KR101670611B1 - LTE-Advanced 기반의 D2D 시스템 및 그것을 이용한 자원 할당 방법 - Google Patents

LTE-Advanced 기반의 D2D 시스템 및 그것을 이용한 자원 할당 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LTE-Advanced기반의 D2D 시스템 및 그것을 이용한 자원 할당 방법에 관한 것이다.
LTE-Advanced기반의 D2D 시스템의 자원 할당 방법에 있어서, 상기 D2D 시스템은 기지국의 커버리지 내에 위치하는 적어도 하나의 셀룰러 단말, 적어도 하나의 D2D 단말, 적어도 하나의 자원할당장치를 포함하며, 상기 자원할당장치는, 상기 자원할당장치의 탐색 영역에 속하는 적어도 하나의 D2D 단말 또는 셀룰러 단말을 검색하고, 상기 검색된 단말로부터 사용하고 있는 자원 정보 또는 상기 검색된 단말과 통신하는 상대 단말 정보를 수신하는 단계, 상기 수신한 자원 정보 또는 상대 단말 정보를 상기 기지국에 전달하고, 상기 기지국에 사용할 자원을 요청하는 단계, 그리고 상기 기지국으로부터 할당 받은 자원을 상기 자원할당장치의 탐색 영역 내에 있는 상기 D2D 단말에게 재할당하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면 자원할당장치가 고정된 위치에서 수집한 탐색 영역의 자원 정보를 기반으로 최적의 CUE를 선택해서 DUE와 자원을 공유하므로 DRC(Distance-constrained Resource-sharing Criterion)기법보다 SINR 성능이 많이 안정적이다.

Description

LTE-Advanced 기반의 D2D 시스템 및 그것을 이용한 자원 할당 방법{D2D system based on LTE-Advanced and Method for resource allocation using the same}
본 발명은 LTE-Advanced 기반의 D2D 시스템 및 그것을 이용한 자원 할당 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LTE-Advanced 상향링크에서 셀룰러 링크와 D2D링크가 자원을 공유할 때 CUE가 DUE에게 주는 간섭을 회피하기 위해 DME의 영역 정보를 기반으로 효율적으로 자원을 할당해주는 LTE-Advanced 기반의 D2D 시스템 및 그것을 이용한 자원 할당 방법에 관한 것이다.
단말간 직접 통신(Device to Device: D2D)은 셀룰러 네트워크의 주파수 자원을 재사용하여 전체 시스템 용량을 향상시키는 동시에 단말기의 데이터 처리율을 향상 시킬 수 있는 장점을 가지고 있어, 최근에는 D2D 통신에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
그러나 주파수 효율 향상을 위해 D2D 링크가 셀룰러 링크와 기존의 셀룰러 주파수 자원을 공유하는 과정에서, D2D 링크와 셀룰러 링크간에 상호 간섭이 발생할 수 있다.
다시 말해, D2D 통신은 주파수 자원을 재사용하여 주파수 효율을 향상시키는 반면 셀룰러 네트워크 내의 셀룰러 단말기에게 간섭을 유발한다. 이러한 간섭을 보완하기 위한 기존의 연구에서는 셀룰러 통신의 성능을 보장해 주기 위해서 기지국(eNB)으로부터 D2D 송신 단말의 최대 전력을 제한하였다. 하지만, D2D 단말(DUE: D2D UE)은 셀 경계에서 낮은 송신 전력으로 통신을 한다고 일반적으로 고려되기 때문에, 단순히 D2D 송신 단말의 최대 전력을 제한하는 방법은 전파 경로 손실이나 쉐도잉과 같은 감쇄 요소로 인하여 기지국에 큰 간섭의 영향을 주지 못한다.
그러므로 LTE-Advanced 시스템의 상향링크 자원을 공유하는 모델에서 셀룰러 단말(Cellular UE)이 D2D송신 단말한테 주는 간섭 문제를 해결하는 것이 중요한데, 기존의 연구에서는 기존의 셀룰러 단말과 D2D 단말의 최소 거리를 제한하는 것을 기반으로 자원을 할당하는 DRC(Distance-constrained Resource-sharing Criterion)기법을 제안하였다.
하지만, DRC 기법은 기지국이 각각의 단말로부터 GPS(Global Positioning System)정보를 수신하여 각 단말의 위치 정보를 기반으로 거리를 제한하므로, 계산이 복잡하고 단말의 전력소모가 크며, 실제로 단말이 이동하는 순간마다 GPS로 위치 정보를 얻는다는 것은 사실상 어렵기 때문에 각각의 단말의 위치 정보를 알지 못하는 상태에서도 최적의 셀룰러 단말을 선택하여 D2D 단말에게 자원을 할당하는 기술이 요구된다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제2008-0028347호(2008.03.31 공개)에 기재되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 LTE-Advanced 상향링크에서 셀룰러 링크와 D2D링크가 자원을 공유할 때 CUE가 DUE에게 주는 간섭을 회피하기 위해 DME의 영역 정보를 기반으로 효율적으로 자원을 할당해주는 LTE-Advanced 기반의 D2D 시스템 및 그것을 이용한 자원 할당 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, LTE-Advanced기반의 D2D 시스템의 자원 할당 방법에 있어서, 상기 D2D 시스템은 기지국의 커버리지 내에 위치하는 적어도 하나의 셀룰러 단말, 적어도 하나의 D2D 단말, 적어도 하나의 자원할당장치를 포함하며, 상기 자원할당장치는, 상기 자원할당장치의 탐색 영역에 속하는 적어도 하나의 D2D 단말 또는 셀룰러 단말을 검색하고, 상기 검색된 단말로부터 사용하고 있는 자원 정보 또는 상기 검색된 단말과 통신하는 상대 단말 정보를 수신하는 단계, 상기 수신한 자원 정보 또는 상대 단말 정보를 상기 기지국에 전달하고, 상기 기지국에 사용할 자원을 요청하는 단계, 그리고 상기 기지국으로부터 할당받은 자원을 상기 자원할당장치의 탐색 영역 내에 있는 상기 D2D 단말에게 재할당하는 단계를 포함한다.
상기 기지국은 각각 자원할당장치의 ID에 대응하여 상기 기지국의 커버리지 내의 모든 자원할당장치들의 상대적인 위치 및 각각의 상기 자원할당장치로부터 전달받은 자원 정보를 수집하고, 상기 셀룰러 단말의 커버리지(Lmin)에 포함되는 적어도 하나의 제1 자원할당장치 및 상기 셀룰러 단말의 커버리지(Lmin)를 벗어나고 상기 기지국의 커버리지에 포함되는 적어도 하나의 제2 자원할당장치에게 상기 수집된 자원 정보를 각각 할당할 수 있다.
상기 기지국에 요청하는 단계는, 상기 자원할당장치의 탐색 영역 내에서 셀룰러 통신을 수행하는 셀룰러 단말을 감지할 경우, 상기 셀룰러 단말이 D2D 모드로 전환되도록 상기 기지국에 요청할 수 있다.
상기 기지국은, 각각의 자원할당장치로부터 상기 D2D 전환 요청을 받으면, 상기 셀룰러 단말을 D2D 모드로 변환시키고, 상기 D2D 모드로 변환된 셀룰러 단말은, 해당 자원할당장치로부터 자원을 할당 받을 수 있다.
상기 자원할당장치는, 팸토셀, 피코셀, 액세스포인트(AP) 중에서 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, LTE-Advanced 기반에서 자원 할당을 위한 D2D 시스템에 있어서, 상기 D2D 시스템은 기지국의 커버리지 내에 위치하는 적어도 하나의 셀룰러 단말, 적어도 하나의 D2D 단말, 적어도 하나의 자원할당장치를 포함하며, 상기 자원할당장치는, 상기 자원할당장치의 탐색 영역에 속하는 적어도 하나의 D2D 단말 또는 셀룰러 단말을 검색하고, 상기 검색된 단말로부터 사용하고 있는 자원 정보 또는 상기 검색된 단말과 통신하는 상대 단말 정보를 수신하는 자원 검색부, 상기 수신한 자원 정보 또는 상대 단말 정보를 상기 기지국에 전달하고, 상기 기지국에 사용할 자원을 요청하는 통신부, 그리고 상기 기지국으로부터 할당받은 자원을 상기 자원할당장치의 탐색 영역 내에 있는 상기 D2D 단말에게 재할당하는 자원할당부를 포함한다.
본 발명에 따르면 자원할당장치가 고정된 위치에서 수집한 탐색 영역의 자원 정보를 기반으로 최적의 CUE를 선택해서 DUE와 자원을 공유하므로 DRC(Distance-constrained Resource-sharing Criterion)기법보다 SINR 성능이 많이 안정적이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 기지국이 DRC 기법과 달리 복잡한 거리 계산을 하지 않고 셀에 포함되어 있는 단말들에게 최적의 자원을 할당해 줄 수 있으며, 다수의 D2D 단말이 자원을 공유하기 때문에 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자원할당장치 설치 및 자원 수집을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자원할당장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자원할당장치의 자원 수집 및 할당 절차를 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국이 자원할당장치에 자원을 할당하는 방법을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예와 DRC 기법의 SINR에 따른 CDF 성능을 비교한 결과 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자원할당장치 설치 및 자원 수집을 설명하기 위한 예시도이다.
본 발명은 LTE(Long Term Evolution)-Advanced 상향 링크에서 셀룰러 링크와 D2D(Device-to-Device) 링크가 자원을 공유할 때 셀룰러 단말이 D2D 단말에게 주는 간섭을 회피하기 위해 자원할당장치(DME: Discovery and Management Entity)의 영역 정보를 기반으로 D2D 단말에게 효율적으로 자원을 할당해주는 방법에 관한 것이다.
여기서, 자원할당장치(100)는 기지국의 커버리지 안에 위치하며, 자원할당장치(100)의 일정한 커버리지 안에서 통신을 하고 있는 단말을 탐색하고 해당 단말들이 사용하고 있는 자원을 수집하며, 기지국으로부터 할당받은 자원을 커버리지 안의 D2D 단말에게 재할당하는 장치이다.
또한, 자원할당장치(100)는 기존 이동 통신 서비스 반경보다 훨씬 작은 가정이나 사무실 등의 제한된 영역에 서비스를 제공하는 펨토셀(Femtocell) 또는 펨토셀에 비해 상대적으로 커버리지가 넓은 대형 빌딩과 번화가 등 트래픽 집중 지역에서 LTE 서비스 품질을 높일 수 있는 LTE 소형 기지국인 피코셀(Picocell) 또는 무선 LAN (Local Area Network)에서 기지국 역할을 하는 소출력 무선기기인 AP(Access Point) 중에서 하나일 수 있다.
도 1에서 보면, 본 발명의 실시예에 따른 자원할당장치(100)는 DME(1,2,3,...,8: Discovery and Management Entity)로 표시되었다.
즉, 이하에서 자원할당장치(100)는 DME로 지칭되기도 하며, 자원할당장치(100)와 DME는 동일한 기능을 수행하는 장치로 혼용해서 설명한다.
본 발명의 실시예의 D2D 통신은 서비스 측면으로 지역 소셜 네트워킹 서비스, 상점의 상품 서비스, 광고 서비스, 실시간 사람, 사물 찾기, 검색 서비스 등에 이용될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 자원 할당장치인 DME를 상점, 학교, 회사에 설치하여 단말이 밀집되어 있는 도심 환경에서 자원을 효율적으로 재사용하도록 관리해주는 시나리오를 고려한다.
그리고 LTE-Advanced 상향 링크에서 자원을 공유하는 셀룰러 단말(CUE: cellular user)과 D2D 단말(D2D user)간에 서로 간섭을 주지 않는 최소 거리인 셀룰러 단말의 커버리지(Lmin)은 1.5R로 가정하였다.
이와 같은 셀룰러 단말(CUE: cellular user)와 D2D 단말간에 서로 간섭을 주지 않는 최소 거리(Lmin)는 기 공지된 기술로서, 당업자라면 용이하게 실시할 수 있는 기술인 바, 상세한 설명은 생략한다.
도 1에서와 같이, 기지국(eNB)은 각각의 DME(1,...,8)로부터 검색되는 단말이 사용하는 자원을 전달받아 각각의 DME에 자원을 할당한다. 이때, 각각의 DME의 위치는 같은 자원을 공유하는 셀룰러 단말(CUE)과 D2D 통신 단말(DUE) 간에 서로 간섭을 주지 않는 최소 거리인 Lmin보다 큰 기지국(eNB)의 커버리지 밖의 영역으로 선정한다.
즉, 도 1과 같이, DME(1)의 탐색 영역에 속하는 CUE(1)의 자원을 셀룰러 단말(CUE(1))의 커버리지 밖의 영역인 점선 밖의 영역에 위치하는 DME의 D2D 단말과 공유하는 것이 서로 간섭을 주지 않으면서 자원을 재활용할 수 있으므로, DME의 위치는 DME(5), DME(6)의 위치에 선정하는 것이 유용하다. 이와 같이 셀룰러 단말(CUE)과 D2D 통신 단말(DUE)간에 서로 간섭을 주지 않는 최소 거리를 고려하여DME의 위치를 선정하면, 도 1에서와 같이, 기지국의 커버리지 가장자리에 DME(1,2,3,4,5,6,7,8)의 위치를 선정할 수 있다.
그리고 이렇게 선정된 DME 위치에 대해서 기지국(eNB)은 각각 DME(1,2,...,8)의 ID에 따라 자체 셀 내의 모든 DME들의 상대적 위치를 알고 있다고 가정한다.
이때, DME의 탐색반경인 커버리지가 작을수록 셀룰러 링크와 D2D 링크간의 간섭을 회피할 수 있는 정확도가 높아지는 반면, 설치해야 하는 DME의 수가 늘어 나면서 비용도 늘어나고 기지국의 부담도 늘어나기 때문에, 통신환경에 따라 적절하게 DME의 탐색반경 또는 설치하는 개수를 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 DME를 eNB와 거리가 Lmin=450m 되도록 셀 경계에 설치하고 각 DME는 탐색 반경 rmax=50m를 기준으로 주변의 단말을 탐색한다. 여기서 DME가 고정된 위치에 있으므로 기지국(eNB)은 DME가 주기적으로 보고한 단말(UE)들의 자원정보로부터 각 영역에서 사용되고 있는 자원들의 정보를 알 수 있다. 기지국(eNB)은 각 DME의 ID로부터 간섭을 주지 않는 영역에서 수집한 자원을 대응되는 영역에 할당함으로써 단말들에게 각각의 단말에 대한 위치 정보 없이 자원을 효율적으로 재사용하도록 해준다.
도 1에서 보면, CUE(1)이 사용하는 자원을 CUE(1)의 커버리지(Lmin)밖의 D2D 단말과 공유하고자 하는 것으로 먼저, 각각의 DME는 각각의 탐색 영역 내에 단말들을 검색하고 검색된 단말들이 사용하는 자원 또는 통신하는 상대 단말 정보를 수집하여 기지국(eNB)에 전달한다. 즉, DME(1)은 탐색 영역 내 위치하는 셀룰러 단말 CUE(1), CUE(3)이 사용하고 있는 각각의 자원 RB1, RB3를 수집하여 기지국에 전달하고, DME(5)는 D2D 단말(7-8), D2D 단말(9-10)이 사용하는 각각의 자원 RB1, RB2를 수집하여 기지국에 전달한다. 그리고 DME(6) 은 D2D 단말(1-2), D2D 단말(3-4), D2D 단말(5-6)이 사용하는 각각의 자원 RB1, RB3, RB4를 수집하여 기지국(eNB)에 전달한다
즉, 기지국(eNB)은 DME(1)에서 RB1, RB3의 자원이 사용되고, DME(5)에서 R1, R2의 자원이 사용되며, DME(6)에서는 RB1, RB3, RB4의 자원이 사용되고 있음을 전달받는다.
그리고 DME(1)은 커버리지안의 셀룰러 단말 CUE(1), CUE(3)의 통신 모드를 D2D 모드로 전환되기를 기지국에 요청하고, 기지국(eNB)은 DME(1) 커버리지 안의 셀룰러 단말들을 D2D 모드로 전환시킨다.
이때, 만약 DME(5), DME(6)에서 감지되는 셀룰러 단말이 있다면, 기지국에 감지되는 셀룰러 단말이 D2D 모드로 전환되기를 요청할 수 있고, 셀룰러 단말이 없다면, 기지국에 사용할 자원을 할당해주기를 요청할 수 있다.
이처럼, 각각의 DME들은 기지국에 커버리지 내의 단말이 사용하는 자원을 전달하고, 사용할 자원을 함께 요청하면서, 커버리지 안에 셀룰러 단말이 존재할 경우, D2D 모드로의 전환을 요청한다.
그러면, 기지국은 수집한 자원들을 각각 DME(1), DME(5), DME(6)에 할당한다. 여기서 기지국이 각각의 DME에게 수집한 자원을 할당하는 과정은 추후에 상세하게 설명한다.
그리고 도 1에서는 DME(1), DME(5), DME(6)에 한하여 셀룰러 통신 또는 D2D 통신을 수행한다고 가정하고 설명하였지만, 이와 같은 과정은 DME(2), DME(3), DME(4), DME(7), DME(8)에 대해서도 동일하게 적용된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자원할당장치의 구성도이다.
본 발명에 따른 자원할당장치(100)는 자원검색부(110), 통신부(120) 및 자원할당부(130)를 포함한다.
먼저, 자원검색부(110)는 탐색 영역 안에 단말을 검색하고 검색된 단말이 사용하는 정보를 요청한다. 그리고 요청한 단말로부터 단말이 사용하고 있는 자원 정보 또는 통신하는 상대 단말 정보를 수신한다.
여기서, D2D 단말의 경우 각각의 단말이 사용하는 정보 및 상대 단말 정보를 전달하면, 중복되는 정보들을 수신하므로 자원검색부(110)는 수신하는 정보들을 분석하여 중복되는 정보들을 제외할 수 있다.
통신부(120)는 수신한 자원 정보 또는 상대 단말 정보를 기지국에 전달하고 기지국에 사용할 자원을 요청한다. 또한, 통신부(120)는 자원검색부(110)로부터 탐색 영역 안에 셀룰러 단말을 검색하였다고 전달받으면, 검색된 셀룰러 단말의 정보 또는 사용하는 셀룰러 자원 정보를 기준으로 해당 셀룰러 단말을 특정하여 해당 셀룰러 단말이 D2D 모드로 전환되도록 기지국에 요청한다.
그리고 통신부(120)는 기지국으로부터 앞으로 사용 가능한 자원을 할당받는다.
자원할당부(130)는 기지국으로부터 할당받은 자원을 탐색 영역 안의 D2D 단말에 재할당한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자원할당장치의 자원 수집 및 할당 절차를 나타내는 순서도이다.
도 3에서는 도 1을 기반으로 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당 절차를 구체적으로 설명한다.
먼저, 자원할당장치(100)는 탐색 영역 내에 위치하는 셀룰러 단말 또는 D2D 단말을 검색하고 검색된 단말에 해당 단말이 사용하는 자원 정보를 요청한다(S310).
이때, 검색되는 단말은 특정한 통신을 하는 단말을 한정하지 않고 자원할당장치(100) 탐색 영역 내에서 위치하며 통신하는 단말은 모두 포함한다.
자원할당장치(100)로부터 요청받은 적어도 하나의 D2D 단말은 각각 사용하는 자원 정보 또는 통신하는 상대 단말 정보를 자원할당장치(100)에 송신한다(S311). 그리고 자원할당장치(100)로부터 요청받은 적어도 하나의 셀룰러 단말은 각각 사용하는 자원 정보 또는 통신하는 상대 단말 정보를 자원할당장치(100)에 송신한다(S312).
자원할당장치(100)는 탐색 영역 내에 위치하는 각각의 셀룰러 단말 또는 D2D 단말로부터 수신한 적어도 하나의 자원 정보를 기지국(200)에 전달한다(S315).
이때, 각각의 D2D 단말로부터 사용하는 자원 정보 또는 상대 단말 정보를 수신하면, 자원할당장치(100) 또는 기지국(200)은 중복되는 자원 정보를 분석하여 중복되는 자원정보를 제외할 수 있다.
그리고 자원할당장치(100)는 수신한 적어도 하나의 자원 정보를 기지국(200)에 실시간으로 전달하거나 일정 시간 간격에 따라 수신한 적어도 하나의 자원 정보를 기지국(200)에 전달할 수 있다.
다음으로 자원할당장치(100)는 탐색 영역 내에 셀룰러 통신을 하는 셀룰러 단말이 있는 지 확인한다(S320).
자원할당장치(100)는 탐색 영역 내 검색된 단말로부터 수신한 자원정보 또는 상대 단말 정보에 따라 셀룰러 단말인지 확인할 수 있으며, 그에 따라 셀룰러 단말을 특정할 수 있다.
그리고 자원할당장치(100)는 탐색 영역 내 셀룰러 단말을 감지하면, 기지국(200)에 자원 요청 및 감지된 셀룰러 단말을 D2D 모드로 전환되기를 요청한다(S325). 그리고 기지국(200)은 자원할당장치(100)로부터 요청 받은 해당 셀룰러 단말에 D2D모드 변환을 지시한다(S335).
기지국(200)으로부터 D2D 모드 변환을 지시받은 셀룰러 단말(CUE)는 D2D 모드로 전환된다(S340). 그리고 기지국(200)은 적어도 하나의 자원할당장치(100)로부터 수집한 적어도 하나의 자원을 자원할당장치(100)에 각각 할당한다(S350).
마지막으로 자원할당장치(100)는 기지국으로부터 수신한 자원을 탐색 영역 내 D2D단말에게 자원을 재할당한다(S360).
한편, S320단계에서 자원할당장치(100)가 탐색 영역 내에 셀룰러 단말을 감지하지 않으면, 기지국(200)에 사용할 자원을 요청한다(S355).
그 다음부터는 앞서 설명한 S350, S360 단계와 동일한 단계를 거치므로 중복되는 설명은 생략한다.
이하에서는 도 4를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 기지국이 자원 할당하는 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국이 자원을 수집하고 할당하는 방법을 나타낸 도면이다.
설명의 편의상 도 4에서는 도 1의 예를 기초로 하여 자원 할당 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 4와 같이, 기지국(eNB)의 커버리지 안에는 DME(1), DME(5), DME(6)의 검색 영역 내에서만 통신하는 단말이 감지된다고 가정한다. 그리고 설명의 편의상, 본 발명의 실시예에 따른 DME(1)은 탐색 영역 내에 공유하고자 하는 자원을 사용하는 셀룰러 단말(CUE(1), CUE(2))이 위치하는 제1 자원할당 장치이고 DME(5), DME(6)은 공유하고자 하는 자원을 사용하는 셀룰러 단말의 커버리지(Lmin)의 밖의 영역에 위치하는 DME로 제2 자원할당장치라고 지칭한다. DME(1), DME(5), DME(6)는 동일한 기능을 수행하는 자원할당장치로 제1 자원할당장치와 제2 자원할당장치로 이해가 쉽도록 나누어서 지칭하는 것일 뿐, 기지국(eNB)의 커버리지 내에 위치하는 위치 및 고유 ID가 다르지만 수행하는 기능에는 차이가 없다.
그리고 DME(1)의 검색 영역 내에 감지된 셀룰러 단말(CUE(1), CUE(2))이 사용하는 자원 RB1, RB3이고 DME(5)의 검색 영역 내에 감지된 단말이 사용하는 자원 RB1, RB2이며 DME(6)의 검색 영역 내의 감지된 단말이 사용하는 자원 RB1, RB3, RB4라고 가정한다.
기지국(eNB)은 각각의 DME(1,5,6)으로부터 각각 (RB1, RB3), (RB1, RB2), (RB1, RB3, RB4)를 전달받으면, 사용할 수 있는 자원으로 (RB1, RB2, RB3, RB4)을 수집한다. 기지국(eNB)은 DME(1)로부터 셀룰러 단말(CUE(1), CUE(2))을 D2D 모드로 전환할 것을 요청받으면 해당 셀룰러 단말(CUE(1), CUE(2))을 D2D 모드로 전환시키고 수집된 자원을 각각 제1 자원할당장치 및 제2 자원할당장치에 분배한다. 즉, DME(1) 커버리지 안의 각각RB1, RB3의 자원을 사용하던 셀룰러 단말(CUE(1), CUE(2))은 RB1, RB2, RB3, RB4의 자원 중에서 DME(1)로부터 할당받은 자원을 사용하면서 D2D 모드로 통신을 한다. 그리고 제2 자원할당장치 그룹인 DME(5), DME(6)도 마찬가지로 사용하던 자원 이외에도 각각 (RB1, RB3, RB4), (RB1, RB2)을 더 사용할 수 있다.
그리고 DME(5), DME(6)에서도 검색 영역 내에 위치하는 셀룰러 단말(미도시함)을 감지하는 경우, 셀룰러 단말이 사용하는 자원 역시 기지국에 전달하고, DME(5) 또는 DME(6)은 기지국(eNB)에게 감지된 셀룰러 단말을 D2D 모드로 변환되기를 요청할 수 있다. 그리고 D2D 모드로 통신을 전환한 셀룰러 단말에게 DME(5) 또는 DME(6)는 기지국(eNB)으로부터 할당받은 자원을 재할당할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예와 DRC 기법의 SINR에 따른 CDF 성능을 비교한 결과 그래프이다.
본 발명에서는 LTE-Advanced 상향링크에서 표 1과 같은 파라미터에 따라 제안 기법의 성능을 검증하였다. 표 1은 모의실험 파라미터를 나타낸 것이다.
Figure 112015098872790-pat00001
도 5는 D2D 단말(DUE)의 수신 SINR(Signal-to-Noise-plus-Interference Ratio)에 따른 CDF(Cumulative Distribution Function) 성능을 나타낸 것이다. 자원할당을 통해 본 발명의 실시예에 따른 방법을 사용했을 경우 DRC(Distance-constrained Resource-sharing Criterion) 기법을 사용했을 경우보다 수신 SINR 값이 높다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 기법을 사용했을 경우 SINR의 변화 범위(15~20 dB)가 DRC 기법을 적용하였을 경우의 SINR 변화 범위(10~20 dB)보다 작다는 것을 볼 수 있는데, 이것은 본 발명의 실시예에 따른 방법을 사용했을 때 D2D 단말(DUE)성능이 더욱 안정적임을 나타내고 전체적인 성능이 우수하다는 것을 나타낸다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 자원할당장치가 고정된 위치에서 수집한 탐색 영역의 자원 정보를 기반으로 최적의 CUE를 선택해서 DUE와 자원을 공유하므로 DRC기법보다 SINR 성능이 상당히 안정적임을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 기지국이 DRC 기법과 달리 복잡한 거리 계산을 하지 않고 셀에 포함되어 있는 단말들에게 최적의 자원을 할당해 줄 수 있으며, 다수의 D2D 단말이 자원을 공유하기 때문에 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
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.
100: 자원할당장치 110: 자원 검색부
120: 통신부 130: 자원 할당부
200: 기지국

Claims (10)

  1. LTE-Advanced기반의 D2D 시스템의 자원 할당 방법에 있어서,
    상기 D2D 시스템은 기지국의 커버리지 내에 위치하는 적어도 하나의 셀룰러 단말, 적어도 하나의 D2D 단말, 적어도 하나의 자원할당장치를 포함하며,
    상기 자원할당장치는,
    상기 자원할당장치의 탐색 영역에 속하는 적어도 하나의 D2D 단말 또는 셀룰러 단말을 검색하고, 상기 검색된 단말로부터 사용하고 있는 자원 정보 또는 상기 검색된 단말과 통신하는 상대 단말 정보를 수신하는 단계,
    상기 수신한 자원 정보 또는 상대 단말 정보를 상기 기지국에 전달하고, 상기 기지국에 사용할 자원을 요청하는 단계, 그리고
    상기 기지국으로부터 할당받은 자원을 상기 자원할당장치의 탐색 영역 내에 있는 상기 D2D 단말에게 재할당하는 단계를 포함하는 D2D 시스템의 자원 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은
    각각 자원할당장치의 ID에 대응하여 상기 기지국의 커버리지 내의 모든 자원할당장치들의 상대적인 위치 및 각각의 상기 자원할당장치로부터 전달받은 자원 정보를 수집하고,
    상기 셀룰러 단말의 커버리지(Lmin)에 포함되는 적어도 하나의 제1 자원할당장치 및 상기 셀룰러 단말의 커버리지(Lmin)를 벗어나고 상기 기지국의 커버리지에 포함되는 적어도 하나의 제2 자원할당장치에게 상기 수집된 자원 정보를 각각 할당하는 D2D 시스템의 자원 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기지국에 요청하는 단계는,
    상기 자원할당장치의 탐색 영역 내에서 셀룰러 통신을 수행하는 셀룰러 단말을 감지할 경우, 상기 셀룰러 단말이 D2D 모드로 전환되도록 상기 기지국에 요청하는 D2D 시스템의 자원 할당 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기지국은,
    각각의 자원할당장치로부터 상기 D2D 전환 요청을 받으면, 상기 셀룰러 단말을 D2D 모드로 변환시키고,
    상기 D2D 모드로 변환된 셀룰러 단말은,
    해당 자원할당장치로부터 자원을 할당 받는 D2D 시스템의 자원 할당 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자원할당장치는,
    팸토셀, 피코셀, 액세스포인트(AP) 중에서 어느 하나인 D2D 시스템의 자원 할당 방법.
  6. LTE-Advanced 기반에서 자원 할당을 위한 D2D 시스템에 있어서,
    상기 D2D 시스템은 기지국의 커버리지 내에 위치하는 적어도 하나의 셀룰러 단말, 적어도 하나의 D2D 단말, 적어도 하나의 자원할당장치를 포함하며,
    상기 자원할당장치는,
    상기 자원할당장치의 탐색 영역에 속하는 적어도 하나의 D2D 단말 또는 셀룰러 단말을 검색하고, 상기 검색된 단말로부터 사용하고 있는 자원 정보 또는 상기 검색된 단말과 통신하는 상대 단말 정보를 수신하는 자원 검색부,
    상기 수신한 자원 정보 또는 상대 단말 정보를 상기 기지국에 전달하고, 상기 기지국에 사용할 자원을 요청하는 통신부, 그리고
    상기 기지국으로부터 할당받은 자원을 상기 자원할당장치의 탐색 영역 내에 있는 상기 D2D 단말에게 재할당하는 자원할당부를 포함하는 D2D 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기지국은
    각각 자원할당장치의 ID에 대응하여 상기 기지국의 커버리지 내의 모든 자원할당장치들의 상대적인 위치 및 각각의 상기 자원할당장치로부터 전달받은 자원 정보를 수집하고,
    상기 셀룰러 단말의 커버리지(Lmin)에 포함되는 적어도 하나의 제1 자원할당장치 및 상기 셀룰러 단말의 커버리지(Lmin)를 벗어나고 상기 기지국의 커버리지에 포함되는 적어도 하나의 제2 자원할당장치에게 상기 수집된 자원 정보를 각각 할당하는 D2D 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 자원 검색부는,
    상기 자원할당장치의 탐색 영역 내에서 셀룰러 통신을 수행하는 셀룰러 단말을 감지할 경우, 상기 셀룰러 단말이 D2D 모드로 전환되도록 상기 기지국에 요청하는 D2D 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기지국은,
    각각의 자원할당장치로부터 상기 D2D 전환 요청을 받으면, 상기 셀룰러 단말을 D2D 모드로 변환시키고,
    상기 D2D 모드로 변환된 셀룰러 단말은,
    해당 자원할당장치로부터 자원을 할당받는 D2D 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 자원할당장치는,
    팸토셀, 피코셀, 액세스포인트(AP) 중에서 어느 하나인 D2D 시스템.
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