KR101175612B1 - Adaptive Beam-based Communication System and Scheduling Method Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 적응성 빔 기반 통신시스템 및 그 스케줄링 방법은 인프라의 서비스 영역내의 차량으로부터 차량간 통신('V2V 통신링크')을 위한 자원인 V2V 자원을 요청받은 인프라가 차량과의 통신('V2I 통신링크')을 위한 자원인 V2I 자원을 할당하고, 할당된 V2I 자원을 재사용하여 자원요청에 대응되는 해당 V2V 통신링크에 V2V 자원을 할당하되, 이미 자원할당이 이루어진 다른 V2I 통신링크('기존 V2I 통신링크') 또는 V2V 통신링크('기존 V2V 통신링크')와의 사이에 발생되는 간섭을 고려하여 상기 해당 V2V 통신링크에 대한 자원할당 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.The adaptive beam-based communication system and the scheduling method thereof according to the present invention are an infrastructure in which a V2V resource, which is a resource for inter-vehicle communication ('V2V communication link'), is requested from a vehicle in a service area of the infrastructure to communicate with a vehicle ('V2I communication'). Allocate V2I resource, which is a resource for the link, and reuse the allocated V2I resource to allocate the V2V resource to the corresponding V2V communication link corresponding to the resource request, but the other V2I communication link ('existing V2I communication) has already been allocated. Link ') or a V2V communication link (' existing V2V communication link ') in consideration of the interference caused by the resource allocation to the corresponding V2V communication link.
Description
본 발명은 적응성 빔 기반 통신시스템 및 그 스케줄링 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 V2I 통신에 할당된 자원을 V2V 통신에 재사용하여 자원의 사용효율을 제고함과 동시에 V2I 통신과 V2V 통신 상호간의 간섭을 최소화하여 통신시스템의 용량을 최대화함으로써 전체적인 통신시스템의 성능을 극대화할 수 있는 적응성 빔 기반 통신시스템 및 그 스케줄링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an adaptive beam-based communication system and a scheduling method thereof, and more particularly, to reuse the resources allocated for V2I communication for V2V communication to improve the use efficiency of resources and to prevent interference between V2I communication and V2V communication. The present invention relates to an adaptive beam-based communication system and a scheduling method thereof capable of maximizing the performance of an entire communication system by maximizing the capacity of the communication system.
최근 텔레매틱스/ITS에서 당면하고 있는 과제는 차량 및 운전자의 안전과 교통 흐름의 개선을 위하여 긴급한 상황에 처한 차량 또는 주변 차량이 유효하고 적절한 정보를 송수신할 수 있는 통신기술의 요구사항을 만족시키는 것이며, 이를 위하여 여러 가지 방식의 통신기술이 개발 및 적용되고 있다.Recently, the problem facing Telematics / ITS is to satisfy the requirements of the communication technology that can transmit and receive valid and appropriate information to the vehicle or the surrounding vehicle in urgent situation in order to improve the safety and traffic flow of the vehicle and the driver. To this end, various types of communication technologies have been developed and applied.
이 중 대표적인 것이 노변장치와 같은 인프라(infrastructure)가 무선통신에 의해 차량에 대하여 다양한 정보 및 서비스를 제공하는 V2I(Vehicle to infrastructure) 통신시스템과, 차량들 사이에 무선통신을 통하여 정보 및 서비스를 송수신하는 V2V(Vehicle to Vehicle) 통신시스템이다.The representative among them is a V2I (Vehicle to infrastructure) communication system in which an infrastructure such as a roadside device provides various information and services to a vehicle by wireless communication, and information and services are transmitted and received through wireless communication between vehicles. V2V (Vehicle to Vehicle) communication system.
상기 V2I 통신시스템의 경우 종래에는 인프라가 전방향 안테나를 이용한 무선통신을 통하여 정보를 제공하는 방식이기 때문에 차량의 배치위치 및 이동속도를 고려한 자원할당이 불가하여 차량이 밀집된 부분에서는 통신 용량 및 QoS를 저하시키고, 차량이 없는 부분에서는 불필요한 자원의 낭비를 초래하는 문제점이 있었다.In the case of the V2I communication system, since the infrastructure provides information through wireless communication using an omnidirectional antenna, it is impossible to allocate resources in consideration of the placement position and the moving speed of the vehicle. There is a problem that the lowering, waste of unnecessary resources in the absence of the vehicle.
따라서, 최근에는 이를 해결하기 위하여 차량의 배치위치 및 이동속도를 고려하여 생성된 적응성 빔을 통해 정보를 제공함으로써 불필요한 통신 자원의 낭비를 방지하여 통신시스템의 용량을 최대화하는 적응성 빔 기반의 빔분할다중접속(BDMA,Beam Division Multiple Access) 방식이 적용되고 있다.Therefore, in order to solve this problem, an adaptive beam-based beam splitting system that maximizes the capacity of a communication system by preventing information from wasting unnecessary communication resources by providing information through an adaptive beam generated in consideration of a vehicle's arrangement position and a moving speed. The connection (BDMA, Beam Division Multiple Access) method is applied.
그러나, 이러한 경우에도 상기 V2I 통신시스템은 인프라와 차량과의 상대속도가 크기 때문에 차량과 인프라의 접속시간이 매우 제한적일 뿐만 아니라, 접속중에도 상대속도에 의한 도플러 효과가 크게 발생되어 통신채널의 상태가 양호하지 못하게 되는 문제점이 있다.However, even in such a case, the V2I communication system is not only limited in connection time between the vehicle and the infrastructure because the relative speed between the infrastructure and the vehicle is large, but also a good Doppler effect due to the relative speed during the connection, so that the communication channel is in good condition. There is a problem that can not be.
한편, 상기 V2V 통신시스템의 경우에는 차량 사이의 상대속도가 작아서 차량 사이의 접속시간이 길어 통신기회가 많을 뿐만 아니라, V2I 통신에 비하여 도플러 효과가 작기 때문에 통신채널의 상태가 상대적으로 양호하다는 장점이 있다.On the other hand, in the case of the V2V communication system, since the relative speed between the vehicles is small, the connection time between the vehicles is long, there are many communication opportunities, and because the Doppler effect is smaller than that of the V2I communication, the state of the communication channel is relatively good. have.
그러나, 이러한 V2V 통신시스템의 경우에도 차량의 빠른 이동속도로 인하여 네트워크의 토폴로지가 빠르게 변하기 때문에 릴레이 단말(차량)을 이용한 멀티홉(multi-hop)전송에서 최적의 루트(route)를 선정하기 어렵고, 인프라와 같은 중심노드가 없기 때문에 차량간 코디네이션이 용이하지 않다는 단점이 있다.However, even in such a V2V communication system, it is difficult to select an optimal route in multi-hop transmission using a relay terminal (vehicle) because the topology of the network changes rapidly due to the fast moving speed of the vehicle. There is a disadvantage that coordination between vehicles is not easy because there is no central node such as infrastructure.
또한, 상기 V2V 통신시스템의 경우 차량이 긴급 메시지를 주변 차량에 브로드캐스트하기 때문에 중복된 메시지의 플러딩(flooding)으로 통신이 단절되는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 송신 단말과 수신 단말이 모두 이동상태이기 때문에 기존의 채널모델(channel model)을 적용하기 곤란하다는 문제점이 있다.
In addition, in the case of the V2V communication system, since the vehicle broadcasts an emergency message to neighboring vehicles, there is a problem that communication is disconnected due to flooding of duplicate messages, and both the transmitting terminal and the receiving terminal are in a mobile state. There is a problem that it is difficult to apply the existing channel model (channel model).
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 BDMA 방식의 적응성 빔 기반 통신시스템에서 인프라의 서비스 커버리지(coverage) 내에 V2I 통신과 V2V 통신이 공존하는 통신방식(이하, 'V2V2I 통신'이라 한다.)을 적용함으로써 종래의 V2I 통신과 V2V 통신이 가진 문제점을 해결할 수 있는 적응성 빔 기반의 통신시스템을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is a communication scheme in which V2I communication and V2V communication coexist within a service coverage of an infrastructure in a BDMA adaptive beam-based communication system (hereinafter, It is to provide an adaptive beam-based communication system that can solve the problems of conventional V2I communication and V2V communication by applying 'V2V2I communication'.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 통신시스템에서 V2I 통신과 V2V 통신 사이에 자원을 공유하여 통신시스템의 용량을 증가시키면서도 상기 V2I 통신과 V2V 통신 사이의 간섭을 완화시킴으로써 통신시스템의 성능을 최대화할 수 있는 적응성 빔 기반의 통신시스템의 스케줄링 방법을 제공하기 위한 것이다.
In addition, another object of the present invention is to maximize the performance of the communication system by reducing the interference between the V2I communication and V2V communication while increasing the capacity of the communication system by sharing resources between the V2I communication and V2V communication in the communication system. It is to provide a scheduling method of an adaptive beam-based communication system.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 적응성 빔 기반의 통신시스템의 스케줄링 방법은, 빔분할다중접속 방식을 이용한 적응성 빔 기반의 통신시스템의 스케줄링 방법에 있어서, 인프라의 서비스 영역내의 차량으로부터 차량간 통신(이하, 'V2V 통신링크')을 위한 자원인 V2V 자원을 요청하는 자원요청 메시지를 수신하는 제1단계; 상기 인프라와 차량 사이의 통신(이하, 'V2I 통신링크')을 위한 자원인 V2I 자원을 할당하는 제2단계; 및 상기 제2단계에서 할당된 V2I 자원을 재사용하여 상기 자원요청 메시지에 대응되는 해당 V2V 통신링크에 V2V 자원을 할당하는 제3단계를 포함하되, 상기 제3단계에서 상기 해당 V2V 통신링크에 V2V 자원을 할당할 경우 이미 자원할당이 이루어진 다른 V2I 통신링크(이하, '기존 V2I 통신링크') 또는 V2V 통신링크(이하, '기존 V2V 통신링크')와의 사이에 발생되는 간섭을 고려하여 상기 해당 V2V 통신링크에 대한 자원할당 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the scheduling method of the adaptive beam-based communication system according to the present invention, in the scheduling method of the adaptive beam-based communication system using a beam split multiple access method, from the vehicle in the service area of the infrastructure A first step of receiving a resource request message for requesting a V2V resource which is a resource for inter-vehicle communication (hereinafter, 'V2V communication link'); A second step of allocating a V2I resource which is a resource for communication between the infrastructure and the vehicle (hereinafter, 'V2I communication link'); And a third step of allocating V2V resources to the corresponding V2V communication link corresponding to the resource request message by reusing the V2I resources allocated in the second step, wherein the V2V resources are allocated to the corresponding V2V communication link in the third step. Is assigned, the corresponding V2V communication is considered in consideration of interference generated between another V2I communication link (hereinafter, 'existing V2I communication link') or V2V communication link (hereinafter, 'existing V2V communication link'). It is characterized by determining whether to allocate resources for the link.
또한, 상기 제3단계에서 상기 해당 V2V 통신링크의 소스 차량이나 목적 차량 중 적어도 어느 하나가 상기 기존 V2I 통신링크에 속하는 경우, 상기 해당 V2V 통신링크에는 V2V 자원을 할당하지 않는 것을 특징으로 한다.In the third step, when at least one of the source vehicle and the target vehicle of the corresponding V2V communication link belongs to the existing V2I communication link, V2V resources are not allocated to the corresponding V2V communication link.
또한, 상기 제3단계에서 상기 해당 V2V 통신링크의 자원요청 메시지에 포함된 목표 신호대잡음간섭비(SINR)를 만족하기 위한 전송파워를 계산하고, 상기 계산된 전송파워가 해당 V2V 통신링크에 속한 소스 차량의 남은 전송파워보다 큰 경우에는 상기 해당 V2V 통신링크에는 V2V 자원을 할당하지 않는 것을 특징으로 한다.Further, in the third step, a transmission power for satisfying a target signal-to-noise interference ratio (SINR) included in the resource request message of the corresponding V2V communication link is calculated, and the calculated transmission power belongs to a source belonging to the corresponding V2V communication link. If it is larger than the remaining transmission power of the vehicle, the corresponding V2V communication link may not be allocated a V2V resource.
또한, 상기 제3단계에서 상기 기존 V2I 통신링크 각각의 신호대잡음비(SNR)와 SINR을 계산하고, 상기 기존 V2I 통신링크 중 어느 하나라도 상기 계산된 SNR과 SINR의 차이가 설정값보다 큰 경우에는 상기 해당 V2V 통신링크에는 V2V 자원을 할당하지 않되, 상기 SINR은 해당 V2V 통신링크에 의한 간섭을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the third step, the signal-to-noise ratio (SNR) and the SINR of each of the existing V2I communication links are calculated, and when the difference between the calculated SNR and the SINR is larger than a set value in any one of the existing V2I communication links, The V2V communication link is not allocated to the V2V resource, but the SINR may include interference by the corresponding V2V communication link.
또한, 상기 제3단계에서 상기 기존 V2V 통신링크 각각의 SINR을 계산하고, 상기 기존 V2V 통신링크 중 어느 하나라도 상기 계산된 SINR이 자신의 목표 SINR 보다 작은 경우에는 상기 해당 V2V 통신링크에는 V2V 자원을 할당하지 않되, 상기 SINR은 해당 V2V 통신링크에 의한 간섭을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the third step, the SINR of each of the existing V2V communication links is calculated, and when any of the existing V2V communication links is smaller than the target SINR of the calculated SINR, V2V resources are allocated to the corresponding V2V communication link. Although not assigned, the SINR may include interference by a corresponding V2V communication link.
또한, 상기 제3단계는 상기 해당 V2V 통신링크가 복수인 경우 모든 해당 V2V 통신링크에 대하여 순차적으로 이루어지되, 어느 하나의 해당 V2V 통신링크에 V2V 자원이 할당되면 상기 어느 하나의 해당 V2V 통신링크의 소스차량이 목적차량이 되는 다른 해당 V2V 통신링크에 대해서는 V2V 자원을 할당하지 않는 것을 특징으로 한다.In addition, the third step may be sequentially performed for all the corresponding V2V communication link when the corresponding V2V communication link is plural, and when the V2V resource is allocated to any one of the corresponding V2V communication links, The source vehicle does not allocate V2V resources to other corresponding V2V communication links that serve as target vehicles.
또한, 상기 할당되는 자원은 인프라가 차량에 정보를 제공하기 위한 자원인 V2I 다운링크 슬롯이고, 상기 제3단계는 현재 프레임에 포함된 각각의 V2I 다운링크 슬롯에 대하여 반복하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the allocated resource is a V2I downlink slot which is a resource for providing information to the vehicle by the infrastructure, and the third step is repeated for each V2I downlink slot included in the current frame.
또한, 상기 자원요청 메시지에는 각각의 해당 V2V 통신링크가 요청하는 V2I 다운링크 슬롯의 수에 관한 정보를 더 포함하고, 상기 요청한 V2I 다운링크 슬롯의 수만큼 자원할당이 완료된 해당 V2V 통신링크에 대해서는 나머지 V2I 다운링크 슬롯에 대한 상기 제3단계를 수행하지 않는 것을 특징으로 한다.The resource request message may further include information on the number of V2I downlink slots requested by each corresponding V2V communication link, and the remaining V2V communication links for the corresponding V2V communication links for which resource allocation is completed as many as the requested number of V2I downlink slots. The third step for the V2I downlink slot is not performed.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 적응성 빔 기반의 통신시스템은, 빔분할다중접속 방식을 이용하여 인프라와 차량 사이의 통신(이하, 'V2I 통신링크')이나 차량간 통신(이하, 'V2V 통신링크')를 수행하는 적응성 빔 기반 통신시스템에 있어서, 상기 차량은 상기 인프라의 서비스 영역내에서 V2V 통신링크에 할당하기 위한 V2V 자원을 요청하는 자원요청 메시지를 전송하며; 상기 인프라는 V2I 통신링크에 V2I 자원을 할당하고, 할당된 V2I 자원을 재사용하여 상기 차량으로부터 수신한 자원요청 메시지에 대응되는 해당 V2V 통신 링크에 V2V 자원을 할당하되, 이미 자원할당이 이루어진 다른 V2I 통신링크(이하, '기존 V2I 통신링크') 또는 V2V 통신링크(이하, '기존 V2V 통신링크')와의 사이에 발생되는 간섭을 고려하여 상기 해당 V2V 통신링크에 대한 자원할당 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, in the adaptive beam-based communication system according to the present invention, the communication between the infrastructure and the vehicle (hereinafter, 'V2I communication link') or the vehicle-to-vehicle communication (hereinafter, referred to as a beam splitting multiple access method). An adaptive beam-based communication system for performing a 'V2V communication link', wherein the vehicle transmits a resource request message requesting a V2V resource for allocating to a V2V communication link within a service area of the infrastructure; The infrastructure allocates V2I resources to the V2I communication link, and reuses the allocated V2I resources to allocate V2V resources to the corresponding V2V communication link corresponding to the resource request message received from the vehicle, while other V2I communication has already been allocated. Determining whether to allocate a resource to the corresponding V2V communication link in consideration of interference generated between the link (hereinafter, referred to as an existing V2I communication link) or a V2V communication link (hereinafter referred to as an existing V2V communication link). do.
또한, 상기 인프라는 상기 V2V 자원 할당을 요청한 차량이 소스 차량이나 목적 차량 중 적어도 어느 하나가 기존 V2I 통신링크에 속하는 경우, 상기 자원요청 메시지에 포함된 목표 신호대잡음간섭비(SINR)를 만족하기 위한 전송파워가 해당 V2V 통신링크에 속한 소스 차량의 남은 전송파워보다 큰 경우, 상기 기존 V2I 통신링크 중 어느 하나라도 상기 기존 V2I 통신링크 각각의 신호대잡음비(SNR)와 SINR의 차이가 설정값보다 큰 경우, 상기 기존 V2V 통신링크 중 어느 하나로도 상기 기존 V2V 통신링크 각각의 SINR이 자신의 목표 SINR 보다 작은 경우 중 적어도 어느 하나의 경우에는 해당 V2V 통신링크에 대한 자원할당을 하지 않는 것을 특징으로 한다.The infrastructure may be configured to satisfy a target signal to noise interference ratio (SINR) included in the resource request message when at least one of the source vehicle and the target vehicle belongs to the existing V2I communication link. When the transmission power is larger than the remaining transmission power of the source vehicle belonging to the corresponding V2V communication link, the difference between the signal-to-noise ratio (SNR) and SINR of each of the existing V2I communication link is greater than the set value in any one of the existing V2I communication link. At least one of the cases in which the SINR of each of the existing V2V communication links is smaller than its target SINR is not allocated to any of the existing V2V communication links.
또한, 상기 인프라는 상기 해당 V2V 통신링크가 복수인 경우 모든 해당 V2V 통신링크에 대하여 V2V 자원 할당을 순차적으로 하되, 어느 하나의 해당 V2V 통신링크에 V2V 자원이 할당되면 상기 어느 하나의 해당 V2V 통신링크의 소스차량이 목적차량이 되는 다른 해당 V2V 통신링크에 대해서는 V2V 자원을 할당하지 않는 것을 특징으로 한다.In addition, the infrastructure sequentially allocates V2V resources to all corresponding V2V communication links when the corresponding V2V communication links are plural, and when any one of the corresponding V2V communication links is allocated V2V resources, the corresponding one of the corresponding V2V communication links. The V2V resource is not allocated to another corresponding V2V communication link which is the source vehicle of the target vehicle.
또한, 상기 인프라는 상기 V2V 자원 할당을 요청한 차량에 정보를 제공하기 위한 자원인 V2I 다운링크 슬롯을 할당하는 것을 특징으로 한다.In addition, the infrastructure is characterized by allocating a V2I downlink slot which is a resource for providing information to the vehicle requesting the V2V resource allocation.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 적응성 빔 기반의 통신시스템 및 그 스케줄링 방법은 인프라의 서비스 커버리지 내에 V2I 통신과 V2V 통신이 공존하는 V2V2I 통신 방식이기 때문에 기존의 V2I 통신과 V2V 통신의 한계를 극복함으로써 통신시스템의 커버리지 및 용량을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다. As described in detail above, the adaptive beam-based communication system and the scheduling method according to the present invention overcome the limitations of the existing V2I communication and V2V communication because the V2I and V2V communication coexist in the service coverage of the infrastructure. As a result, coverage and capacity of a communication system can be increased.
또한, 본 발명에 따른 적응성 빔 기반의 통신시스템 및 그 스케줄링 방법은 V2I 통신과 V2V 통신이 자원을 서로 공유하면서도 각 통신 사이의 간섭은 회피될 수 있도록 상기 V2V 통신을 스케줄링하는 방식이기 때문에 상기 통신시스템의 성능과 효율성을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the adaptive beam-based communication system and the scheduling method according to the present invention is a method of scheduling the V2V communication so that V2I communication and V2V communication share resources with each other while interference between each communication can be avoided. It has the advantage of maximizing performance and efficiency.
도1은 본 발명에 따른 적응성 빔 기반의 통신시스템에 적용된 빔분할다중접속 기술의 개념을 도시한 도면,
도2a와 도2b는 각각 도1의 통신시스템에 적용된 V2V2I 통신의 서로 다른 동작예를 나타낸 도면,
도3a 내지 도3c는 각각 도2b에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 통신시스템에서 각 통신 사이에 발생될 수 있는 간섭 시나리오를 나타낸 도면,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 통신시스템에서 각 통신 사이의 간섭모델을 설명하기 위한 도면,
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 통신시스템에서 적용한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 개념도, 및
도6a와 도6b는 본 발명의 일실시예에 따른 통신시스템에서 적용한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a diagram illustrating a concept of a beam splitting multiple access technique applied to an adaptive beam based communication system according to the present invention;
2A and 2B illustrate different operation examples of V2V2I communication applied to the communication system of FIG. 1, respectively.
3A to 3C are diagrams illustrating interference scenarios that may occur between communication in a communication system according to an embodiment of the present invention shown in FIG.
4 is a view for explaining an interference model between each communication in a communication system according to an embodiment of the present invention;
5 is a conceptual diagram illustrating a scheduling method applied in a communication system according to an embodiment of the present invention; and
6A and 6B are flowcharts illustrating a scheduling method applied in a communication system according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
도1은 본 발명에 따른 적응성 빔 기반의 통신시스템에 적용된 빔분할다중접속 기술의 개념을 도시한 도면이고, 도2a와 도2b는 각각 도1의 통신시스템에 적용된 V2V2I 통신의 서로 다른 동작예를 나타낸 도면이며, 도3a 내지 도3c는 각각 도2b에 도시한 V2V2I 통신 방식에서 각 통신 사이에 발생될 수 있는 간섭 시나리오를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a concept of a beam splitting multiple access technique applied to an adaptive beam based communication system according to the present invention, and FIGS. 2A and 2B illustrate different operation examples of V2V2I communication applied to the communication system of FIG. 3A to 3C are diagrams illustrating interference scenarios that may occur between respective communications in the V2V2I communication scheme illustrated in FIG. 2B, respectively.
본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 통신시스템을 구성하는 단말이 차량인 경우에 대하여 일예로서 설명하나 이에 한정되지 아니하며, 상기 단말들이 아이패드나 휴대폰과 같은 휴대용 통신단말기인 경우에도 적용될 수 있다. In the present embodiment, for convenience of description, a case in which a terminal constituting a communication system is a vehicle will be described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the terminal may be applied to a portable communication terminal such as an iPad or a mobile phone.
먼저, 본 발명에 따른 통신시스템에서 적용하는 빔분할다중접속(BDMA) 방식은 인프라(또는 기지국)가 단말(본 실시예의 경우에는 차량)의 위치에 따라 안테나 빔을 분할하여 단말들이 다중접속(multiple access)하도록 함으로써 통신시스템의 용량을 획기적으로 증가시키는 방식이며, 상기 빔분할다중접속은 위상배열안테나(phase array antenna)를 이용한 빔포밍(beam forming)을 통해서 특정 위치로 향하는 빔 패턴을 갖는 적응성 빔들을 만듦으로써 구현할 수 있다. First, in the beam splitting multiple access (BDMA) scheme applied in the communication system according to the present invention, an infrastructure (or base station) divides an antenna beam according to a location of a terminal (vehicle in this embodiment), thereby allowing terminals to be multiplexed. The beam splitting multiple access method is an adaptive beam having a beam pattern directed to a specific position through beam forming using a phased array antenna. Can be implemented by creating
이때, 각각의 단말들은 종래의 TDMA, FDMA, CDMA, OFDMA 등의 다중접속 기술을 적용하여 다중접속하게 되는데, 본 실시예에서는 일예로서 TDMA 방식을 이용하여 다중접속하는 것으로 구성한다.In this case, each of the terminals is connected to multiple access by applying a conventional multiple access technology such as TDMA, FDMA, CDMA, OFDMA, etc. In this embodiment, it is configured to multiplex using the TDMA scheme as an example.
도1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 통신시스템은 각각의 차량(20)들이 기지국과 같은 인프라(10)로부터 서로 다른 각도의 위치에 존재하는 경우, 상기 인프라(10)는 각기 다른 각도로 향하는 빔을 전송하여 동시에 여러 차량(20)에게 데이터를 전송한다.As shown in FIG. 1, in the communication system according to the present invention, when the
이때, 상기 인프라(10)는 이동하고 있는 차량(20)의 속도와 방향(또는 위치)를 고려하여 빔을 업데이트하게 되는데, 상기 빔을 업데이트하는 방법으로는 도1에 도시한 바와 같이 빔폭적응법(BWA, Beam Width Adaptation), 빔트래킹법(BT, Beam Tracking) 및 이 둘을 혼합한 혼합법(BWAT, Beam Width Adaptation and Tracking) 중 어느 한가지 방법을 이용한다.At this time, the
상기 빔폭적응법(BWA)은 차량(20)의 속도에 따라 빔폭을 가변하여 차량(20)의 이동성을 지원하는 방식으로서 차량(20)의 속도가 빠르면 넓은 빔폭을 할당하고 차량(20)의 속도가 느리면 좁은 빔폭을 할당하여 차량(20)의 이동시 차량(20)의 정확한 위치를 알지 못해도 계속 통신서비스를 지원할 수 있도록 하기 때문에, 차량(20)의 위치 및 속도 정보의 피드백양이 적어도 되는 장점이 있다.The beam width adaptation method (BWA) is a method of supporting the mobility of the
또한, 상기 빔트래킹법(BT)은 차량(20)의 이동에 따라 빔의 방향을 가변하는 방법으로서 차량(20)이 이동함에 따라 차량의 정확한 위치정보를 인프라(10)에게 피드백해야 하는 단점이 있지만, 빔폭이 일정하므로 빔 관리가 용이하다는 장점이 있다.In addition, the beam tracking method BT is a method of varying the direction of the beam according to the movement of the
한편, 상기 혼합법(BWAT)은 전술한 빔폭적응법(BWA)과 빔트래킹법(BT)의 장점을 혼합한 방식으로서 차량(20)의 속도에 따라 빔의 폭과 방향을 동시에 가변시킨다.On the other hand, the mixing method (BWAT) is a method that combines the advantages of the above-described beam width adaptation method (BWA) and the beam tracking method (BT) to simultaneously vary the width and direction of the beam in accordance with the speed of the
이와 같이, 본 발명에 따른 통신시스템은 차량(20)의 통신환경에 맞추어 빔(beam)의 위치, 개수 및 빔 폭(beam width)을 적응적으로 쉽게 변화시킬 수 있기 때문에 다변하는 이동통신 환경에 신속하게 대응할 수 있음은 물론, 통신자원의 사용효율을 제고함으로써 통신시스템의 용량을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.
As described above, the communication system according to the present invention can easily and easily change the position, number, and beam width of beams according to the communication environment of the
본 실시예에 따른 통신시스템은 상술한 BDMA 방식을 기반으로 하되, 상기 인프라(10)의 서비스 커버리지 영역내에서 V2I 통신과 함께 차량(20)들 사이의 통신(즉, V2V 통신)도 동시에 이루어지는 V2V2I 통신 방식으로 구성된다.The communication system according to the present embodiment is based on the above-described BDMA scheme, but V2V2I simultaneously performs communication (ie, V2V communication) between the
이와 같은 구성에 의하여 본 실시예에 따른 통신시스템은 종래의 V2I 통신과 V2V 통신의 단점을 극복할 수 있음은 물론, 인프라(10)의 서비스 커버리지의 확대 및 통신시스템의 용량 증대를 구현할 수 있게 된다.By such a configuration, the communication system according to the present embodiment can overcome the disadvantages of the conventional V2I communication and the V2V communication, as well as to expand the service coverage of the
이 경우 상기 V2I 통신과 V2V 통신은 필요에 따라 도2a에 도시한 바와 같이 서로 다른 자원을 이용하여 동작되거나 도2b에 도시한 바와 같이 서로 동일한 자원을 공유하여 동작되도록 구성될 수 있다.In this case, the V2I communication and the V2V communication may be configured to operate using different resources as shown in FIG. 2A or to share the same resources as shown in FIG. 2B as needed.
이때, 도2a와 같이 구성되는 경우에는 V2I 통신과 V2V 통신 사이의 간섭은 발생되지 않으나 별도의 자원 사용으로 인하여 통신시스템의 자원사용 효율 감소로 인하여 통신시스템의 용량이 감소하게 되는 문제점이 있고, 도2b와 같은 경우에는 자원의 공유(내지는 재사용)로 인하여 통신시스템의 자원사용 효율은 증가되나 V2I 통신과 V2V 통신 사이의 간섭(I)으로 인하여 통신시스템의 용량이 감소하게 되는 문제점이 있다.At this time, when the configuration as shown in Figure 2a does not cause interference between the V2I communication and V2V communication, there is a problem that the capacity of the communication system is reduced due to the resource use efficiency of the communication system due to the use of separate resources, In the case of 2b, the resource usage efficiency of the communication system is increased due to resource sharing (or reuse), but the capacity of the communication system is reduced due to the interference (I) between the V2I communication and the V2V communication.
본 실시예에서는 BDMA 기반의 통신환경에서 자원의 사용효율을 제고하기 위하여 V2I 통신과 V2V 통신이 서로 동일한 자원을 공유하는 통신방식을 적용하되, 통신시스템의 용량을 극대화하기 위하여 각각의 통신 사이의 간섭을 최소화할 수 있는 스케줄링 방법을 적용하였다.In this embodiment, in order to improve the use efficiency of resources in a BDMA-based communication environment, a communication method in which V2I communication and V2V communication share the same resources is applied, but interference between each communication is maximized to maximize the capacity of the communication system. Scheduling method that can minimize the problem is applied.
이를 위하여, 본 실시예에 따른 통신시스템은 다음과 같은 사항을 가정하기로 한다.To this end, the communication system according to the present embodiment will assume the following.
[가정 1] V2I 통신의 채널은 기본적으로 LOS(line of sight)라고 가정하고, V2V 통신은 차량(20) 사이의 거리에 따라서 LOS 인지 NLOS(non-line of sight) 인지를 구별하기로 한다.
[가정 2] V2I 통신과 V2V 통신의 채널은 모두 경로손실모델(path loss model)과 안테나모델(antenna model)을 고려하기로 한다.[Assumption 2] The channel of V2I communication and V2V communication shall consider a path loss model and an antenna model.
[가정 3] 모든 차량(20)은 GPS를 탑재하여 자신의 위치, 속도 및 방향을 알 수 있고, 이를 주기적으로 인프라(10)에 보고하여 인프라(10)가 차량(20)의 정보를 모두 알고 있다고 가정한다. [Assumption 3] All
또한, 본 실시예에서는 V2V 통신을 안전, 긴급 및 제어와 관련된 메시지(이하, '안전메시지'라 한다.)를 전송하기 위한 제1통신과 일반적인 데이터를 전송하기 위한 제2통신으로 구분하고, 인프라(10)의 서비스 커버리지 영역 내에서는 상기 제1통신과 제2통신이 각각 다른 자원을 이용하도록 구성한다.In this embodiment, the V2V communication is divided into a first communication for transmitting a message related to safety, emergency, and control (hereinafter referred to as a 'safety message') and a second communication for transmitting general data. In the service coverage area of (10), the first communication and the second communication are configured to use different resources.
이를 구체적으로 살펴보면, 먼저 인프라(10)의 서비스 커버리지 영역 밖에서는 모든 차량(20)들에 대하여 V2I 통신은 이루어지지 않고 V2V 통신만이 이루어지기 때문에 V2V 통신이 통신시스템의 모든 자원을 사용하게 된다.Specifically, the V2V communication uses all the resources of the communication system because only V2V communication is performed for all the
이때, 상기 V2V 통신은 기존의 V2V 통신 프로토콜을 이용하여 바람직하게 구현될 수 있다.In this case, the V2V communication may be preferably implemented using the existing V2V communication protocol.
반면에, 인프라(10)의 서비스 커버리지 영역 내에서는 V2I 통신과 V2V 통신이 공존하는 통신환경(즉, V2V2I 통신환경)이기 때문에 V2V 통신은 그 종류에 따라서 서로 다른 자원을 이용하게 된다.On the other hand, since the V2I communication and the V2V communication coexist in the service coverage area of the infrastructure 10 (that is, the V2V2I communication environment), the V2V communication uses different resources according to its type.
즉, 상기 V2V 통신이 제1통신인 경우에는 안전메시지가 다른 차량(20)에 언제든지 전송될 수 있도록 V2V 서브프레임(subframe)의 V2V 슬롯(slot)을 사용하고, 제2통신인 경우에는 V2I 서브프레임의 슬롯을 재사용하는 것으로 구성한다.That is, when the V2V communication is the first communication, the V2V slot of the V2V subframe is used so that the safety message can be transmitted to the
이때, V2I 서브프레임의 업링크 슬롯(uplink slot)은 차량(20)이 인프라(10)와 연계(association)를 형성하거나 서비스를 요청할 때에 임의적으로 사용하므로 인프라(10)가 V2I 업링크 전송 스케줄을 예측하기 곤란한 문제점이 있기 때문에, V2I 업링크 슬롯을 V2V 통신에 재사용하는 경우에는 V2I 통신과 V2V 통신 사이의 간섭을 완화하는 것이 곤란하게 된다. In this case, since the uplink slot of the V2I subframe is used arbitrarily when the
반면에, V2I 다운링크 슬롯(downlink slot)은 인프라(10)가 차량(20)에게 서비스를 제공하기 위해서 사용하므로 인프라(10)가 V2I 다운링크 전송 스케줄을 예측할 수 있기 때문에, V2I 다운링크 슬롯을 V2V 통신에 재사용하는 경우 V2I 통신과의 간섭을 최소화하는 스케줄링이 가능하게 된다.On the other hand, the V2I downlink slot is used by the
따라서, 본 실시예에서는 V2V 통신이 제2통신인 경우에는 사용되고 있지 않은 V2I 다운링크 슬롯을 재사용하여 V2V 통신의 자원을 할당함으로써 시스템의 용량을 극대화함은 물론, V2I 통신과의 간섭도 완화할 수 있도록 하였다.
Therefore, in the present embodiment, when the V2V communication is the second communication, the V2I downlink slot that is not used can be reused to allocate resources for the V2V communication, thereby maximizing the capacity of the system and also mitigating interference with the V2I communication. It was made.
이하에서는 구체적인 예를 통하여 본 실시예에 따른 통신시스템의 스케줄링 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the scheduling method of the communication system according to the present embodiment will be described in detail with reference to a specific example.
먼저, 본 실시예에 따른 통신시스템은 일예로서 인프라(10)의 서비스 커버리지 영역 내에 총 M대의 차량(20)이 존재하며, 이들 차량(20)의 집합은 M={1,2,…,M}으로 정의하기로 한다.First, in the communication system according to the present embodiment, a total of
또한, 상기 통신시스템의 한 프레임(frame)은 일예로서 N개의 V2I 다운링크 슬롯을 포함하여 구성되며, 이들 다운링크 슬롯의 집합은 N={1,2,…,N}으로 정의하기로 한다.In addition, one frame of the communication system includes N V2I downlink slots as an example, and the set of these downlink slots is N = {1, 2,... , N}.
또한, 상기 통신시스템의 인프라(10)는 총 B개의 V2I 빔(이들 V2I 빔 자원의 집합은 B={1,2,…,B}로 정의하기로 한다.)을 형성할 수 있으며, V2I 통신의 자원 할당시 인프라(10)는 임의의 차량 i에 전송파워(이하, p i (n)이라 한다.)을 할당하여 V2I 빔 j(이하, b ij (n))를 형성하게 된다.In addition, the
이때, 전술한 V2I 통신의 자원 할당 시에 상기 인프라(10)가 차량 i로 할당하는 전송파워는 아래의 [수식 1] 및 [수식 2]와 같은 두 가지 구속조건을 만족해야 한다.
At this time, the transmission power allocated to the vehicle i by the
------------ [수식 1] ------------ [Equation 1]
------------ [수식 2]
------------ [Equation 2]
이때, 상기 [수식 1]에 따른 첫 번째 구속조건은 인프라(10)가 각각의 차량 i에 할당한 전송 power p i (n)가 0 보다는 크고 인프라(10)의 최대 전송 power P I max 보다는 작아야 한다는 것이다. In this case, the first constraint according to [Equation 1] is that the transmission power p i (n) allocated to each vehicle i by the
또한, 상기 [수식 2]에 따른 두 번째 구속조건은 인프라(10)가 차량(20)에 할당한 전송 power의 합은 인프라(10)의 최대 전송 power P I max 보다는 작아야 한다는 것이다. In addition, the second constraint according to
한편, 전술한 V2I 통신의 자원 할당 시에 상기 인프라(10)가 차량 i로 형성하는 V2I 빔 j(즉, b ij (n))도 아래의 [수식 3] 및 [수식 4]와 같은 두 가지 구속조건을 만족해야 한다.On the other hand, the V2I beam j (ie, b ij (n)) formed by the
------------ [수식 3] ------------ [Equation 3]
------------ [수식 4] ------------ [Equation 4]
이때, 상기 [수식 3]에 따른 첫 번째 구속조건은 각각의 V2I 빔은 한 대의 차량(20)에만 할당되어야 하고 두 대 이상의 차량(20)에 같은 V2I 빔은 할당할 수 없다는 것이며, 이후에서는 설명의 편의상 차량 i에 할당된 V2I 빔은 V2I 빔 i로 정의하기로 한다.In this case, the first constraint according to [Equation 3] is that each V2I beam should be assigned to only one
또한, 상기 [수식 4]에 따른 두 번째 구속조건은 상기 인프라(10)가 최대로 형성할 수 있 V2I 빔의 개수는 B개 이하여야 함을 의미한다.
In addition, the second constraint according to [Equation 4] means that the number of V2I beams that can be formed by the
다음으로, 본 실시예에서 고려하는 V2I 통신과 V2V 통신의 간섭 시나리오를 도3a 내지 도3c를 이용하여 설명하기로 한다.Next, an interference scenario of V2I communication and V2V communication considered in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3A to 3C.
도3a는 V2I 통신이 V2V 통신에 간섭을 주는 시나리오에 관한 것으로서, V2I 빔이 형성된 방향에 위치한 차량(20a)이나 V2I 통신 중인 차량 근처에 위치한 차량(20b)과 V2V 통신을 하는 경우에 상기 V2I 통신이 V2V 통신에 간섭을 주게 되는 상황을 나타낸 도면이다. 3A illustrates a scenario in which V2I communication interferes with V2V communication. When V2I communication is performed with a
또한, 도3b는 V2V 통신이 V2I 통신에 간섭을 주는 시나리오에 관한 것으로서, (Case 1)과 같이 V2I 통신 중인 차량(20c)과 V2V 통신을 하는 경우 및 (Case 2)와 같이 V2V 빔이 형성된 방향에 V2I 통신 중인 차량(20d)이 존재하는 경우에 상기 V2V 통신이 V2I 통신에 간섭을 주게 되는 상황을 나타낸 도면이다.Also, FIG. 3B relates to a scenario in which V2V communication interferes with V2I communication. In case of performing V2V communication with the
또한, 도3c는 V2V 통신 간에 간섭을 주는 시나리오에 관한 것으로서, (Case 1)과 같이 다른 V2V 빔이 형성된 방향에 위치한 차량(20e) 또는 (Case 2)와 같이 V2V 통신 중인 차량(20f)이 다른 V2V 통신을 하는 경우에 V2V 통신 간에 서로 간섭을 주게 되는 상황을 나타낸 도면이다.In addition, FIG. 3C relates to a scenario in which interference between V2V communication is performed, and a
이와 같이, V2I 통신과 V2V 통신이 공존하는 V2V2I 통신환경인 본 실시예에 따른 통신시스템에서는 상기 V2I 통신과 V2V 통신 사이에 전술한 세 가지의 간섭 시나리오가 존재하며, 이러한 간섭들은 결국 V2I 통신과 V2V 통신의 용량을 감소시켜 통신시스템의 전체 성능을 감소시키게 되기 때문에 이를 최소화하기 위한 통신 스케줄링 방법이 필요하게 된다.
As described above, in the communication system according to the present embodiment, which is a V2V2I communication environment in which V2I communication and V2V communication coexist, the above-mentioned three interference scenarios exist between the V2I communication and V2V communication, and these interferences eventually result in V2I communication and V2V. Since the capacity of the communication is reduced to reduce the overall performance of the communication system, a communication scheduling method for minimizing the communication is required.
이를 위하여, 도4에서는 본 실시예에 따른 통신시스템에서 V2I 통신과 V2V 통신의 간섭모델을 도시하였으며, 이를 확장할 경우 V2V 통신 간의 간섭모델도 용이하게 나타낼 수 있다.To this end, FIG. 4 illustrates an interference model of V2I communication and V2V communication in the communication system according to the present embodiment, and when it is expanded, an interference model between V2V communication can be easily represented.
즉, 도4에서 상기 인프라는 차량 k 에게 V2I 빔 k 를 형성하여 V2I 통신을 하고 있고, 이와 동시에 차량 i 는 V2V 빔 (i,j) 를 차량 j에게 형성하여 V2V 통신을 하고 있다. That is, in FIG. 4, the infrastructure forms V2I beam k to vehicle k to perform V2I communication, and at the same time, vehicle i forms V2V beams (i, j) to vehicle j to perform V2V communication.
이때, 상기 인프라에서 차량 k 로의 V2I 통신 신호는 파랑 실선으로 표시하였고, 차량 i 에서 차량 j 로의 V2V 통신 신호는 파랑 점선으로 표시하였다. At this time, the V2I communication signal from the infrastructure to the vehicle k is indicated by a solid blue line, and the V2V communication signal from vehicle i to the vehicle j is indicated by a dotted blue line.
또한, 상기 인프라에서 차량 j 로의 V2I 통신 간섭은 빨강 실선으로 표시하였으며, 차량 i 에서 차량 k 로의 V2V 통신 간섭은 빨간 점선으로 표시하였다.In addition, the V2I communication interference from the infrastructure to the vehicle j is indicated by a solid red line, and the V2V communication interference from the vehicle i to the vehicle k is indicated by a red dotted line.
한편, 상기 V2I 통신의 채널모델은 g j θ(k) (n)으로 정의되며 θ(k)는 상기 인프라에서 차량 j 의 방향과 V2I 빔 k의 방향 사이의 각도로 정의 된다. Meanwhile, the channel model of the V2I communication is defined as g j θ (k) (n) and θ (k) is defined as an angle between the direction of the vehicle j and the direction of the V2I beam k in the infrastructure.
따라서, 상기 인프라에서 차량 j 로의 V2I 통신의 간섭채널은 g j θ(k) (n)으로 정의되고 상기 인프라에서 차량 k 로의 V2I 통신신호의 채널은 g k θ(k)=0 (n) 로 정의되는데, 이때 상기 인프라는 차량 k 의 방향으로 V2I 빔을 형성하기 때문에 θ(k)=0을 만족하게 된다. Therefore, the interference channel of the V2I communication from the infrastructure to the vehicle j is defined as g j θ (k) (n) and the channel of the V2I communication signal from the infrastructure to the vehicle k is g k θ (k) = 0 (n) . In this case, the infrastructure satisfies θ (k) = 0 because it forms a V2I beam in the direction of the vehicle k.
또한, 상기 V2V 통신의 채널모델은 h ik φ(i,j) (n)으로 정의되며 φ(i,j)는 차량 i에서 차량 k의 방향과 V2V 빔(i,j)의 방향 사이의 각도로 정의된다.In addition, the channel model of the V2V communication is defined as h ik φ (i, j) (n) and φ (i, j) is the angle between the direction of the vehicle k and the direction of the V2V beam (i, j) in the vehicle i. Is defined as
따라서, 상기 차량 i에서 차량 j로의 V2V 통신이 차량 k에게 미치는 간섭의 채널은 h ik φ(i,j) (n)으로 정의되고 상기 차량 i에서 차량 j 로의 V2V 통신신호의 채널은 h ij φ(i,j)=0 (n) 로 정의되는데, 이때 상기 차량 i는 차량 j 의 방향으로 V2V 빔을 형성하기 때문에 φ(i,j)=0을 만족하게 된다. Accordingly, the channel of interference that V2V communication from vehicle i to vehicle j affects vehicle k is defined as h ik φ (i, j) (n) and the channel of the V2V communication signal from vehicle i to vehicle j is h ij φ (i, j) = 0 (n) , where the vehicle i forms a V2V beam in the direction of the vehicle j, thereby satisfying φ (i, j) = 0 .
본 실시예에서 V2I 통신과 V2V 통신의 채널은 경로손실모델과 안테나모델을 모두 고려하기 때문에 V2I 통신의 경우에는 인프라와 차량 사이의 거리 및 V2I 빔과 차량 사이의 각도 θ(k)가 결정되면 후술하는 통상의 경로손실모델 및 안테나모델에 관한 수식을 적용하여 채널 이득(channel gain)을 구할 수 있다. In this embodiment, since the channels of the V2I communication and the V2V communication consider both the path loss model and the antenna model, in the case of the V2I communication, the distance between the infrastructure and the vehicle and the angle θ (k) between the V2I beam and the vehicle are determined later. The channel gain can be obtained by applying the equations of the conventional path loss model and the antenna model.
마찬가지로, V2V 통신의 경우에도 소스(source) 차량과 목적(destination) 차량 사이의 거리 및 V2V 빔과 목적 차량 사이의 각도 φ(i,j)가 결정되면 채널 이득을 구할 수 있다.Similarly, in the case of V2V communication, the channel gain can be obtained if the distance between the source vehicle and the destination vehicle and the angle ? (I, j) between the V2V beam and the destination vehicle are determined.
일반적인 경로손실모델은 아래의 [수식 5-1]과 같이 표현된다.The general path loss model is expressed as in [Equation 5-1] below.
--------------------- [수식 5-1] --------------------- [Equation 5-1]
이때, 상기 l은 신호가 생성된 지점으로부터 경로손실을 측정하고자 하는 지점까지의 거리이고, l 0 는 안테나 원역장(antenna far-field)에 대한 기준 거리이며, 상기 는 경로손실지수(path-loss exponent)이고, 상기 K는 상수이다. In this case, l is the distance from the point where the signal is generated to the point to measure the path loss, l 0 is the reference distance to the antenna far-field, Is a path-loss exponent and K is a constant.
또한, BDMA 전송 기술에서 안테나모델은 아래의 [수식 5-2]와 같이 표현된다.In addition, the antenna model in the BDMA transmission technology is expressed as Equation 5-2 below.
------------ [수식 5-2] ------------ [Equation 5-2]
이때, θ는 빔 방향과 차량 방향의 각도, θ 3dB 는 신호가 3dB 감쇠되는 빔폭(beam-width), A m 은 최대 감쇠값, 그리고 G A 는 안테나 이득을 나타낸다. Where θ is the angle between the beam direction and the vehicle direction, θ 3dB is the beam-width at which the signal is attenuated by 3dB, A m is the maximum attenuation value, and G A is the antenna gain.
따라서, 안테나모델의 이득은 빔 방향과 차량 방향 사이의 각도인 θ에 따라 결정되며, 이때 V2I 통신과 V2V 통신의 경우에는 각각 θ=θ(k)와 θ=φ(i,j)를 만족한다. Therefore, the gain of the antenna model is determined according to the angle θ between the beam direction and the vehicle direction, where θ = θ (k) and θ = φ (i, j) are satisfied for V2I communication and V2V communication, respectively. .
다음으로 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 통신시스템에서 V2I 통신과 V2V 통신의 간섭을 최소화하기 위하여 적용한 스케줄링 방법을 설명하기로 한다.Next, a scheduling method applied to minimize interference between V2I communication and V2V communication in the communication system according to the present embodiment configured as described above will be described.
도5는 본 실시예에 따른 통신시스템에서 적용한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 개념도이고, 도6a와 도6b는 본 발명의 일실시예에 따른 통신시스템에서 적용한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 5 is a conceptual diagram illustrating a scheduling method applied in a communication system according to the present embodiment, and FIGS. 6A and 6B are flowcharts illustrating a scheduling method applied in a communication system according to an embodiment of the present invention.
도5 및 도6a에 도시한 바와 같은 본 실시예에 따른 통신시스템에서는 V2I 통신과 V2V 통신의 간섭을 최소화하기 위하여 3단계 과정의 스케줄링을 수행한다. In the communication system according to the present embodiment as shown in Figs. 5 and 6A, scheduling of a three-step process is performed to minimize interference between V2I communication and V2V communication.
먼저, 제1단계로 임의의 통신 프레임(즉, (t-1) 프레임)에서 상기 인프라(10)에 접속한 차량(20)은 V2V 통신을 위한 자원을 요청하는“V2V 자원 요청 메시지”를 인프라(10)에 전송함으로써 V2V 통신 자원을 요청하는데, 상기“V2V 자원 요청 메시지”에는 소스와 목적 차량 (s,d) (이하, V2V 통신링크 (s,d)라 한다.)의 정보, 요청하는 V2I 슬롯의 수 , V2V 통신링크 (s,d) 의 목표(target) 신호대잡음간섭비(SINR,signal to intereference plus noise ratio)가 포함되어 있다. First, the
이때, 상기 인프라(10)는 차량(20)으로부터 “V2V 자원 요청 메시지”를 수신하게 되면(S100), 해당 V2V 통신링크 (s,d) 의 요청을 V2V 자원 요청의 집합 R 에 포함시키게 되며(S200), 이를 수식으로 표현하면 아래의 [수식 6]과 같다.At this time, when the
---------------------------- [수식 6] ---------------------------- [Equation 6]
상기 제1단계가 완료되면, 인프라(10)는 다음 프레임(즉, t 프레임)에서 먼저 V2I 통신의 자원을 할당하는 제2단계(S300)를 수행하게 되는데, 상기 V2I 통신의 자원 할당은 한 프레임(frame) 단위로 수행되며 각각의 프레임은 N개의 V2I 다운링크 슬롯을 포함하도록 구성되어 있다. When the first step is completed, the
따라서, 상기 인프라(10)는 매 프레임을 시작할 때마다 각각의 다운링크 슬롯에 대해서 V2I 통신의 자원을 할당한다.Accordingly, the
상기 제2단계가 완료되면, 인프라(10)는 결정된 V2I 통신의 자원 할당을 기반으로 V2V 통신의 자원을 할당하는 제3단계(S400)를 수행한다.When the second step is completed, the
상기 V2V 통신의 자원 할당도 마찬가지로 한 프레임 단위로 수행되며 인프라(10)는 매 프레임을 시작할 때마다 각각의 V2I 다운링크 슬롯을 재사용하여 V2V 통신의 자원을 할당하는데, 이때 V2I 통신과 V2V 통신 사이의 간섭이 최소화되도록 후술하는 바와 같이 V2V 통신을 스케줄링함으로써 V2V2I 통신환경인 본 실시예에 따른 통신시스템의 용량을 극대화할 수 있다.
Likewise, the resource allocation of the V2V communication is performed in units of one frame, and the
다음으로, V2I 통신과 V2V 통신의 간섭을 최소화하기 위하여 본 실시예에서 적용하고 있는 V2V 통신의 스케줄링 방법에 대하여 도6b를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Next, the scheduling method of the V2V communication applied in the present embodiment in order to minimize the interference between the V2I communication and the V2V communication will be described in detail with reference to FIG. 6B.
후술하는 V2V 통신의 스케줄링 방법은 매 프레임 단위로 수행되며 각각의 V2I 다운링크 슬롯 마다 V2I 통신의 자원할당이 결정되었을 때 첫 번째 V2I 다운링크 슬롯으로부터 N 번째 V2I 다운링크 슬롯의 순으로 순차적으로 V2V 통신 자원을 할당하게 된다. The scheduling method of V2V communication, which will be described later, is performed every frame, and when the resource allocation of the V2I communication is determined for each V2I downlink slot, V2V communication is sequentially performed in order from the first V2I downlink slot to the Nth V2I downlink slot. Allocate resources.
이하, 설명의 편의를 위하여 상기 V2V 통신 스케줄링 방법을 각각의 단계별로 구별하여 설명하기로 한다.
Hereinafter, for convenience of description, the V2V communication scheduling method will be described by distinguishing each step.
(제3-1단계 : 초기화 단계)(Step 3-1: Initialization step)
먼저, 인프라(10)는 상기 제2단계를 통하여 V2I 통신에 대한 자원 할당이 완료되면, 아래와 같은 파라미터들을 초기값으로 설정하는 초기화 단계를 수행한다(S410).First, when the resource allocation for the V2I communication is completed through the second step, the
1) n = 1 : V2I 다운링크 슬롯의 인덱스(n)를 1로 설정1) n = 1 : Set the index (n) of the V2I downlink slot to 1
2) P i = P V max , for i = 1,2,…,M : 각 차량의 남은 전송파워를 해당 차량의 최대 전송파워(P V max )로 초기화2) P i = P V max , for i = 1,2,... , M : Initialize the remaining transmission power of each vehicle to the maximum transmission power of the vehicle ( P V max )
3) p ij (n) = 0, for ∀(i,j)∈ R : V2V 자원 요청 집합 R에 포함된 모든 V2V 통신링크 (i,j) 에 할당된 파워를 0으로 초기화3) p ij (n) = 0, for ∀ (i, j) ∈ R : Initializes the power allocated to all V2V communication links (i, j) included in the V2V resource request set R to 0
4) S(n) = Ø : V2V 통신자원을 할당받아 스케줄링된 V2V 통신링크가 없기 때문에 스케줄링된 V2V 통신링크의 집합 S(n)을 공집합으로 초기화
4) S (n) = Ø : Initializes the set S (n) of the scheduled V2V communication link to empty because there is no scheduled V2V communication link by allocating V2V communication resources.
(제3-2단계 : 집합 R의 정렬집합 V 형성단계)(Step 3-2: Formation Set V Formation of Set R)
상기 V2V 통신링크에서는 소스 차량과 목적 차량의 거리가 가까울수록 작은 전송파워를 사용하여 통신하기 때문에 주변 통신에 대하여 작은 간섭을 발생시키게 된다. In the V2V communication link, the closer the distance between the source vehicle and the target vehicle is, the smaller the transmission power is.
따라서, 상기 인프라(10)는 V2V 자원 요청 집합 R에 포함된 모든 V2V 통신링크 (i,j)에 대해서 차량 i 와 차량 j 사이의 거리가 가까운 순으로 정렬하여 정렬집합 V를 형성한다(S410). Accordingly, the
이때, V2V 자원 요청 집합 R을 정렬하는 방법에는 본 실시예에서와 같이 차량(20)사이의 거리뿐만 아니라 필요에 따라서는 차량(20)의 QoS와 같이 주변 통신에 간섭을 미치는 다른 요소들을 고려할 수도 있다.
In this case, the method of aligning the V2V resource request set R may consider not only the distance between the
(제3-3단계 : V2I 통신중인 차량을 정렬집합 V에서 제거하는 단계)(Step 3-3: removing the vehicle in V2I communication from the alignment set V)
본 실시예에서 적용하고 있는 V2V2I 통신환경에서는 도3b의 통신간 간섭 시나리오의 (Case 1)에서 설명한 바와 같이 V2I 통신 중인 차량(20c)에 V2V 빔을 형성하는 경우에는 V2V 통신이 V2I 통신 중인 차량(20c)에게 큰 간섭을 주게 된다.In the V2V2I communication environment applied in the present embodiment, as described in (Case 1) of the inter-communication interference scenario of FIG. 3B, when the V2V beam is formed in the
또한, V2I 통신 중인 차량은 동시에 V2V 빔을 형성하여 V2V 통신을 할 수 없기 때문에 V2I 통신 중인 차량은 V2V 통신의 소스 차량이나 목적 차량이 될 수 없다. In addition, the vehicle in V2I communication cannot form a V2V beam at the same time to perform V2V communication, and thus the vehicle in V2I communication cannot be a source vehicle or a target vehicle of V2V communication.
따라서, 아래의 [수식 7]과 같이 V2I 다운링크 슬롯 n에서 V2I 통신 중인 차량의 집합 I(n)을 계산한다. Therefore, as shown in Equation 7 below, the set I (n) of the vehicle in V2I communication is calculated in the V2I downlink slot n.
------------ [수식 7] ------------ [Formula 7]
상기 [수식 7]에서 각 차량 i 에 대하여 V2I 빔 j 가 할당되었으면 b ij (n)=1을 만족하기 때문에 V2I 통신 중인 차량의 집합 I(n)을 구할 수 있다. When the V2I beam j is allocated to each vehicle i in Equation 7, since b ij (n) = 1 is satisfied, the set I (n) of vehicles in V2I communication can be obtained.
또한, 전술한 바와 같이 V2I 통신 중인 차량(20)은 다른 V2V 통신의 소스 차량이나 목적 차량이 될 수 없기 때문에, 상기 집합 I(n)에 포함된 각각의 V2I 통신 중인 차량 i 에 대해서 동시에 V2V 통신이 불가능한 V2V 통신링크의 집합 T i 를 아래의 [수식 8]과 같이 계산한다. Further, as described above, since the
------------ [수식 8] ------------ [Equation 8]
그리고, 아래의 [수식 9]에서 나타낸 바와 같이 상기 집합 T i 를 정렬집합 V에서 제거함으로써, V2I 통신중인 차량을 정렬집합 V에서 제거하게 된다(S420). As shown in Equation 9 below, by removing the set T i from the alignment set V , the vehicle in V2I communication is removed from the alignment set V (S420).
----------------------------- [수식 9]
----------------------------- [Equation 9]
(제3-4단계 : V2V 통신링크가 받는 간섭을 고려하는 단계)(Step 3-4: Step to consider interference received by V2V communication link)
상기 제3-3단계가 완료되면, 인프라(10)는 제3-3단계에서 구한 집합 V에 포함된 V2V 통신링크에 대하여 순차적으로 V2I 통신과 이미 스케줄링된 다른 V2V 통신으로부터 받는 간섭을 고려하는 단계를 수행한다.When the step 3-3 is completed, the
이를 위하여, 먼저 인프라(10)는 V2V 자원 요청을 한 V2V 통신링크 (i,j)의 목표 SINR()을 만족하는 전송파워 p * ij 를 아래의 [수식 10]을 이용하여 계산한다(S430).To this end, the
---- [수식 10] ---- [Formula 10]
상기 [수식 10]에서 좌변의 분자는 V2V 통신링크 (i,j)의 수신신호세기이고 분모의 첫 번째 항은 노이즈(W:channel bandwidth, N 0 :power spectral density of noise), 두 번째 항은 V2I 통신으로부터의 간섭, 세 번째 항은 이미 스케줄링된 V2V 통신으로부터의 간섭을 나타낸다. In
또한, 우변은 V2V 통신링크 (i,j) 의 목표 SINR과 V2V 통신링크의 SINR 마진(margin)의 합으로 표현되는데, 이때 V2V 통신링크의 SINR 마진()은 V2V 통신링크 (i,j)가 V2I 통신과 다른 V2V 통신으로부터 받을 간섭을 고려해서 목표 SINR에 마진을 두어 전송파워가 할당되도록 하기 위한 것이다.In addition, the right side is expressed as the sum of the target SINR of the V2V communication link (i, j) and the SINR margin of the V2V communication link, wherein the SINR margin of the V2V communication link ( In order to allow the transmission power to be allocated by margining the target SINR in consideration of the interference that the V2V communication link (i, j) may receive from the V2V communication and other V2V communication.
상기 SINR 마진은 통신환경을 고려하여 설정될 수 있는 값이며, 본 실시예에서는 SINR 마진을 고려하였으나 이상적인 경우 SINR 마진은 고려하지 않고 상기 S430 단계를 수행할 수도 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 전송파워는 SINR 마진을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우를 모두 포함하는 것이다.The SINR margin is a value that can be set in consideration of a communication environment. In the present embodiment, the SINR margin is considered, but in an ideal case, the SINR margin may be performed without considering the SINR margin. Therefore, in the present invention, the transmission power includes both cases of considering and not considering SINR margin.
이때, 인프라(10)는 해당 V2V 통신링크 (i,j)의 소스 차량 i의 남은 전송파워(P i )가 상기 [수식 10]에서 구한 전송파워(p * ij )보다 크거나 같은 경우(즉, V2V 통신링크 (i,j)의 소스 차량 i의 남은 전송파워가 목표 SINR을 만족시킬 수 있는 경우)이면 후술하는 제3-5단계를 수행하고, 그렇지 않은 경우(즉, p * ij > P i 인 경우)이면 해당 V2V 통신링크는 스케줄링하지 않고 다음 순서의 V2V 통신링크에 대하여 상기 제3-4단계를 수행한다(S440).
In this case, the
(제3-5단계 : V2V 통신링크가 V2I 통신링크에 주는 간섭을 고려하는 단계)(Step 3-5: considering the interference that the V2V communication link has on the V2I communication link)
상기 제3-4단계가 완료되면, 인프라(10)는 해당 V2V 통신링크가 V2I 통신링크에 주는 간섭을 고려하는 단계를 수행한다.When the third step 4-4 is completed, the
이를 위하여, 먼저 인프라(10)는 V2I 통신중인 차량 k(이하, 'V2I 통신링크 k'라고 한다.)가 V2V 통신으로부터 간섭을 받지 않는 경우의 SNR(signal to noise ratio, )을 아래의 [수식 11]을 이용하여 계산한다.To this end, first, the
------------------- [수식 11] ------------------- [Equation 11]
이때, 우변의 분자는 V2I 통신링크 k 의 수신신호세기이고, 분모는 노이즈이다. At this time, the numerator on the right side is the received signal strength of the V2I communication link k, and the denominator is noise.
다음으로, 인프라(10)는 V2I 통신링크 k 가 V2V 통신으로부터 간섭을 받는 경우의 SINR() 을 아래의 [수식 12]를 이용하여 계산한다(S450).Next, the
----- [수식 12] ----- [Equation 12]
이때, 우변의 분자는 V2I 통신링크 k 의 수신신호세기이고, 분모의 첫 번째 항은 노이즈, 두 번째 항은 V2V 통신 자원을 할당 받아 이미 스케줄링된 V2V 통신링크들로부터의 간섭, 세 번째 항은 해당 V2V 통신링크 (i,j) 를 추가적으로 스케줄링하였을 때 받는 간섭을 나타낸다.At this time, the right side of the numerator is the received signal strength of the V2I communication link k, the first term of the denominator is noise, the second term is the interference from the V2V communication links that are already scheduled with V2V communication resources, and the third term is the corresponding term. Interference received when the V2V communication link (i, j) is additionally scheduled.
이 경우, 인프라(10)는 전술한 집합 I(n)에 포함된 모든 V2I 통신링크 k의 SNR과 SINR의 차이()가 V2I 통신링크의 SINR 마진()보다 이하인 경우이면 해당 V2V 통신링크 (i,j)를 추가적으로 스케줄링했을 때 V2I 통신링크가 받는 간섭이 작다고 판단하여 후술하는 제3-6단계를 수행한다.In this case, the
반면에, 상기 집합 I(n)에 포함된 V2I 통신링크 중 어느 하나라도 해당 V2V 통신링크 (i,j)를 추가적으로 스케줄링할 경우 상기 SINR 마진()보다 큰 간섭을 받게 되면(즉, ) 해당 V2V 통신링크는 스케줄링하지 않고 다음 순서의 V2V 통신링크에 대하여 상기 제3-4단계를 수행한다(S460).On the other hand, when any one of the V2I communication links included in the set I (n) further schedules the corresponding V2V communication link (i, j), the SINR margin ( If you receive greater interference than (i.e., In step S460, the V2V communication link is not scheduled, and the V2V communication link is performed in the following order (S460).
이때, 상기 V2I 통신링크의 SINR 마진은 전술한 V2V 통신링크의 SINR 마진과 마찬가지로 통신환경을 고려하여 설정되는 것이 바람직하다.
In this case, the SINR margin of the V2I communication link is preferably set in consideration of the communication environment as in the SINR margin of the V2V communication link.
(제3-6단계 : V2V 통신링크가 다른 V2V 통신링크에 주는 간섭을 고려하는 단계)(Step 3-6: Step of considering the interference that the V2V communication link gives to other V2V communication link)
상기 제3-5단계가 완료되면, 인프라(10)는 해당 V2V 통신링크가 다른 V2V 통신링크에 주는 간섭을 고려하는 단계를 수행한다.When the third step 3-5 is completed, the
이를 위하여, 인프라(10)는 먼저 해당 V2V 통신링크 (i,j)를 추가적으로 스케줄링하였을 때에 기존에 스케줄링된 다른 V2V 통신링크 (s,d)의 SINR()을 아래의 [수식 13]을 이용하여 계산한다(S470). To this end, when the
---- [수식 13] ---- [Equation 13]
이때, 우변의 분자는 기존에 스케줄링된 다른 V2V 통신링크 (s,d) 의 수신신호세기이고, 분모의 첫 번째 항은 노이즈, 두 번째 항은 V2I 통신으로부터의 간섭, 세 번째 항은 V2V 통신링크 (s,d) 자신을 제외하고 V2V 통신 자원을 할당 받아 스케줄된 다른 V2V 통신링크로부터의 간섭, 네 번째 항은 해당 V2V 통신링크 (i,j)를 추가적으로 스케줄 하였을 때 받는 간섭을 나타낸다. In this case, the right-side numerator is the received signal strength of the other scheduled V2V communication link (s, d), the first term of the denominator is noise, the second term is interference from the V2I communication, and the third term is the V2V communication link. (s, d) Interference from other V2V communication links scheduled by allocating V2V communication resources except for itself, and the fourth term represents interference received when additionally scheduling the corresponding V2V communication link (i, j).
또한, 분모의 세 번째 항에서 S (s,d) 는 기존에 스케줄링된 V2V 통신링크의 집합 S(n) 중에서 V2V 통신링크 (s,d) 를 제외한 V2V 통신링크의 집합으로 S (s,d) = S(n) - (s,d) 로 정의된다. Also, in the third term of the denominator S (s, d) is = S (n) of a set of V2V communication links except for V2V communications link (s, d) from the V2V set S (n) of the communication link scheduling the existing S (s, d) - ( s, d) .
이 경우, 해당 V2V 통신링크 (i,j)를 추가적으로 스케줄링하였을 때 기존에 스케줄링된 V2V 통신링크 (s,d)가 V2V 통신링크의 SINR 마진() 이하의 간섭을 받는 경우이면(즉, ) 목표 SINR()을 만족할 수 있다.In this case, when the corresponding V2V communication link (i, j) is additionally scheduled, the previously scheduled V2V communication link (s, d) becomes the SINR margin of the V2V communication link ( ) If you are receiving interference below ) Target SINR ( ) Can be satisfied.
반면에, 해당 V2V 통신링크 (i,j)를 추가적으로 스케줄링하였을 때 기준에 스케줄링된 V2V 통신링크 (s,d)가 V2V 통신링크의 SINR 마진보다 더 큰 간섭을 받는 경우(즉, )에는 목표 SINR을 만족할 수 없다. On the other hand, when the V2V communication link (i, j) is additionally scheduled when the V2V communication link (s, d) scheduled based on the interference is greater than the SINR margin of the V2V communication link (i.e., ) Cannot satisfy the target SINR.
따라서, 인프라(10)는 기존에 스케줄링된 V2V 통신링크 집합 S(n)에 포함된 모든 V2V 통신링크 (s,d) 가 목표 SINR을 만족하는 경우이면 후술하는 제3-7단계를 수행하고, 상기 집합 S(n)에 포함된 V2V 통신링크 (s,d) 중 어느 하나라도 목표 SINR 을 만족하지 못하는 경우이면 해당 V2V 통신링크는 스케줄링하지 않고 다음 순서의 V2V 통신링크에 대하여 상기 제3-4단계를 수행한다(S480).
Accordingly, the
(제3-7단계 : V2V 통신링크의 스케줄링 및 변수갱신 단계)(Step 3-7: Scheduling and variable update of V2V communication link)
상기 제3-6단계가 완료되면, 인프라(10)는 해당 V2V 통신링크가 추가적으로 스케줄링되더라도 V2I 통신 및 다른 V2V 통신과의 간섭을 피할 수 있다고 판단하여 다음과 같이 해당 V2V 통신링크를 스케줄링하고 관련 변수를 갱신하는 단계를 수행한다(S490).When the step 3-6 is completed, the
1) S(n) = S(n) ∪ (i,j) : 해당 V2V 통신링크 (i,j)를 V2I 다운링크 슬롯 n에 스케줄링1) S (n) = S (n) ∪ (i, j) : Scheduling the corresponding V2V communication link (i, j) to V2I downlink slot n
2) p ij (n) = p * ij : 해당 V2V 통신링크 (i,j)의 목표 SINR을 만족하는 전송파워 p * ij 를 할당2) p ij (n) = p * ij : Allocate transmit power p * ij that satisfies the target SINR of the corresponding V2V communication link (i, j).
3) P i = Pi - p * ij : 해당 V2V 통신링크 (i,j)의 소스 차량의 남은 전송파워를 갱신3) P i = Pi-p * ij : Update the remaining transmission power of the source vehicle of the corresponding V2V communication link (i, j)
4) N (i,j) = N (i,j) - 1 : 해당 V2V 통신링크 (i,j)가 요청한 V2I 다운링크 슬롯 수를 감소4) N (i, j) = N (i, j) -1 : Reduce the number of V2I downlink slots requested by the corresponding V2V communication link (i, j).
5) V = V - (i,j) : 스케줄링된 해당 V2V 통신링크 (i,j)를 집합 V에서 제거
5) V = V- (i, j) : Remove the scheduled V2V communication link (i, j) from set V
(제3-8단계 : V2V 통신링크와 동시에 스케줄링될 수 없는 다른 V2V 통신링크를 제거하는 단계)(Steps 3-8: removing other V2V communication links that cannot be scheduled simultaneously with the V2V communication link)
상기 제3-7단계가 완료되면, 인프라(10)는 집합 V에 포함된 V2V 통신링크 중에서제3-7단계에서 스케줄링된 상기 해당 V2V 통신링크 (i,j)와 동시에 스케줄링될 수 없는 V2V 통신링크를 제거하는 단계를 수행한다.When the steps 3-7 are completed, the
본 실시예에 따른 통신시스템에 포함된 차량은 반듀플렉스(half-duplex)로 통신을 하기 때문에 데이터의 송수신을 동시에 수행할 수 없다. Since the vehicle included in the communication system according to the present embodiment communicates in a half-duplex, data cannot be simultaneously transmitted and received.
따라서, 인프라는 집합 V에 속하는 통신링크 중에서 상기 제3-7단계에서 스케줄링된 해당 V2V 통신링크 (i,j)의 소스 차량이 목적 차량이 되는 다른 V2V 통신링크의 집합 T ij 를 아래의 [수식 14]를 이용하여 계산한 후, 상기 집합 T ij 를 집합 V에서 제거한다(즉, V = V - T ij )(S500).Accordingly, the infrastructure is set to the set T ij of another V2V communication link in which the source vehicle of the corresponding V2V communication link (i, j) scheduled in the above steps 3-7 among the communication links belonging to the set V becomes the target vehicle. 14], the set T ij is removed from the set V (ie, V = V − T ij ) (S500).
---------------- [수식 14]
---------------- [Equation 14]
(제3-9단계 : V2V 자원 요청 집합 R을 갱신하는 단계)(Step 3-9: updating the V2V resource request set R)
상기 제3-8단계가 완료되면, 인프라(10)는 해당 V2V 통신링크 (i,j)가 요청한 수의 V2I 다운링크 슬롯을 모두 할당받은 경우이면(즉, N (i,j) = 0) 상기 해당 V2V 통신링크 (i,j)를 V2V 자원 요청 집합 R에서 제거하는 단계(즉, R = R - (i,j))를 수행한다(S510, S515).
When the steps 3-8 have been completed, the
(제3-10단계 : V2I 다운링크 슬롯 인덱스 n을 갱신하는 단계)(Step 3-10: updating the V2I downlink slot index n)
상기 제3-9단계가 완료되면, 인프라는 집합 V에 아직 스케줄링 할 수 있는 V2V 통신링크가 존재하는지 여부를 판단하여 존재하는 경우(즉, V ≠ Ø)이면 다음 V2V 통신링크에 대하여 상기 제3-4단계를 수행하고, 그렇지 않은 경우이면 상기 제3-1단계에서 V2I 다운링크 슬롯 인덱스를 증가시킨 후(즉, n = n + 1) 나머지 단계를 반복하여 수행한다(S520, S530).When the step 3-9 is completed, the infrastructure determines whether there is a V2V communication link that can still be scheduled in the set V (ie, if V ? Step -4 is performed, otherwise, in step 3-1, after increasing the V2I downlink slot index (that is, n = n + 1 ), the remaining steps are repeated (S520 and S530).
이때, 현재의 V2I 다운링크 슬롯이 해당 프레임의 마지막 슬롯인 경우(즉, n = N)이면, 인프라(10)는 해당 프레임에서의 V2V 통신 스케줄링을 종료한다(S540).
At this time, if the current V2I downlink slot is the last slot of the frame (that is, n = N ), the
상술한 바와 같은 구성 및 스케줄링 방법에 의하여 본 실시예에 따른 통신시스템은 V2I 통신과 V2V 통신이 자원을 서로 공유하면서도 각 통신 사이의 간섭은 회피될 수 있도록 상기 V2V 통신을 스케줄링하는 방식이기 때문에 상기 통신시스템의 성능과 효율성을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.According to the above-described configuration and scheduling method, the communication system according to the present embodiment is a method of scheduling the V2V communication so that V2I communication and V2V communication share resources with each other while interference between each communication can be avoided. The advantage is that the system's performance and efficiency can be maximized.
10 : 인프라 20 : 차량10: infrastructure 20: vehicles
Claims (12)
인프라의 서비스 영역내의 차량으로부터 차량간 통신(이하, 'V2V 통신링크')을 위한 자원인 V2V 자원을 요청하는 자원요청 메시지를 수신하는 제1단계;
상기 인프라와 차량 사이의 통신(이하, 'V2I 통신링크')을 위한 자원인 V2I 자원을 할당하는 제2단계; 및
상기 제2단계에서 할당된 V2I 자원을 재사용하여 상기 자원요청 메시지에 대응되는 해당 V2V 통신링크에 V2V 자원을 할당하는 제3단계를 포함하고,
상기 제3단계에서 상기 해당 V2V 통신링크에 V2V 자원을 할당할 경우 이미 자원할당이 이루어진 다른 V2I 통신링크(이하, '기존 V2I 통신링크') 또는 V2V 통신링크(이하, '기존 V2V 통신링크')와의 사이에 발생되는 간섭을 고려하여 상기 해당 V2V 통신링크에 대한 자원할당 여부를 결정하되, 상기 해당 V2V 통신링크의 자원요청 메시지에 포함된 목표 신호대잡음간섭비(SINR)를 만족하기 위한 전송파워를 계산하여 상기 계산된 전송파워가 해당 V2V 통신링크에 속한 소스 차량의 남은 전송파워보다 큰 경우에는 상기 해당 V2V 통신링크에는 V2V 자원을 할당하지 않는 것을 특징으로 하는 적응성 빔 기반 통신시스템의 스케줄링 방법.A scheduling method of an adaptive beam based communication system using a beam split multiple access method,
A first step of receiving a resource request message for requesting a V2V resource which is a resource for inter-vehicle communication (hereinafter, 'V2V communication link') from a vehicle in the service area of the infrastructure;
A second step of allocating a V2I resource which is a resource for communication between the infrastructure and the vehicle (hereinafter, 'V2I communication link'); And
A third step of allocating V2V resources to a corresponding V2V communication link corresponding to the resource request message by reusing the V2I resources allocated in the second step;
In the third step, when the V2V resource is allocated to the corresponding V2V communication link, another V2I communication link (hereinafter, referred to as an existing V2I communication link) or a V2V communication link (hereinafter, referred to as an existing V2V communication link) that has already been allocated resources. Determine whether to allocate the resource to the corresponding V2V communication link in consideration of the interference generated between and, and transmit power to satisfy the target signal-to-noise interference ratio (SINR) included in the resource request message of the corresponding V2V communication link. And if the calculated transmission power is larger than the remaining transmission power of the source vehicle belonging to the corresponding V2V communication link, the V2V resource is not allocated to the corresponding V2V communication link.
상기 제3단계에서 상기 해당 V2V 통신링크의 소스 차량이나 목적 차량 중 적어도 어느 하나가 상기 기존 V2I 통신링크에 속하는 경우, 상기 해당 V2V 통신링크에는 V2V 자원을 할당하지 않는 것을 특징으로 하는 적응성 빔 기반 통신시스템의 스케줄링 방법. The method of claim 1,
In the third step, if at least one of the source vehicle or the target vehicle of the corresponding V2V communication link belongs to the existing V2I communication link, the adaptive beam-based communication characterized in that the V2V communication link is not allocated to the corresponding V2V communication link. Scheduling method of the system.
상기 제3단계에서 상기 기존 V2I 통신링크 각각의 신호대잡음비(SNR)와 SINR을 계산하고, 상기 기존 V2I 통신링크 중 어느 하나라도 상기 계산된 SNR과 SINR의 차이가 설정값보다 큰 경우에는 상기 해당 V2V 통신링크에는 V2V 자원을 할당하지 않되,
상기 SINR은 해당 V2V 통신링크에 의한 간섭을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응성 빔 기반 통신시스템의 스케줄링 방법.The method of claim 2,
In step 3, the signal-to-noise ratio (SNR) and the SINR of each of the existing V2I communication links are calculated, and when the difference between the calculated SNR and the SINR is larger than a set value in any one of the existing V2I communication links, the corresponding V2V. Do not allocate V2V resources to the communication link.
The SINR includes the interference by the corresponding V2V communication link scheduling method of the adaptive beam-based communication system.
상기 제3단계에서 상기 기존 V2V 통신링크 각각의 SINR을 계산하고, 상기 기존 V2V 통신링크 중 어느 하나라도 상기 계산된 SINR이 자신의 목표 SINR 보다 작은 경우에는 상기 해당 V2V 통신링크에는 V2V 자원을 할당하지 않되,
상기 SINR은 해당 V2V 통신링크에 의한 간섭을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응성 빔 기반 통신시스템의 스케줄링 방법.The method of claim 4, wherein
In step 3, the SINR of each of the existing V2V communication links is calculated, and if any of the existing V2V communication links is smaller than its target SINR, the V2V resource is not allocated to the corresponding V2V communication link. No,
The SINR includes the interference by the corresponding V2V communication link scheduling method of the adaptive beam-based communication system.
상기 제3단계는 상기 해당 V2V 통신링크가 복수인 경우 모든 해당 V2V 통신링크에 대하여 순차적으로 이루어지되, 어느 하나의 해당 V2V 통신링크에 V2V 자원이 할당되면 상기 어느 하나의 해당 V2V 통신링크의 소스차량이 목적차량이 되는 다른 해당 V2V 통신링크에 대해서는 V2V 자원을 할당하지 않는 것을 특징으로 하는 적응성 빔 기반 통신시스템의 스케줄링 방법.The method of claim 5,
The third step may be performed sequentially for all corresponding V2V communication links when the corresponding V2V communication links are plural, and when a V2V resource is allocated to any one of the corresponding V2V communication links, the source vehicle of the one of the corresponding V2V communication links. A scheduling method of an adaptive beam-based communication system, characterized in that no V2V resource is allocated to another corresponding V2V communication link which becomes the target vehicle.
상기 할당되는 자원은 인프라가 차량에 정보를 제공하기 위한 자원인 V2I 다운링크 슬롯이고,
상기 제3단계는 현재 프레임에 포함된 각각의 V2I 다운링크 슬롯에 대하여 반복하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 적응성 빔 기반 통신시스템의 스케줄링 방법.The method of claim 6,
The allocated resource is a V2I downlink slot that is a resource for the infrastructure to provide information to the vehicle,
The third step is repeated for each V2I downlink slot included in the current frame scheduling method of the adaptive beam-based communication system.
상기 자원요청 메시지에는 각각의 해당 V2V 통신링크가 요청하는 V2I 다운링크 슬롯의 수에 관한 정보를 더 포함하고,
상기 요청한 V2I 다운링크 슬롯의 수만큼 자원할당이 완료된 해당 V2V 통신링크에 대해서는 나머지 V2I 다운링크 슬롯에 대한 상기 제3단계를 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 적응성 빔 기반 통신시스템의 스케줄링 방법.The method of claim 7, wherein
The resource request message further includes information about the number of V2I downlink slots requested by each corresponding V2V communication link,
And the third step for the remaining V2I downlink slots is not performed for the corresponding V2V communication link for which resource allocation is completed as many as the requested number of V2I downlink slots.
상기 차량은 상기 인프라의 서비스 영역내에서 V2V 통신링크에 할당하기 위한 V2V 자원을 요청하는 자원요청 메시지를 전송하며,
상기 인프라는 V2I 통신링크에 V2I 자원을 할당하고, 할당된 V2I 자원을 재사용하여 상기 차량으로부터 수신한 자원요청 메시지에 대응되는 해당 V2V 통신 링크에 V2V 자원을 할당하되, 이미 자원할당이 이루어진 다른 V2I 통신링크(이하, '기존 V2I 통신링크') 또는 V2V 통신링크(이하, '기존 V2V 통신링크')와의 사이에 발생되는 간섭을 고려하여 상기 해당 V2V 통신링크에 대한 자원할당 여부를 결정하고, 상기 V2V 자원 할당을 요청한 차량이 소스 차량이나 목적 차량 중 적어도 어느 하나가 기존 V2I 통신링크에 속하는 경우, 상기 자원요청 메시지에 포함된 목표 신호대잡음간섭비(SINR)를 만족하기 위한 전송파워가 해당 V2V 통신링크에 속한 소스 차량의 남은 전송파워보다 큰 경우, 상기 기존 V2I 통신링크 중 어느 하나라도 상기 기존 V2I 통신링크 각각의 신호대잡음비(SNR)와 SINR의 차이가 설정값보다 큰 경우, 상기 기존 V2V 통신링크 중 어느 하나로도 상기 기존 V2V 통신링크 각각의 SINR이 자신의 목표 SINR 보다 작은 경우 중 적어도 어느 하나의 경우에는 해당 V2V 통신링크에 대한 자원할당을 하지 않는 것을 특징으로 하는 적응성 빔 기반 통신시스템.In an adaptive beam-based communication system that performs a communication between an infrastructure and a vehicle (hereinafter, 'V2I communication link') or an inter-vehicle communication (hereinafter, 'V2V communication link') using a beam split multiple access method,
The vehicle transmits a resource request message requesting a V2V resource for allocating to a V2V communication link in the service area of the infrastructure,
The infrastructure allocates V2I resources to the V2I communication link, and reuses the allocated V2I resources to allocate V2V resources to the corresponding V2V communication link corresponding to the resource request message received from the vehicle, while other V2I communication has already been allocated. Determine whether to allocate resources for the corresponding V2V communication link in consideration of the interference generated between the link (hereinafter referred to as the existing V2I communication link) or V2V communication link (hereinafter referred to as the existing V2V communication link), and the V2V When at least one of the source vehicle or the target vehicle belongs to an existing V2I communication link, the requesting resource allocation includes a transmission power for satisfying a target signal-to-noise interference ratio (SINR) included in the resource request message. When larger than the remaining transmission power of the source vehicle belonging to, any one of the existing V2I communication link signal of each existing V2I communication link When the difference between the ratio (SNR) and the SINR is greater than the set value, at least one of the cases in which the SINR of each of the existing V2V communication links is smaller than the target SINR of any one of the existing V2V communication links, the corresponding V2V communication. Adaptive beam-based communication system characterized in that no resource allocation for the link.
상기 인프라는 상기 해당 V2V 통신링크가 복수인 경우 모든 해당 V2V 통신링크에 대하여 V2V 자원 할당을 순차적으로 하되, 어느 하나의 해당 V2V 통신링크에 V2V 자원이 할당되면 상기 어느 하나의 해당 V2V 통신링크의 소스차량이 목적차량이 되는 다른 해당 V2V 통신링크에 대해서는 V2V 자원을 할당하지 않는 것을 특징으로 하는 적응성 빔 기반 통신시스템.10. The method of claim 9,
The infrastructure may sequentially allocate V2V resources to all corresponding V2V communication links when there are a plurality of corresponding V2V communication links, and when V2V resources are allocated to any one of the corresponding V2V communication links, the source of any one of the corresponding V2V communication links. Adaptive beam-based communication system characterized in that the vehicle does not allocate the V2V resources for the other corresponding V2V communication link that is the target vehicle.
상기 인프라는 상기 V2V 자원 할당을 요청한 차량에 정보를 제공하기 위한 자원인 V2I 다운링크 슬롯을 할당하는 것을 특징으로 하는 적응성 빔 기반 통신시스템.10. The method of claim 9,
The infrastructure allocates a V2I downlink slot which is a resource for providing information to the vehicle requesting the V2V resource allocation.
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