UAV 지원 Cellular-connected 시스템에서 Position Fingerprint Database를 이용한 협력적 빔 선택 알고리즘 (Cooperative Beam Selection Algorithm using Position Fingerprint Database in UAV Supported Cellular-connected Systems)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 60권 / 3호 / 3 ~ 15페이지
· 저자명 : 심윤아, 신승석, 조지훈, 문상미, 황인태

초록

UAV (Unmanned Aerial Vehicle)는 높은 고도와 이동성의 특징 때문에, 지상 네트워크의 한계를 넘을 수 있어 NR (New Radio) 시스템의 핵심 요소로 주목받고 있다. 하지만 높은 고도의 UAV는 높은 LOS (Line-Of-Sight) 확률로 다른 셀 간 간섭의 영향을 크게 받을 수 있다. 이에 본 논문에서는 간섭의 영향을 줄이고, 전송 효율을 최대화할 수 있도록 최적의 빔을 선택하는 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 크게 두 단계로 구성된다. 본 논문에서 제시한 사용자 타입에 맞게 필요한 정보를 저장하는 사용자 위치 기반 핑거프린트 데이터베이스 (Fingerprint Database)를 구축하는 과정과 협력적 빔 선택 과정으로 나뉜다. 성능 분석을 위해 셀룰러 협력 다운링크 시스템을 기반으로 모의실험을 진행하였고, 성능 분석 지표로는 신호 대 간섭 및 잡음 비율의 누적 분포 함수 (SINR CDF, Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio Cumulative Distribution Function)와 스펙트럼 효율의 누적 분포 함수 (SE CDF, Spectral Efficiency Cumulative Distribution Function)를 사용하였다. 성능 분석 결과 제안 알고리즘이 간섭의 영향은 줄이고, 원하는 신호의 성능은 높인다는 점을 확인하였다. 또한, 정보 교환에 필요한 자원의 양을 줄임으로써 오버헤드 및 시스템의 비용을 고려한 효율적인 알고리즘이 될 수 있음을 확인하였다.

영어초록

Due to its high altitude and mobility characteristics, unmanned aerial vehicle (UAV) is attracting attention as a key element of new radio (NR) systems as they can exceed the limits of terrestrial networks. However, high line-of-sight (LOS) probability due to high altitude can be greatly affected by interference between different cells. Accordingly, this paper proposes an algorithm that select optimal beam to reduce the impact of interference, and maximize transmission efficiency. The proposed algorithm consists largely of two steps. According to the user type presented in this paper, it is divided into a process of constructing a user position-based fingerprint database and a process of cooperative beam selection process. Simulations were conducted based on cellular cooperative downlink systems for performance analysis, and signal-to-interference-plus-noise cumulative distribution function (SINR CDF) and spectral efficiency cumulative distribution function (SE CDF) were used as performance analysis indicators. As a result of performance analysis, it was confirmed that the proposed algorithm can reduce the effect of interference and increase the performance of the desired signal. Also, it was confirmed that it is an efficient algorithm that considers overhead and system costs by reducing the amount of resources required for information exchange.

참고자료

· 없음