KR101080303B1 - 서빙 ｅＮＢ와 이를 이용한 동적 자원 할당 방법 - Google Patents

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Abstract

서빙 eNB는 신규 호와 핸드오버호가 발생하였을 때 할당 가능한 대역폭 및 서비스 품질(Quality of Service) 요구 조건을 고려하여 수락 또는 거절 여부를 결정하는 무선 자원 수락 제어부와, 현재 시점에서의 사용자 단말의 전송률과 이전 시점까지의 평균 데이터 전송량을 기초로 계산된 비례 공정성 메트릭(Proportional Fair Metric)에 리소스 블록(Rource Block) 할당 가중치―상기 리소스 블록 할당 가중치는 사용자 단말의 통신 불능 여부에 따라 부여되는 가중치를 나타냄―를 적용하여 특정 시점에 리소스 블록을 할당할 사용자 단말을 선택하는 동적 자원 할당부 및 사용자 단말로부터 갱신되는 정보를 수신하여 사용자 단말의 통신 불능 상태 정보를 동적 자원 할당부로 제공하는 서비스 품질 측정부를 포함한다.

Description

서빙 ｅＮＢ와 이를 이용한 동적 자원 할당 방법{Serving Evolved Node B and Method for Dynamic Source Allocation Using the Same}
본 발명은 동적 자원 할당 방법으로서, 특히 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 시스템에서 통신 불능 상태의 사용자 단말에 가중치를 부여하는 서빙 eNB과 이를 이용한 동적 자원 할당 방법에 관한 것이다.
4세대 무선 통신 시스템의 후보인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)와 와이브로(Wireless Broadband, WiBro) 에볼루션(Evolution) 시스템에서 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 방식을 채택함에 따라 극심한 인접 채널 간의 간섭으로 인한 셀 경계 사용자들의 높은 아웃리지(Outage) 문제가 중요한 이슈가 되고 있다. 여기서, 아웃리지는 셀 경계 지역의 통신 불능 상태를 의미한다.
따라서, 셀 경계에 위치한 사용자들의 아웃리지(Outage) 개수를 감소시키기 위하여 인접 채널 간의 간섭의 최소화가 필요하게 되고 효율적인 인터 셀 인터피어런스 코오디네이션(Inter Cell Interference Coordination, ICIC) 방법이 요구된다.
ICIC 방법은 기지국의 부하 정보를 고려하여 심한 인접 채널 간의 간섭을 받는 다수개의 부반송파로 구성된 자원 블록(Resource Block, RB)에 대한 간섭을 억제하여 전체적인 인접 채널 간의 간섭이 감소하게 되어 전송률이 향상되지만 셀 경계에 위치한 사용자와 셀 중심에 위치한 사용자들의 전송률의 차이를 극복할 수 없는 문제점이 있다.
3GPP LTE와 시스템에서는 한 명의 사용자가 매 전송 시간 간격(Transmission Time Interval, TTI)별 사용자의 최소 전송 비트를 만족할 때까지 다수개의 RB들을 할당할 수 있는 동적 자원 할당 방법이 있으며, Max CNIR(Maximum Carrier to Noise and Interference Ratio), 비례 공평성(Proportional Fairness, PF)를 기반으로 하는 방법들이 존재한다.
동적 자원 할당의 자원 할당 단위는 RB이며 매 TTI마다 스케줄링에 의해 할당되고, RB를 할당 받기 위한 사용자들이 존재한다면 사용자마다 할당할 RB를 결정하게 되며 이때 진화형 노드 B(Evolved Node B)마다 정해진 RB 할당 순서로 RB를 할당할 사용자를 검색하게 된다.
Max CNIR를 기반으로 한 동적 채널 할당은 RB 할당 순서에 따른 선택된 RB마다 CNIR을 측정하여 CNIR이 가장 높은 사용자에게 우선적으로 RB 할당 기회를 부여하는 스케줄러이다.
Max CNIR를 기반으로 한 동적 채널 할당은 전체 전송률이 최대화 되는 반면, 비교적 채널 상태가 좋지 않은 셀 경계에 위치한 사용자에게 CNIR이 낮은 RB가 할당되게 된다. 즉, 전송률은 최대화되지만 사용자 간의 전송률의 공정성은 보장할 수 없게 된다.
PF를 기반으로 한 동적 자원 할당은 개별 사용자들의 시간에 따른 채널의 변화가 서로 독립적인 것을 이용한 방법으로 각 사용자들의 채널 정보를 이용하여 공정성을 보장하게 된다.
PF를 기반으로 한 동적 자원 할당은 PF 메트릭(metric)을 설정하여 사용자를 선택하며, 현재 채널의 상태와 과거에 서비스 받은 전송률에 따라 결정된다.
PF metric은 P(i)로 정의되며 사용자 단말의 선택은 다음의 [수학식 1]에 따라 결정한다.
Figure 112010072335342-pat00001
[수학식 1]와 같이, PF 기반 동적 자원 할당에 따른 시점 t에서 RB를 할당할 사용자 단말 i의 선택은 전체 사용자 단말의 PF metric을 산출하여 그 값이 가장 큰 사용자 단말을 선택하게 된다.
PF metric은 다음의 [수학식 2]와 같다.
Figure 112010072335342-pat00002
[수학식 2]와 같이, PF 기반 동적 자원 할당의 PF metric은 시점 t에서 현재 사용자 단말의 전송률 R(t)와 t-1 시점의 평균 데이터 전송량 T(t)에 의해 결정된다.
즉, 현시점까지 많은 데이터를 서비스 받았다면 RB 할당의 우선 순위가 떨어지게 되며 현시점에 채널 상태가 좋다면 RB 할당의 우선 순위가 높아지게 된다.
평균 데이터 전송량 T(t)는 다음의 [수학식 3]과 같다.
Figure 112010072335342-pat00003
[수학식 3]의 T(t-1)는 t-2 시점까지 서비스 받은 데이터 전송률이며, R(t-1)는 t-1 시점에 서비스 받은 데이터 전송률이다.
Tc는 평균을 취하는 시간상의 구간 범위의 크기를 의미한다. 이는 사용자의 채널 상황이 나빠졌을 경우, 채널 상태가 개선되기 까지 최소한 Tc 만큼의 시간이 필요함을 의미한다.
PF를 기반으로 한 동적 자원 할당은 데이터 전송량에 따라 채널을 할당하게 되므로 성능의 공정성을 보장할 수 있지만 셀 경계 사용자 단말과 셀 중심에 위치한 사용자 단말과의 전송률 차이를 극복할 수 없는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 시스템에서 셀 경계에 위치한 사용자 단말들의 아웃리지(Outage) 사용자 단말의 수를 감소시키기 위하여 아웃리지(Outage) 사용자 단말에 가중치를 부여하여 동적으로 자원을 할당하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 서빙 eNB는 신규 호와 핸드오버호가 발생하였을 때 할당 가능한 대역폭 및 서비스 품질(Quality of Service) 요구 조건을 고려하여 수락 또는 거절 여부를 결정하는 무선 자원 수락 제어부; 현재 시점에서의 사용자 단말의 전송률과 이전 시점까지의 평균 데이터 전송량을 기초로 계산된 비례 공정성 메트릭(Proportional Fair Metric)에 리소스 블록(Rource Block) 할당 가중치―상기 리소스 블록 할당 가중치는 상기 사용자 단말의 통신 불능 여부에 따라 부여되는 가중치를 나타냄―를 적용하여 특정 시점에 리소스 블록을 할당할 사용자 단말을 선택하는 동적 자원 할당부; 및 상기 사용자 단말로부터 갱신되는 정보를 수신하여 상기 사용자 단말의 통신 불능 상태 정보를 상기 동적 자원 할당부로 제공하는 서비스 품질 측정부를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 서빙 eNB에서의 동적 자원 할당 방법은 상기 서빙 진화형 노드 B는 복수의 사용자 단말로부터 갱신되는 정보를 수신하여 상기 각 사용자 단말의 통신 불능 상태 정보를 판단하는 단계; 상기 복수의 사용자 단말의 현재 시점의 상기 사용자 단말의 전송률과 이전 시점까지의 평균 데이터 전송량을 기초로 비례 공정성 메트릭(Proportional Fair Metric)을 계산하는 단계; 상기 계산한 비례 공정성 메트릭에 리소스 블록(Rource Block) 할당 가중치―상기 리소스 블록 할당 가중치는 상기 사용자 단말의 통신 불능 여부에 따라 부여되는 가중치를 나타냄―를 적용하여 산출된 값이 가장 큰 사용자 단말을 선택하는 단계; 및 상기 선택한 사용자 단말에 리소스 블록(Resource Block)을 할당하는 단계를 포함한다.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 기존의 PF에 가중치를 부여하는 적응적인 동적 자원 할당 방법을 이용하여 전체 셀의 사용자 단말들의 경우보다 셀 경계의 사용자 단말들의 경우에 사용자 단말당 평균 전송량과 아웃리지(Outage) 확률의 성능을 개선하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3GPP LTE 시스템의 서빙 eNB의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전체 사용자 수가 증가함에 따라 사용자당 평균 전송량을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전체 사용자 수의 증가에 따른 셀 경계 부분에서 사용자당 평균 전송률에 대한 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 수가 증가함에 따라 전체 셀에서의 아웃리지(Outage)의 합을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 셀 경계 부분에서 발생한 사용자에 관하여 결과를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
OFDMA 방식을 채택하는 3GPP LTE 시스템에서는 심한 인접 채널 간의 간섭으로 인하여 무선 자원을 할당 받지 못하는 셀 경계에 있는 통신 불능 사용자들이 증가하게 된다. 따라서, 셀 경계에 위치한 사용자들의 아웃리지(Outage) 사용자 수를 감소시키기 위하여 아웃리지(Outage) 사용자에 가중치를 부여하는 적응적인 동적 자원 할당 방법을 제안한다.
무선 통신 시스템은 가용한 시스템 자원들을 공유하여 다수의 사용자들과의 통신을 지원할 수 있는 자원들(예를 들어, 대역폭, 전송 전력 등)을 공유함으로써 다수의 사용자들과의 통신을 지원할 수 있는 다중 액세스 시스템일수 있다.
이러한 다중 액세스 시스템들의 예들은 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 시스템, 시분할 다중 액세스(TDMA) 시스템, 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 등을 포함한다.
무선 통신 시스템에서 노드(Node) B(또는 기지국) 또는 진화형 노드 B(Enhanced Node B, eNB)는 다운링크에서 사용자 장비(UE)로 데이터를 전송하거나 업링크에서 사용자 장비로부터 데이터를 수신할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 3GPP LTE 시스템의 서빙 eNB에서 수행하는 PF 기반 동적 자원 할당 방법을 제안한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3GPP LTE 시스템의 서빙 eNB의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 서빙 eNB(100)는 무선 자원 수락 제어부(Radio Admission Control, RAC)(110), 동적 자원 할당부(Dynamic Resource Allocation, DRA)(120) 및 서비스 품질 측정부(Quality of Service Measurement)(130)를 포함한다.
무선 자원 수락 제어부(110)는 신규 호와 핸드오버호가 발생하였을 때 eNB의 할당 가능한 대역폭 및 QoS 요구 조건을 고려하여 이를 수락할 것인지 거절할 것인지 결정한다.
동적 자원 할당부(120)는 사용자 단말의 채널 품질 정보(Channel Quality Information, CQI)나 사용자 단말별 QoS를 이용하여 RB를 할당하거나 재할당한다.
동적 자원 할당부(120)는 인접 채널 간의 간섭에 의해서 자원 할당의 제한 조건 및 선호도에 의해 할당 가능한 RB나 RB Set을 할당하게 된다.
동적 자원 할당부(120)에서 RB를 할당할 사용자 단말의 선택은 다음의 [수학식 4]와 같다.
Figure 112010072335342-pat00004
여기서, i는 사용자 단말이고 P(t)는 t시점에서 측정되는 PF metric이며,
Figure 112010072335342-pat00005
는 본 발명에서 제안하는 RB 할당 가중치이다.
PF 기반 동적 자원 할당 방법과 RB 할당 가중치를 통하여 t시점에서 RB를 할당하게 되며, t시점에서 RB 할당 가중치는 다음의 [수학식 5]와 같다.
Figure 112010072335342-pat00006
여기서,
Figure 112010072335342-pat00007
는 t시점에서의 CNIR 측정치와
Figure 112010072335342-pat00008
으로 구성된다.
Figure 112010072335342-pat00009
는 서빙 eNB(100)가 사용자 단말로부터 갱신되는 정보를 가지고 아웃리지(Outage) 여부를 알 수 있다고 가정할 때 사용자 단말이 아웃리지(Outage) 되었다면 다음의 [수학식 6]과 같이
Figure 112010072335342-pat00010
만큼의 가중치를 부여하게 된다.
Figure 112010072335342-pat00011
본 발명에서는 아래의 [수학식 7]을 만족하는 사용자 단말 중에서 아래의 [수학식 8]을 만족하지 못하는 사용자 단말을 아웃리지(Outage)가 되었다고 한다.
Figure 112010072335342-pat00012
Figure 112010072335342-pat00013
MDR(Minimum Data Rate)은 LTE 시스템에서 TTI 시간동안 만족해야 하는 주어지는 최소 데이터율이다.
eNB가 사용자로부터 갱신되는 정보를 가지고 오는 시간을 10개 TTI로 구성된 10ms로 하였고 이 시간 동안에 사용자 단말 i의 데이터율(Data Rate, DR)의 합이 요구된 MDR 값을 만족하지 못하면 아웃리지(Outsge)가 발생되었다고 정의한다.
따라서, 기존의 PF metric에
Figure 112010072335342-pat00014
를 추가하게 되면 채널 상태가 좋지 않은 셀 경계 사용자 단말에게 RB를 할당할 확률을 높이게 되며 채널 상태가 좋은 사용자 단말에게 RB 할당 확률을 낮추게 된다.
동적 자원 할당부(120)는 아래의 [표 1]의 시뮬레이션 파라미터들을 전파 모델에 적용하면 이하의 도 2 내지 도 5와 같은 시뮬레이션 결과를 도출할 수 있다.
Figure 112010072335342-pat00015
[표 1]은 시뮬레이션에 사용된 셀 구조, 시스템 규격 및 이동통신 채널에 대한 파라미터값들이다.
본 발명의 실시예에 따른 동적 자원 할당 방법은 인접 셀이 간섭으로 작용하는 시스템 레벨 간섭 분석을 고려한 다중 셀 환경을 사용한다.
셀 반경은 1000m로 구성되었으며 셀 당 한 개의 무지향성 안테나를 사용한다.
사용자의 발생 위치는 균등 확률 변수를 사용하여 발생하였으며 동일한 간섭의 영향을 발생하기 위해 각 시뮬레이션마다 동일한 분포를 갖게 하였다.
또한, 사용자 수에 따른 성능 측정과 셀마다 사용자 수의 편차를 두기 위해 각 셀마다 평균 사용자 수인 포아송 분포를 발생하게 된다.
CNIR의 측정을 위해 하향링크 기지국 전송 전력은 36dBm으로 하였고, 거리 손실은 3.74를 사용하였다.
기지국과 사용자 간의 거리에 관계없이 주변 환경에 의해 발생되는 감쇄 성분인 섀도윙의 표준 편차는 8dB로 하였고 이는 기지국과 사용자 사이의 거리가 동일할 지라도 주변 상황에 따라 신호가 겪는 감쇄 효과가 다를 수 있게 된다.
제안하는 동적 자원 할당 방법의 성능을 기존의 방법들과 비교하기 위해서는 대규모 전파 모델만으로 충분하므로 다중 경로 페이딩과 도플러 전이에 의한 소규모 페이딩은 고려하지 않은 주파수 비 선택적 페이딩 채널로 가정한다.
또한, 상호 채널 간섭의 측정을 위해서 기지국 간에 존재하는 전파 손실의 상관 관계를 고려하기 위하여 모든 셀의 기지국 간의 섀도윙 상관값은 0.5로 한다.
3GPP LTE 시스템 규격에 준하여 시스템 대역폭은 5MHz이며 반송파 주파수는 2.3GHz로 설정하였다. 이러한 경우 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT 크기는 512개이고 324개의 데이터 부반송파를 갖는다.
각 부반송파의 간격이 15KHZ이므로 12개의 연속적인 부반송파를 갖는 27개의 RB가 존재하게 된다.
그리고 주파수 비선택적 페이딩 채널로 가정하였으므로 각 RB를 구성하는 12개의 부반송파들은 동일한 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme, MCS)를 갖게 된다.
이를 이용하여 1TTI에서 하나의 RB를 통해 전송된 비트수를 정의하였으며 다음의 [수학식 9]와 같다.
Figure 112010072335342-pat00016
여기서, Mn은 CNIR에 따른 MCS 레벨 n을 나타내고,
Figure 112010072335342-pat00017
은 MCS(n)에 따른 코딩율, Nsc는 하나의 RB에 속한 부반송파의 수, Nsymb는 하나의 RB에 속한 OFDM 심벌의 수이다.
QoS 측정부(130)는 사용자 단말의 CQI, 사용자 별 QoS 정보를 측정하여 동적 자원 할당부(120)로 전송한다.
QoS 측정부(130)는 사용자 단말로부터 갱신되는 정보를 동적 자원 할당 할당부로 전송한다. 여기서, 갱신되는 정보는 아웃리지(Outage) 여부를 파악할 수 있는 정보이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전체 사용자 수가 증가함에 따라 사용자당 평균 전송량을 나타낸 도면이다.
이하의 도 2 내지 도 5에서 사용자는 사용자 단말(모바일 단말)을 나타내는 것이지만 설명의 편의를 위해 사용자로 사용하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전체 셀에서의 사용자당 평균 전송량은 전체 사용자들의 전송률의 합을 전체 사용자의 수로 나눈 값으로 정의한다.
각 시뮬레이션마다 동일한 사용자 분포를 갖게 하였다.
아웃리지(Outage) 사용자에 가중치를 부여하는 PF 기반 동적 자원 할당 방법이 기존의 Max CNIR 기반 동적 자원 할당 방법보다 전체 셀에서의 사용자당 평균 전송량은 낮지만 기존의 PF 기반 동적 자원 할당 방법보다 전체 셀에서의 사용자당 평균 전송률은 높은 것을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전체 사용자 수의 증가에 따른 셀 경계 부분에서 사용자당 평균 전송률에 대한 결과를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 셀 경계에서의 사용자당 평균 전송률은 셀 경계에 있는 사용자들의 전송률의 합을 셀 경계에 있는 사용자의 수로 나눈 값이다.
아웃리지(Outage) 사용자에 가중치를 부여하는 PF 기반 동적 자원 할당 방법이 기존의 Max CNIR 기반 동적 자원 할당 방법보다 높은 셀 경계에서의 사용자당 평균 전송률이 나오는 것을 알 수 있다.
또한, 사용자의 15명 이상인 경우 아웃리지(Outage) 사용자에 가중치를 부여하는 PF 기반 동적 자원 할당 방법이 기존의 Max CNIR 기반 동적 자원 할당 방법보다 더 높은 셀 경계에서의 사용자당 평균 전송률을 가짐을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 수가 증가함에 따라 전체 셀에서의 아웃리지(Outage)의 합을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전체 아웃리지(Outage) 확률은 전체 셀의 아웃리지(Outage) 사용자의 수를 전체 셀의 사용자로 나눈 값으로 정의한다.
전술한 [수학식 8]와 같이 일정 시간 동안에 사용자의 데이터율 합이 요구된 MDR 값을 만족하지 못하면 아웃리지(Outage)라 정의하였다.
아웃리지(Outage) 사용자에 가중치를 부여하는 PF 기반 동적 자원 할당 방법이 기존의 동적 자원 할당 방법들보다 전체 셀에서의 아웃리지(Outage) 값이 가장 낮은 것을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 셀 경계 부분에서 발생한 사용자에 관하여 결과를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 셀 경계에서의 아웃리지(Outage) 확률은 셀 경계에서의 아웃리지(Outage) 사용자의 수를 셀 경계에서의 사용자의 수로 나눈 값으로 정의된다.
아웃리지(Outage) 사용자에 가중치를 부여하는 PF 기반 동적 자원 할당 방법이 기존의 Max CNIR 기반 동적 자원 할당 방법보다 셀 경계에서의 아웃리지(Outage) 값이 더 낮은 것을 알 수 있다.
도 4의 결과와 비교했을 때 도 5의 결과가 제안한 방법이 기존의 방법들과의 성능 차이가 더 벌어짐을 보여주고 있다.
시뮬레이션 결과 도 2 내지 도 5을 통해서 제안하는 아웃리지(Outage)을 고려하는 PF 기반 동적 자원 할당 방법이 Max CNIR과 PF 기반 동적 자원 할당 방법들보다 사용자당 평균 전송량 측면과 공정성 측면을 모두 우수함을 확인하였고 셀 경계에 있는 사용자들의 경우에 더 효과적으로 향상됨을 알 수 있다.
3GPP LTE와 와이브로 에볼루션 시스템이 OFDMA 방식을 채택함에 따라 극심한 인접 채널 간의 간섭으로 인하여 셀 경계 부분에 무선 자원을 할당받지 못하는 사용자가 증가하게 된다.
따라서, 셀 경계에 위치한 사용자들의 사용자당 평균 전송률과 아웃리지(Outage) 확률을 개선하기 위하여 아웃리지(Outage)에 가중치를 부여하는 PF 기반 동적 채널 할당 방법을 제안한 것이다.
특히, 본 발명에서 제안한 동적 자원 할당 방법은 셀 경계 사용자들의 아웃리지(Outage) 확률을 기존의 PF 기반 동적 자원 할당 방법보다 평균적으로 20% 정도 더 낮게 하고 셀 경계 사용자들의 사용자당 평균 전송량을 기존의 Max CNIR 기반 동적 자원 할당 방법에 비교할 때 사용자가 증가함에 따라 더 커지게 한다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 3GPP LTE 시스템의 서빙 eNB을 이용한 동적 자원 할당 방법을 나타내면, 다음과 같다.
QoS 측정부(130)는 복수의 사용자 단말로부터 갱신되는 정보를 수신하여 각 사용자 단말의 통신 불능 상태 정보를 동적 자원 할당부(120)로 제공한다.
동적 자원 할당부(120)는 복수의 사용자 단말의 현재 시점의 사용자 단말의 전송률과 이전 시점까지의 평균 데이터 전송량을 기초로 PF를 계산한다.
동적 자원 할당부(120)는 계산한 PF에 RB 할당 가중치를 곱하여 산출된 값이 가장 큰 사용자 단말을 선택한다.
동적 자원 할당부(120)는 선택한 사용자 단말에 RB를 할당한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (8)

  1. 신규 호와 핸드오버호가 발생하였을 때 할당 가능한 대역폭 및 서비스 품질(Quality of Service) 요구 조건을 고려하여 수락 또는 거절 여부를 결정하는 무선 자원 수락 제어부;
    현재 시점에서의 사용자 단말의 전송률과 이전 시점까지의 평균 데이터 전송량을 기초로 계산된 비례 공정성 메트릭(Proportional Fair Metric)에 리소스 블록(Rource Block) 할당 가중치―상기 리소스 블록 할당 가중치는 상기 사용자 단말의 통신 불능 여부에 따라 부여되는 가중치를 나타냄―를 적용하여 특정 시점에 리소스 블록을 할당할 사용자 단말을 선택하는 동적 자원 할당부; 및
    상기 사용자 단말로부터 갱신되는 정보를 수신하여 상기 사용자 단말의 통신 불능 상태 정보를 상기 동적 자원 할당부로 제공하는 서비스 품질 측정부를 포함하되,
    상기 동적 자원 할당부는 상기 리소스 블록을 할당할 사용자 단말을 선택하는데 있어서, i는 사용자 단말이고 P(t)는 t시점에서 측정되는 PF metric이며,
    Figure 112011075586917-pat00023
    는 본 발명에서 제안하는 리소스 블록 할당 가중치라고 할 때,
    Figure 112011075586917-pat00024

    의 수학식을 이용하여 상기 리소스 블록을 할당할 사용자 단말을 선택하는 것을 특징으로 하는 서빙 eNB.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동적 자원 할당부는 채널 상태가 좋지 않은 셀 경계의 제1 사용자 단말에 리소스 블록을 할당할 확률을 높이고 채널 상태가 좋은 제2 사용자 단말에 상기 제1 사용자 단말보다 리소스 블록을 할당할 확률을 낮추는 것을 특징으로 하는 서빙 eNB.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리소스 블록 할당 가중치는 씨엔아이알(Carrier to Noise and Interference Ratio, CNIR) 측정치와 상기 사용자 단말의 통신 불능 여부에 따라 부여되는 가중치를 적용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 서빙 eNB.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동적 자원 할당부는 상기 사용자 단말로부터 채널 품질 정보와 사용자 단말별 서비스 품질 정보를 이용하여 리소스 블록을 할당하거나 재할당하는 것을 특징으로 하는 서빙 eNB.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 단말의 통신 불능 상태는 상기 사용자 단말로부터 갱신되는 정보를 가져 오는 시간을 10개 전송 시간 간격(Transmission Time Interval, TTI)으로 구성된 10ms로 하였고, 상기 시간동안 상기 사용자 단말의 데이터율의 합이 요구된 최소 데이터율 값을 만족하지 못하는 상태를 나타내는 것을 특징으로 하는 서빙 eNB.
  6. 서빙 진화형 노드 B(Evolved Node B)에서의 동적 자원 할당 방법에 있어서,
    상기 서빙 진화형 노드 B는 복수의 사용자 단말로부터 갱신되는 정보를 수신하여 상기 각 사용자 단말의 통신 불능 상태 정보를 판단하는 단계;
    상기 복수의 사용자 단말의 현재 시점의 상기 사용자 단말의 전송률과 이전 시점까지의 평균 데이터 전송량을 기초로 비례 공정성 메트릭(Proportional Fair Metric)을 계산하는 단계;
    상기 계산한 비례 공정성 메트릭에 리소스 블록(Rource Block) 할당 가중치―상기 리소스 블록 할당 가중치는 상기 사용자 단말의 통신 불능 여부에 따라 부여되는 가중치를 나타냄―를 적용하여 산출된 값이 가장 큰 사용자 단말을 선택하는 단계; 및
    상기 선택한 사용자 단말에 리소스 블록(Resource Block)을 할당하는 단계를 포함하되,
    상기 사용자 단말을 선택하는 단계에서, i는 사용자 단말이고 P(t)는 t시점에서 측정되는 PF metric이며,
    Figure 112011075586917-pat00025
    는 본 발명에서 제안하는 리소스 블록 할당 가중치라고 할 때,
    Figure 112011075586917-pat00026

    의 수학식을 이용하여 상기 리소스 블록을 할당할 사용자 단말을 선택하는 것을 특징으로 하는 동적 자원 할당 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 리소스 블록 할당 가중치는 씨엔아이알(Carrier to Noise and Interference Ratio, CNIR) 측정치와 상기 사용자 단말의 통신 불능 여부에 따라 부여되는 가중치를 적용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 동적 자원 할당 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 사용자 단말의 통신 불능 상태는 상기 사용자 단말로부터 갱신되는 정보를 가져 오는 시간동안 상기 사용자 단말의 데이터율의 합이 요구된 최소 데이터율 값을 만족하지 못하는 상태를 나타내는 것을 특징으로 하는 동적 자원 할당 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170004408A (ko) * 2015-07-02 2017-01-11 한국전자통신연구원 이동통신시스템에서의 ＱｏＳ 보장을 위한 무선자원 스케줄링 방법 및 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100545321B1 (ko) 2002-01-31 2006-01-24 가부시키가이샤 엔.티.티.도코모 기지국 및 통신 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Yuanye Wang 외 4명, "Uplink overhead analysis and outage protection for multi-carrier LTE-Advanced systems", Indoor and Mobile Radio Communications, 2009년 9월 1일.*

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170004408A (ko) * 2015-07-02 2017-01-11 한국전자통신연구원 이동통신시스템에서의 ＱｏＳ 보장을 위한 무선자원 스케줄링 방법 및 장치
KR102382913B1 (ko) * 2015-07-02 2022-04-06 한국전자통신연구원 이동통신시스템에서의 ＱｏＳ 보장을 위한 무선자원 스케줄링 방법 및 장치

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