KR20240026595A - Method and apparatus for deploying access point based on integer linear programming - Google Patents

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KR20240026595A
KR20240026595A KR1020220104626A KR20220104626A KR20240026595A KR 20240026595 A KR20240026595 A KR 20240026595A KR 1020220104626 A KR1020220104626 A KR 1020220104626A KR 20220104626 A KR20220104626 A KR 20220104626A KR 20240026595 A KR20240026595 A KR 20240026595A
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Abstract

매크로 다이버시티를 고려한 최적의 기지국 배치 방법은 서비스하고자 하는 영역 내에서 기지국을 배치할 수 있는 복수의 기지국 배치 가능 위치들 및 단말이 서비스를 요구할 수 있는 복수의 서비스 요구 위치들을 정의하는 정의 단계, 상기 복수의 서비스 요구 위치 각각에서 상기 복수의 기지국 배치 가능 위치들 각각에 배치될 기지국으로부터 받는 수신 신호의 세기를 각 원소로 하는 수신 신호 세기 행렬을 생성하는 수신 신호 세기 행렬 생성 단계, 상기 수신 신호 세기 행렬의 대응하는 원소의 수신 신호의 세기를 잡음 전력으로 나눈 값인 신호 대 잡음비가 미리 설정된 임계값보다 큰 경우에는 1의 값을 가지고 작은 경우에는 0의 값을 가지는 신호 대 잡음비 지표 행렬을 생성하는 지표 행렬 생성 단계 및 상기 신호 대 잡음비 지표 행렬을 기초로 기지국 배치 위치를 결정하는 배치 위치 결정 단계를 포함한다.The optimal base station deployment method considering macro diversity includes a definition step of defining a plurality of base station deployment locations where a base station can be deployed within a service area and a plurality of service request locations where a terminal can request a service. A received signal strength matrix generating step of generating a received signal strength matrix in which each element is the strength of a received signal received from a base station to be deployed at each of the plurality of base station deployment locations at each of a plurality of service request positions, the received signal strength matrix An indicator matrix that generates a signal-to-noise ratio indicator matrix that has a value of 1 when the signal-to-noise ratio, which is the strength of the received signal of the corresponding element divided by the noise power, is greater than the preset threshold and has a value of 0 when it is less than the preset threshold. It includes a generation step and a deployment position determination step of determining the base station deployment position based on the signal-to-noise ratio index matrix.

Description

정수 선형 계획법 기반 기지국 배치 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DEPLOYING ACCESS POINT BASED ON INTEGER LINEAR PROGRAMMING}Integer linear programming based base station deployment method and device {METHOD AND APPARATUS FOR DEPLOYING ACCESS POINT BASED ON INTEGER LINEAR PROGRAMMING}

본 발명은 최적의 기지국 배치 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 셀프리 대규모 다중 안테나 시스템에 기반한 네트워크 내에서 매크로 다이버시티를 달성할 수 있도록 하는 정수 선형 계획법 기반 최적의 기지국 배치 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optimal base station placement method and apparatus, and particularly to an optimal base station placement method and apparatus based on integer linear programming that enables macro diversity to be achieved within a network based on a Selly large-scale multiple antenna system.

차세대 통신시스템은 5세대 이동통신 시스템의 주요 서비스 유형으로 정의되는 대규모 사물통신(massive machine type communications: mMTC), 초고신뢰·저지연 통신(ultra-reliable and low-latency communications: URLLC) 및 초광대역 이동통신(enhanced mobile broadband: eMBB) 각각의 요구 성능뿐만 아니라 두 가지 이상의 서비스 요구 성능을 동시에 달성할 수 있는 기술이 필요할 것으로 전망된다. The next-generation communication system is defined as the main service types of the 5th generation mobile communication system, such as massive machine type communications (mMTC), ultra-reliable and low-latency communications (URLLC), and ultra-wideband mobility. It is expected that a technology that can simultaneously achieve the performance requirements of two or more services as well as the performance requirements for each enhanced mobile broadband (eMBB) service will be needed.

이를 위해 밀리미터파(millimeter wave: mmWave)와 같은 고주파 대역의 활용과 소형 셀 기지국을 고밀도로 배치하는 기술(network densification)이 주목받고 있다.To this end, the use of high-frequency bands such as millimeter wave (mmWave) and technology for deploying small cell base stations at high density (network densification) are attracting attention.

셀프리 대규모 다중 안테나(cell-free massive multiple-input multiple-output: CF mMIMO) 시스템은 셀 경계의 정의 없이 다수의 안테나(기지국)를 배치하는 네트워크 구조를 나타낸다. The cell-free massive multiple-input multiple-output (CFmMIMO) system represents a network structure that deploys multiple antennas (base stations) without defining cell boundaries.

구체적으로, CF mMIMO 시스템에서는 한 네트워크가 하나의 중앙 처리 유닛(central processing unit: CPU)과 고밀도로 분산하여 배치된 다수의 소형 셀 기지국(access point: AP)으로 구성된다. 이때, 모든 기지국은 CPU와 백홀로 연결되어 협력적으로 네트워크 내 단말을 서비스할 수 있다. 다수의 기지국을 배치함으로써, 네트워크 커버리지를 향상하며, 각 단말은 여러 기지국으로부터 서비스를 받을 수 있으므로, 통신 신뢰성 및 지연 성능을 향상시킬 수 있다.Specifically, in the CF mMIMO system, a network consists of one central processing unit (CPU) and a number of small cell base stations (access points: APs) distributed and distributed at high density. At this time, all base stations are connected to the CPU and backhaul and can cooperatively serve terminals in the network. By deploying multiple base stations, network coverage is improved, and each terminal can receive services from multiple base stations, improving communication reliability and delay performance.

그러나, 종래에는 이와 같은 CF mMIMO의 장잠에도 불구하고 아직 이러한 시스템을 위한 배치 방법은 제시되지 않았다.However, despite the longevity of CFmMIMO, a deployment method for such a system has not yet been proposed.

기지국 배치는 무선 네트워크 계획 및 최적화(radio network planning and optimization)의 주요 요소 중 하나로써, 네트워크 구축에 필수 불가결한 요소이다. Base station placement is one of the main elements of radio network planning and optimization and is an essential element in network construction.

이에 따라, 기지국 배치 및 유지보수에 따른 비용을 최소화할 수 있도록 배치되는 기지국 수는 최소화하면서, 네트워크 전 영역에서 셀프리 대규모 다중 안테나 시스템의 매크로 다이버시티를 달성할 수 있도록 하는 기술이 요구된다.Accordingly, there is a need for a technology that can achieve macro diversity of the Selfly large-scale multi-antenna system in all areas of the network while minimizing the number of deployed base stations to minimize costs associated with base station deployment and maintenance.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기지국 배치 및 유지보수에 따른 비용을 최소화할 수 있도록 배치되는 기지국 수는 최소화하면서, 네트워크 전 영역에서 셀프리 대규모 다중 안테나 시스템의 매크로 다이버시티를 달성할 수 있도록 하는 최적의 기지국 배치 방법 및 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to minimize the number of deployed base stations so as to minimize the costs of base station deployment and maintenance, while achieving the optimal macro diversity of Self-Lee's large-scale multi-antenna system in all areas of the network. To provide a base station deployment method and device.

한 실시예에 따르면, 매크로 다이버시티를 고려한 최적의 기지국 배치 방법이 제공된다. 상기 최적의 기지국 배치 방법은 서비스하고자 하는 영역 내에서 기지국을 배치할 수 있는 복수의 기지국 배치 가능 위치들 및 단말이 서비스를 요구할 수 있는 복수의 서비스 요구 위치들을 정의하는 정의 단계, 상기 복수의 서비스 요구 위치 각각에서 상기 복수의 기지국 배치 가능 위치들 각각에 배치될 기지국으로부터 받는 수신 신호의 세기를 각 원소로 하는 수신 신호 세기 행렬을 생성하는 수신 신호 세기 행렬 생성 단계, 상기 수신 신호 세기 행렬의 대응하는 원소의 수신 신호의 세기를 잡음 전력으로 나눈 값인 신호 대 잡음비가 미리 설정된 임계값보다 큰 경우에는 1의 값을 가지고 작은 경우에는 0의 값을 가지는 신호 대 잡음비 지표 행렬을 생성하는 지표 행렬 생성 단계 및 상기 신호 대 잡음비 지표 행렬을 기초로 기지국 배치 위치를 결정하는 배치 위치 결정 단계를 포함한다.According to one embodiment, an optimal base station placement method considering macro diversity is provided. The optimal base station deployment method includes a definition step of defining a plurality of base station deployable locations where a base station can be deployed within a service area and a plurality of service request locations where a terminal can request a service, the plurality of service requests A received signal strength matrix generating step of generating a received signal strength matrix in which each element is the strength of a received signal received from a base station to be deployed at each of the plurality of base station deployable positions, and corresponding elements of the received signal strength matrix. An indicator matrix generation step of generating a signal-to-noise ratio indicator matrix having a value of 1 when the signal-to-noise ratio, which is the strength of the received signal divided by the noise power, is greater than a preset threshold and a value of 0 when it is less than a preset threshold. It includes a deployment position determination step of determining the base station deployment position based on the signal-to-noise ratio index matrix.

한 실시예에 따르면, 상기 배치 위치 결정 단계는, 식 (여기서 은 매크로 다이버시티를 실현하기 위하여 상기 복수의 서비스 요구 위치 각각에서 연결되어야 하는 최소 기지국의 수이고, 는 서비스 요구 위치의 개수만큼의 1로 구성된 열벡터이고, 는 상기 복수의 기지국 배치 가능 위치 각각에 대해 기지국을 배치할 것인지를 나타내는 기지국 배치 행렬로 0과 1을 값만을 가짐)를 만족하면서 배치되는 기지국의 수가 최소가 되도록 하는 기지국 배치 행렬()을 획득하는 단계를 포함한다.According to one embodiment, the arrangement position determination step is performed by the equation (here is the minimum number of base stations that must be connected at each of the plurality of service request locations to realize macro diversity, is a column vector composed of as many 1s as the number of service request locations, is a base station deployment matrix that satisfies (only has values 0 and 1) indicating whether to deploy a base station for each of the plurality of base station deployment positions, and minimizes the number of deployed base stations ( ) includes the step of obtaining.

한 실시예에 따르면, 상기 최적의 기지국 배치 방법은 상기 획득한 기지국 배치 행렬()의 원소값이 1인 인덱스에 대응하는 위치에 기지국을 배치하는 단계를 더 포함한다.According to one embodiment, the optimal base station placement method is the obtained base station placement matrix ( ) further includes arranging the base station at a location corresponding to an index whose element value is 1.

한 실시예에 따르면, 상기 정의 단계는 상기 서비스하고자 하는 영역을 제1 간격을 가지는 제1 격자로 분할하고 상기 제1 격자의 격자점들을 상기 복수의 기지국 배치 가능 위치로 정의하는 단계 및 상기 서비스하고자 하는 영역을 제2 간격을 가지는 제2 격자로 분할하고 상기 제2 격자의 격자점들을 상기 복수의 서비스 요구 위치로 정의하는 단계를 포함한다.According to one embodiment, the defining step includes dividing the area to be serviced into a first grid having a first interval and defining grid points of the first grid as possible locations for deploying the plurality of base stations, and providing the service dividing the area into a second grid having a second interval and defining grid points of the second grid as the plurality of service request positions.

한 실시예에 따르면, 매크로 다이버시티를 고려한 최적의 기지국 배치 장치가 제공된다. 상기 최적의 기지국 배치 장치는 서비스하고자 하는 영역 내에서 기지국을 배치할 수 있는 복수의 기지국 배치 가능 위치들 및 단말이 서비스를 요구할 수 있는 복수의 서비스 요구 위치들을 정의하는 정의부, 상기 복수의 서비스 요구 위치 각각에서 상기 복수의 기지국 배치 가능 위치들 각각에 배치될 기지국으로부터 받는 수신 신호의 세기를 각 원소로 하는 수신 신호 세기 행렬 및 상기 수신 신호 세기 행렬의 대응하는 원소의 수신 신호의 세기를 잡음 전력으로 나눈 값인 신호 대 잡음비가 미리 설정된 임계값보다 큰 경우에는 1의 값을 가지고 작은 경우에는 0의 값을 가지는 신호 대 잡음비 지표 행렬를 생성하는 행렬 생성부, 상기 생성된 신호 대 잡음비 지표 행렬를 저장하는 저장부 및 상기 신호 대 잡음비 지표 행렬을 기초로 기지국 배치 위치를 결정하는 배치부를 포함한다.According to one embodiment, an optimal base station placement device considering macro diversity is provided. The optimal base station placement device includes a definition unit defining a plurality of base station deployable locations at which a base station can be placed within a service area and a plurality of service request locations at which a terminal can request a service, the plurality of service requests A received signal strength matrix in which each element is the strength of a received signal received from a base station to be deployed in each of the plurality of base station deployable positions at each location, and the strength of the received signal of the corresponding element of the received signal strength matrix is converted to noise power. A matrix generator that generates a signal-to-noise ratio index matrix that has a value of 1 when the signal-to-noise ratio, which is the divided value, is greater than a preset threshold and a value of 0 when it is smaller than a preset threshold. A storage unit that stores the generated signal-to-noise ratio index matrix. and a placement unit that determines a base station placement location based on the signal-to-noise ratio index matrix.

한 실시예에 따르면, 상기 배치부는 식 (여기서 은 매크로 다이버시티를 실현하기 위하여 상기 복수의 서비스 요구 위치 각각에서 연결되어야 하는 최소 기지국의 수이고, 는 서비스 요구 위치의 개수만큼의 1로 구성된 열벡터이고, 는 상기 복수의 기지국 배치 가능 위치 각각에 대해 기지국을 배치할 것인지를 나타내는 기지국 배치 행렬로 0과 1을 값만을 가짐)를 만족하면서 배치되는 기지국의 수가 최소가 되도록 하는 기지국 배치 행렬()을 획득한다.According to one embodiment, the arrangement unit has the formula (here is the minimum number of base stations that must be connected at each of the plurality of service request locations to realize macro diversity, is a column vector composed of as many 1s as the number of service request locations, is a base station deployment matrix that satisfies (only has values 0 and 1) indicating whether to deploy a base station for each of the plurality of base station deployment positions, and minimizes the number of deployed base stations ( ) to obtain.

한 실시예에 따르면, 상기 배치부는 상기 획득한 기지국 배치 행렬()의 원소값이 1인 인덱스에 대응하는 위치에 기지국을 배치하도록 제어한다.According to one embodiment, the deployment unit obtains the base station deployment matrix ( ) is controlled to place the base station at a location corresponding to the index whose element value is 1.

한 실시예에 따르면, 상기 정의부는 상기 서비스하고자 하는 영역을 제1 간격을 가지는 제1 격자로 분할하고 상기 제1 격자의 격자점들을 상기 복수의 기지국 배치 가능 위치로 정의하고, 상기 서비스하고자 하는 영역을 제2 간격을 가지는 제2 격자로 분할하고 상기 제2 격자의 격자점들을 상기 복수의 서비스 요구 위치로 정의한다.According to one embodiment, the definition unit divides the area to be served into a first grid having a first interval, defines grid points of the first grid as the plurality of base station deployment positions, and defines the area to be served as the plurality of base station deployment locations. is divided into a second grid having a second interval, and grid points of the second grid are defined as the plurality of service request positions.

본 발명은 셀프리 대규모 다중 안테나 시스템에 기반한 네트워크 내에서 최초로 제시된 매크로 다이버시티를 고려한 최적의 기지국 배치 방법이다.The present invention is an optimal base station placement method considering macro diversity that was first presented in a network based on a Self-Large-scale multi-antenna system.

모의실험을 통해 다수의 시스템 모델을 생성하고 본 발명에서 제시한 기지국 배치 방법을 적용한 결과 모든 영역에 대해 요구 조건인 임계 SNR 이상의 수신 신호 세기를 제공하는 두 개 또는 그 이상의 기지국과 링크 형성 조건을 만족하면서 배치되는 기지국의 수를 최소화할 수 있다.As a result of generating a number of system models through simulation and applying the base station placement method proposed in the present invention, the link formation condition with two or more base stations providing received signal strength above the threshold SNR required for all areas is satisfied. While doing this, the number of deployed base stations can be minimized.

배치되는 기지국의 수를 최소화하여 기지국 배치 및 유지보수에 따른 비용을 절감할 수 있고, 네트워크 전 영역에서 셀프리 대규모 다중 안테나 시스템의 매크로 다이버시티를 달성할 수 있다.By minimizing the number of deployed base stations, costs related to base station deployment and maintenance can be reduced, and macro diversity of the Selfly large-scale multi-antenna system can be achieved in all areas of the network.

본 발명에서 제안하는 방법은 차세대 통신시스템의 유망한 기술 중 하나인 셀프리 대규모 다중 안테나(cell-free massive multiple-input multiple-output: CF mMIMO) 시스템에서 최적의 기지국 배치 기술로 활용할 수 있다.The method proposed in the present invention can be used as an optimal base station placement technology in the cell-free massive multiple-input multiple-output (CFmMIMO) system, which is one of the promising technologies for next-generation communication systems.

도 1은 한 실시예에 따른 기지국 배치 장치의 블록도이다.
도 2는 한 실시예에 따른 기지국이 배치될 수 있는 임의의 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 한 실시예에 따른 모의실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 한 실시예에 따른 기지국 배치 장치의 기지국 배치 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 한 실시예에 따른 기지국 배치 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a base station deployment device according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating an arbitrary area in which a base station can be deployed according to an embodiment.
Figure 3 is a diagram showing the results of a simulation experiment according to one embodiment.
Figure 4 is a flowchart illustrating a base station placement method of a base station placement device according to an embodiment.
Figure 5 is a block diagram of a base station deployment device according to an embodiment.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은, 이동국(mobile station, MS), 이동 단말(mobile terminal, MT), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE), 기계형 통신 장비(machine type communication device, MTC device) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.Throughout the specification, terminal refers to a mobile station (MS), a mobile terminal (MT), an advanced mobile station (AMS), and a high reliability mobile station (HR-MS). ), subscriber station (SS), portable subscriber station (PSS), access terminal (AT), user equipment (UE), machine type communication device, MTC device), etc., and may include all or part of the functions of MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE, etc.

또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 매크로 기지국(macro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.In addition, the base station (BS) is an advanced base station (ABS), a high reliability base station (HR-BS), a node B, an evolved node B, eNodeB), access point (AP), radio access station (RAS), base transceiver station (BTS), mobile multihop relay (MMR)-BS, relay that acts as a base station station (RS), a relay node (RN) that acts as a base station, an advanced relay station (ARS) that acts as a base station, and a high reliability relay station (HR) that acts as a base station. -RS), small base station [femto BS, home node B (HNB), home eNodeB (HeNB), pico BS, macro BS, micro BS ), etc.], etc., and may include all or part of the functions of ABS, NodeB, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, small base station, etc. there is.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part “includes” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.

도 1은 한 실시예에 따른 기지국 배치 장치의 블록도이다. 1 is a block diagram of a base station deployment device according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 한 실시예에 따른 기지국 배치 장치(100)는 정의부(110), 저장부(120), 행렬 생성부(130), 배치부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the base station placement device 100 according to one embodiment includes a definition unit 110, a storage unit 120, a matrix generation unit 130, and a placement unit 140.

정의부(110)는 한 실시예로서, 제1 집합(

Figure pat00013
)과 제2 집합(
Figure pat00014
)을 정의할 수 있다. 제1 집합(
Figure pat00015
)은 서비스를 제공할 영역 내에서 기지국(access point: AP)을 배치할 수 있는 위치의 집합을 정의한 것으로 기지국이 배치될 수 있는 위치를 나타내는 인덱스(index)로 구성될 수 있다. 제2 집합(
Figure pat00016
)은 서비스를 제공할 영역 내에서 단말(station: STA)이 존재할 수 있는 위치의 집합을 정의한 것으로, 서비스를 요구하는 단말이 존재할 수 있는 위치를 나타내는 인덱스로 구성될 수 있다. 여기서 인덱스로 표시되는 위치는 하나의 점이 아니고 주변을 포함하는 하나의 영역을 의미할 수 있다. 한 실시예로서, 서비스를 제공할 영역 내에서 기지국을 배치할 수 없는 위치에 대하여는 인덱스를 정의하지 않을 수 있다. 또한, 유사하게 서비스가 필요하지 않은 위치, 즉 단말이 존재할 필요가 없거나 존재할 수 없는 위치에 대하여는 인덱스를 정의하지 않을 수 있다. 이에 따라, 제1 집합과 제2 집합은 다음 수학식 1 및 2와 같이 정의될 수 있다. 수학식 1에서
Figure pat00017
는 기지국을 배치할 수 있는 위치의 개수이고, 수학식 2에서
Figure pat00018
는 단말이 서비스를 요구할 수 있는 위치의 개수이다. As an example, the definition unit 110 is a first set (
Figure pat00013
) and the second set (
Figure pat00014
) can be defined. 1st set (
Figure pat00015
) defines a set of locations where a base station (access point: AP) can be deployed within the area to provide service, and may be composed of an index indicating the location where the base station can be deployed. Second set (
Figure pat00016
) defines a set of locations where a terminal (station: STA) can exist within the area to provide the service, and may be composed of an index indicating the location where a terminal requesting the service can exist. Here, the position indicated by the index may not mean a single point but an area including the surrounding area. As an example, an index may not be defined for a location where a base station cannot be placed within the area to provide the service. Additionally, similarly, an index may not be defined for a location where service is not required, that is, a location where a terminal does not need to or cannot exist. Accordingly, the first set and the second set can be defined as the following equations 1 and 2. In equation 1
Figure pat00017
is the number of locations where the base station can be placed, and in Equation 2
Figure pat00018
is the number of locations from which the terminal can request service.

정의부(110)는 한 실시예로서, 서비스를 제공할 영역 내에서 제1 집합(

Figure pat00021
)과 제2 집합(
Figure pat00022
)을 정의하기 위해, 서비스를 제공할 영역을 복수의 격자 영역으로 구획하고, 복수의 격자점(grid point)을 기지국 배치 가능 위치 및 단말이 서비스를 요구할 수 있는 위치로 정의할 수 있다.As an example, the definition unit 110 is a first set (
Figure pat00021
) and the second set (
Figure pat00022
), the area to provide the service can be divided into a plurality of grid areas, and a plurality of grid points can be defined as locations where the base station can be deployed and locations where the terminal can request the service.

도 2는 한 실시예에 따른 기지국이 배치될 수 있는 임의의 영역을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an arbitrary area in which a base station can be deployed according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 한 실시예로서, 서비스를 제공할 임의의 영역은 실내 공장일 수 있다. 실내 공장에는 기둥, 기계 등과 같이 무선 신호의 투과 손실을 야기하는 방해물(Blockage)이 구비될 수 있다.Referring to Figure 2, in one embodiment, any area to be serviced may be an indoor factory. Indoor factories may be equipped with obstacles such as pillars, machines, etc. that cause transmission loss of wireless signals.

도 2를 참조하면, 한 실시예로서, 정의부(110)는 서비스를 제공할 임의의 영역을 복수의 격자 영역(20)으로 구획할 수 있다. 그리고 정의부(110)는 복수의 격자점(grid point)(10)을 기지국 배치 가능 위치 및 서비스를 요구하기 위하여 단말이 존재할 수 있는 위치로 정의할 수 있다. 여기서 격자 영역은 4개의 격자점으로 구획되는 영역을 나타낼 수 있고, 각 격자 영역의 크기는 동일할 수 있다. Referring to FIG. 2 , in one embodiment, the definition unit 110 may divide an arbitrary area to provide a service into a plurality of grid areas 20. In addition, the definition unit 110 may define a plurality of grid points 10 as locations where a base station can be deployed and locations where a terminal can exist to request a service. Here, the grid area may represent an area divided by four grid points, and the size of each grid area may be the same.

이때, 정의부(110)는 도 2의 예에서 설명의 용이성을 위하여 동일한 격자를 설정하여 기지국 배치 가능 위치와 단말이 서비스를 요구할 수 있는 위치를 정의하였으나, 다른 한 실시예로서, 기지국 배치 가능 위치에 대한 격자와 단말이 서비스를 요구할 수 있는 위에 대한 격자를 서로 상이하게 정의할 수 있다. At this time, the definition unit 110 sets the same grid for ease of explanation in the example of FIG. 2 to define locations where a base station can be deployed and locations where a terminal can request a service. However, as another embodiment, the locations where a base station can be deployed The grid for and the grid for above from which a terminal can request services can be defined differently.

한 실시예로서, 정의부(110)는 기지국 배치 가능 위치에 대한 격자를 격자점간 제1 간격(△AP)을 가지도록 정의할 수 있다. 정의부(110)는 각각의 격자점에 대해 기지국 배치 가능 위치로서의 인덱스를 설정할 수 있다. 그리고 정의부(110)는 이러한 인덱스의 집합을 제1 집합으로 정의할 수 있다.As one embodiment, the definition unit 110 may define a grid for base station deployment locations to have a first spacing (△ AP ) between grid points. The definition unit 110 may set an index as a possible base station deployment location for each grid point. And the definition unit 110 may define this set of indices as the first set.

또한, 정의부(110)는 단말이 서비스를 요구할 수 있는 위치에 대한 격자를 격자점간 제2 간격(△STA)을 가지도록 정의할 수 있다. 정의부(110)는 각각의 격자점에 대해 단말이 서비스를 요구할 수 있는 위치로서의 인덱스를 설정할 수 있다. 그리고 정의부(110)는 이러한 인덱스의 집합을 제2 집합으로 정의할 수 있다.Additionally, the definition unit 110 may define a grid for locations where a terminal can request service to have a second spacing (△ STA ) between grid points. The definition unit 110 may set an index for each grid point as a location where the terminal can request a service. And the definition unit 110 may define this set of indices as the second set.

저장부(120)는 한 실시예로서, 수신 신호 세기 행렬 및 신호 대 잡음비 지표 행렬을 저장하고 있을 수 있다.As an example, the storage unit 120 may store a received signal strength matrix and a signal-to-noise ratio index matrix.

여기서 수신 신호 세기 행렬 및 신호 대 잡음비 지표 행렬은 행렬 생성부(130)에 의하여 생성되어 저장부(120)에 저장된 것일 수 있다.Here, the received signal strength matrix and the signal-to-noise ratio index matrix may be generated by the matrix generator 130 and stored in the storage unit 120.

한 실시예로서 저장부(120)는 수신 신호 세기 행렬을 획득하고 이를 기초로 획득한 신호 대 잡음비 지표 행렬만을 저장하고 있을 수 있다.As an example, the storage unit 120 may obtain a received signal intensity matrix and store only the signal-to-noise ratio index matrix obtained based on this.

행렬 생성부(130)는 수신 신호 세기 행렬을 생성할 수 있다.The matrix generator 130 may generate a received signal intensity matrix.

수신 신호 세기 행렬은 한 실시예로서, 단말이 서비스를 요구할 수 있는 위치 각각에서 기지국 배치 가능 위치의 기지국으로부터 받는 수신 신호 세기를 각 원소로 포함할 수 있다. As an example, the received signal strength matrix may include, as each element, the received signal strength received from the base station at a location where the base station can be deployed at each location where the terminal can request service.

수신 신호 세기 행렬의 j번째 행과 i번째 열이 만나는 지점에 있는 원소(

Figure pat00023
)의 값은 제2 집합에 포함되어 있는 인덱스
Figure pat00024
에 대응하는 위치에 있는 단말이 제1 집합에 포함되어 있는 인덱스
Figure pat00025
에 대응하는 위치에 배치되는 기지국으로부터 받는 수신 신호 세기를 나타낸다. The element at the point where the jth row and ith column of the received signal strength matrix meet (
Figure pat00023
) is the index included in the second set
Figure pat00024
The index at which the terminal at the position corresponding to is included in the first set
Figure pat00025
It represents the received signal strength received from a base station located at a location corresponding to .

한 실시예로서, 수신 신호 세기 행렬의 j번째 행과 i번째 열이 만나는 지점에 있는 원소(

Figure pat00026
)의 값은 수학식 3을 이용하여 획득할 수 있다.As an example, the element at the point where the jth row and ith column of the received signal strength matrix meet (
Figure pat00026
) can be obtained using Equation 3.

Figure pat00028
는 기지국의 송신전력,
Figure pat00029
는 기지국의 송신 안테나 이득,
Figure pat00030
은 단말의 수신 안테나 이득,
Figure pat00031
는 기지국의 i위치와 단말의 j위치 사이의 전파 손실, 소규모 페이딩 등을 고려한 채널 이득을 의미한다.
Figure pat00028
is the transmission power of the base station,
Figure pat00029
is the gain of the transmitting antenna of the base station,
Figure pat00030
is the gain of the receiving antenna of the terminal,
Figure pat00031
means the channel gain considering propagation loss and small-scale fading between the i location of the base station and the j location of the terminal.

수신 신호 세기 행렬의 특정 원소의 값을 구하는 수학식 3에 포함된 각 파라미터는 실제 기지국과 단말을 배치하여 구한 것이 아니라 해당 위치에 기지국과 단말이 있다고 가정하고 시뮬레이션이나 수학적 모델링을 통해 구한 것일 수 있다.Each parameter included in Equation 3, which calculates the value of a specific element of the received signal strength matrix, is not obtained by actually placing the base station and terminal, but may be obtained through simulation or mathematical modeling assuming that the base station and terminal are at the corresponding location. .

행렬 생성부(130)는 한 실시예로서, 저장부(120)에 미리 저장되어 있거나, 미리 계산되어 임시적으로 저장되어 있는 수신 신호 세기 행렬을 바탕으로, 신호 대 잡음비 지표 행렬을 생성할 수 있다. As an example, the matrix generator 130 may generate a signal-to-noise ratio index matrix based on a received signal strength matrix that is pre-stored in the storage unit 120 or pre-calculated and temporarily stored.

행렬 생성부(130)는 한 실시예로서, 수학식 4를 이용하여 신호 대 잡음비 지표 행렬(

Figure pat00032
)을 생성할 수 있다.As an example, the matrix generator 130 generates a signal-to-noise ratio index matrix (
Figure pat00032
) can be created.

Figure pat00034
는 수신 신호 세기 행렬의 j번째 행 i번째 열의 원소,
Figure pat00035
는 채널 대역폭을 고려한 잡음 전력,
Figure pat00036
는 임계 신호대 잡음비를 의미한다.
Figure pat00034
is the element of the jth row and ith column of the received signal strength matrix,
Figure pat00035
is the noise power considering the channel bandwidth,
Figure pat00036
means the critical signal-to-noise ratio.

신호 대 잡음비 지표 행렬의 j번째 행 i번째 열의 원소(

Figure pat00037
)는 한 실시예로서, 각 원소가 1 또는 0만을 값으로 가질 수 있는데, 서비스 요구 위치 j에서 기지국 배치 가능 위치 i로부터 수신하는 수신 신호 세기(
Figure pat00038
)를 채널 대역폭(
Figure pat00039
)으로 나눈 신호 대 잡음비가 미리 설정된 임계값(
Figure pat00040
)보다 크거나 같으면 1을 값으로 가지고, 보다 작으면 0을 값으로 가진다.Element of the jth row and ith column of the signal-to-noise ratio index matrix (
Figure pat00037
) is an example, where each element can have only 1 or 0 as a value, and is the received signal strength received from the base station deployable location i at the service request location j (
Figure pat00038
) to the channel bandwidth (
Figure pat00039
The signal-to-noise ratio divided by the preset threshold (
Figure pat00040
), if it is greater than or equal to, it has a value of 1, and if it is less than, it has a value of 0.

셀프리 대규모 다중 안테나(cell-free massive multiple-input multiple-output: CF mMIMO) 시스템에서 각 단말은 신뢰성 향상을 위해 동시에 두 개 이상의 기지국과 링크 관계를 형성할 수 있다. 이와 유사하게, 본 발명에서 각 단말은 높은 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio: SNR)를 제공하는 M개의 기지국과 상시 링크를 형성할 수 있다. 기지국 배치 완료 후, 단말은 영역 내 어떠한 위치에서도 임계 신호 대 잡음비 이상의 신호 세기를 제공하는 M개의 기지국으로부터 서비스를 받을 수 있다. 본 발명에서 제안하는 방법은 정수 선형 계획법에 기반하여 기지국을 배치함으로써 모든 서비스 요구 위치에서 M개 이상의 기지국으로부터 임계 신호 대 잡음비 이상의 신호 세기를 받을 수 있도록 하는 기지국 배치 방법일 수 있다.In a cell-free massive multiple-input multiple-output (CFmMIMO) system, each terminal can form a link relationship with two or more base stations at the same time to improve reliability. Similarly, in the present invention, each terminal can form a constant link with M base stations that provide a high signal-to-noise ratio (SNR). After base station deployment is completed, the terminal can receive services from M base stations that provide signal strength greater than the critical signal-to-noise ratio at any location in the area. The method proposed in the present invention may be a base station placement method that allows receiving a signal strength greater than the critical signal-to-noise ratio from M or more base stations at all service demand locations by arranging base stations based on integer linear programming.

한 실시예로서, 기지국 배치 가능 위치에 기지국을 배치할 것인지를 나타내는 기지국 배치 행렬(

Figure pat00041
)을 정의할 수 있다. 기지국 배치 행렬(
Figure pat00042
)의 i번째 원소(
Figure pat00043
)는 i번째 기지국 배치 가능 위치에 기지국이 배치되는 경우 1의 값을 갖고, 그렇지 않은 경우 0의 값을 가지는 것으로 정의될 수 있다.As an example, a base station deployment matrix indicating whether to deploy a base station in a position where a base station can be deployed (
Figure pat00041
) can be defined. Base station deployment matrix (
Figure pat00042
)'s ith element (
Figure pat00043
) can be defined as having a value of 1 if the base station is deployed at the ith base station deployable location, and having a value of 0 otherwise.

본 발명에서 제안하는 정수 선형 계획법의 목적함수는 주어진 도 2에 도시된 것과 같이 임의의 영역에 서비스를 제공하기 위해 배치되는 기지국의 수를 최소화하는 것이다. 즉, 목적함수는 다음 수학식 5와 같이 표현될 수 있는데, 이는 기지국 배치 행렬(

Figure pat00044
)의 모든 원소를 합하면 배치할 기지국의 수가 되므로 이를 최소화한다는 것이다.The objective function of the integer linear programming method proposed in the present invention is to minimize the number of base stations deployed to provide services to a given area, as shown in FIG. 2. That is, the objective function can be expressed as Equation 5 below, which is the base station placement matrix (
Figure pat00044
) adds up to the number of base stations to be deployed, so this is minimized.

수학식 5의 목적함수를 달성함에 있어 수학식 6 내지 8의 제약조건을 만족하여야 한다. In achieving the objective function of Equation 5, the constraints of Equations 6 to 8 must be satisfied.

위의 수학식 6 내지 8에서,

Figure pat00049
는 j번째 단말이 서비스를 요구할 수 있는 위치와 i번째 기지국을 배치할 수 있는 위치 사이의 수신 신호 세기를 나타내고,
Figure pat00050
는 채널 대역폭을 고려한 잡음 전력,
Figure pat00051
는 임계 신호 대 잡음비를 의미한다.
Figure pat00052
는 단말과 기지국 사이의 링크 연결 관계를 나타내며, 단말이 서비스를 요구할 수 있는 위치 중 j위치에 있는 단말이 기지국 배치 가능 위치 중 i위치에 배치되는 기지국과 링크 관계를 형성하여 서비스를 받는 경우 1의 값을 갖는다.In Equations 6 to 8 above,
Figure pat00049
represents the received signal strength between the location where the jth terminal can request service and the location where the ith base station can be placed,
Figure pat00050
is the noise power considering the channel bandwidth,
Figure pat00051
means the critical signal-to-noise ratio.
Figure pat00052
represents the link connection relationship between the terminal and the base station, and when the terminal at location j among the locations where the terminal can request service forms a link relationship with the base station located at location i among locations where the base station can be deployed and receives the service, 1. It has value.

수학식 6을 참조하면, j위치에 있는 단말이 i위치에 기지국으로부터 서비스를 받고자 하지만(

Figure pat00053
) i위치에 기지국이 배치되지 않았다면(
Figure pat00054
), j위치에 있는 단말은 수학식 6을 만족할 수 없다. 따라서, 수학식 6은 j위치에 있는 단말이 i위치에 배치되는 기지국과 링크를 형성하여 서비스를 받는 경우 i위치에는 기지국이 배치되어야 한다는 제약 조건을 나타낸다.Referring to Equation 6, the terminal at location j wants to receive service from the base station at location i (
Figure pat00053
) If the base station is not deployed at location i (
Figure pat00054
), the terminal at location j cannot satisfy Equation 6. Therefore, Equation 6 represents the constraint that when a terminal at location j receives service by forming a link with a base station located at location i, the base station must be located at location i.

수학식 7은 j위치에 있는 단말이 i위치에 배치되는 기지국과 링크 관계를 형성하려면 수신 신호 세기가 임계 신호 대 잡음비(SNR) 보다 큰 값을 가져야 한다는 제약 조건을 나타낸다. 링크 관계를 형성하지 않는 위치(

Figure pat00055
)에 대해서는
Figure pat00056
다 충분히 큰 수 G를 설정한다면, 해당 조건을 만족하므로 모든 j와 i에 대해 조건을 만족할 수 있다. Equation 7 represents the constraint that for a terminal at location j to form a link relationship with a base station located at location i, the received signal strength must be greater than the critical signal-to-noise ratio (SNR). Locations that do not form link relationships (
Figure pat00055
) for
Figure pat00056
If you set a sufficiently large number G, the condition can be satisfied for all j and i.

수학식 8은 단말이 최소 M개의 기지국과 링크가 연결되어야 한다는 제약 조건을 나타낸다. 파라미터(

Figure pat00057
)는 j번째 서비스 요구 위치에서 i번째 기지국 배치 위치에 배치될 기지국과 링크가 연결되면 1 값을 가지고 링크가 연결되지 않으면 0값을 가지기 때문에 모든 i에 대한 합을 구하면 j번째 서비스 요구 위치에서 링크가 연결된 기지국 배치 위치의 수를 나타내고, 이 값이 M보다 커야 한다는 것은 단말이 최소 M개의 기지국과 링크가 연결되어야 한다는 제약 조건을 나타낸다.Equation 8 represents the constraint that the terminal must be linked to at least M base stations. parameter(
Figure pat00057
) has a value of 1 if the link is connected to the base station to be deployed at the i-th base station placement location at the j-th service request location, and has a value of 0 if the link is not connected. Therefore, if the sum of all i is calculated, the link at the j-th service request location represents the number of connected base station deployment locations, and that this value must be greater than M indicates the constraint that the terminal must be linked to at least M base stations.

수학식 6 내지 8의 제약조건을 만족하면서 수학식 5의 해가 되는 기지국 배치 행렬(

Figure pat00058
)이 최종 해가 될 수 있다. 그리고 기지국 배치 행렬(
Figure pat00059
)에서 1의 값을 가진 위치에 최종적으로 기지국이 배치될 수 있다.A base station deployment matrix that is the solution to Equation 5 while satisfying the constraints of Equations 6 to 8 (
Figure pat00058
) can be the final solution. And the base station deployment matrix (
Figure pat00059
), the base station can finally be placed at a location with a value of 1.

본 발명에서는 수학식 4에 의해 정의되는 원소(

Figure pat00060
)를 가지는 신호 대 잡음비 지표 행렬에 기초하여, 수학식 5 내지 8을 간소화할 수 있다. 즉, 수학식 4를 참조하면, 신호 대 잡음비 지표 행렬의 j번째 행 i번째 열의 원소(
Figure pat00061
)는 서비스 요구 위치 j에서 기지국 배치 가능 위치 i로부터 수신하는 신호의 신호 대 잡음비가 미리 설정된 임계값(
Figure pat00062
)보다 크면 1을 값으로 가지고, 보다 작으면 0을 값으로 가진다. 이를 통해 수학식 7과 8을 하나의 제약조건으로 결합할 수 있다. 그러면 수학식 6, 7 및 8의 제약조건은 다음 수학식 9 및 10으로 간소화될 수 있다. 여기서 수학식 9는 수학식 6이 간소화된 것이다.In the present invention, the element defined by Equation 4 (
Figure pat00060
), Equations 5 to 8 can be simplified based on the signal-to-noise ratio index matrix having ). That is, referring to Equation 4, the element of the jth row and ith column of the signal-to-noise ratio index matrix (
Figure pat00061
) is a preset threshold (
Figure pat00062
), it has a value of 1, and if it is smaller than 0, it has a value of 0. Through this, Equations 7 and 8 can be combined into one constraint. Then, the constraints in Equations 6, 7, and 8 can be simplified to the following Equations 9 and 10. Here, Equation 9 is a simplified version of Equation 6.

수학식 9 및 10의 제약조건은 다음 수학식 11의 단일 제약조건으로 결합될 수 있다. The constraints in Equations 9 and 10 can be combined into a single constraint in Equation 11.

여기서,

Figure pat00066
는 신호 대 잡음비 지표 행렬이고,
Figure pat00067
는 기지국 배치 행렬이고,
Figure pat00068
은 기준 개수, 즉 매크로 다이버시티를 실현하기 위하여 상기 복수의 서비스 요구 위치 각각에서 연결되어야 하는 최소 기지국의 수이고,
Figure pat00069
는 서비스 요구 위치의 개수(
Figure pat00070
)의 1로 구성된 열벡터이다.here,
Figure pat00066
is the signal-to-noise ratio index matrix,
Figure pat00067
is the base station deployment matrix,
Figure pat00068
is the standard number, that is, the minimum number of base stations that must be connected at each of the plurality of service request locations to realize macro diversity,
Figure pat00069
is the number of service request locations (
Figure pat00070
) is a column vector composed of 1.

따라서, 본 발명에서 제안하는 정수 선형 계획법은 다음 수학식 12의 해가 되는 기지국 배치 행렬(

Figure pat00071
)을 찾는 것일 수 있다. 그리고 기지국 배치 행렬(
Figure pat00072
)에서 1의 값을 가진 위치에 최종적으로 기지국이 배치될 수 있다.Therefore, the integer linear programming method proposed in the present invention is a base station deployment matrix that is the solution to Equation 12 (
Figure pat00071
) may be looking for. And the base station deployment matrix (
Figure pat00072
), the base station can finally be placed at a location with a value of 1.

배치부(140)는 수학식 12에 나타나 있는 정수 선형 계획법에 기초하여 서비스를 받고자 하는 영역에 배치할 기지국 배치 행렬(

Figure pat00074
)의 해를 구하고 이를 기초로 최종적으로 기지국 배치 위치를 결정할 수 있다. The placement unit 140 is a base station placement matrix to be placed in the area to receive service based on the integer linear programming method shown in Equation 12 (
Figure pat00074
), and based on this, the final base station placement location can be determined.

도 3은 한 실시예에 따른 모의실험 결과를 나타내는 도면이다.Figure 3 is a diagram showing the results of a simulation experiment according to one embodiment.

도 3을 참조하면, 네모 도형은 기지국이 배치된 위치(11)를 나타내고, 동그라미 도형은 서비스 요구 위치 중 수학식 4의 조건은 만족한 위치(12)를 나타낸다. 모의실험에서 모든 영역은 최소한 임계 신호 대 잡음비(SNR) 이상의 수신 신호 세기를 갖는 두 개의 기지국과 연결되는 상황(M=2)을 고려했으며, 결과적으로 모든 영역에 대해 요구 조건을 만족하는 결과를 보였다.Referring to FIG. 3, the square shape represents the location 11 where the base station is located, and the circle shape represents the location 12 where the condition of Equation 4 is satisfied among the service request locations. In the simulation, all areas were considered to be connected to two base stations (M=2) with a received signal strength of at least the critical signal-to-noise ratio (SNR), and as a result, the requirements were met for all areas. .

도 4는 한 실시예에 따른 기지국 배치 장치의 기지국 배치 방법을 도시한 흐름도이다.Figure 4 is a flowchart illustrating a base station placement method of a base station placement device according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 한 실시예에 따른 기지국 배치 방법은 정의부(110)가 서비스하고자 하는 영역 내에서 기지국 배치 가능 위치들 및 단말의 서비스 요구 위치들을 정의하는 단계(S410), 행렬 생성부(130)가 각 서비스 요구 위치에서 기지국 배치 가능 위치의 기지국으로부터 받는 수신 신호 세기를 각 원소로 하는 수신 신호 세기 행렬을 생성하고, 생성한 수신 신호 세기 행렬을 기초로 신호 대 잡음비 지표 행렬(

Figure pat00075
)을 생성하는 단계(S420) 및 배치부(140)가 신호 대 잡음비 지표 행렬(
Figure pat00076
)에 기초하여 기지국 배치 위치를 결정하는 단계(S430)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the base station deployment method according to one embodiment includes a step of defining base station deployable positions and service request positions of the terminal within the area that the definition unit 110 wants to service (S410), and a matrix generator ( 130) generates a received signal strength matrix in which each element is the received signal strength received from the base station at a position where the base station can be deployed at each service request location, and a signal-to-noise ratio index matrix (signal-to-noise ratio index matrix) based on the generated received signal strength matrix
Figure pat00075
) The step of generating (S420) and the arrangement unit 140 are the signal-to-noise ratio index matrix (
Figure pat00076
) may include a step (S430) of determining the base station deployment location based on.

서비스하고자 하는 영역 내에서 기지국 배치 가능 위치들 및 단말의 서비스 요구 위치들을 정의하는 단계(S410)는 제1 집합(

Figure pat00077
)과 제2 집합(
Figure pat00078
)을 정의할 수 있는데, 제1 집합(
Figure pat00079
)은 서비스를 제공할 영역 내에서 기지국(access point: AP)을 배치할 수 있는 위치의 집합을 정의한 것으로 수학식 1과 같이 기지국이 배치될 수 있는 위치를 나타내는 인덱스(index)로 구성될 수 있다. 제2 집합(
Figure pat00080
)은 서비스를 제공할 영역 내에서 단말(station: STA)이 존재할 수 있는 위치의 집합을 정의한 것으로, 수학식 2와 같이 서비스를 요구하는 단말이 존재할 수 있는 위치를 나타내는 인덱스로 구성될 수 있다.The step (S410) of defining base station deployable locations and service request locations of the terminal within the area to be served is the first set (S410).
Figure pat00077
) and the second set (
Figure pat00078
) can be defined, and the first set (
Figure pat00079
) defines a set of locations where a base station (access point: AP) can be placed within the area to provide the service, and can be composed of an index indicating the location where the base station can be placed, as shown in Equation 1. . Second set (
Figure pat00080
) defines a set of locations where a terminal (station: STA) may exist within the area to provide the service, and may be composed of an index indicating the location where a terminal requesting the service may exist, as shown in Equation 2.

한 실시예에 따라, 정의부(110)는 서비스를 제공할 임의의 영역을 기지국 배치를 위한 복수의 제1 격자 영역과 단말이 서비스를 요구할 수 있는 위치에 대응되는 복수의 제2 격자 영역으로 구획하고, 격자를 형성하는 격자점을 기지국 배치 가능 위치 및 단말의 서비스 요구 위치로 설정하여 제1 집합(

Figure pat00081
)과 제2 집합(
Figure pat00082
)을 정의할 수 있다. According to one embodiment, the definition unit 110 divides an arbitrary area to provide service into a plurality of first grid areas for base station placement and a plurality of second grid areas corresponding to locations where a terminal can request service. And, the grid points forming the grid are set to the base station deployment positions and the service request positions of the terminal to create a first set (
Figure pat00081
) and the second set (
Figure pat00082
) can be defined.

수신 신호 세기 행렬 및 신호 대 잡음비 지표 행렬(

Figure pat00083
)을 생성하는 단계(S420)에서, 행렬 생성부(130)는 수학식 3에 기초하여 수신 신호 세기 행렬을 생성할 수 있다. 수학식 3은 실제 측정된 값을 사용하는 것이 아닌 이론적으로 계산된 값을 사용한 것일 수 있다. 이에 따라, 수신 신호 세기 행렬은 단말이 서비스를 요구할 수 있는 위치 각각에서 기지국 배치 가능 위치에 있는 각각의 기지국으로부터 받는 수신 신호 세기를 나타낸 것일 수 있다.Received signal strength matrix and signal-to-noise ratio index matrix (
Figure pat00083
) In step S420, the matrix generator 130 may generate a received signal strength matrix based on Equation 3. Equation 3 may use theoretically calculated values rather than actual measured values. Accordingly, the received signal strength matrix may represent the received signal strength received from each base station in a position where the base station can be deployed at each location where the terminal can request service.

또한, 행렬 생성부(130)는 수학식 4에 기초하여 신호 대 잡음비 지표 행렬(

Figure pat00084
)을 생성할 수 있다. 신호 대 잡음비 지표 행렬의 j번째 행 i번째 열의 원소(
Figure pat00085
)는 서비스 요구 위치 j에서 기지국 배치 가능 위치 i로부터 수신하는 수신 신호 세기(
Figure pat00086
)를 채널 대역폭(
Figure pat00087
)으로 나눈 신호 대 잡음비가 미리 설정된 임계값(
Figure pat00088
)보다 크면 1을 값으로 가지고, 보다 작으면 0을 값으로 가진다.In addition, the matrix generator 130 generates a signal-to-noise ratio index matrix (
Figure pat00084
) can be created. Element of the jth row and ith column of the signal-to-noise ratio index matrix (
Figure pat00085
) is the received signal strength received from base station deployable location i at service request location j (
Figure pat00086
) to the channel bandwidth (
Figure pat00087
The signal-to-noise ratio divided by the preset threshold (
Figure pat00088
), it has a value of 1, and if it is smaller than 0, it has a value of 0.

기지국 배치 위치를 결정하는 단계(S430)에서, 배치부(140)는 수학식 12에 나타나 있는 정수 선형 계획법에 기초하여 서비스를 받고자 하는 영역에 배치할 기지국 배치 행렬(

Figure pat00089
)의 해를 구할 수 있다. 그리고 기지국 배치 행렬(
Figure pat00090
)의 값이 1인 인덱스에 대응하는 기지국의 위치에 실제로 기지국을 배치하도록 결정할 수 있다.In the step of determining the base station placement location (S430), the placement unit 140 creates a base station placement matrix (
Figure pat00089
) can be found. And the base station deployment matrix (
Figure pat00090
) may be determined to actually place the base station at the location of the base station corresponding to the index whose value is 1.

도 5는 한 실시예에 따른 기지국 배치 장치의 블록도이다.Figure 5 is a block diagram of a base station deployment device according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 한 실시예에 따른 기지국 배치 장치(700)는 일종의 컴퓨팅 장치 또는 서버일 수 있으며, 버스(720)를 통해 통신하는 프로세서(710), 메모리(730), 사용자 인터페이스 입력 장치(760), 사용자 인터페이스 출력 장치(770), 및 저장 장치(780) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 기지국 배치 장치(700)는 또한 네트워크에 결합된 네트워크 인터페이스(790)를 포함할 수 있다. 프로세서(710)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU)이거나, 또는 메모리(730) 또는 저장 장치(780)에 저장된 명령을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(730) 및 저장 장치(780)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(730)는 ROM(read only memory)(731) 및 RAM(random access memory)(732)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예는 컴퓨터에 구현된 방법으로서 구현되거나, 컴퓨터 실행 가능 명령이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서 구현될 수 있다. 한 실시예에서, 프로세서에 의해 실행될 때, 컴퓨터 판독 가능 명령은 본 기재의 적어도 하나의 양상에 따른 방법을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 5, the base station deployment device 700 according to one embodiment may be a type of computing device or server, and includes a processor 710, a memory 730, and a user interface input device ( 760), a user interface output device 770, and a storage device 780. Base station deployment device 700 may also include a network interface 790 coupled to a network. The processor 710 may be a central processing unit (CPU) or a semiconductor device that executes instructions stored in the memory 730 or the storage device 780. Memory 730 and storage device 780 may include various types of volatile or non-volatile storage media. For example, the memory 730 may include a read only memory (ROM) 731 and a random access memory (RAM) 732. Embodiments of the present invention may be implemented as a computer-implemented method or as a non-transitory computer-readable medium storing computer-executable instructions. In one embodiment, when executed by a processor, computer readable instructions may perform a method according to at least one aspect of the present disclosure.

한 실시예에 따른 기지국 배치 장치(700)는 프로세서(710) 및 메모리(730)를 포함하고, 프로세서(710)는 메모리(730)에 저장된 프로그램을 실행하여, 서비스하고자 하는 영역 내에서 기지국을 배치할 수 있는 복수의 기지국 배치 가능 위치들 및 단말이 서비스를 요구할 수 있는 복수의 서비스 요구 위치들을 정의하고, 상기 복수의 서비스 요구 위치 각각에서 상기 복수의 기지국 배치 가능 위치들 각각에 배치될 기지국으로부터 받는 수신 신호의 세기를 각 원소로 하는 수신 신호 세기 행렬을 생성하고, 상기 수신 신호 세기 행렬을 기초로 신호 대 잡음비 지표 행렬을 생성하고, 상기 생성한 신호 대 잡음비 지표 행렬에 기초하여 정수 선형 계획법에 따라 기지국 배치 위치를 결정할 수 있다. 한 실시예에 따라 정수 선형 계획법은 복수의 서비스 요구 위치에서 신호 대 잡음비가 임계값보다 큰 기지국의 위치가 미리 설정된 개수(M)이상 되도록 하면서 배치할 기지국의 수를 최소화하는 최적화 기법일 수 있다. The base station placement device 700 according to one embodiment includes a processor 710 and a memory 730, and the processor 710 executes a program stored in the memory 730 to place the base station within the area to be serviced. Define a plurality of base station deployable locations and a plurality of service request locations from which a terminal can request service, and receive information from a base station to be deployed in each of the plurality of base station deployable locations at each of the plurality of service request locations. Generate a received signal strength matrix with the strength of the received signal as each element, generate a signal-to-noise ratio index matrix based on the received signal intensity matrix, and use an integer linear programming method based on the generated signal-to-noise ratio index matrix. The base station placement location can be determined. According to one embodiment, integer linear programming may be an optimization technique that minimizes the number of base stations to be deployed while ensuring that the positions of base stations with a signal-to-noise ratio greater than a threshold at a plurality of service demand locations exceed a preset number (M).

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. It falls within the scope of rights.

Claims (8)

매크로 다이버시티를 고려한 기지국 배치 방법에 있어서,
서비스하고자 하는 영역 내에서 기지국을 배치할 수 있는 복수의 기지국 배치 가능 위치들 및 단말이 서비스를 요구할 수 있는 복수의 서비스 요구 위치들을 정의하는 정의 단계;
상기 복수의 서비스 요구 위치 각각에서 상기 복수의 기지국 배치 가능 위치들 각각에 배치될 기지국으로부터 받는 수신 신호의 세기를 각 원소로 하는 수신 신호 세기 행렬을 생성하는 수신 신호 세기 행렬 생성 단계;
상기 수신 신호 세기 행렬의 대응하는 원소의 수신 신호의 세기를 잡음 전력으로 나눈 값인 신호 대 잡음비가 미리 설정된 임계값보다 큰 경우에는 1의 값을 가지고 작은 경우에는 0의 값을 가지는 신호 대 잡음비 지표 행렬(
Figure pat00091
)을 생성하는 지표 행렬 생성 단계; 및
상기 신호 대 잡음비 지표 행렬(
Figure pat00092
)을 기초로 기지국 배치 위치를 결정하는 배치 위치 결정 단계를 포함하는, 기지국 배치 방법.
In the base station placement method considering macro diversity,
A definition step of defining a plurality of base station deployable locations where a base station can be deployed within an area to be served and a plurality of service request locations where a terminal can request a service;
A received signal strength matrix generating step of generating a received signal strength matrix in which each element is a strength of a received signal received from a base station to be deployed at each of the plurality of base station deployment locations at each of the plurality of service request locations;
A signal-to-noise ratio index matrix having a value of 1 when the signal-to-noise ratio is greater than a preset threshold value, which is the strength of the received signal of the corresponding element of the received signal strength matrix divided by the noise power, and a value of 0 when it is less than a preset threshold. (
Figure pat00091
) An indicator matrix generation step that generates; and
The signal-to-noise ratio index matrix (
Figure pat00092
), a base station deployment method comprising a deployment position determination step of determining the base station deployment position based on.
 제1항에 있어서,
상기 배치 위치 결정 단계는,
식
Figure pat00093
(여기서
Figure pat00094
은 매크로 다이버시티를 실현하기 위하여 상기 복수의 서비스 요구 위치 각각에서 연결되어야 하는 최소 기지국의 수이고,
Figure pat00095
는 서비스 요구 위치의 개수만큼의 1로 구성된 열벡터이고,
Figure pat00096
는 상기 복수의 기지국 배치 가능 위치 각각에 대해 기지국을 배치할 것인지를 나타내는 기지국 배치 행렬로 0과 1을 값만을 가짐)를 만족하면서 배치되는 기지국의 수가 최소가 되도록 하는 기지국 배치 행렬(
Figure pat00097
)을 획득하는 단계를 포함하는, 기지국 배치 방법.
According to paragraph 1,
The placement position determination step is,
ceremony
Figure pat00093
(here
Figure pat00094
is the minimum number of base stations that must be connected at each of the plurality of service request locations to realize macro diversity,
Figure pat00095
is a column vector composed of as many 1s as the number of service request locations,
Figure pat00096
is a base station deployment matrix that satisfies (only has values 0 and 1) indicating whether to deploy a base station for each of the plurality of base station deployment positions, and minimizes the number of deployed base stations (
Figure pat00097
), including the step of obtaining a base station deployment method.
 제2항에서,
획득한 상기 기지국 배치 행렬(
Figure pat00098
)의 원소값이 1인 인덱스에 대응하는 위치에 기지국을 배치하는 단계를 더 포함하는, 기지국 배치 방법.
In paragraph 2,
The obtained base station deployment matrix (
Figure pat00098
), the base station placement method further comprising the step of placing the base station at a location corresponding to an index whose element value is 1.
 제2항에서,
상기 정의 단계는,
상기 서비스하고자 하는 영역을 제1 간격을 가지는 제1 격자로 분할하고 상기 제1 격자의 격자점들을 상기 복수의 기지국 배치 가능 위치로 정의하는 단계; 및
상기 서비스하고자 하는 영역을 제2 간격을 가지는 제2 격자로 분할하고 상기 제2 격자의 격자점들을 상기 복수의 서비스 요구 위치로 정의하는 단계를 포함하는, 기지국 배치 방법.
In paragraph 2,
The definition step is,
Dividing the area to be served into a first grid having a first interval and defining grid points of the first grid as possible locations for deploying the plurality of base stations; and
A base station deployment method comprising dividing the area to be serviced into a second grid having a second interval and defining grid points of the second grid as the plurality of service request positions.
 매크로 다이버시티를 고려하여 기지국을 배치하는 기지국 배치 장치에 있어서,
서비스하고자 하는 영역 내에서 기지국을 배치할 수 있는 복수의 기지국 배치 가능 위치들 및 단말이 서비스를 요구할 수 있는 복수의 서비스 요구 위치들을 정의하는 정의부;
상기 복수의 서비스 요구 위치 각각에서 상기 복수의 기지국 배치 가능 위치들 각각에 배치될 기지국으로부터 받는 수신 신호의 세기를 각 원소로 하는 수신 신호 세기 행렬 및 상기 수신 신호 세기 행렬의 대응하는 원소의 수신 신호의 세기를 잡음 전력으로 나눈 값인 신호 대 잡음비가 미리 설정된 임계값보다 큰 경우에는 1의 값을 가지고 작은 경우에는 0의 값을 가지는 신호 대 잡음비 지표 행렬(
Figure pat00099
)을 생성하는 행렬 생성부;
상기 생성된 신호 대 잡음비 지표 행렬(
Figure pat00100
)를 저장하는 저장부; 및
상기 신호 대 잡음비 지표 행렬(
Figure pat00101
)을 기초로 기지국 배치 위치를 결정하는 배치부를 포함하는, 기지국 배치 장치.
In a base station placement device that places a base station considering macro diversity,
a definition unit defining a plurality of base station deployable locations at which a base station can be deployed within a desired service area and a plurality of service request locations at which a terminal can request a service;
A received signal strength matrix in which each element is the strength of a received signal received from a base station to be deployed at each of the plurality of base station deployment positions at each of the plurality of service request positions, and a received signal of a corresponding element of the received signal strength matrix The signal-to-noise ratio index matrix (which is the intensity divided by the noise power) has a value of 1 when the signal-to-noise ratio is greater than the preset threshold and a value of 0 when it is less than the preset threshold.
Figure pat00099
) a matrix generator that generates;
The generated signal-to-noise ratio index matrix (
Figure pat00100
) a storage unit for storing; and
The signal-to-noise ratio index matrix (
Figure pat00101
), a base station placement device including a placement unit that determines the base station placement location based on
 제5항에 있어서,
상기 배치부는,
식
Figure pat00102
(여기서
Figure pat00103
은 매크로 다이버시티를 실현하기 위하여 상기 복수의 서비스 요구 위치 각각에서 연결되어야 하는 최소 기지국의 수이고,
Figure pat00104
는 서비스 요구 위치의 개수만큼의 1로 구성된 열벡터이고,
Figure pat00105
는 상기 복수의 기지국 배치 가능 위치 각각에 대해 기지국을 배치할 것인지를 나타내는 기지국 배치 행렬로 0과 1을 값만을 가짐)를 만족하면서 배치되는 기지국의 수가 최소가 되도록 하는 기지국 배치 행렬(
Figure pat00106
)을 획득하는, 기지국 배치 장치.
According to clause 5,
The arrangement part is,
ceremony
Figure pat00102
(here
Figure pat00103
is the minimum number of base stations that must be connected at each of the plurality of service request locations to realize macro diversity,
Figure pat00104
is a column vector composed of as many 1s as the number of service request locations,
Figure pat00105
is a base station deployment matrix that satisfies (only has values 0 and 1) indicating whether to deploy a base station for each of the plurality of base station deployment positions, and minimizes the number of deployed base stations (
Figure pat00106
), a base station deployment device that acquires.
 제6항에 있어서,
상기 배치부는,
획득한 상기 기지국 배치 행렬(
Figure pat00107
)의 원소값이 1인 인덱스에 대응하는 위치에 기지국을 배치하도록 제어하는, 기지국 배치 장치.
According to clause 6,
The arrangement part is,
The obtained base station deployment matrix (
Figure pat00107
) A base station placement device that controls placement of a base station at a location corresponding to an index whose element value is 1.
 제5항에 있어서,
상기 정의부는,
상기 서비스하고자 하는 영역을 제1 간격을 가지는 제1 격자로 분할하고 상기 제1 격자의 격자점들을 상기 복수의 기지국 배치 가능 위치로 정의하고,
상기 서비스하고자 하는 영역을 제2 간격을 가지는 제2 격자로 분할하고 상기 제2 격자의 격자점들을 상기 복수의 서비스 요구 위치로 정의하는, 기지국 배치 장치.
According to clause 5,
The Ministry of Justice,
Dividing the area to be served into a first grid having a first interval and defining grid points of the first grid as possible locations for deploying the plurality of base stations,
A base station placement device that divides the area to be serviced into a second grid having a second interval and defines grid points of the second grid as the plurality of service request positions.
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