KR101479578B1

KR101479578B1 - Hybrid communication network system based on Beam Division Multiple Access for efficient uplink resource assignment and providing method thereof

Info

Publication number: KR101479578B1
Application number: KR20130046520A
Authority: KR
Inventors: 조동호; 박성진; 황득덩
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2015-01-08
Also published as: KR20140128516A

Abstract

효율적인 상향링크 자원할당을 위한 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템 및 그 제공방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 기지국 및 복수의 게이트웨이(gateway)를 포함하며, 효율적인 상향링크 자원할당을 위한 BDMA(Beam Division Multiple Access) 기반 하이브리드 통신망 시스템 제공방법으로서, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이, 애드 혹 네트워크에 의한 간섭은 고려하지 않고 상기 기지국의 상향링크 스룻풋(throughput)이 최대가 되도록 상기 기지국의 커버리지 내의 이동단말 중 적어도 일부를 셀룰러 모드로 동작할 셀룰러 단말로 선택하는 단계 및 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이, 상기 복수의 게이트웨이 중 적어도 일부를 활성 게이트웨이로 선택하여, 선택된 상기 활성 게이트웨이가 애드 혹 네트워크를 형성하도록 하는 단계를 포함하되, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은, 상기 활성 게이트웨이 각각에 의해 형성되는 애드 혹 네트워크가 상기 기지국에 미치게 될 총 간섭량이 소정의 기준 간섭량 이하가 되도록 상기 활성 게이트웨이를 선택하는 효율적인 상향링크 자원할당을 위한 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템 제공방법이 제공된다.A BDMA-based hybrid communication network system for efficiently allocating uplink resources and a method for providing the same are disclosed. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of providing a hybrid communication network system based on a Beam Division Multiple Access (BDMA) for allocating efficient uplink resources including a base station and a plurality of gateways, Selecting at least some of the mobile terminals in the coverage of the base station as a cellular terminal to operate in a cellular mode so as to maximize uplink throughput of the base station without considering interference caused by the ad hoc network, Wherein the hybrid network system comprises selecting at least some of the plurality of gateways as active gateways so that the selected active gateways form an ad hoc network, wherein the BDMA based hybrid network system comprises: Formed There is provided a method for providing a BDMA-based hybrid network system for efficient uplink resource allocation in which an active gateway is selected such that the total amount of interference to be incurred by the ad hoc network to the base station is less than a predetermined reference interference amount.

Description

Technical Field [0001] The present invention relates to a hybrid communication network system based on BDMA for efficient uplink resource allocation and a method for providing the hybrid communication network system.

본 발명은 BDMA(Beam Division Multiple Access) 기반의 셀룰러(Cellular) 네트워크와 애드 혹(Ad hoc) 네트워크가 혼재하는 하이브리드(hybrid) 통신망 환경에서 발생하는 간섭 문제를 고려하여 효율적으로 이동단말에 상향링크 자원을 할당할 수 있는 하이브리드 통신망 시스템 및 그 제공방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for efficiently allocating an uplink resource to a mobile station in consideration of an interference problem occurring in a hybrid communication network environment in which a Cellular network and an Ad hoc network based on a Beam Division Multiple Access (BDMA) To a hybrid network system and a method for providing the hybrid network system.

하이브리드 통신망에서 인프라 기반의 셀룰러 네트워크와 애드 혹 네트워크의 간섭 문제를 해결하기 위한 다양한 방안이 연구되고 있다. 간섭을 줄이기 위한 방안으로는 간섭이 발생하지 않도록 자원(예컨대, 주파수, 타임 슬롯 등)을 할당하는 방식이 있다.Various schemes are being studied to solve the interference problem of infrastructure based cellular network and ad hoc network in hybrid communication network. As a method for reducing interference, there is a method of allocating a resource (e.g., frequency, time slot, etc.) so that interference does not occur.

이때 서로 다른 자원을 사용하는 경우에는 스펙트럴 효율(spectral efficiency)이 감소하고 같은 자원을 사용하는 경우에는 간섭 문제가 발생하게 된다.In this case, spectral efficiency decreases when using different resources and interference problem occurs when the same resources are used.

즉, 하이브리드 통신망에서 셀룰러 네트워크와 애드 혹 네트워크가 서로 같은 자원을 사용하는 경우에는 높은 스펙트럴 효율을 달성할 수 있지만 간섭 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 간섭 문제를 효율적으로 해결하지 않는 경우에는 전체 하이브리드 통신망의 스펙트럴 효율은 감소하게 된다.That is, when the cellular network and the ad hoc network use the same resources in the hybrid communication network, high spectral efficiency can be achieved but an interference problem may occur. Therefore, if the interference problem is not solved efficiently, the spectral efficiency of the entire hybrid communication network is reduced.

한편, 5세대 통신 기술로 연구되고 있는 BDMA(Beam Division Multiple Access) 방식의 통신을 수행하는 하이브리드 통신망의 경우, 통신 특성에 따른 간섭 환경이 전통적인 3-섹터 안테나 시스템(3-sector antenna system)이나 전방향 안테나 시스템(omni directional antenna)에서의 간섭환경과 다르므로 종래의 자원할당 방안을 그대로 적용하기 어려운 문제점이 있다.On the other hand, in the case of a hybrid communication network that performs communication using the Beam Division Multiple Access (BDMA) method, which is being studied as a fifth generation communication technology, the interference environment according to the communication characteristic is a 3-sector antenna system, Since it is different from the interference environment in the omni directional antenna, it is difficult to apply the conventional resource allocation scheme as it is.

또한, 애드 혹 네트워크 중 하나인 디바이스-투-디바이스(Device-to-Device; D2D) 통신은 셀룰러 네트워크와 결합될 경우, 셀룰러 네트워크에 많은 간섭을 미치기 때문에, 하이브리드 네트워크에서는 주로 한 쌍의 D2D만이 동작하는 것으로 제한된 애드 혹 네트워크를 채용하고 있었다.In addition, since a device-to-device (D2D) communication, which is one of the ad hoc networks, interferes with a cellular network when combined with a cellular network, only a pair of D2Ds And ad hoc networks with limited access to the Internet.

따라서, 이러한 BDMA 방식의 통신을 이용한 하이브리드 통신망에서 간섭을 억제할 수 있으면서도, 하나가 아닌 다수의 애드 혹 이동단말을 허용할 수 있는 효율적인 자원할당(예컨대, 빔(beam) 할당)을 수행하는 하이브리드 통신망 시스템 및 그 제공방법이 요구된다.
Therefore, it is possible to prevent interference in the hybrid communication network using the BDMA communication, and to perform efficient resource allocation (e.g., beam allocation) to allow a plurality of ad hoc mobile terminals, System and a method for providing the same.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 BDMA 기반 하이브리드 통신망 환경에서 간섭을 억제하여 전체 하이브리드 통신망 시스템에서의 효율을 높일 수 있는 상향링크 자원할당 방식을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an uplink resource allocation scheme capable of enhancing efficiency in an entire hybrid communication network system by suppressing interference in a BDMA-based hybrid network environment.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기지국 및 복수의 게이트웨이(gateway)를 포함하며, 효율적인 상향링크 자원할당을 위한 BDMA(Beam Division Multiple Access) 기반 하이브리드 통신망 시스템 제공방법으로서, (a) 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이, 애드 혹 네트워크에 의한 간섭은 고려하지 않고 상기 기지국의 상향링크 스룻풋(throughput)이 최대가 되도록 상기 기지국의 커버리지 내의 이동단말 중 적어도 일부를 셀룰러 모드로 동작할 셀룰러 단말로 선택하는 단계 및 (b) 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이, 상기 복수의 게이트웨이 중 적어도 일부를 활성 게이트웨이로 선택하여, 선택된 상기 활성 게이트웨이가 애드 혹 네트워크를 형성하도록 하는 단계를 포함하되, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은, 상기 (b) 단계에서, 상기 활성 게이트웨이 각각에 의해 형성되는 애드 혹 네트워크가 상기 기지국에 미치게 될 총 간섭량이 소정의 기준 간섭량 이하가 되도록 상기 활성 게이트웨이를 선택하는 효율적인 상향링크 자원할당을 위한 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템 제공방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for providing a BDMA (Beam Division Multiple Access) -based hybrid communication network system for an efficient uplink resource allocation including a base station and a plurality of gateways, the method comprising the steps of: (a) Selecting at least one of the mobile terminals in the coverage of the base station as a cellular terminal to operate in a cellular mode such that the uplink throughput of the base station is maximized without considering the interference by the ad hoc network, (b) the BDMA-based hybrid communication network system selecting at least a portion of the plurality of gateways as an active gateway so that the selected active gateway forms an ad hoc network, wherein the BDMA- In step (b), the active gateway The ad hoc network formed by each of the total interference would have on the base station based BDMA hybrid communication network system provides an efficient method for uplink resource assignment for selecting the active gateway is provided such that the amount of interference below a predetermined reference.

일 실시예에서, 상기 (a) 단계는, 상기 기지국의 커버리지 내의 이동단말 중 임의의 M(여기서, M은 기지국의 가용 빔 개수)개로 구성된 모든 선택 가능한 이동단말집합에 대하여, 상기 이동단말집합 내의 이동단말을 셀룰러 단말로 선택할 경우의 상기 기지국의 예상 상향링크 스룻풋을 계산하는 단계 및 상기 모든 선택 가능한 이동단말집합 중 예상 스룻풋이 최대인 이동단말집합에 포함된 이동단말을 상기 셀룰러 단말로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step (a) may include, for all selectable mobile terminal aggregates configured with any M among the mobile terminals in the coverage of the base station, where M is the number of available beams of the base station, Calculating expected uplink share throughput of the base station when the mobile terminal is selected as a cellular terminal; and selecting a mobile terminal included in the mobile terminal set having the maximum expected throughput among all the selected mobile terminal sets as the cellular terminal .

일 실시예에서, 임의의 이동단말집합 S에 포함된 이동단말을 셀룰러 단말로 선택할 경우의 상기 기지국의 예상 상향링크 스룻풋 C_ULCU(S)은 다음 수식에 의해 계산될 수 있다.In one embodiment, the expected uplink playout C _ULCU (S) of the base station in the case of selecting a mobile terminal included in any mobile terminal set S as a cellular terminal can be calculated by the following equation.

[수식][Equation]

(여기서, SINR_ULCU(u_i)는 기지국이 이동단말 ui로부터 받는 신호의 SINR, P_ULCU(u_i)는 기지국이 이동단말 u_i로부터 받는 수신 신호 세기, TN은 열잡음(thermal noise), P_CU(u_i)는 이동단말 u_i의 송신 신호 세기, d_CU(u_i)는 기지국과 이동단말 u_i 사이의 거리, γ은 경로 손실 지수, AG는 기지국의 수신 빔에 따른 빔 이득을 dB로 표현한 값임)

(Here, SINR _ULCU (u _i) is the signal the base station receives from the mobile terminal ui SINR, P _ULCU (u _i) is the received signal strength the base station receives from the mobile terminal u _i, TN is the thermal noise (thermal noise), P _CU (u _i ) is the transmission signal strength of the mobile terminal u _i , d _CU (u _i ) is the distance between the base station and the mobile terminal u _i , γ is the path loss index and AG is the beam gain according to the reception beam of the base station in dB Expressed value)

일 실시예에서, 상기 (b) 단계는, (b-1) 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이, 상기 복수의 게이트웨이 각각에 대하여, 상기 게이트웨이의 상향링크 스룻풋이 최대가 되도록 상기 (a) 단계에서 셀룰러 단말로 선택되지 않은 이동단말 중 적어도 일부를 상기 게이트웨이에 상응하는 애드 혹 단말 그룹으로 선택하는 단계, (b-2) 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이, 상기 복수의 게이트웨이 각각에 대하여, 상기 게이트웨이와 그에 상응하는 애드 혹 단말 그룹에 의해 애드 혹 네트워크가 형성될 경우에 상기 기지국에 미치게 될 간섭량을 계산하는 단계 및 (b-3) 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이, 상기 활성 게이트웨이 각각에 의해 형성되는 애드 혹 네트워크가 상기 기지국에 미치게 될 총 간섭량은 상기 기준 간섭량 이하가 되도록 상기 활성 게이트웨이를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step (b) includes the steps of: (b-1) the BDMA-based hybrid communication network system, in the step (a) so as to maximize the uplink throughput of the gateway for each of the plurality of gateways Selecting at least a part of mobile terminals not selected as a cellular terminal to be an ad hoc terminal group corresponding to the gateway, (b-2) the BDMA-based hybrid communication network system transmits, to each of the plurality of gateways, (B-3) a step in which the BDMA-based hybrid communication network system transmits an advertisement generated by each of the active gateways to an ad hoc network The total interference amount to be transmitted to the base station by the network is equal to or less than the reference interference amount, It may comprise the step of selecting the sex gateway.

일 실시예에서, 상기 (b-1) 단계는, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이, 상기 복수의 게이트웨이 각각에 대하여, 상기 게이트웨이의 커버리지 내에 위치하며 상기 (a) 단계에서 셀룰러 단말로 선택되지 않은 이동단말 중 임의의 N(여기서, N은 상기 게이트웨이의 가용 빔 개수)개로 구성된 모든 선택 가능한 이동단말그룹에 대하여, 상기 이동단말그룹을 상기 게이트웨이에 상응하는 애드 혹 그룹으로 선택할 경우의 상기 게이트웨이의 예상 상향링크 스룻풋을 계산하고, 상기 모든 선택 가능한 이동단말그룹 중 예상 스룻풋이 최대인 이동단말그룹을 상기 게이트웨이에 상응하는 애드 혹 단말 그룹으로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step (b-1) may include a step in which the BDMA-based hybrid network system is located within the coverage of the gateway for each of the plurality of gateways, For all selectable mobile terminal groups comprised of any N of the terminals (where N is the number of available beams of the gateway), the mobile terminal group is predictably upgraded to the ad hoc group corresponding to the gateway Calculating a link throughput, and selecting a mobile terminal group having a maximum expected throughput among all the selectable mobile terminal groups as an ad hoc terminal group corresponding to the gateway.

일 실시예에서, 임의의 게이트웨이가 이동단말그룹 A를 애드 혹 단말 그룹으로 선택할 경우의 예상 상향링크 스룻풋 C_ULAdhoc(A)은 다음 수식에 의해 계산될 수 있다.In one embodiment, the expected uplink slotput C _ULAdhoc (A) when any gateway selects the mobile terminal group A as an ad hoc terminal group can be calculated by the following equation.

[수식][Equation]

(여기서, N은 이동단말그룹 A의 크기, SINR_ULAdhoc(a_i)는 상기 게이트웨이가 이동단말 a_i로부터 받는 신호의 SINR, P_ULAdhoc(a_i)는 상기 게이트웨이가 이동단말 a_i로부터 받는 수신 신호 세기, TN은 열잡음, P_Adhoc(a_i)는 애드 혹 네트워크에서 이동단말 ai의 송신 신호 세기, d_Adhoc(a_i)는 이동단말 a_i와 상기 게이트웨이 사이의 거리, γ은 경로 손실 지수, I_ULAdhoc(u_k)은 셀룰러 단말 u_k이 상기 게이트웨이에 미치게 될 간섭량, P_CU(u_k)는 셀룰러 단말 u_k의 송신 신호 세기, d_CUAdhoc(u_k)는 상기 게이트웨이와 셀룰러 단말 u_k 사이의 거리임)

(Where, N is the size, SINR _ULAdhoc of the mobile station group A (a _i) is SINR, P _ULAdhoc (a _i of the signal receiving the gateway is from the mobile terminal a _i) is the received signal is the gateway receives from the mobile terminal a _i century, TN is the thermal noise, P _Adhoc (a _i) has intensity a transmission signal of the mobile from the ad hoc network terminal ai, d _Adhoc (a _i) is the mobile station a _i and the distance between said gateway, γ is a pathloss exponent, i _{The ULAdhoc} (u _k ) is the amount of interference that the cellular terminal u _k will go to the gateway, P _CU (u _k ) is the transmitted signal strength of the cellular terminal u _k , and d _CUAdhoc (u _k ) is the _interference strength between the gateway and the cellular terminal u _k Distance)

일 실시예에서, 임의의 게이트웨이와 그에 상응하는 애드 혹 단말 그룹 A에 의해 애드 혹 네트워크가 형성될 경우에 상기 기지국에 미치게 될 간섭량 I_UL(A)은 다음 수식에 의해 계산될 수 있다.In one embodiment, the amount of interference I _UL (A) that will go to the base station when an ad hoc network is formed by any gateway and its corresponding ad hoc terminal group A can be calculated by the following equation.

[수식][Equation]

(여기서, K는 애드 혹 단말 그룹 A의 크기, I_ULCU(a_i)는 애드 혹 모드로 동작하는 이동단말 a_i가 기지국에 미치는 간섭량, P_ULAdhoc(a_i)는 이동단말 a_i의 송신 신호 세기, d_AdhocCU(a_i)는 이동단말 a_i와 기지국 사이의 거리, γ은 경로 손실 지수, AG는 기지국의 수신 빔에 따른 빔 이득을 dB로 표현한 값임)

(Where _i is the size of the ad hoc terminal group A, I _ULCU (a _i ) is the interference amount of the mobile terminal a _i operating in the ad hoc mode to the base station, P _ULAdhoc (a _i ) is the transmission signal of the mobile terminal a _i century, d _AdhocCU (a _i) is the mobile station _i and a distance between the base station, γ is a pathloss exponent, AG is the value representing the beam gain of the reception beam of the base station in dB)

일 실시예에서, 상기 (b-3) 단계는, 선택된 활성 게이트웨이의 간섭량의 합산치가 상기 기준 간섭량 보다 커지기 직전까지, 가장 간섭량이 작은 게이트웨이부터 차례로 상기 활성 게이트웨이로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step (b-3) may include the step of selecting, from the gateway having the smallest interference amount, to the active gateway in order until the sum of the interference amounts of the selected active gateway becomes larger than the reference interference amount.

일 실시예에서, 상기 (b) 단계는, 선택된 상기 셀룰러 단말 각각에 대한 최대 간섭량을 계산하는 단계 및 계산된 상기 셀룰러 단말 각각에 대한 최대 간섭량 중 최소값을 상기 기준 간섭량으로 결정하는 단계를 더 포함하되, 임의의 셀룰러 단말 u_i에 대한 최대 간섭량 I_max(u_i)는 다음 수식에 의해 계산될 수 있다.In one embodiment, the step (b) further includes calculating a maximum interference amount for each of the selected cellular terminals, and determining a minimum one of the calculated maximum interference amounts for each of the calculated cellular terminals as the reference interference amount, , The maximum interference amount I _max (u _i ) for an arbitrary cellular terminal u _i can be calculated by the following equation.

[수식][Equation]

(여기서, P_ULCU(u_i)는 P_ULCU(u_i)는 기지국이 셀룰러 단말 u_i로부터 받는 수신 신호 세기, SINR_CUthreshold는 셀룰러 네트워크에서 동작하는 이동단말로부터 받아야 하는 SINR의 최소 임계값임)(Wherein, P _ULCU (u _i) are P _ULCU (u _i) is the received signal strength the base station receives from the cellular terminal u _i, the minimum threshold SINR _CUthreshold ¹ of SINR to be obtained from a mobile terminal operating in a cellular network)

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 기지국 및 복수의 게이트웨이를 포함하며, 효율적인 상향링크 자원할당을 위한 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템 제공방법으로서, (a) 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이, 상기 복수의 게이트웨이 각각에 대하여, 상기 게이트웨이의 상향링크 스룻풋이 최대가 되도록 상기 게이트웨이 단말의 커버리지 내의 이동단말 중 적어도 일부를 상기 게이트웨이에 상응하는 애드 혹 단말 그룹으로 선택하는 단계, (b) 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이, 상기 복수의 게이트웨이 각각에 대하여, 상기 게이트웨이와 그에 상응하는 애드 혹 단말 그룹에 의해 애드 혹 네트워크가 형성될 경우에 상기 기지국에 미치게 될 간섭량을 계산하는 단계 및 (c) 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이, 상기 활성 게이트웨이 각각에 의해 형성되는 애드 혹 네트워크가 상기 기지국에 미치게 될 총 간섭량은 상기 기준 간섭량 이하가 되도록 상기 활성 게이트웨이를 선택하여, 선택된 상기 활성 게이트웨이가 애드 혹 네트워크를 형성하도록 하는 단계를 포함하는 효율적인 상향링크 자원할당을 위한 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템 제공방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of providing a BDMA-based hybrid communication network system for an efficient uplink resource allocation including a base station and a plurality of gateways, the method comprising the steps of: (a) Selecting at least a part of the mobile terminals in the coverage of the gateway terminal as the ad hoc terminal group corresponding to the gateway so that the uplink share of the gateway is maximized; (b) Calculating, for each of the plurality of gateways, an amount of interference to be incurred to the base station when an ad hoc network is formed by the gateway and the corresponding ad hoc terminal group; and (c) , The active gateway Selecting an active gateway such that the total amount of interference to be incurred by the ad hoc network formed by each of the plurality of base stations is less than the reference interference amount so that the selected active gateway forms an ad hoc network, There is provided a method of providing a BDMA-based hybrid network system for allocation.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상술한 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록매체가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium recording a program for performing the above-described method.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 기지국 및 복수의 게이트웨이를 포함하며, 효율적인 상향링크 자원할당을 위한 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템으로서, 프로세서, 상기 프로세서에 의해 실행되는 프로그램이 저장된 메모리를 포함하되, 상기 프로그램은, 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이 상술한 방법을 수행하도록 하는 효율적인 상향링크 자원할당을 위한 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a BDMA-based hybrid communication network system including a base station and a plurality of gateways for efficiently allocating uplink resources, the system including a processor and a memory in which a program executed by the processor is stored, A BDMA-based hybrid communication network system for efficient uplink resource allocation is provided that allows the BDMA-based hybrid communication network system to perform the above-described method when executed by the processor.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 기지국 및 복수의 게이트웨이를 포함하며, 효율적인 상향링크 자원할당을 위한 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템으로서, 애드 혹 네트워크에 의한 간섭은 고려하지 않고 상기 기지국의 상향링크 스룻풋이 최대가 되도록 상기 기지국의 커버리지 내의 이동단말 중 적어도 일부를 셀룰러 모드로 동작할 셀룰러 단말로 선택하는 셀룰러모듈 및 상기 복수의 게이트웨이 중 적어도 일부를 활성 게이트웨이로 선택하여, 선택된 상기 활성 게이트웨이가 애드 혹 네트워크를 형성하도록 하는 애드혹모듈을 포함하되, 상기 애드혹모듈은, 상기 활성 게이트웨이 각각에 의해 형성되는 애드 혹 네트워크가 상기 기지국에 미치게 될 총 간섭량이 소정의 기준 간섭량 이하가 되도록 상기 활성 게이트웨이를 선택하는 효율적인 상향링크 자원할당을 위한 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a BDMA-based hybrid communication network system including a base station and a plurality of gateways for efficient uplink resource allocation, A cellular module that selects at least some of the mobile terminals in the coverage of the base station to be the cellular terminal to operate in the cellular mode so as to be at a maximum and at least some of the plurality of gateways as the active gateway, Wherein the ad hoc module further comprises an effective uplink selecting unit operable to select the active gateway so that the total amount of interference that the ad hoc network formed by each of the active gateways will reach the base station is less than a predetermined reference interference amount, A BDMA-based hybrid network system for link resource allocation is provided.

일 실시예에서, 상기 셀룰러모듈은, 상기 기지국의 커버리지 내의 이동단말 중 임의의 M(여기서, M은 기지국의 가용 빔 개수)개로 구성된 모든 선택 가능한 이동단말집합에 대하여, 상기 이동단말집합 내의 이동단말을 셀룰러 단말로 선택할 경우의 상기 기지국의 예상 상향링크 스룻풋을 계산하고, 상기 모든 선택 가능한 이동단말집합 중 예상 스룻풋이 최대인 이동단말집합에 포함된 이동단말을 상기 셀룰러 단말로 선택할 수 있다.In one embodiment, the cellular module is configured to determine, for all selectable mobile terminal aggregates configured with any M (where M is the number of available beams in the base station) of the mobile terminals in the coverage of the base station, And the mobile terminal included in the mobile terminal set having the largest expected throughput among all the selected mobile terminal sets can be selected as the cellular terminal.

일 실시예에서, 상기 애드혹모듈은, 상기 복수의 게이트웨이 각각에 대하여, 상기 게이트웨이의 상향링크 스룻풋이 최대가 되도록 상기 셀룰러모듈에 의해 셀룰러 단말로 선택되지 않은 이동단말 중 적어도 일부를 상기 게이트웨이에 상응하는 애드 혹 단말 그룹으로 선택하고, 상기 복수의 게이트웨이 각각에 대하여, 상기 게이트웨이와 그에 상응하는 애드 혹 단말 그룹에 의해 애드 혹 네트워크가 형성될 경우에 상기 기지국에 미치게 될 간섭량을 계산하고, 상기 활성 게이트웨이 각각에 의해 형성되는 애드 혹 네트워크가 상기 기지국에 미치게 될 총 간섭량은 상기 기준 간섭량 이하가 되도록 상기 활성 게이트웨이를 선택할 수 있다.In one embodiment, the ad hoc module may be configured to transmit, for each of the plurality of gateways, at least some of the mobile terminals not selected as cellular terminals by the cellular module to the gateway so that the uplink throughput of the gateways is maximized. And calculates, for each of the plurality of gateways, an amount of interference to be caused to the base station when an ad hoc network is formed by the gateway and the corresponding ad hoc terminal group, The active gateway can be selected such that the total amount of interference that the ad hoc network formed by each of the base stations will reach is less than or equal to the reference interference amount.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 기지국 및 복수의 게이트웨이를 포함하며, 효율적인 상향링크 자원할당을 위한 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템으로서, 상기 복수의 게이트웨이 각각에 대하여, 상기 게이트웨이의 상향링크 스룻풋이 최대가 되도록 상기 게이트웨이 단말의 커버리지 내의 이동단말 중 적어도 일부를 상기 게이트웨이에 상응하는 애드 혹 단말 그룹으로 선택하고, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이, 상기 복수의 게이트웨이 각각에 대하여, 상기 게이트웨이와 그에 상응하는 애드 혹 단말 그룹에 의해 애드 혹 네트워크가 형성될 경우에 상기 기지국에 미치게 될 간섭량을 계산하고, 상기 활성 게이트웨이 각각에 의해 형성되는 애드 혹 네트워크가 상기 기지국에 미치게 될 총 간섭량은 상기 기준 간섭량 이하가 되도록 상기 활성 게이트웨이를 선택하는 애드혹모듈 및 선택된 상기 활성 게이트웨이가 애드 혹 네트워크를 형성하도록 하는 제어모듈을 포함하는 효율적인 상향링크 자원할당을 위한 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이 제공된다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a BDMA-based hybrid communication network system including a base station and a plurality of gateways for efficient uplink resource allocation, wherein, for each of the plurality of gateways, Wherein at least one of the mobile terminals in the coverage of the gateway terminal is selected as an ad hoc terminal group corresponding to the gateway, and the BDMA-based hybrid communication network system transmits, for each of the plurality of gateways, Wherein the mobile terminal calculates an interference amount to be transmitted to the base station when an ad hoc network is formed by the terminal group, and the total interference amount to be transmitted to the base station by the ad hoc network formed by each of the active gateways is less than the reference interference amount There is provided a BDMA-based hybrid communication network system for efficient uplink resource allocation including an ad hoc module for selecting an active gateway and a control module for allowing the selected active gateway to form an ad hoc network.

본 발명의 실시 예에 따른 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 자원할당을 위한 연산 및 로드를 현저하게 줄이면서도, 간섭을 억제하여 전체 하이브리드 통신망 시스템에서의 통신 효율을 높일 수 있는 상향링크 자원할당 방안을 제공할 수 있는 효과가 있다.The hybrid communication network system based on the BDMA according to the embodiment of the present invention provides an uplink resource allocation scheme capable of increasing communication efficiency in the entire hybrid communication network system by suppressing interference while significantly reducing computation and load for resource allocation There is an effect that can be.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 BDMA 기반 하이브리드 통신망의 개략적인 구조를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2b는 셀룰러 네트워크와 애드 혹 네트워크 사이의 간섭이 일어나는 경우를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템에서의 상향링크 자원할당 방식을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 자원할당 방식에 의해 셀룰러 단말과 애드혹 네트워크가 결정되는 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템의 자원할당 방식에 따른 통신효율의 성능을 설명하기 위한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS A brief description of each drawing is provided to more fully understand the drawings recited in the description of the invention.
1A and 1B show a schematic structure of a BDMA-based hybrid communication network according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are diagrams schematically showing a case where interference between a cellular network and an ad hoc network occurs.
3 is a block diagram illustrating a BDMA-based hybrid communication network system according to an embodiment of the present invention.
4 to 8 are flowcharts for explaining an uplink resource allocation scheme in a BDMA-based hybrid communication network system according to an embodiment of the present invention.
9 to 12 are diagrams illustrating an example in which a cellular terminal and an ad hoc network are determined according to an uplink resource allocation scheme according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating simulation results for explaining performance of communication efficiency according to a resource allocation scheme of a BDMA-based hybrid communication network system according to an embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

또한, 본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '전송'하는 경우에는 상기 구성요소는 상기 다른 구성요소로 직접 상기 데이터를 전송할 수도 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 상기 데이터를 상기 다른 구성요소로 전송할 수도 있는 것을 의미한다.Also, in this specification, when any one element 'transmits' data to another element, the element may transmit the data directly to the other element, or may be transmitted through at least one other element And may transmit the data to the other component.

반대로 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '직접 전송'하는 경우에는 상기 구성요소에서 다른 구성요소를 통하지 않고 상기 다른 구성요소로 상기 데이터가 전송되는 것을 의미한다.Conversely, when one element 'directly transmits' data to another element, it means that the data is transmitted to the other element without passing through another element in the element.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 통신망의 개략적인 구조를 나타낸다.1A and 1B show a schematic structure of a hybrid communication network according to an embodiment of the present invention.

먼저 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 통신망은 셀룰러 네트워크와 애드 혹 네트워크가 공존하고 있는 통신 네트워크일 수 있다.1A and 1B, a hybrid communication network according to an exemplary embodiment of the present invention may be a communication network in which a cellular network and an ad hoc network coexist.

도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 셀룰러 네트워크는 기존의 셀룰러 네트워크 인프라를 이용하여 BS(Base Station; 10)과 MS(Mobile Station; 예를 들면 30)이 직접 통신을 수행하거나, 도 1b에 도시된 바와 같이, RS(Relay Station; 11)을 통해 멀티 홉(multi-hop) 통신을 수행할 수 있다. 기지국(BS; 10)은 이동단말(MS; 예를 들면 30)에 서비스를 제공하기 위하여 스마트 안테나 시스템을 이용할 수 있다. 기지국은 여러 방향으로 동시에 다수의 빔을 다수의 단말들에게 형성할 수 있다.As shown in FIG. 1A, the cellular network directly communicates with a base station (BS) 10 and a mobile station (e.g., a mobile station 30) using an existing cellular network infrastructure, As described above, multi-hop communication can be performed through a Relay Station (RS) 11. A base station (BS) 10 may utilize a smart antenna system to provide services to a mobile terminal (e.g., MS 30). The base station can simultaneously form a plurality of beams to a plurality of terminals in various directions.

상기 애드 혹 네트워크는 MS(예를 들면, 31)와 다른 MS(예를 들면, 32) 간의 직접 통신 또는 소정의 게이트웨이(20)을 통한 멀티 홉 통신을 수행할 수 있다. 상기 애드 혹 네트워크는 예컨대, M2M(Machine to Machine) 통신, P2P(Peer to Peer) 통신, 또는 근거리 통신 서비스 등을 제공할 수 있다. 또한, MS(예를 들면 31 또는 32)는 셀룰러 네트워크와 연결된 게이트웨이(20)을 통해 셀룰러 네트워크 서비스를 제공받을 수도 있다.The ad hoc network may perform direct communication between an MS (e.g., 31) and another MS (e.g., 32) or multi-hop communication via a given gateway 20. The ad hoc network may provide, for example, M2M (machine to machine) communication, peer to peer (P2P) communication, or local communication service. Further, the MS (e.g., 31 or 32) may be provided with cellular network service through the gateway 20 connected to the cellular network.

또한, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 셀룰러 네트워크에서 RS(11)를 통해 BS(10)와 GW(또는 MS)가 통신을 수행하는 경우에는 BS와 RS 및 RS와 GW(또는 MS) 간에 무선 백홀(wireless backhaul) 통신이 수행될 수 있다.1B, when the BS 10 and the GW (or MS) communicate with each other via the RS 11 in the cellular network, the BS and the RS and the GW (or MS) A wireless backhaul communication can be performed.

상기 BS와 MS 간의 통신, BS와 RS 간의 통신, RS와 MS 간의 통신, MS와 MS 간의 통신은 BDMA(Beam Division Multiple Access) 방식으로 통신을 수행할 수 있다.Communication between the BS and the MS, communication between the BS and the RS, communication between the RS and the MS, and communication between the MS and the MS can be performed using a beam division multiple access (BDMA) scheme.

BDMA 방식은 빔 포밍(beam forming)을 통해 통신을 수행함으로써 주파수/시간 자원뿐만 아니라 공간자원도 효율적으로 분할하여 통신을 수행하여 시스템 용량을 늘일 수 있는 통신 방식을 의미할 수 있다. 이러한 BDMA 방식의 통신에 대해서는 본 출원인이 출원하여 등록된 대한민국 등록특허(10-0945880, "이동통신시스템에서의 빔분할 다중 접속시스템 및 방법")에 개시된 바 있으며 본 명세서의 레퍼런스로 포함된다.The BDMA scheme may mean a communication scheme that can increase the system capacity by performing communication by dividing not only frequency / time resources but also spatial resources by performing communication through beam forming. Such BDMA communication is disclosed in the Korean patent (10-0945880, "beam division multiple access system and method in mobile communication system") filed and filed by the present applicant, and is included as a reference in this specification.

상기 BDMA 방식을 이용하여 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 통신망 시스템이 통신을 수행하는 경우에는 종래의 셀룰러 네트워크와 같이 전방향성의 신호를 전송하는 것이 아니라 빔 포밍을 통해 방향성 신호를 전송하므로, 종래의 셀룰러 네트워크와는 간섭환경이 다르게 된다.When a hybrid communication network system according to an embodiment of the present invention performs communication using the BDMA scheme, a directional signal is transmitted through beamforming instead of transmitting an omnidirectional signal like a conventional cellular network, Interference environment differs from cellular network.

따라서, 이처럼 BDMA 방식을 이용한 통신 환경에서 셀룰러 네트워크와 애드 혹 네트워크가 혼재하는 하이브리드 통신망에서의 간섭환경을 살펴보면 도 2a 내지 도 2b와 같다.Therefore, the interference environment in the hybrid communication network in which the cellular network and the ad hoc network are mixed in the communication environment using the BDMA scheme is as shown in FIGS. 2A and 2B.

도 2a 내지 도 2b는 셀룰러 네트워크와 애드 혹 네트워크 사이의 간섭이 일어나는 경우를 개략적으로 도시하는데, 도 2a와 같이 기지국(BS)과 이동단말(MS; 30)이 형성한 빔 방향에 위치한 이동단말(31)이 애드 혹 통신을 수행하고 있는 경우, 상기 이동단말(31)은 셀룰러 네트워크로부터 큰 간섭을 받을 수 있다. 또한, 도 2b에 도시된 바와 같이 소정의 이동단말(31)이 형성한 빔 방향에 위치한 이동단말(30)이 셀룰러 네트워크와 통신을 수행하고 있는 경우, 상기 이동단말(30)는 애드 혹 네트워크로부터 큰 간섭을 받을 수도 있다.2A and 2B schematically illustrate a case where interference occurs between a cellular network and an ad hoc network. As shown in FIG. 2A, a mobile terminal (hereinafter referred to as " BS " 31 are performing ad hoc communication, the mobile terminal 31 may receive large interference from the cellular network. 2B, when the mobile terminal 30 located in the beam direction formed by the predetermined mobile terminal 31 is communicating with the cellular network, the mobile terminal 30 transmits a packet from the ad hoc network You may get a lot of interference.

따라서, 이러한 간섭을 효과적으로 제거할 수 있는 방안이 필요하다. 특히, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 셀룰러 네트워크와 애드 혹 네트워크 사이의 간섭을 효과적으로 방지할 수 있는 기술적 사상을 제공한다. 본 발명의 기술적 사상에 따라 셀룰러 네트워크와 애드 혹 네트워크 사이의 간섭이 방지되는 경우, 셀룰러 네트워크 간의 간섭 또는 애드 혹 네트워크 간의 간섭은 소정의 방식에 의해 자원(예컨대, 빔 자원 등)을 효율적으로 할당하여 간섭을 줄일 수도 있을 것이다. 따라서, 본 발명에서는 셀룰러 네트워크와 애드 혹 네트워크 사이의 간섭을 고려하여 상향링크 자원을 할당함으로써 간섭의 영향을 줄일 수 있는 기술적 사상을 제시하도록 한다.Therefore, there is a need for a scheme that can effectively remove such interference. In particular, the present invention provides a technical idea to effectively prevent interference between a cellular network and an ad hoc network as shown in FIG. When the interference between the cellular network and the ad hoc network is prevented according to the technical idea of the present invention, the interference between the cellular networks or the ad hoc networks efficiently allocates resources (e.g., beam resources, etc.) It may also reduce interference. Accordingly, the present invention proposes a technique for reducing the influence of interference by allocating uplink resources in consideration of interference between a cellular network and an ad hoc network.

BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템에서의 최적 자원할당 방안은 기지국과 게이트웨이의 스룻풋의 합이 최대로 되도록 기지국과 게이트웨이들의 빔 할당을 결정하는 문제로 정의될 수 있다. 즉, 기지국 자체 간섭, 기지국과 게이트웨이 사이의 간섭, 게이트웨이 자체의 간섭을 모두 고려하였을 때, 기지국과 게이트워에들 각각이 자신에게 접속한 사용자들 중 어떤 사용자에게 빔을 할당하면 본 발명의 실시 예에 따른 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템의 스룻풋을 최대화할 수 있는지를 결정하는 최적화 문제로 정의될 수 있다. 하지만, 이러한 최적화 문제를 연산하기 위해서는 기지국 자체 간섭, 기지국과 게이트웨이 사이의 간섭, 게이트웨이 자체의 간섭을 연산하기 위해 필요한 모든 정보(링크 정보 및 빔 별 파워정보 등)를 기지국이 알고 있어야 하므로, 필요한 정보들을 게이트웨이들이나 이동단말로부터 수신하는데 걸리는 시간 및 자원이 소모되게 된다. 더구나 이러한 정보들을 모두 효율적으로 수신할 수 있다고 하여도 연산의 복잡도가 너무 크다는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자원할당 방안은 휴리스틱을 기반으로 하여 연산의 복잡도를 현저하게 낮출 수 있으면서도, 일정 수준 이상의 커패시티를 제공할 수 있는 기술적 사상을 제공할 수 있다.The optimal resource allocation scheme in the BDMA-based hybrid communication network system can be defined as a problem of determining the beam allocation of the base station and the gateways so that the sum of the traffic of the base station and the gateway is maximized. That is, when all of the base station self interference, the interference between the base station and the gateway, and the interference of the gateway itself are all considered, the base station and the gateway allocate the beam to any one of the users connected to the base station and the gateway, The hybridization method can be defined as an optimization problem that determines whether the throughput of a BDMA-based hybrid network system can be maximized. However, in order to calculate such an optimization problem, since the base station needs to know all the information (link information and power information per beam) necessary for calculating interference of the base station itself, interference between the base station and the gateway, and interference of the gateway itself, And the time and resources required for receiving them from the gateways or mobile terminals are consumed. Moreover, even if all of such information can be efficiently received, there is a problem that the computational complexity is too large. Therefore, the resource allocation scheme according to an embodiment of the present invention can provide a technical idea capable of providing a capacity of a predetermined level or higher, while significantly reducing computational complexity based on heuristics.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 통신망 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a hybrid communication network system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 통신망 시스템(100)은 셀룰러모듈(110), 애드혹모듈(120) 및 제어모듈(130)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라서는, 상술한 구성요소들 중 일부 구성요소는 반드시 본 발명의 구현에 필수적으로 필요한 구성요소에 해당하지 않을 수도 있으며, 또한 실시예에 따라 상기 하이브리드 통신망 시스템(100)은 이보다 더 많은 구성요소를 포함할 수도 있음은 물론이다.3, a hybrid network system 100 according to an embodiment of the present invention may include a cellular module 110, an ad hoc module 120, and a control module 130. According to an embodiment of the present invention, some of the above-described components may not necessarily correspond to components necessary for implementing the present invention, and the hybrid communication network system 100 may also include, It goes without saying that more components may be included.

상기 하이브리드 통신망 시스템(100)은 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위해 필요한 하드웨어 리소스(resource) 및/또는 소프트웨어를 구비할 수 있으며, 반드시 하나의 물리적인 구성요소를 의미하거나 하나의 장치를 의미하는 것은 아니다. 즉, 상기 하이브리드 통신망 시스템(100)은 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위해 구비되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 논리적인 결합을 의미할 수 있으며, 필요한 경우에는 서로 이격된 장치에 설치되어 각각의 기능을 수행함으로써 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 논리적인 구성들의 집합으로 구현될 수도 있다. 또한, 상기 이동단말은 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 각각의 기능 또는 역할별로 별도로 구현되는 구성들의 집합을 의미할 수도 있다. 예컨대, 상기 셀룰러모듈(110), 애드혹모듈(120) 및/또는 제어모듈(130)은 서로 다른 물리적 장치에 위치할 수도 있고, 동일한 물리적 장치에 위치할 수도 있다. 또한, 구현 예에 따라서는 상기 셀룰러모듈(110), 애드혹모듈(120) 및/또는 제어모듈(130) 등 각각의 모듈 역시 서로 다른 물리적 장치에 위치하고, 서로 다른 물리적 장치에 위치한 구성들이 서로 유기적으로 결합되어 각각의 모듈들이 수행하는 기능을 실현할 수도 있다.The hybrid communication network system 100 may include a hardware resource and / or software necessary for implementing the technical idea of the present invention. The hybrid communication network system 100 necessarily means one physical component or one device no. That is, the hybrid communication network system 100 may mean a logical combination of hardware and / or software provided to implement the technical idea of the present invention. If necessary, the hybrid communication network system 100 may be installed in a separate apparatus, The present invention may be embodied as a set of logical structures for realizing the technical idea of the present invention. Also, the mobile terminal may mean a set of configurations separately implemented for each function or role for implementing the technical idea of the present invention. For example, the cellular module 110, the ad hoc module 120, and / or the control module 130 may be located in different physical devices or may be located in the same physical device. Also, according to an embodiment, each module such as the cellular module 110, the ad-hoc module 120, and / or the control module 130 is also located in different physical devices, and configurations located in different physical devices are organized May be combined to realize the functions performed by the respective modules.

또한, 본 명세서에서 모듈이라 함은, 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 모듈은 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있다.In this specification, a module may mean a functional and structural combination of hardware for carrying out the technical idea of the present invention and software for driving the hardware. For example, the module may mean a logical unit of a predetermined code and a hardware resource for executing the predetermined code, and it does not necessarily mean a physically connected code or a kind of hardware. Can be easily deduced to the average expert in the field of < / RTI >

상기 제어모듈(130)은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 통신망 시스템(100)에 포함된 다른 구성들(예를 들면, 상기 셀룰러모듈(110), 애드혹모듈(120) 등)이나 기지국(예를 들면, 10), 게이트웨이(예를 들면, 20), 이동단말(예를 들면, 30) 등의 기능 및/또는 리소스를 제어할 수 있다.The control module 130 may be configured to communicate with other components (e.g., the cellular module 110, the ad hoc module 120, etc.) included in the hybrid communication network system 100 according to an exemplary embodiment of the present invention, (E.g., 10), a gateway (e.g., 20), a mobile terminal (e.g., 30), and the like.

상기 셀룰러모듈(110)은 소정의 기지국의 커버리지 내의 이동단말 중 적어도 일부를 셀룰러 모듈로 동작할 셀룰러 단말로 선택할 수 있다. 이때, 상기 셀룰러모듈(110)은 이후에 생성될 애드 혹 네트워크에 의한 간섭은 고려하지 않고 단지 상기 기지국의 상향링크 스룻풋(throughput)이 최대가 되도록 셀룰러 단말을 선택할 수 있다.The cellular module 110 may select at least some of the mobile terminals within the coverage of a given base station as a cellular terminal to operate as a cellular module. At this time, the cellular module 110 can select the cellular terminal to maximize the uplink throughput of the base station without considering the interference caused by the ad hoc network to be generated thereafter.

일 실시예에서, 상기 셀룰러모듈(110)은 상기 기지국의 커버리지 내의 이동단말 중 임의의 M(여기서, M은 상기 기지국의 가용 빔 개수)개로 구성된 모든 선택 가능한 이동단말집합에 대하여, 상기 이동단말집합 내의 이동단말을 셀룰러 단말로 선택할 경우의 상기 기지국의 예상 상향링크 스룻풋을 계산하고, 상기 모든 선택 가능한 이동단말집합 중 예상 스룻풋이 최대인 이동단말집합에 포함된 이동단말을 상기 셀룰러 단말로 선택할 수 있다.In one embodiment, the cellular module 110 may determine, for all selectable mobile terminal aggregates configured with any M (where M is the number of available beams of the base station) of the mobile terminals within the coverage of the base station, The mobile terminal includes a plurality of mobile terminals, each of the plurality of mobile terminals having a maximum expected throughput of the selected mobile terminal, .

한편, 상기 애드혹모듈(120)은 복수의 게이트웨이 중 적어도 일부를 활성 게이트웨이로 선택할 수 있다. 상기 복수의 게이트웨이는 상기 기지국의 커버리지 내에 있을 수 있다. 특히, 상기 애드혹모듈(120)은 상기 활성 게이트웨이 각각에 의해 형성되는 애드 혹 네트워크가 상기 기지국에 미치게 될 총 간섭량이 소정의 기준 간섭량 이하가 되도록 상기 활성 게이트웨이를 선택할 수 있다.Meanwhile, the ad hoc module 120 may select at least a part of a plurality of gateways as an active gateway. The plurality of gateways may be within the coverage of the base station. In particular, the ad hoc module 120 may select the active gateway such that the total amount of interference that the ad hoc network formed by each of the active gateways will reach the base station is below a predetermined reference interference amount.

일 실시예에서, 상기 애드혹모듈(120)은 상기 복수의 게이트웨이 각각에 대하여, 상기 게이트웨이의 상향링크 스룻풋이 최대가 되도록 상기 이동단말 중 적어도 일부를 상기 게이트웨이에 상응하는 애드 혹 단말 그룹으로 선택할 수 있다. 이후, 상기 애드혹모듈(120)은 상기 복수의 게이트웨이 각각에 대하여, 상기 게이트웨이와 그에 상응하는 애드 혹 단말 그룹에 의해 애드 혹 네트워크가 형성될 경우에 상기 기지국에 미치게 될 간섭량을 계산하고, 상기 활성 게이트웨이 각각에 의해 형성되는 애드 혹 네트워크가 상기 기지국에 미치게 될 총 간섭량은 상기 기준 간섭량 이하가 되도록 상기 활성 게이트웨이를 선택할 수 있다.In one embodiment, the ad hoc module 120 may select, for each of the plurality of gateways, at least a portion of the mobile terminals as an ad hoc terminal group corresponding to the gateway such that the uplink share of the gateway is maximized have. Thereafter, the ad hoc module 120 calculates the amount of interference to be incurred to the base station when an ad hoc network is formed by the gateway and the corresponding ad hoc group of terminals for each of the plurality of gateways, The active gateway can be selected such that the total amount of interference that the ad hoc network formed by each of the base stations will reach is less than or equal to the reference interference amount.

일 실시예에서, 상기 애드혹모듈(120)은 상기 복수의 게이트웨이 각각에 상응하는 애드 혹 단말 그룹을 선택하기 위하여, 상기 복수의 게이트웨이 각각에 대하여, 상기 게이트웨이의 커버리지 내에 위치하며 상기 셀룰러모듈(110)에 의해 셀룰러 단말로 선택되지 않은 이동단말 중 임의의 N(여기서, N은 상기 게이트웨이의 가용 빔 개수)개로 구성된 모든 선택 가능한 이동단말그룹에 대하여, 상기 이동단말그룹을 상기 게이트웨이에 상응하는 애드 혹 그룹으로 선택할 경우의 상기 게이트웨이의 예상 상향링크 스룻풋을 계산하고, 상기 모든 선택 가능한 이동단말그룹 중 예상 스룻풋이 최대인 이동단말그룹을 상기 게이트웨이에 상응하는 애드 혹 단말 그룹으로 선택할 수 있다.In one embodiment, the ad hoc module 120 may include a plurality of gateways, each of which is located within the coverage of the gateways and that is located within the cellular module 110, for each of the plurality of gateways to select an ad hoc terminal group corresponding to each of the plurality of gateways. For all selectable mobile terminal groups composed of N (where N is the number of available beams of the gateway) of mobile terminals not selected as cellular terminals by the mobile terminal group, The mobile terminal group having the largest expected throughput among all the selectable mobile terminal groups can be selected as the group of the ad hoc terminal corresponding to the gateway.

일 실시예에서, 상기 애드혹모듈(120)은 상기 활성 게이트웨이 각각에 의해 형성되는 애드 혹 네트워크가 상기 기지국에 미치게 될 총 간섭량이 상기 기준 간섭량 이하가 되도록 상기 활성 게이트웨이를 선택하기 위하여, 먼저, 상기 복수의 게이트웨이를 간섭량 순으로 정렬하고, 선택된 활성 게이트웨이의 간섭량의 합산치가 상기 기준 간섭량 보다 커지기 직전까지 가장 간섭량이 작은 게이트웨이부터 차례로 상기 활성 게이트웨이로 선택할 수 있다.In one embodiment, the ad hoc module 120 may be configured such that the ad hoc network formed by each of the active gateways is configured to select the active gateways so that the total amount of interference that the ad hoc network will impose on the base station is less than the reference interference amount, The gateways of the active gateways may be arranged in order of interference and the active gateways may be sequentially selected from the gateways having the smallest amount of interference until the sum of the amounts of interference of the selected active gateways becomes larger than the reference interference amount.

한편, 상기 제어모듈(120)은 선택된 상기 셀룰러 단말이 셀룰러 모드로 동작하도록 제어할 수 있으며, 상기 활성 게이트웨이와 그에 상응하는 애드 혹 단말 그룹이 애드 혹 네트워크를 형성하도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the control module 120 may control the selected cellular terminal to operate in the cellular mode, and may control the active gateway and the corresponding group of the ad hoc terminal to form an ad hoc network.

모든 구현 예에서, 상기 셀룰러 모듈(110)과 상기 애드혹모듈(120)의 작동 순서가 동일한 것은 아니다. 즉, 어떤 구현 예에서는 상기 하이브리드 통신망 시스템(100)은 기지국의 커버리지 내의 이동단말 중 셀룰러 모드로 동작할 셀룰러 단말을 선택하고 난 후, 애드혹 네트워크를 구성할 수도 있다. 하지만 구현 예에 따라서는 이와 반대로, 상기 기지국의 커버리지 내의 이동단말 및 복수의 게이트웨이 중 애드 혹 네트워크를 구성할 활성 게이트웨이 및 그에 상응하는 애드 혹 단말 그룹을 먼저 선택한 후, 남은 이동단말 중 셀룰러 단말을 선택할 수도 있다.In all implementations, the operating order of the cellular module 110 and the ad hoc module 120 is not the same. That is, in some embodiments, the hybrid communication network system 100 may configure an ad hoc network after selecting a cellular terminal operating in a cellular mode among mobile terminals within the coverage of the base station. However, according to the embodiment, conversely, the mobile terminal and the plurality of gateways in the coverage of the base station may first select the active gateway and the corresponding ad hoc terminal group to configure the ad hoc network, and then select a cellular terminal among the remaining mobile terminals It is possible.

한편, 셀룰러 네트워크와 애드 혹 네트워크 간의 간섭을 줄이기 위해서는 전술한 바와 같이 효율적인 자원할당 방식이 필요하게 된다. 본 발명의 실시 예에 따른 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템에서는 자원할당 즉, 빔 할당을 위해서는 기지국이 형성하는 빔들 간의 간섭, 기지국과 게이트웨이가 형성하는 빔들 간의 간섭, 및 서로 다른 게이트웨이의 빔들 간의 간섭이 고려되어 기지국 및 복수의 게이트워에 각각이 빔을 어떻게 형성할지를 결정하는 방식이 고려될 수 있다. 하지만, 이러한 최적 자원할당 방식의 경우에는 후술하는 바와 같이 자원할당 즉, 빔 할당을 위해 고려하여야 할 정보가 너무 많아서 자원할당을 연산하기 위한 복잡도가 너무 크다는 문제점이 있다. 따라서 본 발명의 기술적 사상에서는 최적 자원할당 방식보다는 현저하게 복잡도가 낮으면서도 전체 시스템의 스펙트럴 효율은 일정수준 이상 보장될 수 있는 자원할당 방식을 개시한다.Meanwhile, in order to reduce the interference between the cellular network and the ad hoc network, an efficient resource allocation scheme is required as described above. In a BDMA-based hybrid communication network system according to an embodiment of the present invention, interference between beams formed by a base station, interference between beams formed by a base station and a gateway, and interference between beams of different gateways are considered for resource allocation, i.e., beam allocation A method of determining how to form the beam in each of the base station and the plurality of gateways can be considered. However, in the case of this optimum resource allocation scheme, there is a problem that the complexity for calculating the resource allocation is too large because there is too much information to be considered for resource allocation, that is, beam allocation, as described later. Therefore, the technical idea of the present invention discloses a resource allocation scheme which can guarantee a spectral efficiency of the entire system at a certain level or more while being remarkably less complex than the optimal resource allocation scheme.

이러한 기술적 사상은 이하에서 도 4 내지 도 8를 중심으로 도 9 내지 도 12를 함께 참조하여 설명하도록 한다.This technical idea will be described below with reference to Figs. 4 to 8 together with Figs. 9 to 12 together.

도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템을 위한 상향링크 자원할당 방식을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 자원할당 방식에 의해 셀룰러 단말과 애드혹 네트워크가 결정되는 예를 나타내는 도면이다.FIGS. 4 to 8 are flowcharts for explaining an uplink resource allocation scheme for a BDMA-based hybrid communication network system according to an embodiment of the present invention. FIGS. 9 to 12 are flowcharts illustrating an uplink resource allocation Fig. 8 is a diagram showing an example in which a cellular terminal and an ad-hoc network are determined by a method.

한편, 이하에서는 기지국이 M개의 이동단말에게 M개의 빔을 이용하여 상향링크 자원을 할당할 수 있다고 가정한다. 또한 기지국이 이동단말에 대해 사용하는 빔은 송신뿐만 아니라 수신 목적으로도 활용될 수 있다. 하지만 이동단말은 빔을 형성할 수 있을 정도의 복잡도를 가지지 못하는 경우 많으므로, 이동단말은 스마트 안테나가 아닌 전방향 안테나(ommi-directional)로 신호를 송신할 수 있다.In the following description, it is assumed that the BS allocates uplink resources to M mobile terminals using M beams. Also, the beam used by the base station for the mobile terminal can be used not only for transmission but also for reception purposes. However, since a mobile terminal has many complexities that can not form a beam, a mobile terminal can transmit a signal to an omni-directional antenna instead of a smart antenna.

한편, 일 실시예에서, 상향링크 자원을 이동단말에게 할당할 때, 기지국은 모든 이동단말로부터의 수신 신호 세기가 일정할 수 있다. 즉, 이동단말들은 기지국과의 거리를 고려하여 전송 전력을 변화 시킬 수 있다. 예를 들면, 기지국과 가까운 단말들은 기지국과 먼 단말들에 비해 적은 송신 전력으로 상향링크로 단말의 데이터를 전송할 수 있다.Meanwhile, in one embodiment, when the uplink resource is allocated to the mobile station, the strength of the received signal from all mobile stations may be constant. That is, the mobile stations can change the transmission power considering the distance from the base station. For example, terminals close to a base station can transmit data of a terminal in an uplink with less transmission power than those of a base station and distant terminals.

먼저 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템을 위한 상향링크 자원할당 방식은 크게 다음 두 단계를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, an uplink resource allocation scheme for a BDMA-based hybrid communication network system according to an embodiment of the present invention may include the following two steps.

첫 단계는 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이, 애드 혹 네트워크에 의한 간섭은 고려하지 않고 상기 기지국의 상향링크 스룻풋이 최대가 되도록 상기 기지국의 커버리지 내의 이동단말 중 적어도 일부를 셀룰러 모드로 동작할 셀룰러 단말로 선택하는 셀룰러 단말 선택 단계(S1000)이며, 두 번째 단계는 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이, 상기 복수의 게이트웨이 중 적어도 일부를 활성 게이트웨이로 선택하여, 선택된 상기 활성 게이트웨이가 애드 혹 네트워크를 형성하도록 하는 게이트웨이 선택 단계(S2000)이다. 한편, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은, 상기 게이트웨이 선택 단계에서, 상기 활성 게이트웨이 각각에 의해 형성되는 애드 혹 네트워크가 상기 기지국에 미치게 될 총 간섭량이 소정의 기준 간섭량 이하가 되도록 상기 활성 게이트웨이를 선택할 수 있다.In the first step, the BDMA-based hybrid communication network system transmits at least some of the mobile stations in the coverage of the base station to a cellular terminal for operating in the cellular mode, without considering the interference by the ad hoc network, (S1000). In the second step, the BDMA-based hybrid communication network system selects at least a part of the plurality of gateways as an active gateway, and causes the selected active gateway to form an ad hoc network Gateway selection step S2000. Meanwhile, in the BDMA-based hybrid communication network system, in the gateway selection step, the active gateway may be selected such that the total amount of interference to be incurred by the ad hoc network formed by each of the active gateways becomes less than a predetermined reference interference amount .

도 5는 상기 셀룰러 단말 선택 단계(S1000)를 보다 상세하게 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart for explaining the cellular terminal selection step S1000 in more detail.

상기 셀룰러 단말 선택 단계(S1000), 즉 셀룰러 네트워크의 상향링크 자원을 할당할 셀룰러 단말을 선택하는 단계에서는 애드 혹 네트워크의 자원 할당이나 애드 혹 네트워크로부터의 간섭을 고려하지 않는다. 전체 시스템의 관점에서 보면 셀룰러 네트워크로부터 얻을 수 있는 스룻풋이 애드 혹 네트워크에서 얻을 수 있는 스룻풋 보다 높기 때문이다.In the step of selecting the cellular terminal (S1000), that is, the step of selecting a cellular terminal to allocate uplink resources of the cellular network, no consideration is given to resource allocation of the ad hoc network or interference from the ad hoc network. From the overall system point of view, the throughput obtained from the cellular network is higher than the throughput obtained from the ad hoc network.

도 5를 참조하면, 상기 셀룰러 단말 선택 단계(S1000)에서, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 상기 기지국의 커버리지 내의 이동단말 중 임의의 M(여기서, M은 기지국의 가용 빔 개수)개로 구성된 모든 선택 가능한 이동단말집합에 대하여, 상기 이동단말집합 내의 이동단말을 셀룰러 단말로 선택할 경우의 상기 기지국의 예상 상향링크 스룻풋을 계산할 수 있다(S1100, S1110).Referring to FIG. 5, in the cellular terminal selection step S1000, the BDMA-based hybrid communication network system is configured to select all of the mobile stations in the coverage of the base station, that is, all of M (M is a number of available beams of the base station) The estimated uplink slotput of the base station when the mobile terminal in the mobile terminal set is selected as the cellular terminal for the mobile terminal set can be calculated (S1100, S1110).

보다 상세하게는 다음과 같다.The details are as follows.

만약 기지국의 커버리지 내에 총 L개의 이동단말이 있으며, 기지국의 가용 빔 개수가 M개라고 하면, M개의 이동단말을 포함할 수 있는 이동단말집합은 총 _LC_M개가 된다. 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 이러한 _LC_M개의 선택 가능한 이동단말 집합 각각에 상응하는 예상 상향링크 스룻풋을 계산할 수 있다.If there are a total of L mobile terminals in the coverage of the base station and the number of available beams of the base station is M, the total number of mobile terminals that can include M mobile terminals is _L C _M. The BDMA-based hybrid communication network system can calculate the expected uplink throughput corresponding to each of the _L C _M selectable mobile terminal sets.

일 실시예에서, 임의의 이동단말집합 S에 상응하는 예상 상향링크 스룻풋, 즉 이동단말집합 S에 포함된 이동단말이 셀룰러 단말로 선택된 경우의 상기 기지국의 예상 상향링크 스룻풋 C_ULCU(S)은 Shannon's capacity fomula를 바탕으로 다음과 같은 수식에 의해 계산될 수 있다.In one embodiment, an expected uplink throughput corresponding to an arbitrary mobile terminal set S, that is, an expected uplink throughput C _ULCU (S) of the base station when a mobile terminal included in the mobile terminal set S is selected as a cellular terminal, Can be calculated by the following equation based on Shannon's capacity fomula.

[수식][Equation]

다시 도 5를 참조하면, 이후 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 상기 모든 선택 가능한 이동단말집합 중 예상 스룻풋이 최대인 이동단말집합에 포함된 이동단말을 상기 셀룰러 단말로 선택할 수 있다.Referring to FIG. 5 again, the BDMA-based hybrid communication network system may select a mobile terminal included in a mobile terminal set having a maximum expected throughput among all the selected mobile terminal sets as the cellular terminal.

도 9는 소정의 기지국(BS)의 커버리지 내에 있는 이동단말(MS) 및 게이트웨이(GW)의 일 예를 도시하고 있으며, 도 10은 그 중 일부가 상기 셀룰러 단말 선택 단계(S1000)에서 셀룰러 단말로 선택된 예를 나타내는 도면이다. 도 9 및 도 10뿐 아니라 이후 설명될 도 11 내지 도 12에서 ●는 기지국(BS), ○는 이동단말(MS), ▨는 게이트웨이(GW)를 가리킨다.FIG. 9 shows an example of a mobile station (MS) and a gateway GW within the coverage of a predetermined base station (BS), and FIG. 10 shows an example in which some of them are transmitted from the cellular terminal selection step S1000 to a cellular terminal Fig. In FIGS. 9 and 10 as well as FIG. 11 to FIG. 12 to be described later,? Denotes a base station (BS),? Denotes a mobile terminal (MS), and? Denotes a gateway (GW).

M이 3이라고 하면, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 상기 셀룰러 단말 선택 단계(S1000)에서, 모든 이동단말 중 기지국의 상향링크 스룻풋을 최대로 하는 3개의 이동단말(CM1, CM2, CM3)을 선택하여 셀룰러 모드로 동작하게 하고, 상향링크 자원을 할당할 수 있다.M is 3, the BDMA-based hybrid communication network system selects three mobile terminals (CM1, CM2, CM3) that maximize the uplink throughput of the base station among all the mobile terminals in the cellular terminal selection step (S1000) To operate in the cellular mode, and allocate uplink resources.

도 6은 상기 게이트웨이 선택 단계(S2000)를 보다 상세하게 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart for explaining the gateway selection step S2000 in more detail.

애드 혹 네트워크에서 상향링크 자원할당은 크게 애드 혹 네트워크가 셀룰러로부터 받는 간섭과 애드 혹 네트워크가 셀룰러에게 영향을 주는 간섭을 모두 고려함으로써 이루어진다.Uplink resource allocation in an ad hoc network is largely achieved by considering both the interference that the ad hoc network receives from the cellular and the interference that the ad hoc network affects the cellular.

먼저, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 복수의 게이트웨이 각각에 대하여, 그에 상응하는 애드혹 단말 그룹을 선택할 수 있다(S2100, S2110).First, the BDMA-based hybrid communication network system can select an ad hoc group corresponding to each of a plurality of gateways (S2100, S2110).

한편, 일 실시예에서, BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 임의의 게이트웨이 G에 상응하는 애드 혹 단말 그룹을 선택함에 있어서, 상기 게이트웨이 G의 상향링크 스룻풋이 최대가 되도록 아직 셀룰러 단말로 선택되지 않은 이동단말 중 적어도 일부를 애드 혹 단말 그룹을 선택할 수 있다.Meanwhile, in one embodiment, in selecting a group of ad hoc terminals corresponding to an arbitrary gateway G, the hybrid communication network system based on BDMA may select a group of mobile terminals that have not yet been selected as a cellular terminal to maximize the uplink throughput of the gateway G It is possible to select an ad hoc group of terminals.

상기 게이트웨이 G의 상향링크 스룻풋이 최대가 되도록 애드 혹 그룹을 선택하는 방법의 일 예가 도 7에 도시되어 있다. 이하에서는 도 7을 참조하여, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이 상기 복수의 게이트웨이 각각에 대하여, 그에 상응하는 애드혹 단말 그룹을 선택하는 단계(S2110)의 일 예를 보다 상세하게 설명한다.An example of a method for selecting an ad hoc group so that the uplink share of the gateway G is maximized is shown in Fig. Hereinafter, referring to FIG. 7, an example of the step (S2110) of the BDMA-based hybrid communication network system selecting the corresponding ad hoc terminal group for each of the plurality of gateways will be described in more detail.

상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 임의의 게이트웨이 G의 애드 혹 단말 그룹을 선택하기 위하여 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 또한 나머지 모든 게이트웨이에 대해서도 같은 과정을 반복할 수 있다.The BDMA-based hybrid communication network system may perform the following procedure to select an ad hoc terminal group of an arbitrary gateway G. [ The same procedure can be repeated for all remaining gateways.

먼저 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 상기 게이트웨이G의 커버리지 내에 위치하며 셀룰러 단말로 선택되지 않은 이동단말 중 임의의 N_G(여기서, N_G은 상기 게이트웨이 G의 가용 빔 개수)개로 구성된 모든 선택 가능한 이동단말그룹에 대하여, 상기 이동단말그룹을 상기 게이트웨이 G에 상응하는 애드 혹 그룹으로 선택할 경우의 상기 게이트웨이 G의 예상 상향링크 스룻풋을 계산할 수 있다(S2111, S2111-1).First, the BDMA-based hybrid communication network system includes all the selectable mobile terminals (UEs), which are located within the coverage of the gateway G and configured with an arbitrary N _G (where N _G is the number of available beams of the gateway G) It is possible to calculate the expected uplink share of the gateway G when the mobile terminal group is selected as an ad hoc group corresponding to the gateway G (S2111, S2111-1).

한편 특정 실시예에서는 임의의 게이트웨이가 이동단말그룹 A를 애드 혹 단말 그룹으로 선택할 경우의 예상 상향링크 스룻풋 C_ULAdhoc(A)을 다음 수식에 의해 계산할 수 있다.On the other hand, in the specific embodiment, the expected uplink playout C _ULAdhoc (A) when any gateway selects the mobile terminal group A as the ad hoc terminal group can be calculated by the following equation.

[수식][Equation]

이와 같이 모든 선택 가능한 이동단말그룹에 대하여 예상 상향링크 스룻풋이 계산되고 나면, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 상기 모든 선택 가능한 이동단말그룹 중 예상 상향링크 스룻풋이 최대인 이동단말그룹을 상기 게이트웨이에 상응하는 애드 혹 단말 그룹으로 선택할 수 있다(S2112).After the expected uplink slotputs are calculated for all selectable mobile terminal groups, the BDMA-based hybrid communication network system transmits to the gateway a mobile terminal group having a maximum expected uplink throughput among all the selectable mobile terminal groups It is possible to select the corresponding group of the ad hoc terminal (S2112).

위와 같은 과정에 의해 각 게이트웨이가 그에 상응하는 애드 혹 단말 그룹을 선택한 예가 도 11에 도시된다. 도 11은 복수의 이동단말 중 일부가 도 10에 도시된 바와 같이 셀룰러 단말로 선택되어 있는 상황에서, 각 게이트웨이에 상응하는 애드 혹 단말을 선택한 예를 도시하고 있다. 도 11에서는 각 게이트웨이(GW1 내지 GW 6)가 복수의 이동단말을 애드 혹 단말 그룹(AD1 내지 AD6)으로 선택할 수 있다.11 shows an example in which each gateway selects the group of the corresponding ad hoc terminal by the above process. 11 shows an example of selecting an ad hoc terminal corresponding to each gateway in a situation where a part of a plurality of mobile terminals is selected as a cellular terminal as shown in Fig. In Fig. 11, each of the gateways GW1 to GW6 can select a plurality of mobile terminals as the ad hoc terminal groups AD1 to AD6.

다시 도 6을 참조하면, 복수의 게이트웨이 각각에 대하여 그에 상응하는 애드혹 단말 그룹을 선택되고 난 후, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 선택된 애드혹 그룹과 해당 게이트웨이에 의해 애드혹 네트워크가 형성될 경우에 상기 기지국이 받게 될 간섭량을 계산할 수 있다(S2100, S2120).6, after selecting an ad hoc group of terminals corresponding to each of the plurality of gateways, the BDMA-based hybrid communication network system determines whether or not the ad hoc network is formed by the selected ad hoc group and the gateway The interference amount to be received can be calculated (S2100, S2120).

일 실시예에서는, 만약 임의의 게이트웨이와 그에 상응하는 애드 혹 단말 그룹에 의해 애드 혹 네트워크 A가 형성될 경우에 상기 기지국에 미치게 될 간섭량 I_UL(A)은 다음 수식에 의해 계산될 수 있다.In one embodiment, if the ad hoc network A is formed by a certain gateway and its corresponding group of ad hoc terminals, the interference amount I _UL (A) to be transmitted to the base station can be calculated by the following equation.

[수식][Equation]

(여기서, K는 애드 혹 단말 그룹의 크기, I_ULCU(a_i)는 애드 혹 모드로 동작하는 이동단말 a_i가 기지국에 미치는 간섭량, P_ULAdhoc(a_i)는 이동단말 a_i의 송신 신호 세기, d_AdhocCU(a_i)는 이동단말 a_i와 기지국 사이의 거리, γ은 경로 손실 지수, AG는 기지국의 수신 빔에 따른 빔 이득을 dB로 표현한 값임)

(Where _i is the size of the group of ad hoc terminals, I _ULCU (a _i ) is the interference amount of the mobile terminal a _i operating in the ad hoc mode to the base station, P _ULAdhoc (a _i ) is the transmission signal strength of the mobile terminal a _i , d _AdhocCU ( _ai ) is the distance between the mobile terminal _ai and the base station, γ is the path loss index, and AG is the beam gain according to the reception beam of the base station in dB.

다시 도 6을 참조하면, 이후, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 상기 복수의 게이트웨이 중에서 활성 게이트웨이를 선택하되, 선택된 활성 게이트웨이 각각에 의해 형성되는 애드 혹 네트워크가 상기 기지국에 미치게 될 총 간섭량은 소정의 기준 간섭량 이하가 되도록 상기 활성 게이트웨이를 선택할 수 있다(S2200).Referring to FIG. 6 again, the BDMA-based hybrid communication network system selects an active gateway among the plurality of gateways, and the total amount of interference that the ad hoc network formed by each of the selected active gateways will reach the base station, The active gateway can be selected to be less than the interference amount (S2200).

이하에서는 도 8을 참조하여, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이 상기 복수의 게이트웨이 중 일부를 활성 게이트웨이로 선택하는 단계(S2200)의 일 예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, an example of the step (S2200) of selecting a part of the plurality of gateways as an active gateway by the BDMA-based hybrid communication network system will be described in more detail with reference to FIG.

일 실시예에서, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 상기 복수의 게이트웨이를 각 게이트웨이가 그에 상응하는 애드 혹 단말 그룹과 애드 혹 네트워크를 생성할 경우에 상기 기지국에 미치게 될 간섭량(이하, '간섭량'이라고 함)을 기준으로 정렬할 수 있다. 특히, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 각 게이트웨이의 간섭량을 기준으로 오름차순으로 정렬할 수 있다(S2210).In an exemplary embodiment, the BDMA-based hybrid communication network system may be configured to allow the plurality of gateways to communicate with the base station when the respective gateways generate ad hoc terminal groups and ad hoc networks corresponding to the gateways (hereinafter referred to as 'interference amount' ). &Lt; / RTI > In particular, the BDMA-based hybrid communication network system can be sorted in ascending order based on the interference amount of each gateway (S2210).

이후, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 가장 간섭량이 작은 게이트웨이부터 차례로 상기 활성 게이트웨이로 선택하는 과정을 선택된 활성 게이트웨이의 간섭량의 합산치가 상기 기준 간섭량 보다 커지기 직전까지 반복할 수 있다(S2220 내지 S2222).In the hybrid communication network system based on the BDMA, the process of selecting the active gateway from the gateway having the smallest interference amount may be repeated until the sum of the interference amounts of the selected active gateway is greater than the reference interference amount (S2220 to S2222).

예를 들어, 만약 H 개의 게이트웨이에 상응하는 애드혹 네트워크가 간섭량에 의해 A₁, A₂, A₃, …, A_H의 순서로 정렬되었다고 하면(즉, IUL(A₁) <= IUL(A₂) <= … <= IUL(A_H)임), 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 A₁부터 A_k까지 차례대로 선택할 수 있으며, 이 때

일 수 있다(I_Adhocmax는 상기 기준 간섭량임).For example, if an ad-hoc network corresponding to H gateways is defined by A ₁ , A ₂ , A ₃ , ... If that arranged in the order of, A _H _{(i.e., IUL (A 1) <=} IUL (A 2) <= ... <= IUL (A H) Lim), the BDMA based hybrid network systems ranging from A ₁ A _k You can select them one by one,

(I _Adhocmax is the reference interference).

한편, 상술한 바와 같이 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 활성 게이트웨이가 애드 혹 네트워크를 형성하도록 할 수 있다. 도 12은 도 11과 같이 각 게이트웨이(GW1 내지 GW 6) 에 상응하는 애드 혹 네트워크 그룹이 결정된 이후, 상술한 방법에 의해 실제로 애드 혹 네트워크를 형성할 활성 게이트웨이가 선택된 예를 나타내는 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이 3 개의 게이트웨이(GW1, GW3, GW5)가 활성 게이트웨이로 선택되어 애드 혹 네트워크를 형성할 수 있다.Meanwhile, as described above, the BDMA-based hybrid communication network system may allow the active gateway to form an ad hoc network. FIG. 12 is a view showing an example of selecting an active gateway to form an ad hoc network by the above-described method after an ad hoc network group corresponding to each of the gateways GW1 to GW6 is determined as shown in FIG. Three gateways GW1, GW3 and GW5 may be selected as active gateways to form an ad hoc network as shown in Fig.

한편, 이하에서는 상기 기준 간섭량(I_Adhocmax)을 계산하기 위한 일 실시예에 대하여 설명한다.In the following, an embodiment for calculating the reference interference amount (I _Adhocmax ) will be described.

애드 혹 네트워크로부터의 간섭량의 총 합이 셀룰러 네트워크(즉, 기지국과 셀룰러 단말)가 동작할 수 있는 범위를 넘어가는 경우, 셀룰러 네트워크에서 선택된 이동단말에 제대로 서비스를 제공할 수 없게 된다. 따라서, 임의의 셀룰러 단말 u_i가 기지국으로부터 받는 신호의 SINR(SINR_ULCU(u_i))은 애드혹 네트워크를 고려하여 다음과 같이 표현될 수 있다.If the total sum of interferences from the ad hoc network exceeds the range that the cellular network (i.e., the base station and the cellular terminal) can operate, then it can not properly service the selected mobile terminal in the cellular network. Therefore, the SINR (SINR _ULCU (u _i )) of the signal received from the base station by any of the cellular terminals u _i can be expressed as follows considering the ad hoc network.

SINR_CUthreshold는 셀룰러 네트워크에서 동작하는 이동단말로부터 받는 SINR의 최소 임계값을 의미한다. SINR이 이보다 낮은 값일 경우, 기지국은 그 이동단말로부터 제대로 데이터를 수신할 수가 없을 수 있다. 또한, I_Adhoc(u_i)은 이동단말 u_i로부터 데이터를 기지국이 수신할 때, 기지국이 애드 혹 네트워크로부터 받게 되는 간섭 크기를 나타내는 값이다.SINR _CUthreshold means a minimum threshold value of the SINR received from a mobile terminal operating in a cellular network. If the SINR is less than this value, the base station may not be able to properly receive data from the mobile terminal. Also, I _Adhoc (u _i ) is a value indicating the interference magnitude that the base station receives from the ad hoc network when the base station receives data from the mobile terminal u _i .

한편, 위 식의 분모 부분에서 TN 값은 열잡음(thermal noise)로써 다른 간섭 신호 세기에 비해 작기 때문에 무시할 수 있다. 그러면 위 식은 다음과 같이 표현될 수 있다. On the other hand, in the denominator part of the above equation, the TN value is thermal noise and can be ignored because it is smaller than other interfering signal intensities. Then the above equation can be expressed as:

이를 정리하면,To summarize,

여기서 먼저, cellular 네트워크에서 상향링크 자원할당 시, 얻게 되는 SINR을 어떤 정해진 값 α× SINR_CUthreshold 로 표현한다면, 애드 혹 네트워크가 형성되기 전 상황에서의 셀룰러 네트워크의 SINR은 다음과 같이 표현될 수 있다.Herein, if the SINR obtained in the uplink resource allocation in the cellular network is expressed by a predetermined value? SINR _CUthreshold , the SINR of the cellular network before the ad hoc network is formed can be expressed as follows.

이를 정리하면,To summarize,

여기서 α는 marginal SINR 값으로써 항상 1보다 큰 값을 가진다. 위 식을 이용하면 셀룰러 네트워크에서 기지국이 단말로부터 상향링크 데이터를 제대로 수신할 수 있게 하는 상황에서 애드 혹 네트워크로부터 받는 최대 간섭량(I_max(u_i))은 다음과 같이 전개될 수 있다.Where α is the marginal SINR and is always greater than 1. Using the above equation, the maximum interference (I _max (u _i )) received from the ad hoc network in a situation where the base station can correctly receive the uplink data from the terminal in the cellular network can be developed as follows.

앞서 언급한 α의 정의와 위 식을 이용하여, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 최대 간섭량을 다음과 같은 방법으로 구할 수 있다.Using the above-mentioned definition of? And the above equation, the maximum interference amount of the BDMA-based hybrid communication network system can be obtained by the following method.

먼저 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 상기 셀룰러 단말 선택 단계(S1000)에서 선택한 상기 셀룰러 단말 각각에 대한 최대 간섭량을 계산할 수 있다. 이 때, 임의의 셀룰러 단말 u_i에 대한 최대 간섭량 I_max(u_i)는 다음 수식에 의해 계산될 수 있다.First, the BDMA-based hybrid communication network system can calculate the maximum interference amount for each of the cellular terminals selected in the cellular terminal selection step (S1000). At this time, the maximum interference amount I _max (u _i ) for an arbitrary cellular terminal u _i can be calculated by the following equation.

[수식][Equation]

이와 같이, 셀룰러 단말 별 최대 간섭량 Imax(즉, 허용 가능한 애드 혹 네트워크로부터의 최대 간섭값)이 구해지면, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 계산된 상기 셀룰러 단말 각각에 대한 최대 간섭량 중 최소값을 상기 기준 간섭량(I_Adhocmax)으로 결정할 수 있다.When the maximum interference amount Imax (i.e., the maximum interference value from the allowable ad hoc network) is obtained as described above, the BDMA-based hybrid communication network system calculates the minimum interference amount for each calculated cellular terminal from the reference interference amount (I _Adhocmax ).

즉,

일 수 있다.In other words,

Lt; / RTI >

상술한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상에 의하면, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 가능한 모든 간섭을 고려하여 기지국과 복수의 게이트웨이 각각의 빔 할당에 관하여 연산하는 것이 아니라, 첫 번째 단계에서 기지국의 상향링크 스룻풋만을 고려하여 셀룰러 단말을 결정(즉, 기지국의 빔 할당을 연산)하고, 두 번째 단계에서 복수의 게이트웨이 각각의 빔 할당에 관하여 연산(즉, 애드 혹 단말 그룹 및 활성 게이트웨이 결정)하도록 하는 기술적 사상을 포함한다.As described above, according to the technical idea of the present invention, the BDMA-based hybrid communication network system does not calculate beam allocation of each of a plurality of gateways and a base station in consideration of all possible interference, (I. E., Determining an ad hoc terminal group and an active gateway) with respect to beam allocation of each of a plurality of gateways in a second step, Includes ideas.

즉, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템이 상기 기지국의 빔 할당에 관해 연산할 때는, 연산의 복잡도를 줄이기 위해 애드 혹 네트워크로부터의 간섭은 없다고 가정하고 연산할 수 있다. 이처럼 게이트웨이가 형성하는 빔들에 의한 간섭을 고려하지 않고 휴리스틱하게 기지국 자체만의 간섭을 고려하여 기지국의 최적 빔 얼로케이터를 연산하는 경우에도 게이트웨이의 빔 할당을 상기 기지국의 빔 할당결과를 이용하여 결정할 수 있으므로, 시스템 전체의 성능의 저하는 그리 크지 않을 수 있다. 또한, 게이트웨이들이 형성하는 빔들과의 간섭을 고려하지 않아도 되므로 간섭의 연산에 필요한 정보들을 게이트웨이로부터 수신하지 않아 기지국의 연산 효율은 현저하게 높을 수 있다. 결국, 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 자원할당 방안은 모든 간섭을 고려하는 최적화 기반의 자원할당 방안에 비해 훨씬 작은 복잡도를 가지게 되며, 기지국은 모든 게이트웨이의 상태정보 즉, 간섭을 연산하기 위해 필요한 정보를 알지 못하더라도 자신의 빔 할당에 관하여 연산할 수 있으므로 연산의 효율성이 현저하게 높아지는 효과가 있다.That is, when the BDMA-based hybrid communication network system calculates the beam allocation of the base station, it can be assumed that there is no interference from the ad hoc network in order to reduce the computational complexity. Even when the optimal beam allocator of the base station is calculated considering the interference of only the base station itself without considering the interference caused by the beams formed by the gateway, the beam allocation of the gateway can be determined using the beam allocation result of the base station Therefore, the degradation of the overall system performance may not be significant. In addition, since it is not necessary to consider the interference with the beams formed by the gateways, information required for the calculation of the interference is not received from the gateway, so that the calculation efficiency of the base station can be remarkably high. As a result, the uplink resource allocation scheme according to the embodiment of the present invention has a much smaller complexity than the optimization-based resource allocation scheme considering all interference, and the base station is required to calculate state information of all gateways, Even if the information is not known, the calculation can be performed with respect to its own beam allocation, so that the efficiency of the calculation is remarkably increased.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템의 상향링크 자원할당 방식에 따른 통신효율의 성능을 설명하기 위한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating simulation results for explaining performance of communication efficiency according to an uplink resource allocation scheme of a BDMA-based hybrid communication network system according to an embodiment of the present invention.

시뮬레이션 환경에 따르면, 7개의 Cellular 네트워크가 육각 구조로 구성되어 있으며, 수신 안테나 패턴은 다음과 같은 안테나 이득을 가지도록 설계를 될 수 있다.According to the simulation environment, seven cellular networks are composed of hexagonal structure, and the receiving antenna pattern can be designed to have the following antenna gain.

위 식에서 θ_3db는 안테나 이득이 최대값에서 -3dB(약 0.707배)일 때의 빔 방향과 단말 사이의 각도를 의미한다. 도 13은 이와 같은 환경에서 고려하여 얻은 시뮬레이션 결과이다. BDA를 고려하지 않은 종래의 방법은 IMT-Advanced 시스템에서 상향링크 자원할당 시, 얻을 수 있는 spectral efficiency 기준이 안테나 개수에 따라 다르지만 평균적으로 1.4bps/Hz/Cell을 지향하고 있다. 하지만 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 자원할당 방안은 이보다 더 좋은 성능을 보여주며, 셀룰러 네트워크에서 기지국이 수신 빔으로서 사용할 수 있는 빔의 개수가 3개 이상 증가할 때는 2.5bps/Hz/Cell 이상을 달성함을 확인할 수 있다.In the above equation, θ _3db is the angle between the beam direction and the terminal when the antenna gain is -3 dB (about 0.707 times) at the maximum value. Fig. 13 is a simulation result obtained in consideration of such an environment. In the conventional method that does not consider BDA, the spectral efficiency standard obtained in the uplink resource allocation in the IMT-Advanced system is 1.4 bps / Hz on average, though it depends on the number of antennas. However, the uplink resource allocation scheme according to an embodiment of the present invention shows better performance, and when the number of beams that the base station can use as the reception beam in the cellular network increases by three or more, Or more.

한편, 구현 예에 따라서, 상기 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템은 프로세서 및 상기 프로세서에 의해 실행되는 프로그램을 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 싱글 코어 CPU혹은 멀티 코어 CPU를 포함할 수 있다. 메모리는 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있고 하나 이상의 자기 디스크 저장 장치, 플래시 메모리 장치, 또는 기타 비휘발성 고체상태 메모리 장치와 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수도 있다. 프로세서 및 기타 구성 요소에 의한 메모리로의 액세스는 메모리 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다. 여기서, 상기 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되는 경우, 본 실시예에 따른 이동단말로 하여금, 상술한 BDMA 기반 통신 시스템에서의 상향링크 자원할당 방법을 수행하도록 할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment, the BDMA-based hybrid communication network system may include a processor and a memory for storing a program executed by the processor. The processor may include a single-core CPU or a multi-core CPU. The memory may include high speed random access memory and may include non-volatile memory such as one or more magnetic disk storage devices, flash memory devices, or other non-volatile solid state memory devices. Access to the memory by the processor and other components can be controlled by the memory controller. Here, when the program is executed by a processor, the program may cause the mobile terminal according to the present embodiment to perform a UL resource allocation method in the BDMA-based communication system.

본 발명의 실시 예에 따른 BDMA 기반 하이브리드 통신망 시스템 제공방법 은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The BDMA-based hybrid network system providing method according to an embodiment of the present invention can be implemented as a computer-readable code on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a hard disk, a floppy disk, an optical data storage device, and the like in the form of a carrier wave (for example, . In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that computer readable codes can be stored and executed in a distributed manner. And functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers skilled in the art to which the present invention pertains.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims

A method for providing a BDMA (Beam Division Multiple Access) -based hybrid communication network system for efficient uplink resource allocation, including a base station and a plurality of gateways,
(a) the BDMA-based hybrid communication network system operates at least a part of the mobile terminals in the coverage of the base station in a cellular mode so as to maximize the uplink throughput of the base station without considering the interference by the ad hoc network Selecting a cellular terminal to perform; And
(b) the BDMA-based hybrid network system selecting at least some of the plurality of gateways as active gateways so that the selected active gateways form an ad hoc network,
In the step (b), the BDMA-based hybrid communication network system may be configured such that the active gateway selects an active gateway so that the total amount of interference to be incurred by the ad hoc network formed by each of the active gateways becomes less than a predetermined reference interference amount A method for providing a BDMA based hybrid network system for link resource allocation.

The method according to claim 1,
The step (a)
For each of all selectable mobile terminal aggregates configured with a certain number M (where M is the number of available beams of the base station) of the mobile terminals in the coverage of the base station, the mobile terminal in the mobile terminal group is selected as the cellular terminal, Calculating an expected uplink share of the uplink; And
Selecting a mobile terminal included in a mobile terminal set having a maximum expected throughput among all the available mobile terminal sets as the cellular terminal.

3. The method of claim 2,
The expected uplink playout C _ULCU (S) of the base station when a mobile terminal included in an arbitrary mobile terminal set S is selected as a cellular terminal is a BDMA-based hybrid network system for efficient uplink resource allocation Delivery method.
[Equation]

The method according to claim 1,
The step (b)
(b-1) The BDMA-based hybrid communication network system transmits at least a part of mobile terminals not selected as a cellular terminal in step (a) so that the uplink throughput of the gateway is maximized for each of the plurality of gateways Selecting an ad hoc terminal group corresponding to the gateway;
(b-2) The BDMA-based hybrid communication network system calculates, for each of the plurality of gateways, an amount of interference to be caused to the base station when an ad hoc network is formed by the gateway and the corresponding ad hoc terminal group step; And
(b-3) selecting the active gateway so that the total interference amount that the ad-hoc network formed by each of the active gateways will reach the base station is less than the reference interference amount, A method for providing a BDMA based hybrid network system for uplink resource allocation.

5. The method of claim 4,
Wherein the step (b-1)
Wherein the BDMA-based hybrid communication network system comprises:
For all selectable mobile terminal groups located within the coverage of the gateway and comprised of any N (where N is the number of available beams of the gateway) of mobile terminals not selected as cellular terminals in step (a) Calculating an expected uplink share of the gateway when the terminal group is selected as an ad hoc group corresponding to the gateway,
And selecting a mobile terminal group having a maximum expected throughput among all of the selectable mobile terminal groups as an ad hoc terminal group corresponding to the gateway.

6. The method of claim 5,
Wherein the expected uplink playitel C _ULAdhoc (A) when an arbitrary gateway selects the mobile terminal group A as an ad hoc terminal group is calculated by the following equation.
[Equation]

5. The method of claim 4,
The interference amount I _UL (A) to be transmitted to the base station when an ad hoc network is formed by an arbitrary gateway and its corresponding ad hoc terminal group A is calculated by the following equation: BDMA-based hybrid for efficient uplink resource allocation A method of providing a network system.
[Equation]

5. The method of claim 4,
The step (b-3)
And selecting the active gateway from the gateway having the smallest interference amount to the active gateway until the sum of the interference amounts of the selected active gateways becomes larger than the reference interference amount.

5. The method of claim 4,
The step (b)
Calculating a maximum interference amount for each of the selected cellular terminals; And
Determining a minimum value among the calculated maximum interference amounts for each of the cellular terminals as the reference interference amount,
The maximum interference amount I _max (u _i ) for an arbitrary cellular terminal u _i is calculated by the following equation.
[Equation]

(Wherein, P _ULCU (u _i) are P _ULCU (u _i) is the received signal strength the base station receives from the cellular terminal u _i, the minimum threshold SINR _CUthreshold ¹ of SINR to be obtained from a mobile terminal operating in a cellular network)

A method for providing a BDMA-based hybrid communication network system for efficient uplink resource allocation, including a base station and a plurality of gateways,
(a) the BDMA-based hybrid communication network system transmits at least a part of mobile terminals in the coverage of the gateway terminal to an ad hoc terminal corresponding to the gateway so that the uplink throughput of the gateway is maximized for each of the plurality of gateways, Selecting as a group;
(b) calculating, for each of the plurality of gateways, the amount of interference to be incurred by the gateway if the ad hoc network is formed by the gateways and the corresponding ad hoc group of terminals, in the BDMA-based hybrid communication network system; And
(c) the BDMA-based hybrid communication network system selects the active gateway so that the total amount of interference to be incurred by the ad hoc network formed by each of the active gateways becomes less than a predetermined reference interference amount, The method comprising the steps of: (a) configuring a wireless communication network;

A computer-readable recording medium recording a program for performing the method according to any one of claims 1 to 10.

A BDMA-based hybrid communication network system including a base station and a plurality of gateways for efficient uplink resource allocation,
A processor;
A memory in which a program executed by the processor is stored,
The BDMA-based hybrid communication network system for efficient allocation of uplink resources such that the BDMA-based hybrid communication network system performs the method according to any one of claims 1 to 10 when the program is executed by the processor.

A BDMA-based hybrid communication network system including a base station and a plurality of gateways for efficient uplink resource allocation,
A cellular module for selecting at least a part of mobile terminals in a coverage of the base station to be a cellular terminal to operate in a cellular mode so as to maximize uplink throughput of the base station without considering interference caused by an ad hoc network;
An ad hoc module for selecting at least a portion of the plurality of gateways as an active gateway; And
And a control module for allowing the selected active gateway to form an ad hoc network,
Wherein the ad-hoc module comprises: a BDMA-based hybrid network system for efficient uplink resource allocation for selecting the active gateway so that the total amount of interference to be incurred by the ad hoc network formed by each of the active gateways becomes less than a predetermined reference interference amount .

14. The method of claim 13,
The cellular module includes:
For each of all selectable mobile terminal aggregates configured with a certain number M (where M is the number of available beams of the base station) of the mobile terminals in the coverage of the base station, a mobile terminal in the mobile terminal group is selected as a cellular terminal, Lt; RTI ID = 0.0 > uplink < / RTI &
And selecting a mobile terminal included in a mobile terminal set having a maximum expected throughput among all the selected mobile terminal sets as the cellular terminal.

14. The method of claim 13,
The ad-
Selecting at least one of mobile terminals not selected as a cellular terminal by the cellular module as an ad hoc terminal group corresponding to the gateway so that an uplink throughput of the gateway is maximized for each of the plurality of gateways,
Calculating an interference amount to be extended to the base station when an ad hoc network is formed by the gateway and the corresponding ad hoc terminal group for each of the plurality of gateways,
Wherein the active gateway selects the active gateway so that the total amount of interference to be incurred by the ad hoc network formed by each of the active gateways becomes less than the reference interference amount.

A BDMA-based hybrid communication network system including a base station and a plurality of gateways for efficient uplink resource allocation,
Selecting at least a part of mobile terminals in the coverage of the gateway terminal as an ad hoc terminal group corresponding to the gateway so that the uplink share of the gateway is maximized for each of the plurality of gateways,
Wherein the BDMA-based hybrid communication network system calculates an interference amount to be extended to the base station when an ad hoc network is formed by the gateway and the corresponding ad hoc terminal group for each of the plurality of gateways,
An ad hoc module for selecting the active gateway such that the total amount of interference that the ad hoc network formed by each of the active gateways will reach the base station is less than or equal to a predetermined reference interference amount; And
And a control module for allowing the selected active gateway to form an ad hoc network.