KR20110008703A - Partner node selecting method in the next generation mobile communication system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A partner node selecting method in the next generation mobile communication system is provided to select an optimal collaboration node when transmitting data to a base station through collaborative transmission. CONSTITUTION: A transmission terminal calculates the transmission delay time for all communication paths between a transmission terminal and a base station(S21), and the transmission terminal selects a communication path which has minimal transmission delay time(S22). The transmission terminal selects the terminal, which is closest to the transmission terminal, as a collaborative node(23), wherein the terminal is one of the terminals which constitute the selected communication path. The transmission delay time of the communication path is the sum of the inverse link transmission rates between the terminals.

Description

차세대 이동통신시스템에서 협력노드 선택방법 {partner node selecting method in the next generation mobile communication system}{Partner node selecting method in the next generation mobile communication system}

이 발명은 수십 GHz 대역의 고주파수를 이용하는 차세대 이동통신시스템의 협력 전송방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차세대 이동통신시스템에서 단말이 기지국에 협력 전송을 하기 위해 최적의 협력노드를 선택하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cooperative transmission method of a next generation mobile communication system using a high frequency of several tens of GHz band, and more particularly, to a method for selecting an optimal cooperative node for cooperative transmission to a base station in a next generation mobile communication system. will be.

현재 이동통신시스템에서 기지국과 단말은 2GHz 이하의 저주파수 반송파를 사용하여 통신한다. 이러한 저주파수는 전파 특성이 좋아서 넓은 영역의 사용자들에게 음성 또는 데이터 서비스를 제공할 수 있다.In the current mobile communication system, the base station and the terminal communicate using a low frequency carrier of 2GHz or less. These low frequencies have good propagation characteristics and can provide voice or data services to a wide range of users.

이러한 저주파수 이동통신시스템은 지하나 산간지역과 같은 음영지역에 존재하는 단말에게 더 좋은 통신서비스를 제공하기 위해 중계기를 설치하여 통신용량을 증가시키고 커버리지를 늘리는 방법을 사용한다. 이와 같이 기지국과 단말이 중계기를 통해 통신하는 것을 멀티홉 통신이라고 한다.The low frequency mobile communication system uses a method of increasing the communication capacity and increasing coverage by installing a repeater to provide a better communication service to terminals existing in shadowed areas such as underground or mountainous areas. As such, communication between the base station and the terminal through the repeater is referred to as multi-hop communication.

저주파수 이동통신시스템에서 단말이 기지국과 멀티홉 통신할 경우, 단말은 기지국 및 주변 중계기와의 신호대간섭 잡음비를 기준으로 협력노드인 중계기를 선택한다. 즉, 단말이 기지국 및 주변 중계기들과의 신호대간섭 잡음비를 비교하여, 기지국과의 신호대간섭 잡음비가 가장 높은 경우에는 기지국과 직접 통신하고, 특정 중계기와의 신호대간섭 잡음비가 가장 높은 경우에는 상기 특정 중계기를 통해 멀티홉 통신한다.In a low frequency mobile communication system, when a terminal performs multi-hop communication with a base station, the terminal selects a repeater that is a cooperative node based on a signal-to-interference noise ratio with the base station and a neighboring repeater. That is, the terminal compares the signal-to-interference noise ratio with the base station and neighboring repeaters, and communicates directly with the base station when the signal-to-interference noise ratio with the base station is the highest, and when the signal-to-interference noise ratio with the specific repeater is the highest, the specific repeater Multihop communication through.

한편, 수십 GHz 대역의 고주파수를 이용하는 차세대 이동통신시스템에서는 사용자들에게 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하지만, 기지국과의 가시채널이 확보된 단말(가시채널단말)에게만 서비스 제공이 가능할 뿐이다. 즉, 가시채널이 보장되지 않은 지역의 단말(비가시채널단말)은 기지국과의 직접 통신이 어렵다. 따라서, 이러한 비가시채널단말은 협력노드를 이용한 협력전송을 통해 기지국과 멀티홉 통신을 해야한다. 차세대 이동통신시스템의 경우 비가시채널단말은 주변 단말들 중 하나를 협력노드로 선택하여 그 선택된 협력노드를 이용하여 멀티홉 통신을 한다.On the other hand, the next generation mobile communication system using a high frequency of several tens of GHz band provides a high-speed multimedia service to users, but can only provide a service to the terminal (visible channel terminal) secured visible channel with the base station. That is, the terminal (invisible channel terminal) of the region where the visible channel is not guaranteed, it is difficult to communicate directly with the base station. Therefore, such an invisible channel terminal must communicate with the base station through multi-hop communication through cooperative transmission using a cooperative node. In the next generation mobile communication system, the invisible channel terminal selects one of neighboring terminals as a cooperative node and performs multi-hop communication using the selected cooperative node.

저주파수 이동통신시스템에서 음영지역의 단말이 주변 중계기들 중 협력노드를 선택할 때, 신호대간섭 잡음비를 기준으로 선택하는 것이 가능하다. 그러나, 차세대 이동통신시스템에서는 비가시채널단말이 주변 단말들 중 협력노드를 선택할 때 신호대간섭 잡음비만을 기준으로 선택하는 방법은 바람직하지 않다. In a low frequency mobile communication system, when a terminal in a shaded region selects a cooperative node among neighboring repeaters, it is possible to select based on a signal-to-interference noise ratio. However, in the next generation mobile communication system, when the invisible channel terminal selects a cooperative node among neighboring terminals, a method of selecting only the signal-to-interference noise ratio is not preferable.

왜냐하면 주변 단말과의 신호대간섭 잡음비만을 기준으로 협력노드를 선택하는 것은 홉의 개수에 따른 멀티홉 오버헤드를 고려하지 않기 때문이다. 멀티홉 시 스템에서 협력전송을 통하여 데이터를 전송할 때 협력노드에게 일부의 자원을 할당해야 하며 홉의 개수가 많아질수록 협력노드의 수가 증가하기 때문에 협력노드에게 할당해야 하는 자원의 양이 많아지게 된다. 이러한 멀티홉 오버헤드는 시스템 용량을 저하시키고, 전송지연을 증가시킨다. 따라서, 차세대 이동통신시스템의 경우에는 이러한 멀티홉 오버헤드를 고려한 새로운 협력노드 선택방법이 필요하다.This is because selecting the cooperative node based only on the signal-to-interference noise ratio with the neighboring terminal does not consider the multi-hop overhead according to the number of hops. When transmitting data through cooperative transmission in a multihop system, some resources should be allocated to the cooperative node. Since the number of cooperative nodes increases as the number of hops increases, the amount of resources to be allocated to the cooperative node increases. . This multihop overhead degrades system capacity and increases transmission delay. Therefore, in the next generation mobile communication system, there is a need for a new cooperative node selection method considering the multi-hop overhead.

또한, 주변 단말과의 링크 정보만을 기준으로 협력노드를 선택하게 되면 전체 이동통신시스템의 관점에서는 성능의 저하를 가져올 수 있다. 도 1은 주변노드와의 링크 정보만을 기준으로 협력노드를 선택할 때 성능저하를 가져오게 되는 예를 보여준다. 도 1에서 단말 1은 송신단말이고 단말 2와 단말 3, 단말 4는 단말 1의 협력노드이다. 단말 1이 주변노드인 단말 2와 단말 4의 링크 정보만을 기준으로 단말 2를 협력노드로 선택할 경우, 단말 3과 기지국간의 링크가 장애물에 의해 가시채널이 확보되지 않기 때문에 결과적으로 단말 1에서 기지국까지의 전체 통신성능이 저하된다. 따라서, 차세대 이동통신시스템에는 전체 시스템 용량을 증가시킬 수 있는 새로운 협력노드 선택방법이 필요하다.In addition, if the cooperative node is selected based only on link information with neighboring terminals, performance may be degraded in view of the entire mobile communication system. 1 shows an example of performance degradation when selecting a cooperative node based only on link information with neighboring nodes. In FIG. 1, terminal 1 is a transmitting terminal, and terminal 2, terminal 3, and terminal 4 are cooperative nodes of terminal 1. When terminal 1 selects the terminal 2 as a cooperative node based on only the link information of the terminal 2 and the terminal 4 which are neighbor nodes, the link between the terminal 3 and the base station is not secured due to an obstacle, and as a result, the terminal 1 to the base station Decreases the overall communication performance. Therefore, the next generation mobile communication system needs a new cooperative node selection method that can increase the overall system capacity.

한편, 차세대 이동통신시스템에서, 다수의 단말이 동시에 하나의 단말을 협력노드로 선택하게 되면 선택된 협력노드 단말에 전송데이터가 집중되기 때문에 상기 협력노드 단말의 큐가 증가하여 데이터 전송이 지연되거나 그에 더하여 패킷 손실율이 증가할 수 있다. 또한 이러한 전송지연과 패킷 손실율의 증가는 전체 시스템 용량을 저하시키게 된다. 따라서, 차세대 이동통신시스템에서는 소수의 단말이 집중적으로 협력노드 단말로 선택되지 못하도록 막음으로써 시스템을 안정화시키는 새로운 협력노드 선택방법이 필요하다.On the other hand, in the next generation mobile communication system, when a plurality of terminals select one terminal as a cooperative node at the same time, since the transmission data is concentrated on the selected cooperative node terminal, the queue of the cooperative node terminal is increased and thus data transmission is delayed or added thereto. Packet loss rate may increase. In addition, this increase in transmission delay and packet loss rate will lower the overall system capacity. Therefore, in the next generation mobile communication system, there is a need for a new cooperative node selection method for stabilizing the system by preventing a small number of terminals from being concentratedly selected as cooperative node terminals.

이 발명은 고주파수를 이용하는 차세대 이동통신시스템에서 단말이 협력전송을 통해 기지국에 데이터를 전송할 때 최적의 협력노드를 선택하는 방법을 제공하기 위한 것이다. 특히, 멀티홉 오버헤드와 전체 시스템 용량 최대화와 시스템 안정화를 위한 새로운 협력노드 선택방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a method for selecting an optimal cooperative node when a terminal transmits data to a base station through cooperative transmission in a next generation mobile communication system using high frequency. In particular, it aims to provide a new cooperative node selection method for maximizing overall system capacity and stabilizing multi-hop overhead.

상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 차세대 이동통시스템에서 단말의 협력노드 선택방법은, 송신단말과 기지국간 모든 통신 경로에 대해, 상기 송신단말이 상기 모든 통신 경로들의 전송지연시간을 계산하는 제1단계와, 상기 송신단말이 상기 전송지연시간이 최소인 통신경로를 선택하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 선택된 통신경로를 구성하는 단말들 중 상기 송신단말과 가장 근접한 단말을 협력노드로 선정하는 제3단계를 포함한 것을 특징으로 한다.In the next-generation mobile telecommunication system according to the present invention for achieving the above object, a method of selecting a cooperative node of a terminal includes the steps of calculating, by the transmitting terminal, transmission delay times of all communication paths for all communication paths between a transmitting terminal and a base station. Step 1, a second step in which the transmitting terminal selects a communication path having the minimum transmission delay time, and among the terminals constituting the communication path selected in the second step, the terminal closest to the transmitting terminal is selected as the cooperative node. Characterized in that it comprises a third step.

이 발명에 따른 차세대 이동통시스템에서 단말의 협력노드 선택방법은, 송신단말과 기지국간 모든 통신 경로에 대해, 상기 송신단말이 상기 모든 통신 경로들의 전송지연시간을 계산하고, 상기 모든 통신경로를 구성하는 단말의 큐 정보를 구하는 제1단계와, 상기 송신단말이 통신경로마다 전송지연시간과 단말의 큐 정보를 이용하여 웨이트를 계산하는 제2단계와, 상기 송신단말이 상기 웨이트가 최소인 통신경로를 선택하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 선택된 통신경로를 구성하는 단말 들 중 상기 송신단말과 가장 근접한 단말을 협력노드로 선정하는 제4단계를 포함한 것을 특징으로 한다.In the next-generation mobile telecommunication system according to the present invention, a method of selecting a cooperative node of a terminal, for all communication paths between a transmitting terminal and a base station, the transmitting terminal calculates transmission delay times of all communication paths, and configures all the communication paths. A first step of obtaining queue information of a terminal, a second step of calculating a weight using a transmission delay time and queue information of a terminal for each communication path, and a transmitting terminal selecting a communication path having the minimum weight And a fourth step of selecting a terminal closest to the transmitting terminal among the terminals constituting the communication path selected in the third step as a cooperative node.

이 발명에 따르면 고주파수를 이용하는 차세대 이동통신시스템에서 임의의 단말은 최적의 협력노드를 선택하여 해당 협력노드와의 협력전송을 통해서 기지국과 통신할 수 있다. 이 발명에 따르면, 링크의 전송률의 역수로 정의되는 전송지연시간을 기반으로 협력노드를 선택하기 때문에 시스템 용량을 증가시킬 수 있고, 또한 멀티홉 오버헤드를 고려하여 협력노드를 선택하기 때문에 전송지연시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 이 발명에 따르면, 주변단말들과의 링크 상태 뿐만 아니라 기지국과의 경로 전체에 대한 네트워크 상태를 고려하기 때문에 전체 시스템 관점에서 시스템 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 발명에 따르면 시스템 안정성이 중요한 환경에서 주변 단말의 큐의 크기를 고려하여 협력노드 단말을 선택하기 때문에 다수의 단말이 하나의 단말을 협력노드로 선택하는 것을 예방하고 전체 시스템의 안정성을 이룰 수 있다.According to the present invention, in the next generation mobile communication system using high frequency, any terminal may select an optimal cooperative node and communicate with the base station through cooperative transmission with the cooperative node. According to the present invention, since the cooperative node is selected based on the transmission delay time defined by the inverse of the link rate, the system capacity can be increased, and since the cooperative node is selected in consideration of the multi-hop overhead, the transmission delay time is selected. Can be reduced. In addition, according to the present invention, it is possible to improve the system performance in terms of the overall system since the network state of the entire path with the base station as well as the link state with the peripheral terminals is considered. In addition, according to the present invention, since cooperative node terminals are selected in consideration of the queue size of neighboring terminals in an environment where system stability is important, a plurality of terminals are prevented from selecting one terminal as a cooperative node and achieve stability of the entire system. Can be.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명의 한 실시예에 따른 차세대 이동통신시스템에서 협력노드 선택방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of selecting a cooperative node in a next generation mobile communication system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이 발명에서는 멀티홉 오버헤드에 의한 문제를 해결하기 위하여 주변단말과 의 신호대간섭 잡음비를 기반으로 협력노드 단말을 선택하지 않고 송신단말부터 기지국까지의 통신경로에 대한 전송지연시간을 고려하여 협력노드 단말을 선택한다.In order to solve the problem caused by multi-hop overhead, the present invention does not select a cooperative node terminal based on the signal-to-interference noise ratio with neighboring terminals, but considers the transmission delay time for the communication path from the transmitting terminal to the base station. Select.

도 2는 이 발명의 한 실시예에 따라 송신단말이 기지국까지의 통신경로에 대한 전송지연시간을 기반으로 주변단말들 중 협력노드를 선택하는 방법을 도시한 동작 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of selecting a cooperative node among neighboring terminals based on a transmission delay time for a communication path to a base station according to an embodiment of the present invention.

먼저, 송신단말은 최소전송지연시간(MIN_EST)을 기지국과의 통신에 소요되는 전송지연시간으로 설정하고, 최소전송경로번호(PATH)를 0, 변수 i를 1로 각각 초기화한다(S21). 즉, 송신단말과 기지국의 직접 통신시의 전송지연시간을 전송경로번호 '0'에 저장한다.First, the transmitting terminal sets the minimum transmission delay time MIN_EST to the transmission delay time required for communication with the base station, and initializes the minimum transmission path number PATH to 0 and the variable i to 1 (S21). That is, the transmission delay time during direct communication between the transmitting terminal and the base station is stored in the transmission path number '0'.

이때, 전송지연시간은 송신단말과 기지국 사이의 임의의 경로에 존재하는 모든 링크의 전송률의 역수에 대한 합으로 정의한다. 즉, 한 경로에 N개의 홉이 존재하고, 임의의 n번째 홉의 링크 전송률을 Rn이라고 하면, 해당 n번째 홉의 전송지연시간은 1/Rn이 되므로, 해당 경로 전체의 전송지연시간은 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/RN이 된다.In this case, the transmission delay time is defined as the sum of the inverses of the transmission rates of all links existing in any path between the transmitting terminal and the base station. That is, if there are N hops in a path and the link rate of any n-th hop is R n , the transmission delay time of the n-th hop becomes 1 / R n , and thus the transmission delay time of the entire path is 1 / R 1 + 1 / R 2 + ... + 1 / R N

송신단말과 기지국 사이의 경로의 개수가 i보다 작으면(S22), 전송경로번호(PATH)에 해당하는 경로를 통해 기지국과 통신하는데, 송신단말은 해당 경로에 있는 첫 번째 단말을 협력노드로 선택한다(S23).If the number of paths between the transmitting terminal and the base station is less than i (S22), the communication terminal communicates with the base station through a path corresponding to the transmission path number (PATH), and the transmitting terminal selects the first terminal in the corresponding path as the cooperative node. (S23).

단계 S22에서 송신단말과 기지국 사이의 경로의 개수가 i보다 작지 않으면, 송신단말과 기지국과의 경로 i의 전송지연시간을 구하여 최소전송지연시 간(MIN_EST)과 비교한다(S24). 만약, 송신단말과 기지국과의 경로 i의 전송지연시간이 최소전송지연시간(MIN_EST)보다 크거나 같다면(S24), i+1을 i로 설정하고(S25) 단계 S22로 되돌아가서 상기의 과정을 반복한다.If the number of paths between the transmitting terminal and the base station is not less than i in step S22, the transmission delay time of the path i between the transmitting terminal and the base station is obtained and compared with the minimum transmission delay time (MIN_EST) (S24). If the transmission delay time of the path i between the transmitting terminal and the base station is greater than or equal to the minimum transmission delay time (MIN_EST) (S24), i + 1 is set to i (S25) and the process returns to step S22. Repeat.

하지만, 만약 송신단말과 기지국과의 경로 i의 전송지연시간이 최소전송지연시간(MIN_EST)보다 작으면(S24), 최소전송지연시간(MIN_EST)을 송신단말과 기지국과의 경로 i의 전송지연시간으로 변환하고 최소전송경로번호(PATH)를 i로 변환한다(S26). 그 후, i+1을 i로 설정하고(S25) 단계 S22로 되돌아가서 상기의 과정을 반복한다.However, if the transmission delay time of the path i between the transmitting terminal and the base station is smaller than the minimum transmission delay time (MIN_EST) (S24), the transmission delay time of the path i between the transmitting terminal and the base station is set to the minimum transmission delay time (MIN_EST). And converts the minimum transmission path number (PATH) into i (S26). Thereafter, i + 1 is set to i (S25) and the process returns to step S22 to repeat the above process.

상기와 같이 송신단말이 주변 단말들과의 신호대간섭 잡음비에 기반으로 협력노드를 선택하지 않고, 기지국과의 전송지연시간을 기반으로 협력노드를 선택하게 되면, 송신단말과 기지국간 통신 홉의 개수를 최소화함으로써 멀티홉 오버헤드를 감소시킬 수 있다. 멀티홉 오버헤드의 감소는 시스템의 용량을 증가시키고 전체 전송지연시간을 감소시키는 효과가 있다.As described above, when the transmitting terminal selects the cooperative node based on the transmission delay time with the base station instead of selecting the cooperative node based on the signal-to-interference noise ratio with the neighboring terminals, the number of communication hops between the transmitting terminal and the base station is minimized. This can reduce multi-hop overhead. Reducing the multi-hop overhead has the effect of increasing the capacity of the system and reducing the overall transmission delay time.

상기와 같이 송신단말로부터 기지국까지의 모든 통신경로에 대한 전송지연시간을 고려하여 협력노드를 선택하기 위해서는 송신단말이 주변 네트워크 환경뿐만 아니라 전체 네트워크 환경에 대한 정보를 알아야 한다.As described above, in order to select a cooperative node in consideration of the transmission delay time for all communication paths from the transmitting terminal to the base station, the transmitting terminal needs to know information about the entire network environment as well as the surrounding network environment.

도 3은 임의의 단말 1이 단말 1로부터 기지국까지의 모든 통신경로에 대한 전송지연시간을 계산하는 방법을 도시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a method in which an arbitrary terminal 1 calculates transmission delay times for all communication paths from a terminal 1 to a base station.

단말 1은 주변단말들 중 임의의 단말 n에게 최소전송지연시간 정보를 요청한 다. 그러면, 단말 n은 자신의 최소전송지연시간(MIN_ESTn)을 단말 1에게 전송한다. 단말 1은 단말 n을 협력노드로 선택할 때의 경로의 최소전송지연시간(MIN_EST1-n-BS)을 아래의 수학식 1에 의해 계산한다.Terminal 1 requests the minimum transmission delay time information from any terminal n of the neighboring terminals. Then, the terminal n transmits its minimum transmission delay time MIN_EST n to the terminal 1. UE 1 calculates the minimum transmission delay time (MIN_EST 1-n-BS ) of the path when UE n is selected as the cooperative node by Equation 1 below.

Figure 112009044242740-PAT00001
Figure 112009044242740-PAT00001

이때, R1-n은 단말 1과 단말 n간의 링크 전송률이다. 상기와 같이 주변단말들에게 대한 모든 EST1-n-BS를 계산한 단말 1은 자신의 최소전송지연시간을 아래의 수학식 2에 의해 구한다.In this case, R 1-n is a link rate between the terminal 1 and the terminal n. As described above, the UE 1 that calculates all the EST 1-n-BSs of the neighboring terminals obtains its minimum transmission delay time by using Equation 2 below.

임의의 단말의 최소전송지연시간을 구하기 위한 상기한 방법은 주변단말들로부터 해당 주변단말의 최소전송지연시간만을 수신하면 되기 때문에 큰 제어채널 오버헤드를 유발하지 않는다. 하지만 그럼에도 불구하고 주변단말들의 상태뿐만 아니라 전체 네트워크 환경을 고려하여 협력노드를 선택하게 되기 때문에 전체 시스템의 관점에서 시스템의 용량을 증가시킬 수 있다. 임의의 단말의 최소전송지연시간을 구하는 방법을 계층적으로 적용하면, 멀티홉 통신을 하는 송신단말의 최소전송지연시간을 구하는 것도 가능하게 된다.The above method for obtaining the minimum transmission delay time of an arbitrary terminal does not cause a large control channel overhead since only the minimum transmission delay time of the corresponding peripheral terminal needs to be received from the neighboring terminals. Nevertheless, it is possible to increase the capacity of the system in terms of the overall system since the cooperative node is selected based on the overall network environment as well as the state of the peripheral terminals. When hierarchically applying the method of obtaining the minimum transmission delay time of an arbitrary terminal, it is also possible to obtain the minimum transmission delay time of a transmitting terminal for multi-hop communication.

하지만, 상기와 같이 기지국과의 최소전송지연시간만을 기반으로 협력노드를 선택하게 되면 다수의 단말이 하나의 단말을 협력노드로 선택할 수 있으며, 이것은 시스템의 안정성을 떨어뜨리게 된다.However, when the cooperative node is selected based only on the minimum transmission delay time with the base station as described above, a plurality of terminals may select one terminal as the cooperative node, which reduces the stability of the system.

도 4는 다수의 단말들이 동시에 하나의 단말을 협력노드로 선택함으로써 시스템이 불안정해지고 전체 시스템 성능이 저하되는 예를 도시한 도면이다. 즉, 단말 1, 단말 2, 단말 3이 단말 4를 협력노드로 선택한 상황인데, 상기와 같은 상황에서 단말 4의 링크성능이 열화되고 큐의 크기가 증가하여 패킷이 손실되거나 전송지연시간이 증가하게 된다. 따라서 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 각각의 단말이 가지는 큐의 크기를 고려하여 협력노드를 선택하는 방법이 필요하다.4 is a diagram illustrating an example in which a system is unstable and overall system performance is deteriorated by a plurality of terminals simultaneously selecting one terminal as a cooperative node. In other words, UE 1, UE 2, and UE 3 have selected UE 4 as a cooperative node. In such a situation, the link performance of UE 4 is degraded and the queue size is increased, resulting in packet loss or transmission delay time. do. Therefore, in order to solve the above problem, there is a need for a method of selecting a cooperative node in consideration of the queue size of each terminal.

이 발명에서는 아래의 수학식 3을 이용하여 전체 시스템의 용량을 증가시키고 전송지연시간을 감소시키는 효과가 있는 동시에 시스템을 안정화시킬 수 있도록 협력노드를 선택할 수 있다.In the present invention, by using Equation 3 below, the cooperative node can be selected to increase the capacity of the entire system and reduce the transmission delay time and to stabilize the system.

Figure 112009044242740-PAT00003
Figure 112009044242740-PAT00003

여기서,

Figure 112009044242740-PAT00004
는 각각의 단말이 가지는 최적의 경로 벡터, n은 단말의 개수,
Figure 112009044242740-PAT00005
는 단말 i의 k번째 경로에 존재하는 단말들의 벡터,
Figure 112009044242740-PAT00006
는
Figure 112009044242740-PAT00007
경로의 전송지연시간,
Figure 112009044242740-PAT00008
는
Figure 112009044242740-PAT00009
경로의 첫번째 단말의 큐의 크기이다.here,
Figure 112009044242740-PAT00004
Is an optimal path vector of each terminal, n is the number of terminals,
Figure 112009044242740-PAT00005
Is a vector of terminals present in the k-th path of terminal i,
Figure 112009044242740-PAT00006
Is
Figure 112009044242740-PAT00007
Transmission delay time of the route,
Figure 112009044242740-PAT00008
Is
Figure 112009044242740-PAT00009
Size of the queue of the first terminal of the path.

상기의 수식에 의하면 단말들이 가지는 모든 경로들에 대해서 해당 경로에 대한 전송지연시간과 해당 경로에 있는 주변단말의 큐의 크기의 곱의 전체합을 가장 작게 만드는 경로벡터를

Figure 112009044242740-PAT00010
에 저장한다. 저장된 경로벡터
Figure 112009044242740-PAT00011
를 기준으로 협력단말을 선택할 수 있다. 즉, 각각의 단말 i가 선택하느 협력노드는
Figure 112009044242740-PAT00012
가 된다.According to the above equation, for all paths owned by the terminal, a path vector is obtained that makes the sum of the product of the transmission delay time for the path and the queue size of the neighboring terminal in the path the smallest.
Figure 112009044242740-PAT00010
Store in Saved path vector
Figure 112009044242740-PAT00011
The cooperative terminal can be selected based on the criteria. That is, the cooperative node selected by each terminal i
Figure 112009044242740-PAT00012
Becomes

도 5는 이 발명의 다른 실시예에 따라 기지국과의 통신경로에 대한 전송지연시간과, 해당통신경로를 구성하는 단말들의 큐의 크기를 고려하여 협력노드를 선택하는 방법을 도시한 동작 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of selecting a cooperative node in consideration of a transmission delay time for a communication path with a base station and a queue size of terminals constituting the communication path according to another embodiment of the present invention.

먼저, 송신단말은 송신단말과 기지국과의 최소전송지연시간과 기지국의 큐의 크기의 곱을 최소웨이트(MIN_WEIGHT)로 설정하고, 최소전송경로번호(PATH)를 0, 변수 i를 1로 각각 초기화한다(S51).First, the transmitting terminal sets the product of the minimum transmission delay time between the transmitting terminal and the base station and the queue size of the base station to the minimum weight (MIN_WEIGHT), and initializes the minimum transmission path number (PATH) to 0 and the variable i to 1, respectively. (S51).

다음, 송신단말은 멀티홉을 통해 기지국과 통신할 수 있는 경로의 개수를 i와 비교하여(S522), 기지국과 통신할 수 있는 경로의 개수가 i보다 작으면 최소전송경로번호(PATH)에 저장되어 있는 기지국과의 경로를 통해서 기지국과 통신을 하는데 이를 위해 최소전송경로번호(PATH)에 저장되어 있는 기지국과의 경로 중 첫 번째 단말을 협력노드로 선택한다(S53).Next, the transmitting terminal compares the number of paths that can communicate with the base station through the multi-hop with i (S522), and if the number of paths that can communicate with the base station is less than i and stored in the minimum transmission path number (PATH) Communication with the base station is performed through the path with the base station, and for this purpose, the first terminal among the paths with the base station stored in the minimum transmission path number (PATH) is selected as the cooperative node (S53).

단계 S52의 비교결과, 기지국과 통신할 수 있는 경로의 개수가 i보다 크거나 같다면, 기지국과의 경로 i의 전송지연시간과 기지국과의 경로 i의 첫 번째 단말의 큐의 크기를 곱한 웨이트(WEIGHT)를 계산하고(S53), 단계 S53에서 구한 웨이트와 최소웨이트(MIN_WEIGHT)를 비교한다(S54). 만약 웨이트(WEIGHT)가 최소웨이트(MIN_WEIGHT)보다 크거나 같다면 i+1을 i로 변환하고 단계 S52로 되돌아가서 상기의 과정을 반복한다.As a result of the comparison in step S52, if the number of paths that can communicate with the base station is greater than or equal to i, a weight obtained by multiplying the transmission delay time of the path i with the base station and the queue size of the first terminal of the path i with the base station ( WEIGHT) is calculated (S53), and the weight obtained in step S53 is compared with the minimum weight MIN_WEIGHT (S54). If the weight WEIGHT is greater than or equal to the minimum weight MIN_WEIGHT, i + 1 is converted to i and the process returns to step S52 to repeat the above process.

하지만, 만약 단계 S54의 비교결과, 웨이트(WEIGHT)가 최소웨이트(MIN_WEIGHT)보다 작으면 상기 최소웨이트(MIN_WEIGHT)를 웨이트(WEIGHT)로 재설정하고, 최소전송경로번호(PATH)를 기지국과의 경로 i로 설정한다(S55). 그 후 i+1을 i로 변환하고 단계 S52로 되돌아가서 상기의 과정을 반복한다.However, if the comparison result of step S54, the weight (WEIGHT) is less than the minimum weight (MIN_WEIGHT) resets the minimum weight (MIN_WEIGHT) to the weight (WEIGHT), and the minimum transmission path number (PATH) to the path i with the base station Set to (S55). Thereafter, i + 1 is converted to i, and the process returns to step S52 and the above process is repeated.

상기와 같이 단말이 가지는 큐의 크기를 고려하여 협력노드를 선택하게 되면, 시간에 따라서 변하는 네트워크 환경에 대해서 적응적으로 협력노드 단말을 선택할 수 있으며, 다수의 단말들이 동시에 하나의 단말을 협력노드로 선택함으로써 유발되는 시스템 불안정화를 해결할 수 있다.When the cooperative node is selected in consideration of the queue size of the terminal as described above, the cooperative node terminal can be adaptively selected for a network environment that changes with time, and a plurality of terminals simultaneously serve as a cooperative node. The system destabilization caused by the selection can be solved.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but this is by way of example only for describing the best embodiment of the present invention and not for limiting the present invention. In addition, it is a matter of course that various modifications and variations are possible without departing from the scope of the technical idea of the present invention by anyone having ordinary skill in the art.

도 1은 주변노드와의 링크 정보만을 기준으로 협력노드를 선택할 때 성능저하를 가져오게 되는 예를 도시한 도면,1 is a diagram illustrating an example in which performance is reduced when selecting a cooperative node based only on link information with neighboring nodes;

도 2는 이 발명의 한 실시예에 따라 송신단말이 기지국까지의 통신경로에 대한 전송지연시간을 기반으로 주변단말들 중 협력노드를 선택하는 방법을 도시한 동작 흐름도,2 is a flowchart illustrating a method of selecting a cooperative node among neighboring terminals based on a transmission delay time for a communication path to a base station according to an embodiment of the present invention;

도 3은 임의의 단말 1이 단말 1로부터 기지국까지의 모든 통신경로에 대한 전송지연시간을 계산하는 방법을 도시한 도면,3 is a diagram illustrating a method for calculating a transmission delay time for all communication paths from a terminal 1 to a base station by an arbitrary terminal 1;

도 4는 다수의 단말들이 동시에 하나의 단말을 협력노드로 선택함으로써 시스템이 불안정해지고 전체 시스템 성능이 저하되는 예를 도시한 도면,4 is a diagram illustrating an example in which a system is unstable and overall system performance is deteriorated by a plurality of terminals simultaneously selecting one terminal as a cooperative node;

도 5는 이 발명의 다른 실시예에 따라 기지국과의 통신경로에 대한 전송지연시간과, 해당통신경로를 구성하는 단말들의 큐의 크기를 고려하여 협력노드를 선택하는 방법을 도시한 동작 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of selecting a cooperative node in consideration of a transmission delay time for a communication path with a base station and a queue size of terminals constituting the communication path according to another embodiment of the present invention.

Claims (7)

송신단말과 기지국간 모든 통신 경로에 대해, 상기 송신단말이 상기 모든 통신 경로들의 전송지연시간을 계산하는 제1단계와,For all communication paths between the transmitting terminal and the base station, a first step of the transmitting terminal calculating transmission delay times of all the communication paths; 상기 송신단말이 상기 전송지연시간이 최소인 통신경로를 선택하는 제2단계와,A second step of selecting, by the transmitting terminal, a communication path having the minimum transmission delay time; 상기 제2단계에서 선택된 통신경로를 구성하는 단말들 중 상기 송신단말과 가장 근접한 단말을 협력노드로 선정하는 제3단계를 포함한 것을 특징으로 하는 차세대 이동통신시스템에서 협력노드 선택방법.And a third step of selecting, as a cooperative node, a terminal closest to the transmitting terminal among the terminals constituting the communication path selected in the second step. 제 1 항에 있어서, 상기 통신경로의 전송지연시간은 상기 통신경로를 구성하는 단말들의 근접한 단말간 링크 전송률의 역의 합인 것을 특징으로 하는 차세대 이동통신시스템에서 협력노드 선택방법.The method of claim 1, wherein the transmission delay time of the communication path is a sum of inverses of link rates between adjacent terminals of the terminals constituting the communication path. 제 1 항에 있어서, 상기 통신경로를 구성하는 임의 단말의 최소 전송지연시간은 상기 임의 단말과 근접한 주변단말의 최소 전송지연시간과 상기 임의 단말과 주변단말간 링크 전송률의 역의 합 중 최소값인 것을 특징으로 하는 차세대 이동통신시스템에서 협력노드 선택방법.The method of claim 1, wherein the minimum transmission delay time of any terminal constituting the communication path is the minimum of the sum of the minimum transmission delay time of the neighboring terminal adjacent to the arbitrary terminal and the link rate between the arbitrary terminal and the neighboring terminal. A method for selecting a cooperative node in a next generation mobile communication system. 송신단말과 기지국간 모든 통신 경로에 대해, 상기 송신단말이 상기 모든 통 신 경로들의 전송지연시간을 계산하고, 상기 모든 통신경로를 구성하는 단말의 큐 정보를 구하는 제1단계와,For all communication paths between a transmitting terminal and a base station, a first step of the transmitting terminal calculating transmission delay times of all the communication paths and obtaining queue information of a terminal constituting all the communication paths; 상기 송신단말이 통신경로마다 전송지연시간과 단말의 큐 정보를 이용하여 웨이트를 계산하는 제2단계와,A second step of the transmitting terminal calculating a weight using a transmission delay time and queue information of the terminal for each communication path; 상기 송신단말이 상기 웨이트가 최소인 통신경로를 선택하는 제3단계와,A third step of the transmitting terminal selecting a communication path having the minimum weight; 상기 제3단계에서 선택된 통신경로를 구성하는 단말들 중 상기 송신단말과 가장 근접한 단말을 협력노드로 선정하는 제4단계를 포함한 것을 특징으로 하는 차세대 이동통신시스템에서 협력노드 선택방법.And a fourth step of selecting, as the cooperative node, a terminal closest to the transmitting terminal among the terminals constituting the communication path selected in the third step. 제 4 항에 있어서, 상기 통신경로의 전송지연시간은 상기 통신경로를 구성하는 단말들의 근접한 단말간 링크 전송률의 역의 합인 것을 특징으로 하는 차세대 이동통신시스템에서 협력노드 선택방법.[5] The method of claim 4, wherein the transmission delay time of the communication path is a sum of inverses of link rates between adjacent terminals of the terminals constituting the communication path. 제 4 항에 있어서, 상기 통신경로를 구성하는 임의 단말의 최소 전송지연시간은 상기 임의 단말과 근접한 주변단말의 최소 전송지연시간과 상기 임의 단말과 주변단말간 링크 전송률의 역의 합 중 최소값인 것을 특징으로 하는 차세대 이동통신시스템에서 협력노드 선택방법.5. The method of claim 4, wherein the minimum transmission delay time of any terminal constituting the communication path is the minimum of the sum of the inverse of the minimum transmission delay time of the neighboring terminal adjacent to the arbitrary terminal and the link rate between the arbitrary terminal and the neighboring terminal. A method for selecting a cooperative node in a next generation mobile communication system. 제 4 항에 있어서, 상기 제1단계는 상기 통신경로를 구성하는 단말들 중 상기 송신단말과 가장 근접한 단말의 큐 정보를 구하는 것을 특징으로 하는 차세대 이동통신시스템에서 협력노드 선택방법.5. The method of claim 4, wherein the first step obtains queue information of a terminal closest to the transmitting terminal among the terminals constituting the communication path.
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