wideband spectrum in a cognitive radio (CR) network by employing the optimal adaptive multiband sensing-time joint detection framework. This framework detects a wideband M-ary quadrature amplitude modulation (M-QAM) primary signal over multiple nonoverlapping narrowband Gaussian channels, using the energy detection technique so as to maximize the throughput in CR networks while limiting interference with the primary network. The signal detection problem is formulated as an optimization problem to maximize the aggregate achievable secondary throughput capacity by jointly optimizing the sensing duration and individual detection thresholds under the overall interference imposed on the primary network. It is shown that the detection problems can be solved as convex optimization problems if certain practical constraints are applied. Simulation results show that the framework under consideration achieves much better performance for M-QAM than for binary phase-shift keying or any real modulation scheme.