KR20030078543A - Method for scheduling down links based on user utility in wireless telecommunication system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for scheduling in a downlink according to user satisfaction in a wireless communication system is provided to assign slots by selecting a user having the maximum satisfaction sum every scheduling period, thereby minimizing service delay time and improving substantial satisfaction. CONSTITUTION: Whenever a scheduling period starts(S105), a scheduler of a base station connects communication with the base station, and decides whether a user wanting to receive data exists(S110). If not, a current slot is maintained in idle state. If at least one user wanting to receive the data exists(S115), the current slot is assigned to the user(S120). The base station transmits the requested data to the at least one user from the current slot. If more than two users exist, a scheduling step starts in accordance with steps(S125-S155).

Description

무선통신시스템에서 사용자 만족도에 따른 하향링크 스케줄링 방법{METHOD FOR SCHEDULING DOWN LINKS BASED ON USER UTILITY IN WIRELESS TELECOMMUNICATION SYSTEM}Downlink scheduling method based on user satisfaction in wireless communication system {METHOD FOR SCHEDULING DOWN LINKS BASED ON USER UTILITY IN WIRELESS TELECOMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 셀룰러(Wireless Cellular) 데이터 시스템에 관한 것으로서, 특히 하향 링크에서 데이터 패킷의 전송을 스케줄링하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless cellular data system, and more particularly to a method for scheduling transmission of data packets on the downlink.

일반적으로 CDMA(Code Division Multiple Access)2000, WCDMA/UMTS(Wideband Code Division Multiple Access/Universal Mobile Telecommunications System), GPRS(General Packet Radio System) 및 CDMA2000 1xEV-DO(Evolution Data Only)와 같은 무선통신시스템은 제3세대(3rd Generation) 무선통신을 수행하는 시스템이다. 이러한 제3세대 무선통신시스템은 음성 서비스나 저속의 데이터 서비스만을 지원하던 전형적인 제2세대 무선통신시스템과는 달리, 음성 서비스뿐만 아니라 고속의 패킷 데이터 서비스(high speed packet data service)를 지원한다.In general, wireless communication systems such as Code Division Multiple Access (CDMA) 2000, Wideband Code Division Multiple Access / Universal Mobile Telecommunications System (WCDMA / UMTS), General Packet Radio System (GPRS), and CDMA2000 1xEV-DO (Evolution Data Only) The third generation wireless communication system. The third generation wireless communication system supports a high speed packet data service as well as a voice service, unlike a typical second generation wireless communication system which only supports a voice service or a low speed data service.

무선통신시스템에서 복수의 사용자에게 데이터 패킷을 전송하기 위해서 코드 분할 다중화(Code Division Multiplex: CDM) 또는 시간 분할 다중화(Time Division Multiplex: TDM) 방식을 사용할 수 있으며 두 방식을 함께 사용할 수도 있다. 무선통신시스템에서 음성 서비스를 하는 경우 사용자에게 하나의 코드 또는 타임 슬롯을 할당하면 되지만 데이터 서비스는 사용자마다 서비스하고자 하는 패킷의 크기에 따라 필요로 하는 타임 슬롯의 개수가 다르며 전송률 또한 가변적이다. 따라서 데이터 서비스에서 자원을 효율적으로 할당하는 것은 매우 중요한 문제가 된다.In a wireless communication system, a code division multiplex (CDM) or a time division multiplex (TDM) scheme may be used to transmit data packets to a plurality of users, or both schemes may be used together. In the case of a voice service in a wireless communication system, one code or time slot may be allocated to a user, but the number of time slots required for a data service varies according to the size of a packet to be serviced for each user, and the transmission rate is also variable. Therefore, the efficient allocation of resources in data services is a very important issue.

도 1은 무선통신시스템에서 코드 분할 다중화와 시간 분할 다중화를 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating code division multiplexing and time division multiplexing in a wireless communication system.

상기 도 1의 (가)에 도시한 바와 같이, 코드 분할 다중화는 각 사용자에게 코드를 할당하여 동시에 여러 명을 서비스할 수 있다. 그러나 코드간의 관계가 완전한 독립을 유지하지 못하면 간섭이 생기고 전송하려는 패킷의 크기에 따라 코드를 유연하게 할당할 수 없는 단점을 갖고 있다. 반면 도 1의 (나)에 도시한 시간분할 다중화는 하나의 타임 슬롯을 단지 한 명의 할당된 사용자만이 사용할 수 있지만 패킷 크기가 크면 타임 슬롯을 많이 주면 되므로 패킷 크기에 유연하고 코드 분할에 비해 간섭이 없다는 장점을 갖고 있다.As shown in (a) of FIG. 1, code division multiplexing can assign a code to each user and serve multiple people at the same time. However, if the relationship between codes does not maintain complete independence, interference occurs and codes cannot be flexibly allocated according to the size of a packet to be transmitted. On the other hand, the time division multiplexing shown in FIG. 1B can be used by only one assigned user. However, when the packet size is large, a large number of time slots can be used. There is no advantage to this.

전송의 연속성에 큰 영향을 받지 않는 데이터 서비스에서는 시간 분할 방식이 보다 효율적인 것으로 알려져 있다. 이미 언급한 바와 같이 시간 분할에서는 하나의 타임 슬롯을 한 명의 할당된 사용자만이 사용할 수 있기 때문에 기지국에 복수의 단말기들이 연결되어 있는 경우 매 타임 슬롯을 사용할 사용자를 선택하는 것은 데이터 전송의 효율성을 높이는데 매우 중요한 작업이다. 이러한 작업은 스케줄링(Schedulling)이라고 불린다.For data services that are not significantly affected by the continuity of transmission, time division is known to be more efficient. As mentioned earlier, in a time division, only one assigned user can use one time slot, so when multiple terminals are connected to the base station, selecting a user to use each time slot can increase the efficiency of data transmission. It is a very important task. This task is called scheduling.

무선통신시스템은 단말기가 기지국에 데이터를 전송하는 상향 링크(uplink)와 기지국이 단말기에게 데이터를 전송하는 하향 링크(downlink)를 가진다. 상향 링크와 하향 링크는 코드분할 다중화 방식에 따라각기 다른 코드를 사용하여 구분되는데, 데이터 서비스에서는 상향 링크보다는 하향 링크를 통해 전송되는 데이터 패킷의 양이 월등하게 많은 경우가 대부분이다. 따라서 하향 링크에서의 스케줄링을 효율화하기 위한 여러 가지 기술들이 연구되고 있다.The wireless communication system has an uplink for transmitting data to a base station and a downlink for transmitting data to a terminal. The uplink and the downlink are distinguished by using different codes according to the code division multiplexing scheme. In the data service, the amount of data packets transmitted through the downlink rather than the uplink is largely large. Therefore, various techniques for efficient scheduling in downlink have been studied.

알려진 스케줄링 기법의 일 예로서, F. Kelly, A. Maulloo and D. Tan, "Charging and rate control for elastic traffic", European Transactions on Telecommunications, Vol 8, pp 33-37, 1997 은 비례 공평성(Proportional fairness)을 기준으로 하는 스케줄링 기법을 개시한 것으로서 이는 고속 데이터 시스템(High-speed Data Rate: HDR)에 적용되고 있다. 만약 어떤 사용자의 데이터 처리율(throughput)이 특정 스케줄링 알고리즘을 사용할 때보다 x% 증가한다고 할 때 이로 인해 다른 모든 사용자들이 겪게 될 데이터 처리율의 감소가 x% 보다 크게 된다고 할 때, 상기 특정 스케줄링 알고리즘은 비례 공평성(Proportional fairness) 기준으로 사용된다고 할 수 있으며, 이러한 경우 하기의 <수학식 1>이 만족되도록 하는 스케줄링이 수행된다.As an example of a known scheduling technique, F. Kelly, A. Maulloo and D. Tan, "Charging and rate control for elastic traffic", European Transactions on Telecommunications, Vol 8, pp 33-37, 1997, describe proportional fairness. The present invention proposes a scheduling scheme based on a) and is applied to a high-speed data rate (HDR). If a user's data throughput is increased by x% than when using a particular scheduling algorithm, then the reduction in data throughput that all other users will experience is greater than x%. It can be said that it is used as a standard of fairness, and in this case, scheduling is performed to satisfy Equation 1 below.

여기서, i는 기지국과 데이터 통신을 연결하고 있는 사용자들의 집합 S에서 사용자를 구분하는 식별자이며, 상기은 비례 공평성 기준에 따라 각 사용자에게 주어진 전송률이고은 임의의 다른 스케줄링 기법을 사용할 때 각 사용자들의 가능한 전송률이다. 이 스케줄링 기법에서는 단지 사용자의 전송률만을 고려하여 스케줄링을 수행한다. 그러나 이는 각 사용자의 서비스 등급 및 트래픽의 특성에 따른 서비스의 우선도를 고려하고 있지 않다는 문제가 있다.Here, i is an identifier for identifying a user in the set S of users connecting data communication with the base station. Is the transfer rate given to each user according to the proportional fairness criterion Is the possible data rate of each user when using any other scheduling scheme. In this scheduling scheme, scheduling is performed only by considering a user's transmission rate. However, this does not consider the priority of the service according to the service grade and traffic characteristics of each user.

알려진 스케줄링 기법의 다른 예로서, A. Jalali, R. Padovani and R. Pankaj, "Data Throughput of CDMA-HDR a High Efficiency High Data Rate Personal Communication Wireless System" , IEEE VTC 2000 은 코드분할 다중화 기반의 데이터 전용 시스템에서 이용되는 스케줄링 알고리즘을 개시한다. 어떤 임의의 시간 t(여기서 t는 슬롯 인덱스)에 사용자 i에 의해서 기지국으로 요구된 전송률을라고 하고 사용자 i의 평균적인 전송률을이라고 하면 이 스케줄링알고리즘은 다음과 같은 조건을 고려한다.As another example of a known scheduling technique, A. Jalali, R. Padovani and R. Pankaj, "Data Throughput of CDMA-HDR a High Efficiency High Data Rate Personal Communication Wireless System", IEEE VTC 2000, Discuss the scheduling algorithm used in the system. At any arbitrary time t, where t is the slot index, the rate required by the user i to the base station And the average transfer rate of user i In this case, this scheduling algorithm considers the following conditions.

1) 어떤 스케줄링 시점 t에서 전송할 데이터가 있는 모든 사용자들 중/값이 가장 큰 사용자를 선택하여 슬롯이 할당된다. 값이 같은 사용자들이 존재하면 이들 중 임의의 사용자가 선택된다.1) of all users with data to be sent at a certain scheduling time t Of The slot is allocated by selecting the user with the highest value. If there are users with the same value, any one of them is selected.

2) 슬롯이 할당되면 사용자 i의 평균 전송률는 하기의 <수학식 2>와 같이 갱신된다.2) Average transfer rate of user i if slot is allocated Is updated as shown in Equation 2 below.

여기서 상기은 가중치를 이용하여 얻은 평균 전송률이다. 즉,가 클수록 과거의 전송률이 높은 비율로 반영되고가 작을수록 현재의 전송률이 높은 비율로 반영된다. 또한 상기값을 현재 슬롯을 할당받은 사용자에 대해서는 현재의 요구된 전송률로 하고 나머지 사용자에 대해서는 0으로 하면, 전송할 데이터가 없는 사용자들에 대해서도 평균 전송률을 계산할 수 있다. 그러나 이러한 스케줄링은 단순히 과거의 전송률에 기반한 평균 전송률을 이용하며 채널 상태의 변화에 적응하고 있지 않기 때문에 사용자의 이동성에 대해 취약하다는 단점을 보이게 된다.Where above Silver weights Average transfer rate obtained using. In other words, The larger the past bitrate Is reflected at a high rate The smaller the current transmission rate This is reflected at a high rate. Also above If the value is set to the current requested transmission rate for the user who is assigned the current slot and 0 for the remaining users, the average transmission rate can be calculated for users who have no data to transmit. However, this scheduling simply uses the average rate based on the past rate and does not adapt to the change of channel state, which makes it weak for the user's mobility.

알려진 스케줄링 기법의 또 다른 예로서, Xin Liu, Ediwin K.P.Chong and Ness B. Shroff, "Transmission Scheduling for Efficient Wireless Utilization", IEEE INFOCOM 2001 은, 각 사용자 측면에서 만족도 함수(Utility function)를 고려한다. 앞서 설명한 스케줄링 기법들에서 동일한 만족도 함수를 사용하고 있는 것과는 달리 이 스케줄링 기법에서는 사용자마다 사용자의 채널 상태, 즉 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR)에 따라 각기 다른 만족도 함수를 설정할 수 있다.As another example of a known scheduling technique, Xin Liu, Ediwin K.P.Chong and Ness B. Shroff, "Transmission Scheduling for Efficient Wireless Utilization", IEEE INFOCOM 2001, consider a utility function in terms of each user. Unlike using the same satisfaction function in the above-described scheduling schemes, this scheduling scheme allows different users to set different satisfaction functions according to the channel state of the user, that is, the signal to noise ratio (SNR).

즉 각 사용자에 대해서 전력 잡음의 비(SNR)에 따라 사용자 만족도 함수를 각기 다르게 설정하고 모든 사용자의 만족도 함수의 합이 최대가 되도록 스케줄링한다. 이 스케줄링 기법은 각 사용자의 만족도 함수를 다르게 설정하고 있기는 하지만 이는 단지 사용자의 채널 상태만을 고려한 것이므로, 실제 사용자의 만족도에 큰 영향을 미치는 데이터 패킷의 길이나 지연 시간 등을 고려하고 있지 않다는 문제점이 있었다.That is, the user satisfaction function is set differently for each user according to the power noise ratio (SNR), and scheduled to maximize the sum of the satisfaction functions of all users. Although this scheduling scheme sets up the satisfaction function of each user differently, it only takes into account the user's channel status, so it does not consider the length or delay of data packets, which greatly affects the user's satisfaction. there was.

따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, 무선 데이터 통신 시스템에서 데이터 패킷을 스케줄링하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention, which was devised to solve the problems of the prior art operating as described above, is to provide a method for scheduling data packets in a wireless data communication system.

본 발명의 다른 목적은, 데이터 패킷의 길이를 고려하여 사용자 만족도를 설정하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for setting user satisfaction in consideration of the length of a data packet.

본 발명의 다른 목적은, 지연시간을 고려하여 사용자 만족도를 설정하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for setting user satisfaction in consideration of delay time.

본 발명의 또 다른 목적은, 사용자마다 고유하게 설정된 만족도에 따라 데이터 패킷을 스케줄링하는 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method for scheduling data packets according to satisfaction set uniquely for each user.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 실시예는, 기지국과 무선으로 통신을 연결하고 있는 복수의 사용자들에게 원하는 크기의 데이터 패킷을 전송하기 위하여 시분할 다중화를 지원하는 무선통신시스템의 하향링크 스케줄링 방법에 있어서,An embodiment of the present invention, which was created to achieve the above object, is a wireless communication system that supports time division multiplexing to transmit data packets of a desired size to a plurality of users who are wirelessly communicating with a base station. In the downlink scheduling method,

상기 복수의 사용자별로 서로 다른 만족도를 설정하는 과정과,Setting different satisfaction levels for the plurality of users;

매 스케줄링 주기마다 상기 설정된 만족도를 이용하여 상기 복수의 사용자들 중 전체 사용자의 만족도 합을 최대로 하는 사용자를 선택하는 과정과,Selecting a user who maximizes the sum of satisfaction of all users among the plurality of users by using the set satisfaction level in every scheduling period;

상기 선택된 사용자에게 데이터 전송을 위한 타임슬롯을 할당하는 과정을 포함한다.Allocating a timeslot for data transmission to the selected user.

도 1은 무선통신시스템에서 코드 분할 다중화와 시간 분할 다중화를 설명하는 도면.1 illustrates code division multiplexing and time division multiplexing in a wireless communication system.

도 2는 본 발명이 적용되는 무선통신 네트워크 모델을 보여주는 도면.2 illustrates a wireless communication network model to which the present invention is applied.

도 3은 본 발명이 적용되는 무선통신시스템의 네트워크 구성을 보여주는 도면.3 is a diagram illustrating a network configuration of a wireless communication system to which the present invention is applied.

도 4는 도 3에 도시된 기지국(BTS)의 구성을 보여주는 도면.4 is a diagram showing the configuration of a base station (BTS) shown in FIG.

도 5는 도 4에 도시된 채널카드들의 구성을 보여주는 도면.5 is a view showing the configuration of the channel cards shown in FIG.

도 6은 본 발명에 따라 사용자마다 설정된 만족도 함수를 곡선의 형태로 나타낸 도면.6 is a diagram showing a satisfaction function set for each user according to the present invention in the form of a curve.

도 7은 연속적 스케줄링과 불연속적 스케줄링을 비교하여 도시한 도면.FIG. 7 shows a comparison of continuous scheduling and discontinuous scheduling. FIG.

도 8은 본 발명에 따른 하향링크 스케줄링 동작을 나타낸 흐름도.8 is a flowchart illustrating a downlink scheduling operation according to the present invention.

도 9는 도 6에서 본 발명에 따른 스케줄링 알고리즘을, 지연시간을 고려하지 않고 비례 공평성을 사용하는 종래기술과 비교하여 도시한 그래프.FIG. 9 is a graph illustrating the scheduling algorithm according to the present invention in FIG. 6 compared with the prior art using proportional fairness without considering delay time. FIG.

도 10 및 도 11은 사용자의 이동시 평균 지연시간의 누적밀도함수와 전체 수율을 본 발명과 종래기술을 비교하여 도시한 그래프.10 and 11 are graphs showing the cumulative density function and the overall yield of the average delay time when the user moves by comparing the present invention with the prior art.

도 12는 비디오 스트리밍에 대하여 다른 만족도 함수를 적용한 경우에 사용되는 만족도 함수를 곡선의 형태로 나타낸 도면.12 is a diagram showing a satisfaction function used in the case of applying a different satisfaction function to video streaming in the form of a curve.

도 13은 비디오 사용자가 1명일 때 비디오 스트리밍 트래픽의 지연 시간에 대한 패킷들의 누적 밀도 함수의 분포를 본 발명과 종래기술을 비교하여 도시한 그래프.13 is a graph illustrating the distribution of the cumulative density function of packets with respect to the delay time of video streaming traffic when there is one video user, comparing the present invention with the prior art.

도 14는 비디오 사용자가 1명일 때 WAP 트래픽의 지연 시간에 대한 패킷들의 누적 밀도 함수의 분포를 본 발명과 종래기술을 비교하여 도시한 그래프.14 is a graph illustrating the distribution of the cumulative density function of packets with respect to the delay time of WAP traffic when there is only one video user, comparing the present invention with the prior art.

도 15는 비디오 사용자가 2명일 때 비디오 스트리밍 트래픽의 지연 시간에 대한 패킷들의 누적 밀도 함수의 분포를 본 발명과 종래기술을 비교하여 도시한 그래프.FIG. 15 is a graph illustrating the distribution of the cumulative density function of packets with respect to the delay time of video streaming traffic when two video users are compared with the present invention.

도 16은 비디오 사용자가 2명일 때 WAP 트래픽의 지연 시간에 대한 패킷들의 누적 밀도 함수의 분포를 본 발명과 종래기술을 비교하여 도시한 그래프.FIG. 16 is a graph illustrating the distribution of the cumulative density function of packets with respect to the delay time of WAP traffic when two video users are compared with the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 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.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operating principle of the preferred embodiment of the present invention. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

후술되는 본 발명은 무선통신시스템에서 하향링크를 통한 데이터 패킷의 전송을 효율적으로 스케줄링하기 위한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 기지국의스케줄러에 의한 스케줄링 및 그에 따른 무선 트래픽 채널의 할당에 관계된다. 이러한 본 발명은 공유 매체의 시간 분할 다중화(Time Division Multiplex: TDM) 방식에 기반한 무선통신시스템을 구성하는 기지국의 스케줄러에 의하여 수행된다.The present invention to be described later is to efficiently schedule the transmission of data packets on the downlink in a wireless communication system. More specifically, the present invention relates to scheduling by the base station's scheduler and the allocation of wireless traffic channels accordingly. The present invention is performed by a scheduler of a base station constituting a wireless communication system based on a time division multiplex (TDM) scheme of a shared medium.

도 2는 본 발명이 적용되는 무선통신 네트워크 모델을 보여주는 도면이다. 도시된 바와 같이 전체 서비스영역은 셀(Cell)이라 불리는 복수개의 소규모 서비스영역들 1로 분할되며 각 셀은 무선통신을 수행하는 기지국 2에 의하여 서비스된다.2 illustrates a wireless communication network model to which the present invention is applied. As shown, the entire service area is divided into a plurality of small service areas 1 called cells, and each cell is served by a base station 2 performing wireless communication.

도 3은 도 2에 도시된 무선통신 네트워크의 시스템 구성을 보여주는 도면이다.3 is a diagram illustrating a system configuration of the wireless communication network shown in FIG. 2.

상기 도 3을 참조하면, 무선통신시스템은 가입자 단말기들(Mobile Stations: MSs) 11,12와, 상기 단말기들 11,12와 각각 무선으로 접속되고 이들과 무선채널을 통해 통신하는 기지국들(Base Transceiver Subsystems: BTSs) 20,30과, 상기 기지국들 20,30과 접속되어 통신하는 기지국 제어기(Base Station Controllers: BSC) 40을 포함한다. 상기 기지국 제어기 40은 이동교환국(Mobile Switching Center: MSC) 50에 접속되고, 또한 게이트웨이(Gateway: GW) 60에 접속된다.Referring to FIG. 3, a wireless communication system includes base stations (MSs) 11 and 12 and base stations communicating wirelessly with the terminals 11 and 12 and communicating with them through a wireless channel. Subsystems (BTSs) 20,30 and Base Station Controllers (BSCs) 40 connected and in communication with the base stations 20,30. The base station controller 40 is connected to a Mobile Switching Center (MSC) 50 and also to a gateway 60 (GW) 60.

상기 이동교환국 50은 공중교환전화네트워크(Public Switched Telephone Network: PSTN) 등의 회선 네트워크(Circuit Network)에 접속되고, 상기 게이트웨이 60은 인터넷(Internet)/공중교환데이터네트워크(PSDN: Public Switched Data Network) 등의 패킷 교환 네트워크(Packet Switched Network)에 접속된다. 상기 단말기들 11,12는 상기 기지국 제어기 40의 제어하에 상기 이동교환국 50 또는 상기 게이트웨이 60으로 접속된다.The mobile switching center 50 is connected to a circuit network such as a Public Switched Telephone Network (PSTN), and the gateway 60 is an Internet / Public Switched Data Network (PSDN). It is connected to a packet switched network such as. The terminals 11 and 12 are connected to the mobile switching center 50 or the gateway 60 under the control of the base station controller 40.

상기 도 3에서 도시된 구조는 무선통신시스템의 구조를 일반화하여 표시한 것으로, 그 구성요소들의 명칭은 무선통신시스템이 어떠한 시스템(예: IS-2000, WCDMA, UMTS, CDMA2000 1xEV-DO, GPRS, 1xEV-DV 등)인지에 따라서 달라질 수도 있을 것이다. 예를 들어, 상기 게이트웨이 60은 논리적인 명칭으로서, 패킷데이터서비스노드(Packet Data Service Node: PDSN), 액세스 게이트웨이(Access Gateway: AG), 미디어 게이트웨이(Media Gateway) 등의 다른 이름으로 불릴 수 있다. 다른 예로서, 상기 게이트웨이 60과 이동교환국 50은 동일한 시스템으로 통합될 수도 있다.The structure shown in FIG. 3 is a generalized structure of a wireless communication system, and the names of the components indicate which system (eg, IS-2000, WCDMA, UMTS, CDMA2000 1xEV-DO, GPRS, 1xEV-DV, etc.). For example, the gateway 60 is a logical name and may be called other names such as a packet data service node (PDSN), an access gateway (AG), a media gateway, and the like. As another example, the gateway 60 and the mobile switching center 50 may be integrated into the same system.

상기와 같이 구성되는 무선통신시스템에서 단말기 11,12와 기지국 20,30간 호 설정(call setup) 및 데이터 전송은 사용자의 서비스 등급에 따라 수행된다. 상기 서비스 등급은 상기 무선통신시스템에서 상기 단말기가 처음으로 호를 설정할 때 채널 운반자(channel bearer)에 대한 대역할당 등급과 트래픽(traffic) 제어를 위한 큐잉(queuing) 등급으로서 정해진다. 특히 본 발명에 있어서 상기 서비스 등급은 사용자의 만족도 함수를 결정하는데 이용된다.In the wireless communication system configured as described above, call setup and data transmission between the terminals 11 and 12 and the base stations 20 and 30 are performed according to the service class of the user. The service class is defined as a band allocation class for a channel bearer and a queuing class for traffic control when the terminal first establishes a call in the wireless communication system. In particular, in the present invention, the service grade is used to determine a user's satisfaction function.

기지국에서 복수의 단말기들을 서비스하기 위해서 매 스케줄링 주기마다 전송할 데이터가 있는 단말기들의 만족도를 고려하여 스케줄링을 수행하여야 한다. 이러한 스케줄링 동작을 위하여 상기 기지국들 20,30은 각각 버퍼(Buffer) 21,31과 스케줄러(Scheduler) 21,31을 포함한다.In order to service a plurality of terminals in a base station, scheduling should be performed in consideration of the satisfaction of terminals having data to be transmitted every scheduling period. For this scheduling operation, the base stations 20 and 30 include buffers 21 and 31 and schedulers 21 and 31, respectively.

도 4는 도 3에 도시된 기지국(BTS) 20의 구성을 보여주는 도면이다. 여기서는 기지국이 도 3의 기지국 20인 것으로 가정될 것이나, 다른 기지국 30인 경우에도 동일하다.4 is a diagram illustrating a configuration of a base station (BTS) 20 illustrated in FIG. 3. It is assumed here that the base station is base station 20 of FIG.

상기 도 4를 참조하면, 상기 기지국 20은 주제어기(Main Processor) 210, 라인 인터페이스(Line Interface) 220, 스위치(또는 라우터)(Intra-BTS Switch or Router) 230, 채널카드들(Channel Cards) 241∼243, 고주파(Radio Frequency: 이하 RF라 한다.) 송수신기(Transmitter/Receiver) 250 및 스케줄러 21을 포함한다. 상기 주제어기 210은 상기 기지국 20을 전반적으로 제어한다. 상기 라인 인터페이스 220은 상기 기지국 제어기 40과의 연결을 위한 것이다. 상기 RF 송수신기 250은 단말기 11과의 사이에서 데이터 및 제어신호를 무선 신호(RF Signal) 형태로 송수신하기 위한 것이다. 상기 스위치 230은 상기 기지국내의 트래픽 경로를 결정한다. 상기 스케줄러 21은 무선 자원의 효율적인 관리를 지원한다.Referring to FIG. 4, the base station 20 includes a main processor 210, a line interface 220, an intra-BTS switch or router 230, and channel cards 241. 243, a radio frequency (hereinafter referred to as RF) includes a transmitter / receiver 250 and a scheduler 21. The master controller 210 generally controls the base station 20. The line interface 220 is for connection with the base station controller 40. The RF transceiver 250 is for transmitting and receiving data and control signals in the form of a radio signal (RF signal) between the terminal 11. The switch 230 determines the traffic path within the base station. The scheduler 21 supports efficient management of radio resources.

도 5는 도 4에 도시된 채널카드들 241∼243의 구성을 보여주는 도면이다. 이 구성은 채널카드 241인 것으로 가정될 것이나, 다른 채널카드들 242∼243의 경우에도 동일하다.5 is a diagram illustrating the configuration of channel cards 241 to 243 shown in FIG. This configuration will be assumed to be channel card 241, but the same applies to the other channel cards 242 to 243.

상기 도 5를 참조하면, 상기 채널카드 241은 입출력 인터페이스(Input/Output Interface) 24-1, 주 프로세서(Main Processor) 24-2, 메모리(Memory) 24-3, 적어도 하나의 변조기(Modulator) 24-4 및 적어도 하나의 복조기(Demodulator) 24-5를 포함한다. 상기 입출력 인터페이스 24-1은 상기 스위치 230과의 연결을 위한 것이다. 상기 변조기 24-4는 상기 RF 송수신기 250의 송신기 251을 통해 상기 단말기 11로 송신될 데이터 및 제어신호를 변조한다. 상기 복조기 24-5는 상기 RF 송수신기 250의 수신기 252를 통해 상기 단말기 11로부터 수신되는데이터 및 제어신호를 복조한다. 상기 변조기 24-4 및 상기 복조기 24-5는 각각 하나의 순방향 채널 또는 역방향 채널을 형성한다는 점에서 채널소자(Channel Element: CE)라고도 한다. 상기 메모리 24-3은 상기 단말기 11로 전송될 패킷 데이터를 상기 기지국 제어기 40으로부터 수신하여 일시적으로 저장하는 내부 버퍼(도 3의 버퍼 22)를 포함한다. 또한 상기 메모리 24-3은 각종 제어 정보를 저장할 수 있다.Referring to FIG. 5, the channel card 241 includes an input / output interface 24-1, a main processor 24-2, a memory 24-3, and at least one modulator 24. -4 and at least one demodulator 24-5. The input / output interface 24-1 is for connection with the switch 230. The modulator 24-4 modulates data and control signals to be transmitted to the terminal 11 through the transmitter 251 of the RF transceiver 250. The demodulator 24-5 demodulates data and control signals received from the terminal 11 through the receiver 252 of the RF transceiver 250. The modulators 24-4 and demodulators 24-5 are also referred to as channel elements (CE) in that they each form one forward channel or reverse channel. The memory 24-3 includes an internal buffer (buffer 22 of FIG. 3) that temporarily receives packet data to be transmitted to the terminal 11 from the base station controller 40. In addition, the memory 24-3 may store various control information.

상기 도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이 데이터 서비스를 위하여 시간 분할 스케줄링 기법을 사용하는 무선통신시스템에서, 사용자가 느끼게 되는 지연 시간(delay)은 데이터 패킷을 사용자의 채널 특성에 맞게 슬롯에 할당하는 스케줄링 지연(scheduling delay) 시간뿐만 아니라 다른 사용자의 데이터 패킷을 서비스하는 동안 대기하는 처리 지연(processing delay) 시간 등이 포함되어야 한다.2 to 5, in a wireless communication system using a time division scheduling scheme for data services, a delay felt by a user is scheduled to allocate a data packet to a slot according to a channel characteristic of the user. In addition to the scheduling delay time, processing delay time to wait while serving another user's data packet should be included.

다시 말해서, 사용자가 요청한 전체 데이터 패킷을 완전히 서비스받게 되는 시점까지의 지연은 다음과 같이 구분될 수 있다.In other words, the delay until the time when the entire data packet requested by the user is fully serviced can be classified as follows.

지연시간=억세스 지연시간 + 매체 전송 시간 + 스케줄링 지연 시간 + 처리 지연 시간Latency = Access Latency + Media Transfer Time + Scheduling Latency + Processing Latency

여기서 상기 억세스 지연 시간(access delay)은 무선 사용자가 상향으로 요청하는데 필요한 지연 시간으로서 스케줄링 기법과는 무관하므로 본 명세서에서는 고려하지 않도록 한다. 또한 상기 매체 전송 시간(propagation delay)도 유무선 매체를 통과하는데 걸리는 지연 시간으로서 무시될 수 있다. 그러면 스케줄링 기법에 영향을 미치는 지연 시간은 스케줄링 지연 시간과 처리 지연 시간의 두 가지이다.이 지연시간을 각각,라고 하면 사용자가 느끼는 지연 시간 T는 하기의 <수학식 3>과 같이 근사화된다.In this case, the access delay is a delay time required for the wireless user to request upward and is not related to the scheduling scheme. The medium propagation delay may also be neglected as a delay time for passing through a wired or wireless medium. There are two types of delays that affect scheduling schemes: scheduling delays and processing delays. , , The latency you feel T is approximated as in Equation 3 below.

여기서 처리 지연 시간은 사용자가 서비스받게 될 패킷의 길이와 그 사용자의 채널 상태에 의해 결정된다. 만약 채널 상태가 변하지 않아서 사용자 j에게 소정의 전송률가 허용되고 상기 사용자 j에 의하여 요구된 데이터 패킷의 크기가이고 한 타임 슬롯의 시간이이면 이 사용자의 예상되는 처리 지연 시간은 하기의 <수학식 4>와 같이 주어진다.Where processing latency Is determined by the length of the packet the user will be served and the channel status of that user. If the channel status does not change, then the user b receives a predetermined bit rate. Is allowed and the size of the data packet requested by user j And the time in one time slot In this case, the expected processing delay time of this user is given by Equation 4 below.

이를 앞서 언급한 <수학식 2>와 비교하면, 각 사용자에게 주어진 전송률뿐만 아니라 사용자가 요청한 패킷의 길이가 고려되었음을 알 수 있다.Comparing this with Equation 2 mentioned above, the transmission rate given to each user In addition, the length of the packet requested by the user It can be seen that is considered.

데이터 서비스를 받고자 하는 사용자들은 요구한 패킷을 완전히 받게 될 때까지 걸리는 지연 시간과 채널 상태에 따라 주어지는 전송률 등에 따라 다른 만족도를 느끼게 된다. 상기 <수학식 4>에 따르면 사용자의 요구된 전송률의 함수로 주어지므로 결과적으로 사용자의 만족도는의 함수가 된다고 할 수 있다. 즉 사용자 j의 만족도 함수를라고 하면 이 사용자의 만족도 함수는 하기의 <수학식 5>과 같이 표현된다.Users who want to receive data service have different satisfaction level according to the delay time until the required packet is completely received and the transmission rate depending on the channel condition. According to Equation 4, the requested transmission rate of the user Is Is given as a function of Can be said to be a function of. I.e. user j's satisfaction function If this user's satisfaction function Is expressed by Equation 5 below.

상기 만족도 함수는 사용자의 서비스 등급 등에 따라 다양하게 설정 가능하다. 일 예로서, 사용자의 신규 가입시 시스템 운영자는 사용자의 요구된 서비스 종류에 따라 고유한 만족도 함수를 설정한다.Said satisfaction function Can be variously set according to the service level of the user. As an example, upon new subscription of a user, the system operator sets up a unique satisfaction function according to the requested service type of the user.

도 6은 본 발명에 따라 사용자마다 지연시간에 따라 설정된 만족도(Utility) 함수를 곡선의 형태로 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이 곡선 a는 볼록형(convex)이고 곡선 b는 선형(linear)이며 곡선 c는 오목형(concave)이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a utility function set according to a delay time for each user according to the present invention in a curved form. As shown, curve a is convex, curve b is linear, and curve c is It is concave.

여기서 곡선 a는 곡선 c에 비하여 지연 시간에 민감하며 곡선 b는 곡선 c보다는 지연 시간에 민감하고 곡선 a보다는 덜 민감함을 알 수 있다. 일반적으로 각 사용자가 지연 시간에 대해 느끼는 만족도는 시간이 지나면서 줄어들게 되며 지연이 커지게 되면 만족도가 크게 떨어지지 않게 된다. 지연 시간에 민감한 트래픽인 경우 일정 시간이 지나게 되면 도 6에 나타낸 곡선 a와 같이 급격히 만족도가 떨어진다. 이러한 곡선 a는 예를 들어 실시간 동영상 서비스 등을 원하는 사용자에게 적용 가능하다.Here, curve a is more sensitive to delay time than curve c, and curve b is more sensitive to delay time than curve c and less sensitive than curve a. In general, the satisfaction that each user feels about the delay time decreases with time, and as the delay increases, the satisfaction does not drop significantly. In the case of delay-sensitive traffic, when a certain time passes, satisfaction decreases rapidly as shown by a curve in FIG. 6. Such a curve a is applicable to, for example, a user who wants a real-time video service.

스케줄러는 매 타임 슬롯마다 어떤 사용자에게 현재의 타임 슬롯을 할당할 것인지를 결정해야 한다. 그런데 무선 채널은 사용자와 기지국간의 거리에 따른 경로 손실(Path loss), 인접 장애물 및 반사 효과 등으로 인한 페이딩(Fading)으로 인해 일정한 상태를 유지하지 못한다. 뿐만 아니라 사용자의 이동성(mobility)에 의해 도플러 효과가 발생하고 경로 손실과 페이딩이 더욱 영향을 미치기 때문에 채널 상태는 예측이 불가능하다.The scheduler must determine which user to assign the current time slot to every time slot. However, the wireless channel does not maintain a constant state due to fading due to path loss, adjacent obstacles, and reflection effects depending on the distance between the user and the base station. In addition, the channel state is unpredictable because the Doppler effect is caused by the mobility of the user and the path loss and fading are further affected.

따라서 처리 지연 시간는 채널 상태에 따라 변하게 되고 사용자의 만족도 또한 스케줄링 시점에 따라 달라질 수 있다. 게다가 시간 분할 스케줄링 기법에서는 한 사용자 j의 처리 지연 시간가 다른 사용자 k의 처리 지연 시간에 영향을 미치게 되기 때문에 어떤 시점에서 어느 사용자에게 슬롯을 할당했느냐는 다른 모든 사용자들의 만족도에도 영향을 미치게 된다. 따라서 어떤 스케줄링 시점에서 어느 사용자에게 슬롯을 할당했을 때 모든 사용자의 만족도의 합이 최대가 되도록 스케줄링해야 한다. 따라서 현재 채널 상태를 기준으로 현재 스케줄링 시점에서 어떤 사용자 j에게 패킷을 서비스한다고 할 때 이로 인한 만족도 값의 변화를 계산하여야 한다. 이를 수학식으로 표현하면 하기의 <수학식 6>과 같다.Therefore processing latency Is changed according to channel conditions and user satisfaction may also vary depending on scheduling time. In addition, in the time division scheduling technique, the processing delay time of one user j Processing latency for other users k In this case, which user is assigned a slot at what time point also affects the satisfaction of all other users. Therefore, when a slot is allocated to a user at a certain scheduling time, the sum of satisfaction of all users should be scheduled to be the maximum. Therefore, when a packet is serviced to a user j at the current scheduling time based on the current channel state, a change in the satisfaction value due to this should be calculated. This may be expressed as Equation 6 below.

여기서는 사용자 j의 만족도 함수를 의미한다.here Denotes a satisfaction function of user j.

만일 현재의 채널 상태가 유지된다고 할 때 특정 사용자에게 연속적으로 슬롯을 할당하는 것이 사용자의 잠재적인 만족도의 합을 증가시킨다. 이에 대하여 설명하면, 연속적으로 슬롯을 할당받고 있는 사용자 i가 있고 현재 잠재적인 만족도의 합은로서 최대라고 가정하기로 한다. 만약 연속적으로 슬롯을 할당하지 않고 현재 슬롯 하나를 두 슬롯 이상의 처리 지연 시간을 가진 다른 사용자 j에게 먼저 할당하면, 원래 연속적으로 할당받으려 했던 사용자 i의 처리 지연 시간가 한 슬롯 밀려나게 된다. 즉 잠재적인 만족도의 합은 하기의 <수학식 7>과 같다.If the current channel state is maintained, assigning slots consecutively to a particular user increases the sum of the user's potential satisfaction. Explaining this, there is a user i who is continuously assigned a slot and the sum of potential satisfaction is Let's assume that the maximum. If one slot is currently assigned to another user j with a processing delay of two or more slots without sequentially assigning slots, the processing delay of user i originally intended to be allocated consecutively Will be pushed out by one slot. In other words, the sum of potential satisfaction is shown in Equation 7 below.

여기서는 한 슬롯의 시간이다.here Is the time of one slot.

만약 사용자 j의 처리 지연 시간이 한 슬롯이라고 하면 사용자 j에게 먼저 서비스를 하는 것이 본래 스케줄링 방식보다 만족도의 합이 더 커지는 것이 자명하므로가 최대라는 최초 설정에 위배된다.If the processing delay of user j is one slot, it is obvious that the first service to user j is greater than the original scheduling method. Violates the initial setting of max.

이를 도 7을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 연속적 스케줄링을 나타낸 (가)에서 사용자 1이 원하는 데이터 패킷을 모두 서비스받기 위해 소요된 지연 시간은이고, 사용자 2가 원하는 데이터 패킷을 모두 서비스받기 위해 소요된 지연 시간은이다. 이에 비하여 불연속적 스케줄링을 나타낸 (나)를 보면, 사용자 1은 연속적으로 슬롯을 할당받지 못하였기 때문에 총 지연시간은 한 슬롯 시간만큼 증가하여으로 증가되었으나 사용자 2 또한 연속적으로 슬롯을 할당받지 못하였기 때문에 총 지연시간은으로 유지되었다.This will be described in more detail with reference to FIG. 7. In (a) illustrating continuous scheduling, a delay time required for user 1 to receive all of the desired data packets is Delay time required for user 2 to receive all data packets to be. On the other hand, in the case of (b) showing discontinuous scheduling, the total delay time is one slot time because User 1 has not been allocated slots continuously. Increased by Increased, but since User 2 also has not been allocated slots consecutively, Was maintained.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 지연 시간에 따른 사용자의 만족도는 단조 감소 함수이므로 채널 상태가 일정하다고 가정했을 때 한 사용자에게 연속적인 슬롯 할당을 하는 것이 여러 사용자에게 슬롯을 섞어서 할당하는 것보다 전체 사용자의 만족도가 더 커지게 됨을 알 수 있다.As described in detail above, the user satisfaction according to the delay time is a monotonically decreasing function, so assuming that the channel state is constant, consecutive slot assignments to one user are more efficient than allocating slots to multiple users. It can be seen that the satisfaction level becomes greater.

어떤 스케줄링 시점에 데이터 서비스를 원하는 N 명의 사용자가 기지국과 통신을 연결하고 있고 각 사용자는 하나의 큐를 가지고 있다고 하면, 임의의 스케줄링 시점에서는 앞으로 남은 패킷들에 대해 어떤 순서로 스케줄링하는 것이 모든 사용자의 만족도의 합을 최대화할 수 있는지를 계산할 수도 있을 것이다. 그러나 이러한 계산은 기지국과 데이터 통신을 연결하고 있고 데이터를 서비스받고자 하는 사용자의 수 N에 따라 계산의 복잡도가 크게 증가하며, 계속하여 변화하는 채널 상태에 적응하기 위하여 매 시점마다 새로운 계산이 이루어져야 한다는 부담이 있다. 따라서 본 발명에서는 한 사용자에게 자원을 먼저 할당했을 때 이 사용자가 얻게 되는 만족도에 대한 이득과 다른 사용자가 잃게 되는 만족도에 대한 손실을 평균적으로 계산하는 알고리즘을 사용하기로 한다.Given that N users wanting data service at a certain scheduling point are communicating with the base station, and each user has a queue, scheduling at any given point in time for the remaining packets is a priority for all users. You can also calculate whether the sum of satisfaction can be maximized. However, these calculations greatly increase the complexity of the calculation according to the number N of users connecting to the base station and data communication, and the burden of new calculations must be made at every point in time to adapt to changing channel conditions. There is this. Therefore, in the present invention, an algorithm for calculating an average of a gain of satisfaction obtained by assigning a resource to one user first and a loss of satisfaction of another user will be used.

임의의 스케줄링 시점에서 각 사용자의 큐에 남은 전체 패킷에 대해 처리 지연 시간이 각각,,,... ,이고 스케줄링 지연 시간이 각각, ,,... ,라고 했을 때, 임의의 사용자 j가 먼저 서비스된다고 하면 사용자 j의 예상 만족도는이다. 그런데 사용자 j가 먼저 서비스받게 되면 다른 사용자 k의 스케줄링 지연 시간이 커지기 때문에 이로 인한 만족도의 손실은이다. 사용자 j가 서비스를 마친 후에 어떤 사용자가 서비스를 받게 될지는 예측이 불가능하다. 따라서 모든 사용자에 대한 손실의 기대값은 하기의 <수학식 8>과 같이 계산된다.At any scheduling time, processing delays for each total packet remaining in each user's queue , , , ..., And scheduling latency ,, , ..., If the user j is serviced first, the expected satisfaction of user j is to be. However, if the user j is serviced first, the scheduling delay time of the other user k increases, so the loss of satisfaction to be. It is unpredictable which user will be served after user j finishes the service. Therefore, the expected value of loss for all users is calculated as in Equation 8 below.

상기의 <수학식 8>을 고려하면, 시점 t에서 사용자 j에게 먼저 서비스를 한다고 할 때 예상되는 전체 사용자의 만족도 합의 변화는 하기의 <수학식 9>과 같이 쓸 수 있다.Considering the above Equation 8, the change in the satisfaction agreement of all users expected when the user j is serviced first at time t Can be written as in Equation 9 below.

따라서 매 스케줄링 시점에서중 최대값을 갖는 사용자에게 먼저 타임슬롯을 할당하면, 모든 사용자들의 만족도의 합을 최대화할 수 있다.So at every scheduling point If the time slot is assigned to the user having the maximum value among the first values, the sum of satisfaction of all users can be maximized.

이하 본 발명에 따른 하향링크 스케줄링 동작을 도 8을 참조하여 설명하기로 한다. 여기서 상기 도 8에 도시된 동작은 기지국의 스케줄러에 의하여 수행되는 것임에 유의하여야 한다. 또한 상기 기지국은 적어도 하나의 단말기(사용자)와 통신을 연결하고 데이터 서비스를 제공한다. 또한 사용자들은 데이터 서비스에 가입할 때 또는 통신을 개시할 때 서비스 등급 등에 따라 각기 다른 만족도를 설정한다.Hereinafter, a downlink scheduling operation according to the present invention will be described with reference to FIG. 8. It should be noted that the operation illustrated in FIG. 8 is performed by the scheduler of the base station. The base station also connects communication with at least one terminal (user) and provides data services. In addition, users set different satisfaction levels according to a service level when joining a data service or initiating communication.

상기 도 8을 참조하면, 매 스케줄링 주기(전송채널의 타임슬롯)가 시작할 때마다(S105), 기지국의 스케줄러는 기지국과 통신을 연결하고 있고 데이터를 서비스받고자 하는 사용자가 존재하는지를 판단한다.(S110) 만일 그러한 사용자가 존재하지 않으면 현재 슬롯은 유휴 상태로 유지된다. 그러한 사용자가 단지 1명 존재한다면(S115) 현재 슬롯은 그 사용자에게 사용 가능하도록 할당된다.(S120) 즉 기지국은 현재 슬롯에서 상기 1명의 사용자에게 요구된 데이터를 전송한다. 반면 상기 사용자가 2명 이상 존재한다면, 과정(S125) 내지 과정(S155)에 따른 스케줄링이 시작된다.Referring to FIG. 8, every time a scheduling period (time slot of a transport channel) starts (S105), the scheduler of the base station determines whether there is a user who is communicating with the base station and a user wants to receive data. If no such user exists, the current slot is left idle. If only one such user exists (S115), the current slot is allocated to be available to that user (S120), i.e., the base station transmits the requested data to the one user in the current slot. On the other hand, if there are two or more users, scheduling according to steps S125 to S155 is started.

과정(S125)에서 기지국과 통신을 연결하고 있고 데이터를 서비스받고자 하는 사용자들을 식별하는 변수 j와 사용자별 만족도를 식별하는 변수는 모두 초기값 0으로 설정되고, 파라미터 max_는 상기로 설정되며, 파라미터 max_user는 j로 설정된다. 과정(S130)에서 상기 j는 1만큼 증가되고, 과정(S135)에서 사용자 j에게 현재 슬롯을 할당할 시 모든 사용자의 만족도 합을 계산한다. 여기서 상기 모든 사용자의 만족도 합는 이미 언급한 <수학식 9>에 의하여 계산된다.In step S125, a variable j for identifying users who are communicating with the base station and wants to receive data and a variable for identifying satisfaction level for each user Are all set to their initial value 0, and the parameter max_ Above It is set to, and the parameter max_user is set to j. In step S130, j is increased by 1, and in step S135, when allocating a current slot to user j, a sum of satisfaction of all users is added. Calculate Where the sum of all users' satisfaction Is calculated by Equation 9 mentioned above.

과정(S140)에서 상기 계산된는 max_와 비교된다. 만일가 max_보다 작거나 같으면 과정(S150)에서 j가 사용자의 수에 도달하였는지를 확인한다. 만일 도달하지 않았으면 과정(S130)으로 복귀하고 도달하였으면 과정(S155)으로 진행한다. 반면에 상기 과정(S140)에서 상기가 max_보다 크면, 과정(S145)에서 max_는 상기 계산된로 다시 설정되고 max_user는 j로 다시 설정된 후과정(S150)으로 진행하여 j가 사용자의 수에 도달하였는지를 확인한다. 만일 도달하지 않았으면 과정(S130)으로 복귀하고 도달하였으면 과정(S155)으로 진행한다.The calculated in the process (S140) Max_ Is compared with. if Max_ If less than or equal to, it is checked in step S150 that j reaches the number of users. If it has not been reached, the process returns to step S130 and if it reaches, the process proceeds to step S155. On the other hand in the process (S140) Max_ If greater than, max_ in the process (S145) Calculated above It is reset to and max_user is set back to j and proceeds to step S150 to check whether j has reached the number of users. If it has not been reached, the process returns to step S130 and if it reaches, the process proceeds to step S155.

이상과 같은 과정들을 j가 사용자의 수에 도달할 때까지 반복하면 max_user는 최대의 만족도 합을 가지는 사용자를 가리키게 된다. 따라서 과정(S155)에서 max_user가 가리키는 사용자에게 현재 슬롯을 할당한다.If the above process is repeated until j reaches the number of users, max_user indicates the user having the maximum sum of satisfaction. Therefore, in step S155, the current slot is allocated to the user indicated by max_user.

그런데 스케줄링을 요구하는 사용자의 수가 많은 경우 채널 상태가 좋지 않아 평균적인 전송률가 작은 사용자의 경우 시간이 지날수록 그 처리 지연시간가 커지게 된다. 이러한 경우 같은 만족도 함수를 가진 사용자간에 수율의 차이가 커지는 공평성이 문제가 될 수 있다. 이는 전체 사용자의 만족도의 합을 고려하고 있기 때문이다. 따라서 전체 수율을 다소 희생하더라도 이러한 사용자가 서비스받을 수 있도록 보정해 줄 수 있다. 공평성을 위해 사용자 j에게 고려된 인자를라고 하면 본 발명에 따른 스케줄링의 목적인 <수학식 6>은 하기의 <수학식 10>과 같이 다시 쓸 수 있다.However, if there are a large number of users who require scheduling, the average data rate is poor due to poor channel condition. For small users, the processing delay over time Becomes large. In this case, the fairness of the difference in yield between users having the same satisfaction function may be a problem. This is because the total user satisfaction is considered. Therefore, even if the total yield is slightly sacrificed, such a user can be compensated for service. Arguments considered to user j for fairness Then, Equation 6, which is an object of scheduling according to the present invention, can be rewritten as in Equation 10 below.

여기서 상기는 사용자 j의 공평성 인자로서, 예를 들어 소정 개수의 슬롯 동안 연속해서 슬롯을 할당받지 못한 사용자에 대하여 미리 정해지는 소정 값으로 설정될 수 있다.Where above Is a fairness factor of user j, and may be set to, for example, a predetermined value predetermined for a user who has not been allocated slots continuously for a predetermined number of slots.

이하 도 9 내지 도 16을 참조하여, 이상에서 설명한 본 발명에 따른 스케줄링의 모의실험 결과를 설명하기로 한다.Hereinafter, the simulation results of the scheduling according to the present invention described above will be described with reference to FIGS. 9 to 16.

모의실험은 1.25MHZ의 대역을 사용하고 2GHz의 주파수를 사용하는 코드분할 다중화(Code Division Multiple Access: CDMA) 시스템의 셀룰러 환경에서 진행하였다. 도 2에 도시한 바와 같은 근사화된 육각형 셀룰러 모델이 적용되었으며 인접한 6개의 셀까지 고려되었고, 여기서 셀 반경은 500m이다. 채널 환경에 대해서는 경로 지수가 -4이고 시속 3km의 속도를 가지는 레일레이 페이딩(Rayleigh Fading)이 고려되었다. 데이터를 전송하는 한 슬롯의 길이는 1.67ms이며, 전력 제어를 하지 않고 전송률 제어를 하고, 기지국에서는 20W의 송신 전력을 사용한다. 전송률은 CDMA의 HDR(high data rate)시스템에서 사용되는 바와 같이 38.4, 76.8, 102.6, 153.6, 204.8, 307.2, 614.4, 921.6, 1228.8, 1843.2, 2457.6kbps의 불연속적인 값을 가지며 단말기에 의해 요구된 가장 큰 전송률이 사용 가능하다. 이 때 기지국은 남는 전력에 대해서 다른 코드를 할당하지는 않으며 한 슬롯을 한 명의 사용자에게만 할당한다.The simulations were conducted in the cellular environment of a Code Division Multiple Access (CDMA) system using a band of 1.25 MHz and using a frequency of 2 GHz. An approximate hexagonal cellular model as shown in FIG. 2 was applied and considered up to six adjacent cells, where the cell radius is 500 m. For the channel environment, Rayleigh Fading with a path index of -4 and a speed of 3 km / h was considered. The length of one slot for transmitting data is 1.67 ms, and the rate control is performed without power control, and the base station uses 20 W transmit power. The data rates are discontinuous values of 38.4, 76.8, 102.6, 153.6, 204.8, 307.2, 614.4, 921.6, 1228.8, 1843.2, 2457.6 kbps, as used in CDMA high data rate (HDR) systems Large bit rates are available. At this time, the base station does not allocate another code for the remaining power, but allocates only one slot to one user.

트래픽 모델로서 유선 망에서의 HTTP(Hypertext Transfer Protocol) 모델을 이용하는 것은 무선 네트워크의 특성상 적합하지 않으므로 여기에서는 WAP(Wireless Application Protocol) 트래픽 모델을 사용한다. WAP 모델에서 한 사용자로부터 세션이 시작되어 서비스에 대한 요청을 하게 되면, 이 때 WAP 요청 패킷의 크기는 76바이트이고 요청한 자료에 대해서 WAP 게이트웨이까지 응답 패킷이 도달할 때까지 걸리는 시간은 2.5초의 지수 분포(Exponential distribution)를 가진다. 한 번의 요청에 대해 WAP 게이트웨이로부터 몇 번의 패킷들이 도달하게 되는데 이 때 각 패킷들의 평균 크기는 256바이트이고 최대 크기가 1400바이트인 하기의 <수학식 11>과 같은 파레토 분포(Pareto distribution)를 가진다.Using the HTTP (Hypertext Transfer Protocol) model in the wired network as a traffic model is not suitable for the characteristics of the wireless network, so the WAP (Wireless Application Protocol) traffic model is used here. In the WAP model, when a session is initiated by a user to make a request for a service, the WAP request packet is 76 bytes in size, and the time it takes for the response packet to reach the WAP gateway for the requested data is 2.5 seconds. (Exponential distribution). Several packets arrive from the WAP gateway for one request, and each packet has a Pareto distribution as shown in Equation 11 below with an average size of 256 bytes and a maximum size of 1400 bytes.

여기서 k는 71.7이고 α는 1.1이다.Where k is 71.7 and α is 1.1.

본 발명에서는 하향링크의 스케줄링에 대한 것이기 때문에 단말기에서 데이터 서비스를 요청하는데 걸리는 시간은 고려하지 않았으며 트래픽을 계속 발생시키기 위한 무선 사용자의 요청은 없고 하향 링크의 패킷이 계속 발생하는 것으로 한다.In the present invention, since it is about downlink scheduling, it does not consider the time required for the terminal to request data service, and there is no request of the wireless user to continuously generate traffic, and the downlink packet is continuously generated.

한편 지연 시간에 대해 민감한 비디오 스트리밍 트래픽에 대한 모의실험에 있어서는, 비디오 스트리밍 트래픽에서 각각의 영상 프레임은 8개의 패킷으로 구성되어 있으며 각 패킷의 최대 크기는 125바이트이고 K=20바이트,=1.2인 제한적인 파레토 분포를 가지고 있는 것으로 한다. 각 패킷이 도착하는 시간 간격은 최대 6ms이고, K=2.5ms,=1.2인 제한적인 파레토 분포를 가지며, 각 영상 프레임의 시작 시간의 간격은 100ms이다. 또한 비디오 스트리밍 트래픽은 계속 발생하는 것으로 한다.On the other hand, in the simulation of delay-sensitive video streaming traffic, each video frame consists of 8 packets, and each packet has a maximum size of 125 bytes and K = 20 bytes, It has a limited Pareto distribution of = 1.2. The time interval between each packet arrival is up to 6ms, K = 2.5ms, It has a limited Pareto distribution of = 1.2 and the start time interval of each image frame is 100ms. In addition, video streaming traffic will continue to occur.

수율(throughput)은 한 타임 슬롯당 평균적으로 보낸 패킷의 크기를 바이트로 나타낸 것이며 지연 시간(delay)은 msec단위로 표기한 것이다. 한 사용자의 패킷들의 도착 시간 간격은 프아송(Poisson) 분포를 갖는데 이 평균값을 조절하면 스케줄러의 이용도(utilization)를 구할 수 있다. 트래픽 로드는 이 값이 1보다 작을 때의 로드를 기준으로 트래픽 분포를 늘려간 값이다.Throughput is the average packet size sent in bytes per time slot, and delay is expressed in msec. The arrival time interval of a user's packets has a Poisson distribution. By adjusting this average value, the utilization of the scheduler can be obtained. The traffic load is an increase in traffic distribution based on the load when this value is less than one.

도 9는 도 6에서 트래픽 로드가 1.0일 때 주어진 각각의 만족도(곡선 a,b,c)에 대해 본 발명에 따른 스케줄링 알고리즘의 성능을 종래기술과 비교한 도면으로서, 서비스받은 패킷 전체의 지연 시간에 대한 누적 밀도 함수(CDF) 그래프들을 나타내었다. 이하 도 9 내지 도 도 11에서, HDR(High Data Rate)은 지연시간을 고려하지 않고 비례 공평성을 사용하는 종래기술을 나타내며, concave는 도 6의 곡선 c를 나타내고, convex는 도 6의 곡선 a를 나타내고, linear는 도 6의 곡선 b를 나타낸다. 이는 도 10 내지 도 11에서도 동일한 의미로 사용된다.FIG. 9 is a diagram comparing the performance of the scheduling algorithm according to the present invention with respect to each satisfaction (curve a, b, c) given when the traffic load is 1.0 in FIG. Cumulative density function (CDF) graphs for. 9 to 11, HDR (High Data Rate) represents a prior art using proportional fairness without considering delay time, concave represents curve c of FIG. 6, and convex represents curve a of FIG. 6. And linear represents the curve b in FIG. 6. The same meaning is used in FIGS. 10 to 11.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 스케줄링 알고리즘을 사용하면 80%의 패킷이 17슬롯만에 서비스가 완료되지만, 종래기술의 경우에는 104슬롯에야 서비스가 완료된다. 또한 도 9에 나타낸 지연 시간에 대한 누적 밀도 함수의 분포는 정규화된 수율(normalized throughput)로서 생각할 수도 있다. 상기 도 9에서 알 수 있듯이 본 발명은 종래기술에 비하여 더 빠른 시간안에 대부분의 패킷을 서비스할 수 있으며, 전체 수율에서도 본 발명은 HDR보다 크게 떨어지지 않으며 평균 지연 시간 역시 더 좋은 성능을 보여준다.As shown, using the scheduling algorithm according to the present invention, 80% of packets are completed in only 17 slots, but in the prior art, the service is completed only at 104 slots. In addition, the distribution of the cumulative density function with respect to the delay time shown in FIG. 9 may be considered as normalized throughput. As can be seen in FIG. 9, the present invention can service most packets in a faster time than the prior art, and the present invention does not drop much more than HDR even in overall yield, and the average delay time also shows better performance.

본 발명은 매 스케줄링 시점에서 한 사용자에게 자원을 먼저 할당했을 때 이 사용자가 얻게 되는 만족도에 대한 이득과 이로 인해 다른 사용자가 잃게 되는 만족도에 대한 손실을 평균적으로 계산한다. 그러나 언급한 바와 같이 사용자가 N명 있는 경우 매 스케줄링 시점에서 이 모든 사용자를 어떤 순서로 서비스하는 것이모든 사용자의 잠재적인 만족도의 합을 최대로 할 것인지 결정하기 위해서는 O(N!)만큼의 계산이 필요하다. 이러한 알고리즘(이하 MAXU라 하기로 한다.)을 사용하는 경우와 본 발명의 경우 만족도를 비교하면 하기의 <표 1>과 같은 결과를 얻을 수 있다.The present invention calculates, on average, the gain for the satisfaction that a user gets when first assigning a resource to one user at every scheduling time point, and the loss for the satisfaction that the other user loses. However, as mentioned, if there are N users, the calculation of O (N!) Is calculated to determine in which order all these users will be served at all scheduling points in order to maximize the sum of the potential satisfaction of all users. need. Comparing the case of using such an algorithm (hereinafter referred to as MAXU) and the satisfaction of the present invention, a result as shown in Table 1 below can be obtained.

트래픽 로드Traffic load 종래기술Prior art 본 발명The present invention MAXUMAXU 0.80.8 0.8780.878 0.8920.892 0.8890.889 1.01.0 0.6940.694 0.8060.806 0.8080.808 1.21.2 0.5520.552 0.8330.833 0.8400.840 1.41.4 0.4440.444 0.8010.801 0.8050.805 1.61.6 0.4090.409 0.7810.781 0.7830.783

상기 <표 1>을 보면 MAXU는 본 발명과 거의 비슷한 결과를 보이고 있으며 따라서 본 발명은 사용자 만족도의 합을 가장 효율적으로 최대화한다. 게다가 트래픽 로드가 0.8인 경우는 오히려 본 발명이 MAXU에 비하여 다소 높은 결과를 보여주는데 이는 채널 상태가 계속 바뀌게 되므로 매 스케줄링 시점마다 MAXU와 같은 계산을 하는 것이 큰 의미가 없기 때문이다.Referring to Table 1, MAXU shows almost similar results as the present invention, and thus the present invention maximizes the sum of user satisfaction most efficiently. In addition, when the traffic load is 0.8, the present invention shows a slightly higher result than the MAXU because the channel state is constantly changing, so it is not significant to calculate the MAXU at every scheduling point.

상기 <표 1>을 보다 상세히 살펴보면, 트래픽 로드가 커질수록 스케줄링 알고리즘의 활용도가 커지므로 사용자의 평균 만족도가 감소한다. 그러나 트래픽 로드가 1.0에서 1.2로 넘어가게 되면 스케줄러가 처리할 수 있는 것보다 트래픽이 많아져서 우선순위가 낮은 패킷에 대해 자체적으로 서비스를 하지 않기 때문에 만족도가 증가하게 된다.Looking at Table 1 in more detail, as the traffic load increases, the utilization of the scheduling algorithm increases, so that the average user satisfaction decreases. However, when the traffic load goes from 1.0 to 1.2, there is more traffic than the scheduler can handle, which increases satisfaction because it does not service itself for low priority packets.

도 10 및 도 11은 사용자 1,2,4,5를 채널 상태가 좋은 순서대로 일정한 위치에 고정시킨 후 사용자 3에 대해서 각기 다른 방향으로 움직이게 한 경우에 대하여전체 수율과 평균 지연을 나타낸 것이다. 여기서 WAP 트래픽이 36초간 발생하였고 트래픽 로드는 0.9이다. 또한 이때 사용된 사용자 만족도 함수는,= 100이며, 사용자 3은 시속 50km의 일정한 속도를 가지고 이동하였고, 셀 반경은 500m인 것으로 한다.10 and 11 show the overall yield and the average delay for the case where the user 1,2,4,5 is fixed in a certain position in the order of good channel condition and then moved in different directions with respect to the user 3. Here, WAP traffic occurred for 36 seconds and the traffic load was 0.9. In addition, the user satisfaction function used is , = 100, user 3 moves at a constant speed of 50 km / h, and the cell radius is 500 m.

보다 상세히 설명하면, 도 10은 사용자 3이 셀 경계에서 셀 중심으로 이동하는 경우 지연 시간의 누적 밀도 분포(Cumulative Density Function : CDF)와 수율을 나타낸 것이며, 도 11은 사용자 3이 셀 중심에서 셀 경계로 이동하는 경우 지연 시간의 누적 밀도 분포와 수율을 나타낸 것이다. 여기서 도 10과 도 11에서 종래기술1은 100 슬롯 타임(167ms)의 상수를 가지는 저역통과필터(Low Pass Filter: LPF)를 사용하는 종래기술에 따른 스케줄러를 의미하며, 종래기술2는 1 슬롯 타임(1.67ms)의 상수를 가지는 저역통과필터를 사용하는 종래기술에 따른 스케줄러를 의미한다.More specifically, FIG. 10 illustrates Cumulative Density Function (CDF) and yield of delay time when User 3 moves from the cell boundary to the cell center. FIG. 11 shows that User 3 has a cell boundary at the cell center. If we move to, we show the cumulative density distribution and yield of the delay time. 10 and 11, the prior art 1 refers to a scheduler according to the prior art using a low pass filter (LPF) having a constant of 100 slot times (167 ms), and the prior art 2 is a one slot time. A scheduler according to the prior art using a low pass filter having a constant of (1.67 ms).

상기 종래기술1,2에 따른 스케줄링 알고리즘은 과거의 채널 상태를 나타내는 평균 채널 상태를 고려하여 지수 평균(exponential weighted averaging)을 내기 때문에 이동성에 취약할 수밖에 없다. 즉 도 11에 나타낸 바와 같이 셀 중앙에서 셀 경계로 이동할 때는 평균 채널 상태가 변화하는 것에 비해 현재 채널 상태가 급격히 떨어지기 때문에 지연시간이 급속히 증가하며 반대로 이동할 때에는 반대의 현상이 나타난다. 종래기술1과 종래기술2 모두 유사한 결과를 보이고 있다.The scheduling algorithms according to the prior arts 1 and 2 are vulnerable to mobility because they produce exponential weighted averaging in consideration of the average channel state representing the past channel state. That is, as shown in FIG. 11, the delay time increases rapidly when moving from the center of the cell to the cell boundary, because the current channel state is drastically decreased compared to the change of the average channel state. Both prior art 1 and prior art 2 show similar results.

도 11에서와 같이 셀 경계로 이동하는 경우 채널 상태가 나빠지기 때문에 현재 채널 상태에 많은 비중을 주어 평균 채널 상태를 구한 종래기술2의 경우가 종래기술1보다 평균 지연 시간에서 약간 나쁜 결과를 보이며, 반대로 도 10에서와 같이 셀 중심으로 이동하는 경우 채널 상태가 좋아지기 때문에 종래기술2가 종래기술1보다 다소 좋은 결과를 보이는 것을 확인할 수 있다. 그럼에도 불구하고 도 11에서 보는 바와 같이 사용자가 셀 중심에서 셀 경계로 이동하는 경우에 종래기술1,2는 모두 본 발명보다 떨어지는 성능을 보인다. 반대로 셀 경계에서 셀 중심으로 이동하는 경우에는 도 10에서 보인 바와 같이 본 발명과 어느 정도 비슷한 결과를 보이고 있지만 평균 지연 시간에서는 여전히 본 발명이 우수한 결과를 보이고 있다.In case of moving to the cell boundary as shown in FIG. 11, the state of the channel is deteriorated, so that the prior art 2 which obtains the average channel state by giving a large weight to the current channel state has a slightly worse result in the average delay time than the prior art 1, On the contrary, since the channel state is improved when moving to the cell center as shown in FIG. 10, it can be seen that the prior art 2 shows a somewhat better result than the prior art 1. Nevertheless, as shown in FIG. 11, when the user moves from the cell center to the cell boundary, the prior arts 1 and 2 both exhibit lower performance than the present invention. On the contrary, when moving from the cell boundary to the cell center, as shown in FIG. 10, the result is somewhat similar to the present invention, but the average delay time still shows the present invention.

이상의 도 9 내지 도 11에 나타낸 모의실험 결과는 WAP 트래픽 모델만을 적용한 경우이다. 이하 도 12 내지 도 16을 참조하여, 비디오 스트리밍 트래픽과 WAP 트래픽을 모두 서비스하는 경우 본 발명을 적용한 모의실험 결과에 대하여 설명하기로 한다.The simulation result shown in FIGS. 9 to 11 is a case where only the WAP traffic model is applied. 12 to 16, a simulation result to which the present invention is applied when both video streaming traffic and WAP traffic are serviced will be described.

상기 도 12 내지 도 16은, 같은 채널 상태를 갖는 사용자에 대해서 20%의 사용자는 비디오 스트리밍 트래픽을, 나머지 80%의 사용자는 WAP 트래픽을 다운로드받는 경우에 대하여 1분씩 100번의 모의실험을 반복하여 수행한 결과를 나타낸 것이다. 여기서 HDR은 지연시간을 고려하지 않고 비례 공평성을 사용하는 종래기술의 스케줄링 알고리즘을 의미한다. 또한 Proposed1은 WAP 트래픽과 비디오 스트리밍 트래픽에 대해 같은 만족도 함수를 적용한 경우를 의미하고, Proposed2는 비디오 스트리밍 트래픽에 대해 지연 시간을 고려한 다른 만족도 함수를 적용한 경우를 의미한다.12 to 16 illustrate that 100% of the simulations are repeated 100 times per minute for 20% of users for video streaming traffic and 80% for WAP traffic for users having the same channel state. One result is shown. Here, HDR refers to a prior art scheduling algorithm that uses proportional fairness without considering the delay time. In addition, Proposed1 means a case where the same satisfaction function is applied to the WAP traffic and video streaming traffic, and Proposed2 means a case where another satisfaction function considering the delay is applied to the video streaming traffic.

비디오 스트리밍에 대하여 다른 만족도 함수를 적용한 경우에 적용되는 만족도 함수의 형태는 도 12에 나타낸 바와 같다. 상기 도 12에서 볼록형(convex) 곡선 a는 비디오 스트리밍 트래픽을 나타내고 오목형(concave) 곡선 b는 WAP 트래픽을 나타낸다. 즉, WAP 트래픽에 대한 만족도 함수는 오목형인로, 비디오 스트리밍 트래픽에 대한 만족도 함수는로 설정하였다. 여기서 β = γ = 100이다. 비디오 스트리밍 트래픽의 경우 한 영상 프레임의 크기가 100ms이므로 지연시간이 100ms보다 커지게 되면 만족도는 0이 된다.The shape of the satisfaction function applied when another satisfaction function is applied to video streaming is shown in FIG. 12. In FIG. 12, the convex curve a represents video streaming traffic and the concave curve b represents WAP traffic. In other words, the satisfaction function for WAP traffic is concave. So, the satisfaction function for video streaming traffic is Set to. Where β = γ = 100. In case of video streaming traffic, the size of one video frame is 100ms, so if the delay time is greater than 100ms, the satisfaction is 0.

도 13 내지 도 16은 지연 시간에 대한 패킷들의 분포를 나타낸 것이다.13 to 16 show the distribution of packets with respect to delay time.

도 13은 비디오 트래픽 사용자가 1명일 때 비디오 스트리밍 트래픽의 지연 시간에 대한 패킷들의 누적 밀도 함수의 분포를 나타낸 것이다. Proposed1,2를 종래기술과 비교했을 때 본 발명은 WAP 트래픽과 같은 만족도 함수를 준 경우에도 훨씬 좋은 성능을 나타내고 있다. 왜냐하면 비디오 스트리밍 트래픽의 특성상 한 패킷의 크기가 WAP 트래픽의 경우보다 작기 때문에 스케줄링에서 이득을 보기 때문이다. 특히 비디오 스트리밍 트래픽은 지연 시간에 대해 민감하므로, 볼록형(convex) 만족도 함수를 적용한 경우가 동일한 만족도를 적용한 경우보다 더 좋은 성능을 나타낸다.FIG. 13 shows the distribution of the cumulative density function of packets for the delay time of video streaming traffic when there is only one video traffic user. Compared with Proposed 1,2, the present invention shows much better performance even when given satisfaction function such as WAP traffic. This is because, due to the nature of video streaming traffic, the size of one packet is smaller than that of WAP traffic. In particular, since video streaming traffic is sensitive to latency, the convex satisfaction function shows better performance than the same satisfaction.

도 14는 비디오 스트리밍 사용자가 1명인 경우 나머지 WAP 트래픽 사용자의 지연 시간에 대한 누적 밀도 함수를 보인 것이다. 도시된 바와 같이, 비디오 스트리밍 트래픽의 성능이 좋아진 것과 반대로 WAP 트래픽의 경우 Proposed1,2는 종래기술보다 성능이 떨어진다. 그러나 두 트래픽의 특성을 따져볼 때 비디오 스트리밍트래픽이 지연에 훨씬 민감하기 때문에 WAP 트래픽의 성능이 다소 떨어지더라도 이와 같은 결과가 더 만족스럽다고 볼 수 있다.14 shows a cumulative density function of the delay time of the remaining WAP traffic users when there is only one video streaming user. As shown, in contrast to the improved performance of the video streaming traffic, Proposed 1,2 in the case of WAP traffic is inferior to the prior art. However, considering the characteristics of the two traffics, this result is more satisfactory even if the performance of the WAP traffic decreases slightly because the video streaming traffic is much more sensitive to delay.

도 15 및 도 16은 비디오 스트리밍 트래픽 사용자가 2명인 경우 각 트래픽에 대한 지연 시간의 누적 밀도 함수 분포를 보인 것이다. 도 15 및 16을 도 13 및 14와 비교하면, 비디오 스트리밍 트래픽 사용자에게 다른 만족도 함수를 적용한 본 발명2의 결과가 더 양호하게 나타나고 있다.15 and 16 show a cumulative density function distribution of delay times for each traffic when two video streaming traffic users are used. Comparing Figs. 15 and 16 with Figs. 13 and 14, the results of Inventive 2, which apply different satisfaction functions to video streaming traffic users, are better.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.In the present invention operating as described in detail above, the effects obtained by the representative ones of the disclosed inventions will be briefly described as follows.

본 발명은 사용자별로 그 트래픽 특성에 따라 지연시간에 따른 만족도를 설정하고, 매 스케줄링 주기마다 모든 사용자의 만족도 합을 최대로 하는 사용자를 선택하여 슬롯을 할당함으로써, 사용자의 서비스 지연 시간을 최소화하고 실제 만족도를 향상시킨다. 게다가 본 발명은 스케줄링을 효율화하여 기지국의 데이터 처리율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention sets the satisfaction according to the delay time according to the traffic characteristics for each user, selects the user to maximize the sum of the satisfaction of all users in every scheduling period, and allocates slots, thereby minimizing the service delay time of the user and actually Improve satisfaction In addition, the present invention has the effect of improving the data throughput of the base station by scheduling efficiency.

Claims (6)

기지국과 무선으로 통신을 연결하고 있는 복수의 사용자들에게 원하는 크기의 데이터 패킷을 전송하기 위하여 시분할 다중화를 지원하는 무선통신시스템의 하향링크 스케줄링 방법에 있어서,A downlink scheduling method of a wireless communication system supporting time division multiplexing to transmit data packets of a desired size to a plurality of users who are wirelessly connected to a base station. 상기 복수의 사용자별로 서로 다른 만족도를 설정하는 과정과,Setting different satisfaction levels for the plurality of users; 매 스케줄링 주기마다 상기 설정된 만족도를 이용하여 상기 복수의 사용자들 중 전체 사용자의 만족도 합을 최대로 하는 사용자를 선택하는 과정과,Selecting a user who maximizes the sum of satisfaction of all users among the plurality of users by using the set satisfaction level in every scheduling period; 상기 선택된 사용자에게 데이터 전송을 위한 타임슬롯을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.And allocating a timeslot for data transmission to the selected user. 제 1 항에 있어서, 상기 만족도는 사용자의 지연시간에 따른 함수인 것을 특징으로 하는 상기 방법.The method as claimed in claim 1, wherein the satisfaction level is a function of a user's delay time. 제 2 항에 있어서, 상기 사용자의 지연시간은, 데이터 전송을 위한 슬롯이 할당되기를 기다리는 스케줄링 지연시간과 데이터 패킷을 할당된 슬롯으로 전송하기 위해 처리하는 처리 지연시간의 합인 것을 특징으로 하는 상기 방법.3. The method as claimed in claim 2, wherein the user's delay time is a sum of a scheduling delay time waiting for a slot for data transmission and a processing delay time for processing a data packet to be allocated to the assigned slot. 제 2 항에 있어서, 상기 사용자를 선택하는 과정은, 하기의 <수학식 12>의 결과를 최대로 하는 사용자를 선택하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.The method as claimed in claim 2, wherein the selecting of the user comprises selecting a user who maximizes the result of Equation 12 below. 여기서, 상기는 스케줄링 시점 t에서 사용자 j를 선택한 경우 전체 사용자의 만족도 합이고,는 사용자 j의 만족도이고,는 사용자 j의 데이터 전송을 위한 슬롯이 할당되기를 기다리는 스케줄링 지연시간이고,는 사용자 j의 데이터 패킷을 할당된 슬롯으로 전송하기 위해 처리하는 처리 지연시간이고, N은 전체 사용자의 수임.Where Is the sum of satisfaction of all users when user j is selected at scheduling time t, Is the satisfaction of user j, Is the scheduling delay waiting for the slot for data transmission of user j to be allocated, Is the processing delay time for transmitting the data packet of user j to the assigned slot, and N is the total number of users. 기지국과 무선으로 통신을 연결하고 있는 복수의 사용자들에게 원하는 크기의 데이터 패킷을 전송하기 위하여 시분할 다중화를 지원하는 무선통신시스템의 하향링크 스케줄링 방법에 있어서,A downlink scheduling method of a wireless communication system supporting time division multiplexing to transmit data packets of a desired size to a plurality of users who are wirelessly connected to a base station. 상기 복수의 사용자별로 사용자 지연시간에 따라 정해지는 서로 다른 만족도를 설정하는 과정과,Setting different satisfaction levels determined by user delay time for each of the plurality of users; 매 스케줄링 주기마다 상기 설정된 만족도를 이용하여 상기 복수의 사용자들 각각에 대하여 한 사용자의 만족도 이득과 다른 모든 사용자의 처리 지연시간이 증가함으로써 발생하는 만족도 손실의 합을 최대로 하는 사용자를 선택하는 과정과,Selecting a user who maximizes the sum of satisfaction loss caused by an increase in satisfaction gain of one user and processing delay time of all other users for each of the plurality of users by using the set satisfaction level in each scheduling period; and , 상기 선택된 사용자에게 데이터 전송을 위한 타임슬롯을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.And allocating a timeslot for data transmission to the selected user. 제 5 항에 있어서, 상기 사용자를 선택하는 과정은, 하기의 <수학식 13>의 결과를 최대로 하는 사용자를 선택하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.The method of claim 5, wherein the selecting of the user comprises selecting a user that maximizes the result of Equation 13 below. 여기서, 상기는 스케줄링 시점 t에서 사용자 j를 선택한 경우 전체 사용자의 만족도 합이고,는 사용자 j의 만족도이고,는 사용자 j의 데이터 전송을 위한 슬롯이 할당되기를 기다리는 스케줄링 지연시간이고,는 사용자 j의 데이터 패킷을 할당된 슬롯으로 전송하기 위해 처리하는 처리 지연시간이고, N은 전체 사용자의 수임.Where Is the sum of satisfaction of all users when user j is selected at scheduling time t, Is the satisfaction of user j, Is the scheduling delay waiting for the slot for data transmission of user j to be allocated, Is the processing delay time for transmitting the data packet of user j to the assigned slot, and N is the total number of users.
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