Study of Self-organized Interference Management for Spectrum Sharing Minority Game-based Approach

摘要

A novel self-organized interference management framework for spectrum sharing among multiple wireless systems is proposed. When a low-priority system reuses the shared frequency band spatially, multiple simultane­ous transmissions in the low-priority system may cause serious interference to a high-priority system. Therefore, transmitters of the low-priority system must learn to decide whether to transmit or not so that the interference plus noise level at the receiver of the high-priority system is closed to a predefined target value. This form of cognition cycle can be modeled by using a minority game (MG). Agents in the MG choose one of two actions so as to be in the minority side. It is known that the number of agents in the minority side converges to the half number of agents despite their selfish behavior without any information on the number of other agents. In the present paper, the MG-based interference management (MGIM) is proposed in order to manage interference at the high-priority sys­tem. In the MGIM, the winner side is determined by the relationship between the interference plus noise level at the receiver of the high-priority system and the predefined target value. Simulation results reveal that the MGIM can achieve high transmission capability of the low-priority system even without centralized control while maintaining the interference level at the receiver of the high-priority system.%複数無線システム間のスペクトル共用を想定し，高優先度システムにおける干渉雑音電力情報を元に，低優先度システムの無線局群が高優先度システムへの干渉を集中制御によらず自己組織的に制御する手法が提案されている.低優先度システムが高優先度システムから離れた場所で周波数を空間的に再利用する場合，単一の送信であれば干渉が許容範囲内であったとしても，複数の無線局が同時に送信を行えば大きな干渉を与える可能性がある.このため，低優先度システムの送信局は高優先度システムからの情報を元に，高優先度システムの受信局における干渉雑音電力があらかじめ定められた目標値に近づくように送信の可否を決定する.このように二者択一の行動の決定を行い，その結果を元に学習が繰り返される状況をモデル化するものとして，少数派ゲーム（MG：Minority Game）が挙げられる.少数派ゲームでは，各エージェントは互いに相談せず，また他エージェント数に関する情報なしに利己的に行動するにもかかわらず，学習によって少数派と多数派が均衡するように行動の決定を繰り返すことが知られている.本稿では，この少数派ゲームの特徴を利用した自己組織的な干渉制御手法としてMGIM（MG-based Interference Management）が提案されている.少数派ゲームにおける勝敗は同じ行動を取るエージェント数で決まるのに対し，MGIMでは高優先度システムの受信局における干渉雑音電力と目標値との関係により決められる.計算機シミュレーションの結果，提案手法により高優先度システムへの干渉を目標値前後に制御しつつ，低優先度システムの送信機会を高められることが明らかにされている.