Abstract
1. Massive MIMO는 네트워크 간 간섭(inter-network interference) 제한되는 경우 V2I와 V2V network가 radio resource pool을 공유하도록 허용하여 system capacity를 증가시킬 수 있음.
2. 하지만 네트워크 간 간섭(inter-network interference)을 control 하기 위해서는 V2I과 V2V network가 서로 채널상태정보(Channel State Information : CSI)를 서로 교환해야한다. 그리고 이는 막대한 signaling resources가 필요함.
3. 본 논문은 one-bit signaling 기반 interference management scheme을 제한하여 signaling overhead를 감소시키고 동시에 V2V network와 V2I network의 interference을 controlling하는 방법을 소개함.
INTRODUCTION
1. Vehicle to everything(V2X)는 자율주행 자동차 개발을 위한 필수 요소임.
2. 특히 3GPP Release 16에는 New Radio(NR) sidelink를 통해 Base Station(BS)의 도움없이 V2V 간의 직접통신 방식을 통해 low-latency, high-throughput, high connection density를 만족시키는 방법을 설계했음.
3. 5G NR은 improve throughput, improve coverage, 다른 user들과의 manage the interference를 하기 위해 Massive MIMO를 deploy했음.
4. Massive MIMO는 V2V network에서 V2I network로의 inter-network intereference가 제한된 경우 V2V network와 V2I network가 radio pool을 공유하도록 허용할 수 있음.
5. MIMO V2V communications는 V2V Link 들 간의 intra-network interference를 야기하고 동시에 V2I network에 inter-network interference도 발생시킴.
6. 따라서 resource sharing between the V2V and V2I network을 위해서 intra-network interference와 inter-network interference를 감소시키는 것은 매우 중요함.
7. Interference alignment(IA)는 Interference management(IM) techniques 중에 유망한 기술이다.
8. [4-7]저자는 MIMO heterogeneous network에서 mitigate the interference를 하기 위해 Interference alignment(IA) 기법을 적용하였으며, heterogeneous network간 Channel State Information(CSI)를 공유하여 precoding matrices와 decoding matrices를 제어했다.
9. [4]저자는 macro cell의 coverage 안에서 2개의 small cells에 대해 감소된 Channel State Information(CSI)를 사용하는 새로운 Interference alignment(IA) 기법을 개발했으며, 제안한 Interference alignment(IA)방식이 달성가능한 자유도를 분석했음.
10 [5,8]저자는 MIMO heterogeneous networks에 대한 Interference alignment(IA)를 향상시켰으며, 여기서 data streams의 수와 precoding matrices, decoding matrices를 제어했음.
11. 하지만 이 저자들은 transmitter와 receiver가 perfect knowledge of CSI를 알고있다고 가정했음. 그리고 data streams에 대한 동일한 전력 할당이 가정되어 최적이 아닌 시스템 성능으로 이어질 수 있음.
12. 미래의 system performance를 증가시키기 위해 [6]저자는 device-to-device (D2D) communications underlying a cellular newtork에서 joint IA 기법과 power allocation 기법을 제안했음. 하지만 이 방법 역시 full CSI 가 필요함.
13. 그러므로 IA-based IM schemes는 large amount of signaling to share CSI가 필요하기 때문에 V2X network에 적용하기에서는 한계점이 있음.
14. 이 논문은 V2I newtork와 V2V network간 공유하는 CSI에 의한 signaling overhead를 reducing 시키는데 초점을 둠. 15. V2V Links와 V2I Link로 부터 생기는 inter-network interference를 제어하기 위해 MIMO V2V link에서 transmit power 뿐만 아니라 data stream의 수까지 조정하는 one-bit signaling-based IM scheme를 제안함.
16. 논문에서 소문자형 bold symbol은 vector, 대문자형 bold symbol은 matrices를 의미한다.
17.
matrix(왼), Inverse marix(오)
18.
Hermitian tranpose(왼), Frobenius norm(오)
SYSTEM MODEL
1. 논문에서는 Fig1 처럼 V2I network와 V2V network로 구성된 V2X network로 설정했다.
2. V2I network에서는 Base Station(BS)가 독립적인 data streams를 serve한다. 그리고 Vehicle(VE)의 안테나 수는 N_0 Base Station(BS)의 안테나 수는 M_0 이다.
3. V2I network에서는 K 개의 direct communication links 가 있다.
4. k 번째 V2V sidelink는 d_k의 독립적인 data streams을 송신하는 V2V Transmitter (VT)와 수신하는 V2V Receiver(VR)가 구성되어있고 V2V Transmitter (VT)는 M_k 개 만큼의 안테나수, V2V Receiver(VR)는 N_k 개 만큼의 안테나수로 구성되어 있다.
5. 그리고 V2I network와 V2V network가 multiple antennas로 인한 interference control을 통해 radio resource pool을 공유한다고 가정한다.
6. 각 communication link는 k 로 정의한다. 만약 k가 0이라면 V2I network인 Base Station (BS) to Vehicle(VE) link 이다. k가 1 이상의 값이면 V2V sidelink를 의미한다.
7.
j번째 transmitter와 i 번째 receiver간의 MIMO fading channel를 의미한다.
8.
V_j 는 j번째 transmitter에서 형성하는 precoding matrices, U_i 는 i 번째 receiver에서 형성하는 decoding matrices를 의미한다.
9. 그리고 Base Station(BS)와 V2V Transmitter (VT)는 주기적으로 pilot signal을 broadcast 한다.
10. 각 V2V Receiver(VR)은 pilot signal을 측정하여, V2V network에서 intra-network channel matrices H와 inter-network channel matrix G_i,j 을 추정한다.
One-bit signaling-based interference management
1. full CSI-based Interference management(IM) scheme에서 full information of CSI는
는 V2I network에서 Vehicle receiver(VR)이 측정한 것이다.
이 전체 정보를 V2V network에 broadcast하여 Vehicle Transmitter(VT)가 inter-network interference를 제어할 수 있게해야함.
2. 그러나 propsed scheme은 V2V network에서 one-bit information만을 broadcast 한다.
3. V2I network에서 차량은 V2V links로 인한 inter-network를 측정하고 one-bit 정보를 Base station에 피드백한다.
여기서 one-bit 정보는 inter-network interference 가 threshold 값보다 높은지 여부를 의미한다.
즉 Vehicle receiver(VR)가 Base station(BS)이 전송한 pilot signal을 받은 후 다른 V2V Link들에 의한 inter-network interference를 측정하고 Based station(BS)에 threshodl 값보다 높은지 여부를 0 또는 1로 feed back 한다.
4. 이후 Base station(BS)가 one-bit 정보를 V2V network에 broadcast 한다.
5. Base station(BS)로 부터 one-bit 정보를 broadcast 받은 V2V network의 Vehicle Transmitter(VT)는 one-bit 정보를 기반으로 inter-network interference를 제어 하기 위해 transmit power 또는 data streams 수를 조절한다.
6. 그로므로 제안하는 방법에서는 V2V network에서 V2I network로의 inter-network interference은 시간에 따라 변동 될 수 있다.