인지 무선 기반의 통신 시스템에서 동적 자원 교환 장치 및 방법 document_id A220623105829

다양한 무선통신 시스템이 서로 다른 스펙트럼을 사용하는 환경에서, 새로운 주파수 대역을 할당하여 고속의 멀티미디어 서비스를 지원하는 것은 주파수 부족문제로 인해 한계가 있다. 상기 주파수 부족문제를 해결하기 위해서 주파수 이용 효율을 높이기 위한 인지 무선(Cognitive Radio, CR) 기술이 대두되고 있다. 상기 인지 무선 기술은, 기존의 주파수 면허가 있는 1차 사용자(Primary User: PU)가 해당 대역을 사용하지 않는 동안, 2차 사용자(Secondary User: SU)가 대역을 공유하는 기술로서, 상기 1차 사용자들을 보호하면서 상기 2차 사용자들의 서비스 품질을 보장할 수 있어야 한다(이하 자가공존(self coexistence)이라 칭함). 수십Km~100Km 영역에서 광대역 무선 액세스 서비스를 제공하기 위해, 인지 무선 개념을 기반으로 현재 할당된 방송 대역을 공유하기 위해 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.22 표준화가 진행되고 있다. 상기 자가공존 기능이 있는 인지 무선 시스템에서, 기지국은 기존/허가된(primary/licensed) 시스템이 사용하지 않는 적어도 하나 이상의 빈 채널을 검출하고, 상기 검출된 채널을 통해 통신을 수행한다. 한편, 복수의 인지 무선 시스템들이 위치적으로 공존하고 있을 때, 상기 인지 무선 시스템들은 스펙트럼 사용 효율을 높이기 위해서, CBP(Coexistence Beacon Protocol) 패킷을 교환한다. 그리고, 상기 자가공존 기능을 용이하게 하기 위하여, 상기 인지 무선 시스템은 일반적으로 슈퍼프레임 구조를 채택한다. 예를 들면 IEEE 802.22 표준에서는 시간 축으로 16 프레임을 하나의 슈퍼프레임으로 정의하고 있다. 현재 인지 무선 기능을 기반으로 하는 통신 시스템에서는 공존(Coexistence) 문제를 다루기 위해서 스펙트럼 에티켓(Spectrum Etiquette), 간섭제거 스케줄링(Interference-free Scheduling), 스펙트럼 경쟁(Spectrum Contention) 등의 알고리듬이 제시되고 있다. 상기 스펙트럼 에티켓은 채널 선택에 있어서 주변 기지국들에게 간섭 현상을 일으키지 않는 채널 혹은 간섭현상을 가장 덜 일으키는 채널을 선정하는 알고리듬이다. 상기 간섭제거 스케줄링은 업링크/다운링크에 채널 자원을 할당할 때 채널 간섭현상이 일어나지 않도록 스케쥴링하는 알고리듬이다. 그리고 상기 스펙트럼 경쟁은 채널이 부족한 경우 기지국들끼리 경쟁을 통해 채널 획득을 하게 하는 알고리듬이다. 만약 인지 무선 시스템 운용시 기지국 내에 제 1차 사용자 (Primary User)가 출현하고, 상기 제 1차 사용자가 상기 기지국에서 사용하는 채널을 사용하게 되면, 상기 기지국에서는 그 채널을 사용할 수 없게 되며, 이로써 상기 기지국 내 채널 부족 현상이 일어나 서비스 품질이 저하되거나 서비스가 불가능하게 되는 경우가 발생할 수 있다. 하지만, 종래의 인지 무선 기반 통신 시스템에서는 기지국들간 채널 자원을 효율적으로 사용하는 보다 개선된 방안을 제공할 수 없으며, 이에 대한 연구가 필요한 실정이다.