KR20210097546A - A method for determining communication mode and transmission power of a terminal and an apparatus for the method - Google Patents

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KR20210097546A KR1020200011374A KR20200011374A KR20210097546A KR 20210097546 A KR20210097546 A KR 20210097546A KR 1020200011374 A KR1020200011374 A KR 1020200011374A KR 20200011374 A KR20200011374 A KR 20200011374A KR 20210097546 A KR20210097546 A KR 20210097546A
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Abstract

Provided are a method for determining a communication mode and transmission power of a terminal in a next-generation communication network and an apparatus for the same. The method for determining the communication mode and the transmission power of the terminal in the next-generation communication network comprises: a step of determining a first communication method based on an SINR received by the terminal at a specific time in the next-generation communication network including a central processing unit; a step of reporting the SINR received by the terminal at the specific time to the central processing unit; a step of receiving a second communication method determined based on an average SINR reported from each of terminals at the specific time and the resources which can be allocated by the central processing unit at the specific time; and a step of determining the communication mode and the transmission power of the terminal after the specific time based on the first communication method and the second communication method. The communication mode of the terminal includes a cellular communication mode and a device to device (D2D) communication mode. The present invention aims to provide a method for determining a communication mode and a transmission power of a terminal in a next-generation communication network and an apparatus for the same, which are able to increase the energy efficiency in a system.

Description

차세대 통신 네트워크에서 단말의 통신 모드 및 전송 전력 결정 방법 및 이를 위한 장치{A METHOD FOR DETERMINING COMMUNICATION MODE AND TRANSMISSION POWER OF A TERMINAL AND AN APPARATUS FOR THE METHOD}A method for determining a communication mode and transmission power of a terminal in a next-generation communication network, and an apparatus therefor

본 발명은 차세대 통신 네트워크에서 단말의 통신 모드 및 전송 전력 결정 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for determining a communication mode and transmission power of a terminal in a next-generation communication network.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.Efforts are being made to develop an improved 5G communication system or pre-5G communication system in order to meet the increasing demand for wireless data traffic after commercialization of the 4G communication system. For this reason, the 5G communication system or the pre-5G communication system is called a system after the 4G network (Beyond 4G Network) communication system or after the LTE system (Post LTE). In order to achieve a high data rate, the 5G communication system is being considered for implementation in a very high frequency (mmWave) band (eg, such as a 60 gigabyte (60 GHz) band). In order to mitigate the path loss of radio waves and increase the propagation distance of radio waves in the very high frequency band, in the 5G communication system, beamforming, massive MIMO, and Full Dimensional MIMO (FD-MIMO) are used. ), array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna technologies are being discussed. In addition, for network improvement of the system, in the 5G communication system, an evolved small cell, an advanced small cell, a cloud radio access network (cloud RAN), and an ultra-dense network (ultra-dense network) , Device to Device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation Technology development is underway. In addition, in the 5G system, FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) and SWSC (Sliding Window Superposition Coding), which are advanced coding modulation (ACM) methods, and FBMC (Filter Bank Multi Carrier), which are advanced access technologies, NOMA (non orthogonal multiple access), and sparse code multiple access (SCMA) are being developed.

한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.On the other hand, the Internet is evolving from a human-centered connection network where humans create and consume information to an Internet of Things (IoT) network that exchanges and processes information between distributed components such as objects. Internet of Everything (IoE) technology, which combines big data processing technology through connection with cloud servers, etc. with IoT technology, is also emerging. In order to implement IoT, technology elements such as sensing technology, wired and wireless communication and network infrastructure, service interface technology, and security technology are required. , M2M), and MTC (Machine Type Communication) are being studied. In the IoT environment, an intelligent IT (Internet Technology) service that collects and analyzes data generated from connected objects and creates new values in human life can be provided. IoT is a field of smart home, smart building, smart city, smart car or connected car, smart grid, health care, smart home appliance, advanced medical service, etc. can be applied to

이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.Accordingly, various attempts are being made to apply the 5G communication system to the IoT network. For example, in technologies such as sensor network, machine to machine (M2M), and MTC (Machine Type Communication), 5G communication technology is implemented by techniques such as beam forming, MIMO, and array antenna. there will be The application of a cloud radio access network (cloud RAN) as the big data processing technology described above is an example of the convergence of 5G technology and IoT technology.

한편, 모바일 데이터 트래픽이 증가하게 되면서 데이터 속도 제공에 대한 이슈가 주목 받고 있다. 빠른 데이터 서비스 제공과 시스템 스펙트럼 효율 증대를 위하여, 기지국이 밀집하게 배치되었으며 단말 간 직접 통신(Device-to-device, D2D)이 연구되었다. 단말간 직접통신은 근처의 단말과 기지국을 통하지 않고 직접 단말끼리 통신하는 기법이다. D2D 통신은 상대적으로 가까운 거리의 단말과 직접 통신한다는 점에서 시스템의 부하를 줄이고 단말의 배터리 에너지를 절약할 수 있다. 또한 D2D 통신은 자원을 재활용함으로써, 스펙트럼 효율이 증대될 수 있다. 하지만 D2D 통신은 낮은 통신 파워로 통신한다는 점, 그리고 셀룰러 자원을 재사용한다는 점에서 간섭에 매우 취약하다.Meanwhile, as mobile data traffic increases, the issue of data speed provision is drawing attention. In order to provide fast data service and increase system spectrum efficiency, base stations were densely deployed, and device-to-device (D2D) communication was studied. Direct communication between terminals is a technique for communicating directly between terminals without going through a nearby terminal and a base station. Since D2D communication directly communicates with a terminal in a relatively short distance, it is possible to reduce the load on the system and save battery energy of the terminal. Also, in D2D communication, spectrum efficiency can be increased by recycling resources. However, D2D communication is very vulnerable to interference in that it communicates with low communication power and reuses cellular resources.

밀집하게 배치된 기지국은 시스템 에너지 소비 문제와 심각한 간섭 문제를 일으킬 수 있다. 에너지 소비 문제를 해결하기 위해, 기존의 기지국 구조를 신호처리부(base band unit, BBU)와 신호 송수신부(radio remote head, RRH)로 분리한 네트워크 구조가 연구되었다. 상기 네트워크 구조에서는 신호처리부가 중앙에 집중되어 신호처리부 pool을 형성하고 송수신부는 셀에 배치하여 에너지 소비를 줄일 수 있다. 하지만 여전히 셀 내에서 간섭 문제가 존재할 수 있다. Densely deployed base stations can cause system energy consumption problems and serious interference problems. In order to solve the energy consumption problem, a network structure in which the existing base station structure is divided into a base band unit (BBU) and a radio remote head (RRH) has been studied. In the network structure, the signal processing unit is centralized to form a signal processing unit pool, and the transceiver unit is arranged in a cell to reduce energy consumption. However, there may still be interference problems within the cell.

이를 해결하기 위하여, D2D 통신과 다양한 기법들을 결합한 연구가 연구 되고 있다. D2D 통신에서 모드 선택기법은 간섭 문제를 해결할 수 있는 기법 중 하나이다. 모드 선택 기법은 셀룰러 모드, D2D 모드 또는 휴면 모드 중에서 통신 모드를 선택하는 기법이다. 모드 선택 기법은 채널 상태에 따라 통신 모드를 선택함으로써 QoS를 보장할 수 있게 될 뿐만 아니라 시스템 용량을 증대 할 수 있다.In order to solve this problem, research combining D2D communication and various techniques is being studied. In D2D communication, the mode selection technique is one of the techniques that can solve the interference problem. The mode selection technique is a technique for selecting a communication mode from among a cellular mode, a D2D mode, or a sleep mode. The mode selection technique can not only guarantee QoS but also increase system capacity by selecting a communication mode according to channel conditions.

간섭 문제를 해결할 수 있는 다른 기법은 전력 제어 기법이다. 전력 제어 기법은 D2D 단말의 송신 전력을 조절함으로써 간섭을 관리 할 수 있는 기법이다. 전력 제어 기법은 낮은 간섭 환경에서는 통신 전력을 감소시킴으로써 단말 에너지 효율을 증가시키고 높은 간섭 상황에서는 통신 전력을 증가시킴으로써 QoS를 보장 할 수 있게 된다.Another technique that can solve the interference problem is the power control technique. The power control technique is a technique that can manage interference by adjusting the transmission power of the D2D terminal. The power control technique increases the terminal energy efficiency by reducing communication power in a low interference environment and increases the communication power in a high interference situation to ensure QoS.

따라서 본 발명에서는 기지국이 밀집된 네트워크 환경에서, 시스템의 에너지 효율을 증대시키고 D2D 통신의 간섭 문제를 해결할 수 있는 단말 통신 모드 결정 기법과 D2D 단말의 통신 전력 제어 기법을 제안하고자 한다.Accordingly, the present invention intends to propose a method for determining a terminal communication mode and a method for controlling communication power of a D2D terminal, which can increase the energy efficiency of a system and solve the interference problem of D2D communication in a network environment in which base stations are dense.

본 발명은 중앙처리부를 포함하는 차세대 통신 네트워크에서 특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR에 기반하여 제1 통신 방법을 결정하는 단계, 상기 중앙처리부로 상기 특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR을 보고하는 단계, 상기 특정 시간에서 각 단말들로부터 보고 받은 평균 SINR 및 상기 특정 시간에서 상기 중앙처리부가 할당 가능한 자원에 기반하여 결정된 제2 통신 방법을 상기 중앙처리부로부터 수신하는 단계 및 상기 제1 통신 방법과 상기 제2 통신 방법에 기반하여 특정 시간 이후 상기 단말의 통신 모드와 상기 단말의 전송 전력을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 단말의 통신 모드는 셀룰러 통신 모드와 D2D(device to device) 통신 모드를 포함하는 단말의 통신 방법을 제공한다.The present invention provides the steps of determining a first communication method based on the SINR received by the terminal at a specific time in a next-generation communication network including a central processing unit, and reporting the SINR received by the terminal at the specific time to the central processing unit. Step, receiving from the central processing unit a second communication method determined based on the average SINR reported from each terminal at the specific time and the resources that the central processing unit can allocate at the specific time, and the first communication method and the Determining the communication mode of the terminal and the transmission power of the terminal after a specific time based on a second communication method, wherein the communication mode of the terminal includes a cellular communication mode and a device to device (D2D) communication mode A communication method of a terminal is provided.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 통신 방법은 상태(state) 요소, 행동(action) 요소 및 보상(reward) 요소를 포함하는 기계적 학습을 통해 결정되고, 상기 상태 요소는 상기 특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR(signal to interference plus noise ratio)에 기반하여 결정되며, 상기 행동 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 통신 모드와 단말의 통신 전력에 기반하여 결정되고, 상기 보상 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 에너지 효율에 기반하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, the first communication method is determined through machine learning including a state element, an action element, and a reward element, and the state element is determined by the terminal at the specific time. It is determined based on a received signal to interference plus noise ratio (SINR), and the behavior factor is determined based on the communication mode of the terminal and the communication power of the terminal at the specific time, and the compensation factor is the terminal's at the specific time. It may be determined based on energy efficiency.

일 실시예에 따르면, 상기 단말이 수신하는 SINR이 타겟 SINR보다 크면 상기 상태 요소는 1로 결정되고, 상기 단말이 수신하는 SINR이 타겟 SINR보다 작으면 상기 상태 요소는 0으로 결정될 수 있다.According to an embodiment, if the SINR received by the terminal is greater than the target SINR, the state element may be determined to be 1, and if the SINR received by the terminal is less than the target SINR, the state element may be determined to be 0.

일 실시예에 따르면, 상기 타겟 SINR은 아래 수학식 1에 기반하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, the target SINR may be determined based on Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
: 시간 T+1에서 타겟 SINR,
Figure pat00003
: 가중치,
Figure pat00004
: 단말이 수신하는 SINR값 중 최대값,
Figure pat00005
: 시간 T에서 단말의 아웃티지 확률,
Figure pat00006
: 단말이 수신하는 SINR값 중 중앙값,
Figure pat00007
: 최소 아웃티지 확률 조건,
Figure pat00008
: 최소 SINR 조건
Figure pat00002
: target SINR at time T+1,
Figure pat00003
: weight,
Figure pat00004
: the maximum value among the SINR values received by the terminal,
Figure pat00005
: Outage probability of the terminal at time T,
Figure pat00006
: the median of the SINR values received by the terminal,
Figure pat00007
: Minimum outage probability condition,
Figure pat00008
: Minimum SINR condition

일 실시예에 따르면, 상기 보상 요소는 아래 수학식 2에 기반하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, the compensation factor may be determined based on Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00009
Figure pat00009

Figure pat00010
: 보상 요소,
Figure pat00011
: 단말의 에너지 효율,
Figure pat00012
: 단말이 수신하는 SINR,
Figure pat00013
: 단말 최대 통신 전력,
Figure pat00014
: 단말 통신 전력
Figure pat00010
: a reward element,
Figure pat00011
: energy efficiency of the terminal,
Figure pat00012
: SINR received by the terminal,
Figure pat00013
: terminal maximum communication power,
Figure pat00014
: terminal communication power

일 실시예에 따르면, 상기 제2 통신 방법은 상태(state) 요소, 행동(action) 요소 및 보상(reward) 요소를 포함하는 기계적 학습을 통해 결정되고, 상기 상태 요소는 상기 특정 시간에서 상기 중앙처리부의 커버리지에 포함된 적어도 하나의 단말이 수신하는 평균 SINR과 상기 특정시간에서 상기 중앙처리부가 할당 가능한 자원에 기반하여 결정되며, 상기 행동 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 통신 모드와 단말의 통신 전력에 기반하여 결정되고, 상기 보상 요소는 상기 특정 시간에서 통신 네트워크의 에너지 효율에 기반하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, the second communication method is determined through machine learning including a state element, an action element, and a reward element, and the state element is determined by the central processing unit at the specific time. It is determined based on the average SINR received by at least one terminal included in the coverage of , and the resource allocable by the central processing unit at the specific time, and the action factor depends on the communication mode of the terminal and the communication power of the terminal at the specific time. based on the determination, and the compensation factor may be determined based on the energy efficiency of the communication network at the specific time.

본 발명은 중앙처리부를 포함하는 차세대 통신 네트워크를 구성하고 상기 중앙처리부와 신호를 송수신하는 송수신부 및 상기 송수신부와 전기적으로 연결되고, 특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR에 기반하여 제1 통신 방법을 결정하며, 상기 송수신부를 통해 상기 중앙처리부로 상기 특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR을 보고하며, 상기 특정 시간에서 각 단말들로부터 보고 받은 평균 SINR 및 상기 특정 시간에서 상기 중앙처리부가 할당 가능한 자원에 기반하여 결정된 제2 통신 방법을 상기 송수신부를 통해 상기 중앙처리부로부터 수신하고, 상기 제1 통신 방법과 상기 제2 통신 방법에 기반하여 특정 시간 이후 상기 단말의 통신 모드와 상기 단말의 전송 전력을 결정하는 제어부를 포함하는 단말을 제공한다.The present invention configures a next-generation communication network including a central processing unit, a transceiver for transmitting and receiving signals with the central processing unit, and a first communication method based on the SINR electrically connected to the transceiver and received by the terminal at a specific time is determined, and reports the SINR received by the terminal at the specific time to the central processing unit through the transceiver, and the average SINR reported from each terminal at the specific time and the resource allocable by the central processing unit at the specific time Receives a second communication method determined on the basis of from the central processing unit through the transceiver, and determines the communication mode of the terminal and the transmission power of the terminal after a specific time based on the first communication method and the second communication method It provides a terminal including a control unit.

일 실시예에 따르면, 상기 단말의 통신 모드는 셀룰러 통신 모드와 D2D(device to device) 통신 모드를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the communication mode of the terminal may include a cellular communication mode and a device to device (D2D) communication mode.

일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1 통신 방법을 상태(state) 요소, 행동(action) 요소 및 보상(reward) 요소를 포함하는 기계적 학습을 통해 결정하고, 상기 상태 요소는 상기 특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR(signal to interference plus noise ratio)에 기반하여 결정되며, 상기 행동 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 통신 모드와 단말의 통신 전력에 기반하여 결정되고, 상기 보상 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 에너지 효율에 기반하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, the control unit determines the first communication method through machine learning including a state element, an action element, and a reward element, and the state element is determined at the specific time. It is determined based on a signal to interference plus noise ratio (SINR) received by the terminal, the behavior factor is determined based on the communication mode of the terminal and the communication power of the terminal at the specific time, and the compensation factor is the specific time may be determined based on the energy efficiency of the terminal.

일 실시예에 따르면, 상기 단말이 수신하는 SINR이 타겟 SINR보다 크면 상기 상태 요소는 1로 결정되고, 상기 단말이 수신하는 SINR이 타겟 SINR보다 작으면 상기 상태 요소는 0으로 결정될 수 있다.According to an embodiment, if the SINR received by the terminal is greater than the target SINR, the state element may be determined to be 1, and if the SINR received by the terminal is less than the target SINR, the state element may be determined to be 0.

일 실시예에 따르면, 상기 타겟 SINR은 아래 수학식 3에 기반하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, the target SINR may be determined based on Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00015
Figure pat00015

Figure pat00016
: 시간 T+1에서 타겟 SINR,
Figure pat00017
: 가중치,
Figure pat00018
: 단말이 수신하는 SINR값 중 최대값,
Figure pat00019
: 시간 T에서 단말의 아웃티지 확률,
Figure pat00020
: 단말이 수신하는 SINR값 중 중앙값,
Figure pat00021
: 최소 아웃티지 확률 조건,
Figure pat00022
: 최소 SINR 조건
Figure pat00016
: target SINR at time T+1,
Figure pat00017
: weight,
Figure pat00018
: the maximum value among the SINR values received by the terminal,
Figure pat00019
: Outage probability of the terminal at time T,
Figure pat00020
: the median of the SINR values received by the terminal,
Figure pat00021
: Minimum outage probability condition,
Figure pat00022
: Minimum SINR condition

일 실시예에 따르면, 상기 보상 요소는 아래 수학식 4에 기반하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, the compensation factor may be determined based on Equation 4 below.

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00023
Figure pat00023

Figure pat00024
: 보상 요소,
Figure pat00025
: 단말의 에너지 효율,
Figure pat00026
: 단말이 수신하는 SINR,
Figure pat00027
: 단말 최대 통신 전력,
Figure pat00028
: 단말 통신 전력
Figure pat00024
: a reward element,
Figure pat00025
: energy efficiency of the terminal,
Figure pat00026
: SINR received by the terminal,
Figure pat00027
: terminal maximum communication power,
Figure pat00028
: terminal communication power

일 실시예에 따르면, 상기 제2 통신 방법은 상태(state) 요소, 행동(action) 요소 및 보상(reward) 요소를 포함하는 기계적 학습을 통해 결정되고, 상기 상태 요소는 상기 특정 시간에서 상기 중앙처리부의 커버리지에 포함된 적어도 하나의 단말이 수신하는 평균 SINR과 상기 특정시간에서 상기 중앙처리부가 할당 가능한 자원에 기반하여 결정되며, 상기 행동 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 통신 모드와 단말의 통신 전력에 기반하여 결정되고, 상기 보상 요소는 상기 특정 시간에서 통신 네트워크의 에너지 효율에 기반하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, the second communication method is determined through machine learning including a state element, an action element, and a reward element, and the state element is determined by the central processing unit at the specific time. It is determined based on the average SINR received by at least one terminal included in the coverage of , and the resource allocable by the central processing unit at the specific time, and the action factor depends on the communication mode of the terminal and the communication power of the terminal at the specific time. based on the determination, and the compensation factor may be determined based on the energy efficiency of the communication network at the specific time.

본 발명에서 개시하고 있는 일 실시예에 따르면, 통신 시스템의 에너지 효율 및 단말의 에너지 효율이 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 통신 시스템 내에서 단말간 D2D 통신에 영향을 미치는 간섭이 감소할 수 있다.According to an embodiment disclosed in the present invention, energy efficiency of a communication system and energy efficiency of a terminal may be improved, and interference affecting D2D communication between terminals within a communication system may be reduced.

도 1은 본 발명에서 개시하고 있는 일 실시예에 따른 통신 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 통신 방법에 대한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말에 대한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 에너지 효율을 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 아웃티지 확률을 비교한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 에너지 효율을 비교한 그래프이다.1 is a diagram illustrating a communication network according to an embodiment disclosed in the present invention.
2 is a flowchart of a communication method of a terminal according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a terminal according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph comparing system energy efficiency according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph comparing outage probabilities according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph comparing terminal energy efficiency according to an embodiment of the present invention.

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.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements.

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.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

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.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle.

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.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

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, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에서 개시하고 있는 일 실시예에 따른 통신 네트워크를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a communication network according to an embodiment disclosed in the present invention.

일 실시예에 따르면, 통신 네트워크는 하나의 신호처리부(101, BBU(base band unit) ppol)와 복수개의 신호송신부(111, 112, 113, 114, 115, RRH(radio remote head))를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 중앙에 집중된 신호처리부는 복수개의 신호송신부를 통해 송신되는 신호의 변조 및 복조 프로세스를 수행할 수 있다.According to an embodiment, the communication network may include one signal processing unit 101 (base band unit (BBU) ppol) and a plurality of signal transmission units (111, 112, 113, 114, 115, RRH (radio remote head)). can According to various embodiments, the centralized signal processing unit may perform modulation and demodulation processes of signals transmitted through a plurality of signal transmission units.

일 실시예에 따르면, 각 신호송신부는 특정 영역의 커버리지를 가지며 특정 커버리지에 포함된 단말은 특정 커버리지에 대응하는 기지국과 셀룰러(cellular) 통신을 수행할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 복수개의 신호송신부는 신호송신부가 배치되는 위치에 따라 그룹화될 수 있다. 예를 들어, 근접한 제1 신호송신부(111), 제2 신호송신부(112), 제3 신호송신부(113)는 제1 신호송신부 그룹을 형성할 수 있으며, 근접한 제4 신호송신부(114), 제5 신호송신부(115), 제6 신호송신부(116)가 제2 신호송신부 그룹을 형성할 수 있다.According to an embodiment, each signal transmitter has coverage of a specific area, and a terminal included in the specific coverage may perform cellular communication with a base station corresponding to the specific coverage. According to various embodiments, a plurality of signal transmitters may be grouped according to a location where the signal transmitters are disposed. For example, the adjacent first signal transmitter 111 , the second signal transmitter 112 , and the third signal transmitter 113 may form a first signal transmitter group, and the adjacent fourth signal transmitter 114 , the second The fifth signal transmitter 115 and the sixth signal transmitter 116 may form a second signal transmitter group.

일 실시예에 따르면, 신호송신부 커버리지에 배치된 단말 중 일부는 D2D 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어 제3 신호송신부(113) 커버리지에 배치된 제1 단말(121)은 제5 신호송신부(115) 커버리지에 배치된 제2 단말(123)과 D2D 통신을 수행할 수 있다. 한편, 제1 단말(121)과 제2 단말(123)이 D2D 통신을 수행하는 경우, 제3 신호송신부(113) 또는 제5 신호송신부(115)에 의해 전송되는 업링크 신호에 의해 상기 D2D 통신이 간섭 받을 수 있다. According to an embodiment, some of the terminals disposed in the coverage of the signal transmitter may perform D2D communication. For example, the first terminal 121 disposed in the coverage of the third signal transmitter 113 may perform D2D communication with the second terminal 123 disposed in the coverage of the fifth signal transmitter 115 . Meanwhile, when the first terminal 121 and the second terminal 123 perform D2D communication, the D2D communication is performed by an uplink signal transmitted by the third signal transmitter 113 or the fifth signal transmitter 115 . This may interfere with

일 실시예에 따르면, 도 1과 같은 통신 네트워크 구조에서 D2D 통신의 간섭 문제를 해결하기 위해서는 단말의 송신 전력 또는 단말의 통신 방식이 조절되어야 할 필요가 있다. 따라서 이하에서는 상기 문제를 해결하기 위한 구체적인 방법에 대해 살펴보도록 한다.According to an embodiment, in order to solve the interference problem of D2D communication in the communication network structure as shown in FIG. 1 , it is necessary to adjust the transmission power of the terminal or the communication method of the terminal. Therefore, a detailed method for solving the above problem will be described below.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 통신 방법에 대한 흐름도이다. 일 실시예에 따르면, 도 2에서 도시하고 있는 흐름도는 도 3에서 도시하고 있는 단말에 의해 수행될 수 있다.2 is a flowchart of a communication method of a terminal according to an embodiment of the present invention. According to an embodiment, the flowchart shown in FIG. 2 may be performed by the terminal shown in FIG. 3 .

일 실시예에 따르면, S210 단계에서 단말은 특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR(signal to interference plus noise ratio)에 기반하여 제1 통신 방법을 결정할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 통신 방법은 단말의 통신 방식(예를 들어 셀룰러 통신을 수행할 것인지 또는 D2D 통신을 수행할 것인지 여부)과 단말의 통신 전력에 대한 정보를 포함할 수 있다.According to an embodiment, in step S210, the terminal may determine the first communication method based on a signal to interference plus noise ratio (SINR) received by the terminal at a specific time. According to various embodiments, the first communication method may include information on a communication method of the terminal (eg, whether to perform cellular communication or D2D communication) and communication power of the terminal.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 통신 방법은 상태(state) 요소, 행동(action) 요소 및 보상(reward) 요소를 포함하는 기계적 학습을 통해 결정될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 통신 방법은 상태 요소, 행동 요소 및 보상 요소를 이용한 Q-learning을 통해 결정될 수 있다.According to an embodiment, the first communication method may be determined through machine learning including a state element, an action element, and a reward element. According to various embodiments, the first communication method may be determined through Q-learning using a state element, a behavior element, and a reward element.

일 실시예에 따르면, 상기 상태 요소는 상기 특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR(signal to interference plus noise ratio)에 기반하여 결정될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 단말이 수신하는 SINR이 타겟 SINR보다 크면 상기 상태 요소는 1로 결정되고, 상기 단말이 수신하는 SINR이 타겟 SINR보다 작으면 상기 상태 요소는 0으로 결정될 수 있다.According to an embodiment, the state element may be determined based on a signal to interference plus noise ratio (SINR) received by the terminal at the specific time. According to various embodiments, if the SINR received by the terminal is greater than the target SINR, the state element may be determined to be 1, and if the SINR received by the terminal is less than the target SINR, the state element may be determined to be 0.

일 실시예에 따르면, 상기 타겟 SINR은 채널의 간섭 상황을 고려하여 결정될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 타겟 SINR은 아래 수학식 5를 이용해 결정할 수 있다.According to an embodiment, the target SINR may be determined in consideration of an interference situation of a channel. According to various embodiments, the target SINR may be determined using Equation 5 below.

[수학식 5][Equation 5]

Figure pat00029
Figure pat00029

상기 수학식 5에서

Figure pat00030
은 시간 T+1에서 타겟 SINR이며,
Figure pat00031
는 가중치이고,
Figure pat00032
은 단말이 수신하는 SINR값 중 최대값이며,
Figure pat00033
는 시간 T에서 단말의 아웃티지 확률이고,
Figure pat00034
은 단말이 수신하는 SINR값 중 중앙값이며,
Figure pat00035
는 최소 아웃티지 확률 조건이고,
Figure pat00036
은 최소 SINR 조건이다. 더불어 상기 수학식 5에서 아웃티지 확률은 전체 단말 중 최소 SINR 조건을 만족하지 못하는 단말에 대한 확률이다. 예를 들어, 전체 단말이 10개이고 최소 SINR이 0.3이며, 전체 단말 중 SINR이 0.3 보다 낮은 단말이 2개라면 아웃티지 확률은 0.2가 될 수 있다.In Equation 5 above
Figure pat00030
is the target SINR at time T+1,
Figure pat00031
is the weight,
Figure pat00032
is the maximum value among the SINR values received by the terminal,
Figure pat00033
is the outage probability of the terminal at time T,
Figure pat00034
is the median value among the SINR values received by the terminal,
Figure pat00035
is the minimum outage probability condition,
Figure pat00036
is the minimum SINR condition. In addition, in Equation 5, the outage probability is a probability for a terminal that does not satisfy the minimum SINR condition among all terminals. For example, if the total number of terminals is 10, the minimum SINR is 0.3, and there are two terminals having an SINR lower than 0.3 among all terminals, the outage probability may be 0.2.

일 실시예에 따르면 상기 수학식 5를 통해 확인할 수 있듯이 타겟 SINR은 시간 변화에 따라 변화될 수 있다. 따라서, 타겟 SINR의 변화에 대응하기 위해 Q-learning에 이용되는 Q 테이블도 업데이트될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 수학식 5의 수식에 대응하여 시간 T+1에서의 Q 테이블인 QT+1(s,a)는 아래 수학식 6과 같을 수 있다.According to an embodiment, as can be seen through Equation 5 above, the target SINR may change with time. Accordingly, the Q table used for Q-learning may also be updated to correspond to a change in the target SINR. More specifically, Q T+1 (s,a), which is a Q table at time T+1 corresponding to Equation 5, may be as Equation 6 below.

[수학식 6][Equation 6]

Figure pat00037
Figure pat00037

상기 수학식 6에서 s는 Q-learning의 상태 요소이며, a는 Q-learning의 행동 요소이고 QT(s,a)는 시간 T에서의 Q 테이블일 수 있다.In Equation 6, s is a state element of Q-learning, a is a behavior element of Q-learning, and Q T (s,a) may be a Q table at time T.

일 실시예에 따르면, 상기 행동 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 통신 모드와 단말의 통신 전력에 기반하여 결정될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 보상 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 에너지 효율에 기반하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, the action factor may be determined based on the communication mode of the terminal and the communication power of the terminal at the specific time. According to various embodiments, the compensation factor may be determined based on the energy efficiency of the terminal at the specific time.

일 실시예에 따르면, 상기 보상 요소는 아래 수학식 7에 기반하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, the compensation factor may be determined based on Equation 7 below.

[수학식 7][Equation 7]

Figure pat00038
Figure pat00038

상기 수학식 7에서

Figure pat00039
는 보상 요소이고,
Figure pat00040
는 단말의 에너지 효율이며,
Figure pat00041
는 단말이 수신하는 SINR이고,
Figure pat00042
는 단말 최대 통신 전력이며,
Figure pat00043
는 단말 통신 전력이다.In Equation 7 above
Figure pat00039
is the reward factor,
Figure pat00040
is the energy efficiency of the terminal,
Figure pat00041
is the SINR received by the terminal,
Figure pat00042
is the maximum communication power of the terminal,
Figure pat00043
is the terminal communication power.

일 실시예에 따르면, S220 단계에서 단말은 상기 특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR을 중앙처리부로 보고할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, S230 단계에서 단말은 상기 특정 시간에서 각 단말들로부터 보고 받은 평균 SINR 및 상기 특정 시간에서 상기 중앙처리부가 할당 가능한 자원에 기반하여 결정된 제2 통신 방법을 상기 중앙처리부로부터 수신할 수 있다.According to an embodiment, in step S220, the terminal may report the SINR received by the terminal at the specific time to the central processing unit. According to various embodiments, in step S230, the terminal receives from the central processing unit the second communication method determined based on the average SINR reported from each terminal at the specific time and the resources that the central processing unit can allocate at the specific time. can

일 실시예에 따르면, 상기 제2 통신 방법은 단말의 통신 방식(예를 들어 셀룰러 통신을 수행할 것인지 또는 D2D 통신을 수행할 것인지 여부)과 단말의 통신 전력에 대한 정보를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제2 통신 방법은 상태(state) 요소, 행동(action) 요소 및 보상(reward) 요소를 포함하는 기계적 학습을 통해 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 통신 방법은 상태 요소, 행동 요소 및 보상 요소를 이용한 Q-learning을 통해 결정될 수 있다.According to an embodiment, the second communication method may include information on a communication method of the terminal (eg, whether to perform cellular communication or D2D communication) and communication power of the terminal. According to various embodiments, the second communication method may be determined through machine learning including a state element, an action element, and a reward element. For example, the second communication method may be determined through Q-learning using a state element, a behavior element, and a reward element.

일 실시예에 따르면, 상기 제2 통신 방법에 대응하는 상태 요소는 상기 특정 시간에서 상기 중앙처리부의 커버리지에 포함된 적어도 하나의 단말이 수신하는 평균 SINR과 상기 특정시간에서 상기 중앙처리부가 할당 가능한 자원에 기반하여 결정될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제2 통신 방법에 대응하는 행동 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 통신 모드와 단말의 통신 전력에 기반하여 결정되고, 상기 제2 통신 방법에 대응하는 보상 요소는 상기 특정 시간에서 통신 네트워크의 에너지 효율에 기반하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, the state element corresponding to the second communication method includes an average SINR received by at least one terminal included in the coverage of the central processing unit at the specific time and a resource allocable by the central processing unit at the specific time. can be determined based on According to various embodiments, the action factor corresponding to the second communication method is determined based on the communication mode of the terminal and the communication power of the terminal at the specific time, and the compensation factor corresponding to the second communication method is the specific time may be determined based on the energy efficiency of the communication network.

일 실시예에 따르면, S240 단계에서 단말은 상기 제1 통신 방법과 상기 제2 통신 방법에 기반하여 특정 시간 이후 상기 단말의 통신 모드와 상기 단말의 전송 전력을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 앞선 예를 인용하면 시간 T에서의 제1 통신 방법과 시간 T에서의 제2 통신 방법에 기반하여 단말은 시간 T+1에서의 통신 방식(즉, D2D 통신을 수행할 것인지 또는 셀룰러 통신을 수행할 것인지 여부)과 전송 전력을 결정할 수 있다.According to an embodiment, in step S240, the terminal may include determining the communication mode of the terminal and the transmission power of the terminal after a specific time based on the first communication method and the second communication method. Citing the preceding example, based on the first communication method at time T and the second communication method at time T, the terminal determines whether to perform D2D communication or cellular communication at time T+1. Whether or not) and transmit power can be determined.

한편, 도시하지는 않았으나 S210 단계 이전에 단말은 D2D 통신을 수행하고자 하는 단말과의 거리를 D2D 통신 최대 거리와 비교할 수 있다. 비교 결과 D2D 통신을 수행하고자 하는 단말과의 거리가 D2D 통신 최대 거리를 초과하는 경우, 단말은 셀룰러 통신 방식과 송신 최대 전력을 이용한 통신 방법으로 통신을 수행할 수 있다. 즉, 앞서 언급한 S210 단계 내지 S240 단계는 D2D 통신을 수행하고자 하는 단말과의 거리가 D2D 통신 최대 거리 이하인 경우 수행될 수 있다.Meanwhile, although not shown, before step S210, the terminal may compare the distance to the terminal to perform D2D communication with the maximum distance of D2D communication. As a result of comparison, when the distance to the terminal to perform D2D communication exceeds the maximum D2D communication distance, the terminal may perform communication using a cellular communication method and a communication method using maximum transmission power. That is, the aforementioned steps S210 to S240 may be performed when the distance from the terminal to which the D2D communication is to be performed is less than or equal to the maximum D2D communication distance.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말에 대한 블록도이다.3 is a block diagram of a terminal according to an embodiment of the present invention.

일 실시예에 따르면, 단말(300)은 중앙처리부와 신호를 송수신하는 송수신부(310) 및 상기 송수신부와 전기적으로 연결되고, 특정 시간에서 상기 단말(300)이 수신하는 SINR에 기반하여 제1 통신 방법을 결정하며, 상기 송수신부(310)를 통해 상기 중앙처리부로 상기 특정 시간에서 상기 단말(300)이 수신하는 SINR을 보고하며, 상기 특정 시간에서 각 단말들로부터 보고 받은 평균 SINR 및 상기 특정 시간에서 상기 중앙처리부가 할당 가능한 자원에 기반하여 결정된 제2 통신 방법을 상기 송수신부(310)를 통해 상기 중앙처리부로부터 수신하고, 상기 제1 통신 방법과 상기 제2 통신 방법에 기반하여 특정 시간 이후 상기 단말의 통신 모드와 상기 단말의 전송 전력을 결정하는 제어부(320)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 단말의 통신 모드는 셀룰러 통신 모드와 D2D(device to device) 통신 모드를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the terminal 300 is electrically connected to the transceiver 310 and the transceiver for transmitting and receiving a signal to and from the central processing unit, and based on the SINR received by the terminal 300 at a specific time, the first The communication method is determined, and the SINR received by the terminal 300 at the specific time is reported to the central processing unit through the transceiver 310, and the average SINR reported from each terminal at the specific time and the specific In time, the second communication method determined based on the resource allocable by the central processing unit is received from the central processing unit through the transceiver 310, and after a specific time based on the first communication method and the second communication method It may include a control unit 320 that determines the communication mode of the terminal and the transmission power of the terminal. According to various embodiments, the communication mode of the terminal may include a cellular communication mode and a device to device (D2D) communication mode.

일 실시예에 따르면, 상기 제어부(320)는 상기 제1 통신 방법을 상태(state) 요소, 행동(action) 요소 및 보상(reward) 요소를 포함하는 기계적 학습을 통해 결정할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 통신 방법에 대응되는 상태 요소는 상기 특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR(signal to interference plus noise ratio)에 기반하여 결정되며, 상기 제1 통신 방법에 대응되는 행동 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 통신 모드와 단말의 통신 전력에 기반하여 결정되고, 상기 제1 통신 방법에 대응되는 보상 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 에너지 효율에 기반하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, the controller 320 may determine the first communication method through machine learning including a state element, an action element, and a reward element. According to various embodiments, the state element corresponding to the first communication method is determined based on a signal to interference plus noise ratio (SINR) received by the terminal at the specific time, and an action corresponding to the first communication method The factor may be determined based on the communication mode of the terminal and the communication power of the terminal at the specific time, and the compensation factor corresponding to the first communication method may be determined based on the energy efficiency of the terminal at the specific time.

일 실시예에 따르면, 상기 제어부(320)는 상기 제2 통신 방법을 상태(state) 요소, 행동(action) 요소 및 보상(reward) 요소를 포함하는 기계적 학습을 통해 결정할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제2 통신 방법에 대응되는 상태 요소는 상기 특정 시간에서 상기 중앙처리부의 커버리지에 포함된 적어도 하나의 단말이 수신하는 평균 SINR과 상기 특정시간에서 상기 중앙처리부가 할당 가능한 자원에 기반하여 결정되며, 상기 제2 통신 방법에 대응되는 행동 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 통신 모드와 단말의 통신 전력에 기반하여 결정되고, 상기 제2 통신 방법에 대응되는 보상 요소는 상기 특정 시간에서 통신 네트워크의 에너지 효율에 기반하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, the controller 320 may determine the second communication method through machine learning including a state element, an action element, and a reward element. According to various embodiments, the state element corresponding to the second communication method includes an average SINR received by at least one terminal included in the coverage of the central processing unit at the specific time and a resource allocable by the central processing unit at the specific time. is determined based on, the action factor corresponding to the second communication method is determined based on the communication mode of the terminal and the communication power of the terminal at the specific time, and the compensation factor corresponding to the second communication method is the specific time may be determined based on the energy efficiency of the communication network.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 에너지 효율을 비교한 그래프이다. 도 4에서 proposed algorithm은 표시된 그래프는 본 발명에서 제안하는 알고리즘에 따른 경우의 그래프이며, compare 1으로 표시된 그래프는 Q-learning 기반 통신 모드 결정 방법과 전력 제어 방법이 적용된 알고리즘에 따른 경우의 그래프이고, compare2로 표시된 그래프는 Q-learning 기반 전력 제어 방법이 적용된 알고리즘에 따른 경우의 그래프이며, BA로 표시된 그래프는 종래 통신 알고리즘에 따른 경우의 그래프이다. 도 4의 그래프 비교를 통해 본 발명에서 제안하는 알고리즘에 따른 경우 시스템의 에너지 효율이 가장 높은 것을 확인할 수 있다. 보다 구체적으로 제안 알고리즘에 따른 시스템 에너지 효율은 compare 1 그래프에 따른 에너지 효율보다 약 21% 높으며, 제안 알고리즘에 따른 시스템 에너지 효율은 compare 2 그래프에 따른 에너지 효율보다 약 98% 높고, 제안 알고리즘에 따른 시스템 에너지 효율은 BA 그래프에 따른 에너지 효율보다 약 85% 높은 것을 확인할 수 있다.4 is a graph comparing system energy efficiency according to an embodiment of the present invention. In FIG. 4, the graph shown in the proposed algorithm is a graph according to the algorithm proposed in the present invention, and the graph indicated by compare 1 is a graph according to the algorithm to which the Q-learning-based communication mode determination method and power control method are applied, The graph indicated by compare2 is a graph according to the algorithm to which the Q-learning-based power control method is applied, and the graph indicated by BA is a graph according to the conventional communication algorithm. Through the graph comparison of FIG. 4 , it can be confirmed that the energy efficiency of the system is the highest in the case of the algorithm proposed in the present invention. More specifically, the system energy efficiency according to the proposed algorithm is about 21% higher than the energy efficiency according to the compare 1 graph, the system energy efficiency according to the proposal algorithm is about 98% higher than the energy efficiency according to the compare 2 graph, and the system according to the proposed algorithm It can be seen that the energy efficiency is about 85% higher than the energy efficiency according to the BA graph.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 아웃티지 확률을 비교한 그래프이다. 도 5에서 proposed algorithm은 표시된 그래프는 본 발명에서 제안하는 알고리즘에 따른 경우의 그래프이며, compare 1으로 표시된 그래프는 Q-learning 기반 통신 모드 결정 방법과 전력 제어 방법이 적용된 알고리즘에 따른 경우의 그래프이고, compare2로 표시된 그래프는 Q-learning 기반 전력 제어 방법이 적용된 알고리즘에 따른 경우의 그래프이며, BA로 표시된 그래프는 종래 통신 알고리즘에 따른 경우의 그래프이다. 도 5의 그래프 비교를 통해 본 발명에서 제안하는 알고리즘에 따른 경우 시스템의 아웃티지 확률이 가장 낮은 것을 확인할 수 있다. 보다 구체적으로 제안 알고리즘에 따른 아웃티지 확률은 compare 1 그래프에 따른 아웃티지 확률보다 약 39% 낮으며, 제안 알고리즘에 따른 아웃티지 확률은 compare 2 그래프에 따른 아웃티지 확률보다 약 28% 낮고, 제안 알고리즘에 따른 아웃티지 확률은 BA 그래프에 따른 아웃티지 확률보다 약 32% 낮은 것을 확인할 수 있다.5 is a graph comparing outage probabilities according to an embodiment of the present invention. In FIG. 5, the graph shown in the proposed algorithm is a graph according to the algorithm proposed in the present invention, and the graph indicated by compare 1 is a graph according to the algorithm to which the Q-learning-based communication mode determination method and power control method are applied, The graph indicated by compare2 is a graph according to the algorithm to which the Q-learning-based power control method is applied, and the graph indicated by BA is a graph according to the conventional communication algorithm. Through the graph comparison of FIG. 5 , it can be confirmed that the outage probability of the system is the lowest in the case of the algorithm proposed in the present invention. More specifically, the outage probability according to the proposed algorithm is about 39% lower than the outage probability according to the compare 1 graph, the outage probability according to the proposed algorithm is about 28% lower than the outage probability according to the compare 2 graph, and the proposed algorithm It can be seen that the outage probability according to BA is about 32% lower than the outage probability according to the BA graph.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 에너지 효율을 비교한 그래프이다. 도 6에서 proposed algorithm은 표시된 그래프는 본 발명에서 제안하는 알고리즘에 따른 경우의 그래프이며, compare 1으로 표시된 그래프는 Q-learning 기반 통신 모드 결정 방법과 전력 제어 방법이 적용된 알고리즘에 따른 경우의 그래프이고, compare2로 표시된 그래프는 Q-learning 기반 전력 제어 방법이 적용된 알고리즘에 따른 경우의 그래프이며, BA로 표시된 그래프는 종래 통신 알고리즘에 따른 경우의 그래프이다. 도 6의 그래프 비교를 통해 본 발명에서 제안하는 알고리즘에 따른 경우 단말의 에너지 효율이 가장 높은 것을 확인할 수 있다. 보다 구체적으로 제안 알고리즘에 따른 단말 에너지 효율은 compare 1 그래프에 따른 단말 에너지 효율보다 약 37% 높으며, 제안 알고리즘에 따른 단말 에너지 효율은 compare 2 그래프에 따른 단말 효율보다 약 39% 높고, 제안 알고리즘에 따른 단말 에너지 효율은 BA 그래프에 따른 단말 에너지 효율보다 약 33% 높은 것을 확인할 수 있다.6 is a graph comparing terminal energy efficiency according to an embodiment of the present invention. In FIG. 6, the graph shown in the proposed algorithm is a graph according to the algorithm proposed in the present invention, and the graph indicated by compare 1 is a graph according to the algorithm to which the Q-learning-based communication mode determination method and power control method are applied, The graph indicated by compare2 is a graph according to the algorithm to which the Q-learning-based power control method is applied, and the graph indicated by BA is a graph according to the conventional communication algorithm. Through the graph comparison of FIG. 6 , it can be confirmed that the terminal has the highest energy efficiency according to the algorithm proposed in the present invention. More specifically, the terminal energy efficiency according to the proposed algorithm is about 37% higher than the terminal energy efficiency according to the compare 1 graph, and the terminal energy efficiency according to the proposed algorithm is about 39% higher than the terminal energy efficiency according to the compare 2 graph, and according to the proposed algorithm It can be seen that the terminal energy efficiency is about 33% higher than the terminal energy efficiency according to the BA graph.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 실행된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments implemented in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (12)

중앙처리부를 포함하는 차세대 통신 네트워크에서 단말의 통신 방법에 있어서,
특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR(signal to interference plus noise ratio)에 기반하여 제1 통신 방법을 결정하는 단계;
상기 중앙처리부로 상기 특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR을 보고하는 단계;
상기 특정 시간에서 각 단말들로부터 보고 받은 평균 SINR 및 상기 특정 시간에서 상기 중앙처리부가 할당 가능한 자원에 기반하여 결정된 제2 통신 방법을 상기 중앙처리부로부터 수신하는 단계; 및
상기 제1 통신 방법과 상기 제2 통신 방법에 기반하여 특정 시간 이후 상기 단말의 통신 모드와 상기 단말의 전송 전력을 결정하는 단계를 포함하고,
상기 단말의 통신 모드는 셀룰러 통신 모드와 D2D(device to device) 통신 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는,
단말의 통신 방법.In a communication method of a terminal in a next-generation communication network including a central processing unit,
determining a first communication method based on a signal to interference plus noise ratio (SINR) received by the terminal at a specific time;
reporting the SINR received by the terminal at the specific time to the central processing unit;
receiving, from the central processing unit, a second communication method determined based on the average SINR reported from each terminal at the specific time and the resource allocable by the central processing unit at the specific time; and
Comprising the step of determining the communication mode of the terminal and the transmission power of the terminal after a specific time based on the first communication method and the second communication method,
The communication mode of the terminal is characterized in that it includes a cellular communication mode and a device to device (D2D) communication mode,
A communication method of a terminal. 제1항에 있어서,
상기 제1 통신 방법은 상태(state) 요소, 행동(action) 요소 및 보상(reward) 요소를 포함하는 기계적 학습을 통해 결정되고, 상기 상태 요소는 상기 특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR에 기반하여 결정되며, 상기 행동 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 통신 모드와 단말의 통신 전력에 기반하여 결정되고, 상기 보상 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 에너지 효율에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
단말의 통신 방법.According to claim 1,
The first communication method is determined through machine learning including a state element, an action element, and a reward element, and the state element is based on the SINR received by the terminal at the specific time. is determined, wherein the behavior factor is determined based on the communication mode of the terminal and the communication power of the terminal at the specific time, and the compensation factor is determined based on the energy efficiency of the terminal at the specific time,
A communication method of a terminal. 제2항에 있어서,
상기 단말이 수신하는 SINR이 타겟 SINR보다 크면 상기 상태 요소는 1로 결정되고, 상기 단말이 수신하는 SINR이 타겟 SINR보다 작으면 상기 상태 요소는 0으로 결정되는 것을 특징으로 하는,
단말의 통신 방법.3. The method of claim 2,
When the SINR received by the terminal is greater than the target SINR, the state element is determined to be 1, and when the SINR received by the terminal is less than the target SINR, the state element is determined to be 0,
A communication method of a terminal. 제3항에 있어서,
상기 타겟 SINR은 아래 수학식 8에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
단말의 통신 방법.
[수학식 8]
Figure pat00044

Figure pat00045
: 시간 T+1에서 타겟 SINR,
Figure pat00046
: 가중치,
Figure pat00047
: 단말이 수신하는 SINR값 중 최대값,
Figure pat00048
: 시간 T에서 단말의 아웃티지 확률,
Figure pat00049
: 단말이 수신하는 SINR값 중 중앙값,
Figure pat00050
: 최소 아웃티지 확률 조건,
Figure pat00051
: 최소 SINR 조건4. The method of claim 3,
The target SINR is characterized in that it is determined based on Equation 8 below,
A communication method of a terminal.
[Equation 8]
Figure pat00044

Figure pat00045
: target SINR at time T+1,
Figure pat00046
: weight,
Figure pat00047
: the maximum value among the SINR values received by the terminal,
Figure pat00048
: Outage probability of the terminal at time T,
Figure pat00049
: the median of the SINR values received by the terminal,
Figure pat00050
: Minimum outage probability condition,
Figure pat00051
: Minimum SINR condition 제2항에 있어서,
상기 보상 요소는 아래 수학식 9에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 단말의 통신 방법.
[수학식 9]
Figure pat00052

Figure pat00053
: 보상 요소,
Figure pat00054
: 단말의 에너지 효율,
Figure pat00055
: 단말이 수신하는 SINR,
Figure pat00056
: 단말 최대 통신 전력,
Figure pat00057
: 단말 통신 전력3. The method of claim 2,
The compensation factor is characterized in that determined based on Equation 9 below, the communication method of the terminal.
[Equation 9]
Figure pat00052

Figure pat00053
: a reward element,
Figure pat00054
: energy efficiency of the terminal,
Figure pat00055
: SINR received by the terminal,
Figure pat00056
: terminal maximum communication power,
Figure pat00057
: terminal communication power 제1항에 있어서,
상기 제2 통신 방법은 상태(state) 요소, 행동(action) 요소 및 보상(reward) 요소를 포함하는 기계적 학습을 통해 결정되고, 상기 상태 요소는 상기 특정 시간에서 상기 중앙처리부의 커버리지에 포함된 적어도 하나의 단말이 수신하는 평균 SINR과 상기 특정시간에서 상기 중앙처리부가 할당 가능한 자원에 기반하여 결정되며, 상기 행동 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 통신 모드와 단말의 통신 전력에 기반하여 결정되고, 상기 보상 요소는 상기 특정 시간에서 통신 네트워크의 에너지 효율에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
단말의 통신 방법.According to claim 1,
The second communication method is determined through machine learning including a state element, an action element, and a reward element, and the state element is at least included in the coverage of the central processing unit at the specific time. It is determined based on the average SINR received by one terminal and the resource allocable by the central processing unit at the specific time, and the action factor is determined based on the communication mode of the terminal and the communication power of the terminal at the specific time, and The compensation factor is determined based on the energy efficiency of the communication network at the specific time.
A communication method of a terminal. 중앙처리부를 포함하는 차세대 통신 네트워크를 구성하는 단말에 있어서,
상기 중앙처리부와 신호를 송수신하는 송수신부; 및
상기 송수신부와 전기적으로 연결되고, 특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR(signal to interference plus noise ratio)에 기반하여 제1 통신 방법을 결정하며, 상기 송수신부를 통해 상기 중앙처리부로 상기 특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR을 보고하며, 상기 특정 시간에서 각 단말들로부터 보고 받은 평균 SINR 및 상기 특정 시간에서 상기 중앙처리부가 할당 가능한 자원에 기반하여 결정된 제2 통신 방법을 상기 송수신부를 통해 상기 중앙처리부로부터 수신하고, 상기 제1 통신 방법과 상기 제2 통신 방법에 기반하여 특정 시간 이후 상기 단말의 통신 모드와 상기 단말의 전송 전력을 결정하는 제어부를 포함하며,
상기 단말의 통신 모드는 셀룰러 통신 모드와 D2D(device to device) 통신 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는,
단말.A terminal constituting a next-generation communication network including a central processing unit, the terminal comprising:
a transceiver for transmitting and receiving signals to and from the central processing unit; and
It is electrically connected to the transceiver and determines a first communication method based on a signal to interference plus noise ratio (SINR) received by the terminal at a specific time, and is transmitted to the central processing unit through the transceiver at the specific time. The terminal reports the SINR received, and the second communication method determined based on the average SINR reported from each terminal at the specific time and the resources available to the central processing unit at the specific time is transmitted from the central processing unit through the transceiver. and a control unit for receiving and determining the communication mode of the terminal and the transmission power of the terminal after a specific time based on the first communication method and the second communication method,
The communication mode of the terminal is characterized in that it includes a cellular communication mode and a device to device (D2D) communication mode,
terminal. 제7항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 통신 방법을 상태(state) 요소, 행동(action) 요소 및 보상(reward) 요소를 포함하는 기계적 학습을 통해 결정하고, 상기 상태 요소는 상기 특정 시간에서 상기 단말이 수신하는 SINR에 기반하여 결정되며, 상기 행동 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 통신 모드와 단말의 통신 전력에 기반하여 결정되고, 상기 보상 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 에너지 효율에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
단말.8. The method of claim 7,
The control unit determines the first communication method through machine learning including a state element, an action element, and a reward element, and the state element is the SINR received by the terminal at the specific time. is determined based on, the action factor is determined based on the communication mode of the terminal and the communication power of the terminal at the specific time, and the compensation factor is determined based on the energy efficiency of the terminal at the specific time ,
terminal. 제8항에 있어서,
상기 단말이 수신하는 SINR이 타겟 SINR보다 크면 상기 상태 요소는 1로 결정되고, 상기 단말이 수신하는 SINR이 타겟 SINR보다 작으면 상기 상태 요소는 0으로 결정되는 것을 특징으로 하는,
단말.9. The method of claim 8,
When the SINR received by the terminal is greater than the target SINR, the state element is determined to be 1, and when the SINR received by the terminal is less than the target SINR, the state element is determined to be 0,
terminal. 제9항에 있어서,
상기 타겟 SINR은 아래 수학식 10에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
단말.
[수학식 10]
Figure pat00058

Figure pat00059
: 시간 T+1에서 타겟 SINR,
Figure pat00060
: 가중치,
Figure pat00061
: 단말이 수신하는 SINR값 중 최대값,
Figure pat00062
: 시간 T에서 단말의 아웃티지 확률,
Figure pat00063
: 단말이 수신하는 SINR값 중 중앙값,
Figure pat00064
: 최소 아웃티지 확률 조건,
Figure pat00065
: 최소 SINR 조건10. The method of claim 9,
The target SINR is characterized in that it is determined based on Equation 10 below,
terminal.
[Equation 10]
Figure pat00058

Figure pat00059
: target SINR at time T+1,
Figure pat00060
: weight,
Figure pat00061
: the maximum value among the SINR values received by the terminal,
Figure pat00062
: Outage probability of the terminal at time T,
Figure pat00063
: the median of the SINR values received by the terminal,
Figure pat00064
: Minimum outage probability condition,
Figure pat00065
: Minimum SINR condition 제8항에 있어서,
상기 보상 요소는 아래 수학식 11에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 단말.
[수학식 11]
Figure pat00066

Figure pat00067
: 보상 요소,
Figure pat00068
: 단말의 에너지 효율,
Figure pat00069
: 단말이 수신하는 SINR,
Figure pat00070
: 단말 최대 통신 전력,
Figure pat00071
: 단말 통신 전력9. The method of claim 8,
The compensation factor is characterized in that determined based on Equation 11 below, the terminal.
[Equation 11]
Figure pat00066

Figure pat00067
: a reward element,
Figure pat00068
: energy efficiency of the terminal,
Figure pat00069
: SINR received by the terminal,
Figure pat00070
: terminal maximum communication power,
Figure pat00071
: terminal communication power 제7항에 있어서,
상기 제2 통신 방법은 상태(state) 요소, 행동(action) 요소 및 보상(reward) 요소를 포함하는 기계적 학습을 통해 결정되고, 상기 상태 요소는 상기 특정 시간에서 상기 중앙처리부의 커버리지에 포함된 적어도 하나의 단말이 수신하는 평균 SINR과 상기 특정시간에서 상기 중앙처리부가 할당 가능한 자원에 기반하여 결정되며, 상기 행동 요소는 상기 특정 시간에서 단말의 통신 모드와 단말의 통신 전력에 기반하여 결정되고, 상기 보상 요소는 상기 특정 시간에서 통신 네트워크의 에너지 효율에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
단말.8. The method of claim 7,
The second communication method is determined through machine learning including a state element, an action element, and a reward element, and the state element is at least included in the coverage of the central processing unit at the specific time. It is determined based on the average SINR received by one terminal and the resource allocable by the central processing unit at the specific time, and the action factor is determined based on the communication mode of the terminal and the communication power of the terminal at the specific time, and The compensation factor is determined based on the energy efficiency of the communication network at the specific time.
terminal.
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