KR20050092145A - 이동통신시스템에서의 패킷 스케줄링 방법 - Google Patents

Abstract

고속패킷전송 시스템에서 보다 고속의 데이터 전송을 위한 방안으로 사용되는, 적응형 변조 및 부호화 기법을 적용하기 위해서는 스케줄링 알고리즘이 필수적이다. 따라서 본 발명에서는 정지상황 혹은 저속의 단말기에게 성능개선 효과가 있는 지연된 비례 공정 스케줄링 알고리즘으로써, 과거 채널 값으로 사용자를 할당하는 방식과 채널의 증ㅇ감 여부를 체크하여 증가하고 있으면 인위적으로 우선순위를 낮추는 방식을 제안하였다. 본 발명에서 제안된 기술은 일반적인 비례 공정 스케줄링이 저속환경에서 최대용량에 선택되는 것이 아니라 증가하는 도중에 선택되어 정작 더 좋은 채널 상태에 공정성 문제로 다른 사용자가 선택되는 문제를 완화하였다. 즉, 스케줄을 지연시켜 사용자가 최대용량에 가까울 때, 선택되어 자원이 할당되도록 한다.

Description

이동통신시스템에서의 패킷 스케줄링 방법{METHOD FOR SCHEDULING PACKET IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 고속 패킷 서비스를 지원하는 이동통신시스템에서의 패킷 스케줄링 방법에 관한 것으로, 특히 사용자의 채널 상태가 최대가 되는 지점에서 변조방식 및 부호율이 할당되도록 하는 지연된 비례 공정 스케줄링 방법에 관한 것이다.

오늘날 이동통신시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하는데서 벗어나 데이터 서비스 및 멀티미디어 서비스 제공을 위한 고속, 고품질의 무선 데이터 패킷 통신시스템으로 발전하고 있다. 또한, 현재 비동기방식(3GPP)과 동기방식(3GPP2)으로 양분되는 제3세대 이동통신시스템은 고속, 고품질의 무선 데이터 패킷 서비스를 위한 표준화 작업이 이루어지고 있다. 그 예로서 상기 3GPP에서는 고속 순방향 패킷 접속(High Speed Downlink Packet Access, 이하 "HSDPA"라 칭함) 방식에 대한 표준화 작업이 진행되고 있으며, 상기 3GPP2에서는 1xEV-DV에 대한 표준화 작업이 진행되고 있다. 이러한 표준화 작업은 제3세대 이동통신시스템에서 2Mbps 이상의 고속, 고품질의 무선 데이터 패킷 전송 서비스에 대한 해법을 찾기 위한 노력의 대표적인 반증이라 볼 수 있다. 한편, 상기 제3세대 이동통신시스템에 후속 하는 제4세대 이동통신시스템은 그 이상의 고속, 고품질의 멀티미디어 서비스 제공을 근간으로 하고 있다.

무선 통신에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 저해하는 대부분의 요인으로는 무선채널 환경에 기인한다. 상기 무선채널 환경은 백색잡음 외에도 페이딩에 의한 신호전력의 변화, 셰도윙(Shadowing), 단말기의 이동 및 빈번한 속도 변화에 따른 도플러효과, 타 사용자 및 다중경로 신호에 의한 간섭 등으로 인해 자주 변하게 된다. 따라서, 상기의 고속 무선 데이터 패킷 서비스를 제공하기 위해서는 기존 제2세대 혹은 제3세대 이동통신시스템에서 제공되던 일반적인 기술 외에 상기 채널 환경의 변화에 대한 적응능력을 높일 수 있는 다른 진보된 기술이 필요하다. 기존 시스템에서 채택하고 있는 고속 전력제어 방식도 상기 무선 채널 환경의 변화에 대한 적응력을 높여준다. 하지만, 고속 데이터 패킷 전송시스템 표준을 진행하고 있는 3GPP, 3GPP2에서는 적응변조/코드방식(AMCS) 및 복합재전송방식(HARQ : Hybrid Automatic Repeat Request) 등이 공통적으로 언급되고 있다.

상기 적응변조/코드방식은 하향링크의 채널 환경의 변화에 따라 변조방식과 채널 부호기의 부호율을 변화 시켜주는 방법이다. 통상적으로 상기 하향링크의 채널 환경은 대개 단말에서 신호 대 잡음 비를 측정하여 이에 대한 정보를 상향링크를 통해 기지국으로 전송함으로써 알려지게 된다. 한편, 기지국은 이 정보를 바탕으로 하여 상기 하향링크의 채널 환경을 예측하고, 그 예측된 값을 바탕으로 적절한 변조방식과 부호율을 지정하게 되는 것이다. 현재 고속 패킷 데이터 전송 시스템에서 사용되는 변조방식으로는 QPSK, 8PSK, 16QAM 및 64QAM 등이 고려되고 있으며, 상기 부호율로는 1/2 및 3/4이 고려되고 있다. 상기 적응변조/코드방식을 사용하고 있는 시스템에서는 기지국 근처에 있는 단말처럼 좋은 채널 환경을 가지고 있는 단말에 대해서는 고차 변조방식(16QAM, 64QAM)과 높은 부호율(3/4)을 적용한다. 하지만, 셀의 경계지점에 있는 단말 등의 경우에는 저차 변조방식(QPSK, 8PSK)과 낮은 부호율(1/2)을 적용한다. 이러한, 상기 적응변조/코드방식은 고속전력제어에 의존하던 기존방식에 비해 간섭신호를 줄여줌으로써 평균적으로 시스템의 성능을 향상시켜주게 된다.

상기 복합재전송방식은 초기에 전송된 데이터 패킷에 오류가 발생했을 경우, 상기 오류가 발생한 데이터 패킷의 재전송을 요구하기 위한 소정의 링크제어 기법을 의미한다. 통상적으로 상기 복합재전송방식은 체이스 컴바이닝 방식(Chase Combining, 이하 "CC"로 칭함), 전체 리던던시 증가 방식(Full Incremental Redundancy, 이하 "FIR"이라 칭함) 및 부분적 리던던시 증가 방식(Partial Incremental Redundancy, 이하 "PIR"이라 칭함)으로 구분할 수 있다.

상기 CC는 재전송 시 초기 전송과 동일한 패킷을 전송하는 방식이다. 상기 전송방식에 의해 수신 단에서는 재전송된 패킷과 수신 버퍼에 저장되어 있던 초기전송 패킷을 컴바이닝한다. 이는 복호기로 입력되는 부호화 비트에 대한 신뢰도를 향상시켜 전체적인 시스템 성능이득을 얻을 수 있다. 이 때, 동일한 두 개의 패킷들을 컴바이닝하는 것은 반복 부호화와 유사한 효과가 발생하므로 평균적으로 약 3dB 정도의 성능이득 효과를 얻을 수 있다.

상기 FIR은 동일한 패킷 대신에 채널 부호기에서 발생하는 잉여비트들 중 새로운 잉여비트들로만 이루어진 패킷을 전송시켜 줌으로써 수신 단에 있는 복호기의 성능을 개선시켜 주는 방법이다. 즉, 복호 시 초기 전송에서 수신된 정보뿐만 아니라 새로운 잉여비트를 이용함으로써 결과적으로 부호화 율을 감소시키게 되어 복호기의 성능을 증대 시켜주게 된다. 일반적으로 낮은 부호율에 의한 성능 이득이 반복 부호화에 의한 성능 이득보다 더 크다는 것은 부호이론에서 이미 잘 알려진 사실이다. 따라서 성능 이득만을 고려할 경우, 상기 FIR은 상기 CC에 비해 통상 더 좋은 성능을 나타낸다.

상기 FIR과는 달리 상기 PIR은 재전송 시 정보비트와 새로운 잉여비트들의 조합으로 된 데이터 패킷을 전송하는 방법으로서, 복호 시 상기 재전송된 정보비트에 대해서는 초기 전송된 정보비트와 컴바이닝 함으로써 상기 CC와 유사한 효과를 얻게 된다. 또한 잉여비트를 사용하여 복호화 함으로써 상기 IR과도 유사한 효과를 얻게 된다. 이 때, 상기 PIR은 상기 FIR보다는 부호화 율이 다소 높게 되어 일반적으로 상기 FIR과 상기 CC의 중간 정도의 성능을 보여주게 된다. 하지만, 상기 복합재전송 기법은 성능 이외에도 수신기의 버퍼 크기 및 시그널링 등과 같이 시스템의 복잡도 측면에서 고려되어야 할 사항이 많으므로 어느 한 가지를 결정하는 것은 용이한 일이 아니다.

상기 적응변조/코드 방식과 상기 복합재전송 방식은 링크의 채널 변화에 대한 적응능력을 높여주기 위한 독립적인 기술이다. 상기 두 방식들을 결합해서 사용하면 시스템의 성능을 크게 개선시켜 줄 수 있다. 상기 적응변조/코드 방식에 의해 하향링크의 채널 환경에 적합한 변조방식 및 부호율이 결정되면 이에 대응하는 데이터 패킷을 전송한다. 수신 단에서는 상기 전송된 데이터 패킷에 대한 복호화에 실패할 경우 재전송 요구를 하게 된다. 이에 대응하여 기지국은 상기 수신 단의 재전송 요구를 받아들여 미리 정해진 복합재전송 방식에 의거 소정의 데이터 패킷을 재 전송하게 된다.

전술한 바와 같이 IMT-2000을 바탕으로 진화한 고속패킷전송 시스템은 인터넷 기반의 무선 데이터 서비스를 효과적으로 지원하기 위한 목적으로 표준화되었다. 이들 표준은 동기 방식인 EVDV(Evolution Data and Voice), EVDO (Evolution Data Only)와 비동기 방식인 HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)가 있다.

상기 고속패킷전송 시스템이 IMT-2000과 구별되는 가장 중요한 점은 데이터 특성을 고려한 패킷 방식이라는 것이다. 이러한 패킷 방식의 선택은 채널의 할당 방법이나 자원 관리뿐만 아니라 무선 환경의 중요한 요소인 링크 적응 기법을 변하게 한다. 따라서 인터넷 데이터 등의 비실시간 데이터 전송에 초점을 맞춘 고속패킷전송 시스템에서는 채널 환경에 따라 가장 적합한 변조방식과 부호율을 선택하는 적응형 변조 및 부호화 기법을 하향링크에서 사용함으로써 데이터 전송률을 대폭 개선하였다. 즉, 기지국의 전송전력을 고정하고 데이터 양을 채널에 적응하여 인터넷 프로토콜(IP; Intenet Protol) 기반의 패킷 데이터 전송에 최적화시킨 것이다.

이러한 적응형 변조 및 부호화 기법을 적용하기 위해서는 채널의 변화에 따라 전송하는 데이터의 양이 결정되므로, 채널 상황을 고려한 패킷 스케줄링 알고리즘이 필요하다. 특히 무선 스케줄링 알고리즘에서 제공해야 하는 중요한 이슈인 공정성 개념이 포함된 비례 공정 스케줄링 알고리즘에 초점이 맞추지고 있다. 하지만 상기 비례 공정 스케줄링은 채널이 천천히 변하는 저속 환경에서, 사용자가 최대 용량에서 선택되는 것이 아니라 채널이 증가하는 도중에 선택되어 공정성 문제로 일정 할당 후 다른 사용자로 전환되기 때문에 성능이 떨어진다.

따라서 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 정지 상황 혹은 저속의 단말기에게 성능 개선 효과가 있는 지연된 비례 공정 스케줄링 알고리즘을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 과거 채널 값으로 사용자를 할당하는 비례 공정 스케줄링 알고리즘을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 채널이 증가하고 있으면 인위적으로 우선순위를 낮추는 비례 공정 스케줄링 알고리즘을 제공함에 있다.

이하 본 발명에 대한 바람직한 실시 예를 첨부한 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

앞서 살펴본 바와 같이 차세대 인터넷 기반의 무선 데이터 서비스를 지원하는 고속패킷전송 시스템은 채널 환경에 따라 가장 적합한 변조방식과 부호율을 선택하는 적응형 변조 및 부호화 기법을 하향링크에서 사용함으로써 데이터 전송률을 대폭 개선하였다. 이러한 적응형 변조 및 부호화 기법을 적용하기 위해서는 패킷 스케줄링 알고리즘이 필수적이다. 본 발명에서는 패킷 스케줄링 중 비례 공정 스케줄링의 특징을 살펴보았으며, 단말기 속도가 저속일 때 성능이 떨어짐을 확인하였다. 이러한 저속에서의 성능 저하를 개선하기 위한 방안으로, 지연된 비례 공정 스케줄링을 제안한다. 이 스케줄링은 채널의 변화가 거의 없는 저속 혹은 정지상황의 단말기에게 적용되는 방식으로 성능 개선 효과를 얻을 수 있다.

후술될 본 발명의 상세한 설명에서는 되도록 사용자의 채널 상태가 최대가 되는 지점에서 할당되도록 하는 지연된 비례 공정 스케줄링 2가지를 제안한다. 그 제안하고 있는 방식은 저속(5.5 Hz 이하) - 800 MHz에서 대략 6 km/h - 에서 성능향상 효과가 있다.

따라서 본 발명의 상세한 설명에서는 비례 공정 스케줄링 알고리즘의 특징을 비교 및 분석하고, 그 중 비례 공정 스케줄링 알고리즘이 트래픽의 QoS와 단말기의 속도에 따라 어떠한 성능을 보이는지를 각각 살펴보도록 한다. 한편 마지막으로 트래픽 QoS와 단말기 속도에 따라 나타나는 성능결과를 바탕으로 성능을 개선하기 위해 제안한 지연된 비례 공정 스케줄링에 대해 기술하였고 제안된 기술의 성능을 분석하도록 한다.

I. 비례 공정 스케줄링

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

EVDO에서 사용되는 비례 공정 스케줄링은 채널 상황뿐만 아니라 각 사용자에게 전송한 데이터 양도 고려하였다. 즉, 하기 <수학식 1>과 같이 t 슬롯에서 각 사용자의 채널상황에 따른 최대 데이터 양(DRC)을 할당하여 각 사용자에게 전송한 평균 데이터 양(R)으로 나눈 값 중 최대값을 갖는 사용자를 선택하는 방식이다.

이때 사용자에게 전송할 데이터가 없을 경우, 상기 <수학식 1>에 의한 과정을 수행하지 않는다.

상기 <수학식 1>에 있어 분모 값인 평균 데이터 양은 하기 <수학식 2>로써 표현될 수 있다.

상기 평균 데이터 양은 상기 <수학식 2>에 의해 매 슬롯마다 계산된다. 상기 <수학식 2>에 있어, 매개 변수인 t_c는 윈도우 크기로써 사용자가 데이터를 받지 않고 견딜 수 있는 크기이다. 상기 <수학식 2>에서 t 슬롯에 선택된 사용자를 제외한 모든 사용자의 현 전송 양(CTR; current transmission rate)은 0이 된다.

전술한 비례 공정 스케줄링의 성능은 윈도우 크기와 단말기의 속도에 따라 차이를 보인다. 이는 도 1과 도 2를 통해 확인할 수 있다.

도 1은 도플러 주파수 5.5 Hz(800 MHz에서 대략 6km/h)로 가정했다. 이때 공정성 계수는 윈도우 크기의 역수를 의미한다. 이 계수가 작을수록 best-effort 트래픽에, 커질수록 실시간 트래픽은 아니더라도 지연에 민감한 트래픽에 가깝다. 따라서 사용자 수가 같을 때 공정성 계수가 커질수록 성능은 감소하며, 사용자 수가 증가하더라도 각 사용자간 서비스를 공평하게 유지하기 위해 성능이 그리 좋아지지 않는다.

단말기 속도에 따른 성능은 도 2와 같다. 이때 사용자 수는 10명, 피드백 지연은 3 슬롯으로 가정하였다. 단말기 속도가 저속(~ 3 Hz) - 800 MHz에서 대략 3 km/h 이하 - 으로 갈수록 성능이 저하된다. 이것은 채널이 매우 천천히 변하여 사용자간 공정성을 유지하면서 복수 사용자 다이버시티를 얻을 수 없기 때문이다. 계수가 클수록 속도별 성능이 떨어지는 반면 중속과 저속에서의 성능 차는 작다. 또한 고속(20 Hz~) - 800 MHz에서 대략 시속 25 km 이상 - 일 경우 피드백 지연으로 인해 정확한 채널 상태를 알 수 없기 때문에 성능이 떨어진다.

따라서 단말기의 속도가 고속일 경우, 적응형 변조 및 부호화 기법을 적용하기 보다는 H-ARQ를 이용한 시간 다이버시티를 통해 성능을 개선한다. 한편 단말기가 정지상황이나 저속일 경우, 다른 방법을 모색해야 한다. 이 경우, 성능 저하를 개선하기 위해 본 발명에서 지연된 비례 공정 스케줄링을 제안한다.

II. 지연된 비례 공정 스케줄링

이하 본 발명의 실시 예에 따른 지연된 비례 공정 스케줄링에 대해 살펴보면 다음과 같다.

채널이 천천히 변하는 저속 환경에서 일반적인 비례 공정 스케줄링은, 사용자가 최대 용량에서 선택되는 것이 아니라 채널이 증가하는 도중에 선택되어 공정성 문제로 일정 할당 후 다른 사용자로 전환되기 때문에 성능이 떨어진다. 따라서 되도록 사용자의 채널 상태가 최대가 되는 지점에서 할당되도록 하는 지연된 비례 공정 스케줄링 방안으로써 하기와 같은 2가지를 제안한다.

그 중 하나는 하기 <수학식 3>과 같이 과거 채널 값으로 사용자를 할당하는 방식이다.

여기서, snr은 signal-to-noise radio를 의미한다.

상기 <수학식 3>에 의하면, 채널 값은 점진적으로 과거의 값()을 참조하여 할당되었을 때 채널이 증가하는 경우와 감소하는 경우가 같을 때를 찾는다.

다른 하나는 채널의 증가 또는 감소 여부를 체크하여 증가하고 있으면 인위적으로 우선순위를 낮추는 방식이다. 이는 하기 <수학식 4>와 같이 표현될 수 있다.

상기 <수학식 4>와 같이 채널 값의 기울기를 측정하고, 이를 이용하여 우선순위를 낮춘다. 이때 낮추는 계수()는 할당되었을 때 채널이 증가하는 경우와 감소하는 경우가 같도록 맞추며 C는 채널 용량을 의미한다.

도 3은 각 사용자의 채널 상태에 따른 일반적인 비례 공정 스케줄링 알고리즘과 제안 방식의 사용자 할당형태를 보이고 있는 도면이다.

상기 도 3을 참조하면, 이들 간의 할당 차이를 볼 수 있다. 일반적인 비례 공정 스케줄링은 550 지점에서 ■ 사용자에서 * 사용자로 전환된다. 이에 반하여 본 발명에서 제안된 두 가지의 방식들은 580 지점에서 전환되어, 전체적으로 제안된 방식의 사용자 할당이 늦춰진다. 이런 경향으로 인해 최대 용량에서 사용자가 할당되도록 하여 기존 방식보다 성능이 향상된다. 즉, 사용자가 채널이 증가하고 있는 상태에 일반적인 비례 공정 스케줄링이 본 발명에서 제안한 두 가지 방식들에 비해 먼저 할당된다. 반면, 본 발명에서 제안한 두 가지 방식들은 할당을 늦춰 사용자의 채널이 될 수 있으면 정점에 머물러 있는 상태에 할당되게 하는 것이다.

이하 본 발명의 실시 예에 따른 모의 실험에 대한 결과를 살펴보면 다음과 같다. 하기에서의 모의 실험 결과는 특별한 언급이 없는 경우, 윈도우 크기가 1000, 도플러 주파수가 0.6 Hz에서 5.5 Hz - 800 MHz에서 대략 6 km/h 이하 - 의 중/저속 사용자 10명을 가정하고 있다.

도 4에서는 지연된 비례 공정 스케줄의 성능 비교를 보이고 있다. 즉 상기 도 4는 일반적인 비례 공정 스케줄링과 본 발명에서 제안된 두 가지 방식들과의 성능을 비교한 것이다. 거의 정지 상황일 때, 본 발명에서 제안된 방식과의 성능 차는 크며, 점차 도플러 주파수가 커질수록 그 폭이 작아진다. 그리고 전체적으로 두 번째로 제안된 방식이 단순히 과거 값으로 사용자를 선택하는 첫 번째 제안된 방식보다 조금 더 성능이 좋은 것을 볼 수 있다. 또한 이러한 성능 결과는 윈도우 크기에 따라 제안 방식의 성능향상 정도가 달라질 수 있다.

본 발명에서 제안한 알고리즘의 성능에 영향을 미치는 요소인 단말기의 속도(도플러 주파수), 윈도우 크기, 스케줄러에 의해 선택된 사용자의 채널 증가비율의 관계를 살펴보도록 한다.

도 5에서는 도플러 주파수에 따른 제안방식의 성능향상 정도와 사용자의 채널 증가 비율을 보이고 있다. 즉 상기 도 5는 도플러 주파수에 따른 각 제안방식의 성능향상과 선택된 사용자 채널의 증가비율을 나타낸다. 위에서 살펴본 결과와 동일하게 두 번째로 제안된 방식이 첫 번째로 제안된 방식보다 성능향상 비율이 더 높다. 또한 단말기 속도가 빠를수록 전술한 두 가지 방식들의 성능 향상 차이뿐만 아니라 기존 방식과의 성능향상 차이도 줄어든다. 그리고 그 성능 향상은 일반적인 비례 공정 스케줄링에 의해 선택된 사용자 채널의 증가비율과 비례 관계에 있다는 것을 확인할 수 있다. 즉, 선택된 사용자 채널의 증가량이 많을수록 제안 방식의 성능 향상 정도가 더 크다.

도 6은 공정성 계수에 따른 성능향상 정도와 선택된 사용자의 채널 증가 비율을 보이고 있다. 즉 상기 도 6은 도플러 주파수 1.3 Hz - 800 MHz에서 대략 1.5 km/h - 의 저속 환경에서 공정성 계수에 따른 성능향상과 선택된 사용자 채널의 증가비율을 나타낸다. 일반적인 비례 공정 스케줄링에 의해 선택된 사용자 채널의 증가량에 따른 성능 향상은 상기 도 5와 약간 다른 형태를 보인다. 이것은 각 공정성 계수가 해당 도플러 주파수마다 채널 증가율에 따른 성능향상이 다르기 때문이다. 예를 들어 두 번째 제안방식의 성능 향상은 공정성 계수 0.001일 때 87 % 채널증가율에서 약 18 %이지만, 공정성 계수 0.01일 때 77% 채널증가율에서 약 32 %이다.

도 7은 공정성 계수와 도플러 주파수에 따른 채널 증가량을 보이고 있으며, 도 8은 공정성 계수와 도플러 주파수에 따른 두 번째 제안 방식의 성능을 보이고 있다. 상기 도 7과 상기 도 8은 각각 도플러 주파수와 공정성 계수에 따른 채널 증가량과 그것에 따른 두 번째 제안방식의 성능향상을 나타낸다.

상기 도 7에서 공정성 계수가 0.0001 ~ 0.001일 때는 도플러 주파수가 커질수록 선택된 사용자 채널의 증가 비율이 감소한다. 반면, 0.01 ~ 0.1일 때는 채널 증가 비율이 증가한다. 공정성 계수마다 전환점 - 공정성으로 인해 다른 사용자에게 할당되는 시점 - 이 다르기 때문에 선택된 사용자 채널의 증가율이 정점에 이르는 도플러 주파수가 다르다.

상기 도 8에서 동일한 공정성 계수일 때, 채널 증가율에 거의 비례하여 성능이 향상되며, 각 공정성 계수에 따라 최대의 성능 향상이 나타나는 지점은 각각 0.6 Hz, 1.3 Hz, 2.7 Hz, 5.5 Hz이다. 즉, 채널 증가비율이 같거나 크더라도 도플러 주파수에 따라 다른 성능 향상을 보인다. 이것은 제안 방식의 성능 향상이 선택된 사용자 채널의 증가율뿐만 아니라 공정성 계수와 도플러 주파수도 영향을 미친다는 것을 의미한다. 또한 중속(5.5 Hz) - 800 MHz에서 대략 6 km/h - 으로 갈수록 최근의 채널 정보를 이용하여 스케줄링하는 것이 성능 면에서 바람직하기 때문에 채널 증가비율이 증가하더라도 제안방식의 성능 향상이 점차 줄어들게 된다.

전술한 바와 같이 고속패킷전송 시스템에서 보다 고속의 데이터 전송을 위한 방안으로 사용되는, 적응형 변조 및 부호화 기법을 적용하기 위해서는 스케줄링 알고리즘이 필수적이다. 그 중 비례 공정 스케줄링 알고리즘은 모의 실험을 통해 단말기의 속도가 저속 혹은 정지 상황이거나 고속일 때 성능이 떨어지는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 발명에서는 정지상황 혹은 저속의 단말기에게 성능개선 효과가 있는 지연된 비례 공정 스케줄링 알고리즘으로써, 과거 채널 값으로 사용자를 할당하는 방식과 채널의 증ㅇ감 여부를 체크하여 증가하고 있으면 인위적으로 우선순위를 낮추는 방식을 제안하였다. 본 발명에서 제안된 기술은 일반적인 비례 공정 스케줄링이 저속환경에서 최대용량에 선택되는 것이 아니라 증가하는 도중에 선택되어 정작 더 좋은 채널 상태에 공정성 문제로 다른 사용자가 선택되는 문제를 완화하였다. 즉, 스케줄을 지연시켜 사용자가 최대용량에 가까울 때, 선택되어 자원이 할당되도록 한다. 모의 실험결과를 통해 살펴볼 때에, 저속 환경에서 성능 개선 효과가 있으며, 선택된 사용자의 채널 증가 비율이 클수록 그 향상 폭이 큰 것을 알 수 있었다.

도 1은 계수별 비례 공정 스케줄링 성능 비교를 보이고 있는 도면.

도 2는 속도 별 비례 공정 스케줄링 성능 비교를 보이고 있는 도면.

도 3은 각 사용자의 채널 상태에 따른 일반적인 비례 공정 스케줄링 알고리즘과 본 발명의 실시 예에 따른 방식의 사용자 할당 형태를 보이고 있는 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지연된 비례 공정 스케줄링의 성능 비교를 보이고 있는 도면.

도 5a와 도 5b는 도플러 주파수에 따른 제안 방식의 성능 향상 정도와 사용자의 채널 증가 비율을 보이고 있는 도면.

도 6은 공정성 계수에 따른 성능 향상 정도와 선택된 사용자의 채널 증가 비율을 보이고 있는 도면.

도 7은 공정성 계수와 도플러 주파수에 따른 채널 증가 량을 보이고 있는 도면.

도 8은 공적성 계수와 도플러 주파수에 따른 두 번째 제안 방식의 성능을 보이고 있는 도면.

Claims (2)

1. 기지국으로부터 단말로의 채널 상황에 따라 하향링크의 변조방식과 부호율을 가변적으로 적용하는 이동통신시스템에서 저속 환경에서의 패킷 스케줄링 방법에 있어서,

   과거 채널 값들을 통해 채널의 증가 또는 감소를 검사하는 과정과,

   상기 검사에 의해 하기 <수학식 5>를 적용하여 각 사용자 별 채널 상황에 따른 최대 데이터 양을 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.

   여기서, snr은 signal-to-noise radio를 의미함.
2. 기지국으로부터 단말로의 채널 상황에 따라 하향링크의 변조방식과 부호율을 가변적으로 적용하는 이동통신시스템에서 저속 환경에서의 패킷 스케줄링 방법에 있어서,

   각 사용자 별로 채널의 증가 또는 감소 여부를 검사하는 과정과,

   상기 검사에 의해 채널이 증가하고 있다고 판단될 시 해당 채널 값의 기울기를 측정하고, 이를 하기 <수학식 6>를 적용하여 해당 사용자에 대한 우선 순위를 인위적으로 낮추는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.

   여기서, 낮추는 계수()는 할당되었을 때 채널이 증가하는 경우와 감소하는 경우가 같도록 맞추며, C는 채널 용량을 의미함.