KR20190001169A

KR20190001169A - 셀간 간섭 회피 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20190001169A
Application number: KR1020170080724A
Authority: KR
Inventors: 조성래; 누 응곡 다오
Original assignee: 중앙대학교 산학협력단
Priority date: 2017-06-26
Filing date: 2017-06-26
Publication date: 2019-01-04

Abstract

셀간 간섭 회피 방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 5세대 이기종 네트워크에서 셀간 간섭 회피 방법은, MeNB가, 5세대 이기종 네트워크 내의 셀간 간섭 영역에 위치한 제1 IoT 단말로부터 CQI(Channel Quality Indicator)를 수신하는 단계; 상기 MeNB가, 상기 CQI가 기설정된 임계값보다 작은 경우, 이웃 IoT 단말을 디스커버리 하기 위한 제어 신호를 상기 제1 IoT 단말에 송신하는 단계; 상기 MeNB가, 상기 이웃 IoT 단말로부터 상기 제1 IoT 단말이 송신한 디스커버리 신호를 측정한 결과를 수신하고, 상기 결과에 기초하여 상기 이웃 IoT 단말 중에서 상기 제1 IoT 단말과 D2D 링크를 생성할 relay IoT 단말을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

셀간 간섭 회피 방법 및 그 장치 {Method for inter-cell interference avoidance and apparatus using the same}

본 발명은 셀간 간섭 회피 방법 및 그 방법을 사용하는 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 5G 이기종 네트워크에서 IoT 시스템을 위한 셀간 간섭 회피 방법 및 그 통신 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.

전형적인 5 세대(5G) 이기종 네트워크(HetNets, Heterogeneous Network)는 광대역 커버리지를 목적으로 하는 매크로 eNodeB(MeNB)의 그리드를 포함한다. 또한 각 MeNB의 커버리지 내에 위치한 복수의 피코 eNodeB(PeNB)를 통해 MeNB의 음영 영역(Blackhole)을 보완하고, 사용자 단말(UE, User Equipment)의 처리량을 향상시킬 수 있다.

도 1에 이와 같은 이기종 네트워크의 모델이 도시되어 있다. 도 1을 참고하면 3개의 MeNB(110, 120, 130)을 확인할 수 있다. 또한 MeNB(110, 120, 130)에 의해 만들어진 각각의 커버리지를 6각형 형태의 영역(111, 121, 131)로 확인할 수 있다.

도 1을 참고하면 제1 MeNB(110)의 커버리지(111) 내에서 3개의 PeNB(113, 115, 117)를 확인할 수 있으며, PeNB에 의해 만들어진 각각의 커버리지를 원형태의 영역으로 확인할 수 있다. 또한, 제2 MeNB(120)의 커버리지(121) 내에서 3개의 PeNB(123, 125, 127)를 확인할 수 있으며, PeNB에 의해 만들어진 각각의 커버리지를 원형태의 영역으로 확인할 수 있다. 또한, 제3 MeNB(130)의 커버리지(131) 내에서 2개의 PeNB(133, 135)이 확인할 수 있으며, PeNB에 의해 만들어진 각각의 커버리지를 원형태의 영역으로 확인할 수 있다.

이처럼 MeNB와 PeNB로 구성된 이기종 네트워크(HetNets)는 스펙트럼의 부족으로 인해 Co-Channel Deployment Model에 따라 MeNB와 PeNB가 데이터 전송을 위해 동일한 주파수 채널을 사용한다. 이렇게 MeNB와 PeNB가 동일한 주파수 대역을 사용하는 경우에, MeNBs와 PeNBs를 제어하고 관리하기 위한 전용 신호 채널이 MeNB에 할당된다.

이러한 5세대 이기종 네트워크(HetNets) 인프라를 활용하여 IoT(Internet of Things)를 위한 시스템을 구축할 수 있다. 특히 보다 적은 비용으로 더 많은 영역에서 IoT 기기의 연결성을 확보할 수 있다. 그러나 5세대 이기종 네트워크는 종래 기술에 비해 상당한 네트워크 개선을 제공한다는 장점도 있지만, Co-Channel Deployment Model로 인한 부정적인 영향의 단점도 있다. 즉 MeNBs와 PeNBs와 같은 eNBS 사이의 셀간 간섭(ICI, Inter-cell Interference)으로 인한 문제가 발생할 수 있다.

IoT 단말(IT, IoT Terminal)은 대부분 소형화된 기기이기 때문에 제한된 자원을 기반으로 구동된다. 이에 자원이 제한된 IoT 단말은 셀 간 간섭에 민감하게 반응할 수 있다. 그러므로 PeNB의 커버리지 가장자리에 있는 IoT 단말은 MeNB와 PeNB 사이의 셀간 간섭(ICI) 문제로 인해 신호 대 잡음비(SNR, Signal-to-Noise Ratio)가 낮을 수 있다.

이처럼 PeNB 주변에는 고리 형태의 간섭 영역이 생성된다. IoT 단말이 이러한 고리 형태의 간섭 영역에 위치하면 채널 품질이 빠르게 저하되어, 결과적으로 전송 속도가 매우 낮은 속도 수준으로 떨어질 수 있다. 최악의 경우 IoT 단말과 eNB 간에 무선 연결 손실이 발생할 수 있다.

이러한 셀간 간섭(ICI) 문제를 해결하기 위한 종래의 방법은 대부분 간섭 강도를 줄이는 것에 초점을 두었다. 종래의 해결책들은 일반적으로 MeNB와 PeNB 사이의 리소스 사용량과 할당을 균형 있게 조정하려고 시도해 왔다. 그렇기 때문에, MeNB와 PeNB 모두에 대해 처리량 향상이 동시에 가능하지는 않다는 문제점이 남아있다.

예를 들어, Almost Blank Subframe(ABS) 기술은 MeNB가 꺼지거나 송신 전력을 줄이는 경우에 한해, PeNB가 자신의 커버리지를 확보하고 향상된 처리량을 제공하는 방법이다. 하지만 IoT 단말들은 대부분 데이터 속도, 계산, 메모리, 에너지 등에 있어서 제한된 자원을 사용하는 플랫폼을 기반으로 하기 때문에, ABS 기술과 같이 높은 데이터 속도의 LTE 장비를 겨냥한 기술은 부적절할 수 있다.

이에, 5세대 이기종 네트워크에서 처리량(Throughput)의 손실없이 MeNB와 PeNB 사이의 셀간 간섭을 최소화할 수 있는 방법 및 이를 이용한 통신 장치가 필요하다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 셀간 간섭 회피 방법 및 그 방법을 사용하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 5세대 이기종 네트워크에서 셀간 간섭 회피 방법은, MeNB가, 5세대 이기종 네트워크 내의 셀간 간섭 영역에 위치한 제1 IoT 단말로부터 CQI(Channel Quality Indicator)를 수신하는 단계; 상기 MeNB가, 상기 CQI가 기설정된 임계값보다 작은 경우, 이웃 IoT 단말을 디스커버리 하기 위한 제어 신호를 상기 제1 IoT 단말에 송신하는 단계; 상기 MeNB가, 상기 이웃 IoT 단말로부터 상기 제1 IoT 단말이 송신한 디스커버리 신호를 측정한 결과를 수신하고, 상기 결과에 기초하여 상기 이웃 IoT 단말 중에서 상기 제1 IoT 단말과 D2D 링크를 생성할 relay IoT 단말을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 IoT 단말이, 상기 제어 신호를 수신한 후 3GPP ProSe 표준에 따라 디스커버리 신호를 주변의 IoT 단말에 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 주변의 IoT 단말이, 상기 디스커버리 신호를 수신한 후 수신 전력(received power) 또는 신호 대 간섭 및 잡음 비율(SINR) 중에서 하나 이상을 상기 결과로 상기 MeNB에 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 이웃 IoT 단말 중에서 상기 제1 IoT 단말과 D2D 링크를 생성할 relay IoT 단말을 선정하는 단계는, 상기 이웃 IoT 단말과 연결된 eNB 중에서 상기 제1 IoT 단말과 D2D 링크를 통해 연결될 relay eNB를 선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 IoT 단말과 D2D 링크를 통해 연결될 relay eNB를 선정하는 단계는, COST-Hata 경로 손실 모델을 이용하여, 상기 5세대 이기종 네트워크 내의 위치 별로 상기 5세대 이기종 네트워크에 속한 각 eNB에 의한 수신 전력을 모델링하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 5세대 이기종 네트워크에 속한 각 eNB에 의한 수신 전력을 모델링하는 단계는, 다음의 수학식

에 의해 상기 위치 별로 각 eNB에 의한 수신 전력을 연산하는 단계를 포함하되, P_R는 해당 위치에서의 수신 전력이고, P_T는 각 eNB의 송신 전력이고, P_L은 각 eNB에서 상기 위치에 도달하는 동안 손실된 전력이다.

바람직하게는, 상기 위치 별로 각 eNB에 의한 수신 전력을 연산하는 단계는, 사전에 알고 있는 상기 위치 별 평균 해수면 높이에 기초하여 상기 손실된 전력을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 5세대 이기종 네트워크에 속한 각 eNB에 의한 수신 전력을 모델링하는 단계는, 상기 제1 IoT 단말의 위치에서 상기 수신 전력이 가장 큰 eNB를 상기 relay eNB로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 IoT 단말과 D2D 링크를 통해 연결될 relay eNB를 선정하는 단계는, 상기 이웃 IoT 단말 중에서 상기 relay eNB에 연결된 IoT 단말만을 상기 relay IoT 단말로 선정될 수 있는 후보군으로 필터링 하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 relay IoT 단말로 선정될 수 있는 후보군으로 필터링 하는 단계는, 상기 후보군에 속한 각 IoT 단말 중에서 CQI가 가장 높은 단말을 상기 relay IoT 단말로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 5세대 이기종 네트워크에서 셀간 간섭 회피 장치는, 셀간 간섭 영역에 위치한 제1 IoT 단말로부터 CQI(Channel Quality Indicator)를 수신하는 CQI 수신부; 상기 CQI가 기설정된 임계값보다 작은 경우, 이웃 IoT 단말을 디스커버리 하기 위한 제어 신호를 상기 제1 IoT 단말에 송신하는 제어 신호 송신부; 상기 이웃 IoT 단말로부터 상기 제1 IoT 단말이 송신한 디스커버리 신호를 측정한 결과를 수신하고, 상기 이웃 IoT 단말 중에서 상기 제1 IoT 단말과 D2D 링크를 생성할 relay IoT 단말을 선정하는 rIT 선정부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 다음과 같다.

우선 기존의 접근 방식과 달리 본 발명에서 제안하는 셀간 간섭 회피 방법을 이용하면, IoT 단말 사이의 D2D(Device-to-Device) 연결을 통해 릴레이 지원 통신을 활용하여 IoT 시스템을 지원할 수 있다.

이를 통해, 다른 IoT 단말 또는 eNB에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 빈약한 SNR 영역에 있는 IoT 단말의 성능을 개선할 수 있다. 또한, 신호가 약한 IoT 단말은 D2D 연결을 통해 데이터를 중계함으로써 처리량을 늘리고 전송 전력을 낮출 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 5세대 이기종 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2b는 5세대 이기종 네트워크를 기반으로 한 IoT 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀간 간섭 회피 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 도 3a의 제5 IoT 단말의 리소스 할당을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 사용될 수 있는 RAmax 함수를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀간 간섭 회피 방법의 성능을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2a 내지 도 2b는 5세대 이기종 네트워크를 기반으로 한 IoT 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 2a를 참고하면 MeNB(200)의 커버리지 안에 3개의 PeNB(210, 220, 230)가 위치한 것을 볼 수 있다. 그 외에 총 15개의 IoT 단말이 MeNB(200)와 3개의 PeNB(210, 220, 230)의 커버리지 안에 분포되어 있는 것을 볼 수 있다. 이때, MeNB(200)는 MeNB와 PeNB의 적용 범위에 있는 모든 IoT 단말에 공통된 제어 채널을 제공한다.

무선 데이터 전송의 경우, 앞서 설명한 것처럼 Co-Channel Deployment Model에 따라 MeNB 및 PeNB는 동일한 주파수 채널을 사용한다. MeNB와 PeNB 사이의 제어 및 시그널링 메시지는 X2 백홀 링크(X2 Backhaul link)를 통해 전달된다. 따라서 PeNB는 현재 PeNB의 총 처리량과 PeNB를 통해서 서비스 되고 있는 IoT 단말에 대한 정보를 주기적으로 MeNB에 보고한다. 그리고 MeNB 및 PeNB는 동일한 채널 상에 배치되기 때문에, PeNB의 커버리지 영역의 경계에서 셀간 간섭이 유발될 수 있다.

이때, 각각의 IoT 단말은 이기종 네트워크에 참여하기 위한 초기 액세스 제어 절차를 이미 수행하였으며, 각각의 IoT 단말은 ProSe 기능을 지원한다고 가정한다. 즉, IoT 단말은 3GPP Rel에서 표준화 한 Proximity Services에 참여할 수 있다. 이러한 전제 조건 아래에서, IoT 단말이 셀간 간섭 영역에 위치하면 채널 품질 지수(CQI, Channel Quality Indicator)가 매우 낮아 잠재적으로 서비스 이탈 (out-of-service) 동작을 유발할 수 있다.

이러한 셀간 간섭으로 인한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 다음과 같은 방법을 제안한다. 도 2b를 우선 셀간 간섭 영역에 위치한 IoT 단말(이하 iIT)은 적절한 변조 및 코딩 방식(MCS, Modulation and Coding Scheme)을 재협상하기 위해 자신의 CQI를 MeNB로 업데이트 한다(S1100). 그러면 MeNB는 iIT 단말에서 보고한 CQI를 검증한다. CQI가 사전 정의된 임계값보다 작으면 MeNB는 3GPP ProSe 표준에 따라 iIT 단말의 주변 환경을 스캔하여 가능한 D2D 연결을 찾도록 요청한다(S1200).

이때 iIT는 D2D 감지를 위해 전용 채널에 특정 디스커버리 서명(예: 일련 번호 또는 신호 패턴)을 전송하여, 이웃 IoT 단말을 디스커버리 한다(S1300). iIT의 서명을 받은 디스커버리 범위에 있는 인접한 IoT 단말은 측정 결과(예: 수신 전력 또는 신호 대 간섭 및 잡음 비율)를 MeNB에 보고한다(S1400).

그러면 MeNB는 iIT의 이웃 IoT 단말을 관련 eNB와 매핑한 후에, iIT의 릴레이 eNB(이하 reNB)로 선택할 수 있는 eNB를 포함하는 목록을 생성한다. 그리고 본 발명에서 제안하는 자원 가용성 최대화 함수(RAmax Function)를 사용하여, 해당 eNB 목록에서 최대 자원 가용성을 갖는 eNB를 reNB로 결정한다. 계속해서 reNB에 연결된 IoT 목록 중에서 iIT의 CQI를 최대화할 수 있는 IoT 단말을 릴레이 IoT 단말(이하 rIT)로 결정한다(S1500).

즉 본 발명에서 제안하는 셀간 간섭 회피 방법은 iIT의 CQI가 기 설정된 임계치 이하이면, reNB를 결정하고 해당 reNB에 연결된 IoT 단말 중에서 rIT를 결정하여, 해당 rIT를 통해서 iIT가 D2D 통신을 통해 CQI를 높이도록 한다. 이를 통해서 셀간 간섭을 회피할 수 있다.

이렇게 적절한 reNB 및 rIT를 결정한 후, MeNB는 iIT 및 rIT 간의 D2D 데이터 통신에 대한 초기화 프로세스를 시작한다. 3GPP ProSe 애플리케이션에 따라 링크 설정 및 종료, 자원 할당 및 링크 적응은 iIT와 rIT에서 보고되는 주기적 측정 정보에 기반하여 MeNB에 의해 관리된다. 그 외에, MeNB는 reNB에게 iIT의 요구 사항에 따라 rIT에 대한 추가 무선 리소스를 제공하도록 명령한다.

이상으로 본 발명에서 제안하는 셀간 간섭 회피 방법에 대해 설명하였다. 다음으로는 도 3a 내지 도 3c를 통해서 구체적인 예와 함께 본 발명에서 제안하는 셀간 간섭 회피 방법을 살펴보기로 한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀간 간섭 회피 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

도 3a를 참고하면 MeNB(300)의 커버리지 안에 3개의 PeNB(310, 320, 330)가 위치한 것을 볼 수 있다. 그 외에 총 9개의 IoT 단말이 MeNB(300)와 3개의 PeNB(310, 320, 330)의 커버리지 안에 분포되어 있는 것을 볼 수 있다. 이때, ioT 단말의 위치에 따라 셀간 간섭 영역에 위치한 IoT 단말과 그렇지 않은 단말로 나눌 수 있다.

도 3a에서는 제1 PeNB(310)와 제2 PeNB(320)의 경계에 위치한 제3 IoT 단말이 iIT에 해당한다. 이때, 제3 IoT 단말은 자신의 CQI 정보를 MeNB(300)에 전송하고, MeNB(300)는 제3 IoT 단말의 CQI가 기설정된 값보다 낮기 때문에 D2D 연결을 찾도록 요청한다.

그러면 제3 IoT 단말은 인근의 IoT 단말에 디스커버리 요청을 전송한다. 도 3a에서는 제3 IoT 단말의 일정 영역에 점선으로 표시된 영역이 디스커버리 영역(360)이다. 즉 디스커버리 영역(360)에 해당한 파란색의 원으로 표시된 IoT 단말들이 D2D 통신의 후보군이 될 수 있는 단말(feasible rIT)들이다.

도 3a에서는 제3 IoT 단말의 rIT 단말의 후보로 제2 IoT 단말, 제5 IoT 단말, 제6 IoT 단말, 제7 IoT 단말이 있다. 해당 IoT 단말들은 제3 IoT 단말의 디스커버리 요청에 대한 측정 결과를 MeNB(300)로 전송한다. MeNB(300)는 제2 IoT 단말, 제5 IoT 단말, 제6 IoT 단말, 제7 IoT 단말과 연결된 제1 PeNB(310)와 PeNB(320) 중에서 reNB를 결정하고, 다시 reNB로 선택된 PeNB와 연결된 IoT 단말 중에서 rIT를 결정한다. 그러면 제3 IoT 단말은 reNB 및 rIT와 D2D 통신을 통해서 셀간 간섭에도 불구하고 원하는 CQI를 확보할 수 있다.

보다 구체적으로 도 3a를 살펴보면, 제1 PeNB(310)에는 제1 IoT 단말(IT1), 제5 IoT 단말(IT5), 제7 IoT 단말(IT7)이 연결되어 있다. 마찬가지로 제2 PeNB(320)에는 제6 IoT 단말(IT6), 제8 IoT 단말(IT8)이 연결되어 있다. 마찬가지로 제3 PeNB(330)에는 제9 IoT 단말(IT9)가 연결되어 있다. 마지막으로 제2 IoT 단말(IT2), 제4 IoT 단말(PT4)는 MeNB(300)에 연결되어 있다.

제3 IoT 단말(IT3)는 제1 PeNB(310)와 제2 PeNB(320)의 셀간 간섭 영역에 위치하고 있다. 제3 IoT 단말은 네트워크서 연결을 협상하기 위해 MeNB(300)에 CQI를 보고한다. 제3 IoT 단말은 셀간 간섭 영역 영역 내에 위치하기 때문에, CQI는 매우 낮다.

그러므로 MeNB(300)는 제3 IoT 단말에게 미리 정의된 디스커버리 신호 패턴을 전송하여 D2D 검색 작업을 수행하도록 요청한다. 제3 IoT 단말의 디스커버리 영역(360)에 있는 제2 IoT 단말, 제5 IoT 단말, 제6 IoT 단말, 제7 IoT 단말은 제3 IoT 단말의 디스커버리 신호를 수신하고, D2D 채널의 수신 전력(P_R)을 계산하여 MeNB(300)에 공통 제어 채널(Common control Channel)을 통해 보고한다.

다음으로 도 3b를 참고하면, MeNB(300)는 제2 IoT 단말, 제5 IoT 단말, 제6 IoT 단말, 제7 IoT 단말로부터 보고 메시지를 수집한다. 이때 도 3b의 우하단 표에서 확인할 수 있듯이, 제2 IoT 단말, 제5 IoT 단말, 제6 IoT 단말, 제7 IoT 단말의 제3 IoT 단말에 대한 수신 전력은 각각 -78dBm, -57dBm, -65dBm 및 -61dBm이다.

또한 도 3b의 우상단 표에서 확인할 수 있듯이, 제1 PeNB(310), 제2 PeNB(320) 및 제3 PeNB(330)은 자신에게 연결된 IoT 단말의 수 및 처리량을 주기적으로 MeNB(300)에 보고한다. MeNB(300)는 도 3b의 2개의 표의 정보를 바탕으로 reNB와 rIT를 결정한다.

우선 제3 IoT 단말의 이웃 IoT 단말 중에서 제2 IoT 단말과 연결된 eNB는 MeNB(300)이고, 제5 IoT 단말 및 제7 IoT 단말과 연결된 eNB는 제1 PeNB(310)이다. 또한 제6 IoT 단말과 연결된 eNB는 제2 PeNB(320)이다. 그러므로 가능한 reNB 목록은 MeNB(300), 제1 PeNB(310) 및 제2 PeNB(320)이 된다.

이때, MeNB(300)는 RAmax 함수를 사용하여 가능한 reNB 사이의 자원 가용성을 비교한다. RAmax 함수에 대한 자세한 설명은 추후에 하기로 하고, 도 3b의 예에서는 제1 PeNB(310)가 리소스 가용성을 최대로 가진다고 가정한다. 그러면 RAmax 함수의 결과에 따라 제1 PeNB(310)가 제3 IoT 단말의 reNB로 선택된다.

그러면 제3 IoT 단말의 이웃 IoT 목록에서 eNB가 제1 PeNB(310)인 제5 IoT 단말 및 제7 IoT 단말로 가능한 IoT 단말 목록이 필터링 된다. 이때 MeNB(300)는 제5 IoT 단말과 제7 IoT 단말의 CQI 레벨을 비교하고 제5 IoT 단말이 최상의 CQI 값(즉, 14)을 가지므로 제5 IoT 단말을 제3 IoT 단말의 rIT로 선택한다.

도 3c를 참고하면 MeNB(300)는 제3 IoT 단말과 제5 IoT 사이의 D2D 데이터 통신을 위한 초기화 프로세스를 제어한다. MeNB(300)의 명령에 따라 제1 PeNB(310)는 제3 IoT 단말의 요구 사항을 지원하기 위해 제5 IoT 단말에 추가 리소스를 할당한다. 그러면 제3 IoT 단말은 제5 IoT 단말과의 D2D 링크를 통해 제1 PeNB(310)에 대한 릴레이 통신을 활용할 수 있다. 일반적으로 D2D 전송은 네트워크에서 주어진 감지 기술에 따라 유휴 업 링크 채널 또는 비압축 주파수 스펙트럼(예: 802.11 기술)에서 작동한다.

도 4는 도 3a의 제5 IoT 단말의 리소스 할당을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참고하면 4개의 서브 채널에서 제1 서브 채널을 통해 제5 IoT 단말과 MeNB(300)의 제어 신호가 송수신 되고, 제2 서브 채널 및 제3 서브 채널을 통해서 제5 IoT 단말과 제1 PeNB(310)의 데이터 신호가 송수신 되고, 제4 서브 채널을 통해서 제5 IoT 단말과 제3 IoT 단말의 D2D 링크를 기반으로 한 데이터 신호가 송수신 된다. 이처럼 D2D 통신은 네트워크 및 기타 시스템의 D2D 링크로 인해 발생하는 간섭을 보장하기 위해 MeNB(300)에 의해 관리되고 제어된다.

이상으로 본 발명에서 제안하는 셀간 간섭 회피 방법에 대해서 살펴보았다. 셀간 간섭 영역에 위치한 IoT 단말은 인근 이웃 단말과의 D2D 통신을 통해서 셀간 간섭을 회피하는 것이 본 발명의 특징이다. 여기서 reNB와 rIT를 결정하는 과정에서 사용된 RAmax 함수에 대해서 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 사용될 수 있는 RAmax 함수를 설명하기 위한 도면이다.

우선 하나의 MeNB와 이 MeNB가 관리하는 복수의 PeNB가 있는 도 2a와 같은 시스템을 가정해보자. 이때 PeNB의 커버리지 내에서 MeNB와 PeNB로 인한 잠재적인 셀간 간섭 문제가 있다. 이때 MeNB의 그리드가 OSFFR과 같은 방법에 의해 완벽하게 계획되어 있다고 가정한다.

따라서 1) MeNB 커버리지 중 겹쳐진 영역에는 간섭이 적고 2) 중첩된 영역에 있는 PeNB만이 자신의 관리 MeNB와 공동 채널 간섭을 일으킨다. LTE 네트워크는 이미 자원 할당을 위해 동적 스케줄러를 사용하고 있기 때문에 다양한 스케줄러가 존재한다. 본 발명에서 네트워크가 대부분의 무선 네트워크에서 널리 사용되는 BET (Blind Equalized Throughput) 스케줄링 기술을 적용한다고 가정한다. BET에 따르면, 시간 t까지의 i번째 IoT 단말의 평균 처리량은 다음의 수학식 1과 같다.

여기서 r_i(t)는 eNB에 의해 서비스 되고 있는 i번째 IoT 기기의 현재 데이터 전송 속도이고, β는 가중치이다. 이때

는 i번째 IoT 기기에 요구되는 최소 처리량이라고 가정한다. 그러면 eNB는 다음의 수학식 2를 만족할 수 있도록 충분한 자원을 제공해야 한다.

여기서 N은 해당 eNB에 연결된 IoT 단말의 수이다. 이를 바탕으로 eNB에 연결되어 서비스를 받을 수 있는 IoT 기기의 최대수 a_j는 다음의 수학식 3에 의해 정의할 수 있다.

여기서

는 t 시점에 N개의 IoT 단말의 최소 처리량의 평균을 의미한다. 수학식 3을 통해서 우리는 a_j의 값을 알 수 있다. 즉, 다시 말해 j번째 eNB에서 서비스를 제공할 수 있는 최대 IoT 단말의 수를 알 수 있다.

j번째 eNB의 평균 가용 시간을 계산하기 위해 eNB를 FCFS (First-come-first-serve) 스케줄링을 사용하는 M/M/1/K/FCFS 큐 시스템으로 가정한다. eNB에 첨부된 새로운 IoT 단말의 수는 평균 도착률 λ(mean arrival rate)을 가진 포아송 분포를 따른다. IoT 단말이 네트워크를 떠나기 전에 eNB를 통해 서비스를 사용하는 기간은 평균 서비스율 μ(mean service rate)로 표시할 수 있다. 이때 모델이 무기억 속성(Memoryless Property)을 가지기 때문에, j번째 eNB에서 t 시점에 서비스 가능한 IoT 단말의 수는 a_j - N의 값을 갖는다.

Basic Queuing Theory에 따르면 eNB에서 IoT 단말의 수는 Birth-Death Process이다. 따라서 eNB가 N개의 IoT 단말에 서비스를 제공할 확률 P_aj _-N은 다음의 수학식 4로 표현할 수 있다.

여기서 eBN에 의해 서비스를 제공 받고 있는 IoT 단말의 평균 수는 다음의 수학식 5로 표현할 수 있다.

그러므로, t 시점의 j번째 eNB의 평균 가용 시간은 다음의 수학식 6과 같다.

여기서 t 시점의 j번째 eNB의 평균 가용 시간은 ρ가 1보다 크거나 같은 경우에는 ∞로 수렴하게 된다.

지금까지의 수식을 통해 우리는 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다.

수학식 7에서 볼 수 있듯이, t 시점의 j번째 eNB의 평균 가용 시간을 reNB가 될 수 있는 eNB 사이의 값을 비교한다. 그 결과로 평균 가용성 시간의 값이 가장 큰 eNB를 iIT의 reNB로 결정한다. 이를 수학식으로 표현하면 다음과 같다. 여기서 M은 eNB의 총 수이다.

수학식 7을 통해 우리는 j번째 eNB의 평균 가용 시간은 평균 도착률 λ에 의해 결정되는 것을 알 수 있다. IoT 단말의 도착은 포아송 분포를 따른다 하더라도 새로운 IoT 단말의 도착 확률은 각 eNB의 서비스 영역의 백분율에 비례한다. 이는 PeNB의 서비스 영역과 ICI 영역이 MeNB 커버리지 위에서 겹치기 때문이다.

즉, i번째 새로운 IoT 단말이 네트워크에 추가될 때, 해당 i번째 새로운 IoT 단말이 1) j번째 eNB의 서비스 영역에 위치하거나, 2) j번째 eNB에 연결된 D2D 통신을 통해 릴레이 되는 경우에는 해당 IoT 단말은 j번째 eNB를 통해서 서비스를 제공받는다.

여기서 j번째 eNB의 서비스 영역의 백분율을 s_j로 표시한다. s_j 값을 계산하기 위해 IoT 단말의 고도 지도(Altitude Map)와 신호 대 간섭 + 잡음비(SINR, Signal to Interference plus Noise Ratio)를 고려하여 다음과 같이 정의한다.

S_M	새로운 IoT 단말이 MeNB에 의해 서비스를 제공 받을 확률, 즉 IoT가 MeNB로부터 최상의 SINR을 수신하고 ICI 레벨이 정의된 임계값보다 낮을 확률.
S_rITM	새로운 IoT 단말이 rIT를 거친 릴레이 연결을 통해 MeNB에 의해 서비스를 제공 받을 확률, 즉 ICI 레벨이 정의된 임계값보다 높고 IoT 단말이MeNB에 대한 릴레이 연결을 성공적으로 개시할 확률.
S_Pj	새로운 IoT 단말이 j번째 PeNB에 의해 서비스를 제공 받을 확률, 즉 IoT 단말이 j번째 PeNB로부터 최상의 SINR을 수신하고 ICI 레벨이 정의된 임계값보다 낮을 확률.
S_rITPj	새로운 IoT 단말이 rIT를 거친 릴레이 연결을 통해 j번째 PeNB에 의해 서비스를 제공 받을 확률, 즉 ICI 레벨이 정의된 임계값보다 높고 IoT 단말이 j번째 PeNB로의 릴레이 연결을 성공적으로 개시할 확률.
S_Zj	새로운 IoT 단말이 MeNB와 j번째 PeNB 사이의 셀간 간섭 영역에 위치하고 ICI 레벨이 정의된 임계 값보다 높거나 수신된 SINR이 표준 수신 감도보다 낮을 확률.

앞서 설명한 것처럼 1) j번째 eNB의 서비스 영역에 위치하거나, 2) j번째 eNB에 연결된 D2D 통신을 통해 릴레이 되는 경우의 조건에 의해, MeNB에 의한 s₀ 확률과 j번째 PeBM에 의한 확률 s_j은 다음의 수학식 9로 표현할 수 있다.

eNB에서의 전송 전력과 eNB에서 수신한 IoT 단말까지의 거리 사이의 관계는 경로 손실 모델(Path Loss Model)을 사용하여 설명할 수 있다. 요즘에는 3GPP, Ericsson, Okumura-Hata, COST-Hata, Erceg, Walf sh, ECC-33 등의 경로 손실 모델을 이용할 수 있다. 이러한 경로 손실 모델을 이용하면 커버리지 맵을 계획하기 위한 무선 셀룰러 전송의 동작을 예측할 수 있다.

eNB의 서비스 영역을 추정하기 위해서, 수신된 IoT 단말의 위치 특성을 COST-Hata 모델을 통해서 파악한다. Urban Areas에 대한 COST-Hata 경로 손실 모델은 다음과 같이 표현할 수 있다.

여기서 eNB의 송신 전력과 IoT 단말의 수신 전력을 각각 P_T (단위: dBm) 및 P_R (단위: dBm)로 표시하면 우리는 다음의 수학식을 얻을 수 있다.

즉 eNB에서의 송신 전력 P_T에서 경로 손실 P_L을 차감하면 IoT 단말의 수신 전력 P_R을 얻을 수 있다. 여기서 송신 주파수, eNB 타워의 높이, eNB의 송신 전력 및 IoT 단말의 수신기 감도는 일정한 것으로 가정한다. 수학식 10과 수학식 11에서 IoT 단말이 eNB로부터 전송 신호를 수신할 수 있는 최대 거리는 h_UE의 지수 함수를 따른다.

즉, 네트워크 영역의 지형으로 인해 IoT 단말의 위치에 따라 달라질 수 있다. 여기서 우리는 해당 지역의 고도 지도(즉, 평균 해수면 위의 높이, AMSL Height)는 사전에 알고 있다고 가정한다. 주어진 척도 내에서 고도 지도를을 점 행렬로 래스터화(rasterize) 하면, 해당 위치의 평균 해수면 높이(AMSL Height) 값을 나타낼 수 있다. 도 5는 이러한 고도 점 행렬의 일 예이다. 도 5를 참고하면 8x10 단위 영역안에 고도 점 행렬이 표시되어 있다.

H가 네트워크가 위치한 고도 지도의 행렬이라고 하면, 다음의 수학식으로 표현할 수 있다.

여기서 x_ij는 (i, j) 위치에서의 평균 해수면 높이이다. 그러면 네트워크 영역에서 IoT 단말이 위치한 평균 해수면 높이는 다음과 같이 표현할 수 있다.

여기서 J_mn은 단위 행렬이고, 1.0은 IoT 단말의 주어진 높이를 m단위로 표시한 것이다. MeNB 및 j번째 PeNB의 평균 해수면 높이를 각각 x_M 및 x_Pj로 표현하기로 한다. 그러면 MeNB와 j번째 PeNB의 평균 해수면 높이에 대응되는 IoT 단말의 상대 높이는 다음과 같이 표현할 수 있다.

수학식 10으로부터, IoT 단말의 MeNB와 PeNB의 수신 전력은 다음과 같이 표현할 수 있다.

그리고 iIT 단말이 D2D 연결을 통해 수신한 전력은 다음과 같이 표현할 수 있다.

이제, 1) j번째 eNB의 서비스 영역에 위치하거나, 2) j번째 eNB에 연결된 D2D 통신을 통해 릴레이 되는 경우의 조건에 따라 MeNB, PeNBs 및 rIT와 연결할 수 있는 (또는 할 수 없는) 위치를 계산하려면 다음과 같은 4 개의 조건부 함수 x_ij(1), x_ij(2), x_ij(3), x_ij(4)를 정의할 수 있다. 여기서 γ는 IoT 단말의 표준 수신 감도이고, ε는 IoT 단말의 수신 신호의 SINR 임계치이다.

그러면 다음 IoT 단말이 MeNB, PeNB 및 rIT (각각 V_M, V_Pk, V_irT로 표시됨)와 연결될 수 있는 위치의 수는 다음과 같다.

여기서 IoT 단말이 MeNB와 k번째 PeNB 사이의 ICI 영역에 있지만 임의의 eNB와의 중계 연결을 설정할 수 없는 위치의 수는 다음과 같이 표현할 수 있다.

그러므로 S_M, S_Pj, S_Zj, S_rITM, S_rITPj는 다음의 수학식과 같이 정리할 수 있다.

여기서 도 6은 주어진 고도 지도에 근거하여 수학식 20에 의해 계산된 서비스 예측 지도의 예이다. 도 6을 참고하면 300 x 300 크기의 영역에 MeNB로부터 상태가 양호한 신호를 수신할 수 있는 지역은 하늘색으로, PeNB로부터 상태가 양호한 신호를 수신할 수 있는 지역은 초록색으로 표시되어 있다. 그리고 MeNB와 PeNB의 셀간 간섭 영역은 고리 형태로 가각 주황색과 노란색으로 표시되어 있다. 그 외에 신호를 수신할 수 없는 지역은 하얀색으로 표시되어 있다.

수학식 9의 확률 s₀, s_j는 S_M, S_Pj, S_Zj, S_rITM, S_rITPj의 수학식 20에 의해 갱신될 수 있다. 즉 최종적으로 우리는 수학식 7을 다음과 같이 다시 표시할 수 있다.

이상으로 수학식 1 내지 수학식 21을 통해서 본 발명의 reNB와 rIT를 결정하기 위한 RAmax 함수에 대해서 살펴보았다. MeNB의 커버리지와 PeNB의 커버리지의 고도 지도를 사전에 알고 있는 상황에서, MeNB와 PeNB로부터 거리에 따른 송신 전력의 손실 및 셀간 간섭 영역을 고려하여, 새로운 IoT 단말을 서비스 하기 위한 최적의 eNB 또는 rIT를 결정할 수 있다.

도 7 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀간 간섭 회피 방법의 성능을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.

성능을 테스트하기 위한 환경으로 1개의 MeNB, 5개의 PeNB, 600개의 IoT 단말로 구성된 5세대 이기종 네트워크를 가정한다. 그리고 시뮬레이션 파라미터는 다음과 같이 정하였다.

Parameter	Value
Network layout	1 MeNBs and 5 PeNBs
Deployment scenario	co-channel HetNets
Cumulative IoT	600 devices
Mean arrive rate (λ)	1.2 IoT/s
Mean service rate (μ)	0.5 IoT/s
Transmit power of MeNB	36 dBm
Transmit power of PeNB	24 dBm
Carrier frequency	2000 MHz
Bandwidth	1.4 MHz for eMTC
Transmit power of IoT	21 dBm
Receiver sensitivity (γ)	-107.5 dBm
Path loss model	COST-Hata
Landforms map	Urban area

성능 테스트를 위해 3000×3000m²의 크기를 가진 지도상에서 네트워크를 시뮬레이션 했으며, 각 행렬 요소는 10x10m² 단위 면적으로 구성되어 있다. 즉 300x300의 행렬로 표현할 수 있다. eNB 타워의 높이는 평균 해수면 높이를 제외한 35m로 설정한다. 주어진 지형 지도는 300x300 단위 면적의 점 행렬로 래스터화 할 수 있다.

IoT 단말에서 보장해야 하는 최소 처리량은 최소 100kbps로 가정한다. 제안된 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 CA 알고리즘, ABS 기법, 제안된 알고리즘의 RAmax 함수와 같은 세 가지 알고리즘에 대해 각 eNB와 전체 네트워크의 처리량을 비교했다. 또한 제안된 알고리즘의 효용성을 평가하기 위해 네트워크가 동시에 서비스 할 수 있는 IoT 단말의 수와 셀간 간섭 영역의 각 IoT에 할당된 자원 블록의 수를 평가 척도로 고려한다.

도 7는 네트워크에서 서비스를 동시에 제공할 수 있는 IoT 단말의 수를 도시하고 있다. 네트워크에 연결된 IoT 단말의 수가 작을 때는, 간섭을 받은 IoT 단말을 포함하여 약 200 개의 IoT 단말이 될 때까지, 모든 eNB가 여전히 충분하기 때문에 모든 IoT 단말이 BET 스케줄링을 기반으로 네트워크에 서비스를 제공한다.

그러나 새로운 IoT 단말이 네트워크에 계속해서 추가되면서 eNB의 용량은 최대 한계에 근접한다. 따라서 네트워크에 연결된 새로운 IoT 단말 중 일부는 사용 가능한 네트워크 리소스 부족으로 인해 삭제된다. 이때 본 발명의 RAmax, ABS 및 CA 기술을 사용하여 네트워크에서 동시에 서비스를 제공할 수 있는 최대 IoT 단말의 수는 각각 271, 258 및 226 이다. 결과적으로 제안된 알고리즘을 통해 ABS와 CA 기법을 적용할 때보다 네트워크에 동시에 서비스 할 수 있는 IoT 단말의 수가 각각 16.61%와 11.72%까지 증가한 것을 볼 수 있다. 이는 RAmax 알고리즘이 네트워크의 자원 가용성을 향상시킬 수 있음을 의미한다.

도 8과 9는 제안된 알고리즘과 다른 기법들을 적용하는 경우에, eNB와 전체 네트워크의 실시간 처리량을 도시하고 있다. 제안된 알고리즘은 IoT 단말을 D2D 링크를 통해 중계함으로써 셀간 간섭 회피와 더 높은 스펙트럼 사용 효율을 가진다. 이로 인해 총 처리량을 각각 종래의 ABS, CA 기법에 비해 34.94%와 14.67%까지 증가시켰다.

제안된 알고리즘은 종래 기술에 비해 D2D 디스커버리, 초기 D2D 링크 설정 및 제어 메시지와 같은 약간의 추가 오버 헤드를 생성하지만 총 네트워크 처리량은 CA 기법의 23.69Mbps와 ABS 기법의 27.88Mbps에 비해 3GPP Rel. 13 for eMTC를 따르는 1.4 MHz 대역폭 내에서 31.97Mbps로 상당히 증가된 것을 확인할 수 있다.

도 10은 ICI 영역에 있는 각 iIT에 할당된 리소스 블록 수를 나타낸다. 높은 네트워크 처리량을 얻는 것 외에도 RAmax에 기반하여 iIT에 할당된 평균 리소스 블록 수는 ABS 및 CA 기술보다 낮다. 이는 제안된 알고리즘을 사용하지 않는 경우에는 네트워크가 낮은 채널 품질의 iIT를 보완하기 위해 더 많은 리소스 블록을 할당하기 때문이다.

그러나 제안된 알고리즘에서는 iIT는 양질의 채널을 가진 이웃 IT를 통해 D2D 링크를 통해 통신을 중계한다. 그러므로, iIT의 요구 사항을 만족시키기 위해 네트워크가 할당해야 하는 자원 블록의 수는 rIT의 더 나은 채널 품질을 이용함으로써 상대적으로 감소된다.

시뮬레이션 결과 iIT에 할당된 자원 블록의 평균 수가 CA 기법의 경우 5.40 RB / UE이고, ABS 기법의 경우 2.87 RB / UE이나 본 발명에서 제안하는 알고리즘에서는 1.47 RB / UE로 감소한 것을 볼 수 있다. 도 11 내지 도 12에서 볼 수 있듯이 낮은 리소스 블록 수는 낮은 전송 전력 소모와 높은 처리량을 나타낸다.

D2D 연결이 IEEE 802.11ac 기술의 비면허 대역을 사용한다고 가정할 때, iIT가 데이터를 전송하기 위해 소비하는 전송 시간 간격(T_TI) 당 총 전송 전력은 종래의 CA 기법이나 ABS 기법에 비해 본 발명에서 제안하는 RAmax 기법이 훨씬 낮다. 본 발명에서 제안하는 방법을 이용하면, 에너지 소비는 iIT와 rIT 사이의 양방향 D2D 링크의 전송 전력과 reNB에 대한 rIT 업 링크의 전송 전력의 합이다.

그 결과는 제안된 알고리즘을 이용하면 CA 기법에 비해 ICI 영역에 위치한 IT의 전송 전력을 약 38% 감소 시킬 수 있다. 결과적으로, 간섭 회피 능력으로 인해, 제안된 알고리즘 내의 ICI 영역에 위치한 IoT 단말은 더 높은 코드율을 얻을 수 있다. 3GPP에 의해 표준화 된 코드율는 각 IoT 단말에 대한 변조 및 코딩 방식 (즉, 채널 품질) 및 할당 된 리소스 블록의 수에 의존한다.

코드율은 1ms 전송 블록에서 얼마나 효과적으로 데이터를 전송할 수 있는지로 정의할 수 있다. 그 수치 결과는 도 12에 도시되어 있다. 비록 코드율의 향상이 iIT간에 많이 다르지만, 제안된 알고리즘을 적용할 때 일반적으로 더 크게 증가하는 것을 볼 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

MeNB가, 5세대 이기종 네트워크 내의 셀간 간섭 영역에 위치한 제1 IoT 단말로부터 CQI(Channel Quality Indicator)를 수신하는 단계;
상기 MeNB가, 상기 CQI가 기설정된 임계값보다 작은 경우, 이웃 IoT 단말을 디스커버리 하기 위한 제어 신호를 상기 제1 IoT 단말에 송신하는 단계;
상기 MeNB가, 상기 이웃 IoT 단말로부터 상기 제1 IoT 단말이 송신한 디스커버리 신호를 측정한 결과를 수신하고, 상기 결과에 기초하여 상기 이웃 IoT 단말 중에서 상기 제1 IoT 단말과 D2D 링크를 생성할 relay IoT 단말을 선정하는 단계를 포함하는,
5세대 이기종 네트워크에서 셀간 간섭 회피 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 IoT 단말이, 상기 제어 신호를 수신한 후 3GPP ProSe 표준에 따라 디스커버리 신호를 주변의 IoT 단말에 송신하는 단계를 더 포함하는,
5세대 이기종 네트워크에서 셀간 간섭 회피 방법.
제2항에 있어서,
상기 주변의 IoT 단말이, 상기 디스커버리 신호를 수신한 후 수신 전력(received power) 또는 신호 대 간섭 및 잡음 비율(SINR) 중에서 하나 이상을 상기 결과로 상기 MeNB에 송신하는 단계를 더 포함하는,
5세대 이기종 네트워크에서 셀간 간섭 회피 방법.
제1항에 있어서,
상기 이웃 IoT 단말 중에서 상기 제1 IoT 단말과 D2D 링크를 생성할 relay IoT 단말을 선정하는 단계는,
상기 이웃 IoT 단말과 연결된 eNB 중에서 상기 제1 IoT 단말과 D2D 링크를 통해 연결될 relay eNB를 선정하는 단계를 더 포함하는,
5세대 이기종 네트워크에서 셀간 간섭 회피 방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 IoT 단말과 D2D 링크를 통해 연결될 relay eNB를 선정하는 단계는,
COST-Hata 경로 손실 모델을 이용하여, 상기 5세대 이기종 네트워크 내의 위치 별로 상기 5세대 이기종 네트워크에 속한 각 eNB에 의한 수신 전력을 모델링하는 단계를 포함하는,
5세대 이기종 네트워크에서 셀간 간섭 회피 방법.
제5항에 있어서,
상기 5세대 이기종 네트워크에 속한 각 eNB에 의한 수신 전력을 모델링하는 단계는,
다음의 수학식

에 의해 상기 위치 별로 각 eNB에 의한 수신 전력을 연산하는 단계를 포함하되,
P_R는 해당 위치에서의 수신 전력이고,
P_T는 각 eNB의 송신 전력이고,
P_L은 각 eNB에서 상기 위치에 도달하는 동안 손실된 전력인,
5세대 이기종 네트워크에서 셀간 간섭 회피 방법.
제6항에 있어서,
상기 위치 별로 각 eNB에 의한 수신 전력을 연산하는 단계는,
사전에 알고 있는 상기 위치 별 평균 해수면 높이에 기초하여 상기 손실된 전력을 연산하는 단계를 포함하는,
5세대 이기종 네트워크에서 셀간 간섭 회피 방법.
제5항에 있어서,
상기 5세대 이기종 네트워크에 속한 각 eNB에 의한 수신 전력을 모델링하는 단계는,
상기 제1 IoT 단말의 위치에서 상기 수신 전력이 가장 큰 eNB를 상기 relay eNB로 선정하는 단계를 포함하는,
5세대 이기종 네트워크에서 셀간 간섭 회피 방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 IoT 단말과 D2D 링크를 통해 연결될 relay eNB를 선정하는 단계는,
상기 이웃 IoT 단말 중에서 상기 relay eNB에 연결된 IoT 단말만을 상기 relay IoT 단말로 선정될 수 있는 후보군으로 필터링 하는 단계를 포함하는,
5세대 이기종 네트워크에서 셀간 간섭 회피 방법.
제9항에 있어서,
상기 relay IoT 단말로 선정될 수 있는 후보군으로 필터링 하는 단계는,
상기 후보군에 속한 각 IoT 단말 중에서 CQI가 가장 높은 단말을 상기 relay IoT 단말로 선정하는 단계를 포함하는,
5세대 이기종 네트워크에서 셀간 간섭 회피 방법.
셀간 간섭 영역에 위치한 제1 IoT 단말로부터 CQI(Channel Quality Indicator)를 수신하는 CQI 수신부;
상기 CQI가 기설정된 임계값보다 작은 경우, 이웃 IoT 단말을 디스커버리 하기 위한 제어 신호를 상기 제1 IoT 단말에 송신하는 제어 신호 송신부;
상기 이웃 IoT 단말로부터 상기 제1 IoT 단말이 송신한 디스커버리 신호를 측정한 결과를 수신하고, 상기 이웃 IoT 단말 중에서 상기 제1 IoT 단말과 D2D 링크를 생성할 relay IoT 단말을 선정하는 rIT 선정부를 포함하는,
5세대 이기종 네트워크에서 셀간 간섭 회피 장치.