KR102363164B1

KR102363164B1 - 이동통신 시스템에서 단말의 등급에 기초하여 단말을 스케줄링하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102363164B1
Application number: KR1020150008692A
Authority: KR
Inventors: 정대권; 강희원; 변명광
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2015-01-19
Filing date: 2015-01-19
Publication date: 2022-02-15
Also published as: US9872300B2; EP3248429A1; US20160212757A1; EP3248429A4; WO2016117897A1; EP3248429B1; KR20160089139A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 단말에 자원을 할당하는 장치는 적어도 하나의 단말과 데이터를 송수신하는 통신부 및 적어도 하나의 단말로부터 수신한 채널 품질 정보와 상기 적어도 하나의 단말의 등급에 기반하여 각각의 단말에 대한 제1 최대 전송률을 결정하고, 상기 제1 최대 전송률 및 상기 적어도 하나의 단말의 평균 전송률에 기반하여 상기 적어도 하나의 단말을 정렬하고, 연속적으로 정렬된 2이상의 단말들이 동일 등급의 단말들이면 상기 채널 품질 정보에 기반하여 상기 연속적으로 정렬된 2이상의 단말들을 재정렬하고, 상기 재정렬된 결과에 기반하여 적어도 하나의 단말에 자원을 할당하는 제어부를 포함하여, 서로 다른 등급의 단말들이 자원 할당에 대해 경쟁할 때 기지국의 전체적인 전송률을 더 높일 수 있다.

Description

이동통신 시스템에서 단말의 등급에 기초하여 단말을 스케줄링하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SCHEDULING TERMINAL BASED ON TERMINAL LEVEL IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템에서 단말의 등급(level of terminal)을 고려하여 단말(terminal)을 스케줄링하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 패킷 데이터 이동통신 시스템에서 각 단말(사용자 장치(User Equipment))의 스케줄링 우선순위(Scheduling Priority)를 정하는 비례 공평 스케줄링 (Proportional Fair Scheduling) 적용시에, 단말의 채널 상태뿐만 아니라 단말의 카테고리(Category)나 능력(Capability)도 함께 고려하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

고속 하향링크 패킷 접속(HSDPA : High Speed Downlink Packet Access) 시스템과 같은 패킷 데이터 이동통신 시스템에서는 각 단말이 제공받고자 하는 서비스에 따라 무선 자원이 다르게 할당된다. 각 단말의 사용자는 다양한 서비스를 고속으로 제공받기를 원하지만, 패킷 데이터 이동통신 시스템에서 무선 자원은 한정되어 있으므로 단말들은 무선 자원을 경쟁적으로 할당받아야 한다. 따라서 무선 자원이 효율적으로 할당되도록 하기 위해, 다수의 단말 및 서비스에 대하여 스케줄링 우선순위를 적용할 수 있다. 예를 들어 각 시간 단위(예를 들어 Transmission Time Interval; TTI)마다 스케줄링 우선순위가 높은 단말부터 자원을 할당하고, 자원을 할당받은 단말만 해당 TTI 동안 기지국 또는 다른 단말과 데이터를 송수신하도록 할 수 있다.

무선 자원을 적절히 할당하기 위한 스케줄링 기법으로는 라운드 로빈 (Round Robin) 방식, 최대 품질 (Max C/I) 방식 그리고 비례 공평 (Proportional Fair) 방식 등이 있다. 라운드 로빈 방식은 기지국이 관리하는 각각의 단말과 서비스에 순서대로 자원을 할당하여 공평성(fairness)을 높이는 방식이다. 최대 품질 방식은 채널 상태가 가장 우수한 단말에게 최우선적으로 자원을 할당하여 전체 전송률(throughput)을 높이는 방식이다. 비례 공평 방식은 라운드 로빈 방식과 최대 품질 방식의 장점을 모두 취하여 공평성과 전송률을 종합적으로 고려하는 방식이다.

비례 공평 스케줄링 방법은 평균 전송률에 비해 상대적으로 무선 채널 상태가 좋은 단말의 장기적인 전송률(long-term throughput)을 최대화하는 것을 목표로 한다. 비례 공평 스케줄링의 우선순위를 계산하는 방법에는 각 단말에 대하여 현재 무선 채널 상태의 최대 전송률(Maximum Throughput or Peak Throughput)을 평균 전송률로 나누어 계산하는 방법이 있다. 상기 계산 알고리즘은 통신 시스템이나 구현 방식에 따라 다르게 구현될 수 있다.

비례 공평 스케줄링에서, 각 단말의 채널 품질 정보(Channel Quality Information)를 바탕으로 해당 단말의 현재 무선 채널 상태에서의 최대 전송률을 구하고, 상기 최대 전송률에 기초하여 해당 단말의 우선순위를 계산할 수 있다. 이 방법에 따르면, 단말들의 물리계층 전송 능력(capability)이 서로 다르더라도, 동일한 채널 품질을 가지는 단말들은 동일한 스케줄링 우선순위를 갖게 된다.

일반적으로 단말의 물리계층 전송 능력이 높을수록 단말의 가격이 높으며 또한 단말의 등급이 높아지므로 단말 자체의 최대 전송률도 높아진다. 다양한 등급의 단말들에 대해 자원을 할당하는 경우에 전체적인 채널 상태가 양호함에도 불구하고 각 단말의 채널 품질 정보만에 기반하여 스케줄링할 경우, 단말 자체의 최대 전송률이 높은 단말의 입장에서 추가로 얻을 수 있는 스케줄링 기회를 놓치는 결과를 가져온다. 특히 전체적인 채널 상태가 양호하고 특히 서로 다른 등급의 단말들이 경쟁하는 경우 기지국의 전체적인 전송률이 낮아질 가능성이 높다.

본 발명은 단말의 채널 상태뿐만 아니라 단말의 카테고리(Category)나 능력(Capability)도 고려하여 비례 공평 스케줄링을 수행하는 방법을 제시한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국이 단말에 자원을 할당하는 방법은, 적어도 하나의 단말로부터 수신한 채널 품질 정보와 상기 적어도 하나의 단말의 등급에 기반하여, 각각의 단말에 대한 제1 최대 전송률을 결정하는 단계, 상기 제1 최대 전송률 및 상기 적어도 하나의 단말의 평균 전송률에 기반하여, 상기 적어도 하나의 단말을 정렬하는(arranging) 단계, 연속적으로 정렬된(arranged next to each other) 2이상의 단말들이 동일 등급의 단말들이면, 상기 채널 품질 정보에 기반하여 상기 연속적으로 정렬된 2이상의 단말들을 재정렬하는 단계, 및 상기 재정렬된 결과에 기반하여 적어도 하나의 단말에 자원을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 단말에 자원을 할당하는 장치는, 적어도 하나의 단말과 데이터를 송수신하는 통신부 및 적어도 하나의 단말로부터 수신한 채널 품질 정보와 상기 적어도 하나의 단말의 등급에 기반하여 각각의 단말에 대한 제1 최대 전송률을 결정하고, 상기 제1 최대 전송률 및 상기 적어도 하나의 단말의 평균 전송률에 기반하여 상기 적어도 하나의 단말을 정렬하고(arranging), 연속적으로 정렬된(arranged next to each other) 2이상의 단말들이 동일 등급의 단말들이면 상기 채널 품질 정보에 기반하여 상기 연속적으로 정렬된 2이상의 단말들을 재정렬하고, 상기 재정렬된 결과에 기반하여 적어도 하나의 단말에 자원을 할당하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

비례 공평 스케줄링에서 스케줄링 우선순위 계산시에 물리계층 전송에 대한 단말의 카테고리나 능력을 함께 고려하는 방법을 제시한다. 구체적으로는, 비례 공평 스케줄링에서 최대 전송률을 단말의 등급에 따라 차등화하여, 전송 능력이 높은 단말이 스케줄링 기회를 더 얻게 되므로, 서로 다른 등급의 단말들이 자원 할당에 대해 경쟁할 때 기지국의 전체적인 전송률을 높인다. 즉, 자원이 제한되는 이동통신 시스템에서 동일 등급 또는 상이한 등급을 가지는 다수의 단말들에 대하여 자원을 할당하는 경우에 단말의 등급의 분포에 상관없이 효율적으로 자원을 할당한다. 한편, 우선순위 계산의 대상이 되는 단말을 제한함으로서, 스케줄러의 계산량이 과도해지는 것을 방지한다.

도 1은 무선 네트워크에서 기지국과 단말의 통신을 도시하는 도면이다.
도 2은 CQI에 따른 최대 전송률(Maximum Throughput)의 변화를 나타내는 그래프의 예시이다.
도 3는 기지국에서 단말의 등급 및 채널 품질 정보를 이용하여 스케줄링하는 과정을 나타내고 있다.
도 4는 우선순위 값에 기반하여 단말들을 정렬한 표들을 도시한다.
도 5는 기지국이 단말에 자원을 할당하는 흐름도를 도시한다.
도 6은 단말에 자원을 할당하는 장치의 구성을 도시한다.

본 명세서 및 청구범위에 있어서 "포함하는"은 다른 요소들 또는 동작들을 배제한다는 의미가 아니다. 본 명세서 및 청구범위에 있어서 단수 명사는 달리 특별히 언급되지 않는다면 복수 명사를 포함할 수 있다. 예컨대 "단말"은 하나의 단말을 가리킬 수도 있고 2 이상의 단말을 포함할 수도 있다. 본 명세서 및 청구범위에 있어서 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 본 명세서 및 청구범위에 있어서 "제1, 제2"는 유사한 요소들을 구별하기 위해 사용되었으며, 반드시 순차적 또는 연대순으로 기술하기 위해 사용된 것은 아니다.

본 명세서 및 청구범위에 있어서 "기지국(base station)"은 하나 이상의 단말에 대한 스케줄링(자원 할당)을 수행하는 디바이스로서 Evolved Node B, EnodeB, ENB, Node B 등으로 호칭될 수 있다. 본 명세서 및 청구범위에 있어서 "단말(terminal)"은 기지국으로부터 자원을 할당받는 장치로서 사용자 장치(User Equipment; UE), 이동국(mobile station) 등으로 호칭될 수 있다. 단말이 다른 단말에 대한 스케줄링을 수행하는 경우, 상기 단말은 기지국으로 호칭될 수도 있다.

본 명세서 및 청구범위에 있어서 "단말의 등급(level of terminal)"은 단말이 지원하는 변조 방식 또는 단말이 지원하는 최대 전송 비트 등의 기준에 따라 단말을 분류한 것을 의미한다. 단말의 등급은, 물리 계층 전송에 대한 단말의 카테고리(category) 또는 능력(capability) 등과 혼용되어 사용될 수 있다. 본 명세서 및 청구범위에 있어서 "스케줄링" 또는 "자원 할당"은 상향링크와 하향링크 모두에 적용될 수 있다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 간략화되거나 생략된다. 여기서 본 발명의 특징이 상술한 예시들로 한정되는 것은 아니며, 이하에서 설명하는 각 구성들의 형태 변경이나, 추가적인 기능들까지도 포함할 수 있다. 도면들에서, 일부 요소들의 크기는 예시를 위해 확대될 수 있으며, 크기에 비례하여 도시한 것이 아니다.

일반적으로 이동통신 시스템에는 서로 다른 등급의 단말들이 스케줄링 기회를 얻으려고 경쟁을 한다. 일반적으로 등급이 높은 단말일수록 가격이 더 비싸고 사용자 전송률(User Throughput)이 더 높을 가능성이 높다. 동일한 등급의 단말들이 경쟁하는 상황에서, 채널 품질 정보를 고려하지 않고 최대 전송률을 단말의 등급에 따라 차등화하는 경우, 등급이 낮은 단말들간의 경쟁에서 각 사용자 전송률이 비슷해지고 기지국의 전송률이 낮아질 가능성이 높다.

본 발명은, 서로 다른 등급의 단말들의 스케줄링 경쟁과 동일한 등급의 단말들의 스케줄링 경쟁이 혼재하는 상황에서 기지국의 전송률을 높이는 방법을 제시한다. 이를 위해 단말의 최대 전송률을 기초로 하는 비례 공평 스케줄링에서, 상기 최대 전송률을 단말의 등급을 고려하여 계산하는 과정과 단말의 등급을 고려하지 않고 계산하는 과정을 모두 수행하는 방안을 제시한다. 이 경우, 계산량의 과도한 증가를 방지하기 위하여 일부 계산에 대해서는 계산의 대상이 되는 단말의 개수를 제한하는 방안을 제시한다.

도 1은 무선 네트워크에서 기지국과 단말의 통신을 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 기지국(110)은 단말(120) 및 단말(130)와 데이터를 송수신하고 있다.

기지국(110)이 포함하는 스케줄러는 단말(120) 또는 단말(130)에 대하여 순방향 혹은 역방향의 송수신을 위한 스케줄링(자원 할당)을 수행할 수 있다. 한편, 단말 간에도 데이터의 송수신이 가능하며, 이를 위해 단말이 포함하는 스케줄러가 다른 단말에 대하여 데이터 송수신을 위한 스케줄링을 수행할 수 있다. 예를 들어, 단말(120)가 단말(130)와의 통신을 위해 스케줄링을 수행할 수 있으며, 이 경우에는 단말(120)가 기지국으로 호칭될 수 있다.

이동통신 시스템에서 기지국은 다양한 등급의 단말들과 통신한다. 단말은 기지국과 통신하기 위해, 자신의 단말의 등급을 포함하는 정보를 기지국에 전송한다. 표 1은 단말 등급의 예로서, UMTS의 하향 물리 계층(downlink physical layer)에서 사용되는 UE category를 나타내고 있다. 3GPP 표준에서 낮은 사양에서부터 높은 사양까지 여러 개의 단말 등급을 정한 이유는 단말 제조사가 처음에는 낮은 사양의 단말을 시장에 빨리 내놓아서 UMTS 통신시스템이 빨리 대중화, 보편화되도록 하기 위해서이다.

UE category	Maximum number of HS-DSCH codes	Minimum inter-TTI interval	Supported modulations	Maximum number of bits of an HS-DSCH transport block size[bits]
1	5	3	QPSK, 16QAM	7298
2	5	3	QPSK, 16QAM	7298
3	5	2	QPSK, 16QAM	7298
4	5	2	QPSK, 16QAM	7298
5	5	1	QPSK, 16QAM	7298
6	5	1	QPSK, 16QAM	7298
7	10	1	QPSK, 16QAM	14411
8	10	1	QPSK, 16QAM	14411
9	15	1	QPSK, 16QAM	20251
10	15	1	QPSK, 16QAM	27952
11	5	2	QPSK	3630
12	5	1	QPSK	3630
13	15	1	QPSK, 16QAM, 64QAM	35280
14	15	1	QPSK, 16QAM, 64QAM	42192

각 등급의 단말은 채널 품질 정보가 아무리 높더라도, 매 전송 시간 간격(TTI)마다 자신의 등급의 단말이 전송할 수 있는 최대 데이터 크기보다 큰 데이터를 전송할 수는 없다. 예를 들어, 표 1에서 UE Category가 6인 단말의 HS-DSCH transport block size는 7298 비트보다 클 수 없고, UE Category가 8인 단말의 HS-DSCH transport block size 는 14411 비트보다 클 수 없다. 한편, 표 1에서의 등급 분류는 예시로서, UE category의 숫자의 크기와 단말의 전송 능력이 반드시 비례하는 것은 아니다.

도 2은 CQI에 따른 최대 전송률(Maximum Throughput)의 변화를 나타내는 그래프의 예시이다.

CQI(Channel Quality Indicator)는 채널 품질 정보의 일종으로서, CQI가 높을수록 채널 품질이 높음을 나타낸다. 일 실시예로서 CQI는 1에서 30까지의 정수 중의 어느 하나의 정수인 것으로 가정할 수 있다. 도 2에서 CQI가 22 이하일 때는, UE category가 6, 8, 10인 경우 모두, 최대 전송률이 동일하게 증가함을 알 수 있다. CQI가 22이상이면 UE category 6의 최대 전송률은 3.6Mbps로 포화되어 더 이상 증가하지 않음을 알 수 있다. 마찬가지로, CQI가 25이상이면 UE category 8의 최대 전송률은 7.2Mbps로 포화되어 더 이상 증가하지 않음을 알 수 있다.

한편 도 2에서 UE category 10의 최대 전송률은 12.8Mbps인 것으로 도시하고 있다. 즉, CQI가 30일 때 그래프상의 12.8Mbps의 전송률로 계속 성공적으로 전송되면, 스케줄러는 단말의 실제 채널 품질이 CQI=30일 때의 채널 품질보다 높다고 판단하여 더 큰 전송 블록 사이즈(Transport Block Size; TBS)로 전송할 수 있다. 이 경우 더 큰 전송 블록 사이즈로 전송하더라도 전송량이 14.0Mbps보다 더 큰 값이 되지는 않는다.

도 3는 기지국에서 단말의 등급 및 채널 품질 정보를 이용하여 스케줄링하는 과정을 나타내고 있다.

310 단계에서, 적어도 하나 이상의 단말로부터 채널 품질 정보를 수신한다. 상기 채널 품질 정보(channel quality information)는, 예를 들어, CQI(Channel Quality Indicator)에 해당할 수 있다. 320 단계에서, 상기 수신된 채널 품질 정보를 이용하여, 각 단말의 현재 무선 채널 상태에 대하여 단말의 등급에 의해 제한(limit)되지 않은(또는 차등화(differentiate)되지 않은) 제2 최대 전송률을 계산한다. 예를 들어, 도 2에서 단말로부터 수신한 CQI가 25의 값을 가지면, 해당 단말의 UE category가 6, 8, 10 중의 어느 것인지에 상관없이, 제2 최대 전송률은 7.2Mbps인 것으로 계산될 수 있다. 다른 예로, 도 2에서 단말로부터 수신한 CQI가 30의 값을 가지면, 해당 단말의 UE category가 6, 8, 10 중의 어느 것인지에 상관없이, 제2 최대 전송률은 12.8Mbps인 것으로 계산될 수 있다.

330 단계에서, 단말의 등급에 따라 제한된(또는 차등화된) 제1 최대 전송률을 계산한다. 예를 들어, 도 2에서 기지국이 단말로부터 30의 값을 가지는 CQI를 수신하였을 때, 단말의 UE category가 8이면 제1 최대 전송률은 7.2Mbps인 것으로 계산되고, 단말의 UE category가 6이면 제1 최대 전송률은 3.6Mbps인 것으로 계산된다. 다른 예로, 도 2에서 기지국이 단말로부터 25의 값을 가지는 CQI를 수신하였을 때, 단말의 UE category가 10 또는 8이면 제1 최대 전송률은 7.2Mbps인 것으로 계산되고, 단말의 UE category가 6이면 제1 최대 전송률은 3.6Mbps인 것으로 계산된다. 도 2에서는 UE category 가 3가지인 경우를 나타내고 있으나, UE category 또는 단말의 등급의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.

수학식 1에서와 같이 최대 전송률(maximum throughput)을 평균 전송률(average throughput)로 나눈 값을 우선순위 값(priority value)이라 정의한다. 우선순위 값은 스케줄링 메트릭(scheduling metric)으로 호칭될 수도 있다.

평균 전송률의 계산은 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다. 평균 전송률의 계산에 이용되는 시간 구간은 다양하게 지정할 수 있다. 예를 들어 1024 서브프레임(WCDMA에서는 약 2초) 또는 512 서브프레임(WCDMA에서는 약 1초)가 될 수 있다.

수학식 2는, 평균 전송률 계산 방법의 예로서, IIR(infinite impulse response) 필터링을 나타내고 있다.

여기서,

이다.

n은 현재의 서브프레임 번호를 나타내고, n-1은 직전의 서브프레임 번호를 나타낸다. FILTERING_WINDOW_SIZE는 서브프레임의 정수배의 크기에 해당할 수 있다.

α > β일 때는 과거 throughput에 더 큰 가중치를 두는 것으로서 average throughput이 상대적으로 천천히 변동한다. α < β일 때는 현재 throughput에 더 큰 가중치를 두는 것으로서 average throughput이 상대적으로 급격히 변동한다.

상기 식에서 알 수 있듯이, IIR 필터링 방법은 전송률 계산에 포함되는 구간이 딱히 정해져 있지 않고, 과거의 throughput이 현재의 throughput에 비해 가중치가 줄어든다.

340 단계에서, 제1 최대 전송률을 각 단말의 평균 전송률로 나누어 각 단말별로 제1 우선순위 값을 계산한다. 350 단계에서, 제1 우선순위 값에 따라 단말들을 내림차순으로 정렬하여 단말의 자원 할당 순서를 결정한다. 즉, 제1 우선순위 값이 큰 단말일수록 상위에 배치되도록 하고, 상위에 배치된 단말에 우선적으로 자원을 할당한다. 이와 달리, 제1 우선순위 값들을 올림차순으로 정렬하고, 하위에 배치된 단말에 우선적으로 자원을 할당하는 형태로 구현할 수도 있다. 제1 우선순위 값을 계산하고 제1 우선순위 값에 기초하여 단말들을 정렬하는 과정을 제1 스테이지라고 호칭한다. 제1 스테이지는 모든 단말들을 정렬 대상에 포함한다.

360 단계에서, 제1 우선순위 값에 기초하여 정렬된 단말들 중에서 인접한(예를 들어, 바로 옆에 위치한) 동일한 등급의 단말들에 대하여 제2 최대 전송률을 각 단말의 평균 전송률로 나누어 제2 우선순위 값을 계산한다. 370 단계에서, 제2 우선순위 값에 따라 제2 우선순위 값을 계산한 단말들을 내림차순으로 정렬한다. 제2 우선순위 값을 계산하고 제2 우선순위 값에 기초하여 단말들을 정렬하는 과정을 제2 스테이지라고 호칭한다. 제2 스테이지는 단말의 등급이 동일한 인접한 단말들만을 정렬 대상에 포함시킨다. 제2 우선순위 값의 계산에 이용되는 평균 전송률은 제1 우선순위 값의 계산에 이용되는 평균 전송률과 동일한 시간 간격에 기반하여 계산될 수도 있고, 제1 우선순위 값의 계산에 이용되는 평균 전송률과 상이한 시간 간격에 기반하여 계산될 수도 있다.

제1 스테이지 및 제2 스테이지에서의 정렬은 일정한 주기를 가지고 수행할 수도 있다. 상기 주기는, 예를 들어 전송 시간 간격(Transmission Time Interval; TTI)의 정수배에 해당할 수 있다.

380 단계에서, 제2 스테이지에서의 정렬 결과에 따라 각 단말에게 자원을 할당한다. 예를 들어, 제2 우선순위 값이 높은 단말에 대해 우선적으로 자원을 할당할 수 있다. 390 단계에서, 자원 할당 결과에 따라 실제 전송이 수행되면, 각 단말의 실제 전송률을 평균 전송률에 반영하여 업데이트한다. 상기 업데이트된 평균 전송률은 이후 제1 우선순위 값 또는 제2 우선순위 값의 계산에 이용될 수 있다.

도 4는 우선순위 값에 기반하여 단말들을 정렬한 표들을 도시한다.

표(410)은 제1 스테이지에 따라 단말들을 정렬한 것을 나타낸다. 표(410)에서 제1 우선순위 값(first scheduling metric)이 높은 순으로 단말들이 정렬되어 있음을 알 수 있다. 표(410)에서 일부 단말들(UE ID = 1,2,3)은 단말의 등급이 동일하고(UE category = 8) 인접하게 배치되어 있으므로 제2 스테이지의 재정렬 대상에 포함된다.

표(420)은 제2 스테이지에 따라 단말들을 재정렬한 것을 나타낸다. 표(420)에서는, 표(410)과 달리, 16298의 제2 우선순위 값을 갖는 단말(UE ID=2)이 11667의 제2 우선순위 값을 갖는 단말(UE ID=1)보다 상위에 배치되었음을 알 수 있다. 즉, 제2 스테이지의 재정렬 대상인 단말들(UE ID = 1,2,3)은 제2 우선순위 값(first scheduling metric)이 높은 순으로 정렬되어 있음을 알 수 있다.

도 4에서는 3개의 인접한 단말이 서로 동일한 단말의 등급을 가지는 경우를 예시하였으며, 이는 2개의 인접한 단말 또는 4개 이상의 인접한 단말이 서로 동일한 단말의 등급을 가지는 경우에도 적용 가능하다.

스케줄러가 자원을 할당하려는 단말의 개수가 상기 스케줄러가 최대로 수용 가능한 단말의 개수에 가까울 때, 하나의 전송 시간 간격에서 제1 스테이지와 제2 스테이지를 모두 수행할 경우, 계산량 증가로 인해 스케줄러가 불안정해질 수 있다. 계산량이 과도하게 증가하는 것을 방지하기 위해 제2 스테이지는 제1 스테이지에 따라 높은 우선순위를 가지는 단말에 대해서만 수행되도록 구현할 수도 있다. 제2 스테이지는, 예를 들어 제1 우선순위 값을 기준으로 상위 M% 또는 상위 N개에 드는 후보 단말에 대해서만 수행되도록 구현할 수 있다. 상기 N은 하나의 전송 시간 간격 내에서 스케줄되는 단말의 개수의 통계적인 최대값보다 충분히 큰 값에 해당할 수 있다.

상기 예에서는 제1 스테이지와 제2 스테이지에 의해 단말들의 자원할당 순서를 정하는 것에 대하여 도시하였다. 제2 스테이지의 제2 우선순위 값은 상기 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 단말의 등급에 의해 제한되지 않은 최대 전송률, CQI, 단말의 평균 전송률 중에서 적어도 하나를 이용하여 제2 우선순위 값을 결정하도록 구현할 수도 있다.

또한 각 단말에 자원을 할당하기 전에 제3 스테이지를 추가로 수행할 수도 있다. 예를 들어, 단말의 등급에 의해 제한되지 않은 최대 전송률 자체를 제3 우선순위 값으로 하여 제2 우선순위 값의 상위 P% 또는 상위 Q개의 후보 단말에 대해 제3 스테이지가 수행될 수 있다. 이 때 제2 스테이지는 생략될 수도 있다.

도 3 및 도 4에서는 '전송률(throughput)'을 기준으로 스케줄링 우선 순위를 정하는 것에 대해 도시하고 있으나, 이는 '전송 데이터 크기'를 기준으로 스케줄링 우선 순위를 정하는 것에도 적용될 수 있다. 즉, '최대 전송률','평균 전송률' 및 '실제 전송률'은 '전송 가능한 최대 데이터 크기','평균 전송 데이터 크기' 및 '실제 전송 데이터 크기'로 각각 대체될 수 있다.

도 5는 기지국이 단말에 자원을 할당하는 흐름도를 도시한다.

510 단계에서 기지국은 하나 이상의 단말들로부터 채널 품질 정보를 수신한다. 상기 채널 품질 정보는, 예를 들어, Channel Quality Indicator(CQI)를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 단말들은 각각 대응되는 단말의 등급을 가진다. 상기 단말의 등급은, 예를 들어, UE category를 포함할 수 있다. 520 단계에서 기지국은 상기 채널 품질 정보와 상기 단말의 등급에 기반하여, 각각의 단말에 대한 제1 최대 전송률을 결정할 수 있다.

기지국 및 단말은 채널 품질 정보를 채널 품질 별로 구간화하여 저장할 수 있다. 즉, 채널 품질 정보는 대응되는 구간 번호와 매칭하여 저장될 수 있다. 채널 품질 정보의 송수신은 상기 구간 번호의 송수신에 해당할 수 있다. 단말이 채널 품질에 대한 구간 번호를 기지국에 전송하면, 기지국은 구간 번호 및 단말의 등급에 기반하여 제1 최대 전송률을 계산할 수 있다. 상기 계산은 구간 번호, 단말의 등급 및 최대 전송률이 매칭되어 저장된 리스트로부터 최대 전송률을 리트리빙하는 것을 포함할 수 있다.

530 단계에서 기지국은 상기 제1 최대 전송률 및 상기 적어도 하나의 단말의 평균 전송률에 기반하여, 상기 적어도 하나의 단말을 정렬(arrange)할 수 있다. 평균 전송률은, 기지국과 각각의 단말 간의 현재로부터 과거의 어느 시점까지의 전송률의 평균을 나타낸다. 기지국은 제1 최대 전송률을 평균 전송률로 나누어 제1 우선순위 값을 계산하고, 계산된 제1 우선순위 값의 크기 순으로 단말들을 정렬할 수 있다.

540 단계에서 기지국은 동일 등급의 단말들이 연속적으로 정렬되어(arranged next to each other) 있으면, 상기 채널 품질 정보에 기반하여 상기 연속적으로 정렬된 2이상의 단말들을 재정렬한다. 상기 동일 등급은 UE category가 동일한 것을 의미할 수 있다.

상기 재정렬 과정은, 단말의 등급을 고려하지 않고 채널 품질 정보에 기반하여 제2 최대 전송률을 결정하고, 상기 제2 최대 전송률을 상기 평균 전송률로 나누어 제2 우선순위 값을 계산하고, 상기 제2 우선순위 값의 크기 순으로 상기 연속적으로 정렬된 동일 등급의 단말들을 정렬하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 재정렬 과정은, 530 단계의 정렬에 따라 미리 정해진 우선순위 내에 포함된 단말들에 대해서만 수행하도록 구현할 수 있다. 즉, 도 4의 표(410)에서 우선순위가 1~10번인 단말에 대해서만 재정렬을 수행하도록 구현할 수 있다. 또는 상기 재정렬 과정은, 530 단계의 정렬에 따라 미리 정해진 비율 내에 포함된 단말들에 대해서만 수행하도록 구현할 수 있다. 예를 들어 도 4의 표(410)에서 단말이 20개라고 가정할 경우 우선순위가 전체 단말의 20%(4번) 내에 포함되는 단말에 대해서만 재정렬을 수행하도록 구현할 수 있다.

재정렬 과정에서, 기지국은 제2 우선순위 값을 계산하지 않고 제2 최대 전송률의 크기 순으로 상기 연속적으로 정렬된 동일 등급의 단말들을 정렬할 수도 있다. 각 단말에 대하여, 제2최대 전송률은 제1 최대 전송률보다 먼저 결정될 수 있다.

제1 최대 전송률과 마찬가지로, 기지국은 구간 번호에 기반하여 제2 최대 전송률을 계산할 수 있다. 상기 계산은 구간 번호 및 최대 전송률이 매칭되어 저장된 리스트로부터 최대 전송률을 리트리빙하는 것을 포함할 수 있다. 기지국은 각 단말에 대하여, 제1 최대 전송률을 결정하기 전에 미리, 제2 최대 전송률과 단말의 등급을 매칭하여 저장하는 리스트를 작성할 수 있다. 제1 최대 전송률은 상기 리스트를 이용하여 결정될 수 있다.

550 단계에서 기지국은 상기 재정렬된 결과에 기반하여 적어도 하나의 단말에 자원을 할당한다. 예를 들어, 도 4의 표(420)에서 UE ID = 4인 단말부터 순차적으로 자원을 할당할 수 있다. 550 단계에서 자원을 할당받는 단말은 기지국에 채널 품질 정보를 전송한 단말들 중에서 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.

도 5의 각 과정은 기지국 외의 다른 네트워크 장치에서도 실행될 수 있다. 예를 들어, 단말이 다른 단말에 자원을 할당하는 경우에도 도 5의 각 과정이 적용될 수 있다.

도 6은 단말에 자원을 할당하는 장치의 구성을 도시한다.

도 6을 참조하면, 상기 장치는 통신부(610), 입력부(620), 저장부(630) 및 제어부(640)의 구성을 포함할 수 있다. 상기 장치는 기지국 또는 단말 중의 어느 하나에 해당할 수 있다.

통신부(610)는 다른 네트워크 장치(기지국 또는 단말 등)와 통신을 수행하여 상기 네트워크 장치에 대한 자원할당에 필요한 정보를 송수신할 수 있다. 통신부(610)는 예를 들어 단말의 등급 및 채널 품질 정보를 상기 네트워크 장치로부터 각각 수신할 수 있다.

입력부(620)는 상기 장치의 기능 제어 및 각종 기능들의 설정과 관련되어 사용자에 의해 입력되는 신호를 제어부(640)로 전달한다. 입력부(620)는 터치 스크린으로 형성되거나 일반적인 키패드로 형성될 수 있다.

저장부(630)는 상기 장치가 수집한 정보 또는 사용자에 의해 입력된 정보를 기록할 수 있다. 저장부(630)는 상기 장치에서 수행될 수 있는 기능에 해당하는 응용 프로그램과 단말기에서 기능이 수행되는 중에 발생되는 데이터 등을 저장할 수 있다. 저장부(630)는 예를 들어 각 단말의 최대 전송률, 평균 전송률 또는 채널 품질 정보를 저장할 수 있다.

제어부(640)는 상기 장치를 구성하는 부들의 전반적인 상태 및 동작을 제어한다. 제어부(640)는 입력부(620)를 통해 전달받은 사용자 입력에 대응되는 기능을 수행하도록 다른 부들을 제어할 수 있다. 제어부(640)는 통신부(610)를 통해 전달받은 정보를 저장부(630)에 저장하도록 제어할 수 있다. 제어부(640)는 본 발명에서 설명하고 있는 다양한 실시예를 수행하도록 다른 부들을 제어할 수 있다.

도 6에서 통신부(610), 입력부(620), 저장부(630) 및 제어부(640)가 별도의 블록으로 구성되고, 각 블록이 상이한 기능을 수행하는 것으로 기술하였지만 이는 기술상의 편의를 위한 것일 뿐, 반드시 이와 같이 각 기능이 구분되어지는 것은 아니다.

상술한 실시예들에서 모든 단계는 선택적으로 수행의 대상이 되거나 생략의 대상이 될 수 있다. 또한 각 실시예에서 단계들은 반드시 순서대로 일어날 필요는 없으며, 뒤바뀔 수 있다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 예를 들어, 표 1에서 UMTS를 기준으로 설명하고 있으나, 본 발명은 WiBro 등의 다른 네트워크에서의 스케줄링에도 적용될 수 있다.

Claims

기지국이 단말에 자원을 할당하는 방법에 있어서,
적어도 하나의 단말로부터 수신한 채널 품질 정보와 상기 적어도 하나의 단말의 등급에 기반하여, 각각의 단말에 대한 제1 최대 전송률을 결정하는 단계;
상기 제1 최대 전송률 및 상기 적어도 하나의 단말의 평균 전송률에 기반하여, 상기 적어도 하나의 단말을 포함하는 리스트(list)에 대한 제1 단계 분류 동작을 수행하는 단계;
상기 리스트에서 인접하게 분류된 2개 이상의 단말들이 동일 등급의 단말들이면, 상기 채널 품질 정보에 기반하여 상기 2개 이상의 단말들에 대한 제2 단계 분류 동작을 수행하는 단계; 및
상기 제2 단계 분류 동작의 결과에 기반하여 상기 리스트 내의 적어도 하나의 단말에 자원을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 단계 분류 동작을 수행하는 단계는,
상기 제1 최대 전송률을 상기 평균 전송률로 나누어 제1 우선순위 값을 계산하는 단계; 및
상기 제1 우선순위 값의 크기 순으로 상기 하나 이상의 단말을 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
제1항에 있어서,
상기 채널 품질 정보와 상기 단말의 등급에 기반하여, 상기 제1 최대 전송률을 결정하는 단계는,
상기 채널 품질 정보에 기반하여 제2 최대 전송률을 결정하는 단계; 및
상기 제2 최대 전송률 및 상기 단말의 등급에 기반하여, 상기 제1 최대 전송률을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 단계 분류 동작을 수행하는 단계는,
상기 채널 품질 정보에 기반하여 제2 최대 전송률을 결정하는 단계;
상기 제2 최대 전송률을 상기 평균 전송률로 나누어 제2 우선순위 값을 계산하는 단계; 및
상기 제2 우선순위 값의 크기 순으로 상기 2개 이상의 단말들을 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 단계 분류 동작을 수행하는 단계는,
상기 채널 품질 정보에 기반하여 제2 최대 전송률을 결정하는 단계; 및
상기 제2 최대 전송률의 크기 순으로 상기 2개 이상의 단말들을 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 단말로부터 상기 채널 품질 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
제1항에 있어서,
상기 채널 품질 정보는 Channel Quality Indicator(CQI)인 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
제1항에 있어서,
상기 단말의 등급은 단말의 카테고리(UE category)인 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
제2항에 있어서,
상기 동일 등급의 단말들은 상기 2개 이상의 단말들 중에서 상기 제1 우선순위 값이 가장 높은 미리 정해진 개수의 단말인 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
제2항에 있어서,
상기 동일 등급의 단말들은 상기 2개 이상의 단말들 중에서 상기 제1 우선순위 값이 가장 높은 미리 정해진 비율의 단말인 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
단말에 자원을 할당하는 장치에 있어서,
적어도 하나의 단말과 데이터를 송수신하는 통신부; 및
적어도 하나의 단말로부터 수신한 채널 품질 정보와 상기 적어도 하나의 단말의 등급에 기반하여 각각의 단말에 대한 제1 최대 전송률을 결정하고, 상기 제1 최대 전송률 및 상기 적어도 하나의 단말의 평균 전송률에 기반하여 상기 적어도 하나의 단말을 포함하는 리스트(list)에 대한 제1 단계 분류 동작을 수행하고, 상기 리스트에서 인접하게 분류된 2개 이상의 단말들이 동일 등급의 단말들이면 상기 채널 품질 정보에 기반하여 상기 2개 이상의 단말들에 대한 제2 단계 분류 동작을 수행하고, 상기 제2 단계 분류 동작의 결과에 기반하여 상기 리스트 내의 적어도 하나의 단말에 자원을 할당하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제11항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 최대 전송률을 상기 평균 전송률로 나누어 제1 우선순위 값을 계산하고, 상기 제1 우선순위 값의 크기 순으로 상기 하나 이상의 단말을 분류하는 것을 특징으로 하는 장치.
제11항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 채널 품질 정보에 기반하여 제2 최대 전송률을 결정하고, 상기 제2 최대 전송률 및 상기 단말의 등급에 기반하여, 상기 제1 최대 전송률을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
제11항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 채널 품질 정보에 기반하여 제2 최대 전송률을 결정하고, 상기 제2 최대 전송률을 상기 평균 전송률로 나누어 제2 우선순위 값을 계산하고, 상기 제2 우선순위 값의 크기 순으로 상기 2개 이상의 단말들을 분류하는 것을 특징으로 하는 장치.
제11항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 채널 품질 정보에 기반하여 제2 최대 전송률을 결정하고, 상기 제2 최대 전송률의 크기 순으로 상기 2개 이상의 단말들을 분류하는 것을 특징으로 하는 장치.
제11항에 있어서,
상기 통신부는,
상기 적어도 하나의 단말로부터 상기 채널 품질 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 장치.
제11항에 있어서,
상기 채널 품질 정보는 Channel Quality Indicator(CQI)인 것을 특징으로 하는 장치.
제11항에 있어서,
상기 단말의 등급은 단말의 카테고리(UE category)인 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서,
상기 동일 등급의 단말들은 상기 2개 이상의 단말들 중에서 상기 제1 우선순위 값이 가장 높은 미리 정해진 개수의 단말인 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서,
상기 동일 등급의 단말들은 상기 2개 이상의 단말들 중에서 상기 제1 우선순위 값이 가장 높은 미리 정해진 비율의 단말인 것을 특징으로 하는 장치.