KR20170083777A - Method and Apparatus for Public safety users priority based time and energy efficient D2D discovery in 3GPP LTE-A system - Google Patents

Method and Apparatus for Public safety users priority based time and energy efficient D2D discovery in 3GPP LTE-A system Download PDF

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KR20170083777A KR1020160003068A KR20160003068A KR20170083777A KR 20170083777 A KR20170083777 A KR 20170083777A KR 1020160003068 A KR1020160003068 A KR 1020160003068A KR 20160003068 A KR20160003068 A KR 20160003068A KR 20170083777 A KR20170083777 A KR 20170083777A
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Abstract

본 발명에서 제안하는 3GPP LTE-A 시스템에서 공공안전 사용자 우선순위 기반 시간 및 에너지 효율적인 D2D 검색 방법 및 장치가 제시된다. 본 발명에서 제안하는 3GPP LTE-A 시스템에서 공공안전 사용자 우선순위 기반 시간 및 에너지 효율적인 D2D 검색 방법은 DPUs 및 DNPU를 네트워크 커버리지 영역 내에 배치하고, 파라미터들을 초기화하는 단계, 공공안전 사용자 우선순위에 기반하고, 상기 DPUs의 수에 따라 동적으로 조정하여 상기 DPUs 및 상기 DNPUs에 대한 검색 자원 블록을 할당하는 단계, 채널 액세스에 대한 경쟁 정도에 따른 스위칭 방식을 이용하여 상기 DPUs 간에 자원을 할당하는 단계를 포함한다.A public security user priority based time and energy efficient D2D search method and apparatus in the 3GPP LTE-A system proposed in the present invention are presented. In the 3GPP LTE-A system proposed in the present invention, the public safety user priority based time and energy efficient D2D search method includes placing DPUs and DNPUs in a network coverage area and initializing parameters, based on public safety user priorities Dynamically adjusting the DPUs according to the number of DPUs, allocating search resource blocks for the DPUs and the DNPUs, and allocating resources among the DPUs using a switching scheme according to the degree of competition for channel access .

Description

3GPP LTE-A 시스템에서 공공안전 사용자 우선순위 기반 시간 및 에너지 효율적인 D2D 검색 방법 및 장치{Method and Apparatus for Public safety users priority based time and energy efficient D2D discovery in 3GPP LTE-A system}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a 3GPP LTE-A system and a public safety user priority based time and energy efficient D2D detection method and apparatus for 3GPP LTE-

본 발명은 3GPP LTE-A 시스템의 ProSe에 대한 공공 안전 사용자의 우선순위 기반 시간 및 에너지 효율적인 장치 검색 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a priority-based time and energy efficient device search method and apparatus for public safety users for ProSe in a 3GPP LTE-A system.

스마트 폰의 인기와 사물 인터넷(IoT)의 개념은 차세대 이동 통신(5G) 시스템에 대한 총 데이터율(rate)의 증가를 촉진하고 있다. 이 데이터율을 달성하기 위해, eNB(eNodeB) 기반 네트워크 구조에서 진화된 형태인 종래의 균질(homogeneous) 매크로 셀에서의 주요 패러다임 변화가 요구된다. D2D 통신은 3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP) 릴리즈 12에서 종래의 과부화된 eNB 기반 셀룰러 네트워크 구조로부터 트래픽 차단을 위한 무선 통신과 모바일 마켓의 새로운 드라이버로 확인되었다. 3GPP가 D2D를 채택한 배경에는, 소셜 네트워킹 애플리케이션을 위한 접근 기반 서비스(ProSe: proximity-based services)들의 인기, 상황 인식 애플리케이션, 높은 스펙트럼 효율 및 저지연 애플리케이션, 사용자 경험의 향상, 5G 시스템에서 IoT를 위한 인에이블러(enabler) 등의 여러 가지 동기 요소들이 존재한다. LTE-A로 D2D를 통합하기 위한 또 다른 동기는 재난 상황 및 미션 크리티컬 상황에서 공공 보호 및 재난 구호(PPDR: public protection and disaster relief)의 제공이라는 긴급한 필요에서 비롯된다. 현재, 시장에서는 WiFi 또는 블루투스 등의 ad-hoc 네트워크 기반 기술이 D2D 통신 기능을 제공한다. 그러나, 이러한 기술은 인가 받지 않은 대역에서 동작하므로 간섭 제어가 불가능하고, 서비스 품질(QoS)을 보장 할 수 없으며, 덜 안전하다. 이러한 상황을 개선하기 위해서, D2D 검색 셀룰러 구조는 ad-hoc 및 조정된 네트워크의 이점을 조합하기 위해 상이한 수동조작 레벨을 갖는다. 수동조작 레벨의 선택은 두 가지 조건에 의존한다. 첫 번째로는 인-네트워크(in-network) 커버리지(coverage), 부분적인 네트워크 커버리지, 외부(out-of-network) 커버리지 시나리오 등의 D2D 범위 시나리오 이다. 두 번째는 QoS, 대기 시간, 공공 안전(PS) 애플리케이션 및 사용 사례(use cases), 간섭 상황과 같은 사용자의 서비스 요구 사항이다.The popularity of the smartphone and the concept of the Internet (IoT) are fueling an increase in the total data rate for next generation mobile communications (5G) systems. In order to achieve this data rate, a major paradigm change in conventional homogeneous macrocells, which is an evolutionary form in an eNodeB (eNodeB) based network architecture, is required. D2D communications have been identified in the 3G Partnership Project (3GPP) Release 12 as a new driver for wireless communications and mobile markets for traffic interruption from traditional overloaded eNB-based cellular network structures. In the background of 3GPP's adoption of D2D, the popularity of proximity-based services (ProSe) for social networking applications, context aware applications, high spectrum efficiency and low latency applications, improved user experience, There are various synchronization factors such as an enabler. Another motive for integrating D2D with LTE-A comes from the urgent need to provide public protection and disaster relief (PPDR) in disaster situations and in mission-critical situations. Currently, ad-hoc network-based technologies such as WiFi or Bluetooth provide D2D communication capabilities in the market. However, since this technique operates in unauthorized bands, interference control is impossible, quality of service (QoS) can not be guaranteed, and it is less secure. To improve this situation, the D2D search cellular architecture has different manual operation levels to combine the advantages of ad-hoc and coordinated networks. The choice of manual operation level depends on two conditions. The first is a D2D coverage scenario, such as in-network coverage, partial network coverage, and out-of-network coverage scenarios. The second is the user's service requirements such as QoS, latency, public safety (PS) applications and use cases, and interference conditions.

장치 간 검색 방식은 공공 안전과 전반적인 LTE 시나리오를 위해 3세대 파트너쉽 프로젝트 LTE-A(long-term evolution advanced)에 근접성-기반 서비스를 제공하기 위한 핵심요소이다. D2D 네트워크의 배치는 종래의 셀룰러 사용자들과 D2D 사용자들 간에 심한 동일 채널 간섭을 초래한다. 본 발명에서는, 사용자들 간의 충돌을 감소시켜서 D2D 사용자들의 검색 성공률을 향상시키는 시간과 에너지 측면에서 효율적이고 경쟁을 해결하는 장치 검색 자원 할당(TEECR-DDRA) 방식을 제안한다. 또한, 제안 된 TEECR-DDRA 방식은 QoS 및 지연 시간 요구 사항을 충족하기 위해 PS 사용자의 우선순위를 결정할 수 있는 능력을 갖는다. 더 나아가, 에너지 센싱과 다중 채널이 구비된 ALOHA는 non-PS 사용자의 검색 성공 확률을 높이기 위해 사용될 수 있다. 이러한 기능은 재난 시나리오 하 에서 PS 사용자의 검색 시간을 감소시키는데 도움이 되며, 비콘 재전송 수를 최소화함으로써 non-PS 사용자의 에너지 소비를 감소시킨다. 시스템-레벨 시뮬레이션은 제안된 TEECR-DDRA 방식이 조밀하게 배치된 D2D 네트워크에서 대단히 잘 수행됨을 보여준다. 종래의 랜덤 액세스 방식과 비교할 때, 제안 된 방식은 거의 검색 범위를 두 배로 크게 하고 D2D 사용자의 검색에 대한 성공률을 개선시킨다.
Device-to-device discovery is a key element in providing proximity-based services to the third-generation partnership project LTE-A (long-term evolution advanced) for public safety and overall LTE scenarios. The placement of the D2D network results in severe co-channel interference between conventional cellular users and D2D users. The present invention proposes a device search resource allocation (TEECR-DDRA) scheme that efficiently and competitively resolves time and energy in order to improve the search success rate of D2D users by reducing collision between users. In addition, the proposed TEECR-DDRA scheme has the ability to determine the priority of PS users to meet QoS and latency requirements. Furthermore, ALOHA with energy sensing and multiple channels can be used to increase the probability of a non-PS user's search success. This feature helps to reduce the PS user's search time under disaster scenarios and minimizes the number of beacon retransmissions to reduce non-PS user energy consumption. System-level simulations show that the proposed TEECR-DDRA scheme performs very well in a tightly deployed D2D network. Compared to the conventional random access scheme, the proposed scheme almost doubles the search range and improves the success rate for the search of the D2D user.

도 1은 3GPP ProSe LTE-A 시스템에서 다른 유형의 동작 제어 레벨 기반 D2D 검색을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining another type of operation control level-based D2D search in a 3GPP ProSe LTE-A system.

도 1에서 볼 수 있듯이, 3GPP 릴리스 12에서 PS UEs(Public safety user) 및 NPS UEs(non-public safety users) 에 대한 D2D 검색은 현재 인-네트워크 커버리지 시나리오에서만 가능하다. 따라서, PS UE(130) 및 non-PS UE(120) 배열을 위해 인-네트워크 커버리지 배치 시나리오에 대해서만 초점을 맞추는 것을 필요로 한다. 예를 들면, 인-네트워크 커버리지 배치 시나리오의 경우에는, 두 가지 방식이 가능하다. 완전-수동제어(170) 링크 설정이나 UE-특정 타입 2 검색 방식(180)에서, 오퍼레이터는 무선 자원 할당과 다른 메카니즘에서 검색 단계 동안에 전면적인 통제권을 가지며, 이로 인해 간섭이 잘 관리될 수 있고, QoS도 보장될 수 있다. 부분-수동제어(160) 시나리오나 non-UE 특정 타입 1 검색 방식(190)에서는, 도 1과 같이, 무선 자원이 오퍼레이터에 의해 사용자 그룹에게 초기에 할당되어 사용자들 사이에서 검색을 위한 자원을 획득하기 위한 경쟁이 발생하게 될 것이다. 부분-수동제어 상황은, 완전 수동제어 상황과 비교할 때, 적은 피드백과 적은 오버헤드와 적은 복잡성이라는 이점을 가지고 있지만, 많은 간섭을 가진다. 따라서, D2D 서비스가 요구하는 UE의 수는 미래에 매우 높아질 것이므로, 타입 1 검색 방식은 non-PS 사용자에게 최적의 선택이다. 더 나아가, 재난 상황에서 무선 자원 우선권을 요구하는 사용자들에게는, 타입 2 검색 방식이 더 나은 선택이 될 것이다.As can be seen in Figure 1, in 3GPP Release 12, D2D discovery for PS public safety users (UEs) and non-public safety users (NPS UEs) is only possible in the current in-network coverage scenario. Therefore, it is necessary to focus only on in-network coverage deployment scenarios for the PS UE 130 and non-PS UE 120 arrangements. For example, in the case of in-network coverage deployment scenarios, two approaches are possible. In a full-passive control 170 link setup or UE-specific type 2 search scheme 180, the operator has full control over the search phase in the radio resource allocation and other mechanisms, QoS can also be guaranteed. In the partial-manual control 160 scenario or the non-UE specific type 1 search method 190, as shown in FIG. 1, a radio resource is initially allocated to a user group by an operator to acquire resources for searching among users There will be competition for this. The partial-passive control situation has the advantage of less feedback, less overhead and less complexity compared to a fully manual control situation, but it has a lot of interference. Thus, the Type 1 lookup scheme is an optimal choice for non-PS users, as the number of UEs required by the D2D service will be very high in the future. Furthermore, for users who require radio resource priorities in a disaster situation, the Type 2 search method will be a better choice.

종래기술에 따르면, D2D 검색을 위한 주요 설계 과제 중 하나는 각각의 장치가 검색 신호를 송신하기 위해 검색 자원 중 하나를 선택하는 무선 자원 할당이다. 분할 주파수 재사용, 전력 제어 방식, 협동 스케쥴링 방식처럼 기존의 무선 자원 할당 솔루션의 대부분은 종래의 eNB(110) 구조에 기반하고 있다. 이러한 솔루션들은 오직 완전-수동제어 시나리오의 상황 하에서만 적합하기 때문에 D2D 시나리오에는 부적합하다. 마찬가지로, 간섭 인식 자원 할당 방식, 조인트 스케쥴링과 자원 할당, 분산 전력 제어 등의 수 많은 D2D에 대한 최근 연구들은 D2D 통신과 관련된 무선 자원 관리에 초점을 맞추고 있다. 그러나, 새로운 접근 기반 서비스를 제공하기 위한 핵심 요소인 D2D 검색에는 상대적으로 적은 관심이 주어졌을 뿐이다.According to the prior art, one of the major design challenges for D2D search is radio resource allocation, where each device selects one of the search resources to transmit a search signal. Most of the existing radio resource allocation solutions such as split frequency reuse, power control scheme, and cooperative scheduling scheme are based on the conventional eNB 110 structure. These solutions are unsuitable for the D2D scenario because they only fit under the context of a fully-manual control scenario. Similarly, recent research on numerous D2Ds, such as interference-aware resource allocation schemes, joint scheduling and resource allocation, and distributed power control, focuses on radio resource management associated with D2D communications. However, relatively little attention has been given to D2D search, a key element in providing new access-based services.

D2D 검색 방식의 주요 설계 목표는 에너지 효율성, 긴 검색 범위, QoS 향상, PS와 non-PS 시나리오 모두에 대한 적합성에 있다. 이러한 목표들을 달성하기 위해, 위치 기반 검색 방식, 인접 지역을 고려한 에너지 효율적 검색, 인터 셀 간섭 코디네이팅(inter cell interference coordination) 기반 D2D 검색 방식, 근접 서비스를 위한 D2D 검색, D2D 검색을 위한 충돌 리솔루션 방식, 공공 안전을 위한 D2D 통신 등이 제안되었다. 비록, 제안된 솔루션들 중 일부가 에너지를 절감시키고, 새로운 검색 구조를 제안하며, 단순하고, 시간 효율적이더라도, 이들은 많은 문제들을 발생시킨다. 예를 들어, 인접 지역을 고려한 에너지 효율적 검색 및 인터 셀 간섭 코디네이션(inter cell interference coordination) 기반 D2D 검색 방식은 충돌과 간섭을 피하고 유저의 위치 정보를 고려함으로써 검색되는 장치들의 수를 증가시키고, 이 방식들에 의해 고려되는 프레임 구조가 3GPP내의 협약과 일치하지 않게 된다. 따라서, 이러한 방식들은 3GPP LTE-A에 기반한 미래의 D2D 검색 방식에 적합하지 않다. 비록, D2D 검색을 위한 충돌 리솔루션 방식의 프레임 구조가 3GPP 표준에 적합하다 하더라도, 비콘(beacon) 충돌 검출을 위한 몇 가지 특정 자원들을 보유하게 되기 때문에, 수 많은 장치들을 검색하기에는 적합하지 않게 된다. 게다가, 제안된 방식들 대부분은 더 많은 충돌을 일으키는 랜덤 채널 액세스에 초점을 맞추고 있고, 그로 인해 재전송에 의한 더 많은 에너지 소비를 초래한다. 또한, 제안된 방식들 모두는 PS 사용자와 non-PS 사용자에 대한 자원 할당 문제를 개별적으로 판단하기 때문에, 자원 할당에서 PS 사용자가 우선순위를 받지 못하게 되어 본질적으로 정적(static)이다.The main design goals of the D2D discovery approach are energy efficiency, long search range, QoS enhancement, and suitability for both PS and non-PS scenarios. In order to achieve these goals, a location-based search method, an energy efficient search considering neighboring regions, a D2D search method based on inter cell interference coordination, a D2D search for proximity service, and a conflict solution for D2D search Method, and D2D communication for public safety. Although some of the proposed solutions save energy, suggest new search structures, are simple and time-efficient, they cause many problems. For example, an energy efficient search and an intercell interference coordination (D2D) search scheme considering neighboring regions increases the number of devices to be searched by avoiding collision and interference, taking into consideration the location information of the user, Does not agree with the convention in 3GPP. Thus, these schemes are not suitable for future D2D search schemes based on 3GPP LTE-A. Even though the frame structure of the collision-resolving scheme for D2D search conforms to the 3GPP standard, it will not be suitable for retrieving a large number of devices because it will have some specific resources for beacon collision detection. In addition, most of the proposed schemes focus on random channel access that causes more collisions, resulting in more energy consumption due to retransmissions. Also, since all of the proposed schemes individually determine the resource allocation problem for the PS users and the non-PS users, the PS users in the resource allocation are inherently static since they are not given priority.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 사용자들 간의 충돌을 감소시켜서 D2D 사용자들의 검색 성공률을 향상시키는 능력을 가진, 시간과 에너지 측면에서 효율적이고 경쟁을 해결하는 장치 검색 자원 할당(TEECR-DDRA) 방법 및 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a device search resource allocation (TEECR-DDRA) method and apparatus for efficiently and competitively resolving time and energy, capable of improving the search success rate of D2D users by reducing collision between users, .

일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 3GPP LTE-A 시스템에서 공공안전 사용자 우선순위 기반 시간 및 에너지 효율적인 D2D 검색 방법은 DPUs (D2D PS Users) 및 DNPU (D2D Non-PS Users)를 네트워크 커버리지 영역 내에 배치하고, 파라미터들을 초기화하는 단계, 공공안전 사용자 우선순위에 기반하고, 상기 DPUs의 수에 따라 동적으로 조정하여 상기 DPUs 및 상기 DNPUs에 대한 검색 자원 블록을 할당하는 단계, 채널 액세스에 대한 경쟁 정도에 따른 스위칭 방식을 이용하여 상기 DPUs 간에 자원을 할당하는 단계를 포함한다. In one aspect, the public safety user priority-based time and energy efficient D2D search method in the 3GPP LTE-A system proposed by the present invention is implemented in the network coverage area of DPUs (D2D PS Users) and DNPU (D2D Non-PS Users) Allocating search resources blocks for the DPUs and DNPUs based on public safety user priorities and dynamically adjusting according to the number of DPUs, And allocating resources between the DPUs using a switching scheme according to the present invention.

상기 공공안전 사용자 우선순위에 기반하고, 상기 DPUs의 수에 따라 동적으로 조정하여 상기 DPUs 및 상기 DNPUs에 대한 검색 자원 블록을 할당하는 단계는 상기 검색 자원 블록의 수와 상기 DPUs의 수를 비교하여 상기 검색 자원 블록의 수가 더 많은 경우, 제1 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 상기 검색 자원 블록을 확보한다. Wherein the step of allocating the search resource blocks for the DPUs and the DNPUs by dynamically adjusting according to the number of the DPUs is based on the number of the DPUs, If the number of search resource blocks is larger, the search resource block for the DPUs is acquired in the first search cycle.

3GPP LTE-A 시스템에서 공공안전 사용자 우선순위 기반 시간 및 에너지 효율적인 D2D 검색 방법은 상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR에 따라 상기 D2D 검색을 수행하는 단계를 더 포함한다. In the 3GPP LTE-A system, the public safety user priority based time and energy efficient D2D search method further comprises performing the D2D search according to the SINR for performing the D2D search.

상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR에 따라 상기 D2D 검색을 수행하는 단계는 상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR이 미리 정해진 임계값 이하일 경우, 상기 D2D 검색을 수행하고, 상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR이 미리 정해진 임계값 이상일 경우, 제2 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 상기 검색 자원 블록을 확보한다. The performing the D2D search according to the SINR for performing the D2D search may include performing the D2D search when the SINR for performing the D2D search is less than or equal to a predetermined threshold value, If it is equal to or greater than the predetermined threshold value, the search resource block for the DPUs is acquired in the second search cycle.

상기 공공안전 사용자 우선순위에 기반하고, 상기 DPUs의 수에 따라 동적으로 조정하여 상기 DPUs 및 상기 DNPUs에 대한 검색 자원 블록을 할당하는 단계는 상기 검색 자원 블록의 수와 상기 DPUs의 수를 비교하여 상기 검색 자원 블록의 수가 더 적은 경우, 제1 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 이용 가능한 모든 검색 자원 블록을 확보하고, 스케쥴링되지 않은 남아있는 DPUs는 eNB로 응급 연결 요청을 송신하고, 제2 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 상기 검색 자원 블록을 확보한다. Wherein the step of allocating the search resource blocks for the DPUs and the DNPUs by dynamically adjusting according to the number of the DPUs is based on the number of the DPUs, If the number of search resource blocks is smaller, obtains all available search resource blocks for the DPUs in the first search period, the remaining unscheduled DPUs send an emergency connection request to the eNB, and in the second search period, Thereby securing the search resource block for DPUs.

이때, 상기 DPUs는 제2 검색주기에서 MCALOHA 방식 또는 MCALOHA-ES 방식을 이용하여 상기 검색 자원 블록을 확보하기 위해 경쟁한다. At this time, the DPUs compete to secure the search resource block using the MCALOHA method or the MCALOHA-ES method in the second search period.

상기 채널 액세스에 대한 경쟁 정도에 따른 스위칭 방식을 이용하여 상기 DPUs 간에 자원을 할당하는 단계는 상기 채널 액세스에 대한 경쟁 정도가 미리 정해진 임계값 이상인 경우, 경쟁을 피하기 위해 채널 액세스 프로토콜이 MCALOHA 방식에서 MCALOHA-ES 방식으로 스위칭 된다. Wherein the step of allocating resources among the DPUs using a switching scheme according to the degree of competition for the channel access comprises: if the degree of competition for the channel access is equal to or greater than a predetermined threshold, -System switched.

또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 3GPP LTE-A 시스템에서 공공안전 사용자 우선순위 기반 시간 및 에너지 효율적인 D2D 검색 장치는 DPUs 및 DNPU를 네트워크 커버리지 영역 내에 배치하고, 파라미터들을 초기화하는 초기화부, 공공안전 사용자 우선순위에 기반하고, 상기 DPUs의 수에 따라 동적으로 조정하여 상기 DPUs 및 상기 DNPUs에 대한 검색 자원 블록을 할당하는 검색 자원 블록 할당부, 채널 액세스에 대한 경쟁 정도에 따른 스위칭 방식을 이용하여 상기 DPUs 간에 자원을 할당하도록 하는 스위칭부를 포함한다. In another aspect, in the 3GPP LTE-A system proposed by the present invention, a public safety user priority based time and energy efficient D2D search apparatus includes an initialization unit for placing DPUs and DNPUs in a network coverage area and initializing parameters, A search resource block allocation unit based on public safety user priority and dynamically adjusting according to the number of DPUs and allocating search resource blocks for the DPUs and the DNPUs; And allocating resources between the DPUs.

상기 검색 자원 블록 할당부는 상기 검색 자원 블록의 수와 상기 DPUs의 수를 비교하여 상기 검색 자원 블록의 수가 더 많은 경우, 제1 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 상기 검색 자원 블록을 확보한다. The search resource block allocation unit compares the number of search resource blocks with the number of DPUs and acquires the search resource block for the DPUs in a first search period when the number of search resource blocks is larger.

3GPP LTE-A 시스템에서 공공안전 사용자 우선순위 기반 시간 및 에너지 효율적인 D2D 검색 장치는 상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR에 따라 상기 D2D 검색을 수행하는 검색부를 더 포함한다. In the 3GPP LTE-A system, the public safety user priority based time and energy efficient D2D search apparatus further comprises a search unit for performing the D2D search according to the SINR for performing the D2D search.

상기 검색부는 상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR이 미리 정해진 임계값 이하일 경우, 상기 D2D 검색을 수행하고, 상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR이 미리 정해진 임계값 이상일 경우, 제2 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 상기 검색 자원 블록을 확보하도록 한다. Wherein the search unit performs the D2D search when the SINR for performing the D2D search is equal to or less than a predetermined threshold and if the SINR for performing the D2D search is equal to or greater than a predetermined threshold value, Thereby securing the search resource block for the search resource block.

상기 검색 자원 블록 할당부는 상기 검색 자원 블록의 수와 상기 DPUs의 수를 비교하여 상기 검색 자원 블록의 수가 더 적은 경우, 제1 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 이용 가능한 모든 검색 자원 블록을 확보하고, 스케쥴링되지 않은 남아있는 DPUs는 eNB로 응급 연결 요청을 송신하고, 제2 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 상기 검색 자원 블록을 확보한다. The search resource block allocation unit compares the number of search resource blocks with the number of DPUs to reserve all available search resource blocks for the DPUs in a first search period when the number of search resource blocks is smaller, The remaining DPUs that have not been transmitted transmit the emergency connection request to the eNB and acquire the search resource block for the DPUs in the second search cycle.

이때, 상기 DPUs는 제2 검색주기에서 MCALOHA 방식 또는 MCALOHA-ES 방식을 이용하여 상기 검색 자원 블록을 확보하기 위해 경쟁한다. At this time, the DPUs compete to secure the search resource block using the MCALOHA method or the MCALOHA-ES method in the second search period.

상기 스위칭부는 상기 채널 액세스에 대한 경쟁 정도가 미리 정해진 임계값 이상인 경우, 경쟁을 피하기 위해 채널 액세스 프로토콜이 MCALOHA 방식에서 MCALOHA-ES로 스위칭 한다.The switching unit switches the channel access protocol from MCALOHA to MCALOHA-ES to avoid contention if the degree of competition for the channel access is greater than or equal to a predetermined threshold.

본 발명의 실시 예들에 따르면 제안 된 TEECR-DDRA 방식은 QoS 및 지연 시간 요구 사항을 충족하기 위해 PS 사용자의 우선순위를 결정할 수 있는 능력을 갖는다. 또한, 에너지 센싱과 다중 채널이 배열(구비)된 ALPHA는 non-PS 사용자의 검색 성공 확률을 높이기 위해 사용될 수 있다. 또한, 재난 시나리오 하 에서 PS 사용자의 검색 시간을 감소시키는데 도움이 되며, 비콘 재전송 수를 최소화함으로써 non-PS 사용자의 에너지 소비를 감소시킬 수 있다. 시스템-레벨 시뮬레이션은 제안된 TEECR-DDRA 방식이 조밀하게 배치된 D2D 네트워크에서 대단히 잘 수행됨을 보여준다. 종래의 랜덤 액세스 방식과 비교할 때, 제안 된 방식은 거의 검색 범위를 두 배로 크게 하고 D2D 사용자의 검색에 대한 성공률을 개선시킨다.According to embodiments of the present invention, the proposed TEECR-DDRA scheme has the ability to determine the priority of a PS user to meet QoS and latency requirements. In addition, ALPHA with energy sensing and multiple channels can be used to increase the probability of a non-PS user's search success. It also helps to reduce the search time of PS users under disaster scenarios and minimizes the number of beacon retransmissions, thereby reducing energy consumption of non-PS users. System-level simulations show that the proposed TEECR-DDRA scheme performs very well in a tightly deployed D2D network. Compared to the conventional random access scheme, the proposed scheme almost doubles the search range and improves the success rate for the search of the D2D user.

도 1은 3GPP ProSe LTE-A 시스템에서 다른 유형의 동작 제어 레벨 기반 D2D 검색을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3GPP LTE 릴리스에서 PUs 및 NPUs에 대한 D2D 대한 시나리오이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3GPP LTE-A 시스템에서 공공안전 사용자 우선순위 기반 시간 및 에너지 효율적인 D2D 검색 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PUs 및 NPUs의 D2D 검색 업링크 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 DPUs 우선순위를 고려한 검색 자원의 동적 조정을 보여주는 PUCCH를 갖는 장치 검색 프레임 구조를 나타내는 상세도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3GPP LTE-A 시스템에서 공공안전 사용자 우선순위 기반 시간 및 에너지 효율적인 D2D 검색 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ProSe LTE에서 NPUs 및 PS 간에 공유된 라디오 액세스 네트워크를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 성능 검증을 위한 시스템 레벨 시뮬레이션 환경을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 검색된 사용자들의 수를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자들의 검색 거리를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자들의 검색 범위 성공 비율을 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자의 검색 범위 실패 비율을 나타내는 그래프이다.
1 is a diagram for explaining another type of operation control level-based D2D search in a 3GPP ProSe LTE-A system.
2 is a scenario for D2D for PUs and NPUs in the 3GPP LTE release according to one embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a public security user priority based time and energy efficient D2D search method in a 3GPP LTE-A system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a D2D search uplink frame structure of PUs and NPUs according to an embodiment of the present invention.
5 is a detailed view illustrating a device search frame structure having a PUCCH showing dynamic adjustment of search resources considering DPUs priorities according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a configuration of a public security user priority based time and energy efficient D2D search apparatus in a 3GPP LTE-A system according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a radio access network shared between NPUs and PS in ProSe LTE according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a system level simulation environment for performance verification according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph showing the number of users retrieved according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing search distances of users according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a graph illustrating a search coverage success rate of users according to an embodiment of the present invention.
12 is a graph showing a search range failure rate of a user according to an embodiment of the present invention.

앞서 설명된 문제점들을 개선하기 위해 본 발명에서는 3GPP LTE-A의 ProSe를 위한 선택적인 에너지 감지와 다중 채널 ALOHA를 사용하여 시간과 에너지 측면에서 효율적이고 경쟁을 해결하는 장치 검색 자원 할당(TEECR-DDRA) 방식을 제안 한다. 종래기술에 제시된 솔루션들과 비교할 때, TEECR-DDRA의 주요 이점은: 1) 장치 검색에 대한 연결 요청을 보내는 PS 사용자들의 번호와 우선 순위를 고려하여 검색 자원(DR: discovery resource)을 동적으로 조정하고 남겨둔다. 2) 만약 카운터가 비콘 충돌을 피하기 위해 특정 임계 값을 초과하거나 non-PS 사용자가 어떤 시도 후에 채널 접근에 실패하게 된다면, MCALOHA-ES의 개념을 사용하게 되고, 그 결과 채널 접근 방식이 랜덤 액세스(MCALHOHA)에서 에너지 센싱 랜덤 액세스(MCALOHA-ES)로 스위칭 하게 된다. MCALOHA-ES 기반 중앙 집중식 D2D 검색 방식은 종래기술에서 제안된 적이 없다. 이러한 방식은 충돌을 방지하여 시간과 에너지 소비 감소에 도움이 되며, 비콘 재전송에 에너지를 낭비하지 않게 된다. 3) 제안된 TEER-DDRA 방식은 3GPP 규격에 따라 설계되었기 때문에 3GPP LTE-A 기반 시스템에 어떠한 수정 없이도 쉽게 적용될 수 있다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
In order to solve the above-described problems, the present invention uses TEACHR-DDRA (Device Search Resource Allocation (TEECR-DDRA), which efficiently and competitively resolves time and energy, using selective energy sensing and multi-channel ALOHA for ProSe of 3GPP LTE- Method. Compared to the solutions presented in the prior art, the main advantages of TEECR-DDRA are: 1) dynamic reconciliation of discovery resources (DR) by considering the number and priority of PS users sending connection requests for device discovery And leave it. 2) If the counter exceeds a certain threshold to avoid beacon collisions, or if a non-PS user fails to access the channel after some attempt, the MCALOHA-ES concept is used and the result is that the channel approach is random access MCALHOHA) to Energy Sensing Random Access (MCALOHA-ES). The centralized D2D search method based on MCALOHA-ES has not been proposed in the prior art. This avoids collisions, helps to reduce time and energy consumption, and does not waste energy in beacon retransmissions. 3) Since the proposed TEER-DDRA scheme is designed according to 3GPP standards, it can be easily applied to 3GPP LTE-A based system without any modification. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3GPP LTE 릴리스에서 PUs 및 NPUs에 대한 D2D 대한 시나리오이다. 2 is a scenario for D2D for PUs and NPUs in the 3GPP LTE release according to one embodiment of the present invention.

도 2에 나타낸 네 가지 가능한 배치 시나리오에서 다중 셀이 배치된 인-네트워크 커버리지 시나리오 1D를 검토한다. 이 시나리오에서, 검색이 필요한 모든 장치들은 각각의 네트워크 커버리지 영역 안에 놓여져 있다. 시나리오의 자세한 설명은 표 1에 요약되어 있다. Consider in-network coverage scenario 1D in which multiple cells are deployed in the four possible deployment scenarios shown in FIG. In this scenario, all the devices that need to be searched are placed in their respective network coverage areas. A detailed description of the scenario is summarized in Table 1.

<표 1><Table 1>

Figure pat00001
Figure pat00001

D2D 검색은 D2D 통신을 위한 초기 단계이다. 근접 송신에서 다른 사용자들에 의해 발견되고자 하는 UE는 할당된 DR(discovery resource)에 식별(ID) 정보를 포함한 비콘을 송신할 것이다. 검색을 수행하려는 다른 UE는 비콘 전송 기간 동안 DR을 스캔할 것이다. 수신한 비콘을 성공적으로 디코딩하기 위해, 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR)는 특정 임계 값 이상이어야 한다.D2D search is the initial step for D2D communication. A UE that is to be discovered by other users in a close transmission will send a beacon containing identification (ID) information to the assigned DR (discovery resource). Other UEs that will perform a scan will scan for DR during the beacon transmission period. In order to successfully decode the received beacon, the signal to interference and noise ratio (SINR) must be greater than or equal to a certain threshold.

반-이중 제약(half-duplexing constraint)에 의해, 비콘을 전송하는 UE는 근처의 다른 UE를 검색하기 위해 DR을 스캔할 수 없다. D2D 검색은 상술한 바와 같이 타입 1 검색 방식과 타입 2 검색 방식으로 분류된다. 타입 2 검색 방식에서, 검색 자원, DR에 대한 전력 할당, 다른 메커니즘들은 eNB에 의해 주로 제어된다. 타입 1 검색 방식에서, 초기에는 DR이 eNB에 의해 점유되지만, 후에는 자원에 접근하기 위한 유저들 간의 경합이 존재하게 된다. 따라서, 타입 2 검색 방식은 많은 시그널링 오버헤드와 복잡함으로 인해 소수의 사용자들이 존재하는 경우에 적합하고, 반면에 타입 1 검색 방식은 초고밀도 네트워크(UDN: ultra-dense network) 배치에 적합하다. 본 발명에서는, 두 가지 서로 다른 UE 타입 때문에, PS 사용자들(PUs)을 위한 타입 2 검색 방식과 non-PS 사용자들(NPUs)을 위한 타입 1 검색 방식을 검토한다.
By a half-duplexing constraint, the UE transmitting the beacon can not scan the DR to search for other neighboring UEs. The D2D search is classified into the type 1 search method and the type 2 search method as described above. In a type 2 search scheme, search resources, power allocation for DR, and other mechanisms are mainly controlled by the eNB. In the type 1 search scheme, initially DR is occupied by the eNB, but there is a contention between users to access the resource. Thus, the Type 2 search scheme is suitable for a small number of users due to the many signaling overheads and complexity, while the Type 1 search scheme is suitable for ultra-dense network (UDN) deployments. For the purposes of the present invention, we consider Type 2 retrieval schemes for PS users (PUs) and Type 1 retrieval schemes for non-PS users (NPUs) for two different UE types.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3GPP LTE-A 시스템에서 공공안전 사용자 우선순위 기반 시간 및 에너지 효율적인 D2D 검색 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a public security user priority based time and energy efficient D2D search method in a 3GPP LTE-A system according to an embodiment of the present invention.

제안하는 3GPP LTE-A 시스템에서 공공안전 사용자 우선순위 기반 시간 및 에너지 효율적인 D2D 검색 방법은 DPUs 및 DNPU를 네트워크 커버리지 영역 내에 배치하고, 파라미터들을 초기화(다시 말해, T = 1, DNPUi_C = 0)하는 단계, 공공안전 사용자 우선순위에 기반하고, 상기 DPUs의 수에 따라 동적으로 조정하여 상기 DPUs 및 상기 DNPUs에 대한 검색 자원 블록을 할당하는 단계, 채널 액세스에 대한 경쟁 정도에 따른 스위칭 방식을 이용하여 상기 DPUs 간에 자원을 할당하는 단계를 포함한다. In the proposed 3GPP LTE-A system, the public safety user priority based time and energy efficient D2D search method places DPUs and DNPUs in the network coverage area and initializes the parameters (ie T = 1, DNPU i _C = 0) Allocating a search resource block for the DPUs and the DNPUs based on a public safety user priority and dynamically adjusting according to the number of DPUs and using a switching method according to the degree of competition for channel access And allocating resources between the DPUs.

상기 공공안전 사용자 우선순위에 기반하고, 상기 DPUs의 수에 따라 동적으로 조정하여 상기 DPUs 및 상기 DNPUs에 대한 검색 자원 블록을 할당하는 단계는 상기 검색 자원 블록의 수와 상기 DPUs의 수를 비교하여 상기 검색 자원 블록의 수가 더 많은 경우, 제1 검색주기(다시 말해, T = 2)에서 상기 DPUs를 위한 상기 검색 자원 블록을 확보한다. Wherein the step of allocating the search resource blocks for the DPUs and the DNPUs by dynamically adjusting according to the number of the DPUs is based on the number of the DPUs, If the number of search resource blocks is greater, the search resource block for the DPUs is acquired in a first search period (i.e., T = 2).

3GPP LTE-A 시스템에서 공공안전 사용자 우선순위 기반 시간 및 에너지 효율적인 D2D 검색 방법은 상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR에 따라 상기 D2D 검색을 수행하는 단계를 더 포함한다. In the 3GPP LTE-A system, the public safety user priority based time and energy efficient D2D search method further comprises performing the D2D search according to the SINR for performing the D2D search.

상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR에 따라 상기 D2D 검색을 수행하는 단계는 상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR이 미리 정해진 임계값 이하일 경우, 상기 D2D 검색을 수행하고, 상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR이 미리 정해진 임계값 이상일 경우, 제2 검색주기(다시 말해, T = 3)에서 상기 DPUs를 위한 상기 검색 자원 블록을 확보한다. The performing the D2D search according to the SINR for performing the D2D search may include performing the D2D search when the SINR for performing the D2D search is less than or equal to a predetermined threshold value, If it is greater than or equal to the predetermined threshold, the search resource block for the DPUs is acquired at the second search period (i.e., T = 3).

상기 공공안전 사용자 우선순위에 기반하고, 상기 DPUs의 수에 따라 동적으로 조정하여 상기 DPUs 및 상기 DNPUs에 대한 검색 자원 블록을 할당하는 단계는 상기 검색 자원 블록의 수와 상기 DPUs의 수를 비교하여 상기 검색 자원 블록의 수가 더 적은 경우, 제1 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 이용 가능한 모든 검색 자원 블록을 확보하고, 스케쥴링되지 않은 남아있는 DPUs는 eNB로 응급 연결 요청을 송신하고, 제2 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 상기 검색 자원 블록을 확보한다. 이때, 상기 DPUs는 제2 검색주기에서 MCALOHA 방식 또는 MCALOHA-ES 방식을 이용하여 상기 검색 자원 블록을 확보하기 위해 경쟁한다. Wherein the step of allocating the search resource blocks for the DPUs and the DNPUs by dynamically adjusting according to the number of the DPUs is based on the number of the DPUs, If the number of search resource blocks is smaller, obtains all available search resource blocks for the DPUs in the first search period, the remaining unscheduled DPUs send an emergency connection request to the eNB, and in the second search period, Thereby securing the search resource block for DPUs. At this time, the DPUs compete to secure the search resource block using the MCALOHA method or the MCALOHA-ES method in the second search period.

상기 채널 액세스에 대한 경쟁 정도에 따른 스위칭 방식을 이용하여 상기 DPUs 간에 자원을 할당하는 단계는 상기 채널 액세스에 대한 경쟁 정도가 미리 정해진 임계값 이상인 경우, 경쟁을 피하기 위해 채널 액세스 프로토콜이 MCALOHA 방식에서 MCALOHA-ES 방식으로 스위칭 된다.Wherein the step of allocating resources among the DPUs using a switching scheme according to the degree of competition for the channel access comprises: if the degree of competition for the channel access is equal to or greater than a predetermined threshold, -System switched.

셀룰러 네트워크 구조에서 기존의 통신 기법들은 높은 데이터 속도, 링크 신뢰성의 향상, 정전 확률의 감소와 같은 것들을 목표로 하고 있다. D2D 검색을 위해, DPUs의 우선순위를 고려하여, 더 짧은 시간에, 더 적은 비콘 재전송으로, D-UE

Figure pat00002
에서 더 먼 거리에서, 더 적은 에너지를 소모하면서, D-UE
Figure pat00003
에 의해 검출되고 검색되는 사용자들의 수를 증가시키는 것이 주요 목표이다. 따라서, 이러한 모든 목표들을 달성하기 위해, MCALOHA-ES를 사용한 TEECR-DDRA 방식을 제안한다. 이 방식은 DRs를 사용자의 우선순위에 따라 두 부분으로 나누어 동적으로 조정하는 능력을 가지고 있다: 1) 높은 우선순위의 DPUs를 위한 비경쟁-기반 별도 자원의 예약과 2) DNPUs를 위한 경쟁-기반 자원. 그러나, 이 방식은 주위의 D-UEs를 스마트하게 검색하는데 도움을 주는 효율적인 MCALOHA-ES 방식을 사용함으로써 경쟁을 피하거나 줄일 수 있다. 제안된 방식의 다른 특징은 랜덤 액세스 MCALOHA 방식에서 non-랜덤 MCALOHA-ES로의 스위칭 개념이다. 한 방식에서 다른 방식으로 스위칭하기 위해, 카운터의 개념이 D-UE 측에 도입되었다. 카운터가 어떤 한계를 초과 할 경우, D-UE는 충돌을 해결하기 위해 채널 액세스 프로토콜을 스위칭한다. 따라서, 두 가지 채널 액세스 방식의 이점을 결합하는데 도움이 되며, 경쟁을 줄이는 데도 도움이 되고, 에너지를 적게 소비함으로써 짧은 시간 내에 검색이 된다. 제안된 TEECR-DDRA 방식의 주요 단계는 아래와 같다.Conventional communication techniques in cellular network architectures are aimed at high data rates, improved link reliability, and reduced power failure rates. For D2D search, considering the priority of the DPUs, in a shorter time, with less beacon retransmission, the D-UE
Figure pat00002
Lt; RTI ID = 0.0 &gt; D-UE &lt; / RTI &gt;
Figure pat00003
To increase the number of users to be detected and retrieved. Therefore, to achieve all of these goals, we propose a TEECR-DDRA scheme using MCALOHA-ES. This approach has the ability to dynamically tune DRs into two parts according to user priorities: 1) reservation of non-contention-based discrete resources for high priority DPUs and 2) contention-based resources for DNPUs . However, this approach can avoid or reduce competition by using an efficient MCALOHA-ES scheme that helps smartly search for nearby D-UEs. Another feature of the proposed scheme is the concept of switching from random access MCALOHA to non-random MCALOHA-ES. To switch from one mode to the other, the concept of a counter was introduced on the D-UE side. If the counter exceeds a certain limit, the D-UE switches the channel access protocol to resolve the conflict. Therefore, it helps to combine the advantages of the two channel access schemes, helps to reduce competition, and searches in less time by consuming less energy. The main steps of the proposed TEECR-DDRA method are as follows.

먼저, 네트워크 커버리지 영역내에 DPUs 및 DNPUs 배치 및 파라미터 초기화를 수행한다(310). 여기에서 파라미터는 검색주기, DPUs의 수, DNPUs의 수, DRs의 수, DNPUi_C 를 포함할 수 있다. DPUs의 수 = {1, 2, ..., M}, DNPUs의 수 = { M+1, M+2, ..., N }, DRs의 수 = {1, 2, ..., P}이고, DNPUs를 위한 검색주기 T = 1, DNPUi_C = 0로 초기화하고, 여기에서 i ∈ {DNPUs의 수}이다. First, DPUs and DNPUs placement and parameter initialization are performed within the network coverage area (310). Here, the parameters may include the search period, the number of DPUs, the number of DNPUs, the number of DRs, DNPU i _C. The number of DPUs = {1, 2, ..., M}, the number of DNPUs = {M + 1, M + 2, ..., N}, the number of DRs = {1, 2, ..., P }, Initializing the search cycle for DNPUs T = 1, DNPU i _C = 0, where i ∈ {number of DNPUs}.

이 단계에서, 매크로 시나리오3을 사용하여 DPUs와 DNPUs가 네트워크 커버리지 영역 안에 배치된다. 시나리오3는 공공 안전 상황에 적합하고 일반적인 시나리오이며, 섹터 당 총 125개의 UEs이 배치된다. 총 UEs의 30%는 DPUs의 수이고, 나머지는 DNPUs이다.
At this stage, DPUs and DNPUs are placed in the network coverage area using macro scenario 3. Scenario 3 is suitable for public safety situations and is a common scenario, with a total of 125 UEs deployed per sector. 30% of the total UEs are the number of DPUs, and the rest are DNPUs.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PUs 및 NPUs의 D2D 검색 업링크 프레임 구조를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a D2D search uplink frame structure of PUs and NPUs according to an embodiment of the present invention.

일 실시 예에 따른 D2D 검색 프레임 구조에 대하여 설명한다. 3GPP는 D2D 검색을 위한 LTE 업링크(UL) 무선 자원을 사용한다고 가정한다. 따라서, 본 발명에서, D2D UE(D-UE)는 인접한 장치를 검색하기 위해 업링크 자원을 활용한다. D2D 검색의 성능을 보장하기 위해, UL 자원은 매

Figure pat00004
후 마다 주기적으로 점유되고, 주파수 도메인은
Figure pat00005
자원 블록들의 자원과
Figure pat00006
서브프레임의 시간 도메인 자원들을 10MHz LTE 시스템 대역폭에서 점유한다. A D2D search frame structure according to an embodiment will be described. It is assumed that 3GPP uses LTE uplink (UL) radio resources for D2D search. Thus, in the present invention, the D2D UE (D-UE) utilizes uplink resources to search for neighboring devices. To ensure the performance of the D2D search,
Figure pat00004
The frequency domain is periodically occupied
Figure pat00005
Resources of resource blocks
Figure pat00006
Occupies the time domain resources of the subframe in the 10MHz LTE system bandwidth.

도 4에 도시된 바와 같이, 남아있는 자원들은 UL 전송을 위해 eNB와 연결된 종래의 셀룰러 UEs(CUEs)에 제공된다. 제안된 방식에서, PRs와 NPUs를 가지고 있으므로, 긴급 연결 요청을 eNB에 전송하면서, DR을 PUs의 수에 맞게 동적으로 조정되는 두 부분으로 나눈다.As shown in FIG. 4, the remaining resources are provided to conventional cellular UEs (CUEs) connected to the eNB for UL transmission. In the proposed scheme, since we have PRs and NPUs, we divide the DR into two parts, dynamically adjusted to the number of PUs, while sending the emergency connection request to the eNB.

3GPP ProSe에서의 D2D 검색 자원 할당에는 랜덤 자원 할당과 센싱-기반 자원 할당의 두 부류가 있다. 랜덤 자원 할당에서, 시스템의 모든 장치들은 사용 가능한 DR들에서 비콘 전송을 위한 자신들의 DR들을 랜덤하게 선택한다. 이는 짧은 대기 시간과 낮은 피드백 복잡성이라는 이득이 있지만, 동일 시간에 동일 채널에 접근하는 동안 비콘을 전송하는 사용자들 사이의 충돌에 대한 더 많은 기회비용을 가지게 된다. 반면에, 센싱 기반 검색 자원 할당에서,

Figure pat00007
는 검색 슬롯 동안에 사용 가능한 DRs에서 수신된 에너지 레벨을 고려하고, 최소로 수신된 에너지에 기반하여 아래와 같이
Figure pat00008
를 선택한다.There are two classes of D2D search resource allocation in 3GPP ProSe: random resource allocation and sensing-based resource allocation. In random resource allocation, all devices in the system randomly select their DRs for beacon transmission in the available DRs. This has the benefit of low latency and low feedback complexity, but it also has a greater opportunity cost for collisions between users transmitting beacons while accessing the same channel at the same time. On the other hand, in the sensing-based search resource allocation,
Figure pat00007
Lt; RTI ID = 0.0 &gt; DRs &lt; / RTI &gt; that are available during the search slot, and based on the minimally received energy,
Figure pat00008
.

Figure pat00009
(1)
Figure pat00009
(One)

센싱 기반 자원 할당은 사용자들 간의 더 적은 충돌 가능성을 갖지만, 높은 피드백 복잡성을 가진다. 따라서, 랜덤 채널 할당과 센싱 기반 채널 할당의 이점을 조합하기 위해, 실패한 비콘 전송 수에 기초하여 양쪽의 자원 할당 방식을 활용한다. 본 발명에서는 랜덤 자원 할당을 위해서 다중 슬롯된 ALOHA(MCALOHA)을 이용하고, 센싱 기반 자원 할당을 위해서는 스마트 D2D 검색에 MCALHOA(MCALOHA-ES)로 감지하는 기능을 추가한다.Sensing-based resource allocation has less potential for collisions between users, but has high feedback complexity. Therefore, in order to combine the advantages of random channel allocation and sensing based channel allocation, both resource allocation schemes are utilized based on the number of failed beacon transmissions. In the present invention, multi-slotted ALOHA (MCALOHA) is used for random resource allocation and MCALHOA (MCALOHA-ES) is added to smart D2D search for sensing-based resource allocation.

제안하는 방법의 공공안전 사용자 우선순위에 기반하고, 상기 DPUs의 수에 따라 동적으로 조정하여 상기 DPUs 및 상기 DNPUs에 대한 검색 자원 블록을 할당하는 단계에서는 자원 할당 단계 동안에, DPUs로 부터의 요청은 자원을 확보하면서 eNB에 의해 우선순위가 부여된다. 다시 말해, 자원들은 응급 연결 요청을 송신하면서 DPUs의 수에 따라 동적으로 조정될 수 있다. DPUs의 수가 DNPUs의 수 보다 더 많다면, 검색 주기 T의 j번째 서브프레임 동안에, DNPU에 대한 자원은 확보되지 않게 되고, DNPUs는 다가오는(바로 다음의) 검색 주기에 제공될 것이다. 자원이 확보된 이후에는 라운드 로빈 스케쥴러(round robin scheduler)가 DPUs간에 자원을 할당하기 위해 사용된다. MCALOHA와 MCALOHA-ES가 자원을 할당하고 경쟁을 피하기 위해 활용된다.In the step of allocating search resource blocks for the DPUs and the DNPUs based on the public safety user priority of the proposed method and dynamically adjusting according to the number of DPUs, during the resource allocation step, And the priority is given by the eNB. In other words, resources can be dynamically adjusted according to the number of DPUs while sending an emergency connection request. If the number of DPUs is greater than the number of DNPUs, during the j &lt; th &gt; subframe of the search period T, resources for the DNPU will not be secured and DNPUs will be provided in the next (next) search cycle. After the resources are acquired, a round robin scheduler is used to allocate resources among the DPUs. MCALOHA and MCALOHA-ES are used to allocate resources and avoid competition.

먼저, 현재 검색 주기에서 DPUs가 Emergency discovery resource block(EDRs) 할당을 위해 eNB로 Emergency request messages(ERMs)를 전송한다(321). 다음으로, DRs의 수와 DPUs의 수를 비교한다(330). DRs의 수가 DPUs의 수보다 많을 경우, eNB는 DPUs를 위한 R EDRs를 확보하고, 다음 DTP에서 NPUs를 위한 (P-R)DRBs가 남게 된다(331). 그리고, 채널 액세스에 대한 경쟁 정도에 따른 스위칭 방식을 이용하여 상기 DPUs 간에 자원을 할당하는 단계로 이동한다(340).First, in the current search cycle, the DPUs send Emergency request messages (ERMs) to the eNB for allocation of EDRs (321). Next, the number of DRs and the number of DPUs are compared (330). If the number of DRs is greater than the number of DPUs, the eNB obtains R EDRs for the DPUs, and ( PR ) DRBs for the NPUs remain in the next DTP (331). Then, the process moves to a step of allocating resources among the DPUs using a switching scheme according to the degree of competition for channel access (340).

DRs의 수가 DPUs의 수보다 적은 경우, eNB는 다음 DTP(예를 들어, T = 2)에서 DPUs를 위한 이용 가능한 모든 DRs를 확보한다(332). 남아있는 스케쥴링되지 않은 DPUs는 다음 DTP에서 eNB로 ERMs를 다시 전송하고, 그 다음 DTP(예를 들어, T = 3)에서 EDRs를 획득한다(351). DNPUs는 MCALOHA/MCALOHA-ES 방식을 이용함으로써 그 다음 DTP에서 DRBs를 위해 경쟁한다(352). 그리고, T = T + 1, DNPUi_C = DNPUi_C +1로 변경된다(353).
If the number of DRs is less than the number of DPUs, the eNB obtains 332 all available DRs for the DPUs at the next DTP (e.g., T = 2). The remaining unscheduled DPUs send the ERMs back to the eNB at the next DTP and then acquire 351 the EDRs at the DTP (e.g., T = 3). DNPUs then compete for DRBs in the DTP by using the MCALOHA / MCALOHA-ES scheme (352). In addition, changes to T = T + 1, DNPU i _C = DNPU i _C +1 (353).

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 DPUs 우선순위를 고려한 검색 자원의 동적 조정을 보여주는 PUCCH를 갖는 장치 검색 프레임 구조를 나타내는 상세도이다.5 is a detailed view illustrating a device search frame structure having a PUCCH showing dynamic adjustment of search resources considering DPUs priorities according to an embodiment of the present invention.

LTE-A에서, 물리적인 자원 블록(PRB)는 주파수 도메인에서의 연속적인 12개의 부반송파(subcarrier)들의 그룹으로 정의되고, 반면에 서브프레임이나 전송 시간 간격(TTI=transmit time interval)은 시간 도메인에서의 14개의 OFDM 심볼 들로 구성된 1ms이다. PRBs의 고정된 크기로 인해, 10 MHz의 시스템 대역폭(BW)을 위한 50개의 PRBs가 존재한다. D2D 검색을 위해, 각각의 UE는 비콘을 송수신하기 위한 최소 2개의 PRBs를 필요로 한다. 도 5에 나타나 있는 것과 같이, D2D 검색은 UL 자원들을 사용하기 때문에, 10 MHz의 BW에서, 50개중 6개의 PRBs는 물리적인 업링크 제어 채널(PUCCH)를 전송하는데 필요하고, 반면에 남아있는 44개의 PRBs는 비콘들을 송수신하는데 이용 가능한 DR들이다. 모든 D-UE들은 모든 UE들이 네트워크 커버리지 안에 놓여져 있는 시나리오 1D를 사용하고 이와 동기화된다고 가정한다. 동기화 기준은 eNB 다운로드 링크(DL) 전송으로부터 획득된다. 동기 검색은 더 적은 에너지 소비라는 이점을 가지며, 동기의 검색을 사용함에 따라 오직 미리 정해진 검색 시간 동안만 D-UE가 발생(wakes up)한다. 검색된 UE들의 수와 D-UE들의 성공적인 검색 확률과 같은 성능 통계들은 오직 관심 있는 영역(ROI)으로부터 수집된다. 각 섹터에서, D2D 검색에 관련된 UE u에 대한 인덱스들(indices)의 세트가

Figure pat00010
로 표시된다. 이 세트는 UEs의 총 수인 N으로 이루어지며, 이것은 D2D PS UEs(DPUs)와 D2D Non-PS UEs(DNPUs)를 포함하고, 아래와 같이 나타낼 수 있다.In LTE-A, a physical resource block (PRB) is defined as a group of 12 consecutive subcarriers in the frequency domain, while a subframe or transmit time interval (TTI) Lt; RTI ID = 0.0 &gt; OFDM &lt; / RTI &gt; Due to the fixed size of the PRBs, there are 50 PRBs for a system bandwidth (BW) of 10 MHz. For a D2D search, each UE needs at least two PRBs to send and receive beacons. As shown in FIG. 5, six of the 50 PRBs are required to transmit the physical uplink control channel (PUCCH) at 10 MHz BW, since the D2D search uses UL resources, while the remaining 44 The PRBs are DRs available for transmitting and receiving beacons. It is assumed that all D-UEs use scenario 1D in which all UEs are in network coverage and are synchronized with it. The synchronization criterion is obtained from the eNB download link (DL) transmission. Synchronous retrieval has the advantage of less energy consumption, and the D-UE wakes up only for a predetermined search time as it uses the search for synchronization. Performance statistics such as the number of detected UEs and the successful retrieval probability of D-UEs are collected only from the ROI of interest. In each sector, the set of indices for UE u associated with the D2D search is
Figure pat00010
. This set consists of the total number of UEs, N, which includes D2D PS UEs (DPUs) and D2D Non-PS UEs (DNPUs), and can be expressed as:

Figure pat00011
(2)
Figure pat00011
(2)

채널 액세스에 대한 경쟁 정도에 따른 스위칭 방식을 이용하여 상기 DPUs 간에 자원을 할당하는 단계에서는 DNPUi_C 와 미리 정의된 W의 값을 비교한다(340). And by using a switching method according to the competition for access to the channel in the step of allocating resources among the DPUs comparing the value of the pre-defined W and DNPU i _C (340).

채널 액세스에 대한 심한 경쟁이 존재하는 경우에, DNPUs에 채널 액세스에 대한 다양성을 제공하기 위해 스위칭 개념이 활용된다. 다시 말해, DUE

Figure pat00012
의 실패 횟수가 미리 정의된 W의 값을 초과하게 되면, 채널 액세스 프로토콜은 경쟁을 피하기 위해 MCALOHA에서 MCALOHA-ES로 스위칭된다(342). 다시 말해, DNPUs는 MCALOHA 방식에 의해 DRs를 선택한다. 그 결과, 불필요한 재전송 에너지가 감소한다. In the presence of severe competition for channel access, the switching concept is utilized to provide diversity for channel access to DNPUs. In other words, DUE
Figure pat00012
The channel access protocol is switched from MCALOHA to MCALOHA-ES (342) to avoid contention. In other words, DNPUs select DRs by the MCALOHA method. As a result, unnecessary retransmission energy is reduced.

반면에, DUE

Figure pat00013
의 실패 횟수가 미리 정의된 W의 값보다 작은 경우, 해당 DNPUs는 MCALOHA-ES 방식에 의해 DRs를 선택한다(341). On the other hand, DUE
Figure pat00013
If the number of failures is less than the predefined value of W, the corresponding DNPUs selects DRs by the MCALOHA-ES scheme (341).

다음으로, SINRi의 값을 미리 정해진 임계값 SINRthreshold와 비교한다(360). SINRi의 값이 미리 정해진 임계값 SINRthreshold 보다 큰 경우, UEs가 성공적으로 검색될 수 있다. Next, the value of SINR i is compared with a predetermined threshold value SINR threshold (360). If the value of SINR i is greater than a predetermined threshold SINR threshold , the UEs can be successfully retrieved.

반면에, SINRi의 값이 미리 정해진 임계값 SINRthreshold 보다 작은 경우, 성공하지 못한 DNPUs는 다음 DTP에 DRs를 확보하게 된다(362). 그리고, T = T + 1, DNPUi_C = DNPUi_C +1로 변경된다(363). On the other hand, if the value of SINR i is smaller than the predetermined threshold SINR threshold , unsuccessful DNPUs acquire DRs at the next DTP (362). In addition, changes to T = T + 1, DNPU i _C = DNPU i _C +1 (363).

본 발명에서는 반-이중 제약 때문에, 검색 가능한 목표 UEs(

Figure pat00014
)는 검색 주기 T의 j 번째 서브프레임동안 검색 beacon을 동시에 전송하는 K UEs를 제외한 N UEs로 구성된다. 따라서, UE u에 대한 검색 가능한 UEs 세트는 아래와 같이 표현될 수 있다:In the present invention, because of semi-double constraints, the searchable target UEs (
Figure pat00014
) Consists of N UEs except K UEs that simultaneously transmit the search beacon during the jth subframe of the search cycle T. [ Thus, the set of discoverable UEs for UE u can be expressed as: &lt; RTI ID = 0.0 &gt;

Figure pat00015
(3)
Figure pat00015
(3)

검색 기간동안, UE u는 송신기

Figure pat00016
이거나 수신기
Figure pat00017
일 수 있고, 여기서
Figure pat00018
이다. 만약 사용자
Figure pat00019
에서 수신 SINR(
Figure pat00020
)이 규정된 SINR 임계 값(
Figure pat00021
)보다 더 크다면, UE
Figure pat00022
Figure pat00023
에 의해 검색되는 것으로 여겨지며, 여기서
Figure pat00024
인 값은 시뮬레이션에 기반하여 선택된다. 따라서, DR d 상에서 UE
Figure pat00025
로부터 UE
Figure pat00026
에 전송된 beacon의 SINR은 아래와 같다:During the search period,
Figure pat00016
Or receiver
Figure pat00017
Lt; / RTI &gt;
Figure pat00018
to be. If the user
Figure pat00019
Lt; RTI ID = 0.0 &gt; SINR
Figure pat00020
) &Lt; / RTI &gt; is the prescribed SINR threshold (
Figure pat00021
), The UE
Figure pat00022
The
Figure pat00023
, &Lt; / RTI &gt; where &lt; RTI ID =
Figure pat00024
Is selected based on the simulation. Therefore,
Figure pat00025
From UE
Figure pat00026
The SINR of the beacon transmitted to the base station is:

Figure pat00027
(4)
Figure pat00027
(4)

여기서,

Figure pat00028
Figure pat00029
의 전송 전력이며,
Figure pat00030
은 j 번째 서브프레임 동안의 PRB 상에서
Figure pat00031
Figure pat00032
사이의 채널 이득이다. 이웃하는 D-UEs로 부터의 간섭은
Figure pat00033
와 같이 나타내며, 반면에 노이즈 전력은
Figure pat00034
와 같이 주어진다.here,
Figure pat00028
silver
Figure pat00029
Lt; / RTI &gt;
Figure pat00030
Lt; / RTI &gt; on the PRB for the j &lt;
Figure pat00031
Wow
Figure pat00032
Lt; / RTI &gt; The interference from the neighboring D-UEs
Figure pat00033
, While the noise power is expressed as
Figure pat00034
As shown in Fig.

검색 과정 동안에 D-UE들 간의 조정이나 eNB로부터 시그널링이 없기 때문에, DNPUs를 위한 D2D 검색 시스템은 중앙 제어될 수 없다. 게다가, 동일 시간에 동일한 PRBs를 사용하는 많은 DNPUs가 존재하므로, 신호 품질의 저하를 일으키는 충돌이나 간섭이 발생한다.The D2D search system for DNPUs can not be centrally controlled because there is no coordination between D-UEs or signaling from eNBs during the search process. In addition, since there are many DNPUs using the same PRBs at the same time, collisions or interferences that cause deterioration in signal quality occur.

제안하는 D2D 검색 시스템에서는, 각 검색 주기 T 동안, 각 D-UE

Figure pat00035
가 확률 p로 비콘을 전송할 수 있으며, 확률
Figure pat00036
로 다른 비콘들을 수신한다. 만약 두 개의 D-UE들이 동시에 동일한 DR로 beacon들을 전송한다면 충돌이 발생할 것이다.In the proposed D2D search system, during each search period T, each D-UE
Figure pat00035
Can transmit a beacon with probability p, and probability
Figure pat00036
To receive different beacons. If two D-UEs transmit beacons in the same DR at the same time, a collision will occur.

따라서, G 검색 기간 동안에

Figure pat00037
가 이웃하는 N개의 D-UEs들 중 근접
Figure pat00038
를 검색할 수 있는 확률은 아래와 같이 계산된다:Therefore, during the G search period
Figure pat00037
RTI ID = 0.0 &gt; D-UEs &lt; / RTI &gt;
Figure pat00038
Is calculated as follows: &lt; RTI ID = 0.0 &gt;

Figure pat00039
(5)
Figure pat00039
(5)

따라서, 최대 수의 D-UEs를 검색할 확률은 아래와 같다:Thus, the probability of retrieving the maximum number of D-UEs is as follows:

Figure pat00040
(6)
Figure pat00040
(6)

결국, 식 (6)으로부터, D2D 검색 시스템의 많은 수의 사용자들 N에 대하여, 비콘 재전송이라는 결과를 초래하는 더 많은 충돌로 인해 검색 시간이 증가할 것이라는 결론을 얻게 된다.
Finally, from equation (6), we conclude that for a large number of users N in the D2D search system, the search time will increase due to more collisions resulting in beacon retransmissions.

채널 모델은 신호가 송신기로부터 수신기로 이동할 때 발생하는 전파 손실을 나타낸다. 채널 이득(G)을 모델링 하는 일반 방정식은 아래와 같다. :The channel model represents the propagation loss that occurs when a signal travels from the transmitter to the receiver. The general equation for modeling the channel gain (G) is as follows. :

G(dB) = AG - PL -Shd -F, (7)G (dB) = AG-PL-Shd-F, (7)

여기서, D-UE와 CUEs의 안테나 이득(AG)은 무지향성 안테나(omni-directional antenna)를 사용하여

Figure pat00041
이다. 송신기로부터 수신기로의 경로 손실(PL)은 D-UE들 사이의 거리 또는 eNB와 CUE 사이의 거리에 기인한다. eNB와 연결된 UEs의 PL을 계산하기 위해서, 도시 지역 모델이 고려되었으며 아래와 같이 계산된다. : Here, the antenna gain (AG) of the D-UE and the CUEs is determined by using an omni-directional antenna
Figure pat00041
to be. The pathloss (PL) from the transmitter to the receiver is due to the distance between D-UEs or the distance between eNB and CUE. To calculate the PL of the UEs connected to the eNB, an urban area model is considered and calculated as follows. :

PL(dB) = 15.3 + 37.6log10(R), (8) PL (dB) = 15.3 + 37.6 log 10 (R), (8)

여기서,

Figure pat00042
은 eNB와 CUEs 사이의 거리(meter)이다. D-UE
Figure pat00043
와 D-UE
Figure pat00044
사이의 PL을 계산하기 위해 가시선(line-of-sight) WINNER+B1 케이스가 사용되었으며, 아래와 같이 표현될 수 있다.:here,
Figure pat00042
Is the distance between the eNB and the CUEs. D-UE
Figure pat00043
And D-UE
Figure pat00044
The line-of-sight WINNER + B1 case is used to calculate the PL between the two, which can be expressed as:

PL(dB) = 35.4 + 22.7log10(R1), (9)PL (dB) = 35.4 + 22.7 log 10 (R 1 ), (9)

여기서,

Figure pat00045
은 D-UE
Figure pat00046
와 D-UE
Figure pat00047
간의 거리(meter)이다. 식 (7)에서, 그림자(Shd)는 UEs와 eNB/UEs 간의 경로에 존재하는 장애물들에 의해 발생한다. 이는 0dB의 평균과 XdB의 표준편차를 갖는 로그-정규분포로 모델링 된다. 즉, 서로 다른 채널 모델들은 각기 다른 X 값들을 가진다.here,
Figure pat00045
D-UE
Figure pat00046
And D-UE
Figure pat00047
Is the distance between the two. In equation (7), the shadow ( Shd ) is caused by obstacles in the path between the UEs and the eNB / UEs. This is modeled as a log-normal distribution with an average of 0 dB and a standard deviation of XdB. That is, different channel models have different X values.

고속 페이딩(F)는 랜덤하게 지연되고, 반사되며, 산란되고, 회절된 신호 성분들의 건설적이고 비건설적인 조합의 결과이다. 이러한 유형의 페이딩은 상대적으로 빠르고 UEs나 반사기가 짧은 거리를 이동할 때 발생할 수 있는 단기 신호 변동을 담당한다. 고속 페이딩을 모델링하기 위해 PedB(Pedestrian-B) 채널 모델이 사용되었다.Fast fading (F) is the result of a constructive and non-constructive combination of randomly delayed, reflected, scattered, and diffracted signal components. This type of fading is relatively fast and is responsible for short-term signal variations that can occur when UEs or reflectors travel a short distance. A pedestrian-B (PedB) channel model was used to model fast fading.

LTE-A는 PS 네트워크에 적합한 후보로 강력하게 고려되고 있으며, 현재 많은 응급 서비스가 LTE 환경하에서 작동하고 있다. 예를 들어, 모토로라 및 기타 전문적인 PPDR 단체들은 사고 현장에서 중앙 제어국에 드론을 이용하여 비디오 및 다른 정보를 전달하기 위한 PS LTE의 적합성을 테스트 하였다. 그리고, 이 정보는 경찰, 소방서, 앰뷸런스 서비스와 같은 PS 팀들이 사고 상황에 대비하게 하기 위해 분배된다. 이 부분에서, 매우 견고하고 응급 서비스의 특정 통신 요구를 해결할 수 있는 시스템을 개발하는 것이 요구된다. PS 네트워크에 LTE를 사용하는 것의 주요 이점은 응급 사용자의 우선순위, 대기 시간, QoS 요건 등을 고려하여 효율적이고 중앙 집중적으로 무선 액세스를 관리하는 능력이다. PS LTE의 이러한 능력을 향상시키기 위해, D2D나 PreSe가 PS LTE 네트워크의 후보로 강하게 고려된다. 따라서, PS LTE의 성능 향상에 D2D 통신의 영향을 조사 할 필요가 있다. PS LTE의 성능 향상을 위한 D2D 시나리오에는 두 가지 타입이 존재할 가능성이 있다: 첫 번째 시나리오는 DPUs를 위해 별도로 확보된 스펙트럼이나 무선 자원을 요구하는 특별한 케이스이다. 반면에, 다른 시나리오는 DPUs이 CUEs 및 DNPUs와 같은 스펙트럼을 공유하는 것이지만, 이는 사용자들 사이의 충돌을 발생시킨다. 두 번째 시나리오가 보다 현실적이고 실용적이다: DPUs에 자원을 예정시키는 것은 응급 상황이 생길 때까지 활용할 수 없게 되어 스펙트럼 낭비를 초래하기 때문이다. 따라서, DPUs가 CUEs와 동일 스펙트럼을 재사용 한다고 간주한다. 여기서 발생하는 충돌을 방지하기 위해, 공유된 네트워크의 PS 사용자들은 크리티컬한 상황(예를 들어, 재난이나 스케쥴링된 이벤트인 올림픽과 월드컵) 동안 자원 할당 시에 특별한 우선순위를 필요로 한다.LTE-A is strongly considered as a candidate for a PS network, and many emergency services are currently operating in LTE environments. For example, Motorola and other professional PPDR organizations tested the suitability of PS LTE to deliver video and other information using a drones at the central control station at the scene of the accident. This information is then distributed to PS teams, such as police, fire departments, and ambulance services, to prepare for accidents. In this part, it is required to develop a system that is very robust and can address the specific communication needs of emergency services. A key advantage of using LTE for PS networks is the ability to manage wireless access efficiently and centrally, taking into account the priority, latency, and QoS requirements of emergency users. To improve this capability of PS LTE, D2D and PreSe are strongly considered candidates for PS LTE networks. Therefore, it is necessary to investigate the effect of D2D communication on the performance improvement of PS LTE. There are two possible types of D2D scenarios for improving the performance of PS LTE: The first scenario is a special case requiring separate spectrum or radio resources for DPUs. On the other hand, another scenario is that DPUs share spectrum such as CUEs and DNPUs, but this causes conflicts between users. The second scenario is more realistic and practical: Scheduling resources for DPUs is unavailable until an emergency occurs, resulting in spectral waste. Therefore, it is assumed that DPUs reuse the same spectrum as CUEs. To prevent conflicts occurring here, PS users on a shared network need special priorities in resource allocation during critical situations (eg, disaster or scheduled events such as the Olympics and the World Cup).

상용 모바일 네트워크에서 DPUs를 위한 긴급 서비스의 우선순위를 부여하기 위해, 연결 시도의 양을 제한하며, 비상 대응을 포함한 높은 우선순위의 사용자를 위한 우선순위 액세스를 허용하는 솔루션이 있어야 한다. 자원의 관점에서 사용자에게 높은 우선순위를 제공하기 위한 두 가지 주요 메커니즘이 있다: 첫 번째는 무선 인터페이스에 액세스하기 위한 리소스 제어의 측면이고, 다른 메커니즘은 서비스 레벨 우선순위에 대한 자원의 측면이다. 문제점은 통신이 아닌 D2D 검색과 관련되어 있기 때문에, 서비스 레벨 우선순위보다는 무선 인터페이스 접근에 기초한 네트워크에 우선순위를 부여할 것이다. 서비스 레벨 우선순위는 D2D 통신에 대한 차 후 연구에서 논의될 것이다.In order to prioritize urgent services for DPUs in commercial mobile networks, there must be a solution that limits the amount of connection attempts and allows priority access for high priority users, including emergency response. There are two main mechanisms for providing a high priority to the user in terms of resources: the first is the aspect of resource control for accessing the air interface, and the other mechanism is the aspect of resources for service level priorities. Since the problem is related to D2D discovery, rather than communication, it will prioritize networks based on air interface access rather than service level priorities. Service level priorities will be discussed in subsequent studies on D2D communications.

특정 사용자에게 무선 액세스 우선순위를 부여하는 목적은 비상시의 사용자에게 서비스를 제공하기 위함이다. 방송 메시지들은 네트워크 액세스가 금지된 가입자들의 등급 또는 카테고리를 나타내는 셀 별로 사용할 수 있어야 한다. 이러한 기능의 사용은 중대한 상황 하에서 네트워크 오퍼레이터가 액세스 채널의 과부하를 방지할 수 있게 해준다. 이는 액세스 제어가 정상적인 운영 상황하에서 사용됨을 의미하는 것이 아니다. 자원들을 할당하기 위해 사용자들은 그들의 우선순위에 기초하여 분류되는데, 모든 UEs는 상용 사용자를 위해 랜덤하게 할당된 10개의 클래스들(0에서 9의 액세스 클래스로 정의된) 중 하나에 속하게 된다. 클래스 번호는 범용 가입자 식별 모듈(USIM)에 저장된다. 또한, UEs는 5개의 특별한 카테고리들 중 하나 또는 그 이상의 카테고리에 속하게 되며(11에서 15 클래스), 이들 또한 USIM에 저장된다. 무선 링크 확립 원인 및 그 우선순위를 설명하는 각 액세스 클래스에 대한 간략한 요약이 표 2에 기재되어있다.The purpose of giving wireless access priority to a specific user is to provide services to an emergency user. Broadcast messages should be available on a cell-by-cell basis that indicates the rating or category of subscribers whose network access is prohibited. The use of this feature allows the network operator to avoid overloading the access channel under critical circumstances. This does not mean that access control is used under normal operating conditions. To allocate resources, users are classified based on their priority, and all UEs belong to one of 10 randomly assigned classes (defined as 0 to 9 access classes) for commercial users. The class number is stored in the Universal Subscriber Identity Module (USIM). In addition, UEs belong to one or more of five special categories (11 to 15 classes), which are also stored in the USIM. A brief summary of each class of access describing the cause of the establishment of the radio link and its priority is given in Table 2.

<표 2><Table 2>

Figure pat00048

Figure pat00048

특별 카테고리에 속하는 PS 사용자들은 아래와 같이 더 세분화 된다. 예를 들어, PS 우선순위 1: 관리의 리더쉽과 정책 결정자; PS 우선순위 2: 재난 대응 및 군사 명령과 제어; PS 우선순위 3: 공중 보건, 안전, 법 집행 명령; PS 우선 순위 4: 공공 서비스/유틸리티와 공공 복지; PS 우선 순위 5: 재해 복구(예를 들어, 국가 통신 시스템). 특별 카테고리의 각 클래스에 포함되어 있는 서비스에 대한 세부 사항들은 표3에 제공된다.PS users in the special category are further subdivided as follows. For example, PS priority 1: management's leadership and policy-makers; PS Priority 2: Disaster response and military command and control; PS Priority 3: Public health, safety, and law enforcement orders; PS Priority 4: Public Services / Utilities and Public Welfare; PS Priority 5: Disaster Recovery (eg, National Telecommunications System). Details of the services included in each class of the special category are provided in Table 3.

<표 3><Table 3>

Figure pat00049

Figure pat00049

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3GPP LTE-A 시스템에서 공공안전 사용자 우선순위 기반 시간 및 에너지 효율적인 D2D 검색 장치의 구성을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a configuration of a public security user priority based time and energy efficient D2D search apparatus in a 3GPP LTE-A system according to an embodiment of the present invention.

3GPP LTE-A 시스템에서 공공안전 사용자 우선순위 기반 시간 및 에너지 효율적인 D2D 검색 장치(600)는 초기화부(610), 검색 자원 블록 할당부(620), 스위칭부(630), 검색부(640)를 포함한다. In the 3GPP LTE-A system, the public safety user priority based time and energy efficient D2D search apparatus 600 includes an initialization unit 610, a search resource block allocation unit 620, a switching unit 630, and a search unit 640 .

초기화부(610)는 DPUs 및 DNPU를 네트워크 커버리지 영역 내에 배치하고, 파라미터들을 초기화한다. 여기에서 파라미터는 검색주기, DPUs의 수, DNPUs의 수, DRs의 수, DNPUi_C 를 포함할 수 있다. DPUs의 수 = {1, 2, ..., M}, DNPUs의 수 = { M+1, M+2, ..., N }, DRs의 수 = {1, 2, ..., P}이고, DNPUs를 위한 검색주기 T = 1, DNPUi_C = 0로 초기화하고, 여기에서 i ∈ {DNPUs의 수}이다. The initialization unit 610 places the DPUs and the DNPU in the network coverage area and initializes the parameters. Here, the parameters may include the search period, the number of DPUs, the number of DNPUs, the number of DRs, DNPU i _C. The number of DPUs = {1, 2, ..., M}, the number of DNPUs = {M + 1, M + 2, ..., N}, the number of DRs = {1, 2, ..., P }, Initializing the search cycle for DNPUs T = 1, DNPU i _C = 0, where i ∈ {number of DNPUs}.

이때, 도시 매크로 시나리오3을 사용하여 DPUs와 DNPUs가 네트워크 커버리지 영역 안에 배치된다. 시나리오3는 공공 안전 상황에 적합하고 일반적인 시나리오이며, 섹터 당 총 125개의 UEs이 배치된다. 총 UEs의 30%는 DPUs의 수이고, 나머지는 DNPUs이다. At this time, DPUs and DNPUs are placed in the network coverage area using the urban macro scenario 3. Scenario 3 is suitable for public safety situations and is a common scenario, with a total of 125 UEs deployed per sector. 30% of the total UEs are the number of DPUs, and the rest are DNPUs.

검색 자원 블록 할당부(620)는 공공안전 사용자 우선순위에 기반하고, DPUs의 수에 따라 동적으로 조정하여 DPUs 및 DNPUs에 대한 검색 자원 블록을 할당한다. The search resource block allocation unit 620 allocates search resource blocks for DPUs and DNPUs based on the public safety user priority and dynamically adjusting according to the number of DPUs.

검색 자원 블록 할당부(620)는 검색 자원 블록의 수와 DPUs의 수를 비교하여 검색 자원 블록의 수가 더 많은 경우, 제1 검색주기(다시 말해, T = 2)에서 DPUs를 위한 검색 자원 블록을 확보한다.The search resource block allocation unit 620 compares the number of search resource blocks with the number of DPUs to determine a search resource block for DPUs in a first search period (i.e., T = 2) .

검색 자원 블록 할당부(620)는 자원 할당 단계 동안에, DPUs로 부터의 요청은 자원을 확보하면서 eNB에 의해 우선순위가 부여한다. The search resource block allocation unit 620 allocates resources from the DPUs to the eNBs while allocating resources during the resource allocation step.

검색 자원 블록 할당부(620)는 검색 자원 블록의 수와 DPUs의 수를 비교하여 검색 자원 블록의 수가 더 적은 경우, 제1 검색주기에서 DPUs를 위한 이용 가능한 모든 검색 자원 블록을 확보한다. 그리고, 스케쥴링되지 않은 남아있는 DPUs는 eNB로 응급 연결 요청을 송신하고, 제2 검색주기(다시 말해, T = 3)에서 DPUs를 위한 검색 자원 블록을 확보한다. 이때, DPUs는 제2 검색주기에서 MCALOHA 방식 또는 MCALOHA-ES 방식을 이용하여 검색 자원 블록을 확보하기 위해 경쟁한다.The search resource block allocation unit 620 compares the number of search resource blocks with the number of DPUs and acquires all available search resource blocks for DPUs in the first search period when the number of search resource blocks is smaller. The remaining unscheduled DPUs send an emergency connection request to the eNB and acquire a search resource block for the DPUs in a second search cycle (i.e., T = 3). At this time, the DPUs compete in the second search cycle to secure the search resource block using the MCALOHA method or the MCALOHA-ES method.

다시 말해, 자원들은 응급 연결 요청을 송신하면서 DPUs의 수에 따라 동적으로 조정될 수 있다. DPUs의 수가 DNPUs의 수 보다 더 많다면, 검색 주기 T의 j번째 서브프레임 동안에, DNPU에 대한 자원은 확보되지 않게 되고, DNPUs는 다가오는(바로 다음의) 검색 주기에 제공될 것이다. 자원이 확보된 이후에는 라운드 로빈 스케쥴러(round robin scheduler)가 DPUs간에 자원을 할당하기 위해 사용된다. MCALOHA와 MCALOHA-ES가 자원을 할당하고 경쟁을 피하기 위해 활용된다.In other words, resources can be dynamically adjusted according to the number of DPUs while sending an emergency connection request. If the number of DPUs is greater than the number of DNPUs, during the j &lt; th &gt; subframe of the search period T, resources for the DNPU will not be secured and DNPUs will be provided in the next (next) search cycle. After the resources are acquired, a round robin scheduler is used to allocate resources among the DPUs. MCALOHA and MCALOHA-ES are used to allocate resources and avoid competition.

먼저, 현재 검색 주기에서 DPUs가 EDRs 할당을 위해 eNB로 ERMs를 전송한다. 다음으로, DRs의 수와 DPUs의 수를 비교한다. DRs의 수가 DPUs의 수보다 많을 경우, eNB는 DPUs를 위한 R EDRs를 확보하고, 다음 DTP에서 NPUs를 위한 (P-R)DRBs가 남게 된다. 그리고, 채널 액세스에 대한 경쟁 정도에 따른 스위칭 방식을 이용하여 상기 DPUs 간에 자원을 할당하는 단계로 이동한다.First, in the current search cycle, DPUs send ERMs to the eNB for EDRs allocation. Next, the number of DRs and the number of DPUs are compared. If the number of DRs is greater than the number of DPUs, the eNB obtains R EDRs for the DPUs and (P-R) DRBs for the NPUs remain in the next DTP. Then, the process moves to a step of allocating resources among the DPUs using a switching scheme according to the degree of competition for channel access.

DRs의 수가 DPUs의 수보다 적은 경우, eNB는 다음 DTP(예를 들어, T = 2)에서 DPUs를 위한 이용 가능한 모든 DRs를 확보한다. 남아있는 스케쥴링 되지 않은 DPUs는 다음 DTP에서 eNB로 ERMs를 다시 전송하고, 그 다음 DTP(예를 들어, T = 3)에서 EDRs를 획득한다. DNPUs는 MCALOHA/MCALOHA-ES 방식을 이용함으로써 그 다음 DTP에서 DRBs를 위해 경쟁한다. 그리고, T = T + 1, DNPUi_C = DNPUi_C +1로 변경된다.If the number of DRs is less than the number of DPUs, the eNB obtains all the available DRs for the DPUs at the next DTP (e.g., T = 2). The remaining unscheduled DPUs send the ERMs back to the eNB at the next DTP and then acquire the EDRs at the DTP (e. G., T = 3). DNPUs then compete for DRBs in the DTP by using the MCALOHA / MCALOHA-ES scheme. In addition, changes to T = T + 1, DNPU i _C = DNPU i _C +1.

스위칭부(630)는 채널 액세스에 대한 경쟁 정도에 따른 스위칭 방식을 이용하여 DPUs 간에 자원을 할당하도록 한다. 스위칭부(630)는 채널 액세스에 대한 경쟁 정도가 미리 정해진 임계값 이상인 경우, 경쟁을 피하기 위해 채널 액세스 프로토콜이 MCALOHA 방식에서 MCALOHA-ES로 스위칭 한다. The switching unit 630 allocates resources among the DPUs using a switching scheme according to the degree of competition for channel access. The switching unit 630 switches the channel access protocol from MCALOHA scheme to MCALOHA-ES to avoid contention if the degree of competition for channel access is equal to or greater than a predetermined threshold.

스위칭부(630)는 DNPUi_C 와 미리 정의된 W의 값을 비교한다. 채널 액세스에 대한 심한 경쟁이 존재하는 경우에, DNPUs에 채널 액세스에 대한 다양성을 제공하기 위해 스위칭 개념이 활용된다. 다시 말해, DUE

Figure pat00050
의 실패 횟수가 미리 정의된 W의 값을 초과하게 되면, 채널 액세스 프로토콜은 경쟁을 피하기 위해 MCALOHA에서 MCALOHA-ES로 스위칭된다. 다시 말해, DNPUs는 MCALOHA 방식에 의해 DRs를 선택한다. 그 결과, 불필요한 재전송 에너지가 감소한다. The switching unit 630 compares the value of the pre-defined W and DNPU i _C. In the presence of severe competition for channel access, the switching concept is utilized to provide diversity for channel access to DNPUs. In other words, DUE
Figure pat00050
The channel access protocol is switched from MCALOHA to MCALOHA-ES to avoid contention. In other words, DNPUs select DRs by the MCALOHA method. As a result, unnecessary retransmission energy is reduced.

반면에, DUE

Figure pat00051
의 실패 횟수가 미리 정의된 W의 값보다 작은 경우, 해당 DNPUs는 MCALOHA-ES 방식에 의해 DRs를 선택한다. On the other hand, DUE
Figure pat00051
Is smaller than the predefined value of W, the corresponding DNPUs selects DRs by the MCALOHA-ES scheme.

검색부(640)는 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR에 따라 D2D 검색을 수행한다. 검색부(640)는 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR이 미리 정해진 임계값 이하일 경우, D2D 검색을 수행한다. 그리고, D2D 검색을 수행하기 위한 SINR이 미리 정해진 임계값 이상일 경우, 제2 검색주기에서 DPUs를 위한 검색 자원 블록을 확보하도록 한다.The search unit 640 performs the D2D search according to the SINR for performing the D2D search. The search unit 640 performs D2D search when the SINR for performing the D2D search is equal to or less than a predetermined threshold value. If the SINR for performing the D2D search is equal to or greater than a predetermined threshold value, the search resource block for DPUs is acquired in the second search cycle.

다음으로, SINRi의 값을 미리 정해진 임계값 SINRthreshold와 비교한다. SINRi의 값이 미리 정해진 임계값 SINRthreshold 보다 큰 경우, UEs가 성공적으로 검색될 수 있다. Next, the value of SINR i is compared with a predetermined threshold SINR threshold . If the value of SINR i is greater than a predetermined threshold SINR threshold , the UEs can be successfully retrieved.

반면에, SINRi의 값이 미리 정해진 임계값 SINRthreshold 보다 작은 경우, 성공하지 못한 DNPUs는 다음 DTP에 DRs를 확보하게 된다. 그리고, T = T + 1, DNPUi_C = DNPUi_C +1로 변경된다.
On the other hand, if the value of SINR i is smaller than the predetermined threshold SINR threshold , unsuccessful DNPUs acquire DRs for the next DTP. In addition, changes to T = T + 1, DNPU i _C = DNPU i _C +1.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ProSe LTE에서 NPUs 및 PS 간에 공유된 라디오 액세스 네트워크를 나타내는 도면이다. 7 is a diagram illustrating a radio access network shared between NPUs and PS in ProSe LTE according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서, DPUs가 동일한 CUEs로써 스펙트럼을 재사용하는 상황을 고려한다. 이러한 충돌을 피하기 위해, 공유된 네트워크에서 PS 사용자들은 재해 및 올림픽이나 월드컵과 같이 예정된 이벤트들과 같은 중요한 상황 동안 자원 할당에서 특정 우선순위를 필요로 한다. 도 6을 참조하면, CUEs와 비교하여 PS UEs 들에게 더 높은 우선 순위를 할당한다.In the present invention, consider the situation in which DPUs reuse the spectrum with the same CUEs. To avoid such conflicts, PS users in a shared network require specific priorities in resource allocation during critical situations such as disasters and scheduled events such as the Olympics or the World Cup. Referring to FIG. 6, a higher priority is assigned to PS UEs compared to CUEs.

상업용 모바일 네트워크에서 DPUs에 대한 우선 순위 응급 서비스는, 연결 시도의 양을 제한하는 것을 해결해야 할 뿐만 아니라 응급 반응을 포함하는 높은 우선 순위 사용자들에 대한 우선 순위 액세스를 허용해야 한다. 자원의 측면에서 사용자들에게 높은 우선 순위를 제공하기 위한 두 가지 주요 메커니즘이 있다: 하나는 무선 인터페이스를 액세스하기 위한 자원을 제어하는 측면이고, 다른 하나는 서비스-레벨 우선 순위에 대한 자원들의 측면이다. D2D 검색과 관련된 이러한 문제점에서, 서비스-레벨 우선 순위보다 무선 인터페이스의 액세스에 기반하여 네트워크 우선 순위를 결정한다.
Priority Emergency Services for DPUs in commercial mobile networks should not only limit the amount of connection attempts, but also allow prioritized access to high priority users, including emergency response. There are two main mechanisms for providing high priority to users in terms of resources: one to control resources for accessing the air interface and the other to resources for service-level priorities . In this problem associated with D2D discovery, network priorities are determined based on accesses of the air interface over service-level priorities.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 성능 검증을 위한 시스템 레벨 시뮬레이션 환경을 나타내는 도면이다. 8 is a diagram illustrating a system level simulation environment for performance verification according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 검색된 사용자들의 평균 수, 검색된 UEs의 범위, UEs의 성공 검색의 비율, 검출하지 못한 UEs 비율의 측면에서 제안된 TEECR-DDRA 기법의 성능을 검증하였다.
Referring to FIG. 8, the performance of the proposed TEECR-DDRA technique is verified in terms of the average number of retrieved users, the range of retrieved UEs, the ratio of successful retrieval of UEs, and the ratio of undetected UEs.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 검색된 사용자들의 수를 나타내는 그래프이다. 9 is a graph showing the number of users retrieved according to an embodiment of the present invention.

도 9(a)는 검색된 사용자들의 CDF를 나타내는 그래프이고, 도 9(b)는 검색된 사용자들의 수 VS 검색 시간을 나타낸 그래프이다.FIG. 9A is a graph showing the CDF of the retrieved users, and FIG. 9B is a graph illustrating the number of retrieved users VS retrieval time.

도 9는 제안된 TEECR-DDRA 기법 하에 검색 시간에 대하여 검색된 사용자들의 평균 수를 나타내었다. 제안된 기법은 또한 카운터가 특정 제한을 초과할 때 Non-PS UEs 간에 에너지 센싱 실행을 인에이블링함으로써 Non-PS UEs 의 QoS 요구사항 및 지연을 고려한다. 그러므로, 이것의 영향은 도 9(a)에 보여지는 것과 같이 에너지 센싱을 Non-PS UEs에 적용함으로써 검색된 사용자의 최대수는 430까지 증가한다. 그리고, 도 9(b)와 같이 40번째 서브프레임에서 시뮬레이션 결과를 비교하면, 종래 기술의 RA 기법보다 제안된 TEECR-DDRA 기법을 사용함으로써 대략 26 이상의 사용자들이 더 검색되는 것을 볼 수 있다.
Figure 9 shows the average number of users searched for search time under the proposed TEECR-DDRA technique. The proposed scheme also considers the QoS requirements and delays of non-PS UEs by enabling enforcement of energy sensing among non-PS UEs when the counter exceeds a certain limit. Therefore, the effect of this increases the maximum number of users retrieved by applying energy sensing to non-PS UEs to 430 as shown in Figure 9 (a). 9 (b), it can be seen that approximately 26 more users are retrieved by using the proposed TEECR-DDRA technique than the RA technique of the prior art.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자들의 검색 거리를 나타내는 그래프이다.10 is a graph showing search distances of users according to an embodiment of the present invention.

도 10에서 제안된 TEECR-DDRA 기법이 먼 거리의 D-UEs 을 검색함으로써 종래기술의 RA보다 우수한 것을 확인할 수 있다. 시뮬레이션 결과를 CDF의 50%에서 비교하면, 종래기술 RA 기법의 검색 범위는 100m 에서 최대 범위에 도달한다. 하지만, 제안된 TEECR-DDRA 기법은 거리가 120m까지 증가한다. 게다가, 검색 범위는 PUs에게 우선순위를 주고, NPUs에 대한 에너지 센싱함으로써 결합된 이득에 의해 155m까지 더 증가한다. 그러므로, TEECR-DDRA 기법을 사용함으로써, 검색에 참여하는 모든 사용자들의 검색 범위가 종래기술 RA 기법에 비해 증가된다.
The TEECR-DDRA scheme proposed in FIG. 10 is superior to the RA of the prior art by searching D-UEs at a long distance. When the simulation results are compared at 50% of the CDF, the search range of the prior art RA technique reaches the maximum range at 100 m. However, the proposed TEECR-DDRA technique increases the distance to 120 m. In addition, the search range gives priority to PUs and increases to 155m by combined gain by energy sensing for NPUs. Therefore, by using the TEECR-DDRA technique, the search range of all users participating in the search is increased compared to the prior art RA technique.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자들의 검색 범위 성공 비율을 나타내는 그래프이다. FIG. 11 is a graph illustrating a search coverage success rate of users according to an embodiment of the present invention.

도 11에서 시뮬레이션 결과는 SINR 디코딩 임계값의 범위에 대한 그래프이고, -15 에서 15dB사이이다. 결과로부터

Figure pat00052
에서 종래기술 RA에 대한 DSR 기법은 대략 36%이고, 반면에 PS 우선 순위 및 에너지 센싱을 갖는 제안된 TEECR-DDRA 기법은 각각 38% 및 40%까지 증가한다. 다른 SINR 디코딩 포인트들에 대한 시뮬레이션 결과는, 종래기술 RA 기법 및 제안된 TEECR-DDRA 기법에 대한 DSR은 각각 0.3% 및 1.9%에 도달한다.
The simulation results in FIG. 11 are graphs for a range of SINR decoding thresholds, ranging from -15 to 15 dB. From the results
Figure pat00052
, The DSR scheme for the prior art RA is approximately 36%, while the proposed TEECR-DDRA scheme with PS priority and energy sensing increases by 38% and 40%, respectively. Simulation results for different SINR decoding points show that the DSR for the prior art RA scheme and the proposed TEECR-DDRA scheme reaches 0.3% and 1.9%, respectively.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자의 검색 범위 실패 비율을 나타내는 그래프이다.12 is a graph showing a search range failure rate of a user according to an embodiment of the present invention.

도 12로부터 제안된 TEECR-DDRA 기법은 종래기술들과 비교했을 때, 항상 더 낮은 검색 실패 비율을 갖는 것을 볼 수 있다. 시뮬레이션 결과들은 다양한 SINR 검출 임계값에서 비교되고, 제안된 TEECR-DDRA 기법은 종래기술 RA 기법과 비교했을 때 DFR 에서 7% 감소된다. 제안된 TEECR-DDRA 기법은 사용자들 사이에 DR 할당하는 동안 PS 사용자들의 우선 순위 및 사용자들의 채널 상태들을 고려하기 때문에 DFR이 감소한다.
It can be seen that the TEECR-DDRA scheme proposed from FIG. 12 always has a lower search failure rate when compared to the prior art. Simulation results are compared at various SINR detection thresholds, and the proposed TEECR-DDRA technique is reduced by 7% in DFR compared to the prior art RA technique. The proposed TEECR-DDRA scheme reduces the DFR because it considers the priority of PS users and channel states of users during DR allocation among users.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시 예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), a PLU a programmable logic unit, a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시 예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시 예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시 예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic 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. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI &gt; or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등물들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Therefore, other implementations, other embodiments, and the claims and their equivalents, are also within the scope of the following claims.

Claims (12)

공공안전 사용자 우선순위 기반 D2D 검색 방법에 있어서,
DPUs 및 DNPU를 네트워크 커버리지 영역 내에 배치하고, 파라미터들을 초기화하는 단계;
공공안전 사용자 우선순위에 기반하고, 상기 DPUs의 수에 따라 동적으로 조정하여 상기 DPUs 및 상기 DNPUs에 대한 검색 자원 블록을 할당하는 단계; 및
채널 액세스에 대한 경쟁 정도에 따른 스위칭 방식을 이용하여 상기 DPUs 간에 자원을 할당하는 단계
를 포함하는 공공안전 사용자 우선순위 기반 D2D 검색 방법.
In a public safety user priority based D2D search method,
Placing DPUs and DNPUs in a network coverage area and initializing parameters;
Allocating search resource blocks for the DPUs and the DNPUs based on a public safety user priority and dynamically adjusting according to the number of DPUs; And
Allocating resources among the DPUs using a switching scheme according to degree of competition for channel access
A public safety user priority based D2D search method.
제1항에 있어서,
상기 공공안전 사용자 우선순위에 기반하고, 상기 DPUs의 수에 따라 동적으로 조정하여 상기 DPUs 및 상기 DNPUs에 대한 검색 자원 블록을 할당하는 단계는,
상기 검색 자원 블록의 수와 상기 DPUs의 수를 비교하여 상기 검색 자원 블록의 수가 더 많은 경우, 제1 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 상기 검색 자원 블록을 확보하는
공공안전 사용자 우선순위 기반 D2D 검색 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of allocating search resource blocks for the DPUs and the DNPUs based on the public safety user priority and dynamically adjusting according to the number of DPUs comprises:
If the number of search resource blocks is larger than the number of search resource blocks by comparing the number of search resource blocks with the number of DPUs, the search resource block for the DPUs is acquired in a first search period
Public safety user priority based D2D detection method.
제1항에 있어서,
상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR에 따라 상기 D2D 검색을 수행하는 단계
를 더 포함하고,
상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR에 따라 상기 D2D 검색을 수행하는 단계는,
상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR이 미리 정해진 임계값 이하일 경우, 상기 D2D 검색을 수행하고,
상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR이 미리 정해진 임계값 이상일 경우, 제2 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 상기 검색 자원 블록을 확보하는
공공안전 사용자 우선순위 기반 D2D 검색 방법.
The method according to claim 1,
Performing the D2D search according to an SINR for performing the D2D search
Further comprising:
The step of performing the D2D search according to an SINR for performing the D2D search includes:
Performing the D2D search if the SINR for performing the D2D search is less than or equal to a predetermined threshold value,
If the SINR for performing the D2D search is equal to or greater than a predetermined threshold, the search resource block for the DPUs is acquired in the second search cycle
Public safety user priority based D2D detection method.
제1항에 있어서,
상기 공공안전 사용자 우선순위에 기반하고, 상기 DPUs의 수에 따라 동적으로 조정하여 상기 DPUs 및 상기 DNPUs에 대한 검색 자원 블록을 할당하는 단계는,
상기 검색 자원 블록의 수와 상기 DPUs의 수를 비교하여 상기 검색 자원 블록의 수가 더 적은 경우, 제1 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 이용 가능한 모든 검색 자원 블록을 확보하고, 스케쥴링되지 않은 남아있는 DPUs는 eNB로 응급 연결 요청을 송신하고, 제2 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 상기 검색 자원 블록을 확보하는
공공안전 사용자 우선순위 기반 D2D 검색 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of allocating search resource blocks for the DPUs and the DNPUs based on the public safety user priority and dynamically adjusting according to the number of DPUs comprises:
Comparing the number of search resource blocks with the number of DPUs to obtain all available search resource blocks for the DPUs in a first search period if the number of search resource blocks is less and the remaining unscheduled DPUs transmits an emergency connection request to the eNB, and secures the search resource block for the DPUs in a second search cycle
Public safety user priority based D2D detection method.
제4항에 있어서,
상기 DPUs는 제2 검색주기에서 MCALOHA 방식 또는 MCALOHA-ES 방식을 이용하여 상기 검색 자원 블록을 확보하기 위해 경쟁하는
공공안전 사용자 우선순위 기반 D2D 검색 방법.
5. The method of claim 4,
The DPUs may compete for securing the search resource block using the MCALOHA scheme or the MCALOHA-ES scheme in a second search cycle
Public safety user priority based D2D detection method.
제1항에 있어서,
상기 채널 액세스에 대한 경쟁 정도에 따른 스위칭 방식을 이용하여 상기 DPUs 간에 자원을 할당하는 단계는,
상기 채널 액세스에 대한 경쟁 정도가 미리 정해진 임계값 이상인 경우, 경쟁을 피하기 위해 채널 액세스 프로토콜이 MCALOHA 방식에서 MCALOHA-ES 방식으로 스위칭 되는
공공안전 사용자 우선순위 기반 D2D 검색 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the allocating resources among the DPUs using a switching scheme according to the degree of competition for the channel access comprises:
When the degree of competition for the channel access is equal to or greater than a predetermined threshold, the channel access protocol is switched from the MCALOHA scheme to the MCALOHA-ES scheme
Public safety user priority based D2D detection method.
공공안전 사용자 우선순위 기반 D2D 검색 장치에 있어서,
DPUs 및 DNPU를 네트워크 커버리지 영역 내에 배치하고, 파라미터들을 초기화하는 초기화부;
공공안전 사용자 우선순위에 기반하고, 상기 DPUs의 수에 따라 동적으로 조정하여 상기 DPUs 및 상기 DNPUs에 대한 검색 자원 블록을 할당하는 검색 자원 블록 할당부; 및
채널 액세스에 대한 경쟁 정도에 따른 스위칭 방식을 이용하여 상기 DPUs 간에 자원을 할당하도록 하는 스위칭부
를 포함하는 공공안전 사용자 우선순위 기반 D2D 검색 장치.
A public safety user priority based D2D search apparatus comprising:
An initialization unit for placing DPUs and DNPUs in a network coverage area and initializing parameters;
A search resource block allocator based on a public safety user priority and dynamically adjusting according to the number of DPUs and allocating search resource blocks for the DPUs and the DNPUs; And
A switching unit for allocating resources among the DPUs using a switching scheme according to the degree of competition for channel access;
A public safety user priority based D2D search device.
제6항에 있어서,
상기 검색 자원 블록 할당부는,
상기 검색 자원 블록의 수와 상기 DPUs의 수를 비교하여 상기 검색 자원 블록의 수가 더 많은 경우, 제1 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 상기 검색 자원 블록을 확보하는
공공안전 사용자 우선순위 기반 D2D 검색 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the search resource block allocation unit allocates,
If the number of search resource blocks is larger than the number of search resource blocks by comparing the number of search resource blocks with the number of DPUs, the search resource block for the DPUs is acquired in a first search period
Public safety user priority based D2D search appliance.
제6항에 있어서,
상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR에 따라 상기 D2D 검색을 수행하는 검색부
를 더 포함하고,
상기 검색부는,
상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR이 미리 정해진 임계값 이하일 경우, 상기 D2D 검색을 수행하고,
상기 D2D 검색을 수행하기 위한 SINR이 미리 정해진 임계값 이상일 경우, 제2 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 상기 검색 자원 블록을 확보하도록 하는
공공안전 사용자 우선순위 기반 D2D 검색 장치.
The method according to claim 6,
A search unit for performing the D2D search according to an SINR for performing the D2D search,
Further comprising:
The search unit may search,
Performing the D2D search if the SINR for performing the D2D search is less than or equal to a predetermined threshold value,
If the SINR for performing the D2D search is equal to or greater than a predetermined threshold value, acquiring the search resource block for the DPUs in a second search cycle
Public safety user priority based D2D search appliance.
제6항에 있어서,
상기 검색 자원 블록 할당부는,
상기 검색 자원 블록의 수와 상기 DPUs의 수를 비교하여 상기 검색 자원 블록의 수가 더 적은 경우, 제1 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 이용 가능한 모든 검색 자원 블록을 확보하고, 스케쥴링되지 않고 남아있는 DPUs는 eNB로 응급 연결 요청을 송신하고, 제2 검색주기에서 상기 DPUs를 위한 상기 검색 자원 블록을 확보하는
공공안전 사용자 우선순위 기반 D2D 검색 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the search resource block allocation unit allocates,
Comparing the number of search resource blocks with the number of DPUs to obtain all available search resource blocks for the DPUs in a first search period if the number of search resource blocks is smaller, transmits an emergency connection request to the eNB, and secures the search resource block for the DPUs in a second search cycle
Public safety user priority based D2D search appliance.
제10항에 있어서,
상기 DPUs는 제2 검색주기에서 MCALOHA 방식 또는 MCALOHA-ES 방식을 이용하여 상기 검색 자원 블록을 확보하기 위해 경쟁하는
공공안전 사용자 우선순위 기반 D2D 검색 장치.
11. The method of claim 10,
The DPUs may compete for securing the search resource block using the MCALOHA scheme or the MCALOHA-ES scheme in a second search cycle
Public safety user priority based D2D search appliance.
제6항에 있어서,
상기 스위칭부는,
상기 채널 액세스에 대한 경쟁 정도가 미리 정해진 임계값 이상인 경우, 경쟁을 피하기 위해 채널 액세스 프로토콜이 MCALOHA 방식에서 MCALOHA-ES로 스위칭 하는
공공안전 사용자 우선순위 기반 D2D 검색 장치.
The method according to claim 6,
The switching unit includes:
When the degree of competition for the channel access is greater than or equal to a predetermined threshold, the channel access protocol switches from MCALOHA scheme to MCALOHA-ES to avoid contention
Public safety user priority based D2D search appliance.
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