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KR102091189B1 - Method for acquiring synchronization in signal frame for avoiding a cluster interference in ad-hoc network - Google Patents

Method for acquiring synchronization in signal frame for avoiding a cluster interference in ad-hoc network Download PDF

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KR102091189B1
KR102091189B1 KR1020190101014A KR20190101014A KR102091189B1 KR 102091189 B1 KR102091189 B1 KR 102091189B1 KR 1020190101014 A KR1020190101014 A KR 1020190101014A KR 20190101014 A KR20190101014 A KR 20190101014A KR 102091189 B1 KR102091189 B1 KR 102091189B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cluster
synchronization
clusters
hoc network
equation
Prior art date
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Active
Application number
KR1020190101014A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
양모찬
김형준
고윤수
Original Assignee
한화시스템(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은, 애드혹 네트워크 내에 구성되는 복수의 클러스터의 운영을 위해 모든 참여 클러스터가 동기를 획득하기 위해 공유하는 동기 획득 프레임으로서, 전체 프레임이 적어도 둘 이상의 슬롯으로 구성되며, 슬롯들 중 하나를 스페셜 슬롯으로 하여 네트워크의 주파수 대역을 기준으로 전체 참여 클러스터의 개수로 나누어 각 클러스터에 전용 주파수 대역을 할당하고, 각 클러스터가 전용 주파수 대역에서 동기 획득을 위해 동기 신호를 전송하도록 하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크 내 프레임 구조를 제공한다. The present invention is a synchronization acquisition frame shared by all participating clusters to acquire synchronization for operation of a plurality of clusters configured in an ad hoc network, wherein the entire frame is composed of at least two slots, and one of the slots is a special slot. By dividing by the total number of participating clusters based on the frequency band of the network, a dedicated frequency band is allocated to each cluster, and each cluster transmits a synchronization signal to acquire synchronization in a dedicated frequency band. Provide a frame structure.

Description

애드혹 네트워크에서 클러스터간 간섭회피를 위해 스페셜 프레임에서 동기를 획득하기 위한 방법{METHOD FOR ACQUIRING SYNCHRONIZATION IN SIGNAL FRAME FOR AVOIDING A CLUSTER INTERFERENCE IN AD-HOC NETWORK}A method for acquiring synchronization in a special frame for avoiding inter-cluster interference in an ad hoc network {METHOD FOR ACQUIRING SYNCHRONIZATION IN SIGNAL FRAME FOR AVOIDING A CLUSTER INTERFERENCE IN AD-HOC NETWORK}

본 발명은 애드혹 네트워크에서 클러스터간 간섭회피를 위해 스페셜 프레임에서 동기를 획득하기 위한 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for obtaining synchronization in a special frame for avoiding inter-cluster interference in an ad hoc network.

애드혹 네트워크(Ad-hoc network)는 고정된 유선망을 가지지 않고 이동호스트로만 이루어져 통신되는 망이다. 따라서 유선망을 구성하기 어렵거나 망을 구성한 후 단기간 사용되는 경우에 적합하며 애드혹 네트워크에서는 호스트의 이동에 제약이 없고 유선망과 기지국이 필요가 없으므로 빠른 망 구성과 저렴한 비용의 장점이 있어 특히 빠른 행동을 위해 각기 다른 여러 부대가 협력할 상황이 많은 군사 분야에서 그 효용성에 주목하고 있다. Ad-hoc network (Ad-hoc network) is a network consisting of only a mobile host and does not have a fixed wired network. Therefore, it is suitable for a case where it is difficult to configure a wired network or is used for a short period of time after configuring the network. In an ad hoc network, there is no restriction on the movement of the host, and there is no need for a wired network and a base station, so it has the advantages of fast network configuration and low cost, especially for fast action The utility is noted in the military sector, where there are many situations where different units will cooperate.

애드혹 네트워크 상의 노드들은 기존 인프라의 지원 없이 보안 및 라우팅 기능을 수행해야 한다. 또한 중앙 관리를 담당하는 노드가 없으므로 각각의 기능을 네트워크 내의 노드에 분산시켜 수행하도록 한다. 또한 애드혹 네트워크는 네트워크의 위상이 빈번하게 변경됨에 따라 노드의 상태를 즉각 반영하는 다양한 형태의 네트워크를 구성할 수 있으며, 네트워크의 위상 변화에 관계없이 지속적으로 서비스를 제공할 수 있어야 한다. 또한 애드혹 네트워크 내의 노드들은 CPU와 메모리, 배터리와 같은 자원을 사용함에 있어서 제약을 받고 있으므로 불필요한 자원 낭비가 발생하지 않도록 효율적인 알고리즘과 메커니즘을 적용하여 최소한의 자원사용으로 최대한의 처리가 가능하도록 해야 한다.Nodes on ad hoc networks must perform security and routing functions without the support of existing infrastructure. Also, since there is no node in charge of central management, each function is distributed to nodes in the network to perform. In addition, the ad hoc network can configure various types of networks that immediately reflect the status of nodes as the topology of the network changes frequently, and it must be able to continuously provide services regardless of the phase change of the network. In addition, nodes in the ad hoc network are limited in using resources such as CPU, memory, and battery, so efficient algorithms and mechanisms should be applied to minimize unnecessary resource usage so that maximum processing is possible with minimal resource usage.

최근 통신 기술의 발전에 따라 최전방에서 실질적으로 전투에 임하는 대규모급 이하의 중ㆍ소규모 전투부대에 전술통신장치를 도입하여 통신을 할 수 있어야만 진정한 의미의 실시간 통신이 가능한데, 전장이라는 특수한 환경을 고려할 때, 전방의 소규모 전투부대에는 MANET(Mobile Ad-Hoc Network) 기술을 도입하여 통신을 실시하는 것이 가장 효과적일 것이다(한국공개특허 제2012-0031569호 참조).With the recent advancement in communication technology, real-time communication is possible only when real-time communication is possible only when a tactical communication device is introduced to the medium and small-scale combat troops that are actually fighting in the forefront to fight, and real-time communication is possible. , It would be most effective to carry out communication by introducing mobile ad-hoc network (MANET) technology to the small combat units in the front (see Korean Patent Publication No. 2012-0031569).

MANET은 노드들의 토폴로지(Topology)와 이동성의 변화가 심한 환경에서 별도의 라우팅 장비 없이 노드 간의 연동통신으로 통신체계를 구축하는 기술을 말하는데, 이 같은 MANET은 단일 클러스터 상에서 DSDV, AODV, OLSR, DSR 등의 다양한 라우팅 프로토콜이 연구되어 왔고 성능도 검증되어 왔다.MANET refers to a technology for establishing a communication system through interlocked communication between nodes without separate routing equipment in environments where the topology and mobility of nodes are severely changed. Such MANET is DSDV, AODV, OLSR, DSR, etc. on a single cluster. Various routing protocols have been studied and performance has been verified.

하지만, 다수의 클러스터가 구성되는 경우 클러스터간 상호간섭이나 서로 다른 클러스터간 동기를 획득하고 자원 정보를 공유하는 등의 기술에 대해서 연구된 사례가 많지 않아 이를 안정적으로 군 전술에 도입하기 위해 효과적인 해결책이 절실히 요구되고 있는 실정이다. However, when a large number of clusters are formed, there are not many cases studied for technologies such as mutual interference between clusters, acquisition of synchronization between different clusters, and sharing of resource information, so there is an effective solution to stably introduce them into military tactics. This situation is urgently required.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 애드혹 네트워크에서 클러스터간 간섭회피를 위해 스페셜 프레임에서 동기를 획득하기 위한 방법을 제공하는데 있다. The present invention has been devised to solve the above problems, and its object is to provide a method for obtaining synchronization in a special frame for avoiding inter-cluster interference in an ad hoc network.

특히 본 발명에서는 MANET 상황에서 라우팅이 이미 구현되어 있다고 가정하고 각 클러스터간 간섭을 효과적으로 회피하는 방법을 제공하여 강인한 네트워크를 구축할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. In particular, in the present invention, it is an object of the present invention to provide a method for effectively avoiding interference between clusters by assuming that routing has already been implemented in a MANET situation so that a robust network can be built.

본 발명에 따르면, 애드혹 네트워크 내에 구성되는 복수의 클러스터의 운영을 위해 모든 참여 클러스터가 동기를 획득하기 위해 공유하는 동기 획득 프레임으로서, 전체 프레임이 적어도 둘 이상의 슬롯으로 구성되며, 슬롯들 중 하나를 스페셜 슬롯으로 하여 네트워크의 주파수 대역을 기준으로 전체 참여 클러스터의 개수로 나누어 각 클러스터에 전용 주파수 대역을 할당하고, 각 클러스터가 전용 주파수 대역에서 동기 획득을 위해 동기 신호를 전송하도록 하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크 내 프레임 구조를 제공한다. According to the present invention, for the operation of a plurality of clusters configured in an ad hoc network, as a synchronization acquisition frame shared by all participating clusters to acquire synchronization, the entire frame is composed of at least two slots, and one of the slots is special An ad hoc network characterized by dividing the total number of participating clusters based on the frequency band of the network as a slot to allocate a dedicated frequency band to each cluster, and allowing each cluster to transmit a synchronization signal to acquire synchronization in a dedicated frequency band. It gives my frame structure.

바람직하게는, 상기 동기 신호는 약속된 시간에 전송하는 프리앰블 신호인 것을 특징으로 한다. Preferably, the synchronization signal is characterized in that it is a preamble signal transmitted at a promised time.

바람직하게는, 상기 슬롯들 중 하나를 자원할당 정보를 전달하기 위한 컨트롤 슬롯으로 하고 컨트롤 슬롯에 상기 스페셜 슬롯과 동일하게 각 클러스터에 대한 전용 주파수 대역을 할당하여 각 대역을 통해 자원할당 정보가 클러스터로 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다. Preferably, one of the slots is used as a control slot for transmitting resource allocation information, and a dedicated frequency band for each cluster is allocated to the control slot in the same way as the special slot, and resource allocation information is transmitted to the cluster through each band. Characterized in that to be delivered.

본 발명에 따르면, 애드혹 네트워크에서 클러스터간 간섭회피가 효과적으로 이루어지게 되는 효과가 있다. According to the present invention, there is an effect that interference avoidance between clusters is effectively performed in an ad hoc network.

본 발명을 통해 애드혹 네트워크를 구성하는 경우 각 클러스터간 간섭에 강인한 네트워크를 구축할 수 있으며, 간섭이 회피되는 경우 네트워크 내 간섭 확률을 감소시킴은 물론 향상된 신호대잡음간섭비(SINR)의 이득(gain)이 생기게 되고 그에 따라 데이터 처리량(throughput) 성능이 개선되며 장애(outage) 확률을 감소시킬 수 있는 효과를 거둘 수 있게 된다. When constructing an ad hoc network through the present invention, a network that is robust to interference between clusters can be constructed, and if interference is avoided, the probability of interference in the network is reduced, as well as an improved signal-to-noise interference ratio (SINR) gain. As a result, data throughput performance is improved and the effect of reducing the probability of outage can be achieved.

도 1은 단일 클러스터 구성의 애드혹 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 애드혹 네트워크에서 단일 클러스터 구성의 자원할당 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 애드혹 네트워크에서 다중 클러스터 구성시 자원 충돌 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 애드혹 네트워크에서 다중 클러스터의 자원할당 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 애드혹 네트워크의 클러스터간 간섭회피를 위한 자원 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 애드혹 네트워크에서 다중 클러스터 운용 상황을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 애드혹 네트워크의 클러스터간 간섭회피를 위한 공유자원 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 공유자원과 비공유자원을 구분한 자원할당 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 애드혹 네트워크 내 동기 획득을 위한 스페셜 슬롯 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 애드혹 네트워크 내 자원 할당 제어정보를 위한 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram illustrating an ad hoc network of a single cluster configuration.
2 is a view for explaining a resource allocation method of a single cluster configuration in an ad hoc network.
3 is a diagram for explaining a resource collision phenomenon when configuring multiple clusters in an ad hoc network.
4 is a diagram for explaining a resource allocation method of multiple clusters in an ad hoc network.
5 is a diagram for explaining a resource allocation method for avoiding inter-cluster interference in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram for explaining a multi-cluster operation situation in an ad hoc network.
7 is a view for explaining a shared resource allocation method for avoiding interference between clusters in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram for explaining a resource allocation method that divides shared resources from non-shared resources.
9 is a diagram illustrating a special slot structure for obtaining synchronization in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram for explaining a frame structure for resource allocation control information in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.The present invention can be applied to various changes and may have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B can be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component. The term and / or includes a combination of a plurality of related described items or any one of a plurality of related described items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof described herein, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 단일 클러스터 구성의 애드혹 네트워크를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 애드혹 네트워크에서 단일 클러스터 구성의 자원할당 방법을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a diagram illustrating an ad hoc network of a single cluster configuration, and FIG. 2 is a diagram illustrating a resource allocation method of a single cluster configuration in an ad hoc network.

일반적으로 고려하는 애드혹 네트워크 방식은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 단일 클러스터로 구성된 방식이다. The ad hoc network scheme generally considered is a scheme consisting of a single cluster as shown in FIGS. 1 and 2.

그렇지만 도 1 및 도 2와 같이 단일 클러스터 구성 방식만 고려하는 경우, 서로 다른 클러스터들이 인접하여 애드혹 네트워크가 구성될 때 인접한 클러스터간 간섭이 발생하여 도 3과 같이 자원이 충돌이 발생하게 된다. 이 같은 다중 클러스터 구성 상황에서는 각 클러스터의 신호대잡음간섭비(SINR)가 낮아져서 장애(outage) 현상이 발생할 수 있다. However, when only a single cluster configuration scheme is considered as shown in FIGS. 1 and 2, when different ad hoc networks are formed adjacent to each other, interference between adjacent clusters occurs, resulting in resource collision as shown in FIG. 3. In such a multi-cluster configuration, the signal-to-noise interference ratio (SINR) of each cluster is lowered, and thus an outage phenomenon may occur.

도 3은 애드혹 네트워크에서 다중 클러스터 구성시 자원 충돌 현상을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a diagram for explaining a resource collision phenomenon when configuring multiple clusters in an ad hoc network.

따라서 이러한 장애(outage) 현상의 발생을 방지하기 위하여 클러스터간 간섭을 회피할 수 있는 효율적인 자원할당 방법이 요구된다. Therefore, in order to prevent the occurrence of such an outage phenomenon, an efficient resource allocation method capable of avoiding inter-cluster interference is required.

본 발명에서는 정적으로 자원을 나누어 할당하는 방식이 아니라 클러스터가 가지는 QoS(Quality of Service)를 고려하여 자원을 동적으로 나누는 방식으로, 종래의 정적인 방식에 비해 처리량(throughput)의 효율성을 기대할 수 있게 된다. In the present invention, rather than a method of statically dividing and allocating resources, a method of dynamically dividing resources in consideration of QoS (Quality of Service) of a cluster, so that the efficiency of throughput can be expected compared to a conventional static method. do.

본 발명에서는 단일 애드혹 네트워크에서 도 4와 같이 다중 클러스터가 구성되는 경우 클러스터 상호간 간섭을 회피할 수 있는 자원할당 방법을 제시하게 된다. In the present invention, when multiple clusters are configured as shown in FIG. 4 in a single ad-hoc network, a resource allocation method capable of avoiding inter-cluster interference is proposed.

도 4는 애드혹 네트워크에서 다중 클러스터의 자원할당 방법을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for explaining a resource allocation method of multiple clusters in an ad hoc network.

본 발명에서 제안하는 애드혹 네트워크 내 클러스터간 간섭 회피를 위해서는 다음과 같은 기능이 프로토콜에 포함되어야 한다. 다음 기능은 클러스트간 자원을 공유하기 위한 기본적인 프로토콜로 제시된다. In order to avoid interference between clusters in the ad hoc network proposed in the present invention, the following functions must be included in the protocol. The following functions are presented as a basic protocol for sharing resources between clusters.

1. 서로 다른 클러스터(군의 경우 소대 또는 분대의 개별 단위)는 고유의 ID를 가지고 있고, 고유의 ID에 매칭되는 고유의 씨퀀스(sequence)를 가지고 있다.1. Different clusters (individual units of a platoon or squad in the case of a group) have a unique ID and a unique sequence matching the unique ID.

2. 각 클러스터의 고유의 씨퀀스는 클러스터간 동기를 획득하기 위해 사용된다.2. The unique sequence of each cluster is used to obtain synchronization between clusters.

3. 동기를 획득하기 위해서 모든 클러스터가 공유하는 정해진 스페셜 프레임(special frame)이 존재한다.3. In order to acquire motivation, there is a specific special frame shared by all clusters.

4. 스페셜 프레임에서 각 클러스터간 동기를 획득하기 위해 고유의 씨퀀스를 전달하고 서로 다른 클러스터는 고유의 씨퀀스 신호를 수신하여 동기를 획득한다. (여기서 동기획득 물리계층 구현 방안은 수신단 알고리즘 구현 방식에 의존하고 본 발명에서는 구체적인 설명을 생략한다.)4. In order to acquire synchronization between clusters in a special frame, unique sequences are transmitted, and different clusters acquire synchronization by receiving unique sequence signals. (Here, the method of implementing the physical layer for synchronizing acquisition relies on the implementation method of the receiving end algorithm, and a detailed description is omitted in the present invention.)

5. 동기획득 방식은 랜덤 액세스(random access) 접근 방식으로, 동기를 먼저 획득하는 쪽이 간섭회피를 위한 자원할당에 참여하게 되고, 동기를 획득하지 못한 클러스터는 백오프(backoff)를 통해 다음 스페셜 프레임에서 경쟁한다.5. The synchronization acquisition method is a random access approach, in which the one that acquires synchronization first participates in resource allocation for avoidance of interference, and the cluster that failed to acquire synchronization is the next special through backoff. Compete in frames.

6. 동기 획득이후 프로토콜에서 정해진 컨트롤 슬롯(control slot)에서 자원할당 정보를 공유한다.6. After synchronization is acquired, resource allocation information is shared in a control slot defined in the protocol.

자원할당 방법은 다음과 같은 몇가지 동적인 방식을 고려한다. 각 클러스터 별로 얻어진 값을 통해 비율적으로 자원을 나누어 할당하게 된다.The resource allocation method considers several dynamic methods as follows. Resources are divided and allocated in proportion through the values obtained for each cluster.

즉 본 발명에 따른 애드혹 네트워크에서 클러스터간 간섭회피를 위한 자원 할당 방법은, 애드혹 네트워크 내에 구성되는 복수의 클러스터의 운영을 위한 프로토콜로서 개별 클러스터가 고유 아이디 및 이에 매칭되는 고유 씨퀀스를 가지며 전체 클러스터가 공유하는 스페셜 프레임이 애드혹 네트워크 내에 구성되어 상기 스페셜 프레임에 대해 각 클러스터는 동기 획득을 위해 고유 씨퀀스를 전달하고 스페셜 프레임으로부터 고유 씨퀀스 신호를 수신하여 동기를 획득하는 단계; 수신되는 고유 씨퀀스 신호를 통해 동기를 획득한 클러스터들이 자원할당에 참여하며, 동기를 획득하지 못한 클러스터는 백오프를 통해 다음 스페셜 프레임에 참여 대기를 하는 단계; 및 동기 획득 이후 각 클러스터가 프로토콜에서 정해진 컨트롤 슬롯에서 자원할당 정보를 공유하며, 상기 자원할당에 참여하는 각 클러스터별로 클러스터의 채널 용량, 클러스터의 지연 시간 그리고 클러스터의 채널 용량과 지연 시간 중 어느 하나를 고려하여 자원을 클러스터별로 나누어 할당하는 단계; 를 포함하여 이루어지게 된다. That is, in the ad hoc network according to the present invention, the resource allocation method for inter-cluster avoidance is a protocol for operating multiple clusters configured in the ad hoc network, where individual clusters have unique IDs and unique sequences matching them, and the entire cluster is shared. A special frame is configured in an ad hoc network, and for the special frame, each cluster transmits a unique sequence for obtaining synchronization and receives a unique sequence signal from the special frame to obtain synchronization; Clusters, which have obtained synchronization through the received unique sequence signal, participate in resource allocation, and clusters, which have not obtained synchronization, wait to participate in the next special frame through backoff; And after the synchronization is obtained, each cluster shares resource allocation information in a control slot defined in the protocol. For each cluster participating in the resource allocation, one of the cluster's channel capacity, the cluster's delay time, and the cluster's channel capacity and delay time is selected. Considering and dividing and allocating resources for each cluster; It is made to include.

1) 클러스터의 채널 용량만 고려하는 경우의 자원할당 방법1) Resource allocation method when only the channel capacity of the cluster is considered

클러스터의 채널 용량만을 고려 대상으로 할 경우 자원할당을 위해 먼저 아래 수학식 1을 통해 CUE의 합을 먼저 산정하게 된다. When only the channel capacity of the cluster is considered, the sum of CUE is first calculated through Equation 1 below for resource allocation.

Figure 112019084692812-pat00001
Figure 112019084692812-pat00001

여기서 k는 클러스터의 인덱스(index)이고 CUE는 UEi to UEj의 채널 용량이다. C(k)는 모든 CUE의 합을 나타낸다.Here, k is an index of the cluster and CUE is a channel capacity of UE i to UE j . C (k) represents the sum of all CUEs.

각각의 클러스터에 할당되는 자원의 개수 NC(l)는 다음의 수학식 2와 같이 클러스트의 총 용량인 sum of (C)에 대한 자신의 C를 계산하여 비율적으로 주파수 자원을 할당하게 된다. The number of resources allocated to each cluster, N C (l) , allocates frequency resources in proportion by calculating its C for the sum of (C), which is the total capacity of the cluster, as shown in Equation 2 below.

Figure 112019084692812-pat00002
Figure 112019084692812-pat00002

즉 채널 용량을 고려해 자원을 클러스터별로 나누어 할당하는 단계는, 클러스터의 채널 용량을 고려하기 위해, 동기를 획득한 클러스터들에 대해 수학식 1에 따라 모든 채널 용량 CUE의 합(C(k))을 산정하는 단계; 및 수학식 2에 따라 클러스터의 총 채널 용량(sum of (C))에 대한 각 클러스터의 채널 용량(C)을 계산해 각각의 클러스터에 할당되는 자원의 개수(NC(l))를 도출하여 각 클러스터에 비율적으로 주파수 자원을 할당하는 단계; 를 포함하게 될 것이다. That is, in the step of dividing and allocating resources for each cluster in consideration of the channel capacity, in order to consider the channel capacity of the cluster, the sum (C (k)) of all channel capacity CUEs according to Equation 1 for clusters that have obtained synchronization is obtained. Estimating; And calculating the channel capacity (C) of each cluster with respect to the total channel capacity (sum of (C)) of the cluster according to Equation 2 to derive the number of resources allocated to each cluster (N C (l) ). Allocating frequency resources proportionately to the cluster; Will include.

2) 클러스터의 지연만 고려하는 경우의 자원할당 방법2) Resource allocation method when only the delay of the cluster is considered

클러스터의 채널 용량만을 고려 대상으로 할 경우 자원할당을 위해 먼저 아래 수학식 2를 통해 DUE의 합을 먼저 산정하게 된다. When only the channel capacity of the cluster is considered, the sum of DUE is first calculated through Equation 2 below for resource allocation.

Figure 112019084692812-pat00003
Figure 112019084692812-pat00003

여기서 k는 클러스터의 인덱스(index)이고 DUE는 UEi to UEj의 지연시간이다. D(k)는 모든 DUE의 합을 나타낸다.Where k is the index of the cluster and DUE is the delay time of UE i to UE j . D (k) represents the sum of all DUEs.

각각의 클러스터에 할당되는 자원의 개수 ND(l)는 다음의 수학식 4와 같이 클러스트의 총 지연인 sum of (D)에 대한 자신의 D를 비율적으로 계산하여 주파수 자원을 할당하게 된다.As the number of resources N D (l) allocated to each cluster, frequency resources are allocated by calculating their D for the sum of (D), which is the total delay of the cluster, as in Equation 4 below.

Figure 112019084692812-pat00004
Figure 112019084692812-pat00004

즉 시간 지연을 고려해 자원을 클러스터별로 나누어 할당하는 단계는, 클러스터의 지연 시간을 고려하기 위해, 동기를 획득한 클러스터들에 대해 수학식 3에 따라 모든 지연 시간 DUE의 합(D(k))을 산정하는 단계; 및 수학식 4에 따라 클러스터의 총 지연 시간(sum of (D))에 대한 각 클러스터의 지연 시간(D)을 계산해 각각의 클러스터에 할당되는 자원의 개수(ND(l))를 도출하여 각 클러스터에 비율적으로 주파수 자원을 할당하는 단계; 를 포함하게 될 것이다. That is, in the step of allocating and dividing resources for each cluster in consideration of the time delay, in order to consider the delay time of the cluster, the sum (D (k)) of all delay time DUEs according to Equation 3 is obtained for the clusters that have obtained synchronization. Estimating; And calculating the delay time (D) of each cluster with respect to the total delay time (sum of (D)) of the cluster according to Equation 4 to derive the number of resources allocated to each cluster (N D (l) ). Allocating frequency resources proportionately to the cluster; Will include.

3) 클러스터의 용량 및 지연을 모두 고려하는 경우의 자원할당 방법3) Resource allocation method when considering both capacity and delay of cluster

클러스터의 채널 용량과 지연을 모두 고려 대상으로 할 경우 자원할당을 위해 먼저 아래 수학식 5를 통해 C(k)와 D(k)를

Figure 112019084692812-pat00005
에 따라 비율적으로 고려하여 T(k)를 산정하게 된다. If both the channel capacity and the delay of the cluster are considered, C (k) and D (k) are first calculated through Equation 5 below for resource allocation.
Figure 112019084692812-pat00005
According to the ratio, T (k) is calculated.

Figure 112019084692812-pat00006
Figure 112019084692812-pat00006

각각의 클러스터에 할당되는 자원의 개수 NT(l)는 다음 수학식 6과 같이 클러스트의 총 용량과 지연을 비율적으로 고려한 합의 결과와 자신의 클러스터의 T를 비율적으로 계산하여 주파수 자원을 할당하게 된다.The number of resources allocated to each cluster, N T (l), is allocated as a frequency resource by calculating the result of the agreement considering the total capacity and delay of the cluster in proportion as shown in Equation 6 and the T of the cluster in proportion. Is done.

Figure 112019084692812-pat00007
Figure 112019084692812-pat00007

여기에서 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 애드혹 네트워크의 클러스터간 간섭회피를 위한 자원 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5(3개 클러스터 경우)에 도시된 바와 같이 본 발명에서 제시하는 자원할당 기법에서는 각 클러스터는 자신의 cell ID 크기에 따라 톱-다운(top-down) 방식으로 자원을 할당하게 될 것이다. Here, FIG. 5 is a diagram for explaining a resource allocation method for avoiding inter-cluster interference in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention. In the resource allocation scheme proposed in the present invention, as shown in FIG. 5 (three clusters), each cluster will allocate resources in a top-down manner according to its cell ID size.

즉 클러스터의 용량 및 지연을 모두 고려해 자원을 클러스터별로 나누어 할당하는 단계는, 클러스터의 채널 용량과 지연 시간을 모두 고려하기 위해, 동기를 획득한 클러스터들에 대해 수학식 1과 수학식 3에 따라 모든 채널 용량 CUE의 합(C(k))과 모든 DUE의 합(D(k))을 산정한 후 그 합계(T(k))를 수학식 5를 통해 산정하는 단계; 및 각각의 클러스터에 할당되는 자원의 개수(NT(l))를 수학식 6에 따라 클러스터의 총 채널 용량 및 총 지연 시간에 대한 각 클러스터의 채널 용량 및 지연 시간을 산정하여 각 클러스터에 비율적으로 주파수 자원을 할당하는 단계; 를 포함하게 될 것이다. That is, in the step of dividing and allocating resources for each cluster in consideration of both the capacity and the delay of the cluster, in order to consider both the channel capacity and the delay time of the cluster, all of the clusters that have obtained synchronization according to Equations 1 and 3 Calculating the sum (C (k)) of the channel capacity CUE and the sum (D (k)) of all DUEs and calculating the sum (T (k)) through Equation 5; And the number of resources allocated to each cluster (N T (l) ) is calculated according to Equation (6) to calculate the channel capacity and delay time of each cluster relative to the total channel capacity and total delay time of the cluster, and proportionate to each cluster. Allocating frequency resources; Will include.

4) 공유 자원과 비공유 자원을 구분하는 자원할당 방식4) Resource allocation method that distinguishes shared and non-shared resources

전술한 도 4의 실제 자원 충돌 상황을 균등형 안테나를 사용하는 것으로 표현하면 도 6과 같이 표현될 수 있다. 도 6은 애드혹 네트워크에서 다중 클러스터 운용 상황을 설명하기 위한 도면이다. When the above-described actual resource collision situation of FIG. 4 is expressed as using a balanced antenna, it can be expressed as in FIG. 6. 6 is a diagram for explaining a multi-cluster operation situation in an ad hoc network.

즉 동일한 클러스터내에서는 간섭이 없다고 하더라도 서로 다른 클러스터간 간섭을 크게 주게 되는 경우가 나타날 수 있다. 본 발명에서는 클러스터간 자원을 최대한 효율적으로 활용하기 위하여 클러스터간 자원을 공유할 수 있는 링크를 지정하는 방식을 제안한다. 각각의 링크는 다음의 수식식 7에서 계산된 스페셜 프레임(Special frame) 구간에서 측정된 신호대잡음간섭비(SINR)가 충분히 큰 경우 컨트롤 프레임(control frame)에서 지정된 자원 구간이 아닌 전체 자원에서 스케줄링을 자유롭게 하는 것을 제안한다. In other words, even if there is no interference in the same cluster, it may appear that interference between different clusters is large. The present invention proposes a method of designating a link capable of sharing resources between clusters in order to utilize resources between clusters as efficiently as possible. When each signal has a sufficiently large signal-to-noise interference ratio (SINR) measured in a special frame section calculated in Equation 7 below, scheduling is performed on all resources other than the resource section specified in the control frame. Suggest to be free.

Figure 112019084692812-pat00008
Figure 112019084692812-pat00008

Figure 112019084692812-pat00009
Figure 112019084692812-pat00009

Figure 112019084692812-pat00010
Figure 112019084692812-pat00010

상기 수학식 8에서

Figure 112019084692812-pat00011
는 상수값이고, 수학식 8은
Figure 112019084692812-pat00012
가 임계값보다 큰 경우의 노드의 iD 값을 의미한다. 수학식 9의 I는 전체 자원구간에서 자유롭게 자원할당이 가능한 UE ID의 집합으로 정의한다.In Equation 8 above
Figure 112019084692812-pat00011
Is a constant value, and Equation 8 is
Figure 112019084692812-pat00012
When i is greater than the threshold, it means the iD value of the node. I in Equation 9 is defined as a set of UE IDs that can be freely allocated resources in the entire resource section.

수학식 7은 i 단말에서 j 단말로 신호대잡음간섭비(SINR)를 정의한 것이다. 이때 i 단말에서 k 단말로의 단말의 간섭은 배제된다. 왜냐하면 i 단말에서 j 단말로 보내는 신호이기 때문에 j 단말을 간섭으로 인식하면 안된다. Equation 7 defines a signal-to-noise interference ratio (SINR) from an i terminal to a j terminal. In this case, interference of the terminal from the i terminal to the k terminal is excluded. Because it is a signal sent from terminal i to terminal j, terminal j should not be recognized as interference.

수학식 8은 index i'를 나타낸 것이고, 이것은 임계값

Figure 112019084692812-pat00013
보다 큰 단말의 인덱스(index)를 나타내게 된다. 따라서 임계값 보다 큰 경우에는 자원을 서로 공유하는 것이고 I의 여집합인 단말들은 정해진 구역내에서만 자원을 할당하게 될 것이다. 임계값 보다 큰 경우에는 자원을 서로 공유해도 다른 단말이 미치는 간섭의 영향이 신호를 주고 받는 시그널 전력보다 작기 때문에 충분히 수용가능하므로 서로 자원을 공유하는 것이 가능하다. 서로 자원을 공유하지 못하는 단말들은 I의 여집합이 되고, 이 단말들이 사용하고자 하는 자원의 양은 수학식 7, 8 및 9에 따라 또 다시 나누어지게 될 것이다. Equation 8 represents index i ', which is the threshold
Figure 112019084692812-pat00013
The index of the larger terminal is displayed. Therefore, if it is larger than the threshold value, the resources are shared with each other, and the terminals, which are a subset of I, will allocate resources only within a designated area. When the value is greater than the threshold value, it is possible to share resources with each other because the effects of interference from other terminals are smaller than the signal powers to which signals are transmitted and received even if resources are shared with each other. Terminals that do not share resources with each other will be a subset of I, and the amount of resources to be used by these terminals will be divided again according to Equations 7, 8 and 9.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 애드혹 네트워크의 클러스터간 간섭회피를 위한 공유자원 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7(3개 클러스터 경우)에 도시된 바와 같이 각 클러스터는 자신이 사용해야 하는 자원을 할당하고 서로 공유하지만 수학식(9)의 I에속하는 노드들은 할당된 자원 외에도 추가적으로 공유자원을 사용할 수 있게 될 것이다. 7 is a view for explaining a shared resource allocation method for avoiding interference between clusters in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7 (in the case of three clusters), each cluster allocates resources to be used and shares with each other, but nodes belonging to I of Equation (9) can use shared resources in addition to the allocated resources. will be.

도 8은 상술한 공유자원과 비공유자원을 구분한 자원할당 방식을 설명하기 위한 도면이다. 8 is a view for explaining a resource allocation method that divides the above-mentioned shared resources from non-shared resources.

즉 본 발명에 따른 애드혹 네트워크에서 클러스터간 간섭회피를 위한 공유자원 할당 방법은, 애드혹 네트워크 내에 구성되는 복수의 클러스터의 운영을 위한 프로토콜로서 개별 클러스터가 고유 아이디 및 이에 매칭되는 고유 씨퀀스를 가지며 전체 클러스터가 공유하는 스페셜 프레임이 애드혹 네트워크 내에 구성되어 상기 스페셜 프레임에 대해 각 클러스터는 동기 획득을 위해 고유 씨퀀스를 전달하고 스페셜 프레임으로부터 고유 씨퀀스 신호를 수신하여 동기를 획득하는 단계; 수신되는 고유 씨퀀스 신호를 통해 동기를 획득한 클러스터들이 자원할당에 참여하며, 동기를 획득하지 못한 클러스터는 백오프를 통해 다음 스페셜 프레임에 참여 대기를 하는 단계; 및 동기 획득 이후 각 클러스터가 프로토콜에서 정해진 컨트롤 슬롯에서 자원할당 정보를 공유하며, 상기 자원할당에 참여하는 각 클러스터간 간섭의 영향을 고려하여 공유 자원과 비공유 자원을 구분해 공유 자원을 클러스터별로 나누어 할당하는 단계; 를 포함하게 될 것이다. That is, in the ad hoc network according to the present invention, a method for allocating shared resources for inter-cluster avoidance is a protocol for operating a plurality of clusters configured in an ad hoc network, where each cluster has a unique ID and a unique sequence matching it, and the entire cluster A shared special frame is configured in an ad hoc network, and for the special frame, each cluster transmits a unique sequence for synchronization acquisition and receives a unique sequence signal from the special frame to obtain synchronization; Clusters, which have obtained synchronization through the received unique sequence signal, participate in resource allocation, and clusters, which have not obtained synchronization, wait to participate in the next special frame through backoff; And after synchronization is obtained, each cluster shares resource allocation information in a control slot defined in a protocol, and classifies and divides shared resources into clusters by classifying shared resources and non-shared resources in consideration of the influence of interference between clusters participating in the resource allocation. To do; Will include.

여기에서 공유 자원을 클러스터별로 나누어 할당하는 단계는, 클러스터간 자원을 공유할 수 있는 링크를 클러스터별로 지정하는 단계; 상기 링크가 클러스터별로 수학식 7에 따라 신호대잡음간섭비(

Figure 112019084692812-pat00014
)를 산정하고, 산정된 신호대잡음간섭비(
Figure 112019084692812-pat00015
)를 수학식 8에 대입해 임계값(
Figure 112019084692812-pat00016
)과 비교함으로써 임계값(
Figure 112019084692812-pat00017
) 보다 큰 신호대잡음간섭비(
Figure 112019084692812-pat00018
)를 가지는 노드의 ID를 도출하는 단계; 상기 도출된 노드의 ID들을 이용해 전체 자원구간에서 자원할당이 가능한 UE ID의 집합(
Figure 112019084692812-pat00019
)을 수학식 9를 통해 정의하는 단계; 상기 집합(
Figure 112019084692812-pat00020
)에 속한 UE ID에 대해 할당된 자원블록(RB) 외에 클러스터의 공유 자원을 추가 사용할 수 있도록 할당하는 단계; 를 포함하게 될 것이다. Here, the step of dividing and allocating shared resources for each cluster includes: designating a link for sharing resources between clusters for each cluster; Signal-to-noise interference ratio according to equation (7) for each link cluster
Figure 112019084692812-pat00014
), And the calculated signal-to-noise interference ratio (
Figure 112019084692812-pat00015
) To Equation 8 to substitute the threshold (
Figure 112019084692812-pat00016
) To compare with the threshold (
Figure 112019084692812-pat00017
) Greater signal-to-noise interference ratio (
Figure 112019084692812-pat00018
Deriving the ID of the node having); A set of UE IDs capable of allocating resources in the entire resource section using the derived node IDs (
Figure 112019084692812-pat00019
) Through Equation 9; Above set (
Figure 112019084692812-pat00020
Allocating the shared resource of the cluster to be used in addition to the resource block (RB) allocated for the UE ID belonging to); Will include.

또한 클러스터의 공유 자원을 추가 사용할 수 있도록 할당하는 단계 이후에, 상기 집합(

Figure 112019084692812-pat00021
)에 속하지 않은 UE ID에 대해 상기 수학식 7 내지 9에 따라 전체 자원구간에서 자원할당이 가능한 UE ID의 집합(
Figure 112019084692812-pat00022
)을 재선정하여 할당된 자원블록(RB) 외에 클러스터의 공유 자원을 추가 사용할 수 있도록 할당하는 단계; 를 반복 진행할 수 있다. In addition, after the step of allocating the shared resources of the cluster for further use, the set (
Figure 112019084692812-pat00021
A set of UE IDs capable of resource allocation in all resource sections according to Equations 7 to 9 above for UE IDs not belonging to)
Figure 112019084692812-pat00022
) To reselect and allocate the shared resource of the cluster to be used in addition to the allocated resource block (RB); Can be repeated.

(5) 동기 획득 프레임 구조 (5) Synchronization acquisition frame structure

각 클러스터가 서로 동기가 맞지 않은 경우 상호 노드간 간섭을 회피하기 위한 정보를 공유하는 것이 불가능하기 때문에 본 발명에서는 각 클러스터간 동기 획득 방법에 대해 제안한다. The present invention proposes a method for obtaining synchronization between clusters because it is impossible to share information for avoiding interference between nodes when each cluster is out of sync with each other.

동기는 상호간 약속한 시간에 서로가 알고 있는 프리앰블(preamble) 신호를 전송하는 것을 고려한다. 여기서 프리앰블 신호는 PN sequence, Barker sequence, Zadoff-chu 등이 고려될 수 있다. 어느 신호를 선택하는지는 자유도로 남겨놓고 본 발명에서는 이 부분에 대한 구체적인 설명은 생략한다. Synchronization considers transmitting preamble signals known to each other at a mutually agreed upon time. Here, PN sequence, Barker sequence, Zadoff-chu, etc. may be considered as the preamble signal. Which signal is selected is left to freedom, and detailed description of this part is omitted in the present invention.

본 발명에서 고려하는 동기 획득을 위한 프레임을 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 애드혹 네트워크 내 동기 획득을 위한 스페셜 슬롯 구조를 설명하기 위한 도면이다. The frame for obtaining synchronization considered in the present invention will be described with reference to FIG. 9 as follows. 9 is a diagram illustrating a special slot structure for obtaining synchronization in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention.

실질적으로 S0~S7의 전체 프레임 중 하나이면 되고 이것은 사전에 정의된 방식에 따르는 것을 고려한다. 본 발명에서는 각 클러스터의 ID 별로 서로 다른 F_width를 할당받고 정해진 대역내에서 프리앰블 신호를 전송하게 된다. 이와 같은 방식은 프리앰블 신호간 간섭을 최대한 줄일 수 있기 때문이다. 또한, 이 방식이 전파방해(Jamming) 신호 여부를 파악하기에도 유효하다. 여기에서 F_width는 다음의 수학식 10에 의해 산정된다. It may be practically one of the entire frames of S0 to S7, and this is considered according to a predefined method. In the present invention, different F_widths are allocated to each cluster ID and a preamble signal is transmitted within a predetermined band. This is because interference between preamble signals can be reduced as much as possible. Also, this method is effective for determining whether a jamming signal is present. Here, F_width is calculated by the following equation (10).

Figure 112019084692812-pat00023
Figure 112019084692812-pat00023

동기부 획득을 위한 자원을 최대한 효율적으로 활용하기 위하여 도 9와 같은 스페셜 슬롯 구조를 제안한다. 다른 클러스터와의 동기를 획득하기 위해서는 F_width에 대한 물리 계층(PHY 계층)에서 대역통과(bandpass) 필터링이 필요하다. F_width는 참여하는 클러스터의 개수에 따라서 사전에 클러스터간 약속하여 정하는 것을 제안한다. In order to efficiently utilize resources for obtaining a synchronization unit, a special slot structure as shown in FIG. 9 is proposed. In order to acquire synchronization with other clusters, bandpass filtering is required in the physical layer (PHY layer) for F_width. It is suggested that F_width is determined by promising between clusters in advance according to the number of participating clusters.

(6) 제어 정보 프레임 구조 (6) Control information frame structure

본 발명에서 제어 정보 프레임 구조를 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 애드혹 네트워크 내 자원 할당 제어정보를 위한 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다. The structure of the control information frame in the present invention will be described with reference to FIG. 10 as follows. 10 is a diagram for explaining a frame structure for resource allocation control information in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention.

자원할당 정보를 전달하기 위한 제어 정보는 클러스터 별로 할당된 F_width에 따라 전송하는 것을 고려한다. 한 개의 slot에 적은 데이터량의 자원할당 정보만을 전송하는 것은 자원 효율성 측면에서 불리한 점이 많기 때문이다. 또한 클러스터 별로 기 지정된 자원을 활용하게 되어 클러스터간 간섭에 유리하기도 하다.It is considered to transmit control information for transmitting resource allocation information according to F_width allocated for each cluster. This is because transmitting only resource allocation information with a small amount of data in one slot has many disadvantages in terms of resource efficiency. In addition, it is advantageous to inter-cluster interference by using a predetermined resource for each cluster.

이 같은 애드혹 네트워크 내 프레임 구조는 서로 다른 클러스터간 간섭을 주는 부분을 인지하도록 하며, 서로 자원할당 정보를 공유하기 위해서도 필수적이다. The frame structure in the ad hoc network is necessary to recognize the parts interfering with different clusters, and is also essential for sharing resource allocation information with each other.

일단 먼저 동기가 맞으려면 동일한 네트워크에 참여하는 단말들간의 상호간의 약속이 중요하다. 제안하는 방식은 전체클러스터 개수를 주파수 축에서 나누어 서로 할당하여 서로 간섭이 없게 만든다. 그리고 제어 정보도 동일하게 동기 신호가 위치하는 부분에서 전송하여 상호간 피해가 없게 만든다. 이때 평시에는 동기 신호를 전송하지 않고 일반적인 데이터를 보낼 수 있으며, 동기 신호는 데이터 신호와 겹쳐져서 전송이 되어도 동기 신호의 특성상 신호를 구분할 수 있게 될 것이다. First, in order to be motivated, mutual promises between terminals participating in the same network are important. The proposed method divides the total number of clusters on the frequency axis and allocates them so that there is no interference with each other. And the control information is transmitted in the same location where the synchronization signal is located, so that there is no mutual damage. At this time, normal data can be transmitted without transmitting a synchronous signal, and the synchronous signal overlaps with the data signal to distinguish the signal due to the nature of the synchronous signal.

즉 본 발명에 따른 애드혹 네트워크 내 프레임 구조는, 애드혹 네트워크 내에 구성되는 복수의 클러스터의 운영을 위해 모든 참여 클러스터가 동기를 획득하기 위해 공유하는 동기 획득 프레임으로서, 전체 프레임이 적어도 둘 이상의 슬롯으로 구성되며, 슬롯들 중 하나를 스페셜 슬롯으로 하여 네트워크의 주파수 대역을 기준으로 전체 참여 클러스터의 개수로 나누어 각 클러스터에 전용 주파수 대역을 할당하고, 각 클러스터가 전용 주파수 대역에서 동기 획득을 위해 동기 신호를 전송하도록 이루어지게 된다. That is, the frame structure in the ad hoc network according to the present invention is a synchronization acquisition frame shared by all participating clusters to acquire synchronization for operation of a plurality of clusters configured in the ad hoc network, and the entire frame is composed of at least two or more slots. By dividing one of the slots into a special slot and dividing it by the total number of participating clusters based on the frequency band of the network, a dedicated frequency band is allocated to each cluster, and each cluster transmits a synchronization signal to acquire synchronization in the dedicated frequency band. Will be done.

여기에서 상기 동기 신호는 약속된 시간에 전송하는 프리앰블 신호이며, 상기 슬롯들 중 하나를 자원할당 정보를 전달하기 위한 컨트롤 슬롯으로 하고 컨트롤 슬롯에 상기 스페셜 슬롯과 동일하게 각 클러스터에 대한 전용 주파수 대역을 할당하여 각 대역을 통해 자원할당 정보가 클러스터로 전달되도록 이루어지게 된다. Here, the synchronization signal is a preamble signal transmitted at a promised time, and one of the slots is used as a control slot for transmitting resource allocation information, and a dedicated frequency band for each cluster is assigned to the control slot in the same way as the special slot. By assigning, resource allocation information is transmitted to the cluster through each band.

이상과 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the optimal embodiment has been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are only used for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (3)

애드혹 네트워크 내에 구성되는 복수의 클러스터의 운영을 위한 프로토콜로서 개별 클러스터가 고유 아이디 및 이에 매칭되는 고유 씨퀀스를 가지며 전체 클러스터가 공유하는 스페셜 프레임이 애드혹 네트워크 내에 구성되어 상기 스페셜 프레임에 대해 각 클러스터는 동기 획득을 위해 고유 씨퀀스를 전달하고 스페셜 프레임으로부터 고유 씨퀀스 신호를 수신하여 동기를 획득하는 단계;
수신되는 고유 씨퀀스 신호를 통해 동기를 획득한 클러스터들이 자원할당에 참여하며, 동기를 획득하지 못한 클러스터는 백오프를 통해 다음 스페셜 프레임에 참여 대기를 하는 단계; 및
동기 획득 이후 각 클러스터가 프로토콜에서 정해진 컨트롤 슬롯에서 자원할당 정보를 공유하며, 상기 자원할당에 참여하는 각 클러스터간 간섭의 영향을 고려하여 공유 자원과 비공유 자원을 구분해 공유 자원을 클러스터별로 나누어 할당하는 단계; 를 포함하며,
공유 자원을 클러스터별로 나누어 할당하는 단계는,
클러스터간 자원을 공유할 수 있는 링크를 클러스터별로 지정하는 단계;
상기 링크가 클러스터별로 다음의 수학식 1에 따라 신호대잡음간섭비(
Figure 112020017117474-pat00045
)를 산정하고, 산정된 신호대잡음간섭비(
Figure 112020017117474-pat00046
)를 다음의 수학식 2에 대입해 임계값(
Figure 112020017117474-pat00047
)과 비교함으로써 임계값(
Figure 112020017117474-pat00048
) 보다 큰 신호대잡음간섭비(
Figure 112020017117474-pat00049
)를 가지는 노드의 ID를 도출하는 단계;
상기 도출된 노드의 ID들을 이용해 전체 자원구간에서 자원할당이 가능한 UE ID의 집합(
Figure 112020017117474-pat00050
)을 다음의 수학식 3을 통해 정의하는 단계;
상기 집합(
Figure 112020017117474-pat00051
)에 속한 UE ID에 대해 할당된 자원블록(RB) 외에 클러스터의 공유 자원을 추가 사용할 수 있도록 할당하는 단계; 를 포함하며,
애드혹 네트워크 내에 구성되는 복수의 클러스터의 운영을 위해 모든 참여 클러스터가 동기를 획득하기 위해 스페셜 프레임에서 동기를 획득하기 위한 방법으로서,
스페셜 프레임의 전체 프레임이 적어도 둘 이상의 슬롯으로 구성되며, 슬롯들 중 하나를 스페셜 슬롯으로 하여 네트워크의 주파수 대역을 기준으로 전체 참여 클러스터의 개수로 나누어 각 클러스터에 전용 주파수 대역을 할당하고, 각 클러스터가 전용 주파수 대역에서 동기 획득을 위해 동기 신호를 전송하도록 하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서 클러스터간 간섭회피를 위해 스페셜 프레임에서 동기를 획득하기 위한 방법.
[수학식 1]
Figure 112020017117474-pat00052

[수학식 2]
Figure 112020017117474-pat00053

[수학식 3]
Figure 112020017117474-pat00054

상기 수학식 2에서
Figure 112020017117474-pat00055
은 상수값을 나타낸다.
As a protocol for the operation of a plurality of clusters configured in an ad hoc network, each cluster has a unique ID and a unique sequence matching it, and special frames shared by all clusters are configured in an ad hoc network, and each cluster acquires synchronization for the special frames. For the step of transmitting a unique sequence and receiving a unique sequence signal from the special frame to obtain synchronization;
Clusters, which have obtained synchronization through the received unique sequence signal, participate in resource allocation, and clusters that have failed to obtain synchronization wait for participation in the next special frame through backoff; And
After the synchronization is obtained, each cluster shares resource allocation information in a control slot defined in a protocol, and classifies and divides shared resources into clusters by classifying shared resources and non-shared resources in consideration of the effect of interference between clusters participating in the resource allocation. step; It includes,
The step of dividing and allocating shared resources for each cluster is:
Designating a link for each cluster to share resources between clusters;
Signal-to-noise interference ratio according to Equation 1 below for each link cluster:
Figure 112020017117474-pat00045
), And the calculated signal-to-noise interference ratio (
Figure 112020017117474-pat00046
) By substituting in Equation 2 below.
Figure 112020017117474-pat00047
) To compare with the threshold (
Figure 112020017117474-pat00048
) Greater signal-to-noise interference ratio (
Figure 112020017117474-pat00049
Deriving the ID of the node having);
A set of UE IDs capable of allocating resources in the entire resource section using the derived node IDs (
Figure 112020017117474-pat00050
) Is defined by the following equation (3);
Above set (
Figure 112020017117474-pat00051
Allocating the shared resource of the cluster to be used in addition to the resource block (RB) allocated for the UE ID belonging to); It includes,
As a method for obtaining synchronization in a special frame for all participating clusters to acquire synchronization for operation of a plurality of clusters configured in an ad hoc network,
The entire frame of the special frame is composed of at least two or more slots, and one of the slots is a special slot, divided by the total number of participating clusters based on the frequency band of the network, and a dedicated frequency band is allocated to each cluster, and each cluster Method for acquiring synchronization in a special frame for inter-cluster avoidance in an ad hoc network, characterized in that a synchronization signal is transmitted for synchronization acquisition in a dedicated frequency band.
[Equation 1]
Figure 112020017117474-pat00052

[Equation 2]
Figure 112020017117474-pat00053

[Equation 3]
Figure 112020017117474-pat00054

In Equation 2 above
Figure 112020017117474-pat00055
Indicates a constant value.
제 1항에 있어서,
상기 동기 신호는 약속된 시간에 전송하는 프리앰블 신호인 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서 클러스터간 간섭회피를 위해 스페셜 프레임에서 동기를 획득하기 위한 방법.
According to claim 1,
The synchronization signal is a method for obtaining synchronization in a special frame for avoiding inter-cluster interference in an ad hoc network, characterized in that it is a preamble signal transmitted at a promised time.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 슬롯들 중 하나를 자원할당 정보를 전달하기 위한 컨트롤 슬롯으로 하고 컨트롤 슬롯에 상기 스페셜 슬롯과 동일하게 각 클러스터에 대한 전용 주파수 대역을 할당하여 각 대역을 통해 자원할당 정보가 클러스터로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서 클러스터간 간섭회피를 위해 스페셜 프레임에서 동기를 획득하기 위한 방법.
The method according to claim 1 or 2,
One of the slots is used as a control slot for transmitting resource allocation information, and a dedicated frequency band for each cluster is allocated to the control slot in the same way as the special slot so that resource allocation information is transmitted to the cluster through each band. Method for obtaining synchronization in a special frame for avoiding inter-cluster interference in an ad hoc network characterized by the above-mentioned.
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