KR20120082742A - Method and apparatus for optimizing the persistent scheduling in two-hop relay networks - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method and apparatus for persistent scheduling in a two-hop relay network are provide to efficiently build a wireless telecommunication system by providing a protocol optimization method providing an optimal average resource usage. CONSTITUTION: A MCS(Modulation and Coding Scheme) level and the permissible maximum number of re-transmission are respectively selected as a predetermined value. An overall ARU(Average Resource Usage) of the protocol is calculated based on the selected MCS level and permissible maximum number of re-transmission. A packet error rate of the protocol is calculated based on the selected MCS level and permissible maximum number of re-transmission. The calculated ARU is optimized from the combination of the MCS level and the permissible maximum number of re-transmission.

Description

투 홉 릴레이에서의 효율적인 지속자원 할당 방법 및 장치{Method and Apparatus for Optimizing the Persistent Scheduling in Two-hop Relay Networks}Method and Apparatus for Efficient Sustained Resource Allocation in Two-hop Relays {Method and Apparatus for Optimizing the Persistent Scheduling in Two-hop Relay Networks}

본 발명은 무선 통신망에서 효율적인 지속자원 할당(Persistent Scheduling) 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 WiMAX 시스템에 기반한 투-홉 릴레이 네트워크(Two-hop Relay Network)에 적용 가능한 스케쥴링 프로토콜 및 이들 스케쥴링 프로토콜에서 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme) 레벨과 최대 재전송 횟수를 최적의 값으로 선택하여, 평균 자원 사용량(Average Resource Usage, ARU)을 최적화할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an efficient persistent scheduling method and apparatus for a wireless communication network, and more particularly, to a scheduling protocol and a scheduling protocol applicable to a two-hop relay network based on a WiMAX system. The present invention relates to a method and apparatus for optimizing average resource usage (ARU) by selecting a modulation and coding scheme level and a maximum number of retransmissions as optimal values.

최근의 무선 통신 시스템, 예컨대, IEEE 802.16e/m WiMAX나 3GPP LTE등과 같은 시스템은 직교주파수분할 다중접속(OFDMA) 방식을 높은 스펙트럴 효율성(Spectral Efficiency)을 달성하기 위해 물리 계층에서 기본적인 전송 방식으로 적용해오고 있다. 일반적으로, 이러한 시스템은 데이터 전송(bulk data transmission)에 대해서는 매우 효율적인 것으로 알려져 있으나 작은 크기의 패킷 전송이 필요한 VoIP(Voice over IP)와 같은 시스템에서는 방대한 제어 신호에 대한 부담으로 인하여 그다지 효율적이지 못하다. 예를 들어, VoIP 서비스를 위한 IEEE 802.16e WiMAX 시스템의 경우, 이와 같은 제어 신호의 오버헤드(overhead)가 상대적으로 큰 부분을 차지하는 것으로 알려져 왔다.Recent wireless communication systems, such as IEEE 802.16e / m WiMAX or 3GPP LTE, have adopted Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) as the basic transmission method at the physical layer to achieve high spectral efficiency. Has been applied. In general, such a system is known to be very efficient for bulk data transmission, but in a system such as Voice over IP (VoIP) which requires a small packet transmission, it is not very efficient due to the burden of a large control signal. For example, in the case of IEEE 802.16e WiMAX system for VoIP service, the overhead of such a control signal has been known to occupy a relatively large portion.

이와 같은 오버헤드를 줄이기 위한 방법으로 지속가능 자원할당(Persistent Scheduling) 기법이 예를 들어 IEEE 802.16e/m WiMAX 및 3GPP LTE 시스템 등에 제안되어 왔다. 지속가능 자원할당 기법은 버스트(burst)가 개시되는 시점에서 고정된 크기의 자원을 할당하고 고정된 변조 및 코딩 방식(MCS) 레벨을 할당하는 방식을 말한다. 이와 같은 지속가능 자원할당 기법이 VoIP 서비스에 대하여 효율적이라는 것이 본 기술분야에서 제안되어 왔다.As a method for reducing such overhead, a persistent resource scheduling scheme has been proposed, for example, in IEEE 802.16e / m WiMAX and 3GPP LTE systems. Sustainable resource allocation scheme refers to a method of allocating a resource of a fixed size and a fixed modulation and coding scheme (MCS) level at the time a burst is started. It has been proposed in the art that such a sustainable resource allocation scheme is efficient for VoIP services.

지속가능 자원할당 기법은 MCS 레벨을 변경하지 않기 때문에, 채널 변화로 인하여 패킷 디코딩 에러가 발생할 수 있다. 따라서 하이브리드 자동 재전송(Hybrid Auto Repeat request, HARQ) 기법 등이 패킷 에러 레이트(Packet Error Rate, PER)을 줄이기 위하여 적용될 수 있다. 이에 따라 지속가능 자원할당 기법에서는 통신의 초기에 효율적인 MCS 레벨을 선택하는 것이 요구되며, 소정의 QoS(Quality of Service)를 만족시키는 범위 내에서, 사용자 당 할당되는 리소스를 줄임으로써 가능한 많은 사용자를 수용할 수 있어야 한다.Because the sustained resource allocation scheme does not change the MCS level, packet decoding errors may occur due to channel changes. Therefore, a hybrid auto repeat request (HARQ) technique may be applied to reduce the packet error rate (PER). Accordingly, in the sustainable resource allocation scheme, it is required to select an efficient MCS level at the beginning of communication, and accommodate as many users as possible by reducing resources allocated per user within a range that satisfies a predetermined quality of service (QoS). You should be able to.

이와 관련하여 2009년 9월 일본 도쿄의 PIMRC(international symposium on personal, indoor and mobile radio communications)에서 발표된 Cho et. al.의 "MCS selection algorithms for a persistent allocation scheme to accommodate VoIP services in IEEE 802.16e OFDMA system"에서는 단일 링크, 즉, 단일 홉(single hop)에서 HARQ 기법을 적용한 지속가능 자원할당 기법의 자원 사용을 최소화할 수 있는 MCS 레벨 선택 방법에 관하여 제안되기도 하였다.In this regard, Cho et., Published in September 2009 at the International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC) in Tokyo, Japan. In al. "MCS selection algorithms for a persistent allocation scheme to accommodate VoIP services in IEEE 802.16e OFDMA system", minimizing the resource usage of the sustainable resource allocation scheme using the HARQ scheme on a single link, that is, a single hop. A method of selecting an MCS level can be proposed.

한편, 최근 무선 통신 시스템에서 셀(cell)의 범위를 넓히고 처리량을 증가시키기 위하여 멀티-홉 릴레이 기법이 연구되고 있다. 그러나 VoIP 서비스와 같은 실시간 트래픽을 처리하는 서비스에서 멀티-홉 릴레이 네트워크에 지속가능 자원할당 기법을 적용하는 방법에 대해서는 아직까지 연구된 바가 없어 그에 대한 기술 개발의 필요성이 존재한다.Meanwhile, in recent years, multi-hop relay techniques have been studied to increase the range of cells and increase throughput in a wireless communication system. However, there is no research on how to apply the sustained resource allocation scheme to the multi-hop relay network in services that handle real-time traffic such as VoIP service. Therefore, there is a need for technology development.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 릴레이 기반 무선 통신 시스템에서 적용 가능한 지속가능 자원할당 프로토콜을 제공하는데 그 목적이 있다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a sustainable resource allocation protocol applicable to a relay-based wireless communication system.

본 발명의 또 다른 목적은 릴레이 기반 무선 통신 시스템에서 적용 가능한 지속가능 자원할당 프로토콜의 최적화 방법 및 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for optimizing a sustainable resource allocation protocol applicable to a relay-based wireless communication system.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 투-홉 릴레이 네트워크(Two-hop relay network)에서 지속가능 자원할당(Persistent Scheduling) 프로토콜을 최적화하는 방법에 있어서, a) 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme, MCS) 레벨과 소스-중계기 간의 최대 허용 재전송 횟수를 각각 소정의 값으로 선정하는 단계와, b) 상기 선정된 MCS 레벨 및 최대 허용 재전송 횟수를 기반으로 상기 프로토콜의 전체 평균 자원 사용량(Average Resource Usage, ARU)를 계산하는 단계와, c) 상기 선정된 MCS 레벨 및 최대 허용 재전송 횟수를 기반으로 상기 프로토콜의 패킷 에러율을 계산하는 단계와, d) 상기 계산된 패킷 에러율이 제 1 임계치를 초과하지 않도록 하는 MCS 레벨 및 최대 허용 재전송 횟수의 값의 조합 중에서, 상기 계산된 평균 자원 사용량을 최적화하는 MCS 레벨 및 최대 허용 재전송 횟수의 값을 선택하는 지속가능 자원할당 프로토콜 최적화 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, in a method of optimizing the Persistent Scheduling protocol in a two-hop relay network, a) modulation and Selecting a maximum allowable retransmission number between a modulation and coding scheme (MCS) level and a source-relay as a predetermined value, and b) totaling the protocol based on the selected MCS level and the maximum allowable retransmission number. Calculating an average resource usage (ARU), c) calculating a packet error rate of the protocol based on the selected MCS level and the maximum allowed retransmission number, and d) calculating the packet error rate MCS that optimizes the calculated average resource usage, among a combination of MCS levels and values of maximum allowed retransmissions that do not exceed a first threshold A method for optimizing a sustainable resource allocation protocol for selecting a level and a value of a maximum allowable retransmission number is provided.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 투-홉 릴레이 네트워크에서 지속가능 자원할당 프로토콜을 최적화하는 방법에 있어서 장치에 있어서, 상기 장치는 현재 채널 상태와 관련된 정보를 입력 받는 채널 상태 정보 입력부와, 최적화하고자 하는 파라미터의 조합을 설정하는 최적화 파라미터 조합 산출부와, 상기 투-홉 릴레이 네트워크에서 데이터를 전송하는데 필요한 평균 자원 사용량 및 MAP 오버헤드에 필요한 평균 자원 사용량을 앞서 입력 받은 채널 상태 정보 및 최적화 파라미터의 조합에 기초하여 계산하는 평균 자원 사용량 계산부와, 패킷 에러율이 제 1 임계치를 초과하는지 여부를 결정하는 패킷 에러율 계산부와, 상기 데이터를 전송하는데 필요한 평균 자원 사용량 및 상기 MAP 오버헤드에 필요한 평균 자원 사용량의 합인 전체 평균 자원 사용량이 최적화될 수 있는 상기 최적화 파라미터의 조합 선택하는 최적화 파라미터 선택부를 포함하되, 상기 최적화 파라미터는 소스와 중계기 링크에서의 MCS 레벨, 중계기와 목적지 링크에서의 MCS 레벨 및 소스와 중계기 간의 최대 허용 재전송 횟수를 포함하는 프로토콜 최적화 장치를 제공한다.In addition, according to another embodiment of the present invention for achieving the above object, in the method for optimizing the sustained resource allocation protocol in a two-hop relay network, the device, the device is to provide information related to the current channel state Prior to the input channel state information input unit, the optimization parameter combination calculation unit for setting the combination of the parameters to be optimized, the average resource usage required to transmit data in the two-hop relay network and the average resource usage required for MAP overhead An average resource usage calculation unit calculating based on a combination of input channel state information and optimization parameters, a packet error rate calculating unit determining whether a packet error rate exceeds a first threshold value, and an average resource usage required for transmitting the data And an average ruler for the MAP overhead And an optimization parameter selecting section for selecting a combination of the optimization parameters for which the total average resource usage, which is the sum of the usages, can be optimized, wherein the optimization parameters include the MCS level at the source and repeater links, the MCS level at the repeater and destination links, and the source; Provided is a protocol optimization apparatus including a maximum allowable number of retransmissions between repeaters.

본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 구체적인 사항들은 이하의 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details according to still another embodiment of the present invention are included in the following description and drawings.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 예컨대 투-홉 릴레이 네트워크에 적용 가능한 지속가능 자원할당 프로토콜이 제공된다. As mentioned above, the present invention provides a sustainable resource allocation protocol applicable to, for example, a two-hop relay network.

또한 본 발명에 의하면, 위와 같은 자원할당 프로토콜에서 소정의 QoS 요건을 만족시키면서도 최적의 평균 자원 사용량을 제공할 수 있는 프로토콜 최적화 기법이 제공되어, 효율적인 무선 통신 시스템, 예컨대, VoIP 서비스를 위한 무선 통신 시스템을 구축할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is provided a protocol optimization technique that can provide the optimal average resource usage while satisfying the predetermined QoS requirements in the above resource allocation protocol, an efficient wireless communication system, for example, a wireless communication system for VoIP services There is an effect that can be built.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투-홉 릴레이 네트워크 시스템에서 지속가능 자원할당 프로토콜을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 투-홉 릴레이 네트워크 시스템에서 지속가능 자원할당 프로토콜을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 투-홉 릴레이 네트워크에서 MCS 레벨 및 소스-중계기 간의 최대 재전송 횟수를 시스템 자원 효율을 최적화할 수 있도록 선택하는 방법의 흐름도를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 투-홉 릴레이 네트워크에서 MCS 레벨 및 소스-중계기 간의 최대 재전송 횟수를 시스템 자원 효율을 최적화할 수 있도록 선택하는 장치에 관한 개략도를 도시하는 도면이다.
1 is a diagram illustrating a sustainable resource allocation protocol in a two-hop relay network system according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram illustrating a sustainable resource allocation protocol in a two-hop relay network system according to another embodiment of the present invention;
3 is a flowchart of a method for selecting a maximum number of retransmissions between an MCS level and a source-repeater in a two-hop relay network to optimize system resource efficiency according to an embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a schematic diagram of an apparatus for selecting a maximum number of retransmissions between an MCS level and a source-relay to optimize system resource efficiency in a two-hop relay network 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 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 실시예들은 단지 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. It is provided to fully inform the scope of the invention, and the invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout. In addition, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 무선 통신망에서 변조 및 코딩 방식을 선택하는 방법 및 장치를 제공한다. 본 명세서에서는 IEEE 802.16e 표준에 따른 VoIP(Voice over IP) 시스템을 기반으로 하여 투-홉 릴레이 네트워크 스케쥴링 방식을 제안하고 이에 따라 본 발명의 실시예들을 설명하나, 본 발명에서 제공하는 무선 통신 방법 및 장치는 IEEE 802.16e 표준에 따른 무선 통신 시스템뿐만 아니라 이와 유사한 다른 통신 시스템에도 적용할 수 있음은 당연하다. 또한, 본 명세서에서는 기지국(BS)과 하나의 이동단말(MS)에 대하여 MCS 레벨을 제어하는 동작을 기반으로 하여 본 발명의 실시예들을 설명하나, 본 발명에서 제공하는 무선 통신 방법 및 장치는 다수의 이동단말(MS)에 대하여도 각각 적용할 수 있음은 당연하다.The present invention provides a method and apparatus for selecting a modulation and coding scheme in a wireless communication network. In the present specification, a two-hop relay network scheduling scheme is proposed based on a Voice over IP (VoIP) system according to the IEEE 802.16e standard, and thus embodiments of the present invention are described, but the wireless communication method provided by the present invention and It is obvious that the device can be applied not only to a wireless communication system according to the IEEE 802.16e standard, but also to other similar communication systems. In addition, in the present specification, embodiments of the present invention are described based on an operation of controlling an MCS level for a base station (BS) and one mobile station (MS), but a wireless communication method and apparatus provided by the present invention are numerous. Of course, it can be applied to each of the mobile terminal (MS) of.

본 명세서에서 단말(terminal)은 이동국(Mobile Station, MS), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.In this specification, a terminal includes a mobile station (MS), a mobile terminal (MT), a subscriber station (SS), a portable subscriber station (PSS), a user equipment , An access terminal (UE), an access terminal (AT), and the like, and may include all or some functions of a terminal, a mobile terminal, a subscriber station, a mobile subscriber station, a user equipment,

본 명세서에서 기지국(base station, BS)은, 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 고도화 노드B(evolved NodeB, eNodeB), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.In this specification, a base station (BS) includes an access point (AP), a radio access station (RAS), a node B, an evolved NodeB (eNodeB) A base station (BTS), a mobile multihop relay (MMR) -BS, or the like, and may perform all or a part of functions of an access point, a radio access station, a Node B, an eNodeB, a base transceiver station, .

VoIP 서비스에서는 토크 버스트(talk burst)가 수백 밀리 초 이상 지속되는 것이 일반적이다. 토크 버스트 지속 기간 동안에 패킷은 주기적으로 생성되고 패킷의 크기는 거의 일정하다. 송신단과 수신단에서 각 패킷이 전송될 시간을 예상 가능하므로 송신기는 각 패킷에 대해서 자원 할당을 요구할 필요가 없다. 또한 MCS 레벨이 고정된다면, 각 패킷에 대하여 MCS 레벨을 지시해야만 하는 오버헤드가 줄어들 수 있다. 이와 같은 원리 하에서, 지속가능 자원할당 프로토콜은 MCS 레벨, 자원 할당 간격 및 각각의 자원 량을 토크 버스트의 개시 시에 결정한다. 개시 이후에 채널의 변동이나 열적 노이즈 등으로 인하여 패킷 디코딩 에러가 발생할 수 있으므로 HARQ 기법을 다이버시티 이득(diversity gain)을 달성하기 위해 사용된다. 디코딩 에러는 비주기적으로 발생하므로, 자원 할당에 대한 시그널링 오버헤드, 즉, MAP 오버헤드(MAP overhead)가 각각의 재전송시에 필요하게 된다. In VoIP services, talk bursts typically last hundreds of milliseconds or more. During the talk burst duration, packets are generated periodically and the packet size is almost constant. The transmitter does not need to request resource allocation for each packet since the time at which each packet is transmitted can be estimated at the transmitter and the receiver. Also, if the MCS level is fixed, the overhead of indicating the MCS level for each packet can be reduced. Under this principle, the Sustainable Resource Allocation Protocol determines the MCS level, the resource allocation interval and the amount of each resource at the start of the talk burst. Since the packet decoding error may occur due to channel fluctuations or thermal noise after initiation, the HARQ technique is used to achieve diversity gain. Since decoding errors occur aperiodically, signaling overhead for resource allocation, i.e., MAP overhead, is required at each retransmission.

이와 같은 내용을 바탕으로 본 발명은 투-홉 릴레이 네트워크 시스템에서 적용 가능한 지속가능 자원할당 프로토콜을 제시하고, 나아가 이러한 프로토콜을 최적화 할 수 있는 기법을 제안한다.Based on the above, the present invention proposes a sustainable resource allocation protocol applicable to a two-hop relay network system, and further proposes a technique for optimizing such a protocol.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention;

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투-홉 릴레이 네트워크 시스템에서 지속가능 자원할당 프로토콜을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a sustainable resource allocation protocol in a two-hop relay network system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 프로토콜은 기지국(BS)과 중계기(RS) 간의 링크 및 중계기(RS)와 단말기(MS)의 링크, 즉, 소스-중계기 링크(SR link) 및 중계기-목적지(RD link)에 각각 지속가능 자원할당(Persistent Scheduling) 프로토콜을 적용한다. 본 명세서에서는 이와 같은 프로토콜을 PS-PS 프로토콜이라고 지칭하도록 하나, 이와 같은 명칭에 의해 그 내용이 제한되거나 한정되는 것은 아니며, 프로토콜의 내용은 이하에서 설명하는 바에 의해 이해되어야 한다.The protocol shown in FIG. 1 is based on a link between a base station (BS) and a repeater (RS) and a link between a repeater (RS) and a terminal (MS), that is, a source-relay link (SR link) and a repeater-destination (RD link). Each applies a Persistent Scheduling protocol. In the present specification, such a protocol is referred to as a PS-PS protocol, but the content thereof is not limited or limited by such a name, and the content of the protocol should be understood as described below.

도 1에 도시된 중계기 기반 WiMAX 시스템에서의 VoIP 서비스를 위한 프로토콜을 설명한다. 패킷이 기지국(BS)에서 단말기(MS)로 전송되는 다운링크 모델에 적용될 수 있는 프로토콜로서, 먼저, 도 1에서 P BS(m,j)와 P RS(m,j)는 각각 기지국(BS)과 중계기(RS)에서 m 번째 패킷의 j 번째 전송을 위한 자원 영역을 표시한다. ACK BS(m)과 ACK RS(m)은 각각 기지국(BS) 및 중계기(RS)로부터 전송된 m 번째 패킷에 대한 ACK 신호를 표시한다. NACK BS(m)과 NACK RS(m)은 각각 기지국(BS) 및 중계기(RS)로부터 전송된 m 번째 패킷에 대한 NACK 신호를 표시한다. M BS(m,j) 및 M RS(m,j)는 각각 기지국(BS) 및 중계기(RS)로부터 전송된 m 번째 패킷의 j 번째 전송에 대한 MAP 오버헤드를 표시한다. 또한 하나의 프레임은 다운링크(DL) 서브프레임과 업링크(UL) 서브프레임으로 구성되도록 도시되어 있다.A protocol for VoIP service in a repeater-based WiMAX system shown in FIG. 1 will be described. As a protocol that can be applied to a downlink model in which a packet is transmitted from a base station (BS) to a terminal (MS), first, P BS (m, j) and P RS (m, j) in FIG. 1 are respectively a base station (BS). In the RS, the resource region for the j th transmission of the m th packet is indicated. ACK BS (m) and ACK RS (m) indicate an ACK signal for the m th packet transmitted from the base station BS and the relay RS, respectively. NACK BS (m) and NACK RS (m) indicate a NACK signal for the m th packet transmitted from the base station BS and the relay RS, respectively. M BS (m, j) and M RS (m, j) indicate MAP overhead for the j th transmission of the m th packet transmitted from the base station BS and the relay RS, respectively. In addition, one frame is illustrated to be composed of a downlink (DL) subframe and an uplink (UL) subframe.

PS-PS 프로토콜의 동작을 이하에서 전송이 성공하는 경우와 실패하는 경우에 대하여 각각 살펴봄으로써 설명한다. 이하의 설명에서 Pck(m)은 중계기(BS)에서 생성된 m 번째 패킷을 의미한다. 먼저 Pck(m)에 대한 자원은 시그널링 오버헤드 없이 P BS(m,1)와 P RS(m,1)에 확보된다. 즉, 각각의 링크에서 지속가능 자원할당 기법을 사용하므로 첫 번째 전송에 대해서는 시그널링 오버헤드가 필요 없게 된다. Pck(1), 즉, 첫 번째 패킷이 기지국(BS)의 i 번째 프레임에서 전송되고 중계기(RS)에서 디코딩되는 것으로 예시한다. 이와 같은 경우 i+1 번째 프레임에서 중계기(RS)로부터 단말기(MS)로 Pck(1)이 전송된다. 이와 같이 패킷이 에러 없이 전송되는 경우 두 개의 프레임이 필요하므로, 예컨대 한 프레임이 5 msec를 소요한다고 할 경우 패킷 전송에 따른 지연(delay)은 10 msec가 된다. 통상 VoIP 패킷의 경우 매 20 msec마다 생성되므로 이와 같은 경우 매 4 프레임마다 자원을 할당하는 것이 일반적이다. 따라서 Pck(2)는 도 1에 도시된 바와 같이 i+4 번째 프레임에서 전송된다. 만약 도 1에 도시된 바와 같이 Pck(2)가 중계기(RS)에서 성공적으로 디코딩되지 못한 경우 i+5 번째 프레임에서 NACK BS(2), 즉, 두 번째 패킷에 대한 NACK 신호가 전송된다. 이 때, i+7 번째 프레임에서 Pck(2)는 M BS(2,2), 즉, 두 번째 패킷의 두 번째 전송에 대한 MAP 오버헤드 정보와 함께 P BS(2,2)로 재전송된다. 이는 지속가능 자원할당 기법에 따라 사용되기로 예상되었던 P BS(2,1)이 사용되지 않음에 따라서 중계기(RS) 측에 두 번째 패킷을 수신하기 위한 새로운 MAP 오버헤드를 기지국(BS)이 알려주어야 하기 때문이다. 이러한 과정을 거쳐서 i+8 번째 프레임에서 중계기(RS)는 Pck(2)를 수신하고 이를 M RS(2,1)과 함께 P RS(2,1)에 실어서 단말기(MS)로 송신하게 된다. 이후 단말기(MS)는 i+11 번째 프레임에서 성공적으로 Pck(2)를 디코딩하게 된다. 이 과정에서 8개의 프레임이 Pck(2)를 전송하기 위해 사용되었으므로 지연은 40 msec 이하가 된다.The operation of the PS-PS protocol will now be described by looking at the case where the transmission succeeds and fails. In the following description, Pck (m) means the m-th packet generated by the repeater (BS). First, resources for Pck (m) are reserved at P BS (m, 1) and P RS (m, 1) without signaling overhead. That is, since each resource uses a sustainable resource allocation scheme, signaling overhead is not required for the first transmission. Pck (1), ie, the first packet is illustrated as being transmitted in the i-th frame of the base station BS and decoded in the repeater RS. In this case, Pck (1) is transmitted from the repeater RS to the terminal MS in the i + 1th frame. Since two frames are required when a packet is transmitted without error, for example, if one frame takes 5 msec, a delay due to packet transmission is 10 msec. In general, since VoIP packets are generated every 20 msec, it is common to allocate resources every 4 frames. Therefore, Pck (2) is transmitted in the i + 4th frame as shown in FIG. If the Pck 2 is not successfully decoded in the RS as shown in FIG. 1, the NACK BS 2, i.e., the NACK signal for the second packet is transmitted in the i + 5th frame. At this time, in the i + 7 th frame, Pck (2) is retransmitted to M BS (2,2), that is, P BS (2,2) together with MAP overhead information for the second transmission of the second packet. The BS informs the BS of the new MAP overhead for receiving the second packet as the P BS (2,1), which was expected to be used according to the sustainable resource allocation scheme, is not used. Because you have to give. Through this process, in the i + 8th frame, the relay RS receives the Pck (2) and loads it with the M RS (2,1) on the P RS (2,1) to transmit to the terminal MS. . Thereafter, the terminal MS successfully decodes Pck (2) in the i + 11 th frame. In this process, eight frames are used to transmit Pck (2), so the delay is less than 40 msec.

이상에서 예시적인 시나리오와 함께 설명한 바와 같이 투-홉 릴레이 네트워크에서 소스-중계기 링크 및 중계기-목적지 링크 양자에 지속가능 자원할당을 적용하고 패킷의 수신 성공 및 실패의 경우에 따라 MAP 오버헤드를 통해 패킷을 재전송하는 프로토콜이 제시되었다.As described in conjunction with the exemplary scenario above, in the two-hop relay network, the sustained resource allocation is applied to both the source-relay link and the relay-destination link, and the packet is transmitted through the MAP overhead according to the case of receiving and failing the packet. A protocol for retransmitting has been proposed.

다음으로 도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 투-홉 릴레이 네트워크 시스템에서 지속가능 자원할당 프로토콜을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a sustainable resource allocation protocol in a two-hop relay network system according to another embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 프로토콜은 기지국(BS)과 중계기(RS) 간의 링크, 즉, 소스-중계기 링크(SR link)에 지속가능 자원할당 프로토콜을 적용하고, 중계기(RS)와 단말기(MS)의 링크, 즉, 중계기-목적지(RD link)에는 동적 자원할당(Dynamic Scheduling) 프로토콜을 적용한다. 본 명세서에서는 이와 같은 프로토콜을 PS-DS 프로토콜이라고 지칭하도록 하나, 이와 같은 명칭에 의해 그 내용이 제한되거나 한정되는 것은 아니며, 프로토콜의 내용은 이하에서 설명하는 바에 의해 이해되어야 한다.The protocol shown in FIG. 2 applies a sustainable resource allocation protocol to a link between a base station (BS) and a repeater (RS), that is, a source-relay link (SR link), and a link between the repeater (RS) and a terminal (MS). That is, the dynamic resource allocation protocol is applied to the RD link. In the present specification, such a protocol is referred to as a PS-DS protocol, but the content thereof is not limited or limited by such a name, and the content of the protocol should be understood as described below.

도 1에서 도시된 프로토콜과의 차이점을 살펴보면, Pck(m)의 자원은 (지속가능 자원할당 프로토콜이 적용되는) 소스-중계기 링크에 대해 P BS(m, 1)로 미리 약속되어 할당되어 있지만, (동적 자원할당 프로토콜이 적용되는) 중계기-목적지 링크에 대해서는 예약되어 있지 않다. 따라서, 중계기-목적지 링크의 각각의 전송을 위해서 MAP 오버헤드가 요구된다. 도 1의 예와 마찬가지로 두 번째 패킷이 전송 실패가 발생하는 경우를 살펴본다면, 중계기-목적지 링크의 경우 미리 예약된 자원이 없으므로 낭비되는 자원이 발생하지 않는다. 이와 같은 프로토콜은 소스-중계기 링크에서 재전송이 자주 발생하는 경우, 즉, 전송 실패가 자주 발생하는 경우에, 중계기-목적지 링크에서 낭비될 수 있는 자원을 줄일 수 있다.Looking at the difference from the protocol shown in Figure 1, the resources of Pck (m) are pre-assigned to P BS (m, 1) for the source-relay link (where the sustainable resource allocation protocol is applied). It is not reserved for repeater-destination links (where dynamic resource allocation protocols apply). Thus, MAP overhead is required for each transmission of the repeater-destination link. As shown in the example of FIG. 1, when the second packet fails to transmit, the relay-destination link does not generate any wasted resources since there is no reserved resource. Such a protocol can reduce the resources that can be wasted in the relay-destination link if retransmission occurs frequently on the source-relay link, that is, in the case of frequent transmission failures.

다음으로 전술한 바와 같은 프로토콜에서 소정의 QoS 제한요건(requirements)를 만족하면서 지속가능 자원할당 파라미터(Persistent Scheduling Parameter)를 최적화하는 기법에 대하여 서술한다. 본 발명에서 제안하는 최적화 대상 파라미터는 소스-중계기 링크 및 중계기-목적지 링크의 MCS 레벨을 의미하는 kSR 및 kRD와 소스-중계기 링크에서의 최대 (재)전송 허용 횟수를 의미하는 NSR이다.Next, a technique for optimizing the Persistent Scheduling Parameter while satisfying predetermined QoS requirements in the above-described protocol will be described. The parameters to be optimized in the present invention are k SR and k RD which represent the MCS level of the source-relay link and the relay-destination link and N SR which means the maximum number of allowable retransmissions in the source-relay link.

무선 통신 시스템에 있어서, 변조 및 코딩 방식은 채널의 상태에 따라서 적절한 값으로 선택되어야 한다. 예컨대 VoIP 서비스의 경우 낮은 MCS 레벨의 경우 하나의 VoIP 패킷을 위해 필요한 슬롯(slot)의 수는 커지게 되며, 높은 MCS 레벨의 경우 하나의 VoIP 패킷을 위해 필요한 슬롯(slot)의 수는 작아지게 된다. 이러한 MCS 레벨에 따른 변조 및 부호율과 그에 따라 필요한 슬롯의 수는 예컨대 다음의 표와 같이 결정될 수 있다.In a wireless communication system, the modulation and coding scheme should be selected to an appropriate value depending on the state of the channel. For example, in the case of VoIP service, the number of slots required for one VoIP packet increases at a low MCS level, and in the case of a high MCS level, the number of slots required for one VoIP packet becomes small. . The modulation and code rate according to the MCS level and the number of slots required accordingly may be determined as shown in the following table.

Figure pat00001
Figure pat00001

즉, 이와 같은 다양한 MCS 레벨 중에서 주어진 채널 상황에 따라 최적의 성능을 나타낼 수 있는, 즉, 평균 자원 사용량(ARU)가 가장 최적화될 수 있는 MCS 레벨을 선택할 수 있어야 한다. 다시 말해, 채널의 상태에 따른 데이터의 재전송 확률 및 MAP 오버헤드 등을 고려하여 패킷을 보낼 때 필요한 슬롯의 수를 최소화할 수 있도록 프로토콜의 파라미터를 결정하는 최적화 방안을 도출할 필요성이 있다. 이와 같은 기준에 의하여 프로토콜의 파라미터를 결정하는 경우에는 단지 시스템의 처리량을 높이는 측면만이 아닌, 시스템 자원의 측면에서 가장 효율적인 프로토콜을 선택할 수 있다는 점에서 그 의미가 있다.That is, it should be possible to select an MCS level that can exhibit optimal performance according to a given channel situation among the various MCS levels, that is, the average resource usage (ARU) can be most optimized. In other words, there is a need to derive an optimization method for determining a parameter of a protocol so as to minimize the number of slots required to send a packet in consideration of the retransmission probability of the data and the MAP overhead according to the channel state. Determining the parameters of a protocol based on such a criterion is meaningful in that the most efficient protocol can be selected not only in terms of increasing system throughput but also in terms of system resources.

이상의 내용을 바탕으로 투-홉 릴레이 네트워크의 지속가능 자원할당 프로토콜 각각에 대하여 파라미터 최적화 방안에 대하여 서술하도록 한다. 먼저 소스-중계기 링크, 중계기-목적지 링크에서 모두 지속가능 자원할당 기법을 사용하는 PS-PS 프로토콜의 경우를 살펴본 후, 소스-중계기 링크, 중계기-목적지 링크에서 각각 지속가능 자원할당 기법 및 동적 자원할당 기법을 사용하는 PS-DS 프로토콜의 경우를 살펴보도록 한다.Based on the above, the parameter optimization method for each of the sustainable resource allocation protocols of the two-hop relay network will be described. First, we examine the case of the PS-PS protocol that uses the sustained resource allocation scheme in both the source-relay link and the repeater-destination link. Consider the case of the PS-DS protocol using the technique.

PSPS -- PSPS 프로토콜 protocol

전체 평균 자원 사용량(ARU)는

Figure pat00002
로 표시되는데 여기서
Figure pat00003
는 데이터 전송을 위한 ARU를 의미하고
Figure pat00004
는 MAP 오버헤드를 위한 ARU를 의미한다. 즉, 특정의 MCS 레벨 및 특정의 최대 재전송 횟수를 가지는 경우 전체 ARU가 최소화되는 값을 판단한다.
Figure pat00005
는 다음과 같은 세 가지 경우의 값의 합으로 결정할 수 있는데, 1) 성공적으로 데이터가 디코딩 되는 경우, 2) 소스-중계기 링크가 실패하는 경우, 3) 소스-중계기 링크가 성공하나 중계기-목적지 링크가 실패하는 경우가 그들이다. 재전송 확률까지 고려하여 각각의 ARU는 다음의 수식으로 표현될 수 있다.Overall average resource usage (ARU) is
Figure pat00002
Where
Figure pat00003
Means ARU for data transmission
Figure pat00004
Means ARU for MAP overhead. That is, when the specific MCS level and the specific maximum retransmission number have been determined, a value for minimizing the entire ARU is determined.
Figure pat00005
Can be determined by the sum of the following three cases: 1) if the data is successfully decoded, 2) if the source-relay link fails, and 3) the source-relay link is successful but the relay-destination link If they fail. In consideration of the retransmission probability, each ARU may be represented by the following equation.

Figure pat00006
Figure pat00006

Figure pat00007
Figure pat00007

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서

Figure pat00009
는 A라는 사건이 발생하는 경우에 필요한 ARU를 의미하고,
Figure pat00010
Figure pat00011
는 각각 소스-중계기 링크, 중계기-목적지 링크의 역 SNR (inverse SNR) 값을 의미하며, N SRN SD는 각각 소스와 중계기 사이의 최대 허용 재전송 횟수 및 소스와 목적지 사이의 최대 허용 재전송 횟수를 의미하고, k SRk RD는 각각 소스-중계기 링크의 MCS 레벨 및 중계기-목적지 링크의 MCS 레벨을 의미하며, B(k)는 k번째 MCS 레벨이 사용되는 경우에 필요한 자원을 의미하고,
Figure pat00012
은 i 번째 패킷이 k SR-MCS 레벨을 가지고 소스-릴레이 링크에서 전송이 실패하는 경우의 확률을 의미한다. 이와 유사한 표기법이
Figure pat00013
,
Figure pat00014
등에도 적용되며 당업자에게 그 의미가 쉽게 이해될 수 있을 것이다.here
Figure pat00009
Means the ARU required in the event of an incident A,
Figure pat00010
And
Figure pat00011
Are the inverse SNR values of the source-relay link and the repeater-destination link, respectively. N SR and N SD indicate the maximum allowable retransmissions between the source and repeater and the maximum allowable retransmissions between the source and destination, respectively. K SR and k RD mean MCS level of the source-relay link and MCS level of the repeater-destination link, respectively, B (k) means resources required when the k-th MCS level is used,
Figure pat00012
Denotes the probability that the i th packet has a k SR -MCS level and transmission fails on the source-relay link. Similar notation
Figure pat00013
,
Figure pat00014
And the like will be readily understood by those skilled in the art.

위의 수학식 1 내지 수학식 3을 정리하기 위하여 다음의 수학식들을 활용할 수 있다.The following equations may be used to summarize the above Equations 1 to 3.

Figure pat00015
Figure pat00015

여기서 P suc(n, k, λ, m) 은 n 번째 전송이 k 번째 MCS 레벨에서 주어진 λ 및 m, 즉, 링크의 역 SNR 값과 다이버시티 파라미터 값을 가질 때 디코딩이 성공할 확률을 나타낸다. P err(n, k, λ, m)은 같은 변수를 가질 때 전송이 실패할 확률을 나타낸다. 즉, n 번째 전송이 성공할 확률을 전송이 실패할 확률 값들의 조합으로 표시할 수 있다.Where P suc (n, k, λ, m) represents the probability that decoding will succeed when the nth transmission has a given lambda and m at the kth MCS level, i.e., the inverse SNR value and the diversity parameter value of the link. P err (n, k, λ, m) represents the probability that transmission will fail when they have the same variable. That is, the probability of success of the nth transmission may be expressed as a combination of probability values of transmission failure.

상술한 수학식 4를 수학식 1 내지 3에 대입하고 수학식 1 내지 3을 모두 합하여 PS-PS 프로토콜의 데이터 전송에 필요한 ARU의 값은 다음과 같이 계산할 수 있다.Substituting Equation 4 into Equations 1 to 3 and adding up Equations 1 to 3, the value of the ARU required for data transmission of the PS-PS protocol may be calculated as follows.

Figure pat00016
Figure pat00016

위의 수학식 5에서 첫 번째 항은 소스-중계기 링크에서 데이터 전송에 대한 ARU를, 두 번째 항은 중계기-목적지 링크에서 데이터 전송에 대한 ARU를, 세 번째 항은 중계기-목적지 링크에서 활용되지 못한 자원을 나타낸다. 여기서 N mean은 총 (재)전송의 평균 횟수를 의미하며, 아래 첨자로 기재된 SR은 소스-중계기 링크, RD는 중계기-목적지 링크를 의미한다. In Equation 5 above, the first term is the ARU for data transmission at the source-relay link, the second term is the ARU for data transmission at the repeater-destination link, and the third term is not utilized at the relay-destination link. Represents a resource. Where N mean means the average number of total (re) transmissions, the subscripts indicated by subscripts indicate source-relay link, and RD means repeater-destination link.

PS-PS 프로토콜에서 패킷 당 총 (재)전송의 평균 횟수

Figure pat00017
는 위의 수학식 5에서 B(k SR) 및 B(k RD)을 1로 대체하고, 세 번째 항, 즉, 실제 전송에서 사용되지 않은 자원을 제외함으로써 다음과 같이 얻어질 수 있다.Average number of total (re) transmissions per packet in PS-PS protocol
Figure pat00017
Can be obtained as follows by substituting B ( k SR ) and B ( k RD ) with 1 in Equation 5 and excluding the third term, that is, resources not used in the actual transmission.

Figure pat00018
Figure pat00018

다음으로 PS-PS 프로토콜에서 패킷을 전송하는데 필요한 MAP 오버헤드에 필요한 ARU를 계산하여 보면 다음과 같다. MAP 오버헤드는 소스-중계기 링크의 첫 번째 전송에서는 필요하지 않으며 또한 소스-중계기 링크의 첫 번째 전송이 성공적으로 디코딩된 경우에 중계기-목적지 링크의 첫 번째 전송에서 필요하지 않다. 전자의 경우는 패킷마다 항상 발생하는 상황이지만, 후자의 경우는 소스-중계기 링크의 첫 번째 전송이 성공적으로 디코딩될 확률, 즉,

Figure pat00019
의 확률로 발생한다. 따라서
Figure pat00020
은 다음의 수학식과 같이 계산할 수 있다.Next, the ARU required for the MAP overhead required to transmit a packet in the PS-PS protocol is calculated as follows. MAP overhead is not required for the first transmission of the source-relay link, nor is it necessary for the first transmission of the repeater-destination link if the first transmission of the source-relay link is successfully decoded. The former case always occurs every packet, while the latter case is the probability that the first transmission of the source-relay link will be decoded successfully, i.e.
Figure pat00019
Occurs with a probability of therefore
Figure pat00020
May be calculated as in the following equation.

Figure pat00021
Figure pat00021

여기서 M은 하나의 MAP 오버헤드의 크기이고 나머지 변수들은 앞서 설명된 바와 같다.Where M is the size of one MAP overhead and the remaining variables are as described above.

수학식 5와 수학식 7의 결과를 합함으로써

Figure pat00022
, 즉, PS-PS 프로토콜에서 전체 평균 ARU를 구할 수 있다.By adding up the result of equation (5) and equation (7)
Figure pat00022
In other words, the overall average ARU can be found in the PS-PS protocol.

한편, PS-PS 프로토콜에서의 패킷 에러율(PER)은 다음과 같이 표현될 수 있다.On the other hand, the packet error rate (PER) in the PS-PS protocol can be expressed as follows.

Figure pat00023
Figure pat00023

이와 같이 계산된 값들을 고려하여, 소정의 λSR, mSR, λRD, mRD 가 주어졌을때, 즉, 소정의 SNR 값과 다이버시티 차수가 주어졌을 경우에, 프로토콜을 최적화할 수 있는 MCS 레벨 및 최대 재전송 횟수는 다음과 같은 최적화 조건을 만족하는 값을 구함으로써 얻어질 수 있다.Considering the values calculated in this way, when given λ SR , m SR , λ RD , m RD , that is, given a predetermined SNR value and diversity order, an MCS capable of optimizing the protocol The level and the maximum number of retransmissions can be obtained by obtaining a value satisfying the following optimization condition.

Figure pat00024
Figure pat00024

위의 식을 다시 한 번 살펴보면, 서비스가 만족해야 하는 PER 제한 조건,

Figure pat00025
을 만족하는 범위 내에서, PS-PS 프로토콜의 전체 평균 자원 사용량인
Figure pat00026
이 최소화될 수 있을 소스-중계기의 MCS 레벨 k SR, 중계기-목적지의 MCS 레벨 k RD, 소스-중계기의 최대 재전송 허용 횟수 값 N SR 을 찾는 것이다. 본 발명의 이러한 기법에서 또 한 번 주목해야 할 것은 소스-중계기 간의 최대 재전송 허용 횟수 값인 N SR을 조절하여 최적화를 달성한다는 점이다. N SR은 통상 소스-목적지 간의 최대 재전송 횟수인 N SD보다 1 작은 값, 즉, N SD-1으로 설정되는 것이 종래기술의 설정이었다. 이와 같은 종래의 설정은 통신이 두절되지 않는 것을 최대한으로 보장해준다는 관점에서는 유리할지 모르나 시스템 자원의 효율 측면에서는 바람직하지 못했다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, N SR의 값을 시스템 효율 측면을 고려하여 조정하면서도 소정의 PER을 만족시킴으로써, 시스템 자원 효율과 통신의 품질을 모두 충족시킬 수 있는 프로토콜을 설정하는 것이 가능하다. Looking back at the equation above, the PER constraint that the service must satisfy,
Figure pat00025
Within the range of satisfying the overall average resource usage of the PS-PS protocol,
Figure pat00026
MCS level k SR of the source-repeater, MCS level k RD of the repeater-destination, and the maximum number of retransmission allowance values N SR of the source-repeater can be minimized. It should be noted again that this technique of the present invention achieves optimization by adjusting the N SR , the maximum retransmission allowance value between the source and the repeater. In the prior art, the N SR is generally set to a value smaller than N SD , that is, the maximum number of retransmissions between source and destination, that is, N SD -1. Such a conventional configuration may be advantageous in terms of maximally guaranteeing that communication is not interrupted, but is undesirable in terms of efficiency of system resources. According to an embodiment of the present invention, by adjusting the value of the N SR in consideration of the system efficiency, while satisfying the predetermined PER, it is possible to set a protocol capable of satisfying both system resource efficiency and communication quality.

PS-PS 프로토콜의 경우 소스-중계기의 SNR이 상대적으로 좋을 경우, 특히 그 최적화 성능이 우수할 수 있는데, 이는 소스-중계기 링크에서 HARQ 스킴이 자주 동작하지 않을 것이기 때문이고 이에 따라 소스-중계기 사이의 최대 재전송 횟수가 종래의 연구와는 달리 낮은 값으로 설정될 수 있음을 나타낸다. 본 발명의 일실시예에 따라 채널 상태에 따라서 최적화를 보여주는 파라미터를 달리 선택할 수 있어, 시스템 자원 활용 측면에서 우수한 성능을 보여줄 수 있다.In the case of the PS-PS protocol, the SNR of the source-relay may be relatively good, especially when the optimization performance is good, because the HARQ scheme will not work frequently in the source-relay link, and thus, between source-relay It indicates that the maximum number of retransmissions can be set to a low value, unlike conventional studies. According to an embodiment of the present invention, a parameter that shows optimization may be differently selected according to channel conditions, thereby showing excellent performance in terms of system resource utilization.

PSPS -- DSDS 프로토콜 protocol

다음으로 PS-DS 프로토콜에서의 최적화 방안에 대하여 서술한다. PS-DS 프로토콜의 경우 PS-PS 프로토콜의 경우와는 달리 중계기-목적지 링크에서 미리 할당되는 자원이 없으므로, 자원 예약과 디코딩 실패에 따라서 낭비될 수 있는 자원은 존재하지 않는다. 따라서 앞서 수학식 5의 세 번째 항을 제거함으로써 PS-DS 프로토콜에서의

Figure pat00027
는 다음과 같이 계산될 수 있다.Next, the optimization method in the PS-DS protocol will be described. In the case of the PS-DS protocol, unlike in the case of the PS-PS protocol, since there are no pre-allocated resources in the relay-destination link, no resources can be wasted due to resource reservation and decoding failure. Therefore, by removing the third term of Equation 5 above, the PS-DS protocol
Figure pat00027
Can be calculated as follows.

Figure pat00028
Figure pat00028

각 항의 의미는 앞서 수학식 5에서 설명한 바와 같다.The meaning of each term is as described above in Equation 5.

다음으로 PS-DS 프로토콜에서 패킷당 총 재전송 횟수의 평균값, 즉,

Figure pat00029
는 PS-PS 프로토콜에서 계산한 수학식 6과 같다. Next, the average value of the total number of retransmissions per packet in the PS-DS protocol,
Figure pat00029
Equation 6 is calculated by the PS-PS protocol.

다음으로 PS-DS 프로토콜에서의 MAP 오버헤드의 ARU를 계산하면, PS-DS 프로토콜의 경우 소스-중계기 링크의 첫 번째 전송을 제외하고 매 전송당 MAP 오버헤드가 필요하다. 따라서 PS-DS 프로토콜의

Figure pat00030
은 다음과 같이 계산할 수 있다.Next, when calculating the ARU of the MAP overhead in the PS-DS protocol, the MAP overhead is required for each transmission except for the first transmission of the source-relay link for the PS-DS protocol. Therefore, the PS-DS protocol
Figure pat00030
Can be calculated as

Figure pat00031
Figure pat00031

수학식 10과 수학식 11에서 구한 값을 더하여 PS-DS 프로토콜에서의 전체 ARU 값, 즉,

Figure pat00032
을 구할 수 있다. PS-DS 프로토콜에서의 PER 제한요건은 앞서 살펴 본 수학식 8과 동일하다.By adding the values obtained in Equation 10 and Equation 11, the total ARU value in the PS-DS protocol, that is,
Figure pat00032
Can be obtained. The PER constraint in the PS-DS protocol is the same as Equation 8 discussed above.

이와 같이 계산된 값들을 고려하여, 소정의 λSR, mSR, λRD, mRD 가 주어졌을때, 즉, 소정의 SNR 값과 다이버시티 차수가 주어졌을 경우에, 프로토콜을 최적화할 수 있는 MCS 레벨 및 최대 재전송 횟수는 다음과 같은 최적화 조건을 만족하는 값을 구함으로써 얻어질 수 있다.Considering the values calculated in this way, when given λ SR , m SR , λ RD , m RD , that is, given a predetermined SNR value and diversity order, an MCS capable of optimizing the protocol The level and the maximum number of retransmissions can be obtained by obtaining a value satisfying the following optimization condition.

Figure pat00033
Figure pat00033

본 발명의 일 실시예에 따른 PS-DS 프로토콜의 최적화 방안에 의하여도 소스-중계기 링크의 최대 허용 (재)전송 횟수를 조절함으로써, 앞서 설명한 PS-PS 프로토콜의 경우와 같이 시스템 자원 효율과 통신 성능을 모두 만족시킬 수 있다.In the PS-DS protocol optimization method according to an embodiment of the present invention, the maximum number of allowable (re) transmissions of the source-relay link is also adjusted, so that system resource efficiency and communication performance are the same as in the case of the PS-PS protocol described above. Can satisfy all of them.

PS-DS 프로토콜의 경우도 앞서 살펴본 PS-PS 프로토콜과 마찬가지로 최대 재전송 횟수를 종래의 연구와는 달리 시스템 자원의 효율을 최적화할 수 있도록 본 발명의 일 실시예에 따라 선택할 수 있다.In the case of the PS-DS protocol, like the PS-PS protocol described above, the maximum number of retransmissions may be selected according to an embodiment of the present invention so as to optimize the efficiency of system resources, unlike the conventional research.

전술한 바와 같은 본 발명의 최적화 파라미터 선택 방안은 여러 가지 파라미터의 조합 중에서 가장 우수한 성능(가장 적은 평균 자원 사용량)을 보이는 파라미터의 조합을 선택할 수도 있음은 물론이고, 소정의 임계치를 만족시키는 경우에 해당하는 파라미터의 조합을 선택할 수도 있음은 물론이다. 이와 관련된 다양한 변형이 각 채널의 상태 및 무선 통신 시스템의 사양에 따라 이루어질 수 있음을 주지하여야 한다.As described above, the optimization parameter selection method of the present invention may select a combination of parameters showing the best performance (the lowest average resource usage) among the combination of various parameters, and of course, when the predetermined threshold is satisfied. Of course, a combination of parameters to be selected may be selected. It should be noted that various modifications in this regard may be made depending on the state of each channel and the specifications of the wireless communication system.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 투-홉 릴레이 네트워크에서 MCS 레벨 및 소스-중계기 간의 최대 재전송 횟수를 시스템 자원 효율을 최적화할 수 있도록 선택하는 방법의 흐름도를 도시하는 도면이다.3 is a flowchart illustrating a method of selecting a maximum number of retransmissions between an MCS level and a source-relay in an two-hop relay network to optimize system resource efficiency according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 방법(300)은 단계(310)에서 현재 채널 상태와 관련된 정보를 입력 받는다. 본 발명의 일 실시예에서 입력 받을 수 있는 정보는, 이에 제한되지는 않지만, 앞서 전술한 바와 같은 SNR 값, 다이버시티 차수, 패킷 에러율 제한조건(constraints) 등이 있다.As shown in FIG. 3, the method 300 receives information relating to a current channel state in step 310. The information that can be input in one embodiment of the present invention includes, but is not limited to, the above-mentioned SNR value, diversity order, packet error rate constraints, and the like.

다음으로 단계(320)에서 최적화하고자 하는 파라미터의 조합을 설정한다. 본 발명의 일 실시예에서, 이에 제한되지는 않지만, 각 홉의 MCS 레벨 및 소스-중계기 간의 최대 허용 재전송 횟수 등이 있다.Next, in step 320, a combination of parameters to be optimized is set. In one embodiment of the present invention, there is, but is not limited to, the MCS level of each hop and the maximum allowable number of retransmissions between the source and the repeater.

다음으로 단계(330)에서 투-홉 릴레이 네트워크에서 데이터를 전송하는데 필요한 평균 자원 사용량을 앞서 입력 받은 채널 상태 정보 및 최적화 파라미터의 조합에 기초하여 계산하고, 단계(340)에서 MAP 오버헤드에 필요한 평균 자원 사용량을 계산한다. 이와 같은 계산에 필요한 구체적인 내용은 전술한 바와 같으며 여기서 그 상세한 설명은 생략한다.Next, in step 330, the average resource usage required for transmitting data in the two-hop relay network is calculated based on a combination of channel state information and optimization parameters previously input, and in step 340, the average required for MAP overhead. Calculate resource usage. The detailed information necessary for such calculation is as described above, and the detailed description thereof will be omitted.

다음으로 단계(350)에서 패킷 에러율이 소정의 정해진 임계치, 예를 들어 VoIP 서비스를 수행하기 위해서 만족되어야 하는 것으로 설정되어 있는 최소의 값을 만족하는지 여부를 계산한다.Next, in step 350, it is calculated whether the packet error rate satisfies a predetermined value, for example, the minimum value that is set to be satisfied in order to perform the VoIP service.

다음으로 단계(360)에서 현재 입력된 파라미터들에 기반하여 산출된 평균 자원 사용량(데이터 전송에 필요한 슬롯 수와 MAP 오버헤드에 필요한 슬롯 수)를 저장하여 둔다. 이는 후술하는 바와 같이 최적의 효율을 나타내는 값을 선택하는 단계에서 여러 가지 파라미터 조합에 대하여 결과값을 비교하기 위함이다.Next, the average resource usage (the number of slots required for data transmission and the number of slots required for MAP overhead) calculated based on the parameters currently input in step 360 is stored. This is to compare the result values for various parameter combinations in the step of selecting a value representing the optimum efficiency, as described below.

다음으로 단계(370)에서 최적화 파라미터의 모든 조합에 대하여 평균 자원 사용량을 계산하였는지 여부를 판단하고 모든 조합에 대하여 계산하지 않았다면 단계(320)으로 돌아가서 전술한 단계를 반복한다. 또는 이와 달리 모든 조합에 대하여 계산하지 않고 소정 횟수만큼만 전술한 단계를 반복할 수도 있으며, 특정 파라미터의 값을 일정 범위에 한정하여, 예를 들어 MCS 레벨을 3 이상의 값으로 한정하여, 전술한 단계를 반복하여 평균 자원 사용량을 산출할 수도 있다.Next, in step 370, it is determined whether the average resource usage is calculated for all combinations of optimization parameters, and if not, the process returns to step 320 and repeats the above-described steps. Alternatively, the above-described steps may be repeated only a predetermined number of times without being calculated for all combinations, and by limiting the value of a specific parameter to a certain range, for example, by limiting the MCS level to a value of 3 or more, It may be repeated to calculate the average resource usage.

다음으로 단계(380)에서 최적의 평균 자원 사용량을 나타내는 최적화 파라미터의 조합을, 앞서 계산한 평균 자원 사용량의 값들을 비교하여 봄으로써 선택한다.Next, in step 380, the combination of optimization parameters representing the optimal average resource usage is selected by comparing the values of the average resource usage calculated above.

본 명세서에서는 단지 본 발명의 일실시예를 설명하였을 뿐이며, 앞서 서술한 각 단계들은 반드시 일정한 순서로 진행되어야 하는 것은 아니며, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범주에서 그 순서가 변경되거나 생략될 수 있음은 당업자에게 자명하다.In this specification, only one embodiment of the present invention has been described, and the above-described steps are not necessarily to be performed in a certain order, and the order may be changed or omitted in a range that does not depart from the spirit of the present invention. It is obvious to those skilled in the art.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 투-홉 릴레이 네트워크에서 MCS 레벨 및 소스-중계기 간의 최대 재전송 횟수를 시스템 자원 효율을 최적화할 수 있도록 선택하는 장치에 관한 개략도를 도시하는 도면이다.FIG. 4 is a schematic diagram of an apparatus for selecting a maximum number of retransmissions between an MCS level and a source-relay to optimize system resource efficiency in a two-hop relay network according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 장치(400)는 채널 상태 정보 입력부(410), 최적화 파라미터 조합 산출부(420), 평균 자원 사용량 계산부(430), 패킷 에러 계산부(440), 평균 자원 사용량 저장부(450), 및 최적화 파라미터 조합 선택부(460)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 4, the apparatus 400 includes a channel state information input unit 410, an optimization parameter combination calculator 420, an average resource usage calculator 430, a packet error calculator 440, and an average resource usage. The storage unit 450 and the optimization parameter combination selection unit 460 may be included.

채널 상태 정보 입력부(410)은 현재 채널 상태와 관련된 정보를 입력 받는다. 본 발명의 일 실시예에서 입력 받을 수 있는 정보는, 이에 제한되지는 않지만, 앞서 전술한 바와 같은 SNR 값, 다이버시티 차수, 패킷 에러율 제한조건(constraints) 등이 있다.The channel state information input unit 410 receives information related to the current channel state. The information that can be input in one embodiment of the present invention includes, but is not limited to, the above-mentioned SNR value, diversity order, packet error rate constraints, and the like.

최적화 파라미터 조합 산출부(420)은 최적화하고자 하는 파라미터의 조합을 설정한다. 본 발명의 일 실시예에서, 이에 제한되지는 않지만, 각 홉의 MCS 레벨 및 소스-중계기 간의 최대 허용 재전송 횟수 등이 있다.The optimization parameter combination calculator 420 sets a combination of parameters to be optimized. In one embodiment of the present invention, there is, but is not limited to, the MCS level of each hop and the maximum allowable number of retransmissions between the source and the repeater.

평균 자원 사용량 계산부(430)은 투-홉 릴레이 네트워크에서 데이터를 전송하는데 필요한 평균 자원 사용량 및 MAP 오버헤드에 필요한 평균 자원 사용량을 앞서 입력 받은 채널 상태 정보 및 최적화 파라미터의 조합에 기초하여 계산한다.The average resource usage calculation unit 430 calculates the average resource usage required for data transmission in the two-hop relay network and the average resource usage required for MAP overhead based on a combination of previously input channel state information and optimization parameters.

패킷 에러율 계산부(440)은 패킷 에러율이 소정의 정해진 임계치, 예를 들어 VoIP 서비스를 수행하기 위해서 만족되어야 하는 최소의 값을 만족하는지 여부를 계산한다.The packet error rate calculator 440 calculates whether the packet error rate satisfies a predetermined threshold, for example, a minimum value that must be satisfied in order to perform a VoIP service.

평균 자원 사용량 저장부(450)는 현재 입력된 파라미터들에 기반하여 산출된 평균 자원 사용량(데이터 전송에 필요한 슬롯 수와 MAP 오버헤드에 필요한 슬롯 수)를 저장하여 둔다. The average resource usage storage unit 450 stores the average resource usage (the number of slots required for data transmission and the number of slots required for MAP overhead) calculated based on the currently input parameters.

최적화 파라미터 조합 선택부(460)은 최적의 평균 자원 사용량을 나타내는 최적화 파라미터의 조합을, 앞서 계산하고 저장된 평균 자원 사용량의 값들을 비교하여 봄으로써 선택한다.The optimization parameter combination selecting unit 460 selects a combination of optimization parameters representing the optimal average resource usage by comparing the values of the previously calculated and stored average resource usage.

본 명세서에서는 단지 본 발명의 일실시예를 설명하였을 뿐이며, 앞서 서술한 각 구성요소들은 반드시 일정한 독립된 하나의 구성요소로 간주되지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범주에서 여러 개의 구성요소로 분리되거나 여러 개의 구성요소가 하나의 구성요소로 통합될 수 있음은 당업자에게 자명하다.In this specification, only an embodiment of the present invention has been described, and each of the above-described elements is not necessarily regarded as a single independent element, and may be divided into several elements or several elements within the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that the four components can be integrated into one component.

본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독할 수 있는 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.Embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic-optical media such as floppy disks. magneto-optical media and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. The medium may be a transmission medium such as an optical or metal line, a wave guide, or the like, including a carrier wave for transmitting a signal designating a program command, a data structure, or the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것으로 이해해서는 안 된다.
Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. I can understand that. Therefore, the embodiments described above are illustrative in all respects and should not be understood as limiting.

Claims (12)

투-홉 릴레이 네트워크(Two-hop relay network)에서 지속가능 자원할당(Persistent Scheduling) 프로토콜을 최적화하는 방법에 있어서,
a) 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme, MCS) 레벨과 소스-중계기 간의 최대 허용 재전송 횟수를 각각 소정의 값으로 선정하는 단계와,
b) 상기 선정된 MCS 레벨 및 최대 허용 재전송 횟수를 기반으로 상기 프로토콜의 전체 평균 자원 사용량(Average Resource Usage, ARU)를 계산하는 단계와,
c) 상기 선정된 MCS 레벨 및 최대 허용 재전송 횟수를 기반으로 상기 프로토콜의 패킷 에러율을 계산하는 단계와,
d) 상기 계산된 패킷 에러율이 제 1 임계치를 초과하지 않도록 하는 MCS 레벨 및 최대 허용 재전송 횟수의 값의 조합 중에서, 상기 계산된 평균 자원 사용량을 최적화하는 MCS 레벨 및 최대 허용 재전송 횟수의 값을 선택하는
지속가능 자원할당 프로토콜 최적화 방법.
In the method of optimizing the Persistent Scheduling protocol in a two-hop relay network,
a) selecting a maximum allowable number of retransmissions between a modulation and coding scheme (MCS) level and a source-relay to a predetermined value, respectively;
b) calculating an overall average resource usage (ARU) of the protocol based on the selected MCS level and the maximum allowed retransmission number;
c) calculating a packet error rate of the protocol based on the selected MCS level and the maximum allowed retransmission number;
d) selecting a value of the MCS level and the maximum allowable retransmission number that optimizes the calculated average resource usage, from a combination of the values of the MCS level and the maximum allowed retransmission, such that the calculated packet error rate does not exceed a first threshold;
Sustainable resource allocation protocol optimization method.
제 1 항에 있어서,
상기 MCS 레벨은 소스-중계기 간의 MCS 레벨 및 중계기-목적지 간의 MCS 레벨을 포함하고,
상기 전체 평균 자원 사용량은 데이터 전송에 필요한 평균 자원 사용량과 MAP 오버헤드에 필요한 평균 자원 사용량을 포함하며,
상기 프로토콜은 소스와 중계기 간의 링크 및 중계기와 목적지 간의 링크 각각에 대해서 지속가능 자원할당 프로토콜을 적용하는
지속가능 자원할당 프로토콜 최적화 방법.
The method of claim 1,
The MCS level comprises an MCS level between a source-repeater and an MCS level between a repeater-destination,
The total average resource usage includes the average resource usage required for data transmission and the average resource usage required for MAP overhead,
The protocol applies a sustainable resource allocation protocol for each link between the source and the repeater and the link between the repeater and the destination.
Sustainable resource allocation protocol optimization method.
제 2 항에 있어서,
상기 a) 내지 c) 단계를, 상기 MCS 레벨 및 상기 최대 허용 재전송 횟수의 가능한 값들의 조합에 대하여 반복하여, 각 조합에 대한 전체 평균 자원 사용량 및 패킷 에러율을 계산하고,
상기 MCS 레벨 및 상기 최대 허용 재전송 횟수의 가능한 값들의 조합 중에서, 최소의 전체 평균 자원 사용량을 나타내게 하는 조합의 MCS 레벨 및 최대 허용 재전송 횟수를 선택하는
지속가능 자원할당 프로토콜 최적화 방법.
The method of claim 2,
Repeating steps a) to c) for a combination of possible values of the MCS level and the maximum allowable retransmission number to calculate an overall average resource usage and packet error rate for each combination,
Selecting, from the combination of the possible values of the MCS level and the maximum allowable retransmission number, a combination of the MCS level and the maximum allowable retransmission number that indicate a minimum overall average resource usage;
Sustainable resource allocation protocol optimization method.
제 3 항에 있어서,
상기 데이터 전송에 필요한 평균 자원 사용량은 다음의 수식을 통해 계산하고,
Figure pat00034

여기서 각 항에 아래첨자로 사용된 SR은 소스와 중계기 간의 링크임을 의미하고, RD는 중계기와 목적지 간의 링크임을 의미하며, SD는 소스와 목적지 간의 링크임을 의미하며,
k는 k번째 MCS 레벨을, N은 최대 허용 재전송 횟수를, B(k)는 k 번째 MCS 레벨에서 필요한 평균 자원을, N mean(N, k)는 k번째 MCS 레벨에서 패킷의 평균 재전송 횟수를, P suc(i, k)는 i번째 전송되는 패킷이 k 번째 MCS 레벨을 가질 때 성공적으로 전송될 확률을 의미하며,
상기 MAP 오버헤드에 필요한 평균 자원 사용량은 다음의 수식을 통해서 계산하되,
Figure pat00035

여기서
Figure pat00036
는 상기 투-홉 릴레이 네트워크의 상기 프로토콜에서의 패킷당 평균 재전송 횟수를, M은 MAP 오버헤드 당 할당된 자원량을 의미하고,
상기 패킷 에러율은 다음의 수학식에 의해 계산하되,
Figure pat00037

여기서, P err(i, k)는 i번째 전송되는 패킷이 k 번째 MCS 레벨을 가질 때 전송이 실패할 확률을 의미하는
지속가능 자원할당 프로토콜 최적화 방법.
The method of claim 3, wherein
Average resource usage required for the data transmission is calculated by the following formula,
Figure pat00034

Here, SR used as a subscript in each term means a link between a source and a repeater, RD means a link between a repeater and a destination, and SD means a link between a source and a destination.
k is the kth MCS level, N is the maximum allowable number of retransmissions, B (k) is the average resource required at the kth MCS level, and N mean (N, k) is the average number of retransmissions of the packet at the kth MCS level. , P suc (i, k) is the probability that the i-th transmitted packet will be transmitted successfully when it has the k-th MCS level,
The average resource usage required for the MAP overhead is calculated by the following equation,
Figure pat00035

here
Figure pat00036
Is the average number of retransmissions per packet in the protocol of the two-hop relay network, M is the amount of resources allocated per MAP overhead,
The packet error rate is calculated by the following equation,
Figure pat00037

Here, P err (i, k) denotes the probability that transmission will fail when the i th transmitted packet has the k th MCS level.
Sustainable resource allocation protocol optimization method.
제 4 항에 있어서,
상기 투-홉 릴레이 네트워크의 상기 프로토콜에서의 패킷당 평균 재전송 횟수는 다음의 수학식을 통해 계산하는,
Figure pat00038

지속가능 자원할당 프로토콜 최적화 방법.
The method of claim 4, wherein
The average number of retransmissions per packet in the protocol of the two-hop relay network is calculated by the following equation,
Figure pat00038

Sustainable resource allocation protocol optimization method.
제 1 항에 있어서,
상기 MCS 레벨은 소스-중계기 간의 MCS 레벨 및 중계기-목적지 간의 MCS 레벨을 포함하고,
상기 전체 평균 자원 사용량은 데이터 전송에 필요한 평균 자원 사용량과 MAP 오버헤드에 필요한 평균 자원 사용량을 포함하며,
상기 프로토콜은 소스와 중계기 간의 링크에는 지속가능 자원할당 프로토콜을 적용하고, 중계기와 목적지 간의 링크에는 동적 자원할당(Dynamic Scheduling)을 적용하는 프로토콜인
지속가능 자원할당 프로토콜 최적화 방법.
The method of claim 1,
The MCS level comprises an MCS level between a source-repeater and an MCS level between a repeater-destination,
The total average resource usage includes the average resource usage required for data transmission and the average resource usage required for MAP overhead,
The protocol applies a sustainable resource allocation protocol to a link between a source and a repeater, and dynamic resource scheduling (Dynamic Scheduling) is applied to a link between a repeater and a destination.
Sustainable resource allocation protocol optimization method.
제 6 항에 있어서,
상기 a) 내지 c) 단계를, 상기 MCS 레벨 및 상기 최대 허용 재전송 횟수의 가능한 값들의 조합에 대하여 반복하여, 각 조합에 대한 전체 평균 자원 사용량 및 패킷 에러율을 계산하고,
상기 MCS 레벨 및 상기 최대 허용 재전송 횟수의 가능한 값들의 조합 중에서, 최소의 전체 평균 자원 사용량을 나타내게 하는 조합의 MCS 레벨 및 최대 허용 재전송 횟수를 선택하는
지속가능 자원할당 프로토콜 최적화 방법.
The method according to claim 6,
Repeating steps a) to c) for a combination of possible values of the MCS level and the maximum allowable retransmission number to calculate an overall average resource usage and packet error rate for each combination,
Selecting, from the combination of the possible values of the MCS level and the maximum allowable retransmission number, a combination of the MCS level and the maximum allowable retransmission number that indicate a minimum overall average resource usage;
Sustainable resource allocation protocol optimization method.
제 7 항에 있어서,
상기 데이터 전송에 필요한 평균 자원 사용량은 다음의 수식을 통해 계산하고,
Figure pat00039

여기서 각 항에 아래첨자로 사용된 SR은 소스와 중계기 간의 링크임을 의미하고, RD는 중계기와 목적지 간의 링크임을 의미하며, SD는 소스와 목적지 간의 링크임을 의미하며,
k는 k번째 MCS 레벨을, N은 최대 허용 재전송 횟수를, B(k)는 k 번째 MCS 레벨에서 필요한 평균 자원을, N mean(N, k)는 k번째 MCS 레벨에서 패킷의 평균 재전송 횟수를, P suc(i, k)는 i번째 전송되는 패킷이 k 번째 MCS 레벨을 가질 때 성공적으로 전송될 확률을 의미하고,
상기 MAP 오버헤드에 필요한 평균 자원 사용량은 다음의 수식을 통해서 계산하되,
Figure pat00040

여기서
Figure pat00041
는 상기 투-홉 릴레이 네트워크의 상기 프로토콜에서의 패킷당 평균 재전송 횟수를, M은 MAP 오버헤드 당 할당된 자원량을 의미하고,
상기 패킷 에러율은 다음의 수학식에 의해 계산하되
Figure pat00042

여기서, P err(i, k)는 i 번째 전송되는 패킷이 k 번째 MCS 레벨을 가질 때 전송이 실패할 확률을 의미하는
지속가능 자원할당 프로토콜 최적화 방법.
The method of claim 7, wherein
Average resource usage required for the data transmission is calculated by the following formula,
Figure pat00039

Here, SR used as a subscript in each term means a link between a source and a repeater, RD means a link between a repeater and a destination, and SD means a link between a source and a destination.
k is the kth MCS level, N is the maximum allowable number of retransmissions, B (k) is the average resource required at the kth MCS level, and N mean (N, k) is the average number of retransmissions of the packet at the kth MCS level. , P suc (i, k) is the probability that the i-th transmitted packet is successfully transmitted when the k-th MCS level,
The average resource usage required for the MAP overhead is calculated by the following equation,
Figure pat00040

here
Figure pat00041
Is the average number of retransmissions per packet in the protocol of the two-hop relay network, M is the amount of resources allocated per MAP overhead,
The packet error rate is calculated by the following equation
Figure pat00042

Here, P err (i, k) denotes the probability that transmission will fail when the i th transmitted packet has the k th MCS level.
Sustainable resource allocation protocol optimization method.
제 8 항에 있어서,
상기 투-홉 릴레이 네트워크의 상기 프로토콜에서의 패킷당 평균 재전송 횟수는 다음의 수학식을 통해 계산하는,
Figure pat00043

지속가능 자원할당 프로토콜 최적화 방법.
The method of claim 8,
The average number of retransmissions per packet in the protocol of the two-hop relay network is calculated by the following equation,
Figure pat00043

Sustainable resource allocation protocol optimization method.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method of any one of claims 1 to 9.
투-홉 릴레이 네트워크(Two-hop relay network)에서 지속가능 자원할당(Persistent Scheduling) 프로토콜을 최적화하는 방법에 있어서 장치에 있어서,
상기 장치는 현재 채널 상태와 관련된 정보를 입력 받는 채널 상태 정보 입력부와
최적화하고자 하는 파라미터의 조합을 설정하는 최적화 파라미터 조합 산출부와,
상기 투-홉 릴레이 네트워크에서 데이터를 전송하는데 필요한 평균 자원 사용량 및 MAP 오버헤드에 필요한 평균 자원 사용량을 앞서 입력 받은 채널 상태 정보 및 최적화 파라미터의 조합에 기초하여 계산하는 평균 자원 사용량 계산부와,
패킷 에러율이 제 1 임계치를 초과하는지 여부를 결정하는 패킷 에러율 계산부와,
상기 데이터를 전송하는데 필요한 평균 자원 사용량 및 상기 MAP 오버헤드에 필요한 평균 자원 사용량의 합인 전체 평균 자원 사용량이 최적화될 수 있는 상기 최적화 파라미터의 조합 선택하는 최적화 파라미터 선택부를 포함하되,
상기 최적화 파라미터는 소스와 중계기 링크에서의 MCS 레벨, 중계기와 목적지 링크에서의 MCS 레벨 및 소스와 중계기 간의 최대 허용 재전송 횟수를 포함하는
프로토콜 최적화 장치.
An apparatus in a method for optimizing a Persistent Scheduling protocol in a two-hop relay network, the apparatus comprising:
The apparatus may include a channel state information input unit configured to receive information related to a current channel state.
An optimization parameter combination calculation unit for setting a combination of parameters to be optimized;
An average resource usage calculation unit configured to calculate an average resource usage required for data transmission in the two-hop relay network and an average resource usage required for MAP overhead based on a combination of previously input channel state information and optimization parameters;
A packet error rate calculation unit for determining whether the packet error rate exceeds the first threshold value;
An optimization parameter selection unit configured to select a combination of the optimization parameters for which the overall average resource usage, which is the sum of the average resource usage required for transmitting the data and the average resource usage required for the MAP overhead, may be optimized;
The optimization parameter includes an MCS level at the source and repeater link, an MCS level at the repeater and destination link and a maximum allowable number of retransmissions between the source and repeater.
Protocol optimizer.
제 11 항에 있어서, 상기 장치는
산출된 전체 평균 자원 사용량을 저장하는 평균 자원 사용량 저장부를 더 포함하는
프로토콜 최적화 장치.
12. The device of claim 11, wherein the device is
Further comprising an average resource usage storage for storing the calculated total average resource usage
Protocol optimizer.
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