WO2014123393A1 - 디바이스간 직접 통신 네트워크의 전송전력 제어 방법 및 장치 - Google Patents

디바이스간 직접 통신 네트워크의 전송전력 제어 방법 및 장치 Download PDF

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WO2014123393A1
WO2014123393A1 PCT/KR2014/001078 KR2014001078W WO2014123393A1 WO 2014123393 A1 WO2014123393 A1 WO 2014123393A1 KR 2014001078 W KR2014001078 W KR 2014001078W WO 2014123393 A1 WO2014123393 A1 WO 2014123393A1
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link
transmission power
terminals
links
yield
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PCT/KR2014/001078
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Inventor
류현석
정민영
김동현
배성재
김경규
김대균
박승훈
임치우
Original Assignee
삼성전자주식회사
성균관대학교산학협력단
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/18—TPC being performed according to specific parameters
    • H04W52/24—TPC being performed according to specific parameters using SIR [Signal to Interference Ratio] or other wireless path parameters
    • H04W52/245—TPC being performed according to specific parameters using SIR [Signal to Interference Ratio] or other wireless path parameters taking into account received signal strength

Definitions

  • the present invention relates to a D2D communication network, and more particularly to a method and apparatus for controlling transmit power.
  • a device-to-device (or ⁇ D2D '') (or peer-to-peer) communication network is an adjacent network without an infrastructure consisting of centralized access points such as base stations and access points.
  • a wireless terminal identifies geographically adjacent neighbor terminals and, if necessary, establishes a wireless link with a specific neighbor terminal to transmit data. Since this process is based on distributed performance among terminals without the help of other devices, D2D communication has an advantage that a rapid market introduction is possible without a separate infrastructure compared to other wireless communication networks.
  • D2D communication can solve the data overload problem that is currently concentrated in the base station or AP by accepting data traffic locally.
  • terminals In a D2D communication network, terminals (or devices) should be able to form a D2D link with another terminal and perform data communication by themselves without the help of a base station or an AP.
  • a distributed link scheduling method in which each of a plurality of D2D links transmits data over which radio resource is transmitted is very important in terms of performance of a D2D communication network.
  • Qualcomm Co., Ltd. is a distribution that considers Signal to Interference Ratio (SIR) through single-tone detection signal exchange based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) signal structure in a synchronized wireless environment.
  • the proposed link scheduling scheme is proposed: X. Wu, S. Tabildar, S. Shakkottai, T. Richardson, J. Li, R. Laroia, and A. Jovicic. FlashLinQ: A synchronous Distributed Scheduler for Peer-to-Peer Ad Hoc Networks, Technical Report, 2010.
  • the FlashLinQ is a wireless communication technology capable of single hop communication with another terminal over a radius of 1 km for each terminal. In determining whether to transmit each link, the FlashLinQ considers an amount of interference instead of carrier sensing, It supports high performance D2D communication over D2D links. However, if each D2D link arbitrarily performs transmit power in the FlashLinQ, since the degree of transmit power control directly affects the distributed link scheduling result based on SIR, the performance of the entire D2D network may be degraded. . Therefore, in the D2D communication network using distributed link scheduling, a method of controlling the transmission power of each D2D link needs to be devised to improve the performance of the entire network.
  • embodiments of the present invention are to provide a method and apparatus for controlling the transmission power of each D2D link in a D2D communication network.
  • embodiments of the present invention to provide a method and apparatus for controlling the transmission power in consideration of not only the effect on the D2D link of the D2D communication network but also the effect on the neighbor link.
  • embodiments of the present invention by controlling the transmission power distributed for each D2D link in consideration of the effect of the degree of transmission power control on the SIR-based distributed link scheduling results in each D2D link of the D2D communication network It is to provide a method and apparatus for improving the performance of the entire D2D network.
  • embodiments of the present invention by centrally controlling the transmission power of each D2D link in consideration of the effect of the degree of transmission power control on the SIR-based distributed link scheduling results in each D2D link of the D2D communication network It is to provide a method and apparatus for improving the performance of the entire D2D network.
  • a processing method at a transmitting terminal of the first link for controlling power includes: measuring an intensity of first detection signals transmitted from receiving terminals of the first link and the second link; And determining a first transmission power adjustment ratio for a transmitting terminal of the first link so that the signal-to-interference ratio of the second link is equal to or greater than a predetermined threshold based on the measured strengths of the first detection signals.
  • a processing method at a receiving terminal of the first link for controlling power includes: measuring an intensity of detection signals transmitted from transmitting terminals of the first link and the second link; And determining a first transmission power adjustment ratio for a transmitting terminal of the first link so that the signal-to-interference ratio of the first link is equal to or greater than a predetermined threshold based on the measured detection signals.
  • a device-to-device direct (D2D) communication network including a plurality of terminals adjacent to each other and a controller
  • the controller for controlling the transmission power of the transmitting terminals of the links
  • the processing method includes: receiving a control message from each transmitting terminal of the links, the control message including a yield indicator for causing a signal-to-interference ratio of its own link and a signal-to-interference ratio of a neighboring link to be equal to or greater than a predetermined threshold value; Selecting a link for adjusting transmission power among the plurality of links; Determining a transmission power adjustment ratio for a transmitting terminal of the selected link by using a yield indicator included in the control message; And transmitting the determined transmission power adjustment ratio to a transmitting terminal of the selected link.
  • D2D device-to-device direct
  • a device-to-device direct (D2D) communication network comprising at least terminals of a first link and terminals of a second link neighboring the first link, transmission of transmitting terminals of the links.
  • the transmitting terminal apparatus of the first link for controlling power includes: a transmitting / receiving unit which measures the intensity of first detection signals transmitted from receiving terminals of the first link and the second link; And a controller configured to determine a first transmission power adjustment ratio for a transmitting terminal of the first link so that the signal-to-interference ratio of the second link is equal to or greater than a predetermined threshold based on the measured strengths of the first detection signals.
  • a device-to-device direct (D2D) communication network comprising at least terminals of a first link and terminals of a second link neighboring the first link, transmission of transmitting terminals of the links.
  • An apparatus at a receiving terminal of the first link for controlling power includes: a transceiver configured to measure the strength of detection signals transmitted from transmitting terminals of the first link and the second link; And a controller configured to determine a first transmission power adjustment ratio for a transmitting terminal of the first link so that the signal to interference ratio of the first link is equal to or greater than a predetermined threshold based on the measured detection signals.
  • a controller device for controlling the transmission power of the transmitting terminals of the links
  • a receiving unit for receiving a control message from the transmitting terminals of the link including a yield indicator for causing the signal-to-interference ratio of its own link and the signal-to-interference ratio of the neighboring link is greater than a predetermined threshold value;
  • a control unit for selecting a link for adjusting transmission power among the plurality of links and determining a transmission power adjustment ratio for a transmitting terminal of the selected link by using a yield indicator included in the control message;
  • a transmitter for transmitting the determined transmission power adjustment ratio to a transmitting terminal of the selected link.
  • the embodiments of the present invention control transmission power by considering not only the effect of the D2D link on the D2D link of the D2D communication network but also the effect on the neighboring link, and thus, compared to the case of using the fixed transmission power. It can improve the performance of the entire D2D network.
  • FIG. 1 shows a basic transmission structure according to a distributed link scheduling scheme to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 illustrates a traffic slot structure constituting the traffic section shown in FIG. 1.
  • 3A illustrates the structure of the link scheduling interval shown in FIG. 2.
  • FIG. 3B shows the structure of the paging segment shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 shows an example of a D2D communication network for describing an SIR based link scheduling operation.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the need for new transmission power control in each D2D link of a D2D communication network according to an SIR based link scheduling operation.
  • FIG. 6 illustrates an example of a D2D communication network for explaining an operation of calculating concession relation indicators as a reference for transmission power control in a D2D link according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 7 shows an example of a communication network for the centralized power control operation according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows a detailed configuration of the devices shown in FIG. 7.
  • FIG. 9 shows a detailed configuration of the base station shown in FIG. 7.
  • FIG. 10 shows a processing flow of the centralized power control operation according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 shows the processing flow of the centralized power control operation according to the first embodiment of the present invention by the components of the communication network shown in FIG.
  • FIG. 12A illustrates an example of values stored in a table of a base station shown in FIG. 9 in a centralized power control operation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12B illustrates an example of calculating a power adjustment ratio from values stored in a table of a base station shown in FIG. 9 in a centralized power control operation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 shows an example of a communication network for distributed power control operation according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 14 shows a detailed configuration of the devices shown in FIG. 13.
  • FIG. 15 illustrates a processing flow of distributed power control operation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 shows the processing flow of the distributed power control operation according to the second embodiment of the present invention by the components of the communication network shown in FIG.
  • 17A shows an example of values stored in a table of the devices shown in FIG. 14 during a power control operation according to the second embodiment of the present invention.
  • 17B illustrates an example in which a power adjustment ratio is calculated from values stored in a table of the devices shown in FIG. 14 during a power control operation according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 illustrates a processing flow of distributed power control operation according to another embodiment of the present invention.
  • 19A-19C contrast the performance of a power control operation in accordance with embodiments of the present invention.
  • Embodiments of the present invention to be described below are to provide a method for effectively adjusting the transmission power of each D2D link in a D2D communication network composed of wireless communication devices.
  • two indicators are defined in which each D2D link indicates the transmit (Tx) and receive (Rx) yield impact and degree from neighboring links.
  • Embodiments of the present invention propose a method and apparatus that can adjust the transmission power of D2D links centrally through each link based on two indicators or by a controller such as a mobile communication base station.
  • the power control method proposed by the embodiments of the present invention can improve the performance of the D2D network by efficiently controlling the transmission power of each link in consideration of the geographical and propagation relationship and the link scheduling effect between the D2D links.
  • the terminals form and maintain a D2D communication network by allowing the use of distributed limited radio resources without the help of a base station.
  • the basic transmission structure for performing such a function may have a function structure that is periodically repeated as shown in FIG. 1.
  • Each cycle consists of a synchronization section 10, a peer search section 20, a paging section 30, and a traffic section 40.
  • synchronization section 10 basic time and frequency synchronization is performed between terminals through a global positioning system (GPS).
  • GPS global positioning system
  • peer search section 20 neighboring terminals that are geographically adjacent are identified through terminal information broadcasted by each terminal.
  • a D2D link is formed for unidirectional transmission between terminals to perform communication. Based on the link formed through this process, link scheduling and accompanying data transmission are performed in the traffic section 40.
  • the traffic interval consists of a plurality of traffic slots, and independent link scheduling and data transmission are performed for each traffic slot.
  • the traffic slot has a basic structure as shown in FIG. 2, which is divided into four sections: link scheduling section 42, rate scheduling section 44, data transmission section 46, and acknowledgment transmission section 48 by function. do.
  • link scheduling interval 42 a single-tone detection signal using an OFDM signal structure is transmitted for each D2D link for unidirectional communication to measure a signal interference relationship between links and determine whether data can be transmitted in a corresponding traffic slot.
  • the rate scheduling interval 44 the detailed rate is adjusted for links determined to transmit data in the corresponding traffic slot.
  • the transmitting terminals perform data transmission to the peer receiving terminal, and an acknowledgment message thereof is transmitted in the acknowledgment transmission interval 48.
  • an OFDM signal in which radio resources orthogonal in time and frequency planes are defined in order to determine link scheduling, that is, whether to use a link, for single-hop unidirectional D2D links.
  • a structure is defined, through which a plurality of D2D terminals transmit single-tone detection signals simultaneously without signal interference with each other.
  • signal-to-interference ratio SIR is calculated for self and neighboring D2D links measured and link scheduling is performed based on this.
  • the number of D2D links that can use the same radio resources at a specific time is limited due to the nature of radio resources. For this reason, in a centralized wireless communication technology such as mobile communication, the use of radio resources of terminals is limited by a central controller such as a base station.
  • a method capable of limiting the occupation of a radio resource of a link in consideration of signal interference is required.
  • the distributed link scheduling scheme allocates a link identifier (CID), which is an identifier uniquely assigned locally for each link, and assigns a unique priority to the link in every traffic slot using the link identifier.
  • CID link identifier
  • each link determines whether to perform communication in the current traffic slot by considering the SIRs of links having a higher priority with itself. At this time, the priority is changed evenly in each traffic slot by using a hash, pseudo noise (PN) code, etc. in order to ensure fairness between links.
  • PN pseudo noise
  • the distributed link scheduling scheme defines a single-tone detection signal transmission method based on an OFDM signal structure (block) as shown in FIG. 3A.
  • the link scheduling interval 42 consists of a Tx OFDM block 42A for transmitting terminals and an Rx OFDM block 42B for receiving terminals.
  • Each OFDM block consists of N subcarriers in the frequency plane and M OFDM symbols in the time plane and includes a total of N ⁇ M transmission units.
  • N ⁇ M transmission units are assigned priorities from 1 to N ⁇ M in order from top to bottom and from left to right, as shown in FIG. 3A, and each link has a resource corresponding to its priority. Units are used to transmit and receive single-tone detection signals. In this case, the priority is 1 and N ⁇ M is the lowest.
  • the single-tone signal refers to a tone signal having only one subcarrier in the frequency plane.
  • the signal occupies a narrow frequency bandwidth, allowing for higher power transmission compared to multi-tone signals.
  • By utilizing such a single-tone signal can have a wide communication range of 1km radius.
  • Scheduling for D2D links based on priorities assigned locally uniquely is performed as follows.
  • a transmitting terminal having data to be sent to a peer receiving terminal transmits a single-tone signal through a transmission unit corresponding to its link priority in a Tx OFDM block.
  • the receiving terminal observes the corresponding transmission unit in every traffic slot to receive data. If a single-tone signal from the transmitting terminal is received, the receiving terminal compares the signal strength from the peer transmitting terminal with the interference signal strength from the link having the higher priority and determines whether the corresponding link can be communicated. If it is determined that communication of the link is possible, the receiving terminal transmits a single-tone signal in a corresponding transmission unit in the Rx OFDM block.
  • a transmitting terminal that receives single-tone signals from a peer receiving terminal and a receiving terminal having a higher priority may determine that the receiving terminal has a certain level of signal interference below the receiving terminal having a higher priority. If it is decided to perform communication on the link.
  • link scheduling An example of link scheduling will be described with reference to FIG. 4.
  • a procedure of performing a link scheduling for data transmission from a terminal C 100C to a terminal D 100D in a D2D communication network in which two links coexist as shown in FIG. 4 is considered.
  • the terminal A 100A has data to be transmitted to the terminal B 100B (link 1)
  • the terminal C 100C has data to be transmitted to the terminal D 100D (link 2)
  • the priority of the link 1 is higher than the link 2.
  • Hxy also represents the channel gain between terminal X and terminal Y.
  • UE A 100A and UE C 100C transmit a single-tone signal (Direct Power Signal, hereinafter referred to as 'DPS') having transmission powers of P A and P C through transmission units according to their priorities. do.
  • the receiving terminal D 100D receives the DPS received from its peer terminal (terminal C 100C) (P C ⁇
  • the expected signal-to-interference ratio (SIR link_2 ) of link 2 according to the signal interference from the higher priority link is calculated as follows.
  • SIR link_2 is a predefined threshold ( Less than), the UE D 100D determines that communication of the link 2 cannot be performed due to strong interference from an upper transmitting terminal, and performs Rx yielding. Whereas SIR If greater, the terminal D 100D determines that communication of the link 2 is possible.
  • the terminal D 100D and the terminal B 100B which have determined that communication is possible, transmit a single-tone signal called an inverse power echo (IPE) signal through a transmission unit corresponding to priorities of links 2 and 1, respectively, in the subsequent Rx OFDM block. Transmit with strength.
  • IPE inverse power echo
  • K is a constant defined in the system
  • P Tx represents the transmit power strength of the peer transmitting terminal
  • h Tx, Rx represents the channel gain between itself and the transmitting terminal.
  • the strengths of the IPE signals transmitted by the terminal B 100B and the terminal D 100D are K / (P A ⁇
  • the terminal C 100C Upon receiving the IPE signal from the terminal D 100D through the transmission unit for the link 2, the terminal C 100C receives the strength ((K ⁇
  • the transmitting terminal 100C starts transmission of link 2 by transmitting a pilot signal in a subsequent rate scheduling interval. Whereas the calculated SIR link_1 has a threshold If smaller, the transmitting terminal 100C determines that its data transmission has a great influence on the SIR of link 1, and abandons the transmission of link 2, thereby yielding Tx.
  • a transmitting terminal and a receiving terminal constituting each D2D link use a resource unit given locally locally according to the CID of the link in the Tx and Rx OFDM blocks to determine whether to access the medium.
  • the transmitting and receiving terminals each calculate the expected SIRs based on the degree of signal interference expected to reach the receiving terminals of the D2D links having higher priority and the signal interference from the transmitting terminals of the links. And the corresponding SIRs each have a certain threshold ( And Above), it is decided to perform data transmission through the medium.
  • Such SIR-based link scheduling is greatly influenced by the strength of the single-tone signal that the transmitting and receiving terminals exchange.
  • Table 1 shows the effects of the transmission terminal adjusting the transmission power of a specific D2D link j.
  • D2D links adjacent to link j increase the likelihood of performing Rx concessions because the effect of signal interference from link j increases, while they increase the likelihood of guaranteeing the SIR of link j, so that they yield Tx The likelihood of carrying out is reduced.
  • link j adjusts the transmission power down.
  • the adjustment of transmit power on a specific D2D link has the opposite effect when the link performs Rx yield and Tx yield.
  • adjusting the transmit power of the link can change the probability of Tx and Rx concessions of adjacent D2D links. Therefore, transmission power adjustment of the D2D link needs to be performed carefully by considering not only the effect of the D2D link but also the effect on the neighboring link. Nevertheless, effective power control cannot be considered considering only the method of performing the transmission power considering only the state of the D2D link without considering the effect of the transmission power on the SIR based link scheduling. If the transmission power of the link is adjusted without considering the effect on the link scheduling result, the performance of certain links may be degraded.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the need for new transmission power control in each D2D link of a D2D communication network according to an SIR based link scheduling operation.
  • a D2D communication network an environment in which all links use the same transmission power is mainly considered.
  • certain D2D links (links between Tx1 100T1 and Rx1 100R1) cause Tx / Rx concessions to multiple other links (links between Tx1 100T1 and Rx2-Rx5 100R2-100R5), and also SINR
  • the channel capacity is reduced due to the decrease. Therefore, a new power control scheme for the D2D link is required.
  • power control it is necessary to consider the problem that the link quality is deteriorated due to power reduction, and that the capacity of the network increases with transmission of another link.
  • embodiments of the present invention provide a method for effectively adjusting the transmission power of each D2D link in a D2D communication network composed of wireless communication devices.
  • two indicators are defined in which each D2D link indicates the transmit (Tx) and receive (Rx) yield impact and degree from neighboring links.
  • Embodiments of the present invention propose a method and apparatus that can adjust the transmission power of D2D links centrally through each link based on two indicators or by a controller such as a mobile communication base station.
  • the power control method proposed by the embodiments of the present invention can improve the performance of the D2D network by efficiently controlling the transmission power of each link in consideration of the geographical and propagation relationship and the link scheduling effect between the D2D links.
  • Embodiments of the present invention to be described below are applicable to a wireless communication terminal device capable of performing D2D communication.
  • Embodiments of the present invention are indicative of the reception (Rx) yield relationship between each other based on single-tone signal information in which D2D links are interchanged for link scheduling.
  • Indicative of concession relations And calculating the transmission power to be used by each of the D2D links in a distributed manner or determining the transmission power to be used by the D2D links centrally based on the central controller.
  • Assumed matters in the embodiments of the present invention are as follows. First, it is assumed that time and frequency synchronization between all terminals is performed in a synchronization period as shown in FIG. 1. In addition, the D2D links consider an environment for performing SIR-based link scheduling based on the traffic slot structure shown in FIG. 2.
  • the concession relationship index is an index indicating whether and how much Tx and Rx concessions are generated by neighboring D2D links.
  • Concession indicators Denotes the Rx concession relationship that link X results from neighboring link Y.
  • Concession indicators Denotes the Tx concession relationship that link X results from neighboring link Y.
  • These concession relation indicators are used as a criterion for determining whether a specific D2D link generates Tx yield and Rx yield by each neighboring D2D link. For example, concession indicators Is less than 1 ( ⁇ 1), link X performs Rx yield by link Y, and yield relation index Is greater than 1 ( > 1), link X performs Tx yield by link Y.
  • the yield relationship indicators are also used in the calculation of the power adjustment range of the neighboring D2D link where a particular D2D link is required to not yield Tx and Rx yields. For example, P Y new / P Y current Less than (P Y new / P Y current ⁇ ) Is the condition that link X does not yield Rx by link Y, and P Y new / P Y current Greater than (P Y new / P Y current > ) Is a condition for link X not to yield Tx by link Y.
  • FIG. 6 illustrates an example of a D2D communication network for explaining an operation of calculating concession relation indicators as a reference for transmission power control in a D2D link according to embodiments of the present invention.
  • the configuration shown in FIG. 6 is for illustration only, and other embodiments may be used without departing from the scope of the present disclosure.
  • FIG. 6 illustrates a D2D communication network including a D2D link X for calculating concession relation indexes and a D2D link Y for influencing the determination of Tx / Rx yield on the link X.
  • the D2D link Y consists of a transmitting terminal A 100A and a receiving terminal B 100B
  • the D2D link X consists of a transmitting terminal C 100C and a receiving terminal D 100D.
  • the signal strengths transmitted by the transmitting terminal A 100A and the transmitting terminal C 100C are P A [Watt] and P C [Watt], respectively. It is written as.
  • Concession indicators Indicates whether an arbitrary D2D link X performs Rx yield by the D2D link Y located adjacent to it, and how much the transmit power of the D2D link X or link Y can be adjusted so as not to perform the Rx yield. It is an indicator.
  • Concession indicators The procedure for calculating is as follows.
  • the transmitting terminal A 100A and the transmitting terminal C 100C of each link having data to be transmitted in the D2D communication network select one of the plurality of resource units constituting the Tx OFDM block 42A as shown in FIG. And transmits a single-tone DPS signal through the corresponding resource unit.
  • a single resource unit consists of one carrier in the frequency domain and one OFDM symbol in the time domain.
  • Receiving terminal D 100D of the D2D link X to be measured measures the strength of the DPS (Direct Power Signal) transmitted by transmitting terminals of adjacent links through different resource units by listening to the entire Tx OFDM block 42A.
  • the receiving terminal can check which CID the linking terminal having the CID transmits by using the inverse function of a function (hash function, etc.) that converts the CID to the resource unit position (priority). have.
  • the receiving terminal D 100D of the link X indicates the yield relationship with the link Y.
  • the method of calculating is divided into (1) a method of calculating from the power control point of the link (additional link) Y and (2) a method of calculating from a power control point of the link (damage link) X.
  • Equation 4 instead of A' P A ⁇ P A / P A Substituting, the link Y the transmitting terminal A 100A receives the terminal the sending terminal A 100A to D does not cause Rx yield at 100D of the transmit power
  • the upper limit of the adjustment ratio P ' A // P A can be obtained as shown in Equation 5 below.
  • Equation 5 which defines the upper limit of the transmission power adjustment ratio P ' A / P A of the transmitting terminal A, as shown in Equation 6 below, is a concession relation index in the embodiments of the present invention. Is defined as
  • Yield index in terms of power of transmitting terminal C of link X How to calculate is as follows. Suppose that the transmitting terminal C 100C changes its transmit power from P C [Watt] to P ' C [Watt] in order not to cause Rx yield in the receiving terminal D 100D due to signal interference from the link Y. The SIR of X must satisfy the following condition.
  • Equation (7) instead of C P 'P in C ⁇ P C / P Substituting C receiving terminal transmit power adjustment of the transmission terminal C 100C for D does not cause Rx yield at 100D ratio P "C / P C
  • the lower limit can be found as follows, which is obtained from Has the inverse form.
  • the receiving terminal D of the link X obtained in the above procedure is obtained from the acknowledgment message transmitted to the transmitting terminal C 100C in the acknowledgment transmission section 48 shown in FIG. Send it with the value.
  • the receiving terminal C 100C performs the power control considering the value (distributed power control) or reports the value to the central controller (centralized power control).
  • Tx yield indicator Calculates the transmitting terminal through the strength of the IPE signals detected by the Rx OFDM block 42B. Transmit terminal C 100C of link X In order to calculate, the strength of the IPE signal received from the receiving terminal B in Rx OFDM block 42B ( Measure Watt. Based on this The method of calculating is divided into (1) the method of calculating from the power control point of the link (additional link) Y and (2) the method of calculating from the power control point of the link (damage link) X.
  • Equation 9 instead of A' P A ⁇ P A / P A Substituting, link Y the transmitting terminal A 100A the transmit power of the transmitting station A 100A for does not cause the Tx yield in the transmission terminal C 100C of
  • the lower limit of the adjustment ratio P ' A / P A can be obtained as shown in Equation 10 below.
  • Equation 10 Is the strength of the IPE signal Can be obtained by dividing by the system parameter K.
  • the lower limit of the power adjustment ratio of the transmitting terminal A 100A for the transmitting terminal C 100C of the link X not to perform Tx yield by the link Y is expressed by Equation 11 below. Defined as
  • Equation 12 ' instead of C P' P C ⁇ P C / P C Substituting the receiving terminal D transmit power adjustment of the transmitting terminal C 100C for not cause Rx yield in a non-P, the upper limit of the C / P C Can be obtained as in Equation 13, which is obtained from Equation 11. Has the inverse form.
  • the transmitting terminal of each D2D link in each traffic slot is reported from the receiving terminal. And measured by yourself On the basis of this, the concession table shown in Table 2 is formed and updated.
  • the receiving terminal of the damaged link X is the strength of the DPS signals transmitted from neighboring transmitting terminals through the Tx OFDM block (42A in FIG. 3A) of each traffic slot ( Figure 2). Yield relationship indicator And the transmitting terminal measures the strength of IPE signals transmitted from neighboring receiving terminals through the Rx OFDM block (42B of FIG. 3A) of each traffic slot ( Figure 2) Calculate As such, each terminal has a yield relationship index for all neighbor links. Wow Since it is necessary to observe a large number of traffic slots in the calculation, the delay time and power consumption according to the calculation of concession relation index may be increased.
  • Another embodiment of the present invention calculates concession relation index using the DP / IPE broadcast interval 36 shown in FIG. 3B.
  • the paging segment 30 includes a quick paging segment 32, a CID broadcast segment 34, a DP / IPE broadcast segment 36, and a paging request segment 38.
  • the DP / IPE broadcast interval 36 includes a DP broadcasting OFDM block 36A and an IPE broadcasting OFDM block 36B.
  • each OFDM block 36A, 36B includes 28 subchannels in the frequency plane and 4 OFDM symbols in the time plane.
  • All transmitting terminals forming the D2D link use the transmission power of the transmission power (for example, 20 dBm) basically set in the DP broadcasting OFDM block 36A, and the transmission unit corresponding to the CID (1 to 112) for the own link. Transmits DP single-tone signal through Receiving terminals observe the DP broadcasting OFDM block 36A to yield concession relations for all neighboring links. Can be calculated.
  • the transmission power for example, 20 dBm
  • All receiving terminals forming the D2D link transmit the IPE single-tone signal through the transmission unit corresponding to the CID (1 to 112) for its link in the IPE broadcasting OFDM block 36B.
  • the strength of the IPE single-tone signal is determined as shown in Equation 2 above. Transmitting terminals look at IPE broadcasting OFDM block 36B to yield concession indicators for all neighboring links. Can be calculated.
  • yield relationship index collected by a transmitting terminal of each D2D link can be largely divided into a distributed power control method and a centralized power control method.
  • Distributed power control is performed by the transmitting terminal of each D2D link.
  • It is a method of adjusting its own transmission power within a certain criterion based on information, and centralized power control uses a central controller such as a mobile communication base station and a repeater to power a specific D2D link based on concession relations collected at each terminal. It is a way to instruct control.
  • FIG. 7 illustrates an example of a D2D communication network for centralized power control operation according to an embodiment of the present invention.
  • the configuration shown in FIG. 7 is for illustration only, and other embodiments may be used without departing from the scope of the present disclosure.
  • the D2D communication network includes device 1 101 and device 2 102, which are terminals connected through a D2D link.
  • the devices 101 and 102 may be a transmitting terminal or a receiving terminal, and the devices 101 and 102 may include a transmitting terminal and a receiving terminal (not shown) of a neighboring link.
  • the devices 101 and 102 each include a PHY layer part L12, a MAC layer part L22 and a higher layer part L30 for D2D communication.
  • the devices 101 and 102 are connected to a mobile communication base station (eNB) 200 as a controller for a centralized transmission power control operation according to an embodiment of the present invention.
  • the devices 101 and 102 are connected to the base station 200 via a cellular link.
  • the devices 101 and 102 each include a PHY layer part L11, a MAC layer part L21, and a higher layer part L30 to access the base station 200.
  • the mobile communication base station 200 may be an LTE base station.
  • the mobile communication base station 103 may be connected to the Internet 300 through a core network.
  • FIG. 8 shows a detailed configuration of the devices 101, 102 shown in FIG. 7.
  • the configuration shown in FIG. 8 is for illustration only, and other embodiments may be used without departing from the scope of the present disclosure.
  • the devices 101 and 102 include a first transceiver 110, a controller 120, and a second transceiver 130.
  • the first transceiver 110 is for signal transmission and reception through the D2D link.
  • the second transceiver 130 is for signal transmission and reception through the cellular link.
  • the controller 120 controls the overall operations of the devices 101 and 102.
  • the control unit 120 includes a yield indicator calculation unit 122 and a transmission power adjustment unit 124 for the operation according to an embodiment of the present invention.
  • the first transceiver 110 receives first detection signals (eg, IPE) transmitted from a receiving terminal of a first link (its link) and a receiving terminal of a second link (neighbor link), and receives the received detection signals. Measure their strength.
  • the yield indicator calculator 122 of the controller 120 adjusts the first transmit power for the transmitting terminal of the first link so that the signal-to-interference ratio of the second link is greater than or equal to a predetermined threshold based on the measured strengths of the first detection signals. Determine concession indicators as ratios.
  • the first transmission power adjustment ratio may be an upper limit of the first transmission power adjustment ratio.
  • the transmission power adjusting unit 124 controls the transmission power within a range including an upper limit value of the first transmission power adjustment ratio.
  • the yield indicator calculator 122 adjusts the second transmission power for the transmitting terminal of the second link so that the signal-to-interference ratio of the second link is greater than or equal to a predetermined threshold based on the measured strengths of the first detection signals. Determine concession indicators as ratios.
  • the second transmission power adjustment ratio may be a lower limit of the second transmission power adjustment ratio.
  • the first transceiver 110 receives a control message including a third transmission power adjustment ratio for the transmitting terminal of the first link so that the signal-to-interference ratio of the first link is equal to or greater than a predetermined threshold. Can be received from.
  • the third transmission power adjustment ratio is determined based on the measurement result of the strength of the second detection signals transmitted from the transmitting terminals of the first link and the second link.
  • the third transmission power adjustment ratio may be a lower limit of the third transmission power adjustment ratio.
  • the transmission power adjusting unit 124 may control the transmission power within a range including a lower limit value of the third transmission power adjustment ratio.
  • the first transceiver 110 receives detection signals (eg, DPS) transmitted from transmitting terminals of the first link (its link) and the second link (neighbor link), and measures the strength of the received detection signals. do.
  • the yield indicator calculation unit 122 of the control unit 120 is a first transmission power adjustment ratio for the transmitting terminal of the first link so that the signal-to-interference ratio of the first link is greater than or equal to a predetermined threshold based on the measured strengths of the detection signals. Determine yield indicators.
  • the first transmission power adjustment ratio may be a lower limit of the first transmission power adjustment ratio.
  • the first transceiver 110 transmits the lower limit value of the first transmission power adjustment ratio to the transmission terminal of the first link so that the transmission terminal of the first link controls the transmission power within a range including the lower limit value of the first transmission power adjustment ratio. do.
  • the yield indicator calculation unit 122 adjusts the second transmission power adjustment ratio for the transmitting terminal of the second link so that the signal-to-interference ratio of the first link is greater than or equal to a predetermined threshold based on the measured detection signals.
  • the second transmission power adjustment ratio may be an upper limit of the second transmission power adjustment ratio.
  • the base station 200 includes a first transceiver 210, a controller 220, and a second transceiver 230.
  • the first transceiver 210 is for transmitting and receiving signals with the D2D devices 101 and 102.
  • the second transceiver 230 is for signal transmission and reception with the core network 300.
  • the controller 220 controls the overall operation of the base station 200.
  • the controller 220 includes a table 222 and a power adjustment ratio calculator 224 for the operation according to the embodiment of the present invention.
  • the first transceiver 210 receives, from each transmitting terminal of the D2D links, a control message including a yield indicator for causing the signal-to-interference ratio of its link and the signal-to-interference ratio of the neighboring link to be equal to or greater than a predetermined threshold value.
  • the controller 220 selects a link for adjusting transmission power among a plurality of links, and determines a transmission power adjustment ratio for a transmitting terminal of the selected link by using a yield indicator included in the control message.
  • the first transceiver 210 transmits the determined transmission power adjustment ratio to the transmitting terminal of the selected link.
  • the concession indicator included in the control message includes a reception yield indicator for causing the signal-to-interference ratio of its link to be equal to or higher than a predetermined threshold value, and a transmission yield indicator index for causing the signal-to-interference ratio of the neighboring link to be equal to or higher than a predetermined threshold value. do.
  • the controller 220 includes a table 222 and a power adjustment ratio calculator 224.
  • Table 222 is for storing the transmission and reception yield relationship indicators included in the control message received from each transmitting terminal of the D2D links.
  • the power adjustment ratio calculation unit 224 determines the number of neighbor links causing transmission yield and reception yield for each link by using the transmission and reception yield relation indicators stored in the table 222, and transmits a lot of transmission yields or reception yields to the neighbor links. Select the link you expect to trigger.
  • the power adjustment ratio calculator 224 selects a link that is expected to cause a lot of transmission yield or reception yield to neighboring links by using the link quality between the transmitting terminal and the receiving terminal on each link.
  • the power adjustment ratio calculator 224 determines the transmission power adjustment ratio for the transmitting terminal of the selected link in consideration of the transmission yield and the reception yield of the selected link and the transmission yield and the reception yield of the selected link.
  • step 310 the UE of the D2D link grasps the concession correlation between the D2D links and expresses it as indicators. Specifically, the transmitting terminal and the receiving terminal of the D2D link, based on the reception strength of the scheduling signals (DPS, IPE) received in the Tx / Rx block, the indicators indicating the Tx / Rx yield relationship and the power adjustment range with the adjacent links Calculate In step 320, the transmitting terminal reports necessary information among the calculated indicators to the eNB 200. In step 330, the eNB 200 calculates a power adjustment ratio of a specific D2D link.
  • DPS scheduling signals
  • the eNB 200 determines a transmission power control range for the links having a great impact on performance based on the reported indicators.
  • the eNB 200 transmits the determined transmission power control range to a corresponding link.
  • the D2D link adjusts the transmission power according to the received transmission power control range.
  • FIG. 11 shows a processing flow of a centralized power control operation according to an embodiment of the present invention by the components of the communication network shown in FIG. In this embodiment, it is assumed that a mobile communication base station supports transmission power control for D2D links belonging to its own communication area.
  • step 412 the transmitting terminals of each of the D2D links X and Y having data to be transmitted transmit a DPS signal through a transmission unit according to a given CID in the Tx OFDM block of the nth traffic slot.
  • step 414 the receiving terminal of the link X based on the strength of the received DPS signals. Calculate the information.
  • step 422 receiving terminals of each of the two links transmit an IPE signal through a given OFDM transmission unit in a subsequent Rx OFDM block.
  • step 424 the transmitting terminal of the link X is based on the received IPE signal strength. Calculate the information.
  • step 432 and 434 the transmission and reception terminals of the link X to perform the medium access through the exchange of the DPS signal and the IPE signal exchange the pilot and channel quality indicator signals in the data transmission process. Determine the modulation technique and coding rate to use. Thereafter, in step 442, the transmitting terminal of the link X transmits data to the receiving terminal, and in step 444, the receiving terminal measures previously. Send an acknowledgment message containing the information. Based on these processes, the sending terminal organizes the table shown in Table 2. In steps 452 and 454, the transmitting terminal periodically reports a control message to the mobile communication base station (eg, a cellular paging period).
  • the mobile communication base station eg, a cellular paging period
  • the control message is the corresponding table information , ) And your link status (your CID, service information in use, link signal quality ( ), Etc.).
  • the transmitting terminal has a value to be used for actual power control , Since only the c) is reported, congestion of the radio channel due to the report to the base station by a plurality of transmitting terminals can be prevented.
  • the transmitting terminal may transmit the mobile terminal by including the information of the control message in the paging response message.
  • step 462 the mobile communication base station receiving the yield relationship information from the transmission terminal of each link selects a specific link (eg, link Y) for power adjustment based on the given information and network operator information, and transmits the selected link. Determine the power adjustment ratio. Thereafter, in step 464, the base station transmits the determined transmission power adjustment ratio P '/ P to the transmitting terminal of the corresponding D2D link Y through a control message (paging message, etc.). In step 470, the transmitting terminal of the link Y that receives it adjusts its transmission power at the recommended adjustment ratio.
  • a specific link eg, link Y
  • the base station transmits the determined transmission power adjustment ratio P '/ P to the transmitting terminal of the corresponding D2D link Y through a control message (paging message, etc.).
  • step 470 the transmitting terminal of the link Y that receives it adjusts its transmission power at the recommended adjustment ratio.
  • a method of determining a transmission power adjustment ratio of a specific D2D link by a mobile communication base station is as follows.
  • a method of performing transmission power control in advance from D2D links having a large yield effect on other D2D links is considered.
  • the base station preferentially adjusts the transmission power of the D2D link, which causes a large number of Tx yields to other links due to a long distance between the transmitting and receiving terminals, that is, poor link quality.
  • the transmission power adjustment ratio (P '/ P) is calculated based on the table reported from the D2D links for the link selected based on the above criteria.
  • the selected link j does not receive additional Rx yields from other neighbor links, or lowers its transmission power within the range that does not cause additional Tx yields to other links, thereby yielding Tx / Rx yields to neighbor links.
  • the transmission power ratio is determined with the aim of minimizing the impact.
  • the base station determines that the selected power j reduces power of transmission so that no additional Rx concessions are received from neighboring links. ) Is calculated as shown in Equation 14 below.
  • Equation 14 Is the set of D2D links that do not cause Rx yield to the current link j.
  • the base station calculates the power control ratio (link j) by reducing the transmission power so that no additional Tx concessions are made to neighboring links. ) Is calculated as shown in Equation 15 below.
  • Equation 15 Is the set of D2D links that do not cause Rx yield to the current link j.
  • the base station determines a transmission power ratio such that link j does not receive additional Rx yield from other adjacent links or causes additional Tx yield to another link as shown in Equation 16 below. That is, the base station is the power adjustment ratio obtained in the equation (14) and (15) Wow The transmission power ratio is determined by having a small value.
  • the base station updates the ⁇ and ⁇ management tables for the D2D links it manages.
  • An example of an updated table is shown in FIG. 12A.
  • the values reported by link 4 are stored.
  • the base station selects a power adjustment target link based on the contents of the updated table 222.
  • the offending link that has the most influence on the other link is selected. For example, a longer link length causes Tx or Rx concessions to neighboring terminals, and since such a link has a large impact on overall network performance, it is necessary to perform power control first.
  • the power adjustment ratio calculation unit 224 of the base station calculates the power adjustment ratio Pnew / Pcurrent for the selected link using 1 / ⁇ and ⁇ management tables according to various conditions and purposes.
  • This power adjustment ratio aims to reduce the influence on the other link by lowering power within a range in which the selected link j does not receive additional Rx yield from another link or does not cause additional Tx yield to another link.
  • the power adjustment ratio of any link j that does not receive additional Rx yield is calculated as shown in Equation 14 described above.
  • the power regulation ratio of any link j that does not cause additional Tx yield is calculated as shown in equation (15).
  • the final power adjustment ratio of the selected link is determined as in Equation 16 below.
  • FIG. 12B An example of power adjustment ratio calculation is shown in FIG. 12B.
  • 12B shows an example of performing power adjustment for link 2.
  • the power regulation ratio 0.32 of link 2 which does not receive additional Rx yield and the power regulation ratio of 0.02 of link 2 which does not cause additional Tx yield are derived.
  • a small power adjustment ratio of 0.038 (-14.2 dB) is determined as the final power adjustment ratio.
  • the first transceiver 210 of the base station delivers the power adjustment ratio determined for the selected link to the corresponding link.
  • the determined power adjustment ratio is delivered using a periodic cellular paging message or the like.
  • the controller 220 updates the table 222 managed by the controller 220 based on the reports from the D2D links received after the power adjustment, and continuously performs power control on the links that meet the criteria.
  • the transmitting terminal of the D2D link receiving the power adjustment ratio from the base station changes the transmission power of single-tone and multi-tone at the corresponding adjustment ratio. After changing the transmission power, the transmitting terminal reports the updated yield correlation information (indicator) to the base station.
  • FIG. 13 illustrates an example of a D2D communication network for distributed power control operation according to an embodiment of the present invention.
  • the configuration shown in FIG. 13 is for illustration only, and other embodiments may be used without departing from the scope of the present disclosure.
  • the D2D communication network includes device 1 101 and device 2 102, which are terminals connected through a D2D link.
  • the devices 101 and 102 may be a transmitting terminal or a receiving terminal, and the devices 101 and 102 may include a transmitting terminal and a receiving terminal (not shown) of a neighboring link.
  • the devices 101 and 102 each include a PHY layer part L12, a MAC layer part L22 and an upper layer part L30 for DD2 communication.
  • FIG. 14 shows a detailed configuration of the devices 101 and 102 shown in FIG. 13.
  • the configuration shown in FIG. 14 is for illustration only, and other embodiments may be used without departing from the scope of the present disclosure.
  • the devices 101 and 102 include a transceiver 110 and a controller 120.
  • the first transceiver 110 is for signal transmission and reception through the D2D link.
  • the controller 120 controls the overall operations of the devices 101 and 102.
  • the controller 120 includes a yield indicator calculator 122, a table 126, a power adjustment ratio calculator 128 and a transmission power adjuster 124 for operation according to an embodiment of the present invention.
  • the first transceiver 110 receives first detection signals (eg, IPE) transmitted from a receiving terminal of a first link (its link) and a receiving terminal of a second link (neighbor link), and receives the received detection signals. Measure their strength.
  • the yield indicator calculator 122 and the power adjustment ratio calculator 128 of the control unit 120 allow the signal-to-interference ratio of the second link to be equal to or greater than a predetermined threshold value based on the measured intensity of the first detection signals.
  • a yield indicator is determined as the first transmission power adjustment ratio for the.
  • the first transmission power adjustment ratio may be an upper limit of the first transmission power adjustment ratio.
  • the transmission power adjusting unit 124 controls the transmission power within a range including an upper limit value of the first transmission power adjustment ratio.
  • the concession indicator calculation unit 122 and the power adjustment ratio calculation unit 128 is for transmitting the signal to the interference ratio of the second link based on the measured intensity of the first detection signal to be above a predetermined threshold, the transmission terminal of the second link.
  • a yield indicator is determined as a second transmission power adjustment ratio for the.
  • the second transmission power adjustment ratio may be a lower limit of the second transmission power adjustment ratio.
  • the first transceiver 110 receives a control message including a third transmission power adjustment ratio for the transmitting terminal of the first link so that the signal-to-interference ratio of the first link is equal to or greater than a predetermined threshold. Can be received from.
  • the third transmission power adjustment ratio is determined based on the measurement result of the strength of the second detection signals transmitted from the transmitting terminals of the first link and the second link.
  • the third transmission power adjustment ratio may be a lower limit of the third transmission power adjustment ratio.
  • the transmission power adjusting unit 124 may control the transmission power within a range including a lower limit value of the third transmission power adjustment ratio.
  • the first transceiver 110 receives detection signals (eg, DPS) transmitted from transmitting terminals of the first link (its link) and the second link (neighbor link), and measures the strength of the received detection signals. do.
  • the yield indicator calculator 122 and the power adjustment ratio calculator 128 of the controller 120 are configured to transmit the signal-to-interference ratio of the first link to be equal to or greater than a predetermined threshold value based on the measured detection signals.
  • the yield index is determined as the first transmission power adjustment ratio for the second transmission power.
  • the first transmission power adjustment ratio may be a lower limit of the first transmission power adjustment ratio.
  • the first transceiver 110 transmits the lower limit value of the first transmission power adjustment ratio to the transmission terminal of the first link so that the transmission terminal of the first link controls the transmission power within a range including the lower limit value of the first transmission power adjustment ratio. do.
  • the concession indicator calculation unit 122 and the power adjustment ratio calculation unit 128 may be configured to transmit to the transmitting terminal of the second link a signal-to-interference ratio of the first link to be equal to or greater than a predetermined threshold value based on the measured detection signals.
  • the second transmission power adjustment ratio is determined.
  • the second transmission power adjustment ratio may be an upper limit of the second transmission power adjustment ratio.
  • step 510 the terminal of the D2D link grasps the concession correlation between the D2D links and expresses it as indicators. Specifically, the transmitting terminal and the receiving terminal of the D2D link calculate the indicators indicating the Rx and Tx concession relations and the power adjustment range with the neighboring links based on the reception strengths of the signals (DPS, IPE) received from the neighboring links. do. Since power control must be performed in the link itself that has determined the yield relationship, the Rx and Tx yield relationship indexes are calculated as in Equations 2 and 4 above. In step 520, the terminal calculates the transmission power adjustment ratio for its link.
  • the link according to the Tx and Rx concessions identified above calculates the transmission power adjustment ratio.
  • the terminal adjusts the transmission power of the transmitting terminal with the calculated adjustment ratio. For example, the single-tone and multi-tone transmit powers of the transmitting terminal are adjusted with the calculated adjustment ratio.
  • FIG. 16 illustrates a processing flow of a distributed power control operation according to an embodiment of the present invention by the components of the communication network shown in FIG. In this embodiment, it is assumed that a mobile communication base station supports transmission power control for D2D links belonging to its own communication area.
  • step 412 the transmitting terminals of each of the D2D links X and Y having data to be transmitted transmit a DPS signal through a transmission unit according to a given CID in the Tx OFDM block of the nth traffic slot.
  • step 414 the receiving terminal of the link X based on the strength of the received DPS signals. Calculate the information.
  • step 422 receiving terminals of each of the two links transmit an IPE signal through a given OFDM transmission unit in a subsequent Rx OFDM block.
  • step 424 the transmitting terminal of the link X is based on the received IPE signal strength. Calculate the information.
  • step 432 and 434 the transmission and reception terminals of the link X to perform the medium access through the exchange of the DPS signal and the IPE signal exchange the pilot and channel quality indicator signals in the data transmission process. Determine the modulation technique and coding rate to use. Thereafter, in step 442, the transmitting terminal of the link X transmits data to the receiving terminal, and in step 444, the receiving terminal measures previously. Send an acknowledgment message containing the information.
  • step 480 the transmitting terminal acquires the concession relation indicators ( , Calculate the transmission power adjustment ratio using Thereafter, in step 490, the transmitting terminal adjusts its own transmission power based on the calculated transmission power adjustment ratio.
  • the transmission power of the specific D2D link X may increase the transmission power in order to improve the signal quality of its own link within the range of not experiencing additional Tx yield by neighboring D2D links.
  • Increase The transmitting terminal of the D2D link which has established a yield table for neighboring D2D links, identifies and aggregates the neighboring D2D links that are not currently causing Tx yield to itself. Separate by. In other words Is a set of D2D links that do not yield Tx to D2D link X.
  • Equation 13 In order to adjust the transmission power while maintaining the relationship between links that are not currently causing Tx concessions, the power control method shown in Equation 13 And its own transmission power adjustment Relationship between Consider. In other words, in order not to perform additional Tx concessions, the transmitting terminal of link X must not be able to It should have a low transmission power adjustment ratio. To this end, the transmitting terminal of the link X has its own transmission power adjustment ratio (Equation 17). Is determined.
  • Concession indicators Is calculated by the receiving terminal based on the DPS signal received through the Tx OFDM block from the neighbor links.
  • the transmission terminal of the neighboring link causing Rx yield is identified. That is, the indicator > 1, link X is yielded Rx by link Y.
  • Calculated Metric Is transmitted to the transmitting terminal when transmitting the ACK frame.
  • the calculated yield relationship index identifies the receiving terminal of the neighboring link causing the Tx yield. That is, the indicator If ⁇ 1, link X is yielded by link Y T x .
  • FIG. 17A illustrates an example of values stored in a table of the devices shown in FIG. 14 in a distributed power control operation according to an embodiment of the present invention.
  • Link 9 is Rx yielded by link 3, link 4 and link 5, and Tx yielded by link 1, link 4 and link 7.
  • FIG. 17B illustrates an example in which a power adjustment ratio is calculated from values stored in a table of devices shown in FIG. 14 in a distributed power control operation according to an embodiment of the present invention.
  • the purpose of calculating the power adjustment ratio based on the calculated concession relation indicator is to improve the link capacity by adjusting the power within a range that does not cause additional Tx yield from neighboring D2D links.
  • the transmission power adjustment ratio of the link X is calculated as shown in Equation 17.
  • the transmission terminal directly measures and calculates a concession relationship
  • the power control method supports distributed power control in each D2D link within a range that does not break the Tx concession relationship formed by the conventional D2D links, power control is performed using fixed transmission power or considering only link quality. You can achieve higher performance than you did.
  • FIG. 18 illustrates a processing flow of distributed power control operation according to another embodiment of the present invention.
  • This embodiment differs from the embodiment of the above-described distributed power control operation in which the transmission power is adjusted in consideration of concession relation indicators for all neighboring links regardless of whether the neighboring links have medium access. By adjusting the transmission power only by considering the yield relationship indicators for the links to perform the higher performance can be improved.
  • the distributed power control method identifies links in which a transmission terminal that attempts to access a medium simultaneously with the highest priority in a current traffic slot is expected to simultaneously perform a medium access.
  • a process 610 a process of identifying a range in which the transmitting terminal can adjust the transmission power without affecting the yield relation of another link, and a process 630 of adjusting the transmission power adjustment ratio and transmitting the pilot and data accordingly.
  • the transmitting terminal that has the highest priority in each traffic slot and attempts to access the medium adjusts the transmission power.
  • the reason is that in the SIR-based distributed media approach, it is difficult to exchange control information between links. Therefore, when the transmission power control is performed on two or more links, an effect different from the intention may occur.
  • a process 610 of identifying the links that have the highest priority and is expected to simultaneously perform the medium access by the transmitting terminal that attempts the medium access is performed as follows.
  • Receiving terminal Transmits its IPE signal through the highest priority transmission unit, ) Has the highest priority. Yield indicator for each neighbor link j that sent the IPE signal Is less than 1 (see Table 3), the transmitting terminal Determines that the neighboring link j is a link that can simultaneously access the medium. Transmitting terminal by repeating the above process for all neighbor links Is a collection of neighboring links likely to conduct media access simultaneously with itself. Calculate
  • a process 620 of checking a range in which the transmitting terminal can adjust the transmission power without affecting the yield relationship of the other link is performed as follows.
  • the process 630 of adjusting the transmission power adjustment ratio and transmitting the pilot and data accordingly is performed as follows.
  • a transmitting terminal In order to use the highest possible transmission power, the transmission power adjustment ratio is determined as shown in Equation 19 below.
  • the new transmission power strength according to the transmission power adjustment ratio [Watt] the maximum transmit power of this terminal If less than [Watt], the transmitting terminal silver The pilot and data signal transmissions are performed with the signal strength of [Watt].
  • the new transmit power strength [Watt] the maximum transmit power of this terminal If greater than [Watt], the transmitting terminal silver The pilot and data signal transmissions are performed with the signal strength of [Watt].
  • the transmitting terminal Is the transmit power of Set to Watt,
  • the pilot and data signal transmissions are performed with the signal strength of [Watt]. Which links Since this is the only terminal that performs media access, it is to maximize the utilization of the radio channel.
  • FIG. 19A-19C contrast the performance of a power control operation in accordance with embodiments of the present invention.
  • the performance is contrasted with the existing technology using fixed transmission power, the centralized power control operation according to the embodiment of the present invention, and the distributed power control operation according to the embodiment of the present invention. Is shown.
  • FIG. 19A shows the performance in terms of network total yield (bps)
  • FIG. 19B shows the performance in terms of average concurrent transmission links
  • FIG. 19C shows the performance in terms of fairness between terminals.
  • the network type assumes a network area of 1Km x 1Km square. Terminals are placed in the network area with equal probability, and all terminals are rearranged every 10 seconds. The distance between the pair of terminals in each link was determined with equal probability within [0, 500] m. The roles of the transmitting terminal and the receiving terminal have been determined, and one-way communication from the transmitting terminal to the receiving terminal is considered. Shading and multipath fading were not considered.
  • the transmission power per link uses the transmission power of 20dBm for the first links, and the centralized technique performs power control for D2D links having the lower 30% link quality, and the distributed scheme is used for all terminals. Power distribution by means of distributed control. And performance evaluation was performed for 1000 seconds.
  • the concession relations indicator according to the embodiments of the present invention as described above can be utilized in various ways. For example, it is possible to know various information related to performing Tx / Rx concessions on a specific D2D link in an entity (base station) or a neighboring D2D link that performs central control. It is also used to determine the transmission power adjustment ratio of a particular link required to maintain / improve the corresponding Tx / Rx yield relationship.
  • the centralized power control scheme according to an embodiment of the present invention enables systematic power control and link management in consideration of concession relations between D2D links. In addition, it can be extended to various power control techniques using concession relations indicators according to operator / manager policies.
  • the distributed power control scheme according to an embodiment of the present invention can perform power control that can maintain / improve the current yield relationship without a separate coordinator.
  • the embodiments of the present invention use fixed transmission power because the transmission power is controlled by comprehensively considering not only the effect of the D2D link in the D2D communication network but also the effect on the neighboring link. Compared to the case, the performance of the entire D2D network can be improved.
  • program instructions for performing various computer-implemented operations may be recorded on a computer-readable medium.
  • the computer-determinable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination.
  • the program instructions may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those skilled in the art.
  • Examples of computer readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs or DVDs, magnetic-optical media such as floppy disks and ROMs.
  • Hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as memory, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • a computer readable recording medium storing the computer program is also included in the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.

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Abstract

D2D 통신 네트워크의 각 D2D 링크에서 자신이 받을 영향 뿐만 아니라 자신이 이웃 링크에 미칠 영향을 종합적으로 고려하여 전송 전력을 제어하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 제1 링크의 단말들과, 상기 제1 링크에 이웃한 제2 링크의 단말들을 포함하는 디바이스간 직접(D2D) 통신 네트워크에서, 상기 링크들의 송신 단말들의 전송 전력을 제어하기 위한 상기 제1 링크의 송신 단말에서의 처리 방법은: 상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 수신 단말들로부터 전송된 제1 탐지신호들의 세기를 측정하는 과정; 및 상기 측정된 제1 탐지신호들의 세기에 기반하여 상기 제2 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 상기 제1 링크의 송신 단말에 대한 제1 전송전력 조정비를 결정하는 과정을 포함한다.

Description

디바이스간 직접 통신 네트워크의 전송전력 제어 방법 및 장치
본 발명은 D2D 통신 네트워크에 관한 것으로, 특히 전송 전력을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
디바이스간 직접(Device-to-Device, 이하 ‘D2D’라 칭함)(또는 Peer-to-Peer) 통신 네트워크는 기지국, AP(Access Point) 등의 중앙 집중형 접속점으로 구성된 인프라 구조(infrastructure) 없이 인접한 기기들이 직접 통신을 수행하는 네트워크를 말한다. D2D 통신 네트워크에서는 무선 단말이 스스로 지리적으로 인접한 이웃 단말들을 식별하고, 필요할 경우 특정 이웃 단말과의 무선 링크를 설립하여 데이터를 전송한다. 이러한 과정은 타 장치의 도움 없이 단말들 사이에서 분산적으로 수행되는 것을 기본으로 하고 있기 때문에, D2D 통신은 타 무선통신 네트워크와 대비하여 별도의 인프라 구조 없이 신속한 시장 도입이 가능하다는 장점을 가진다. 또한 D2D 통신은 데이터 트래픽들을 지역적으로 수용함으로써 현재 기지국 또는 AP로 집중되고 있는 트래픽의 과부하 문제를 해결할 수 있다. 이러한 이유로 3GPP(3rd Generation Partnership Project), IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)와 같은 표준화 단체에서는 LTE(Long Term Evolution)-advanced나 Wi-Fi(Wireless-Fidelity)에 기반하여 D2D 통신 표준 제정을 추진하고 있으며, Qualcomm사 등에서도 독자적인 D2D 통신 기술을 개발하고 있다.
D2D 통신 네트워크에서 단말들(또는 디바이스들)은 기지국 또는 AP의 도움 없이 스스로 타 단말과의 D2D 링크를 형성하고 이를 통해 데이터 통신을 수행할 수 있어야 한다. 이러한 과정에서 다수의 D2D 링크 각각이 언제 어떠한 무선 자원을 통해 데이터를 전송할지를 결정하는 분산적 링크 스케줄링(distributed link scheduling) 방법은 D2D 통신 네트워크의 성능과 관련하여 매우 중요하다. Qualcomm 사는 단말들이 동기화된 무선 환경에서 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호구조 기반의 단일-톤 탐지신호 교환을 통한 링크간 신호대간섭비(Signal to Interference Ratio, 이하 ‘SIR’이라 칭함)를 고려하는 분산적 링크 스케줄링 기법을 제안하였다: X. Wu, S. Tabildar, S. Shakkottai, T. Richardson, J. Li, R. Laroia, and A. Jovicic. FlashLinQ: A synchronous Distributed Scheduler for Peer-to-Peer Ad Hoc Networks, Technical Report, 2010.
상기 FlashLinQ는 각 단말 별로 1km 반경에 대해 타 단말과 단일 홉(hop) 통신이 가능한 무선통신 기술로, 각 링크의 전송여부를 결정함에 있어 반송파 감지(carrier sensing) 대신 예상 간섭량을 고려함으로써, 다수의 D2D 링크들에 대한 고성능의 D2D 통신을 지원한다. 그러나 상기 FlashLinQ에서 각 D2D 링크가 임의로 전송 전력을 수행할 경우, 전송 전력 제어의 정도가SIR을 기반으로 하는 분산적 링크 스케줄링 결과에 직접적으로 영향을 미치기 때문에 전체 D2D 네트워크의 성능의 저하를 가져올 수 있다. 따라서, 분산적 링크 스케줄링을 사용하는 D2D 통신 네트워크에서 전체 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있도록 각 D2D 링크의 전송 전력을 제어하는 방안이 강구될 필요가 있다.
따라서 본 발명의 실시예들은 D2D 통신 네트워크에서 각 D2D 링크의 전송 전력을 제어하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은 D2D 통신 네트워크의 각 D2D 링크에서 자신이 받을 영향 뿐만 아니라 자신이 이웃 링크에 미칠 영향을 종합적으로 고려하여 전송 전력을 제어하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은 D2D 통신 네트워크의 각 D2D 링크에서 전송 전력 제어의 정도가 SIR을 기반으로 하는 분산적 링크 스케줄링 결과에 미치는 영향을 고려하여 각 D2D 링크별로 분산적으로 전송 전력을 제어함으로써 전체 D2D 네트워크의 성능을 향상시키는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은 D2D 통신 네트워크의 각 D2D 링크에서 전송 전력 제어의 정도가 SIR을 기반으로 하는 분산적 링크 스케줄링 결과에 미치는 영향을 고려하여 각 D2D 링크들의 전송 전력을 중앙 집중적으로 제어함으로써 전체 D2D 네트워크의 성능을 향상시키는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 제1 링크의 단말들과, 상기 제1 링크에 이웃한 제2 링크의 단말들을 포함하는 디바이스간 직접(D2D) 통신 네트워크에서, 상기 링크들의 송신 단말들의 전송 전력을 제어하기 위한 상기 제1 링크의 송신 단말에서의 처리 방법은: 상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 수신 단말들로부터 전송된 제1 탐지신호들의 세기를 측정하는 과정; 및 상기 측정된 제1 탐지신호들의 세기에 기반하여 상기 제2 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 상기 제1 링크의 송신 단말에 대한 제1 전송전력 조정비를 결정하는 과정을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적어도 제1 링크의 단말들과, 상기 제1 링크에 이웃한 제2 링크의 단말들을 포함하는 디바이스간 직접(D2D) 통신 네트워크에서, 상기 링크들의 송신 단말들의 전송 전력을 제어하기 위한 상기 제1 링크의 수신 단말에서의 처리 방법은: 상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 송신 단말들로부터 전송된 탐지신호들의 세기를 측정하는 과정; 및 상기 측정된 탐지신호들의 세기에 기반하여 상기 제1 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 상기 제1 링크의 송신 단말에 대한 제1 전송전력 조정비를 결정하는 과정을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 서로 이웃하는 다수의 링크들의 단말들과, 제어기를 포함하는 디바이스간 직접(D2D) 통신 네트워크에서, 상기 링크들의 송신 단말들의 전송 전력을 제어하기 위한 상기 제어기에서의 처리 방법은: 상기 링크들의 각 송신 단말들로부터 자신의 링크의 신호대간섭비 및 이웃한 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한 양보 지표를 포함하는 제어메시지를 수신하는 과정; 상기 다수의 링크들중에서 전송전력 조정을 위한 링크를 선택하는 과정; 상기 제어메시지에 포함된 양보 지표를 이용하여 상기 선택된 링크의 송신 단말에 대한 전송전력 조정비를 결정하는 과정; 및 상기 결정된 전송전력 조정비를 상기 선택된 링크의 송신 단말로 송신하는 과정을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적어도 제1 링크의 단말들과, 상기 제1 링크에 이웃한 제2 링크의 단말들을 포함하는 디바이스간 직접(D2D) 통신 네트워크에서, 상기 링크들의 송신 단말들의 전송 전력을 제어하기 위한 상기 제1 링크의 송신 단말 장치는: 상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 수신 단말들로부터 전송된 제1 탐지신호들의 세기를 측정하는 송수신부; 및 상기 측정된 제1 탐지신호들의 세기에 기반하여 상기 제2 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 상기 제1 링크의 송신 단말에 대한 제1 전송전력 조정비를 결정하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적어도 제1 링크의 단말들과, 상기 제1 링크에 이웃한 제2 링크의 단말들을 포함하는 디바이스간 직접(D2D) 통신 네트워크에서, 상기 링크들의 송신 단말들의 전송 전력을 제어하기 위한 상기 제1 링크의 수신 단말에서의 장치는: 상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 송신 단말들로부터 전송된 탐지신호들의 세기를 측정하는 송수신부; 및 상기 측정된 탐지신호들의 세기에 기반하여 상기 제1 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 상기 제1 링크의 송신 단말에 대한 제1 전송전력 조정비를 결정하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 서로 이웃하는 다수의 링크들의 단말들과, 제어기를 포함하는 디바이스간 직접(D2D) 통신 네트워크에서, 상기 링크들의 송신 단말들의 전송 전력을 제어하기 위한 상기 제어기 장치는: 상기 링크들의 각 송신 단말들로부터 자신의 링크의 신호대간섭비 및 이웃한 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한 양보 지표를 포함하는 제어메시지를 수신하는 수신부; 상기 다수의 링크들중에서 전송전력 조정을 위한 링크를 선택하고, 상기 제어메시지에 포함된 양보 지표를 이용하여 상기 선택된 링크의 송신 단말에 대한 전송전력 조정비를 결정하는 제어부; 및 상기 결정된 전송전력 조정비를 상기 선택된 링크의 송신 단말로 송신하는 송신부를 포함한다.
본 발명의 실시예들은, D2D 통신 네트워크의 각 D2D 링크에서 자신이 받을 영향 뿐만 아니라 자신이 이웃 링크에 미칠 영향을 종합적으로 고려하여 전송 전력을 제어하기 때문에, 고정적인 송신전력을 사용하는 경우에 비해 전체 D2D 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 개시 및 그의 효과에 대한 보다 완벽한 이해를 위해, 첨부되는 도면들을 참조하여 하기의 설명들이 이루어질 것이고, 여기서 동일한 참조 부호들은 동일한 부분들을 나타낸다.
도 1은 본 발명이 적용되는 분산적 링크 스케줄링 방식에 따른 기본 전송 구조를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 트래픽 구간을 구성하는 트래픽 슬롯 구조를 도시한다.
도 3a는 도 2에 도시된 링크 스케줄링 구간의 구조를 도시한다.
도 3b는 도 1에 도시된 페이징 구간의 구조를 도시한다.
도 4는 SIR 기반 링크 스케줄링 동작을 설명하기 위한 D2D 통신 네트워크의 예를 도시한다.
도 5는 SIR 기반 링크 스케줄링 동작에 따른 D2D 통신 네트워크의 각 D2D 링크들에서 새로운 전송전력 제어가 필요함을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 D2D 링크에서의 전송전력 제어를 위한 기준이 되는 양보관계 지표를 산출하는 동작을 설명하기 위한 D2D 통신 네트워크의 예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중앙집중적 전력제어 동작을 위한 통신 네트워크의 예를 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 디바이스들의 구체적인 구성을 도시한다.
도 9는 도 7에 도시된 기지국의 구체적인 구성을 도시한다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중앙집중적 전력제어 동작의 처리 흐름을 도시한다.
도 11은 도 7에 도시된 통신 네트워크의 구성요소들에 의한 본 발명의 제1 실시예에 따른 중앙집중적 전력제어 동작의 처리 흐름을 도시한다.
도 12a는 본 발명의 실시예에 따른 중앙집중적 전력제어 동작시 도 9에 도시된 기지국의 테이블에 저장되는 값들의 예를 도시한다.
도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 중앙집중적 전력제어 동작시 도 9에 도시된 기지국의 테이블에 저장된 값들로부터 전력조정비를 계산하는 예를 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 분산적 전력제어 동작을 위한 통신 네트워크의 예를 도시한다.
도 14는 도 13에 도시된 디바이스들의 구체적인 구성을 도시한다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 분산적 전력제어 동작의 처리 흐름을 도시한다.
도 16은 도 13에 도시된 통신 네트워크의 구성요소들에 의한 본 발명의 제2 실시예에 따른 분산적 전력제어 동작의 처리 흐름을 도시한다.
도 17a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력제어 동작시 도 14에 도시된 디바이스들의 테이블에 저장되는 값들의 예를 도시한다.
도 17b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력제어 동작시 도 14에 도시된 디바이스들의 테이블에 저장되는 값들로부터 전력조정비가 계산되는 예를 도시한다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분산적 전력제어 동작의 처리 흐름을 도시한다.
도 19a 내지 도 19c는 본 발명의 실시예들에 따른 전력제어 동작의 성능을 대비적으로 도시한다.
이 특허문서에서 본 개시의 원리들을 기술하기 위해 사용되어지는, 하기에서 논의되는 도 1 내지 도 19c와 다양한 실시예들은 단지 일예를 보여주기 위한 것이지, 개시의 범위를 제한하는 어떠한 것으로도 해석되어져서는 아니된다. 당해 분야에서 숙련된 자는 본 개시의 원리들이 적절하게 배치된 임의의 D2D 통신 네트워크에서 구현되어질 수도 있음을 이해할 것이다.
하기에서 설명될 본 발명의 실시예들은 무선통신 기기로 구성되는 D2D 통신 네트워크에서 효과적으로 각 D2D 링크의 전송전력을 조정하기 위한 방안을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 각 D2D 링크가 이웃한 링크들로부터 송신(Tx) 및 수신(Rx) 양보영향 및 정도를 나타내는 두 가지의 지표들이 정의된다. 본 발명의 실시예들은 두 가지의 지표들을 바탕으로 각 링크 별로 분산적으로, 또는 이동통신 기지국 등과 같은 제어기의 지원을 통하여 중앙 집중적으로 D2D 링크들의 전송전력을 조정할 수 있는 방법 및 장치를 제안한다. 이러한 본 발명의 실시예들이 제안하는 전력제어 방법은 D2D 링크들 사이의 지리적 및 전파적 관계 및 링크 스케줄링 영향을 고려하여 각 링크의 전송전력을 효율적으로 제어함으로써 D2D 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다는 장점을 가진다.
이하에서는 먼저, 본 발명의 실시예들이 적용되는 D2D 통신 네트워크에서의 분산적 링크 스케줄링과, 분산적 링크 스케줄링을 수행하는 D2D 통신 네트워크에서 새로운 전송 전력 제어 동작의 필요성이 설명될 것이다. 다음에, 본 발명의 실시예들에 따른 전송 전력 제어 동작의 기준이 되는 양보관계 지표들이 설명될 것이다. 그 다음에, 본 발명의 실시예에 따른 중앙집중적 전송 전력 제어 동작이 설명될 것이다. 그 다음에, 본 발명의 실시예에 따른 분산적 전송 전력 제어 동작이 설명될 것이다. 마지막으로, 본 발명의 실시예들에 따른 전송 전력 제어 동작의 성능 평가 결과가 설명될 것이다.
A. 분산적 링크 스케줄링
분산적 링크 스케줄링 방식에 따르면, 단말들은 기지국 등의 도움없이 분산적으로 제한된 무선 자원을 사용하게 함으로써 D2D 통신 네트워크를 형성 및 유지한다. 이러한 기능 수행을 위한 기본 전송 구조는 도 1과 같이 주기적으로 반복되는 기능 구조를 가질 수 있다. 매 주기는 동기화 구간 10, 피어(peer) 탐색 구간 20, 페이징(paging) 구간 30, 및 트래픽 구간 40으로 구성된다. 동기화 구간 10에서는 GPS(Global Positioning System) 등을 통해 단말들 사이의 기본적인 시간 및 주파수 동기화가 수행된다. 피어 탐색구간 20에서는 각 단말이 브로드캐스팅(broadcast)하는 단말정보를 통해 지리적으로 인접한 이웃 단말들을 식별한다. 페이징 구간 30에서는 통신을 수행하고자 하는 단말들 사이의 단방향 전송을 위한 D2D 링크를 형성한다. 이러한 과정을 통해 형성된 링크를 바탕으로 트래픽 구간 40에서는 링크 스케줄링과 이에 수반한 데이터 전송이 수행된다.
트래픽 구간은 다수의 트래픽 슬롯들로 구성되어 있으며, 각 트래픽 슬롯 별로 독립적인 링크 스케줄링 및 데이터 전송이 수행된다. 트래픽 슬롯은 도 2와 같은 기본 구조를 가지며, 이는 기능별로 링크 스케줄링(link scheduling) 구간 42, 전송률 스케줄링 구간 44, 데이터 전송 구간 46, 및 확인응답(acknowledgment) 전송 구간 48의 4개의 구간들로 구분된다. 링크 스케줄링 구간 42에서는 각 단방향 통신을 위한 D2D 링크 별로 OFDM 신호구조를 활용한 단일-톤 탐지신호를 전송함으로써 링크들 사이의 신호간섭 관계를 측정하고 해당 트래픽 슬롯에서의 데이터 전송 가능여부를 결정한다. 전송률 스케줄링 구간 44에서는 해당 트래픽 슬롯에서 데이터를 전송하기로 결정한 링크들에 대한 세부 전송률의 조율을 수행한다. 데이터 전송 구간 46에서는 송신단말들이 피어 수신단말로의 데이터 전송을 수행하며, 이에 대한 확인응답 메시지는 확인응답 전송 구간 48에서 전송된다.
분산적 링크 스케줄링 방식에 따르면, 도 2의 링크 스케줄링 구간 42에서 단일 홉 단방향 D2D 링크들에 대한 링크 스케줄링, 즉 링크 사용여부를 결정하기 위해, 시간 및 주파수 평면에서 직교하는 무선자원들이 정의된 OFDM 신호구조가 정의되며, 이를 통해 다수의 D2D 단말들은 상호간의 신호간섭 없이 동시에 단일-톤(single-tone) 탐지신호들을 전송한다. 이 과정에서 측정된 자신 및 이웃 D2D 링크들에 대한 신호대간섭비(SIR)를 계산하고 이를 기반으로 링크 스케줄링을 수행한다.
한편, 무선 자원의 특성상 특정 시점에 동일한 무선 자원을 이용할 수 있는 D2D 링크의 수는 한정적이다. 이와 같은 이유로 이동통신과 같은 중앙 집중형 무선통신 기술에서는 기지국 등의 중앙 제어기에 의해 단말들의 무선자원 이용이 제한되고 있다. 반면 각 단말들이 분산적으로 링크 스케줄링을 수행하여야 하는 D2D 통신에서는 신호간섭을 고려하여 링크의 무선 자원에 대한 점유를 제한할 수 있는 방법이 요구된다. 이에 분산적 링크 스케줄링 방식은 각 링크 별로 지역적으로 고유하게 할당되는 식별자인 CID(Connection Identifier)를 할당하고, 이를 이용하여 매 트래픽 슬롯마다 링크에게 고유한 우선순위를 부여한다. 이러한 우선순위를 바탕으로 각 링크는 자신과 상위 우선순위를 가지는 링크들에 대한 SIR들을 고려하여 현 트래픽 슬롯에서의 통신 수행여부를 결정한다. 이때 링크들 사이의 형평성을 보장하기 위해 우선순위는 해쉬(Hash), PN(Pseudo Noise) 코드 등을 활용하여 매 트래픽 슬롯마다 균등하게 변화한다.
우선순위를 바탕으로 자신 및 상위 우선순위 링크들의 SIR을 고려한 링크 스케줄링을 수행하기 위해서 링크를 구성하는 송수신 단말들은 이웃한 송수신 단말들과의 채널 상태를 알 수 있어야 한다. 이를 위해 분산적 링크 스케줄링 방식에서는 도 3a와 같은 OFDM 신호구조(블록) 기반의 단일-톤 탐지신호 전송 방법을 정의한다. 링크 스케줄링 구간 42는 송신단말들을 위한 Tx OFDM 블록 42A와 수신단말들을 위한 Rx OFDM 블록 42B로 구성된다. 각 OFDM 블록은 주파수 평면에서 N개의 부반송파들로, 시간 평면에서 M개의 OFDM 심볼들로 구성되며, 총 N·M개 전송단위들을 포함한다. N·M개의 전송단위들에는 도 3a에 도시된 바와 같이 위에서 아래로 및 좌측에서 우측으로의 순서대로 1부터 N·M 까지의 우선순위가 할당되며, 각 링크는 자신의 우선순위와 일치하는 자원단위를 단일-톤 탐지신호의 송수신을 위해 사용한다. 여기서 우선순위는 1이 가장 높으며 N·M이 가장 낮다.
단일-톤 신호는 주파수 평면에서 하나의 부반송파만을 갖는 톤 신호를 의미한다. 해당 신호는 점유하는 주파수 대역폭이 좁아 다중-톤 신호와 대비하여 더 높은 전력으로 송신이 가능하다. 이러한 단일-톤 신호를 활용함으로써 1km 반경의 넓은 통신영역을 가질 수 있다.
지역적으로 유일하도록 할당 받은 우선순위를 바탕으로 한 D2D 링크들에 대한 스케줄링 방식은 다음과 같이 수행된다. 피어 수신단말에게 보낼 데이터를 가지는 송신단말은 Tx OFDM 블록에서 자신의 링크 우선순위에 해당하는 전송단위를 통해 단일-톤 신호를 전송한다. 수신단말은 데이터를 수신 받기 위해 매 트래픽 슬롯마다 해당 전송단위를 관찰한다. 만약 송신단말로부터의 단일-톤 신호가 수신될 경우, 수신단말은 상위 우선순위를 가지는 링크들로부터의 간섭신호 세기와 피어 송신단말로부터의 신호세기를 비교하여 해당 링크의 통신 가능여부를 판단한다. 해당 링크의 통신이 가능하다고 판단된다면, 수신단말은 Rx OFDM 블록에서 해당하는 전송단위에 단일-톤 신호를 전송한다. Rx OFDM 블록에서 피어 수신단말 및 상위 우선순위를 가지는 수신단말들로부터 단일-톤 신호들을 수신한 송신단말은, 자신이 상위 우선순위를 가지는 수신단말들에게 일정 수준 이하의 신호간섭을 미친다고 판단할 경우 해당 링크에서의 통신을 수행하기로 결정한다.
링크 스케줄링의 일 예를 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. 본 예에서는 도 4와 같이 두 링크가 공존하는 D2D 통신 네트워크에서 단말 C 100C로부터 단말 D 100D로의 데이터 전송을 위한 링크의 스케줄링을 수행하는 절차를 고려한다. 여기서 단말 A 100A는 단말 B 100B로(링크 1) 전송할 데이터를 가지며, 단말 C 100C는 단말 D 100D로(링크 2) 전송할 데이터를 가지며, 링크 1의 우선순위가 링크 2보다 높다고 가정한다. 또한 hxy는 단말 X와 단말 Y 사이의 채널 이득을 나타낸다.
Tx OFDM 블록에서 단말 A 100A와 단말 C 100C는 각각의 우선순위에 따른 전송단위를 통해 PA와 PC의 전송전력을 가지는 단일-톤 신호(Direct Power Signal, 이하 ‘DPS’라 칭함)를 전송한다. 수신단말 D 100D는 자신의 피어 단말(단말 C 100C)로부터 수신된 DPS의 세기(PC·|hCD|2 [Watt])와 상위 우선순위를 가지는 송신단말(단말 A 100A)로부터 수신된 DPS의 세기(PA·|hAD|2 [Watt])를 바탕으로 상위 우선순위 링크로부터의 신호간섭에 따른 링크 2의 예상 신호대간섭비(SIRlink_2)을 다음과 같이 계산한다.
[수학식1]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000001
만약 SIRlink_2가 사전에 정의된 임계값(
Figure PCTKR2014001078-appb-I000002
)보다 작을 경우, 단말 D 100D는 상위 송신단말로부터의 강한 간섭에 의해 링크 2의 통신을 수행할 수 없다고 판단하고, 수신 양보(Rx yielding)를 한다. 반면 SIR이
Figure PCTKR2014001078-appb-I000003
보다 클 경우, 단말 D 100D는 링크 2의 통신이 가능하다고 판단한다. 통신이 가능하다고 판단한 단말 D 100D와 단말 B 100B는 이어지는 Rx OFDM 블록에서 각각 링크 2과 1의 우선순위에 해당하는 전송단위를 통해 IPE(Inverse Power Echo)라 불리는 단일-톤 신호를 다음과 같은 신호세기로 전송한다.
[수학식2]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000004
여기서 K는 시스템에서 정의된 상수이며, PTx는 피어 송신단말의 송신전력 세기를 나타내고, hTx,Rx는 자신과 송신단말 사이의 채널 이득을 나타낸다. 본 예의 경우, 단말 B 100B와 단말 D 100D가 전송하는 IPE 신호의 세기는 각각 K/(PA·|hAB|2) [Watt]와 K/(PC·|hCD|2) [Watt]이다. 링크 2에 대한 전송단위를 통해 단말 D 100D로부터의 IPE 신호를 수신한 단말 C 100C는, 단말 B 100B로부터 수신된 IPE 신호의 세기((K·|hBC|2)/(PA·|hAB|2) [Watt])를 활용하여 상위 우선순위를 가지는 링크 1의 통신에 자신이 미칠 것으로 예상되는 SIR 영향(SIRlink_1)이 다음 수학식 3에 부합하는지를 판단한다.
[수학식3]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000005
상기 수학식 3에서의 조건이 만족할 경우 송신단말 100C는 이어지는 전송률 스케줄링 구간에서 파일럿 신호를 전송함으로써 링크 2의 전송을 시작한다. 반면 계산된 SIRlink_1이 임계값
Figure PCTKR2014001078-appb-I000006
보다 작을 경우, 송신단말 100C는 자신의 데이터 전송이 링크 1의 SIR에 큰 영향을 준다고 판단하고 링크 2의 전송을 포기하여 송신 양보(Tx yielding)한다.
전술한 바와 같이 분산적 스케줄링 방식에 따르면, 각 D2D 링크를 구성하는 송신단말과 수신단말은 매체접근 여부를 결정하기 위하여 Tx 및 Rx OFDM 블록에서 링크의 CID에 따라 지역적으로 유일하게 주어지는 자원단위를 통하여 단일-톤 신호들을 교환한다. 해당 과정에서 송신 및 수신 단말들은 각각 상위 우선순위를 가지는 D2D 링크들의 수신단말에게 자신이 미칠 것으로 예상되는 신호간섭의 정도, 상기 링크들의 송신단말들로부터의 신호간섭 정도를 바탕으로 예상되는 SIR들을 계산하고, 해당 SIR들이 각각 일정 임계값(
Figure PCTKR2014001078-appb-I000007
및
Figure PCTKR2014001078-appb-I000008
) 이상일 경우 매체를 통한 데이터 전송을 수행하기로 결정한다. 이와 같은 SIR 기반 링크 스케줄링은 송신 및 수신단말들이 교환하는 단일-톤 신호의 세기에 큰 영향을 받는다.
특정 D2D 링크 j의 송신단말이 전송전력을 조정할 경우 발생되는 영향이 표 1에 나타나 있다. 링크 j가 전송전력을 상향 조정할 경우, 해당 링크 j의 수신단말에서 수신 받는 신호의 세기가 커지기 때문에 링크 j의 SIR이 향상되어 해당 링크가 이웃 D2D 링크들에 의해 Rx 양보를 수행할 가능성이 감소한다. 반면 상기 경우에서 링크 j가 자신보다 높은 우선순위를 가지는 링크들에 미치는 영향이 증가하기 때문에, 링크 j가 상기 링크들의 SIR을 상기 수학식 3과 같이 보장하기 위하여 Tx 양보를 수행할 가능성이 증가한다. 링크 j에 인접한 D2D 링크들에서는 링크 j로부터의 신호간섭 영향이 커지기 때문에 Rx 양보를 수행할 가능성이 증가하는 반면, 상기 링크들이 링크 j의 SIR을 보장할 가능성이 높아지기 때문에 이들이 링크 j에 의해 Tx 양보를 수행할 가능성은 감소하게 된다. 링크 j가 전송전력을 하향 조정할 경우 상기 설명의 반대 영향이 발생한다.
표 1
Figure PCTKR2014001078-appb-T000001
표 1과 같이 특정 D2D 링크에서의 전송전력 조정은 해당 링크가 Rx 양보를 수행할 경우와 Tx 양보를 수행할 경우에 상반된 영향을 미친다. 더불어 해당 링크의 전송전력 조정은 인접한 D2D 링크들의 Tx 및 Rx 양보 가능성을 변화시킬 수 있다. 따라서 D2D 링크의 송신전력 조정은 자신이 받을 영향뿐만 아니라 자신이 이웃 링크에 미칠 영향을 종합적으로 고려하여 신중하게 수행될 필요가 있다. 그럼에도 불구하고 전송전력이 SIR 기반 링크 스케줄링에 미치는 영향에 대한 고려 없이 단지 D2D 링크의 상태만을 고려하여 전송전력을 수행하는 방법만을 고려한다면 효과적인 전력 제어라고 하기 어렵다. 링크 스케줄링 결과에 미치는 영향을 고려하지 않고 링크의 전송전력을 조정할 경우 특정 링크들의 성능이 저하될 수 있다.
도 5는 SIR 기반 링크 스케줄링 동작에 따른 D2D 통신 네트워크의 각 D2D 링크들에서 새로운 전송전력 제어가 필요함을 설명하기 위한 도면이다. D2D 통신 네트워크에서는 전 링크들이 동일한 전송 전력을 사용하는 환경이 주로 고려되고 있다. 이러한 환경하에서 특정 D2D 링크(Tx1 100T1과 Rx1 100R1 사이의 링크)는 다수의 타 링크들(Tx1 100T1과 Rx2-Rx5 100R2-100R5) 사이의 링크들)에 대한 Tx/Rx 양보를 야기하며, 또한 SINR 저하에 따른 채널용량이 저하된다. 따라서, D2D 링크에 대한 새로운 전력제어 방식이 요구된다. 전력 제어시 전력감소에 따라 링크품질이 저하되고, 타 링크의 전송에 따라 네트워크의 용량이 증가하는 문제를 고려할 필요가 있다.
따라서, 앞서서 언급한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 무선통신 기기로 구성되는 D2D 통신 네트워크에서 효과적으로 각 D2D 링크의 전송전력을 조정하기 위한 방안을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 각 D2D 링크가 이웃한 링크들로부터 송신(Tx) 및 수신(Rx) 양보영향 및 정도를 나타내는 두 가지의 지표들이 정의된다. 본 발명의 실시예들은 두 가지의 지표들을 바탕으로 각 링크 별로 분산적으로, 또는 이동통신 기지국 등과 같은 제어기의 지원을 통하여 중앙 집중적으로 D2D 링크들의 전송전력을 조정할 수 있는 방법 및 장치를 제안한다. 이러한 본 발명의 실시예들이 제안하는 전력제어 방법은 D2D 링크들 사이의 지리적 및 전파적 관계 및 링크 스케줄링 영향을 고려하여 각 링크의 전송전력을 효율적으로 제어함으로써 D2D 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다는 장점을 가진다.
이하에서 설명될 본 발명의 실시예들은 D2D 통신이 수행 가능한 무선통신 단말 기기에 적용 가능하다. 본 발명의 실시예들은 D2D 링크들이 링크 스케줄링을 위해 상호 교환되는 단일-톤 신호 정보를 바탕으로 서로간의 수신(Rx) 양보관계를 나타내는 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000009
와 송신(Tx) 양보관계를 나타내는 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000010
를 계산하는 내용과, 이를 바탕으로 D2D 링크들이 분산적으로 각각이 사용할 전송전력을 결정하거나, 중앙 제어기를 바탕으로 중앙 집중적으로 D2D 링크들이 사용할 전송전력을 결정하는 내용을 포함한다. 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 가정하고 있는 사항은 다음과 같다. 우선 도 1에 도시된 바와 같은 동기화 구간에서 전체 단말들 사이의 시간 및 주파수 동기화가 수행되어 있다고 가정한다. 또한 D2D 링크들은 도 2에 도시된 트래픽 슬롯 구조를 바탕으로 SIR 기반의 링크 스케줄링을 수행하는 환경을 고려한다.
B. 양보관계 지표들
본 발명의 실시예들에 따르면, 양보관계 지표는 이웃한 D2D 링크에 의한 Tx 및 Rx 양보 발생여부 및 정도를 나타내는 지표이다. 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000011
는 링크 X가 이웃 링크 Y로부터 야기받는 Rx 양보 관계를 나타낸다. 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000012
는 링크 X가 이웃 링크 Y로부터 야기받는 Tx 양보 관계를 나타낸다. 이러한 양보관계 지표들은 특정 D2D 링크가 각 이웃 D2D 링크에 의한 Tx 양보 및 Rx 양보 발생 여부를 판단하는 기준으로 사용된다. 예를 들어, 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000013
가 1보다 작은 경우(
Figure PCTKR2014001078-appb-I000014
< 1), 링크 X는 링크 Y에 의해 Rx 양보를 수행하고, 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000015
가 1보다 큰 경우(
Figure PCTKR2014001078-appb-I000016
> 1), 링크 X는 링크 Y에 의해 Tx 양보를 수행한다. 또한, 상기 양보관계 지표들은 특정 D2D 링크가 Tx 및 Rx 양보를 하지 않기 위해 요구되는 이웃 D2D 링크의 전력조정 범위의 계산에도 사용된다. 예를 들어, PY new/PY current가
Figure PCTKR2014001078-appb-I000017
보다 작은 경우(PY new/PY current <
Figure PCTKR2014001078-appb-I000018
)는, 링크 X가 링크 Y에 의해 Rx 양보하지 않기 위한 조건이고, PY new/PY current가
Figure PCTKR2014001078-appb-I000019
보다 큰 경우(PY new/PY current >
Figure PCTKR2014001078-appb-I000020
)는, 링크 X가 링크 Y에 의해 Tx 양보하지 않기 위한 조건이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 D2D 링크에서의 전송전력 제어를 위한 기준이 되는 양보관계 지표를 산출하는 동작을 설명하기 위한 D2D 통신 네트워크의 예를 도시한다. 도 6에 도시된 구성은 단지 예시를 위한 것으로, 다른 실시예들이 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다. 예를 들어, 도 6에서는 양보관계 지표를 계산하는 D2D 링크 X와, 상기 링크 X에서의 Tx/Rx 양보여부 판단에 영향을 미치는 D2D 링크 Y를 포함하는 D2D 통신 네트워크를 도시하고 있다. D2D 링크 Y는 송신단말 A 100A와 수신단말 B 100B로 구성되며, D2D 링크 X는 송신단말 C 100C와 수신단말 D 100D로 구성된다. 현재 송신단말 A 100A와 송신단말 C 100C가 전송하는 신호의 세기는 각각 PA [Watt] 와 PC [Watt] 이며, 특정 단말 a와 b 사이의 무선채널 이득은
Figure PCTKR2014001078-appb-I000021
로 표기한다.
양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000022
는 임의의 D2D 링크 X가 자신과 인접하여 위치한 D2D 링크 Y에 의해 Rx 양보를 수행하는지의 여부와 Rx 양보를 수행하지 않기 위해 D2D 링크 X 또는 링크 Y에서의 전송전력을 어느 정도까지 조정 가능한지를 나타내는 지표이다. 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000023
를 계산하기 위한 절차는 다음과 같다. D2D 통신 네트워크에서 전송할 데이터가 있는 각 링크의 송신단말A 100A 및 송신단말C 100C는 트래픽 슬롯의 도 3과 같은 Tx OFDM 블록 42A를 구성하는 다수의 자원단위중 하나를 자신에게 할당된 CID를 통해 선택하고, 해당 자원단위를 통해 단일-톤 DPS 신호를 전송한다. 단일 자원단위는 주파수 영역에서 하나의 반송파, 시간 영역에서 하나의 OFDM 심볼로 구성된다. 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000024
를 측정하고자 하는 D2D 링크 X의 수신단말 D 100D는 상기 Tx OFDM 블록 42A 전체를 경청함으로써 인접한 링크들의 송신단말들이 각자 서로 다른 자원단위를 통해 송신한 DPS(Direct Power Signal)의 세기를 측정한다. 이때 수신단말은 CID를 자원단위 위치(우선순위)로 변환하는 함수(해쉬 함수 등)의 역함수를 활용하여 각 자원단위를 통해 수신된 DPS가 어떠한 CID를 가지는 링크의 송신단말이 전송한 것인지를 확인할 수 있다.
D2D 링크 Y의 송신단말 100A로부터 수신 받은 DPS 신호의 신호세기를 바탕으로 링크 X의 수신단말 D 100D가 링크 Y와의 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000025
를 계산하는 방법은 (1) 링크(가해 링크) Y의 전력제어 관점에서 계산하는 방법과, (2) 링크(피해 링크) X의 전력제어 관점에서 계산하는 방법으로 구분된다.
링크 X에게 Rx 양보를 일으킬 수 있는 링크 Y의 전력 관점에서 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000026
를 계산하는 방법은 다음과 같다. 수신단말 D 100D에서의 Rx 양보를 일으키지 않기 위해서는, 링크 Y의 송신단말 A 100A가 자신의 전송전력을 PA [Watt]에서 P'A [Watt]으로 변경한다고 가정하였을 때 링크 X의 SIR은 다음의 수학식 4에 나타낸 바와 같은 조건을 충족하여야 한다.
[수학식4]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000027
상기 수학식 4에서 P'A 대신에 P'A·PA/PA 를 대입하면, 링크 Y의 송신단말 A 100A가 수신단말 D 100D에서의 Rx 양보를 일으키지 않기 위한 송신단말 A 100A의 전송전력 조정비 P'A·/PA 의 상한치는 다음의 수학식 5와 같이 구할 수 있다.
[수학식5]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000028
다음의 수학식 6과 같이 송신단말 A의 전송전력 조정비 P'A/PA 의 상한치를 정의하는 수학식 5의 우변은 본 발명의 실시예들에서 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000029
로 정의된다.
[수학식6]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000030
링크(피해 링크) X의 송신단말 C의 전력 관점에서 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000031
를 계산하는 방법은 다음과 같다. 송신단말 C 100C가 링크 Y로부터의 신호간섭에 의해 수신단말 D 100D에서의 Rx 양보를 일으키지 않기 위해 자신의 전송전력을 PC [Watt]에서 P'C [Watt]으로 변경한다고 가정하였을 때, 링크 X의 SIR은 다음의 수학식 7과 같은 조건을 충족하여야 한다.
[수학식7]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000032
상기 수학식 7에서 P'C 대신에 P'C·PC/PC 를 대입하면 수신단말 D 100D에서의 Rx 양보를 일으키지 않기 위한 송신단말 C 100C의 전송전력 조정비 P'C/PC 의 하한치를 다음과 같이 구할 수 있으며, 이는 수학식 6에서 구한
Figure PCTKR2014001078-appb-I000033
의 역수 형태를 가진다.
[수학식8]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000034
상기와 같은 절차를 통해 Rx 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000035
를 구한 링크 X의 수신단말 D는 도 2에 도시된 확인응답전송 구간 48에서 송신단말 C 100C에게 전송하는 확인응답 메시지에 상기 과정에서 구한
Figure PCTKR2014001078-appb-I000036
값을 포함하여 전송한다. 이를 수신한 송신단말 C 100C는 해당 값을 고려하여 전력제어를 수행하거나(분산적 전력제어) 해당 값을 중앙 제어기에게 보고한다(중앙 집중적 전력제어).
Tx 양보관계를 나타내는 지표인
Figure PCTKR2014001078-appb-I000037
는 송신단말이 Rx OFDM 블록 42B에서 감지되는 IPE 신호들의 세기를 통하여 계산한다. 링크 X의 송신단말 C 100C가 링크 Y에 대한
Figure PCTKR2014001078-appb-I000038
를 계산하기 위해, Rx OFDM 블록 42B에서 수신단말 B로부터 수신 받은 IPE 신호의 세기(
Figure PCTKR2014001078-appb-I000039
[Watt]를 측정한다. 이를 바탕으로
Figure PCTKR2014001078-appb-I000040
를 계산하는 방법은 (1) 링크(가해 링크) Y의 전력제어 관점에서 계산하는 방법과 (2) 링크(피해 링크) X의 전력제어 관점에서 계산하는 방법으로 구분된다.
링크 Y의 전력제어 관점에서
Figure PCTKR2014001078-appb-I000041
를 계산하는 방법은 다음과 같다. 링크 Y의 송신단말 A 100A가 자신의 전송전력을 PA [Watt]에서 P'A [Watt]으로 변경한다고 가정하였을 때, 송신단말 C 100C가 자신이 Tx 양보를 수행하지 않기 위해서는 링크 X가 예측한 링크 Y의 SIR은 다음 수학식 9의 조건을 만족하여야 한다.
[수학식9]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000042
상기 수학식 9에서 P'A 대신에 P'A·PA/PA 를 대입하면, 링크 Y의 송신단말 A 100A가 송신단말 C 100C에서의 Tx 양보를 일으키지 않기 위한 송신단말 A 100A의 전송전력 조정비 P'A/PA 의 하한치는 다음의 수학식 10과 같이 구할 수 있다.
[수학식10]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000043
상기 수학식 10에서
Figure PCTKR2014001078-appb-I000044
는 앞서 측정한 IPE 신호의 세기에
Figure PCTKR2014001078-appb-I000045
를 시스템 파라미터인 K 로 나누고 구할 수 있다. 본 발명의 실시예들에서는 링크 X의 송신단말 C 100C가 링크 Y에 의해 Tx 양보를 수행하지 않기 위한 송신단말 A 100A의 전력조정비의 하한치를 다음의 수학식 11과 같이
Figure PCTKR2014001078-appb-I000046
로 정의한다.
[수학식11]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000047
링크 X의 송신단말 C 100C의 전력 관점에서 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000048
를 계산하는 방법은 다음과 같다. 송신단말 C 100C가 자신이 링크 Y로 미칠 예상 간섭량을 줄여 자신이 Tx 양보를 하지 않기 위해 전송전력을 PC [Watt]에서 P'C [Watt]으로 변경한다고 하였을 때, 링크 X가 예측한 링크 Y의 SIR은 다음 수학식 12에 나타낸 바와 같은 조건을 충족하여야 한다.
[수학식12]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000049
상기 수학식 12에서 P'C 대신에 P'C·PC/PC 를 대입하면 수신단말 D에서의 Rx 양보를 일으키지 않기 위한 송신단말 C 100C의 전송전력 조정비 P'C/PC 의 상한치를 다음의 수학식 13과 같이 구할 수 있으며, 이는 수학식 11에서 구한
Figure PCTKR2014001078-appb-I000050
의 역수 형태를 가진다.
[수학식13]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000051
매 트래픽 슬롯의 각 D2D 링크의 송신단말은 수신단말로부터 보고받은
Figure PCTKR2014001078-appb-I000052
와 자신이 직접 측정한
Figure PCTKR2014001078-appb-I000053
를 바탕으로 다음의 표 2과 같은 양보관계 테이블을 형성 및 갱신한다.
표 2
Figure PCTKR2014001078-appb-T000002
앞서 구한 양보관계 지표들
Figure PCTKR2014001078-appb-I000054
및
Figure PCTKR2014001078-appb-I000055
는 Rx 및 Tx 양보를 회피하기 위한 링크 X 또는 링크 Y의 송신단말에 대한 전송전력 제어범위의 상한치와 하한치를 제공한다. 뿐만 아니라 상기 지표들은 현재 상태에서 특정 D2D 링크 X가 링크 Y에 의해 Rx 및 Tx 양보를 겪고 있는지를 판단하는 용도로 활용될 수 있다. 현재 상태에서는 P'A=PA 및 P'C=PC 이기 때문에, P'A/PA=P'C/PC=1 이다. 이를 수학식 5에 대입하면,
Figure PCTKR2014001078-appb-I000056
＞1 인지의 여부를 확인하여 링크 X가 링크 Y에 의해 Rx 양보를 하지 않음을 확인할 수 있다. 또한 P'A/PA=P'C/PC=1 를 수학식 10에 대입하면,
Figure PCTKR2014001078-appb-I000057
＜1 임을 확인하여 링크 X가 링크 Y에 의해 현재 Tx 양보를 하지 않고 있음을 식별할 수 있다.
현재 상태에서 링크 X의 Rx/Tx 양보 여부는 다음의 표 3과 같이 정리될 수 있으며, 링크 X의 Tx/Rx 양보를 회피하기 위한 전력제어 범위는 다음의 표 4와 같이 정리될 수 있다.
표 3
Figure PCTKR2014001078-appb-T000003
표 4
Figure PCTKR2014001078-appb-T000004
위에서 설명한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 피해 링크 X의 수신단말은 매 트래픽 슬롯(도 2)의 Tx OFDM 블록(도 3a의 42A)을 통해 이웃 송신단말들로부터 전송된 DPS 신호들의 세기를 측정하여 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000058
를 계산하고, 송신단말은 매 트래픽 슬롯(도 2)의 Rx OFDM 블록(도 3a의 42B)을 통해 이웃 수신단말들로부터 전송된 IPE 신호들의 세기를 측정하여 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000059
를 계산한다. 이와 같이 각 단말이 모든 이웃 링크들에 대한 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000060
와
Figure PCTKR2014001078-appb-I000061
를 계산하는데 있어 다수의 트래픽 슬롯을 관찰하여야 하기 때문에, 양보관계 지표의 계산에 따른 지연시간 및 전력소모가 높아질 수도 있다.
이러한 한계를 개선하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 도 3b에 도시된 DP/IPE 브로드캐스트 구간 36을 이용하여 양보관계 지표를 계산한다.
도 3b를 참조하면, 페이징 구간 30은 퀵 페이징(Quick Paging) 구간 32, CID 브로드캐스트(CID Broadcast) 구간 34, DP/IPE 브로드캐스트 구간 36, 페이징 요청 구간 38을 포함한다. DP/IPE 브로드캐스트 구간 36은 DP 브로드캐스팅 OFDM 블록 36A와, IPE 브로드캐스팅 OFDM 블록 36B을 포함한다. 예를 들어, 각 OFDM 블록 36A,36B는 주파수 평면에서 28개의 서브채널들을 포함하고, 시간 평면에서 4개의 OFDM 심볼들을 포함한다.
D2D 링크를 형성한 모든 송신단말은 DP 브로드캐스팅 OFDM 블록 36A에서 기본적으로 설정된 전송전력(예를 들어 20 dBm)의 전송전력을 사용하여 자신의 링크에 대한 CID(1~112)에 해당하는 전송단위를 통해 DP 단일-톤 신호를 전송한다. 수신단말들은 DP 브로드캐스팅 OFDM 블록 36A를 관찰함으로써 모든 이웃 링크들에 대한 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000062
를 계산할 수 있다.
D2D 링크를 형성한 모든 수신단말은 IPE 브로드캐스팅 OFDM 블록 36B에서 자신의 링크에 대한 CID(1~112)에 해당하는 전송단위를 통해 IPE 단일-톤 신호를 전송한다. 이 때 IPE 단일-톤 신호의 세기는 전술한 <수학식 2>와 같이 결정된다. 송신단말들은 IPE 브로드캐스팅 OFDM 블록 36B를 관찰함으로써 모든 이웃 링크들에 대한 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000063
를 계산할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 각 D2D 링크의 송신단말이 수집한 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000064
및
Figure PCTKR2014001078-appb-I000065
를 바탕으로 링크 별 전송전력을 조정하는 방법은 크게 분산적 전력제어 방법과, 중앙 집중적 전력제어 방법으로 구분될 수 있다. 분산적 전력제어는 각 D2D 링크의 송신단말이 수집한
Figure PCTKR2014001078-appb-I000066
및
Figure PCTKR2014001078-appb-I000067
정보를 바탕으로 일정 기준 내에서 자신의 전송전력을 조정하는 방법이며, 중앙 집중적 전력제어는 이동통신 기지국, 중계기 등과 같은 중앙 제어기가 각 단말에서 수집된 양보관계 지표들을 바탕으로 특정 D2D 링크에 대한 전력제어를 지시하는 방법이다.
C. 중앙집중적 전송 전력 제어
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 중앙집중적 전력제어 동작을 위한 D2D 통신 네트워크의 예를 도시한다. 도 7에 도시된 구성은 단지 예시를 위한 것으로, 다른 실시예들이 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
D2D 통신 네트워크는 D2D 링크를 통해 연결되는 단말들인 디바이스1 101과, 디바이스 2 102를 포함한다. 상기 디바이스들 101,102는 송신 단말 또는 수신 단말이 될 수 있으며, 이 디바이스들 101,102에는 이웃 링크의 송신 단말 및 수신 단말(도시하지 않음)이 위치할 수 있다. 상기 디바이스들 101, 102는 각각 D2D 통신을 위해 PHY 계층부 L12, MAC 계층부 L22 및 상위 계층부 L30을 포함한다.
상기 디바이스들 101, 102에는 본 발명의 실시예에 따른 중앙집중적 전송 전력 제어 동작을 제어기로서 이동 통신 기지국(eNB) 200이 연결된다. 즉, 상기 디바이스들 101, 102는 셀룰라 링크를 통해 기지국 200에 연결된다. 상기 기지국 200과의 접속을 위해 상기 디바이스들 101, 102는 각각 PHY 계층부 L11, MAC 계층부 L21 및 상위 계층부 L30을 포함한다. 예를 들어, 상기 이동 통신 기지국 200은 LTE 기지국이 될 수 있다. 상기 이동 통신 기지국 103는 코어 네트워크를 통해 인터넷 300에 연결될 수 있다.
도 8은 도 7에 도시된 디바이스들 101,102의 구체적인 구성을 도시한다. 도 8에 도시된 구성은 단지 예시를 위한 것으로, 다른 실시예들이 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다. 상기 디바이스들 101,102는 제1 송수신부 110, 제어부 120 및 제2 송수신부 130을 포함한다. 제1 송수신부 110은 D2D 링크를 통한 신호 송수신을 위한 것이다. 제2 송수신부 130은 셀룰라 링크를 통한 신호 송수신을 위한 것이다. 제어부 120은 디바이스들 101,102의 전반적인 동작을 제어한다. 특히 제어부 120은 본 발명의 실시예에 따른 동작을 위해 양보지표 계산부 122 및 송신전력 조정부 124를 포함한다.
상기 디바이스들 101,102가 송신 단말인 경우 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다. 제1 송수신부 110은 제1 링크(자신의 링크)의 수신 단말 및 제2 링크(이웃 링크)의 수신 단말로부터 전송된 제1 탐지신호들(예; IPE)를 수신하고, 이 수신된 탐지신호들의 세기를 측정한다. 제어부 120의 양보지표 계산부 122는 상기 측정된 제1 탐지신호들의 세기에 기반하여 제2 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 제1 링크의 송신 단말에 대한 제1 전송전력 조정비로서 양보 지표를 결정한다. 제1 전송전력 조정비는 제1 전송전력 조정비의 상한값이 될 수 있다. 송신전력 조정부 124는 제1 전송전력 조정비의 상한값을 포함하는 범위 내에서 전송 전력을 제어한다.
또한, 상기 양보지표 계산부 122는 상기 측정된 제1 탐지신호들의 세기에 기반하여 제2 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 제2 링크의 송신 단말에 대한 제2 전송전력 조정비로서 양보 지표를 결정한다. 제2 전송전력 조정비는 제2 전송전력 조정비의 하한값이 될 수 있다.
또한, 제1 송수신부 110은 제1 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 제1 링크의 송신 단말에 대한 제3 전송전력 조정비를 포함하는 제어메시지를 제1 링크의 수신 단말로부터 수신할 수 있다. 제3 전송전력 조정비는, 제1 링크 및 제2 링크의 송신 단말들로부터 전송된 제2 탐지신호들의 세기의 측정 결과에 기반하여 결정된다. 제3 전송전력 조정비는 제3 전송전력 조정비의 하한값이 될 수 있다. 송신전력 조정부 124는 제3 전송전력 조정비의 하한값을 포함하는 범위 내에서 전송 전력을 제어할 수 있다.
상기 디바이스들 101,102가 수신 단말인 경우 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다. 제1 송수신부 110은 제1 링크(자신의 링크) 및 제2 링크(이웃 링크)의 송신 단말들로부터 전송된 탐지신호들(예; DPS)을 수신하고, 이 수신된 탐지신호들의 세기를 측정한다. 제어부 120의 양보지표 계산부 122는 상기 측정된 탐지신호들의 세기에 기반하여 제1 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 제1 링크의 송신 단말에 대한 제1 전송전력 조정비로서 양보 지표를 결정한다. 제1 전송전력 조정비는 제1 전송전력 조정비의 하한값이 될 수 있다. 제1 송수신부 110은 제1 링크의 송신 단말이 제1 전송전력 조정비의 하한값을 포함하는 범위 내에서 전송 전력을 제어하도록, 제1 전송전력 조정비의 하한값을 제1 링크의 송신 단말로 송신한다.
또한, 상기 양보지표 계산부 122는 상기 측정된 탐지신호들의 세기에 기반하여 제1 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 제2 링크의 송신 단말에 대한 제2 전송전력 조정비를 결정한다. 제2 전송전력 조정비는 제2 전송전력 조정비의 상한값이 될 수 있다.
도 9는 도 7에 도시된 기지국 200의 구체적인 구성을 도시한다. 도 9에 도시된 구성은 단지 예시를 위한 것으로, 다른 실시예들이 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다. 기지국 200은 제1 송수신부 210, 제어부 220 및 제2 송수신부 230을 포함한다. 제1 송수신부 210은 D2D 디바이스들 101,102와의 신호 송수신을 위한 것이다. 제2 송수신부 230은 코어 네트워크 300과의 신호 송수신을 위한 것이다. 제어부 220은 기지국 200의 전반적인 동작을 제어한다. 특히 제어부 220은 본 발명의 실시예에 따른 동작을 위해 테이블 222 및 전력조정비 계산부 224를 포함한다.
제1 송수신부 210은 D2D 링크들의 각 송신 단말들로부터 자신의 링크의 신호대간섭비 및 이웃한 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한 양보 지표를 포함하는 제어메시지를 수신한다. 제어부 220은 다수의 링크들중에서 전송전력 조정을 위한 링크를 선택하고, 상기 제어메시지에 포함된 양보 지표를 이용하여 상기 선택된 링크의 송신 단말에 대한 전송전력 조정비를 결정한다. 제1 송수신부 210은 상기 결정된 전송전력 조정비를 상기 선택된 링크의 송신 단말로 송신한다. 상기 제어메시지에 포함된 양보 지표는, 자신의 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한 수신 양보 지표와, 이웃한 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한 송신 양보 지표를 포함한다.
제어부 220는 테이블 222 및 전력조정비 계산부 224를 포함한다. 테이블 222는 D2D 링크들의 각 송신 단말들로부터 수신된 제어메시지에 포함된 송신 및 수신 양보관계 지표들을 저장하기 위한 것이다. 전력조정비 계산부 224는 테이블 222에 저장된 송신 및 수신 양보관계 지표들을 이용하여 각 링크별로 송신 양보 및 수신 양보를 유발하는 이웃 링크들의 수를 파악하고, 이웃 링크들에게 많은 송신 양보 또는 수신 양보를 유발할 것으로 예상되는 링크를 선택한다. 다른 예로, 전력조정비 계산부 224는 각 링크에서의 송신 단말과 수신 단말 사이의 링크 품질을 이용하여 이웃 링크들에게 많은 송신 양보 또는 수신 양보를 유발할 것으로 예상되는 링크를 선택한다. 전력조정비 계산부 224는 상기 선택된 링크가 미치는 송신 양보 및 수신 양보와, 상기 선택된 링크가 받는 송신 양보 및 수신 양보를 고려하여 상기 선택된 링크의 송신 단말에 대한 전송전력 조정비를 결정한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 중앙집중적 전력제어 동작의 처리 흐름을 도시한다. 310단계에서 D2D 링크의 단말은 D2D 링크들 사이의 양보 상관관계를 파악하고 이를 지표들로 표현한다. 구체적으로, D2D 링크의 송신단말 및 수신단말은 Tx/Rx 블록에서 수신되는 스케줄링 신호(DPS, IPE)의 수신세기를 바탕으로 인접 링크들과의 Tx/Rx 양보관계 및 전력조정 범위를 나타내는 지표들을 계산한다. 320단계에서 송신 단말은 계산된 지표 중 필요한 정보를 기지국(eNB) 200에 보고한다. 330단계에서 eNB 200은 특정 D2D 링크의 전력 조정비를 계산한다. 즉, 330단계에서 eNB 200은 보고 받은 지표들을 바탕으로 성능에 큰 영향을 미치는 링크들에 대한 송신전력 제어 범위를 결정한다. 340단계에서 eNB 200은 결정된 송신전력 제어 범위를 해당하는 링크에 전달한다. 350단계에서 해당 D2D 링크는 전달받은 송신전력 제어 범위에 따라 송신전력을 조정한다.
도 11은 도 7에 도시된 통신 네트워크의 구성요소들에 의한 본 발명의 실시예에 따른 중앙집중적 전력제어 동작의 처리 흐름을 도시한다. 본 실시 예에서는 이동통신 기지국이 자신의 통신영역에 속한 D2D 링크들에 대한 전송전력 제어를 지원하는 환경을 가정한다.
412단계에서, 전송할 데이터를 가지는 각 D2D 링크 X 및 Y의 송신단말들은 n번째 트래픽 슬롯의 Tx OFDM 블록에서 각각에 주어진 CID에 따른 전송단위를 통해 DPS 신호를 전송한다. 414단계에서, 링크 X의 수신단말은 수신 받은 DPS 신호들의 세기를 바탕으로
Figure PCTKR2014001078-appb-I000068
정보를 계산한다. 422단계에서, 두 링크들 각각의 수신단말들은 이어지는 Rx OFDM 블록에서 주어진 OFDM 전송단위를 통해 IPE 신호를 전송한다. 424단계에서, 링크 X의 송신단말은 수신된 IPE 신호 세기를 바탕으로
Figure PCTKR2014001078-appb-I000069
정보를 계산한다.
432 단계 및 434단계에서, DPS 신호 및 IPE 신호의 교환을 통해 매체접근을 수행하기로 한 링크 X의 송수신 단말들은 파일롯(pilot) 및 채널품질지시자(Channel Quality Indicator) 신호를 교환하여 데이터 전송 과정에서 사용할 변조기법 및 코딩률을 결정한다. 이후 442단계에서 링크 X의 송신단말은 수신단말에게 데이터를 전송하며, 이에 대한 응답으로서 444단계에서 수신단말은 앞서 측정한
Figure PCTKR2014001078-appb-I000070
정보를 포함하는 확인응답 메시지를 전송한다. 이와 같은 과정들을 바탕으로 송신단말은 표 2와 같은 테이블을 정리한다. 452단계 및 454단계에서, 송신단말은 제어메시지를 이동통신 기지국으로 주기적으로(예; 셀룰러 페이징 주기) 보고한다. 이때 제어메시지는 해당 테이블 정보(양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000071
,
Figure PCTKR2014001078-appb-I000072
)와 자신의 링크 상태(자신의 CID, 이용 중인 서비스 정보, 링크 신호품질(
Figure PCTKR2014001078-appb-I000073
) 등)를 포함한다. 이와 같은 보고에 있어 송신단말은 실제 전력제어에 사용될 값(양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000074
,
Figure PCTKR2014001078-appb-I000075
)만을 추려 보고하기 때문에 다수의 송신단말에 의한 기지국으로의 보고에 따른 무선 채널의 혼잡을 방지할 수 있다. 송신단말은 이동통신 페이징 응답 메시지에 상기 제어메시지의 정보를 포함시켜 전송할 수 있다.
462단계에서, 각 링크의 송신단말로부터 양보관계 정보를 수신받은 이동통신 기지국은 주어진 정보 및 네트워크 사업자 정보 등을 바탕으로 전력 조정을 위한 특정 링크(예; 링크 Y)를 선택하고, 선택된 링크의 전송전력 조정 비를 결정한다. 이후 464단계에서, 기지국은 결정된 전송전력 조정 비(P’/P)를 제어 메시지(페이징 메시지 등)을 통해 해당하는 D2D 링크(Y)의 송신단말로 전달한다. 470단계에서 이를 수신 받은 링크 Y의 송신단말은 권고된 조정 비로 자신의 전송전력을 조정한다.
본 실시예에서 이동통신 기지국이 특정 D2D 링크의 전송전력 조정 비를 결정하는 방법은 다음과 같다. 본 실시 예에서는 타 D2D 링크들에 양보 영향을 많이 미치는 D2D 링크들부터 우선적으로 전송전력 제어를 수행하는 방법을 고려한다. 이를 위해 기지국은 송수신 단말들 사이의 거리가 먼, 즉 링크 품질이 좋지 않아 타 링크들에게 다수의 Tx 양보를 야기하는 D2D 링크의 전송전력을 우선적으로 조정한다. 상기와 같은 기준으로 선택된 링크에 대해 앞서 D2D 링크들로부터 보고 받은 테이블을 바탕으로 전송전력 조정비(P’/P)를 계산한다. 본 실시 예에서는 선택된 링크(j)가 타 인접 링크들로부터 추가적인 Rx 양보를 당하지 않거나, 타 링크에게 추가적인 Tx 양보를 야기하지 않는 범위 내에서 자신의 전송전력을 낮춤으로써 인접 링크들로의 Tx/Rx 양보 영향을 최소화하는 것을 목표로 전송전력비를 결정한다. 우선 기지국은 선택된 링크 j 가 전송전력을 줄임으로써 인접 링크들로부터 추가적인 Rx 양보를 당하지 않는 전력조정비(
Figure PCTKR2014001078-appb-I000076
)를 수학식 8에 의거하여 다음의 수학식 14와 같이 계산한다.
[수학식14]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000077
상기 수학식 14에서
Figure PCTKR2014001078-appb-I000078
는 현재 링크 j 에게 Rx 양보를 일으키지 않는 D2D 링크들의 집합이다.
이어서 기지국은 링크 j 가 전송전력을 줄임으로써 추가적으로 인접 링크에 Tx 양보를 일으키지 않는 전력조정비(
Figure PCTKR2014001078-appb-I000079
)를 수학식 10에 의거하여 다음의 수학식 15와 같이 계산한다.
[수학식15]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000080
상기 수학식 15에서
Figure PCTKR2014001078-appb-I000081
는 현재 링크 j 에게 Rx 양보를 일으키지 않는 D2D 링크들의 집합이다.
이후 기지국은 링크 j 가 타 인접 링크들로부터 추가적인 Rx 양보를 당하지 않거나 타 링크에게 추가적인 Tx 양보를 야기하지 않는 전송전력비를 다음의 수학식 16과 같이 결정한다. 즉, 기지국은 수학식 14 및 수학식 15에서 구한 전력조정비
Figure PCTKR2014001078-appb-I000082
와
Figure PCTKR2014001078-appb-I000083
중 작은 값을 가지는 것으로 전송전력비를 결정한다.
[수학식16]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000084
기지국은 자신이 관리하는 D2D 링크들에 대한 α 및 β 관리 테이블을 업데이트한다. 업데이트된 테이블의 예가 도 12a에 도시되어 있다. 예를 들어, 도 12a에는 링크 4에 의해 보고된 값들이 저장된다. 기지국은 상기 업데이트된 테이블 222의 내용을 바탕으로 전력조정 대상 링크를 선택한다. 전력조정 대상 링크로는 타 링크에게 가장 많은 영향을 미치는 가해 링크가 선택된다. 예를 들어, 링크 길이가 길수록 이웃 단말들에게 Tx 또는 Rx 양보를 야기하며, 이러한 링크는 네트워크 전체 성능에 미치는 영향이 크기 때문에 우선적으로 전력 제어를 수행할 필요가 있다.
다음에, 기지국의 전력조정비 계산부 224는 다양한 조건, 목적에 따라 1/α 및 β 관리 테이블을 활용하여 선택된 링크에 대한 전력조정비 Pnew/Pcurrent를 계산한다. 이러한 전력조정비는 선택된 링크 j가 타 링크로부터 추가적인 Rx 양보를 당하지 않거나, 타 링크에게 추가적인 Tx 양보를 일으키지 않는 범위 내에서 전력을 낮춤으로써 타 링크로의 영향을 줄이는 것을 목적으로 한다. 추가적인 Rx 양보를 당하지 않는 임의의 링크 j의 전력 조정비는 앞서서 살펴본 수학식 14와 같이 계산된다. 추가적인 Tx 양보를 일으키지 않는 임의의 링크 j의 전력 조정비는 수학식 15와 같이 계산된다. 그리고 선택된 링크의 최종 전력 조정비는 수학식 16과 같이 결정된다.
전력조정비 계산의 예가 도 12b에 도시되어 있다. 도 12b에는 링크 2에 대한 전력 조정을 수행하는 예가 도시되어 있다. 1/α 및 β 관리 테이블의 두 테이블을 통해 추가적인 Rx 양보를 당하지 않는 링크 2의 전력 조정비(0.32)와, 추가적인 Tx 양보를 일으키지 않는 링크 2의 전력 조정비(0.038)가 도출된다. 이 도출된 전력 조정비들중에서 작은 전력 조정비 0.038(-14.2dB)이 최종 전력 조정비로서 결정된다.
기지국의 제1 송수신부 210은 선택된 링크에 대해 결정된 전력조정비를 해당하는 링크에 전달한다. 예를 들어, 상기 결정된 전력조정비는 주기적인 셀룰러 페이징 메시지 등을 이용하여 전달된다.
제어부 220은 전력조정 이후 수신받는 D2D 링크들로부터의 보고를 바탕으로 자신이 관리하는 테이블 222를 업데이트하고, 기준에 적합한 링크들에 대한 전력 제어를 지속적으로 수행한다.
기지국으로부터 전력조정비를 수신받은 D2D 링크의 송신단말은 해당 조정비로 단일-톤 및 다중-톤의 전송전력을 변경한다. 전송전력 변경 후 송신단말은 업데이트된 양보 상관관계 정보(지표)를 기지국에 보고한다.
D. 분산적 전송 전력 제어
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산적 전력제어 동작을 위한 D2D 통신 네트워크의 예를 도시한다. 도 13에 도시된 구성은 단지 예시를 위한 것으로, 다른 실시예들이 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다.
D2D 통신 네트워크는 D2D 링크를 통해 연결되는 단말들인 디바이스1 101과, 디바이스 2 102를 포함한다. 상기 디바이스들 101,102는 송신 단말 또는 수신 단말이 될 수 있으며, 이 디바이스들 101,102에는 이웃 링크의 송신 단말 및 수신 단말(도시하지 않음)이 위치할 수 있다. 상기 디바이스들 101, 102는 각각 DD2 통신을 위해 PHY 계층부 L12, MAC 계층부 L22 및 상위 계층부 L30을 포함한다.
도 14는 도 13에 도시된 디바이스들 101,102의 구체적인 구성을 도시한다. 도 14에 도시된 구성은 단지 예시를 위한 것으로, 다른 실시예들이 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용되어질 수 있다. 상기 디바이스들 101,102는 송수신부 110 및 제어부 120을 포함한다. 제1 송수신부 110은 D2D 링크를 통한 신호 송수신을 위한 것이다. 제어부 120은 디바이스들 101,102의 전반적인 동작을 제어한다. 특히 제어부 120은 본 발명의 실시예에 따른 동작을 위해 양보지표 계산부 122, 테이블 126, 전력조정비 계산부 128 및 송신전력 조정부 124를 포함한다.
상기 디바이스들 101,102가 송신 단말인 경우 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다. 제1 송수신부 110은 제1 링크(자신의 링크)의 수신 단말 및 제2 링크(이웃 링크)의 수신 단말로부터 전송된 제1 탐지신호들(예; IPE)를 수신하고, 이 수신된 탐지신호들의 세기를 측정한다. 제어부 120의 양보지표 계산부 122 및 전력조정비 계산부 128은 상기 측정된 제1 탐지신호들의 세기에 기반하여 제2 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 제1 링크의 송신 단말에 대한 제1 전송전력 조정비로서 양보 지표를 결정한다. 제1 전송전력 조정비는 제1 전송전력 조정비의 상한값이 될 수 있다. 송신전력 조정부 124는 제1 전송전력 조정비의 상한값을 포함하는 범위 내에서 전송 전력을 제어한다.
또한, 상기 양보지표 계산부 122 및 전력조정비 계산부 128은 상기 측정된 제1 탐지신호들의 세기에 기반하여 제2 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 제2 링크의 송신 단말에 대한 제2 전송전력 조정비로서 양보 지표를 결정한다. 제2 전송전력 조정비는 제2 전송전력 조정비의 하한값이 될 수 있다.
또한, 제1 송수신부 110은 제1 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 제1 링크의 송신 단말에 대한 제3 전송전력 조정비를 포함하는 제어메시지를 제1 링크의 수신 단말로부터 수신할 수 있다. 제3 전송전력 조정비는, 제1 링크 및 제2 링크의 송신 단말들로부터 전송된 제2 탐지신호들의 세기의 측정 결과에 기반하여 결정된다. 제3 전송전력 조정비는 제3 전송전력 조정비의 하한값이 될 수 있다. 송신전력 조정부 124는 제3 전송전력 조정비의 하한값을 포함하는 범위 내에서 전송 전력을 제어할 수 있다.
상기 디바이스들 101,102가 수신 단말인 경우 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다. 제1 송수신부 110은 제1 링크(자신의 링크) 및 제2 링크(이웃 링크)의 송신 단말들로부터 전송된 탐지신호들(예; DPS)을 수신하고, 이 수신된 탐지신호들의 세기를 측정한다. 제어부 120의 양보지표 계산부 122 및 전력조정비 계산부 128은 는 상기 측정된 탐지신호들의 세기에 기반하여 제1 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 제1 링크의 송신 단말에 대한 제1 전송전력 조정비로서 양보 지표를 결정한다. 제1 전송전력 조정비는 제1 전송전력 조정비의 하한값이 될 수 있다. 제1 송수신부 110은 제1 링크의 송신 단말이 제1 전송전력 조정비의 하한값을 포함하는 범위 내에서 전송 전력을 제어하도록, 제1 전송전력 조정비의 하한값을 제1 링크의 송신 단말로 송신한다.
또한, 상기 양보지표 계산부 122 및 전력조정비 계산부 128은 는 상기 측정된 탐지신호들의 세기에 기반하여 제1 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 제2 링크의 송신 단말에 대한 제2 전송전력 조정비를 결정한다. 제2 전송전력 조정비는 제2 전송전력 조정비의 상한값이 될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산적 전력제어 동작의 처리 흐름을 도시한다. 510단계에서 D2D 링크의 단말은 D2D 링크들 사이의 양보 상관관계를 파악하고 이를 지표들로 표현한다. 구체적으로, D2D 링크의 송신단말 및 수신단말은 이웃 링크들로부터 수신받은 신호(DPS, IPE)의 수신세기를 바탕으로 해당 이웃 링크들과의 Rx 및 Tx 양보관계 및 전력조정 범위를 나타내는 지표들을 계산한다. 양보관계를 파악한 링크 자체에서 전력제어를 수행해야 하기 때문에 Rx 및 Tx 양보관계 지표를 상기 수학식 2 및 수학식 4와 같이 계산한다. 520단계에, 단말은 자신의 링크에 대한 송신전력 조정비를 계산한다. 앞서 파악된 Tx 및 Rx 양보관계에 따른 해당 링크이 송신전력 조정비를 계산한다. 목적에 따라 다양한 조정 방법이 존재한다. 530단계에서, 단말은 계산된 조정비로 송신단말의 전송전력을 조정한다. 예를 들어, 계산된 조정비로 송신단말의 단일-톤 및 다중-톤 송신전력이 조정된다.
도 16은 도 13에 도시된 통신 네트워크의 구성요소들에 의한 본 발명의 일 실시예에 따른 분산적 전력제어 동작의 처리 흐름을 도시한다. 본 실시 예에서는 이동통신 기지국이 자신의 통신영역에 속한 D2D 링크들에 대한 전송전력 제어를 지원하는 환경을 가정한다.
412단계에서, 전송할 데이터를 가지는 각 D2D 링크 X 및 Y의 송신단말들은 n번째 트래픽 슬롯의 Tx OFDM 블록에서 각각에 주어진 CID에 따른 전송단위를 통해 DPS 신호를 전송한다. 414단계에서, 링크 X의 수신단말은 수신 받은 DPS 신호들의 세기를 바탕으로
Figure PCTKR2014001078-appb-I000085
정보를 계산한다. 422단계에서, 두 링크들 각각의 수신단말들은 이어지는 Rx OFDM 블록에서 주어진 OFDM 전송단위를 통해 IPE 신호를 전송한다. 424단계에서, 링크 X의 송신단말은 수신된 IPE 신호 세기를 바탕으로
Figure PCTKR2014001078-appb-I000086
정보를 계산한다.
432 단계 및 434단계에서, DPS 신호 및 IPE 신호의 교환을 통해 매체접근을 수행하기로 한 링크 X의 송수신 단말들은 파일롯(pilot) 및 채널품질지시자(Channel Quality Indicator) 신호를 교환하여 데이터 전송 과정에서 사용할 변조기법 및 코딩률을 결정한다. 이후 442단계에서 링크 X의 송신단말은 수신단말에게 데이터를 전송하며, 이에 대한 응답으로서 444단계에서 수신단말은 앞서 측정한
Figure PCTKR2014001078-appb-I000087
정보를 포함하는 확인응답 메시지를 전송한다.
480단계에서, 송신단말은 앞서서 구해진 양보관계 지표들(
Figure PCTKR2014001078-appb-I000088
,
Figure PCTKR2014001078-appb-I000089
)을 이용하여 전송전력 조정 비를 계산한다. 이후 490단계에서 송신단말은 계산된 전송전력 조정 비로 자신의 전송전력을 조정한다.
본 발명의 실시예에 따른 분산적 전력제어 동작은 특정 D2D 링크 X의 송신 단말이 이웃한 D2D 링크들에 의해 추가적인 Tx 양보를 겪지 않는 범위 내에서 자신의 링크의 신호 품질을 향상시키기 위해 전송전력을 높인다. 이웃 D2D 링크에 대한 양보관계 테이블을 형성한 D2D 링크의 송신단말은 현재 자기에게 Tx 양보를 일으키지 않는 이웃 D2D 링크들을 식별하고 이들을 집합
Figure PCTKR2014001078-appb-I000090
로 구분한다. 즉
Figure PCTKR2014001078-appb-I000091
는 D2D 링크 X에 Tx 양보를 일으키지 않는 D2D 링크들의 집합이다.
현재 자신에게 Tx 양보를 일으키지 않고 있는 링크들 사이의 관계를 유지하며 전송전력을 조정하기 위해, 본 전력제어 방법에서는 수학식 13에 나타난
Figure PCTKR2014001078-appb-I000092
와 스스로의 전송전력 조정비인
Figure PCTKR2014001078-appb-I000093
사이의 관계(
Figure PCTKR2014001078-appb-I000094
)를 고려한다. 즉 추가적인 Tx 양보를 수행하지 않기 위해서 링크 X의 송신단말은 자신에게 현재 양보를 일으키지 않는 링크들에 대한 모든
Figure PCTKR2014001078-appb-I000095
낮은 전송전력 조정비를 가져야 한다. 이를 위해 링크 X의 송신단말은 다음의 수학식 17과 같이 자신의 전송전력 조정비(
Figure PCTKR2014001078-appb-I000096
)를 결정한다.
[수학식17]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000097
본 발명의 실시예에 따른 분산적 전력제어 방법은 양보관계를 측정하는 링크 스스로 전력을 조정해야 하기 때문에 피해 링크의 전력제어 범위를 제공하는 양보관계 지표들
Figure PCTKR2014001078-appb-I000098
,
Figure PCTKR2014001078-appb-I000099
를 계산한다.
양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000100
은 이웃 링크들로부터 Tx OFDM 블록을 통해 수신받은 DPS 신호를 바탕으로 수신단말에 의해 계산된다. 이렇게 계산된 양보관계 지표에 의해 Rx 양보를 야기하는 이웃 링크의 송신단말이 파악된다. 즉, 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000101
> 1일 경우, 링크 X는 링크 Y에 의해 Rx 양보된다. 계산된 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000102
은 ACK 프레임 전송시 송신 단말에 전달된다.
양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000103
은 이웃 링크들로부터 Rx OFDM 블록을 통해 수신받은 IPE 신호를 바탕으로 송신단말에 의해 계산된다. 이렇게 계산된 양보관계 지표에 의해 Tx 양보를 야기하는 이웃 링크의 수신단말이 파악된다. 즉, 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000104
< 1일 경우, 링크 X는 링크 Y에 의해 Tx 양보된다.
도 17a는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산적 전력제어 동작시 도 14에 도시된 디바이스들의 테이블에 저장되는 값들의 예를 도시한다. 링크 9는 링크 3, 링크 4 및 링크 5에 의해 Rx 양보되고, 링크 1, 링크 4 및 링크 7에 의해 Tx 양보된다.
도 17b는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산적 전력제어 동작시 도 14에 도시된 디바이스들의 테이블에 저장되는 값들로부터 전력조정비가 계산되는 예를 도시한다. 계산된 양보 관계 지표를 바탕으로 전력조정비를 계산하는 목적은 인접 D2D 링크들로부터 추가적인 Tx 양보를 야기당하지 않는 범위 내에서 전력을 조정함으로써 링크 용량을 향상하기 위한 것이다. 링크 X의 전송전력 조정비는 수학식 17과 같이 계산된다. 이러한 본 발명의 일 실시 예에 제시된 분산적 전력제어 방법은 송신단말이 자신이 직접 측정하여 계산한 양보관계
Figure PCTKR2014001078-appb-I000105
만을 활용하여 링크의 신호 품질을 향상시키기 위해 전력을 조정하는 방법으로서, 간단한 적용을 통해 D2D 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다는 점에서 장점을 가진다. 또한 상기 전력제어 방법은 종래 D2D 링크들이 맺은 Tx 양보관계를 깨지 않는 범위 내에서 각 D2D 링크에서의 분산적인 전력제어를 지원하기 때문에, 고정된 전송전력을 사용하거나 링크 품질만을 고려하여 전력제어를 수행하였던 것 대비 높은 성능을 달성할 수 있다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분산적 전력제어 동작의 처리 흐름을 도시한다. 이 실시예는 이웃 링크들의 매체접근 여부와 상관 없이 모든 이웃 링크들에 대한 양보관계 지표들을 고려하여 전송전력을 조정하는 전술한 분산적 전력 제어 동작의 실시예와 달리, 매 트래픽 슬롯에서 실제 매체접근을 수행하는 링크들에 대한 양보관계 지표들만을 고려하여 전송전력을 조정함으로써 더욱 높은 성능 향상이 가능하도록 한다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 분산적 전력제어 방법은 현 트래픽 슬롯에서 가장 높은 우선순위를 가짐과 동시에 매체접근을 시도한 송신단말이 동시에 매체접근을 수행할 것으로 예상되는 링크들을 식별하는 과정 610, 상기 송신단말이 타 링크의 양보관계에 영향을 미치지 않으면서 전송전력을 조정 가능한 범위를 확인하는 과정 620 및 전송전력 조정 비를 조정하고 이에 따른 파일롯 및 데이터를 전송하는 과정 630을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 분산적 전력제어 방법은 매 트래픽 슬롯에서 가장 높은 우선순위를 가짐과 동시에 매체접근을 시도한 송신단말만이 전송전력을 조정하도록 한다. 그 이유는 SIR 기반 분산적 매체접근 방법에서는 링크들 사이의 제어정보 교환이 어렵기 때문에 둘 이상의 링크들에 대하여 전송전력 제어를 수행할 경우 의도와는 다른 효과가 발생할 수 있기 때문이다.
가장 높은 우선순위를 가짐과 동시에 매체접근을 시도한 송신단말이 동시에 매체접근을 수행할 것으로 예상되는 링크들을 식별하는 과정 610은 다음과 같이 수행된다.
특정 링크
Figure PCTKR2014001078-appb-I000106
의 송신단말
Figure PCTKR2014001078-appb-I000107
는 트래픽 슬롯의 링크 스케줄링 구간의 Rx OFDM 블록(도 3A의 42B)을 통해 수신되는 IPE 신호들 중 자신의 링크의
수신단말
Figure PCTKR2014001078-appb-I000108
가 가장 우선순위가 높은 전송단위를 통해 IPE 신호를 전송하였다는 것을 통해 자신의 링크(
Figure PCTKR2014001078-appb-I000109
)가 가장 높은 우선순위를 가짐을 확인한다. IPE 신호를 전송한 각 이웃 링크 j에 대한 양보관계 지표
Figure PCTKR2014001078-appb-I000110
가 1보다 작을 경우(표 3 참조), 송신단말
Figure PCTKR2014001078-appb-I000111
는 해당 이웃 링크 j가 자신과 동시에 매체접근이 가능한 링크라고 판단한다. 상기 과정을 모든 이웃 링크에 대해 반복함으로써 송신단말
Figure PCTKR2014001078-appb-I000112
는 자신과 동시에 매체접근을 수행할 가능성이 있는 이웃 링크들의 집합
Figure PCTKR2014001078-appb-I000113
를 계산한다.
송신단말이 타 링크의 양보관계에 영향을 미치지 않으면서 전송전력을 조정 가능한 범위를 확인하는 과정 620은 다음과 같이 수행된다.
송신단말
Figure PCTKR2014001078-appb-I000114
는 집합
Figure PCTKR2014001078-appb-I000115
에 속한 이웃 링크들 모두에 대해 Rx 양보를 야기하지 않을 수 있는 자신의 전송전력 조정 비(
Figure PCTKR2014001078-appb-I000116
)의 상한
Figure PCTKR2014001078-appb-I000117
을 다음의 수학식 18과 같이 계산한다.
[수학식18]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000118
여기서
Figure PCTKR2014001078-appb-I000119
에 속한 링크들은 링크
Figure PCTKR2014001078-appb-I000120
에 의해 Tx 및 Rx 양보를 하지 않는 단말들이기 때문에,
Figure PCTKR2014001078-appb-I000121
는 1보다 크다(표 3 참조).
전송전력 조정 비를 조정하고 이에 따른 파일롯 및 데이터를 전송하는 과정 630은 다음과 같이 수행된다.
링크
Figure PCTKR2014001078-appb-I000122
는 현 트래픽 슬롯에서 가장 높은 우선순위를 가지기 때문에 가장 높은 전송률을 보장해 줄 필요가 있다. 이를 위해 본 발명의 다른 실시 예에 따른 분산적 전력제어 방법에서는 송신단말
Figure PCTKR2014001078-appb-I000123
이 가능한 가장 높은 전송전력을 사용하도록 하기 위해 다음의 수학식 19와 같이 전송전력 조정 비를 결정한다.
[수학식19]
Figure PCTKR2014001078-appb-I000124
여기서
Figure PCTKR2014001078-appb-I000125
는 채널 영향 등으로 인한 타 링크에서의 Rx 양보를 일으키지 않기 위한 마진 값이다.
만약 상기 전송전력 조정 비에 따른 새로운 전송전력 세기
Figure PCTKR2014001078-appb-I000126
[Watt]이 단말의 최대 전송전력
Figure PCTKR2014001078-appb-I000127
[Watt]보다 작다면, 송신단말
Figure PCTKR2014001078-appb-I000128
은
Figure PCTKR2014001078-appb-I000129
[Watt]의 신호세기를 가지고 추후 이루어지는 파일롯 및 데이터 신호 전송을 수행한다. 반면에, 새로운 전송전력 세기
Figure PCTKR2014001078-appb-I000130
[Watt]이 단말의 최대 전송전력
Figure PCTKR2014001078-appb-I000131
[Watt]보다 크다면, 송신단말
Figure PCTKR2014001078-appb-I000132
은
Figure PCTKR2014001078-appb-I000133
[Watt]의 신호세기를 가지고 추후 이루어지는 파일롯 및 데이터 신호 전송을 수행한다.
만약
Figure PCTKR2014001078-appb-I000134
인 경우, 즉 자신이 유일하게 해당 트래픽 슬롯에서 매체접근을 수행하는 단말이라면, 송신단말
Figure PCTKR2014001078-appb-I000135
은 자신의 송신전력을
Figure PCTKR2014001078-appb-I000136
[Watt]로 설정하고
Figure PCTKR2014001078-appb-I000137
[Watt]의 신호세기를 가지고 추후 이루어지는 파일롯 및 데이터 신호 전송을 수행한다. 이는 링크
Figure PCTKR2014001078-appb-I000138
이 유일하게 매체접근을 수행하는 단말이기 때문에 무선 채널의 활용을 최대화하기 위함이다.
E. 성능 평가
도 19a 내지 도 19c는 본 발명의 실시예들에 따른 전력제어 동작의 성능을 대비적으로 도시한다. 성능은 고정된 전송 전력을 사용하는 기존 기술과, 본 발명의 실시예에 따른 중앙집중적(centralized) 전력제어 동작과, 본 발명의 일 실시예에 따른 분산적(distributed) 전력제어 동작이 대비적으로 도시되어 있다. 도 19a는 네트워크 총 수율(bps) 측면에서의 성능을 도시하고, 도 19b는 평균 동시전송 링크 수 측면에서의 성능을 도시하고, 도 19c는 단말들 사이의 형평성 측면에서의 성능을 도시한다.
이러한 성능 평가에 있어서, 네트워크 형태는 1Km x 1Km 정사각형의 네트워크 영역을 전제하였다. 단말은 네트워크 영역내에 균등 확률로 배치되고, 10초마다 모든 단말들을 재배치되었다. 각 링크에서 단말 쌍 사이의 거리는 [0, 500]m 내에서 균등한 확률로 결정되었다. 송신 단말과 수신 단말의 역할은 결정되었으며, 송신 단말에서 수신 단말로의 단방향 통신을 고려하였다. 쉐이딩 및 다중경로 페이딩은 고려하지 않았다. 링크별 송신 전력은 최초 링크들은 20dBm의 송신 전력을 사용하였고, 중앙집중적 기법은 하위 30%의 링크 품질을 가지는 D2D 링크들에 대한 전력제어를 수행하고, 분산적 기법은 모든 단말들이 제안된 방법에 의해 분산적으로 전력제어를 수행하였다. 그리고 1000초에 대한 성능평가를 수행하였다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 양보관계 지표는 다양한 활용이 가능하다. 예를 들어, 중앙 제어를 수행하는 개체(기지국), 이웃 D2D 링크 등에서 특정 D2D 링크에서의 Tx/Rx 양보 수행과 관련된 다양한 정보를 알 수 있도록 한다. 또한, 해당 Tx/Rx 양보 관계를 유지/개선하는데 요구되는 특정 링크의 전송전력 조정비를 결정함에도 사용된다. 본 발명의 실시예에 따른 중앙 집중적 전력 제어 방식은 D2D 링크들 사이의 양보 관계를 고려한 체계적인 전력제어 및 링크 관리가 가능하다. 또한, 사업자/관리자 정책에 따른 양보관계 지표를 활용한 다양한 전력제어 기법으로 확장도 가능하다. 본 발명의 실시예에 따른 분산적 전력제어 방식은 별도의 코디네이터 없이 현재의 양보 관계를 유지/개선할 수 있는 전력제어의 수행이 가능하다.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시예들은 D2D 통신 네트워크의 각 D2D 링크에서 자신이 받을 영향 뿐만 아니라 자신이 이웃 링크에 미칠 영향을 종합적으로 고려하여 전송 전력을 제어하기 때문에, 고정적인 송신전력을 사용하는 경우에 비해 전체 D2D 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 본 발명의 실시예에 따라 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령이 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판단 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM이나 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드 뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 본 발명에서 설명된 기지국 또는 릴레이의 전부 또는 일부가 컴퓨터 프로그램으로 구현된 경우 상기 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체도 본 발명에 포함된다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 적어도 제1 링크의 단말들과, 상기 제1 링크에 이웃한 제2 링크의 단말들을 포함하는 디바이스간 직접(D2D) 통신 네트워크에서, 상기 링크들의 송신 단말들의 전송 전력을 제어하기 위한 상기 제1 링크의 송신 단말에서의 처리 방법에 있어서:
    상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 수신 단말들로부터 전송된 제1 탐지신호들의 세기를 측정하는 과정; 및
    상기 측정된 제1 탐지신호들의 세기에 기반하여 상기 제2 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 상기 제1 링크의 송신 단말에 대한 제1 전송전력 조정비를 결정하는 과정을 포함하는, 방법.
  2. 적어도 제1 링크의 단말들과, 상기 제1 링크에 이웃한 제2 링크의 단말들을 포함하는 디바이스간 직접(D2D) 통신 네트워크에서, 상기 링크들의 송신 단말들의 전송 전력을 제어하기 위한 상기 제1 링크의 송신 단말 장치에 있어서:
    상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 수신 단말들로부터 전송된 제1 탐지신호들의 세기를 측정하는 송수신부; 및
    상기 측정된 제1 탐지신호들의 세기에 기반하여 상기 제2 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 상기 제1 링크의 송신 단말에 대한 제1 전송전력 조정비를 결정하는 제어부를 포함하는, 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1 전송전력 조정비는 상기 제1 전송전력 조정비의 상한값을 포함하는, 방법 또는 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 측정된 제1 탐지신호들의 세기에 기반하여 상기 제2 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 상기 제2 링크의 송신 단말에 대한 제2 전송전력 조정비를 결정하는 과정을 더 포함하는, 방법 또는 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 상기 제1 링크의 송신 단말에 대한 제3 전송전력 조정비를 포함하는 제어메시지를 상기 제1 링크의 수신 단말로부터 수신하는 과정을 더 포함하고,
    상기 제3 전송전력 조정비는, 상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 송신 단말들로부터 전송된 제2 탐지신호들의 세기의 측정 결과에 기반하여 결정되는, 방법 또는 장치.
  6. 적어도 제1 링크의 단말들과, 상기 제1 링크에 이웃한 제2 링크의 단말들을 포함하는 디바이스간 직접(D2D) 통신 네트워크에서, 상기 링크들의 송신 단말들의 전송 전력을 제어하기 위한 상기 제1 링크의 수신 단말에서의 처리 방법에 있어서:
    상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 송신 단말들로부터 전송된 탐지신호들의 세기를 측정하는 과정; 및
    상기 측정된 탐지신호들의 세기에 기반하여 상기 제1 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 상기 제1 링크의 송신 단말에 대한 제1 전송전력 조정비를 결정하는 과정을 포함하는, 방법.
  7. 적어도 제1 링크의 단말들과, 상기 제1 링크에 이웃한 제2 링크의 단말들을 포함하는 디바이스간 직접(D2D) 통신 네트워크에서, 상기 링크들의 송신 단말들의 전송 전력을 제어하기 위한 상기 제1 링크의 수신 단말 장치에 있어서:
    상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 송신 단말들로부터 전송된 탐지신호들의 세기를 측정하는 송수신부; 및
    상기 측정된 탐지신호들의 세기에 기반하여 상기 제1 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 상기 제1 링크의 송신 단말에 대한 제1 전송전력 조정비를 결정하는 제어부를 포함하는, 장치.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서, 상기 제1 전송전력 조정비는 상기 제1 전송전력 조정비의 하한값을 포함하는, 방법 또는 장치.
  9. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서, 상기 측정된 탐지신호들의 세기에 기반하여 상기 제1 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한, 상기 제2 링크의 송신 단말에 대한 제2 전송전력 조정비를 결정하는 과정을 더 포함하는, 방법 또는 장치.
  10. 서로 이웃하는 다수의 링크들의 단말들과, 제어기를 포함하는 디바이스간 직접(D2D) 통신 네트워크에서, 상기 링크들의 송신 단말들의 전송 전력을 제어하기 위한 상기 제어기에서의 처리 방법에 있어서:
    상기 링크들의 각 송신 단말들로부터 자신의 링크의 신호대간섭비 및 이웃한 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한 양보 지표를 포함하는 제어메시지를 수신하는 과정;
    상기 다수의 링크들중에서 전송전력 조정을 위한 링크를 선택하는 과정;
    상기 제어메시지에 포함된 양보 지표를 이용하여 상기 선택된 링크의 송신 단말에 대한 전송전력 조정비를 결정하는 과정; 및
    상기 결정된 전송전력 조정비를 상기 선택된 링크의 송신 단말로 송신하는 과정을 포함하는, 방법.
  11. 서로 이웃하는 다수의 링크들의 단말들과, 제어기를 포함하는 디바이스간 직접(D2D) 통신 네트워크에서, 상기 링크들의 송신 단말들의 전송 전력을 제어하기 위한 상기 제어기 장치에 있어서:
    상기 링크들의 각 송신 단말들로부터 자신의 링크의 신호대간섭비 및 이웃한 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한 양보 지표를 포함하는 제어메시지를 수신하는 수신부;
    상기 다수의 링크들중에서 전송전력 조정을 위한 링크를 선택하고, 상기 제어메시지에 포함된 양보 지표를 이용하여 상기 선택된 링크의 송신 단말에 대한 전송전력 조정비를 결정하는 제어부; 및
    상기 결정된 전송전력 조정비를 상기 선택된 링크의 송신 단말로 송신하는 송신부를 포함하는, 장치.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서, 상기 제어메시지에 포함된 양보 지표는, 자신의 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한 수신 양보 지표와, 이웃한 링크의 신호대간섭비가 일정 임계값 이상이 되도록 하기 위한 송신 양보 지표를 포함하는, 방법 또는 장치.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 다수의 링크들중에서 전송전력 조정을 위한 링크를 선택하는 과정은,
    상기 송신 및 수신 양보관계 지표들을 이용하여 각 링크별로 송신 양보 및 수신 양보를 유발하는 이웃 링크들의 수를 파악하고, 이웃 링크들에게 많은 송신 양보 또는 수신 양보를 유발할 것으로 예상되는 링크를 선택하는 과정을 포함하는, 방법 또는 장치.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 다수의 링크들중에서 전송전력 조정을 위한 링크를 선택하는 과정은,
    각 링크에서의 송신 단말과 수신 단말 사이의 링크 품질을 이용하여 이웃 링크들에게 많은 송신 양보 또는 수신 양보를 유발할 것으로 예상되는 링크를 선택하는 과정을 포함하는, 방법 또는 장치.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 제어메시지에 포함된 양보 지표를 이용하여 상기 선택된 링크의 송신 단말에 대한 전송전력 조정비를 결정하는 과정은,
    상기 선택된 링크가 미치는 송신 양보 및 수신 양보와, 상기 선택된 링크가 받는 송신 양보 및 수신 양보를 고려하여 상기 선택된 링크의 송신 단말에 대한 전송전력 조정비를 결정하는 과정을 포함하는, 방법 또는 장치.
PCT/KR2014/001078 2013-02-07 2014-02-07 디바이스간 직접 통신 네트워크의 전송전력 제어 방법 및 장치 WO2014123393A1 (ko)

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