KR101070323B1 - 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 3GPP LTE 시스템의 OFDMA를 통해 최적의 전송전력을 고려하여 무선자원을 할당할 수 있도록 한 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법 및 장치에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은 복수의 사용자 장비(UE)의 채널정보(CQI)를 바탕으로 시간 도메인-스케쥴링(TD-PS)에 의해 주파수 도메인-패킷 스케쥴링(FD-PS)의 후보 UE를 선별하는 단계; 상기 후보 UE중, 실시간 트래픽을 요구하며, 비트대 전력효율이 우수한 UE순으로 리소스 블럭(RB)을 해당 UE에게 할당하도록 FD-PS를 수행하는 단계; 및 상기 후보 UE중, 비실시간 트래픽을 요구하며, 비트대 전력 효율이 우수한 UE순으로 모든 전력에 따른 RB를 해당 UE에게 할당하도록 FD-PS를 수행하는 단계를 포함하는 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법 및 그 방법이 적용된 장치를 제공한다.
3GPP, LTE, OFDMA, TD-PS, FD-PS, UE, CQI, TTI, 전송전력, RB

Description

주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법 및 장치{METHOD FOR APPARATUS FOR SCHEDULING FREQUENCY DOMAIN PACKET}
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 3GPP LTE 시스템의 OFDMA를 통해 최적의 전송전력을 고려하여 무선자원을 할당할 수 있도록 한 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법 및 장치에 관한 것이다.
UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service) 시스템은 유럽식 이동통신 시스템인 GSM(Global System for Mobile Communications)과 GPRS(General Packet Radio Services)을 기반으로 하고 광대역(Wideband) 부호분할 다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 'CDMA'라 한다)을 사용하는 제3 세대 비동기 이동통신 시스템이다.
현재 UMTS 표준화를 담당하고 있는 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 UMTS 시스템의 차세대 이동통신 시스템으로 LTE(Long Term Evolution)에 대한 논의가 진행 중이다. 이러한 차세대 이동통신 다중화 기술로 주 목받고 있는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)는 IEEE802.16 또는 IEEE802.20 등의 표준에서 채택되었다.
LTE는 2010년 정도를 상용화 목표로 해서, 최대 100 Mbps 정도의 전송 속도를 가지는 고속 패킷 기반 통신을 구현하는 기술이다.
UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network) LTE는 효율적인 무선 자원관리를 위해서 시간도메인(Time Domain; TD, 이하 'TD'라 약칭함)과 주파수도메인(Frequency Domain; FD, 이하 'FD'라 약칭함) 두 개의 도메인에서 패킷 스케쥴링(Packet Scheduling; PS, 이하 'PS'라 약칭함)을 제공한다.
TD-PS에서는 주로 어떠한 사용자 장비(User Equipment; UE, 이하 'UE'라 약칭함)에게 우선적으로 무선자원을 할당할 것인가를 다양한 방법으로 정의하고 있다. 여기서 TD-PS에서는 실직적인 자원을 할당하지는 않지만, FD-PS의 복잡도를 줄일 수 있는 장점을 갖는 것으로, 다양한 기준을 이용하여 특정 UE를 FD-PS의 후보자로 선택한다.
즉, FD-PS는 TD-PS에 의해 선택된 특정 사용자 장비에게 실질적으로 주파수를 할당하는 역할을 하는데, 이러한 주파수의 할당은 특정 metric을 기준으로 이루어진다.
종래의 차세대 기지국(evolved Nodeb; eNB, 이하 'eNB'라고 약칭함)의 기술들은 전송전력에 제한을 두지않고, 무한 전력 사용을 바탕으로 하고 있다. 이러한 전제하에 전송률과 형평성의 두가지 trade-off 관계의 성능에 초점이 맞추어진 종래 eNB의 FD-PS방법은 항상 많은 전송전력의 제공을 요구하므로, 시스템의 성능을 위한 많은 양의 전송전력을 필요로하는 문제점이 있었다.
즉, 종래의 eNB의 FD-PS 방법은 채널환경이 우수한 사용자들에게만 높은 전송률이 제공되기 때문에, eNB의 거리와 채널환경에 따라 형평성에 맞지 않는 통신이 이루어지게 되는 문제점이 있었다. 또한 채널환경이 좋지 못한 사용자들에게 적합하지 않는 많은 양의 데이터 전송을 요구하게 되므로, 큰 전력소모를 요구하게 되어 비효율적으로 전력이 소비되는 문제점이 있었다. 또한 종래의 eNB가 높은 전송전력을 사용한다면, 주변 셀(cell)의 간섭뿐만 아니라 에너지의 효율적인 사용 등의 적지 않은 문제점을 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, GPP LTE 시스템의 OFDMA를 통해 최적의 전송전력을 고려하여 무선자원을 할당할 수 있도록 한 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 주어진 차세대 기지국의 유효 전력을 실시간 데이터를 요청하며 비트 대 전력 효율이 우수한 사용자 장비에게 우선적으로 할당하고, 이후 나머지 모든 전력을 비실시간 데이터를 요청하며 비트대 전력 효율이 우수한 사용자 장비에게 우선적으로 할당할 수 있도록 한 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 인접 셀간의 inter-cell interference를 감소시킴과 동시에 많은 양의 데이터를 전송할 수 있도록 한 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용자의 거리와 채널환경의 영향을 최소화하여 형평성 있는 통신을 지원할 수 있도록 한 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 주어진 전력을 효율적으로 사용하면서도 시스템 용량과 형평성을 만족시키는 효율적인 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법은, 복수의 사용자 장비(UE)의 채널정보(CQI)를 바탕으로 시간 도메인-스케쥴링(TD-PS)에 의해 주파수 도메인-패킷 스케쥴링(FD-PS)의 후보 UE를 선별하는 단계; 상기 선별된 후보 UE중, 실시간 트래픽을 요구하며, 비트대 전력효율이 우수한 UE순으로 리소스 블럭(RB)을 해당 UE에게 할당하도록 FD-PS를 수행하는 단계; 및 상기 선별된 후보 UE중, 비실시간 트래픽을 요구하며, 비트대 전력 효율이 우수한 UE순으로 모든 전력에 따른 RB를 해당 UE에게 할당하도록 FD-PS를 수행하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 UE순으로 RB를 해당 UE에게 할당하도록 FD-PS를 수행하는 단계는, 상기 실시간 트래픽을 요구하는 모든 UE의 데이터 종류에 따른 통화품질(Qos)을 만족하는지를 판단하는 단계; 및 상기 판단결과, 상기 모든 UE의 QoS를 만족하지 않으면, 상기 모든 UE의 통화품질을 만족할때까지 해당 UE에게 상기 리소스 블럭을 추가할당하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 UE별 우수한 RB라고 고려되어지는 긱준인 비트대 전력효율은, 아래의 수학식에 의해 연산된다.
(수학식)
Figure 112009016806374-pat00001
Figure 112009016806374-pat00002
Figure 112009016806374-pat00003
여기서 Pk,n은 인덱스 K에 해당하는 UE의 n번째 리소스 블럭의 전력을 의미하고,α2 k,n 은 인덱스 k에 해당하는 UE의 n번째 리소스블럭의 채널환경을 의미하고, fk(Ck,n)은 비트에러율(BER)을 만족하기 위한 인덱스 k에 해당하는 UE의 수신전력을 의미하며, M은 비트대 전송전력의 비를 의미하며, No은 additive white Gaussian noise (AWGN)변수, Q는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)의 변조방식인 m-QAM의 오류함수, Ck,n은 k번째 UE에 n번째 RB가 할당 되었을때 전송할 수 있는 비트수를 의미한다.
바람직하게, 상기 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법의 각 단계를 통해 설정되는 채널환경은 하나의 전송 시간 구간(Transmit Time Interval; TTI)마다 업데이트되며, 여기서, 상기 TTI는 14개의 OFDMA 심볼로 이루어진다.
여기서, 상기 비트대 전력효율이 우수하다는 것은 비트대 전력의 비가 작은 것인 것을 의미한다.
본 발명의 다른 면에 따른 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 장치는, 복수의 사 용자 장비(UE)로부터 채널정보(CQI)를 수신하고, 상기 UE로 리소스 블럭(RB) 할당정보를 송신하는 송수신부; 상기 CQI를 바탕으로 시간 도메인-스케쥴링(TD-PS)에 의해 주파수 도메인-패킷 스케쥴링(FD-PS)의 후보 UE를 선별한 후, 비트대 전력 효율과 데이터 종류를 고려하여 RB를 UE에게 할당하는 스케쥴링을 수행하는 스케쥴러; 및 상기 RB마다 UE를 할당하여 해당 UE에게 상기 RB 할당정보를 송신하도록 하는 전반적인 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 스케쥴러는, 상기 CQI를 바탕으로 시간 도메인-스케쥴링(TD-PS)을 수행하여 주파수 도메인-패킷 스케쥴링(FD-PS)의 후보 UE를 선별하는 TD-PS부; 상기 후보 UE중, 비트대 전력효율이 우수한 순서를 고려하여 실시간 트래픽을 요청한 해당 UE에게 RB를 우선적으로 할당한 후, 비실시간 트래픽을 요청한 UE중, 비트대 전력효율이 우수한 순서를 고려하여 해당 UE에게 RB를 할당하는 FD-PS부; 및
상기 RB마다 할당된 UE의 통화품질을 확인하고, 그 확인된 통화품질에 따라 상기 RB의 추가할당 수행여부를 결정한 후, 상기 송수신부로 상기 RB 할당정보를 전송하는 통신품질 확인부를 포함한다.
여기서, 상기 FD-PS부는, 상기 UE가 요청하는 데이터의 종류(실시간 트래픽과 비실시간 트래픽)를 확인하는 데이터 확인부; 상기 UE마다 비트대 전력의 비를 연산하는 전력 연산부; 및 상기 전력 연산부에 의해 연산되는 비트대 전력의 비가 낮으며, 상기 데이터의 종류가 실시간 트래픽인 해당 UE에게 우선적으로 RB를 할당하는 RB할당부를 포함한다.
여기서, 상기 전력 연산부는 아래의 수학식을 통해 상기 UE마다 비트대 전력의 비를 연산한다.
(수학식)
Figure 112009016806374-pat00004
Figure 112009016806374-pat00005
Figure 112009016806374-pat00006
여기서 Pk,n은 인덱스 K에 해당하는 UE의 n번째 리소스 블럭의 전력을 의미하고,α2 k,n 은 인덱스 k에 해당하는 UE의 n번째 리소스블럭의 채널환경을 의미하고, fk(Ck,n)은 비트에러율(BER)을 만족하기 위한 인덱스 k에 해당하는 UE의 수신전력을 의미하며, M은 비트대 전송전력의 비를 의미하고 실제로 채널을 평가하는 기준이 되며, No은 additive white Gaussian noise (AWGN)변수, Q는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)의 변조방식인 m-QAM의 오류함수, Ck,n은 k번째 UE에 n번째 RB가 할당 되었을때 전송할 수 있는 비트수를 의미한다.
바람직하게, 상기 통신품질 확인부는 상기 RB마다 할당된 UE의 통화품질 확인 중, 모든 유효전력을 소비하였는지를 확인하여 모든 유효전력을 소비할 수 있도록 상기 비실시간 트래픽을 요청한 UE에게 RB를 추가할당한다.
바람직하게, 상기 패킷 스케쥴링 장치는 차세대 기지국(eNB: evolved Nodeb)이 된다.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 전송전력이 제한된 시스템에서의 효율적인 전송전력의 고려없이 패킷 스케쥴링하는 기존 시스템의 전송전력 낭비를 방지함과 동시에 실시간 트래픽(RT traffic)과 비실시간 트래픽(NRT traffic)을 차별하고, 데이터의 특성을 고려하여 할당함으로써, 기존의 할당 방법들 보다 높은 시스템 용량을 갖으며, 보다 형평성 있는 자원의 할당 등의 총체적인 이득을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한 시스템의 성능을 높이기 위한 방법으로 패킷 스케쥴링으로 주파수 도메인-패킷 스케쥴링을 이용한 무선자원의 관리 더 나아가 전송 전력의 관리는 친환경 기술발전을 지향하는 현 시대의 기술발전 방향의 목적과 잘 부합할 뿐만 아니라, 고성능의 DRA방식은 이동통신에서 필수적이면서 기본적인 기술이기 때문에 손쉬운 적용과 활용면에서 유용성이 높은 효과가 있다.
본 발명의 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법 및 장치는 전송전력을 가장 효율적으로 사용하는 FD-PS 방법으로 우선적으로 실시간 트래픽(RT traffic) , 그 이후 과정에서 비실시간 트래픽(NRT traffic) 를 한 비트에 요구되는 전송전력이 가 장 적은 사용자 장비(UE)부터 할당함으로써, 전송전력이 제한되어 있는 시스템에서 기존의 방법보다는 많은 개수의 리소스 블럭(Resource Block: RB, 이하 'RB'라 약칭함)을 사용하는 기술적 구성을 제안한다. 이에, 본 발명은 낮은 전력의 다수개 RB의 사용은 시스템 전체적으로 봤을 때는 인접 셀간의 inter-cell interference 를 감소시킬 뿐만 아니라, 더 많은 양의 데이터를 전송할 수 있으며, 사용자의 거리와 채널환경의 영향을 최소화시킴으로써 비교적 형평성 있는 통신을 지원할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
하기의 설명에서 본 발명의 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법 및 장치의 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
한편, 본 발명의 구체적인 내용에서는 이해를 돕고자 데이터의 종류를 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽을 중심으로 기술하겠으나, 이는 단순히 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽으로 데이터의 종류를 구분하는 것은 아님을 인지해야 할 것이며, 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 장치는, 기지국(Base Station: BS)을 의미하거나, 그 기지국에 포함되는 장치인 것으로, 구체적으로는 3GPP LTE 시스템의 차세대 기지국(eNB: evolved Nodeb)이 될 수 있다.
또한 하기의 설명에서 채널환경은 통신하는 채널의 환경상태를 의미하고, 채널정보(CQI)는 통신을 위한 채널의 상태를 수치화한 값을 의미하는 바로 사용할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 장치(100)는, 송수신부(10)와, 메모리(20)와, 스케쥴러(30)와, 제어부(40) 등을 포함하여 구성된다.
우선 송수신부(10)는 일반적으로 복수의 UE와 데이터 통신을 수행한다. 또한 송수신부(10)는 복수의 UE로부터 채널정보(Channel Quality Information; CQI, 이하 'CQI'라 약칭함)를 수신한다. 또한 송수신부(10)는 UE로 RB 할당정보를 송신한다. 여기서 CQI가 높은 UE의 RB는 많은 양의 데이터를 실어 전송하고, CQI가 낮은 UE의 RB는 적은 양의 데이터를 실어 전송하게 된다.
메모리(20)는 프로그램 메모리 및 데이터 메모리로 구성될 수 있다. 이에 프로그램 메모리에는 BS 또는 eNB의 일반적인 동작을 제어하기 위한 프로그램들이 저장된다. 또한 프로그램 메모리에는 RB마다 비트대 전송전력의 비가 가장 낮은 것부터 우선적으로 할당하기 위한 metric을 바탕으로 FD-PS를 위한 스케쥴링을 위한 후보 UE를 선별하고, 그 선별된 후보 UE가 요청하는 실시간 트래픽을 비실시간 트래픽보다 우선하여 RB를 해당 UE에게 할당하도록 하는 프로그램들이 저장된다. 또한 데이터 메모리에는 복수의 UE로부터 수신되는 CQI가 저장되고, 채널별로 할당되는 UE의 정보로 이루어진 다수의 맵(map)정도로 이루어진 matix가 저장된다. 여기서, matrix과 metric에 대한 기술은 일반적으로 공지된 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
스케쥴러(30)는 CQI를 바탕으로 시간 도메인-스케쥴링(TD-PS)에 의해 주파수 도메인-패킷 스케쥴링(FD-PS)의 후보 UE를 선별한 후, 비트대 전력 효율과 데이터 종류를 고려하여 RB를 UE에게 할당하는 스케쥴링을 수행한다. 여기서 스케쥴러(30)는 TD-PS부와 FD-PS부와 통신품질 확인부를 포함하여 구성되는데, 이에 대한 내부 구성에 대한 동작 및 작용에 대해서는 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 설명하도록 한다.
제어부(40)는 BS 또는 eNB의 일반적인 동작을 제어한다. 또한 제어부(40)는 RB마다 UE를 할당하여 해당 UE에게 상기 RB 할당정보를 송신하도록 송수신부(10), 메모리(20) 및 스케쥴러(30)의 전반적인 동작을 제어한다.
도 2는 도 1에 있어, 스케쥴러의 내부 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 스케쥴러(30)는 TD-PS부(31)와, FD-PS부(33)와, 통화품질 확인부(35) 등을 포함하여 구성된다.
우선, TD-PS부(31)는 CQI를 바탕으로 TD-PS를 수행하여 이후에 수행해야 하는 FD-PS의 후보 UE를 선별한다.
FD-PS부(33)는 선별된 후보 UE중, 비트대 전력효율이 우수한 순서를 고려하여 실시간 트래픽을 요청한 해당 UE에게 RB를 우선적으로 할당한 후, 비실시간 트래픽을 요청한 UE중, 비트대 전력효율이 우수한 순서를 고려하여 해당 UE에게 RB를 할당한다. 여기서 비트대 전력효율이 우수하다는 것은 비트대 전송전력의 비가 낮은 것을 의미한다. 즉, FD-PS부(33)는 실시간 트래픽을 요청한 UE중 비트대 전송전력의 비가 가장 낮은 UE에게 우선적으로 RB를 할당하고, 다음으로 비트대 전송전력 의 비가 다음으로 낮은 UE순으로 RB를 할당한다. 여기서 FD-PS부(33)는 데이터 확인부, 전력 연산부 및 RB할당부를 포함하는 구성을 갖는 것으로, 이에 대한 동작 및 작용에 대해서는 상세히 후술하도록 한다.
통신품질 확인부(35)는 RB마다 할당된 UE의 통화품질을 확인하여,통화품질이 기준 통화품질을 만족하지 않는 경우에 해당 UE의 RB에 대해 추가로 할당을 요구하는 신호를 FD-PS부(33)에게 요청한다. 그러나, 통화품질이 기준 통화품질을 만족하면, 송수신부(10)로 무선자원할당정보 즉, RB 할당정보를 전송한다.
도 3은 도 2에 있어, FD-PS부의 내부 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 FD-PS부(33)는 데이터 확인부(33a)와, 전력 연산부(33b)와, RB할당부(33c) 등을 포함하여 구성된다.
우선 데이터 확인부(33a)는 UE가 요청하는 데이터의 종류 즉, 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽 중 어느 하나인지를 확인한다.
전력 연산부(33b)는 UE마다 비트대 전송전력의 비를 연산한다. 이때 전력 연산부(33b)는 아래의 수학식 1을 통해 비트대 전송전력의 비(M)를 연산하게 된다.
Figure 112009016806374-pat00007
Figure 112009016806374-pat00008
Figure 112009016806374-pat00009
여기서 Pk,n은 인덱스 K에 해당하는 UE의 n번째 리소스 블럭의 전력을 의미하고,α2 k,n 은 인덱스 k에 해당하는 UE의 n번째 리소스블럭의 채널환경을 의미하고, fk(Ck,n)은 비트에러율(BER)을 만족하기 위한 인덱스 k에 해당하는 UE의 수신전력을 의미하고, N0는 백색잡음, erf(t)는 오차함수 - t 의 오차를 만족하기 위해서 필요한 수신전력 값을 의미하며, M은 무선자원 할당의 기준이 되는 비트대 전송전력의 비를 의미하며, No은 additive white Gaussian noise (AWGN)변수, Q는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)의 변조방식인 m-QAM의 오류함수, Ck,n은 k번째 UE에 n번째 RB가 할당 되었을때 전송할 수 있는 비트수를 의미한다.

RB할당부(33c)는 전력 연산부(33b)에 의해 연산된 결과값을 고려하여 비트대 전력의 비가 낮으며, 데이터의 종류가 실시간 트래픽인 UE에게 우선적으로 RB를 할당한다.
이러한 비트대 전력의 비가 낮은 UE에게 우선적으로 RB를 할당하는 이유를 설명하면 다음과 같다.
예컨대, 멀티유저(Multiuser) OFDMA 에서 인덱스 k에 해당하는 UE가 n번째 RB n 을 사용하고 있다고 한다면,
Figure 112009016806374-pat00010
이 되므로, 하나의 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 장치에서의 전송전력은 아래의 수학식 2를 통해 계산될 수 있다.
Figure 112009016806374-pat00011
여기서 PT는 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 장치에서의 총 전송전력을 의미하고, Pk,n은 인덱스 K에 해당하는 UE의 n번째 리소스 블럭의 전력을 의미하고,α2 k,n 은 인덱스 k에 해당하는 UE의 n번째 리소스블럭의 채널환경을 의미하고, fk(Ck,n)은 비트에러율(BER)을 만족하기 위한 인덱스 k에 해당하는 UE의 수신전력을 의미한다.
하지만 실제 시스템에서 총 전송전력 PT는 아래의 수학식 3(수학식 3의 파라미터들은 수학식 2의 파라미터들과 같은 의미를 갖으므로, 각 파라미터들에 대한 정의는 생략한다.)과 같이 한정되어 있기 때문에 전력의 효율적인 사용이 필요하게 되므로, FD-PS 에서 RB 를 특정 UE에게 할당해 줄 때, 아래의 수학식4(수학식 4의 파라미터들은 수학식 2의 파라미터들과 같은 의미를 갖으므로, 각 파라미터들에 대한 정의는 생락한다.)와 같이 연산되는 비트대 소요전력의 비인 M이 가장 작은 것부터 순차적으로 할당하게 되는 것이다.
Figure 112009016806374-pat00012
Figure 112009016806374-pat00013
전술한 과정을 통해 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 장치에서 RB는 도 4에 도시된 바와 같이, 4대의 UE1~UE4에게 RB를 할당한다고 할때 RB마다 비트대 전송전력의 비가 가장 낮은 것부터 우선적으로 할당된다. 이러한 RB를 할당하기 위한 동작은 하나의 전송 시간 구간(Transmit Time Interval; TTI, 이하 'TTI'라 약칭함)마다 채널환경이 업데이트 될 수 있도록 수행되어지며, TTI는 14개의 OFDMA 심볼로 이루어진다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법을 보인 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 도메인 패킷 스케쥴링 장치(100)는 복수의 UE로부터 CQI 수신 및 업데이트하며 신호대 잡음 간섭비를 계산한다(S510).
이후, 도메인 패킷 스케쥴링 장치(100)는 TD-PS를 위해 TD에서의 metric(MTD)을 연산하여 후보 UE를 선별한다(S520).
그러면 도메인 패킷 스케쥴링 장치(100)는 이후 과정의 FD-PS를 수행하여 UE마다 RB를 할당한다.
즉, 도메인 패킷 스케쥴링 장치(100)는 후보로 선별된 UE중에서 RB마다 비트 대 전송전력의 비가 낮으며 실시간 트래픽을 요청한 UE부터 순차적으로 해당 RB를 할당하는 FD-PS를 수행한다(S530).
이후, 도메인 패킷 스케쥴링 장치(100)는 전술한 FD-PS에 의해 RB를 할당받은 모든 UE의 통화품질을 만족하는지를 판단한다(S540). 여기서 통화품질의 만족을 판단하기 위해서는 비교기준이 되는 기준 통화품질과 비교대상의 각 UE의 통화품질을 비교하는 과정을 수행하도록 한다.
판단결과, 모든 UE의 통화품질을 만족하지 않으면, 도메인 패킷 스케쥴링 장치(100)는 530단계(S530)로 복귀하여 모든 UE의 통화품질을 만족할때까지 해당 UE의 RB를 추가할당하는 과정을 반복수행한다.
그러나, 판단결과, 모든 UE의 통화품질을 만족하면, 도메인 패킷 스케쥴링 장치(100)는 모든 유효전력을 소비하였는지를 판단한다(S550). 여기서 모든 유효전력은 실시간 트래픽을 요청한 UE에게 RB를 할당한 이후의 여분의 전력을 의미한다.
판단결과, 모든 유효전력을 소비하지 않아 여분의 전력이 남아있으면, 도메인 패킷 스케쥴링 장치(100)는 560단계(S560)로 진행하여 여분의 전력을 이용하여 비실시간 트래픽을 요청한 UE에게 RB를 할당하는 과정을 수행한다.
즉, 도메인 패킷 스케쥴링 장치(100)는 RB마다 비트대 전송전력의 비가 낮으며, 비실시간 트래픽을 요청한 UE부터 순차적으로 해당 RB를 할당하는 FD-PS를 수행한다(S560).
이후, 도메인 패킷 스케쥴링 장치(100)는 모든 유효전력을 소비하였는지를 판단하고(S570), 그 판단결과 모든 유효전력을 소비하지 않았으면, 560단계(S560) 로 복구하여 모든 유효전력을 소비할 수 있도록 비실시간 트래픽을 요청한 UE에게 RB를 추가할당한다.
그러나, 판단결과 모든 유효전력을 소비하였으면, 도메인 패킷 스케쥴링 장치(100)는 UE에게 할당된 RB 정보를 UE에게 전송하여 통보한다(S580).
이러한, 본발명에 따른 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 장치를 이용한 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법을 요약 정리하면 다음과 같다.
CQI를 주기적으로 수집하여 UTRAN LTE 는 채널 정보를 갖게 되는데, 이러한 정보들을 비롯한 다른 다양한 정보를 바탕으로 TD-PS 를 위한 metric MTD 이 설정되게 되어 스케쥴링한 UE를 선택하게 된다. 이후, 본발명에서 제안된 RB 마다 비트 대 전송전력의 비가 가장 낮은 것부터 우선적으로 할당하기 위한 metric 을 바탕으로 FD-PS 를 위한 Scheduling Candidate Set (SCS) 를 선별한다.
선별된 SCS 는 실질적으로 자원을 할당받게 되는데, 한 개의 비트를 전송하는데 가장 적은 전송전력을 요구하는 실시간(RT) 데이터를 요청하는 UE부터 자원할당을 시작하게 된다. RT 데이터를 요청하는 UE의 자원할당은 모든 RT 데이터를 요청하는 UE의 통화품질(QoS)을 만족할 때 까지 이루어진다.
3GPP LTE 시스템의 규격에 따라서 채널환경은 하나의 TTI 마다 업데이트가 되며, 하나의 TTI 는 14개의 OFDMA 심볼로 이루어진다.
실시간 트래픽(RT traffic)을 요구하는 최소전송률을 만족하는 전송률로 할당된 이후 여분의 전력은 비실시간 트래픽(NRT traffic) 의 할당에 사용된다.
NRT traffic은 RT traffic과 달리 가장 효율적인 전송률을 목표로 한다. 하지만 전송전력이 제한되어 있기 때문에 무조건적으로 높은 전송전력의 사용은 불가능하므로 역시 한 개의 비트의 전송 때 가장 적은 전송전력을 요구하는 사용자에게 우선적으로 RB 를 할당하게 된다. NRT를 요구하는 UE는 전력이 모두 소모될때까지 RB를 할당받는다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 장치의 내부 구성도.
도 2는 도 1에 있어, 스케쥴러의 내부 구성도.
도 3은 도 2에 있어, FD-PS부의 내부 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 TTI 단위로 UE에게 할당되는 무선자원을 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법을 보인 흐름도.

Claims (12)

  1. 복수의 사용자 장비(UE)의 채널정보(CQI: 통신을 위한 채널의 상태를 수치화한 값을 의미)를 바탕으로 시간 도메인-스케쥴링(TD-PS)에 의해 주파수 도메인-패킷 스케쥴링(FD-PS)의 후보 UE를 선별하는 제1 단계;
    상기 후보 UE중, 실시간 트래픽을 요구하며, 리소스 블럭(RB)을 비트대 전력효율이 우수한 UE순으로 할당하도록 FD-PS를 수행하는 제2 단계; 및
    상기 후보 UE중, 비실시간 트래픽을 요구하며, 모든 전력에 따른 RB를 비트대 전력효율이 우수한 UE순으로 할당하도록 FD-PS를 수행하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제2 단계는,
    상기 실시간 트래픽을 요구하는 모든 UE의 데이터 종류에 따른 통화품질(QoS)을 만족하는지를 판단하는 단계; 및
    상기 판단결과, 상기 모든 UE의 QoS를 만족하지 않으면, 상기 모든 UE의 통화품질을 만족할때까지 통화품질을 만족하지 않는 UE에게 상기 리소스 블럭을 추가할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 UE별 비트대 전력효율은, 아래의 수학식 1에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법.
    (수학식 1)
    Figure 112011014534711-pat00014
    Figure 112011014534711-pat00015
    Figure 112011014534711-pat00016
    여기서 Pk,n은 인덱스 K에 해당하는 UE의 n번째 리소스 블럭의 전력을 의미하고,α2 k,n 은 인덱스 k에 해당하는 UE의 n번째 리소스블럭의 채널환경(통신하는 채널의 환경상태)을 의미하고, fk(Ck,n)은 비트에러율(BER)을 만족하기 위한 인덱스 k에 해당하는 UE의 수신전력을 의미하고, M은 비트대 전력효율을 의미하며, No은 AWGN(additive white Gaussian noise) 변수, Q는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)의 변조방식인 m-QAM의 오류함수, Ck,n은 k번째 UE에 n번째 RB가 할당 되었을때 전송할 수 있는 비트수를 의미함.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법의 각 단계를 통해 설정되는 채널환경(통신하는 채널의 환경상태)은 하나의 전송 시간 구간(Transmit Time Interval; TTI)마다 업데이트되는 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 TTI는 14개의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼로 이루어진 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 비트대 전력효율이 우수한 것은,
    비트대 전력의 비가 작은 것인 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 방법.
  7. 복수의 사용자 장비(UE)로부터 채널정보(CQI: 통신을 위한 채널의 상태를 수치화한 값을 의미)를 수신하고, 상기 UE로 리소스 블럭(RB) 할당정보를 송신하는 송수신부;
    상기 CQI를 바탕으로 시간 도메인-스케쥴링(TD-PS)에 의해 주파수 도메인-패킷 스케쥴링(FD-PS)의 후보 UE를 선별한 후, 비트대 전력효율과 데이터 종류를 고려하여 RB를 UE에게 할당하는 스케쥴링을 수행하는 스케쥴러; 및
    상기 RB마다 UE를 할당하여 할당된 UE에게 상기 RB 할당정보를 송신하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 스케쥴러는,
    상기 CQI를 바탕으로 시간 도메인-스케쥴링(TD-PS)을 수행하여 주파수 도메인-패킷 스케쥴링(FD-PS)의 후보 UE를 선별하는 TD-PS부;
    상기 후보 UE중, 비트대 전력효율이 우수한 순서를 고려하여 실시간 트래픽을 요청한 UE에게 RB를 우선적으로 할당한 후, 비실시간 트래픽을 요청한 UE중 비트대 전력효율이 우수한 순서를 고려하여 UE에게 RB를 할당하는 FD-PS부; 및
    상기 RB마다 할당된 UE의 통화품질을 확인하고, 그 확인된 통화품질에 따라 상기 RB의 추가할당 수행여부를 결정한 후, 상기 송수신부로 상기 RB 할당정보를 전송하는 통신품질 확인부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 FD-PS부는,
    상기 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽을 요청한 UE가 요청하는 데이터의 종류(실시간 트래픽과 비실시간 트래픽)를 확인하는 데이터 확인부;
    상기 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽을 요청한 UE마다 비트대 전력효율을 연산하는 전력 연산부; 및
    상기 전력 연산부에 의해 연산된 결과값을 고려하여 비트대 전력효율이 낮으며, 상기 데이터의 종류가 실시간 트래픽인 UE에게 우선적으로 RB를 할당하는 RB할당부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 장치.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 전력 연산부는,
    아래의 수학식 2를 통해 상기 실시간 트래픽과 비실시간 트래픽을 요청한 UE마다 비트대 전력효율을 연산하는 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 장치.
    (수학식 2)
    Figure 112011014534711-pat00017
    Figure 112011014534711-pat00018
    Figure 112011014534711-pat00019
    여기서 Pk,n은 인덱스 K에 해당하는 UE의 n번째 리소스 블럭의 전력을 의미하고,α2 k,n 은 인덱스 k에 해당하는 UE의 n번째 리소스블럭의 채널환경(통신하는 채널의 환경상태)을 의미하고, fk(Ck,n)은 비트에러율(BER)을 만족하기 위한 인덱스 k에 해당하는 UE의 수신전력을 의미하고, M은 비트대 전력효율을 의미하고, No은 AWGN(additive white Gaussian noise) 변수, Q는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)의 변조방식인 m-QAM의 오류함수, Ck,n은 k번째 UE에 n번째 RB가 할당 되었을때 전송할 수 있는 비트수를 의미함.
  11. 제8 항에 있어서, 상기 통신품질 확인부는,
    상기 RB마다 할당된 UE의 통화품질 확인 중, 모든 유효전력을 소비하였는지를 확인하여 모든 유효전력을 소비할 수 있도록 상기 비실시간 트래픽을 요청한 UE에게 RB를 추가할당하는 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 장치.
  12. 제7 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패킷 스케쥴링 장치는,
    차세대 기지국(eNB: evolved Nodeb)인 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 패킷 스케쥴링 장치.
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