KR102445733B1 - Method, server and system for optimizing system network in tactical environment - Google Patents

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KR102445733B1
KR102445733B1 KR1020220004588A KR20220004588A KR102445733B1 KR 102445733 B1 KR102445733 B1 KR 102445733B1 KR 1020220004588 A KR1020220004588 A KR 1020220004588A KR 20220004588 A KR20220004588 A KR 20220004588A KR 102445733 B1 KR102445733 B1 KR 102445733B1
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mobile base
cell power
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learning
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KR1020220004588A
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이종만
김기훈
한철희
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한화시스템(주)
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Abstract

According to the present invention, a system network optimization method through DNN-based mobile base station cell power control in a tactical environment including a plurality of mobile base stations and a plurality of terminals comprises the steps of: extracting learning data and test data for learning and testing of a DNN; and determining a DNN structure for setting optimal cell power with respect to each of the plurality of mobile base stations based on the extracted learning data and test data.

Description

전술환경에서의 시스템 망 최적화 방법, 서버 및 시스템{METHOD, SERVER AND SYSTEM FOR OPTIMIZING SYSTEM NETWORK IN TACTICAL ENVIRONMENT}System network optimization method, server and system in tactical environment

본 발명은 복수의 이동기지국 및 복수의 단말을 포함하는 전술환경에서의 DNN 기반 이동기지국 셀 파워 조절을 통한 시스템 망 최적화 방법, 서버 및 시스템에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 소대급 이하의 무선전투망에서 DNN 기반으로 각 기지국의 최적의 셀 파워를 결정 및 적용하여 이동기지국간의 주파수 간섭을 최소화할 수 있는, 전술환경에서의 시스템 망 최적화 방법, 서버 및 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a system network optimization method, server and system through DNN-based mobile base station cell power control in a tactical environment including a plurality of mobile base stations and a plurality of terminals. That is, the present invention is a method for optimizing a system network in a tactical environment that can minimize frequency interference between mobile base stations by determining and applying the optimal cell power of each base station based on DNN in a platoon-level or lower wireless combat network, a server and It's about the system.

도 1은 이동기지국의 운용 예시를 나타낸 도면이다. 도 2는 기존 전술 이동기지국의 운용 형태를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram showing an example of operation of a mobile base station. 2 is a view for explaining the operation form of the existing tactical mobile base station.

상용 기지국은 약 500m 간격으로 설치되며, 셀플랜툴을 활용하여 기지국 간 간섭을 최소화할 수 있다. 상용 운용방식과 달리 전술 이동기지국은 기지국이 기동하면서 단말기와 접속하여 실시간으로 서비스를 제공한다. 이러한 전술환경의 경우, 다수의 기지국이 밀집되는 상황에서 기지국간의 셀 파워(Cell Power)를 조절하지 않으면 기지국 간의 주파수 간섭이 발생할 수밖에 없다. 이를 해결하기 위해서는 각 기지국 및 단말의 위치에 따라 기지국의 셀 파워를 실시간으로 조절하여 간섭을 최소화하고 시스템의 채널 용량을 최대화하는 것이 필요하다.Commercial base stations are installed at intervals of about 500m, and interference between base stations can be minimized by using the cell plan tool. Unlike the commercial operation method, the tactical mobile base station provides a service in real time by connecting to the terminal while the base station is activated. In such a tactical environment, frequency interference between base stations inevitably occurs if cell power between base stations is not adjusted in a situation in which a plurality of base stations are concentrated. In order to solve this problem, it is necessary to minimize interference and maximize the channel capacity of the system by adjusting the cell power of the base station in real time according to the location of each base station and the terminal.

한편, 현재 전력화되어 운용되는 기지국은 부대 이동 후 전술 이동기지국 차량에 단말 모듈을 활용하여 주변 환경 정보를 수집 및 분석하여 최적의 기지국 셀 파워를 결정한다. 이러한, 종래 기술은 주변 기지국 주파수 및 신호 세기 센싱을 수행한 후, FA 선정 및 출력을 설정하고, 기지국을 ON 시킨다. 이러한 일련의 과정에 대한 수행 시간은 통상 2분 정도 소요되며, 이때 기지국 서비스는 불가능하게 된다. 이는 실시간으로 작전운용이 필요한 전술환경에서는 적합하지 않은 방법이다.On the other hand, the currently operated base station determines the optimal base station cell power by collecting and analyzing surrounding environment information by using a terminal module in the tactical mobile base station vehicle after the unit is moved. In the prior art, after performing sensing of a frequency and signal strength of a neighboring base station, FA selection and output are set, and the base station is turned on. The execution time for this series of processes is usually about 2 minutes, and at this time, the base station service becomes impossible. This is an unsuitable method in a tactical environment that requires real-time operational operation.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소대급 이하의 무선전투망에서 DNN 기반으로 각 기지국의 최적의 셀 파워를 결정 및 적용하여 이동기지국간의 주파수 간섭을 최소화할 수 있는, 전술환경에서의 시스템 망 최적화 방법, 서버 및 시스템을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is a system network optimization method in a tactical environment that can minimize frequency interference between mobile base stations by determining and applying the optimal cell power of each base station based on DNN in a platoon-level or lower wireless combat network , servers and systems.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기된 바와 같은 과제로 한정되지 않으며, 또다른 과제들이 존재할 수 있다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the problems described above, and other problems may exist.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따른 복수의 이동기지국 및 복수의 단말을 포함하는 전술환경에서의 DNN 기반 이동기지국 셀 파워 조절을 통한 시스템 망 최적화 방법은 상기 DNN의 학습 및 시험을 위한 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하는 단계; 및 상기 추출된 학습 데이터 및 시험 데이터에 기초하여, 상기 복수의 각 이동기지국에 대한 최적의 셀 파워를 설정하기 위한 DNN 구조를 결정하는 단계를 포함한다.The method for optimizing a system network through DNN-based mobile base station cell power control in a tactical environment including a plurality of mobile base stations and a plurality of terminals according to the first aspect of the present invention for solving the above problems is the learning and testing of the DNN extracting learning data and test data for and determining a DNN structure for setting optimal cell power for each of the plurality of mobile base stations, based on the extracted learning data and test data.

본 발명의 일부 실시예에서, 상기 DNN의 학습 및 시험을 위한 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하는 단계는, 상기 복수의 이동기지국 및 복수의 단말을 랜덤하게 배치하는 단계; 상기 복수의 단말에 대한 RSSI 및 SINR을 단말 정보로 산출하는 단계; 상기 산출된 단말 정보 및 상기 이동기지국에 설정된 셀 파워를 기반으로, 시스템 채널 용량을 최대화할 수 있는 이동기지국의 셀 파워를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 셀 파워 및 단말 정보를 기반으로 상기 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the extracting of the training data and test data for the learning and testing of the DNN may include: randomly arranging the plurality of mobile base stations and the plurality of terminals; calculating RSSI and SINR for the plurality of terminals as terminal information; determining a cell power of a mobile base station capable of maximizing a system channel capacity based on the calculated terminal information and cell power set in the mobile base station; and extracting the learning data and the test data based on the determined cell power and terminal information.

본 발명의 일부 실시예에서, 상기 이동기지국의 셀 파워를 결정하는 단계는, 상기 단말 정보에 기초하여 복수의 단말별 다운링크 채널 용량을 산출하는 단계; 및 상기 단말별 다운링크 채널 용량을 최대화할 수 있는 상기 이동기지국의 셀 파워를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the determining of the cell power of the mobile base station includes: calculating a downlink channel capacity for a plurality of terminals based on the terminal information; and determining the cell power of the mobile base station capable of maximizing the downlink channel capacity for each terminal.

본 발명의 일부 실시예에서, 상기 결정된 셀 파워 출력값 및 단말 정보를 기반으로 상기 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하는 단계는, 상기 복수의 각 단말의 SINR 및 인접 이동기지국에서 수신된 복수의 간섭값을 DNN의 입력 파라미터, 상기 이동기지국의 셀 파워를 출력 파라미터로 하는 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the step of extracting the training data and the test data based on the determined cell power output value and the terminal information includes the SINR of each of the plurality of terminals and a plurality of interference values received from adjacent mobile base stations. It is possible to extract training data and test data using an input parameter of the DNN and cell power of the mobile station as an output parameter.

본 발명의 일부 실시예에서, 상기 복수의 각 이동기지국에 대한 최적의 셀 파워를 설정하기 위한 DNN 구조를 결정하는 단계는, 상기 학습 데이터에 기초하여 복수의 DNN 구조에 대한 학습을 수행하는 단계; 및 상기 시험 데이터에 기초하여 상기 학습된 복수의 DNN 구조 중 MSE(Mean Squared Error)를 최소화하는 DNN 구조를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the determining of the DNN structure for setting the optimal cell power for each of the plurality of mobile base stations includes: performing learning of the plurality of DNN structures based on the learning data; and selecting a DNN structure that minimizes a mean squared error (MSE) from among the plurality of learned DNN structures based on the test data.

본 발명의 일부 실시예는, 상기 이동기지국이 RSSI 및 SINR을 포함하는 단말 정보를 주기적으로 수집하여 기동형 지휘차량으로 제공하는 단계; 및 상기 기동형 지휘차량에서 상기 결정된 DNN 구조에 기초하여 각 이동기지국에 대한 셀 파워를 도출하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the mobile base station periodically collects terminal information including RSSI and SINR and provides it to a mobile command vehicle; and deriving cell power for each mobile base station based on the determined DNN structure in the mobile command vehicle.

또한, 본 발명의 제2 측면에 따른 복수의 이동기지국 및 복수의 단말을 포함하는 전술환경에서의 시스템 망 최적화 서버는 결정된 DNN 구조 기반으로 상기 복수의 이동기지국에 대한 셀 파워 조절을 통해 전술환경 시스템을 최적화하기 위한 프로그램이 저장된 메모리 및 상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행시킴에 따라, 이동 기지국이 수집한 RSSI 및 SINR을 포함하는 단말 정보를 기 설정된 주기에 따라 수신하면, 미리 학습되어 결정된 상기 DNN 구조에 기초하여 각 이동 기지국에 대한 셀 파워를 도출하는 프로세서를 포함한다.In addition, the system network optimization server in a tactical environment including a plurality of mobile base stations and a plurality of terminals according to the second aspect of the present invention is a tactical environment system through cell power adjustment for the plurality of mobile base stations based on the determined DNN structure. As the program for optimizing the memory is stored and the program stored in the memory is executed, when the mobile base station receives the terminal information including the RSSI and SINR collected by the mobile station according to a preset period, the DNN structure determined in advance is learned in advance. and a processor for deriving a cell power for each mobile base station based on the.

또한, 본 발명의 제3 측면에 따른 복수의 이동기지국 및 복수의 단말을 포함하는 전술환경에서의 DNN 기반 이동기지국 셀 파워 조절을 통한 시스템 망 최적화를 위한 DNN 학습 시스템은, 상기 복수의 이동기지국에 대한 셀 파워 조절을 통해 전술환경 시스템을 최적화하기 위하여 DNN 구조에 대한 학습을 수행하며, 최적의 셀 파워를 설정하도록 하는 DNN 구조를 결정하기 위한 프로그램이 저장된 메모리 및 상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행시킴에 따라, 상기 DNN의 학습 및 시험을 위한 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하고, 상기 추출된 학습 데이터 및 시험 데이터에 기초하여, 상기 복수의 각 이동기지국에 대한 최적의 셀 파워를 설정하기 위한 DNN 구조를 결정하는 프로세서를 포함한다.In addition, the DNN learning system for system network optimization through DNN-based mobile base station cell power control in a tactical environment including a plurality of mobile base stations and a plurality of terminals according to the third aspect of the present invention is provided to the plurality of mobile base stations. In order to optimize the tactical environment system by controlling the cell power for the Accordingly, a DNN structure for extracting learning data and test data for learning and testing of the DNN and setting an optimal cell power for each of the plurality of mobile base stations based on the extracted learning data and test data It includes a processor for determining.

본 발명의 일부 실시예에서, 상기 프로세서는 상기 복수의 이동기지국 및 복수의 단말을 랜덤하게 배치하고, 상기 복수의 단말에 대한 RSSI 및 SINR을 단말 정보로 산출하고, 상기 산출된 단말 정보 및 상기 이동기지국에 설정된 셀 파워를 기반으로, 시스템 채널 용량을 최대화할 수 있는 이동기지국의 셀 파워를 결정한 후, 상기 결정된 셀 파워 및 단말 정보를 기반으로 상기 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the processor randomly arranges the plurality of mobile base stations and the plurality of terminals, calculates RSSI and SINR for the plurality of terminals as terminal information, and calculates the terminal information and the mobile After determining the cell power of the mobile base station capable of maximizing the system channel capacity based on the cell power set in the base station, the learning data and the test data may be extracted based on the determined cell power and terminal information.

본 발명의 일부 실시예에서, 상기 프로세서는 상기 단말 정보에 기초하여 복수의 단말별 다운링크 채널 용량을 산출하고, 상기 단말별 다운링크 채널 용량을 최대화할 수 있는 상기 이동기지국의 셀 파워를 결정할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the processor may calculate the downlink channel capacity for each of a plurality of terminals based on the terminal information, and determine the cell power of the mobile base station capable of maximizing the downlink channel capacity for each terminal. have.

본 발명의 일부 실시예에서, 상기 프로세서는 상기 복수의 각 단말의 SINR 및 인접 이동기지국에서 수신된 복수의 간섭값을 DNN의 입력 파라미터, 상기 이동기지국의 셀 파워를 출력 파라미터로 하는 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the processor uses the SINR of each of the plurality of terminals and the plurality of interference values received from the adjacent mobile base station as an input parameter of the DNN, and training data and test using the cell power of the mobile base station as an output parameter. data can be extracted.

본 발명의 일부 실시예에서, 상기 프로세서는 상기 학습 데이터에 기초하여 복수의 DNN 구조에 대한 학습을 수행하고, 상기 시험 데이터에 기초하여 상기 학습된 복수의 DNN 구조 중 MSE(Mean Squared Error)를 최소화하는 DNN 구조를 선택할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the processor performs learning for a plurality of DNN structures based on the learning data, and minimizes a mean squared error (MSE) among the plurality of learned DNN structures based on the test data. DNN structure can be selected.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 컴퓨터 프로그램은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 상기 전술환경에서의 DNN 기반 이동기지국 셀 파워 조절을 통한 시스템 망 최적화 방법을 실행하며, 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된다.A computer program according to another aspect of the present invention for solving the above problems is combined with a computer that is hardware to execute a system network optimization method through DNN-based mobile base station cell power control in the tactical environment, and a computer readable record stored on the medium.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.

전술한 본 발명의 일 실시예는 현재 TICN(Tactical Information Communication Network) 전력화된 이동기지국의 운용상 문제점을 개선한 것으로 운용성 및 활용성 제고가 가능하다. 특히, 실시간으로 기동하는 전술환경에서 DNN을 적용함으로써 프로세싱 시간을 획기적으로 줄여 시스템 최적화가 가능하다. 이는 추후 TICN 성능개량 또는 TICN 2.0에 반영될 핵심기술 요소이다.One embodiment of the present invention described above is to improve the operational problems of the current TICN (Tactical Information Communication Network) powered mobile base station, it is possible to improve the operability and usability. In particular, system optimization is possible by dramatically reducing processing time by applying DNN in a tactical environment that operates in real time. This is a core technology element that will be reflected in future TICN performance improvement or TICN 2.0.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 실시 예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 이동기지국의 운용 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 기존 전술 이동기지국의 운용 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용되는 소부대급 운용 방식의 일 예시를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전술환경에서의 시스템 최적화 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전술환경에서의 시스템 최적화 방법을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 제안된 DNN 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 각 기지국별 MSE를 산출하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전술환경에서의 시스템 망 최적화 시스템 및 서버의 블록도이다.
The accompanying drawings below are provided to help understanding of the present embodiment, and provide embodiments together with detailed description. However, the technical features of the present embodiment are not limited to specific drawings, and features disclosed in each drawing may be combined with each other to constitute a new embodiment.
1 is a diagram showing an example of operation of a mobile base station.
2 is a view for explaining the operation form of the existing tactical mobile base station.
3 is a diagram illustrating an example of a small unit level operation method applied to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a system optimization method in a tactical environment according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining in more detail a method for optimizing a system in a tactical environment according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram for explaining the proposed DNN structure in an embodiment of the present invention.
7 is a diagram for explaining the contents of calculating the MSE for each base station.
8 is a block diagram of a system network optimization system and server in a tactical environment according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those skilled in the art of the scope of the present invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural, unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components. Like reference numerals refer to like elements throughout, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein will have the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.

이하, 본 발명에 따른 전술환경에서의 시스템 망 최적화 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, a method for optimizing a system network in a tactical environment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용되는 소부대급 운용 방식의 일 예시를 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating an example of a small unit level operation method applied to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 통상 소대는 4개의 분대로 구성되며, 소대장이 포함되는 본부분대와 1, 2, 3분대가 있다. 도 3과 같이 기동형 지휘차량이 본부분대, 그리고 맨팩형 기지국은 1, 2, 3분대라 가정한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 서버(200)는 기동형 지휘차량에 탑재되어 운용될 수 있다.Referring to FIG. 3, a platoon is usually composed of four squads, and there are a main squad including a platoon leader, and squads 1, 2 and 3. As shown in Fig. 3, it is assumed that the mobile command vehicle is the main unit, and the manpack-type base station is the 1st, 2nd, and 3rd units. On the other hand, the server 200 according to an embodiment of the present invention may be operated by being mounted on a mobile command vehicle.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전술환경에서의 시스템 최적화 방법의 순서도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전술환경에서의 시스템 최적화 방법을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.4 is a flowchart of a system optimization method in a tactical environment according to an embodiment of the present invention. 5 is a diagram for explaining in more detail a method for optimizing a system in a tactical environment according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전술환경에서의 시스템 망 최적화 방법은, DNN(심층신경망)의 학습 및 시험을 위한 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출한다(S110).The method for optimizing a system network in a tactical environment according to an embodiment of the present invention extracts learning data and test data for learning and testing a deep neural network (DNN) (S110).

구체적으로, 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하기 위해, 먼저 복수의 이동기지국 및 복수의 단말을 랜덤하게 배치한다(S111). 일 예로, MATLAB 기반에서 이동기지국 4EA와 단말 12EA를 랜덤하게 배치할 수 있다.Specifically, in order to extract the learning data and the test data, first, a plurality of mobile base stations and a plurality of terminals are randomly arranged (S111). As an example, 4 EAs of mobile base stations and 12 EAs of terminals may be randomly arranged based on MATLAB.

그 다음, 현재 이동기지국의 셀 파워를 설정하고(S112), 복수의 단말에 대한 RSSI 및 SINR을 단말 정보로 산출한다(S113).Next, the cell power of the current mobile base station is set (S112), and RSSI and SINR for a plurality of terminals are calculated as terminal information (S113).

그 다음, 산출된 단말 정보 및 이동기지국에 설정된 셀 파워를 기반으로 시스템 채널 용량을 산출한다(S114). 이때, 시스템 채널 용량은, 단말 정보에 기초하여 복수의 단말별 다운링크 채널 용량을 산출하고(식 1), 단말별 다운링크 채널 용량을 최대화할 수 있는 이동기지국의 셀 파워를 결정하는 과정을 통해 산출할 수 있다(식 2). Next, the system channel capacity is calculated based on the calculated terminal information and the cell power set in the mobile station (S114). At this time, the system channel capacity is calculated through the process of calculating the downlink channel capacity for each terminal based on the terminal information (Equation 1) and determining the cell power of the mobile base station capable of maximizing the downlink channel capacity for each terminal. can be calculated (Equation 2).

[식 1] DL(Downlink) 채널 용량을 최대화할 수 있는 기지국 파워[Equation 1] Base station power to maximize DL (Downlink) channel capacity

Figure 112022004046305-pat00001
Figure 112022004046305-pat00001

Figure 112022004046305-pat00002
Figure 112022004046305-pat00002

[식 2] 단말별 DL 채널 용량[Equation 2] DL channel capacity per terminal

Figure 112022004046305-pat00003
Figure 112022004046305-pat00003

Figure 112022004046305-pat00004
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한편, MATLAB 시뮬레이션을 위해 적용된 시스템 세부 파라미터는 다음 표 1과 같다.Meanwhile, the detailed system parameters applied for the MATLAB simulation are shown in Table 1.

구분division 세부내용The details 비고note 시스템 파라미터system parameters Pathloss ModelPathloss Model Okumura-hataOkumura-hata Large Scale FadingLarge Scale Fading 10dB10dB Freq.Freq. 2.○GHz2.○GHz BWBW 10MHz10 MHz Thermal noisethermal noise -174dBm/Hz-174dBm/Hz 기지국 수number of base stations 4EA4EA 단말 수number of terminals 12EA12EA 이동기지국mobile base station 최대출력maximum output 43dBm43dBm 출력범위Output range 1~43dBm1-43dBm *출력변경 단위: 1dB*Output change unit: 1dB 운용높이operating height 4m4m 단말기terminal 최대출력maximum output 23dBm23dBm 운용높이operating height 1.5m1.5m 자원할당resource allocation 1MHz1 MHz

그 다음, 산출된 시스템 채널 용량이 최대인지 여부를 확인하고(S115), 해당 조건을 만족하는 경우 시스템 채널 용량을 최대화하는 조건에서의 이동기지국의 셀 파워를 결정한다(S116). 만약, 산출된 시스템 채널 용량이 최대치가 아닌 경우 S112 이후 단계를 반복하여 수행한다.이와 같이 MATLAB 시뮬레이션을 통해 결정된 셀 파워 및 단말 정보를 기반으로 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하고 나면, 다음으로 추출된 학습 데이터 및 시험 데이터에 기초하여, 복수의 각 이동기지국에 대한 최적의 셀 파워를 설정하기 위한 DNN 구조를 결정한다(S120).Next, it is checked whether the calculated system channel capacity is the maximum (S115), and when the corresponding condition is satisfied, the cell power of the mobile station is determined under the condition of maximizing the system channel capacity (S116). If the calculated system channel capacity is not the maximum, steps after S112 are repeated and performed. After extracting the training data and test data based on the cell power and terminal information determined through MATLAB simulation in this way, the next extracted Based on the training data and the test data, a DNN structure for setting the optimal cell power for each of the plurality of mobile base stations is determined (S120).

도 6은 본 발명의 일 실시예에서 제안된 DNN 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 각 기지국별 MSE를 산출하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining the proposed DNN structure in an embodiment of the present invention. 7 is a diagram for explaining the contents of calculating the MSE for each base station.

본 발명의 일 실시예에서 제안된 DNN 구조는 도 6에 도시된 바와 같이 완전 연결층(Fully Connected Layer)으로 구성되며, 활성화 함수(Activation Function)은 ReLU를 적용하였다.As shown in FIG. 6 , the DNN structure proposed in an embodiment of the present invention consists of a fully connected layer, and ReLU is applied as an activation function.

각 단말은 SINR 및 인접 이동기지국에서 수신된 복수의 간섭값(Interference, 예를 들어 인접 기지국 3개에서 수신된 RSSI)을 알 수 있으며, 따라서 DNN의 입력 파라미터로는 12개의 단말 정보가 되며 입력 파라미터의 개수는 48개가 된다. 출력 파라미터는 각 이동기지국의 셀 파워이다.Each terminal can know the SINR and a plurality of interference values (Interference, for example, RSSI received from three adjacent base stations) received from the adjacent mobile base station. The number of is 48. The output parameter is the cell power of each mobile station.

먼저, 학습 데이터에 기초하여 복수의 DNN 구조에 대한 학습을 수행한다(S121). 이러한 학습 과정은 학습 데이터의 입력 파라미터인 단말 정보를 각 DNN 구조의 입력 파라미터로 설정하고, 이동기지국의 셀 파워를 출력 파라미터로 설정하여 학습을 수행한다.First, learning is performed on a plurality of DNN structures based on the training data (S121). In this learning process, learning is performed by setting terminal information, which is an input parameter of the training data, as an input parameter of each DNN structure, and setting the cell power of the mobile station as an output parameter.

그 다음, 시험 데이터에 기초하여, 학습된 복수의 DNN 구조 중 MSE(Mean Squared Error)를 최소화하는 DNN 구조를 선택한다(S122). S122 단계에서는 시험 데이터의 입력 파라미터인 단말 정보를 학습된 DNN 구조의 입력 파라미터로 설정하고, 이동기지국의 셀 파워를 출력 파라미터로 설정한 후, 복수의 DNN 구조에 대한 MSE를 각각 산출한다. 그리고 산출 결과 MSE가 가장 최소인 DNN 구조를 선택 결정한다. Next, based on the test data, a DNN structure that minimizes the mean squared error (MSE) from among the plurality of learned DNN structures is selected ( S122 ). In step S122, the terminal information, which is an input parameter of the test data, is set as an input parameter of the learned DNN structure, cell power of the mobile station is set as an output parameter, and MSEs for a plurality of DNN structures are respectively calculated. Then, as a result of the calculation, the DNN structure with the smallest MSE is selected and determined.

다양한 계층수와 뉴럴수를 기반으로 하는 MSE 비용함수의 결과는 다음 표 2와 같다. 본 실시예에서는 비용함수가 가장 작은 96-96-48-48 DNN 구조를 최종 선택하였다.Table 2 below shows the results of the MSE cost function based on the number of layers and the number of neural networks. In this example, the 96-96-48-48 DNN structure with the smallest cost function was finally selected.

N of neurons per layerN of neurons per layer MSEMSE BS1BS1 BS2BS2 BS3BS3 BS4BS4 BS5BS5 96-4896-48 10.28010.280 12.83612.836 10.20510.205 11.86211.862 11.29611.296 144-96144-96 9.239.23 10.13010.130 9.1469.146 9.2519.251 9.4409.440 24-24-12-1224-24-12-12 14.38014.380 13.25113.251 11.70711.707 12.40412.404 12.93612.936 96-96-48-4896-96-48-48 7.6117.611 8.5838.583 7.1187.118 7.7697.769 7.7707.770 144-144-96-96144-144-96-96 7.6717.671 8.5818.581 7.1187.118 7.7197.719 7.7727.772 24-24-24-24-12-12-12-1224-24-24-24-12-12-12-12-12 7.7897.789 8.6008.600 7.2037.203 7.7627.762 7.8397.839 48-48-48-48-24-24-24-2448-48-48-48-24-24-24-24 7.6927.692 8.6238.623 7.1737.173 7.7317.731 7.8057.805 96-96-96-96-48-48-48-4896-96-96-96-48-48-48-48 7.6127.612 8.5738.573 7.1227.122 7.7707.770 7.7727.772 144-144-144-144-96-96-96-96144-144-144-144-96-96-96-96 7.6127.612 8.5888.588 7.1397.139 7.8037.803 7.7887.788

다음 표 3은 선택된 DNN 구조(96-96-48-48)를 기준으로 성능 비교를 수행한 결과를 나타낸 것이다. 이때, 성능 비교방법으로 k-fold cross validation 방식으로 k=5를 적용하여 비교 분석하였다.Table 3 below shows the results of performance comparison based on the selected DNN structure (96-96-48-48). At this time, as a performance comparison method, k=5 was applied as a k-fold cross validation method for comparative analysis.

구분division Testing Data SetTesting Data Set Avg.System Channel CapacityAvg.System Channel Capacity Performance RatioPerformance Ratio Avg. Processing TimeAvg. Processing Time Full Searching 기반 기지국 출력 산출 모델Base station output calculation model based on Full Searching K=1K=1 74.38 Mbps74.38 Mbps 100%100% 34.09s34.09s K=2K=2 74.79 Mbps74.79 Mbps 100%100% 33.93s33.93s K=3K=3 71.88 Mbps71.88 Mbps 100%100% 34.24s34.24s K=4K=4 74.68 Mbps74.68 Mbps 100%100% 34.94s34.94s K=5K=5 72.56 Mbps72.56 Mbps 100%100% 34.22s34.22s 제안한 DNN 모델The proposed DNN model K=1K=1 73.28 Mbps73.28 Mbps 98.52%98.52% 0.32s0.32s K=2K=2 73.66 Mbps73.66 Mbps 98.49%98.49% 0.38s0.38s K=3K=3 70.83 Mbps70.83 Mbps 98.54%98.54% 0.31s0.31s K=4K=4 72.95 Mbps72.95 Mbps 97.92%97.92% 0.35s0.35s K=5K=5 71.15 Mbps71.15 Mbps 98.06%98.06% 0.32s0.32s 기지국 고정 Power(43dBm)Base station fixed power (43dBm) K=1K=1 68.31 Mbps68.31 Mbps 91.83%91.83% N/AN/A K=2K=2 69.27 Mbps69.27 Mbps 92.62%92.62% N/AN/A K=3K=3 64.72 Mbps64.72 Mbps 90.04%90.04% N/AN/A K=4K=4 67.43 Mbps67.43 Mbps 90.29%90.29% N/AN/A K=5K=5 65.96 Mbps65.96 Mbps 90.86%90.86% N/AN/A

위 표 3을 참조하면, Full searching 기반의 방식은 MATLAB에서 최적의 셀 파워를 찾는 반복(iteration) 방식을 적용한 것으로 최적의 시스템 채널 용량을 찾을 수 있다. 제안 DNN 구조는 96-96-48-48 기반에서 도출된 이동기지국의 출력 값 기준으로 산출한 값이며, 마지막으로 기지국 고정 power는 랜덤하게 이동하는 환경에서 기지국 셀 파워를 최대화하는 기준으로 시스템 용량을 산출하였다. 제안 DNN 구조에서의 시스템 채널 용량은 평균 1.7% 감소되지만, 프로세싱 시간은 100배 이상 빠른 것으로 확인된다. Full searching 기반은 기지국의 출력을 모두 변경하여 찾아야 하기에 프로세싱 시간이 많이 소요된다. Complexity는 Nk로 표현할 수 있다. N은 기지국 수, k는 출력 조절 범위(1~43dBm)이다. 실제 운용하는 단말 수가 많으면 프로세싱 시간의 차이가 더 클 것으로 판단된다.Referring to Table 3 above, the full searching-based method is an iteration method that finds the optimal cell power in MATLAB, and can find the optimal system channel capacity. The proposed DNN structure is a value calculated based on the output value of the mobile base station derived from the 96-96-48-48 basis. Finally, the base station fixed power is the standard for maximizing the base station cell power in a randomly moving environment. calculated. The system channel capacity in the proposed DNN structure is reduced on average by 1.7%, but the processing time is confirmed to be more than 100 times faster. The full searching base requires a lot of processing time to find by changing all the outputs of the base station. Complexity can be expressed as N k . N is the number of base stations, and k is the output control range (1-43 dBm). It is determined that the difference in processing time is larger if the number of terminals actually operated is large.

이와 같은 학습된 DNN 구조가 결정되면 실제 전술환경에 이를 적용한다. 각 분대의 이동기지국에서는 단말 정보(SINR/Interference)를 기 설정된 주기(예를 들어 1초 이내) 수집하여 본부 소대차량인 기동형 지휘차량으로 제공하고, 본부 소대차량에서는 소부대급 서버(200)를 활용하여 결정된 DNN 구조의 입력 파라미터를 설정하여, 각 이동기지국에 대한 셀 파워를 도출한다. 이후, 본부 소대차량에서 셀 파워 값을 각 이동기지국에 제공하여 시스템 망을 최적화할 수 있다. When such a learned DNN structure is determined, it is applied to the actual tactical environment. The mobile base station of each squad collects terminal information (SINR/Interference) at a preset period (for example, within 1 second) and provides it to the headquarters platoon vehicle, a mobile command vehicle, and the headquarters platoon vehicle utilizes a small unit level server 200 By setting input parameters of the determined DNN structure, the cell power for each mobile base station is derived. Thereafter, the cell power value can be provided to each mobile base station in the headquarters platoon vehicle to optimize the system network.

한편, 상술한 설명에서, 단계 S110 내지 S122은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다. 아울러, 기타 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 7의 전술환경에서의 DNN 기반 이동기지국 셀 파워 조절을 통한 시스템 망 최적화 방법의 내용은 도 8의 내용에도 적용될 수 있다.Meanwhile, in the above description, steps S110 to S122 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps according to an embodiment of the present invention. In addition, some steps may be omitted if necessary, and the order between the steps may be changed. In addition, the contents of the method for optimizing the system network through the DNN-based mobile base station cell power adjustment in the tactical environment of FIGS. 1 to 7 may be applied to the contents of FIG. 8 even if other contents are omitted.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전술환경에서의 시스템 망 최적화 시스템(100) 및 서버(200)의 블록도이다. 이때, 본 발명에서의 시스템(100)은 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하고, 이를 기반으로 DNN 구조를 학습시키며, 학습된 DNN 구조 중 시스템 망을 최적화할 수 있는 DNN 구조를 결정하여 서버(200)로 제공한다. 서버(200)는 기동형 지휘차량에 구비되며, DNN 구조를 시스템(100)으로부터 제공받아 탑재하고, 단말 정보를 기반으로 시스템 망을 최적화시키는 역할을 수행한다.8 is a block diagram of a system network optimization system 100 and a server 200 in a tactical environment according to an embodiment of the present invention. At this time, the system 100 in the present invention extracts learning data and test data, learns a DNN structure based on this, and determines a DNN structure capable of optimizing the system network among the learned DNN structures to determine the server 200 provided with The server 200 is provided in the mobile command vehicle, receives the DNN structure from the system 100 and mounts it, and performs a role of optimizing the system network based on terminal information.

본 발명의 일 실시예에 따른 전술환경에서의 시스템 망 최적화 시스템(100)은 메모리(110) 및 프로세서(120)를 포함한다.The system network optimization system 100 in a tactical environment according to an embodiment of the present invention includes a memory 110 and a processor 120 .

메모리(110)에는 DNN을 기반으로 복수의 이동기지국에 대한 셀 파워 조절을 통해 전술환경 시스템을 최적화하기 위한 프로그램이 저장되며, 프로세서(120)는 메모리(110)에 저장된 프로그램을 실행시킨다.A program for optimizing the tactical environment system by adjusting cell power for a plurality of mobile base stations based on the DNN is stored in the memory 110 , and the processor 120 executes the program stored in the memory 110 .

프로세서(120)는 먼저 DNN의 학습 및 시험을 위한 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하고, 추출된 학습 데이터 및 시험 데이터에 기초하여, 복수의 각 이동기지국에 대한 최적의 셀 파워를 설정하기 위한 DNN 구조를 결정한다.The processor 120 first extracts learning data and test data for learning and testing of the DNN, and based on the extracted learning data and test data, a DNN structure for setting an optimal cell power for each of a plurality of mobile base stations to decide

본 발명의 일 실시예에 따른 전술환경에서의 시스템 망 최적화 서버(200)는 메모리(210) 및 프로세서(220)를 포함한다.The system network optimization server 200 in a tactical environment according to an embodiment of the present invention includes a memory 210 and a processor 220 .

메모리(210)에는 결정된 DNN 구조 기반으로 상기 복수의 이동기지국에 대한 셀 파워 조절을 통해 전술환경 시스템을 최적화하기 위한 프로그램이 저장되며, 프로세서(220)는 메모리(210)에 저장된 프로그램을 실행시킨다.A program for optimizing the tactical environment system by adjusting cell power for the plurality of mobile base stations based on the determined DNN structure is stored in the memory 210 , and the processor 220 executes the program stored in the memory 210 .

프로세서(220)는 이동기지국이 수집한 RSSI 및 SINR을 포함하는 단말 정보를 기 설정된 주기에 따라 수신하면, 결정된 DNN 구조에 기초하여 각 이동기지국에 대한 셀 파워를 도출하고 이를 각 이동기지국에 제공함으로써 시스템 망의 최적화를 수행할 수 있다.When the processor 220 receives the terminal information including the RSSI and SINR collected by the mobile base station according to a preset period, the processor 220 derives cell power for each mobile base station based on the determined DNN structure and provides it to each mobile base station. System network optimization can be performed.

이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전술환경에서의 DNN 기반 이동기지국 셀 파워 조절을 통한 시스템 망 최적화 방법은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.The method for optimizing a system network through DNN-based mobile base station cell power control in a tactical environment according to an embodiment of the present invention described above is implemented as a program (or application) to be executed in combination with a computer, which is hardware, and stored in a medium. can be saved.

상기 전술한 프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, Ruby, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.The above-mentioned program, in order for the computer to read the program and execute the methods implemented as a program, C, C++, JAVA, Ruby, which the processor (CPU) of the computer can read through the device interface of the computer; It may include code coded in a computer language such as machine language. Such code may include functional code related to a function defining functions necessary for executing the methods, etc. can do. In addition, the code may further include additional information necessary for the processor of the computer to execute the functions or code related to memory reference for which location (address address) in the internal or external memory of the computer should be referenced. have. In addition, when the processor of the computer needs to communicate with any other computer or server located remotely in order to execute the functions, the code uses the communication module of the computer to determine how to communicate with any other computer or server remotely. It may further include a communication-related code for whether to communicate and what information or media to transmit and receive during communication.

상기 저장되는 매체는, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상기 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 상기 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.The storage medium is not a medium that stores data for a short moment, such as a register, a cache, a memory, etc., but a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device. Specifically, examples of the storage medium include, but are not limited to, ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage device. That is, the program may be stored in various recording media on various servers accessible by the computer or in various recording media on the computer of the user. In addition, the medium may be distributed in a computer system connected by a network, and computer-readable codes may be stored in a distributed manner.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and likewise components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

100, 200 : 전술환경에서의 시스템 망 최적화 시스템, 서버
110, 210: 메모리
120, 220: 프로세서
100, 200: system network optimization system in tactical environment, server
110, 210: memory
120, 220: processor

Claims (12)

복수의 이동기지국 및 복수의 단말을 포함하는 전술환경에서의 DNN 기반 이동기지국 셀 파워 조절을 통한 시스템 망 최적화 방법에 있어서,
상기 DNN의 학습 및 시험을 위한 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하는 단계; 및
상기 추출된 학습 데이터 및 시험 데이터에 기초하여, 상기 복수의 각 이동기지국에 대한 최적의 셀 파워를 설정하기 위한 DNN 구조를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 DNN의 학습 및 시험을 위한 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하는 단계는,
상기 복수의 이동기지국 및 복수의 단말을 랜덤하게 배치하는 단계;
상기 복수의 단말에 대한 RSSI 및 SINR을 단말 정보로 산출하는 단계;
상기 산출된 단말 정보 및 상기 이동기지국에 설정된 셀 파워를 기반으로, 시스템 채널 용량을 최대화할 수 있는 이동기지국의 셀 파워를 결정하는 단계; 및
상기 결정된 셀 파워 및 단말 정보를 기반으로 상기 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하는 단계를 포함하며,
상기 이동기지국의 셀 파워를 결정하는 단계는,
상기 단말 정보에 기초하여 복수의 단말별 다운링크 채널 용량을 산출하는 단계; 및
상기 단말별 다운링크 채널 용량을 최대화할 수 있는 상기 이동기지국의 셀 파워를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 결정된 셀 파워 출력값 및 단말 정보를 기반으로 상기 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하는 단계는,
상기 복수의 각 단말의 SINR 및 인접 이동기지국에서 수신된 복수의 간섭값을 DNN의 입력 파라미터, 상기 이동기지국의 셀 파워를 출력 파라미터로 하는 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하며,
상기 복수의 각 이동기지국에 대한 최적의 셀 파워를 설정하기 위한 DNN 구조를 결정하는 단계는,
상기 학습 데이터에 기초하여 복수의 DNN 구조에 대한 학습을 수행하는 단계; 및
상기 시험 데이터에 기초하여 상기 학습된 복수의 DNN 구조 중 MSE(Mean Squared Error)를 최소화하는 DNN 구조를 선택하는 단계를 포함하고,
상기 이동기지국이 RSSI 및 SINR을 포함하는 단말 정보를 수집하여 주기적으로 기동형 지휘차량으로 제공하는 단계; 및
상기 기동형 지휘차량에서 상기 결정된 DNN 구조에 기초하여 각 이동기지국에 대한 셀 파워를 도출하는 단계를 더 포함하는,
전술환경에서의 DNN 기반 이동기지국 셀 파워 조절을 통한 시스템 망 최적화 방법.
In a system network optimization method through DNN-based mobile base station cell power adjustment in a tactical environment including a plurality of mobile base stations and a plurality of terminals,
extracting learning data and test data for learning and testing the DNN; and
Based on the extracted learning data and test data, comprising the step of determining a DNN structure for setting the optimal cell power for each of the plurality of mobile base stations,
The step of extracting learning data and test data for learning and testing of the DNN is,
randomly disposing the plurality of mobile base stations and a plurality of terminals;
calculating RSSI and SINR for the plurality of terminals as terminal information;
determining a cell power of a mobile base station capable of maximizing a system channel capacity based on the calculated terminal information and cell power set in the mobile base station; and
Extracting the learning data and the test data based on the determined cell power and terminal information,
The step of determining the cell power of the mobile base station,
calculating a downlink channel capacity for a plurality of terminals based on the terminal information; and
Determining the cell power of the mobile base station capable of maximizing the downlink channel capacity for each terminal,
The step of extracting the learning data and the test data based on the determined cell power output value and the terminal information,
Extracting training data and test data using the SINR of each of the plurality of terminals and a plurality of interference values received from the adjacent mobile base station as an input parameter of the DNN and the cell power of the mobile base station as an output parameter,
Determining a DNN structure for setting the optimal cell power for each of the plurality of mobile base stations comprises:
performing learning on a plurality of DNN structures based on the learning data; and
Selecting a DNN structure that minimizes MSE (Mean Squared Error) from among the plurality of learned DNN structures based on the test data,
collecting, by the mobile station, terminal information including RSSI and SINR and periodically providing it to a mobile command vehicle; and
Further comprising the step of deriving a cell power for each mobile base station based on the determined DNN structure in the mobile command vehicle,
A system network optimization method through DNN-based mobile base station cell power control in a tactical environment.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 복수의 이동기지국 및 복수의 단말을 포함하는 전술환경에서의 DNN 기반 이동기지국 셀 파워 조절을 통한 시스템 망 최적화를 위한 DNN 학습 시스템에 있어서,
상기 복수의 이동기지국에 대한 셀 파워 조절을 통해 전술환경 시스템을 최적화하기 위하여 DNN 구조에 대한 학습을 수행하며, 최적의 셀 파워를 설정하도록 하는 DNN 구조를 결정하기 위한 프로그램이 저장된 메모리 및
상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행시킴에 따라, 상기 DNN의 학습 및 시험을 위한 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하고, 상기 추출된 학습 데이터 및 시험 데이터에 기초하여, 상기 복수의 각 이동기지국에 대한 최적의 셀 파워를 설정하기 위한 DNN 구조를 결정하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는 상기 복수의 이동기지국 및 복수의 단말을 랜덤하게 배치하고, 상기 복수의 단말에 대한 RSSI 및 SINR을 단말 정보로 산출하고, 상기 산출된 단말 정보 및 상기 이동기지국에 설정된 셀 파워를 기반으로, 시스템 채널 용량을 최대화할 수 있는 이동기지국의 셀 파워를 결정한 후, 상기 결정된 셀 파워 및 단말 정보를 기반으로 상기 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하며,
상기 프로세서는 상기 단말 정보에 기초하여 복수의 단말별 다운링크 채널 용량을 산출하고, 상기 단말별 다운링크 채널 용량을 최대화할 수 있는 상기 이동기지국의 셀 파워를 결정하고,
상기 프로세서는 상기 복수의 각 단말의 SINR 및 인접 이동기지국에서 수신된 복수의 간섭값을 DNN의 입력 파라미터, 상기 이동기지국의 셀 파워를 출력 파라미터로 하는 학습 데이터 및 시험 데이터를 추출하며,
상기 프로세서는 상기 학습 데이터에 기초하여 복수의 DNN 구조에 대한 학습을 수행하고, 상기 시험 데이터에 기초하여 상기 학습된 복수의 DNN 구조 중 MSE(Mean Squared Error)를 최소화하는 DNN 구조를 선택하는 것인,
전술환경에서의 시스템 망 최적화를 위한 DNN 학습 시스템.
In the DNN learning system for system network optimization through DNN-based mobile base station cell power adjustment in a tactical environment including a plurality of mobile base stations and a plurality of terminals,
a memory in which a program for determining a DNN structure for setting an optimal cell power and learning a DNN structure to optimize a tactical environment system through cell power adjustment for the plurality of mobile base stations;
As the program stored in the memory is executed, learning data and test data for learning and testing of the DNN are extracted, and based on the extracted learning data and test data, an optimal solution for each of the plurality of mobile base stations is obtained. A processor for determining a DNN structure for setting cell power,
The processor randomly arranges the plurality of mobile base stations and the plurality of terminals, calculates RSSI and SINR for the plurality of terminals as terminal information, and based on the calculated terminal information and the cell power set in the mobile station , after determining the cell power of the mobile base station capable of maximizing the system channel capacity, extracting the learning data and the test data based on the determined cell power and terminal information,
The processor calculates the downlink channel capacity for each terminal based on the terminal information, and determines the cell power of the mobile base station capable of maximizing the downlink channel capacity for each terminal,
The processor extracts training data and test data using the SINR of each of the plurality of terminals and a plurality of interference values received from the adjacent mobile base station as an input parameter of the DNN and the cell power of the mobile base station as an output parameter,
The processor performs learning on a plurality of DNN structures based on the learning data, and selects a DNN structure that minimizes MSE (Mean Squared Error) among the learned plurality of DNN structures based on the test data. ,
DNN learning system for system network optimization in tactical environment.
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