CR
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- 개념
- 주파수 효율적 사용을 위한 CR(Cognitive Radio) - 스펙트럼 환경을 인지, 통신 가능 주파수를 지능적으로 검색/통신하는 기술 - 스펙트럼 센싱 통해 미사용 주파수 감지하고 SDR기반의 효율적 저간섭 주파수 대역을 공유/활용하는 통신기술 - 서로 다른 종류의 무선 통신서비스가 동일한 주파수를 사용할 수 있도록 전파환경을 측정해 기존에 주파수 사용허가를 받은 사용자가 사용하고 있지 않은 유휴주파수를 찾아 그 주파수에서 통신하는 주파수 공유기술
I. SDR 의 무선통신기술과 인지기술의 결합 형태, CR의 개요
가. 주파수 효율적 사용을 위한 CR(Cognitive Radio) 의 정의
- 스펙트럼 환경을 인지, 통신 가능 주파수를 지능적으로 검색/통신하는 기술
- 스펙트럼 센싱 통해 미사용 주파수 감지하고 SDR기반의 효율적 저간섭 주파수 대역을 공유/활용하는 통신기술
- 서로 다른 종류의 무선 통신서비스가 동일한 주파수를 사용할 수 있도록 전파환경을 측정해 기존에 주파수 사용허가를 받은 사용자가 사용하고 있지 않은 유휴주파수를 찾아 그 주파수에서 통신하는 주파수 공유기술
나. 무선통신기술의 발전 추세
다. CR의 필요성
- 주파수 부족: 기 분재된 주파수의 활용률 30%이하, 주파수 효율성 필요
- 주파수 간섭해결: ISM 대역내의 주파수 사용 증대에 따른 간섭해결
라. CR의 주요기능
구분 |
내용 |
Spectrum sensing |
사용되지 않는 주파수 탐색, 다른 사용자와의 간섭이 적은 주파수를 공유 |
Spectrum management |
사용자의 요구 사항에 부합되는 주파수를 검색 |
Spectrum mobility |
사용자가 사용하는동안 서비스에 영향을 미치지 않도록 통신 품질을 유지 |
Spectrum sharing |
다른 사용자들과 공정한 주파수 사용 계획을 수립 |
II. CR 의 동작원리, 핵심기술, 표준화 현황(IEEE 802.22)
가. CR 의 동작원리
동작원리 |
- 비어있는 주파수(White Space)확인 - CR서비스에 주파수, 시간할당. - 1차 서비스에 간섭시 주파수/시간이동 |
- CR은 SDR기반의 무선통신기술을 토대로 인지기술을 접목한 형태
- CR장치는 스펙트럼을 측정하여 유효 가능한 주파수를 확인 및 주기적으로 외부환경을 관측
나. CR 의 핵심기술
구 분 |
기 술 |
설 명 |
기반 기술 |
SDR |
- 무선통신 서비스를 하나의 H/W에서 SW 변경만으로도 통합 (Software Defined Radio) |
인지기술 |
- 실시간으로 상황정보 수집 및 학습 |
|
핵심 기술 |
스펙트럼 검출 |
- 주파수 스펙트럼 환경 검출, 현황 감지 |
동적 주파수 선택 |
- QoS 제공을 위한 주파수 대역 할당 - 변조, 통신량, 전파환경에 따라 동적으로 최적의 주파수 선택 |
|
잉여 주파수 확보 |
- 서비스 이용자에게 Seamless 서비스를 제공하기 위한 기술 - 현재 사용하는 주파수 대역 외 잉여 주파수 자원을 미리 확보 |
|
충돌 회피 방지 |
- CR단말이 동시에 같은 주파수 대역을 점유하는 문제가 발생 - 주파수 사용에 대한 형평성 문제를 해결하기 위한 기술 필요 |
다. CR 의 표준화 현황(IEEE 802.22)
요 소 |
표준화 내용 |
다중화 |
OFDMA 기반으로 TV채널 단위 사용 |
듀플렉싱 |
TDD가 기본, FDD는 선택 |
네트워크 구조 |
Point-to-Multipoint 구조 (토폴로지) |
Sensing |
에너지 감지와 신호형태 검출 동시 사용 |
III. CR과 UWB간 비교
가. 새로운 서비스의 주파수 공유기술
Underlay 방식(UWB) |
Overlay 방식 |
낮은 전력사용, 기존 서비스 무 영향 |
White Space에 주파수/시간 할당 |
- 소출력, 저속통신, 넓은 주파수대역에 걸쳐 낮은 스펙트럼밀도의 신호를 송수신 - 기존 서비스에 비해 매우 낮은 전력을 이용 - 기존 서비스에 간섭을 수용하는 방식 |
- 시간, 공간적으로 이용하지 않고 주파수를 실시간으로 탐색/지능적으로 판단 - 적절한 주파수, 변조방식, 출력 등을 선택하여 이용 - 기존 사용자에게 간섭을 주지 않는 범위에서 주파수를 공유하는 방법 |
나. CR과 UWB의 비교
구 분 |
UWB |
CR |
표준 |
IEEE 802.15.3 |
IEEE 802.22 |
주목이유 |
이기종 시스템의 주파수 공유 |
주변환경 인식형 주파수 공유 |
장점 |
- 낮은 전력 - 넓은 스펙트럼 주파수 - 대량의 데이터 전송 |
- 넓은 커버리지 - 저렴한 사용료 - 실시간 탐색 및 지능화 선택 |
단점 |
커버리지 협소 |
상대적 지속도 |
사용분야 |
WPAN |
이동통신 |
구성형태 |
Underlay 방식 |
Overlady 방식 |
공통점 |
주파수 대역의 고갈문제 해결 및 주파수 공유 기술 |
IV. CR 의 동향
- 주파수 활용도를 높이기 위한 주파수 정책의 재정비 필요성 지적
광대역 무선 인터넷 사업에 이용하기 보다 와이파이(Wi-Fi)와 같은 무료 또는 저가의 무선인터넷 서비스로 자리매김할 가능성 높다고 평가함(화이트 스페이스: 사용하지 않는 주파수 대역)