KR101334303B1 - 무선통신시스템에서 폴링 장치 및 방법 - Google Patents

무선통신시스템에서 폴링 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신시스템에서 폴링 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 송신 방법은, 스케줄링 기법을 이용해서 이번에 폴링할 단말을 선택하는 과정과, 상기 선택된 단말에 대해 대역폭 요청을 위한 상향링크 자원을 할당하는 과정과, 상기 자원 할당 정보를 포함하는 메시지를 생성하는 과정과, 상기 생성된 메시지를 하향링크를 통해 송신하는 과정을 포함한다.
광대역 무선통신시스템, 폴링 서비스, 대역폭 요청, 스케줄링 기법

Description

무선통신시스템에서 폴링 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR POLLING IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선통신시스템에서 폴링 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 스케줄링 기법을 이용한 폴링 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 효율적으로 인터넷 서비스를 제공하기 위한 광대역 무선통신 시스템에 도입되었다.
상기 광대역 무선통신시스템은 OFDM/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing/Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하기 때문에, 즉 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하다. 상기 광대역 무선통신시스템의 무선 접속 방식은 국제표준화 기구 중 하나인 전기 전자 공학자 협회(Institute of Electrical and Electronics Engineers)의 IEEE 802.16 표준화 그룹에서 표준화되고 있다.
상기 IEEE 802.16에서는 QoS를 보장하기 위해서 상향링크 서비스를 4개의 카테고리들로 분류하고 있다. 이들은 UGS(Unsolicited Grant Service), rtPS(Real-time Polling Service), nrtPS(non-Real-Time Polling Service), ertPS(extended real-time polling service) 및 BE(Best Effort)이다. 여기서, 상기 UGS은 실시간 서비스를 위해 주기적으로 대역을 고정 할당하는 서비스로서 별도의 경쟁이나 요청 없이 자원할당이 보장된다. 상기 rtPS, nrtPS 및 ertPS는 기본적으로 폴링(polling)에 의해서 대역 할당이 이루어진다. 또한, 상기 BE는 대역폭 요청 레인징을 통해 대역 요청 헤더를 전송할 상향링크 자원을 할당받는 방식이다. 이하, 폴링 방식을 사용하는 서비스에 대해 살펴보기로 한다.
일반적으로, 폴링 방식은 다중 사용자들에게 공유 자원을 할당하기 위한 제안되었다. 기본적으로, 폴링 시스템은 하나의 중앙 장치와 다수의 단말들로 구성된다. 상기 중앙 장치는 정해진 순서로 단말들을 방문(또는 폴링)하여 단말이 전송하기를 원하는 데이터를 크기를 문의한다. 그러면, 상기 단말은 상기 중앙장치로 요청 데이터 사이즈를 전송하고, 상기 중앙장치는 상기 요청된 사이즈에 따라 상기 단말에게 자원을 할당한다. 그리고 상기 단말은 상기 할당받는 자원을 통해 데이터를 전송한다.
이러한, 폴링 방식은 일찍이 유선 통신(케이블 통신)에서 제안되었으며, IEEE 802.16 시스템과 같은 무선 통신에 동일하게 적용되고 있다. 즉, 상기 IEEE 802.16 시스템의 폴링 서비스(rtPS, nrtPS, ertPS)도 상기와 같은 폴링 절차를 수행한다.
도 1은 IEEE 802.16 시스템에서의 폴링 서비스 절차를 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 먼저 기지국(10)은 101단계에서 요청 대역폭을 전송할 수 있는 기회를 단말(20)에게 할당한다. 그러면, 상기 단말(20)은 103단계에서 상기 기지국(10)으로부터 할당받은 자원을 통해 요청 대역폭을 전송한다. 그리고 상기 기지국(10)은 105단계에서 데이터 전송을 허락(grant)하는 메시지를 상기 단말(20)로 전송하고, 상기 단말(20)은 107단계에서 할당받은 자원을 통해 데이터를 상기 기지국(10)으로 전송한다.
그런데, 도 1과 같은 폴링 방식은 유선통신에서의 폴링 방식을 그대로 적용하였기 때문에 채널을 전혀 고려하지 않고 있다. 즉, 기존에는 채널을 고려한 폴링 방식이 제안된바 없다. 그런데, 무선 채널은 유선 채널과 달리 페이딩(fading), 간섭(interference), 도플러 확산(doppler spread) 등으로 인해 채널 상태가 가변한다. 또한, 중앙장치(기지국)와 각 단말 사이의 채널이 상이하므로, 채널 상태를 전혀 고려하지 않는 기존의 폴링 방식을 무선 통신시스템에 그대로 적용하는 것은 비효율적이다. 다시 말해, 기지국이 채널 상태와 상관없이 고정된 사이클로 폴링 서 비스 사용자들에게 대역폭 요청 기회를 할당할 경우, 채널 상태가 매우 나쁜 사용자는 폴링을 받았음에도 불구하고 대역폭 요청을 전송하지 못하는 상황이 발생할 수 있다. 즉, 대역폭 요청 기회를 낭비하는 문제가 발생한다.
일반적으로, 무선 통신 시스템의 경우, 시스템 성능(예 : throughput, capacity)을 높이기 위해서는 채널 상태가 좋은 단말에게 자원을 할당해야 한다. 따라서, 무선 통신시스템에서 단순히 정해진 순서가 아닌 채널 상태를 고려해서 단말을 폴링할 수 있는 방안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 무선통신시스템에서 채널 상태를 고려한 폴링 서비스 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선통신시스템에서 스케줄링 기법을 이용한 폴링 서비스 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 무선통신시스템에서 송신 장치에 있어서, 스케줄링 기법을 이용해서 이번에 폴링할 단말을 선택하고, 상기 선택된 단말에 대해 대역폭 요청을 위한 상향링크 자원을 할당하는 스케줄러와, 상기 스케줄러로부터의 자원할당정보를 포함하는 메시지를 생성하는 메시지 생성기와, 상기 생성기로부터의 메시지를 하향링크를 통해 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 무선통신시스템에서 송신 장치에 있어서, 폴링 서비스 단말들의 채널정보들을 이용해서 이번에 폴링할 단말을 선택하고, 상기 선택된 단말에 대해 대역폭 요청을 위한 상향링크 자원을 할당하는 스케줄러와, 상기 스케줄러로부터의 자원 할당 정보를 포함하는 메시지를 생성하는 메시지 생성기와, 상기 생성기로부터의 메시지를 하향링크를 통해 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 무선통신시스템에서 송신 방법에 있어서, 스케줄링 기법을 이용해서 이번에 폴링할 단말을 선택하는 과정과, 상기 선택된 단말에 대해 대역폭 요청을 위한 상향링크 자원을 할당하는 과정과, 상기 자원 할당 정보를 포함하는 메시지를 생성하는 과정과, 상기 생성된 메시지를 하향링크를 통해 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 무선통신시스템에서 송신 방법에 있어서, 폴링 서비스 단말들의 채널정보들을 이용해서 이번에 폴링할 단말을 선택하는 과정과, 상기 선택된 단말에 대해 대역폭 요청을 위한 상향링크 자원을 할당하는 과정과, 상기 자원 할당 정보를 포함하는 메시지를 생성하는 과정과, 상기 생성된 메시지를 하향링크를 통해 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 사용자를 폴링할 때 스케줄링 기법을 이용해서 사용자를 선택하기 때문에, 매 시간구간에서 채널품질이 양호한 사용자를 폴링할 수 있는 이점이 있다. 즉, 폴링 사용자의 채널상태가 좋지 않아 폴링 기회를 인식하지 못하거나, 채널상태가 나빠 대역폭 요청 메시지가 손실됨으로써 발생할 수 있는 자원 낭비를 제거할 수 있다. 즉, 매 순간 채널 상태가 좋은 사용자를 폴링함으로써 시스템의 성능(예 : throughput, capacity)을 향상시킬 수 있다.
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, 무선통신시스템에서 채널 상태 혹은 스케줄링 기법을 이용한 폴링 기법에 대해 살펴보기로 한다.
이하 설명에서, 상기 무선통신시스템은 예를 들어 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하는 통신 시스템이다. 즉, 이하 설명은 다중반송파를 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템을 예로 설명하지만, 본 발명은 폴링 기법을 사용하는 다른 무선통신시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 유선 채널과 달리 무선 채널은 페이딩(fading), 간섭(interference), 도플러 확산(doppler spread) 등으로 인해 가변한다. 따라서, 시스템은 성능(throughput, capacity 등)을 위해 채널 상태가 유리한 사용자에게 자원을 부여하는 기회적 스케줄링(opportunistic scheduling) 기법을 사용한다. 상기 스케줄링 기법으로는 알려진 바와 같이, 라운드 로빈(Round Robin) 기법, max C/I(Carrier to Interference) 기법, 비례 공평(Proportional Fairness) 기법 등이 있다. 본 발명은 채널상태를 고려하는 스케줄링 기법을 이용해서 이번에 폴링할 사용자를 선택하기 위한 것이다.
현재, 광대역 무선통신시스템은 폴링 서비스들로 rtPS, nrtPS, ertPS 등을 제안하고 있으며, 이하 설명은 nrtPS를 예를 들어 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국의 구성을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 기지국은 스케줄러(200), MAP생성기(202), 패킷생성기(204), 부호기(206), 변조기(208), OFDM변조기(210), RF송신기(212), 듀플렉서(214), RF수신기(216), OFDM복조기(218), 복조기(220), 복호기(222), 패킷분해기(224) 및 제어메시지 처리기(226)를 포함하여 구성된다.
도 2를 참조하면, 먼저 스케줄러(200)는 각 단말의 채널정보 등을 이용해서 자원 스케줄링을 수행한다. 여기서, 상기 채널정보는 상기 기지국에서 직접 측정된 값이거나 단말로부터 피드백된 값일 수 있다. 본 발명에 따라 스케줄러(200)는 폴링 서비스(예 : nrtPS) 사용자들을 적용되는 스케줄링 기법에 따라 그룹핑하고, 각 그룹에 대해 각 사용자의 폴링 우선순위를 해당 스케줄링 기법에 따라 계산한다. 그리고 상기 스케줄러(200)는 상기 계산된 폴링 우선순위에 따라 이번 프레임에서 폴링할 사용자를 선택하고, 상기 선택된 사용자에 대해 대역폭요청(bandwidth request) 메시지를 전송할 수 있는 상향링크 자원을 할당한다. 여기서, 상기 스케 줄링 기법으로, 라운드 로빈(Round Robin) 기법, max C/I(Carrier to Interference) 기법, 비례 공평(Proportional Fairness) 기법 등이 있다. 각 스케줄링 기법에 따른 폴링 사용자 선택 방식은 이후 상세히 살펴보기로 한다.
MAP생성기(202)는 상기 스케줄러(200)로부터의 스케줄링 결과를 가지고 자원할당정보(MAP정보)를 생성하여 출력한다. 패킷생성기(204)는 상기 MAP생성기(202)로부터의 MAP정보를 가지고 소정 규격의 패킷(예 : MAC PDU)을 생성하여 출력한다.
부호기(206)는 상기 패킷생성기(204)로부터의 MAP메시지를 정해진 방식으로 부호화(coding)하여 출력한다. 변조기(208)는 상기 부호기(206)로부터의 데이터를 정해진 방식으로 변조(modulation)하여 출력한다. OFDM변조기(210)는 상기 변조기(208)로부터의 데이터를 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)하여 샘플데이터(OFDM심볼)를 출력한다. 상기 RF송신기(212)는 상기 OFDM변조기(210)로부터의 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 상기 아날로그 신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다. 이렇게 송신되는 MAP메시지를 수신한 단말들은 상기 MAP메시지의 자원할당정보(MAP IE)에 따라 기지국으로부터 하향링크 데이터를 수신하고, 기지국으로 상향링크 데이터를 송신한다.
듀플렉서(214)는 듀플렉싱 방식에 따라 RF송신기(212)로부터의 송신 신호를 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나로부터의 수신 신호를 RF수신기(216)로 제공한다. 예를 들어, TDD(Time Division Duplex) 방식일 경우, 상기 듀플렉서(214)는 송신구간일 경우 상기 RF송신기(212)로부터의 신호를 안테나를 통해 송신하고, 수신구간일 경우 상기 안테나를 통해 수신되는 신호를 상기 RF수신기(216)로 전달한 다.
상기 RF수신기(216)는 듀플렉서(214)로부터의 RF(Radio Frequency)신호를 기저대역 신호로 변환하여 출력한다. OFDM복조기(218)는 상기 RF수신기(216)로부터의 기저대역 샘플데이터를 FFT(Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 데이터를 출력한다. 이때, 상기 OFDM복조기(218)는 상기 주파수 영역의 데이터를 MCS(Modulation and Coding Scheme)레벨이 적용되는 버스트 단위로 정렬하여 출력한다.
복조기(220)는 상기 OFDM복조기(218)로부터의 데이터를 정해진 방식으로 복조(demodulation)하여 출력한다. 복호기(222)는 상기 복조기(220)로부터의 데이터를 정해진 방식으로 복호(decoding)하여 출력한다. 상기와 같은 과정으로 물리계층 디코딩을 수행한다.
한편, 패킷분해기(224)는 상기 복호기(222)로부터의 데이터에서 소정 단위의 패킷(예 : MAC PDU)을 검출하고, 상기 검출된 패킷에 대해 헤더 및 에러검사를 수행한다. 이때, 헤더 검사를 통해 제어메시지라고 판단되면, 상기 패킷분해기(224)는 수신된 패킷(제어메시지)을 제어메시지 처리기(226)로 제공한다.
상기 제어메시지 처리기(226)는 규정된 규격에 따라 상기 제어메시지를 해석하고, 상기 해석 결과에 따라 해당 처리를 수행한다. 이때, 폴링 서비스 단말로부터 대역폭 요청 메시지가 수신된 경우, 상기 제어메시지 처리기(226)는 상기 대역폭 요청 메시지로부터 단말이 요청한 데이터 사이즈를 추출하여 스케줄러(200)로 제공한다. 그러면, 상기 스케줄러(200)는 상기 단말이 요청한 데이터 사이즈에 대 한 허여여부를 판단하고, 허여되는 경우 데이터 허여(data grant) 메시지를 상기 단말로 전송한다. 그러면, 상기 단말은 상기 데이터 허여 메시지에 지정된 자원을 통해 트래픽을 기지국으로 전송한다. 여기서, 상기 대역폭 요청 메시지는 예를 들어, 대역폭 요청 헤더(Bandwidth request header), 수여 관리 서브헤더(Grant Management Subheader) 등이 될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 단말의 구성을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 단말기는 듀플렉서(300), RF수신기(302), OFDM복조기(304), 복조기(306), 복호기(308), 패킷 분해기(310), MAP해독기(312), 제어기(314), 제어메시지 생성기(316), 패킷생성기(318), 부호기(320), 변조기(322), OFDM변조기(324), RF송신기(326)를 포함하여 구성된다.
도 3을 참조하면, 먼저 듀플렉서(300)는 듀플렉싱 방식에 따라 RF송신기(326)로부터의 송신 신호를 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나로부터의 수신 신호를 RF수신기(302)로 제공한다. 상기 RF수신기(320)는 상기 듀플렉서(300)로부터의 RF신호를 기저대역 신호로 변환하여 출력한다. OFDM복조기(304)는 상기 RF수신기(302)로부터의 기저대역 샘플데이터를 FFT(Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 데이터를 출력한다. 이때, 상기 OFDM복조기(304)는 상기 주파수 영역의 데이터를 MCS레벨(modulation and coding scheme)레벨이 적용되는 버스트 단위로 정렬하여 출력한다.
복조기(306)는 상기 OFDM복조기(304)로부터의 데이터를 정해진 방식으로 복조(demodulation)하여 출력한다. 복호기(308)는 상기 복조기(306)로부터의 데이터를 정해진 방식으로 복호(decoding)하여 출력한다.
패킷분해기(310)는 상기 복호기(308)로부터의 데이터에서 소정 단위의 패킷(예 : MAC PDU)을 검출하고, 상기 검출된 패킷에 대해 헤더 및 에러 검사를 수행한다. 이때, 상기 헤더 검사를 통해 MAP메시지라고 판단되면, 상기 패킷분해기(310)는 수신된 패킷(MAP메시지)을 MAP해독기(312)로 제공한다.
상기 MAP해독기(312)는 규정된 규격에 따라 수신된 MAP메시지를 해독하고, 상기 해독 결과로부터 상기 단말에게 할당된 자원(하향링크 지원 및 상향링크 자원)을 획득한다.
제어기(314)는 상기 MAP해독기(312)로부터의 자원 할당 정보에 따라 상기 단말의 전반적인 송신 동작 및 수신 동작을 제어한다. 본 발명에 따라 상기 제어기(314)는 기지국으로부터 폴링이 수신되었는지 판단한다. 즉, 대역폭 요청 메시지를 전송할 수 있는 상향링크 자원이 할당되었는지를 판단한다. 상기 폴링이 수신된 경우, 상기 제어기(314)는 데이터 버퍼(도시하지 않음)에 적재된 트래픽 량을 검사하여 요청할 대역폭 사이즈(데이터 사이즈)를 결정하고, 상기 결정된 대역폭 사이즈를 제어메시지 생성기(318)로 제공한다.
상기 제어메시지 생성기(318)는 상기 제어기(314)의 제어하에 규정된 규격에 따라 제어메시지를 생성한다. 본 발명에 따라 상기 제어메시지 생성기(318)는 상기 제어기(314)로부터의 요청 대역폭 사이즈를 포함하는 대역폭 요청 메시지를 생성한 다.
패킷생성기(318)는 상기 제어메시지 생성기(318)로부터의 제어메시지를 가지고 소정 규격의 패킷(예 : MAC PDU)을 생성하여 출력한다. 부호기(320)는 상기 패킷생성기(318)로부터의 패킷을 정해진 방식으로 부호화(coding)하여 출력한다. 변조기(322)는 상기 부호기(320)로부터의 데이터를 정해진 방식으로 변조(modulation)하여 출력한다. OFDM변조기(324)는 상기 변조기(322)로부터의 데이터를 기지국으로부터 할당받은 자원(슬롯)에 매핑하고, 상기 슬롯에 매핑된 데이터를 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)하여 샘플데이터를 출력한다. 상기 RF송신기(326)는 상기 OFDM변조기(324)로부터의 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 상기 아날로그 신호를 RF신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
이와 같이, 대역폭 요청 메시지를 전송한후, 상기 단말은 기지국으로부터 데이터 허여(data grant) 메시지가 수신되는지 판단하고, 상기 데이터 허여 메시지가 수신된 경우 상기 메시지에 지정된 상향링크 자원을 통해 트래픽을 상기 기지국으로 전송한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.
도 4를 참조하면, 먼저 기지국은 401단계에서 폴링 서비스 사용자(또는 단말)들의 채널 정보를 확인한다. 여기서, 채널 정보는 기지국에서 직접 측정된 값이거나 단말로부터 피드백된 값일 수 있다.
이후, 상기 기지국은 403단계에서 상기 폴링 서비스 사용자들에게 적용되는 스케줄링 기법을 이용해서 각 사용자의 폴링 우선순위를 계산한다. 여기서, 다수의 스케줄링 기법이 적용되는 경우, 상기 사용자들을 적용되는 스케줄링 기법에 따라 그룹핑하고, 그룹 각각에 대해서 폴링 우선순위를 계산할 수 있다.
그리고, 상기 기지국은 405단계에서 상기 계산된 폴링 우선순위를 이용해서 이번 프레임에서 폴링할 사용자를 선택하고, 상기 선택된 사용자에 대해 대역폭 요청(bandwidth request)을 전송할 수 있는 상향링크 자원을 할당한다.
이후, 상기 기지국은 407단계에서 상기 선택된 사용자에게 유니캐스트 요청 기회(또는 대역폭 요청 기회)를 전송한다. 즉, 상기 대역폭 요청 메시지를 전송할 수 있는 상향링크 자원에 대한 할당메시지를 상기 선택된 사용자로 전송한다.
상기 요청 기회를 전송한후, 상기 기지국은 409단계에서 상기 사용자로부터 대역폭 요청 메시지가 수신되는지 검사한다. 즉, 상기 사용자에게 할당된 상향링크 자원을 통해 상기 대역폭 요청 메시지가 수신되는지 검사한다.
상기 대역폭 요청 메시지가 수신될 경우, 상기 기지국은 411단계에서 상기 대역폭 요청 메시지로부터 요청된 대역폭 사이즈를 추출하여 허여여부를 판단하고, 허여되는 경우 데이터 허여(data grant) 메시지를 상기 사용자로 전송한다. 상기 데이터 허여 메시지를 전송한 후, 상기 기지국은 413단계로 진행하여 상기 데이터 허여 메시지에 지정된 자원을 통해 상기 사용자의 데이터(트래픽)를 수신한다.
여기서, 각 스케줄링 기법에 따른 폴링 우선순위 계산 및 사용자 선택에 대해 살펴보면 다음과 같다.
< 라운드 로빈 기법 >
우선, 라운드 로빈 기법이 적용되는 사용자들의 집합을 S={U1,U2,U3,...,UN}라 하고, i번째 사용(Ui)의 채널정보(채널품질)를 Qi으로 정의한다.
매 슬롯마다(또는 매 프레임마다), 기지국은 현재 사용자 집합에 속한 사용자들의 채널정보들 중 가장 큰 값을 선택하고, 상기 선택된 채널정보에 대응하는 사용자를 폴링할 사용자로 선택한다. 이와 같이, 폴링할 사용자가 선택되면, 상기 기지국은 현재 사용자 집합에서 상기 선택된 사용자를 제외시켜 사용자 집합을 갱신한 후 다음 슬롯으로 진행한다.
< max C/I 기법 >
매 슬롯마다(또는 매 프레임마다), 기지국은 폴링 서비스 사용자들 중 채널정보가 가장 좋은 사용자를 폴링할 사용자로 선택한다. 그런데, 이 기법은 매 슬롯 최고의 성능을 보장할 수 있는 사용자가 선택되지만, 계속해서 채널상태가 나쁜 사용자는 계속해서 폴링에서 제외되기 때문에, 사용자간 공평성을 보장할 수 없다.
< 비례공평 기법>
매 슬롯마다(또는 매 프레임마다), 기지국은 각 단말의 폴링 우선순위(Pi)를 하기 수식과 같이 산출하고, 상기 우선순위가 가장 큰 사용자를 폴링할 사용자로 선택한다.
Figure 112007052670124-pat00001
여기서, ri는 현재 슬롯에서의 i번째 단말의 전송가능한 순시(instantaneous) 데이터 률을 나타내고,
Figure 112007052670124-pat00002
는 이전 슬롯에서의 평균 데이터률을 나타낸다.
폴링할 사용자가 선택되고 상기 사용자에게 대역폭 요청 기회가 할당되며, 상기 기지국은 상기 사용자의 평균 데이터률(
Figure 112007052670124-pat00003
)을 갱신한후 다음 슬롯으로 진행한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.
도 5를 참조하면, 먼저 단말은 501단계에서 기지국으로부터 수신되는 MAP을 해독하여 하향링크 및 상향링크 자원할당정보(MAP IE)를 획득한다.
그리고, 상기 단말은 503단계에서 상기 MAP 해독 결과로부터 기지국으로부터 폴링이 수신되었는지 검사한다. 즉, 대역폭 요청 메시지를 전송할수 있는 상향링크 자원이 할당되었는지를 판단한다.
상기 폴링이 수신된 경우, 상기 단말은 505단계에서 데이터 버퍼에 적재된 트래픽 량을 검사하여 요청할 대역폭 사이즈를 결정하고, 상기 결정된 대역폭 사이즈를 포함하는 대역폭 요청 메시지를 생성하여 상기 기지국으로 전송한다.
상기 대역폭 요청 메시지를 전송한후, 상기 단말은 507단계에서 이후 프레임의 MAP을 해독하여 데이터 허여(data grant) 메시지가 수신되는지 판단한다. 상기 데이터 허여 메시지가 수신된 경우, 상기 단말은 509단계로 진행하여 상기 데이터 허여 메시지에 지정된 상향링크 자원을 통해 트래픽을 상기 기지국으로 전송한다.
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 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 IEEE 802.16 시스템에서의 폴링 서비스 절차를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국의 구성을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 단말의 구성을 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하는 도면.

Claims (20)

  1. 무선통신시스템에서 송신 장치에 있어서,
    스케줄링 기법을 이용해서 이번에 폴링할 단말을 선택하고, 상기 선택된 단말에 대해 대역폭 요청을 위한 상향링크 자원을 할당하는 스케줄러와,
    상기 스케줄러로부터의 자원할당정보를 포함하는 메시지를 생성하는 메시지 생성기와,
    상기 생성기로부터의 메시지를 하향링크를 통해 송신하는 송신기를 포함하고,
    상기 스케줄러는, 폴링 서비스 단말들을 적용되는 스케줄링 기법에 따라 그룹핑하고, 그룹별로 각 사용자의 폴링 우선순위를 해당 스케줄링 기법에 따라 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스케줄링 기법은, 라운드 로빈(Round Robin) 기법, max C/I(Carrier to Interference) 기법, 비례공평(Proportional Fairness) 기법 중 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단말로 할당된 상향링크 자원을 통해 대역폭 요청 메시지 수신시, 상기 스케줄러는, 상기 단말이 요청한 대역폭 사이즈에 대한 허여여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 요청된 대역폭 사이즈가 허여되는 경우, 상기 메시지 생성기는, 상기 단말로 전송할 데이터 허여(data grant)메시지를 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 송신기는,
    상기 메시지 생성기로부터의 메시지를 부호화하는 부호기와,
    상기 부호기로부터의 데이터를 변조하는 변조기와,
    상기 변조기로부터의 데이터를 IFFT연산하는 OFDM변조기와,
    상기 OFDM변조기로부터의 데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 상기 아날로그 신호를 RF신호로 변환하여 송신하는 RF송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 무선통신시스템에서 송신 장치에 있어서,
    폴링 서비스 단말들의 채널정보들을 이용해서 이번에 폴링할 단말을 선택하고, 상기 선택된 단말에 대해 대역폭 요청을 위한 상향링크 자원을 할당하는 스케줄러와,
    상기 스케줄러로부터의 자원 할당 정보를 포함하는 메시지를 생성하는 메시지 생성기와,
    상기 생성기로부터의 메시지를 하향링크를 통해 송신하는 송신기를 포함하고,
    상기 스케줄러는, 폴링 서비스 단말들을 적용되는 스케줄링 기법에 따라 그룹핑하고, 그룹별로 각 사용자의 폴링 우선순위를 해당 스케줄링 기법에 따라 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 채널정보들은 기지국에서 측정된 정보 혹은 단말로부터 피드백된 정보인 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 스케줄러는, 채널정보를 고려하는 스케줄링을 기법을 이용해서 이번에 폴링할 단말을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스케줄링 기법은, 라운드 로빈(Round Robin) 기법, max C/I(Carrier to Interference) 기법, 비례공평(Proportional Fairness) 기법 중 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 무선통신시스템에서 송신 방법에 있어서,
    스케줄링 기법을 이용해서 이번에 폴링할 단말을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 단말에 대해 대역폭 요청을 위한 상향링크 자원을 할당하는 과정과,
    상기 자원 할당 정보를 포함하는 메시지를 생성하는 과정과,
    상기 생성된 메시지를 하향링크를 통해 송신하는 과정을 포함하고,
    상기 선택 과정은,
    폴링 서비스 단말들을 적용되는 스케줄링 기법에 따라 그룹핑하는 과정과,
    그룹별로 각 사용자의 폴링 우선순위를 해당 스케줄링 기법에 따라 계산하는 과정과,
    상기 폴링 우선순위를 이용해서 이번에 폴링할 단말을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스케줄링 기법은, 라운드 로빈(Round Robin) 기법, max C/I(Carrier to Interference) 기법, 비례공평(Proportional Fairness) 기법 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 할당된 상향링크 자원을 통해 상기 단말로부터 대역폭 요청 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 대역폭 요청 메시지로부터의 요청 대역폭 사이즈에 대한 허여여부를 판단하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 요청된 대역폭 사이즈가 허여되는 경우, 데이터 허여(data grant) 메시지를 상기 단말로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 송신 방법은,
    상기 생성된 메시지를 부호 및 변조하는 과정과,
    상기 변조된 데이터를 IFFT연산하는 OFDM변조하는 과정과,
    상기 OFDM변조된 데이터를 RF신호로 변환하여 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 무선통신시스템에서 송신 방법에 있어서,
    폴링 서비스 단말들의 채널정보들을 이용해서 이번에 폴링할 단말을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 단말에 대해 대역폭 요청을 위한 상향링크 자원을 할당하는 과정과,
    상기 자원 할당 정보를 포함하는 메시지를 생성하는 과정과,
    상기 생성된 메시지를 하향링크를 통해 송신하는 과정을 포함하고,
    상기 선택 과정은,
    폴링 서비스 단말들을 적용되는 스케줄링 기법에 따라 그룹핑하는 과정과,
    그룹별로 각 사용자의 폴링 우선순위를 해당 스케줄링 기법에 따라 계산하는 과정과,
    상기 폴링 우선순위를 이용해서 이번에 폴링할 단말을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 채널정보들은 기지국에서 측정된 정보 혹은 단말로부터 피드백된 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 선택 과정은,
    단말의 채널정보를 고려하는 스케줄링을 기법을 이용해서 이번에 폴링할 단말을 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 스케줄링 기법은, 라운드 로빈(Round Robin) 기법, max C/I(Carrier to Interference) 기법, 비례공평(Proportional Fairness) 기법 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
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