KR100961744B1

KR100961744B1 - 광대역 무선통신시스템에서 상향링크 스케줄링 장치 및방법

Info

Publication number: KR100961744B1
Application number: KR1020070011510A
Authority: KR
Inventors: 박장원; 윤일진; 안병찬; 이재호; 오수열
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2007-02-05
Publication date: 2010-06-07
Also published as: US8565778B2; US20080188232A1; KR20080073026A

Abstract

본 발명은 광대역 무선통신시스템에서 상향링크 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 스케줄링 방법은, 채널상태를 적어도 2개의 구간들로 구분하는 과정과, CSM 단말로부터 피드백된 채널정보가 속한 구간을 판단하는 과정과, 상기 채널정보가 채널상태가 좋은 구간에 속하는 경우, 상기 단말로 제1파일럿패턴의 자원을 할당하는 과정과, 상기 채널정보가 채널상태가 나쁜 구간에 속하는 경우, 상기 단말로 제2파일럿패턴의 자원을 할당하는 과정을 포함한다. 이와 같은 본 발명은 채널상태가 나쁜 단말들이 같은 자원을 할당받는 것을 사전에 방지함으로써, 다른 셀 또는 섹터에 미치는 간섭의 양을 줄일 수 있다.

광대역 무선접속, CSM, 상향링크, 스케줄링, 파일럿 패턴

Description

광대역 무선통신시스템에서 상향링크 스케줄링 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR UPLINK SCHEDULING IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 일반적인 CSM 타일(tile) 구조를 도시하는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 CSM(Collaborative Spatial Multiplexing) 개념을 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선접속 시스템에서 단말의 평균 CQI에 따라 다수의 구간들로 분할된 셀 형태를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선접속 시스템에서 기지국의 구성을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스케줄러의 상세 구성을 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스케줄러의 상세 동작을 도시한 도면.

도 7은 기존 기술과 본 발명의 성능을 비교한 그래프.

본 발명은 무선통신시스템에서 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 CSM(Collaborative Spatial Multiplexing)을 사용하는 광대역 무선접속 시스템에서 상향링크 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 통신시스템은 음성 서비스 위주로 발전해왔으며, 점차 음성뿐만 아니라 데이터 서비스 및 다양한 멀티미디어 서비스도 가능한 통신시스템으로 발전하고 있다. 그러나 음성 위주의 통신시스템은 전송 대역폭이 비교적 작고, 사용료가 비싸므로 급증하는 사용자들의 서비스 욕구를 충족시키지 못하였다. 게다가 통신 산업의 발달과 인터넷 서비스에 대한 사용자의 요구 증가로 인하여 인터넷 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 통신시스템에 대한 필요성이 증대되었다. 이에 따라 급증하는 사용자들의 요구를 충족시킬 정도의 광대역을 갖고 효율적으로 인터넷 서비스를 제공하기 위한 광대역 무선접속 시스템에 도입되었다. 대표적으로, 상기 광대역 무선접속 시스템은 IEEE 802.16 표준화 그룹에서 표준화되고 있다.

IEEE 802.16 표준은 종래의 음성 서비스를 위한 무선 기술에 비하여, 데이터의 대역폭이 넓어 짧은 시간에 많은 데이터를 전송할 수 있으며, 모든 사용자들이 채널(또는 자원)을 공유하여 채널을 효율적으로 사용하는 것이 가능하다. 또한 서비스 품질(QoS : Quality of Service)이 보장되어 사용자는 서비스의 특성에 따라 서로 다른 품질의 서비스를 제공받을 수 있다.

상기 광대역 무선접속 시스템은 물리 채널(physical channel)을 위해 상기 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하고 있다. 즉, 상기 광대역 무선접속 시스템은 다수의 부반송파(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하다 한편, 상기 광대역 무선접속 시스템은 상향링크에서 2개의 단말들이 동일한 자원을 통해서 신호를 송신할 수 있는 CSM(Collaborative Spatial Multiplexing) 기능을 지원하고 있다.

종래 기술에 따르면, 상향링크 스케줄러는 단말들에 대한 우선 순위를 계산하고, 우선 순위가 높은 단말부터 무선 자원을 할당한다. 또한, 상기 스케줄러는 간섭 제어(interference control)를 통하여 변조 및 부호화 방식(MCS : Modulation and Coding Scheme)을 조절함으로써 셀(cell) 간 미치는 간섭을 양을 일정 수준으로 조절한다. 상기 CSM를 사용하지 않을 경우, 하나의 슬롯은 하나의 단말에게 할당되기 때문에 동일 섹터(셀) 내에 간섭이 존재하지 않는다.

하지만, CSM을 사용하는 경우, 동일한 슬롯을 두 단말이 서로 다른 파일럿 패턴을 가지고 사용하기 때문에 동일 섹터 내 간섭이 발생한다. 더욱이, 인접 섹터에서 CSM를 적용하는 경우, 상기 인접 섹터로부터 발생되는 간섭도 2배로 증가하기 때문에 간섭의 양이 가중된다. 또한, 기존의 스케줄러는 제1 파일럿 패턴을 사용하는 단말과 제2 파일럿 패턴을 사용하는 단말의 위치를 고려하지 않고 자원을 할당하기 때문에, 셀 경계(edge)에 존재하는 두 단말들에게 동일한 슬롯이 할당될 수 있다. 이런 경우, 다른 섹터에 미치는 간섭은 더욱 증가된다.

시스템의 부하(예 : RoT : Rise Over Thermal)가 커질 경우, 스케줄러는 부하를 일정하게 유지하기 위해서 단말로 낮은 MCS레벨을 할당한다. 따라서, CSM를 사용함으로써 시스템 부하가 일정 수준 이상이 될 경우, 스케줄러는 모든 단말들에 대해 MCS레벨을 낮추며, 이럴 경우 CSM으로 인해 사용 가능한 슬롯의 수가 2배 증가하더라도 전체적인 시스템 용량이 감소하는 문제점이 발생한다.

하기 <표 1>은 SIMO(Single Input Multiple Output)와 CSM을 적용했을 때, 시스템의 용량(TP : Throughput), 부하(RoT : Rise Over Thermal), MCS레벨 분포를 비교한 것이다.

	SIMO	CSM
TP	1805159.90	1691563.29
RoT	5.01	5.50
MCS 분포
QPSK 1/12	0	0
QPSK 1/8	23275	318609
QPSK 1/4	18593	48972
QPSK 1/2	202960	220537
QPSK 3/4	0	0
16QAM 1/2	1606811	1685177
16QAM 3/4	547513	864248

상기 <표 1>에 보여지는 바와 같이, CSM을 사용할 경우 SIMO에 비하여 부하(RoT)는 증가하나 용량(TP)은 감소함을 확인할 수 있다. 또한, 간섭 제어에 의해서 CSM의 경우, SIMO에 비하여 낮은 MCS레벨이 많이 분포되어 있음을 알 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이, CSM를 지원하는 시스템에서 기존의 방식대로 스케줄링을 수행하면, 할당 가능한 자원이 2배 증가했음에도 불구하고 시스템 용량(Throughput)이 감소되는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 CSM(Collaborative Spatial Multiplexing)을 사용 하는 광대역 무선접속 시스템에서 용량을 증대시키고 셀간 간섭을 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 CSM을 사용하는 광대역 무선접속 시스템에서 셀 경계에 위치한 단말들이 동일한 자원을 할당받을 확률을 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 CSM을 사용하는 광대역 무선접속 시스템에서 채널상태가 나쁜 단말에게 공평하게 자원을 할당하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 CSM를 사용하는 광대역 무선접속 시스템에서 높은 전송률을 가지는 단말의 비율을 높이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 광대역 무선통신시스템에서 기지국 장치에 있어서, CSM(Collaborative Spatial Multiplexing) 단말들을 우선순위에 따라 정렬하는 우선순위 결정부와, 상기 우선순위에 따라 순차로 단말을 선택하며, 상기 선택된 단말의 채널정보를 이용해서 파일럿 패턴을 결정하고, 상기 결정된 파일럿 패턴의 자원을 상기 단말로 할당하는 자원 할당부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 광대역 무선통신시스템에서 스케줄링 방법에 있어서, CSM 단말들을 우선순위에 따라 정렬하는 과정과, 상기 우선순위에 따라 순차로 단말을 선택하는 과정과, 상기 선택된 단말의 채널정보를 이용해서 파일럿 패턴을 결정하고, 상기 결정된 파일럿 패턴의 자원을 상기 단말로 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 광대역 무선통신시스템에서 스케줄링 방법에 있어서, 채널상태를 적어도 2개의 구간들로 구분하는 과정과, CSM 단말로부터 피드백된 채널정보가 속한 구간을 판단하는 과정과, 상기 채널정보가 채널상태가 좋은 구간에 속하는 경우, 상기 단말로 제1파일럿패턴의 자원을 할당하는 과정과, 상기 채널정보가 채널상태가 나쁜 구간에 속하는 경우, 상기 단말로 제2파일럿패턴의 자원을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, CSM(Collaborative Spatial Multiplexing)을 사용하는 광대역 무선접속 시스템에서 용량(Throughput)을 증대시키고 셀 간 간섭을 줄이기 방안을 제안하 기로 한다.

도 1은 일반적인 CSM 타일(tile) 구조를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 하나의 타일은 주파수 축으로 4개의 연속적인 부반송파(톤)들과 시간축으로 3개의 OFDM심볼들로 구성된다. 즉, 하나의 타일은 총 12(4톤 ×3 OFDM심볼)개의 톤들로 구성된다. 여기서, 8개는 데이터 톤이고, 4개의 파일럿 톤이다. 상기 파일럿 톤은 기지국과 단말에서 미리 알고 있는 정해진 신호(파일럿 신호)를 전송하는 톤으로, 그 위치들은 미리 정해진다. 그리고, 하나의 PUSC부채널은 총 6개의 타일들로 구성된다.

한편, 상기 PUSC부채널은 2개의 단말(사용자)들이 동시에 신호를 전송할 수 있는 CSM(Collaborative Spatial Multiplexing)이 가능하다. 여기서, 상기 CSM은 2개의 단말들이 동시에 동일한 자원을 통해 다른 데이터를 전송하고, 기지국에서 MIMO검출(detection)을 이용해 상기 다른 데이터를 검출하는 기술이다. 이때, 상기 2개의 단말들 중 하나는 파일럿 패턴 A를 이용해 데이터를 전송하고, 나머지 단말은 파일럿 패턴 B를 이용해 데이터를 전송한다.

도 2는 본 발명에 따른 CSM(Collaborative Spatial Multiplexing) 개념을 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 하나의 기지국(BS)과 복수의 단말들(MS#0, MS#1)이 가상의 MIMO환경을 구성한다. 즉, 상기 단말들 각각을 가상의 송신안테나로 간주함으로써, 송신안테나가 2개이고 수신안테나가 N_R개의 MIMO환경이 구성된다. 이때, 단말들 은 서로 다른 데이터를 전송하기 때문에, 송신단은 SM(Spatial Multiplexing)방식으로 동작하고, 수신단(기지국)은 MIMO검출을 통해 상기 서로 다른 데이터를 검출한다.

이와 같이, PUSC부채널이 CSM모드로 동작할 경우, 하나의 타일에 존재하는 4개의 파일럿 톤들은 각 단말에게 2개씩 분배된다. 그리고 데이터 톤들은 2개의 단말들이 공유한다.

본 발명은 상기 CSM모드를 사용할 경우, 용량을 증대시키면서 셀간 미치는 간섭을 줄이기 위한 것이다. 이를 위해서 본 발명은 단말의 평균 CQI(Channel Quality Indicator)를 이용해서 셀(또는 섹터)을 다수의 구간들로 분할한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선접속 시스템에서 단말의 평균 CQI에 따라 다수의 구간들로 분할된 셀(또는 섹터) 형태를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 셀을 단말의 평균 CQI(또는 CINR)를 이용해 3개의 구간들로 구분한 것이다. 즉, 파일럿 패턴 B만 할당할 수 있는 제1구간, 파일럿 패턴 A와 B를 모두 할당할 수 있는 제2구간, 파일럿 패턴 A만 할당할 수 있는 제3구간으로 구분한다.

단말의 평균 CQI가 제2기준값보다 크면 제1구간에 해당되고, 상기 제1구간에 속하는 채널상태가 좋은 단말들은 파일럿 패턴 A를 할당받는다. 그리고, 단말의 평균 CQI가 제2기준값보다 작고 제1기준값보다 크면 제2구간에 해당되고, 상기 제2구간에 속하는 단말들은 파일럿 패턴 A 또는 B를 할당받을 수 있다. 또한, 단말의 평 균 CQI가 제1기준값보다 작으면 제3구간에 해당되고, 상기 제3구간에 속하는 채널상태가 나쁜 단말들은 파일럿 패턴 B를 할당받을 수 있다.

이렇게 함으로써, 채널상태가 나빠 모든 전력을 사용해야 하는 단말들이 같은 자원(또는 슬롯)을 할당받는 것을 사전에 방지한다. 즉, 다른 셀 또는 섹터에 미치는 간섭의 양을 일정 수준으로 유지할 수 있다. 또한, 본 발명은 평균 CQI가 좋은 단말들에게 슬롯 할당이 집중되는 현상을 방지할 수 있고, 높은 전송률을 가지는 단말의 비율을 증가시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선접속 시스템에서 기지국의 구성을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 기지국은 스케줄러(400), 맥(MAC : Media Access Control)계층부(402), 송신모뎀(404), RF송신부(406), 듀플렉서(408), RF수신부(410), 수신모뎀(412)을 포함하여 구성된다.

도 4를 참조하면, 먼저 스케줄러(400)는 하향링크 및 상향링크에 대하여 자원 스케줄링을 수행하고, 상기 스케줄링 결과를 맥계층부(402)로 제공한다. 그러면, 상기 맥계층부(402)는 상기 스케줄링 결과에 따라 자원할당메지(예 : MAP 메시지)를 생성하고, 상기 생성된 자원할당메시지를 송신모뎀(404)으로 전달한다.

본 발명에 따라 CSM를 사용하는 경우, 상기 스케줄러(400)는 단말들을 우선순위에 따라 정렬하고, 상기 정렬된 단말들에 대하여 순차로 자원(슬롯)을 할당한다. 이때, 상기 스케줄러(402)는 단말의 평균 CQI가 상기 도 3과 같은 셀 구조에서 어느 구간에 속하는지 판단하고, 해당 구간의 파일럿 패턴을 상기 단말로 할당한다. 상기 스케줄러(400)의 상세 구성 및 동작은 이후 도 5와 도 6을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

상기 맥계층부(402)는 상위계층(예 : IP계층부)으로부터 송신 데이터를 수신하고, 상기 송신 데이터를 송신 모뎀(404)과의 접속방식에 준하여 가공하여 상기 송신 모뎀(404)에 전달한다. 그리고 상기 맥계층부(402)는 수신 모뎀(412)으로부터 수신 데이터를 전달받고, 상기 수신 데이터를 상위계층과의 접속방식에 준하여 가공하여 상위계층으로 전달한다. 또한, 상기 맥계층부(402)는 시그널링에 필요한 송신 제어메시지(MAC management message)를 생성하여 상기 송신모뎀(404)으로 전달하고, 상기 수신모뎀(705)으로부터 전달되는 수신 제어메시지를 해석하는 기능을 수행한다.

상기 송신 모뎀(404)은 상기 맥계층부(402)로부터의 데이터(버스트 데이터)를 하향링크 스케줄링 결과에 따라 물리계층 인코딩하여 출력한다. 예를 들어, 송신 모뎀(404)은 채널부호블럭, 변조블럭 등을 포함하여 구성되며, 상기 맥계층부(402)로부터의 신호를 기저 대역 변조하여 출력한다. 여기서, 채널부호블럭은 채널 인코더(channel encoder), 인터리버(interleaver) 및 변조기(modulator) 등으로 구성되고, 상기 변조블럭은 송신 데이터를 다수의 직교하는 부반송파들에 싣기 위한 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산기 등으로 구성될 수 있다.

RF송신기(406)는 주파수 변환기 및 증폭기 등으로 구성되며, 상기 송신 모뎀(404)으로부터의 기저대역 신호를 RF(Radio Frequency)대역의 신호로 변환하여 출력한다. 듀플렉서(408)는 듀플렉싱 방식에 따라 상기 RF송신기(406)로부터의 송신 신호를 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나로부터의 수신신호를 RF수신기(410)로 전달한다. 예를 들어, TDD(Time Division Duplexing)시스템일 경우, 상기 듀플렉서(408)는 프레임 시간에 동기되어 송신구간일 경우 상기 RF송신기(406)로부터의 신호를 안테나를 통해 송신하고, 수신구간일 경우 상기 안테나를 통해 수신되는 신호를 RF수신기(410)로 전달한다.

상기 RF수신기(410)는 상기 듀플렉서(408)로부터의 RF대역의 신호를 기저대역 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 수신모뎀(412)은 상향링크 스케줄링 결과에 따라 상기 RF수신기(410)로부터의 디지털 신호를 물리계층 디코딩하여 소정의 패킷들을 출력한다. 여기서, 상기 수신 모뎀(412)은 복조블럭, 채널복호블럭 등을 포함할 수 있다. OFDM 시스템을 가정할 경우, 상기 복조블럭은 각 부반송파에 실린 데이터를 추출하기 위한 FFT(Fast Fourier Transform)연산기 등으로 구성되고, 상기 채널복호블럭은 복조기(demodulator), 디인터리버(deinterleaver), 채널디코더(channel decoder) 등으로 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스케줄러(400)의 상세 구성을 보여준다.

도시된 바와 같이, 우선순위 결정부(500), MCS레벨 결정부(502), 슬롯개수 결정부(504) 및 자원 할당부(506)를 포함하여 구성된다.

도 5를 참조하면, 우선순위 결정부(500)는 상향링크 자원을 요청한 단말들의 우선순위(priority)를 계산하고, 상기 계산된 우선순위에 따라 상기 단말들을 정렬한다. 여기서, 상기 우선순위는 단말의 헤드룸(headroom)과 데이터 전송률(data rate) 등을 이용해 계산될 수 있다.

MCS레벨 결정부(502)는 간섭 제어(interference control)를 통해 상기 우선순위에 따라 정렬된 단말들 각각에 대하여 MCS레벨을 결정한다. 슬롯개수 결정부(504)는 상기 단말들 각각에 할당할 슬롯 개수를 결정한다. 여기서, 상기 슬롯 개수는 해당 단말의 MCS레벨 및 요청된 대역폭 등을 고려해서 결정될 수 있다.

상기 우선순위 결정부(500), 상기 MCS레벨 결정부(502) 및 슬롯개수 결정부(504)는 이미 공지된 스케줄링 기법을 이용해 실시될 수 있으므로, 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.

자원할당부(506)는 우선순위가 높은 단말 순서로 파일럿 패턴을 결정하고, 상기 결정된 파일럿 패턴의 자원(슬롯)을 해당 단말로 할당한다. 이때, 상기 자원할당부(506)는 단말의 평균 CQI가 도 3과 같은 셀 구조에서 어느 구간에 속하는지 판단하고, 해당 구간의 파일럿 패턴을 상기 단말로 할당한다. 상기 자원할당부(506)의 상세 동작은 이하 도 6의 참조와 함께 상세히 살펴보기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스케줄러(400)의 상세 동작을 도시하고 있다.

도 6을 참조하면, 먼저 스케줄러(400)는 단말들을 우선순위에 따라 정렬하고, 상기 정렬된 단말들 각각에 대하여 MCS레벨을 결정한다. 이후, 상기 스케줄러(400)는 601단계에서 제1패턴(파일럿 패턴 B) 슬롯개수 및 제2패턴(파일럿 패턴 A) 슬롯 개수를 초기화한다. 상기 제1패턴 슬롯개수와 상기 제1패턴 슬롯 개수의 초기값은 동일하며, 시스템에서 CSM 단말들을 위해 제공할 수 있는 총 자원 양(총 슬롯 개수)으로 정해진다.

그리고, 상기 스케줄러(400)는 603단계에서 상기 정렬된 단말들의 순서를 가리키는 단말 인덱스 m을 '1'로 초기화한다. 즉, 우선순위가 가장 높은 단말을 선택한다. 이후, 상기 스케줄러(400)는 605단계에서 m번 단말의 채널정보(예 : CQI)를 확인한다.

그리고, 상기 스케줄러(400)는 607단계에서 상기 m번 단말의 채널정보가 도 3의 제1기준값보다 큰지를 검사한다. 만일, 상기 채널정보가 상기 제1기준값보다 작거나 같으면, 상기 스케줄러(400)는 611단계로 진행한다. 만일, 상기 채널정보가 상기 제1기준값보다 클 경우, 상기 스케줄러(400)는 609단계로 진행하여 상기 제1패턴 슬롯개수가 최소할당개수 보다 크거나 같은지를 검사한다. 여기서, 상기 최소할당개수는 MCS레벨에 따라 다르게 설정된다. 즉, 최소 할당을 위한 슬롯 개수가 제1패턴에 남아있는지를 검사한다.

만일, 상기 제1패턴 슬롯개수가 최소할당개수 보다 크거나 같으면, 상기 스케줄러(400)는 621단계로 진행하여 상기 m번 단말에게 상기 제1패턴의 자원을 할당한다. 이때, 상기 m번 단말로 할당되는 슬롯 개수는 단말의 MCS레벨 및 요청된 대역폭 등을 이용해서 결정되며, 상기 도 5의 슬롯개수 결정부(504)를 통해 미리 계산된 것으로 가정하기로 한다.

이와 같이, 상기 m번 단말에게 제1패턴의 자원을 할당한 후, 상기 스케줄러(400)는 623단계로 진행하여 상기 제1패턴 슬롯 개수에서 상기 m번 단말에게 할당된 슬롯 개수를 감산함으로써 상기 제1패턴 슬롯개수를 갱신한다. 이후, 다음 우선순위의 단말을 선택하기 위해 619단계로 진행한다.

상기 609단계에서 상기 제1패턴 슬롯개수가 상기 최소할당개수 보다 작으면, 즉 제1패턴의 자원을 할당할 수 없으면, 상기 스케줄러(400)는 611단계로 진행하여 상기 m번 단말의 채널정보가 도 3의 제2기준값보다 작은지를 검사한다. 만일, 상기 단말의 채널정보가 상기 제2기준값보다 크거나 같으면, 상기 스케줄러(400)는 다음 우선권의 단말을 선택하기 위해 상기 619단계로 진행한다.

만일, 상기 단말의 채널정보가 상기 제2기준값보다 작으면, 상기 스케줄러(400)는 613단계로 진행하여 상기 제2패턴 슬롯개수가 최소할당개수 보다 크거나 같은지를 검사한다. 여기서, 최소할당개수는 MCS레벨에 따라 다르게 설정된다. 즉, 최소 할당을 위한 슬롯 개수가 제2패턴에 남아있는지를 검사한다. 상기 제2패턴 슬롯개수가 상기 최소할당개수보다 작으면, 상기 스케줄러(400)는 다음 우선순위의 단말을 선택하기 위해 상기 619단계로 진행한다.

한편, 상기 제2패턴 슬롯개수가 상기 최소할당개수 보다 크거나 같으면, 상기 스케줄러(400)는 615단계로 진행하여 상기 m번 단말에게 제2패턴의 자원을 할당한다. 이때, 상기 m번 단말로 할당되는 슬롯 개수는 단말의 MCS레벨 및 요청된 대역폭 등을 이용해서 결정될 수 있다.

이와 같이, 상기 m번 단말에게 제2패턴의 자원을 할당한 후, 상기 스케줄러(400)는 617단계로 진행하여 상기 제2패턴 슬롯개수에서 상기 m번 단말에게 할당된 슬롯개수를 감산함으로써 상기 제2패턴 슬롯개수를 갱신한다. 이후, 상기 스케줄러(400)는 상기 619단계에서 상기 단말 인덱스 m을 '1'만큼 증가한후 상기 605단계로 되돌아간다.

상술한 실시예는, 커플링(coupling)을 고려하지 않고 단말 개별적으로 자원을 할당하는 방식이다. 다른 실시예로, 먼저 각 단말에 대하여 파일럿 패턴을 결정하고, 이후 커플링을 고려해서 자원을 할당할 수도 있다. 여기서, 상기 커플링은 동일 자원을 사용하는 2개의 단말들을 선택하여 동작을 나타낸다.

이하, 본 발명의 성능을 입증하기 위한 실험 결과를 살펴보면 다음과 같다.

<표 2>는 상기 제1기준값과 상기 제2기준값을 변화시켰을 때의 성능을 나타낸 것이다.

상기 표 1의 결과와 상기 표 2의 SIMO를 비교해 볼 때, 제1기준값이 12dB일 때 용량이 증가하면서 부하가 SIMO와 동일해지는 것을 알 수 있다. 즉, 실험을 통해 제1기준값과 제2기준값을 최적화하면, 시스템 용량을 증대시키고 셀간 간섭을 줄일 수 있다.

도 7은 기존 기술과 본 발명의 성능을 비교한 그래프이다.

그래프에서, "SIMO"는 CSM를 적용하지 않은 경우를 나타내고, "CSM"은 기존 스케줄링 기법을 적용한 경우를 나타내며, "Proposed"는 본 발명에 따른 스케줄링 기법을 적용한 경우를 나타낸다. 또한, 그래프는 용량(Throughput) 누적 분포 함수(cumulative density function)를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 본 발명은 기존 기술에 비하여 높은 전송률을 가지는 단말의 비율이 증가되는 것을 확인할 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정 해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 채널상태가 나쁜 단말들이 같은 자원(또는 슬롯)을 할당받는 것을 사전에 방지함으로써, 다른 셀 또는 섹터에 미치는 간섭의 양을 줄일 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명은 평균 CQI가 좋은 단말들에게 슬롯 할당이 집중되는 현상을 방지할 수 있고, 높은 전송률을 가지는 단말의 비율을 증가시킬 수 있다.

Claims

광대역 무선통신시스템에서 기지국 장치에 있어서,

CSM(Collaborative Spatial Multiplexing) 단말들을 우선순위에 따라 정렬하는 우선순위 결정부와,

상기 우선순위에 따라 순차로 단말을 선택하며, 상기 선택된 단말의 채널정보를 이용해서 파일럿 패턴을 결정하고, 상기 결정된 파일럿 패턴의 자원을 상기 단말로 할당하는 자원 할당부를 포함하며,

상기 결정된 파일럿 패턴에 따라, 1 파일럿 패턴을 할당받은 단말들간 혹은 상기 1 파일럿 패턴을 할당받은 단말들과 제 2 파일럿 패턴을 할당받은 단말들간 동일한 자원에서 CSM이 수행되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 채널정보는 단말로부터 피드백되는 CQI(Channel Quality Indicator)인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 자원할당부는, 채널상태를 3개의 구간들로 구분하며, 상기 선택된 단말이 채널상태가 좋은 제1구간에 속할 경우 상기 제1 파일럿패턴을 할당하고, 채널상태가 나쁜 제3구간에 속할 경우 상기 제2 파일럿패턴을 할당하며, 채널상태가 중간이 제2구간에 속할 경우 상기 제1파일럿 패턴 또는 상기 제2파일럿 패턴을 할당하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 자원할당부의 자원 할당 결과를 가지고 상향링크 MAP메시지를 생성하는 맥(MAC)계층부와,

상기 맥계층부로부터의 상향링크 MAP메시지를 단말들로 송신하는 송신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 자원할당부는, 채널상태가 좋은 단말들에게 제1 파일럿 패턴을 할당하고, 채널상태가 나쁜 단말들에게 제2 파일럿 패턴을 할당하는 것을 특징으로 하는 장치.
광대역 무선통신시스템에서 스케줄링 방법에 있어서,

CSM 단말들을 우선순위에 따라 정렬하는 과정과,

상기 우선순위에 따라 순차로 단말을 선택하는 과정과,

상기 선택된 단말의 채널정보를 이용해서 파일럿 패턴을 결정하고, 상기 결정된 파일럿 패턴의 자원을 상기 단말에게 할당하는 과정을 포함하며,

상기 결정된 파일럿 패턴에 따라, 1 파일럿 패턴을 할당받은 단말들간 혹은 상기 1 파일럿 패턴을 할당받은 단말들과 제 2 파일럿 패턴을 할당받은 단말들간 동일한 자원에서 CSM이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 할당 과정은,

채널상태를 3개의 구간들로 구분하며, 상기 단말의 채널정보가 속한 구간을 판단하는 과정과,

상기 채널정보가 제1구간에 속하는 경우, 상기 단말로 제1파일럿패턴의 자원을 할당하는 과정과,

상기 채널정보가 제2구간에 속하는 경우, 상기 단말로 제1파일럿패턴 또는 상기 제2파일럿패턴의 자원을 할당하는 과정과,

상기 채널정보가 제3구간에 속하는 경우, 상기 단말로 제2파일럿패턴의 자원을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 할당 과정은,

상기 단말의 채널정보가 제1기준값보다 클 경우, 상기 제1파일럿패턴에 남아있는 자원이 최소할당자원보다 큰지를 검사하는 과정과,

상기 최소할당자원보다 클 경우, 상기 단말로 상기 제1파일럿패턴의 자원을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서,

상기 단말의 채널정보가 상기 제1기준값보다 작을 경우 또는 상기 남아있는 자원이 상기 최소할당자원보다 작을 경우, 상기 단말의 채널정보가 제2기준값(제1기준값<제2기준값)보다 작은지를 검사하는 과정과,

상기 제2기준값보다 작을 경우, 상기 제2파일럿패턴에 남아있는 자원이 최소할당자원보다 큰지를 검사하는 과정과,

상기 최소할당자원보다 클 경우, 상기 단말로 상기 제2파일럿패턴의 자원을 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 단말의 채널정보가 상기 제2기준값보다 클 경우 또는 상기 제2파일럿패턴에 남아있는 자원이 최소할당자원보다 작을 경우, 상기 단말에 대한 자원 할당을 스킵(skip)하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서,

상기 최소할당자원은 MCS레벨에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6항에 있어서,

상기 채널정보는 단말로부터 피드백되는 CQI인 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 할당 과정은,

채널상태를 적어도 2개의 구간들로 구분하는 과정과,

상기 채널상태가 좋은 구간에 속하는 단말들에게 상기 제1 파일럿 패턴을 할당하는 과정과,

상기 채널상태가 나쁜 구간에 속하는 단말들에게 상기 제2 파일럿 패턴을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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