KR101597358B1 - 중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서 스케줄링 방법 - Google Patents

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Abstract

중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서의 스케줄링 방법은 중계기로부터 스케줄링 정보를 수신하는 단계 및 상기 스케줄링 정보를 이용하여 스케줄링을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 스케줄링을 수행하는 단계에서는 커넥션 또는 단말 별로 스케줄링 매트릭(Scheduling metric)을 설정한다. 중계기의 상태를 기지국이 파악할 수 있으므로, 효율적으로 스케줄링을 수행할 수 있다.

Description

중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서 스케줄링 방법{METHOD OF SCHEDULING IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM COMPRISING RELAY STATION}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중계기(Relay Station)를 사용하는 무선통신 시스템에서 무선자원을 스케줄링하는 방법에 관한 것이다.
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 표준은 광대역 무선 접속(broadband wireless access)을 지원하기 위한 기술과 프로토콜을 제공한다. 1999년부터 표준화가 진행되어 2001년 IEEE 802.16-2001이 승인되었다. 이는 'WirelessMAN-SC'라는 단일 반송파(single carrier) 물리계층에 기반한다. 이후 2003년에 승인된 IEEE 802.16a 표준에서는 물리계층에 'WirelessMAN-SC' 외에'WirelessMAN-OFDM'과 'WirelessMAN-OFDMA'가 더 추가되었다. IEEE 802.16a 표준이 완료된 후 개정된(revised) IEEE 802.16-2004 표준이 2004년 승인되었다. IEEE 802.16-2004 표준의 결함(bug)과 오류(error)를 수정하기 위해 'corrigendum'이라는 형식으로 IEEE 802.16-2004/Cor1(이하, IEEE 802.16e)이 2005년에 완료되었다.
현재, IEEE 802.16e를 기반으로 하여 IEEE 802.16 태스크 그룹 j(IEEE 802.16 Task Group j;이하, IEEE 802.16j라 한다)에서는 서비스 지역의 확 장(Coverage Extension) 및 성능 강화(Throughput Enhancement)를 제공하기 위하여 중계기(Relay Station)를 도입하고, 이에 대한 표준화를 진행하고 있다. 즉, IEEE 802.16j 표준에서는 중계기를 통하여 기지국 영역 밖에 있는 단말에 대하여 신호 전달이 가능해지도록 하고, 기지국 영역 내에 있는 단말에 대하여 높은 수준의 적응변조코딩(Adaptive Modulation and Coding, AMC) 방식을 가지는 고품질의 경로를 설정할 수 있도록 함으로써 동일한 무선 자원으로 시스템 용량을 증대시킬 수 있도록 한다.
무선통신 시스템에서 무선자원을 할당하기 위하여 채널 상태, 버퍼 상태 및 QoS(Quality of Service) 요구사항 등을 고려하여 스케줄링을 수행한다. 도 1은 기지국과 단말 간의 하향링크 데이터 전송을 위한 스케줄링 방법을 나타내는 흐름도이다. 여기서, 단말은 적어도 하나의 커넥션을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 기지국과 단말은 연결 설정(Connection Configuration)을 위한 신호를 교환한다(S100). 기지국과 단말 사이에 교환되는 신호에 QoS 요구 사항이 포함된다. 예를 들어, QoS 요구사항은 시간지연 요구를 의미할 수 있다.
단말은 각 커넥션의 채널 상태를 기지국에 보고한다(S110). 단말은 상기 채널 상태를 주기적으로 기지국에 보고하거나 비주기적으로 기지국에 보고할 수 있다. 여기서, 채널 상태는 CQI(Channel Quality Indicator), SNR(Signal to Noise Ratio) 및 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)등으로 나타낼 수 있다.
기지국은 상기 QoS 요구사항 및 채널 상태 등을 고려하여 스케줄링 매트릭을 계산한다(S120). 스케줄링 매트릭은 무선자원 할당의 적합성을 커넥션 또는 단말 별로 정량화한 것이다. 기지국과 커넥션 간의 채널 상태가 양호하다는 것은 상기 기지국과 커넥션 간에 많은 양의 데이터를 전송할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 채널 상태가 양호한 커넥션에 대하여 스케줄링 매트릭을 크게 설정할 수 있다. 또한, QoS 요구사항이 높은 경우, 예를 들어, 낮은 시간지연을 요구하는 경우 스케줄링 매트릭을 크게 설정할 수 있다.
기지국은 상기 스케줄링 매트릭을 참조하여 하향링크 데이터 전송을 위한 무선자원을 할당한다(S130). 예를 들어, 스케줄링 매트릭이 최대값을 가지는 커넥션에 대하여 무선자원을 할당할 수 있다.
도 2는 기지국과 단말 간의 상향링크 데이터 전송을 위한 스케줄링 방법을 나타내는 순서도이다. 여기서, 단말은 적어도 하나의 커넥션을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 기지국과 단말은 연결 설정(Connection Configuration)을 위한 신호를 교환한다(S200). 기지국과 단말 사이에 교환되는 신호는 QoS 요구사항을 포함할 수 있다. 단말은 각 커넥션의 버퍼 상태를 기지국에 보고한다(S210). 기지국은 상기 QoS 요구사항 및 버퍼 상태 등을 고려하여 스케줄링 매트릭을 계산한다(S220). 버퍼에 많은 양의 데이터가 저장되어 있는 커넥션에 대하여 스케줄링 매트릭을 크게 설정할 수 있다. 기지국은 상기 스케줄링 매트릭을 참조하여 상향링크 데이터 전송을 위한 무선자원을 할당한다(S230). 예를 들어, 스케줄링 매트릭이 최대값을 가지는 커넥션에 대하여 무선자원을 할당할 수 있다.
상기와 같은 스케줄링 방법은 중계기가 없는 상태에서 기지국과 단말 간의 데이터 전송을 위한 스케줄링 방법이다. 따라서, 중계기가 도입된 무선통신 시스템 에서 상기 스케줄링 방법을 적용할 수 없는 문제가 있다. 중계기가 도입된 무선통신 시스템에서 무선자원을 효율적으로 스케줄링하는 방법이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 중계기가 도입된 무선통신 시스템에서 효율적으로 무선자원을 스케줄링하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 중계기가 도입된 무선통신 시스템에서 하향링크 데이터를 전송하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서의 스케줄링 방법은 중계기로부터 스케줄링 정보를 수신하는 단계 및 상기 스케줄링 정보를 이용하여 스케줄링을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 스케줄링을 수행하는 단계에서는 커넥션 또는 단말 별로 스케줄링 매트릭(Scheduling metric)을 설정한다.
본 발명의 일 양태에 따른 무선통신 시스템에서 중계기의 스케줄링 정보 전송 방법은 하향링크 전송을 위한 스케줄링 정보를 설정하는 단계 및 상기 스케줄링 정보를 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 스케줄링 정보는 상기 중계기와 단말 간의 통신 상태를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따른 중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서의 하향링크 데이터 전송 방법은 중계기로부터 스케줄링 정보를 수신하는 단계, 상기 스케줄링 정보를 이용하여 스케줄링을 수행하는 단계 및 상기 스케줄링에 기초하여 하향링크 데이터를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 하향링크 데이터는 동일한 중계기에 연결된 단말들을 위한 멀티 유저 패킷(Multi-user Packet)의 형태로 전송된다.
중계기의 상태를 기지국이 파악할 수 있으므로, 효율적으로 스케줄링을 수행할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 중계기가 도입된 무선통신 시스템을 나타낸 도면이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 3을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10, 11, 12, 13; Mobile Station, MS), 기지국(20; Base Station, BS) 및 중계기(30, 31; Relay Station, RS)를 포함한다. 단말(10, 11, 12, 13)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10, 11, 12, 13)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다. 중계기(30, 31)는 커버리지의 확장 또는 다이버시티 효과에 따른 전송속도의 향상을 위한 것으로, 단말과 기지국 사이에 위치한다. 즉, 기지국(20)의 커버리지 내에 있는 단말들(10, 11)은 기지국(20)과 직접 통신할 수 있고, 기지국(20)의 커버리지 밖에 있는 단말들(12, 13)은 중계기(30, 31)를 거쳐서 기지국(20)과 통신한다. 또는, 기지국(20)의 커버리지 내에 있는 단말들(10, 11)이라 할지라도, 다이버시티 효과에 따른 전송속도의 향상을 위하여 중계기(30, 31)를 거쳐서 기지국(20)과 통신할 수 있다.
이하에서 하향링크(Downlink;DL)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하고, 상향링크(Uplink;UL)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 따라서, 하향링크에서는 기지국(20)으로부터 중계기(30)를 거쳐 단말(10)로 통신할 수 있고, 상향링크에서는 단말(10)로부터 중계기(30)를 거쳐 기지국(20)으로 통신할 수 있다.
무선통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 시스템일 수 있다. OFDM은 다수의 직교 부반송파를 이용한다. OFDM은 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)과 FFT(Fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 송신기에서 데이터는 IFFT를 수행하여 전송된다. 수신기에서 수신 신호에 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 송신기는 다중 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 수신기는 다중 부반송파들을 분리하기 위해 대응하는 FFT를 사용한다.
도 4는 중계기가 도입된 무선통신 시스템의 스케줄링 방법을 설명하기 위한 블록도이다. 도 3의 무선통신 시스템에 포함된 구성과 동일한 구성에 대하여 동일한 부호를 사용하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10, 11, 12, 13), 중계기(30) 및 기지국(20)을 포함한다. 일부의 단말들(10, 11)은 기지국(20)에 직접 연결되어 통신하고, 나머지 단말들(12, 13)은 중계기(30)를 통하여 기지국(20)에 연결되어 통신한다. 여기서, 기지국(20)이 하나의 중계기(30)와 연결되어 있는 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 하나의 기지국은 여러 개의 중계기와 연결될 수 있다. 기지국(20)과 중계기(30)는 각각의 스케줄러(20-1, 30-1)를 포함할 수 있고, 각 단말(10, 11, 12, 13)은 적어도 하나의 커넥션을 포함할 수 있다. 동일 단말에 포함된 여러 개의 커넥션들은 서로 다른 QoS를 가질 수 있다.
기지국(20)의 버퍼에는 하향링크 데이터가 저장되고, 기지국(20)은 스케줄링을 수행한다. 기지국(20)은 스케줄링 결과에 따라 무선자원을 할당하고, 할당된 무선자원을 통하여 하향링크 데이터를 전송한다. 중계기(30)를 통하여 기지국(20)에 연결된 단말들(12, 13)에 대한 하향링크 데이터는 기지국(20)으로부터 중계기(30)로 전송된 후, 중계기(30)의 버퍼에 저장된다. 중계기(30)는 스케줄링을 수행하고, 하향링크 데이터를 단말(12, 13)로 전송한다.
도 5는 중계기가 도입된 무선통신 시스템에서 하향링크 데이터 전송을 위한 스케줄링 방법의 일 예를 나타내는 흐름도이다. 중계기가 도입된 무선통신 시스템에서 단말은 중계기를 통하여 기지국에 연결되거나, 기지국과 직접 연결될 수 있다. 기지국은 전체 무선자원 가운데 일부의 무선자원을 중계기를 통하여 기지국에 연결된 단말을 위한 무선자원으로 할당하고, 중계기에 대하여 상기 일부의 무선자원을 스케줄링을 할 수 있다. 또한, 기지국은 중계기를 통하여 기지국에 연결된 단말 및 상기 기지국에 직접 연결된 단말에 대하여 전체 무선자원을 스케줄링할 수 있다.
도 5를 참조하면, 중계기는 각 커넥션의 채널 상태를 기지국에 보고한다(S300). 채널 상태는 CQI(Channel Quality Indicator), SNR(Signal to Noise Ratio) 및 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)등으로 나타낼 수 있다.
기지국은 중계기로부터 수신한 채널 상태를 포함한 통신 상태를 고려하여 스케줄링 매트릭을 계산한다(S310). 통신 상태는 채널 상태뿐만 아니라, 기지국에 쌓여 있는 커넥션 별 버퍼 상태 및 QoS 요구사항 등을 포함할 수 있다.
기지국은 상기 스케줄링 매트릭을 참조하여 무선자원을 할당한다(S320). 예를 들어, 스케줄링 매트릭이 최대값을 가지는 커넥션에 대하여 무선자원을 할당할 수 있다.
기지국은 무선자원이 할당된 커넥션의 데이터를 중계기로 전송한다(S330). 중계기는 기지국으로부터 수신한 데이터를 단말로 전송한다(S340).
도 5에 따르면, 기지국의 하향링크 데이터 전송을 위한 스케줄링에 중계기로부터 단말로의 하향링크 버퍼 상태 및 중계기와 단말 사이의 채널 상태를 반영할 수 없다. 예를 들어, 특정 커넥션에 대하여 기지국의 버퍼뿐만 아니라 중계기의 버퍼에도 많은 양의 데이터가 쌓여 있는 경우에도 기지국은 중계기의 버퍼 상태를 알 수 없다. 따라서, 기지국은 중계기의 버퍼 상태를 고려하지 않고, 기지국의 버퍼 상태만을 고려하여 상기 특정 커넥션에 대하여 무선자원을 할당한다. 이로 인하여, 시스템 전체적인 면에서 QoS를 향상시킬 수 없고, 무선자원을 효율적으로 할당할 수 없게 된다. 중계기가 도입된 무선통신 시스템에서 효율적으로 하향링크 데이터 전송을 하기 위하여 스케줄링을 하는 방법이 필요하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 스케줄링 방법을 나타내는 흐름도이다. 하향링크 데이터 전송을 위한 스케줄링 방법을 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 당업자는 본 발명의 일 실시예를 상향링크 데이터 전송을 위한 스케줄링 방법에 용이하게 적용할 수 있다.
도 6을 참조하면, 중계기는 스케줄링 정보를 기지국에 전송한다(S400). 중계기는 상기 스케줄링 정보를 기지국에 주기적으로 전송하거나, 비주기적으로 전송할 수 있다. 여기서, 스케줄링 정보는 기지국이 중계기로의 하향링크 전송을 하기 위한 스케줄링에 필요로 하는 정보를 의미하고, 기지국과 중계기 간의 통신 상태뿐만 아니라 중계기와 단말 간의 통신 상태를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 통신 상태는 버퍼 상태 및/또는 채널 상태로 나타낼 수 있다. 이하, 중계기가 기지국으로 전송하는 스케줄링 정보를 구체적으로 살펴본다.
먼저, 중계기는 중계기의 버퍼 상태를 기지국에 전송할 수 있다. 중계기의 버퍼 상태는 중계기 내의 커넥션 또는 단말 별 버퍼 상태로, 기지국으로부터 수신하여 단말로 전송하는 하향링크 패킷에 대한 버퍼 상태를 의미한다.
다음으로, 중계기는 중계기와 단말 간의 채널 상태를 기지국에 전송할 수 있다. 상기 중계기와 단말 간의 채널 상태는 중계기에서 단말로의 스케줄링을 위하여 단말이 중계기로 보고한 채널 상태일 수 있다. 중계기는 단말로부터 수신한 채널 상태를 실시간으로 기지국에 전송할 수 있다. 또한, 중계기는 단말로부터 수회에 걸쳐 수신한 채널 상태들의 평균 값을 기지국에 전송할 수도 있다. 이와 별도로, 중계기는 중계기와 기지국 간의 채널 상태를 측정하고, 이를 기지국에 전송할 수 있다.
다음으로, 중계기는 중계기 내의 커넥션 또는 단말 별 버퍼 고갈 시간을 기지국에 전송할 수 있다. 상기 중계기 내의 커넥션 또는 단말 별 버퍼 고갈 시간은 중계기 내의 버퍼 상태 및 중계기와 단말 간의 채널 상태를 모두 고려한 인자이다. 버퍼 고갈 시간은 중계기 내의 커넥션 또는 단말 별 버퍼로 들어오는 데이터의 양과 나가는 데이터의 양을 바탕으로 추정할 수 있다. 뿐만 아니라, 중계기는 중계기 내의 커넥션 또는 단말 별 버퍼 감소 속도를 기지국에 전송할 수도 있다.
중계기는 상기 버퍼 고갈 시간 또는 버퍼 감소 속도를 적어도 하나의 비트 형태를 가지는 "시급도"로 나타내어 기지국에 전송할 수 있다. "시급도"는 커넥션 또는 단말 별 하향링크 전송을 위한 스케줄링의 시급한 정도를 의미할 수 있다. 버퍼 고갈 시간이 짧거나 버퍼 감소 속도가 큰 경우 "시급도"는 높고, 버퍼 고갈 시간이 길거나 버퍼 감소 속도가 작은 경우 "시급도"는 낮다. 예를 들어, 버퍼 별 "시급도"를 한 개의 비트로 표현하는 경우, 해당 비트는 해당 버퍼에 대한 데이터 요청 플래그(flag)를 의미할 수 있다. 버퍼 별 "시급도"를 두 개의 비트로 표현하는 경우, "11", "10", "01", "00"의 순으로 해당 버퍼에 대한 데이터 추가의 시급 정도를 나타낼 수 있다. 버퍼 별 "시급도"는 세 개 이상의 비트로 표현할 수도 있다.
단계 S400에서, 중계기는 활성화된(Activated) 단말들에 대한 스케줄링을 위한 정보만을 상기 기지국에 전송할 수 있다. 활성화된 단말이라 함은, 상기 중계기 를 거쳐가는 모든 단말 가운데 현 시점에서 활성화되어 하향링크 전송을 지속적으로 수신하는 단말을 의미한다. 이에 따라, 중계기와 기지국 간의 오버헤드를 줄일 수 있다. 이때, 중계기와 기지국 간에 활성화된 단말들의 집합을 형성하고 갱신하기 위하여 필요한 정보를 교환하고, 공유할 수 있다.
중계기로부터 스케줄링 정보를 수신한 기지국은 상기 스케줄링 정보를 고려하여 스케줄링을 수행한다(S410). 기지국은 커넥션 또는 단말 별 스케줄링 매트릭(Scheduling metric)을 계산할 수 있다. 이때, 스케줄링 매트릭은 무선자원 할당의 적합성을 커넥션 또는 단말 별로 정량화한 것을 의미한다. 이하, 기지국이 중계기로부터 수신한 스케줄링 정보의 종류에 따라 스케줄링 매트릭을 계산하는 방법을 구체적으로 살펴본다.
먼저, 중계기로부터 수신한 스케줄링 정보가 중계기 내의 커넥션 또는 단말 별 버퍼 상태인 경우, 기지국은 중계기의 버퍼에 저장된 패킷의 수에 따라 스케줄링 매트릭을 설정한다. 예를 들어, 중계기의 버퍼에 저장된 패킷의 수가 적은 경우, 기지국은 해당 커넥션 또는 단말의 스케줄링 매트릭을 높게 설정할 수 있다. 이에 따라, 무선자원을 효율적으로 활용할 수 있다.
다음으로, 중계기로부터 수신한 스케줄링 정보가 중계기와 단말 간의 채널 상태인 경우, 기지국은 채널 상태에 따라 스케줄링 매트릭을 설정한다. 예를 들어, 중계기와 단말 간의 채널 상태가 양호한 경우, 기지국은 해당 커넥션 또는 단말의 스케줄링 매트릭을 높게 설정할 수 있다. 이에 따라, 중계기로부터 해당 커넥션 또는 단말로의 하향링크 전송 효율을 높일 수 있다.
다음으로, 중계기로부터 수신한 스케줄링을 위한 정보가 중계기 내의 커넥션 또는 단말 별 버퍼 고갈 시간 또는 버퍼 감소 속도인 경우, 기지국은 상기 버퍼 고갈 시간 또는 버퍼 감소 속도에 따라 스케줄링 매트릭을 설정한다. 즉, 버퍼 고갈 시간이 짧거나, 버퍼 감소 속도가 큰 경우, 기지국은 해당 커넥션 또는 단말의 스케줄링 매트릭을 높게 설정할 수 있다. 또한, 기지국이 상기 버퍼 고갈 시간 또는 버퍼 감소 속도에 대한 정보를 비트열인 "시급도"의 형태로 수신하는 경우, "시급도"가 높은 커넥션 또는 단말에 대한 스케줄링 매트릭을 높게 설정할 수 있다. 예를 들어, "시급도"를 하나의 비트 형태로 수신하는 경우, "1"을 수신하면 해당 커넥션 또는 단말의 스케줄링 매트릭을 현재보다 높게 설정하고, "0"을 수신하면 낮게 설정할 수 있다. 다른 예로, 기지국이 "시급도"를 두 비트 형태로 수신하는 경우, "11", "10", "01", "00"의 순으로 해당 커넥션 또는 단말의 스케줄링 매트릭을 높게 설정할 수 있다. 이와 같은 방법은 세 비트 이상의 형태로 "시급도"를 수신하는 경우에도 적용할 수 있다.
기지국은 단계 S410의 스케줄링에 기초하여 무선자원을 할당한다(S420). 예를 들어, 스케줄링 매트릭이 최대값을 가지는 커넥션 또는 단말에 대하여 무선자원을 할당할 수 있다. 기지국은 각 중계기에 대한 하향링크 전송을 위하여 특정 시간 또는 주파수 영역의 무선자원을 할당한다. 또한, 각 중계기를 위하여 할당된 무선자원에 대하여 커넥션 또는 단말 별로 어떠한 영역의 무선자원을 점유할 것인지도 결정한다. 동일한 중계기로 전송되는 복수의 커넥션에 대한 하향링크 데이터의 경우, 기지국은 상기 복수의 커넥션에 대하여 동일하게 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 설정하거나, 다르게 설정할 수 있다.
이와 같이, 기지국이 중계기의 버퍼 상태 및/또는 중계기와 단말 간의 채널 상태를 고려하여 스케줄링을 하면 무선자원을 더욱 효율적으로 활용할 수 있다. 특히, 중계기의 특정 커넥션 또는 단말에 대한 버퍼에 저장된 데이터 패킷의 수가 적거나 버퍼 감소 속도가 큰 경우에도, 기지국은 이러한 상황을 신속히 반영하여 스케줄링을 수행하고 상기 특정 커넥션 또는 단말에 대하여 하향링크 전송을 한다. 따라서, 중계기로부터 단말로의 언더플로우(Underflow)를 방지할 수 있다.
중계기는 스케줄링 정보를 기지국에 전송하고, 기지국은 상기 스케줄링 정보를 이용하여 스케줄링을 수행한다. 이때, 중계기는 상기 스케줄링 정보를 주기적 또는 비주기적으로 기지국에 전송한다. 이하, 중계기가 스케줄링 정보를 비주기적으로 기지국에 전송하는 경우에 대하여 구체적으로 살펴본다.
먼저, 기지국이 중계기에 대하여 스케줄링을 위한 정보를 요청하고, 중계기는 이에 대한 응답으로 스케줄링을 위한 정보를 기지국에 전송할 수 있다. 여기서, 스케줄링 정보는 도 6에서 예시한 내용을 포함할 수 있다.
다음으로, 특정 상황이 발생한 경우 중계기가 스케줄링 정보를 기지국에 전송할 수도 있다. 예를 들어, 중계기 내의 특정 커넥션 또는 단말의 버퍼 상태가 일정 값 이상 또는 이하가 되는 경우, 중계기는 상기 버퍼 상태를 기지국에 전송할 수 있다. 다른 예로, 중계기와 단말 간의 채널 상태가 일정 수준 이상으로 변화하는 경우, 중계기는 상기 채널 상태를 기지국에 전송할 수 있다. 또 다른 예로, 중 계기는 특정 커넥션 또는 단말의 버퍼 고갈 시간 또는 버퍼 감소 속도가 일정 수준 이상 또는 이하가 되는 경우, 중계기는 상기 버퍼 고갈 시간 또는 버퍼 감소 속도를 기지국에 전송할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스케줄링 방식을 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 중계기는 스케줄링 요청 메시지를 기지국에 전송한다(S500). 상기 스케줄링 요청 메시지는 기지국으로부터 단말로의 하향링크 전송을 위한 스케줄링을 요청하는 메시지이다. 특정 커넥션 또는 단말에 대한 데이터를 시급하게 수신해야 할 경우, 중계기는 스케줄링 요청 메시지를 기지국에 전송할 수 있다. 예를 들어, 중계기 내의 특정 커넥션 또는 단말의 버퍼 상태가 일정 값 이상 또는 이하가 되는 경우, 중계기와 단말 간의 채널 상태가 일정 수준 이상으로 변화하는 경우 및 특정 커넥션 또는 단말의 버퍼 고갈 시간 또는 버퍼 감소 속도가 일정 수준 이상 또는 이하가 되는 경우 등에 있어서, 중계기는 기지국으로 스케줄링 요청 메시지를 전송할 수 있다. 스케줄링 요청 메시지는 스케줄링 정보를 포함한다. 스케줄링 정보는 도 6에서 예시하고 있는 스케줄링 정보일 수 있다.
스케줄링 요청 메시지를 수신한 기지국은 스케줄링을 수행한다(S510). 기지국은 상기 스케줄링 요청 메시지에 포함된 스케줄링 정보를 고려하여 커넥션 또는 단말별 스케줄링 매트릭을 계산할 수 있다. 예를 들어, 데이터를 시급하게 수신할 것을 필요로 하는 커넥션 또는 단말의 스케줄링 매트릭을 높게 할 수 있다. 또한, 데이터를 시급하게 수신할 것을 필요로 하는 커넥션 또는 단말의 스케줄링 매트릭 에 대하여 기존이 스케줄링 매트릭에서 가중치를 더할 수 있다.
기지국은 상기 스케줄링에 기초하여 무선자원을 할당한다(S520). 기지국은 스케줄링 매트릭이 가장 높은 커넥션 또는 단말에 대하여 무선자원을 할당할 수 있다. 이에 따라, 무선자원의 효율적인 할당이 가능하다.
이하, 상기 스케줄링 방법에 따라 스케줄링된 무선자원을 이용하여 하향링크 데이터를 전송하는 방법에 대하여 살펴본다. 특정 무선자원이 중계기에 연결된 단말에 대하여 할당된 경우, 커넥션 또는 단말별로 데이터 패킷을 형성하고, 할당된 무선자원을 이용하여 개별적으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 3부반송파가 동일한 중계기에 연결된 단말 1 및 단말 2에 할당된 경우, 첫 번째 부반송파와 두 번째 부반송파에 단말 1에 대한 데이터 패킷 1을 형성하여 전송하고, 세 번째 부반송파에 단말 2에 데이터 패킷 2를 형성하여 전송할 수 있다. 이때, 커넥션 또는 단말 별로 각각의 MCS(Modulation and Coding Scheme)가 설정될 수 있다. 커넥션 또는 단말 별로 다른 MCS가 설정되면, 데이터 패킷 각각에 대한 제어 정보를 필요로 하고, 제어 정보 전송에 오버헤드가 발생하는 문제가 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하향링크 데이터 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 중계기는 스케줄링 정보를 기지국에 전송한다(S600).
중계기로부터 스케줄링 정보를 수신한 기지국은 상기 스케줄링 정보를 고려하여 스케줄링을 하고(S610), 상기 스케줄링된 무선자원을 이용하여 하향링크 데이 터를 전송한다(S620). 이때, 동일한 중계기에 연결된 단말들에 대한 하향링크 데이터를 멀티 유저 패킷(Multi-User Packet)을 형성하여 전송할 수 있다. 즉, 동일한 중계기에 연결된 단말들에 대한 무선자원을 모으고, 해당 무선자원에 할당된 커넥션 또는 단말들에 대한 하향링크 데이터를 일정량 추출하여 멀티 유저 패킷을 형성하며, 이를 해당 무선자원을 통하여 전송할 수 있다. 예를 들어, 3부반송파가 동일한 중계기에 연결된 단말 1 및 단말 2에 할당된 경우, 상기 3부반송파에 단말 1에 대한 하향링크 데이터와 단말 2에 대한 하향링크 데이터를 위한 멀티 유저 패킷을 형성하여 전송할 수 있다. 상기 멀티 유저 패킷 내에서 단말 1이 차지하는 페이로드와 단말 2가 차지하는 페이로드를 달리할 수 있다. 즉, 단말 별로 할당된 무선자원의 양 또는 스케줄링 매트릭에 비례하여 멀티 유저 패킷을 형성하기 위하여 추출하는 하향링크 데이터의 양을 달리할 수 있다. 이때, 하나의 멀티 유저 패킷을 이용하는 복수의 커넥션 또는 단말들에 대하여 공통의 MCS가 설정된다. 이에 따라, 제어 정보의 전송을 위한 오버헤드를 줄일 수 있다.
본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
도 1은 기지국과 단말 간의 하향링크 데이터 전송을 위한 스케줄링 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 기지국과 단말 간의 상향링크 데이터 전송을 위한 스케줄링 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 중계기가 도입된 무선통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 중계기가 도입된 무선통신 시스템의 스케줄링 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 중계기가 도입된 무선통신 시스템에서 하향링크 데이터 전송을 위한 스케줄링 방법의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 스케줄링 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스케줄링 방식을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하향링크 데이터 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.

Claims (16)

  1. 중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서의 스케줄링 방법에 있어서,
    상기 중계기로부터 스케줄링 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 스케줄링 정보를 이용하여 스케줄링을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 스케줄링을 수행하는 단계에서는 상기 중계기와 단말 간에 각각의 연결을 위한 스케줄링 매트릭(Scheduling metric)이 설정되고, 상기 스케줄링 정보는 상기 중계기와 단말 간에 각각의 연결을 위한 하향링크 버퍼 크기, 상기 중계기와 단말간의 각각의 연결을 위한 채널 상태, 상기 중계기와 단말 간에 각각의 연결을 위한 하향링크 버퍼 고갈 시간, 상기 중계기와 단말 간에 각각의 연결을 위한 하향링크 버퍼 감소 속도 및 상기 중계기와 단말 간에 각각의 연결을 위한 하향링크 전송을 위한 스케줄링의 시급한 정도를 비트열로 나타내는 시급도 가운데 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케줄링 매트릭은 상기 하향링크 버퍼 크기가 작은 연결에 대하여 더 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케줄링 매트릭은 상기 채널 상태가 좋은 연결에 대하여 더 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케줄링 매트릭은 상기 하향링크 버퍼 고갈 시간이 짧은 연결에 대하여 더 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케줄링 매트릭은 상기 하향링크 버퍼 감소 속도가 큰 연결에 대하여 더 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케줄링 매트릭은 상기 시급도가 큰 연결에 더 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
  8. 무선통신 시스템에서 중계기의 스케줄링 정보 전송 방법에 있어서,
    하향링크 전송을 위한 스케줄링 정보를 설정하는 단계; 및
    상기 스케줄링 정보를 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 스케줄링 정보는 상기 중계기와 단말 간의 통신 상태를 포함하며,
    상기 통신 상태는 상기 중계기와 단말 간에 각각의 연결을 위한 하향링크 전송을 위한 스케줄링의 시급한 정도를 비트열로 표현한 시급도로 알려지며, 상기 시급도는 하나의 비트로 표현되고, 상기 비트가 1이면 하향링크 전송을 늘리도록 하고, 상기 비트가 0이면 하향링크 전송을 줄이도록 하는 것을 특징으로 하는 스케줄링 정보 전송 방법.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 시급도는 상기 중계기와 단말 간에 각각의 연결을 위한 하향링크 버퍼 고갈 시간 또는 버퍼 감소 속도에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 스케줄링 정보 전송 방법.
  11. 삭제
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 스케줄링 정보는 상기 중계기 내의 특정 연결 또는 단말의 하향링크 버퍼 크기, 상기 중계기와 단말 간의 채널 상태, 상기 중계기 내의 특정 연결 또는 단말의 하향링크 버퍼 고갈 시간 및 상기 중계기 내의 특정 연결 또는 단말의 하향링크 버퍼 감소 속도 가운데 적어도 하나가 일정 범위를 벗어나는 경우에 전송되는 것을 특징으로 하는 스케줄링 정보 전송 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 스케줄링 정보는 상기 중계기가 기지국에 대하여 하향링크 스케줄링을 요청하기 위하여 전송하는 스케줄링 요청 메시지에 포함되는 것을 특징으로 하는 스케줄링 정보 전송 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 스케줄링 정보는 하향링크 데이터를 지속적으로 수신하는 활성화된 단말과 관련된 스케줄링 정보인 것을 특징으로 하는 스케줄링 정보 전송 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
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