KR101748984B1 - 네트워크 도움 기반의 자율적 디바이스 간 직접 통신을 수행하는 송신단말 및 수신단말과 제어방법 - Google Patents

네트워크 도움 기반의 자율적 디바이스 간 직접 통신을 수행하는 송신단말 및 수신단말과 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101748984B1
KR101748984B1 KR1020160011071A KR20160011071A KR101748984B1 KR 101748984 B1 KR101748984 B1 KR 101748984B1 KR 1020160011071 A KR1020160011071 A KR 1020160011071A KR 20160011071 A KR20160011071 A KR 20160011071A KR 101748984 B1 KR101748984 B1 KR 101748984B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminal
transmitting
communication
power signal
transmitting terminal
Prior art date
Application number
KR1020160011071A
Other languages
English (en)
Inventor
김광순
전기준
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020160011071A priority Critical patent/KR101748984B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101748984B1 publication Critical patent/KR101748984B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/02—Arrangements for optimising operational condition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/336—Signal-to-interference ratio [SIR] or carrier-to-interference ratio [CIR]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/345—Interference values
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/08—Testing, supervising or monitoring using real traffic
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
    • H04W40/32—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update for defining a routing cluster membership

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

네트워크 도움 기반의 자율적 디바이스간 직접 통신을 수행하는 송신단말 및 수산단말과 그 제어방법이 개시된다. 개시된 단말은 K개의 송신단말/수신단말 쌍으로 구성되는 네트워크 시스템에 포함되며, 순차적인 M개의 시간구간 중 i번째 시간구간에서 동작하는 수신단말로서, 상기 i번째 시간구간 이전의 시간구간에서 상기 수신단말보다 우선순위가 높은 송신단말인 제1 송신단말에서 전송된 전력신호를 오버히어하고, 상기 i번째 시간구간에서 동작하는 N개의 송신단말 중 상기 수신단말보다 우선순위가 높은 제2 송신단말에서 전송된 전력신호 및 상기 수신단말과 쌍을 이루는 송신단말에서 전송된 전력신호를 수신하는 수신부; 및 상기 쌍을 이루는 송신단말의 전력신호, 상기 제1 송신단말 중 D2D 통신을 수행하지 않는 제1 송신단말을 제외한 나머지 제1 송신단말의 전력신호 및 상기 제2 송신단말의 전력신호를 이용하여 SIR(Signal to Interference Ratio)를 산출하고, 상기 산출된 SIR이 기 설정된 임계값 미만인 경우 D2D 통신을 수행하지 않도록 제어하고, 상기 SIR이 상기 임계값 이상인 경우 D2D 통신을 수행하도록 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

네트워크 도움 기반의 자율적 디바이스 간 직접 통신을 수행하는 송신단말 및 수신단말과 제어방법{Transmitting terminal and Receiving teriminal for network-assisted autonomous Device-to-Device communication and Method for controlling the same}
본 발명의 실시예들은 네트워크 도움 기반의 자율적 디바이스 간 직접 통신을 수행하는 송신단말 및 수신단말과 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디바이스들 간의 채널 상황을 효과적으로 파악하여 네트워크 단위 면적당 주파수 효율을 향상시키기 위한 D2D(Device to Device) 통신을 수행하는 송신단말 및 수신단말과 그 제어방법에 관한 것이다.
통신 기기를 포함하는 디바이스(일례로, 스마트폰, 태블릿 PC 등)의 대중화가 이루어지면서, 기지국이 데이터 수요 급증에 따른 트래픽 과부하 문제가 발생하게 되었다. 이에 따라, 디바이스 간 직접 통신, 즉 D2D(Device to Device) 통신을 통해 기지국의 오버헤드를 줄이는 연구가 진행되고 있다.
이와 관련된 종래 기술로, "Resource Sharing Optimization for Device to Device Communication Underlaying Cellular Networks"에서는 기지국이 모든 디바이스 간 채널 정보를 획득하고, 이를 기반으로 자원 할당 및 파워 컨트롤을 하는 방법을 개시하고 있다.
하지만, 이러한 네트워크 중앙 집중 제어 방법은 과도한 정보를 요구하며, 네트워크가 모든 디바이스의 연결을 제어하면서 네트워크 과부화 같은 단점이 발생되었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 "A Synchronous Distributed Scheduler for Peer-to-Peer Ad Hoc Networks"에서, 기지국은 네트워크에서 동기 및 제어 신호 자원 할당 정도만을 제어하고, 디바이스들 간 자율적 직접 통신을 수행하기 위한 시그널링을 통해서 통신 권한이 결정되는 분산형 제어 방법이 개시되었다.
하지만, 상기의 종래 기술은 우선 순위 디바이스 쌍들의 직접 통신 참여 권한을 과도하게 막아서 네트워크 단위 면적당 주파수 효율 향상에 한계가 존재하는 단점이 있다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 디바이스들 간의 채널 상황을 효과적으로 파악하여 네트워크 단위 면적당 주파수 효율을 향상시키기 위한 D2D(Device to Device) 통신을 수행하는 송신단말 및 수신단말과 그 제어방법을 제한하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면,
D2D 통신을 수행하기 위한 K(=M×N)개의 송신단말/수신단말 쌍으로 구성되는 네트워크 시스템에 포함되며, 순차적인 M개의 시간구간 중 i번째 시간구간에서 동작하는 수신단말에 있어서, 상기 i번째 시간구간 이전의 시간구간에서 상기 수신단말보다 우선순위가 높은 송신단말인 제1 송신단말에서 전송된 전력신호를 오버히어하고, 상기 i번째 시간구간에서 동작하는 N개의 송신단말 중 상기 수신단말보다 우선순위가 높은 제2 송신단말에서 전송된 전력신호 및 상기 수신단말과 쌍을 이루는 송신단말에서 전송된 전력신호를 수신하는 수신부; 및 SIR(Signal to Interference Ratio)를 산출하고, 상기 산출된 SIR이 기 설정된 임계값 미만인 경우 D2D 통신을 수행하지 않도록 제어하고, 상기 SIR이 상기 임계값 이상인 경우 D2D 통신을 수행하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 수신단말이 제공된다.
상기 수신단말은 상기 쌍을 이루는 송신단말의 전력신호와 대응되는 전력신호를 전송하는 전송부;를 더 포함하되, 상기 수신단말이 D2D 통신을 수행하지 않는 경우 상기 전송부는 상기 대응되는 전력신호를 전송하지 않으며, 상기 수신단말이 D2D 통신을 수행하는 경우 상기 전송부는 상기 대응되는 전력신호를 전송한다.
상기 전송부는 대응되는 전력 신호를 상기 쌍을 이루는 송신단말의 전력신호의 역수의 전력으로 전송한다.
상기 시간구간은 N개의 송신단말이 전력신호를 전송하는 서브 시간구간 A 및 상기 서브 시간구간 A 이후 상기 N개의 송신단말과 대응되는 N개의 수신단말이 신호를 전송하는 서브 시간구간 B를 포함한다.
상기 N은 상기 시간구간에서 할당된 서브 캐리어의 개수이다.
상기 쌍을 이루는 송신단말의 전력신호, 상기 제1 송신단말 중 D2D 통신을 수행하지 않는 제1 송신단말을 제외한 나머지 제1 송신단말의 전력신호 및 상기 제2 송신단말의 전력신호를 이용하여 SIR(Signal to Interference Ratio)를 산출한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, D2D 통신을 수행하기 위한 K(=M×N)개의 송신단말/수신단말 쌍으로 구성되는 네트워크 시스템에 포함되며, 순차적인 M개의 시간구간 중 i번째 시간구간에서 동작하는 송신단말에 있어서, 상기 i번째 시간구간 이전의 시간구간에서 상기 송신단말보다 우선순위가 높은 수신단말인 제1 수신단말에서 전송된 전력신호를 오버히어하는 수신부; 및 상기 송신단말에서 상기 쌍을 이루는 수신단말로 전력신호를 전송하는 경우의 전력값 및 상기 제1 수신단말에서 전송된 전력신호의 전력값을 이용하여, 상기 송신단말에서 전송될 전력신호가 상기 제1 수신단말에게 간섭을 미치는 정도를 나타내는 간섭 비율을 산출하고, 상기 산출된 간섭 비율이 기 설정된 임계값 이상인 경우 D2D 통신을 수행하지 않도록 제어하고, 상기 간섭 비율이 상기 임계값 미만인 경우 D2D 통신을 수행하도록 제어하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, D2D 통신을 수행하기 위한 K(=M×N)개의 송신단말/수신단말 쌍으로 구성되는 네트워크 시스템에 포함되며, 순차적인 M개의 시간구간 중 i번째 시간구간에서 동작하는 수신단말의 제어방법에 있어서, 상기 i번째 시간구간 이전의 시간구간에서 상기 수신단말보다 우선순위가 높은 송신단말인 제1 송신단말에서 전송된 전력신호를 오버히어하는 단계; 상기 i번째 시간구간에서 동작하는 N개의 송신단말 중 상기 수신단말보다 우선순위가 높은 제2 송신단말에서 전송된 전력신호 및 상기 수신단말과 쌍을 이루는 송신단말에서 전송된 전력신호를 수신하는 단계; 상기 쌍을 이루는 송신단말의 전력신호, 상기 제1 송신단말 중 D2D 통신을 수행하지 않는 제1 송신단말을 제외한 나머지 제1 송신단말의 전력신호 및 상기 제2 송신단말의 전력신호 중 적어도 하나를 이용하여 SIR를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 SIR이 기 설정된 임계값 미만인 경우 D2D 통신을 수행하지 않도록 제어하고, 상기 SIR이 상기 임계값 이상인 경우 D2D 통신을 수행하도록 제어하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, D2D 통신을 수행하기 위한 K(=M×N)개의 송신단말/수신단말 쌍으로 구성되는 네트워크 시스템에 포함되며, 순차적인 M개의 시간구간 중 i번째 시간구간에서 동작하는 송신단말의 제어방법에 있어서, 상기 i번째 시간구간 이전의 시간구간에서 상기 송신단말보다 우선순위가 높은 수신단말인 제1 수신단말에서 전송된 전력신호를 오버히어하는 단계; 상기 송신단말에서 상기 쌍을 이루는 수신단말로 전력신호를 전송하는 경우의 전력값 및 상기 제1 수신단말에서 전송된 전력신호의 전력값을 이용하여, 상기 송신단말에서 전송될 전력신호가 상기 제1 수신단말에게 간섭을 미치는 정도를 나타내는 간섭 비율을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 간섭 비율이 기 설정된 임계값 이상인 경우 D2D 통신을 수행하지 않도록 제어하고, 상기 간섭 비율이 상기 임계값 미만인 경우 D2D 통신을 유지하도록 제어하는 단계;를 포함하는 송신단말의 제어방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 디바이스들 간의 채널 상황을 효과적으로 파악하여 네트워크 단위 면적당 주파수 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 디바이스들 클러스터를 구성하기 위한 프로토콜 구조를 도시한 도면.
도 2는 이동성 관리 엔티티 (9)에서 기지국으로부터 얻는 각 디바이스의 인접 기지국들 평균 수신 전력으로부터 위치를 파악하는 실시 예를 도시한 도면.
도 3은 이동성 관리 엔티티에서 각 디바이스 위치 정보로부터 클러스터를 구성하는 방법을 도시한 순서도.
도 4는 본 발명이 일 실시예에 따른 D2D(Device to Device) 통신을 수행하기 위한 네트워크 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신의 시그널링을 위한 제어 신호 할당 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명이 일 실시예에 따른 네트워크 시스템의 간략화된 구성을 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 도 3에 도시된 간략화된 네트워크 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단말의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 10은 도 6의 수신단말의 제어방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신단말의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 12는 도 11의 송신단말의 제어방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 시스템의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 14는 재난 상황 시 1차 기지국에 추가적인 자원을 동적 할당하는 이동통신 시스템의 구조를 도시한 도면.
도 15은 도 14에 도시된 이동통신 시스템에 적용되는 프레임 구조와 데이터 전송 페이지에 자원 운용 형태를 도시한 도면.
도 16은 1차 기지국 내 디바이스 간 통신을 위한 프로토콜 구조를 도시한 도면.
도 17은 재난 1차 기지국 통신 지원을 위한 프로토콜 구조를 도시한 도면.
도 18은 2차 기지국 통신을 위한 프로토콜 구조를 도시한 도면.
도 19는 도 18 구성하는 스펙트럼 센싱맵을 도시한 도면.
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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 발명에서 송신단말 및 수신단말과 같은 디바이스는 다중 모듈 기능이 탑재되어 기지국 간 통신 혹은 디바이스 간 직접 통신을 택일하여 메시지를 송수신할 수 있는 정보 처리 장치를 의미한다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시예에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 디바이스들 클러스터링 과정을 먼저 설명하고 시그널링 방법을 설명한다. 먼저 설명하는 디바이스들의 클러스터링은 디바이스들간 D2D 방식으로 통신할지 여부를 결정하기 위해 수행된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 디바이스들 클러스터를 구성하기 위한 프로토콜 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 사용자 중심 소형 클러스터를 구성하기 위해서 이동성 관리 엔티티 (MME;Mobility Management Entity)(1), 기지국 (eNB; evolved Node B)(2), 디바이스 (3)를 포함한다. 이동성 관리 엔티티 (1)는 각 기지국으로부터 받은 각 디바이스의 인접 기지국 평균 수신 전력 벡터 정보를 이용하여 각 디바이스들의 위치를 추정하고 추정된 위치에 기초하여 클러스터를 구성한다. 클러스터가 구성되면, 각 기지국에 클러스터 구성 정보를 각 기지국에 제공한다. 사용자 중심 클러스터를 구성하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
이동성 관리 엔티티는 무선 자원 제어 (RRC; Radio Resource Control) 연결 메시지를 통해 각 기지국에 사운딩 신호를 전송할 전용 자원을 알려준다(단계 4). 각 기지국은 전용 자원을 이용하여 사운딩 신호를 브로드캐스팅한다(단계 5).
각 디바이스는 수신된 사운딩 신호에 응답하여 인접 기지국들로부터의 평균 수신 전력을 측정하여 인접 기지국 수신 전력 벡터를 구성하여 기지국 (2)으로 전송한다. 각 기지국은 수신한 수신 전력 벡터 정보를 이동성 관리 엔티티 (3)로 전달해준다(단계 6).
이동성 관리 엔티티 (1)는 이 정보를 바탕으로 각 디바이스의 위치를 추정하고 클러스터 구성 목적에 맞추어 클러스터를 구성한다(단계 7). 클러스터가 구성되면 해당 정보를 기지국에 전달한다(단계 8). 이와 같은 과정을 일정 주기 간격으로 반복하여 해당 시간의 디바이스의 위치를 반영하여 클러스터 구성이 달라지게 된다.
도 2는 이동성 관리 엔티티 (9)에서 기지국으로부터 얻는 각 디바이스의 인접 기지국들 평균 수신 전력으로부터 위치를 파악하는 실시 예를 도시한 도면이다.
경로 상쇄 지수를 알고 있을 경우 디바이스 (13)는 접속 기지국 (10)을 포함한 주변 인접 기지국들 (11, 12)로부터 받은 평균 수신 전력 벡터 [10a, 11a, 12a]를 기지국을 통하여 이동성 관리 엔티티(9)로 전달한다. 이동성 관리 엔티티(9)는 세 기지국의 수신 전력 가능 반경의 교점으로부터 디바이스의 위치를 추정할 수 있으며 이는 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112016009725868-pat00001
여기서
Figure 112016009725868-pat00002
는기지국 집합을 의미한다. 또한 x, y는 디바이스의 x축 y축 좌표를 의미하며 X i , Y i 는 i번째 기지국의 x축 y축 좌표를 의미하고 r i 는 i번째 기지국으로부터 수신 받은 평균 전력에서 유추한 반경을 의미한다.
도 3은 이동성 관리 엔티티에서 각 디바이스 위치 정보로부터 클러스터를 구성하는 방법을 도시한 순서도이다.
클러스터 구성에 앞서 클러스터 개수와 클러스터 구성 매트릭 파라미터를 설정한다(단계 14). 여기서 클러스터 구성 매트릭은 클러스터의 사이즈 및 클러스터에 속하는 최소 디바이스 개수를 포함할 수 있을 것이다.
파라미터 설정이 이루어지면, 해당 클러스터 매트릭 조건을 만족하는 클러스터 중심 디바이스 탐색 및 선택을 수행한다(단계 15).
선택된 클러스터 중심 디바이스를 중심으로 하여 클러스터 형성 조건에 따라 디바이스들을 찾아 임시 클러스터를 구성하고 클러스터 구성 매트릭 만족 여부를 판단한다(단계 16). 클러스터 구성 매트릭이 만족되면 알고리즘이 종료된다.
클러스터 구성 매티릭이 만족되지 않으면, 클러스터 구성 후 선택된 디바이스들을 클러스터 구성 후보군에서 제외 한다(단계 17). 클러스터 개수 조건에 따라 또 다른 클러스터를 구성할지 알고리즘을 종료할지를 판단 한다(단계 18).
일례로 인접 디바이스 간 직접 통신을 수행하기 위해서 클러스터를 구성 시 클러스터 사이즈 r cluster , 클러스터에 속하는 최소 디바이스 개수 N device 를 클러스터 구성 매트릭으로 하여 파라미터를 설정해준다. 이후 클러스터 중심 디바이스를 탐색하여 선택하며 이때 클러스터 중심 디바이스는 해당 디바이스를 중심으로 클러스터 사이즈 내에 속하는 디바이스의 개수가 최대인 디바이스로 정해주며 다음의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112016009725868-pat00003
여기서 C i 와 r cluster 는 i번째 기지국에 접속한 디바이스들의 집합과 클러스터 사이즈를 의미하며 f(k,C i ,r cluster )는 C i 집합의 k번째 디바이스를 중심으로 클러스터 사이즈 r cluster 내에서 존재하는 디바이스 개수를 의미한다. 선택된 디바이스를 중심으로 클러스터 내 존재하는 디바이스의 개수가 클러스터 내 최소 디바이스 개수 N device 를 만족하는지를 판단하여 클러스터 구성 혹은 알고리즘 종료가 진행된다.
위에서 설명한 바와 같이 클러스터링이 이루어지면 클러스터 내 디바이스간 통신인지 여부를 판단하여 D2D 통신을 수행한다. 클러스터 내 디바이스들간 통신일 경우 D2D 통신을 수행하며 추후 설명하는 시그널링 방법을 적용한다. 그러나, 클러스터 내 디바이스들간 통신이 아닐 경우 D2D 통신을 수행하지 않는다.
도 4는 본 발명이 일 실시예에 따른 D2D(Device to Device) 통신을 수행하기 위한 네트워크 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 시스템은 기지국들(19, 20)과 복수의 디바이스 쌍들(21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24b, 25a, 25b, 26a, 26b, 27a, 27b, 28a, 28b,), 즉 송신단말(a)-수신단말(b) 쌍들로 구성된다.
원거리 디바이스간 (21a, 21b), (22a, 22b) 통신 시에는 기지국을 통한 중계(21c, 22c)를 통해서 송수신을 수행하며, 클러스터 내 인접 디바이스 간 (23a, 23b), (24a, 24b), (25a, 25b), (26a, 26b), (27a, 27b), (28a, 28b) 통신 시에는 직접 통신(23c, 24c, 25c, 26c, 27c, 28c) 을 통하여 통신을 수행한다.
기지국들(19, 20)은 자신이 관할하는 셀 내에 존재하는 디바이스들을 관리한다. 특히, 기지국들(19, 20)은 D2D 통신을 위한 디바이스 쌍 아이디(PID: Pair Identity) 및 시그널링을 하기 위한 제어 신호 자원을 할당하며, 이 정보는 복수의 디바이스 쌍들로 전송된다.
그리고, 복수의 디바이스 쌍들은 디바이스 쌍 아이디 및 제어 신호 자원들 이용하여 통신을 수행한다. 동일한 클러스터 내에 디바이스 쌍들(23a, 23b), (24a, 24b), (25a, 25b), (26a, 26b), (27a, 27b), (28a, 28b)이 위치할 경우 D2D 통신을 수행한다.
이하, 하기의 도면들을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 시스템에서의 D2D 통신의 개념을 보다 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신의 시그널링을 위한 제어 신호 할당 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 제어 신호 자원은 기지국의 셀 영역에 속하는 K(=M X N)개의 송신단말-수신단말 쌍을 위한 자원으로서, 주파수/시간에서 분할된 적어도 하나의 톤(tone)을 사용한다. 일례로서, 하나의 톤은 하나의 서브 캐리어와 대응될 수 있다.
이 때, 할당받은 톤의 위치에 의해서 각 디바이스 쌍들의 우선 순위가 정해지게 되며, 좌측 상단으로 갈수록 상위의 우선 순위를 가지게 된다. 이러한 시그널링을 위한 지정 자원은 매번 트래픽 슬롯 마다 임의로 지정되어 디바이스들에 공평성을 보장한다.
한편, 같은 시간에 할당된 다수 톤들을 "블록"으로 정의한다. 따라서, 송신단말이 사용하는 톤은 송신블록(TxB; Tx Block), 수신단말이 사용하는 톤은 수신블록(RxB: Rx Block)으로 정의하며, 송신블록 및 수신블록 각각의 개수는 M개가 되며, 각각의 블록에서는 N개의 톤이 할당된다.
이에 따라, 총 K(=M X N)개의 디바이스 쌍들이 존재하며, 첫번째 송신블록(29a)과 수신블록(29b)은 우선 순위 1~N에 해당되는 디바이스 쌍들이 사용하는 제어 신호 자원이며, M번째 송신블록(30a)과 수신블록(30b)은 우선 순위 N(M-1)+1~NM에 해당되는 디바이스 짝들이 사용하는 제어 신호 자원이다.
이하, 설명의 편의를 위해, 도 6에 도시된 바와 같이, 각 블록에 3개의 톤(N=3)이 할당되고, 송신블록 및 수신블록의 개수는 3개(M=3)이며, 9개의 송신단말-수신단말 쌍을 포함하는 네트워크 시스템(100)의 일례를 중심으로 본 발명을 설명하기로 한다. 여기서, 원 내부의 번호는 우선 순위를 나타낸다.
도 7 및 도 8은 도 6에 도시된 간략화된 네트워크 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6 내지 도 8 참조하면, 네트워크 시스템은 첫번째 시간구간, 두번째 시간구간 및 세번째 시간구간에 따라 동작하며, 각각의 시간구간은 서브 시간구간 A과, 서브 시간구간 A 이후의 서브 시간구간 B로 구성된다. 이 때, 서브 시간구간 A 각각에서는 3(=N)개의 송신단말 중 D2D 통신 수행 조건을 만족하는 송신단말들이 전력신호를 전송하고, 서브 시간구간 B 각각에서는 3(=N)개의 송신단말과 대응되는 3(=N)개의 수신단말 중 D2D 통신 수행 조건을 만족하는 수신단말들이 전력신호를 전송한다. 이하, 각 시간구간 별로의 송신단말 및 수신단말의 동작을 상세히 설명한다.
1. 첫번째 서브 시간구간 A
첫번째 서브 시간구간 A에서는 단계(402) 내지 단계(404)가 수행된다.
먼저, 단계(402)에서, 첫번째 송신블록(310a)에 포함된 송신단말, 즉 1번 송신단말, 2번 송신단말 및 3번 송신단말이 할당된 자원을 이용하여 전력신호를 전송한다.
그리고, 단계(404)에서, 네트워크 시스템(100)에 포함된 수신단말들은 1번 송신단말, 2번 송신단말 및 3번 송신단말에서 각각 전송된 전력신호를 수신한다.
즉, 첫번째 수신블록(310b)에 포함된 수신단말, 즉 1번 수신단말, 2번 수신단말 및 3번 수신단말 각각은 쌍을 이루는 송신단말(이하, "쌍 송신단말"이라고 함)에서 전송된 전력신호를 수신함과 함께, 쌍 송신단말에서 전송되는 전력신호 이외의 다른 수신단말에서 전송되는 다른 전력신호를 오버히어(overhear)할 수 있다. 또한, 두번째 수신블록(320b)에 포함된 수신단말인 4번 수신단말, 5번 수신단말, 6번 송신단말과, 세번째 수신블록(330b)에 포함된 수신단말인 7번 수신단말, 8번 수신단말, 9번 송신단말에서 전송된 전력신호를 오버히어 할 수 있다.
2. 첫번째 서브 시간구간 B
첫번째 서브 시간구간 B에서는 단계(406) 내지 단계(410)가 수행된다.
먼저, 단계(406)에서, 1번 수신단말, 2번 수신단말 및 3번 수신단말 각각은 신호 대 간섭비인 SIR(Signal to Interference Ratio)를 산출한다.
보다 상세하게, 1번 수신단말, 2번 수신단말 및 3번 수신단말 각각은, 쌍 송신단말의 전력신호 및 해당 수신단말보다 우선 순위가 높은 첫번째 송신블록(310a)의 송신단말의 전력신호를 이용하여 SIR를 산출한다. 즉, 각각의 수신단말은, 하위 우선 순위인 송신단말에서 전송된 전력신호는 간섭으로 가정하지 않고, 상위 우선 순위인 송신단말에서 전송된 전력신호는 간섭으로 가정하여 SIR를 산출한다.
일례로, 3번 수신단말은 3번 송신단말에서 전송된 전력신호를 주신호로 하고, 1번 송신단말 및 2번 송신단말에서 전송된 전력신호를 간섭신호로 하여 SIR를 산출할 수 있다.
이 후, 단계(408)에서, 1번 수신단말, 2번 수신단말 및 3번 수신단말 각각은, SIR과 기 설정된 임계값(이하, "임계값 B"라고 함)을 비교하여 D2D 통신의 수행/비수행을 결정한다. 즉, 수신단말들 각각은, SIR이 임계값 B 미만인 경우 D2D 통신을 수행하지 않도록(즉, D2D 통신 권한을 포기하도록) 제어하고, SIR이 임계값 B 이상인 경우 D2D 통신을 수행하도록 제어할 수 있다.
다시 말해, SIR이 임계값 B 미만인 경우, 해당 송신단말-수신단말 쌍의 D2D 통신이 상위 우선 순위의 D2D 통신에 방해가 되므로, 해당 수신단말은 D2D 통신 권한을 포기하도록 제어할 수 있다. 반면에, SIR이 임계값 B 이상인 경우, 해당 송신단말-수신단말 쌍의 D2D 통신이 상위 우선 순위의 D2D 통신에 방해가 되지 않으므로, 해당 수신단말은 D2D 통신을 수행할 수 있다.
이하에서는, 도 3의 실시예에서, 3번 수신단말이 D2D 통신 권한을 포기한 것으로 가정하고, 1번 수신단말 및 2번 수신단말이 D2D 통신을 수행하는 것으로 가정한다.
이에 따라, 단계(410)에서는, D2D 통신 권한을 포기하지 않는 1번 수신단말 및 2번 수신단말이 쌍 송신단말의 전력신호와 대응되는 전력신호를 전송한다. 즉, D2D 통신 권한을 포기한 수신단말은 전력신호를 전송하지 않는다(즉, 아무런 신호로 전송하지 않는다).
본 발명의 일 실시예에 따르면, D2D 통신을 수행하는 수신단말은 쌍 송신단말의 전력신호의 역수의 전력으로 상기 대응되는 전력신호를 전송할 수 있다. 일례로서, 1번 송신단말이 P1의 전력으로 전력신호를 전송한 경우 1번 수신단말은 1/ P1의 전력으로 대응되는 전력신호를 전송한다.
정리하면, 1번 송신단말-1번 수신단말 쌍과 2번 송신단말-2번 수신단말 쌍은 D2D 통신을 수행하며, 3번 송신단말-3번 수신단말 쌍은 기지국을 통해 통신을 수행한다.
3. 두번째 서브 시간구간 A
두번째 서브 시간구간 A에서는 단계(412) 내지 단계(420)가 수행된다.
먼저, 단계(412)에서는, D2D 통신을 수행하는 1번 수신단말 및 2번 수신단말로부터 전송된 전력신호가 네트워크 시스템(100)에 포함된 송신단말로 수신된다.
즉, 1번 송신단말 및 2번 송신단말은 쌍 수신단말인 1번 수신단말 및 2번 수신단말에서 전송된 전력신호를 수신한다. 그리고, 두번째 송신블록(320a)에 포함된 송신단말들인 4번 송신단말, 5번 송신단말, 및 6번 송신단말과, 세번째 송신블록(330a)에 포함된 송신단말들인 7번 송신단말, 8번 송신단말, 9번 송신단말은, 1번 수신단말 및 2번 수신단말로부터 전송된 전력신호를 오버히어 한다.
다음으로, 단계(414)에서, 4번 송신단말, 5번 송신단말, 및 6번 송신단말 각각은 1번 수신단말 및 2번 수신단말에게 간섭을 미치는 정도를 나타내는 간섭 비율을 산출한다. 여기서, 간섭 비율은 해당 송신단말보다 높은 우선 순위를 갖는 수신단말, 즉 전력신호를 전송한 상위 우선 순위의 수신단말에게 간섭을 얼마나 미치는지 여부에 대한 척도를 나타낸다.
보다 상세하게, 4번 송신단말, 5번 송신단말, 및 6번 송신단말 각각은, 쌍 수신단말(즉, 4번 수신단말, 5번 수신단말, 및 6번 수신단말)로 전력신호를 전송하는 경우의 전력값과, 1번 수신단말 및 2번 수신단말에서 전송된 전력신호의 전력값을 이용하여 간섭 비율을 산출할 수 있다.
일례로, 5번 송신단말은 쌍 수신단말인 5번 수신단말로 전력신호를 전송하는 경우의 전력값을 분자로 하고, 1번 수신단말 및 2번 수신단말에서 전송된 전력신호의 전력값 각각을 분모로 하여 간섭 비율을 산출할 수 있다.
계속하여, 단계(416)에서, 4번 송신단말, 5번 송신단말, 및 6번 송신단말 각각은, 간섭 비율과 기 설정된 임계값(이하, "임계값 A"하고 함)을 비교하여 D2D 통신의 수행/비수행을 결정한다. 즉, 4번 송신단말, 5번 송신단말, 및 6번 송신단말 각각은, 간섭 비율이 임계값 A 이상인 경우 D2D 통신을 수행하지 않도록(즉, D2D 통신 권한을 포기하도록) 제어하고, 간섭 비율이 임계값 A 미만인 경우 D2D 통신을 수행하도록 제어할 수 있다.
일례로서, 5번 송신단말에 대해, 1번 수신단말에서 전송된 전력신호의 전력값을 기준으로 한 간섭 비율이 임계값 A 미만이고, 2번 수신단말에서 전송된 전력신호의 전력값을 기준으로 한 간섭 비율이 임계값 A 미만인 경우, 5번 송신단말은 D2D 통신 권한을 포기하기 않는다. 반면에, 1번 수신단말에서 전송된 전력신호의 전력값을 기준으로 한 간섭 비율 및 2번 수신단말에서 전송된 전력신호의 전력값을 기준으로 한 간섭 비율 중 적어도 하나가 임계값 A 이상인 경우, 5번 송신단말은 D2D 통신 권한을 포기한다.
도 6의 실시예에서는 5번 송신단말이 D2D 통신 권한을 포기한 것으로 가정하고, 4번 송신단말 및 6번 송신단말이 D2D 통신 권한을 포기하지 않는 것으로 가정한다.
이 후, 단계(418)에서는 D2D 통신 권한을 포기하지 않은 4번 송신단말 및 6번 송신단말이 할당된 자원을 이용하여 전력신호를 전송한다. 따라서, D2D 통신 권한을 포기한 5번 송신단말은 전력신호를 전송하지 않는다(즉, 아무런 신호로 전송하지 않는다.
그리고, 단계(420)에서, 네트워크 시스템(100)에 포함된 수신단말들은 4번 송신단말 및 6번 송신단말에서 전송된 전력신호를 수신한다.
특히, D2D 통신 권한을 포기한 5번 송신단말의 쌍 수신단말인 5번 수신단말을 제외한 나머지 수신단말들인 4번 수신단말 및 6번 수신단말 각각은, 쌍 송신단말인 4번 송신단말 및 6번 송신단말에서 전송된 전력신호를 수신함과 함께, 4번 송신단말 및 6번 송신단말에서 전송되는 전력신호 이외의 다른 전력신호를 오버히어 한다. 또한, 7번 수신단말, 8번 수신단말, 및 9번 수신단말 역시 4번 송신단말 및 6번 송신단말에서 전송된 전력신호를 오버히어 할 수 있다.
4. 두번째 서브 시간구간 B
두번째 서브 시간구간 B에서는 단계(422) 내지 단계(426)가 수행된다.
먼저, 단계(422)에서, D2D 통신 권한을 포기한 5번 송신단말의 쌍 수신단말인 5번 수신단말을 제외한 4번 수신단말 및 6번 수신단말 각각은 SIR를 산출한다.
보다 상세하게, 4번 수신단말 및 6번 수신단말 각각은, i) 쌍 송신단말의 전력신호, ii) 해당 수신단말보다 우선 순위가 높은 두번째 송신블록(320a)의 송신단말의 전력신호, iii) 단계(404)에서 오버히어된 첫번째 송신블록들 중 D2D 통신을 포기한 3번 송신단말을 제외한 나머지 1번 송신단말 및 2번 송신단말에서 오버히어된 전력신호를 이용하여 SIR를 산출할 수 있다.
일례로서, 4번 수신단말은 4번 송신단말에서 전송된 전력신호를 주신호로 하고, 오버히어된 1번 송신단말 및 2번 송신단말에서 전송된 전력신호를 간섭신호로 하여 SIR를 산출할 수 있다. 다른 일례로, 6번 수신단말은 6번 송신단말에서 전송된 전력신호를 주신호로 하고, 오버히어된 1번 송신단말, 2번 송신단말, 4번 송신단말에서 전송된 전력신호를 간섭신호로 하여 SIR를 산출할 수 있다.
이 후, 단계(424)에서, 4번 수신단말 및 6번 수신단말 각각은, SIR과 임계값 B을 비교하여 D2D 통신의 수행/비수행을 결정한다. 여기서, 단계(424)는 단계(406)의 동작과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 4번 수신단말 및 6번 수신단말 모두가 D2D 통신 권한을 포기하지 않은 것으로 가정한다.
따라서, 단계(426)에서는, D2D 통신 권한을 포기하지 않는 4번 수신단말 및 6번 수신단말이 쌍 송신단말의 전력신호와 대응되는 전력신호를 전송한다. 즉, D2D 통신 권한을 포기한 5번 송신단말과 쌍을 이루는 5번 수신단말은 5번 송신단말에서 전력신호를 수신하지 않았으므로, 아무런 신호로 전송하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 4번 수신단말 및 6번 수신단말 역시 쌍 송신단말의 전력신호의 역수의 전력으로 상기 대응되는 전력신호를 전송할 수 있다.
정리하면, 4번 송신단말-4번 수신단말 쌍과 6번 송신단말-6번 수신단말 쌍은 D2D 통신을 수행하며, 5번 송신단말-5번 수신단말 쌍은 기지국을 통해 통신을 수행한다.
5. 세번째 서브 시간구간 A
세번째 서브 시간구간 A에서는 두번째 서브 시간구간 A와 유사한 단계(428) 내지 단계(434)가 수행된다.
먼저, 단계(428)에서는, 4번 수신단말 및 6번 수신단말로부터 전송된 전력신호가 네트워크 시스템(100)에 포함된 송신단말로 수신된다.
즉, 4번 송신단말 및 6번 송신단말은 쌍 수신단말인 4번 수신단말 및 6번 수신단말에서 전송된 전력신호를 수신한다. 그리고, 7번 송신단말, 8번 송신단말, 9번 송신단말은 D2D 통신을 수행하는 4번 수신단말 및 6번 수신단말로부터 전송된 전력신호를 오버히어 한다.
다음으로, 단계(430)에서, 7번 송신단말, 8번 송신단말, 9번 송신단말 각각은 D2D 통신을 수행하는 상위 우선 순위의 수신단말들인 1번 수신단말, 2번 수신단말, 4번 수신단말, 6번 수신단말에게 간섭을 미치는 정도를 나타내는 간섭 비율을 산출한다.
계속하여, 단계(432)에서, 7번 송신단말, 8번 송신단말, 9번 송신단말 각각은, 간섭 비율과 임계값 A을 비교하여 D2D 통신의 수행/비수행을 결정한다.
여기서, 단계(430) 및 단계(432)는 단계(414) 및 단계(416)의 동작과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 7번 송신단말 및 8번 송신단말이 D2D 통신 권한을 포기한 것으로 가정한다.
이 후, 단계(434)에서는 D2D 통신 권한을 포기하기 않은 9번 송신단말만이 할당된 자원을 이용하여 전력신호를 전송하며, 단계(436)에서는 9번 송신단말의 쌍 수신단말인 9번 송신단말이 9번 송신단말에서 전송된 전력신호를 수신한다.
6. 세번째 서브 시간구간 B
세번째 서브 시간구간 B에서는 단계(438) 내지 단계(440)가 수행된다.
먼저, 단계(438)에서, 9번 수신단말이 SIR를 산출한다.
보다 상세하게, 수신단말(333b)은, i) 쌍 송신단말인 9번 송신단말의 전력신호, ii) 해당 수신단말보다 우선 순위가 높은 세번째 송신블록(320a)의 송신단말의 전력신호(그러나, 이는 존재하지 않음), iii) 단계(404)에서 오버히어된 첫번째 송신블록들 중 D2D 통신을 포기한 3번 송신단말을 제외한 나머지 1번 송신단말 및 2번 송신단말에서 오버히어된 전력신호 및 iv) 단계(420)에서 오버히어된 4번 송신단말 및 6번 송신단말의 전력신호를 이용하여 SIR를 산출할 수 있다.
이 후, 단계(440)에서, 9번 수신단말은 SIR과 임계값 B을 비교하여 D2D 통신의 수행/비수행을 결정한다. 여기서, 단계(438)는 단계(406) 및 단계(424)의 동작과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 9번 수신단말은 D2D 통신 권한을 포기한 것으로 가정한다.
따라서, 9번 수신단말이 D2D 통신을 포기하였으므로, 아무런 신호로 전송하지 않는다.
정리하면, 7번 송신단말-7번 수신단말(331b) 쌍, 8번 송신단말-8번 수신단말 쌍 및 9번 송신단말-9번 수신단말 쌍 모두가 기지국을 통해 통신을 수행한다.
요컨대, 본 발명은 "A Synchronous Distributed Scheduler for Peer-to-Peer Ad Hoc Networks"을 기반으로 하여, 상위 우선 순위의 송신단말/수신단말 쌍이 수신단 포기(yield) 과정 및 송신단 포기 과정을 통해 하위 우선 순위에 있는 송신단말/수신단말 쌍이 D2D 통신을 수행하는 것을 가능하게 한다.
이 때, 본 발명에 따르면, D2D 통신 여부를 파악하기 위해, 송신단의 전력신호 전송 및 수신단의 전력신호 전송을 시간적으로 교차 분할함으로써 하위 우선 순위의 송신단말/수신단말 쌍이 상위 우선 순위의 송신단말/수신단말 쌍이 D2D 통신을 포기하는지를 보다 명확하게 판단한다. 이에 따라 디바이스들 간의 채널 상황을 효과적으로 파악하여 네트워크 단위 면적당 주파수 효율을 향상시킬 수 있다
일례로, 도 6의 네트워크 시스템의 상황에서, 종래 기술에 따르면 모든 송신단말이 동시에 전력신호를 전송한 후 모든 수신단말이 동시에 전력신호를 전송하는데, 그 중 3번 수신단말이 D2D 통신 권한을 포기한 것으로 가정하면, 3번 수신단말보다 하위 우선 순위의 송신단말/수신단말들은 3번 송신단말-3번 수신단말 쌍이 D2D 통신 권한을 포기하였는지를 판단하지 못하므로, 하위 우선 순위의 송신단말-수신단말들은 SIR 및 간섭 비율 판단 시 정확한 값을 도출할 수 없는 단점이 있다.
그러나, 본 발명에 따르면, 송신단말의 전력신호 전송 과정과 수신단말이 전력신호 전송 과정이 시간적으로 교차 분할되어 이루어지므로(첫번째 송신블록의 전송→첫번째 수신블록의 전송→ →세번째 송신블록의 전송→세번째 수신블록의 전송), 3번 수신단말보다 하위 우선 순위의 송신단말/수신단말들이 3번 송신단말-3번 수신단말(313b) 쌍에서 D2D 통신 권한을 포기하였는지를 판단할 수 있는 바, SIR 및 간섭 비율을 정확하게 판단하며, 이에 따라 네트워크 단위 면적당 주파수 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단말의 개략적인 구조를 도시한 도면이고, 도 10은 도 9의 수신단말의 제어방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단말(600)은 수신부(610), 제어부(620) 및 전송부(630)를 포함한다.
상기에서 설명된 내용을 일반화하여 수신단말(600)의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 특히, 수신단말(600)은 도 6에 도시된 두번째 수신블록 내지 세번째 수신블록에 포함된 단말일 수 있으며, 이는 i번째 시간구간에서 동작하는 것으로 가정한다.
단계(710)에서, 수신부(610)는 i번째 시간구간 이전의 시간구간에서 수신단말(600)보다 우선순위가 높은 송신단말인 제1 송신단말에서 전송된 전력신호를 오버히어 한다.
단계(720)에서, 수신부(610)는 i번째 시간구간에서 동작하는 N개의 송신단말 중 수신단말(600)보다 우선순위가 높은 제2 송신단말에서 전송된 전력신호 및 수신단말(600)과 쌍을 이루는 송신단말에서 전송된 전력신호를 수신한다.
단계(730)에서, 제어부(620)는 상기 쌍을 이루는 송신단말의 전력신호, 제1 송신단말 중 D2D 통신을 수행하지 않는 제1 송신단말을 제외한 나머지 제1 송신단말의 전력신호 및 제2 송신단말의 전력신호를 이용하여 SIR를 산출한다.
단계(740)에서, 제어부(620)는 SIR이 기 설정된 임계값 미만인 경우 D2D 통신을 수행하지 않도록 제어하고, SIR이 임계값 이상인 경우 D2D 통신을 수행하도록 제어한다.
단계(750)에서, 전송부(630)는 쌍을 이루는 송신단말의 전력신호와 대응되는 전력신호를 선택적으로 전송한다. 즉, 수신단말(600)이 D2D 통신을 수행하지 않는 경우 전송부(630)는 대응되는 전력신호를 전송하지 않으며, 수신단말(600)이 D2D 통신을 수행하는 경우 전송부(630)는 대응되는 전력신호를 전송할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신단말의 개략적인 구조를 도시한 도면이고, 도 12는 도 11의 송신단말의 제어방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신단말(800)은 수신부(810), 제어부(820) 및 전송부(830)를 포함한다.
상기에서 설명된 내용을 일반화하여 송신단말(800)의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 특히, 송신단말(800)은 도 6에 도시된 두번째 수신블록 내지 세번째 수신블록에 포함된 단말일 수 있으며, 이는 i번째 시간구간에서 동작하는 것으로 가정한다.
단계(910)에서, 수신부(810)는 i번째 시간구간 이전의 시간구간에서 송신단말(800)보다 우선순위가 높은 수신단말인 제1 수신단말에서 전송된 전력신호를 오버히어 한다.
단계(920)에서, 제어부(820)는 송신단말(800)에서 쌍을 이루는 수신단말로 전력신호를 전송하는 경우의 전력값 및 제1 수신단말에서 전송된 전력신호의 전력값을 이용하여, 송신단말(800)에서 전송될 전력신호가 제1 수신단말에게 간섭을 미치는 정도를 나타내는 간섭 비율을 산출한다.
단계(930)에서, 제어부(820)는 간섭 비율이 기 설정된 임계값 이상인 경우 D2D 통신을 수행하지 않도록 제어하고, 간섭 비율이 임계값 미만인 경우 D2D 통신을 수행하도록 제어한다.
단계(940)에서, 전송부(830)는 쌍을 이루는 수신단말로 전력신호를 선택적으로 전송한다. 즉, 송신단말(800)이 D2D 통신을 수행하지 않는 경우 전송부(830)는 전력신호를 전송하지 않으며, 송신단말(800)이 D2D 통신을 수행하는 경우 전송부(830)는 전력신호를 전송한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 시스템의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 13에서는, 9개의 기지국이 각각 200m X 200m의 정사각형의 네트워크 반경을 커버하는 형태로 가정하였다. 또한, 네트워크 내에서 송신단말은 특정 밀도를 갖는 포인트 포아송 분포로 위치하며, 각 송신단말에 대응되는 쌍 수신단말은 송신단말로부터 [0, 20] 사이의 임의의 거리와 임의의 각도를 가지고 분포하며, 성능 지표로는 단위 면적당 주파수 효율(log(1+SINR), bps/Hz/m2)을 사용하였고, 송신단말/수신단말의 밀도는 충분히 높은 것으로 가정하였다.
도 13을 참조하면, 사용 가능한 송신블록/수신블록의 개수가 증가하는 경우, 종래의 방법(Conv.)은 하위 우선 순위를 갖는 디바이스 쌍들이 스케줄링될 확률이 급격히 낮아지는데 비해서, 본 발명(Prop.)은 상위의 블록을 사용하는 우선 순위의 디바이스 쌍들의 스케줄링 여부를 효율적으로 판단하여, 하위 우선 순위의 다수의 디바이스 쌍들도 스케줄링에 성공할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 재난 상황 시 1차 기지국 관장 하에 재난 1차 기지국에 추가적인 자원을 동적 할당하며 네트워크 환경에 따라 2차 기지국은 스펙트럼 센싱 중앙 서버로부터 분산 스펙트럼 센싱 센서들로부터 구축된 센싱맵 정보를 받아 인지 동적 자원 할당을 수행하여 단위 면적당 주파수 효율을 향상시키는 데에도 적용될 수 있다.
도 14는 재난 상황 시 1차 기지국에 추가적인 자원을 동적 할당하는 이동통신 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 1차 기지국 (1), 재난 1차 기지국 (2), 스펙트럼 센싱 중앙 서버 (3), 분산 스펙트럼 센싱 센서 (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f), 2차 기지국 (5a, 6a, 7a, 8a), 디바이스 (5b, 6b, 7b, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 14a, 15a, 16a, 17a)가 존재하며 각 디바이스의 정보 송수신의 형태는 1차 기지국 통신과 (13b, 14b) 디바이스 간 직접 통신 (9c, 10c, 11c, 12c), 재난 1차 기지국 통신 (15b, 16b, 17b) 2차 기지국 통신을 (5c, 6c, 7c, 8c) 통하여 수행하게 된다.
도 15은 도 14에 도시된 이동통신 시스템에 적용되는 프레임 구조와 데이터 전송 페이지에 자원 운용 형태를 도시한 도면이다.
프레임 구조는 클러스터링 페이지 (18) 와 스케쥴링 페이지 (19) 그리고 데이터 전송 페이지 (20) 로 구성되어 있으며 여기서 데이터 전송 페이지에서는 첫째, 1차 기지국 통신 전용 자원 (21), 둘째, 1차 기지국 통신 혹은 재난 시 재난 1차 기지국 통신을 위한 동적 자원 (22), 셋째, 1차 기지국 통신과 2차 기지국 통신을 위한 동적 자원 (23), 넷째, 1차 기지국 디바이스 간 통신 전용 자원 (24) 으로 크게 4가지로 나뉘어서 운용된다. 1차 기지국 통신 전용 자원과 1차 기지국 디바이스 간 통신 전용 자원에서는 1차 기지국과 디바이스 간 통신 그리고 1차 기지국 내 디바이스 간 통신만을 허용하는 자원이다. 1차 기지국 통신 및 재난 시 재난 1차 기지국 통신 동적 자원은 1차 기지국과 디바이스 간 통신을 우선으로 하지만 재난 시 재난 1차 기지국에 추가적으로 할당하여 디바이스와 통신을 지원하는 자원이다. 또한 1차 기지국 통신과 2차 기지국 통신 동적 자원에서는 1차 기지국과 디바이스 간 통신을 우선으로 하며 2차 기지국이 스펙트럼 센싱맵을 기반으로 하여 해당 자원 사용 여부를 판단하여 2차 기지국 통신을 허용하는 자원이다.
도 16은 1차 기지국 내 디바이스 간 통신을 위한 프로토콜 구조를 도시한 도면이다. 도 16을 참조하면 1차 기지국으로 (44) 송수신 콜이 들어오면 (47) 이를 이동성 관리 엔티티에 (43) 전달하여 짝 아이디 (PID;Pair Identity)를 할당 받는다. 기지국은 이를 각 디바이스에 무선 자원 제어 연결 메시지를 통해 알려준다 (49). 연결 스케쥴링 셋업을 (51) 통해 시그널링을 위한 제어 신호 자원을 할당하고, 시그널링 (51)을 통해 스케쥴링될 디바이스 짝을 결정하고 스케쥴링된 디바이스가 통신을 수행한다.
도 17은 재난 1차 기지국 통신 지원을 위한 프로토콜 구조를 도시한 도면이다. 도 17을 참조하면 재난 발생 1차 기지국이 (55) 디바이스로부터 (56) 재난정보를 받으면 (57) 이를 재난 상황 관리 엔티티 (EME;Emergency Management Entity) (53)에 전달한다. 재난 상황 관리 엔티티는 재난 정보를 1차 기지국에 리포팅하여 (59) 1차 기지국이 재난 발생 1차 기지국에 (55) 동적 자원 사용 허가 메시지를 전달한다 (60). 연결 스케쥴링 셋업을 (61) 통해 해당 자원을 추가적으로 할당받고 스케쥴링된 디바이스와 통신을 수행한다 (62).
도 18은 2차 기지국 통신을 위한 프로토콜 구조를 도시한 도면이다. 도 18을 참조하면 정해진 페이지에 분산 스펙트럼 센싱 센서는 스펙트럼 센싱한 정보를 스펙트럼 센싱 중앙 서버에 전달한다 (67). 중앙 서버는 전달받은 정보를 이용하여 시간, 주파수, 공간을 고려한 스펙트럼 센싱맵을 구성한다 (68). 구성한 센싱맵에 근거하여 2차 기지국 통신이 허용되는 자원 중 미사용 혹은 1차 기지국 통신의 간섭 제한 조건을 만족하는 자원이 있을 경우 이를 2차 기지국에 알려주며 (69) 연결 스케쥴링 셋업을 (69) 통해 연결 스케쥴링 시그널링을 위한 제어 신호 자원을 할당받고 연결 스케쥴링을 위한 시그널링을 (71) 통해 스케쥴링된 디바이스와 통신을 수행한다 (72).
도 19는 도 18 구성하는 스펙트럼 센싱맵을 도시한 도면이다. 도 19를 참조하면, 중앙 서버는 분산하여 배치한 스펙트럼 센싱 센서로부터 해당 지역에서 1차 기지국의 시간 및 주파수 별 자원 사용 여부에 대한 정보를 획득하여 주파수, 시간, 공간으로 구성되는 3차원 스펙트럼 센싱맵을 구성하게 된다
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (13)

  1. D2D 통신을 수행하기 위한 K(=M×N)개의 송신단말/수신단말 쌍으로 구성되는 네트워크 시스템에 포함되며, 순차적인 M개의 시간구간 중 i번째 시간구간에서 동작하는 수신단말에 있어서,
    상기 i번째 시간구간 이전의 시간구간에서 상기 수신단말보다 우선순위가 높은 송신단말인 제1 송신단말에서 전송된 전력신호를 오버히어하고, 상기 i번째 시간구간에서 동작하는 N개의 송신단말 중 상기 수신단말보다 우선순위가 높은 제2 송신단말에서 전송된 전력신호 및 상기 수신단말과 쌍을 이루는 송신단말에서 전송된 전력신호를 수신하는 수신부; 및
    SIR(Signal to Interference Ratio)를 산출하고, 상기 산출된 SIR이 기 설정된 임계값 미만인 경우 D2D 통신을 수행하지 않도록 제어하고, 상기 SIR이 상기 임계값 이상인 경우 D2D 통신을 수행하도록 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 쌍을 이루는 송신단말의 전력신호, 상기 제1 송신단말 중 D2D 통신을 수행하지 않는 제1 송신단말을 제외한 나머지 제1 송신단말의 전력신호 및 상기 제2 송신단말의 전력신호를 이용하여 SIR(Signal to Interference Ratio)를 산출하는 것을 특징으로 하는 수신단말.
  2. 제1항에 있어,
    상기 수신단말은 상기 쌍을 이루는 송신단말의 전력신호와 대응되는 전력신호를 전송하는 전송부;를 더 포함하되,
    상기 수신단말이 D2D 통신을 수행하지 않는 경우 상기 전송부는 상기 대응되는 전력신호를 전송하지 않으며, 상기 수신단말이 D2D 통신을 수행하는 경우 상기 전송부는 상기 대응되는 전력신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 수신단말.
  3. 제2항에 있어,
    상기 전송부는 대응되는 전력 신호를 상기 쌍을 이루는 송신단말의 전력신호의 역수의 전력으로 전송하는 것을 특징으로 하는 수신단말.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시간구간은 N개의 송신단말이 전력신호를 전송하는 서브 시간구간 A 및 상기 서브 시간구간 A 이후 상기 N개의 송신단말과 대응되는 N개의 수신단말이 신호를 전송하는 서브 시간구간 B를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신단말.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 N은 상기 시간구간에서 할당된 서브 캐리어의 개수인 것을 특징으로 하는 수신단말.
  6. 삭제
  7. D2D 통신을 수행하기 위한 K(=M×N)개의 송신단말/수신단말 쌍으로 구성되는 네트워크 시스템에 포함되며, 순차적인 M개의 시간구간 중 i번째 시간구간에서 동작하는 송신단말에 있어서,
    상기 i번째 시간구간 이전의 시간구간에서 상기 송신단말보다 우선순위가 높은 수신단말인 제1 수신단말에서 전송된 전력신호를 오버히어하는 수신부; 및
    상기 송신단말에서 상기 쌍을 이루는 수신단말로 전력신호를 전송하는 경우의 전력값 및 상기 제1 수신단말에서 전송된 전력신호의 전력값을 이용하여, 상기 송신단말에서 전송될 전력신호가 상기 제1 수신단말에게 간섭을 미치는 정도를 나타내는 간섭 비율을 산출하고, 상기 산출된 간섭 비율이 기 설정된 임계값 이상인 경우 D2D 통신을 수행하지 않도록 제어하고, 상기 간섭 비율이 상기 임계값 미만인 경우 D2D 통신을 수행하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신단말.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 송신단말은 상기 쌍을 이루는 수신단말로 전력신호를 전송하는 전송부;를 더 포함하되,
    상기 송신단말이 D2D 통신을 수행하지 않는 경우 상기 전송부는 상기 전력신호를 전송하지 않으며, 상기 송신단말이 D2D 통신을 수행하는 경우 상기 전송부는 상기 전력신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 송신단말.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시간구간은 N개의 송신단말이 전력신호를 전송하는 제1 서브 시간구간 및 상기 제1 서브 시간구간 이후 상기 N개의 송신단말과 대응되는 N개의 수신단말이 신호를 전송하는 제2 서브 시간구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신단말.
  10. D2D 통신을 수행하기 위한 K(=M×N)개의 송신단말/수신단말 쌍으로 구성되는 네트워크 시스템에 포함되며, 순차적인 M개의 시간구간 중 i번째 시간구간에서 동작하는 수신단말의 제어방법에 있어서,
    상기 i번째 시간구간 이전의 시간구간에서 상기 수신단말보다 우선순위가 높은 송신단말인 제1 송신단말에서 전송된 전력신호를 오버히어하는 단계;
    상기 i번째 시간구간에서 동작하는 N개의 송신단말 중 상기 수신단말보다 우선순위가 높은 제2 송신단말에서 전송된 전력신호 및 상기 수신단말과 쌍을 이루는 송신단말에서 전송된 전력신호를 수신하는 단계;
    상기 쌍을 이루는 송신단말의 전력신호, 상기 제1 송신단말 중 D2D 통신을 수행하지 않는 제1 송신단말을 제외한 나머지 제1 송신단말의 전력신호 및 상기 제2 송신단말의 전력신호를 이용하여 SIR를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 SIR이 기 설정된 임계값 미만인 경우 D2D 통신을 수행하지 않도록 제어하고, 상기 SIR이 상기 임계값 이상인 경우 D2D 통신을 수행하도록 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신단말의 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 네트워크 시스템에 포함된 단말들에 대한 클러스터링이 이루어지며, 상기 클러스터링은 상기 네트워크 시스템에 포함된 단말들의 위치에 기초하는 것을 특징으로 하는 수신 단말의 제어 방법.
  12. D2D 통신을 수행하기 위한 K(=M×N)개의 송신단말/수신단말 쌍으로 구성되는 네트워크 시스템에 포함되며, 순차적인 M개의 시간구간 중 i번째 시간구간에서 동작하는 송신단말의 제어방법에 있어서,
    상기 i번째 시간구간 이전의 시간구간에서 상기 송신단말보다 우선순위가 높은 수신단말인 제1 수신단말에서 전송된 전력신호를 오버히어하는 단계;
    상기 송신단말에서 상기 쌍을 이루는 수신단말로 전력신호를 전송하는 경우의 전력값 및 상기 제1 수신단말에서 전송된 전력신호의 전력값을 이용하여, 상기 송신단말에서 전송될 전력신호가 상기 제1 수신단말에게 간섭을 미치는 정도를 나타내는 간섭 비율을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 간섭 비율이 기 설정된 임계값 이상인 경우 D2D 통신을 수행하지 않도록 제어하고, 상기 간섭 비율이 상기 임계값 미만인 경우 D2D 통신을 유지하도록 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신단말의 제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 네트워크 시스템에 포함된 단말들에 대한 클러스터링이 이루어지며, 상기 클러스터링은 상기 네트워크 시스템에 포함된 단말들의 위치에 기초하는 것을 특징으로 하는 송신 단말의 제어 방법.




KR1020160011071A 2016-01-29 2016-01-29 네트워크 도움 기반의 자율적 디바이스 간 직접 통신을 수행하는 송신단말 및 수신단말과 제어방법 KR101748984B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160011071A KR101748984B1 (ko) 2016-01-29 2016-01-29 네트워크 도움 기반의 자율적 디바이스 간 직접 통신을 수행하는 송신단말 및 수신단말과 제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160011071A KR101748984B1 (ko) 2016-01-29 2016-01-29 네트워크 도움 기반의 자율적 디바이스 간 직접 통신을 수행하는 송신단말 및 수신단말과 제어방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101748984B1 true KR101748984B1 (ko) 2017-06-20

Family

ID=59281127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160011071A KR101748984B1 (ko) 2016-01-29 2016-01-29 네트워크 도움 기반의 자율적 디바이스 간 직접 통신을 수행하는 송신단말 및 수신단말과 제어방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101748984B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102078261B1 (ko) * 2018-10-19 2020-04-07 아주대학교 산학협력단 통신 네트워크 시스템 및 통신 네트워크 시스템 내 기지국에서 데이터를 송수신하는 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101465901B1 (ko) 2013-12-12 2014-11-26 성균관대학교산학협력단 D2d 통신에서 단말의 전송 전력을 제어하는 방법 및 d2d 통신 단말
KR101521053B1 (ko) 2014-07-24 2015-05-15 연세대학교 산학협력단 D2d 통신에서의 스케쥴링 우선 순위 결정 방법, 분산형 스케쥴링 방법, 그 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101465901B1 (ko) 2013-12-12 2014-11-26 성균관대학교산학협력단 D2d 통신에서 단말의 전송 전력을 제어하는 방법 및 d2d 통신 단말
KR101521053B1 (ko) 2014-07-24 2015-05-15 연세대학교 산학협력단 D2d 통신에서의 스케쥴링 우선 순위 결정 방법, 분산형 스케쥴링 방법, 그 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102078261B1 (ko) * 2018-10-19 2020-04-07 아주대학교 산학협력단 통신 네트워크 시스템 및 통신 네트워크 시스템 내 기지국에서 데이터를 송수신하는 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2893545T3 (es) Asignación de recursos para comunicaciones de enlace lateral en una red de comunicación inalámbrica
CN108370565B (zh) 用于副链路数据传输的方法以及终端
CN107113795B (zh) 用于非授权频谱中联合协调和共存的方法和系统
EP3691336B1 (en) Base station and mobile telecommunications system for measurements and delay-sensitive vehicle-related communications
KR102087656B1 (ko) 디바이스 대 디바이스 통신 시스템에서 자원의 분산 스케줄링 방법 및 장치
US10624115B2 (en) Radio resource scheduling method, device and system
EP3235300B1 (en) Methods, base station, mobile node and relay node
CN111989585A (zh) 相对定位的方法、终端、基站、通信设备及存储介质
US11064504B2 (en) Methods, base station, infrastructure node and terminal
CN105430751A (zh) 车联网终端的设备到设备d2d资源分配方法及相关设备
CN107659915B (zh) 基于地理区域信息的车联网人车资源分配方法
KR20140006992A (ko) 무선랜 시스템에서의 계층화 채널 접근 방법 및 장치
KR20190131337A (ko) 인지 무선 통신 기반의 중계 장치 및 이를 포함하는 무인 항공기와, 상기 무인 항공기를 이용한 인지 무선 통신 기반의 중계 방법
WO2016045568A1 (zh) 一种d2d资源分配方法及装置
CN105636217A (zh) 用于蜂窝网接入的方法和装置
JP5392266B2 (ja) ネットワークシステム、公衆網リソース管理装置、公衆網無線基地局、自営網リソース管理装置、自営網無線基地局
CN108476504A (zh) 网络管理侧和用户设备侧的装置及方法、中央管理装置
JP6270148B2 (ja) 無線通信方法、無線通信システム及び無線通信プログラム
EP2908597B1 (en) Wireless communication network node and method
WO2017164039A1 (ja) 通信端末、通信方法、および通信用プログラムが記憶された記憶媒体
Tefek et al. Clustering and radio resource partitioning for machine-type communications in cellular networks
KR101748984B1 (ko) 네트워크 도움 기반의 자율적 디바이스 간 직접 통신을 수행하는 송신단말 및 수신단말과 제어방법
KR101465901B1 (ko) D2d 통신에서 단말의 전송 전력을 제어하는 방법 및 d2d 통신 단말
Zhao et al. Dynamic and non-centric networking approach using virtual gateway platforms for low power wide area systems
CN113677019A (zh) 确定资源的方法、装置及系统

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant