KR102578936B1 - 이종 분산 무선 네트워크 시스템의 통신 방법 및 그 네트워크 시스템 - Google Patents

이종 분산 무선 네트워크 시스템의 통신 방법 및 그 네트워크 시스템 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따르면, 이종 분산 무선 네트워크 시스템의 통신 방법은 동일한 주파수 대역을 공유하는 복수의 분산 네트워크들을 포함하는 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서의 제1 전송 임계치를 산출하고, 제1 전송 임계치를 기초로 이종 분산 무선 네트워크 시스템에 포함된 송, 수신 장치 페어들의 데이터 전송 여부를 결정하고, 송, 수신 장치 페어들에 속한 적어도 하나의 송신 장치에서의 데이터 전송 여부를 기초로 분산 네트워크들 별로 국지적인 제2 전송 임계치를 산출하며, 제2 전송 임계치를 기초로 분산 네트워크들 별로 선택적으로 데이터 전송 여부를 결정하여 데이터를 전송할 수 있다.

Description

이종 분산 무선 네트워크 시스템의 통신 방법 및 그 네트워크 시스템{COMMUNICATION METHOD OF HETEROGENEOUS DISTRIBUTED WIRELESS NETWORK SYSTEM AND NETWORK SYSTEM THEREOF}
실시예들은 보안 용량을 향상시키기 위해 데이터를 선택적으로 전송하는 이종 분산 무선 네트워크 시스템의 통신 방법 및 그 네트워크 시스템에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 매질 본연의 특성으로 인해 악의적인 도청에 취약하므로 도청의 취약점을 보완하기 위해 다양한 보안 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, 네트워크 계층의 암호화 기술은 암호 복호화 기술을 통해 정보 유출이 가능하므로 이를 해결하기 위한 물리 계층의 보안 기술이 이용될 수 있다.
분산 네트워크는 여러 페어의 송수신 장치로 구성된 네트워크이다. 분산 네트워크 환경에서 네트워크 내의 간섭을 활용하여 물리 계층의 보안을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 이종 분산 무선 네트워크 환경에서 송, 수신 장치 페어의 간섭 채널, 및 이종 분산 네트워크들 간의 간섭 채널을 포함하는 무선 채널의 물리적 특성을 활용하여 물리 계층(Physical layer security)의 보안 전송률을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서 적은 양의 정보 교환을 통해 보안 전송률을 향상시켜 보안이 보장된 통신 기술을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 이종 분산 무선 네트워크 시스템의 통신 방법은 동일한 주파수 대역을 공유하는 복수의 분산 네트워크들을 포함하는 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서의 제1 전송 임계치를 산출하는 단계; 상기 제1 전송 임계치를 기초로, 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템에 포함된 송, 수신 장치 페어들의 데이터 전송 여부를 결정하는 단계; 상기 송, 수신 장치 페어들에 속한 적어도 하나의 송신 장치에서의 데이터 전송 여부를 기초로, 상기 분산 네트워크들 별로 국지적인 제2 전송 임계치를 산출하는 단계; 및 상기 제2 전송 임계치를 기초로, 상기 분산 네트워크들 별로 선택적으로 데이터 전송 여부를 결정하여 상기 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
상기 데이터 전송 여부를 결정하는 단계는 상기 제1 전송 임계치 및 상기 송, 수신 장치 페어들에 속한 제1 수신 장치의 제1 SINR을 기초로, 상기 제1 수신 장치와 페어를 구성하는 제1 송신 장치의 데이터 전송 여부를 나타내는 전송 지표를 결정하는 단계; 및 상기 제1 수신 장치가 상기 제1 송신 장치에게 상기 전송 지표를 피드백(feedback)하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전송 지표를 결정하는 단계는 상기 제1 수신 장치의 상기 제1 SINR(signal to interference noise ratio)을 산출하는 단계; 및 상기 제1 SINR을 기초로, 상기 제1 수신 장치와 페어를 구성하는 제1 송신 장치의 데이터 전송 여부를 나타내는 상기 전송 지표를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전송 지표를 결정하는 단계는 상기 제1 송신 장치에 대응하는 SNR(signal to noise ratio), 상기 제1 송신 장치와 상기 제1 수신 장치의 제1 페어 간의 채널, 및 상기 제1 페어가 속한 분산 네트워크에서 제2 송신 장치와 상기 제1 수신 장치 간의 채널을 기초로, 상기 전송 지표를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 통신 방법은 상기 제1 송신 장치와 상기 제1 수신 장치의 제1 페어의 상기 제1 SINR이 상기 제1 전송 임계치를 초과하는지 여부를 기초로, 상기 전송 지표에 따라 상기 제1 송신 장치가 상기 데이터를 전송하도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 전송 임계치를 산출하는 단계는 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에서 상기 전송 지표에 따라 데이터를 전송하는 상기 적어도 하나의 송신 장치의 존재 여부를 기초로, 상기 분산 네트워크들 별로 상기 국지적인 제2 전송 임계치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 전송 임계치를 산출하는 단계는 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에서 상기 전송 지표에 따라 데이터를 전송하는 송신 장치가 존재하지 않는 경우, 상기 제2 전송 임계치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 전송 임계치를 산출하는 단계는 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에 포함된 전체 송, 수신 장치들의 페어들 중 상기 데이터를 전송하는 제1 페어의 SINR 과 상기 제1 페어를 제외한 다른 페어에 속한 수신 장치의 SINR을 기초로, 상기 제1 페어에 대한 보안 용량을 산출하는 단계; 및 상기 보안 용량을 기초로, 상기 제2 전송 임계치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 전송 임계치를 산출하는 단계는 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서 상기 이종 분산 네트워크들 별로 송신 장치가 데이터를 전송할 확률을 산출하는 단계; 상기 송신 장치가 데이터를 전송할 확률을 기초로, 상기 송신 장치가 속한 송, 수신 장치 페어가 포함된 분산 네트워크에서 상기 데이터가 전송될 국지적인 전송 확률을 산출하는 단계; 및 상기 국지적인 전송 확률을 기초로, 상기 제2 전송 임계치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 국지적인 전송 확률을 산출하는 단계는 상기 분산 네트워크에서의 경로 손실을 근사함으로써 상기 국지적인 전송 확률을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 데이터를 전송하는 단계는 상기 데이터를 전송하는 적어도 하나의 송신 장치가 속한 제1 페어의 SINR과 상기 제1 페어를 제외한 나머지 페어에 속한 수신 장치들의 SINR에 기초한 제2 SINR 및 상기 제2 전송 임계치를 기초로, 상기 분산 네트워크들 별로 선택적으로 데이터 전송 여부를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 전송 여부에 따라 상기 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 전송 임계치를 산출하는 단계는 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템에 포함된 상기 송, 수신 장치 페어들의 경로 손실(path loss)을 기초로, 상기 제1 전송 임계치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 이종 분산 무선 네트워크 시스템은 동일한 주파수 대역을 공유하는 복수의 분산 네트워크들을 포함하는 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서의 제1 전송 임계치를 산출하고, 상기 제1 전송 임계치를 기초로, 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템에 포함된 송, 수신 장치 페어들의 데이터 전송 여부를 결정하고, 상기 송, 수신 장치 페어들에 속한 적어도 하나의 송신 장치에서의 데이터 전송 여부를 기초로, 상기 분산 네트워크들 별로 국지적인 제2 전송 임계치를 산출하며, 상기 제2 전송 임계치를 기초로, 상기 분산 네트워크들 별로 선택적으로 데이터 전송 여부를 결정하는 프로세서; 및 상기 결정된 데이터 전송 여부에 따라 상기 분산 네트워크 별로 상기 데이터를 전송하는 통신 인터페이스를 포함한다.
상기 프로세서는 상기 제1 전송 임계치 및 상기 송, 수신 장치 페어들의 제1 SINR을 기초로, 상기 송, 수신 장치 페어들 중 제1 수신 장치와 페어를 구성하는 제1 송신 장치의 데이터 전송 여부를 나타내는 전송 지표를 결정하고, 상기 제1 수신 장치가 상기 제1 송신 장치에게 상기 전송 지표를 피드백 하도록 할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 제1 수신 장치의 상기 제1 SINR을 산출하고, 상기 제1 SINR을 기초로, 상기 제1 수신 장치와 페어를 구성하는 제1 송신 장치의 데이터 전송 여부를 나타내는 상기 전송 지표를 결정할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 제1 송신 장치와 상기 제1 수신 장치의 제1 페어의 상기 제1 SINR이 상기 제1 전송 임계치를 초과하는지 여부를 기초로, 상기 전송 지표에 따라 상기 제1 송신 장치가 상기 데이터를 전송하도록 할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에서 상기 전송 지표에 따라 데이터를 전송하는 상기 적어도 하나의 송신 장치의 존재 여부를 기초로, 상기 분산 네트워크들 별로 상기 국지적인 제2 전송 임계치를 산출할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에 포함된 전체 송, 수신 장치들의 페어들 중 상기 데이터를 전송하는 제1 페어의 SINR 과 상기 제1 페어를 제외한 다른 페어에 속한 수신 장치의 SINR을 기초로, 상기 제1 페어에 대한 보안 용량을 산출하고, 상기 보안 용량을 기초로, 상기 제2 전송 임계치를 산출할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서 상기 이종 분산 네트워크들 별로 송신 장치가 데이터를 전송할 확률을 산출하고, 상기 송신 장치가 데이터를 전송할 확률을 기초로, 상기 송신 장치가 속한 송, 수신 장치 페어가 포함된 분산 네트워크에서 상기 데이터가 전송될 국지적인 전송 확률을 산출하며, 상기 국지적인 전송 확률을 기초로, 상기 제2 전송 임계치를 산출할 수 있다.
일 측에 따르면, 이종 분산 무선 네트워크 환경에서 송, 수신 장치 페어의 간섭 채널, 및 이종 분산 네트워크들 간의 간섭 채널을 포함하는 무선 채널의 물리적 특성을 활용하여 물리 계층(layer security)의 보안 전송률을 향상시킬 수 있다.
일 측에 따르면, 이종 분산 네트워크 시스템에서 적은 양의 정보 교환을 통해 보안 전송률을 높여 보안이 보장된 통신 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 이종 분산 무선 네트워크의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 이종 분산 무선 네트워크 시스템의 블록도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 이종 분산 무선 네트워크의 구조를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따라 분산 네트워크 1(110) 및 분산 네트워크 2(130)를 포함하는 이종 분산 무선 네트워크(100)의 구조가 도시된다.
'이종 분산 무선 네트워크'는 여러 개의 분산 네트워크들(예: 분산 네트워크 1(110) 및 분산 네트워크 2(130))이 동일한 주파수 대역을 공유하는 네트워크를 의미할 수 있다. 일 실시예에 따른 이종 분산 무선 네트워크 시스템(이하, '네트워크 시스템') 내에서 2개의 분산 네트워크들(110, 130) 각각에 속한 개의 송신 장치들은 한 개의 안테나를 가지고, 일 실시예에 따른 선택적 전송 기술에 따라 데이터 전송 채널을 통해 서로 페어(pair)를 구성하는 K개의 수신 장치들에게 데이터를 전송할 수 있다.
분산 네트워크 1(110) 및 분산 네트워크 2(130) 각각은 예를 들어, K개의 송신 장치들 및 K개의 수신 장치들을 포함할 수 있다. 분산 네트워크 1(110) 및 분산 네트워크 2(130)는 이종 네트워크일 수도 있고, 동종 네트워크일 수도 있다. 예를 들어, 분산 네트워크 1(110)은 통신 회사 A의 무선 통신망을 통해 무선 통신 서비스가 제공되는 분산 네트워크에 해당하고, 분산 네트워크 2(130)는 통신 회사 B의 무선 통신망을 통해 무선 통신 서비스가 제공되는 분산 네트워크에 해당할 수 있다.
이종 분산 네트워크 시스템에 포함된 송신 장치들 및 수신 장치들의 2K 개의 페어(pair)들의 집합을 로 표현할 수 있다. 여기서, 은 개의 분산 네트워크들 중 번째 분산 네트워크를 의미할 수 있다. 예를 들어, 송신 장치 가 번째 분산 네트워크에 속한다면, 해당 분산 네트워크는 로 표현되고, 송신 장치 는 와 같이 나타낼 수 있다.
일 실시예에서 네트워크 시스템에 포함된 모든 송신 장치들의 신호는 모든 수신 장치들에서 수신 가능하다고 가정할 수 있다. 이때, 송신 장치 와 하나의 페어를 구성하는 수신 장치 를 제외한 다른 수신 장치들은 잠재적인 도청자로 간주될 수 있다. 이때, 서로 페어를 구성하지 않은 송, 수신 장치들 간의 채널은 도청 채널에 해당할 수 있다.
예를 들어, 네트워크 시스템에 포함된 어느 하나의 수신 장치 가 수신한 신호 를 아래의 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.
여기서, 는 수신 장치 와 페어를 구성하는 송신 장치 의 데이터 전송 여부를 나타내는 전송 지표에 해당할 수 있다. 또한, 전송 지표 는 수신 장치 와 페어를 구성하는 송신 장치 의 데이터 전송 여부를 나타내는 전송 지표에 해당할 수 있다. 전송 지표 및 는 예를 들어, 또는 의 값을 가질 수 있다. 전송 지표 및 는 일 실시예에 따른 선택적 전송 방법에 따라 결정될 수 있다.
는 송신 파워에 해당할 수 있다. 는 송신 장치의 전송 데이터에 해당하고, 는 송신 장치 의 전송 데이터에 해당할 수 있다.
는 송신 장치와 수신 장치 간의 채널에 해당하고, 는 송신 장치 와 수신 장치 간의 채널에 해당할 수 있다. 채널 는 슬로우 페이딩(slow fading) 채널에 해당할 수 있다. '슬로우 페이딩(slow fading)'은 신호가 무선 공간을 통해 전파될 때 큰 빌딩이나 큰 규모의 건물이 LOS(Line Of Sight)를 막아 신호가 감쇠되는 것을 의미할 수 있다.
채널 는 예를 들어, 와 같이 복소 가우시안 분포(complex Gaussian distribution)를 따를 수 있다. 여기서, 은 예를 들어, 송신 장치 와 수신 장치 의 페어가 속한 분산 네트워크 내의 경로 손실(path loss)에 해당할 수 있다.
동일 분산 네트워크에서는 경로 손실이 작고, 이종 분산 네트워크에서는 경로 손실이 클 수 있다. 경로 손실이 작을수록 전송 신호의 감소 정도가 적을 수 있다.
일 실시예에 따른 네트워크 시스템에서 송, 수신 장치 페어들은 모든 경로들에 대응하는 경로 손실에 대한 정보를 가진다고 가정할 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위하여 본 명세서에서 송신 장치 와 수신 장치 의 페어는 '송, 수신 장치 페어 '로 간략화하여 표현할 수 있다. 또한, 송신 장치 와 수신 장치 의 페어는 '송, 수신 장치 페어 '로 간략화하여 표현할 수 있다.
는 수신 장치 의 가산 백색 가우스 노이즈(additive white Gaussian noise)에 해당할 수 있다. 는 수신 장치 의 복소 가우시안 백색 잡음(complex Gaussian white noise)을 의미할 수 있다.
는 송신 장치 와 수신 장치 의 페어가 속한 번째 분산 네트워크에서 해당 송, 수신 페어 를 제외한 나머지 송, 수신 장치들의 집합에 해당할 수 있다.
수학식 1에서 첫번째 텀(term)인 는 송, 수신 장치 페어 의 신호에 해당하고, 두번째 텀인 는 송, 수신 장치 페어 가 속한 분산 네트워크(예: 분산 네트워크 1(110)) 중 송, 수신 장치 페어 를 제외한 나머지의 송, 수신 장치 페어들의 신호에 해당할 수 있다. 또한, 세번째 텀인 는 송, 수신 장치 페어 가 속하지 않은 다른 분산 네트워크(예: 분산 네트워크 2(130))에 포함된 송, 수신 장치 페어들의 신호에 해당할 수 있다.
일 실시예에서 네트워크 시스템에 포함된 수신 장치들 각각은 SINR(signal to interference noise ratio)을 계산하고, 해당 수신 장치와 하나의 페어를 구성하는 송신 장치에게 SINR을 피드백 한다고 가정할 수 있다.
일 실시예에 따른 송, 수신 장치 페어들 중 수신 장치들 각각은 SINR을 계산하고, 예를 들어, 아래의 수학식 2에 따라 같은 페어를 구성하는 송신 장치 의 데이터 전송 여부를 나타내는 전송 지표()를 결정할 수 있다.
여기서, 로서, 송신 장치 의 전송 파워(P)를 로 나눈 것, 다시 말해 SNR(signal to noise ratio)에 해당할 수 있다. 는 가산 백색 가우스 노이즈(additive white Gaussian noise)의 파워에 해당할 수 있다.
송신 장치 는 예를 들어, 데이터 전송 여부를 나타내는 전송 지표 = 1이면 데이터를 전송하고, 전송 지표 = 0이면 데이터를 전송하지 않을 수 있다. 수신 장치 는 하나의 페어를 구성하는 송신 장치 에게 전송 지표()를 피드백(feedback)할 수 있다. 네트워크 시스템은 예를 들어, 송, 수신 페어 의 SINR이 특정 전송 임계치()를 초과하는 경우에 전송을 수행하도록 할 수 있다.
일 실시예에서는 네트워크 시스템의 요건에 따라 적절한 전송 임계치()을 구하여 선택적으로 전송을 수행함으로써 전송 확률을 향상시킬 수 있다.
네트워크 시스템은 수학식 2를 기초로, 송신 장치 가 데이터를 전송할 확률 을 아래의 수학식 3을 통해 산출할 수 있다.
여기서, Pr은 probability of의 약어에 해당할 수 있다. 는 네트워크 시스템의 전체 네트워크에서 송신 장치 와 수신 장치 의 페어('송, 수신 장치 페어 ')를 제외한 나머지 송, 수신 장치들의 집합에 해당할 수 있다. 또한, 는 전체 네트워크에서 송신 장치 와 수신 장치 의 페어를 제외한 나머지 송, 수신 장치들의 집합에 해당할 수 있다. 수학식 3은 송신 장치 가 데이터를 전송할 확률 이 각 채널과 전송 임계치()에 의해 정해짐을 나타낸 것일 수 있다.
예를 들어, 네트워크 시스템에 포함된 전체 송, 수신 장치들의 페어들 중 데이터를 전송하는 송, 수신 장치 페어의 집합을 으로 정의하고, 데이터를 전송하지 않는 송, 수신 장치 페어의 집합을 으로 정의할 수 있다. 이때, 데이터의 전송 여부를 결정하는 전송 임계치의 집합을 ξ={ξ1, .. , ξi, .. ξ2k}로 정의하면, 데이터를 전송하는 송, 수신 장치 페어의 SINR 은 아래의 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.
전술한 바와 같이 하나의 송, 수신 장치 페어를 구성하는 수신 장치가 아닌 다른 수신 장치들은 도청자로 간주될 수 있다. 이때, 송신 장치 가 전송하는 데이터에 대한 도청자, 다시 말해 수신 장치 의 SINR은 예를 들어, 아래의 수학식 5과 같이 정의될 수 있다.
여기서, 수신 장치 는 수신 장치 가 아닌 특정 송, 수신 장치 페어에 속한 다른 수신 장치, 다시 말해 잠재적 도청자에 해당할 수 있다.
네트워크 시스템은 수학식 4와 수학식 5를 이용하여 송, 수신 장치 페어 에 대한 에르고딕(ergodic) 보안 용량 을 아래의 수학식 6과 같이 산출할 수 있다.
여기서, 는 일 수 있다.
일 실시예에서 '보안 용량'은 무선 통신을 수행하는 송신 장치와 수신 장치가 도청 장치에 의한 정보 유출 없이 통신할 수 있는 최대 전송량으로 정의될 수 있다. 보안 용량은 물리 계층 보안의 정도를 나타내는 척도에 해당할 수 있다. 예를 들어, 보안 용량을 수식적으로 정의하는 경우, 보안 용량은 송신 장치가 전송하는 데이터에 대한 수신 장치의 수신 용량과 도청 장치의 수신 용량 간의 차이로 정의될 수 있다. 따라서, 수신 장치의 수신 용량을 높이기 위한 빔포밍 설계 기술과 도청 장치의 수신 용량을 낮추기 위한 인공 잡음 기술이 물리 계층의 보안을 위해 이용될 수 있다.
결과적으로, 송, 수신 장치 페어 에 대한 에르고딕(ergodic) 보안 용량 은 수학식 6에 따라 산출될 수 있다. 또한, SINR에 기반한 선택적 전송 기술에서 전송 임계치()에 따른 네트워크 전체의 총 보안 용량 은 아래의 수학식 7과 같이 계산될 수 있다.
요약하면, 데이터를 전송하는 송, 수신 장치 페어의 집합 과 에르고딕(ergodic) 보안 용량 이 전송 임계치의 집합 에 따라 계산되므로, 일 실시예에 따른 분산 무선 네트워크 시스템이 달성할 수 있는 보안 전송률은 집합 에 의해 결정될 수 있다.
예를 들어, 기존 분산 네트워크에서 보안 전송 방법에 의해 정해진 전송 임계치( )로 전송 여부를 결정하는 경우, 모든 송신 장치가 전송을 수행하지 않는 경우가 발생할 수 있으므로 보안 용량이 0이 되어 에르고딕(ergodic) 보안 용량에 손해를 가져올 수 있다. 이 경우, 기존 분산 네트워크에서는 예를 들어, 송, 수신 장치 페어들이 서로의 전송 여부를 교환할 수 있다고 가정하고, 모든 송신 장치가 전송을 수행하지 않을 때에 가장 큰 SINR을 가지는 송신 장치에서 전송을 수행하도록 함으로써 보안 용량을 늘릴 수 있다. 다시 말해, 모든 송신 장치가 데이터를 전송하지 않는 경우를 보완하기 위해, 모든 송신 장치가 전송하지 않을 경우에는 SINR 값을 기반으로 데이터 전송을 하기 위한 송신 장치를 결정할 수 있다. 보안 전송률을 최대화하기 위해 각 송수신 장치들이 SINR 값을 교환하고, 송, 수신 장치들 중 SINR이 가장 큰 송, 수신 장치 페어를 선택하여 데이터를 전송하여 보안 전송률을 산출할 수 있다.
이와 달리, 일 실시예에 따른 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서는 이종 분산 네트워크들 간에는 경로 손실(path loss)이 크다는 성질을 이용하여 보안 용량을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서는 이종 분산 무선 네트워크 시스템 전체에서 계산된 전송 임계치( )을 이용하여 모든 송, 수신 장치 페어들의 전송 여부를 결정할 수 있다. 만약, 어떤 분산 네트워크에서도 전송을 하지 않는다고 판단이 되면, 네트워크 시스템은 분산 네트워크들 간에는 경로 손실이 크다는 성질을 이용하여 수학식 7을 새로 정의할 수 있다.
이종 분산 무선 네트워크(100)에서는 예를 들어, 물리적인 거리 또는 벽 등에 의해 분산 네트워크들(110, 130) 간에 큰 경로 손실을 가질 수 있다. 경로 손실이 큰 이종 분산 네트워크들(110, 130)에서는 서로 다른 분산 네트워크로 데이터를 전송하지 않으면, 보안 전송률에 대한 손실이 커질 수 있다. 일 실시예에 따른 네트워크 시스템은 전송 방법을 결정 짓는 전송 임계치 를 새로 정의된 수학식 7에 의해 국지적인 전송 임계치 로 새로이 계산하여 전송 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 네트워크 시스템에 포함된 각 분산 네트워크에 대응하는 국지적인 전송 임계치 을 계산하는 방법은 다음과 같다.
먼저, 송신 장치 가 데이터를 전송할 확률 을 나타내는 수학식 3을 아래의 수학식 8과 같이 풀어서 정리할 수 있다.
수학식 8은 송신 장치 가 데이터를 전송할 확률을, i) 송신 장치 와 수신 장치 의 페어가 송신 장치 와 수신 장치의 페어와 동일한 분산 네트워크에 있는 경우, ⅱ) 송신 장치 와 수신 장치 의 페어가 송신 장치 와 수신 장치 의 페어와 동일한 분산 네트워크에 있고, 송신 장치 와 수신 장치 의 페어는 서로 다른 분산 네트워크에 있는 경우, 및 ⅲ) 송신 장치 와 수신 장치 의 페어가 송신 장치 와 수신 장치 의 페어와 서로 다른 분산 네트워크에 있는 경우로 각각 구분하여 산출한 것일 수 있다.
여기서, 분산 네트워크들(110, 130) 간에는 경로 손실이 크다는 성질에 의해 서로 다른 분산 네트워크들 간의 경로 손실이 커진다고 가정하면, 수학식 8은 아래의 수학식 9로 근사될 수 있다.
예를 들어, 동일한 분산 네트워크에 속한 송, 수신 장치들은 서로 간의 영향이 크다. 따라서, 일 실시예에서 새로이 구하고자 하는 송신 장치 와 수신 장치 의 페어가 속한 분산 네트워크의 국지적인(local) 전송 확률 은 예를 들어, 아래의 수학식 10과 같이 정리될 수 있다.
일 실시예에서 최적의 국지적인 전송 확률은 예를 들어, 국지적 전송 확률을 최적화 변수로 가지면서 수학식 11을 최대화하는 컨벡스(convex) 최적화 알고리즘에 의해 산출할 수 있다. 컨벡스 최적화 알고리즘으로는 예를 들어, 내점 방식(interior point method)이 사용될 수 있다.
컨벡스 최적화 알고리즘을 통해 획득한 국지적인 전송 확률 과 수학식 10을 통해 국지적인 전송 임계치 을 획득할 수 있다.
일 실시예에 따른 네트워크 시스템은 국지적인 전송 임계치 에 의해 데이터를 전송할지 여부를 결정할 수 있다.
국지적인 전송 임계치 에 따른 전송 방법에 따라 향상된 보안 용량 은 예를 들어, 아래의 수학식 11과 같이 정의될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 통신 방법을 나타낸 흐름도이다. 이하 실시예에서 각 동작들은 순차적으로 수행될 수도 있으나, 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니다. 예를 들어, 각 동작들의 순서가 변경될 수도 있으며, 적어도 두 동작들이 병렬적으로 수행될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 네트워크 시스템이 단계(210) 내지 단계(250)을 통해 선택적으로 데이터를 전송하는 과정이 도시된다.
단계(210)에서, 네트워크 시스템은 동일한 주파수 대역을 공유하는 복수의 분산 네트워크들을 포함하는 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서의 제1 전송 임계치 를 산출한다. 네트워크 시스템은 이종 분산 무선 네트워크 시스템에 포함된 송, 수신 장치 페어들의 경로 손실()을 기초로, 제1 전송 임계치를 산출할 수 있다. 네트워크 시스템은 예를 들어, 국지적인 임계치 계산 방식과 동일하게 제1 전송 임계치를 산출할 수 있다. 일 실시예에서의 최적의 전송 확률은 예를 들어, 수학식 7을 최대화하는 컨벡스 최적화 알고리즘에 의해 산출할 수 있다. 네트워크 시스템은 컨벡스 최적화 알고리즘을 통해 획득한 제1 전송 확률과 수학식 3을 통해 제 1 전송 임계치를 획득할 수 있다. 예를 들어, 경로 손실 은 송신 장치 와 수신 장치 의 페어가 속한 분산 네트워크 내의 경로 손실에 해당할 수 있다. 경로 손실 은 예를 들어, 전술한 수학식 1을 통해 정의되는 수신 신호 로부터 파악될 수 있다.
단계(220)에서, 네트워크 시스템은 단계(210)에서 산출한 제1 전송 임계치 를 기초로, 이종 분산 무선 네트워크 시스템에 포함된 송, 수신 장치 페어들의 데이터 전송 여부를 결정한다. 네트워크 시스템은 제1 수신 장치의 제1 SINR(signal to interference noise ratio)을 산출하고, 제1 SINR을 기초로 제1 수신 장치와 페어를 구성하는 제1 송신 장치의 데이터 전송 여부를 나타내는 전송 지표 를 결정할 수 있다. 네트워크 시스템은 예를 들어, 제1 송신 장치에 대응하는 SNR(signal to noise ratio), 제1 송신 장치(송신 장치 )와 제1 수신 장치(수신 장치 )의 제1 페어 간의 채널 , 및 제1 페어가 속한 분산 네트워크에서 제2 송신 장치(송신 장치 )와 제1 수신 장치(수신 장치 ) 간의 채널 을 기초로, 전술한 수학식 2와 같이 전송 지표 를 결정할 수 있다. 는 예를 들어, 수신 장치 와 페어를 구성하는 송신 장치 의 데이터 전송 여부를 나타내는 전송 지표에 해당할 수 있다.
네트워크 시스템은 제1 수신 장치가 제1 송신 장치에게 앞서 결정된 전송 지표를 피드백(feedback)하도록 할 수 있다.
네트워크 시스템은 제1 송신 장치와 제1 수신 장치의 제1 페어의 제1 SINR이 제1 전송 임계치를 초과하는지 여부를 기초로, 전송 지표에 따라 제1 송신 장치가 데이터를 전송하도록 할 수 있다. 예를 들어, 송신 장치 는 데이터 전송 여부를 나타내는 전송 지표 = 1이면 데이터를 전송하고, 전송 지표 = 0이면 데이터를 전송하지 않을 수 있다. 네트워크 시스템은 예를 들어, 1 페어의 제1 SINR이 제1 전송 임계치 를 초과하는 경우, 전송 지표에 따라 제1 송신 장치가 데이터를 전송하도록 할 수 있다. 이때, 제1 송신 장치가 데이터를 전송할 확률 은 전술한 수학식 3을 통해 구할 수 있다.
단계(230)에서, 네트워크 시스템은 송, 수신 장치 페어들에 속한 적어도 하나의 송신 장치에서의 데이터 전송 여부를 기초로, 분산 네트워크들 별로 국지적인 제2 전송 임계치 를 산출한다. 네트워크 시스템은 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에서 전송 지표 에 따라 데이터를 전송하는 적어도 하나의 송신 장치의 존재 여부를 기초로, 분산 네트워크들 별로 국지적인 제2 전송 임계치 를 산출할 수 있다. 네트워크 시스템은 예를 들어, 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에서 전송 지표에 따라 데이터를 전송하는 송신 장치가 존재하지 않는 경우, 제2 전송 임계치를 산출할 수 있다.
일 실시예에 따른 네트워크 시스템은 앞서 산출한 전송 지표 에 따라 데이터를 전송하는 송신 장치가 존재하지 않는 경우, 송신 확률을 높이기 위하여 제1 전송 임계치를 줄인 국지적인 제2 전송 임계치를 산출할 수 있다.
네트워크 시스템은 예를 들어, 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에 포함된 전체 송, 수신 장치들의 페어들 중 데이터를 전송하는 페어의 집합 에 속한 제1 페어(송, 수신 장치 페어 )의 SINR 과 제1 페어를 제외한 다른 페어에 속한 수신 장치의 SINR 을 기초로, 전술한 수학식 6과 같이 제1 페어에 대한 보안 용량 을 산출할 수 있다. 여기서, 데이터를 전송하는 제1 페어의 SINR 은 전술한 수학식 4를 통해 구할 수 있고, 제1 페어를 제외한 다른 페어에 속한 수신 장치, 다시 말해 도청자인 수신 장치 의 SINR은 전술한 수학식 5를 통해 구할 수 있다.
네트워크 시스템은 SINR 과 SINR 에 기초하여 전술한 수학식 6과 같이 송, 수신 장치 페어 에 대한 보안 용량 을 산출할 수 있다. 네트워크 시스템은 보안 용량 을 제2 전송 임계치를 산출할 수 있다. 네트워크 시스템은 보안 용량을 최대화하는 제2 전송 임계치를 산출할 수 있다.
네트워크 시스템은 예를 들어, 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서 이종 분산 네트워크들 별로 송신 장치 가 데이터를 전송할 확률 을 전술한 수학식 8과 같이 산출할 수 있다.
네트워크 시스템은 송신 장치가 데이터를 전송할 확률 을 기초로, 송신 장치가 속한 송, 수신 장치 페어가 포함된 분산 네트워크에서 데이터가 전송될 국지적인 전송 확률 을 산출할 수 있다. 네트워크 시스템은 서로 다른 분산 네트워크들에서의 경로 손실이 크다는 점을 기초로, 수학식 8을 에서의 서로 다른 분산 네트워크들에 있는 페어들 간의 경로 손실을 수학식 9와 같이 근사하여 국지적인 전송 확률 을 산출할 수 있다. 이때, 동일한 분산 네트워크에 속한 송, 수신 장치들은 서로 간의 영향이 크므로, 네트워크 시스템은 송신 장치 와 수신 장치 의 페어가 속한 분산 네트워크의 국지적인 전송 확률 을 전술한 수학식 10과 같이 구할 수 있다. 네트워크 시스템은 국지적인 전송 확률 을 기초로, 제2 전송 임계치 를 산출할 수 있다. 네트워크 시스템은 국지적인 전송 확률 이 최대화되도록 제2 전송 임계치 를 산출할 수 있다.
단계(240)에서, 네트워크 시스템은 단계(230)에서 산출한 제2 전송 임계치 를 기초로, 분산 네트워크들 별로 선택적으로 데이터 전송 여부를 결정하여 데이터를 전송한다. 네트워크 시스템은 데이터를 전송하는 적어도 하나의 송신 장치가 속한 제1 페어의 SINR과 제1 페어를 제외한 나머지 페어에 속한 수신 장치들의 SINR에 기초한 제2 SINR 및 제2 전송 임계치를 기초로, 분산 네트워크들 별로 선택적으로 데이터 전송 여부를 결정하고, 결정된 전송 여부에 따라 데이터를 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전송 임계치에 의해 데이터를 전송하지 못하던 송, 수신 장치 페어가 새로운 제2 전송 임계치에 의해 데이터를 전송 가능해짐으로써 전송 효율을 향상시키는 한편, 보안이 유지된 송, 수신 장치 페어가 추가로 발생하므로 보안 확률 또한 향상시킬 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 통신 방법을 나타낸 흐름도이다. 이하 실시예에서 각 동작들은 순차적으로 수행될 수도 있으나, 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니다. 예를 들어, 각 동작들의 순서가 변경될 수도 있으며, 적어도 두 동작들이 병렬적으로 수행될 수도 있다.
도 3를 참조하면, 일 실시예에 따른 네트워크 시스템이 단계(310) 내지 단계(350)을 통해 선택적으로 데이터를 전송하는 과정이 도시된다.
단계(310)에서, 네트워크 시스템은 동일한 주파수 대역을 공유하는 복수의 분산 네트워크들을 포함하는 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서의 제1 전송 임계치를 산출할 수 있다. 네트워크 시스템은 예를 들어, 이종 분산 무선 네트워크 시스템에 포함된 송, 수신 장치 페어들의 경로 손실을 기초로, 제1 전송 임계치를 산출할 수 있다.
단계(320)에서, 네트워크 시스템은 제1 전송 임계치 및 이종 분산 무선 네트워크 시스템에 포함된 송, 수신 장치 페어들에 속한 제1 수신 장치의 제1 SINR를 기초로, 제1 수신 장치와 페어를 구성하는 제1 송신 장치의 데이터 전송 여부를 나타내는 전송 지표를 결정할 수 있다. 네트워크 시스템은 제1 SINR을 기초로, 수신 장치들과 페어를 구성하는 송신 장치들의 데이터 전송 여부를 나타내는 전송 지표를 결정할 수 있다. 네트워크 시스템은 예를 들어, 제1 송신 장치에 대응하는 SNR(signal to noise ratio), 제1 송신 장치와 제1 수신 장치의 제1 페어 간의 채널, 및 제1 페어가 속한 분산 네트워크에서 제2 송신 장치와 제1 수신 장치 간의 채널을 기초로, 전술한 수학식 2와 같이 전송 지표 를 결정할 수 있다.
단계(330)에서, 네트워크 시스템은 제1 수신 장치가 제1 송신 장치에게 전송 지표를 피드백(feedback)하도록 할 수 있다. 이때, 네트워크 시스템은 전송 지표의 값에 따라 제1 송신 장치가 데이터를 전송하도록 할 수 있다. 네트워크 시스템은 제1 송신 장치와 제1 수신 장치의 제1 페어(예를 들어, 송, 수신 페어 )의 제1 SINR이 제1 전송 임계치 을 초과하는지 여부를 기초로, 데이터를 전송할 수 있다. 네트워크 시스템은 송, 수신 페어 의 제1 SINR이 제1 전송 임계치 을 초과하는 경우에 데이터를 전송하도록 할 수 있다.
단계(340)에서, 네트워크 시스템은 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에서 단계(330)에서 피드백한 전송 지표에 따라 데이터를 전송하는 적어도 하나의 송신 장치의 존재 여부를 기초로, 분산 네트워크들 별로 국지적인 제2 전송 임계치를 산출할 수 있다. 네트워크 시스템은 예를 들어, 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에서 전송 지표에 따라 데이터를 전송하는 송신 장치가 전혀 존재하지 않는 경우, 제2 전송 임계치를 산출할 수 있다. 보다 구체적으로, 네트워크 시스템은 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에 포함된 전체 송, 수신 장치들의 페어들 중 데이터를 전송하는 제1 페어의 SINR(예: 전술한 수학식 4의 )과 전체 송, 수신 장치들의 페어들 중 제1 페어를 제외한 다른 페어에 속한 수신 장치의 SINR(예: 전술한 수학식 5의 )을 기초로, 제1 페어에 대한 보안 용량(예: 전술한 수학식 6의 )을 산출할 수 있다.
네트워크 시스템은 보안 용량을 최대화하는 제2 전송 임계치를 산출할 수 있다. 네트워크 시스템은 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서 이종 분산 네트워크들 별로 제1 송신 장치가 데이터를 전송할 확률()을 예를 들어, 수학식 8과 같이 산출할 수 있다.
네트워크 시스템은 제1 송신 장치가 데이터를 전송할 확률을 기초로, 제1 송신 장치가 속한 제1 페어가 포함된 분산 네트워크에서 데이터가 전송될 국지적인 전송 확률()을 예를 들어, 전술한 수학식 10과 같이 산출할 수 있다. 이때, 네트워크 시스템은 서로 다른 분산 네트워크들에서의 경로 손실이 크다는 점을 기초로, 분산 네트워크들에서의 경로 손실을 수학식 9와 같이 근사함으로써 수학식 10과 같이 국지적인 전송 확률 을 산출할 수 있다.
네트워크 시스템은 국지적인 전송 확률 을 기초로, 새로운 전송 임계치(예: 제2 전송 임계치)를 산출할 수 있다. 네트워크 시스템은 국지적인 전송 확률이 최대화되도록 제2 전송 임계치 를 산출할 수 있다.
단계(350)에서, 네트워크 시스템은 데이터를 전송하는 적어도 하나의 송신 장치가 속한 제1 페어의 SINR과 제1 페어를 제외한 나머지 페어에 속한 수신 장치들의 SINR에 기초한 제2 SINR 및 단계(240)에서 산출한 제2 전송 임계치 를 기초로, 분산 네트워크들 별로 선택적으로 데이터 전송 여부를 결정할 수 있다.
단계(360)에서, 네트워크 시스템은 단계(350)에서 결정된 전송 여부에 따라 데이터를 전송할 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 통신 방법을 나타낸 흐름도이다. 이하 실시예에서 각 동작들은 순차적으로 수행될 수도 있으나, 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니다. 예를 들어, 각 동작들의 순서가 변경될 수도 있으며, 적어도 두 동작들이 병렬적으로 수행될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 네트워크 시스템이 단계(410) 내지 단계(360)을 통해 전송 지표 값을 결정하는 과정이 도시된다.
단계(410)에서, 네트워크 시스템은 복수의 분산 네트워크들을 포함하는 이종 분산 무선 네트워크에서 제1 전송 임계치를 산출할 수 있다.
단계(420)에서, 네트워크 시스템은 수신 장치가 제1 전송 임계치 및 SINR에 따라 전송 지표 값을 결정하고, 송신 장치에게 전송 지표를 피드백하도록 할 수 있다.
단계(430)에서, 네트워크 시스템은 이종 분산 무선 네트워크 내에서 송신 장치의 데이터 전송 여부를 교환할 수 있다.
단계(440)에서, 네트워크 시스템은 이종 분산 무선 네트워크 내에서 어떠한 송신 장치도 데이터를 전송하지 않았는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 단계(440)에서, 어느 하나의 송신 장치라도 데이터를 전송했다고 결정된 경우, 네트워크 시스템은 동작을 종료할 수 있다.
이와 달리, 단계(440)에서, 어느 하나의 송신 장치라도 데이터를 전송하지 않았다고 결정된 경우, 단계(450)에서 네트워크 시스템은 이종 분산 무선 네트워크에 포함된 분산 네트워크 별로 새로운 제2 전송 임계치를 산출할 수 있다.
단계(460)에서, 네트워크 시스템은 단계(440)에서 산출한 제2 전송 임계치와 SINR(예: 제2 SINR)에 따라 새로운 전송 지표 값을 결정할 수 있다. 네트워크 시스템은 단계(460)에서 결정한 새로운 전송 지표 값에 따라 예를 들어, SINR이 높은 송신 장치에 의해 해당 분산 네트워크에서 데이터를 전송하도록 할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 이종 분산 무선 네트워크 시스템의 블록도이다. 도5를 참조하면, 일 실시예에 따른 이종 분산 무선 네트워크 시스템('네트워크 시스템')(500)은 프로세서(510), 메모리(530), 및 통신 인터페이스(550)를 포함할 수 있다.
프로세서(510)는 동일한 주파수 대역을 공유하는 복수의 분산 네트워크들을 포함하는 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서의 제1 전송 임계치를 산출한다. 프로세서(510)는 제1 전송 임계치를 기초로, 이종 분산 무선 네트워크 시스템에 포함된 송, 수신 장치 페어들의 데이터 전송 여부를 결정한다. 프로세서(510)는 송, 수신 장치 페어들에 속한 적어도 하나의 송신 장치에서의 데이터 전송 여부를 기초로, 분산 네트워크들 별로 국지적인 제2 전송 임계치를 산출한다. 프로세서(510)는 제2 전송 임계치를 기초로, 분산 네트워크들 별로 선택적으로 데이터 전송 여부를 결정한다.
또한, 프로세서(510)는 도 1 내지 도 6을 통해 전술한 적어도 하나의 방법 또는 적어도 하나의 방법에 대응되는 기법을 수행할 수 있다. 프로세서(510)는 목적하는 동작들(desired operations)을 실행시키기 위한 물리적인 구조를 갖는 회로를 가지는 하드웨어로 구현된 네트워크 시스템일 수 있다. 예를 들어, 목적하는 동작들은 프로그램에 포함된 코드(code) 또는 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하드웨어로 구현된 네트워크 시스템(500)은 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU), 그래픽 처리 장치(Graphic Processing Unit; GPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티-코어 프로세서(multi-core processor), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), NPU(Neural Processing Unit) 등을 포함할 수 있다.
메모리(530)는 상술한 프로세서(510)의 처리 과정에서 생성되는 다양한 정보를 저장할 수 있다. 이 밖에도, 메모리(530)는 각종 데이터와 프로그램 등을 저장할 수 있다. 메모리(530)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(530)는 하드 디스크 등과 같은 대용량 저장 매체를 구비하여 각종 데이터를 저장할 수 있다.
통신 인터페이스(550)는 프로세서(510)에서 결정된 데이터 전송 여부에 따라 분산 네트워크 별로 데이터를 전송한다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
500: 이종 분산 무선 네트워크 시스템.
505: 통신 버스
510: 프로세서
530: 통신 인터페이스
550: 메모리

Claims (20)

  1. 이종 분산 무선 네트워크 시스템의 통신 방법에 있어서,
    동일한 주파수 대역을 공유하는 복수의 분산 네트워크들을 포함하는 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서의 제1 전송 임계치를 산출하는 단계;
    상기 제1 전송 임계치를 기초로, 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템에 포함된 송, 수신 장치 페어들의 데이터 전송 여부를 결정하는 단계;
    상기 송, 수신 장치 페어들에 속한 적어도 하나의 송신 장치에서의 데이터 전송 여부를 기초로, 상기 분산 네트워크들 별로 국지적인 제2 전송 임계치를 산출하는 단계; 및
    상기 제2 전송 임계치를 기초로, 상기 분산 네트워크들 별로 선택적으로 데이터 전송 여부를 결정하여 상기 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 데이터 전송 여부를 결정하는 단계는
    상기 제1 수신 장치의 상기 제1 SINR(signal to interference noise ratio)을 산출하는 단계;
    상기 제1 SINR에 기초하여 결정된 상기 제1 송신 장치에 대응하는 SNR(signal to noise ratio), 상기 제1 송신 장치와 페어를 구성하는 상기 제1 수신 장치의 제1 페어 간의 채널, 및 상기 제1 페어가 속한 분산 네트워크에서 제2 송신 장치와 상기 제1 수신 장치 간의 채널을 기초로, 상기 제1 송신 장치의 데이터 전송 여부를 나타내는 전송 지표를 결정하는 단계; 및
    상기 제1 수신 장치가 상기 제1 송신 장치에게 상기 전송 지표를 피드백(feedback)하도록 하는 단계
    를 포함하는, 통신 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 송신 장치와 상기 제1 수신 장치의 제1 페어의 상기 제1 SINR이 상기 제1 전송 임계치를 초과하는지 여부를 기초로, 상기 전송 지표에 따라 상기 제1 송신 장치가 상기 데이터를 전송하도록 하는 단계
    를 더 포함하는, 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전송 임계치를 산출하는 단계는
    상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에서 상기 전송 지표에 따라 데이터를 전송하는 상기 적어도 하나의 송신 장치의 존재 여부를 기초로, 상기 분산 네트워크들 별로 상기 국지적인 제2 전송 임계치를 산출하는 단계
    를 포함하는, 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 전송 임계치를 산출하는 단계는
    상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에서 상기 전송 지표에 따라 데이터를 전송하는 송신 장치가 존재하지 않는 경우, 상기 제2 전송 임계치를 산출하는 단계
    를 포함하는, 통신 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전송 임계치를 산출하는 단계는
    상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에 포함된 전체 송, 수신 장치들의 페어들 중 상기 데이터를 전송하는 제1 페어의 SINR과 상기 제1 페어를 제외한 다른 페어에 속한 수신 장치의 SINR을 기초로, 상기 제1 페어에 대한 보안 용량을 산출하는 단계; 및
    상기 보안 용량을 기초로, 상기 제2 전송 임계치를 산출하는 단계
    를 포함하는, 통신 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 전송 임계치를 산출하는 단계는
    상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서 상기 분산 네트워크들 별로 송신 장치가 데이터를 전송할 확률을 산출하는 단계;
    상기 송신 장치가 데이터를 전송할 확률을 기초로, 상기 송신 장치가 속한 송, 수신 장치 페어가 포함된 분산 네트워크에서 상기 데이터가 전송될 국지적인 전송 확률을 산출하는 단계; 및
    상기 국지적인 전송 확률을 기초로, 상기 제2 전송 임계치를 산출하는 단계
    를 포함하는, 통신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 국지적인 전송 확률을 산출하는 단계는
    상기 분산 네트워크에서의 경로 손실을 근사함으로써 상기 국지적인 전송 확률을 산출하는 단계
    를 포함하는, 통신 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 데이터를 전송하는 단계는
    상기 데이터를 전송하는 적어도 하나의 송신 장치가 속한 제1 페어의 SINR과 상기 제1 페어를 제외한 나머지 페어에 속한 수신 장치들의 SINR에 기초한 제2 SINR 및 상기 제2 전송 임계치를 기초로, 상기 분산 네트워크들 별로 선택적으로 데이터 전송 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 전송 여부에 따라 상기 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하는, 통신 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전송 임계치를 산출하는 단계는
    상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템에 포함된 상기 송, 수신 장치 페어들의 경로 손실(path loss)을 기초로, 상기 제1 전송 임계치를 산출하는 단계
    를 포함하는, 통신 방법.
  13. 하드웨어와 결합되어 제1항, 제5항 내지 제12항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위하여 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  14. 이종 분산 무선 네트워크 시스템에 있어서,
    동일한 주파수 대역을 공유하는 복수의 분산 네트워크들을 포함하는 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서의 제1 전송 임계치를 산출하고, 상기 제1 전송 임계치를 기초로, 상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템에 포함된 송, 수신 장치 페어들의 데이터 전송 여부를 결정하고, 상기 송, 수신 장치 페어들에 속한 적어도 하나의 송신 장치에서의 데이터 전송 여부를 기초로, 상기 분산 네트워크들 별로 국지적인 제2 전송 임계치를 산출하며, 상기 제2 전송 임계치를 기초로, 상기 분산 네트워크들 별로 선택적으로 데이터 전송 여부를 결정하는 프로세서; 및
    상기 결정된 데이터 전송 여부에 따라 상기 분산 네트워크 별로 상기 데이터를 전송하는 통신 인터페이스
    를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 제1 수신 장치의 상기 제1 SINR(signal to interference noise ratio)을 산출하고,
    상기 제1 SINR에 기초하여 결정된 상기 제1 송신 장치에 대응하는 SNR(signal to noise ratio), 상기 제1 송신 장치와 페어를 구성하는 상기 제1 수신 장치의 제1 페어 간의 채널, 및 상기 제1 페어가 속한 분산 네트워크에서 제2 송신 장치와 상기 제1 수신 장치 간의 채널을 기초로, 상기 제1 송신 장치의 데이터 전송 여부를 나타내는 전송 지표를 결정하며,
    상기 제1 수신 장치가 상기 제1 송신 장치에게 상기 전송 지표를 피드백(feedback)하도록 하는, 이종 분산 무선 네트워크 시스템.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 제1 송신 장치와 상기 제1 수신 장치의 제1 페어의 상기 제1 SINR이 상기 제1 전송 임계치를 초과하는지 여부를 기초로, 상기 전송 지표에 따라 상기 제1 송신 장치가 상기 데이터를 전송하도록 하는,
    이종 분산 무선 네트워크 시스템.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에서 상기 전송 지표에 따라 데이터를 전송하는 상기 적어도 하나의 송신 장치의 존재 여부를 기초로, 상기 분산 네트워크들 별로 상기 국지적인 제2 전송 임계치를 산출하는,
    이종 분산 무선 네트워크 시스템.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템 내에 포함된 전체 송, 수신 장치들의 페어들 중 상기 데이터를 전송하는 제1 페어의 SINR 과 상기 제1 페어를 제외한 다른 페어에 속한 수신 장치의 SINR을 기초로, 상기 제1 페어에 대한 보안 용량을 산출하고, 상기 보안 용량을 기초로, 상기 제2 전송 임계치를 산출하는,
    이종 분산 무선 네트워크 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 이종 분산 무선 네트워크 시스템에서 상기 분산 네트워크들 별로 송신 장치가 데이터를 전송할 확률을 산출하고, 상기 송신 장치가 데이터를 전송할 확률을 기초로, 상기 송신 장치가 속한 송, 수신 장치 페어가 포함된 분산 네트워크에서 상기 데이터가 전송될 국지적인 전송 확률을 산출하며, 상기 국지적인 전송 확률을 기초로, 상기 제2 전송 임계치를 산출하는,
    이종 분산 무선 네트워크 시스템.
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