LTE D2D 디스커버리에서 무작위 자원 선택 방법에 대한 성능 분석

Abstract

LTE D2D는 근접한 단말끼리의 직접적인 정보 교환을 통해 셀룰러 시스템의 데이터 트래픽 부하를 해결하는 핵심 기술이다. 특히 D2D 디스커버리는 LTE D2D를 위한 첫 단계로서 단말이 각자의 상태 정보를 주변 단말에게 브로드캐스트 하여 자신을 알리는 과정이다. 디스커버리 메시지 전송의 안정성을 평가하기 위해 시뮬레이션 기반의 성능 평가가 수행되었지만, 한정적인 상황에서 이루어진 경우가 많아 본 논문에서는 일반적인 환경에서 이를 평가할 수 있는 수학적 분석을 제안한다. 제안하는 분석은 확률 기하 이론을 바탕으로 수행되며, 자원 충돌과 인밴드 방사에 의한 간섭의 효과를 모두 고려한다. 우리는 디스커버리 메시지의 수신 성공 확률을 송수신 단말 간의 거리의 함수로 유도하고, 시뮬레이션 결과를 통해 제안하는 분석의 정확도를 확인한다. Long Term Evolution device-to-device (LTE D2D) is a key technology to mitigate data traffic load in a cellular system. It facilitates direct data exchange between neighboring users, which is preceded by D2D discovery. Each device advertises its presence to neighboring devices by broadcasting its discovery message. In this paper, we develop a mathematical analysis to assess the probability that discovery messages are successfully transmitted at the D2D discovery stage. We make use of stochastic geometry for modeling spatial statistics of nodes in a two dimensional space. It reflects signal to noise plus interference ratio (SINR) degradation due to resource collision and in-band emission, which leads to the discovery message reception probability being modeled as a function of the distance between the transmitter and the receiver. Numerical results verify that the newly developed analysis accurately estimates discovery message reception probabilities of nodes at the D2D discovery stage.