KR100973106B1 - 무선 통신 시스템에서 패킷 데이터 전송을 스케줄링하는방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 패킷 데이터 전송을 스케줄링하기 위한 방법(100)에 관한 것이다. 사용자 우선순위 함수(PF)는 사용자의 패킷 지연시간의 함수로서 계산된다. 주어진 사용자가 임계치를 위반하는 패킷 지연시간을 가질 때, 사용자의 PF가 조절된다. 일 실시예에서, 지연 함수는 PF 계산에 적용되며, 지연 함수는 주어진 사용자의 평균 데이터 레이트 및 펜딩 데이터를 가진 액티브 세트의 모든 사용자에 대해 요구된 평균 데이터 레이트를 고려한다.

Description

무선 통신 시스템에서 패킷 데이터 전송을 스케줄링하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SCHEDULING PACKET DATA TRANSMISSIONS IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 데이터 통신에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 패킷 데이터 전송을 스케줄링하는 새롭고 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선 통신 시스템에서, 기지국은 다수의 모바일 사용자들과 통신한다. 무선 통신은 음성이나 영상 전송과 같은 낮은 지연 데이터 통신(low delay data communications), 또는 패킷화된 데이터 전송과 같은 높은 데이터 레이트 통신(high data rate communications)을 포함할 수 있다. "높은 레이트 패킷 데이터 전송 방법 및 장치(METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKET DATA TRANSMISSION)라는 명칭으로 1997년 11월 3일자 제출된 미국 특허출원 제 08/963,386호는 높은 레이트 패킷 데이터 전송을 개시하는데, 본 명세서에 참조로서 편입되어 있다.

패킷 데이터 전송은 낮은 전송 지연시간(latency transmissions)을 요구하지 않기 때문에, 기지국이 시스템 내의 모바일 사용자 전송을 스케줄링하는데 융통성을 가질 수 있게 한다. 스케줄링되면, 기지국은 소정의 시간 주기 동안 단일 모바일 사용자만큼 적은 데이터를 전송할 수 있다. 일반적으로, 시스템 내의 패킷 데이터 모바일 사용자를 스케줄링하는 것은 2가지 목표를 갖는다. 제 1 목표는 각각의 채널 이용도를 최적화하는 것이다. 제 2 목표는 모바일 사용자에 공평하게 전송을 할당하는 것이다. 상기 2개의 목표는 때때로 상충한다. 예를 들어, 어떤 사용자에 대한 채널 품질 조건과 데이터 지속량은 특별히 다른 사용자를 희생하고서 해당 사용자에게 과도한 시간 할당을 할 수도 있다.

따라서, 채널에 민감한 모바일 사용자에 대해 패킷 데이터 전송을 스케줄링하는 공평한 방법이 필요하다.

개시된 실시예들은 무선 통신 시스템에서 패킷 데이터 전송들을 스케줄링하는 새롭고 개선된 방법 및 장치를 제공한다. 일 실시예에서는, 패킷 데이터 전송들에 적합한 무선 통신 시스템에서, 본 발명에 따른 방법은 다수의 이동국들에 대한 레이트 요청 지시자(rate request indicator)들을 수신하는 단계, 상기 레이트 요청 지시자들에 응답하여 다수의 이동국들에 대한 우선순위 함수(priority function) 값들을 계산하는 단계, 및 상기 우선순위 함수 값에 따라 상기 이동국들에 대한 전송들을 스케줄링하는 단계를 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 무선 장치는 이동국들로부터 데이터 레이트 요청들을 수신하고 이에 응답하여 전력 인자 값들을 생성하기에 적합한 우선순위 인자(priority factor) 계산 유니트, 및 우선순위 인자 계산 유니트에 연결되며 데이터 전송들을 스케줄링하기에 적합한 스케줄링 유니트를 포함한다.

또 다른 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 패킷 데이터 트랜잭션(transaction)들을 스케줄링하는 방법은 사용자들의 풀(pool)을 결정하는 단계, 사용자들의 풀의 적어도 일부의 우선순위 함수를 계산하는 단계, 사용자들의 풀의 상기 일부로부터 펜딩(pending) 데이터 트랜잭션들을 갖는 사용자들의 제 1 세트를 스케줄링하는 단계, 사용자들의 풀의 상기 일부로부터 레이트 요청 지시자들을 수신하는 단계, 및 레이트 요청 지시자들에 응답하여 사용자들의 제 1 세트의 우선순위 함수들을 업데이트하는 단계를 포함한다.

여기에 개시된 방법 및 장치의 특징, 목적 및 장점은 도면을 참조하여 후술하는 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이고 동일 참조 문자는 대응하여 식별된다.

도 1은 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 블록도이다.

도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 시스템에서 패킷 데이터 전송을 스케줄링하기 위한 방법의 흐름도이다.

도 3은 일 실시예에 따른 도 1의 기지국의 블록도이다.

도 4는 일 실시예에 따른 도 3의 기지국의 일부에 대한 블록도이다.

도 5는 패킷화된 데이터 전송 시스템에서 스케줄링 사용자의 방법 100을 도시한다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 스펙트럼 확산 무선 통신 시스템의 기지국은 사용자별 우선순위 함수(per-user Priority Function)(PF)의 순간 값을 바탕으로 모바일 사용자에 대한 패킷 데이터 전송을 스케줄링한다. 사용자 스케줄링 우선순위는 PF 값에 관련되고, 높은 PF 값은 높은 스케줄링 우선순위를 가리키고 낮은 PF 값은 낮은 우선순위를 가리킨다. 일 측면에서, PF 값을 결정하기 위한 방법은 레이트 요청 지시자(Rate Request Indicator)(RRI)에 의해 지시된 채널 조건을 바탕으로 한다. 상기 방법은 또한 서비스 품질(QOS) 요건으로 지시된 공평성 기준을 고려한다. 상기 방법은 송신기 측에서 0이 아닌 버퍼 언더-런(under-run)에 대한 강력한 보호를 제공한다. 일 실시예에서, 레이트 요청 지시자는 데이터 레이트 요청(DRR)이다. 다른 실시예에서, 레이트 요청 지시자는 반송파 대 간섭(C/I) 정보이다. 다른 실시예는 다른 형태의 레이트 요청 지시자 또는 예측기를 구현할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 기지국은 다수의 모바일 사용자에 대한 우선순위 함수(PF)를 계산한다. 각각의 PF는 레이트 요청 지시자 및 소정 모바일 사용자의 예상 스루풋의 함수이다. PF 값은 기지국이 펜딩 데이터를 가진 액티브(active) 이동 유닛을 스케줄링하게 한다. 스케줄링은 다수의 이동국들로 대략적으로 동일한 전송 시간을 할당한다.

스케줄링 할당은 할당된 데이터 레이트와 연관된 악영향을 감소시킴으로써 채널 감도를 개선한다. 실제 데이터 레이트 할당은 양자화된 전송 속도를 제공한다. 이것은 시스템 내에서 데이터 레이트의 거시적인 조절을 유발한다. 실제 데이터 레이트는 할당되어 이용가능한 데이터 레이트와 일치하도록 감소 또는 조종된다. 전송 데이터 레이트를 결정하기 위하여 레이트 요청 지시자를 사용함으로써, 시스템의 실제 요건 및 작동 환경에 따라 데이터 레이트가 조절된다.

도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 무선 통신 시스템(10)은 에어 인터페이스 또는 무선 링크를 통해 이동국(14) 및 이동국(16)과 통신하는 기지국(12)을 포함한다. 기지국(12)은 각각의 이동국(16)에 대한 개별 전송을 처리한다. 도시된 바와 같이, 이동국(14)은 음성 통신 같은 낮은 지연 데이터 통신 형태 서비스를 사용하지만, 이동국(16)은 고속 패킷 데이터 통신을 사용한다. 기지국(12)과 이동국(14) 사이의 통신은 실시간으로 수행되고 그러므로 모든 액티브 통신은 동시에 수행된다. 이에 반해, 이동국(16)과 패킷 데이터 통신은 스케줄링될 수 있고, 여기에서 이동국(16)에 대한 통신은 소정 시간에 동시에 전송된다. 다른 실시예들은 채널 사용을 최적화하고자 하는 둘 이상의 이동국(16)에 대한 동시 전송을 가능하게 할 수 있다.

도 2는 시스템(10) 내의 이동국(16)을 스케줄링하기 위한 방법(18)을 도시한다. 프로세스는 단계(20)에서 시스템(10) 내의 액티브 모바일 사용자들의 풀(pool)을 결정함으로써 시작된다. 상기 풀에서 이동국들(16) 또는 사용자들의 총 수는 "N"으로서 표시된다. 단계(22)에서 N이 0이면, 프로세스는 종료된다. 그렇지 않으면, 프로세스는 단계(24)로 진행하여 상기 풀 내에 있는 "M"명의 사용자들의 서브세트 각각에 대하여 PF를 계산하며, 여기서 M명의 액티브 사용자들은 펜딩 데이터를 가진다. PF 계산은 아래의 식에 따라 수행된다.

(1)

여기서, j는 펜딩 데이터를 갖는 M개의 액티브 사용자들에 대응하는 사용자 인덱스이다. 예시적인 실시예에서, 레이트 요청 지시자는 사용자 j(j=1,...,M)로부터 수신된 데이터 레이트 요청(DRR)인 DRR(j)로서 구현된다. 식(1)의 분자(numerator)에 채널-민감성 레이트 요청 지시자를 포함하는 것은 시스템(10)에서 사용자들의 스케줄링에 비례성(proportionality)을 제공한다. 레이트 요청 지시자는 각각의 사용자(j)와 관련된 예상 스루풋(T'(j))으로 나누어진다. 실제 스루풋이 식(1)의 상기 계산에서 직접 사용되지 않더라도, 각각의 사용자(j)에 대한 실제 스루풋은 T(j)로 표시될 수 있다.

단계(26)에서 펜딩 데이터를 갖는 M명의 액티브 사용자들의 서브세트로부터, 전송을 위해 스케줄링될 "K"명의 사용자들의 추가적인 서브세트가 결정된다. 예시적인 실시예에서, K명의 사용자들의 서브세트는 시스템 구성 및 미리 결정된 스케줄링 정책에 따라 결정된다. 종종 K=1이거나, K는 단일 사용자로 제한된다. 그러나 K는 M과 같거나 M보다 작은 임의의 수일 수 있다. 계산된 PF 값들에 기초하여, 기지국은 단계(28)에서 "K"명의 사용자들을 스케줄링한다. K명의 스케줄링된 사용자들은 N명의 액티브 사용자들의 서브세트를 구성한다(즉, K≤M≤N)는 것을 유의하도록 한다. 그 다음에 기지국(12)은 단계(28)에서의 스케줄에 따라 단계(30)에서 패킷 데이터 전송들을 전송한다. 전송은 전송 전력, 전력 제어, 데이터 레이트, 변조 및 다른 전송 파라미터들의 결정을 수반한다. 동시적으로, 기지국(12)은 이동국(14)들로 낮은 지연 전송들을 전송할 수 있다는 것을 유의하도록 한다.

단계(32)에서, 기지국(12)은 각각의 스케줄링된 사용자로부터 수신된 대응하는 레이트 요청 지시자의 함수로서 K명의 스케줄링된 사용자들 각각에 대한 각각의 예상 스루풋(T')을 업데이트한다. 다음의 식은 예시적인 실시예에 따라 스케줄링 된 사용자들에 대한 T' 업데이트 계산을 나타낸다:

여기서, α는 인덱스 n을 갖는 디지털 샘플들에 대해, 스케줄링을 위해 사용되는 평활화(smoothing) 필터의 시정수(time constant)이다. 일 실시예에서, 시정수는 각각의 이동국(16)의 목표 QOS 및/또는 속도에 관련된다. 예시적인 실시예에서, 레이트 요청 지시자는 DRR(ℓ)로서 구현되며, 데이터 레이트 요청(DRR)은 사용자(ℓ)로부터 수신된다(ℓ=1,...,N). 분자에 채널-민감성 레이트 요청 지시자를 포함하는 것은 시스템(10)에서 사용자들의 스케줄링에 비례성을 제공한다. 레이트 요청 지시자는 각각의 사용자(j)와 관련된 예상된 스루풋(T'(j))으로 나누어진다. 실제 스루풋이 식(1)의 상기 계산에서 직접 사용되지 않더라도, 각각의 사용자(j)에 대한 실제 스루풋은 T(j)로 표시될 수 있다. 스케줄링 방법은 사용자로부터 수신된 레이트 요청 지시자를 기초로 각각의 사용자의 스루풋을 예측 또는 예상한다. 레이트 요청 지시자는 데이터 레이트 제어(DRC) 채널을 통해 전송된 DRR일 수 있으며, 여기서 사용자는 요청에 대한 대응하는 데이터 레이트를 결정하고 전송 채널의 품질을 결정한다. 전송 채널의 품질은 사용자에 의해 수신된 전송의 C/I 측정일 수 있으며, 여기서 대응하는 DRR은 예컨대 룩업 테이블을 통해서, C/I 비율과 관련된다. 일 실시예에서, 사용자는 기지국(12)에 C/I 비율을 전송하며 기지국(12)은 C/I에 기초하여 데이터 레이트를 결정한다. 대안적으로, 사용자는 자신에 의해 수신된 전송 데이터의 에러들에 기초하여 요청에 대한 데이터 레이트를 결정할 수 있다. 사용자는 기지국의 요청에 대한 데이터 레이트를 결정하는 다양한 방법들을 이용할 수 있다. 유사하게, 사용자는 기지국으로부터 데이터 레이트를 요청하기 위해 다양한 레이트 요청 지시자들을 구현할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 서로 다른 이동국(16)들은 서로 다른 레이트 요청 지시자들을 구현한다.

단계(34)에서 K＜M이면, 프로세스는 단계(36)로 진행하여, N명의 액티브 사용자들의 풀 내에 있는 스케줄링 되지 않은 사용자들, 즉, M명의 스케줄링된 사용자들에 포함되지 않는 사용자들에 대하여 각각의 T'를 업데이트한다. 스케줄링 되지 않은 사용자들에 대한 예상 스루풋 계산은 다음과 같다;

(3), i=1,...,(M-K)에 대해

여기서, 레이트 요청 지시자는 스케줄링 되지 않은 사용자들과 관련된 각각의 PF를 업데이트하기 위해 사용되는 예상 스루풋의 계산에 대해 0으로 가정된다. 그 다음에 프로세스는 단계(26)로 리턴하며, 업데이트된 PF 값들이 여전히 펜딩 데이터를 갖는 임의의 사용자들의 스케줄링을 계속하기 위해 사용된다.

예시적인 실시예는 마치 각각의 이동국(16)이 항상 충분한 양의 펜딩 데이터를 갖고, 각 이동국(16)에 의해 요청되는 레이트가 실현가능한 것처럼 각 사용자에 대한 PF 값들을 업데이트한다. 따라서, 식(1)-(3)에서와 같이 계산된 PF에 의해 발생한 스케줄링 시퀀스는 버퍼가 전송할 적어도 하나의 비트의 데이터를 갖고 있는한 전송 버퍼들의 예측할 수 없는 어떠한 상태들에도 민감하지 않다.

도 3은 수신되고, 처리되고 그리고 전송되는 신호들을 포함하는 기지국(12)을 상세히 설명한다. 도시한 바와 같이, 기지국(12)은 다수의 이동국(16)으로부터 DRR 또는 C/I 등의 레이트 요청 지시자를 수신한다. 제어 정보는 적어도 이동국(16)으로부터 수신되고, 또한 기지국 제어기(BSC)(미도시) 등의 중앙 제어장치로부터도 수신될 수 있다. 기지국은 인터넷 등의 네트워크(미도시)로부터 "백본 트래픽"으로 지칭되는 트래픽을 수신한다. 이러한 신호에 응하여, 기지국(12)은 데이터를 이동국들(16)로 전송한다.

도 4는 기지국(12)의 스케줄러 부분을 보다 상세히 설명한다. 기지국(12)은 소정 시간에 액티브 이동국(16)의 번호 및 식별자를 결정하기 위한 풀(pool) 계산 유니트(40)를 포함한다. 액티브 이동국(16)은 기지국(12)과 통신하지만, 임의의 펜딩 데이터 트랜잭션들을 가지지 않을 수 있다. 풀 계산 유니트(40)는 이동국(16) 및 BSC(미도시)로부터 제어 정보를 수신하고, 또한 네트워크(미도시)로부터 트래픽을 수신한다. 이에 응답하여, 풀 계산 유니트(40)는 사용자 식별 정보인 사용자 ID(ℓ)(ℓ= 1, ..., N)를 PF 계산 유니트(42)에 제공한다. 사용자 식별 정보는 시스템(10) 내의 모든 N명의 액티브 사용자에 대해 제공된다.

PF 계산 유니트(42)는 DRR(ℓ) 등의 이동국(16)으로부터 데이터 레이트 요청 지시자를 수신한다. PF 계산 유니트(42)는 레이트 요청 지시자를 사용하여 식(1)에 따라 각 사용자에 대한 PF를 결정한다. 펜딩 데이터를 가진 모든 사용자에 대한 PF(j)(j=1, ..., K)가 스케줄링 유니트(46)에 제공된다. 스케줄링 유니트(46)는 PF(j)와 관련된 다양한 사용자 간에 스케줄을 결정한다. 스케줄링 유니트(46)는 전송 회로(48)에 스케줄 정보를 제공한다. 데이터 입력(DATA IN) 또한 전송 회로(48)에 제공되어, 스케줄 정보에 따라 데이터를 전송하여 데이터 출력(DATA OUT)을 생성한다. 또한, 액티브한 N명의 사용자들의 예측된 스루풋을 업데이트하는 스루풋 업데이트 계산 유니트(50)에 스케줄 정보가 제공된다. 예정된 사용자는 식(2)에 따라 갱신되는 한편, 예정되지 않은 사용자는 식(3)에 따라 갱신된다. 예측된 스루풋 값을 갱신하기 위해, 스루풋 업데이트 계산 유니트(50)는 이동국(16)으로부터 레이트 요청 지시자를 수신한다. 그리고 펜딩 데이터를 가진 M명의 사용자들의 서브세트에 대한 예상된 스루풋의 업데이트된 값들이 PF 계산 유니트(42)에 다시 제공되어 PF 값을 업데이트한다. 스루풋 업데이트 계산 유니트(50)는 무한 임펄스 응답(IIR) 필터와 같은 평활화 필터를 포함한다. 평활화 필터에 대한 탭 계수들은 구성 가능하다.

일례에서, 이동국(16)은 3 ㎞/hr의 속도 및 5.4㎐의 도플러 주파수(f_doppler )를 가진다. 예측된 스루풋(들)은 대략 2초로 주어진 시정수(T_W)를 갖고 식(2) 및 (3)에 따른 IIR 평활화 필터링에 종속적이다. IIR 필터 탭 계수(α)는 다음과 같이 주어진 관계식에 의해 시정수(T_W)와 관련된다:

20 msec의 프레임 길이, 즉 50 프레임/초가 주어지면 1/100의 시정수가 출력된다. 일반적으로 α의 계산은 공평성 제약(fairness constraint)을 반영하는 전송들에 대한 서비스 품질 결정을 포함하고, 각각의 이동국(16)에는 미리 결정된 허용 오차 내의 시간 단편(fraction)이 할당된다. 그 다음에 계산은 최적의 실제 시스템 스루풋을 달성하기 위해 α를 최적화시킨다.

다른 실시예에서, 비례 공평 알고리즘(proportional fair algorithm)은 지연 항(delay term)을 통합하는 공평성 기준을 구현한다. 구체적으로, 데이터 패킷이 도착한 시간으로부터 데이터가 BS에서 사용자 또는 MS로 전송될 때까지의 지연이 기지국에서 측정된다. 지연은 전송 시작 또는 전송 종결까지 측정될 수 있다. 지연은 전송 전에 데이터가 BS에서 유지되는 시간을 효과적으로 측정한다. 데이터는 BS(12)의 큐 또는 다른 메모리 저장 장치(미도시)에 저장될 수 있다.

일반적으로, 비례 공평 알고리즘은 사용자들의 세트 사이에서 스루풋을 최대화하는 것과 개별 사용자들에게 스루풋들을 공평하게 할당하는 것 사이에 균형을 유지한다. 그러나 상기 알고리즘은 개별 사용자에 대한 특정한 지연 요구(delay requirement)의 만족을 보장하지 않는다. 지연 민감성 항(delay sensitive term)을 포함하도록 비례 공평 우선순위 함수 PF를 수정함으로써, 결과는 지연 요구(들)과 일관된 스케줄링을 제공한다. 지연 요구들은 일반적으로 운용 표준에 의해 규정됨을 유의하도록 한다.

예시적인 실시예에서, 시스템 내의 사용자들의 지연 요구들은 시간(예를 들어, 초 단위로 주어진 d)의 함수로서 BS(12)로 선험적으로 제공된다. 그 후에, BS는 각각의 사용자에게 시간 지연 임계치 τ을 할당한다. 구체적으로, BS는 사용자들(i=1,...,N)에 대한 값들 τ_i를 저장하며, 상기 N은 주어진 시간에서의 전체 사용자 수이다. 종래의 사용자의 비례 공평 우선순위를 계산하는 식은 다음과 같이 주어진다:

(5)

상기 DRC는 주어진 MS에 의해 유지가능한 데이터 레이트이며, T는 사용자의 스루풋이다. 상기 식(5)는 다음과 같이 수정된다:

PF 계산은 식(6)에 도시된 바와 같이 사용자의 지연에 대한 함수인 지연 함수 g(d)를 추가적으로 고려한다.

이러한 방식에서, 스케줄링 방법은 사용자의 지연이 상기 식(6)의 적용에 의한 미리 결정된 임계값을 초과하는 경우 상기 사용자에게 우선순위를 부여한다. 지연이 상기 임계값 미만으로 감소하면, 사용자의 우선순위는 식(5)에서와 같이 계산된다.

도 5는 패킷화된 데이터 전송 시스템에서 사용자를 스케줄링하는 방법(100)을 도시한다. 프로세스는 단계(102)에서 사용자 i에 대한 지연을 계산하며, 상기 지연은 d_i로 정의된다. 지연 d_i는 임계치 τ_i와 비교된다. 임계치 τ_i는 사용자 i에 대하여 특정된다. 선택적인 실시예들은 모든 사용자에 대하여 단일 임계치를 구현할 수 있다. 또한, 임계치 τ_i는 시스템의 동작 중에 업데이트되는 동적 임계치일 수 있다. 만약 결정 다이아몬드(104)에서 사용자 지연이 임계치보다 크면, 프로세스는 단계(106)에서 d_i에 대한 지연 함수 g(d)를 계산하며, 상기 함수는 다음과 같이 정의된다:

여기서, k는 임의의 정수이다.

만약 사용자 지연이 임계치 이하이면, 지연 함수 g(d)는 단계(108)에서 다음과 같이 계산된다:

g(d_i) = 1 (8)

그 후에 프로세스는 단계(106 또는 108)에서 계산된 지연 함수를 사용하여 단계(110)에서 PF로 적용한다. PF는 다음과 같이 정의된다:

단계(112)에서 프로세스는 PF_i에 따라 사용자 i를 스케줄링한다. 대안적인 실시예들은 소정 통신 시스템의 요구, 성능, 및 범위와 일관되는 임의의 다양한 지연 함수들을 구현할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 지연 함수는 다음과 같이 정의된다:

여기서, k는 임의의 정수이다.

상기 f()는 지연의 증가 함수(increasing function) 또는 구체적으로 (d_i-τ_i)의 증가 함수를 나타낼 수 있다.

또 다른 실시예는 다음 식에 의해 정의되는 지연 함수를 구현한다:

상기 DRC_MAX 는 모든 사용자에 대한 DRC의 최대값이며, DRC_AVE는 사용자 i의 DRC에 대한 평균값이다. 식(11) 및 (12)는 주어진 사용자의 PF를 다른 사용자와 관련하여 주어진 사용자의 지연 함수로 조절한다. 그러므로 만약, 평균적으로 요청되는 데이터 레이트, 즉, 사용자 i의 DRC는 펜딩 데이터를 가지는 액티브 세트 내의 모든 사용자에 걸쳐서 실질적으로 최대 DRC 미만이며 만약 사용자가 임계치를 위반하는 지연을 사용하고 있다면, 사용자 i는 우선순위의 증가를 수신할 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예, 식(5)의 PF는 지연 대신에 스루풋의 함수로써 우선순위를 조절하도록 변경되고, 상기 PF는 스루풋 함수 g(T_i)와 함께 다음과 같이 계산된다:

스루풋 함수는 사용자 i의 스루풋을 반영한다. 특히, 스루풋 T_i가 스루풋 임계치보다 크다면,

g(T_i)=1; 이고 (14)

스루풋 T_i가 스루풋 임계치와 같거나 더 작다면,

g(T_i)=DRC_MAX/DRC_AVE (15)

이런 식으로, 사용자의 우선순위가 수신된 스루풋에 반응하여 변경된다. 스루풋이 너무 낮을 때, 즉 임계치 아래이거나 임계치일 때, PF는 급증한다. 또한, 우선순위 함수는 주어진 식(5)과 같이 계산된다. 그리하여, 사용자 i의 평균 요청된 데이터 레이트, 즉, DRC가 펜딩 데이터를 가지는 액티브 세트의 모든 사용자들에 대한 최대 DRC보다 실질적으로 더 작고 사용자가 스루풋 임계치를 넘어서는 스루풋을 갖는다면, 사용자 i는 급증한 우선순위를 받을 것이다.

또한, 대안의 실시예는 참조에서 분명하게 언급한 2001년 2월에 IEEE 통신 매거진 pp.150-154에 Matthew Andrews가 "Providing Quality of Service over a shared Wireless Link"에 게시된 것과 같은 다양한 지연 함수를 구현한다.

이어, 무선 통신 시스템에서 스케줄링 패킷 데이터를 위한 뛰어나고 향상된 방법과 장치가 설명된다. 당업자들은 상기 상세한 설명에서 언급된 데이터, 지시, 명령, 정보, 신호, 비트, 심벌, 및 칩이 전압, 전류, 전자기파, 자기장 또는 자기입자, 광 필드 또는 광입자, 또는 상기의 어떠한 조합에 의해서 유리하게 나타난다는 것을 이해할 수 있다. 또 다른 실시예는 참조에서 분명하게 언급한 Niranjan Joshi가 ACM Mobicom 200에 "Downlink Scheduling in CDMA DATA Network"에 게시한 것과 같은 지연 함수를 구현한다.

더하여 당업자는 여기에 개시된 다양한 예시적인 논리 블록, 모듈, 회로, 및 알고리즘 단계가 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 둘의 조합으로 구현된다는 것을 인식한다. 다양한 예시적인 구성요소, 블록, 모듈, 회로, 및 단계가 그것들의 함수 용어로 일반적으로 설명된다. 함수는 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어는 특별한 응용에 의존하며, 전체 시스템에 부과된 제한을 설계한다. 당업자들은 이런 조건하에서 하드웨어와 소프트웨어의 상호 교환을 인식하고, 각각의 특정의 응용에 대한 설명된 함수를 최상으로 구현하는 방법을 인식한다.

예로서, 여기에 기술된 실시예와 관련하여 기술된 다양한 논리블록, 모듈, 회로 및 알고리즘 단계는 디지털 신호 처리기(DSP), 주문형 반도체(ASIC), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 또는 다른 프로그램가능 논리장치 개별 게이트 또는 트랜지스터 논리장치, 예컨대 레지스터 및 FIFO와 같은 개별 하드웨어소자, 펌웨어 명령 세트를 실행하는 프로세서, 임의의 종래의 프로그램가능 소프트웨어 모듈 및 프로세서, 또는 여기에 기술된 기능을 실행하도록 설계된 상기 수단의 결합으로 실행될 수 있다. 프로세서는 유리하게 마이크로프로세서일 수 있으며, 대안적으로 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기 또는 상태 머신일 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 제거가능 디스크, CD-ROM, 또는 종래의 공지된 다른 형태의 저장매체에 상주할 수 있다. 프로세서는 ASIC(미도시)에 상주할 수 있다. ASIC은 전화(미도시)에 상주할 수 있다. 대안적으로, 프로세서는 DSP 및 마이크로프로세서의 결합 또는 DSP 코어 등과 관련한 두 개의 마이크로프로세서로서 실행될 수 있다.

본 발명의 다양한 설명은 당업자로 하여금 본 발명을 실시 및 이용하도록 제공된다. 이들 실시예는 당업자에 의하여 용이하게 수정될 수 있으며, 진보적인 기능의 사용 없이 다른 실시예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 도시된 실시예에 제한되지 않으며 여기에 기술된 원리 및 신규한 특징과 일치하는 가장 넓은 범위에 따른다.

Claims (15)

1. 패킷 데이터 전송들에 적합한 무선 통신 시스템에서 수행되는 방법으로서, 상기 시스템은 송신기에 펜딩(pending) 데이터를 가지는 적어도 하나의 이동국을 포함하며, 상기 방법은,

   펜딩 데이터를 가진 상기 적어도 하나의 이동국의 제 1 수신기에 대한 패킷 지연 시간을 계산하는 단계;

   상기 패킷 지연 시간을 제 1 임계치와 비교하는 단계;

   상기 패킷 지연 시간이 상기 제 1 임계치를 위반하는 경우에, 제 1 지연 항(delay term)을 계산하는 단계;

   상기 제 1 지연 항을 사용하여 상기 제 1 수신기에 대한 우선순위 함수를 계산하는 단계; 및

   상기 우선순위 함수에 따라 상기 수신기로의 전송들을 스케줄링하는 단계를 포함하며,

   패킷 지연 시간 함수는 상기 제 1 임계치보다 큰 패킷 지연 시간 요구(requirement)에 대하여 g(d)=DRC_MAX/DRC_AVE로서 계산되며, DRC_MAX는 송신기의 액티브 세트에 있는 수신기들에 대한 DRC 값들 중 최대치이며, DRC_AVE는 상기 제 1 수신기에 대한 평균 DRC 값이며, DRC는 적어도 하나의 이동국에 적용되는 데이터 레이트이며, g(d)는 패킷 지연 시간 함수인, 무선 통신 시스템에서 수행되는 방법.
2. 패킷 데이터 전송들에 적합한 무선 통신 시스템에서 수행되는 방법으로서,

   임계치보다 높은 패킷 지연을 가지는 사용자를 식별하는 단계; 및

   상기 패킷 지연이 상기 임계치보다 높은 동안 상기 사용자의 우선순위를 조정하는 단계를 포함하며,

   상기 조정하는 단계는,

   상기 사용자에 대한 패킷 지연 시간을 계산하는 단계;

   상기 패킷 지연 시간을 제 1 임계치와 비교하는 단계;

   상기 패킷 지연 시간이 상기 제 1 임계치를 위반하는 경우에, 제 1 지연 항을 계산하는 단계;

   상기 제 1 지연 항을 사용하여 상기 사용자에 대한 우선순위를 계산하는 단계; 및

   상기 우선순위에 따라 상기 사용자로의 전송들을 스케줄링하는 단계를 포함하며,

   상기 제 1 지연 항은 상기 제 1 임계치보다 큰 패킷 지연 시간 요구에 대하여 g(d)=1+k*MAX(0,(d_i-τ_i)) 및 g(d)=DRC_MAX/DRC_AVE 중 하나에 따라 계산되며,

   k는 정수이고, d_i는 i번째 이동국의 지연 시간 요구이고, τ_i는 상기 i번째 이동국에 적용되는 임계치이며,

   DRC_MAX는 송신기의 액티브 세트에 있는 수신기들에 대한 DRC 값들 중 최대치이며, DRC_AVE는 제 1 수신기에 대한 평균 DRC 값이며, DRC는 적어도 하나의 이동국에 적용되는 데이터 레이트이며, g(d)는 패킷 지연 시간 함수인, 무선 통신 시스템에서 수행되는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 임계치는 상기 시스템의 동작 중에 업데이트되는, 무선 통신 시스템에서 수행되는 방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   하나의 임계치가 상기 시스템에 있는 모든 이동국들에 대하여 사용되는, 무선 통신 시스템에서 수행되는 방법.
5. 제 2 항에 있어서,

   각각의 임계치들은 상기 시스템에 있는 적어도 두 개의 이동국들로 적용되는, 무선 통신 시스템에서 수행되는 방법.
6. 패킷 데이터 전송들에 적합한 무선 통신 시스템의 컴퓨터 실행 로직으로서,

   임계치보다 높은 패킷 지연을 가지는 사용자를 식별하는 동작; 및

   상기 패킷 지연이 상기 임계치보다 높은 동안 상기 사용자의 우선순위를 조정하는 동작을 수행하며,

   상기 조정하는 동작은,

   상기 사용자에 대한 패킷 지연 시간을 계산하는 동작;

   상기 패킷 지연 시간을 제 1 임계치와 비교하는 동작;

   상기 패킷 지연 시간이 상기 제 1 임계치를 위반하는 경우에, 제 1 지연 항을 계산하는 동작;

   상기 제 1 지연 항을 사용하여 상기 사용자에 대한 우선순위를 계산하는 동작; 및

   상기 우선순위에 따라 상기 사용자로의 전송들을 스케줄링하는 동작을 포함하며,

   상기 제 1 지연 항은 상기 제 1 임계치보다 큰 패킷 지연 시간 요구에 대하여 g(d)=1+k*MAX(0,(d_i-τ_i)) 및 g(d)=DRC_MAX/DRC_AVE 중 하나에 따라 계산되며,

   k는 정수이고, d_i는 i번째 이동국의 지연 시간 요구이고, τ_i는 상기 i번째 이동국에 적용되는 임계치이며,

   DRC_MAX는 송신기의 액티브 세트에 있는 수신기들에 대한 DRC 값들 중 최대치이며, DRC_AVE는 제 1 수신기에 대한 평균 DRC 값이며, DRC는 적어도 하나의 이동국에 적용되는 데이터 레이트이며, g(d)는 패킷 지연 시간 함수인, 컴퓨터 실행 로직.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 임계치는 상기 시스템의 동작 중에 업데이트되는, 컴퓨터 실행 로직.
8. 제 6 항에 있어서,

   각각의 임계치들은 상기 시스템에 있는 적어도 두 개의 이동국들로 적용되는, 컴퓨터 실행 로직.
9. 제 6 항에 있어서,

   하나의 임계치가 상기 시스템에 있는 모든 이동국들에 대하여 사용되는, 컴퓨터 실행 로직.
10. 패킷 데이터 전송들에 적합한 무선 통신 시스템에서 수행되는 방법으로서, 상기 시스템은 송신기에 펜딩 데이터를 가지는 적어도 하나의 이동국을 포함하며, 상기 방법은,

    펜딩 데이터를 가진 상기 적어도 하나의 이동국의 제 1 수신기에 대한 패킷 지연 시간을 계산하는 단계;

    상기 패킷 지연 시간을 제 1 임계치와 비교하는 단계;

    상기 패킷 지연 시간이 상기 제 1 임계치를 위반하는 경우에, 제 1 지연 항을 계산하는 단계;

    상기 제 1 지연 항을 사용하여 상기 제 1 수신기에 대한 우선순위 함수를 계산하는 단계; 및

    상기 우선순위 함수에 따라 상기 수신기로의 전송들을 스케줄링하는 단계를 포함하며,

    상기 제 1 지연 항은 상기 제 1 임계치보다 큰 패킷 지연 시간 요구에 대하여 g(d)=1+k*MAX(0,(d_i-τ_i))로서 계산되며, k는 정수이고, d_i는 i번째 이동국의 지연 시간 요구이고, τ_i는 상기 i번째 이동국에 적용되는 임계치인, 무선 통신 시스템에서 수행되는 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 임계치는 상기 시스템의 동작 중에 업데이트되는, 무선 통신 시스템에서 수행되는 방법.
12. 제 10 항에 있어서,

    하나의 임계치가 상기 시스템에 있는 모든 이동국들에 대하여 사용되는, 무선 통신 시스템에서 수행되는 방법.
13. 제 10 항에 있어서,

    각각의 임계치들은 상기 시스템에 있는 적어도 두 개의 이동국들로 적용되는, 무선 통신 시스템에서 수행되는 방법.
14. 기지국으로서,

    모바일 사용자로부터 사용자 패킷 지연 요구를 수신하기 위한 수단;

    상기 수신하기 위한 수단에 응답하여, 상기 사용자 패킷 지연 요구에 적어도 부분적으로 기반하여 사용자의 우선순위를 설정하기 위한 수단 ― 상기 우선순위를 설정하기 위한 수단은 상기 모바일 사용자에 대한 패킷 지연 시간을 계산하기 위한 수단, 상기 패킷 지연 시간을 제 1 임계치와 비교하기 위한 수단, 상기 패킷 지연 시간이 상기 제 1 임계치를 위반하는 경우에 제 1 지연 항을 계산하기 위한 수단, 및 상기 제 1 지연 항을 사용하여 상기 모바일 사용자에 대한 우선순위를 계산하기 위한 수단을 포함함 ―; 및

    상기 우선순위에 따라 상기 모바일 사용자로의 전송들을 스케줄링하기 위한 수단을 포함하며,

    패킷 지연 시간 함수는 상기 제 1 임계치보다 큰 패킷 지연 시간 요구에 대하여 g(d)=DRC_MAX/DRC_AVE로서 계산되며, DRC_MAX는 송신기의 액티브 세트에 있는 수신기들에 대한 DRC 값들 중 최대치이며, DRC_AVE는 제 1 수신기에 대한 평균 DRC 값이며, DRC는 적어도 하나의 이동국에 적용되는 데이터 레이트이며, g(d)는 패킷 지연 시간 함수인, 기지국.
15. 패킷 데이터 전송들에 적합한 무선 통신 시스템의 컴퓨터 실행 로직으로서,

    패킷 지연 요구를 가지는 사용자를 식별하는 동작;

    상기 패킷 지연 요구를 임계치와 비교하는 동작;

    패킷 지연 시간이 상기 임계치를 위반하는 경우에, 제 1 지연 항을 계산하는 동작;

    상기 제 1 지연 항을 사용하여 제 1 수신기에 대한 우선순위 함수를 계산하는 동작;

    상기 우선순위 함수에 따라 상기 수신기로의 전송들을 스케줄링하는 동작 ― 패킷 지연 시간 함수는 상기 임계치보다 큰 패킷 지연 시간 요구에 대하여 g(d)=DRC_MAX/DRC_AVE로서 계산되며, DRC_MAX는 송신기의 액티브 세트에 있는 수신기들에 대한 DRC 값들 중 최대치이며, DRC_AVE는 상기 제 1 수신기에 대한 평균 DRC 값이며, DRC는 적어도 하나의 이동국에 적용되는 데이터 레이트이며, g(d)는 패킷 지연 시간 함수임 ―; 및

    상기 비교에 기반하여 상기 사용자의 우선순위를 조정하는 동작을 수행하는, 컴퓨터 실행 로직.

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