KR101568081B1 - Method of resource allocation for Device-to Device communication in cellular system and apparatus thereof - Google Patents

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KR101568081B1 KR1020140029048A KR20140029048A KR101568081B1 KR 101568081 B1 KR101568081 B1 KR 101568081B1 KR 1020140029048 A KR1020140029048 A KR 1020140029048A KR 20140029048 A KR20140029048 A KR 20140029048A KR 101568081 B1 KR101568081 B1 KR 101568081B1
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Abstract

본 발명은 셀룰러 시스템에서의 D2D 통신을 위한 자원 할당 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 기지국과, 상기 기지국이 관할하는 셀 내에 존재하는 복수의 셀룰러 단말 및 복수의 D2D 단말쌍을 포함하는 셀룰러 시스템 내에서 상기 기지국을 이용한 각 단말의 자원 할당 방법에 있어서, 임의의 D2D 단말쌍에 대하여 상기 셀룰러 단말에 의한 SINR(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio) 값의 누적분포함수를 기 설정된 SINR의 목표값을 이용하여 연산하는 단계와, 상기 복수의 셀룰러 단말 중에서 상기 누적분포함수에 상기 목표값을 대입한 결과 값이 가장 최소인 셀룰러 단말을 선택하는 단계, 및 상기 선택된 셀룰러 단말에 대해 상기 임의의 D2D 단말쌍의 주파수 자원을 할당하여 주파수 자원을 공유하는 단계를 포함하는 셀룰러 시스템에서의 자원 할당 방법을 제공한다.
상기 셀룰러 시스템에서의 D2D 통신을 위한 자원 할당 방법 및 그 장치에 따르면, 단말 간 직접통신을 지원하는 셀룰러 시스템에서 D2D 링크가 셀룰러 링크와 효과적으로 주파수 자원을 공유할 수 있도록 하고 이와 동시에 각 단말 간의 간섭의 영향을 최소화하는 자원 할당 기술을 제공할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a resource allocation method and apparatus for D2D communication in a cellular system. According to the present invention, there is provided a resource allocation method of each terminal using the base station in a cellular system including a base station and a plurality of cellular terminals and a plurality of D2D terminal pairs existing in a cell over which the base station is controlled, Calculating a cumulative distribution function of a signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) value by the cellular terminal using a target value of a predetermined SINR for a terminal pair; Selecting a cellular terminal having a minimum result value obtained by substituting the target value into a distribution function, and sharing frequency resources by allocating frequency resources of the arbitrary D2D terminal pair to the selected cellular terminal A method of allocating resources in a cellular system is provided.
According to the resource allocation method and apparatus for D2D communication in the cellular system, in a cellular system supporting direct communication between terminals, a D2D link can effectively share frequency resources with a cellular link, and at the same time, There is an advantage that a resource allocation technique that minimizes the influence can be provided.

Description

셀룰러 시스템에서의 D2D 통신을 위한 자원 할당 방법 및 그 장치{Method of resource allocation for Device-to Device communication in cellular system and apparatus thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a resource allocation method and apparatus for D2D communication in a cellular system,

본 발명은 셀룰러 시스템에서의 D2D 통신을 위한 자원 할당 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단말 간 직접통신(D2D 통신;Device-to-Device)을 지원하는 셀룰러 시스템에서 D2D 링크가 셀룰러 링크와 효과적으로 주파수 자원을 공유할 수 있는 셀룰러 시스템에서의 D2D 통신을 위한 자원 할당 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a resource allocation method and apparatus for D2D communication in a cellular system, and more particularly, to a method and apparatus for allocating resources for a D2D communication in a cellular system, in a cellular system supporting direct communication (D2D communication; And more particularly, to a resource allocation method and apparatus for D2D communication in a cellular system capable of effectively sharing frequency resources.

최근 셀룰러 시스템에서 단말 간 직접통신(Device-to-Device 통신: D2D 통신)에 대한 연구 개발 및 표준화가 진행 중에 있다. 단말 간 직접 통신은 서로 근접한 단말들이 기지국 등의 인프라를 거치지 않고 직접 통신하도록 함으로써 근접성 기반의 신규 서비스를 가능하게 하고, 동시에 셀룰러 시스템의 주파수 효율을 향상시킬 수 있는 방법이다. 주파수 효율 향상을 위해 D2D 링크는 셀룰러 링크와 기존의 셀룰러 주파수 자원을 공유할 필요가 있다. 따라서 D2D 링크와 셀룰러 링크 간에 상호 간섭이 발생할 수 있고 이를 적절히 제어할 수 있는 자원할당 기술이 필요하다. In recent years, research and development and standardization of direct-to-terminal communication (device-to-device communication: D2D communication) in the cellular system are underway. Direct communication between terminals enables proximity-based new services by allowing terminals close to each other to communicate directly without going through an infrastructure of a base station and the like, and at the same time, it is a method for improving the frequency efficiency of a cellular system. To improve frequency efficiency, the D2D link needs to share existing cellular frequency resources with the cellular link. Therefore, mutual interference between the D2D link and the cellular link may occur, and a resource allocation technique capable of properly controlling the D2D link and the cellular link is needed.

D2D 통신이란 지리적으로 서로 근접한 단말들이 기지국 또는 AP(Access Point)와 같은 기존 인프라를 거치지 않고, 직접적으로 정보를 주고받는 기술을 의미한다. D2D 통신 기술은 비면허 대역(Unlicensed Band)을 이용하는 기술과 면허대역(Lisensed Band)을 이용하는 기술로 분류할 수 있다. 비면허 대역을 이용한 대표적인 기술로는 Wi-Fi Direct, Bluetooth, ZigBee 등이 있으며, 이미 상용화가 이루어져 이를 이용한 다양한 제품들이 출시되고 있다. 하지만 비면허 대역은 간섭 측면이나 서비스 측면에서 제어가 어려워 서비스 품질의 보장에 대한 한계가 존재하며, 전송 범위 또한 한정적이라는 문제점을 가진다.D2D communication refers to a technology in which terminals close to each other in geographical proximity directly exchange information without going through an existing infrastructure such as a base station or an access point (AP). The D2D communication technology can be classified into the technology using the unlicensed band and the technology using the licensed band. Wi-Fi Direct, Bluetooth and ZigBee are examples of technologies that use the license-exempt band, and various products using the Wi-Fi Direct, Bluetooth, and ZigBee have already been commercialized. However, the license-exempt bandwidth is limited in terms of interference and service, so there is a limit to the guarantee of service quality, and the transmission range is also limited.

비면허 대역 D2D 통신 기술의 한계를 극복하기 위해, 면허 대역을 사용하는 셀룰러 시스템에서 D2D 통신 기술의 필요성이 대두되었다. 셀룰러 시스템에서 상호 근접한 거리의 단말들이 D2D 통신을 함으로써 기지국의 부하를 분산시킬 수 있으며, 기지국보다 가까운 거리를 전송함으로써 단말의 전력 소모를 줄일 수 있고 전송지연(Latency) 또한 줄일 수 있다. 전체 시스템 관점에서는 기존의 셀룰러 단말과 D2D 단말이 동일한 주파수를 공유하여 공간적으로 주파수를 재사용함으로써 주파수 이용 효율을 향상시키는 효과가 있다.In order to overcome the limitations of license-exempt D2D communication technology, the need for D2D communication technology in cellular systems using licensed bands has emerged. In the cellular system, the terminals located close to each other can distribute the load of the base station by performing D2D communication. By transmitting the distance closer to the base station, the power consumption of the terminal can be reduced and the latency can be reduced. From the viewpoint of the whole system, the existing cellular terminal and the D2D terminal share the same frequency, and the frequency utilization efficiency is improved by spatially reusing the frequency.

퀄컴(Qualcomm)사에서 독자 개발한 D2D 통신 기술인 FlashLinQ를 2011년 2월 MWC(Mobile Wireless Congress)에서 시연한 것을 시발점으로, 셀룰러 기반 D2D 통신 기술에 대한 관심이 증폭되기 시작하였다. IEEE 802.16에서는 GRIDMAN(Greater Reliability In Disrupted Metropolitan Area Networks)이라는 명칭 하에 이미 2009년 6월부터 재난 통신용 D2D 기술에 대한 표준화가 진행 중에 있다. 최근에는 이동통신 표준화 단체인 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 LTE-Advanced release 12 표준 기술의 하나로 LTE ProSe(Proximity-based Services)라 불리는 D2D 통신 기술에 대한 표준화 및 기술 개발이 진행 중에 있다.Interest in cellular-based D2D communication technology began to be amplified with the launch of FlashLinQ, a proprietary D2D communication technology developed by Qualcomm in February 2011, at the Mobile Wireless Congress (MWC). In the IEEE 802.16, standardization of D2D technology for disaster communication has been underway since June 2009 under the name of GRIDMAN (Greater Reliability In Dis- tance Metropolitan Area Networks). Recently, standardization and technology development of D2D communication technology called LTE ProSe (Proximity-based Services) as one of the LTE-Advanced release 12 standard technologies in the 3rd Generation Partnership Project (3GPP), a mobile communication standardization group, is underway.

도 1은 일반적인 셀룰러 기반의 D2D 통신 절차의 개념도이다. 도 1을 참조하면, 셀룰러 시스템 내에는 기지국, 셀룰러 단말, 그리고 D2D 통신을 수행하는 단말들이 존재한다. 셀룰러 기반의 D2D 통신 절차는 크게 단말 탐색, 링크 생성, 데이터 전송의 세 단계로 구분할 수 있다. 본 발명에서 다루고자 하는 주요 내용은 데이터 전송 단계에 해당된다. 1 is a conceptual diagram of a general cellular based D2D communication procedure. Referring to FIG. 1, a base station, a cellular terminal, and terminals performing D2D communication exist in a cellular system. Cellular-based D2D communication procedures can be divided into three stages: terminal search, link generation, and data transmission. The main content to be dealt with in the present invention corresponds to the data transfer step.

데이터 전송 단계는 D2D 통신을 원하는 단말들 간에 링크가 형성된 후에 실질적인 통신이 이루어지는 단계로서, D2D 통신의 성능을 결정하는 가장 중요한 요소이다. D2D 링크를 통한 데이터 전송을 위해서는 주파수 자원할당이 필요하고 주파수 이용 효율 향상을 위해 기존의 셀룰러 자원을 공유할 필요가 있다. 여기서 D2D 링크와 셀룰러 링크 간에는 간섭 문제가 발생하지만 기지국이 셀룰러 링크뿐만 아니라 D2D 링크의 자원할당에 관여함으로써 간섭을 제어할 수 있다.The data transmission step is a step in which substantial communication is established after a link is established between terminals desiring D2D communication, and is the most important factor determining the performance of D2D communication. In order to transmit data through the D2D link, frequency resource allocation is required and it is necessary to share existing cellular resources in order to improve frequency utilization efficiency. Here, an interference problem occurs between the D2D link and the cellular link, but the interference can be controlled by the base station participating in the resource allocation of the D2D link as well as the cellular link.

도 2는 셀룰러 시스템 내에서 D2D 링크가 셀룰러 상향링크 자원을 공유하는 경우 간섭 시나리오를 나타낸다. 도 2에는 셀룰러 시스템 내에서, 기지국과 이 기지국이 관할하는 셀 내의 셀룰러 단말, 그리고 복수의 D2D 단말쌍이 도시되어 있다. D2D 단말쌍은 D2D 송신단말 및 D2D 수신단말이 서로 페어(pair)를 형성한 것으로서 도 2의 경우는 두 D2D 단말쌍(D2D Pair 1, D2D Pair 2)이 존재하는 예이다. 이러한 도 2를 참조하면, D2D 링크가 셀룰러 상향링크 자원을 공유하는 경우, 셀룰러 링크가 D2D 링크에 주는 간섭, D2D 링크가 기지국에 주는 간섭, 그리고 D2D 링크 상호 간의 간섭이 부가적으로 발생하는 것을 알 수 있다.Figure 2 illustrates an interference scenario when a D2D link shares cellular uplink resources within a cellular system. FIG. 2 shows a base station, a cellular terminal in a cell to which the base station manages, and a plurality of D2D terminal pairs in a cellular system. The D2D terminal pair is an example in which the D2D transmitting terminal and the D2D receiving terminal form a pair, and in the case of FIG. 2, there are two D2D terminal pairs (D2D Pair 1 and D2D Pair 2). Referring to FIG. 2, when the D2D link shares cellular uplink resources, it is known that the interference caused by the cellular link to the D2D link, the interference caused by the D2D link to the base station, and the interference between the D2D links are additionally generated .

일반적으로 단말 근접성 기반의 D2D 통신은 셀룰러 통신에 비해 낮은 송신전력을 사용하기 때문에 D2D 링크가 셀룰러 링크에 주는 간섭의 영향은 상대적으로 적고, 또한 D2D 링크의 전력제어를 통해 제어가 가능하다. 따라서, 세 가지 간섭 중에서 D2D 링크 상호 간의 간섭은 동일한 자원을 사용하는 D2D 링크에 제한을 둠으로써 제어할 수 있다.Generally, since the D2D communication based on the terminal proximity uses a lower transmission power than the cellular communication, the influence of the interference caused by the D2D link on the cellular link is relatively small and the D2D link can be controlled through the power control of the D2D link. Thus, among the three interferences, interference between D2D links can be controlled by restricting the D2D link using the same resource.

반면, 셀룰러 링크가 D2D 링크에 주는 간섭의 영향은 D2D 링크 자체적으로 제어가 어려우며 협력적인 자원할당을 통해 가능하다. 따라서 셀룰러 링크와 D2D 링크에 대한 자원할당의 핵심은 셀룰러 링크가 D2D 링크에 미치는 간섭의 영향을 최소화하면서 동시에 주파수 재사용을 최대화하는 것이라 할 수 있다.On the other hand, the influence of the interference that the cellular link has on the D2D link is difficult to control by the D2D link itself and it is possible through the cooperative resource allocation. Thus, the key to resource allocation for cellular links and D2D links is to maximize frequency reuse while minimizing the impact of cellular links on the D2D link.

셀룰러 링크와 D2D 링크의 자원할당을 위해 가장 쉬운 접근 방법은 기지국이 각 링크의 채널상태뿐만 아니라 상호 간 간섭 링크의 채널상태에 대한 정보를 수집하여 이를 기반으로 자원할당을 하는 것이다. 이러한 방법은 간섭의 영향을 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있지만 채널정보를 측정하고 수집하기 위한 복잡도와 시그널링 오버헤드(Signaling Overhead)가 증가할 뿐만 아니라, 자원할당 알고리즘 또한 복잡한 최적화 문제를 풀어야 하므로 바람직하지 않다. 더욱이, 고속으로 변하는 시변 채널의 경우는 정확한 채널정보를 얻기 어렵다.The easiest approach for resource allocation of cellular links and D2D links is to collect information on the channel status of each link as well as the channel status of each link, and allocate resources based on this information. Although this method has an advantage of accurately measuring the influence of interference, not only the complexity and signaling overhead for measuring and collecting channel information increase, but also a resource allocation algorithm is also required to solve a complicated optimization problem. not. Furthermore, in the case of a time-varying channel changing at high speed, it is difficult to obtain accurate channel information.

간섭의 영향을 측정하는 또 다른 방법은 기지국과 단말 등 노드 간의 거리정보를 이용하는 것이다. 거리정보는 GPS(Global Positioning System)를 장착한 단말이 추정한 위치정보로부터 추출하거나 또는 기지국과 단말 사이의 신호 세기 및 도래각(Angle of Arrival)을 측정하여 얻을 수 있다. 이러한 거리정보는 채널정보에 비해 상대적으로 쉽게 얻을 수 있고 시간에 따른 변화에도 덜 민감한 특성을 갖는다. Another way to measure the effect of interference is to use distance information between nodes such as base stations and terminals. The distance information can be obtained from the position information estimated by the terminal equipped with the Global Positioning System (GPS) or by measuring the signal strength and the angle of arrival between the base station and the terminal. The distance information is relatively easy to obtain compared with the channel information, and is less sensitive to changes over time.

기존에 제안된 거리정보를 이용한 자원할당 방법 중의 하나는 D2D 페어로부터 일정 거리 이상 떨어진 셀룰러 단말 중 하나를 임의로 선택하여 해당 D2D 링크와 셀룰러 링크가 자원을 공유하도록 하는 방법이다. 관련 논문은 H. Wang and X. Chu, "Distance-constrained resource-sharing criteria for device-to-device communications underlaying cellular networks", Electronics Letters, vol. 48, no. 9, pp. 528-530, Apr. 2012가 있다. 하지만 이 방법은 임의의 셀룰러 단말과 D2D 페어가 자원을 공유함에 따라 간섭을 최소화하지 못하는 문제점이 있다. 또한 다수의 D2D 페어가 동일한 셀룰러 자원을 공유하는 경우에 대한 해를 제시하지 못하는 한계성을 갖는다.One of the resource allocation methods using the previously proposed distance information is to arbitrarily select one of the cellular terminals located at a certain distance or more from the D2D pair so that the corresponding D2D link and the cellular link share resources. The related paper is H. Wang and X. Chu, "Distance-constrained resource-sharing criteria for device-to-device communications underlaying cellular networks", Electronics Letters, vol. 48, no. 9, pp. 528-530, Apr. There is 2012. However, this method has a problem in that interference can not be minimized due to the sharing of resources between any cellular terminal and a D2D pair. It also has the limitation of not being able to provide solutions for cases where multiple D2D pairs share the same cellular resources.

본 발명은 셀룰러 시스템에서 D2D 링크가 셀룰러 링크와 효과적으로 주파수 자원을 공유할 수 있는 셀룰러 시스템에서의 D2D 통신을 위한 자원 할당 방법 및 그 장치를 제공하는데 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a resource allocation method and apparatus for D2D communication in a cellular system in which a D2D link can effectively share frequency resources with a cellular link.

본 발명은, 기지국과, 상기 기지국이 관할하는 셀 내에 존재하는 복수의 셀룰러 단말 및 복수의 D2D 단말쌍을 포함하는 셀룰러 시스템 내에서 상기 기지국을 이용한 각 단말의 자원 할당 방법에 있어서, 임의의 D2D 단말쌍에 대하여 상기 셀룰러 단말에 의한 SINR(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio) 값의 누적분포함수를 기 설정된 SINR의 목표값을 이용하여 연산하는 단계와, 상기 복수의 셀룰러 단말 중에서 상기 누적분포함수에 상기 목표값을 대입한 결과 값이 가장 최소인 셀룰러 단말을 선택하는 단계, 및 상기 선택된 셀룰러 단말에 대해 상기 임의의 D2D 단말쌍의 주파수 자원을 할당하여 주파수 자원을 공유하는 단계를 포함하는 셀룰러 시스템에서의 자원 할당 방법을 제공한다.The present invention provides a resource allocation method of each terminal using the base station in a cellular system including a base station and a plurality of cellular terminals and a plurality of D2D terminal pairs existing in a cell controlled by the base station, Calculating a cumulative distribution function of a signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) value by the cellular terminal using a target value of a predetermined SINR for a pair of the plurality of cellular terminals, Selecting a cellular terminal having a minimum value of a result obtained by substituting the target value into a function; and allocating frequency resources of the arbitrary D2D terminal pair to the selected cellular terminal to share frequency resources. Provides a resource allocation method in the system.

또한, 상기 누적분포함수는 아래의 수학식으로 정의될 수 있다.Further, the cumulative distribution function can be defined by the following equation.

Figure 112014023966937-pat00001
Figure 112014023966937-pat00001

여기서,

Figure 112014023966937-pat00002
는 상기 목표값,
Figure 112014023966937-pat00003
는 상기 임의의 D2D 단말쌍을 구성하는 D2D 송신 단말과 D2D 수신 단말 간의 거리,
Figure 112014023966937-pat00004
는 상기 D2D 송신 단말의 송신전력,
Figure 112014023966937-pat00005
는 i번째 셀룰러 단말의 송신전력,
Figure 112014023966937-pat00006
는 상기 i번째 셀룰러 단말과 D2D 수신 단말 간의 거리,
Figure 112014023966937-pat00007
는 경로손실 계수,
Figure 112014023966937-pat00008
는 D2D 수신 단말에서의 잡음 신호의 전력을 나타낸다.here,
Figure 112014023966937-pat00002
The target value,
Figure 112014023966937-pat00003
Is the distance between the D2D transmitting terminal and the D2D receiving terminal constituting the arbitrary D2D terminal pair,
Figure 112014023966937-pat00004
Is the transmission power of the D2D transmitting terminal,
Figure 112014023966937-pat00005
Is the transmission power of the i < th > cellular terminal,
Figure 112014023966937-pat00006
Is the distance between the ith cellular terminal and the D2D receiving terminal,
Figure 112014023966937-pat00007
Is the path loss coefficient,
Figure 112014023966937-pat00008
Represents the power of the noise signal at the D2D receiving terminal.

또한, 다음의 다른 D2D 단말쌍에 대하여 상기 셀룰러 단말의 선택 시에는, 이전의 D2D 단말쌍에 대하여 기 선택된 셀룰러 단말을 배제하여 선택할 수 있다.Further, when selecting the cellular terminal for the next other D2D terminal pair, the cellular terminal previously selected for the previous D2D terminal pair can be excluded and selected.

그리고, 하나의 주파수 자원을 K(2 이상의 정수)개의 D2D 단말쌍이 공유하여 그룹을 형성한 경우, 상기 셀룰러 단말을 선택하는 단계는, 상기 K개의 D2D 단말쌍 각각에 대하여 상기 복수의 셀룰러 단말을 대상으로 상기 누적분포함수의 결과 값을 각각 연산한 다음, 상기 결과 값이 최소인 하나의 셀룰러 단말을 선택할 수 있다.In the case where one frequency resource is shared by K (two or more integer) D2D terminal pairs to form a group, the step of selecting the cellular terminal may include the step of selecting, for each of the K D2D terminal pairs, And then select one of the cellular terminals having the minimum value of the result.

또한, 하나의 주파수 자원을 K(2 이상의 정수)개의 D2D 단말쌍이 공유한 경우, 상기 셀룰러 단말을 선택하는 단계는, 모든 D2D 단말쌍에 대하여 동일한 셀룰러 단말을 대상으로 연산된 상기 누적분포함수의 결과 값에 대한 합산 값을, 상기 복수의 셀룰러 단말 각각을 대상으로 획득한 다음, 상기 합산 값이 최소인 하나의 셀룰러 단말을 선택할 수 있다.In a case where one frequency resource is shared by K (two or more integers) D2D terminal pairs, the step of selecting the cellular terminal includes a step of selecting a result of the cumulative distribution function calculated for the same cellular terminal for all D2D terminal pairs Value for each of the plurality of cellular terminals, and then selects one cellular terminal having the minimum value of the sum.

또한, 하나의 주파수 자원을 K(2 이상의 정수)개의 D2D 단말쌍이 공유한 경우, 상기 셀룰러 단말을 선택하는 단계는, 상기 K개의 D2D 단말쌍 각각에 대하여 상기 복수의 셀룰러 단말을 대상으로 상기 누적분포함수의 결과 값을 각각 연산한 다음, 상기 K개의 D2D 단말쌍 중에서 가장 최대의 결과 값이 도출된 하나의 D2D 단말쌍을 선택하고, 상기 선택한 하나의 D2D 단말쌍에 대하여 상기 복수의 셀룰러 단말을 대상으로 기 연산한 상기 누적분포함수의 결과 값 중에서 가장 최소의 값을 도출한 하나의 셀룰러 단말을 선택할 수 있다.In addition, when one frequency resource is shared by K (two or more integer) D2D terminal pairs, the step of selecting the cellular terminal may include the step of selecting, for each of the K D2D terminal pairs, And selects one D2D terminal pair from which the largest result value among the K D2D terminal pairs is derived, and for each of the selected one D2D terminal pair, the plurality of cellular terminals The selected one of the cellular terminals which has derived the smallest value among the result values of the cumulative distribution function computed by using the cumulative distribution function.

그리고, 본 발명은 기지국과, 상기 기지국이 관할하는 셀 내에 존재하는 복수의 셀룰러 단말 및 복수의 D2D 단말쌍을 포함하는 셀룰러 시스템 내에서 상기 기지국에 포함된 자원 할당 장치에 있어서, 임의의 D2D 단말쌍에 대하여 상기 셀룰러 단말에 의한 SINR(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio) 값의 누적분포함수를 기 설정된 SINR의 목표값을 이용하여 연산하는 누적분포함수 연산부와, 상기 복수의 셀룰러 단말 중에서 상기 누적분포함수에 상기 목표값을 대입한 결과 값이 가장 최소인 셀룰러 단말을 선택하는 셀룰러 단말 선택부, 및 상기 선택된 셀룰러 단말에 대해 상기 임의의 D2D 단말쌍의 주파수 자원을 할당하여 주파수 자원을 공유하는 자원 할당부를 포함하는 셀룰러 시스템에서의 자원 할당 장치를 제공한다.The present invention also provides a resource allocation apparatus included in the base station in a cellular system including a base station and a plurality of cellular terminals and a plurality of D2D terminal pairs existing in a cell over which the base station is controlled, A cumulative distribution function calculator for calculating a cumulative distribution function of a signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) value by the cellular terminal using a target value of a predetermined SINR for the plurality of cellular terminals; A cellular terminal selector for selecting a cellular terminal having a result value obtained by substituting the target value into a cumulative distribution function, and a frequency resource allocator for allocating frequency resources of the arbitrary D2D terminal pair to the selected cellular terminal And a resource allocation unit.

본 발명에 따른 셀룰러 시스템에서의 D2D 통신을 위한 자원 할당 방법 및 그 장치에 따르면, 단말 간 직접통신을 지원하는 셀룰러 시스템에서 D2D 링크가 셀룰러 링크와 효과적으로 주파수 자원을 공유할 수 있도록 하고 이와 동시에 각 단말 간의 간섭의 영향을 최소화하는 자원 할당 기술을 제공할 수 있는 이점이 있다.According to the method and apparatus for allocating resources for D2D communication in a cellular system according to the present invention, a D2D link can effectively share frequency resources with a cellular link in a cellular system supporting direct communication between terminals, There is an advantage in that a resource allocation technique that minimizes the influence of interference between users can be provided.

도 1은 일반적인 셀룰러 기반의 D2D 통신 절차의 개념도이다.
도 2는 셀룰러 시스템 내에서 D2D 링크가 셀룰러 상향링크 자원을 공유하는 경우 간섭 시나리오를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 시스템 모델의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 장치의 구성도이다.
도 5는 도 4를 이용한 자원 할당 방법의 흐름도이다.
도 6은 종래의 거리기반 자원할당 기법과 본 발명의 실시예에 따른 자원할당 기법을 적용한 경우 D2D 링크의 평균 outage 확률을 비교한 것이다. 1 is a conceptual diagram of a general cellular based D2D communication procedure.
Figure 2 illustrates an interference scenario when a D2D link shares cellular uplink resources within a cellular system.
3 is a configuration diagram of a cellular system model according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram of a resource allocation apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a resource allocation method using FIG.
FIG. 6 compares the average outage probability of a D2D link when a conventional distance-based resource allocation scheme and a resource allocation scheme according to an embodiment of the present invention are applied.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

본 발명은 셀룰러 시스템에서의 D2D 통신을 위한 자원 할당 방법 및 그 장치로서, 단말 간 직접통신(D2D 통신;Device-to-Device)을 지원하는 셀룰러 시스템에서 D2D 링크가 기존의 셀룰러 링크와 효과적으로 주파수 자원을 공유할 수 있도록 하고 각 단말 간의 간섭의 영향을 최소화할 수 있는 방법을 제시한다.The present invention relates to a resource allocation method and apparatus for D2D communication in a cellular system, and more particularly, to a method and apparatus for allocating resources for a D2D communication in a cellular system, in which a D2D link is effectively used for a cellular link supporting a D2D communication (Device- And to minimize the influence of interference between the terminals.

일반적으로 셀룰러 시스템에서 주파수 자원을 할당함에 있어 가장 먼저 고려되어야 할 것은 셀룰러 단말에 의한 셀룰러 링크와 D2D 페어(이하, D2D 단말쌍)에 의한 D2D 링크에 대한 자원 할당의 순서 문제이다. 자원 할당의 방식은 기지국이 셀룰러 링크에 자원을 먼저 할당한 다음 D2D 링크에 자원을 할당하는 방식과, 반대로 D2D 링크에 자원을 먼저 할당한 다음 셀룰러 링크에 자원을 할당하는 방식으로 구분된다. 이는 셀룰러 단말과 D2D 단말쌍의 서비스 우선순위에 따라 결정될 것이다.Generally, the first consideration in allocating frequency resources in a cellular system is the ordering of resource allocation for a cellular link by a cellular terminal and a D2D link by a D2D pair (hereinafter, D2D terminal pair). The method of resource allocation is classified into a method in which a base station first allocates resources to a cellular link and then allocates resources to a D2D link, and conversely allocates resources to a D2D link and then allocates resources to a cellular link. This will be determined according to the service priority of the cellular terminal and the D2D terminal pair.

이하의 본 발명의 실시예는 D2D 단말쌍에 자원을 먼저 할당한 이후 셀룰러 링크에 자원을 할당하는 방식을 고려한다. 이를 위해 본 실시예의 경우 셀룰러 시스템 내에서 D2D 링크에 먼저 할당된 주파수 자원을 임의의 셀룰러 링크와 공유하되 주파수 공유에 따른 간섭의 영항이 최소화될 수 있는 셀룰러 링크를 효과적으로 선택할 수 있는 방법을 제시한다.The following embodiments of the present invention consider a method of allocating resources to a cellular link after first assigning resources to a D2D terminal pair. For this purpose, a method for efficiently selecting a cellular link in which a frequency resource allocated to a D2D link is shared with an arbitrary cellular link within a cellular system in the present embodiment, but interference of interference due to frequency sharing can be minimized is proposed.

본 실시예의 자원할당 방법은 기지국이 단말들의 거리정보를 이용하여 D2D 링크 및 셀룰러 링크의 자원을 할당하는 방식으로 셀룰러 링크가 D2D 링크에 주는 간섭을 최소화한다. 따라서 셀룰러 링크와 D2D 링크가 동일한 자원을 효과적으로 공유할 수 있도록 하여 D2D 통신 성능 향상 및 전체 셀룰러 시스템의 주파수 효율 향상에 기여할 수 있다. The resource allocation method of the present embodiment minimizes the interference caused by the cellular link to the D2D link in such a manner that the base station allocates resources of the D2D link and the cellular link using the distance information of the terminals. Therefore, the cellular link and the D2D link can effectively share the same resources, thereby contributing to improvement of the D2D communication performance and improvement of the frequency efficiency of the entire cellular system.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 시스템 모델의 구성도이다. 본 발명의 실시예에서 고려하는 셀룰러 시스템은 기지국(BS;Base Station)과, 상기 기지국(BS)이 관할하는 셀 내에 존재하는 복수의 셀룰러 단말(CUE;Cellular User Equipment) 및 복수의 D2D 단말쌍(D2D Pair)을 포함한다. 여기서 D2D 단말쌍은 D2D 송신 단말(D2D-Tx)과 D2D 수신단말(D2D-Rx)이 서로 페어를 형성한 것이다.3 is a configuration diagram of a cellular system model according to an embodiment of the present invention. The cellular system considered in the embodiment of the present invention includes a base station (BS), a plurality of cellular UEs (CUEs) and a plurality of D2D terminals (BSs) D2D Pair). Here, the D2D terminal pair is a pair of the D2D transmitting terminal D2D-Tx and the D2D receiving terminal D2D-Rx.

도 3의 경우 설명의 편의상 하나의 D2D 단말쌍과 두 개의 셀룰러 단말을 도시하고 있으나, 실질적으로는 기지국이 관할하는 셀 내에 M개의 D2D 단말쌍과 N개의 셀룰러 단말이 존재하는 일반적인 시나리오를 고려한다. 셀룰러 단말(CUE)은 기지국(BS)으로 상향링크 전송을 수행하며, D2D 단말쌍을 구성하는 D2D 송신 단말(D2D-Tx)은 D2D 수신단말(D2D-Rx)로 직접 데이터를 전송한다. In FIG. 3, one D2D terminal pair and two cellular terminals are illustrated for the sake of convenience. However, a general scenario in which M D2D terminal pairs and N cellular terminals exist in a cell that the base station is in control of. The cellular terminal CUE performs uplink transmission to the base station BS and the D2D transmitting terminal D2D-Tx constituting the D2D terminal pair directly transmits data to the D2D receiving terminal D2D-Rx.

도 3에는 셀룰러 단말(CUE1)과 D2D 단말쌍이 서로 주파수 자원을 공유한다고 가정할 때 발생하는 간섭 신호(interference)가 표시되어 있다. 본 발명의 실시예의 경우 기지국이 노드 간 거리정보를 기반으로 셀룰러 링크가 D2D 링크에 미치는 간섭의 영향을 최소화하는 방향으로 자원 할당을 수행한다. 자원 할당을 수행하는 주체는 기지국(BS)으로서 이하에서 설명하는 자원 할당 장치는 기지국에 포함된 것을 의미한다.FIG. 3 shows an interference signal generated when it is assumed that the cellular terminal CUE1 and the D2D terminal pair share frequency resources with each other. In the embodiment of the present invention, the base station performs resource allocation in the direction of minimizing the influence of the interference of the cellular link on the D2D link based on the inter-node distance information. The entity that performs resource allocation is a base station (BS), and the resource allocation device described below is included in the base station.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 장치의 구성도이고, 도 5는 도 4를 이용한 자원 할당 방법의 흐름도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 자원 할당 장치(100)는 요구 자원량 수집부(110), 거리정보 수집부(120), 자원 할당부(130), 누적분포함수 연산부(140), 셀룰러 단말 선택부(150)를 포함한다.FIG. 4 is a configuration diagram of a resource allocation apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a flowchart of a resource allocation method using FIG. 4 and 5, the resource allocation apparatus 100 includes a required resource amount collection unit 110, a distance information collection unit 120, a resource allocation unit 130, an accumulated distribution function calculation unit 140, (150).

먼저, 요구 자원량 수집부(110)는 D2D 단말쌍(200)과 셀룰러 단말(300)이 각각 요구하는 자원량을 수집한 다음(S510), 수집된 전체 요구 자원량을 기지국에서 사용 가능한 가용 자원량과 비교한다(S520).First, the required resource amount collection unit 110 collects the resource amount requested by each of the D2D terminal pair 200 and the cellular terminal 300 (S510), and compares the collected total required resource amount with the available resource amount available in the base station (S520).

만약, 수집된 요구 자원량이 가용 자원량보다 작다면, 할당할 주파수 자원량이 충분하므로 각 노드 간에 자원을 공유할 필요가 없다. 따라서, 이때에는 자원 할당부(130)는 셀룰러 링크와 D2D 링크에 서로 간섭되지 않고 직교하는 주파수 자원을 개별 할당하면 된다(S530).If the amount of collected resources is smaller than the amount of available resources, there is no need to share resources among the nodes because the amount of frequency resources to be allocated is sufficient. Therefore, at this time, the resource allocator 130 allocates the orthogonal frequency resources to the cellular link and the D2D link without interfering with each other (S530).

그러나 본 실시예의 초점은 요구 자원량이 가용 자원량보다 많은 경우에 해당되는 것으로서, 수집된 요구 자원량이 사용 가능한 자원량보다 큰 경우에는 링크 간에 자원을 공유할 필요성이 있다. 이 경우 D2D 단말쌍에 자원을 먼저 할당하고 이후에 셀룰러 링크에 자원을 할당하되, D2D 단말쌍에 먼저 할당된 자원을 복수의 셀룰러 단말 중 가장 간섭 확률이 작은 셀룰러 단말과 공유하는 과정을 포함한다. However, this embodiment focuses on the case where the amount of requested resources is larger than the amount of available resources, and when the collected required amount of resources is larger than the available amount of resources, there is a need to share resources between the links. In this case, a process of allocating resources to the D2D terminal pair first and then allocating resources to the cellular link, and sharing the resources first allocated to the D2D terminal pair with the cellular terminal having the smallest interference probability among the plurality of cellular terminals.

이를 위해, 기지국은 상기와 같이 요구 자원량이 가용 자원량보다 많은 경우, 노드 간 거리정보를 수집하여 D2D 링크에 대한 자원할당을 먼저 수행한다. To this end, when the requested resource amount is larger than the available resource amount as described above, the base station collects the inter-node distance information and performs resource allocation for the D2D link first.

즉, 거리정보 수집부(120)는 노드 간의 거리정보를 수집한다(S540). 여기서 노드란 셀룰러 시스템을 구성하는 기지국, 셀룰러 단말, D2D 송신 단말, D2D 수신 단말을 포괄하는 개념이다. 따라서 노드 간의 거리정보란 기지국과 단말 간의 거리, 단말과 단말 간의 거리를 포함한다. 각 노드 간의 거리정보는 신호 세기, 도래각(Angle of arrival) 등을 측정하여 획득할 수 있다.That is, the distance information collecting unit 120 collects distance information between nodes (S540). Here, the node is a concept including a base station, a cellular terminal, a D2D transmitting terminal, and a D2D receiving terminal constituting a cellular system. Therefore, the distance information between nodes includes the distance between the base station and the terminal, and the distance between the terminal and the terminal. The distance information between each node can be obtained by measuring the signal intensity, the angle of arrival, and the like.

이후, 자원 할당부(130)는 먼저 각각의 D2D 단말쌍(200)에 대한 자원할당을 수행한다(S550). 거리 정보를 이용하여 각 단말에 자원 할당을 수행하는 일반적인 방법은 공지된 바 있다. 이러한 S550 단계 시에는 M개의 D2D 단말쌍(200) 각각에 대해 모두 서로 다른 주파수 대역을 할당할 수도 있으나, 기지국에서 제공 가능한 자원량이 더욱 한정적인 경우에는 여러 개의 D2D 단말쌍(200)들 끼리 서로 동일 주파수 자원을 사용하게끔 할당할 수도 있다. 물론, 이때에는 동일 주파수 자원을 사용하는 D2D 단말쌍(200)들 사이의 거리가 일정 거리 이상 떨어진 경우로 제약을 둠으로써 동일 주파수 자원을 사용하는 D2D 링크 간의 간섭을 제어할 수 있다. 거리 차이가 일정 거리 미만인 D2D 단말쌍(200)들 끼리는 서로 다른 주파수 자원을 할당하도록 하여 간섭 요인을 제거한다.Then, the resource allocation unit 130 first allocates resources for each D2D terminal pair 200 (S550). A general method of allocating resources to each terminal using distance information is known. In step S550, different frequency bands may be allocated to each of the M D2D terminal pairs 200. However, when the amount of resources that can be provided by the base station is more limited, the plurality of D2D terminal pairs 200 are mutually the same You can also assign it to use frequency resources. Of course, at this time, interference between D2D links using the same frequency resource can be controlled by limiting the distance between the pair of D2D terminals 200 using the same frequency resource by a certain distance or more. D2D terminal pairs 200 having a distance difference of less than a certain distance are allocated different frequency resources to eliminate the interference factor.

S550 단계를 통해, 모든 D2D 단말쌍(200)에 대하여 주파수 자원 할당이 완료된 이후에는, D2D 단말쌍에 기 할당된 주파수 자원을 특정 셀룰러 단말에 공유하는 과정을 수행한다. 그 과정은 특정 주파수 자원이 하나의 D2D 단말쌍에만 할당된 경우와, 주파수 자원의 한정으로 특정 주파수 자원이 여러 개의 D2D 단말쌍에 공동으로 할당된 경우로 구분 가능하다. 본 발명에서는 두 가지 경우를 구분하여 설명한다.After completing the frequency resource allocation for all the D2D terminal pairs 200 through step S550, the frequency resources pre-allocated to the D2D terminal pairs are shared with the specific cellular terminals. The process can be divided into a case where a specific frequency resource is allocated to only one D2D terminal pair and a case where a specific frequency resource is jointly allocated to a plurality of D2D terminal pairs due to the limitation of frequency resources. In the present invention, two cases will be described separately.

특정 주파수 자원이 하나의 D2D 단말쌍에 할당된 경우에 대한 자원 공유 방법을 설명하기에 앞서, 신호대간섭및잡음비(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio:SINR)의 개념에 대하여 상세히 설명한다.The concept of a signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) will be described in detail before explaining a resource sharing method in a case where a specific frequency resource is allocated to one D2D terminal pair.

일반적으로 i번째 셀룰러 단말이 임의의 D2D 단말쌍과 자원을 공유한다고 가정하면, 임의의 D2D 수신 단말에서의 신호대간섭및잡음비(SINR) 즉,

Figure 112014023966937-pat00009
는 다음의 수학식 1과 같이 계산할 수 있다.In general, assuming that the i-th cellular terminal shares resources with any D2D terminal pair, the signal-to-interference and noise ratio (SINR) at any D2D receiving terminal,
Figure 112014023966937-pat00009
Can be calculated by the following Equation (1).

Figure 112014023966937-pat00010
Figure 112014023966937-pat00010

여기서,

Figure 112014023966937-pat00011
는 상기 임의의 D2D 단말쌍을 구성하는 D2D 송신 단말과 D2D 수신 단말 간의 채널상태,
Figure 112014023966937-pat00012
는 상기 i번째 셀룰러 단말과 상기 기지국 간의 채널상태,
Figure 112014023966937-pat00013
는 상기 D2D 송신 단말과 D2D 수신 단말 간의 거리,
Figure 112014023966937-pat00014
는 상기 D2D 송신 단말의 송신전력,
Figure 112014023966937-pat00015
는 i번째 셀룰러 단말의 송신전력,
Figure 112014023966937-pat00016
는 i번째 셀룰러 단말과 D2D 수신 단말 간의 거리,
Figure 112014023966937-pat00017
는 경로손실 계수,
Figure 112014023966937-pat00018
는 D2D 수신 단말에서의 잡음 신호의 전력을 나타낸다.here,
Figure 112014023966937-pat00011
A channel state between the D2D transmitting terminal and the D2D receiving terminal constituting the arbitrary D2D terminal pair,
Figure 112014023966937-pat00012
Is a channel state between the i < th > cellular terminal and the BS,
Figure 112014023966937-pat00013
Is the distance between the D2D transmitting terminal and the D2D receiving terminal,
Figure 112014023966937-pat00014
Is the transmission power of the D2D transmitting terminal,
Figure 112014023966937-pat00015
Is the transmission power of the i < th > cellular terminal,
Figure 112014023966937-pat00016
Is the distance between the ith cellular terminal and the D2D receiving terminal,
Figure 112014023966937-pat00017
Is the path loss coefficient,
Figure 112014023966937-pat00018
Represents the power of the noise signal at the D2D receiving terminal.

이러한 SINR은 SNR(신호대 잡음비)에 간섭의 개념이 포함된 것으로서, 그 값이 클수록 간섭 확률이 작다는 것을 의미한다. 즉, 임의의 D2D 단말쌍과 특정 셀룰러 단말 간의 SINR 값을 구한 결과 그 값이 기 설정된 목표값보다 작을수록 주파수 공유 시에 간섭 확률이 높을 것이다.This SINR includes the concept of interference in SNR (Signal to Noise Ratio), which means that the larger the value, the smaller the probability of interference. That is, as the SINR value between an arbitrary D2D terminal pair and a specific cellular terminal is found, the smaller the value of the SINR is, the higher the interference probability will be at the time of frequency sharing.

이러한 원리를 바탕으로, 본 실시예에서는 SINR 값이 목표값인

Figure 112014023966937-pat00019
보다 작은 경우를 outage 사건(공유 대상 후보에서 제외될 사건)으로 정의할 수 있다. 즉, 임의의 D2D 단말쌍을 대상으로 각각의 셀룰러 단말에 의한 SINR을 구한 결과, 그 값이 목표값보다 작은 값을 도출하는 셀룰러 단말의 경우는 주파수 자원의 공유 대상 후보에서 제외시킬 수 있다.Based on this principle, in the present embodiment, the SINR value is the target value
Figure 112014023966937-pat00019
And an outage event (an event to be excluded from the share candidate). That is, in the case of a cellular terminal that derives a value smaller than the target value as a result of SINR obtained by each cellular terminal targeting a certain D2D terminal pair, it can be excluded from the frequency resource sharing candidate.

다만, 이하의 본 실시예에서는 SINR 값을 직접적으로 연산하는 수학식 1의 방법을 사용하지 않으며, 단지

Figure 112014023966937-pat00020
,
Figure 112014023966937-pat00021
,
Figure 112014023966937-pat00022
, 만으로 조건부 outage 확률을 구할 수 있다. However, in the following embodiment, the method of Equation 1 for directly calculating the SINR value is not used,
Figure 112014023966937-pat00020
,
Figure 112014023966937-pat00021
,
Figure 112014023966937-pat00022
The conditional outage probability can be obtained by only.

더 상세하게는 본 실시예의 경우 통신 효율이 좋지 않을 확률을 나타내는 SINR의 누적분포함수를 정의하며 이 누적분포함수에 SINR의 목표값를 대입한 값을 이용하여, D2D 단말쌍과 주파수 자원을 공유할 하나의 최적의 셀룰러 링크를 선택할 수 있다. 누적분포함수는 통신 효율이 좋지 않을 확률에 해당되므로 그 값이 클수록 간섭 영향 또한 커질 것이다.In more detail, in the present embodiment, a cumulative distribution function of SINR indicating a probability of poor communication efficiency is defined, and a value obtained by substituting a target value of SINR into the cumulative distribution function Lt; RTI ID = 0.0 > of cellular links. ≪ / RTI > Since the cumulative distribution function corresponds to the probability that the communication efficiency is not good, the larger the value, the larger the influence of interference will be.

여기서, 상기 누적분포함수란 SINR의 누적분포함수를 의미하나, SINR을 구할 때 사용한 수학식 1의 모든 파라미터를 활용하지 않으며, 특히 획득 과정이 복잡한 채널상태(

Figure 112014023966937-pat00023
,
Figure 112014023966937-pat00024
)의 정보를 전혀 사용할 필요가 없다. 그 누적분포함수에 대한 상세한 설명은 후술할 것이다.Here, the cumulative distribution function means a cumulative distribution function of the SINR, but does not utilize all the parameters of Equation (1) used for obtaining the SINR,
Figure 112014023966937-pat00023
,
Figure 112014023966937-pat00024
Quot;) < / RTI > information at all. A detailed description of the cumulative distribution function will be described later.

이하에서는 상기의 내용을 바탕으로 도 5의 S550 단계에서 기 할당된 자원을 특정 셀룰러 단말과 공유하기 위하여 최적의 셀룰러 단말을 선택하는 과정을 상세히 설명한다. Hereinafter, a process of selecting an optimal cellular terminal to share pre-allocated resources with a specific cellular terminal in step S550 of FIG. 5 will be described in detail with reference to the above description.

우선, 특정 주파수 자원이 하나의 D2D 단말쌍에 할당된 경우에 대한 자원 공유 방법을 설명한다. 먼저, 누적분포함수 연산부(140)는 임의의 D2D 단말쌍에 대하여 상기 셀룰러 단말에 의한 SINR(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio) 값의 누적분포함수를 기 설정된 SINR의 목표값을 이용하여 연산한다(S560).First, a resource sharing method for a case where a specific frequency resource is allocated to one D2D terminal pair will be described. First, the cumulative distribution function calculator 140 calculates a cumulative distribution function of a signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) value by the cellular terminal with respect to an arbitrary D2D terminal pair using a target value of a predetermined SINR (S560).

D2D 단말쌍에서의 SINR 값이 그 목표값인

Figure 112014023966937-pat00025
보다 작은 경우를 outage 사건으로 정의하면, i번째 셀룰러 단말의 위치
Figure 112014023966937-pat00026
에 따른 조건부 outage 확률(
Figure 112014023966937-pat00027
)은 다음의 수학식 2와 같이 계산될 수 있다. 셀룰러 단말의 위치란 기지국과 떨어진 거리(수신 세기에 의해 결정)와 도래각으로 표현된 것이다.The SINR value in the D2D terminal pair is the target value
Figure 112014023966937-pat00025
Is defined as an outage event, the position of the i-th cellular terminal
Figure 112014023966937-pat00026
Conditional outage probability
Figure 112014023966937-pat00027
Can be calculated by the following equation (2). The location of the cellular terminal is expressed by the distance (determined by the reception strength) and the arrival angle away from the base station.

Figure 112014023966937-pat00028
Figure 112014023966937-pat00028

여기서,

Figure 112014023966937-pat00029
과
Figure 112014023966937-pat00030
는 각각 SINR
Figure 112014023966937-pat00031
의 확률밀도함수(Probability Density Function)와 누적분포함수(Cumulative Distribution Function)를 나타낸다. here,
Figure 112014023966937-pat00029
and
Figure 112014023966937-pat00030
Lt; RTI ID = 0.0 >
Figure 112014023966937-pat00031
(Probability Density Function) and a cumulative distribution function (Cumulative Distribution Function).

셀룰러 링크와 D2D 링크가 서로 독집적인 Rayleigh 페이딩을 겪는 경우,

Figure 112014023966937-pat00032
는 다음의 수학식 3과 같이
Figure 112014023966937-pat00033
로 계산 및 근사화할 수 있다. 결과적으로
Figure 112014023966937-pat00034
=
Figure 112014023966937-pat00035
로 근사화된다.If the cellular link and the D2D link undergo coordinated Rayleigh fading,
Figure 112014023966937-pat00032
Is expressed by the following equation (3)
Figure 112014023966937-pat00033
Can be calculated and approximated. As a result
Figure 112014023966937-pat00034
=
Figure 112014023966937-pat00035
.

조건부 outage 확률(

Figure 112014023966937-pat00036
)이 낮다는 것, 즉 후보 제외 확률이 낮다는 것은 해당 셀룰러 단말이 공유 대상으로 선택될 확률이 큰 것이고 통신효율이 좋을 확률 또한 크다는 것을 나타낸다. Conditional outage probability
Figure 112014023966937-pat00036
) Is low, that is, the probability of excluding candidates is low indicates that the probability that the corresponding cellular terminal is selected as the shared object is high and the probability of the communication efficiency is also high.

여기서, SINR의 누적분포함수

Figure 112014023966937-pat00037
는 아래의 수학식 3으로 정의될 수 있다. Here, the cumulative distribution function of SINR
Figure 112014023966937-pat00037
Can be defined by the following equation (3).

Figure 112014023966937-pat00038
Figure 112014023966937-pat00038

여기서,

Figure 112014023966937-pat00039
는 상기 SINR의 목표값,
Figure 112014023966937-pat00040
는 상기 임의의 D2D 단말쌍을 구성하는 D2D 송신 단말과 D2D 수신 단말 간의 거리,
Figure 112014023966937-pat00041
는 상기 D2D 송신 단말의 송신전력,
Figure 112014023966937-pat00042
는 i번째 셀룰러 단말의 송신전력,
Figure 112014023966937-pat00043
는 상기 i번째 셀룰러 단말과 D2D 수신 단말 간의 거리,
Figure 112014023966937-pat00044
는 경로손실 계수,
Figure 112014023966937-pat00045
는 D2D 수신 단말에서의 잡음 신호의 전력을 나타낸다. here,
Figure 112014023966937-pat00039
Is a target value of the SINR,
Figure 112014023966937-pat00040
Is the distance between the D2D transmitting terminal and the D2D receiving terminal constituting the arbitrary D2D terminal pair,
Figure 112014023966937-pat00041
Is the transmission power of the D2D transmitting terminal,
Figure 112014023966937-pat00042
Is the transmission power of the i < th > cellular terminal,
Figure 112014023966937-pat00043
Is the distance between the ith cellular terminal and the D2D receiving terminal,
Figure 112014023966937-pat00044
Is the path loss coefficient,
Figure 112014023966937-pat00045
Represents the power of the noise signal at the D2D receiving terminal.

즉, 수학식 3은 임의의 D2D 단말쌍에 대한 i번째 셀룰러 단말에 의한 SINR의 누적분포함수를 나타내는 것으로서, 누적분포함수의 연산 시에 수학식 1에 언급된 노드 간의 채널정보(

Figure 112014023966937-pat00046
,
Figure 112014023966937-pat00047
)를 전혀 사용하지 않는 것을 확인할 수 있다.That is, Equation (3) represents the cumulative distribution function of the SINR by the i-th cellular terminal for any D2D terminal pair, and is expressed by Equation (3)
Figure 112014023966937-pat00046
,
Figure 112014023966937-pat00047
) Is not used at all.

여기서, 본 실시예의 경우 자원을 공유할 임의의 D2D 단말쌍에 대하여 N개의 각각의 셀룰러 단말에 의한 SINR의 누적분포함수를 각각 연산하되, 수학식 3과 같이 누적분포함수에 상기 목표값

Figure 112014023966937-pat00048
을 대입하여 연산한다.Here, in the present embodiment, the cumulative distribution functions of the SINRs by the N individual cellular terminals are calculated for any pair of D2D terminals to share resources,
Figure 112014023966937-pat00048
.

이후, 셀룰러 단말 선택부(150)는 상기 N개의 각각의 셀룰러 단말 중에서 상기 누적분포함수에 상기 목표값

Figure 112014023966937-pat00049
을 대입한 결과 값이 가장 최소인 셀룰러 단말을 선택한다(S570). 누적분포함수(조건부 outage 확률)의 값이 작을수록 통신 효율이 나쁠 확률이 낮아짐(통신 효율이 높을 확률이 상승함)을 앞서 설명한 바 있다. Thereafter, the cellular terminal selection unit 150 selects, from among the N cellular terminals,
Figure 112014023966937-pat00049
And selects the cellular terminal having the smallest result value (S570). The smaller the value of the cumulative distribution function (conditional outage probability), the lower the probability that the communication efficiency becomes worse (the higher the probability that the communication efficiency is higher) has been described.

상기 S570 단계에서 상기 기지국은 해당 D2D 링크와 자원을 공유할 최적의 셀룰러 링크를 아래의 수학식 4와 같은 방법으로 선택한다.In step S570, the BS selects an optimal cellular link to share resources with the corresponding D2D link by the following Equation (4).

Figure 112014023966937-pat00050
Figure 112014023966937-pat00050

여기서, i*는 선택된 최적의 셀룰러 단말의 인덱스를 나타낸다. 또한,

Figure 112014023966937-pat00051
는
Figure 112014023966937-pat00052
개의 셀룰러 단말 중에서 아직 자원 할당이 되지 않은 셀룰러 단말의 수를 나타내며, 물론 초기 값은 전체 셀룰러 단말의 수인
Figure 112014023966937-pat00053
과 같다. Here, i * represents the index of the selected optimal cellular terminal. Also,
Figure 112014023966937-pat00051
The
Figure 112014023966937-pat00052
Indicates the number of cellular terminals that have not yet been allocated resources among the cellular terminals, and of course, the initial value is the number of all cellular terminals
Figure 112014023966937-pat00053
Respectively.

이후, 자원 할당부(130)는 상기 선택된 셀룰러 단말에 대해 상기 임의의 D2D 단말쌍의 주파수 자원을 할당하여 주파수 자원을 공유한다(S580). Thereafter, the resource allocator 130 allocates frequency resources of the arbitrary D2D terminal pair to the selected cellular terminals to share frequency resources (S580).

이상의 내용을 요약하면, 기지국은 자원을 필요로 하는 D2D 링크에 먼저 자원을 할당하고 각각의 D2D 링크와 동일한 자원을 최적으로 공유할 수 있는 셀룰러 링크를 결정한다. 기지국은 단말 간의 거리정보를 이용하여 주어진 D2D 링크를 특정 셀룰러 링크가 공유하는 경우 D2D 링크의 조건부 outage 확률을 계산하고, 이를 바탕으로 조건부 outage 확률을 최소화하는 셀룰러 링크를 선택한다.To summarize, the base station first allocates resources to the D2D links requiring resources, and determines the cellular links that can optimally share the same resources as the respective D2D links. The BS calculates the conditional outage probability of a D2D link when a given D2D link is shared by a given D2D link using distance information between terminals, and selects a cellular link that minimizes the conditional outage probability based on the outage probability.

이상과 같이 조건부 outage 확률을 계산하고 셀룰러 사용자를 선택하는 과정은 D2D 링크가 할당된 자원에 대해서 순차적으로 수행된다. 여기서, 다음의 다른 D2D 단말쌍에 대하여 상기 최적의 셀룰러 단말의 선택 시에는, 이전의 D2D 단말쌍에 대하여 기 선택된 셀룰러 단말을 배제하여 선택하도록 한다.As described above, the process of calculating the conditional outage probability and selecting the cellular user is sequentially performed on the resources allocated to the D2D link. Here, at the time of selecting the optimal cellular terminal for the next other D2D terminal pair, the cellular terminal previously selected for the previous D2D terminal pair is excluded and selected.

다음은, 하나의 주파수 자원을

Figure 112014023966937-pat00054
(2 이상의 정수)개의 D2D 단말쌍이 공유하여 그룹을 형성한 경우에 대한 자원 공유 방법을 설명한다. 이 경우에도 수학식 3의 수식을 이용하는 것은 동일하다. 즉, 그룹 내의 D2D 링크 간의 간섭을 무시한다면 상술한 바와 동일한 방법으로 계산할 수 있다.The following is an example of
Figure 112014023966937-pat00054
(Two or more integers) D2D terminal pairs share a group to form a group. In this case also, the use of the equation of the equation (3) is the same. That is, if the interference between the D2D links in the group is ignored, it can be calculated in the same manner as described above.

다만, 상기 그룹에 대한 최적의 셀룰러 단말의 선택 시(S570 단계)에는 아래의 수학식 5와 같은 3가지 규칙 중 하나를 선택적으로 사용할 수 있다.However, when selecting an optimal cellular terminal for the group (step S570), one of the three rules shown in Equation (5) below can be selectively used.

Figure 112014023966937-pat00055
Figure 112014023966937-pat00055

수학식 5의

Figure 112014023966937-pat00056
이 k번째 D2D 링크에 대한 i번째 셀룰러 단말에 의한 조건부 outage 확률이라고 하면, 자원을 공유할 셀룰러 링크의 선택은 D2D 링크의 QoS(Quality of Service) 요구 조건에 따라 세 가지 규칙 중에 선택적으로 이용할 수 있다.Equation 5
Figure 112014023966937-pat00056
The conditional outage probability by the i-th cellular terminal for the k-th D2D link can be selectively used among the three rules according to the quality of service (QoS) requirements of the D2D link .

수학식 5의 첫 번째 규칙은 특정 k번째 D2D 링크의 outage 확률을 최소화하는 방법이다. 이 경우 셀룰러 단말 선택부(150)는 상기 K개의 D2D 단말쌍 각각에 대하여 상기 복수의 셀룰러 단말을 대상으로 상기 누적분포함수의 결과 값

Figure 112014023966937-pat00057
을 각각 연산한다. 이후 그 중에서 상기 결과 값이 최소인 하나의 셀룰러 단말을 선택한다. 예를 들어, K=3이고, N=5인 경우, 총 15가지의
Figure 112014023966937-pat00058
값이 연산되고 그 중 가장 최소 값을 도출한 경우에 해당하는 셀룰러 단말을 최적의 셀룰러 단말(i*)로 선택한다.The first rule of Equation (5) is to minimize the outage probability of a particular k-th D2D link. In this case, the cellular terminal selection unit 150 selects, for each of the K D2D terminal pairs, a result value of the cumulative distribution function for the plurality of cellular terminals
Figure 112014023966937-pat00057
Respectively. Thereafter, one of the cellular terminals having the smallest result value is selected. For example, when K = 3 and N = 5, a total of 15
Figure 112014023966937-pat00058
Value is calculated and the cellular terminal corresponding to the smallest value among the calculated cellular terminals is selected as the optimal cellular terminal i * .

두 번째 규칙은 K개의 D2D 링크의 평균 outage 확률을 최소화하는 방법이다. 이 경우 셀룰러 단말 선택부(150)는 모든 D2D 단말쌍에 대하여 동일한 셀룰러 단말을 대상으로 연산된 상기 누적분포함수의 결과 값에 대한 합산 값을, 상기 복수의 셀룰러 단말 각각을 대상으로 획득한 다음, 상기 합산 값이 최소인 하나의 셀룰러 단말을 선택한다. 예를 들어, K=3이고, N=5인 경우, 동일 셀룰러 단말을 대상으로 연산된

Figure 112014023966937-pat00059
의 합산 값인 ∑ 값이 총 5개가 연산된다. 5개의 값 중 가장 최소 값을 도출한 경우에 해당하는 하나의 셀룰러 단말을 최적의 셀룰러 단말로 선택한다.The second rule is to minimize the average outage probability of the K D2D links. In this case, the cellular terminal selection unit 150 acquires the sum value of the result of the cumulative distribution function calculated for the same cellular terminal with respect to all the D2D terminal pairs, for each of the plurality of cellular terminals, And selects one cellular terminal having the minimum sum value. For example, when K = 3 and N = 5,
Figure 112014023966937-pat00059
Are summed up to five. And selects one cellular terminal corresponding to the case where the smallest value among the five values is derived as an optimal cellular terminal.

마지막의 세 번째 규칙은 K개의 D2D 링크 중에서 outage 확률이 가장 큰 링크의 outage 확률을 최소화하는 특징을 갖는다. 이러한 경우 셀룰러 단말 선택부(150)는 우선, 상기 K개의 D2D 단말쌍 각각에 대하여 상기 복수의 셀룰러 단말을 대상으로 상기 누적분포함수의 결과 값을 각각 연산(ex, K=3이고, N=5인 경우 총 15개의

Figure 112014023966937-pat00060
를 연산)한 다음, 상기 K개의 D2D 단말쌍 중에서 가장 최대의 결과 값이 도출된 하나의 D2D 단말쌍을 선택한다(세 번째 규칙의 [·] 부분 참조). 그런 다음, 상기 선택한 하나의 D2D 단말쌍에 대하여 상기 복수의 셀룰러 단말을 대상으로 기 연산한 상기 누적분포함수의 결과 값(총 5개의 값) 중에서 가장 최소의 값을 도출한 하나의 셀룰러 단말을 선택한다.Finally, the third rule is to minimize the outage probability of the link with the highest outage probability among the K D2D links. In this case, the cellular terminal selecting unit 150 first computes the result values of the cumulative distribution functions for each of the K D2D terminal pairs with respect to the plurality of cellular terminals (ex, K = 3 and N = 5 Total of 15
Figure 112014023966937-pat00060
, And selects one D2D terminal pair from which the largest result value among the K D2D terminal pairs is derived (see [·] part of the third rule). Then, a single cellular terminal deriving the smallest value among the result values (total of five values) of the cumulative distribution function arithmetically operated on the plurality of cellular terminals for the selected one D2D terminal pair is selected do.

물론, 이상과 같은 규칙으로 선택된 최적의 셀룰러 단말은 해당 그룹에 기 할당된 주파수 자원을 공유할 수 있게 된다. D2D 링크와 자원을 공유하는 셀룰러 링크가 모두 결정되고 남은 나머지 셀룰러 링크에 대해서는 기존의 셀룰러 상향링크 자원할당 방법대로 자원할당을 수행한다.Of course, the optimal cellular terminal selected by the above rule can share the pre-allocated frequency resources in the group. The D2D link and the cellular link sharing the resources are all determined and the remaining cellular links are subjected to resource allocation according to the existing cellular uplink resource allocation method.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 방법에 따르면 주파수 자원을 상호 공유하는 D2D 단말쌍과 셀룰러 단말 사이에 간섭을 최소화하면서 주파수 자원 할당의 효율을 높일 수 있다. According to the resource allocation method of the present invention as described above, efficiency of frequency resource allocation can be increased while minimizing interference between a D2D terminal pair and a cellular terminal sharing frequency resources.

이하에서는 본 발명의 효과를 검증하기 위해 수행한 모의실험 결과를 제시한다. 모의실험에서 N(=10, 20, 30)개의 셀룰러 단말은 셀 내에 균일하게 분포하도록 하였다. 셀룰러 링크는 기지국에서의 수신 신호대잡음비(Signal-to-Noise Ratio: SNR)가 20dB, D2D 링크는 수신 SNR이 30dB가 되도록 전력제어를 한다고 가정하였다. 셀 반경은 500m, D2D 링크의 거리는 25m 이내로 제한하였다. Hereinafter, simulation results performed to verify the effects of the present invention will be presented. In the simulation, N (= 10, 20, 30) cellular terminals are uniformly distributed in the cell. The cellular link is assumed to have power control such that the received signal-to-noise ratio (SNR) at the base station is 20 dB and the D2D link has a received SNR of 30 dB. The cell radius is limited to 500m, and the distance of D2D link is limited to within 25m.

도 6은 종래의 거리기반 자원할당 기법(DRC 참조)과 본 발명의 실시예에 따른 자원할당 기법(Our proposed 참조)을 적용한 경우 D2D 링크의 평균 outage 확률을 비교한 것이다. 본 발명에서 제안한 기법을 적용하면 outage 확률이 상당히 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 방법은 셀룰러 단말 선택에 따른 다중사용자 다이버시티(Multiuser Diversity) 효과로 인해 셀룰러 단말의 수 N이 증가할수록 D2D 링크의 성능이 개선됨을 확인할 수 있다.6 compares the average outage probability of a D2D link when a conventional distance-based resource allocation scheme (see DRC) and a resource allocation scheme according to an embodiment of the present invention (see our proposed scheme) are applied. It can be seen that the outage probability is considerably reduced by applying the technique proposed in the present invention. Also, the method according to the present invention can improve the performance of the D2D link as the number N of the cellular terminals increases due to the multiuser diversity effect according to the selection of the cellular terminal.

이상과 같은 본 발명에 따른 셀룰러 시스템에서의 D2D 통신을 위한 자원 할당 방법 및 그 장치에 따르면, 단말 간 직접통신을 지원하는 셀룰러 시스템에서 D2D 링크가 셀룰러 링크와 효과적으로 주파수 자원을 공유할 수 있도록 하고 이와 동시에 각 단말 간의 간섭의 영향을 최소화하는 자원 할당 기술을 제공할 수 있는 이점이 있다. According to the method and apparatus for allocating resources for D2D communication in a cellular system according to the present invention, a D2D link can effectively share frequency resources with a cellular link in a cellular system supporting direct communication between terminals, There is an advantage that a resource allocation technique for minimizing the influence of interference between each terminal can be provided at the same time.

또한, 본 발명은 채널정보에 비해 상대적으로 얻기 쉬운 거리정보를 이용하여 자원할당에 필요한 복잡도 및 오버헤드를 줄일 수 있으며, 조건부 outage 확률을 이용하여 셀룰러 링크가 D2D 링크에 주는 간섭을 최소화함으로써 D2D 링크의 통신 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 셀룰러 링크와 D2D 링크가 효과적으로 주파수를 재사용하는 것이 가능하여 전체 셀룰러 시스템의 주파수 이용 효율을 제고하는 데 기여할 수 있다.In addition, the present invention can reduce the complexity and overhead required for resource allocation by using distance information that is relatively easy to obtain compared with channel information, and minimizes the interference caused by the cellular link to the D2D link using the conditional outage probability, It is possible to improve the communication performance. In addition, it is possible for the cellular link and the D2D link to effectively reuse the frequency, which can contribute to enhance the frequency utilization efficiency of the entire cellular system.

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

100: 셀룰러 시스템에서의 자원 할당 장치
110: 요구 자원량 수집부 120: 거리정보 수집부
130: 자원 할당부 140: 누적분포함수 연산부
150: 셀룰러 단말 선택부 200: D2D 단말쌍
300: 셀룰러 단말100: resource allocation device in a cellular system
110: required resource amount collecting unit 120: distance information collecting unit
130: resource allocation unit 140: cumulative distribution function calculating unit
150: Cellular terminal selection unit 200: D2D terminal pair
300: cellular terminal

Claims (12)

기지국과, 상기 기지국이 관할하는 셀 내에 존재하는 복수의 셀룰러 단말 및 복수의 D2D 단말쌍을 포함하는 셀룰러 시스템 내에서 상기 기지국을 이용한 각 단말의 자원 할당 방법에 있어서,
임의의 D2D 단말쌍에 대하여 상기 셀룰러 단말에 의한 SINR(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio) 값의 누적분포함수를 기 설정된 SINR의 목표값을 이용하여 연산하는 단계;
상기 복수의 셀룰러 단말 중에서 상기 누적분포함수에 상기 목표값을 대입한 결과 값이 가장 최소인 셀룰러 단말을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 셀룰러 단말에 대해 상기 임의의 D2D 단말쌍의 주파수 자원을 할당하여 주파수 자원을 공유하는 단계를 포함하며,
하나의 주파수 자원을 K(2 이상의 정수)개의 D2D 단말쌍이 공유한 경우,
상기 셀룰러 단말을 선택하는 단계는,
모든 D2D 단말쌍에 대하여 동일한 셀룰러 단말을 대상으로 연산된 상기 누적분포함수의 결과 값에 대한 합산 값을, 상기 복수의 셀룰러 단말 각각을 대상으로 획득한 다음, 상기 합산 값이 최소인 하나의 셀룰러 단말을 선택하거나,
상기 K개의 D2D 단말쌍 각각에 대하여 상기 복수의 셀룰러 단말을 대상으로 상기 누적분포함수의 결과 값을 각각 연산한 다음, 상기 K개의 D2D 단말쌍 중에서 가장 최대의 결과 값이 도출된 하나의 D2D 단말쌍을 선택하고, 상기 선택한 하나의 D2D 단말쌍에 대하여 상기 복수의 셀룰러 단말을 대상으로 기 연산한 상기 누적분포함수의 결과 값 중에서 가장 최소의 값을 도출한 하나의 셀룰러 단말을 선택하며,
상기 누적분포함수는 아래의 수학식으로 정의되는 셀룰러 시스템에서의 자원 할당 방법:
Figure 112015060187136-pat00061

여기서,
Figure 112015060187136-pat00062
는 상기 목표값,
Figure 112015060187136-pat00063
는 상기 임의의 D2D 단말쌍을 구성하는 D2D 송신 단말과 D2D 수신 단말 간의 거리,
Figure 112015060187136-pat00064
는 상기 D2D 송신 단말의 송신전력,
Figure 112015060187136-pat00065
는 i번째 셀룰러 단말의 송신전력,
Figure 112015060187136-pat00066
는 상기 i번째 셀룰러 단말과 D2D 수신 단말 간의 거리,
Figure 112015060187136-pat00067
는 경로손실 계수,
Figure 112015060187136-pat00068
는 D2D 수신 단말에서의 잡음 신호의 전력을 나타낸다.A resource allocation method of each terminal using the base station in a cellular system including a base station and a plurality of cellular terminals and a plurality of D2D terminal pairs existing in a cell controlled by the base station,
Calculating a cumulative distribution function of a signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) value by the cellular terminal using a predetermined SINR target value for an arbitrary D2D terminal pair;
Selecting a cellular terminal having a minimum result value obtained by substituting the target value into the cumulative distribution function among the plurality of cellular terminals; And
And sharing frequency resources by allocating frequency resources of the arbitrary D2D terminal pair to the selected cellular terminal,
When one frequency resource is shared by K (two or more integer) D2D terminal pairs,
Wherein the step of selecting the cellular terminal comprises:
The method comprising the steps of: obtaining a summation value of the result of the cumulative distribution function calculated for the same cellular terminal for all D2D terminal pairs, with respect to each of the plurality of cellular terminals; Or,
Calculating a result value of the cumulative distribution function for each of the K D2D terminal pairs with respect to the plurality of cellular terminals, and then calculating a result of the cumulative distribution function for one D2D terminal pair Selects one cellular terminal that derives the smallest value among the result values of the cumulative distribution function arithmetically operated on the plurality of cellular terminals with respect to the selected one D2D terminal pair,
Wherein the cumulative distribution function is defined by the following equation:
Figure 112015060187136-pat00061

here,
Figure 112015060187136-pat00062
The target value,
Figure 112015060187136-pat00063
Is the distance between the D2D transmitting terminal and the D2D receiving terminal constituting the arbitrary D2D terminal pair,
Figure 112015060187136-pat00064
Is the transmission power of the D2D transmitting terminal,
Figure 112015060187136-pat00065
Is the transmission power of the i < th > cellular terminal,
Figure 112015060187136-pat00066
Is the distance between the ith cellular terminal and the D2D receiving terminal,
Figure 112015060187136-pat00067
Is the path loss coefficient,
Figure 112015060187136-pat00068
Represents the power of the noise signal at the D2D receiving terminal. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
다음의 다른 D2D 단말쌍에 대하여 상기 셀룰러 단말의 선택 시에는,
이전의 D2D 단말쌍에 대하여 기 선택된 셀룰러 단말을 배제하여 선택하는 셀룰러 시스템에서의 자원 할당 방법.The method according to claim 1,
When the cellular terminal is selected for the next D2D terminal pair,
And selecting a previously selected cellular terminal for a previous D2D terminal pair. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 기지국과, 상기 기지국이 관할하는 셀 내에 존재하는 복수의 셀룰러 단말 및 복수의 D2D 단말쌍을 포함하는 셀룰러 시스템 내에서 상기 기지국에 포함된 자원 할당 장치에 있어서,
임의의 D2D 단말쌍에 대하여 상기 셀룰러 단말에 의한 SINR(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio) 값의 누적분포함수를 기 설정된 SINR의 목표값을 이용하여 연산하는 누적분포함수 연산부;
상기 복수의 셀룰러 단말 중에서 상기 누적분포함수에 상기 목표값을 대입한 결과 값이 가장 최소인 셀룰러 단말을 선택하는 셀룰러 단말 선택부; 및
상기 선택된 셀룰러 단말에 대해 상기 임의의 D2D 단말쌍의 주파수 자원을 할당하여 주파수 자원을 공유하는 자원 할당부를 포함하며,
하나의 주파수 자원을 K(2 이상의 정수)개의 D2D 단말쌍이 공유한 경우,
상기 셀룰러 단말 선택부는,
모든 D2D 단말쌍에 대하여 동일한 셀룰러 단말을 대상으로 연산된 상기 누적분포함수의 결과 값에 대한 합산 값을, 상기 복수의 셀룰러 단말 각각을 대상으로 획득한 다음, 상기 합산 값이 최소인 하나의 셀룰러 단말을 선택하거나,
상기 K개의 D2D 단말쌍 각각에 대하여 상기 복수의 셀룰러 단말을 대상으로 상기 누적분포함수의 결과 값을 각각 연산한 다음, 상기 K개의 D2D 단말쌍 중에서 가장 최대의 결과 값이 도출된 하나의 D2D 단말쌍을 선택하고, 상기 선택한 하나의 D2D 단말쌍에 대하여 상기 복수의 셀룰러 단말을 대상으로 기 연산한 상기 누적분포함수의 결과 값 중에서 가장 최소의 값을 도출한 하나의 셀룰러 단말을 선택하며,
상기 누적분포함수는 아래의 수학식으로 정의되는 셀룰러 시스템에서의 자원 할당 장치:
Figure 112015060187136-pat00069

여기서,
Figure 112015060187136-pat00070
는 상기 목표값,
Figure 112015060187136-pat00071
는 상기 임의의 D2D 단말쌍을 구성하는 D2D 송신 단말과 D2D 수신 단말 간의 거리,
Figure 112015060187136-pat00072
는 상기 D2D 송신 단말의 송신전력,
Figure 112015060187136-pat00073
는 i번째 셀룰러 단말의 송신전력,
Figure 112015060187136-pat00074
는 상기 i번째 셀룰러 단말과 D2D 수신 단말 간의 거리,
Figure 112015060187136-pat00075
는 경로손실 계수,
Figure 112015060187136-pat00076
는 D2D 수신 단말에서의 잡음 신호의 전력을 나타낸다.A resource allocation apparatus included in a base station in a cellular system including a plurality of cellular terminals and a plurality of D2D terminal pairs existing in a cell in which the base station manages,
A cumulative distribution function calculating unit for calculating an accumulated distribution function of SINR (Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio) value by the cellular terminal for a certain D2D terminal pair using a target value of a predetermined SINR;
A cellular terminal selecting unit for selecting a cellular terminal having a result value obtained by substituting the target value into the cumulative distribution function among the plurality of cellular terminals; And
And a resource allocation unit for allocating frequency resources of the D2D terminal pair to the selected cellular terminals to share frequency resources,
When one frequency resource is shared by K (two or more integer) D2D terminal pairs,
Wherein the cellular terminal selection unit comprises:
The method comprising the steps of: obtaining a summation value of the result of the cumulative distribution function calculated for the same cellular terminal for all D2D terminal pairs, with respect to each of the plurality of cellular terminals; Or,
Calculating a result value of the cumulative distribution function for each of the K D2D terminal pairs with respect to the plurality of cellular terminals, and then calculating a result of the cumulative distribution function for one D2D terminal pair Selects one cellular terminal that derives the smallest value among the result values of the cumulative distribution function arithmetically operated on the plurality of cellular terminals with respect to the selected one D2D terminal pair,
Wherein the cumulative distribution function is defined by the following equation:
Figure 112015060187136-pat00069

here,
Figure 112015060187136-pat00070
The target value,
Figure 112015060187136-pat00071
Is the distance between the D2D transmitting terminal and the D2D receiving terminal constituting the arbitrary D2D terminal pair,
Figure 112015060187136-pat00072
Is the transmission power of the D2D transmitting terminal,
Figure 112015060187136-pat00073
Is the transmission power of the i < th > cellular terminal,
Figure 112015060187136-pat00074
Is the distance between the ith cellular terminal and the D2D receiving terminal,
Figure 112015060187136-pat00075
Is the path loss coefficient,
Figure 112015060187136-pat00076
Represents the power of the noise signal at the D2D receiving terminal. 삭제delete 청구항 7에 있어서,
다음의 다른 D2D 단말쌍에 대하여 상기 셀룰러 단말의 선택 시에는,
이전의 D2D 단말쌍에 대하여 기 선택된 셀룰러 단말을 배제하여 선택하는 셀룰러 시스템에서의 자원 할당 장치.The method of claim 7,
When the cellular terminal is selected for the next D2D terminal pair,
And excludes a previously selected cellular terminal for a previous D2D terminal pair. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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