ブロックチェーン上のスマートコントラクトの下での自発的センシング参加者によるノンパラメトリックSVMベースのレム再捕捉支援

A Nonparametric SVM-Based REM Recapitulation Assisted by Voluntary Sensing Participants under Smart Contracts on Blockchain.

• Seung Bum Park
• Won Cheol Lee

抄録

本稿では、既存のシステムに有害な干渉を引き起こすことなく、安全で信頼性の高いスペクトラム共有を実現するためのブロックチェーンベースの自動周波数調整システム（BAFCS）を提案する。現行システムがスペクトラム共有者から干渉を受けているかどうかを正確に評価するためには、現行システムに関連付けられた受信信号強度（RSS）を、関心のある領域内のすべての場所で十分な精度で測定する必要がある。しかし、地域全体を対象に経験的な測定を行うには総力を必要とするため、負担を軽減するために、一次利用者の一種であるインシデントに関連する受信信号強度（RSS）のうち、限られた部分のみを観測し、省略された残差は、従来からよく知られているクリギング補間を行うことで、地理統計学的特性を推定することが行われている。本論文では、ブロックチェーンネットワーク上で適切な情報を交換して使い勝手を確認しながら、要求された周波数帯がスペクトラム共有の対象となるかどうかを識別することができる周波数調整システムを提案している。本論文では、任意のセンシング参加者(VSP)がRSS測定の一部しか取得していない場合の無線環境マップ(REM)を再構成するためのサポートベクターマシン(SVM)ベースのKriging補間を提案している。本論文で提案したバリアログラムのノンパラメトリックモデル化手法は、スペクトラムシェアリングに関する確信に満ちた意思決定を行う上で重要な役割を果たすと判断された。シミュレーションの結果、提案したBAFCSの有効性と優位性を確認することができた。

This paper proposes a blockchain-based automated frequency coordination system (BAFCS) for secure and reliable spectrum sharing without causing any harmful interference to an existing system. For the exact assessment of whether the incumbent is interfered with by the spectrum sharer, the received signal strength (RSS) associated with the incumbent should be measured with sufficient accuracy at every location within the area of interest. However, since it requires brute force to carry out empirical measurements around an entire region, to lessen the burden, only the confined portion of the RSSs associated with the incumbent as a kind of primary user are observed and the omitted residuals are conventionally estimated by carrying out the well-known Kriging interpolation with regard to the geostatistical characteristics. This paper proposes a frequency coordination system capable of identifying whether a requested frequency band can be eligible for spectrum sharing while exchanging adequate information over blockchain network to confirm the usability. This paper proposes the Support Vector Machine (SVM)-based Kriging interpolation for recapitulating the radio environment map (REM) when only a fraction of the RSS measurements is acquired by the voluntary sensing participant (VSP). The nonparametric modeling approach for variograms proposed in this paper was determined to have a vital role in making a confident decision regarding spectrum sharing. The simulation result confirmed the effectiveness and the superiority of the proposed BAFCS with several affirmative features, such as enabling the consensus-based approval of spectrum sharing, the secure transaction of the information, and reliable assurance of no harmful interference.