KR101627164B1 - 다중 주파수 시스템에서 자원 할당을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 주파수 시스템에서 기지국이 주파수영역(Frequency Domain)에서 연속적인(consecutive) 자원을 단말에게 할당하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다중 주파수 시스템에서 기지국의 자원 할당 방법은, 자원 블록별로 스케줄링에 참여하는 전체 단말을 우선순위에 따른 내림차순으로 정렬하는 과정과, 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말들 중에서도 가장 높은 우선순위의 단말을 베스트 단말로 선택하는 과정과, 상기 선택된 베스트 단말에게 대응하는 자원 블록을 할당하는 과정과, 상기 할당된 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 방향과 증가 방향 중 적어도 하나의 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 기 설정된 윈도우 내에 상기 베스트 단말이 존재할 시, 상기 베스트 단말에게 대응하는 자원 블록을 추가 할당하는 과정을 포함하며, 여기서, 상기 윈도우는, 윈도우 크기에 따른 개수만큼의 가장 높은 우선순위의 단말을 포함하는 영역임을 특징으로 한다.

Description

다중 주파수 시스템에서 자원 할당을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ALLOCATING RESOURCE IN MULTI CARRIER SYSTEM}
본 발명은 다중 주파수 시스템에서 자원 할당을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 다중 주파수 시스템에서 기지국이 주파수영역(Frequency Domain)에서 연속적인(consecutive) 자원을 단말에게 할당하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
LTE(Long Term Evolution)와 같은 다중 주파수 시스템에서 기지국은 시간영역뿐만 아니라 주파수영역의 자원을 선택적으로 단말에게 할당할 수 있다. 이는 시간영역과 주파수영역의 자원을 효율적으로 사용하도록 하여 주파수 효율을 높일 수 있는 방안이다.
한편, LTE 시스템의 상향링크(Uplink) 자원 할당 방식의 경우, 다른 다중 주파수 시스템과 달리, 하나의 단말에게 할당해야 하는 자원이 주파수영역에서 연속적이어야 하는 제약이 존재한다.
도 1은 종래 기술에 따른 LTE 시스템에서 기지국의 상향링크 자원 할당 방법을 도시한 예시도이다.
상기 도 1을 참조하면, 먼저 주파수영역의 자원으로 자원 블록 0~7이 존재하고, 기지국이 스케줄링을 통해 4개의 단말 A, B, C, D에게 자원 블록을 할당하는 상황을 가정한다. 상기 기지국은 자원 블록별로 스케줄링에 참여하는 4개의 단말 A, B, C, D를 채널특성에 따른 내림차순으로 정렬한다. 이에 따라, 상기 도 1의 경우, 자원 블록 0~7 각각에 대해 가장 좋은 채널특성을 가지는 단말은 순서대로 B, B, A, A, C, A, D, C가 된다.
여기서, 상기 기지국은 하나의 가장 좋은 채널특성의 단말을 선택하고, 상기 선택된 단말에게 대응하는 자원 블록을 할당한다. 이후, 상기 기지국은 상기 할당된 자원 블록의 인접 자원 블록들 중에 상기 선택된 단말을 가장 좋은 채널특성 단말로 하는 자원 블록이 존재하는지 여부를 검사하여, 존재하는 경우 해당 자원 블록을 상기 선택된 단말에게 추가 할당하고, 존재하지 않는경우, 상기 선택된 단말에 대한 추가 자원 블록 할당을 멈춘다. 이후, 상기 기지국은 동일한 방법을 사용하여 나머지 단말에게 자원 블록을 할당한다.
상기 도 1의 경우, 기지국은 먼저 가장 좋은 채널특성의 단말 A에게 자원 블록 3을 할당한다. 상기 할당된 자원 블록 3의 인접 자원 블록들 중에 단말 A를 가장 좋은 채널특성 단말로 하는 자원 블록 2가 존재하므로, 상기 기지국은 단말 A에게 자원 블록 2를 추가 할당하고, 더 이상 상기 할당된 자원 블록 2, 3의 인접 자원 블록들 중에 단말 A를 가장 좋은 채널특성 단말로 하는 자원 블록이 존재하지 않으므로, 단말 A에 대한 추가 자원 블록 할당을 멈춘다.
이후, 상기 기지국은 나머지 단말들 중 가장 좋은 채널특성의 단말 B에게 자원 블록 1을 할당한다. 상기 할당된 자원 블록 1의 인접 자원 블록들 중에 단말 B를 가장 좋은 채널특성 단말로 하는 자원 블록 0이 존재하므로, 상기 기지국은 단말 B에게 자원 블록 0을 추가 할당하고, 더 이상 기 할당된 자원 블록 0, 1의 인접 자원 블록들 중에 단말 B를 가장 좋은 채널특성 단말로 하는 자원 블록이 존재하지 않으므로, 단말 B에 대한 추가 자원 블록 할당을 멈춘다.
마찬가지로, 상기 기지국은 나머지 단말들 중 가장 좋은 채널특성의 단말 C에게 자원 블록 4를 할당한다. 상기 할당된 자원 블록 4의 인접 자원 블록들 중에 단말 C를 가장 좋은 채널특성 단말로 하는 자원 블록이 존재하지 않으므로, 상기 기지국은 단말 C에 대한 추가 자원 블록 할당을 멈추고, 나머지 자원 블록 5, 6, 7을 단말 D에게 할당한다.
이와 같이 하나의 단말에게 할당해야 하는 자원이 주파수영역에서 연속적이어야 하는 제약이 존재하는 자원 할당 방식에서는, 채널특성이 좋은 단말이 많은 수의 자원 블록을 할당받지 못하는 경우가 발생할 수 있으며, 이는 주파수 효율(Spectral Efficiency)을 떨어뜨리는 문제점이 된다. 즉, 상기 도 1에서, 스케줄링에 참여하는 4개의 단말들 중 단말 A가 가장 좋은 채널특성을 가짐에도 불구하고, 단말 A는 많은 수의 자원 블록을 할당받지 못하게 된다. 특히, 자원 블록 5에서 단말 A가 가장 좋은 채널특성을 가짐에도 불구하고, 연속 할당 제약으로 인해 자원 블록 5를 할당받지 못하게 된다.
본 발명의 목적은 다중 주파수 시스템에서 자원 할당을 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중 주파수 시스템에서 기지국이 주파수영역에서 연속적인 자원을 단말에게 할당하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 주파수 시스템에서 기지국이 채널특성이 좋은 단말에게 많은 수의 자원 블록을 할당하여 주파수 효율(Spectral Efficiency)을 높이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 주파수 시스템에서 기지국이 우선순위(예, 채널특성)가 가장 높은 단말을 선택하여 자원 블록을 할당하고, 추가 자원 블록 할당을 위해 인접 자원 블록을 검사할 때, 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말만을 고려 대상으로 하는 것이 아니라, 윈도우(window)를 설정하여, 윈도우 내에 상기 선택된 단말이 존재하는 경우 해당 자원 블록을 상기 선택된 단말에게 추가 할당하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 주파수 시스템에서 기지국이 단말별로 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수를 적절히 제한함으로써 신뢰성 높은 자원 할당을 하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 다중 주파수 시스템에서 기지국의 자원 할당 방법은, 자원 블록별로 스케줄링에 참여하는 전체 단말을 우선순위에 따른 내림차순으로 정렬하는 과정과, 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말들 중에서도 가장 높은 우선순위의 단말을 베스트 단말로 선택하는 과정과, 상기 선택된 베스트 단말에게 대응하는 자원 블록을 할당하는 과정과, 상기 할당된 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 방향과 증가 방향 중 적어도 하나의 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 기 설정된 윈도우 내에 상기 베스트 단말이 존재할 시, 상기 베스트 단말에게 대응하는 자원 블록을 추가 할당하는 과정을 포함하며, 여기서, 상기 윈도우는, 윈도우 크기에 따른 개수만큼의 가장 높은 우선순위의 단말을 포함하는 영역임을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 견지에 따르면, 다중 주파수 시스템에서 기지국의 자원 할당 장치는, 자원 블록별로 스케줄링에 참여하는 전체 단말의 우선순위를 결정하는 우선순위 결정부와, 자원 블록별로 스케줄링에 참여하는 전체 단말을 우선순위에 따른 내림차순으로 정렬하고, 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말들 중에서도 가장 높은 우선순위의 단말을 베스트 단말로 선택하며, 상기 선택된 베스트 단말에게 대응하는 자원 블록을 할당하고, 상기 할당된 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 방향과 증가 방향 중 적어도 하나의 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 기 설정된 윈도우 내에 상기 베스트 단말이 존재할 시, 상기 베스트 단말에게 대응하는 자원 블록을 추가 할당하는 자원 할당부를 포함하며, 여기서, 상기 윈도우는, 윈도우 크기에 따른 개수만큼의 가장 높은 우선순위의 단말을 포함하는 영역임을 특징으로 한다.
본 발명은 다중 주파수 시스템에서 기지국이 우선순위(예, 채널특성)가 가장 높은 단말을 선택하여 자원 블록을 할당하고, 추가 자원 블록 할당을 위해 인접 자원 블록을 검사할 때, 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말만을 고려 대상으로 하는 것이 아니라, 윈도우(window)를 설정하여, 윈도우 내에 상기 선택된 단말이 존재하는 경우 해당 자원 블록을 상기 선택된 단말에게 추가 할당함으로써, 기지국이 채널특성이 좋은 단말에게 많은 수의 자원 블록을 할당하여 주파수 효율(Spectral Efficiency)을 높일 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명은 기지국이 단말별로 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수를 적절히 제한함으로써, 신뢰성 높은 자원 할당을 할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 LTE 시스템에서 기지국의 상향링크 자원 할당 방법을 도시한 예시도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 주파수 시스템에서 기지국의 자원 할당 방법을 도시한 예시도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 주파수 시스템에서 기지국의 자원 할당 방법을 도시한 흐름도, 및
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 주파수 시스템에서 기지국의 자원 할당 장치를 도시한 블록도.
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 본 발명에서는 하나의 단말에게 할당해야 하는 자원이 주파수영역에서 연속적이어야 하는 제약이 존재하는 다중 주파수 시스템에서 기지국이 단말에게 자원을 할당하기 위한 방안을 제시한다.
특히, 본 발명에서는 우선순위(예, 채널특성)가 가장 높은 단말을 선택하여 자원 블록을 할당하고, 추가 자원 블록 할당을 위해 인접 자원 블록을 검사할 때, 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말만을 고려 대상으로 하는 것이 아니라, 윈도우(window)를 설정하여, 윈도우 내에 상기 선택된 단말이 존재하는 경우 해당 자원 블록을 상기 선택된 단말에게 추가 할당하기 위한 방안을 제시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 주파수 시스템에서 기지국의 자원 할당 방법을 도시한 예시도이다.
상기 도 2를 참조하면, 먼저 주파수영역의 자원으로 자원 블록 0~7이 존재하고, 기지국이 스케줄링을 통해 4개의 단말 A, B, C, D에게 자원 블록을 할당하는 상황을 가정한다. 상기 기지국은 자원 블록별로 스케줄링에 참여하는 4개의 단말 A, B, C, D를 우선순위(예, 채널특성)에 따른 내림차순으로 정렬한다. 이에 따라, 상기 도 2의 경우, 자원 블록 0~7 각각에 대해 가장 높은 우선순위를 가지는 단말은 순서대로 B, B, A, A, C, A, D, C가 된다.
먼저, 상기 기지국은 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말들 중에서도 가장 높은 우선순위의 단말을 베스트 단말로 선택하고, 상기 선택된 베스트 단말에게 우선적으로 대응하는 자원 블록을 할당한다. 상기 도 2의 경우, 자원 블록 3의 단말 A(도 2의 'A3')가 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말들 중에서도 가장 높은 우선순위의 단말이라 가정하면, 기지국은 단말 A를 베스트 단말로 선택하고, 우선적으로 단말 A에게 자원 블록 3을 할당한다(2a).
또한, 상기 기지국은 주파수영역에서 기 할당된 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 지정된 윈도우(window) 내에 상기 베스트 단말이 존재하는지 여부를 검사하여, 존재하는 경우 해당 자원 블록을 상기 베스트 단말에게 추가 할당한다. 만약, 존재하지 않는다면, 상기 기지국은 주파수영역에서 기 할당된 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 증가 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 지정된 윈도우 내에 상기 베스트 단말이 존재하는지 여부를 검사하여, 존재하는 경우 해당 자원 블록을 상기 베스트 단말에게 추가 할당한다. 만약, 이 역시 존재하지 않는다면, 상기 기지국은 상기 베스트 단말에 대한 추가 자원 블록 할당을 멈추고, 자원 블록별 정렬에서 상기 베스트 단말을 제거한다.
여기서, 상기 윈도우는 윈도우 크기에 따른 개수만큼의 가장 높은 우선순위의 단말을 포함하는 영역으로서, 고정된 크기 또는 자원 블록별 가변 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 윈도우 크기는 자원 블록별로 2개의 가장 높은 우선순위의 단말을 포함하도록 고정 설정(예, 2)될 수 있으며, 또는 인접 자원 블록에 대해 우선순위에 따른 내림차순으로 정렬된 각 단말들의 채널특성과 기 할당된 자원 블록에 대한 상기 베스트 단말의 채널특성을 비교하여, 그 차이가 기준값(dB)의 범위 내에 존재하는 채널특성을 가지는 단말을 포함하도록, 자원 블록별로 가변 설정될 수 있다.
상기 도 2의 경우, 윈도우 크기가 2로 고정 설정된 윈도우(200)를 가정하면, 기지국은 먼저 기 할당된 자원 블록 3을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 방향에 위치하는 인접 자원 블록 2에서 지정된 윈도우(200) 내에 단말 A가 존재하므로 단말 A에게 자원 블록 2를 추가 할당한다(2b). 이후, 상기 기지국은 기 할당된 자원 블록 2, 3을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 방향에 위치하는 인접 자원 블록 1에서 지정된 윈도우(200) 내에 단말 A가 존재하지 않으나, 기 할당된 자원 블록 2, 3을 기준으로 자원 블록 인덱스 증가 방향에 위치하는 인접 자원 블록 4에서 지정된 윈도우(200) 내에 단말 A가 존재하므로 단말 A에게 자원 블록 4를 추가 할당한다(2c). 또한, 상기 기지국은 기 할당된 자원 블록 2, 3, 4를 기준으로 자원 블록 인덱스 증가 방향에 위치하는 인접 자원 블록 5에서 지정된 윈도우(200) 내에 단말 A가 존재하므로 단말 A에게 자원 블록 5를 추가 할당한다(2d). 이후, 상기 기지국은 기 할당된 자원 블록 2, 3, 4, 5를 기준으로 자원 블록 인덱스 증가 방향에 위치하는 인접 자원 블록 6에서 지정된 윈도우(200) 내에 단말 A가 존재하지 않으므로, 단말 A에 대한 추가 자원 블록 할당을 멈추고, 자원 블록별 정렬에서 단말 A를 제거한다.
이후, 상기 기지국은 단말 A가 제거된 자원 블록별 정렬을 기반으로 위와 동일한 방법을 사용하여 나머지 단말에게 자원 블록을 할당한다. 만약, 단말 A가 제거된 자원 블록별 정렬을 기반으로, 자원 블록 1의 단말 B가 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말들 중에서도 가장 높은 우선순위의 단말이라 가정하면, 기지국은 단말 B에게 자원 블록 1을 할당한다(2e). 이후, 상기 기지국은 기 할당된 자원 블록 1을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 방향에 위치하는 인접 자원 블록 0에서 지정된 윈도우(200) 내에 단말 B가 존재하므로 단말 B에게 자원 블록 0을 추가 할당한다(2f). 이후, 상기 기지국은 기 할당된 자원 블록 0, 1을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 또는 증가 방향에 아직 할당되지 않은 인접 자원 블록이 존재하지 않으므로, 단말 B에 대한 추가 자원 블록 할당을 멈추고, 자원 블록별 정렬에서 단말 B를 제거한다.
이후, 만약, 단말 A, B가 제거된 자원 블록별 정렬을 기반으로, 자원 블록 7의 단말 C가 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말들 중에서도 가장 높은 우선순위의 단말이라 가정하면, 기지국은 단말 C에게 자원 블록 7을 할당한다(2g). 이때, 단말 A, B가 제거된 자원 블록별 정렬을 기반으로 자원 할당이 이루어지고 있는 상태이므로, 인접 자원 블록 6에서 지정된 윈도우(200) 내에 단말 D와 단말 C가 존재하게 된다. 이후, 상기 기지국은 기 할당된 자원 블록 7을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 방향에 위치하는 인접 자원 블록 6에서 지정된 윈도우(200) 내에 단말 C가 존재하므로 단말 C에게 자원 블록 6을 추가 할당한다(2h).
이와 같이 본 발명에서 제안하는 자원 할당을 통해 기지국은 채널특성이 좋은 단말 A에게 종래 기술 대비 많은 수의 자원 블록을 할당할 수 있다.
아울러, 본 발명에서는 단말별로 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수를 적절히 제한함으로써 신뢰성 높은 자원 할당 방안을 구현하고자 한다. LTE와 같은 시스템에서 상향링크의 경우 단말이 사용할 수 있는 전력은 해당 단말이 할당받은 자원 블록의 개수에 비례한다. 이때, 단말의 송신전력이 단말이 전송할 수 있는 최대 전력(MAX Power)에 미치게 되면 자원 블록당 송신전력값이 줄어들게 되며, 이는 자원 할당의 신뢰성을 떨어뜨리는 결과를 발생한다.
이에 본원 발명에서는 주파수 효율을 좋게 유지하면서도 성능을 보장할 수 있는 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨까지의 제공이 가능하도록 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수를 제한하는 방안을 제안한다. 단말의 송신전력이 단말이 전송할 수 있는 최대 전력인 상황에서, 단말이 자원 블록을 송신하였을 경우 기지국이 이에 대한 수신 SINR을 측정할 수 있다면, 상기 측정을 통해 획득한 추정 수신 SINR과 단말에게 제공하고자 하는 MCS 레벨을 만족하기 위해 요구되는 SINR의 비율만큼 단말에게 자원 블록을 추가 할당할 수 있다. 따라서, 본원 발명에서는 단말의 전력 잔여량(Power Headroom)과, 추정 SINR, 목표(target) MCS 레벨을 만족하는 SINR을 이용하여 해당 단말의 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수를 결정한다.
이를 설명함에 앞서, 본 발명에서는 기지국이 단말로부터 상향링크에서 추가적으로 사용할 수 있는 전력에 관한 정보, 즉 전력 잔여량(Power Headroom)을 보고받는다고 가정하고, 단말 k로부터 보고받는 전력 잔여량을 PHRk라 칭하며, 단말 k로부터 PHRk가 보고될 때, 단말 k가 사용하고 있는 자원 블록의 개수를 RBk라 칭하기로 한다. 또한, 기지국이 채널특성의 측정을 통해 획득한 단말 k의 추정 수신 SINR을 SINRk라 칭하고, 주파수 효율을 최대화할 수 있는 MCS 레벨을 만족하기 위해 요구되는 SINR을 SINRreference라 칭하기로 한다.
먼저 PHRk만을 고려하여 단말 k에게 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수 allowable RBk를 계산하면, 하기 <수학식 1>과 같다.
Figure 112010013532065-pat00001
여기서, allowable RBk는 단말 k로부터 보고받은 PHRk를 선형 스케일로 환산한 값과 RBk의 곱으로 계산한다. 여기서, 기지국은 PHRk 대신, PHRk를 선형 스케일로 환산한 값을 단말 k로부터 보고받을 수도 있다. 여기서, 상기 <수학식 1>을 이용하여 계산된 allowable RBk는 단말 k가 최대 송신전력으로 전력 스펙트럼 밀도(Power Spectral Density)를 유지하면서 사용할 수 있는 최대 자원 블록의 개수가 되며, 상기 allowable RBk로 자원 블록을 전송할 경우 단말 k의 추정 수신 SINR은 SINRk가 된다.
여기서, 채널환경이 좋으면 동일한 전력으로 더 많은 자원 블록을 할당할 수 있으므로, 본원 발명에서는 상기 PHRk에 추가적으로 채널환경, 즉 SINR까지 고려하여 단말 k에게 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수 allowable RBk'를 계산할 것을 제안한다. 즉, 하기 <수학식 2>와 같이, 상기 <수학식 1>을 통해 계산된 allowable RBk과, SINRk와 SINRreference의 비율의 곱으로 단말 k에게 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수 allowable RBk'를 계산할 수 있다.
Figure 112010013532065-pat00002
여기서, 상기 <수학식 2>를 이용하여 계산된 allowable RBk'는 주파수 효율을 최대화하는 MCS 레벨로 할당할 수 있는 최대 자원 블록의 개수가 된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 주파수 시스템에서 기지국의 자원 할당 방법을 도시한 흐름도이다.
상기 도 3을 참조하면, 기지국은 301단계에서 스케줄링에 참여하는 단말별로 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수를 결정한다. 여기서, 상기 단말별로 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수는 상기 <수학식 1> 및 <수학식 2>를 기반으로 결정한다. 즉, 단말별 전력 잔여량(Power Headroom)과, 추정 SINR, 목표(target) MCS 레벨을 만족하는 SINR을 이용하여 각 단말의 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수를 결정한다.
이후, 상기 기지국은 303단계에서 자원 블록별로 스케줄링에 참여하는 전체 단말을 우선순위(예, 채널특성)에 따른 내림차순으로 정렬한다.
이후, 상기 기지국은 305단계에서 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말들 중에서도 가장 높은 우선순위의 단말을 베스트 단말로 선택한다.
이후, 상기 기지국은 307단계에서 상기 선택된 베스트 단말에게 대응하는 자원 블록을 할당한다.
이후, 상기 기지국은 309단계에서 기 할당된 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 윈도우 내에 베스트 단말이 존재하는지 여부를 검사한다.
상기 309단계에서, 기 할당된 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 윈도우 내에 베스트 단말이 존재함이 판단될 시, 상기 기지국은 311단계로 진행하여 상기 베스트 단말에게 대응하는 자원 블록을 추가 할당하고, 상기 309단계로 돌아가 이하 단계를 반복 수행한다.
반면, 상기 309단계에서, 기 할당된 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 윈도우 내에 베스트 단말이 존재하지 않음이 판단될 시, 상기 기지국은 313단계로 진행하여 기 할당된 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 증가 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 윈도우 내에 베스트 단말이 존재하는지 여부를 검사한다.
상기 313단계에서, 기 할당된 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 증가 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 윈도우 내에 베스트 단말이 존재함이 판단될 시, 상기 기지국은 315단계로 진행하여 상기 베스트 단말에게 대응하는 자원 블록을 추가 할당하고, 상기 313단계로 돌아가 이하 단계를 반복 수행한다.
반면, 상기 313단계에서, 기 할당된 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 증가 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서도 윈도우 내에 베스트 단말이 존재하지 않음이 판단될 시, 상기 기지국은 상기 베스트 단말에 대한 추가 자원 블록 할당을 멈추고, 317단계로 진행한다.
이후, 상기 기지국은 317단계에서 상기 베스트 단말에게 할당된 자원 블록의 개수가 상기 베스트 단말에 대해 결정된 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수보다 큰 지 여부를 검사한다.
상기 317단계에서, 상기 베스트 단말에게 할당된 자원 블록의 개수가 상기 베스트 단말에 대해 결정된 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수보다 큼이 판단될 시, 상기 기지국은 319단계에서 상기 베스트 단말에게 할당된 자원 블록의 개수를 감소시킨다. 즉, 상기 베스트 단말에게 상기 베스트 단말에 대해 결정된 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수 만큼의 자원 블록이 상기 베스트 단말에게 할당될 수 있도록, 상기 베스트 단말에게 할당된 자원 블록 중 일부 자원 블록의 할당을 해제한다. 이후, 상기 기지국은 321단계로 진행하여 자원 블록별 정렬에서 상기 베스트 단말을 제거한다.
여기서, 상기 베스트 단말에게 할당된 자원 블록의 개수를 감소시킴으로써, 상기 베스트 단말에게 상기 베스트 단말에 대해 결정된 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수 만큼의 자원 블록을 할당하기 위한 방안에 대해 살펴보면 다음과 같다. 일 실시 예로, 상기 베스트 단말에게 할당된 자원 블록 중, 제일 먼저 할당된 자원 블록을 중심으로 최대 할당 가능한 자원 블록 개수만큼의 자원 블록을 상기 베스트 단말에게 할당하고, 나머지 자원 블록의 할당을 해제할 수 있다. 다른 실시 예로, 상기 베스트 단말에게 할당된 자원 블록 중, 제일 작은 자원 블록 인덱스를 가지는 자원 블록을 중심으로 최대 할당 가능한 자원 블록 개수만큼의 자원 블록을 상기 베스트 단말에게 할당하고, 나머지 자원 블록의 할당을 해제할 수 있다. 또 다른 실시 예로, 상기 베스트 단말에게 할당된 자원 블록 중, 제일 중간 자원 블록 인덱스를 가지는 자원 블록을 중심으로 양쪽으로 동일한 개수의 자원 블록을 할당하여, 최대 할당 가능한 자원 블록 개수만큼의 자원 블록을 상기 베스트 단말에게 할당하고, 나머지 자원 블록의 할당을 해제할 수 있다. 이 경우, 양쪽으로 동일한 개수의 자원 블록 할당이 불가능한 경우, 기 할당되지 않은 자원 블록의 수가 작은 쪽의 자원 블록부터 상기 베스트 단말에게 할당한다.
반면, 상기 317단계에서, 상기 베스트 단말에게 할당된 자원 블록의 개수가 상기 베스트 단말에 대해 결정된 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수보다 크지 않음이 판단될 시, 상기 기지국은 상기 321단계로 바로 진행하여 자원 블록별 정렬에서 상기 베스트 단말을 제거한다.
이후, 상기 기지국은 323단계에서 자원 블록별 정렬에 남아있는 단말이 존재하는지 여부를 검사한다.
상기 323단계에서, 자원 블록별 정렬에 남아있는 단말이 존재함이 판단될 시, 상기 기지국은 상기 305단계로 돌아가 상기 베스트 단말이 제거된 자원 블록별 정렬을 기반으로 이하 단계를 반복 수행한다.
반면, 상기 323단계에서, 자원 블록별 정렬에 남아있는 단말이 존재하지 않음이 판단될 시, 상기 기지국은 스케줄링에 참여한 모든 단말에 대해 자원 할당을 완료하였음을 판단하여 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 주파수 시스템에서 기지국의 자원 할당 장치를 도시한 블록도이다.
도시된 바와 같이, 기지국의 자원 할당 장치는 우선순위 결정부(400), 자원 할당부(402), 자원 블록 할당 개수 결정부(404)를 포함하여 구성된다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 우선순위 결정부(400)는 자원 블록별로 스케줄링에 참여하는 전체 단말의 우선순위(예, 채널특성)를 결정한다.
상기 자원 할당부(402)는 자원 블록별로 스케줄링에 참여하는 전체 단말을, 상기 우선순위 결정부(400)에 의해 결정된 우선순위(예, 채널특성)에 따라 내림차순으로 정렬한다. 이후, 상기 자원 할당부(402)는 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말들 중에서도 가장 높은 우선순위의 단말을 베스트 단말로 선택하고, 상기 선택된 베스트 단말에게 우선적으로 대응하는 자원 블록을 할당한다. 또한, 상기 자원 할당부(402)는 주파수영역에서 기 할당된 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 지정된 윈도우(window) 내에 상기 베스트 단말이 존재하는지 여부를 검사하여, 존재하는 경우 해당 자원 블록을 상기 베스트 단말에게 추가 할당한다. 만약, 존재하지 않는다면, 상기 자원 할당부(402)는 주파수영역에서 기 할당된 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 증가 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 지정된 윈도우 내에 상기 베스트 단말이 존재하는지 여부를 검사하여, 존재하는 경우 해당 자원 블록을 상기 베스트 단말에게 추가 할당한다. 만약, 이 역시 존재하지 않는다면, 상기 자원 할당부(402)는 상기 베스트 단말에 대한 추가 자원 블록 할당을 멈추고, 자원 블록별 정렬에서 상기 베스트 단말을 제거한다. 이후, 상기 자원 할당부(402)는 상기 베스트 단말이 제거된 자원 블록별 정렬을 기반으로 위와 동일한 방법을 사용하여 나머지 단말에게 자원 블록을 할당한다.
상기 자원 블록 할당 개수 결정부(404)는 스케줄링에 참여하는 단말별로 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수를 결정하여 상기 자원 할당부(402)로 제공한다. 여기서, 상기 단말별로 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수는 상기 <수학식 1> 및 <수학식 2>를 기반으로 결정한다. 즉, 단말별 전력 잔여량(Power Headroom)과, 추정 SINR, 목표(target) MCS 레벨을 만족하는 SINR을 이용하여 각 단말의 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수를 결정한다.
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 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
우선순위 결정부 400, 자원 할당부 402, 자원 블록 할당 개수 결정부 404

Claims (24)

  1. 다중 주파수 시스템에서 기지국의 자원 할당 방법에 있어서,
    주파수 영역 자원 블록별로 스케줄링에 참여하는 전체 단말을 우선순위에 따른 내림차순으로 정렬하는 과정과,
    주파수 영역 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말들 중에서도 가장 높은 우선순위의 단말을 주파수 영역에 대응하는 최우선 순위 단말로 선택하는 과정과,
    상기 선택된 최우선 순위 단말에게 대응하는 주파수 영역 자원 블록을 할당하는 과정과,
    상기 할당된 자원 블록을 기준으로 주파수 영역에서 자원 블록 인덱스 감소 방향과 증가 방향 중 적어도 하나의 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 기 설정된 우선 순위 윈도우 내에 상기 최우선 순위 단말이 존재할 시, 상기 최우선 순위 단말에게 대응하는 자원 블록, 인접 할당 자원 블록, 할당되지 않는 자원 블록을 추가 할당하는 과정을 포함하며,
    여기서, 상기 우선 순위 윈도우는, 상기 우선 순위 윈도우 크기에 따른 적어도 두 개 이상 개수만큼의 우선순위에 따른 내림 차순으로 정렬된 단말들을 포함하는 영역임을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 우선 순위 윈도우의 크기는, 고정 설정되거나, 또는, 인접 자원 블록에 대해 우선순위에 따른 내림차순으로 정렬된 각 단말들의 채널특성과, 기 할당된 자원 블록에 대한 상기 최우선 순위 단말의 채널특성을 비교하여, 그 차이가 기준값(dB)의 범위 내에 존재하는 채널특성을 가지는 단말을 포함하도록, 자원 블록별로 가변 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    주파수 영역에서 상기 할당된 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 방향과 증가 방향 중 적어도 하나의 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 기 설정된 우선 순위 윈도우 내에 상기 최우선 순위 단말이 단말을 포함하지 않을 시, 자원 블록별 정렬에서 상기 최우선 순위 단말을 제거하는 과정과,
    자원 블록별 정렬에 남아있는 단말이 존재할 시, 상기 최우선 순위 단말이 제거된 자원 블록별 정렬을 기반으로, 할당되지 않은 자원 블록 중 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말들 중에서도 가장 높은 우선순위의 단말을 잔여 최우선 순위 단말로 선택하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    스케줄링에 참여하는 단말별 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수를 결정하는 과정과,
    상기 최우선 순위 단말에게 할당된 자원 블록의 개수가 상기 최우선 순위 단말에 대해 결정된 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수보다 클 시, 상기 최우선 순위 단말에게 할당된 자원 블록의 개수를 감소시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 단말별 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수는, 단말별 전력 잔여량(Power Headroom), 추정 수신 SINR, 목표(target) MCS 레벨을 만족하는 SINR 중 적어도 하나를 이용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 주파수 시스템은 하나의 단말에게 할당해야 하는 자원이 주파수영역에서 연속적이어야 하는 제약을 가지는 시스템임을 특징으로 하는 방법.
  11. 다중 주파수 시스템에서 기지국의 자원 할당 장치에 있어서,
    주파수 영역 자원 블록별로 스케줄링에 참여하는 전체 단말의 우선순위를 결정하는 우선순위 결정부와,
    자원 블록별로 스케줄링에 참여하는 전체 단말을 우선순위에 따른 내림차순으로 정렬하고, 주파수 영역 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말들 중에서도 가장 높은 우선순위의 단말을 주파수 영역에 대응하는 최우선 순위 단말로 선택하며, 상기 선택된 첫 번째 최우선 순위 단말에게 대응하는 주파수 영역 자원 블록을 할당하고, 상기 할당된 주파수 영역 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 방향과 증가 방향 중 적어도 하나의 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 기 설정된 윈도우 내에 상기 최우선 순위 단말이 존재할 시, 상기 최우선 순위 단말에게 대응하는 자원 블록을 추가 할당하는 자원 할당부를 포함하며,
    여기서, 상기 우선 순위 윈도우는, 상기 우선 순위 윈도우 크기에 따른 적어도 두 개 이상 개수만큼의 우선순위에 따른 내림 차순으로 정렬된 단말들을 포함하는 영역임을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 우선 순위 윈도우의 크기는, 고정 설정되거나, 또는, 인접 자원 블록에 대해 우선순위에 따른 내림차순으로 정렬된 각 단말들의 채널특성과, 기 할당된 자원 블록에 대한 상기 최우선 순위 단말의 채널특성을 비교하여, 그 차이가 기준값(dB)의 범위 내에 존재하는 채널특성을 가지는 단말을 포함하도록, 자원 블록별로 가변 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 자원 할당부는,
    주파수 영역에서 상기 할당된 자원 블록을 기준으로 자원 블록 인덱스 감소 방향과 증가 방향 중 적어도 하나의 방향에 위치하는 인접 자원 블록에서 기 설정된 우선 순위 윈도우 내에 상기 최우선 순위 단말이 존재하지 않을 시, 자원 블록별 정렬에서 상기 최우선 순위 단말을 제거하고, 자원 블록별 정렬에 남아있는 단말이 존재할 시, 상기 최우선 순위 단말이 제거된 자원 블록별 정렬을 기반으로, 할당되지 않은 자원 블록 중 자원 블록별 가장 높은 우선순위의 단말들 중에서도 가장 높은 우선순위의 단말을 잔여 최우선 순위 단말로 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    스케줄링에 참여하는 단말별 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수를 결정하는 자원 블록 할당 개수 결정부를 더 포함하며,
    상기 자원 할당부는, 상기 최우선 순위 단말에게 할당된 자원 블록의 개수가 상기 최우선 순위 단말에 대해 결정된 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수보다 클 시, 상기 최우선 순위 단말에게 할당된 자원 블록의 개수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 단말별 최대 할당 가능한 자원 블록의 개수는, 단말별 전력 잔여량(Power Headroom), 추정 수신 SINR, 목표(target) MCS 레벨을 만족하는 SINR 중 적어도 하나를 이용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
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  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 다중 주파수 시스템은 하나의 단말에게 할당해야 하는 자원이 주파수영역에서 연속적이어야 하는 제약을 가지는 시스템임을 특징으로 하는 장치.
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