KR100704597B1

KR100704597B1 - 패킷 스케줄링

Info

Publication number: KR100704597B1
Application number: KR1020057015152A
Authority: KR
Inventors: 사이에드 아베디
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2007-04-09
Also published as: DE602004002195D1; WO2004075569A2; JP2006514518A; KR20050102650A; US20060023659A1; DE602004004084T2; DE602004004084D1; KR100680020B1; KR20050094870A; JP4091080B2; EP1595369B1; US7719973B2; DE602004002195T2; JP2006518126A; EP1595368A2; WO2004075569A3; EP1595368B1; US20060013245A1; WO2004075568A3; EP1595369A2

Abstract

패킷 스케줄링 방법은, 예컨대 무선 통신 네트워크의 고속 다운링크 패킷 액세스 시스템에서, 하나 이상의 채널을 통해 송신기로부터 복수의 수신기로의 송신을 위해 데이터 패킷들을 스케줄링하는데 사용된다. 가중치들은 스케줄링 성능(예컨대, 서비스 품질, 지연시간 및 공평성)의 서로 다른 2 이상의 속성들에 할당된다. 각 개별 수신기에 대하여, 스케줄링 성능의 결합 측정치는 할당된 가중치에 따라 서로 다른 속성으로 생성된다(단계 S1, S3). 서로 다른 수신기들에 대한 결합 측정치들 각각을 사용하여(단계 S2, S4), 패킷이 송신될 수신기(들)를 결정한다. 가중치들은 송신기의 조작자에 의해 조정될 수 있거나, 또는 스케줄링 성능에 기초하여 자동으로 조정된다.

Description

패킷 스케줄링{PACKET SCHEDULING}

본 발명은 패킷 스케줄링 방법 및 사용을 위한 장치에 관한 것으로서, 예컨대 무선 통신 시스템에서의 패킷 스케줄링 방법 및 사용을 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은 무선 통신 시스템(1)의 일부를 나타낸다. 이 시스템은 복수의 기지국(2)을 포함하고, 도 1에는 하나의 기지국만이 도시된다. 기지국(2)은 복수의 개인 사용자들이 위치하는 셀을 서비스한다. 각 사용자는 개인 사용자 장치(UE)를 갖는다. 도 1에는 사용자 장치들(UE2, UE11, UE50)만이 도시된다. 각 UE는 예컨대 휴대 가능한 단말기(핸드셋) 또는 휴대 가능한 컴퓨터이다.

잘 알고 있는 바와 같이, 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 시스템에서 기지국("노드 B"로 알려짐)으로부터 서로 다른 UE들에 송신되는 신호는 상이한 채널화(channelisation) 코드를 사용함으로써 구별된다. 소위 제3 세대 무선 통신 시스템에서 고속 다운링크 패킷 액세스 (HSDPA) 기술이 다운링크 방향(기지국으로부터 UE로)에서의 데이터 송신을 위해 제안되었다. 이 기술에서, 복수의 채널들이 데이터 송신을 위해 사용가능하다. 이 채널들은 상이한 채널화 코드들을 갖는다. 예컨대, 주어진 셀 또는 셀의 섹터에서 HSDPA에 사용가능한 10개의 상이한 채널 (C1~C10)이 존재한다. HSDPA에서, 다운링크 전송은 일련의 전송 시간 구간(TTI)로 분할되고, 데이터 패킷은 서로 다른 사용가능한 각 채널상로 선택된 UE에 송신된다. 어떤 UE가 어떤 채널에 의해 서비스될 것인지 여부에 관한 새로운 선택은 각 TTI에서 이루어진다.

도 2는 일련의 전송 시간(구간 TTI1~TTI9)에서 HSDPA 기술의 동작예를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, TTI1에서는 2개의 패킷이 UE50에 송신되고, 4개의 패킷이 UE11에 송신되며, 4개의 패킷이 UE2에 송신된다는 것이 판단된다. 이에 따라, UE50에 2개의 채널이 할당되고, UE11 및 UE2에 4개의 채널이 할당된다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, UE50에 채널들(C1, C2)이 할당되고, UE11에 채널들(C3~C6)이 할당되며, UE2에 채널들(C7~C10)이 할당된다.

다음 전송 시간 구간(TTI2)에 새로운 사용자 장치(UE1)에 1개의 패킷이 송신되고, TTI1에 특정된 남아있는 UE들은 패킷 수신을 계속한다.

따라서, HSDPA 시스템은 기지국으로부터 서로 다른 UE들에 데이터를 패킷 형태로 송신하기 위해 많은 병렬 공유 채널을 효율적으로 사용한다. 이 시스템은 예컨대 월드 와이드 웹(WWW) 브라우징을 지원하는데 사용될 것이다.

각 TTI에 어떤 채널로 어떤 UE를 서비스해야 하는지 판단하기 위해, 패킷 스케줄링 기술이 사용된다. 통상적으로, 스케줄링 기술의 2가지 기본 형태가 HSDPA에서 사용을 위해 고려되었다. 라운드-로빈(RR: Round-Robin) 스케줄링 기술 및 최대 캐리어/간섭파 비율(MAX C/I) 기술이 그것이다.

우선, 기본 라운드-로빈 기술은 전송을 위해 송신기(기지국)에서 현재 대기 중인 데이터를 갖는 UE들의 목록을 수집한다. 각 TTI 동안 상기 목록의 최후의 UE는 다음 TTI 동안 최고의 우선순위를 가질 것이다. 따라서, UE는 라운드 로빈 방식으로 서비스된다. 가장 간단한 라운드-로빈 스케줄링 기술에서는, 최고의 우선순위를 갖는 UE는 모든 채널을 취하는 것으로 간주된다. 그러나, 패킷-가중(packet-weighted) 라운드-로빈 기술도 알려져 있다. 이것은 서로 다른 UE에 대한 상대적인 데이터 양에 기초하여 각 TTI에 하나의 사용자 그룹에 사용가능한 채널들을 할당한다. 이 패킷-가중 기술에서는, 전송 대기중인 더 많은 데이터를 갖는 UE에 더 많은 채널이 할당된다.

라운드-로빈 스케줄링 기술들은 무선 자원 할당 측면에서 경쟁하는 UE 사이의 공평성을 강조한다. 그러나, 이 기술들은 데이터의 총 처리량(throughput)이 비교적 불충분한 경향이 있다.

최대 C/I 스케줄링 기술은, 대기중인 데이터를 갖는 UE의 목록이 각 UE에 의해 보고되는 캐리어/간섭파 비율(C/I)에 기초하여 각 TTI에 분류된다는 점을 제외하고, 라운드-로빈 스케줄링 기술과 유사하다. C/I는 채널 품질의 척도이다. C/I에 기초하여 UE 목록을 소팅(sorting)함으로써, 선택될 더 높은 기회를 더 양호한 채널 품질을 갖는 UE에 부여한다. 이 기술의 가장 간단한 버전에서는, 모든 채널이 가장 높은 C/I를 갖는 대기중인 데이터를 갖는 UE에 할당된다. 패킷-가중의 변형도 가능한데, 여기에서는, 가장 높은 C/I를 갖는 단일 UE를 선택하는 대신에 가장 높은 C/I값을 갖는 UE 그룹이 선택되고, 사용가능한 채널들은 UE들이 전송을 위해 대기중인 데이터의 상대적인 양에 기초하여 UE 그룹 사이에서 분할된다.

최대 C/I 스케줄링 기술들은 데이터의 총 처리량을 최대화하는 경향이 있지만, 이것은 공평성의 희생이다. 예컨대, UE들이 기지국과 멀리 떨어져 있거나, 또는 근처에 많은 다른 간섭 UE들이 존재하기 때문에 양호하지 않은 C/I 값을 보고하는 UE들은 거의 선택되지 않을 것이다. 따라서, 이러한 UE들은 패킷 수신시 수용불가능한 긴 지연시간을 갖게 된다는 단점이 있다.

또 다른 스케줄링 기술은 "A proposal of all-IP mobile wireless network architecture(3) - QoS packet scheduler for base stations"(마사히로 오노 외, NEC사, IEICE의 기술 리포트, MoMuC2002-3(2002-05), 13~18페이지)에 개시되어 있다. 이 패킷 스케줄링 기술은 서로 다른 UE들의 서비스 품질(QoS) 요구사항을 만족시키고, 무선 링크 품질 및 요구되는 QoS 수준에 따라 타임슬롯을 적응적으로(adaptively) 할당함에 의해 시스템 용량을 최대화하는 것을 목적으로 한다. 이 기술은 최대 C/I 스케줄러, 비율적 공평성(PF: Proportional Fairness), 가중 라운드 로빈(WRR) 스케줄러 및 우선순위 라운드 로빈(RRR) 스케줄러를 포함한 서로 다른 개별 스케줄러 계층을 사용한다. 스케줄링되는 패킷들은 서로 다른 UE의 서로 다른 QoS 요구사항에 따라 분류기에 의해 미리 분류된다. 그 후, 서로 다른 클래스들에 속하는 패킷들은 그 계층의 제1 스케줄러 레벨에서 서로 다른 스케줄러들에 제공된다. 제2 및 제3 스케줄러 레벨에서 후속 스케줄링이 수행된다. 이 방식에서, 서로 다른 서비스 클래스의 서로 다른 요구사항을 채우기 위해 복수의 개별 스케줄러들이 사용될 수 있다. 그러나, 고정된 방식 또는 느리게 변화하는 동적 방식의 스케줄링 프로세스의 분할은 빠르게 변화하는 라디오 채널의 역동성으로 인해 어렵고 비효율적인 것으로 드러났다. 그 결과, 어떤 파티션(서비스 클래스)에 할당된 스케줄러는 요구되는 QoS 수준을 제공하기 위해 높은 압박을 받지만, 또 다른 파티션(서비스 클래스)에 할당된 또 다른 스케줄러는 충분히 이용되지 않고 여분의 용량을 갖게 된다. 또한, 서비스의 범위 및 공유 대역폭의 크기는 다양한 요구사항을 증가시키기 때문에, 그 분할된 스케줄러들의 효율성 및 성능은 상당히 저하되는 것으로 드러났다. 실제적으로 그 분할된 스케줄러에서 손실된 효율성의 일부를 회복하려는 시도는 계산의 복잡성 및 부대 비용의 증가를 가져온다.

영국 공개 특허 제 GB-A-2390775에서, 본 발명자는 유전적 알고리즘(genetic algorithm)을 사용하는 패킷 스케줄링 기술을 제안했다. 이 기술에서는, 각 TTI 동안 복수의 후보 스케줄링 솔루션들이 생성된다. 각 후보 솔루션은 유전적 알고리즘에서의 개체에 대응하고, 관련된 TTI에서 어떤 수신기에 어떤 채널을 할당할 것인지를 특정한다. 그 후, 각 후보 스케줄링 솔루션의 적응도를 판단한다. 적응도는 관련된 스케줄링 솔루션 성능의 다양하고 상이한 기준, 예컨대 처리양, 지연시간 및 공평성을 고려한다. 개체 성능의 기준은 각 후보 솔루션에 대한 적응도 판단시 가중될 수 있다. 현재 세대의 개체들은 대응하는 후보 솔루션들의 적응도 값에 기초하여 부모로 선택된다. 적응성이 더욱 높은 솔루션들은 부모로 선택되는 기회를 더 많이 갖는다. 자식들(다음 세대의 후보 솔루션)은 선택된 부모들에 의해 교차 및 돌연변이와 같은 유전적 조작에 따라 생성된다. 이 방식에서 일련의 반복(세대)으로, 이 유전적 알고리즘은, 고려중인 TTI 동안 단일의 최적 솔루션을 선택하는 시점까지, 후보 스케줄링 솔루션들을 정제(refine)한다.

이 유전적 알고리즘은 라운드 로빈 및 최대 C/I 스케줄링과 같은 종래 기술보다 더 나은 스케줄링 성능을 달성하는 잠재력을 제공하지만, 특히 개체들의 모집단이 큰 경우에 이 유전적 알고리즘은 상당한 계산 자원을 필요로 한다.

따라서, 유전적 알고리즘에 기초한 패킷 스케줄링 기술과 같이 큰 계산 자원을 필요로 하지 않고, 분할된 스케줄러들의 단점을 피하는 패킷 스케줄링 기술을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 태양은, 하나 이상의 채널을 통해 송신기로부터 복수의 수신기에 전송하는 데이터 패킷들을 스케줄링하기 위한 패킷 스케줄링 방법으로서, 스케줄링 성능의 서로 다른 2개 이상의 속성(aspect)에 가중치를 할당하는 단계; 상기 할당된 가중치들에 따라, 상기 서로 다른 2개 이상의 속성에서 상기 스케줄링 성능의 결합 측정치(combined measure)를 생성하는 단계; 및 서로 다른 수신기들에 대한 상기 결합 측정치 각각을 사용하여, 패킷들이 송신될 수신기(들)를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법을 제공한다.

이 방법은, 수신자들을 서비스 타입에 따라 서로 다른 스케줄링 클래스로 분류할 필요 없이, 단일 그룹으로 모든 수신자에 대하여 데이터 스케줄링을 수행하는 것이 가능하다. 또한, 이 방법은 유전적 알고리즘에 기초한 스케줄러의 계산적 복잡성이 없이 서로 다른 다양한 성능 속성을 고려하는 스케줄링이 가능하다.

가중치들은 송신기의 조작자에 의해 조정되거나, 또는 스케줄링 성능에 기초하여 자동으로 조정될 수 있다. 이것은 스케줄링 성능을 서로 다른 트래픽의 혼합 또는 채널 상태에 맞출 수 있다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예는, 서로 다른 2개 이상의 개별 측정치들-각 측정치들은 상기 서로 다른 속성들 중 하나 이상에서의 스케줄링 성능의 측정치임-을 생성하는 단계; 및 상기 할당된 가중치들에 따라 상기 개별 측정치들을 결합하여 상기 결합 측정치를 생성하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 하나 이상의 상기 개별 측정치는 상기 개별 측정치들 중 또 다른 하나에 영향을 주는 하나 이상의 상기 속성에 독립적이다. 이것은 측정치들이 서로 독립적이게 하여, 가중치들을 제어함으로써 수행되는 스케줄링 성능의 정확한 제어를 가능케한다.

하나 이상의 개별 측정치는 상기 수신기에 개별적으로 할당된 우선순위, 또는 상기 수신기에 제공되는 서비스 타입(예컨대, WWW 브라우징, 비디오)에 할당된 우선순위에 의해 영향을 받는다.

하나 이상의 상기 개별 측정치는 자신과 상기 개별 측정치들 중 또 다른 하나 사이의 불일치를 줄이도록 조정되는 것이 바람직하다. 측정치들은 그것들 모두가 동일한 범위(즉, 0 ~ 1)에 있어, 등가의 가중치들은 서로 다른 측정치에 균등한 영향을 미친다.

상기 개별 측정치들은 정규화되는데(normalized), 예컨대 하나의 수신기에 대한 값은 모든 수신기에 대한 값들의 합과 관련하여 정규화된다.

바람직한 실시예에서, 상기 조합 측정값은 관련된 수신기에 대한 상기 개별 측정치들을 곱(product)하여 생성된다.

HSDPA 시스템에서와 같이, 데이터를 수신기에 송신하는데 사용가능한 복수의 채널들이 존재할 수 있다. 이러한 경우에, 본 방법은 상기 개별 수신기 각각에 대한 제1 및 제2 결합 측정치를 각각 생성하는 단계; 수신기의 상기 제1 결합 측정치들 각각에 기초하여 상기 수신기들의 랭킹을 매기고, 랭킹 순서로 상기 수신기들의 목록을 작성하는 단계; 및 수신기들 각각의 제2 결합 측정치들에 기초하여 상기 목록 내의 상기 수신기들에 채널을 할당하고, 상기 목록 내의 최고 랭킹의 수신기로부터 시작하는 단계를 더 포함한다.

이 실시예에서 패킷이 송신될 수신기들에 관한 결정은 제1 및 제2 결합 측정치들 모두에 의해 영향을 받고, 이것은 스케줄링 결정에 더 큰 융통성을 가져온다. 상기 제1 및 제2 결합 측정치들 각각을 생성하기 위해 하나 이상의 상기 속성에 서로 다른 가중치들 각각을 할당하는 것이 가능하다.

바람직한 것으로 생각되는 스케줄링 성능의 많은 다른 속성들이 존재한다. 이것들은, 허용가능한 지연시간 임계치 이내에 상기 수신기로의 데이터 전송의 성공 또는 실패; 상기 송신기와 상기 수신기 사이의 채널 품질; 상기 수신기에 성공적으로 전송가능하다고 추정되는 데이터량; 상기 수신기로의 전송을 위해 상기 송신기에서 대기중인 데이터량; 상기 수신기로의 데이터 전송시의 지연시간; 서로 다른 수신기들 사이의 공평성(fairness)을 포함한다. 이 속성들은 연산적(operational)일 필요는 없다. 예컨대, 조작자가 서비스를 수신자에게 제공하는데 있어서의 이익과 같이 순전히 상업적 속성도 고려될 수 있다.

이 방법은 일련의 스케줄링 순간 동안, 예컨대 TTI들 동안에 반복적으로 수행되는 것이 바람직하다. 일 실시예에서, 상기 각 스케줄링 순간 동안에, 상기 수신기들에 대하여 새로운 결합 측정치들이 생성되고, 패킷들이 송신될 수신기(들)에 관한 새로운 결정이 이루어진다.

전송은 무선 전송일 수 있고, 송신기는 무선 통신 시스템의 기지국의 일부분일 수 있으며, 각 수신기는 그 시스템의 사용자 장치의 일부분일 수 있다.

본 발명의 제2 태양은, 하나 이상의 채널을 통해 송신기로부터 복수의 수신기에 전송하는 데이터 패킷들을 스케줄링하기 위한 패킷 스케줄링 장치로서, 상기 패킷 스케줄링 장치의 스케줄링 성능의 서로 다른 2개 이상의 속성(aspect)에 가중치를 할당하기 위한 수단; 상기 할당된 가중치들에 따라, 상기 서로 다른 2개 이상의 속성에서 상기 장치 성능의 결합 측정치를 생성하기 위한 수단; 및 서로 다른 수신기들에 대한 상기 결합 측정치 각각을 사용하여, 패킷들이 송신될 수신기(들)를 결정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 장치를 제공한다.

본 발명의 제3 태양은, 본 발명의 제2 태양에 따른 패킷 스케줄링 장치; 및 상기 패킷 스케줄링 장치에 동작적으로 접속되고, 상기 패킷 스케줄링 장치에 의해 결정된 수신기(들)에 패킷들을 송신하도록 동작가능한 송신 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기를 제공한다.

도 1은 HSDPA를 사용하는 무선 통신 시스템의 일부분을 도시한다.

도 2는 도 1 시스템에서 HSDPA 동작 기술의 예를 도시한다.

도 3은 본 발명을 구현하는 패킷 스케줄링 장치의 블록도를 도시한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예의 동작을 설명하는 흐름도이다.

도 5는 도 4의 실시예에서 수행되는 채널 할당 프로세스의 예를 나타내는 도면이다.

도 6은 HSDPA 시스템에서의 혼합 서비스(mixed-service) 트래픽 시나리오를 설명하는데 사용하는 개략도이다.

도 7은 HSDPA 시스템에서의 셀룰러 환경을 설명하는데 사용하는 개략도이다.

도 8은 HSDPA 시스템에서 패킷 전송 활동의 제1 시뮬레이션 예를 설명하는 도면이다.

도 9는 HSDPA 시스템에서 서로 다른 UE들에 대하여 일련의 TTI 상에서 다운링크 채널의 캐리어 대 간섭파 비율의 변동예를 설명하는 그래프이다.

도 10은 제1 시뮬레이션 예에서 본 발명의 실시예 및 종래 스케줄러에 대한 전체 데이터 처리량 대 지연시간의 누적 밀도 함수 특성을 설명하는 그래프이다.

도 11은 제1 시뮬레이션 예에서 본 발명의 실시예 및 종래 스케줄러에 대한 WWW 브라우징 데이터의 평균 처리량 대 지연시간의 누적 밀도 함수 특성을 설명하는 그래프이다.

도 12는 제1 시뮬레이션 예에서 본 발명의 실시예 및 종래 스케줄러에 대한 비디오 데이터의 평균 처리량 대 지연시간의 누적 밀도 함수 특성을 설명하는 그래프이다.

도 13은 제1 시뮬레이션 예에서 본 발명의 실시예 및 종래 스케줄러에 대하여 서로 다른 UE들에 대한 시간적인 데이터 처리량의 분산을 설명하는 그래프이다.

도 14는 제1 시뮬레이션 예에서 본 발명의 실시예에 대한 개별 UE들의 패킷 전송 활동을 설명하는 막대 그래프이다.

도 15는 종래 스케줄러에 대한 도 14에 대응하는 막대 그래프이다.

도 16은 HSDPA 시스템에서의 패킷 전송 활동의 제2 시뮬레이션 예를 설명하는 도면이다.

도 17은 제2 시뮬레이션 예에서 본 발명의 실시예 및 종래 스케줄러에 대한 시간적 WWW 브라우징의 서비스 품질을 설명하는 그래프이다.

도 18은 제2 시뮬레이션 예에서 본 발명의 실시예 및 종래 스케줄러에 대한 시간적 비디오 데이터의 서비스 품질을 설명하는 그래프이다.

도 19는 제2 시뮬레이션 예에서 본 발명의 실시예 및 종래 스케줄러에 대한 시간에 따른 WWW 브라우징 및 비디오 데이터의 전체 서비스 품질 수준을 설명하는 그래프이다.

도 20은 제2 시뮬레이션 예에서 본 발명의 실시예 및 종래 스케줄러에 대한 시간에 따른 총 처리량을 설명하는 그래프이다.

도 21은 제2 시뮬레이션 예에서 본 발명의 실시예 및 종래 스케줄러에 대한 각 전송 시간 구간의 평균 처리량을 설명하는 그래프이다.

도 22는 제2 시뮬레이션 예에서 본 발명의 실시예 및 종래 스케줄러에 대하여 서로 다른 UE들에 대한 데이터 처리량의 분산을 시간적으로 설명하는 그래프이다.

도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패킷 스케줄링 장치의 블록도를 나타낸다.

도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패킷 스케줄링 장치의 블록도를 나타낸다.

도 25는 UE의 개수에 따른 본 발명의 실시예의 계산적 복잡도의 변화를 설명하는 그래프이다.

도 3은 본 발명을 구현하는 패킷 스케줄링 장치(10)의 블록도를 나타낸다. 장치(10)는 송신기로부터 적어도 1개의 채널을 통해 복수의 수신기에 데이터를 전송하기 위해 데이터 패킷을 스케줄링하는데 사용된다. 연속하는 각 스케줄링 순간(예컨대, 각 TTI) 동안에 스케줄링이 결정된다. 예컨대, 송신기는 무선 통신 시스템의 기지국(노드 B)이다. 이러한 경우에 복수의 수신기는 기지국에 의해 서비스되는 서로 다른 UE들이다.

장치(10)는 복수의 개별 측정치 생성 유닛(12₁~12_K)을 포함한다. 각 측정치 생성 유닛(12)은 각 수신기(UE)와 관련된 데이터를 수신한다. 예컨대, 그 데이터는 캐리어 대 간섭파 비율(C/I) 보고 및 소스 큐-서로 다른 각 수신기로 향하는 데이터가 전송 이전에 송신기의 소스 큐에서 버퍼링됨-가 채워진 정도(fill level)에 관련된 정보를 포함한다.

수신된 데이터에 기초하여, 각 측정치 생성 유닛(12)은 각 수신기에 대한 패킷 스케줄링 장치(10)의 성능의 일 속성의 개별 측정치를 생성한다. 예컨대, 후에 상세히 설명하는 바와 같이, 제1 측정치 생성 유닛(12₁)에 의해 생성된 제1 측정치는, 관련된 수신기에 대해 허용가능한 지연 임계치 내로 수신기에게 도달하지 못하는 패킷 비율의 측정치이다. 제2 측정치 생성 유닛(12₂)에 의해 생성된 제2 측정치는 각 수신기에 관한 패킷 스케줄링 장치(10)의 성능의 다른 속성과 관계가 있다. 예컨대, 제2 측정치는 그 수신기로부터 수신된 C/I 보고이다.

장치(10)는 결합 측정치 생성 유닛(14)을 더 포함하는데, 이것은 각 수신기에 대하여 측정치 생성 유닛(12₁~12_K)에 의해 생성된 제1 내지 제K 측정치를 수신한다. 또한, 결합 측정치 생성 유닛(14)은 하나 이상의 가중치 세트를 수신한다. 결합 측정치 생성 유닛(14)은 하나의 가중치 세트에 의해 결정된 가중 방식으로 각 수신기에 대한 제1 내지 제K 측정치를 결합하고, 각 수신기에 대한 스케줄링 성능의 하나 이상의 결합 측정치를 출력한다. 따라서, 각 결합 측정치는 유닛(14)에 공급되는 가중치들에 의해 결정되는 상이한 속성들에 첨부되는 가중처리를 이용하여, 적어도 2개의 상이한 성능 속성에서의 스케줄링 성능을 측정치한다.

장치(10)는 결정 유닛(16)을 포함하는데, 이것은 결합 측정치 생성 유닛(14)에 의해 생성된 각 결합 성능 측정치를 수신하고, 결합 성능 측정치(들)에 기초하여, 고려중인 스케줄링 순간에 패킷들이 송신될 수신기(들)를 결정한다.

장치(10)는 전송 유닛(16)에 동작적으로 접속되어, 결정 유닛이 스케줄링을 결정한 경우에 패킷이 선택된 수신기(들)에 송신되도록 한다.

패킷을 송신기로부터 수신기에 송신하는데 사용가능한 채널이 복수개 존재하 는 통상적인 경우에, 결정 유닛(16)은 고려중인 스케줄링 순간에 선택된 수신기(들)를 사용가능한 채널들에 할당하는 방법을 결정해야 한다.

도 4는 도 3 장치에서의 결합 측정치 생성 유닛(14) 및 결정 유닛(16)의 동작예를 설명하는 흐름도이다. 도 4에 도시된 일련의 단계들은 고려중인 모든 스케줄링 순간(예컨대 TTI) 동안에 수행된다.

첫번째 단계 S1에서, 관련된 UE에 대한 제1 내지 제K 측정치의 제1 가중 결합에 기초하여 각 UE에 대한 제1 결합 측정치(순위 측정치)를 계산한다. 제1 내지 제K 측정치는 제1 결합 측정치를 생성하는 경우에 제1 가중치 세트를 사용하여 가중된다.

단계 S2에서, 결정 유닛(16)은 결합 측정치 생성 유닛(14)에 의해 생성된 UE들의 제1 결합 측정치 각각에 기초하여 그 UE들의 랭킹(ranking)을 매긴다. 결정 유닛은 랭킹에 의해 UE들의 목록을 생성하는데, 여기서 최우선 순위의 UE는 목록의 최상위에 위치한다. 이 목록은 관련된 UE로의 전송을 위해 송신기의 소스 큐에 대기중인 데이터를 갖는 UE들만을 포함한다.

단계 S3에서, 결합 측정치 생성 유닛(14)은 관련된 UE에 대한 제1 내지 제K 측정치의 제2 가중 조합에 기초하여 각 UE에 대한 제2 결합 측정치(채널 할당 측정치)를 계산한다. 제1 내지 제K 측정치는 제2 결합 측정치를 생성하는 경우에 제2 가중치(채널 할당 가중치) 세트를 사용하여 가중된다. 채널 할당 가중치는 순위 가중치와 동일하거나 상이할 수 있다.

단계 S4에서, 결정 유닛(14)은 단계 S2에서 생성된 UE 목록을 참조한다. 목록의 최상부로부터 시작하여, 결정 유닛(16)은 그것들 각각의 제2 결합 측정치에 기초하여 목록에 있는 UE들에 채널을 할당한다. 단계 S4에서의 프로세싱은 할당을 위한 어떤 채널도 남지 않을 때까지 계속된다. 단계 S4에서 수행되는 프로세싱의 더 상세한 예는 도 5를 참조하여 후술한다.

이것은 현재의 스케줄링 순간 동안 프로세싱을 완료한다. 그 후 다음 스케줄링 순간 동안 프로세싱이 반복된다.

다음으로, HSDPA 시스템에서의 사용에 적합한 본 발명의 실시예가 상세히 기술될 것이다. 이 실시예는 서비스 품질(QoS), 채널 품질, 전송가능한 데이터 패킷, 송신기에서 대기중인 데이터 및 지연시간 프로파일과 같은 측정치에 의해 HSDPA 시스템 성능을 최적화하는 것을 추구한다.

이 실시예에서, 스케줄링 성능의 제1 개별 측정치는 QoS 측정치이다. 이 측정치를 생성하기 위해, 허용가능한 지연시간 임계치(Tolerance_Delay)가 HSDPA 시스템에서 사용가능한 각 서비스 종류에 대하여 정의된다. 예컨대, 실시간 비디오 서비스에서 허용가능한 지연시간 임계치는 100㎳로 추정된다. 월드 와이드 웹(WWW) 브라우징 세션에서, 허용가능한 지연시간 임계치는 1.5s로 추정된다. 일반적으로, HSDPA 시스템은 정의된 허용가능한 지연시간 임계치 내에서 송신기(노드-B)로부터 각 UE로 가능한 한 가장 많은 수의 데이터 패킷을 전송하는 것을 추구한다.

현재의 TTI 동안 패킷이 전송되고 있는 UE의 총 개수를 N 이라고 하자.

은 성공적으로(에러 없이) n번째 UE로 전송된 옥텟들의 개수이다. 이 에러 없이 전송된 옥텟들은 QoS를 충족하는 옥텟 및 QoS에 불충분한 옥텟으로 분할 될 수 있다. QoS에 불충분한 옥텟들은 허용가능한 지연시간 임계치를 넘어 전송된 옥텟들이다. 따라서, 각 UE에 대하여, QoS를 충족하는 수신된 옥텟들은 다음과 같이 정의될 수 있다.

<수학식 1>

여기서,

는 QoS를 충족하는 옥텟들의 개수이고,

는 n번째 UE에 수신된 QoS에 불충분한 옥텟들의 개수이다.

덧붙여 말하면, 노드-B는 수신된 이후에 UE에 의해 그 노드-B로 재송신된 응답 메시지(ACK)에 기초하여 노드-B가 각 UE에 송신하는 패킷의 전송 지연시간을 알 수 있다. 또한, 이 응답 메시지와 관련된 정보는 예컨대 공동 출원중인 본 출원인의 영국 특허 출원 번호 제0216245.1에서도 제공된다.

각 UE에 대하여, QoS 요구사항을 충족하는 처리량의 비율은 다음과 같이 정의된다.

<수학식 2>

여기서,

은 노드-B의 n번째 UE에 대한 소스 큐에 최초에 전송된 옥텟들의 개수이다.

어떤 패킷도 n번째 UE에 대한 노드 B에 수신되지 않은 경우에는, 그 UE에 대 하여

으로 추정된다.

그 후에 이 값은 다음과 같이 비선형적으로 변형된다.

<수학식 3>

그 후에 각 UE에 대한 QoS 측정치는 다음과 같이 정의된다.

<수학식 4>

이 정규화는 그 QoS 측정치를 0과 1사이의 범위에 매핑하기 위해 최후 측정치에 적용된다.

본 실시예에서 제2 개별 성능 측정치는 UE로부터 수신된 C/I 값의 보고에 기초한다. 각 UE에 대한 C/I 값을 0과 1사이의 범위에 매핑하기 위해, 보고된 각 C/I 값을 보고된 C/I 값의 총합과 관련하여 스케일링한다.

<수학식 5>

여기서 C/I_n은 n번째 UE에 대하여 보고된 C/I 값이다.

본 실시예에서 제3 개별 성능 측정치는 각 UE에 대하여 효율적으로 전송가능한 것으로 추정되는 옥텟들(

)의 개수와 관련이 있다. 이 경우에, HSDPA 시스템은 적응성 변조 및 코딩(AMC) 기술을 사용하여 송신기(노드-B)가 서로 다른 채널 조건하에서 서로 다른 변조 및/또는 코딩 방식을 선택할 수 있게 한다. AMC 기술에서, 각 UE는 UE가 기지국으로부터 경험한 다운링크 채널 품질의 측정치를 생성하고, 이 측정치를 노드-B에 보고한다. 예컨대, 이 측정치는 다운링크 채널에 대한 C/I 값이다. 그 후, 노드-B는 각 UE에 대하여 보고된 채널 측정치뿐만 아니라, 시스템 제한과 관련된 정보 및 사용가능한 변조 및 코딩 방식(MCS) 레벨를 사용하여, 특정 UE에 가장 효율적인 MCS 레벨을 식별한다. 따라서, 더 양호한 채널을 갖거나 또는 노드-B에 가까이 위치하는 UE들은 더 높은 MCS 레벨을 사용할 수 있어서, 더 높은 전송 레이트를 얻을 수 있다. 이 선택은 예컨대, 다음 MCS 레벨로 이동하기 위해 C/I 값의 임계치(예컨대, -8㏈, -2㏈, +4㏈)를 부여함으로써 수행될 수 있다. 사실상, 그 결과는 각 UE의 채널 품질에 기초한 전송 레이트의 분류이다.

본 실시예에서, 각 UE가 모든 TTI에서 C/I 값을 보고하고, 노드-B는 모든 TTI에서 사용가능한 각 채널에 대한 새로운 MCS 레벨을 설정할 수 있다고 가정한다.

각 UE에 대하여 효율적으로 전송 가능한 옥텟들의 개수에 영향을 주는 또 다른 인자는 잘못 수신된 패킷들이 처리되는 방식이다. 본 실시예에서는, 소위 말하는 체이스 컴바이닝(chase combining) 프로세스가 잘못 수신된 패킷들(불량 패킷들)에 적용됨을 가정한다. 체이스 컴바이닝 프로세스에서, 불량 패킷은 노드-B에 의해 재송신되고, 후속하여 UE는 모든 수신된 패킷과 동일한 복사본을 소프트 조합(combining)한다(예컨대, 최대 비율 조합을 사용함). 그러면, 유효 캐리어 대 간 섭파 비율(C/I)은 조합되는 2개의 패킷들 각각의 C/I의 합이 된다. 따라서, 체이스 컴바이닝 프로세스는 송신 패킷의 C/I를 개선한다.

또한, 모든 재전송은 제1 전송보다 더 높은 우선순위를 갖는다고 가정한다. 이것은 모든 재전송 패킷들은 새로운 패킷들의 제1 전송 이전에 송신되는 기회가 주어짐을 의미한다.

UE에 대하여 효율적으로 전송가능한 옥텟들의 개수를 추정하기 위해서 우선, UE_n에 대한 가장 효율적인 MCS 레벨이 결정된다. 다음으로, UE_n가 전송 모드(새 패킷을 처음으로 수신하려고 대기)인지 또는 재전송 모드(UE에 의해 이전에 잘못 수신된 패킷을 노드-B가 재전송하는 것을 대기)인지를 결정한다.

UE가 재전송 모드이면, 전송에 사용가능한 옥텟의 개수(

)는 다음에 기초하여 결정된다.

<수학식 6>

여기서,

은 n번째 UE에 대해 선택된 MCS 레벨이 전송할 수 있는 옥텟들의 최대 개수이고,

는 재전송에 사용가능한 옥텟들의 개수이다(즉, 노드-B에서 UE로 재전송되기를 대기중인 옥텟들의 개수).

UE가 전송 모드이면, 전송에 사용가능한 옥텟들의 개수는 다음에 기초하여 결정된다.

<수학식 7>

여기서,

은 n번째 UE로의 전송을 위한 노드-B 큐의 옥텟들의 개수를 나타낸다.

UE들 중 어느 하나에 의해 전송에 사용가능한 옥텟들의 최대 개수는 다음에 기초하여 결정된다.

<수학식 8>

여기서,

는 전송에 사용가능한 최대 옥텟 개수를 갖는 UE("최적의 UE")의 개수를 나타내고,

는 최적 UE로의 전송에 사용가능한 옥텟들의 최대 개수이다.

최적 UE에 실제로 전송가능한 것으로 추정되는 옥텟들은 다음에 기초하여 결정된다.

<수학식 9>

여기서,

는

번째 UE에 대하여 추정되는 프레임 에러율이다.

n번째 UE에 대하여 전송가능한 옥텟들의 효율적인 개수가 이 최대값과 관련하여 정규화되어, 제3 개별 측정치는 다음과 같게 된다.

<수학식 10>

제3 실시예에서 성능의 제4 개별 측정치는 얼마나 많은 데이터가 노드-B에서 각 UE로의 전송을 기다리는지의 측정치이다. 이것은 각 UE로의 데이터 처리량과 역의 관계이다.

n번째 UE에서 처리량은 다음과 같이 정의된다.

<수학식 11>

그리고, 전송 대기중인 데이터의 비율(

)은 다음과 같이 정의된다.

<수학식 12>

이 실시예에서 성능의 제5 개별 측정치는 각 UE가 경험하고 있는 지연시간과 관계가 있다. 먼저, 노드-B에서 UE로의 전송을 기다리고 있는 가장 오래된 미전송 옥텟이 고려되고, 옥텟의 지연시간이 결정된다.

<수학식 13>

여기서,

는 현재 시간을 나타내고,

는 가장 오랫동안 전송되지 못한 옥텟이 n번째 UE에 대한 노드-B 소스 큐에 도착한 시간을 나타낸다.

다음에, 제1 측정치와 관련하여 상술한 바와 같이 서로 다른 서비스를 위해 구성된 동일한 허용 지연시간 임계치를 사용하여, UE에 의해 경험된 최악의 지연시간과 그 UE의 최악의 지연시간 임계치간의 거리가 계산된다.

<수학식 14>

여기서,

는 n번째 UE에 대한 임계치로부터의 거리이다.

그 후, 모든 UE들의 지연시간 거리가 양의 값으로 매핑된다. 양수 매핑을 수행하기 위해 먼저, 최소 거리가 다음과 같이 계산된다.

<수학식 15>

그 후, 조정된 지연시간이 다음과 같이 정의된다.

<수학식 16>

그 후, 비선형 매핑이 적용된다. 그 결과는 다음과 같다.

<수학식 17>

여기서,

는 n번째 UE에 대하여 매핑된 지연값이고,

은 n번째 UE에 제공될 서비스의 우선순위를 특정하는 파라미터이다. 예컨대, 서비스는 WWW 브라우징 또는 실시간 비디오이다.

이 클수록, 서비스의 우선순위도 높아진다.

지연시간에 관한 최종 측정치는 다음과 같이 결정된다.

<수학식 18>

이것은

이 0과 1 사이의 값에 매핑되는 것을 보장한다.

본 실시예에서, 각 UE에 대한 제1 결합 측정치는 다음과 같이 개별 성능 측정치의 가중곱(weighted product)을 형성함으로써 계산된다.

<수학식 19>

여기서,

는 순위 가중치이고,

는 수학식 1~18에 정의된 개별 성능 측정치 중 하나이며, K는 관련된 측정치의 개수이다.

그 후, UE 각각의 제1 결합 측정치에 기초하여, UE들의 순위가 매겨진다. 그리고, UE들의 목록이 수집되는데, 그 목록의 최상부에는 가장 높은 순위의 UE가 위치하고, 그 목록의 최하부에는 가장 낮은 순위의 UE가 위치한다. 노드-B에 대기중인 데이터를 갖는 UE들만이 이 목록에 포함된다.

본 실시예에서 각 UE에 대한 제2 결합 측정치는 다음과 같이 계산된다.

<수학식 20>

여기서,

은 채널 할당 가중치이고,

는 수학식 1~18에 정의된 개별 성능 측정치 중 어느 하나이며, K는 관련된 측정치의 개수이다.

채널 할당 프로세스는 순서화된 UE의 목록의 최상부로부터 시작되고, 수학식 20으로 도출된 채널 할당 측정치의 비례값에 따라 채널을 할당한다.

이 프로세스는 도 5에서 개략적으로 설명된다.

UE의 목록은 총 5개의 UE, 즉 그 목록의 최상부에 있는 UE(30) 및 후속하는 UE들(2, 9, 11, 17)를 포함한다고 가정한다. 또한, 이 UE들에 대하여 수학식 20으로 도출된 채널 할당 측정치는 각각 1.5, 4.3, 1.2, 2.0 및 3.2이다.

제1 단계에서, 채널을 할당할 모든 UE(즉, 이 경우에서는 모든 UE들)의 채널 할당 측정치의 합이 계산되어 12.2가 된다. 할당하는 가장 높은 순위의 UE는 UE(30)이다. 그 후, 1.5인 채널 할당 측정치는 모든 채널 할당 측정치의 합과 관련하여 정규화되어, 0.12가 된다. 본 실시예에서는 사용가능한 채널이 총 10개가 존재한다고 가정한다. 따라서, UE(30)에 대한 정규화된 채널 할당 측정치에 10을 곱하면, 1.23이 된다. 이것을 소수점 이하 버림 함수(floor function)를 사용하여 소수점을 버리면, UE(30)에 하나의 채널이 할당된다는 최종 결과를 도출한다. 이것은 후속 단계에서 할당을 위해 9개 채널을 남긴다. 사실상, 최종 결과가 1보다 작으면, 본 실시예에서는 1로 설정되어 최소 채널 할당이 1개의 채널이 된다.

다음 단계에서, 할당될 남아있는 UE들(UE2, UE9, UE11, UE17)의 채널 할당 측정치의 합이 다시 계산되어 10.7을 얻는다. 남아 있는 최우선 순위 UE(UE2)의 채널 할당 측정치(4.3)가 새로운 합계와 관련하여 정규화되어, 0.40을 얻는다. 남아있는 채널의 개수, 즉 9를 이것에 곱하여, 3.62 채널이라는 결과가 도출되는데, 이것의 소수점 이하를 버려서 최종 할당에서 3개의 채널이 된다. 다음 단계에서는 6개의 채널이 남는다. 제3 단계에서 이 절차가 다시 수행되어, UE9에 1개의 채널이 할당되고, 5개의 채널이 남는 결과를 얻는다. 제4 단계에서, UE11에 1개의 채널이 할당되고, 이 단계에서는 4개의 채널이 남는다. 마지막으로 5단계에서, UE(17)에 4개의채널이 할당되고 프로세스는 종료된다.

본 발명의 실시예에서 다른 채널 할당 프로세스도 가능하다.

본 실시예에서의 특정 개별 성능 측정치를 이용하여, 상기 수학식 19를 변형하면 다음과 같다.

<수학식 21>

여기서,

은 가중 파라미터를 나타낸다.

유사하게, 상기 수학식 20은 다음과 같이 변형된다.

<수학식 22>

여기서,

은 가중 파라미터를 나타낸다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다양한 시뮬레이션 결과가 제공된다. 이 시뮬레이션 결과는 총 40개의 UE가 존재하는 시뮬레이션 트래픽 환경에 관한 것이다. 10개의 UE들(UE1~UE10)은 실시간 비디오를 수신하려고 시도하며, 남아 있는 30개의 UE들(UE11~UE40)은 WWW 브라우징 세션을 시도하는 것으로 하였다. 이 시나리오는 도 6에 개략적으로 설명된다. 도 6에 도시된 바와 같이, WWW 다운로드 패킷은 인터넷 및 HSDPA 시스템을 통하여 UE의 애플리케이션 수신기 버퍼로 전송된다. 실시간 비디오는 직접 HSDPA 시스템을 통해 UE의 애플리케이션 수신기 버퍼에 전송된다. 실시간 비디오 데이터는 실시간 프로토콜(RTP) 패킷들로 구성된다. 본 시뮬레이션에서, 비디오 데이터 스트림은 ITU H.263 코덱에 기초하여 모델링된다.

본 시뮬레이션의 셀룰러 환경은 도 7에 개략적으로 설명된다. 도 7에서, 인접한 기지국들(노드-B) 간의 간격은 6㎞이라고 가정한다. 각 셀에 대해 하나의 기지국이 존재한다. 각 셀은 3개의 섹터로 분할되고, 섹터 경계는 도 7에 도시된다. 도 7에 도시된 바와 같이, UE들은 셀에 균등하게 분배되어 있다고 가정한다.

또한, 셀룰러 환경과 관련하여 노드-B는 고정 전송 전력을 갖는다고 가정한다. 이것은 전력 제어를 사용하지 않는 완전 로딩된(fully-loaded) HSDPA 시스템에 대하여 현실적인 가정이다. 인접 셀 간섭은 인접 노드-B들로부터의 전송의 결과이다. 인접 셀의 간섭 레벨은 노드-B가 송신하는 고정 전력 레벨에 기초하여 결정된다. 또 다른 가정은 경로 손실이 존재하고, 이것은 신호 품질에 영향을 미친다는 것이다. 또한, 각 섹터당 본 발명을 구현하는 하나의 패킷 스케줄링 장치가 제공되어, 그 섹터 내의 모든 UE들에 대한 데이터를 처리한다.

레일리 페이딩(Rayleigh fading)의 영향을 모델링하기 위해, ETSI 6-경로의 레일리 차량(vehicular) A 채널 모델을 사용하였다. 각 UE의 속도는 3.6㎞/s로 가정한다. 표 1은 채널을 구성하는 6개의 상이한 경로들의 평균 전력 및 상대 지연시간을 설명한다.

<표 1>

경로	채널 A
경로	상대 지연시간(ns)	평균 전력(dB)
1	0	0.0
2	310	-1.0
3	710	-9.0
4	1090	-10.0
5	1730	-15.0
6	2510	-20.0

섀도잉(shadowing)은 로그-정규 분포를 갖는 것으로 추정된다. 추정되는 섀도잉 파라미터를 표 2에 나타내었다.

<표 2>

파라미터	값
로그-정규 섀도우 페이딩 표준 편차	8 dB
비상관 간격	20 m
사이트간의 상관	0.5
섹터간의 상관	1

도 8은 제1 시뮬레이션 예에서 서로 다른 UE들에 추정된 패킷 데이터가 도착하는 것을 나타낸다. 제1 실시예에서, 집합적 트래픽 부하의 총계는 일련의 5,000 TTI(10초 주기) 상에서 대략 일정한 것으로 가정한다. 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 각 비디오 사용자(UE1~UE10)에는 대부분 연속적으로 패킷 스트림이 도착된다. 각 비디오 사용자의 데이터 레이트는 예컨대 32 kbit/s이다. WWW 사용자(UE11~UE40)에 대하여, 패킷 도착은 불연속적이다. 그러나, 데이터가 도착하는 경우, 순간적인 데이터 레이트는 32k bit/s의 비디오 데이터 레이트보다 더 클 것이다. 따라서, WWW 사용자에 대해 제공되는 총 부하는 비디오 사용자의 부하와 비교하여 클 것이다. 다시 말해서, 비디오 사용자들은 좁은 파이프를 갖는 반면, WWW 사용자는 넓은 파이프를 갖는다.

각 UE에 의해 수행되는 채널 추정은 완벽하며, 피드백 시그널링은 에러가 없다고 생각된다. 따라서, 최소 리포팅 지연시간은 3TTI로 생각된다.

도 9는 일련의 5,000 TTI 동안에 40개의 UE들에 대한 시뮬레이션 C/I 시나리오를 나타낸다.

제1 실시예의 혼합 서비스 트래픽 시나리오의 사용을 위한 본 발명의 바람직한 실시예에서, 순위 가중치에 다음의 값들이 할당된다.

채널 할당 가중치에는 다음의 값들이 할당된다.

모든 UE에 대하여

로 가정한다. 따라서, 모든 UE들은 그것들이 사용중인 서비스에 관계없이 동일한 우선순위를 갖는다.

도 10 내지 도 22를 참조하는 다음의 설명에서, 상술한 가중치를 이용하여 본 발명을 구현하는 스케줄링 장치의 성능이 종래 FIFO의 가중된 최대 C/I 스케줄러의 성능과 비교될 것이다. 최대 C/I 스케줄러의 모든 기준은 FIFO의 가중된 최대 C/I 스케줄러를 의미한다.

도 10은 본 발명을 구현하는 스케줄러(실선) 및 C/I(점선) 스케줄러에 대한 전체 처리량(WWW 및 비디오) 대 지연시간을 비교하는 그래프이다. 곡선들은 모든 UE들의 처리량의 누적 밀도 함수(CDF)를 표시한다. 도 10으로부터, 본 발명에 따른 스케줄러는 최대 C/I 스케줄러보다 10% 향상된 전체 처리량을 전송하는데 성공하였음을 볼 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 스케줄러(실선) 및 C/I(점선) 스케줄러에 대한 WWW 처리량 대 지연시간을 비교하는 또 다른 그래프이다. 곡선들은 WWW 세션을 갖는 UE들(11~40)의 처리량의 누적 밀도 함수(CDF)를 의미한다. 본 발명에 따른 스케줄러는 최대 C/I 스케줄러보다 20% 향상된 평균 WWW 처리량을 전송하는 것을 알 수 있다.

도 12는 도 11에 대응하는 그래프로서, 본 발명에 따른 스케줄러(실선) 및 C/I(점선) 스케줄러에 대한 평균 비디오 처리량 대 지연시간을 비교하기 위한 그래프이다. 곡선들은 비디오 서비스를 수용하는 EU들(1~10)의 처리량 평균(mean) CDF를 나타낸다. 본 발명에 따른 스케줄러는 최대 C/I 스케줄러보다 18% 향상된 평균 비디오 처리량을 전송하는 것을 알 수 있다.

도 13에는 공평성과 관련된 성능이 비교된다. 도 13에서, 공평성은 서로 다른 UE들의 처리량의 분산에 기초하여 측정치된다. 처리량의 분산이 더 높아지면, 공평성은 더 낮아진다. 본 발명에 따른 스케줄러가 도 13에 도시된 거의 모든 시간 구간 상에서 최대 C/I 스케줄러보다 더 나은 공평성을 제공한다는 것을 명확히 볼 수 있다.

도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 스케줄러에서의 패킷 데이터 활동(도 14)을 최대 C/I 스케줄러에서의 패킷 데이터 활동(도 15)과 비교한다. 2개의 도면에서, 각 UE에 대하여 3개의 선이 도시된다. 가는 실선(가장 좌측선)은 총 전송 구간(5,000 TTI) 상에서 노드-B에 도달한 UE를 향하는 옥텟들의 총 개수를 나타낸다. 점선(중간선)은 관련된 UE에 대하여 송신 및 재송신된 옥텟들의 총 개수를 나타낸다. 마지막으로, 굵은 실선(가장 우측선)은 관련된 UE에 에러 없이 전송된 옥텟들의 총 개수를 나타낸다.

도 15로부터, 최대 C/I 스케줄러는 UE들 중 일부(예컨대, UE7 및 UE20)에 데이터의 일부를 완전히 전송하는데 실패하였다는 것을 알 수 있다. 반면에, 본 발명에 따른 스케줄러는 모든 UE들에 데이터를 전송하는데 성공하고, 비디오 사용자에 대한 서비스가 더욱 향상됨을 알 수 있다.

아래의 표 3은 정량적으로 제1 실시예에 대한 성능 비교를 제공한다. 비디오 서비스인 경우에, 성능 비교 측정값은 전송 비트 레이트(10초로 분할된 5,000 TTI 상에서의 총 처리량), 평균 지연시간, WWW 서비스의 QoS 및 비디오 서비스에 대한 QoS이다. 평균 지연시간은 성공적으로 전송된 패킷에 의해 경험된 지연시간 각각의 평균이다. 각 서비스에 대한 QoS는 관련된 서비스에 대하여 허용가능한 지연시간 임계치 내에서 관련된 UE로 에러 없이 전송된 옥텟들과 노드-B에 도달한 옥텟들의 총 개수의 비율이다.

<표 3>

스케줄링 타입	FIFO 가중된 최대 C/I	본 발명 WWW: β_n = 1 비디오: β_n = 1	본 발명 WWW: β_n = 1 비디오: β_n = 1.2
전송 비트 레이트	1.2782 Mbps	1.4196 Mbps	1.2488 Mbps
평균 지연시간	1.4769	1.0519	0.7316
만족되는 QoS 조건(WWW)	0.5567	0.6848	0.6170
만족되는 QoS 조건(비디오)	0.5967	0.6171	0.6966

표 3에는 본 발명의 실시예에 대한 2개의 칼럼(column)이 존재한다. 제1 칼럼은 이미 기술된 실시예와 관계가 있으며, 여기서 모든 사용자에 대한 우선순위는 동일하다(WWW 서비스 및 비디오 서비스에 대하여

). 본 발명에 대한 제2 칼럼은 비디오 서비스에 더 높은 우선순위를 부여한 변형예와 관계가 있다(비디오 서비스에 대해

, WWW 서비스에 대해

).

우선순위가 동일한 경우에, 본 발명은 최대 C/I 스케줄러보다 더 낮은 평균 지연시간에서 실질적으로 더 높은 전송 비트 레이트를 제공한다. 비디오 서비스에 대한 QoS는 최대 C/I 스케줄러의 QoS와 대략 동일하지만, WWW 사용자에 대한 QoS는 더 좋다.

비디오 사용자가 WWW 사용자보다 더 높은 우선순위를 갖는 변형예에서, 비디오 사용자에 대한 QoS는 현저히 향상되지만, WWW 사용자에 대한 QoS는 다소 저하된다. 그럼에도 불구하고, WWW 사용자에 대한 QoS는 최대 C/I 스케줄러에 대한 QoS보다 여전히 더 높다. 본 변형예에서, 전송 비트 레이트가 최대 C/I 스케줄러와 실질적으로 동일하더라도, 평균 지연시간은 절반이 되고, 이것은 매우 현저한 향상이다.

순위 가중치 및 채널 할당 가중치는 서로 다른 트래픽 시나리오를 고려하여 변화될 수 있다. 예컨대, 상술한 실시예에서 사용된 가중치는 제1 실시예와 같이 비교적 균일한 입력 부하에서 잘 동작한다고 판단되었다. 그러나, 입력 부하가 가변적이라면, 제1 시뮬레이션 예를 참조하여 이제 설명하는 바와 같이 서로 다른 가중치가 적절하다.

도 16은 10명의 비디오 사용자들 및 30명의 WWW 사용자들을 갖는 또 다른 트래픽 시나리오를 나타내는데, 이 경우에 WWW 사용자들은 스태거(stagger) 방식으로 활성화되어, 그 스케줄러 상에 가변적 입력 부하를 발생시킨다. 도 16의 시나리오는 극한 환경하에서 스케줄러의 성능을 시험하는 것을 의도적으로 강조한다.

제2 실시예에서 사용된 가중치는 다음과 같다.

제2 실시예에서 QoS는 도 17 내지 도 19를 참조하여 생각된다. WWW 다운로 드 세션에서, 허용가능한 지연시간 임계치는 이전과 같이 1.5s로 가정된다. 비디오 서비스에서, 임계치는 이전과 같이 0.1s로 가정된다. QoS는 지연시간 허용 임계치 내의 지연시간으로 전송되는 처리량의 비율로 정의된다. 도 17은 본 발명에 따른 스케줄러(실선) 및 최대 C/I 스케줄러(점선)에서 WWW 브라우징에 대한 QoS가 일련의 5,000 TTI 동안에 어떻게 변화하는지를 보여주는 그래프이다. 전체 전송 구간 동안, 본 발명에 따른 스케줄러는 최대 C/I 스케줄러보다 더 나은 QoS를 제공함을 알 수 있다.

도 18은 비디오 서비스에 대한 QoS를 나타내는 도 17에 대응하는 그래프이다. 전체 전송 구간 동안, 본 발명에 따른 스케줄러의 성능이 더 월등하다는 것을 쉽게 알 수 있다.

도 19는 모든 서비스(비디오 및 WWW)에 대한 전체 QoS를 비교한다.

도 20은 제2 실시예(가변 입력 부하 시나리오)에서 본 발명에 따른 스케줄러(실선) 및 최대 C/I 스케줄러(점선)의 전체 처리량을 비교하는 그래프이다. 전체 처리량은 모든 UE들에 전송된 옥텟들의 총 개수와 노드-B에 수신된 옥텟들의 총 개수의 비율이다. 도 21은 도 20에 대응되고, 모든 UE들에 대한 평균 처리량을 나타내며, 여기서 각 UE의 개별 처리량은 수학식 11을 사용하여 계산된다. 도 22는 서로 다른 UE들의 처리량 분산을 비교하는 그래프이다. 도 20 내지 도 22에서는, 본 발명에 따른 스케줄러가 고려중인 가상적 전송 구간 전체에서 최대 C/I 스케줄러보다 월등하게 좋은 성능을 갖는다는 것을 확인시켜 준다.

아래의 표 4는 상기 표 3과 유사하게 정량적인 형식으로 제2 실시예에 대한 성능 비교를 제공한다.

<표 4>

스케줄링 타입	FIFO 가중된 최대 C/I	본 발명
전송 비트 레이트	1.0259 Mbps	1.2483 Mbps
평균 지연시간	1.9287	0.7793
만족되는 QoS 조건(WWW)	0.6487	0.8101
만족되는 QoS 조건(비디오)	0.8175	0.9622

또한, 슬로잉(slowing) 메커니즘을 HSDPA 시스템의 WWW 브라우징에 제공하는 것이 제안되었다. 이 슬로잉 메커니즘은 이전 세션이 성공적으로 완전히 다운로딩되지 않았다면 새로운 세션의 다운로딩을 막는다. 예컨대, 제1 웹 페이지가 제2 웹 페이지와 링크를 갖는다면, 슬로잉 메커니즘은 제1 페이지 모두가 성공적으로 다운로딩될 때까지 제2 페이지가 다운로딩되는 것을 허용하지 않는다. 이 시나리오에서, 다음과 같이 또 다른 순위 가중치 및 채널 할당 가중치 세트에 적절한 값을 찾았다.

제3 시뮬레이션 예에서 실시간 비디오 및 WWW 브라우징을 포함하는 혼합 서비스에 대한 상기 가중치 세트를 사용하여 얻은 결과는 아래의 표 5에 나타난다.

<표 5>

스케줄링 타입	FIFO 가중된 최대 C/I	본 발명
유효 입력 레이트	2.138 Mbps	2.357 Mbps
전송 비트 레이트	1.969 Mbps	2.32 Mbps
평균 지연시간	4.5966	0.5697
만족되는 QoS 조건(WWW)	0.6331	0.8658
만족되는 QoS 조건(비디오)	0.4958	0.8994

상술한 실시예들에서, 결정 유닛(16)에 의해 사용되는 가중치는 예상되는 트 래픽 시나리오를 고려하여 특정 값으로 설정되었다. 가중치는 스케줄러 조작자에 의해 바람직하게 조정할 수 있어서, 예상되는 트래픽 시나리오가 변하는 경우에, 가중치도 변할 수 있다.

가중치가 고정되는 경우에도, 적어도 동작 세션의 지속시간 동안에 본 발명에 따른 스케줄러는 자동으로 변화하는 트래픽 및 채널 상태에 자신을 효율적으로 적응시킨다. 예컨대, 어떤 TTI에서 트래픽 및 채널 상태는 최대 C/I 스케줄러와 유사한 스케줄러가 최적의 성능을 제공하지만, 다른 TTI에서는 라운드 로빈 스케줄러와 같이 다른 종류의 스케줄러가 최적의 성능을 제공할 수 있다. 서로 다른 개별 측정치는 각 TTI에서 다시 계산되기 때문에, 그것들은 변화하는 트래픽 및 채널 상태를 반영하도록 변화한다. 예컨대, 모든 UE들이 유사한 지연시간, QoS 및 공평성 프로파일을 갖는다고 가정해 보자. 또한, 서로 다른 UE들에 송신될 현재 노드-B 큐에서 대기중인 데이터량은 동일하다고 가정하자. 이제 고정된 가중치를 이용하더라도, 순서화 및 채널 할당에 사용되는 5개의 측정치들 중 4개는 동일할 것이다. 따라서, 결정 인자는 최대 C/I와 관련된 측정치가다. 더 좋은 C/I를 갖는 UE는 전송을 위한 더 좋은 기회를 갖는다. 따라서, 스케줄러의 프로파일은 자동적으로 최대 C/I 스케줄러를 향해 자동적으로 쉬프트된다. 공평성을 제외하고 모든 측정치가 동일하다면, 프로파일은 라운드 로빈 스케줄링으로 쉬프트될 것이다. 따라서, 결정 유닛에서 개별 측정치에 적용된 가중치가 고정된 경우에도, 스케줄러는 자동적으로 서로 다른 종류의 스케줄러 사이를 서핑(surfing)하여, 최대 C/I 스케줄러가 적절한 경우에는 최대 C/I 스케줄러에 더 가깝게, 라운드 로빈 스케줄러가 적절한 경우에는 라운드 로빈 스케줄러에 더 가깝게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 도 23에 도시된 장치는 장치의 동작시 동적인 방식으로 가중치 세트의 하나 또는 모두를 스스로 바꾼다. 이 실시예에서 패킷 스케줄링 장치(50)는 도 3 및 도 4를 참조하여 이전에 기술한 장치와 유사하다. 그러나, 장치(50)는 가중치 적응성 유닛(52)을 더 포함하는데, 이것은 결합 측정치 생성 유닛(14)에 동작적으로 접속되어 하나 이상의 가중치 세트를 결합 측정치 생성 유닛(14)에 제공한다. 또한, 가중치 적응성 유닛(52)은 하나 이상의 측정치 생성 유닛(12₁~12_K; 도 23에는 유닛12₂에만 접속됨)에 동작적으로 접속되어 그것으로부터 스케줄링 성능의 하나 이상의 제1 내지 제K 개별 측정치를 수신한다. 또한, 이 실시예에서, 가중치 적응성 유닛(52)은 측정치 생성 유닛(12₁~12_K)에 제공되는 각 UE와 관련된 데이터의 일부 또는 전부를 수신하기 위해 접속된다.

가중치 적응성 유닛(52)은 수신된 측정치 및 수신된 UE 데이터를 모니터하고, TTI 기반으로 TTI동안 가중치를 변화시킨다. 예컨대, 특정 구간(예컨대 수 TTI 동안)에서 전체 처리량 프로파일은 만족스럽지 않지만 공평성 및/또는 지연시간 프로파일은 양호함을 가중치 적응성 유닛(52)이 알게 된 경우에, 가중치 적응성 유닛(52)은 다른 성능 속성에 대하여 전체 시스템 처리량을 높이기 위해 스케줄러가 최대 C/I 스케줄러와 유사한 스케줄링 전략을 사용하도록 변형되게 가중치를 설정할 수 있다. 가중치는 연속적으로 변화가능하거나 또는 모니터 결과에 따라 사용가능한 후보 가중치 세트들의 제한된 세트로부터 선택될 수 있다.

도 24는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는데, 여기서 가중치는 장치 동작시 동적인 방식으로 변화된다.

장치(60)는 제1 측정치 생성 유닛[12; 도 23의 측정치 생성 유닛 세트(12₁~12_K)에 대응]을 포함하고, 이것은 스케줄링 장치의 성능과 관련된 데이터를 수신한다. 이 데이터는 예컨대 캐리어 대 간섭파 비율(C/I) 보고 및 소스 큐-서로 다른 수신기를 향하는 데이터가 전송되기 전에 송신기의 소스 큐에서 버피링됨-가 채워진 정도와 관련된 정보를 포함한다.

수신된 데이터에 기초하여, 제1 측정치 생성 유닛(12)은 스케줄링 성능의 제1 측정치 세트(도 23의 제1 내지 제K 측정치에 대응함)를 생성한다. 제1 측정치는 스케줄링 성능의 2개 이상의 서로 다른 속성과 관계가 있다. 예컨대, 제1 측정치 중 하나는 처리량과 관계가 있고, 제1 측정치 중 또 다른 것은 지연시간과 관계가 있다. 제1 측정치 세트는 수신기(UE)당 하나씩 제공된다.

장치(60)는 결정 유닛(26)을 더 포함하는데, 이것은 제1 측정치 생성 유닛(12)에 의해 생성된 제1 측정치 세트를 수신한다. 또한, 결정 유닛(66)은 가중치 적응성 유닛(62)로부터 가중치 세트를 수신한다. 제1 측정치 중 각 하나에 대하여 개별적으로 대응하는 하나의 가중치가 존재한다. 결정 유닛(66; 본 발명에서 결정 유닛은 도 23의 결합 측정치 생성 유닛(14)의 함수를 포함함)은 대응하는 각 가중치들에 따라 제1 측정치를 조합함에 의해 제1 측정치의 가중된 조합을 생성한다.

결정 유닛(66)은 각 수신기당 제1 측정치의 가중된 조합을 하나씩 생성하고, 서로 다른 수신기들에 대한 가중된 조합들 각각을 비교하여, 고려중인 스케줄링 순간에 패킷들이 송신되어야 하는 수신기(들)를 결정한다.

장치(66)는 가중치 적응성 유닛(62), 제2 측정치 생성 유닛(64) 및 가중치 분류 유닛(68)을 더 포함한다. 제2 측정치 생성 유닛(64)은 제1 측정치 생성 유닛(12)에 제공되는 스케줄링 장치의 성능에 관한 데이터의 일부 또는 전부를 수신한다. 도 24에는 도시되어 있지 않지만, 제2 측정치 생성 유닛(64)은 제1 측정치 생성 유닛(12)에 의해 생성된 하나 이상의 제1 측정치를 수신한다. 제2 측정치 생성 유닛(64)은 스케줄링 성능의 하나 이상의 제2 측정치를 생성한다. 전체 스케줄링 성능의 일부 속성과 관련된 제2 측정치는 모든 수신기들을 집합적으로 고려한다. 예컨대, 제2 측정치는 전체 QoS, 전체 처리량, 서로 다른 수신기에 대한 평균 처리량 및 공평성과 관계가 있다.

제2 측정치에 대하여, 가중치 분류 유닛(68)은 관련된 가중치가 줄 것으로 예상되는 제2 측정치에 대한 영향에 따라 2개 이상의 상이한 가중치 클래스로 분류한다. 예컨대, 가중치들은 우호적, 적대적 및 중성 클래스로 분류될 수 있다. 우호적인 클래스는, 영향이 있다면, 제2 측정치에 줄 것으로 예상되는 영향은 긍정적인 것으로 예상되는 각 가중치로 구성된다. 적대적인 클래스는, 영향이 있다면, 제2 측정치에 줄 것으로 예상되는 영향이 부정적인 것으로 예상되는 각 가중치로 구성된다. 중성 클래스는, 영향이 있다면, 제2 측정치에 줄 것으로 예상되는 영향이 불확실한(명확히 부정적 또는 긍정적인 것으로 예상되지 않음) 가중치로 구성된다.

가중치 적응성 유닛(62)은 제2 측정치 생성 유닛(64)으로부터 제2 측정치를 수신하고, 가중치 분류와 관련된 정보를 가중치 분류 유닛(68)로부터 수신한다. 가중치 적응성 유닛(62)은 제2 측정치 및 제2 측정치에 대한 가중치 분류를 사용하여 가중치를 적응(adapt)시킨다. 예컨대, 제2 측정치가 감소중이거나 또는 불변이라면, 제2 측정치에 대한 우호적 클래스에서 각 가중치는 증가된다. 제2 측정치가 감소중이거나 또는 변하지 않는다면, 제2 측정치에 대한 적대적 클래스에서 각 가중치는 감소된다. 제2 측정치에 대한 중성 클래스에서 각 가중치는 제2 측정치의 변화에 관계없이 변하지 않고 유지된다.

장치(60)는 전송 유닛(18)에 동작적으로 접속되고, 결정 유닛(66)이 스케줄링 결정을 하는 스케줄링 순간이 일어나면, 전송 유닛(18)은 패킷들을 선택된 수신기(들)에 송신하게 한다.

본 출원이 우선권으로 주장하는 영국 특허 출원번호 제0308931.5호에는 도 24의 상세한 구현에 대한 또 다른 정보가 있다. 본 출원의 출원일과 동일한 날에 출원된 PCT 출원번호 제 호[대리인 참조번호 P84880PC00]는 영국 특허 출원번호 제0308931.5호에 대응한다. 영국 특허 출원번호 제0308931.5호 및 상기 PCT 출원의 전체 내용은 참조로써 본 명세서에 포함된다. 영국 특허 출원번호 제0308931.5호 및 PCT 출원의 사본은 본 출원과 함께 제출되었다.

본 발명의 실시예에서 생성 될 수 있는 스케줄링 성능의 개별 측정치는 전술된 것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 총 금액, 비용, 이익 또는 무선 통신 네트워크에서 노드-B의 조작자의 이익과 같이 순전히 상업적 또는 경제적 속성을 고려하는 하나 이상의 측정치를 얻는 것도 가능하다. 이 방식으로, 스케줄러는 트래픽 및 채널 상태뿐만 아니라, 경제적 조건을 고려할 수 있다.

특히 공평성과 관련된 측정치, 예컨대 서로 다른 UE들로의 처리량의 분산 측정치를 얻는 것도 가능하다.

유전적 알고리즘에 기초한 스케줄링 장치를 넘는 본 발명에 따른 패킷 스케줄링 장치의 중요한 장점은 계산적 복잡도의 감소이다. 예컨대, 기본 최대 C/I 스케줄러와 비교하면, 유전적 알고리즘을 사용하는 스케줄러는 적어도 20~100배 이상의 계산적 복잡도를 갖는다. 따라서, 유전적 알고리즘을 사용하는 스케줄러는 높은 복잡도의 계산 자원의 비용이 떨어지는 장기적으로는 명백하게 실용적이지만, 단기부터 중기적으로는 최대 C/I 및 라운드 로빈 기술에 기초하여 종래 스케줄러보다 현저히 큰 계산적 복잡도를 요구하지 않는 스케줄러를 제공하는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명에 따른 스케줄링 장치의 계산적 복잡도를 조사한다. 이 장치는 N개의 UE, M개의 섹터, 스케줄링 성능의 K개의 서로 다른 개별 측정치 및 C개의 캐리어를 다룬다고 가정한다. 각 TTI에서, 본 발명에 따른 스케줄링 장치는 7N개의 감산 연산, (2K+5)N개의 가산 연산, (4K+7)N+1개의 곱셈 연산, 8N+1개의 나눔셈 연산, 최대값을 찾는 N개의 연산, 최소값을 찾는 4N개의 연산을 필요로 한다. 또한, 본 발명에 따른 스케줄러는 2개의 소팅(sorting) 프로세스를 수행하도록 요구된다고 가정한다. 각 정렬 프로세스는, 예컨대 "Numerical Recipes in C"(W.H. Press외, 캠브리지 대학 출판부, 1992)에 기재된 바와 같은 소위 말하는 "퀵소트(quicksort) 프로세스"라고 가정한다. 각 퀵소트 프로세스에 대하여 각 TTI당 요구되는 연산의 개수는 2N²이다.

상기 연산들 각각은 그 연산들을 수행하는 프로세서에 대하여 2개의 곱셈-누산(multiply-accumulate) 사이클과 등가라고 가정한다. 또한, 모든 UE들이 각 TTI에서 비어 있지 않는 소스 큐를 갖는 최악의 경우에 정체가 일어나고, 각 값은 ±XXXXX.XXXX의 형식을 갖는다고 가정한다. 초당 백만 곱셈 누산 사이클(MMACS: Million Multiply Accumulate Cycles per Second)의 수는(초당 500 TTI가 존재한다고 가정) 다음과 같다.

도 25는 M = 6개의 섹터, K = 5 차원 및 C = 섹터당 4개의 캐리어라고 가정하고, N이 변함에 따라 MMACS의 수가 어떻게 변하는지를 보여주는 그래프이다. N=100일 때, MMACS의 수는 1109이다. 6000 MMACS를 전송하는 3G 무선 기지국에 사용하도록 의도된 모토롤라 MCS 8102와 같은 통상적인 디지털 신호 프로세서에서, 이것은 전체 프로세싱 전력의 20% 정도를 나타낸다.

프로세싱 전력 요구사항은 별개의 문제로 하고, 메모리 요구사항도 고려되어야 한다. 각 퀵소트 프로세스에 요구되는 메모리의 총량은 2log₂N이다. N개의 UE, M개의 섹터, K개의 개별 측정치 및 C개의 캐리어에 대하여 요구되는 메모리의 총량은 다음과 같다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 패킷 스케줄링 방법 및 장치는 종래 스캐줄링 기술보다 더 나은 성능을 갖는 다차원 QoS 기반의 스케줄링 기술을 제공할 수 있다. 제공되는 서로 다른 서비스에 따라 UE를 분류할 필요 없이, 이러한 더 나은 성능이 달성되어, 이미 제안된 서로 다른 서비스에 대한 스케줄러의 상이한 뱅크(bank)에 관한 스케줄링 기술의 문제를 피할 수 있다. 동적 서비스 분류를 수행함으로써, 본 발명에 따른 패킷 스케줄링 방법 및 장치는 모든 속성의 QoS를 개선함에 의해 높은 내성(robustness)도를 달성할 수 있다. 또한, 다양한 시스템 파라미터들을 제어하기 위한 높은 수준의 튜닝 능력 및 융통성(flexibility)을 달성할 수 있다.

본 발명에 따른 패킷 스케줄링 방법을 사용하여, 유전적 알고리즘(예컨대, 모든 내용이 본 출원에 참조로써 포함되는, 공동 출원중인 영국 특허 공개번호 제GB-A-2390775호에 기술된 유전적 알고리즘)의 최초 모집단의 일부 또는 모두를 스케줄링을 수행하는데 사용되도록 설정할 수 있다.

본 발명의 실시예는 비대칭 패킷 모드를 갖는 광대역 CDMA와 관련하여 상술되었지만, 본 발명은 스케줄링 문제가 발생하는 어떤 다른 네트워크에도 적용될 수 있다. 이러한 네트워크들은 IS95 네트워크와 같은 다른 CDMA 네트워크이거나 또는 이 네트워크로부터 변형될 수 있다. 또한, 이 네트워크들은 CDMA를 사용하지 않는 다른 이동 통신 네트워크[예컨대, 시분할 다중 액세스(TDMA), 파장 분할 다중 액세스(WDMA), 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 및 공간 분할 다중 액세스(SDMA) 중 하나 이상의 다중 액세스 기술을 사용하는 네트워크들]이거나, 그것으로부터 변형된 것일 수 있다.

본 발명의 실시예는 명확한 "유닛들"을 갖는 것으로 기술되었지만, 당업자는 마이크로프로세서 또는 디지털 신호 프로세서(DSP)가 본 발명의 실시예에서 기지국(노드-B) 및/또는 사용자 장치의 기능들 중 일부 또는 모두를 구현하는데 실제적으로 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다

Claims

하나 이상의 채널을 통해 송신기로부터 복수의 수신기에 전송하는 데이터 패킷들을 스케줄링하기 위한 패킷 스케줄링 방법으로서,

스케줄링 성능(performance)의 적어도 2개의 상이한 속성(aspect)에 대해 가중치들을 할당하는 단계;

각각의 개별 수신기에 대하여 적어도 2개의 상이한 개별 측정치들 - 이 측정치들 각각은 상기 상이한 속성들 중 하나 이상에서의 스케줄링 성능의 측정치이고, 적어도 하나의 상기 개별 측정치는 상기 개별 측정치들 중 다른 하나에 영향을 주는 적어도 하나의 상기 속성에 독립적임 - 을 생성하는 단계;

상기 할당된 가중치들에 따라 각각의 개별 수신기에 대한 상기 개별 측정치들을 결합하여, 관련된 상기 수신기에 대하여 2개 이상의 상이한 속성에서의 상기 스케줄링 성능의 결합 측정치(combined measure)를 생성하는 단계; 및

상이한 수신기들에 대한 상기 결합 측정치 각각을 사용하여, 패킷들이 송신될 수신기(들)를 결정하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 가중치들은 상기 송신기 조작자에 의해 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 가중치들은 상기 스케줄링 성능에 기초하여 자동으로 조정되는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 결합 측정치를 생성하는 단계에서, 상기 수신기로 전송되는 데이터의 지연은 상기 수신기에 의해 현재 경험되는 최악의 지연과 상기 수신기에 대해 설정된 허용가능한 지연 임계치 간의 차이에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 결합 측정치를 생성하는 단계에서, 상기 수신기로의 데이터 처리량은 상기 수신기로 성공적으로 전송된 데이터량과 상기 수신기로의 송신을 위한 송신기에서 대기하는 데이터량에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 하나 이상의 상기 개별 측정치는 상기 수신기에 각각 할당된 우선순위에 의해 영향을 받는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 하나 이상의 상기 개별 측정치는 상기 수신기에 제공되는 서비스 타입에 할당된 우선순위에 의해 영향을 받는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 하나 이상의 상기 개별 측정치는 자신과 상기 개별 측정치들 중 다른 하나 사이의 불일치를 저감시키도록 조정되는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 하나 이상의 상기 개별 측정치들이 정규화되는(normalized) 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 결합 측정치는 관련된 수신기에 대한 상기 개별 측정치들을 곱(product)하여 생성되는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서,

상기 개별 수신기 각각에 대한 제1 및 제2 결합 측정치를 각각 생성하는 단계;

수신기들의 상기 제1 결합 측정치들 각각에 기초하여 상기 수신기들의 랭킹을 매기고, 랭킹 순서로 상기 수신기들의 목록을 작성하는 단계; 및

상기 목록 내의 최고 랭킹의 수신기로부터 시작하여, 수신기들 각각의 제2 결합 측정치들에 기초하여 상기 목록 내의 상기 수신기들에 채널들을 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 결합 측정치들 각각을 생성하기 위해 하나 이상의 상기 속성에 서로 다른 가중치들 각각을 할당하는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 서로 다른 속성들 중 하나는 허용가능한 지연 임계치 이내에 상기 수신기로의 데이터 전송의 성공 또는 실패인 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 서로 다른 속성들 중 하나는 상기 송신기와 상기 수신기 사이의 채널 품질인 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 서로 다른 속성들 중 하나는 상기 수신기에 성공적으로 전송가능하다고 추정되는 데이터량인 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 서로 다른 속성들 중 하나는 상기 수신기로의 전송을 위해 상기 송신기에서 대기중인 데이터량인 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 서로 다른 속성들 중 하나는 상기 수신기로의 데이터 전송시의 지연인 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 서로 다른 속성들 중 하나는 서로 다른 수신기들 사이의 공평성(fairness)인 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 서로 다른 속성들 중 하나는 상업적 속성인 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서,

상기 패킷 스케줄링 방법은 일련의 스케줄링 순간들 동안에 반복적으로 수행되고,

상기 각 스케줄링 순간 동안에, 상기 수신기들에 대하여 새로운 결합 측정치들이 생성되고, 패킷들이 송신될 수신기(들)에 관한 새로운 결정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 전송은 무선 전송인 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
제1항에 있어서, 상기 송신기는 무선 통신 시스템의 기지국의 일부분이고, 상기 각 수신기는 상기 시스템의 사용자 장치의 일부분인 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 방법.
하나 이상의 채널을 통해 송신기로부터 복수의 수신기에 전송하는 데이터 패킷들을 스케줄링하기 위한 패킷 스케줄링 장치로서,

상기 패킷 스케줄링 장치의 스케줄링 성능(performance)의 적어도 2개의 상이한 속성(aspect)에 대해 가중치들을 할당하기 위한 수단;

각각의 개별 수신기에 대하여 적어도 2개의 상이한 개별 측정치들 - 이 측정치들 각각은 상기 상이한 속성들 중 하나 이상에서의 스케줄링 성능의 측정치이고, 적어도 하나의 상기 개별 측정치는 상기 개별 측정치들 중 다른 하나에 영향을 주는 적어도 하나의 상기 속성에 독립적임 - 을 생성하기 위한 수단;

상기 할당된 가중치들에 따라 각각의 개별 수신기에 대한 상기 개별 측정치들을 결합하여, 관련된 상기 수신기에 대하여 2개 이상의 상이한 속성에서의 상기 스케줄링 성능의 결합 측정치(combined measure)를 생성하기 위한 수단; 및

상이한 수신기들에 대한 상기 결합 측정치 각각을 사용하여, 패킷들이 송신될 수신기(들)를 결정하기 위한 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 스케줄링 장치.
제23항의 패킷 스케줄링 장치; 및

상기 패킷 스케줄링 장치에 동작적으로 접속되고, 상기 패킷 스케줄링 장치에 의해 결정된 수신기(들)에 패킷들을 송신하도록 동작가능한 송신 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.