KR102363926B1 - Data ferrying-based virtual full-duplex relaying system and method using unmanned aerial vehicle - Google Patents

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KR102363926B1 KR1020200153772A KR20200153772A KR102363926B1 KR 102363926 B1 KR102363926 B1 KR 102363926B1 KR 1020200153772 A KR1020200153772 A KR 1020200153772A KR 20200153772 A KR20200153772 A KR 20200153772A KR 102363926 B1 KR102363926 B1 KR 102363926B1
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Abstract

Disclosed are a data ferrying-based virtual full-duplex relay transmission system using an unmanned aerial vehicle (UAV) and a method thereof. The relay transmission system includes a first UAV and a second UAV for hovering in a predetermined area between a source node and a destination node, wherein the first UAV and the second UAV are alternately connected to a communication link with the source node or the destination node based on the distances from the source node and the destination node.

Description

무인비행체를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 시스템 및 그 방법{Data ferrying-based virtual full-duplex relaying system and method using unmanned aerial vehicle}Data ferrying-based virtual full-duplex relaying system and method using unmanned aerial vehicle

본 발명의 실시 예는 중계전송 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적어도 둘 이상의 무인비행체(UAV, unmanned aerial vehicle)를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a relay transmission system and a method therefor, and more particularly, to a data ferry-based virtual full-duplex relay transmission system and method using at least two or more unmanned aerial vehicles (UAV).

중계기를 활용한 통신 방식은 네트워크의 커버리지를 늘림과 동시에 데이터 전송률 증가 및 신뢰성 있는 전송을 가능하게 한다. 이러한 중계전송은 데이터를 어떠한 방식으로 송수신하는지에 따라 반이중(half-duplex) 중계전송과 전이중(full-duplex) 중계전송으로 구분할 수 있다. 반이중 중계전송은 시스템에 위치한 중계기가 특정 시간에 데이터의 송신 혹은 수신 중 하나의 작업만 수행하는 중계전송 방식을 의미한다. 반면, 전이중 중계전송은 데이터의 송신과 수신을 동시에 진행함에 따라 반이중 중계전송보다 이론상 2배 높은 SE(spectral efficiency)를 달성할 수 있는 중계전송 방식이다. 하지만 전이중 중계전송의 경우, SI(self-interference)로 인해 현실적으로 구현에 제약이 존재한다. The communication method using a repeater increases the coverage of the network and at the same time increases the data rate and enables reliable transmission. Such relay transmission can be divided into a half-duplex relay transmission and a full-duplex relay transmission depending on how data is transmitted and received. Half-duplex relay transmission refers to a relay transmission method in which a repeater located in the system performs only one of data transmission or reception at a specific time. On the other hand, full-duplex relay transmission is a relay transmission scheme capable of achieving two-fold higher spectral efficiency (SE) in theory than half-duplex relay transmission by simultaneously transmitting and receiving data. However, in the case of full-duplex relay transmission, there are practical limitations in implementation due to self-interference (SI).

이러한 SI의 영향을 받지 않음과 동시에 반이중 중계전송의 성능 제약으로부터 벗어나기 위해 가상 전이중(virtual full-duplex) 중계전송에 대한 연구가 이루어져 왔다. 해당 중계전송 방식은 두 개 이상의 중계기를 활용하여 데이터의 송신과 수신을 동시에 진행하되, 송신과 수신을 각각 다른 중계기에서 진행하는 중계전송 방식을 의미한다. 가상 전이중 중계전송의 경우, IRI(Inter-Relay Interference)가 발생하는 문제점을 가지고 있지만, 송신 안테나와 수신 안테나가 서로 다른 중계기에 분산되어 위치함에 따라 안테나 간 이격거리가 크기 때문에 SI에 비해 세기가 약하며 제거하기 용이하다. Research on virtual full-duplex relay transmission has been conducted in order not to be affected by such SI and at the same time to escape from the performance constraints of half-duplex relay transmission. The relay transmission method refers to a relay transmission method in which data transmission and reception are simultaneously performed using two or more repeaters, but transmission and reception are performed by different repeaters. In the case of virtual full-duplex relay transmission, there is a problem that IRI (Inter-Relay Interference) occurs, but the strength is weak compared to SI because the distance between the antennas is large as the transmitting antenna and the receiving antenna are distributed and located in different repeaters. easy to remove

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전이중 중계전송에서 발생하는 SI의 영향을 없애고 반이중 중계전송의 성능 제약으로부터 벗어날 수 있도록 적어도 두 개의 무인비행체를 활용하는 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is a data ferry-based virtual full-duplex relay transmission system and method using at least two unmanned aerial vehicles to eliminate the influence of SI occurring in full-duplex relay transmission and to escape from performance limitations of half-duplex relay transmission. is to provide

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 무인비행체를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 시스템의 일 예는, 소스노드와 목적노드 사이의 일정 영역을 맴도는 제1 무인비행체와 제2 무인비행체;를 포함하고, 상기 제1 무인비행체와 상기 제2 무인비행체는 상기 소스노드 및 상기 목적노드와의 거리를 기반으로 각각 번갈아 가면서 상기 소스노드 또는 상기 목적노드와 통신링크를 연결한다.In order to achieve the above technical problem, an example of a data ferry-based virtual full-duplex relay transmission system using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention is a first unmanned aerial vehicle hovering in a predetermined area between a source node and a destination node; a second unmanned aerial vehicle; including, wherein the first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle alternately connect a communication link with the source node or the target node based on the distance between the source node and the target node .

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 무인비행체를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 방법의 일 예는, 소스노드와 목적노드 사이의 일정영역 중 제1 영역에 진입한 제1 무인비행체는 상기 소스노드와 제1 통신링크를 연결하고 상기 제1 통신링크를 통해 상기 소스노드로부터 데이터를 수신하는 단계; 상기 일정 영역을 맴도는 제2 무인비행체는 상기 제1 무인비행체가 상기 소스노드와 상기 제1 통신링크를 연결할 때 상기 목적노드와 제2 통신링크를 연결하고 상기 제2 통신링크를 통해 상기 목적노드에게 데이터를 전송하는 단계; 상기 일정영역 중 제2 영역에 진입한 제1 무인비행체는 상기 목적노드와 제3 통신링크를 연결하고, 상기 소스노드로부터 수신한 데이터를 상기 제3 통신링크를 통해 상기 목적노드로 전송하는 단계; 및 상기 제2 무인비행체는 상기 제1 무인비행체가 상기 목적노드와 상기 제3 통신링크를 연결할 때 상기 소스노드와 제4 통신링크를 연결하고, 상기 제4 통신링크를 통해 상기 소스노드로부터 데이터를 수신하는 단계;를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, an example of a data ferry-based virtual full-duplex relay transmission method using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention is to enter a first area among a predetermined area between a source node and a destination node. connecting, by the first unmanned aerial vehicle, the source node to a first communication link and receiving data from the source node through the first communication link; The second unmanned aerial vehicle orbiting the predetermined area connects the target node and a second communication link when the first unmanned aerial vehicle connects the source node and the first communication link, and provides the target node through the second communication link. transmitting data; The first unmanned aerial vehicle entering the second area of the predetermined area connects the target node and a third communication link, and transmitting data received from the source node to the target node through the third communication link; and the second unmanned aerial vehicle connects the source node and a fourth communication link when the first unmanned aerial vehicle connects the target node and the third communication link, and transmits data from the source node through the fourth communication link. Receiving step; includes.

본 발명의 실시 예에 따르면, 전이중 중계전송에서 발생하는 SI의 영향을 받지 않으며, 반이중 중계전송의 성능 제약으로부터 벗어날 수 있다. 또한 2개의 무인비행체의 이동 경로의 중심점을 조절하여 무인비행체를 이용한 가상 전이중 중계전송에서 발생하는 IRI에 의한 성능 제약을 완화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is not affected by SI generated in full-duplex relay transmission, and can escape from performance limitations of half-duplex relay transmission. In addition, by adjusting the center point of the movement paths of two unmanned aerial vehicles, performance constraints caused by IRI in virtual full-duplex relay transmission using unmanned aerial vehicles can be alleviated.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무인비행체를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 시스템의 개략적인 구조의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무인비행체를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 3 및 도 4는 본 실시 예에 따른 두 무인비행체가 맴도는 일정 영역의 중심점을 조절하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무인비행체의 이동 중심점을 조절하는 알고리즘의 일 예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 중계전송 방법에서 무인비행체의 비행 반경에 따른 비행 중심점의 변화에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면, 그리고,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무인비행체를 이용한 중계전송 방법과 종래의 고정된 중계기를 이용한 중계전송 방법 간의 종단 간 평균 SE를 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing an example of a schematic structure of a data ferry-based virtual full-duplex relay transmission system using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram illustrating an example of a data ferry-based virtual full-duplex relay transmission method using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention;
3 and 4 are diagrams illustrating an example of a method of adjusting the center point of a predetermined area in which two unmanned aerial vehicles revolve according to the present embodiment;
5 is a diagram illustrating an example of an algorithm for adjusting a movement center point of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention;
6 is a view showing a simulation result for a change in a flight center point according to a flight radius of an unmanned aerial vehicle in a relay transmission method according to an embodiment of the present invention;
7 is a diagram illustrating the results of simulating the end-to-end average SE between the relay transmission method using an unmanned aerial vehicle and the conventional relay transmission method using a fixed repeater according to an embodiment of the present invention.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 무인비행체를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 시스템 및 그 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a data ferry-based virtual full-duplex relay transmission system and method using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무인비행체를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 시스템의 개략적인 구조의 일 예를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a schematic structure of a data ferry-based virtual full-duplex relay transmission system using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 시스템은 소스노드(S)(120)와 목적노드(D)(130), 그리고 적어도 둘 이상의 무인비행체(UAV)(100,110)를 포함한다. 1, the data ferry-based virtual full-duplex relay transmission system includes a source node (S) 120, a destination node (D) 130, and at least two or more unmanned aerial vehicles (UAVs) 100 and 110 .

소스노드(120)는 데이터를 송신하는 통신장치를 의미하고 목적노드(130)는 데이터를 수신하는 통신장치를 의미한다. 일반적인 통신장치는 송신과 수신을 모두 수행할 수 있으며, 따라서 통신장치가 데이터를 송신하는 경우에는 본 실시 예의 소스노드(120)에 해당하고 통신장치가 데이터를 수신하는 경우에는 본 실시 예의 목적노드(130)에 해당한다. The source node 120 means a communication device for transmitting data, and the destination node 130 means a communication device for receiving data. A general communication device can perform both transmission and reception. Therefore, when the communication device transmits data, it corresponds to the source node 120 of this embodiment, and when the communication device receives data, it corresponds to the destination node ( 130).

적어도 둘 이상의 무인비행체(100,110)는 소스노드(120)와 목적노드(130) 사이에서 일정 영역을 비행한다. 본 실시 예는 설명의 편의를 위하여 두 개의 무인비행체(100,110)를 기준으로 설명하나 무인비행체(100,110)의 개수는 실시 예에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 두 무인비행체(100,110)는 지상으로부터 일정 높이에서 일정 영역을 맴도는 형태로 비행할 수 있다. 본 실시 예는 두 무인비행체(100,110)가 맴도는 일정 영역의 일 예로 원형을 도시하고 있으나, 무인비행체(100,110)가 맴도는 일정 영역의 형태는 실시 예에 따라 다양한 형태(예를 들어, 타원형, 사각형 등)로 변형될 수 있다. At least two or more unmanned aerial vehicles 100 and 110 fly in a predetermined area between the source node 120 and the destination node 130 . Although this embodiment is described with reference to two unmanned aerial vehicles 100 and 110 for convenience of description, the number of unmanned aerial vehicles 100 and 110 may be variously set according to an embodiment. The two unmanned aerial vehicles 100 and 110 may fly in the form of hovering over a certain area at a certain height from the ground. Although this embodiment shows a circular shape as an example of a certain area in which the two unmanned aerial vehicles 100 and 110 revolve, the shape of the predetermined area in which the unmanned aerial vehicle 100 and 110 revolves may vary according to the embodiment (eg, oval, square, etc.). ) can be transformed into

두 무인비행체(100,110)는 일정 거리 이격하여 동일 속도로 비행할 수 있다. 예를 들어, 제1 무인비행체(100)와 제2 무인비행체(110)는 원형의 비행 경로에서 180도 차이 만큼 이격하여 비행할 수 있다. 제1 무인비행체(100)와 제2 무인비행체(110)의 이격거리는 이 외에도 다양하게 설정할 수 있다. 본 실시 예는 두 무인비행체(100,110)가 동일한 일정 영역에서 동일한 경로를 비행하는 예를 도시하고 있으나, 실시 예에 따라 두 무인비행체가 맴도는 일정 영역 및 비행 경로는 일부 또는 전부가 서로 다를 수 있다. 다만 설명의 편의를 위하여 이하에서는 두 무인비행체(100,100)가 동일 영역에서 동일 경로를 따라 이동하는 경우를 가정하여 설명한다.The two unmanned aerial vehicles 100 and 110 may be spaced apart by a predetermined distance and fly at the same speed. For example, the first unmanned aerial vehicle 100 and the second unmanned aerial vehicle 110 may fly apart from each other by 180 degrees on a circular flight path. The separation distance between the first unmanned aerial vehicle 100 and the second unmanned aerial vehicle 110 may be variously set in addition to this. Although this embodiment shows an example in which the two unmanned aerial vehicles 100 and 110 fly on the same path in the same predetermined area, some or all of the predetermined area and the flight path around which the two unmanned aerial vehicles revolve may be different from each other. However, for convenience of explanation, the following description assumes that the two unmanned aerial vehicles 100 and 100 move along the same path in the same area.

두 무인비행체(100,110)가 일정 범위 내의 이격거리를 유지하고 충돌을 방지할 수 있도록 각 무인비행체(100,110)는 충돌방지를 위한 수단(예를 들어, 카메라, 거리센서, 레이더 등)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 무인비행체(100,110)는 GPS 등을 통해 파악한 자신의 위치정보를 서로 교환하거나, 레이더나 각종 센서를 통해 상대 무인비행체의 위치를 파악하여 일정 거리를 유지할 수 있다. 이 외에도 두 무인비행체(100,110)가 충돌을 방지하고 일정 거리를 유지할 수 있는 종래의 다양한 방법과 수단이 본 실시 예에 적용될 수 있다.Each of the unmanned aerial vehicles 100 and 110 may include a means for preventing collision (eg, a camera, a distance sensor, a radar, etc.) so that the two unmanned aerial vehicles 100 and 110 can maintain a separation distance within a certain range and prevent a collision. there is. For example, each of the unmanned aerial vehicles 100 and 110 may maintain a certain distance by exchanging their own location information obtained through GPS or the like, or by grasping the location of the other unmanned aerial vehicle through radar or various sensors. In addition to this, various conventional methods and means for preventing collision between the two unmanned aerial vehicles 100 and 110 and maintaining a predetermined distance may be applied to the present embodiment.

각 무인비행체(100,110)는 소스노드(120) 또는 목적노드(130)와 무선통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 무인비행체(100,110)와 각 노드(120,130) 사이에 장애물이 없다면 무인비행체(100,110)는 각 노드(120,130)와 LOS(Line-of-Sight) 채널을 통해 연결될 수 있다. 각 무인비행체(100,100)는 반이중 중계기를 포함한다. 즉, 각 무인비행체(100,110)는 특정 시점에서 소스노드(120) 또는 목적노드(130)의 어느 한 노드와 통신링크를 연결한다. Each of the unmanned aerial vehicles 100 and 110 may perform wireless communication with the source node 120 or the destination node 130 . For example, if there is no obstacle between the unmanned aerial vehicle 100 and 110 and each node 120 and 130, the unmanned aerial vehicle 100 and 110 may be connected to each of the nodes 120 and 130 through a line-of-sight (LOS) channel. Each unmanned aerial vehicle (100, 100) includes a half-duplex repeater. That is, each of the unmanned aerial vehicles 100 and 110 connects a communication link with any one of the source node 120 or the destination node 130 at a specific point in time.

본 실시 예에서, 두 무인비행체(100,110)는 지상으로부터 일정 높이(h)에서 일정 반경(r)의 원을 따라 동일속도(v)로 비행한다. 이때 소스노드(120)의 위치를 (0,0,0)이라 하고, 목적노드(130)의 위치를 (xd,0,0)라고 하고, 그리고 두 무인비행체(100,110)가 맴도는 일정 영역의 중심점의 위치를 (x0,0,h)라고 하면, 두 무인비행체(100,110)의 위치는 다음과 같다.In this embodiment, the two unmanned aerial vehicles 100 and 110 fly at the same speed (v) along a circle of a predetermined radius (r) at a predetermined height (h) from the ground. At this time, let the location of the source node 120 be (0,0,0), the location of the destination node 130 be (x d ,0,0), and the location of a certain area in which the two unmanned aerial vehicles 100,110 revolve. If the position of the central point is (x 0 ,0,h), the positions of the two unmanned aerial vehicles 100 and 110 are as follows.

Figure 112020123175128-pat00001
Figure 112020123175128-pat00001

특정 시간(t)에서 노드(120,130)와 무인비행체(100,110) 사이의 통신링크의 채널이득은 다음과 같이 나타낼 수 있다. The channel gain of the communication link between the nodes 120 and 130 and the unmanned aerial vehicle 100 and 110 at a specific time t can be expressed as follows.

Figure 112020123175128-pat00002
Figure 112020123175128-pat00002

여기서, i와 j는 각 노드(120,130) 또는 각 무인비행체(100,110)를 나타낸다. k는 노드(120,130)와 무인비행체(100,110) 사이의 거리가 1m일 때의 채널이득을 의미하고, dij(x0,t)는 무인비행체(100,110) 이동경로의 중심점의 x좌표가 x0일때 특정시간 t에서 노드i와 무인비행체 j간의 거리를 의미한다.Here, i and j represent each node 120 and 130 or each unmanned aerial vehicle 100 and 110 . k means the channel gain when the distance between the nodes 120 and 130 and the unmanned aerial vehicle 100 and 110 is 1 m, and d ij (x 0 , t) is the x coordinate of the center point of the unmanned aerial vehicle 100 and 110 movement path is x 0 It means the distance between node i and unmanned aerial vehicle j at a specific time t.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무인비행체를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 방법의 일 예를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of a data ferry-based virtual full-duplex relay transmission method using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 이동성을 갖는 두 개의 무인비행체(100,110)를 중계기로 활용하여 데이터를 전송한다. 각 무인비행체(100,110)는 소스노드(120) 및 목적노드(130)와의 각 통신링크 중 링크 환경이 더 좋은 노드와 통신을 진행하되, 제1 무인비행체(100)와 제2 무인비행체(110)가 서로 다른 노드와 통신링크를 동시에 진행하는 가상 전이중 중계전송기법을 적용한다.Referring to FIG. 2 , two unmanned aerial vehicles 100 and 110 having mobility are used as repeaters to transmit data. Each unmanned aerial vehicle 100 and 110 communicates with a node having a better link environment among each communication link with the source node 120 and the destination node 130, but the first unmanned aerial vehicle 100 and the second unmanned aerial vehicle 110) Apply the virtual full-duplex relay transmission method in which communication links with different nodes are simultaneously processed.

무인비행체(100,110)와 각 노드(120,130) 사이의 통신링크는 거리가 가까울수록 좋아지므로, 본 실시 예의 무인비행체(100,110)는 각 노드(120,130)와의 거리를 기준으로 소스노드(120) 및 목적노드(130) 중 어느 하나의 노드와 통신링크를 연결할 수 있다. 예를 들어, 두 무인비행체(100,110)가 이동하는 과정에서 제1 무인비행체(100)가 제2 무인비행체(110)에 비해 소스노드(120)에 더 가까이 위치하면, 제1 무인비행체(100)는 소스노드(120)와 통신링크를 연결하여 소스노드(120)로부터 데이터를 수신할 수 있다. 다른 예로, 제2 무인비행체(110)가 제1 무인비행체(100)에 비해 목적노드(130)에 더 가까이 위치하면, 제2 무인비행체(110)는 목적노드(130)와 통신링크를 연결하여 데이터를 목적노드로 전송할 수 있다.Since the communication link between the unmanned aerial vehicle 100 and 110 and each node 120 and 130 is better as the distance increases, the unmanned aerial vehicle 100 and 110 of this embodiment is the source node 120 and the destination node based on the distance from each node 120 and 130. It is possible to connect a communication link with any one of the nodes (130). For example, if the first unmanned aerial vehicle 100 is located closer to the source node 120 than the second unmanned aerial vehicle 110 in the process of moving the two unmanned aerial vehicles 100 and 110, the first unmanned aerial vehicle 100 may receive data from the source node 120 by connecting the source node 120 and a communication link. As another example, when the second unmanned aerial vehicle 110 is located closer to the target node 130 than the first unmanned aerial vehicle 100 , the second unmanned aerial vehicle 110 connects the target node 130 and the communication link to Data can be transmitted to the destination node.

두 무인비행체(100,110)가 일정 영역(250)을 맴도는 형태로 비행하고 두 무인비행체가 일정 거리 이격되어 있으므로, 두 무인비행체(100,110)가 비행하는 일정 영역을 각 노드(120,130)와의 거리를 기준으로 적어도 두 개의 영역(A,B)으로 구분할 수 있다. 예를 들어, 무인비행체(100,110)가 맴도는 원형 영역을 좌측 절반부(A)와 우측의 절반부(B)의 두 영역으로 구분할 수 있다. Since the two unmanned aerial vehicles 100 and 110 fly in a form revolving around a certain area 250 and the two unmanned aerial vehicles are spaced apart by a certain distance, the predetermined area in which the two unmanned aerial vehicles 100 and 110 fly is determined based on the distance from each node 120 and 130. It can be divided into at least two areas (A, B). For example, the circular region in which the unmanned aerial vehicle 100 and 110 revolves may be divided into two regions, a left half part (A) and a right half part (B).

두 무인비행체(100,110)가 π만큼의 이동경로의 위상차가 존재한다면, 제1 무인비행체(또는 제2 무인비행체)가 0≤θ1(θ2)<π의 제1 영역(A)에 위치하여 소스노드(120)로부터 데이터를 수신하는 동안에, 제2 무인비행체(또는 제1 무인비행체)는 π≤θ2(θ1)<2π의 제2 영역(B)에 위치하여 목적노드(130)로 데이터를 송신하게 된다. If there is a phase difference in the movement path of the two unmanned aerial vehicles 100 and 110 by π, the first unmanned aerial vehicle (or the second unmanned aerial vehicle) is located in the first area (A) of 0≤θ1(θ2)<π to become the source node While receiving data from 120 , the second unmanned aerial vehicle (or the first unmanned aerial vehicle) is located in the second region B of π≤θ2(θ1)<2π to transmit data to the target node 130 . do.

제1 무인비행체(100)의 관점에서 다시 살펴보면, 일정 영역(250)을 비행하는 제1 무인비행체는 제1 영역(A)의 구간에 진입하면 소스노드(120)로부터 데이터를 수신하고, 제2 영역(B)의 구간에 진입하면 데이터를 목적노드(130)로 전송한다. 또한 제1 무인비행체(100)가 제1 영역(A)의 구간에서 소스노드(120)로부터 데이터를 수신하는 동안에 제2 무인비행체(110)는 데이터를 목적노드(130)로 송신하게 되고, 제1 무인비행체(100)가 제2 영역(B)의 구간에서 목적노드(130)로 데이터를 송신하는 동안에 제2 무인비행체(100)는 소스노드(120)로부터 데이터를 수신한다. 즉 송신과 수신이 서로 다른 무인비행체(100,110)를 통해 동시에 수행되는 가상 전이중 중계방식을 수행할 수 있다. 즉, 본 실시 예에서 각 무인비행체(100,110)가 수행하는 중계기의 역할(송신 또는 수신) 교차는 시간슬롯 단위가 아닌 구간 단위로 진행된다. Looking back at the first unmanned aerial vehicle 100 from the perspective of the first unmanned aerial vehicle 100, when the first unmanned aerial vehicle flying in the predetermined area 250 enters the section of the first area A, it receives data from the source node 120, and the second When entering the section of area B, data is transmitted to the target node 130 . Also, while the first unmanned aerial vehicle 100 receives data from the source node 120 in the section of the first area A, the second unmanned aerial vehicle 110 transmits data to the destination node 130, and While the first unmanned aerial vehicle 100 transmits data to the target node 130 in the section of the second area B, the second unmanned aerial vehicle 100 receives data from the source node 120 . That is, a virtual full-duplex relay method in which transmission and reception are simultaneously performed through different unmanned aerial vehicles 100 and 110 may be performed. That is, in the present embodiment, the roles (transmission or reception) of the repeaters performed by each unmanned aerial vehicle 100 and 110 are crossed in units of sections, not in units of time slots.

각 영역 구간(A,B)에서의 순간 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)은 다음과 같이 나타낼 수 있다.Instantaneous Signal to Interference plus Noise Ratio (SINR) in each domain section A and B can be expressed as follows.

Figure 112020123175128-pat00003
Figure 112020123175128-pat00003

Figure 112020123175128-pat00004
Figure 112020123175128-pat00004

여기서, x0은 무인비행체(100,110)가 맴도는 일정 영역(250)의 중심점에 대한 x좌표, Ps는 소스노드(120)의 송신전력, Pu는 무인비행체(100,110)의 송신전력을 나타내고, σ2은 AWGN(Additive White Gaussian Noise)의 분산으로 잡음의 전력값을 나타낸다. Here, x 0 is the x-coordinate of the center point of the predetermined area 250 around which the unmanned aerial vehicle 100,110 revolves, Ps is the transmission power of the source node 120, Pu indicates the transmission power of the unmanned aerial vehicle 100,110, σ 2 is the variance of AWGN (Additive White Gaussian Noise) and represents the power value of the noise.

소스노드(120)와 무인비행체(100,110) 사이의 통신링크에서의 순간 SINR에는 제1 무인비행체(100)와 제2 무인비행체(110)가 동시에 통신을 진행함에 따라 IRI가 존재한다. 반경r의 원을 맴도는 제1 무인비행체(100)와 제2 무인비행체(110) 사이의 거리 위상차가 π라고 하면, 서로 간의 거리는 2r이 되고, 수학식 2에 따라 IRI에 대한 채널 이득은 k(2r)-2로 나타낼 수 있다. 수학식 3 및 수학식 4에 따라 각 구간에서의 평균 스펙트럼효율(SE,spectral efficiency)은 다음과 같이 나타낼 수 있다.IRI exists in the instantaneous SINR in the communication link between the source node 120 and the unmanned aerial vehicle 100 and 110 as the first unmanned aerial vehicle 100 and the second unmanned aerial vehicle 110 simultaneously communicate. If the distance phase difference between the first unmanned aerial vehicle 100 and the second unmanned aerial vehicle 110 revolving around a circle of radius r is π, the distance between each other becomes 2r, and according to Equation 2, the channel gain for IRI is k( 2r) -2 . According to Equations 3 and 4, the average spectral efficiency (SE) in each section can be expressed as follows.

Figure 112020123175128-pat00005
Figure 112020123175128-pat00005

Figure 112020123175128-pat00006
Figure 112020123175128-pat00006

제1 무인비행체(100)와 제2 무인비행체(110)는 각각 이동 구간(A,B)에 따라 소스노드(120) 또는 목적노드(130)와 통신을 진행하지만, 두 무인비행체(100,110)간 발생하는 IRI로 인해 두 이동 구간(A,B)의 SE는 큰 차이가 발생할 수 있다. 종단 간 SE는 병목 구간의 SE에 의해 결정되기 때문에, 각 구간(A,B)의 SE간의 이러한 차이를 고려하여 종단 간 SE 성능을 향상시키기 위하여 두 무인비행체가 맴도는 일정 영역의 중심점을 조절할 수 있다. The first unmanned aerial vehicle 100 and the second unmanned aerial vehicle 110 communicate with the source node 120 or the destination node 130 according to the movement sections A and B, respectively, but between the two unmanned aerial vehicles 100 and 110 , respectively. Due to the generated IRI, the SE of the two movement sections (A, B) may have a large difference. Since the end-to-end SE is determined by the SE of the bottleneck section, it is possible to adjust the center point of a certain area around the two UAVs in order to improve the end-to-end SE performance by considering this difference between the SE of each section (A, B). .

도 3 및 도 4는 본 실시 예에 따른 두 무인비행체가 맴도는 일정 영역의 중심점을 조절하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.3 and 4 are diagrams illustrating an example of a method of adjusting the center point of a predetermined area in which two unmanned aerial vehicles revolve according to the present embodiment.

도 3 및 도 4를 참조하면, 두 무인비행체(100,110)가 맴도는 일정 영역(302)에서 소스노드(120)와 무인비행체(100,110)가 통신링크를 연결하는 제1 영역(예를 들어, 도 2의 A영역)의 제1 평균 스펙트럼효율(SE)과 목적노드(130)와 무인비행체(100,110)가 통신링크를 연결하는 제2 영역(예를 들어, 도 2의 B 영역)의 제2 평균 스펙트럼효율(SE)의 크기 차이에 따라 무인비행체(100,100)가 맴도는 일정 영역(302)의 중심(300)을 이동한다. 제1 평균 스펙트럼효율과 제2 평균 스펙트럼효율은 수학식 5 및 수학식 6을 이용하여 구할 수 있다.3 and 4 , in a predetermined area 302 in which the two unmanned aerial vehicles 100 and 110 revolve, the source node 120 and the unmanned aerial vehicle 100 and 110 connect the communication link to a first area (eg, FIG. 2 ) The first average spectral efficiency SE of the area A) and the second average spectrum of the second area (eg, area B in FIG. 2 ) in which the target node 130 and the unmanned aerial vehicle 100 and 110 connect the communication link According to the difference in the size of the efficiency SE, the center 300 of the predetermined area 302 in which the unmanned aerial vehicle 100 and 100 revolves is moved. The first average spectral efficiency and the second average spectral efficiency can be obtained using Equations 5 and 6.

예를 들어, 제1 평균 스펙트럼효율이 제2 평균 스펙트럼효율보다 크면(즉,

Figure 112020123175128-pat00007
), 제2 평균 스펙트럼효율의 증가를 위하여 도 3과 같이 일정 영역(302)의 중심(300)을 목적노드(130) 방향으로 일정 거리 이동한다. 이후 두 무인비행체(100,110)는 새로운 중심(310)의 일정 영역(312)을 비행한다. 다른 예로, 제1 평균 스펙트럼효율이 제2 평균 스펙트럼효율보다 작으면(즉,
Figure 112020123175128-pat00008
), 제1 평균 스펙트럼효율의 증가를 위하여 도 4와 같이 일정 영역(402)의 중심(400)을 소스노드(120) 방향으로 일정 거리 이동한다. 이후 두 무인비행체(100,110)는 소스노드(120) 방향으로 옮겨진 새로운 중심(410)의 일정 영역(412)을 비행한다.For example, if the first average spectral efficiency is greater than the second average spectral efficiency (ie,
Figure 112020123175128-pat00007
), in order to increase the second average spectral efficiency, the center 300 of the predetermined region 302 is moved a predetermined distance in the direction of the target node 130 as shown in FIG. 3 . Thereafter, the two unmanned aerial vehicles 100 and 110 fly over a certain area 312 of the new center 310 . As another example, if the first average spectral efficiency is less than the second average spectral efficiency (that is,
Figure 112020123175128-pat00008
), in order to increase the first average spectral efficiency, the center 400 of the predetermined region 402 is moved a predetermined distance in the direction of the source node 120 as shown in FIG. 4 . Thereafter, the two unmanned aerial vehicles 100 and 110 fly over a certain area 412 of the new center 410 that has been moved in the direction of the source node 120 .

일정 거리의 이동은 제1 평균 스펙트럼효율과 제2 평균 스펙트럼효율의 차이가 작아지는 방향으로 반복하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 평균 스펙트럼효율이 제2 평균 스펙트럼효율보다 크면, 일정 영역의 중심을 목적노드 방향으로 기 정의된 거리만큼 이동한다. 이동한 새로운 일정 영역에 대하여 파악한 제1 평균 스펙트럼효율이 제2 평균스펙트럼보다 여전히 크다면, 일정 영역의 중심을 목적노드 방향으로 더 이동한다. 반면 제1 평균 스펙트럼효율이 제2 평균스펙트럼보다 작다면 일정 영역의 중심을 기 정의된 거리만큼 이동한다. 이때 일정 영역의 중심을 소스노드 방향으로 이동할 때 이전의 위치로 다시 돌아가는 경우에 일정거리의 이동이 두 지점 사이를 계속 반복하게 되는 문제점이 발생할 수 있으므로, 소스노드 방향으로 이동할 때 그 위치가 이전과 같다면 이와 다른 거리로 이동하도록 한다. The movement of a certain distance may be repeatedly performed in a direction in which the difference between the first average spectral efficiency and the second average spectral efficiency becomes smaller. For example, if the first average spectral efficiency is greater than the second average spectral efficiency, the center of the predetermined area is moved by a predetermined distance in the direction of the target node. If the first average spectral efficiency determined for the new fixed region is still larger than the second average spectrum, the center of the region is further moved in the direction of the target node. On the other hand, if the first average spectral efficiency is smaller than the second average spectrum, the center of the predetermined area is moved by a predetermined distance. At this time, when moving the center of a certain area in the direction of the source node, when returning to the previous position, there may be a problem that the movement of a certain distance continues to repeat between the two points. If they are the same, move them to a different distance.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무인비행체의 이동 중심점을 조절하는 알고리즘의 일 예를 도시한 도면이다. 도 5는 본 실시 예에 따른 중심점을 이동의 이해를 돕기 위한 하나의 예일 뿐 본 발명이 도 5의 알고리즘에 한정되는 것은 아니다.5 is a diagram illustrating an example of an algorithm for adjusting a movement center point of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is only an example for helping the understanding of moving the center point according to the present embodiment, and the present invention is not limited to the algorithm of FIG. 5 .

도 5를 참조하면, 제1 평균 스펙트럼효율이 제2 평균 스펙트럼효율보다 크면(즉,

Figure 112020123175128-pat00009
), 도 3과 같이 제2 평균 스펙트럼효율의 증가를 위하여 중심점의 x좌표인 x0를 목적노드 방향(즉, 오른쪽 방향)으로 이동시키는 것을 고려한다. 중심점을 이동하기 전의 제1 평균 스펙트럼효율(
Figure 112020123175128-pat00010
)과 중심점을 이동하고 난 후의 제1 평균 스펙트럼효율(
Figure 112020123175128-pat00011
)을 비교하여, 이동 후의 제1 평균 스펙트럼효율이 이동 전의 제1 평균 스펙트럼효율보다 큰 경우에 중심점을 목적노드 방향으로 이동시킨다. 이때 중심점을 이동하기에 앞서, 이동하고자 하는 위치가 일전에 방문한 위치인지 확인하여, 만약 이미 방문한 위치하면, 반복문이 무한루프에 빠지는 것을 방지하기 위하여, 중심점의 증감폭을 줄이는 작업을 진행하고 중심점을 이동시킨다. 이동할 위치가 이전에 방문하지 않았던 위치하면, 증감 폭을 변경하지 않고 그대로 진행한다. 중심점이 목적노드 방향으로 이동함에 따라 제1 평균 스펙트럼효율이 감소하거나, 증감폭이 임계치보다 작거나 같은 경우 알고리즘을 종료한다.Referring to FIG. 5, if the first average spectral efficiency is greater than the second average spectral efficiency (ie,
Figure 112020123175128-pat00009
), to increase the second average spectral efficiency as shown in FIG. 3 , it is considered to move x 0 , which is the x-coordinate of the central point, in the direction of the target node (ie, the right direction). The first average spectral efficiency before moving the center point (
Figure 112020123175128-pat00010
) and the first average spectral efficiency after moving the center point (
Figure 112020123175128-pat00011
), and when the first average spectral efficiency after movement is greater than the first average spectral efficiency before movement, the center point is moved in the direction of the target node. At this time, before moving the center point, check whether the location to be moved is a previously visited location. If the location has already been visited, in order to prevent the loop from falling into an infinite loop, reduce the increase/decrease width of the center point and set the center point. move it If the location to be moved is a location that has not been visited before, it proceeds without changing the increase/decrease width. When the first average spectral efficiency decreases as the center point moves in the direction of the target node, or the increase/decrease width is less than or equal to the threshold, the algorithm is terminated.

제1 평균 스펙트럼효율이 제2 평균 스펙트럼효율보다 작으면(즉,

Figure 112020123175128-pat00012
), 도 4와 같이 제1 평균 스펙트럼효율의 중가를 위하여 중심점을 소스노드 방향(즉, 왼쪽 방향)으로 이동시키는 것을 고려한다. 중심점을 이동하기 전의 제2 평균 스펙트럼효율(
Figure 112020123175128-pat00013
)과 중심점을 이동하고 난 후의 제2 평균 스펙트럼효율(
Figure 112020123175128-pat00014
)을 비교하여, 이동 후의 제2 평균 스펙트럼효율이 이동 전의 제2 평균 스펙트럼효율보다 큰 경우에 중심점을 소스노드 방향으로 이동시킨다. 이때 중심점을 이동하기에 앞서, 이동하고자 하는 위치가 일전에 방문한 위치인지 확인하여, 만약 이미 방문한 위치하면, 중심점의 증감폭을 줄이는 작업을 진행하고 중심점을 이동시킨다. 중심점이 소스노드 방향으로 이동함에 따라 제1 평균 스펙트럼효율이 감소하거나, 증감폭이 임계치보다 작거나 같은 경우 알고리즘을 종료한다.If the first average spectral efficiency is less than the second average spectral efficiency (i.e.,
Figure 112020123175128-pat00012
), it is considered that the center point is moved in the direction of the source node (ie, the left direction) in order to increase the first average spectral efficiency as shown in FIG. 4 . The second average spectral efficiency before moving the center point (
Figure 112020123175128-pat00013
) and the second average spectral efficiency after moving the center point (
Figure 112020123175128-pat00014
), when the second average spectral efficiency after movement is greater than the second average spectral efficiency before movement, the center point is moved in the direction of the source node. At this time, before moving the center point, it is checked whether the location to be moved is a previously visited location, and if the location has already been visited, the work of reducing the increase/decrease width of the center point is performed and the center point is moved. When the first average spectral efficiency decreases as the center point moves in the direction of the source node, or the increase/decrease width is less than or equal to the threshold, the algorithm is terminated.

중심점의 x좌표인 x0을 수학식 5 및 수학식 6에 대입하여 각 구간에서의 평균 스펙트럼효율을 구한 후, 각 구간의 평균 스펙트럼효율의 최소값을 계산하면, 종단간 평균 SE를 얻을 수 없다.After obtaining the average spectral efficiency in each section by substituting x 0 , which is the x-coordinate of the center point, into Equations 5 and 6, and then calculating the minimum value of the average spectral efficiency of each section, the end-to-end average SE cannot be obtained.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 중계전송 방법에서 무인비행체의 비행 반경에 따른 비행 중심점의 변화에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a simulation result for a change in a flight center point according to a flight radius of an unmanned aerial vehicle in a relay transmission method according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 무인비행체의 비행 반경(r)을 dsd/2, dsd/3, dsd/4로 변화시키면서 시뮬레이션한 결과이다. 비행 반경(r)이 dsd/2인 경우, 400m≤dsd≤1050m 구간에서 중심점이 왼쪽으로 이동함을 알 수 있다. 이는 무인비행체간 발생하는 IRI에 의해 제1 평균 스펙트럼효율이 제2 평균 스펙트럼효율보다 작기 때문에, 제1 평균 스펙트럼효율의 증가를 위해 중심점이 왼쪽으로 이동한 것을 나타낸다. Referring to FIG. 6 , it is a simulation result while changing the flight radius (r) of the unmanned aerial vehicle to d sd /2, d sd /3, and d sd /4. When the flight radius (r) is d sd /2, it can be seen that the center point moves to the left in the section 400m≤d sd≤1050m . This indicates that since the first average spectral efficiency is smaller than the second average spectral efficiency due to IRI generated between unmanned aerial vehicles, the center point is moved to the left to increase the first average spectral efficiency.

1050m<dsd≤2000m 구간의 경우, 중심점이 오른쪽으로 이동함을 알 수 있다. 이는 소스노드와 목적노드 사이의 거리(dsd)가 증가함에 따라 목적노드가 무인비행체로부터 수신하는 신호의 세기가 작아져 제2 평균 스펙트럼효율이 제1 평균 스펙트럼효율보다 작게 되어, 제2 평균 스펙트럼효율의 증가를 위해 중심점이 오른쪽으로 이동한 것을 나타낸다.In the case of 1050m<d sd ≤2000m section, it can be seen that the center point moves to the right. This is because as the distance (d sd ) between the source node and the destination node increases, the intensity of the signal that the destination node receives from the unmanned aerial vehicle decreases, so that the second average spectral efficiency becomes smaller than the first average spectral efficiency, and the second average spectrum It indicates that the center point is shifted to the right to increase the efficiency.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무인비행체를 이용한 중계전송 방법과 종래의 고정된 중계기를 이용한 중계전송 방법 간의 종단 간 평균 SE를 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating the results of simulating the end-to-end average SE between the relay transmission method using an unmanned aerial vehicle and the conventional relay transmission method using a fixed repeater according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 무인비행체를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 방법의 종단 간 평균 SE가 종래의 중계전송방법에 비하여 높은 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 7 , it can be seen that the end-to-end average SE of the data ferry-based virtual full-duplex relay transmission method using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention is higher than that of the conventional relay transmission method.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can also be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage device. In addition, the computer-readable recording medium is distributed in a network-connected computer system so that the computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at with respect to preferred embodiments thereof. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 소스노드와 목적노드 사이의 일정 영역을 맴도는 제1 무인비행체와 제2 무인비행체;를 포함하고,
상기 제1 무인비행체와 상기 제2 무인비행체는 상기 소스노드 및 상기 목적노드와의 거리를 기반으로 각각 번갈아가면서 상기 소스노드 또는 상기 목적노드와 통신링크를 연결하고,
상기 일정 영역은 상기 소스노드와 가까운 제1 영역과 상기 목적노드와 가까운 제2 영역으로 구분되고,
상기 제1 무인비행체가 상기 제1 영역에 존재하고 상기 제2 무인비행체가 상기 제2 영역에 존재하면, 상기 제1 무인비행체는 상기 소스노드와 통신링크를 연결하고 상기 제2 무인비행체는 상기 목적노드와 통신링크를 연결하며,
상기 제1 무인비행체가 상기 제2 영역에 존재하고 상기 제2 무인비행체가 상기 제1 영역에 존재하면, 상기 제1 무인비행체는 상기 목적노드와 통신링크를 연결하고 상기 제2 무인비행체는 상기 소스노드와 통신링크를 연결하는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 시스템.Including; a first unmanned aerial vehicle and a second unmanned aerial vehicle orbiting a predetermined area between the source node and the destination node;
The first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle may alternately connect a communication link with the source node or the target node based on the distance between the source node and the target node,
The predetermined region is divided into a first region close to the source node and a second region close to the destination node,
When the first unmanned aerial vehicle exists in the first area and the second unmanned aerial vehicle exists in the second area, the first unmanned aerial vehicle connects a communication link with the source node, and the second unmanned aerial vehicle serves as the target It connects the node and the communication link,
When the first unmanned aerial vehicle exists in the second area and the second unmanned aerial vehicle exists in the first area, the first unmanned aerial vehicle connects a communication link with the target node, and the second unmanned aerial vehicle connects to the source A virtual full-duplex relay transmission system based on a data ferry using an unmanned aerial vehicle, characterized in that it connects a node and a communication link. 소스노드와 목적노드 사이의 일정 영역을 맴도는 제1 무인비행체와 제2 무인비행체;를 포함하고,
상기 제1 무인비행체와 상기 제2 무인비행체는 상기 소스노드 및 상기 목적노드와의 거리를 기반으로 각각 번갈아가면서 상기 소스노드 또는 상기 목적노드와 통신링크를 연결하고,
상기 일정영역에서 상기 소스노드와 무인비행체가 통신링크를 연결하는 제1영역의 제1 평균 스펙트럼효율(SE)과 상기 목적노드와 무인비행체가 통신링크를 연력하는 제2 영역의 제2 평균 스펙트럼효율(SE)의 크기 차이에 따라 상기 일정 영역의 중심을 이동하는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 시스템.Including; a first unmanned aerial vehicle and a second unmanned aerial vehicle orbiting a predetermined area between the source node and the destination node;
The first unmanned aerial vehicle and the second unmanned aerial vehicle may alternately connect a communication link with the source node or the target node based on the distance between the source node and the target node,
The first average spectral efficiency SE of the first region in which the source node and the unmanned aerial vehicle connect the communication link in the predetermined region and the second average spectral efficiency of the second region in which the target node and the unmanned aerial vehicle connect the communication link A data ferry-based virtual full-duplex relay transmission system using an unmanned aerial vehicle, characterized in that the center of the predetermined area is moved according to the size difference of (SE). 제 4항에 있어서,
상기 제1 평균 스펙트럼효율이 상기 제2 평균 스펙트럼효율보다 크면, 상기 일정 영역의 중심을 상기 목적노드 방향으로 일정 거리 이동하고,
상기 제1 평균 스펙트럼효율이 상기 제2 평균 스펙트럼효율보다 작으면, 상기 일정 영역의 중심을 상기 소스노드 방향으로 일정 거리 이동하는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 시스템.5. The method of claim 4,
If the first average spectral efficiency is greater than the second average spectral efficiency, the center of the predetermined area is moved a predetermined distance in the direction of the target node,
When the first average spectral efficiency is less than the second average spectral efficiency, the center of the predetermined area is moved a predetermined distance in the direction of the source node. 소스노드와 목적노드 사이의 일정영역 중 제1 영역에 진입한 제1 무인비행체는 상기 소스노드와 제1 통신링크를 연결하고 상기 제1 통신링크를 통해 상기 소스노드로부터 데이터를 수신하는 단계;
상기 일정 영역을 맴도는 제2 무인비행체는 상기 제1 무인비행체가 상기 소스노드와 상기 제1 통신링크를 연결할 때 상기 목적노드와 제2 통신링크를 연결하고 상기 제2 통신링크를 통해 상기 목적노드에게 데이터를 전송하는 단계;
상기 일정영역 중 제2 영역에 진입한 제1 무인비행체는 상기 목적노드와 제3 통신링크를 연결하고, 상기 소스노드로부터 수신한 데이터를 상기 제3 통신링크를 통해 상기 목적노드로 전송하는 단계; 및
상기 제2 무인비행체는 상기 제1 무인비행체가 상기 목적노드와 상기 제3 통신링크를 연결할 때 상기 소스노드와 제4 통신링크를 연결하고, 상기 제4 통신링크를 통해 상기 소스노드로부터 데이터를 수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 방법.A first unmanned aerial vehicle that has entered a first area among a predetermined area between a source node and a target node, connecting the source node and a first communication link, and receiving data from the source node through the first communication link;
The second unmanned aerial vehicle orbiting the predetermined area connects the target node and a second communication link when the first unmanned aerial vehicle connects the source node and the first communication link, and provides the target node through the second communication link. transmitting data;
The first unmanned aerial vehicle entering the second area of the predetermined area connects the target node and a third communication link, and transmitting data received from the source node to the target node through the third communication link; and
The second unmanned aerial vehicle connects the source node and a fourth communication link when the first unmanned aerial vehicle connects the target node and the third communication link, and receives data from the source node through the fourth communication link A data ferry-based virtual full-duplex relay transmission method using an unmanned aerial vehicle, comprising the steps of: 제 6항에 있어서,
상기 제1 무인비행체 또는 상기 제2 무인비행체는, 상기 제1 영역의 제1 평균 스펙트럼효율(SE)과 상기 제2 영역의 제2 평균 스펙트럼효율의 크기 차이에 따라 맴도는 영역의 중심을 상기 목적노드 또는 상기 소스노드 방향으로 이동하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 방법.7. The method of claim 6,
The first unmanned aerial vehicle or the second unmanned aerial vehicle may set the center of the revolving region according to a difference between the first average spectral efficiency SE of the first region and the second average spectral efficiency of the second region to the target node. or moving in the direction of the source node; a data ferry-based virtual full-duplex relay transmission method using an unmanned aerial vehicle, characterized in that it further comprises. 제 7항에 있어서,
상기 제1 무인비행체 또는 상기 제2 무인비행체는, 상기 제1 평균 스펙트럼효율이 상기 제2 평균 스펙트럼효율보다 크면, 상기 맴도는 영역의 중심을 상기 목적노드 방향으로 일정 거리 이동하고, 상기 제1 평균 스펙트럼효율이 상기 제2 평균 스펙트럼효율보다 작으면, 상기 맴도는 영역의 중심을 상기 소스노드 방향으로 일정 거리 이동하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 데이터 페리 기반의 가상 전이중 중계전송 방법.8. The method of claim 7,
When the first average spectral efficiency is greater than the second average spectral efficiency, the first unmanned aerial vehicle or the second unmanned aerial vehicle moves the center of the revolving region a predetermined distance in the direction of the target node, and the first average spectrum and if the efficiency is less than the second average spectral efficiency, moving the center of the revolving region by a predetermined distance in the direction of the source node. 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
A computer-readable recording medium in which a program for performing the method according to any one of claims 6 to 8 is recorded.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8904880B1 (en) * 2011-10-13 2014-12-09 The Boeing Company Methods and systems for low-cost aerial relay

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Title
Jeong Seon Yeom et al., "UAV-Assisted Cooperative Downlink NOMA with Virtual Full-Duplex Operation,"ICUFN 2019, (2019)* *

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