KR101466903B1 - D2d 통신을 위한 통신단말의 송신전력정보 결정방법, d2d 통신을 위한 통신단말의 자원할당방법 및 d2d 통신시스템 - Google Patents

D2d 통신을 위한 통신단말의 송신전력정보 결정방법, d2d 통신을 위한 통신단말의 자원할당방법 및 d2d 통신시스템 Download PDF

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Abstract

기지국이 자신의 커버리지에 위치하는 적어도 하나의 이동통신단말(CUE) 및 적어도 하나의 D2D통신단말(DUE)에 대한 채널이득정보를 획득하는 단계(610), 기지국이 채널이득정보를 이용하여 이동통신단말(CUE)과 D2D통신단말(DUE) 간의 최적송신전력을 결정하는 단계(620), 기지국이 이동통신단말(CUE)과 자원을 공유하는 D2D통신단말(DUE)을 선택하고, 선택된 D2D통신단말(DUE)에 자원을 할당하는 단계(630)를 포함한다. 결정하는 단계(620)는 기지국이 채널이득정보를 이용하여 적어도 하나의 CUE 중 CUE i와 적어도 하나의 DUE 중 DUE j가 동일자원을 공유하는 경우 CUE i와 DUE j의 전송률의 합이 최대가 되는 DUE j의 송신전력을 최적송신전력으로 결정한다. 할당하는 단계(630)는 기지국이 CUE i에 자원을 할당하는 단계(631), 기지국이 결정된 최적송신전력을 사용하는 DUE 중 CUE i와 전송률의 합이 최대가 되는 DUE j를 선택하는 단계(632) 및 기지국이 DUE j에 대한 최적송신전력 및 CUE i에 할당된 자원정보를 포함하는 제어신호를 하향링크를 통해 선택된 DUE j에 전송하는 단계(633)를 포함한다.

Description

D2D 통신을 위한 통신단말의 송신전력정보 결정방법, D2D 통신을 위한 통신단말의 자원할당방법 및 D2D 통신시스템{DETERMINING METHOD FOR TRANSMIT POWER INFORMATION OF TERMINAL IN D2D COMMUNICATION, RESOURCE ALLOCATION METHOD FOR TERMINAL IN D2D COMMUNICATION AND D2D COMMUNICATION SYSTEM}
이하 설명하는 기술은 이동통신망에 기반하는 D2D 통신(Device to Device Communication)을 위한 통신단말에 대한 자원할당을 위한 방법 및 이 방법을 사용하는 D2D 통신시스템에 관한 것이다.
D2D 통신은 단말이 기지국의 중계 없이 데이터 트래픽을 직접 송수신할 수 있는 기술로서, 단말이 데이터를 직접 송수신할 수 있으므로 단말 간 데이터 전송 지연을 줄일 수 있고, 기지국의 데이터 트래픽 전송으로 인한 부하를 감소시킬 수 있다. 또한 이동통신망 기반의 D2D 통신은 이동통신망의 무선자원을 재사용함으로써 주파수자원 사용효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
이러한 장점들을 기반으로 3GPP, IEEE와 같은 표준화 단체에서는 D2D 통신에 관련된 표준화 작업이 진행 중이다. 소위 LTE Advanced라고 불리는 최근 표준(3GPP TR 22.803)에서 D2D 통신에 대한 표준화 작업이 수행되고 있다. 3GPP TR 22.803에서는 D2D 통신을 Proximity Services(ProSe)라고 명명한다.
나아가 LTE 시스템에서 효과적으로 트래픽을 감소시킬 수 있는 방법으로 D2D 통신에 관한 연구들이 진행되고 있다(Gbor Fodor, Erik Dahlman, Gunnar Mildh, Stefan Parkvall, Norbert Reider, Gyrgy Mikls, and Zoltn Turnyi, "Design Aspects of Network Assisted Device-to-Device Communications," IEEE Communications Magazine, vol. 50, no. 3, pp. 170-177, Mar. 2012. 등 참조).
D2D 통신은 전술한 장점이 있지만, 기지국, 이동통신단말, D2D 통신에 관여하는 D2D 통신단말 간에 심각한 간섭을 야기할 수 있다. 이와 같은 간섭을 완화하는 방법으로 오버레이(overlay) 방식과 언더레이(underlay) 방식이 연구되고 있다(Klaus Doppler, Mika Rinne, Carl Wijting, Cassio B. Ribeiro, and Klaus Hugl, "Device-to-Device Communication as an Underlay to LTE-Advanced Networks," IEEE Communications Magazine, vol.47, no. 12, pp. 42-49, Dec. 2009.참조).
오버레이 방식은 이동통신단말과 D2D 통신단말이 서로 다른 무선 자원을 사용하는 방식으로 간섭 문제를 해결하지만, 이동통신단말이 사용할 수 있는 무선 자원이 제한된다는 한계가 있다. 언더레이 방식은 이동통신단말과 D2D 통신단말이 같은 무선 자원을 사용하는 방식이다.
언더레이 방식이 무선 자원을 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있지만 이동통신단말과 D2D 통신단말이 동일한 무선 자원을 사용하기 때문에 일정한 동일 채널 간섭(co-channel interference)이 발생할 수 있다.
언더레이 방식의 단점을 해결하기 위하여 이동통신단말 및 D2D 통신단말의 전송전력을 제어하는 방법(Pekka Janis, Chia-Hao Yu, Klaus Doppler, Cassio B. Ribeiro, Carl Witjing, Klaus Hugl, Olav Tirkkonen, and Visa Koivunen, "Deviceto- Device Communication Underlaying Cellular Communications Systems," International Journal of Communications, Network and System Sciences, vol. 2, no. 3, pp. 169-178, Jun. 2009. 참조) 및 자원할당을 동적으로 할당하는 방법(Tao Peng, Qianxi Lu, Haiming Wang, Shaoyi Xu, and WenboWang, "Interference Avoidance Mechanisms in the Hybrid Cellular and Device-to-Device Systems," in Proc. 2009 IEEE 20th International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, pp. 617-621, Sep. 2009.) 등이 제안되었다.
나아가 D2D 통신단말에 대한 송신전력 및 자원할당을 동시에 수행하여 동일 채널 간섭을 해결하고자 하는 방안도 제안된바 있다(Pekka Janis, Visa Koivunen, Cassio Ribeiro, Juha Korhonen, Klaus Doppler, and Klaus Hugl, "Interference-Aware Resource Allocation for Device-to-Device Radio Underlaying Cellular Networks," in Proc. IEEE 69th Vehicular Technology Conference, 5 pages, Apr. 2009. 참조).
Janis 등은 D2D 통신이 이동통신망의 상향링크 자원을 재사용하는 환경에서 단말의 송신전력 제어 및 자원할당기법을 제안하였다. Janis 등이 제안한 단말 송신전력 제어기법은 이동통신단말의 성능을 보장하는 것을 목표로 한다. 이를 위하여 상향링크 전송을 위한 이동통신단말의 송신전력은 기지국이 이동통신단말로부터 수신하는 신호의 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)이 사전에 정의된 목표 SINR을 만족하도록 결정된다. 이동통신망의 상향링크 자원을 재사용하는 D2D 통신단말은 기지국에게 사전에 정의된 임계값 이하의 간섭을 주도록 송신전력을 제어한다. 이 경우 CUE에 대한 서비스 품질은 보장될 수 있지만 D2D 통신에 대한 서비스 품질은 보장될 수 없게 된다.
언더레이 방식을 동일 채널 간섭을 해결하기 위한 종래의 기법은 기본적으로 이동통신단말과 D2D 통신단말 사이의 동일 채널 간섭 기반하여 수행된다. 그러나 무선 자원을 보다 효율적으로 할당하는 방법은 SINR(signal-to-interference-plus-noise-ratio)을 이용하는 것이다.
이하 설명하는 기술은 통신단말에 대한 전송전력 제어 방법 및 자원할당 방법을 결합하여 D2D 통신에서 발생하는 신호 간섭 문제를 해결하고자 한다.
이하 설명하는 기술은 기지국이 송신기와 수신기의 신호 세기의 차이에 따른 채널 이득(channel gain)에 기반하여 이동통신단말 및 D2D 통신단말의 전송전력을 결정하고, SINR에 기반하여 전송률을 측정하고, 전송전력 및 전송률을 이용하여 이동통신단말 및 D2D 통신단말에 대한 자원할당을 하고자 한다.
이하 설명하는 기술은 이동통신망 기반의 D2D 통신에서 기존 이동통신망에 적용되고 있는 종래의 이동통신 단말에 대한 전력제어 및 자원할당 기술에 대한 변경 없이, D2D 통신단말에만 이하 설명하는 기술에 따른 송신전력제어 및 자원할당 기법을 적용하고자 한다.
또한 기지국이 단말의 송신전력제어 및 자원할당을 수행하기 위해 수집해야 하는 기지국과 단말 사이 및 단말과 단말 사이의 채널이득 정보를 획득할 수 있도록 기지국 및 단말의 동작 절차를 정의하고자 한다.
이하 설명하는 기술의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 통신단말의 송신전력정보 결정방법은 기지국이 자신의 커버리지에 위치하는 이동통신단말(CUE) 및 D2D통신단말(DUE)에 대한 채널이득정보를 획득하는 단계 및 기지국이 채널이득정보를 이용하여 이동통신단말(CUE)과 D2D통신단말(DUE) 간의 최적송신전력을 결정하는 단계를 포함한다.
D2D 통신을 위한 통신단말의 자원할당방법은 기지국이 자신의 커버리지에 위치하는 적어도 하나의 이동통신단말(CUE) 및 적어도 하나의 D2D통신단말(DUE)에 대한 채널이득정보를 획득하는 단계, 기지국이 채널이득정보를 이용하여 이동통신단말(CUE)과 D2D통신단말(DUE) 간의 최적송신전력을 결정하는 단계, 및 기지국이 이동통신단말(CUE)과 자원을 공유하는 D2D통신단말(DUE)을 선택하고, 선택된 D2D통신단말(DUE)에 자원을 할당하는 단계를 포함한다. D2D통신단말(DUE)는 D2D수신단말(DUE_R) 및 D2D 송신단말(DUE_T)을 포함한다.
획득하는 단계는 기지국이 CUE 및 DUE_T로부터 수신하는 파일럿 신호의 수신 세기를 이용하여 기지국과 CUE 사이의 채널이득 및 기지국과 DUE_T의 채널이득을 측정하는 단계 및 기지국이 DUE_R이 파일럿 신호를 수신하여 측정하는 CUE와 DUE_R 사이의 채널이득 및 DUE_T와 DUE_R 사이의 채널이득에 대한 정보를 수신하는 단계를 포함한다.
결정하는 단계는 기지국이 채널이득정보를 이용하여 적어도 하나의 CUE 중 CUE i와 적어도 하나의 DUE 중 DUE j가 동일자원을 공유하는 경우 CUE i와 DUE j의 전송률의 합이 최대가 되는 DUE j의 송신전력을 최적송신전력으로 결정한다. 여기서, i는 CUE의 번호이고, j는 DUE의 번호이며, i 및 j는 자연수이다.
할당하는 단계는 기지국이 CUE i에 자원을 할당하는 단계, 기지국이 결정된 최적송신전력을 사용하는 DUE 중 CUE i와 전송률의 합이 최대가 되는 DUE j를 선택하는 단계 및 기지국이 DUE j에 대한 최적송신전력 및 CUE i에 할당된 자원정보를 포함하는 제어신호를 하향링크를 통해 선택된 DUE j에 전송하는 단계를 포함한다.
다른 실시예로서, D2D 통신시스템은 기지국이 제공하는 이동통신망 자원을 이용하여 통신을 수행하는 적어도 하나의 이동통신단말(CUE), D2D 송신단말(DUE_T) 및 D2D수신단말(DUE_R)을 포함하고, 기지국이 제공하는 이동통신망 자원을 이용하여 DUE_T 및 DUE_R 사이의 통신을 수행하는 적어도 하나의 D2D통신단말(DUE) 및 기지국 커버리지에 위치하는 이동통신단말(CUE) 및 D2D통신단말(DUE)에 대한 채널이득정보를 이용하여 D2D통신단말(DUE) 중 이동통신단말(CUE)과 자원을 공유하는 최적 D2D통신단말(DUE_O)을 결정하고, 최적 D2D통신단말(DUE_O)에 대한 송신전력 및 자원할당을 제어하는 기지국을 포함한다.
DUE_R은 CUE 및 DUE_T로부터 수신하는 파일럿 신호의 수신 세기를 이용하여 CUE와 DUE_R 사이의 채널이득 및 DUE_T와 DUE_R 사이의 채널이득을 측정하는 채널이득 측정부 및 측정한 채널이득을 기지국에 송신하는 송신부를 포함한다.
기지국은 단말의 신호를 수신하는 수신부, 수신부를 통해 수신되는 CUE 및 DUE_T의 파일럿 신호의 수신 세기를 이용하여 기지국과 CUE 사이의 채널이득 및 기지국과 DUE_T의 채널이득을 측정하는 채널이득 측정부, 채널이득 측정부에서 측정한 채널이득 및 수신부로부터 수신하는 DUE_R에 대한 채널이득을 이용하여 CUE 중 어느 하나와 DUE 중 어느 하나가 자원을 공유하는 경우 CUE 각각에 대한 DUE 각각의 최적송신전력을 결정하는 송신전력 결정부, 최적송신전력에 대한 정보를 저장하는 전력정보 저장부, CUE 중 어느 하나인 CUE i에 자원이 할당된 경우, DUE 중에서 자원이 할당된 CUE i와 동일자원을 공유할 DUE j를 선택하는 DUE단말 선택부 및 DUE단말 선택부에서 선택된 DUE j에 대하여 전력정보 저장부에 저장된 최적송신전력 및 CUE i에 할당된 자원정보를 포함하는 제어신호를 선택된 DUE j에 전송하는 송신부를 포함한다.
송신전력 결정부는 CUE 중 어느 하나와 DUE 중 어느 하나가 자원을 공유하는 경우 CUE 중 어느 하나와 DUE 중 어느 하나의 전송률의 합이 최대가 되는 송신전럭을 최적송신전력으로 결정한다.
DUE단말 선택부는 전력정보 저장부에 저장된 정보를 이용하여 DUE 중에서 CUE i와 전송률의 합이 최대가 되는 DUE j를 선택한다.
이하 설명하는 기술은 이동통신망 기반의 D2D 통신에서 기존 이동통신 단말에 적용되고 있는 종래의 전력제어 및 자원할당 기술의 변경 없이 D2D 통신 단말에 적용할 수 있다. 따라서 이하 설명하는 기술은 종래의 이동통신시스템에 적용하기가 편리하고 비용이 적게 소요된다는 장점이 있다.
이하 설명하는 기술의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1(a)는 이동통신시스템에서 하나의 기지국이 D2D 통신을 수행하는 예를 도시한 블록도이고, 도 1(b)는 D2D 통신 시스템에서 2개의 기지국이 D2D 통신을 수행하는 예를 도시한 블록도이다.
도 2는 D2D 통신을 위한 통신단말의 송신전력정보 결정방법에 대한 순서도의 예이다.
도 3은 D2D 통신 시스템에서 채널이득을 획득하는 과정을 도시한 예이다.
도 4는 이동통신단말과 D2D통신단말의 최적송신전력을 저장하는 테이블에 대한 예이다.
도 5는 D2D 통신을 위한 통신단말의 자원할당방법에 대한 순서도의 예이다.
도 6은 D2D 통신시스템의 구성을 도시한 블록도의 예이다.
도 7은 D2D 통신시스템에서 D2D통신단말의 송신전력을 결정하고 자원을 할당하는 동작 절차를 설명하는 예이다.
도 8은 종래기법과 본 발명에 따른 기법을 사용하는 단말의 평균 처리량을 비교한 실험 결과 그래프이다.
도 9는 동일무선자원을 사용하는 이동통신단말과 D2D통신단말에 대하여 종래기법과 본 발명에 따른 기법을 적용한 수율을 비교한 실험 결과 그래프이다.
도 10은 종래기법과 본 발명에 따른 기법을 사용하는 이동통신단말과 D2D통신단말의 처리량 분포(distribution)를 비교한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 본 명세서를 통해 설명되는 각 구성부들의 존재 여부는 기능적으로 해석되어야 할 것이며, 이러한 이유로 본 발명의 D2D 통신시스템(100)에 따른 구성부들의 구성은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한도 내에서 도 6과는 상이해질 수 있음을 명확히 밝혀둔다.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하에서는 도면을 참조하면서 D2D 통신을 위한 통신단말의 송신전력정보 결정방법, D2D 통신을 위한 통신단말의 자원할당방법 및 이 자원할당방법을 사용하는 D2D 통신시스템에 관하여 구체적으로 설명하겠다.
먼저 D2D 통신에 대해 간략하게 살펴본다. 도 1(a)는 이동통신시스템에서 하나의 기지국이 D2D 통신을 수행하는 예를 도시한 블록도이고, 도 1(b)는 D2D 통신 시스템에서 2개의 기지국이 D2D 통신을 수행하는 예를 도시한 블록도이다.
D2D 통신은 기지국(evolved NodeB, eNB)의 중계 없이 단말(UE) 사이에 직접적인 통신을 수행하는 것이다. 일반적인 이동통신망에서는 eNB가 UE1과 UE2 사이의 데이터 흐름을 중계한다. 다만 도 1에 도시한 바와 같이, D2D 통신에서도 eNB이 D2D 통신을 제어하는데 관여한다. 도 1은 LTE 시스템을 전제로 도시한 것으로, EPC(evolved packet core)를 구성으로 도시한 것이다. EPC는 데이터와 음성(voice)을 4G 통신망을 통해 제공하기 위한 구성이다. EPC 엔터티로는 S-GW, P-GW, MME, HSS, PCRF, SPR, OCS 및 OFCS 등이 있다.
다만 실제 D2D 통신에서는 단말(UE)과 기지국(eNB)이 주요한 구성이다. 도 1(a)는 eNB는 자신의 커버리지(coverage)에 위치하는 UE1과 UE2 사이의 직접 통신을 제어하고, 도 2(b)에서는 eNB1과 eNB2가 eNB1의 커버리지에 위치하는 UE1과 eNB2의 커버리지에 위치하는 UE2 사이의 직접 통신을 제어한다. 이하 설명하는 기술은 도 1(a)에 도시된 경우 및 도 1(b)에 도시된 경우 모두에 적용될 수 있다.
나아가 본 발명이 반드시 LTE 시스템에 한정되어 적용되는 것은 아니고, FDD 및 TDD 방식 등에 한정되어 적용되는 것은 아니다. 이동통신망을 이용하는 D2D 통신에 대해 범용적으로 본 발명이 적용될 수 있다.
본 발명에 대한 구체적인 설명에 앞서 먼저 본 발명의 D2D 통신 시스템에 포함되는 단말에 대한 명칭을 정의하도록 한다. 기지국의 커버리지에 위치하는 단말은 크게 두 가지 종류로 분류할 수 있다. 첫째는 일반적인 통신을 수행하는 이동통신단말(Cellular User Equipment, CUE)이고 둘째는 D2D 통신을 수행하는 D2D통신단말(D2D Uer Equipment, DUE)이다. CUE 와 DUE는 D2D 통신에 관여하는지 여부를 기준으로 설명의 편의를 위해서 구분한 것이다. CUE가 D2D 통신에 관여하게 되면 DUE 단말이 된다. DUE는 두 개의 단말이 쌍을 이루게 된다. DUE는 D2D 통신에서 데이터를 송신하는 단말인 D2D 송신단말(DUE_T)과 데이터를 수신하는 단말인 D2D수신단말(DUE_R)을 포함한다.
도 2는 D2D 통신을 위한 통신단말의 송신전력정보 결정방법에 대한 순서도의 예이다. D2D 통신을 위한 통신단말의 송신전력정보 결정방법은 기지국이 자신의 커버리지에 위치하는 이동통신단말(CUE) 및 D2D통신단말(DUE)에 대한 채널이득정보를 획득하는 단계(510 및 520) 및 기지국이 채널이득정보를 이용하여 이동통신단말(CUE)과 D2D통신단말(DUE) 간의 최적송신전력을 결정하는 단계(530 및 540)를 포함한다. 여기서 D2D통신단말(DUE)는 D2D수신단말(DUE_R) 및 D2D 송신단말(DUE_T)을 포함한다.
획득하는 단계는 기지국이 기지국과 CUE 사이 및 기지국과 DUE 사이의 제1 채널이득정보를 획득하는 단계(510) 및 기지국이 CUE와 DUE_R 사이의 채널이득정보 및 DUE_T와 DUE_R 사이의 제2 채널이득정보를 획득하는 단계(520)를 포함한다.
제1 채널이득정보를 획득하는 단계(510)는 CUE 및 DUE_T가 파일럿 신호를 기지국에 전송하는 단계(511) 및 기지국이 파일럿 신호의 수신 세기를 이용하여 기지국과 CUE 사이의 채널이득(
Figure 112013002678898-pat00001
) 및 기지국과 DUE_T 사이의 채널이득(
Figure 112013002678898-pat00002
)을 측정하는 단계(512)를 포함한다.
제2 채널이득 정보를 획득하는 단계(520)는 DUE_R가 CUE 및 DUE_T에서 전송하는 파일럿 신호를 수신하는 단계(521), DUE_R가 수신한 파일럿 신호를 이용하여 CUE와 DUE_R 사이의 채널이득(
Figure 112013002678898-pat00003
) 및 DUE_T와 DUE_R 사이의 채널이득(
Figure 112013002678898-pat00004
)을 측정하는 단계(522) 및 DUE_R가
Figure 112013002678898-pat00005
및
Figure 112013002678898-pat00006
에 대한 정보를 포함하는 상향링크 제어신호를 기지국에 전송하는 단계(523)를 포함한다.
도 3은 D2D 통신 시스템에서 채널이득을 획득하는 과정을 도시한 예이다.
채널들에 대한 채널이득을 파악하기 위하여 기지국은 종래의 방법에 따라 자신의 송신전력
Figure 112013002678898-pat00007
에 대한 정보를 포함한 파일럿 신호를 단말들에게 전송한다. 기지국으로부터 파일럿 신호를 수신한 단말들은 수신신호 세기를 기반으로 자신과 기지국 사이의 채널이득을 연산한다. CUE의 경우 계산된 채널이득 정보를 바탕으로 종래의 방법에 따라 자신이 다음 프레임 구간동안 사용할 송신전력
Figure 112013002678898-pat00008
을 결정한다.
이후 CUE 및 DUE_T는 사전에 정의된 송신전력을 사용하여 파일럿 신호를 기지국에 송신한다. 기지국은 CUE i 및 DUE_T가 송신하는 파일럿 신호를 수신하고, 수신된 파일럿 신호의 세기에 기반하여 기지국과 CUE i 사이의 채널이득(
Figure 112013002678898-pat00009
) 및 기지국과 DUE_T 사이의 채널이득(
Figure 112013002678898-pat00010
)을 연산한다.
DUE_R은 제2 채널이득정보를 획득하기 위하여 CUE i 및 DUE_T가 송신하는 파일럿 신호를 수신(listening)하여 DUE_R이 수신한 파일럿 신호의 세기를 기반으로 CUE와 DUE_R 사이의 채널이득(
Figure 112013002678898-pat00011
) 및 DUE_T와 DUE_R 사이의 채널이득(
Figure 112013002678898-pat00012
)을 연산한다. 여기서, 아래 첨자인 e는 기지국을 의미하고, c는 CUE이고 i는 복수의 CUE 중 어느 하나를 의미하고, d T는 DUE 구성하는 DUE_T이고, d R는 DUE를 구성하는 DUE_R을 의미하며, j는 복수의 DUE 중 어느 하나를 의미한다.
이후 상향링크 전송구간에서 CUE는 자신이 다음 프레임구간 동안 사용할 송신전력인
Figure 112013002678898-pat00013
정보를 포함하는 상향링크 제어신호를 기지국에게 전송하며, DUE_R은 자신이 연산한
Figure 112013002678898-pat00014
및
Figure 112013002678898-pat00015
정보를 포함하는 상향링크 제어신호를 통해 기지국에 전송한다. 이로써 기지국은 DUE 송신전력 결정 및 자원할당을 위해 파악해야하는 채널정보들을 수집할 수 있다.
결정하는 단계는 기지국이 채널이득정보를 이용하여 CUE와 DUE가 동일자원을 사용하는 경우 CUE와 DUE 각각의 전송률을 예측하는 단계(530) 및 동일자원을 사용하는 CUE와 DUE의 전송률의 합이 최대가 되는 DUE의 최적송신전력을 결정하는 단계(540)를 포함한다.
예측하는 단계(530)에서 기지국은 아래의 수학식 1을 이용하여 송신전력
Figure 112013002678898-pat00016
를 사용하는 CUE i에 대한 전송률(
Figure 112013002678898-pat00017
)을 예측하고 아래의 수학식 2를 이용하여 송신전력
Figure 112013002678898-pat00018
를 사용하는 DUE_T를 포함하는 DUE j에 대한 전송률(
Figure 112013002678898-pat00019
)을 예측한다.
Figure 112013002678898-pat00020
Figure 112013002678898-pat00021
여기서,
Figure 112013002678898-pat00022
는 CUE의 송신전력,
Figure 112013002678898-pat00023
는 기지국과 CUE 사이의 채널이득,
Figure 112013002678898-pat00024
는 DUE_T의 송신전력,
Figure 112013002678898-pat00025
는 기지국과 DUE_T 사이의 채널이득,
Figure 112013002678898-pat00026
는 CUE와 DUE_R 사이의 채널이득정보,
Figure 112013002678898-pat00027
는 DUE_T와 DUE_R 사이의 채널이득정보, B는 단말이 할당받은 주파수 대역폭, N 0는 잡음, i는 CUE의 일련번호, j는 DUE_T의 일련번호이다.
결정하는 단계(540)에서 기지국은 아래의 수학식 3을 이용하여 CUE i와 DUE j의 전송률의 합을 구하고, 합이 최대가 되는 DUE_T의 최적송신전력(
Figure 112013002678898-pat00028
)을 결정한다.
Figure 112013002678898-pat00029
동일자원을 사용하는 CUE와 DUE가 달성 가능할 것으로 예측되는 전송률의 합이 최대가 된다는 것은 CUE가 DUE에게 주는 간섭과 DUE가 CUE에 주는 간섭이 최소화될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 본 발명은 전송률의 합을 최대로 하는 DUE 송신전력을 찾음으로써 주어진 주파수자원에서의 자원사용 효율성을 극대화한다.
기지국은 상기 일련의 과정을 셀 내의 모든 D2D 통신단말쌍(DUE)과 CUE들에 대하여 수행하고, 각 D2D 통신쌍(DUE)과 CUE에 대해 달성 가능한 전송률의 합을 최대화할 수 있는 DUE_T의 송신전력을 도 4와 같은 테이블로 관리한다. 이와 같은 테이블에 저장된 DUE_T의 송신전력을 최적송신전력이라 한다. 아래에 설명할 자원할당방법에서 테이블에 저장된 DUE_T의 최적송신전력을 이용한다.
도 5는 D2D 통신을 위한 통신단말의 자원할당방법에 대한 순서도의 예이다. 기지국이 자신의 커버리지에 위치하는 적어도 하나의 이동통신단말(CUE) 및 적어도 하나의 D2D통신단말(DUE)에 대한 채널이득정보를 획득하는 단계(610), 기지국이 채널이득정보를 이용하여 이동통신단말(CUE)과 D2D통신단말(DUE) 간의 최적송신전력을 결정하는 단계(620), 기지국이 이동통신단말(CUE)과 자원을 공유하는 D2D통신단말(DUE)을 선택하고, 선택된 D2D통신단말(DUE)에 자원을 할당하는 단계(630)를 포함한다. D2D통신단말(DUE)는 D2D수신단말(DUE_R) 및 D2D 송신단말(DUE_T)을 포함한다. 획득하는 단계(610)과 결정하는 단계(620)는 전술한 바와 같다.
획득하는 단계(610)는 기지국이 CUE 및 DUE_T로부터 수신하는 파일럿 신호의 수신 세기를 이용하여 기지국과 CUE 사이의 채널이득 및 기지국과 DUE_T의 채널이득을 측정하는 단계(611) 및 기지국이 DUE_R이 파일럿 신호를 수신하여 측정하는 CUE와 DUE_R 사이의 채널이득 및 DUE_T와 DUE_R 사이의 채널이득에 대한 정보를 수신하는 단계(612)를 포함한다.
결정하는 단계(620)는 기지국이 채널이득정보를 이용하여 적어도 하나의 CUE 중 CUE i와 적어도 하나의 DUE 중 DUE j가 동일자원을 공유하는 경우 CUE i와 DUE j의 전송률의 합이 최대가 되는 DUE j의 송신전력을 최적송신전력으로 결정한다.
할당하는 단계(630)는 기지국이 CUE i에 자원을 할당하는 단계(631), 기지국이 결정된 최적송신전력을 사용하는 DUE 중 CUE i와 전송률의 합이 최대가 되는 DUE j를 선택하는 단계(632) 및 기지국이 DUE j에 대한 최적송신전력 및 CUE i에 할당된 자원정보를 포함하는 제어신호를 하향링크를 통해 선택된 DUE j에 전송하는 단계(633)를 포함한다. 할당하는 단계(630)에서 전술한 최적송신전력에 대한 정보가 저장된 테이블을 사용한다.
기지국은 610 및 620 단계를 통해 각 DUE가 임의의 CUE와 동일자원을 공유 시 사용할 수 있는 DUE 최적송신전력 테이블을 작성한다. 이후 기지국은 DUE_T가 사용할 송신전력을 결정하고 DUE에게 주파수 자원을 할당하는 단계(630)를 수행한다.
기지국은 종래의 방식에 따라 CUE들에게 자원을 할당한다(631). 기지국은 자원을 할당받은 CUE와 동일자원을 공유할 수 있는 각 DUE의 DUE_T들이 사용가능한 송신전력을 앞서 생성한 DUE 송신전력 테이블에서 찾고, 각 DUE들이 해당 송신전력을 사용하여 CUE와 동일자원을 공유했을 경우 달성 가능할 것으로 예측되는 CUE 및 DUE의 전송률 합이 가장 높은 DUE를 찾는다(632). 이후 기지국은 선택된 DUE에게 해당 CUE가 사용하는 자원을 공유하도록 자원을 할당하며, 이때 해당 DUE_T는 앞서 테이블에서 정의된 최적송신전력을 사용하도록 한다. 기지국은 결정된 DUE 송신전력 및 자원할당 정보를 포함한 제어신호를 하향링크 전송구간에서 단말들에게 전송함으로써 단말들에 대한 제어를 수행한다(633).
도 6은 D2D 통신시스템(100)의 구성을 도시한 블록도의 예이다. 본 발명에 따른 D2D 통신시스템(100)은 기지국이 제공하는 이동통신망 자원을 이용하여 통신을 수행하는 적어도 하나의 이동통신단말(CUE, 110), D2D송신단말(DUE_T, 120) 및 D2D수신단말(DUE_R, 130)을 포함하는 적어도 하나의 D2D통신단말(DUE, 120 및 130) 및 기지국 커버리지에 위치하는 이동통신단말(110) 및 D2D통신단말(120 및 130)에 대한 채널이득정보를 이용하여 하나 이상의 D2D통신단말(DUE) 중 이동통신단말(110)과 자원을 공유하는 공유 D2D통신단말(DUE_O)을 결정하고, 공유 D2D통신단말(DUE_O)에 대한 송신전력 및 자원할당을 제어하는 기지국(140)을 포함한다.
본 발명의 D2D 통신시스템(100)은 기지국이 제공하는 이동통신망 자원을 이용하여 DUE_T(120) 및 DUE_R(130) 사이의 직접 통신을 수행한다. CUE(110)은 기지국(140)으로부터 파일럿 신호 제어 신호 등을 수신하는 수신부(111) 및 기지국으로 파일럿 신호를 송신하는 송신부(112)를 포함한다. DUE_T(120)는 기지국으로부터 제어신호를 수신하는 수신부(121) 및 파일럿 신호를 기지국에 송신하는 송신부(122)를 포함한다. 또한 DUE_T(120)의 송신부(122)는 D2D 통신에서 데이터를 DUE_R(130)로 직접 송신한다.
DUE_R(130)은 기지국의 제어신호, CUE의 파일럿 신호, DUE_T의 파일럿 신호, DUE_T의 데이터를 수신하는 수신부(131) 및 자신이 연산한 채널이득을 포함하는 제어신호를 기지국에 전달하는 송신부(132)를 포함한다.
또한 DUE_R(130)은 CUE 및 DUE_T로부터 수신하는 파일럿 신호의 수신 세기를 이용하여 CUE와 DUE_R 사이의 채널이득 및 DUE_T와 DUE_R 사이의 채널이득을 측정하는 채널이득 측정부(133)를 더 포함한다.
단말에 대해 각각 수신부 및 송신부라고 표현하였으나, 이는 기능적인 구성을 구분하기 위한 것이며, 하나의 통신모듈을 통해 수행될 수 있다. 또한 DUE_R(130)의 채널이득 측정부(133)와 같이 채널이득을 연산하는 구성은 단말의 프로세서를 통해 구현될 수 있다.
기지국(140)은 단말의 신호를 수신하는 수신부(141), 수신부(141)를 통해 수신되는 CUE(110) 및 DUE_T(120)의 파일럿 신호의 수신 세기를 이용하여 기지국(140)과 CUE(110) 사이의 채널이득 및 기지국(140)과 DUE_T(120)의 채널이득을 측정하는 채널이득 측정부(142), 채널이득 측정부(142)에서 측정한 채널이득 및 수신부로부터 수신하는 DUE_R(130)에 대한 채널이득을 이용하여 CUE(110) 중 어느 하나와 DUE(120 및 130) 중 어느 하나가 자원을 공유하는 경우 CUE(110) 각각에 대한 DUE 각각의 최적송신전력을 결정하는 송신전력 결정부(143), 최적송신전력에 대한 정보를 저장하는 전력정보 저장부(144), CUE(110) 중 어느 하나인 CUE i에 자원이 할당된 경우, DUE 중에서 자원이 할당된 CUE i와 동일자원을 공유할 DUE j를 선택하는 DUE단말 선택부(145) 및 DUE단말 선택부에서 선택된 DUE j에 대하여 전력정보 저장부에 저장된 최적송신전력 및 CUE i에 할당된 자원정보를 포함하는 제어신호를 선택된 DUE j에 전송하는 송신부(146)를 포함한다.
송신전력 결정부(143)는 CUE 중 어느 하나와 DUE 중 어느 하나가 자원을 공유하는 경우 CUE 중 어느 하나와 DUE 중 어느 하나의 전송률의 합이 최대가 되는 송신전럭을 최적송신전력으로 결정한다. 전력정보 저장부(144)는 전술한 최적송신전력을 저장하는 테이블을 저장한다.
DUE단말 선택부(145)는 전력정보 저장부에 저장된 정보를 이용하여 DUE 중에서 CUE i와 전송률의 합이 최대가 되는 DUE j를 선택한다.
최종적으로 CUE i와 자원을 공유한 DUE j가 선택되면, 기지국은 CUE i에 할당된 자원을 DUE j에게도 할당하고, DUE j의 DUE_R에는 해당하는 최적송신전력으로 동작하도록 한다.
도 7은 D2D 통신시스템에서 D2D통신단말의 송신전력을 결정하고 자원을 할당하는 동작 절차를 설명하는 예이다.
기지국은 먼저 단말들에게 파일럿 신호를 전송하고, 각 단말을 자신과 기지국 사이의 채널 이득을 연산한다. 이때 CUE는 자신의 송신전력
Figure 112013002678898-pat00030
를 결정한다. CUE 및 DUE_T는 기지국에 파일럿 신호를 전송하면, 기지국은 기지국과 CUE 및 기지국과 DUE_T 사이의 채널 이득을 연산한다. 한편 DUE_R은 CUE 및 DUE_T가 전송하는 파일럿 신호를 수신하여 CUE와 DUE_R사이 및 DUE_T와 DUE_R 사이의 채널이득을 연산한다. 이후 CUE는 자신의 송신전력 정보
Figure 112013002678898-pat00031
를 포함하는 제어신호를 기지국에 전송하고, DUE_R은 자신이 연산한 채널이득 정보를 포함하는 제어신호를 기지국에 전송한다.
기지국은 수집한 채널이득 정보를 이용하여 특정 CUE i와 자원을 공유할 DUE를 선택하고, 해당 DUE에 송신전력정보 및 자원 정보를 포함하는 제어신호를 전송한다. 이를 통해 이후 DUE_T와 DUE_R 사이에 직접 통신이 수행된다.
만약 각각 별개의 기지국으로부터 제어를 받는 DUE_T와 DUE_R 간에 D2D 통신이 수행되는 경우라면, 각 기지국 사이에 필요한 정보를 교환하는 과정이 필요하다. 예컨대, 하나의 기지국이 통신 제어의 센터가 된다면, 센터가 되는 기지국(eNB_C)에 필요한 채널 이득 정보를 모두 전달한다. 이후 eNB_C는 최적전송전력 테이블을 생성하고, 특정 CUE와 자원을 공유하는 DUE를 선택하여 제어신호를 전달한다. 이를 위해서 eNB_C는 다른 기지국에 속하는 단말들에 대한 정보도 전달받아야 한다. 또한 다른 기지국에 속하는 단말을 특정 CUE와 자원을 공유할 DUE로 선택하는 경우 선택된 DUE를 제어하기 위한 신호를 다른 기지국을 경유하여 전달해야 할 것이다. 이러한 과정을 거친다면 별개의 기지국으로부터 제어를 받는 단말 간에도 직접 통신이 가능하다.
본 발명에 대한 성능을 평가하기 위하여 C 언어 기반의 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션은 LTE-A 네트워크를 고려하였으며 단말의 전이중 통신을 지원하기 위해 TDD(Time Division Duplex) 모델로 수행하였다. Micro-urban 경로손실 모델 및 쉐도잉을 고려하였으며, 채널품질에 따른 단말의 전송률을 계산하기 위해 MCS(Modulation and Coding Scheme) 테이블을 사용하였다. D2D 통신단말 쌍을 이루는 단말들 사이의 거리를 10m, 100m 및 1000m로 변화시키며 시뮬레이션을 수행하였다. 실험에서 본 발명과 비교하기 위한 종래기법은 전술한 Janis가 제안한 언더레이 방식을 사용하였다.
도 8은 종래기법과 본 발명에 따른 기법을 사용하는 단말의 평균 처리량을 비교한 실험 결과 그래프이다.
도 8(a)는 CUE 단말의 평균 처리량에 관한 것으로, D2D 단말 쌍(DUE)의 개수가 늘어나거나 D2D 단말 쌍(DUE)의 거리가 멀어질수록 처리량이 높아진다. 종래기법은 고정된 SINR 알고리즘으로 송신전력을 결정하기 때문에 CUE 상향 신호의 SINR이 13dB 이상으로 유지되나, 본 발명은 그와 같은 제한이 없기 때문에 D2D 단말 쌍의 개수가 10개인 경우 CUE 단말의 처리량이 종래 기술에 비하여 10% 가량 향상되었다.
도 8(b)는 DUE 단말의 평균 처리량에 관한 것이다. D2D 단말 쌍(DUE)의 개수가 증가할수록 전제 자원을 분할하기 때문에 처리량은 낮아진다. 종래기법은 DUE와 eNB 사이에 보다 간섭이 적도록 송신전력을 제어하는 방식이고, 본 발명은 SINR 값에 따라 전송 전력을 결정하는 방식이기 때문에 본 발명의 방식이 종래기법에 비하여 DUE 단말의 평균 처리량이 높다.
도 9는 동일무선자원을 사용하는 이동통신단말과 D2D통신단말에 대하여 종래기법과 본 발명에 따른 기법을 적용한 수율(sum-rate)을 비교한 실험 결과 그래프이다. 도 9는 CUE 및 DUE에 대한 수율을 합산한 그래프이다.
셀 내의 D2D 통신 쌍의 수가 30 쌍이고 CUE의 수가 30 대 일 때, D2D 단말 쌍 간의 거리가 10m 및 100m 인 경우에 대해 본 발명에서 제안한 방법의 CUE 단말 당 수율은 기존방법에 비하여 17kbps 정도 낮은 수율을 제공한다. 그러나 본 발명 방법은 DUE 단말 당 수율 측면에서 기존방법에 비해 130kbps 정도의 수율 향상을 보인다. 결과적으로 제안방법은 기존방법에 비해 CUE 및 DUE의 전송률 합을 향상시킴으로써 주어진 주파수 자원을 더 효율적으로 사용할 수 있다.
도 10은 종래기법과 본 발명에 따른 기법을 사용하는 이동통신단말과 D2D통신단말의 처리량 분포(distribution)를 비교한 그래프이다.
도 10(a)는 CUE에 대한 처리량 분포이다. 종래 기법에 따른 CUE의 최소 처리량은 대략 100kbps이다. 이는 종래 기법에서는 CUE의 상향 신호에 대한 최소 요구 값(13dB)을 보장하기 때문이다. 이에 반하여 본 발명에서 제안한 방법은 최소 요구 값이라는 제한 조건이 없이 때문에 CUE 당 최소 처리량은 대략 80kbps이다. 그러나 3GPP 표준(3GPP TS 36.213 V10.5.0, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures." 참조)에 따른 전력 제어 알고리즘을 따르자면 모든 CUE가 eNB와 통신하는 것을 보장되어야 한다. 본 발명에서 제안한 방법 경우 표준과 같이 모든 CUE가 eNB와 통신하는 것을 보장한다.
도 10(b)는 DUE에 대한 처리량 분포이다. 종래기법에 따르면 D2D 단말 쌍의 거리가 10m 및 100m 일때 각각 200~650kbps 및 100~520kbps의 범위를 갖고, 본 발명에서 제안한 방법의 경우 D2D 단말 쌍의 거리가 10m 및 100m 일때 각각 720~850kbps 및 560~660kbps의 범위를 갖는다. 이는 종래 기법이 DUE와 eNB 사이의 간섭만을 고려하여 송신전력을 결정하기 때문에 eNB 근처에 있는 DUE 경우 낮은 전송 전력을 사용하여 상대적으로 eNB로부터 먼 거리에 위치한 DUE보다 낮은 처리량을 갖기 때문이다. 이에 반하여 본 발명에 따르는 경우 각 DUE에 대하여 최대 전송전력을 사용하기 때문에 종래 기법에 비하여 전체적인 효율이 높다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
100 : D2D 통신시스템 110 : 이동통신단말(CUE)
111 : CUE의 수신부 112 : CUE의 송신부
120 : D2D 송신단말(DUE_T) 121 : DUE_T의 수신부
122 : DUE_T의 송신부 130 : D2D 수신단말(DUE_R)
131 : DUE_R의 수신부 132 : DUE_R의 송신부
133 : 채널이득 측정부 140 : 기지국
141 : 수신부 142 : 채널이득 측정부
143 : 송신전력 결정부 144 : 전력정보 저장부
145 : DUE단말 선택부 146 : 송신부

Claims (16)

  1. 이동통신망을 이용한 D2D 통신을 위한 통신단말의 송신전력정보 결정방법에 있어서,
    기지국이 자신의 커버리지에 위치하는 이동통신단말(CUE) 및 D2D통신단말(DUE)에 대한 채널이득정보를 획득하는 단계; 및
    상기 기지국이 상기 채널이득정보를 이용하여 상기 D2D통신단말(DUE)의 송신전력을 결정하는 단계를 포함하되, 상기 D2D통신단말(DUE)는 D2D수신단말(DUE_R) 및 D2D 송신단말(DUE_T)을 포함하고,
    상기 결정하는 단계는 상기 기지국이 상기 채널이득정보를 이용하여 상기 CUE와 상기 DUE가 동일자원을 사용하는 경우 상기 CUE와 상기 DUE 각각의 전송률을 예측하는 단계; 및 상기 동일자원을 사용하는 상기 CUE와 상기 DUE의 전송률의 합이 최대가 되는 상기 DUE의 송신전력을 결정하는 단계를 포함하는 D2D 통신을 위한 통신단말의 송신전력정보 결정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는
    상기 기지국이 상기 기지국과 상기 CUE 사이 및 상기 기지국과 상기 DUE 사이의 제1 채널이득정보를 획득하는 단계; 및
    상기 기지국이 상기 CUE와 상기 DUE_R 사이의 채널이득정보 및 상기 DUE_T와 상기 DUE_R 사이의 제2 채널이득정보를 획득하는 단계를 포함하는 D2D 통신을 위한 통신단말의 송신전력정보 결정방법.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 채널이득 정보를 획득하는 단계는
    상기 DUE_R이 상기 CUE 및 상기 DUE_T에서 전송하는 파일럿 신호를 수신하는 단계;
    상기 DUE_R이 상기 수신한 파일럿 신호를 이용하여 상기 CUE와 상기 DUE_R 사이의 채널이득(
    Figure 112013002678898-pat00032
    ) 및 상기 DUE_T와 상기 DUE_R 사이의 채널이득(
    Figure 112013002678898-pat00033
    )을 측정하는 단계; 및
    상기 DUE_R가 상기
    Figure 112013002678898-pat00034
    및 상기
    Figure 112013002678898-pat00035
    에 대한 정보를 포함하는 상향링크 제어신호를 상기 기지국에 전송하는 단계를 포함하는 D2D 통신을 위한 통신단말의 송신전력정보 결정방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 예측하는 단계에서 상기 기지국은 아래의 식을 이용하여 송신전력
    Figure 112014035153332-pat00036
    를 사용하는 CUE i에 대한 전송률(
    Figure 112014035153332-pat00037
    ) 및 송신전력
    Figure 112014035153332-pat00038
    를 사용하는 DUE_T를 포함하는 DUE j에 대한 전송률(
    Figure 112014035153332-pat00039
    )을 예측하는 D2D 통신을 위한 통신단말의 송신전력정보 결정방법.
    Figure 112014035153332-pat00040
    ,
    Figure 112014035153332-pat00041

    (여기서,
    Figure 112014035153332-pat00042
    는 CUE의 송신전력,
    Figure 112014035153332-pat00043
    는 기지국과 CUE 사이의 채널이득,
    Figure 112014035153332-pat00044
    는 DUE_T의 송신전력,
    Figure 112014035153332-pat00045
    는 기지국과 DUE_T 사이의 채널이득,
    Figure 112014035153332-pat00046
    는 기지국과 DUE_R 사이의 채널이득정보,
    Figure 112014035153332-pat00047
    는 DUE_T와 DUE_R 사이의 채널이득정보, B는 단말이 할당받은 주파수 대역폭, N 0는 잡음, i는 CUE의 일련번호, j는 DUE_T의 일련번호임)
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전송률의 합이 최대가 되는 상기 DUE의 송신전력을 결정하는 단계에서 상기 기지국은 상기 CUE와 동일 자원을 사용하는 상기 DUE_T의 송신 전력을 아래의 식을 이용하여 상기 CUE i와 상기 DUE j의 전송률의 합을 구하고, 상기 합이 최대가 되는 송신전력(
    Figure 112014082738894-pat00048
    )으로 결정하는 D2D 통신을 위한 통신단말의 송신전력정보 결정방법.
    Figure 112014082738894-pat00049
  8. 이동통신망을 이용한 D2D 통신을 위한 통신단말의 자원할당방법에 있어서,
    기지국이 자신의 커버리지에 위치하는 적어도 하나의 이동통신단말(CUE) 및 적어도 하나의 D2D통신단말(DUE)에 대한 채널이득정보를 획득하는 단계;
    상기 기지국이 상기 채널이득정보를 이용하여 상기 D2D통신단말(DUE)의 송신전력을 결정하는 단계; 및
    상기 기지국이 상기 이동통신단말(CUE)과 자원을 공유하는 D2D통신단말(DUE)을 선택하고, 상기 선택된 D2D통신단말(DUE)에 자원을 할당하는 단계를 포함하되, 상기 D2D통신단말(DUE)는 D2D수신단말(DUE_R) 및 D2D 송신단말(DUE_T)을 포함하되,
    상기 결정하는 단계는 상기 기지국이 상기 채널이득정보를 이용하여 상기 적어도 하나의 CUE 중 CUE i와 상기 적어도 하나의 DUE 중 DUE j가 동일자원을 공유하는 경우 상기 CUE i와 상기 DUE j의 전송률의 합이 최대가 되는 상기 DUE j의 송신전력을 상기 DUE_T의 송신전력으로 결정하는 D2D 통신을 위한 통신단말의 자원할당방법.
    (여기서, i는 CUE의 번호이고, j는 DUE의 번호이며, i 및 j는 자연수임)
  9. 제8항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는
    상기 기지국이 상기 CUE 및 상기 DUE_T로부터 수신하는 파일럿 신호의 수신 세기를 이용하여 상기 기지국과 상기 CUE 사이의 채널이득 및 상기 기지국과 상기 DUE_T의 채널이득을 측정하는 단계; 및
    상기 기지국이 상기 DUE_R이 상기 파일럿 신호를 수신하여 측정하는 상기 CUE와 상기 DUE_R 사이의 채널이득 및 상기 DUE_T와 상기 DUE_R 사이의 채널이득에 대한 정보를 수신하는 단계를 포함하는 D2D 통신을 위한 통신단말의 자원할당방법.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 할당하는 단계는
    상기 기지국이 상기 적어도 하나의 CUE 중 하나인 CUE i에 자원을 할당하는 단계;
    상기 기지국이 상기 결정된 송신전력을 사용하는 DUE 중 상기 CUE i와 전송률의 합이 최대가 되는 DUE j를 선택하는 단계; 및
    상기 기지국이 상기 DUE j에 대한 송신전력 및 상기 CUE i에 할당된 자원정보를 포함하는 제어신호를 하향링크를 통해 상기 선택된 DUE j에 전송하는 단계를 포함하는 D2D 통신을 위한 통신단말의 자원할당방법.
  12. 이동통신망을 이용한 D2D 통신시스템에 있어서,
    기지국이 제공하는 이동통신망 자원을 이용하여 통신을 수행하는 적어도 하나의 이동통신단말(CUE);
    D2D 송신단말(DUE_T) 및 D2D수신단말(DUE_R)을 포함하고, 상기 기지국이 제공하는 이동통신망 자원을 이용하여 상기 DUE_T 및 상기 DUE_R 사이의 통신을 수행하는 적어도 하나의 D2D통신단말(DUE); 및
    기지국 커버리지에 위치하는 상기 이동통신단말(CUE) 및 상기 D2D통신단말(DUE)에 대한 채널이득정보를 이용하여 상기 D2D통신단말(DUE) 중 상기 이동통신단말(CUE)과 자원을 공유하는 공유 D2D통신단말(DUE_O)을 결정하고, 상기 DUE_O에 대한 송신전력 및 자원할당을 제어하는 기지국을 포함하는 D2D 통신시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 DUE_R은
    상기 CUE 및 상기 DUE_T로부터 수신하는 파일럿 신호의 수신 세기를 이용하여 상기 CUE와 상기 DUE_R 사이의 채널이득 및 상기 DUE_T와 상기 DUE_R 사이의 채널이득을 측정하는 채널이득 측정부; 및
    상기 CUE와 상기 DUE_R 사이의 채널이득 및 상기 DUE_T와 상기 DUE_R 사이의 채널이득을 상기 기지국에 송신하는 송신부를 포함하는 D2D 통신시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 기지국은
    단말의 신호를 수신하는 수신부;
    상기 수신부를 통해 수신되는 상기 CUE 및 상기 DUE_T의 파일럿 신호의 수신 세기를 이용하여 상기 기지국과 상기 CUE 사이의 채널이득 및 상기 기지국과 상기 DUE_T의 채널이득을 측정하는 채널이득 측정부;
    상기 채널이득 측정부에서 측정한 채널이득 및 상기 수신부로부터 수신하는 상기 DUE_R에 대한 채널이득을 이용하여 상기 CUE 중 어느 하나와 상기 DUE 중 어느 하나가 자원을 공유하는 경우 상기 CUE 각각에 대한 상기 DUE 각각의 송신전력을 결정하는 송신전력 결정부;
    상기 송신전력에 대한 정보를 저장하는 전력정보 저장부;
    상기 CUE 중 어느 하나인 CUE i에 자원이 할당된 경우, 상기 DUE 중에서 상기 자원이 할당된 CUE i와 동일자원을 공유할 DUE j를 선택하는 DUE단말 선택부; 및
    상기 DUE단말 선택부에서 선택된 DUE j에 대하여 상기 전력정보 저장부에 저장된 송신전력 및 상기 CUE i에 할당된 자원정보를 포함하는 제어신호를 상기 선택된 DUE j에 전송하는 송신부를 포함하는 D2D 통신시스템.
    (여기서, i는 CUE의 번호이고, j는 DUE의 번호이며, i 및 j는 자연수임)
  15. 제14항에 있어서,
    상기 송신전력 결정부는
    상기 CUE 중 어느 하나와 상기 DUE 중 어느 하나가 자원을 공유하는 경우 상기 CUE 중 어느 하나와 상기 DUE 중 어느 하나의 전송률의 합이 최대가 되는 송신전력을 상기 송신전력으로 결정하는 D2D 통신시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 DUE단말 선택부는
    상기 전력정보 저장부에 저장된 정보를 이용하여 상기 DUE 중에서 상기 CUE i와 전송률의 합이 최대가 되는 DUE j를 선택하는 D2D 통신시스템.
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