KR100434382B1 - 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법 및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가변 레이트 전송이 가능한 통신 시스템에서, 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법은 적어도 하나의 셀 및 적어도 하나의 스케쥴링된 가입자를 포함하는 통신 네트워크에서 순방향 링크 상에 데이터 전송을 스케쥴링하는 방법에 있어서, 적어도 하나의 이동국으로부터 DRC 요구를 수신하는 단계; 적어도 하나의 DRC 요구 이동국에 대해 최대 지원 가능 데이터 레이트를 계산 및 데이터 큐 사이즈를 기초로 소정 데이터 레이트를 계산하는 단계; 상기 요구된 데이터 레이트 중 일정 속도 이하의 데이터 레이트에 특정한 가중치를 두어 그 가중치 만큼 슬롯을 순차적으로 할당 및 해당 슬롯에 데이터를 차례로 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 같은 본 발명에 의하면, 수신감도가 낮은 가입자에게 일정 수준 이상의 고속 데이터 서비스 하기 위해 일정 속도 이하의 순방향 데이터 레이트에 특정한 가중치를 두어 그 만큼 많은 수의 시간 슬롯을 할당해 줄 수 있도록 함으로써, 일정 수준 이상의 서비스를 보장 및 QoS를 보장해 준다.

Description

순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법 및 장치{Scheduling apparatus and method for forward link speed compensating}

본 발명은 무선 데이터 통신망(예컨대, 1xEV-DO)에 있어서, 특히 수신 감도가 낮은 가입자에 대해서 가중치를 적용한 시간 슬롯을 할당하여 일정 수준 이상의 순방향 링크 속도를 보장하기 위해 고속 데이터 서비스를 지원할 수 있도록 한 순방향 링크 속도를 보장하기 위한 스케쥴링 방법 및 장치에 관한 것이다.

고속 데이터 전송 시스템(1xEV-DO: 1x Evolution-Data Only)은 퀄컴(Qualcomm)에서 최초로 제안된 기술이며, 퀄컴은 HDR(High Data Rate)이라고 자체적으로 이 기술을 명명하였고, 표준화 기구에서 1xEV-DO이라고 표준 명칭화 한것이다. 명명된 HDR은 1.25MHz CDMA 표준 음성채널에서 최고 2.4Mbps의 데이터 전송속도를 제공하는 퀄컴의 무선데이터 기술로서, 기존의 cdmaOne 네트웍이나, 개별 데이터 네트웍 내의 데이터 전송 능력을 향상시키는데 사용될 수 있다.

기존의 CDMA 네트웍으로는 일부 채널(channel)들이 음성채널에서 데이터 채널로 변경되어 사용되고 있다.

이러한 HDR은 TDM(Time Division Multiplexing)과 CDMA(Code Division Multiple Access)의 조합을 사용하여 각 채널을 여러 명의 사용자가 공유하지만, TDMA(Time Division Multiple Access)에서처럼 고정된 시간 대역을 가지는 것이 아니라, 필요할 때에만 사용하는 형식을 취한다.

1xEV-DO 무선 데이터 통신망은 기존의 음성위주의 통신 서비스에서 벗어나 고속 패킷 데이터 서비스, 멀티미디어 서비스를 제공을 목적으로 하고 있으며, 통신 중에 동일 시스템 안에서 현재의 셀(Cell)로부터 인접 셀로 이동하더라도 통화로의 단절 없이 통신의 연속성을 보장한다. 그리고, IP 패킷들과 인터넷 접속에 최적화되어 있는 HDR의 데이터 속도는 이동전화로부터 기지국까지의 거리에 따라 달라진다.

도 1은 다수의 셀(Cell)(30a~30g)로 구성된 예시적인 셀룰러 셀룰라 통신망이다. 도 1을 참조하면, 각각의 셀(30a~30g)은 그에 상응하는 기지국(10a~10g)에 의하여 서비스된다. CDMA 망 내에서 다양한 이동국(20a~20d)들은 하나 또는 그 이상의 셀들과 통신하며, 이는 이동국이 소프트 핸드오프 상태인지의 여부에 따른다.

예를 들어, 이동국(20a,20b)은 기지국(10g)과 통신하지만, 셀(30f,30g) 경계에 인접해 있는 이동국(20c)은 소프트 핸드오프 상태에 있으며 기지국(10f, 10g)과 동시에 통신한다. 이는 셀 경계지역에서 다른 셀로 이동할 경우에는 CDMA 시스템에서는 소프트 핸드오프의 사용으로 통화의 단절 없이 다른 셀로 이동할 수 있다.

또한 건물(40)이나 지형에 의해 음영지역에 이동국(20d)이 있을 수도 있어, 서로 다른 DRC 값을 요구하게 된다.

이러한 CDMA 셀룰라 통신망에는 상기 기지국이 상위 기지국 제어국을 통해서 패킷망 인터페이스 또는 PSTN, CDMA 망의 모든 기지국과 인터페이스함으로써, 모든 가입자들과 인터페이스한다.

한편, 1xEV-DO의 순방향 및 역방향 채널 구조는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같다. 1xEV-DO의 물리계층(Physical Layer)은 기지국에서 이동국 방향으로 형성되는 순방향 채널(forward channel)과 이동국에서 기지국 방향으로 형성되는 역방향 채널(reverse channel)로 구분되고, 세부적으로 여러 개의 물리적인 채널이 존재하게 된다.

도 2를 참조하면, 1xEV-DO의 순방향 채널 구조는 파일럿 채널(Pilot channel), 맥(MAC) 채널(Medium Access Control channel), 제어 채널(Control channel), 트래픽 채널(Traffic channel)로 구분된다.

파일럿 채널은 IS-2000에서 사용되는 것과 같은 용도로 액세스 터미널의 코히런트 검파를 위한 기준채널로 이용된다. 맥 채널은 주로 전송속도 제어에 사용되고, 제어채널은 호 처리를 위한 제어정보의 전송에 사용된다.

상기 맥 채널은 MAC(media access control) 계층과 다르게 물리계층에 존재하는 채널로서 역방향 활성률(RA: Reverse Activity) 채널과 역방향 전력제어(RPC: Reverse Power Control) 채널로 구분된다.

순방향에서는 모든 물리채널(physical channel)이 하나의 채널로 전송되는데, 시간적으로 분리되는 TDM 방식이 사용되므로, 여러 개의 채널이 논리적으로 시분할되어 있고, 물리적으로는 신호가 확산(Spreading)되어 있다.

역방향 채널은 도 3에 도시된 바와 같이, 액세스 채널(Access channel)과 트래픽 채널(Traffic channel)로 구분되는데, 모두 기지국의 파일럿 채널과 같이 동시에 전송된다.

트래픽 채널(Traffic channel)은 세부적으로 파일럿 채널, 맥 채널, 응답(ACK) 채널(Acknowledgement channel), 데이터 채널(Data channel)로 구분되며, 맥 채널은 물리계층의 패킷(packet)이 정상적으로 수신했느냐의 여부를 전송하게 된다. 액세스 채널은 랜덤 액세스(random access)로 접속하며 이의 정보는 맥(MAC) 계층에서 정의해 준다. 파일럿 채널은 물리계층에서 생성되며 16-왈시 펑션으로 변조되지 않는 신호이다.

맥 채널의 RRI(Reverse Rate Indicator) 채널은 역방향 전송속도를 기지국에 알려주는 채널이고, DRC(Data Rate Control) 채널은 기지국에 원하는 전송속도를 요구할 때 사용된다.

기존 CDMA2000-1x에 사용된 방식은 전체 에너지에서 실제 데이터가 실리는 트래픽 채널의 에너지를 이용하여 여러 가입자를 수용하고, 전력제어도 트래픽(Traffic) 채널의 에너지를 조절하는 방법을 채택하였다.

그러나, 1xEV-DO에서는 고정된 트래픽 채널의 에너지를 사용하고 가입자별로 일정한 시간 슬롯(time slot)을 두어, 가입자별로 트래픽에 맞는 변조방법으로 각각의 전송속도를 할당하는 방법을 사용한다. 즉, TDM(Time Division Multiplexing) 방식을 사용한다.

1xEV-DO의 순방향 전송속도는 도 5에 나타난 바와 같이, 38.4Kbps에서 2.4576Mbps 까지 가능하나, 역방향은 9.6Kbps에서 153Kbps를 지원하므로, 순방향과 역방향이 비대칭적인 구조로 망(network)으로부터 다운로드에 중점을 두고 있다. 이동국의 전력제어는 600Hz 단위로 전송되어 IS-95의 800Hz 보다 더 늦게 처리된다.

그리고, IS-2000과 비교할 때, 전송속도의 제어가 중요한 역할을 하게 된다. IS-2000의 경우 순방향 채널의 경우 정해진 에너지 레벨에서 상대적으로 고정된 파일럿 채널, 동기 채널, 페이징 채널의 에너지에 매우 가변적인 트래픽 채널 에너지가 구성된다.

1xEV-DO의 순방향 채널의 경우 고정된 전체 에너지 레벨에서 시간적으로 주기적인 파일럿 채널과 제어채널이 있으며, 나머지 부분은 사용하는 가입자의 분포 및 전파환경에 따라서 동적으로 시간 슬롯이 할당된다.

도 4는 1xEV-DO 순방향 채널의 슬롯 구조이다.

도 4의 (a)와 같이 순방향 채널의 슬롯 구조는 한 프레임이 16개의 슬롯(16slots = 26.67ms)으로 구성되며, 각각의 슬롯은 2개의 반 슬롯(1/2slot = 1024 Chips)으로 구성되고 1.67ms(2048 chips)를 형성하여, 실질적인 정보를 담는최소 단위가 된다.

이러한 순방향 채널의 슬롯 구조는 데이터(user data)가 실려갈 경우(activity slot), 도 4의 (b)와 같이 반 슬롯(half slot) 단위로 데이터(Data) 채널(400chips), 맥 채널(64chips), 파일럿 채널(96chips), 맥 채널, 데이터 채널 순으로 전송된다.

만약, 데이터가 없을 경우(idle slot)에는 도 4의 (c)와 같이 맥 채널, 파일럿채널, 맥 채널만 전송된다. 이러한 반 슬롯 단위로 파일럿 채널, 맥 채널, 데이터채널(제어채널 또는 트래픽 채널)이 TDM으로 전송되는 형태를 갖는다.

도 5는 1xEV-DO의 데이터 레이트에 따른 순방향 물리적 계층 패킷 상의 값들을 나타낸 표로서, 순방향의 패킷 포맷은 26.67ms(16slots) 단위로 전송되며, 전송데이트에 따라 1,2,4,8,16개의 슬롯을 사용할 수 있다. 예컨대, 데이터 레이트 153.6kbps을 할당 받으면 터보코드 레이트는 1/5가 되며, 변조는 QPSK를 사용한다. 즉, 할당된 데이터 레이트에 따라 터보코드 레이트 및 변조 방식이 달라진다.

1xEV-DO에서 순방향의 속도를 결정하는 것은 매 패킷 단위로 이동국(AT)이 수신되는 파일럿 신호의 C/I(Carrier to Interference)를 측정하고, 그에 맞는 DRC(Data Rate Request)를 기지국에 올림으로 기지국은 해당 단말기에 내려 줄 최적의 데이터 전송속도를 결정하게 된다.

한편, 1xEV-DO와 IS-2000 시스템의 처리량은 도 6에 도시된 바와 같이, IS-2000의 경우 음성은 회선데이터로 전송되므로 필수적인 전력제어(Power Control)를 사용해야만 시스템 용량(무선구간에서의 가입자 수용용량)이 최적화된다. 하지만1xEV-DO는 패킷 데이터 전용이므로 전체적인 시스템 용량은 정해진 무선구간간 에너지 레벨에서 각 가입자마다 전송속도로 용량을 제어하게 된다.

무선구간에서 전송속도가 높아지면 그만큼 오류가 발생할 확률이 높아지게 되므로 원하는 QoS(quality of service)를 보장하기 위해서는 그 만큼의 높은 전력이 더 필요하게 된다. 따라서 고속 전송일 경우 무선구간 가입자 수용용량은 줄어든다.

즉, IS-2000의 경우 무선구간에서의 에너지 분포는 기본적으로 통화중인 가입자의 음성 활성율(Voice Activity)에 따라 형성된다. 하지만 1xEV-DO의 경우는 항상 최대 에너지를 내고 있는 상태에서 이루어지며, 통화가 된 이동국은 시간적으로 어떤 한 구간의 시간슬롯을 할당받아 사용하고 있는 것이다.

다시 말해, 1xEV-DO 경우는 오버헤드 정보 채널인 파일럿 채널, 맥 채널, 제어채널은 주기적인 시간 슬롯(Time Slot)을 점유하게 되고, 나머지 시간슬롯을 사용자의 트래픽 슬롯으로 사용하게 된다. 그러므로, 트래픽 채널에서도 통화량이 많은 가입자는 많은 슬롯을 사용하게 되고, 통화량이 적은 가입자는 상대적으로 적은 시간슬롯을 점유하게 되어 짧은 시간동안 시간슬롯을 점유하게 되는 것이다.

도 7은 종래 1xEV-DO 시스템의 순방향 링크 속도를 위한 스케쥴링 방법을 나타낸 플로우 챠트이다.

도 7을 참조하면, 기지국의 채널 스케쥴러는 각각의 스케쥴링된 사용자에 대하여 자원을 최적으로 배분하는데 필요한 모든 관련 정보를 수집하고, 각각의 스케쥴링된 사용자로 데이터 전송율을 할당한다.

이를 위해서, 채널 스케쥴러는 순방향 채널의 시간 슬롯이 비어있는가를 확인하고(S101), 순방향 채널의 시간 슬롯이 비어 있으면 이동국으로부터 DRC 요구를 수신했는가를 판단한다(S102).

이동국으로부터 DRC 요구를 수신했으면, 고속 데이터 전송을 지원할 액티브 멤버 세트내의 셀을 먼저 선택하고 각각의 선택된 셀에 대하여, 채널 스케쥴러는 스케쥴링된 사용자에 대한 최대 지원 가능 전송율의 리스트로부터 최소 전송율을 선택한다. 이러한 선택된 최소 전송율은 스케쥴링된 사용자에 대한 최대 전송 레이트로서 전송되므로, DRC 요구 이동국에 대해 최대 지원 가능 데이터 레이트를 계산한다(S103).

다음에, 데이터의 큐 사이즈를 체킹함으로써, 스케쥴링된 사용자에 전송될 데이터 양을 결정한다. 큐 사이즈에 대하여 소정의 데이터 레이트를 명령한다. 소정의 전송율은 스케쥴링된 구간내의 데이터 전송에 필요한 최소 전송율과 같거나 이보다 작다. 데이터 큐 사이즈를 기초로 소정 데이터 레이트를 계산하게 된다(S104).

그리고, 스케쥴링된 슬롯을 순차적으로 할당하고, 스케쥴링된 슬롯에 보내고자 하는 데이터를 분할하여 차례로 할당하게 된다(S105).

상기 단계 S105 이후, 해당된 슬롯에 맞게 데이터를 차례로 할당하게 된다(S106).

이때, 보내고자 하는 가입자 데이터를 모두 슬롯에 할당하지 않았으면 상기 단계 S102부터 시작하여, DRC 요구를 수신하고 데이터 레이트를 계산한 후 보내고자 하는 모든 데이터를 스케쥴링된 슬롯에 할당할 때 까지 하나의 슬롯 단위로 반복 수행하여 데이터를 할당하게 된다(S107).

이러한 스케쥴링 주기는 페어 알고리즘(Fair-algorithm)에 의해 한 슬롯 단위로 보내고자 하는 데이터를 차례로 할당하고 데이터가 할당된 시간 슬롯을 적어도 한 명 이상의 가입자에게 패킷 단위로 전송하게 된다.

도 8은 두 가입자(User1, User2)가 각기 다른 DRC(User1=76.8kbps, User2=153.6kbps)를 요구했을 때, 기지국(200)의 채널 스케쥴러에 의해 스케쥴링되어 나오는 출력을 나타낸 것이다. 동일한 데이터 양을 두 가입자가 요구했을 경우에도 각각의 가입자가 서로 다른 DRC 요구 즉, 가입자 1은 76.8Kbps, 가입자 2는 153.6Kbps의 DRC로 다르게 요구하면, DRC에 따른 슬롯 수가 2배 차이가 나며, 그에 따라 스케쥴링한 결과 가입자 1은 가입자 2보다 낮은 속도와 스케쥴링에 의해 데이터를 받는 시간도 2배가 된다.

즉, 두 가입자가 동일한 데이터를 요구할 경우, 도 8의 (a)와 같이 가입자 1에는 76.8Kbps를 요구했으므로 다른 가입자와 중복되지 않게 스케쥴링된 8개의 슬롯을 할당하고, 도 8의 (b)와 같이 가입자 2에는 다른 가입자와 중복되지 않게 153.6Kbps를 요구했으므로 스케쥴링된 4개의 슬롯을 할당한다. 이때 슬롯 할당시 다른 가입자와 중복되지 않게 일정한 간격으로 슬롯을 할당하게 된다. 도 8의 (c)는 두 가입자 및 여타 가입자의 패킷 데이터를 시간 슬롯으로 구분하여 전송하게 된다.

이러한 두 가입자에게 보내지는 패킷 데이터는 도 8의 (c)와 같이 한 무선베어러에 실어서 이동국으로 전송되므로, 가입자 1은 데이터가 할당된 8개의 슬롯을 모두 수신해야만 모든 데이터를 수신하게 되며, 가입자 2는 데이터가 할당된 4개의 슬롯을 모두 수신해야만 모든 데이터를 수신하게 된다.

그러나, 종래의 무선 데이터 통신망에서는 가입자가 수신감도가 낮은 지역으로 이동하면, 단말기에서 기지국의 파일럿 신호를 분석, 낮은 C/I로 계산하고 그 결과 상대적으로 낮은 속도의 DRC 신호를 역방향 신호로 최적의 기지국으로 전송하게 되면, 기지국에서는 순방향 링크 속도를 DRC 요구를 보고 가입자에게 내려 보낼 수 있도록 스케쥴링하게 된다. 이에 따라 가입자가 받는 데이터 서비스 속도는 당연하게 떨어지며, 고속 데이터 통신을 원하는 가입자의 불만을 가중하게 된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 가입자에게 수신감도가 낮더라도 일정한 수준 이상의 고속 데이터 서비스를 받을 수 있도록 지원하기 위해, 일정 속도 이하의 순방향 데이터 레이트에 특정한 가중치를 두어서 그 만큼 많은 수의 시간 슬롯을 할당할 수 있도록 한 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

다른 특징은, 적어도 하나의 이동국을 통해 수신되는 DRC 요구에 대해 결정된 데이터 레이트에 따라 가중치 테이블을 참조하여 가중치 적용 여부를 결정하고, 결정된 결과에 따라 단위 슬롯 할당 또는 복수 슬롯 할당을 선택적으로 수행할 수 있도록 한 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또 다른 특징은, 가중치 적용 대상이 되는 특정 데이터 레이트부터 가장 낮은 데이터 레이트까지, 인접 데이터 레이트 사이의 가중치를 2배씩 증가한 값으로 정하고 그에 따라 슬롯 할당이 복수개 할당되도록 하는 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또 다른 특징은, 가중치 테이블의 적용 여부를 서비스 사업자가 결정할 수 있도록 한 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법 및 장치를 제공함에 있다.

또 다른 특징은, 서로 다른 DRC 요구 이동국이 동일한 데이터 량을 요구할 때 동일한 서비스 질을 갖도록 지원하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 CDMA 셀룰라 통신망 구성도.

도 2는 1xEV-DO의 순방향 채널 구조.

도 3은 1xEV-DO의 역방향 채널 구조.

도 4는 1xEV-DO의 순방향 타임 슬롯 구성도.

도 5는 1xEV-DO의 순방향 링크 변조 파라미터를 나타낸 표.

도 6은 1xEV-DO의 출력 특징을 나타낸 표.

도 7은 종래 1xEV-DO 순방향 링크 속도를 위한 스케쥴링 방법을 나타낸 플로우 챠트.

도 8은 종래 1xEV-DO 순방향 링크 스케쥴링 방법에 의한 가입자별 슬롯의 데이터 할당 예를 나타낸 도면.

도 9는 본 발명에 따른 1xEV-DO 시스템의 이동국과 기지국의 구성도.

도 10은 본 발명 실시 예에 따른 1xEV-DO 순방향 스케쥴링 방법을 나타낸 플로우 챠트.

도 11은 본 발명에 따른 1xEV-DO 순방향 스케쥴링시 가중치 테이블을 나타낸표.

도 12는 본 발명 실시 예에 따른 1xEV-DO 순방향 스케쥴링 시 가중치 테이블에 따라 가입자별 슬롯에 가중치를 적용한 예를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...이동국 101,201...안테나

102,202...송/수신기 103,203...변/복조기

104,204....부호화기 105...DRC 예측기

106....데이터 메모리 107...단말 제어부

205...스케쥴러 206...채널 엘리먼트

207...기지국 제어부 250...기지국 제어국

상기한 목적 달성을 위한, 본 발명에 따른 순방향 링크 속도 보장을 위한 스케쥴링 방법은,

적어도 하나의 셀 및 적어도 하나의 스케쥴링된 가입자를 포함하는 통신 네트워크에서 순방향 링크 상에 데이터 전송을 스케쥴링하는 방법에 있어서,

적어도 하나의 이동국으로부터 DRC 요구를 수신하는 단계; 적어도 하나의 DRC 요구 이동국에 대해 최대 지원 가능 데이터 레이트를 계산 및 데이터 큐 사이즈를 기초로 소정 데이터 레이트를 계산하는 단계; 상기 요구된 데이터 레이트 중 일정 속도 이하의 데이터 레이트에 특정한 가중치를 두어 그 가중치 만큼 슬롯을 순차적으로 할당 및 해당 슬롯에 데이터를 차례로 할당하는 단계를 포함하는 것을특징으로 한다.

바람직하게, 상기 가중치 필요여부 판단단계는, 적어도 두 가입자가 각기 다른 DRC를 요구했을 때 가입자의 데이터 레이트를 기준으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 가중치 필요여부 판단단계는, 적어도 두 가입자가 동일한 데이터 양을 서로 다른 DRC 요구를 할 경우 각각의 데이터 레이트를 기준으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 슬롯 및 데이터 할당 단계는, 상기 요구된 데이터 레이트에 따라 가중치 필요 여부를 가중치 테이블을 보고 판단하는 단계; 상기 가중치가 필요한 일정 속도 이하의 데이터 레이트일 경우에 가중치 테이블을 적용하여 그 데이터 레이트에 특정한 가중치를 적용된 슬롯을 순차적으로 할당하고 가중치 적용된 슬롯에 맞게 데이터를 차례로 할당하는 단계; 상기 가중치가 필요하지 않은 일정 속도 이상의 데이터 레이트일 경우 스케쥴링된 슬롯을 순차적으로 할당하고 해당된 슬롯에 맞게 데이터를 차례로 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 요구된 데이터 레이트에 따라 가중치 적용 여부를 판단하여, 한 슬롯 단위로 데이터의 할당 또는 복수개의 슬롯 단위로 데이터를 할당하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 가중치 값의 적용 대상이 되는 인접 데이터 레이트의 가중치는 1/2 차이가 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 장치는,

적어도 하나의 셀 및 적어도 하나의 스케쥴링된 가입자를 포함하는 통신 네트워크에서 순방향 링크 상에 데이터 전송을 스케쥴링하는 장치에 있어서, 적어도 하나의 이동국으로부터 수신되는 DRC 요구에 따라 소정의 데이터 레이트 할당하고, 할당된 데이터 레이트에 따라 단위 슬롯 할당 또는 복수개의 슬롯 할당을 선택적으로 수행하는 스케쥴러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법 및 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 9는 1xEV-DO 시스템의 이동국과 기지국의 구성을 나타낸 도면이며, 도 10은 본 발명 실시 예에 따른 1xEV-DO 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법을 나타낸 플로우 챠트이고, 도 11은 본 발명에 따른 1xEV-DO 순방향 스케쥴링시 가중치 테이블을 나타낸 표이며, 도 12는 본 발명 실시 예에 따른 1xEV-DO 순방향 스케쥴링 시 가중치 테이블에 따라 가입자별 슬롯에 가중치를 적용한 예를 나타낸 도면이다.

도 9는 1xEV-DO 시스템의 이동국과 기지국의 구성을 나타낸 것이다.

도 9를 참조하면, 이동국(100)은 송수신기(102), 변/복조기(103), 부호화기(104), DRC 예측기(105), 데이터 메모리(106), 단말 제어부(107)로 구성되며, 이동국(100)은 PC 또는 노트북과 연결하거나 아니면 단독으로 사용자가 직접 데이터 서비스를 받을 수 있는 단말기이다.

상기 송/수신기(102)는 안테나(101)를 통해 기지국(200)과 무선 데이터 신호를 송수신하고, 변/복조기(103)는 송수신되는 CDMA 신호를 역확산하여 데이터 신호로 만들고 송신할 데이터를 일정 대역의 CDMA 신호로 확산한다. 부호화기(104)는 데이터의 디코딩과 엔코딩을 담당한다. DRC 예측기(105)는 기지국(200)으로부터 매 패킷 단위로 수신되는 파일럿 신호의 C/I를 측정하고, 그에 맞는 DRC 값을 기지국(200)에 알려줌으로써, 기지국(200)은 해당 이동국(100)에 내려줄 최적의 데이터 전송속도를 결정하게 된다.

이동국(100)은 데이터 통신 시스템 전체에 분산 배치되며 순방향 링크시 제로 또는 하나의 기지국(200)과 통신할 수 있다.

기지국(200)은 송/수신기(202), 변/복조기(203), 부호화기(204), 스케쥴러(205), 채널 엘리먼트(206), 기지국 제어부(207)로 구성되며, 기지국(200)은 상위 기지국 제어국(250)의 제어를 받는다. 송/수신기(201)는 이동국(100)에서 송신된 CDMA 신호를 수신 필터링하고 저잡음 증폭하여 IF 신호로 다운 컨버젼하여 변/복조기(203)로 전달하고, 이동국(100)으로 보낼 CDMA 신호를 증폭하고 필터링하여 안테나(201)를 통해 외부로 방사한다. 변/복조기(203)는 송신할 데이터를 일정 대역의 CDMA 신호로 확산하고, 수신된 CDMA 신호를 역확산하여 데이터 신호로 만든다. 부호화기(204)는 데이터 신호의 코딩과 디코딩을 수행한다.

스케쥴러(205)는 스케쥴링 주기를 갖고, 모든 셀로부터 관계된 정보를 수집하고 고속 데이터 전송을 스케쥴링하고 스케쥴링된 가입자에게 자원을 배분한다.

이러한 스케쥴러(205)는 DRC 값을 기준으로 각각의 이동국(100)들에게 보낼 데이터 레이트를 정하고 데이터 레이트가 결정되면 가중치 테이블을 참조하여 가중치 필요 여부를 판단하고, 그 결과에 따라 단위 슬롯 또는 복수개 슬롯씩을 차등하게 순차적적으로 할당하고 할당된 슬롯에 데이터를 싣게 된다. 채널 엘리먼트(206)는 스케쥴러(205)에 따라 해당 채널에 데이터를 싣고 전송해 준다. 기지국 제어부(207)는 상위 기지국 제어국(APC)(250)과 통신하고 상기 각 부의 동작을 제어하게 된다.

일 실시예에서, 스케쥴러(205)는 기지국(200)의 순방향 링크 데이터 전송을 조정을 위해 결정된 데이터 레이트에 따라 단위 슬롯 또는 복수개 슬롯 할당을 선택적으로 수행한다. 또한 데이터 레이트에 따라 가중치 테이블을 참조하여 가중치 필요 여부를 결정한다.

그리고, 스케쥴러(205)는 채널 큐와 기지국의 채널 엘리먼트(206)에 접속되며 큐 크기를 수신한다. 큐 크기는 이동국(100)으로 전송하기 위한 데이터 량과 이동국의 DRC 메세지를 나타낸다. 스케쥴러(205)는 최대 데이터 처리 능력과 최소 전송 지연의 시스템 목적이 최적화되도록 고속 데이터 전송을 스케쥴링한다.

따라서, 이동국(100)은 이동하면서 안테나(101)를 통해 기지국의 파일럿 신호의 강도를 항상 체크하고 있으며, 파일럿 신호를 C/I비로 나타내고 있다. 이 C/I를 가지고 이동국(100)은 내부의 DRC 예측기(105)를 통해 이동국(100)이 기지국(200)으로 보낼 DRC 값을 내 놓게 된다.

상기 DRC 값을 기지국(200)이 받으면 기지국(200)의 스케쥴러(205)에서 DRC 값을 기준으로 각각의 이동국(100)들에게 보낼 데이터 레이트를 정하고, 데이터 레이트에 따라 도 11과 같은 실시 예의 가중치 테이블을 참조하여 가중치 적용 여부를 결정한 후, 일정한 슬롯에 데이터를 싣게 된다. 이러한 가중치 테이블 적용 여부를 서비스 사업자가 결정할 수 있으며, 그 가중치 테이블의 판단 기준은 가입자의 수신 감도에 따라 정해진다.

기지국 제어국(250)은 데이터를 데이터 프레임의 형식으로 기지국으로 보낸다. 데이터 프레임은 하나의 프레임 타임 내에 기지국(200)으로부터 이동국(100)으로 전송된 데이터의 양을 의미한다. 만약 데이터 전송이 다수의 코드 채널 상에서 발생하면, 데이터 프레임은 데이터부들로 더 분할되며 부호화된다.

데이터 프레임들은 채널 엘리먼트(206)에 보내진다. 채널 엘리먼트(206)들은 데이터 프레임들을 포맷화하고 생성된 한 세트의 CRC 비트들 및 한 세트의 코드 테일 비트를 삽입하고, 데이터를 콘볼루션 부호화하고 부호화된 데이터를 인터리빙하는데, 채널 엘리먼트(206)는 인터리빙된 데이터를 긴 의사잡음 코드, 월시 코드, 및 짧은 PN 코드를 가지고 확산한다.

이러한 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법에 대해 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 10을 참조하면, 순방향 채널의 시간 슬롯이 비어있는 가를 확인한 후(S201), 순방향 채널시간 슬롯이 비어있으면 이동국으로부터 DRC 요구를 수신했는 가를 판단하게 된다(S202).

상기 이동국으로부터 DRC 요구를 수신했을 경우, 각각의 DRC 요구 이동국에 대해 스케쥴링된 가입자에 대한 최대 지원 가능 레이트를 계산한다(S203). 최대 지원 가능 전송율은 가입자에게 필요한 비트당 에너지로 선택된 셀에 이용 가능한 전체 잔여 파워를 나눔으로써 계산될 수 있다.

그리고 데이터의 큐 사이즈를 기초로 스케쥴링된 가입자에 전송될 데이터 양을 결정하며, 그 큐 사이즈에 대하여 소정 레이트를 계산하여 명령한다(S204). 여기서의 소정 레이트는 스케쥴링 구간내의 데이터 전송에 필요한 최소 레이트와 같거나 이보다 작다.

이때, 요구된 데이터 레이트에 가중치가 필요하면 도 11과 같은 실시 예의 가중치 테이블을 보고 판단하고(S205), 판단결과 가중치가 필요할 경우에는 가중치 테이블에 적용된 값에 따라 가중치를 적용한 시간 슬롯을 순차적으로 할당하고(S206), 가중치 적용된 슬롯에 맞게 데이터를 차례로 할당하게 된다(S207).

이후, 보내고자 하는 데이터를 모두 슬롯에 할당했는가를 판단한 후(S210), 모두 슬롯에 할당했으면 종료하고, 할당하지 않았으면 상기의 단계 S202를 수행하여 보내고자 하는 데이터를 모두 할당할 때 까지 반복하게 된다.

한편, 요구된 데이터 레이트가 가중치가 필요하지 않을 경우 즉, 일정 이상의 데이터 레이트일 경우에는 스케쥴링된 슬롯을 순차적으로 할당하고(S208), 해당된 시간 슬롯에 맞게 데이터를 차례로 할당하게 된다(S209). 그리고, 전송할 데이터를 모두 슬롯에 할당했는가를 판단한 후(S210), 할당했으면 스케쥴링 과정을 종료하고, 데이터를 모두 할당하지 않았으면 상기의 단계 S202를 수행하게 된다.

즉, 스케쥴러에 의한 스케쥴링은 실시 예로서, 가입자의 수신감도에 따라 슬롯 할당을 차등적으로 적용한다는 것으로, 그 예로서 단위 슬롯과 가중치에 의한복수개의 슬롯 할당을 통해 상대적으로 낮은 가입자의 데이터 레이트에 대해 전송속도 보상이 이루어질 수 있도록 한다.

즉, 단위 슬롯은 한 시간슬롯씩 할당하는 것으로, 이러한 단위 슬롯은 일정 속도 이상(예컨대 153.6Kbps)일 때 기존과 같이 일률적으로 스케쥴링된 슬롯을 할당하며, 이때에는 가중치를 1로 하고 있다.

그리고, 복수개의 슬롯 할당은 일정 속도 이하(예컨대, 76.8Kbps)일 때부터 서로 다른 가중치를 적용하므로, 만약 76.8Kbps를 일정 속도 이하로 정할 경우 그 데이터 레이트에는 가중치가 2이므로 가중치 만큼 즉, 한 번에 2개 슬롯을 할당하고 이에 보내고자 하는 데이터를 차례대로 할당한다.

또한 38.4Kbps일 때 그 데이터 레이트에는 가중치가 4이므로 4개의 슬롯 단위로 할당하고 한 번에 4개의 슬롯을 할당하고 이에 보내고자 하는 데이터를 순차적으로 할당하게 된다.

이로써 일정 속도 이상의 DRC 요구에 대해서도 차등 슬롯 할당을 적용함으로써 동일한 데이터에 대해 동일한 시간안에 데이터를 받을 수 있는 속도로 전송된다.

또한, 스케쥴러는 단위 슬롯 할당 및 복수개 슬롯 할당을 위한 스케쥴링 주기는 동일하게 수행하게 된다.

도 11의 데이터 레이트에 따른 가중치 테이블을 참조하면, 일정 속도 이상의 데이터 레이트(153.6Kbps ~ 2.457.6kbps)에서는 가중치는 1이므로 단위 슬롯 단위로 할당되고, 가중치 적용 대상이 되는 일정 속도 이하의 특정 데이터레이트(76.8Kbps)부터 가장 낮은 데이터 레이트(38.4Kbps)까지의 가중치는 차등적으로 2배씩 증가된 값으로 적용되므로, 특정 데이터 레이트(76.8Kbps)의 가중치는 2이므로 한 번의 스케쥴링시 2개 시간슬롯 단위로 할당하고, 38.6Kbps는 가중치가 4이므로 한 번의 스케쥴링시 4개의 시간슬롯 단위로 할당한다.

이러한 특정 데이터 레이트 이하부터 적용되는 가중치는 한 번의 스케쥴링 주기에서의 할당되는 시간슬롯 개수와 비례하고, 데이터 레이트의 차이에 반비례하게 적용하게 된다. 또한 서비스 사업자가 최저 요구 데이터 레이트에 가중치를 두어 시간 슬롯을 할당해 줄 수 있다.

그러므로, 서로 다른 DRC를 요구하는 가입자에 대해서 서비스 사업자가 가중치를 적용하여, 데이터 레이트에 상관없이 가입자는 데이터를 빨리 받아볼 수 있게 된다.

예를 들어, 도 12와 같이 제 1가입자는 76.8Kbps, 제 2가입자는 153.6Kbps를 요구할 경우, 상기 DRC에 따른 슬롯 수가 2배 차이가 나며 그에 따라 스케쥴링한 결과는 제 1사용자의 DRC 슬롯에 2배의 시간슬롯이 할당됨으로써, 결과적으로 제 1사용자와 제 2사용자는 동일한 서비스를 받게 된다.

즉, 서로 다른 가입자(User1:76.8Kbps, User2:153.6Kbps)가 각기 다른 DRC를 요구했을 때, DRC 요구가 상대적으로 낮은 가입자(User1)에 대해서는 상대적으로 높은 전송 속도를 지원할 수 있도록, 도 12의 (a)와 같이 가중치 테이블의 가중치가 "2"이면 기존의 시간 슬롯 보다 2배의 시간 슬롯을 할당하고, 도 12의 (b)와 같이 일정 데이터 레이트 이상인 제 2가입자에게는 가중치를 적용하지 않으므로, 도12의 (c)와 같이 무선 베어러 상에 가입자 슬롯이 중복되지 않고 하나의 패킷으로 전송되므로, 제 1가입자는 보다 빠른 시간 안에 8개의 슬롯을 수신할 수 있어 제 2가입자와 동일한 서비스 질을 느끼게 된다.

또한, 가중치가 "4"일 경우, 그 가중치는 적어도 두 가입자의 데이터 레이트에 반비례하기 때문에 한 스케쥴링 주기에 4개씩 슬롯을 할당하므로 동일한 서비스 질을 느낄 수 있다.

한편, 스케쥴링시 단위 슬롯 할당과 복수개 슬롯 할당을 모두 적용한 기지국의 스케쥴러를 적용할 수 있으며, 단위 슬롯의 임계치를 어디에 설정하느냐에 따라 기본 단위 및 복수 단위의 가중치 값이 달라 질 수 있다. 이는 무선 통신 환경 및 자원에 따라 달라질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 순방향 링크 스케쥴링 방법에 의하면, 가입자의 전파 환경의 나쁠 경우 일정 속도 이하의 순방향 데이터 레이트부터 서로 다른 가중치를 두어, 그 만큼 많은 수의 시간 슬롯을 할당함으로써, 일정 수준 이상의 서비스가 보장되고 나아가 QoS를 보장하게 된다.

또한 가입자에게 수신감도가 낮더라도 일정 수준 이상의 고속 데이터 서비스를 받을 수 있도록 서비스 사업자가 조정할 수도 있고, 또 고속 데이터 서비스를 필요로 하는 가입자에게 서비스 지원을 해 줄 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 셀 및 적어도 하나의 스케쥴링된 가입자를 포함하는 통신 네트워크에서 순방향 링크 상에 데이터 전송을 스케쥴링하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 이동국으로부터 DRC 요구를 수신하는 단계;
    적어도 하나의 DRC 요구 이동국에 대해 최대 지원 가능 데이터 레이트를 계산 및 데이터 큐 사이즈를 기초로 소정 데이터 레이트를 계산하는 단계;
    상기 요구된 데이터 레이트 중 일정 속도 이하의 데이터 레이트에 특정한 가중치를 두어 그 가중치 만큼 슬롯을 순차적으로 할당 및 해당 슬롯에 데이터를 차례로 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가중치 필요여부 판단단계는,
    적어도 두 가입자가 각기 다른 DRC를 요구했을 때 가입자의 데이터 레이트를 기준으로 판단하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가중치 필요여부 판단단계는,
    적어도 두 가입자가 동일한 데이터 양을 서로 다른 DRC 요구를 할 경우 각각의 데이터 레이트를 기준으로 판단하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 슬롯 및 데이터 할당 단계는,
    상기 요구된 데이터 레이트에 따라 가중치 필요 여부를 가중치 테이블을 보고 판단하는 단계;
    상기 가중치가 필요한 일정 속도 이하의 데이터 레이트일 경우에 가중치 테이블을 적용하여 그 데이터 레이트에 특정한 가중치를 적용된 슬롯을 순차적으로 할당하고 가중치 적용된 슬롯에 맞게 데이터를 차례로 할당하는 단계;
    상기 가중치가 필요하지 않은 일정 속도 이상의 데이터 레이트일 경우 스케쥴링된 슬롯을 순차적으로 할당하고 해당된 슬롯에 맞게 데이터를 차례로 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가중치 테이블은 가중치 적용 대상이 되는 특정 데이터 레이트부터 가장 낮은 데이터 레이트 까지 차등 슬롯 할당을 위한 서로 다른 가중치를 적용한 것을 특징으로 하는 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 가중치 테이블은 제 1데이터 레이트와 제 n 데이터 레이트 중 일정 이상 데이터 레이트부터 슬롯을 1로 할당하는 단위 슬롯 가중치와, 일정 이하의 데이터 레이트부터 가중치를 2의 배수로 각각 할당하는 차등 슬롯 가중치를 포함하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크 속도 보장을 위한 스케쥴링 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 서로 다른 가중치는 가중치 적용 대상이 되는 특정 데이터 레이트부터 가중 낮은 데이터 레이트까지 할당되는 슬롯 개수에 비례하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 가중치 적용 대상이 되는 인접 데이터 레이트의 가중치는 1/2 차이가 있는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신망에서 순방향 링크 속도 보장을 위한 스케쥴링 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 가중치는 가중치를 필요로 하는 데이터 레이트에 반비례하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크 속도 보상을 위한 스케쥴링 방법.
  10. 적어도 하나의 셀 및 적어도 하나의 스케쥴링된 가입자를 포함하는 통신 네트워크에서 순방향 링크 상에 데이터 전송을 스케쥴링하는 장치에 있어서,
    적어도 하나의 이동국으로부터 수신되는 DRC 요구에 따라 소정의 데이터 레이트 할당하고, 할당된 데이터 레이트에 따라 단위 슬롯 할당 또는 복수개의 슬롯 할당을 선택적으로 수행하는 스케쥴러를 포함하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크 속도 보장을 위한 스케쥴링 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 스케쥴러는 일정 데이터 레이트 이하부터 적용된 서로 다른 가중치 값을 갖는 가중치 테이블을 참조하여 슬롯을 순차적으로 복수개 슬롯씩 할당하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크 속도 보장을 위한 스케쥴링 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 스케쥴러는 단위 슬롯 할당과 복수개의 슬롯 할당에 대한 스케쥴링 주기를 동일하게 갖고 동작하는 것을 특징으로 하는 순방향 링크 속도 보장을 위한 스케쥴링 장치.
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