인지무선 통신장치(cognitive radio)는 일반적으로 일차 사용자(primary user)와의 간섭을 피하기 위해 어떠한 일차 사용자도 점유하고 있지 않은 주파수 자원을 활용한다. 그러나 비어있는 주파수 자원을 발견할 수 없을 경우, 인지무선 통신장치는 언더레이(underlay) 형태로 일차 사용자들과 주파수를 공유할 수 있으며, 이 때 스스로의 통신이 일차 사용자들에게 간섭을 미치지 않도록 전송 전력을 조절해야 한다. 본 논문은 셀룰라 네트워크의 상향링크 주파수 자원을 사용하는 언더레이 주파수 공유 방법을 제안한다. 셀룰라 네트워크의 범위 안에 존재하는 한쌍의 인지무선 통신장치들이 단방향 점대점(point-to-point) 통신 링크를 생성할 때 사용할 수 있는 전송 전력의 재한을 계산하고, 계산된 전송 전력을 적용할 수 있는 실용적인 상향 링크 공유 방안을 제시한다. 또한 시뮬레이션을 통해 제안된 상향 링크 공유 방안이 하향 링크 주파수 자원을 공유하는 것에 비해 인지무선 통신장치의 부담(overhead)을 줄일 뿐만 아니라 점대점 통신 링크의 수율(throughput) 성능을 향상시킬 수 있음을 보인다.
Cognitive radios are typically known to exploit vacant spectrum resources in order not to interfere with primary communication systems. However, cognitive radios may not be able to secure a clear spectrum band in a bustling spectrum band. Underlay spectrum sharing provides a way to cope with such a spectrum sharing problem. Cognitive radios share the same spectrum band with the spectrum licensees, i.e., primary users, by adjusting signal transmission power so as not to severely deteriorate the performance of the primary users. We propose an underlay spectrum sharing policy leveraging uplink spectrum resource to be used in a cellular network. A pair of end terminals attempts to establish a direct point-to-point link, and perform as cognitive radios in the sense that they share the uplink radio resource of other primary users. We formulate the transmit power constraints of the cognitive radios and propose a practical uplink band sharing framework. Our simulation results demonstrate that such an uplink sharing underlay direct link can enhance the throughput performance of point-to-point link with low overhead.
