KR20050118599A - 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 트래픽 데이터스케쥴링 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 트래픽 데이터 스케쥴링 방법에 있어서 데이터 트래픽을 각각의 트래픽 클래스로 구분하고 상기 구분된 각각의 트래픽 클래스의 특성에 전송 순서와 전송량을 결정한다. 그리고 각 트래픽 클래스마다 상기 전송 순서와 전송량을 고려하여 전송우선순위를 할당한 후에 상기 전송우선순위에 상응하게 부채널 및 심볼 블록을 할당하여 단말에게 전송한다.

Description

광대역 무선 접속 통신 시스템에서 트래픽 데이터 스케쥴링 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SCHEDULING TRAFFIC DATA IN A BROADBAND WIRELESS ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 광대역 무선 접속 통신 시스템에 관한 것으로써 특히, 트래픽 데이터를 효율적으로 스케쥴링하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 이동 통신 시스템에서 무선 채널로 신호를 전송하는 경우 전송된 신호는 송신기와 수신기 사이에 존재하는 다양한 장애물들에 의해 다중경로 간섭을 받는다. 상기 다중경로가 존재하는 무선 채널은 채널의 최대 지연 확산과 신호의 전송 주기로 특성을 규정짓는다. 상기 최대 지연 확산보다 신호의 전송 주기가 긴 경우에는 연속된 신호 사이에 간섭이 발생하지 않으며, 채널의 주파수 특성은 비선택적 페이딩(freqency nonselective fading)으로 주어진다.

그러나, 심벌(symbol) 주기가 짧은 고속 데이터 전송시에 단일 반송파(single carrier)방식을 사용하게 되면, 심벌간 간섭(intersymbol interference)이 심해지기 때문에 왜곡이 증가하게 되며, 이에 따라 수신단의 등화기(equalizer)의 복잡도도 함께 증가된다.

따라서, 상기 단일 반송파 전송방식에서 등화 문제를 해결하기 위한 대안으로 상기 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 시스템이 제안되었다.

현재의 이동 통신 시스템이 IMT(International Mobile Telecommunication)-2000이라 불리우는 3세대 이동 통신 시스템이 고속 멀티미디어 서비스라 한다면 제 4세대 이동 통신 시스템은 초고속 멀티미디어 서비스라고 할 수 있다. 즉 차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation; 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 이전 세대의 이동 통신 시스템들과 같이 단순한 무선 통신 서비스에 그치지 않고 유선 통신 네트워크와 무선 통신 네트워크와의 효율적 연동 및 통합 서비스를 목표로 하며 상기 3세대 이동 통신 시스템에서보다 고속의 데이터 전송 서비스를 제공하기 위한 기술들이 표준화되고 있다.

그 결과 상기 4G 이동 통신 시스템에서 주목 받고 있는 기술 중의 하나가 상기 OFDM 방식이다. 상기 OFDM 방식은 여러 개의 반송파를 사용하는 다수 반송파 전송의 일종으로 하나의 데이터스트림(Datastream)을 낮은 전송률의 여러 반송파(Subcarrier)를 이용하여 전송한다. 결국 상기 OFDM은 고속의 데이터스트림을 여러 개의 저속의 스트림으로 분할하여, 반송파를 사용하여 동시에 전송하는 방식이다. 하기에 도 1을 참조 하여 상기 OFDM통신 시스템의 구조를 설명한다.

도 1은 일반적인 직교 주파수 분할 다중 방식의 송수신기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 1을 참조하면 OFDM 통신 시스템의 송신기와 수신기가 도시되어 있다. 상기 송신기 에서는 먼저, 전송하고자 하는 사용자 데이터 비트(user data bits) 및 제어 데이터비트(control data bits)가 발생하면, 상기 사용자 데이터 비트 및 제어 데이터 비트는 부호화기(102)로 입력된다. 여기서, 상기 사용자 데이터 비트 및 제어 데이터 비트를 '정보 데이터 비트(Information data bits)'라고 칭하기로 한다. 부호화기(102)에서는 상기 정보 데이터 비트를 입력 받아 부호화기에 미리적용된 설정 코딩(Coding) 방식으로 코딩한 후 심벌 매핑기(104)로 출력한다. 여기서, 상기 코딩 방식은 소정 코딩 레이트(coding rate)를 가지는 터보 코딩(turbo coding)방식 혹은 컨볼루셔널 코딩(convolutional coding) 방식 등이 될 수 있다.

상기 심벌 매핑기(104)는 상기 부호화기(102)에서 출력한 코딩된 비트(coded bits)를 미리 설정되어 있는 설정 변조 방식으로 변조하여 변조 심벌로 생성한 후 직렬/병렬 변환기(112)로 출력한다. 여기서, 상기 변조 방식으로는 일예로, BPSK(Binary Shift Keying) 방식, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 방식, 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식 그리고 64QAM(Quadrature Phase Shift Keying) 방식 등이 사용된다.

상기 직렬/병렬 변환기(106)는 상기 심벌 매핑기(104)에서 출력하는 직렬 변조 심벌들을 입력하여 병렬 변환한 후 상기 파일럿 심벌 삽입기(108)로 출력한다. 병렬 변환된 변조 심벌들에 파일럿 심벌들을 삽입한 후 상기 IFFT기(110)로 출력한다. 상기 파일럿 심벌 삽입기(108)는 상기 직렬/병렬 변환기(106)에서 출력한 병렬 변환된 변조된 심벌들에 파일럿 심벌들을 삽입한 후 상기 IFFT기(110)로 출력한다. 상기 IFFT기(110)는 상기 파일럿 심벌 삽입기(108)에서 출력한 신호를 입력하여 N-포인트(N-point) IFFT를 수행한 후 상기 병렬/직렬 변환기(112)로 출력한다.

상기 병렬/직렬 변환기(112)는 상기 IFFT기(110)에서 출력한 신호를 입력하여 직렬 변환한 후 상기 보호 구간 삽입기(114)로 출력한다. 상기 보호 구간 삽입기(114)는 상기 병렬/직렬 변환기(112)에서 출력한 신호를 입력하여 보호 구간 신호를 삽입한 후 상기 디지털/아날로그 변환기(116)로 출력한다. 여기서, 상기 보호 구간은 상기 OFDMA 통신시스템에서 OFDM 심벌을 송신할 때 이전 OFDM 심벌 시간에 송신한 OFDM 심벌과 현재 OFDM 심벌 시간에 송신할 현재 OFDM 심벌간에 간섭(interference)을 간섭을 제거하기 위해서 삽입된다. 또한, 상기 보호 구간은 일정 구간의 널(null) 데이터를 삽입하는 형태로 제안되었으나, 상기 보호 구간에 널 데이터를 전송하는 형태는 수신기에서 OFDM 심벌의 시작점을 잘못 추정하는 경우 서브 캐리어들간에 간섭이 발생하여 수신 OFDM 심벌의 오판정 확률이 높아지는 단점이 존재하여 시간 영역의 OFDM 심벌의 마지막 일정 비트들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 형태의 "Cyclic Prefix" 방식이나 혹은 시간 영역의 OFDM 심벌의 처음 일정 비트들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 "Cyclic Postfix" 방식으로 사용하고 있다.

상기 디지털/아날로그 변환기(116)는 상기 보호 구간 삽입기(114)에서 출력한 신호를 입력하여 아날로그 변환한 후 상기 RF 처리기(118)로 출력한다. 여기서, 상기 RF 처리기(118)는 필터(filter)와 전처리기(front end unit) 등의 구성들을 포함하며, 상기 디지털/아날로그 변환기(116)에서 출력한 신호를 실제 에어(air)상에서 전송 가능하도록 RF 처리한 후 송신 안테나(Tx antenna)를 통해 에어(air)상으로 전송한다.

다중 경로 채널(multipath channel) 등과 같은 실제 무선 채널 환경을 겪고 잡음(noise) 성분이 가산된 형태로 상기 OFDM 통신 시스템의 수신기의 안테나를 통해 수신된다. 상기 안테나를 통해 수신된 신호는 상기 RF 처리기(122)로 입력되고, 상기 RF 처리기(122)는 상기 안테나를 통해 수신된 신호를 중간 주파수(IF: Intermediate Frequency) 대역으로 다운 컨버팅(down converting)한 후 아날로그/디지털 변환기(analog/digital converter)(124)로 출력한다. 상기 아날로그/디지털 변환기(124)는 상기 RF 처리기(122)에서 출력한 아날로그 신호를 디지털로 변환한 후 보호 구간 제거기(guard interval remover)(126)로 출력한다.

상기 보호 구간 제거기(126)는 상기 아날로그/디지털 변환기(124)에서 출력한 신호를 입력하여 보호 구간 신호를 제거한 후 직렬/병렬 변환기(serial to parallel converter)(128)로 출력한다. 상기 직렬/병렬 변환기(128)는 상기 보호 구간 제거기(126)에서 출력한 직렬 신호를 입력하여 병렬 변환한 후 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform， 이하 "FFT"라 칭하기로 한다)기(130)로 출력한다. 상기 FFT기(130)는 상기 직렬/병렬 변환기(128)에서 출력한 신호를 N-포인트 FFT를 수행한 후 등화기(136) 및 파일럿 심벌 추출기(132)로 출력한다. 상기 등화기(136)는 상기 FFT기(130)에서 출력한 신호를 입력하여 채널 등화(channel equalization)한 후 상기 병렬/직렬 변환기(138)로 출력한다. 상기 병렬/직렬 변환기(138)는 상기 등화기(136)에서 출력한 병렬 신호를 입력하여 직렬 변환한 후 심벌 디매핑기(140)로 출력한다.

한편, 상기 FFT기(130)에서 출력한 신호는 상기 파일럿 심벌 추출기(132)로 입력되고, 상기 파일럿 심벌 추출기(132)는 상기 FFT기(130)에서 출력한 신호에서 파일럿 심벌들을 검출하고, 상기 검출한 파일럿 심벌들을 채널 추정기(134)로 출력한다. 상기 채널 추정기(134)는 상기 파일럿 심벌 추출기(132)에서 출력한 파일럿 심벌들을 이용하여 채널 추정을 수행하고, 상기 채널 추정 결과를 상기 등화기(136)로 출력한다. 그리고, 단말 수신기는 상기 채널 추정기(134)의 채널 추정 결과에 상응하는 채널 품질 정보(Channel Quality Information; 이하 'CQI'라 칭하기로 한다)를 생성하고, 상기 생성된 CQI를 채널 품질 정보 송신기(도시하지 않음)를 통해 송신기로 송신한다.

상기 심벌 디 매핑기(140)는 상기 병렬/직렬 변환기(138)에서 출력한 신호를 해당하는 복조 방식으로 복조한 후 상기 복호화기(142)로 출력한다. 상기 복호화기(142)는 상기 심벌 디매핑기(140)에서 출력한 신호를 해당하는 디코딩(decoding) 방식으로 디코딩한 후 최종 수신 정보 데이터를 출력한다. 여기서 상기 복조 방식 및 복호 방식은 상기 송신기가 적용한 변조 방식 및 코딩 방식과 대응되는 복조 방식 및 복호 방식이다.

현재 광대역 무선 접속 통신 시스템에서는 상기 OFDM 기술을 이용하여 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network; 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network; 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템에서 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원한다. 이때 상기 OFDM 방식을 적용한 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16, IEEE 802.16a, IEEE 802.20 등의 통신 시스템이다.

현재와 같은 서비스가 제공되는 망으로부터 상기 4세대로 진화하는 과정에서, 상기 광대역 무선 접속 통신 시스템의 무선 인터페이스를 그대로 사용하기에는 많은 어려움이 발생되고 있다. 이러한 관점에서 상술한 OFDM 방식의 무선 인터페이스가 대안으로 제시되고 있는 추세이다. 특히 상기 OFDM 방식은 멀티미디어 서비스를 위한 스케쥴링 방식의 무선 인터페이스를 제공한다.

상기 광대역 무선 접속 통신 시스템은 다양한 형태의 통신 서비스에 대한 수요의 증가에 따라 편리한 통신 서비스로의 진화할 것이다. 그 결과 상기 광대역 무선 접속 통신 시스템은 ALL-IP 망으로 구조적 변화가 일어나고 인터넷과의 연동을 통해 유무선 통합 망의 구축이 이루어지고 있는 추세이다. 이에 따라 상기 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 데이터 송수신 과정의 서비스에 있어서 패킷 서비스 및 멀티미디어 서비스 등의 다양한 형태의 통신 서비스에 대한 요구가 증가하게 된다. 상기와 같은 다양한 형태의 통신 서비스는 무선망에서 매체 접근 제어(Medium Access Control; 이하 'MAC'라 칭하기로 한다) 계층에서 수행된다.

현재 IEEE 802.11의 통신 시스템에서는 패킷 서비스의 제공을 위해 CSMA/CD(Carrier Sense multiple access with collision avoidance) 방식의 매체 접근 제어 방식이 제안 되어 있다. 상기 CSMA/CD 방식은 기존의 이더넷(Ethernet)에서 사용하는 매체 접근 제어 방식에 충돌을 감지한 후 데이터를 전송하는 충돌 회피 기능이 적용되어 있다.

그러나 상기 광대역 무선 접속 통신 시스템인 IEEE 802.16 등은 호 설정 과정을 통해 확보된 무선 자원을 사용하여 멀티미디어 서비스를 제공한다. 상기 광대역 무선 접속 통신 시스템에서는 멀티미디어와 같은 서비스를 제공하기 위한 스케쥴링 방식이나 기술의 적용에 대한 구체적 방안이 제시 되지 못했다. 또한 상기의 패킷 서비스와 멀티미디어 서비스와 같은 다양한 트래픽 데이터를 스케쥴링 할 때 트래픽 데이터를 제어하는 스케쥴링 방식에 대한 기술적인 표준이 존재하지 않는다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 무선 광대역 통신망에서 트래픽의 특성을 구분하여 트래픽 데이터에 전송우선순위를 할당하는 스케쥴링 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 무선 광대역 통신망에서 트래픽 클래스에 따라서 전송 순서와 전송량을 결정하고 각 트래픽 클래스 마다 전송 우선순위를 할당하여 트래픽 데이터를 단말에 전송하여 트래픽 처리 성능 및 공평성을 보장하는 스케쥴링 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은;

광대역 무선 접속 통신 시스템에서 트래픽 데이터 스케쥴링 방법에 있어서, 데이터 트래픽을 각각의 트래픽 클래스로 구분하는 과정과, 상기 구분된 각각의 트래픽 클래스의 특성에 전송 순서와 전송량을 결정하는 과정과, 각 트래픽 클래스마다 상기 전송 순서와 전송량을 고려하여 전송우선순위를 할당하는 과정과, 상기 전송우선순위에 상응하게 부채널 및 심볼 블록을 할당하여 단말에게 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는;

광대역 무선 접속 통신 시스템에서 트래픽 데이터 스케쥴링 장치에 있어서, 데이터 트래픽을 각각의 트래픽 클래스로 구분하고 각각의 트래픽 클래스의 특성에 따라서 전송 순서와 전송량을 결정하여 전송 우선순위를 할당하는 스케쥴러와, 상기 스케쥴링 방법에 따라 상기 사용자 단말들에 전송되는 데이터들을 할당하는 부채널 할당기를 포함함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 기지국(Base Station)(200)과 단말(Mobile Station)(240)으로 구성되어 있다. 상기 기지국(240)에서는 상기 기지국이 서비스를 제공하고 있는 각 단말에게 전송될 트래픽에 대하여 버퍼(210)를 할당한다. 또한 상기 버퍼(210)는 각각의 단말에게 할당된다. 각각의 단말에게 할당된 버퍼(211)에는 트래픽 특성에 맞는 소스 트래픽이 유입된다. 상기 트래픽은, 예를 들면 실시간 데이터와 비 실시간 데이터 등으로 구분되며 실시간 데이터는 음성이나 스트리밍 비디오 등이 있고 비 실시간 데이터는 웹 서핑, FTP, 텔넷(TELNET) 등으로 구분할 수 있다.

상기의 응용 서비스별 버퍼의 할당 방식은 다양한 형태로 설정할 수 있다. 또한 본 발명에서 스케쥴러의 관점에서 버퍼의 개수는 중요하지 않은 변수이며, 버퍼에 유입된 트래픽의 양과 각 단말에 의해서 처리될 트래픽 양을 고려한다. 또한 호 설정 요청 시 시스템은 시스템 성능을 초과하지 않는 범위에서 호 설정을 할 수 있으며 이는 일반적 스케쥴러와 다른 모듈에서 동작한다.

한편, 상기 스케쥴러(220)는 상기 유입되는 트래픽에 대해 스케줄링 알고리즘에 따라 상기 각 버퍼(210)에 저장된 전송 데이터를 전송 버퍼에 복사한다. 여기서 상기 스케쥴링 알고리즘에 의해서 전송 버퍼에 복사할 전송 데이터 량을 결정하게 되는데, 이때, 상기 스케쥴러(220)는 공평하게 모든 단말에게 전송 데이터량을 할당하도록 하면서 동시에 전체적인 시스템 전송률을 고려해야 한다. 또한 상기 스케쥴러(220)는 프레임 구간별로 스케쥴링을 수행한다. 예를 들어 프레임이 1ms 의 구간이라면 1ms에 해당하는 부채널 및 심볼 블록에 대해서 스케쥴링 알고리즘에 의한 전송율을 결정하고 이에 대응하여 부채널과 심볼 블록을 할당한다.

상기 전송 버퍼(210)에 저장되어 전송될 트래픽 데이터들은 물리 계층의 주파수 도약 및 프레임을 위한 슬럿 할당 시스템 모듈(230)에 의해서 처리된다. 상기 스케쥴러(220)가 결정한 부채널(subchannel) 및 슬럿 구간은 스케쥴러(220)로부터 물리 계층의 주파수 도약 및 슬럿 할당 모듈(230)에게 변수로서 전달이 되며, 상기 주파수 도약 및 슬럿 할당 모듈은 상기 스케쥴러(220)로부터 수신된 상기 부채널 및 슬럿 구간 정보에 따라 전송 버퍼(210)에 저장된 데이터들을 각 슬럿 및 부채널에 할당한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴러 및 부채널 할당 장치를 포함하는 시스템의 송신기 및 수신기 구조를 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 송신기 구조를 개략적으로 도시한 도면으로서, 본 발명의 실시예에 따라 스케쥴링된 데이터에 대하여 부 채널을 할당하여 데이터를 송수신하는 송신기 구조를 도시한 도면이다.

상기 도 3을 참조하기에 앞서, 상기 도 3에 도시되어 있는 송신기에는 상기 도 2의 스케쥴러를 포함한 기지국의 송신기 구조이고 무선 채널 상태 추정에 따른 부채널 및 심볼 블록에 대한 스케쥴링 방법을 포함함에 유의 하여야 한다.

상기 도 3을 참조하면, K개의 사용자 단말에 전송할 데이터들은 부호화기에 입력되어 미리 설정된 코딩 방식으로 코딩하게 되고 본 발명에 따라 사용자별 채널 정보를 고려한 스케쥴러(316) 및 부채널 할당기(318)를 의하여 각 슬럿 및 부채널에 할당된다. 즉, 부호화기(302)를 통해 부호화된 각 사용자별 전송 데이터들은 상기 각 사용자 단말들로부터 수신된 단말별 채널 정보를 이용하여 본 발명에 따라 스케쥴링하는 상기 스케쥴러(316)에 의해 부채널 및 슬럿 구간 정보를 결정하게 되고, 상기 부채널 정보를 참조하여 상기 부채널 할당기(318)에서 부채널들을 할당하게 된다. 여기서, 상기 본 발명에서 제안하는 상기 스케쥴러(316)의 스케쥴링 방법은 하기에 도 5를 첨부하여 후술하기로 한다.

이어서, 상기 할당된 부채널 할당정보는 부채널 매핑기(304)에 입력된다. 그러면 상기 부채널 매핑기(304)는 상기 부채널 할당정보를 입력으로 하여 IFFT기(306)의 입력 포인트에 매핑한다. 이때 상기 부채널 할당 정보는 기지국과 기지국에 속한 각 단말들간의 채널 상태 정보로서 예를 들어 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio: 이하 'SNR'이라 칭하기로 한다) 또는 수신 신호 전력(Signal Power) 등이 사용 될 수 있다. 상기 IFFT기(306)는 상기 부채널 매핑기(304)의 출력을 입력으로 하여 각 입력 포인트(N-point)에 매핑된 상긱 각 사용자 단말에게 전송될 데이터들을 IFFT 변환을 수행하고, 이후 병렬/직렬 변환기(308)로 출력한다.

상기 병렬/직렬 변환기(308)는 상기 IFFT기(306)에서 출력한 신호를 입력하여 직렬 변환한 후 상기 보호 구간 삽입기(310)로 출력한다. 상기 보호 구간 삽입기(310)는 상기 병렬/직렬 변환기(308)에서 출력한 신호를 입력하여 보호 구간 신호를 삽입한 후 상기 디지털/아날로그 변환기(312)로 출력한다. 상기 디지털/아날로그 변환기(312)는 상기 보호 구간 삽입기(310)에서 출력한 신호를 입력하여 아날로그 변환한 후 RF 처리기(314)로 출력한다. 여기서, 상기 RF 처리기(314)는 필터(filter)와 전처리기(front end unit) 등의 구성들을 포함하며, 상기 디지털/아날로그 변환기(312)에서 출력한 신호를 실제 에어(air)상에서 전송 가능하도록 RF 처리한 후 송신 안테나(Tx antenna)를 통해 에어(air)상으로 전송한다. 다음으로 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 수신기 구조를 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 수신기 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 상기 도 4를 참조하면, 도 4는 부채널을 통해 데이터를 수신하는 OFDM 시스템의 수신기 구조이고 도 3에 의해 송신된 데이터는 각 사용자 단말의 안테나를 통해 수신된다. 상기 안테나를 통해 수신된 신호는 상기 RF 처리기(402)로 입력되고, 상기 RF 처리기(402)는 상기 안테나를 통해 수신된 신호를 중간 주파수(IF: Intermediate Frequency) 대역으로 다운 컨버팅(down converting)한 후 아날로그/디지털 변환기(analog/digital converter)(404)로 출력한다. 상기 아날로그/디지털 변환기(404)는 상기 RF 처리기(402)에서 출력한 아날로그 신호를 디지털로 변환한 후 보호 구간 제거기(guard interval remover)(406)로 출력한다.

상기 보호 구간 제거기(406)는 상기 아날로그/디지털 변환기(406)에서 출력한 신호를 입력하여 보호 구간 신호를 제거한 후 직렬/병렬 변환기(serial to parallel converter)(408)로 출력한다. 상기 직렬/병렬 변환기(408)는 상기 보호 구간 제거기(406)에서 출력한 직렬 신호를 입력하여 병렬 변환한 후 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform， 이하 "FFT"라 칭하기로 한다)기(410)로 출력한다. 상기 FFT기(410)는 상기 직렬/병렬 변환기(408)에서 출력한 신호를 N-포인트 FFT를 수행한 후 N개의 부채널 신호로 구분된다. 상기의 N개의 부채널 신호는 본 발명에 따른 부채널 선택기(412)에서 송신기로부터 수신된 부채널 할당 정보를 사용하여 자신에게 해당되는 부채널을 선택한다. 여기서, 상기 부채널 선택기(312)로 입력되는 상기 부채널 할당 정보는 상술한 본 발명에 따라 각 단말별 채널 정보에 의해 스케쥴링하여 할당한 정보이며, 상기 도 3의 송신기로부터 수신된 정보를 나타낸다. 또한 상기 부채널 할당 정보는 부채널 할당 주기(T) 또는 스케쥴링 단위마다 수신하거나, 또는 데이터 전송 단위인 프레임 단위로 전송하는 것이 바람직하다. 하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 여러 가지 방법이 존재할 수 있다. 예컨대 상기 부채널 할당 정보가 변할 때 마다 수신하도록 적용할 수도 있다.

이어서, 상기 선택된 부채널 신호는 복호화기(414)에서 상기 송신기의 부호화기(302)에서 적용한 변조방식 및 코딩방식에 대응되는 복조 및 복호화를 수행한다. 또한 본 발명은 OFDM 시스템을 일예로 적용한 것이므로 본 발명에서 제안하는 장치 및 방법은 OFDM 시스템에 한정되지는 않는다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 절차를 나타낸 순서도이다.

상기 도 5를 참조하면, 먼저 502단계에서 기지국은 버퍼량 측정 및 공평요소(Fairness Factor: 이하 'FF'라 칭하기로 한다) 계산 모듈을 수행한다. 이 때, 상기 버퍼량 측정은 실시간 비디오 트래픽 데이터인 경우에 수행되고, 상기 FF 계산 모듈은 비 실시간 트래픽인 경우에 수행된다. 여기서, 상기 버퍼량 측정은 상기 실시간 비디오 트래픽 데이터에 대해 큐 길이, 즉 버퍼에 수신된 트래픽 양에 따라 전송률을 결정하는 스케쥴링을 적용한다. 다시말해, 프레임 단위의 전송구간마다 미리 설정해 높은 버퍼 임계값을 초과하는 이동 단말의 트래픽 전송을 우선적으로 스케쥴링함으로써 상기 단말에게 할당된 버퍼에는 임계값을 초과하는 이동 단말의 트래픽 전송을 우선적으로 스케쥴링함으로써 상기 단말에게 할당된 버퍼에는 임계값 이하의 데이터만 유지하도록 한다. 상기 버퍼량에 따른 실시간 비디오 트래픽 데이터에 대한 스케쥴링은 이하에서 설명되는 도 8을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 한편, 상기 FF계산 모듈 수행에 따른 결과 FF 값은 비 실시간 트래픽에 대한 전송우선순위를 결정하기 위해서 계산되는 값이며, 상기 FF값을 이용하여 최근까지의 전송량이 가장 작은 이동 단말에게 스케쥴링 기회를 우선적으로 할당하는 비 실시간 트래픽에 대한 스케쥴링은 이하 도 6내지 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.

다음으로, 504단계에서 상기 기지국은 이동 단말의 트래픽 클래스에 따라서 우선순위를 할당하게 되는데, 상기 각 클래스별 우선순위 할당에 대해 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 트래픽 클래스가 음성 트래픽 데이터의 경우에는 가장 높은 우선순위를 할당한다. 상기 음성 트래픽 데이터는 고정된 트래픽의 크기를 가지고 있으므로 라운드 로빈(Round Robin) 스케쥴링 방식을 사용한다. 여기서 상기 라운드 로빈 방식은 일반적인 의미로 자원을 사용할 수 있는 기회를 각 단말에게 공정하게 부여하기 위한 방법을 말하며 각 단말에게 일정 시간을 할당하고, 할당된 시간이 지나면 그 단말은 잠시 보류한 뒤 다른 단말에게 기회를 주고, 또 다음 단말에게 기회를 부여하는 운영방식을 말한다. 그래서 상기 기지국에서는 단말 번호가 작은 단말부터 하나의 부채널과 심볼 블록을 할당하여 스케쥴링을 수행한다.

다음으로, 상기 음성 트래픽 데이터 다음으로 실시간 비디오 트래픽 데이터에 우선순위를 할당한다. 상기 비디오 트래픽 데이터의 전송우선순위는 단말에게 할당된 버퍼의 크기를 측정하여 할당한다. 상기 버퍼의 크기 측정은 상기 비디오 트래픽 데이터가 일정 길이의 큐의 형태로 존재하므로 상기 큐의 길이를 측정하여 전송률을 결정하게 된다. 그리고 프레임 단위로 전송될 때마다 미리 설정해 놓은 버퍼 임계값을 초과하는 지의 여부를 결정하고, 버퍼 임계값을 초과하는 단말에게 실시간 비디오 트래픽 데이터의 전송을 우선적으로 스케쥴링한다. 그래서 임계 값을 초과하는 트래픽들에 대하여 우선적으로 전송하게 한다. 결국 상기의 스케쥴링을 통해서 상기 단말에게 할당된 버퍼에는 임계 값 미만의 트래픽들만 존재하게 된다.

다음으로, 상기 비디오 트래픽 데이터 다음으로 비 실시간 트래픽 데이터에게 전송우선순위를 할당할 때 세분화된 트래픽 클래스로 구분할 수 있다. 상기 비 실시간 트래픽 데이터에 대해서는 상기 502단계에서 계산한 FF 값에 따라 세분화된 트래픽 클래스로 구분할 수 있다. 즉 상기 FF 값을 통해 비 실시간 트래픽 데이터의 전송량을 계산하고, 적은 전송량을 가지는 단말부터 우선순위를 부여한다. 즉, 전송량이 가장 작은 단말이 우선적으로 트래픽 전송에서 스케쥴링 기회를 획득하게 된다. 또한 상기 비 실시간 데이터 서비스인 경우에는 이미 트래픽 클래스가 구분된 후에도 FF값의 갱신에 따라 비실시간 트래픽을 전송중인 각 단말에 대해서 전송우선순위 할당이 지속적으로 수행된다. 상기 504단계의 트래픽 클래스에 따른 전송우선순위 분류의 예를 하기 표 1에 나타내었다.

상기 표 1에서는 전송우선순위가 16가지 경우로 구분되어 있다. 즉, 전송우선순위 할당에 따라서 음성 트래픽 데이터, 실시간 비디오 트래픽 데이터, 비 실시간 트래픽 데이터가 구분되어 있다. 그리고 FF값에 대한 적용이 각 전송우선순위별로 적용되어 있다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 상기 전송 우선순위 P0의 음성 트래픽 데이터가 가장 우선순위가 높고 그 다음으로 비디오 트래픽 데이터 P1의 전송 우선순위를 가지며, 트래픽 데이터 P15의 전송 우선순위가 가장 낮다. 여기서, 상기 트래픽 데이터는 세분화 되어 큐 길이에 따라 우선순위가 결정된다. 즉, 상기 P2 이하의 경우는 비실시간 트래픽 데이터의 FF값에 따라 우선순위가 할당된다. 상기 FF값을 계산하는 과정은 하기 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

보다 구체적으로, 상기 P0의 음성 서비스는 FF값을 고려하지 않고 우선순위를 할당한다. 다음으로 실시간 비디오 트래픽 데이터가 우선순위로 P1의 전송 우선순위를 갖는다. 이후의 P2-P15까지의 우선순위는 비 실시간 트래픽 데이터를 상기 FF값을 기준으로 하여 세분화하여 제공된다. 상기 P2의 경우와 같이 FF값이 0보다 작은 경우에는 평균 전송량에 미달하는 경우이므로 다른 비 실시간 트래픽 데이터의 경우보다 우선적으로 우선순위를 할당받는다. 이하 P3내지 P15에 해당하는 비실시간 트래픽 데이터는 기준 값(FF)을 세분화하여 상기 FF 값이 평균보다 얼마만큼 작은지에 따라서 결정된다. 상기와 같이 FF 값에 따라 우선위를 세분화함으로써 비 실시간 트래픽 데이터에 대해서는 공정성 측면을 더 부여하여 단말에게 악화된 서비스를 제공하는 경우를 방지할 수 있다. 또한 506단계에서와 같이 상기 표 1에 따른 전송우선순위를 결정하는 과정에서 같은 트래픽 클래스에 속하게 되는 경우에는 일예로 단말 번호가 작은 이동 단말에게 우선적으로 부채널 및 심볼 블록을 할당할 수 있다. 또한 506단계에서와 같이 상기 표 1에 따른 전송 우선순위를 결정하는 과정에서 같은 트래픽 클래스에 속하게 되는 경우에는 일 예로 단말 번호가 작은 이동 단말에게 우선적으로 부채널 및 심볼 블록을 할당 할 수 있다.

즉, 상기 504단계에서 전송 우선순위가 결정되면, 기지국은 506단계에서, 상기 결정된 전송 우선순위에 따라서 부채널과 심볼 블록을 할당한다. 상기 506단계의 부채널 및 심볼 블록 할당 단계에서 상기 기지국은 주어진 무선 자원을 프레임 단위로 구분하고 이미 할당된 전송 우선순위와 전송량 정보를 활용하여 각 단말에게 최종적으로 무선 자원을 할당하게 된다. 한편, 상기 표 1에서 같은 전송우선순위를 할당 받는 경우가 발생할 수도 있는데, 이러한 경우 일예로 단말 번호가 작은 단말에게 우선 부채널 및 심볼 블록 등의 할당을 수행할 수도 있다.

또한 상기 506단계에서 상기 기지국은 508단계의 무선 채널 상태 추정 정보를 활용하여 각 단말에게 가장 우수한 부채널을 우선적으로 할당한다. 상기 508단계의 무선 채널 상태 추정은 상기 기지국이 단말로부터 주기적인 채널 상태 정보를 수신하고, 상기 채널 상태 정보를 이용하여 무선 채널 상태 추정을 수행한다. 이후에 상기 추정한 무선 채널 상태를 분류 및 저장한다. 상기 508단계에서 채널 상태의 저장은 각 단말에 해당하는 부채널들을 가장 좋은 상태라고 추정된 것부터 순서대로 저장하고 상기 506단계의 부채널 및 심볼 블록 할당 절차에서 활용하게 된다. 이를 통해 상기 부채널 및 심볼 블록 할당에서 상기 무선 채널 상태가 우수한 채널부터 할당하게 되는 것이다. 여기서, 상기 508단계의 무선 채널 상태 추정 방법에 관한 것은 본 발명에 포함되지 않으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이어서, 상기 510단계에서 기지국은 최종 구성된 프레임을 완성하여 물리계층 버퍼에 저장하고 이후 이동 단말에게 전송한다.

이상에서와 같이 본 발명은, 모든 단말의 트래픽 클래스, 즉, 형태에 따라서 전송 순서와 전송량을 결정하여 각각의 트래픽 클래스마다 전송 우선순위를 할당하여 트래픽 데이터를 단말에 전송함으로써, 트래픽 처리 성능 및 공평성을 보장하는 스케쥴링을 구현할 수 있다. 또한 상기에서는 본 발명에서 제시되어 있는 트래픽 데이터의 종류를 일예로 3가지로 구분하였으나 본 발명은 트래픽 데이터의 특성에 따라 가변적인 적용도 가능하다.

이하, 상기 502단계의 비 실시간 데이터에 대한 FF값 계산 및 상기 비 실시간 데이터의 스케쥴링 방법을 도 6을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전송우선순위를 할당하여 프레임 전송을 하는 과정을 나타낸 순서도이다.

상기 도 6을 참조하면, 602단계에서 기지국은 프레임 전송 후 비 실시간 트래픽 데이터에 대하여 각 단말의 전송량을 계산한다. 여기서 상기 전송량은 각 단말에게 전송된 총 비 실시간 트래픽 데이터의 양, 즉 을 나타낸다. 이어서, 604단계에서 상기 기지국은 각 단말의 비 실시간 트래픽 데이터에 따라서 비 실시간 트래픽 데이터의 평균 전송량을 하기 수학식 1을 사용하여 계산하게 된다.

상기 수학식 1에서 은 비 실시간 트래픽 데이터를 전송하는 모든 단말들의 비 실시간 트래픽 데이터의 측정 시점까지의 평균 전송량을 나타낸다. 그리고 상기 은 상기 602단계에서 계산한 비 실시간 트래픽 데이터에 따라 측정 시점까지 각 단말에게 전송한 트래픽 데이터의 총 전송량을 나타내며, 상기 N은 상기 비 실시간 트래픽 데이터를 전송하는 단말들의 개수를 나타내고, K는 상기 각 단말을 구별하는 인덱스를 나타낸다. 이와 같이 상기 수학식 1을 통해서 비 실시간 트래픽 데이터를 전송하는 단말들의 평균 전송량을 계산 할 수 있다. 그러면 이하 상기 각 단말에 대한 FF값 산출은 수학식 2를 참조하여 살펴보기로 한다.

상기 기지국에서는 각 단말에 대하여 수학식 2를 사용하여 FF값을 계산한다.

상기 수학식 2에 나타낸 바와 같이, 각 단말에게 전송된 총 비 실시간 트래픽 데이터의 양에서 비 실시간 트래픽 데이터에 대한 평균 전송량의 차이를 이용하여 각 단말의 FF값을 계산할 수 있다. 상기 FF 값은 각 단말에 전송되는 트래픽의 평균 전송량에 대한 전송 정도를 알 수 있게 한다. 예컨대 상기 FF값이 작은 단말일수록 트래픽 데이터 전송에 있어서 공정하지 못한, 즉 불공정한 트래픽 데이터 전송을 받고 있음을 나타낸다.

상기에서와 같이 604단계에서는 평균 전송량을 계산한 다음 동일한 트래픽 클래스에 해당하는 모든 단말에 대하여 상기 평균 전송량 및 FF 값을 계산한다. 이어서 606단계에서는 전송할 새로운 프레임의 부채널 및 심볼 블록 할당을 위한 주기가 시작된다. 상기 606단계에서 새로운 프레임의 전송 주기가 시작되면 608단계에서는 상기 트래픽의 클래스가 실시간 데이터인지 비 실시간 데이터인지를 판단하는 과정을 거치게 된다. 여기서 상기 608단계에서 기지국은 상기한 표 1에 따른 트래픽 전송 우선순위에 따라 상기 트래픽 클래스가 비 실시간 데이터인지를 판단하게 된다. 이어서 상기 판단 결과 비 실시간 데이터가 아닌 경우 즉, 음성 트래픽 데이터나 비디오 트래픽 데이터를 포함하는 실시간 데이터일 경우에는 610단계로 진행하여 상기 음성 또는 비디오 트래픽 데이터등의 실시간 데이터를 우선하여 부채널 및 심볼 블록을 할당하는 절차를 수행한다. 상기 부채널 및 심볼 블록을 할당하는 절차 즉, 상기 610단계의 실시간 트래픽 특히 비디오 서비스에 대한 스케줄링 방법은 이하 첨부되는 도 8을 참조하여 상세하게 설명되므로, 여기서는 생략하기로 한다.

한편 상기 608단계에서의 판단결과 상기 트래픽 클래스가 비 실시간 트래픽 데이터일 경우에는 612단계에서 상기 트래픽 데이터가 전송될 단말 즉 데이터 서비스를 제공받을 단말에 대해 할당이 가능한 부채널 및 심볼 블록이 남아있는지를 체크한다. 이 때 상기 체크 결과 단말에게 할당 가능한 부채널 및 심볼 블록이 남아 있으면, 613단계에서 단말의 인덱스 K를 1로 초기화한다. 상기 613단계 다음으로 614단계로 진행하여 상기 데이터 서비스를 제공받을 단말의 FF값이 0보다 작은지를 확인한다. 여기서 현재 프레임에 K 번째 단말에 지금까지 서비스된 전송량이 평균 전송량보다 적은 경우에는 상기 FF값은 0보다 작은 값을 가지며, 상기 K 번째 단말에 지금까지 서비스된 전송량이 평균 전송량보다 많은 경우에는 상기 FF값은 0보다 작지 않은 값을 갖게 된다. 이때 상기 614단계에서 상기 FF 값이 0보다 작은 경우에는 616단계에서 트래픽 데이터 서비스를 위한 단말 K에게 우선 부채널 및 심볼 블록을 할당한다. 상기 616단계 다음으로 618단계에서는 상기 단말 K가 할당 받은 할당 정보를 할당 테이블에 설정하게 된다. 상기 618단계의 할당 테이블의 설정과정에 이후에는 612단계로 진행하여 다시 부채널과 심볼 블록이 남았는지를 판단하게 되고 FF값이 0보다 작은 단말 K에 대해서는 상기 과정을 수행하고 FF 값이 0보다 작지 않다면 620단계로 진행한다. 상기 620단계에서 FF값이 0보다 작지 않은 단말의 인덱스 K가 비 실시간 데이터 트래픽 서비스를 받는 모든 단말의 개수 N과 같은지 비교한다. 즉, 비 실시간 데이터 트래픽 서비스를 받는 모든 단말에 대해 FF값이 0보다 작은 경우에 대해 FF값이 0보다 작은 경우에 대한 처리를 완료하였는지를 비교하는 과정이다. 만약 FF값이 0보다 작지 않은 단말들의 개수가 N과 같지 않으면 626단계로 진행하여 K값을 하나 증가시킨 후 다시 612단계로 진행하여 부채널과 심볼 블록이 남았는지 체크한다. 혹은 상기 622단계에서 FF값이 0보다 작지 않은 단말의 인덱스 K가 비 실시간 데이터 트래픽 서비스를 받는 모든 단말의 개수 N과 같다면 628단계로 진행하여 FF값이 0보다 작지 않은 비 실시간 트래픽 데이터에 대한 전송 우선순위 할당 및 스케줄링 절차를 수행한다. 이처럼, 비 실시간 트래픽 데이터 서비스를 받는 모든 단말에 대해, FF값이 0보다 작은 경우에 대한 부채널 및 심볼 블록 할당 절차가 완료되었음을 상기 620단계를 통해 확인한 이후에 FF값이 0보다 작지 않은 경우에 대한 할당 절차를 수행하도록 한다. 상기 628단계의 비 실시간 트래픽 데이터, 특히 FF 값이 0보다 작지 않은 비 실시간 트래픽 데이터에 대한 스케줄링 방법은 이하 첨부되는 도 7을 참조하여 상세하게 설명되므로, 여기서는 생략하기로 한다. 상기 610단계 및 628단계의 절차를 수행한 다음과, 상기 612단계에서의 할당할 부채널 및 심볼 블록이 남아있지 않은 경우에는 622단계로 진행하여 현재의 프레임에 할당 작업을 종료하게 된다. 624단계에서는 상기 622단계에서의 할당완료된 프레임을 사용하여 현재 프레임을 완성하여 전송하게 된다. 상기 프레임의 전송 후에는 602단계로 진행하여 다시 각 단말에 대하여 전송량을 계산하여 상기 프레임 전송을 위한 우선순위할당 과정을 수행하게 된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 O보다 작지 않은 FF 값을 갖는 단말의 전송우선순위 할당 과정을 나타낸 순서도이다.

상기 도 7을 설명하기 앞서 도 7은 도 6의 620단계의 판단결과, 즉 비 실시간 트래픽 데이터 서비스를 받는 모든 단말에 대해, FF값이 0보다 작은 경우에 대한 부채널 및 심볼 블록 할당 절차가 완료된 경우에 해당한다.

상기 도 7을 참조하면, 상기 단말에게 부채널 및 심볼 블록을 할당한 후에 할당과정을 통해 할당하고 남은 프레임의 영역을 분배하기 위한 할당량이 수학식 3에 나타나 있다.

상기 수학식 3에서는 Tx_AT_BW로 표시한 할당량은 FF값이 0보다 작지 않은 트래픽 데이터를 가지는 모든 단말에게 동일하게 할당할 전송량이다. 그리고 Tx_Data는 음성 트래픽 데이터, 비디오 서비스 중인 단말 및 FF값이 0과 같거나 작은 데이터 서비스 중인 경우에 대해 할당하고 남는 프레임 영역에 대해 전송 가능한 량을 의미한다. 또한 Data_Type_AT_Num은 상기 FF값이 0보다 작지 않은 트래픽 데이터를 서비스 중인 모든 단말의 수를 나타낸다. 702단계에서는 상기의 수학식 3을 통해 FF 값이 0보다 작지 않은 모든 단말에 대하여 할당량을 계산한다. 상기 702단계에서 모든 단말에 대한 할당량을 계산한 후에 704단계에서 단말의 인덱스 K를 1로 초기화한다. 706단계에서는 단말 K에 대한 할당량 즉, Tx_AT_BW_K 값이 0보다 큰지를 판단한다. 상기 706단계의 판단 결과 단말 K의 Tx_AT_BW_K 값이 0보다 크지 않다면 716단계에서 단말 K에 대한 할당을 중단하고 714단계에서 K값을 하나 증가 시킨 후 상기 706단계의 판단과정을 다시 수행하게 된다.

상기 706단계에서 Tx_AT_BW_K 값이 0보다 큰 경우에는 708단계로 진행하여 할당할 부채널 및 심볼 블록이 남았는지를 확인한다. 상기 708단계의 확인결과 할당할 부채널 및 심볼 블록이 남아있는 경우 710단계로 진행하여 단말 K에게 상기 702단계에서 계산된 모든 단말에 대한 할당량에 해당하는 부채널 및 심볼 블록을 할당한다. 즉, 상기 702단계에서 계산된 모든 단말에 대한 할당량 보다 상기 Tx_AT_BW_K 값이 작을 때는 상기 Tx_AT_BW_K 값에 해당하는 부채널 및 심볼 블록을 할당하고, 상기 702단계에서 계산된 모든 단말에 대한 할당량 보다 상기 Tx_AT_BW_K 값이 클 때는 상기 702단계에서 계산된 모든 단말에 대한 할당량에 해당하는 부채널 및 심볼 블록을 할당한다. 상기 710단계에서 상기 단말 K에게 부채널 및 심볼 블록을 할당한 후에는 712단계에서 단말의 인덱스 K가 비 실시간 데이터 트래픽 서비스를 받는 모든 단말 개수 N과 같은지 판단한다. 상기 단말의 인덱스 K가 상기 N과 같다면 702단계로 진행하여 비 실시간 데이터 트래픽 서비스를 받는 모든 단말에게 여전히 남아있는 프레임을 공평하게 할당할 수 있도록 Tx_AT_BW를 계산한다. 만약 상기 712단계에서 단말의 인덱스 K가 모든 단말 개수 N과 같지 않다면, 714단계로 진행하여 K값을 하나 증가시킨 후 상기 706단계의 판단과정을 수행한다. 상기 706단계에서는 상기 706단계에서는 Tx_AT_BW_K 값이 0보다 큰지를 판단하게 된다. 이처럼 각 단말에게 할당량이 있고(Tx_AT_BW_K > 0), 할당해줄 부채널 및 심볼 블록이 남아있는 경우 상기 과정을 통해 부채널 및 심볼 블록을 할당한다. 그러나 상기 708단계의 확인 결과 할당할 부채널 및 심볼 블록이 남아 있지 않다면 즉, 현재 프레임에 할당할 공간이 없으므로 도 6의 622단계로 진행하여 현재 프레임에 할당 작업을 종료한다.

여기서, 다른 실시예로 상기 710단계에서 한 개의 부채널 및 심볼 블록을 할당한다고 가정하는 경우에도, 부채널 및 심볼 블록이 모두 할당 될 때까지 상기 비 실시간 트래픽 데이터 서비스를 받는 FF값이 0보다 작지않은 모든 단말에 대해 상기 도 7의 과정을 반복 실시할 수 있다. 또한 상기 도 7은 비 실시간 데이터 트래픽 서비스를 받는 모든 단말 중에서 일예로 단말 인덱스가 가장 작은 단말부터 우선적으로 수행하는 것이 가능하고, 우선 순위 결정은 상기 방법 이외에도 여러 가지 기준에 의해 결정될 수 있음은 물론이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 트래픽 데이터의 전송우선순위 할당 과정을 나타낸 순서도이다.

상기 도 8을 참조하기에 앞서 도 8은 상기 도 6의 트래픽 클래스가 실시간 데이터인 경우이며, 그 중 비디오 서비스를 받고 있는 단말들에 대한 트래픽 데이터를 할당하는 과정에 해당한다.

상기 도 8을 참조하면 802단계에서 비디오 서비스 중인 단말과 상기 기지국에 할당 되어 있는 상기 단말들의 버퍼를 확인한다. 버퍼를 확인한 802단계에서 803단계로 진행하여 단말의 인덱스 K를 1로 초기화한다. 상기 803단계의 인덱스의 초기화과정 다음으로 804단계로 진행하여 상기 단말 K에 할당되어 있는 큐의 길이와 AT_K(q)와 시스템에 따라 미리 설정되어 있는 큐 길이 임계값 Q보다 작은지를 판단한다. 804단계의 판단결과 상기 단말의 큐 길이 AT_K(q)가 Q보다 작다면 810단계로 진행하여 하나의 부채널 및 심볼 블록을 할당하게 된다. 이어서, 812단계에서는 비디오 서비스를 받을 K값을 하나 증가시킨 후에 804단계로 진행한다.

상기 804 단계에서 단말에 할당되어 있는 큐의 길이 AT_K(q)와 큐 길이 임계값 Q와의 판단 과정에서 단말에 할당된 큐의 길이 AT_K(q)가 큐 길이 임계값 Q보다 크다면 806단계에서 할당할 부채널 및 심볼 블록이 있는 지를 판단하게 된다. 상기의 단말에게 할당될 프레임의 영역이 존재하는 지를 판단하여 할당할 부채널 및 심볼 블록이 있는 경우에 808단계에서 상기 단말에게 부채널 및 심볼 블록을 할당한다. 그 후 804단계로 진행하여 단말의 큐의 길이와 큐 길이 임계값 Q를 판단하는 과정을 다시 수행한다. 그러나 상기 806단계의 판단결과 할당할 부채널 및 심볼 블록이 남아 있지 않다면 도 6의 622단계로 진행하여 현재 프레임에 할당 작업을 종료한다.

그래서 상기 비디오 서비스 중인 단말은 비디오 트래픽 데이터의 큐의 길이에 따라 우선순위가 적용된다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라서 트래픽 데이터를 스케쥴링하는 예를 보여주는 도면이다.

상기 도 9를 참조하면, 본 발명의 스케쥴링 방법에 따른 부채널 및 심볼 블록을 할당 하며 AT0, AT4, AT21, AT17, AT12의 각 단말에 대하여 자원할당을 한다.

902에서는 우선순위에 따라 나열된 5개의 단말이 도시되어 있고 각 단말에 대하여 부채널 상태를 나타내는 리스트가 도시되어 있다. 또한 상기 부채널 리스트들은 상태가 좋은 것에서 좋지 못한 것의 순서로 나열 되어 있다. 상기 단말 AT0는 음성 서비스를 사용하고 있으며, 상기 단말 AT4는 버퍼값이 큐잉 임계값 Q보다 작지않은 비디오 서비스를 사용한다. 그리고 상기 단말 AT21, AT17, AT12은 FF 값이 각각 -50, 10, 50을 가지고 데이터 서비스를 제공한다. 이때 상기 단말들의 부채널 리스트를 보면, 각 단말에는 중복되는 부채널이 있을 수 있으며 상기 중복되는 부채널이 존재하는 경우에는 부채널 및 심볼 블록 할당 알고리즘을 사용한다. 예를 들어 각 단말이 선택한 가장 좋은 상태의 부채널에 대해서 상기 단말 AT4와 단말 AT12가 부채널 3을 선택할 수 있다.

904에서는 각 단말들이 해당하는 부채널 이득(gain) 값이 나타나 있다. 상기 단말 AT0는 가장 좋은 상태의 부채널 2에 대하여 채널 이득값 2.0을 가지고 단말 AT21은 가장 좋은 상태의 부채널 1에 대해 채널 이득값 1.5를 가진다. 또한 나머지 부채널 및 다른 단말에 대해서도 상기와 같이 각 부채널에 대한 채널 이득 값이 적용 된다.

906에서는 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding System, MCS)에 따른 비트(bit) 생성 방법이 나타나 있다.

예를 들어 부채널의 채널 이득값이 2.0이상이면 50비트의 코딩이 가능하고, 혹은 부채널의 채널 이득값이 1.5이상이고 2.0미만이면 40비트를 코딩이 가능하다. 상기 비트수는 해당 부채널에서 부채널 이득에 대하여 한 심볼구간에 코딩할 수 있는 비트수를 의미한다.

908에서는 스케쥴링 요인 큐잉 값 혹은 FF값을 나타내었다.

비디오 서비스에서 상기 큐잉 값 Buf가 큐 임계값 Q보다 작지 않은 경우는 다수의 부채널 및 심볼 블록을 할당할 수 있다. 만약 상기 큐잉 값이 큐 임계값보다 작은 경우는 하나의 부채널 및 심볼 블록을 할당하는 방법 등이 적용 될 수 있다. 그리고 데이터 서비스일 경우 단말 K의 FF값이 0보다 작으면 다수의 부채널 및 심볼 블록을 할당하고, 0보다 작지 않으면 하나의 부채널 및 심볼 블록을 할당하는 방법이 적용 될 수 있다.

910에는 부채널 5개와 심볼 구간 3단위로 구성된 OFDM 채널 구조가 나타나 있다. 그리고 본 발명에 따라서 각 단말마다 스케쥴링 방법을 사용하여 상기 OFDM 채널에 부채널들이 적용된 것이다. 그리고 상기 부채널에 부채널 번호가 0-4번까지 5개가 나타나있다.

이하 본 발명에 따른 부채널들이 910에 적용되는 과정을 설명하기로 한다. 본 발명의 스케쥴링 방법은 우선순위에 따라서 우선순위가 높은 서비스부터 부채널 및 심볼 블록을 할당한다. 이때 상기 스케쥴링 방법에 따라 몇 개의 부채널 및 심볼 블록을 할당할 것인지 결정한다. 또한 상기 부채널 및 심볼 블록의 할당에 있어서 각 단말별로 OFDM 채널 구조의 왼쪽에서부터 부채널과 심볼 블록이 비어있는지 확인하고 심볼 구간을 하나씩 증가하면서 상기 부채널과 심볼 블록을 할당한다. 만일 해당 부채널에 해당하는 심볼 블록이 모두 할당되었다면, 상기 부채널과 심볼 블록에 대한 할당을 중지하고 다음 부채널과 심볼 블록에 대한 할당을 시작한다.

예를 들어, 우선순위가 가장 높은 음성 서비스를 갖는 단말 AT0에게 가장 좋은 상태의 부채널 2를 할당한다면, 부채널 2의 가장 왼쪽 심볼 블록을 상기 단말 AT0에게 할당한다. 다음으로 우선순위가 높은 비디오 서비스를 갖는 단말 AT4에게 3개의 부채널을 할당해야 상기 단말 AT4의 큐잉 값이 큐 임계값 Q보다 작아지므로 상기 단말 AT4에게 부채널 상태가 좋은 순서대로 부채널 3, 4, 1을 할당해야 한다. 시작 심볼 구간에서 부채널 3이 할당되지 않았으므로 상기 AT4에게 할당하고, 다음 심볼 구간에서 부채널 4번이 할당되지 않았으므로 상기 AT4에게 할당하고, 또 다음 심볼 구간에서 부채널 1번이 할당되지 않았으므로 상기 AT4에게 할당한다. 다음으로 데이터 서비스를 갖는 상기 단말 AT21, AT17, AT 12에 대해 FF값에 따라 우선순위는 상기 단말 AT21, 단말 AT17, 단말 AT12의 순서로 결정된다. 데이터 서비스를 갖는 단말 중에 가장 우선순위가 높은 상기 단말 AT21의 FF값이 -50이므로, 상기 각 단말에 대한 부채널 정보를 참고하여 두 개의 부채널을 할당하면 FF값이 0이상이 되고 상기 할당할 두 개의 부채널은 부채널 상태가 좋은 순서대로 부채널 1과 2가 될 수 있음을 알 수 있다. 따라서 상기 단말 AT21에 대해 시작 심볼 구간에서 부채널 1이 할당되지 않았으므로 상기 부채널 1을 할당하고, 다음 심볼 구간에서 부채널 2가 할당되지 않았으므로 상기 부채널 2도 할당한다. 이후 상기 데이터 서비스를 갖는 단말 AT21, 단말 AT17, 단말 AT12의 FF값이 0이상이므로 할당하지 않고 남은 부채널 및 심볼 블록에 대해 상기 각 단말 AT21, 단말 AT17, 단말 AT12에게 공평하게 할당한다. 단말 AT17의 경우에는 부채널 4가 가장 좋은 상태의 부채널이고, 시작 심볼 구간에서 부채널 4가 할당되지 않았으므로 상기 부채널 4를 단말 AT17에게 할당한다. 다음으로 단말 AT12는 부채널 3이 가장 좋은 이득을 갖는 부채널이며, 시작 심볼 구간에서 상기 부채널 3이 이미 단말 AT4에게 할당되었으므로, 심볼구간을 하나 증가하여 부채널 3의 두 번째 심볼 구간을 상기 단말 AT12에게 할당한다. 다음으로 단말 AT21에게는 부채널 4가 할당되고 남은 부채널 중 가장 상태가 좋은 부채널이므로 상기 부채널 4의 비어있는 심볼 구간을 탐색하여 세 번째 심볼 구간을 할당한다. 데이터 단말에 대해서 부채널과 심볼 구간을 모두 할당할 때까지 상기와 같은 방식으로 할당 절차를 수행한다. 상기 도 8에서는 FF값이 0이상인 단말들에게 우선순위를 동등하게 주고 이들 각 단말의 Tx_AT_BW_K가 0보다 크다는 가정하에, 이들 단말의 공평성을 보장하도록 부채널과 심볼 블록을 하나씩 반복해서 할당하는 절차를 보여주고 있다. 또한 상기 도 9에서 상술한 부채널과 심볼 블록을 왼쪽 심볼 구간부터 할당하는 것을 일예로 나타내었는데, 상기 단말들에 대한 부채널과 심볼 블록의 할당은 채널 상태와 스케쥴링 방법에 따라 결정된다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 광대역 무선 이동 통신 시스템에서 OFDM 기술을 사용하여, 실시간 및 비 실시간 트래픽 데이터들에 대하여 전송우선순위를 할당하는 스케쥴링을 사용한다. 그래서 상기 스케쥴링 방식을 통해서 효과적인 트래픽 서비스를 제공이 가능하다. 또한 실시간 트래픽 데이터인 멀티미디어 서비스 등과 같은 다양한 통계적 특성을 가지는 트래픽 데이터들에 대해서도 유연한 적용이 가능하고 향상된 성능을 갖는다. 그래서 상기 시스템에서 트래픽 데이터의 송수신에 있어서 지터 및 지연이 최소화 되고 처리량이 증가한다. 또한 비 실시간 트래픽 데이터들에게도 우수한 성능을 가지고 공평한 대역의 분배가 보장되는 효과를 가진다.

도 1은 일반적인 직교 주파수 분할 다중 방식의 송수신기의 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 송신기 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 수신기 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 절차를 나타낸 순서도

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전송우선순위를 할당하여 프레임 전송을 하는 과정을 나타낸 순서도

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 O보다 작지 않은 FF 값을 갖는 단말의 전송우선순위 할당 과정을 나타낸 순서도

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 트래픽 데이터의 전송우선순위 할당 과정을 나타낸 순서도

도 9는 본 발명의 실시예에 따라서 트래픽 데이터를 스케쥴링하는 예를 보여주는 도면

Claims (8)

1. 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 트래픽 데이터 스케쥴링 방법에 있어서,

   데이터 트래픽을 각각의 트래픽 클래스로 구분하는 과정과,

   상기 구분된 각각의 트래픽 클래스의 특성에 전송 순서와 전송량을 결정하는 과정과,

   각 트래픽 클래스마다 상기 전송 순서와 전송량을 고려하여 전송우선순위를 할당하는 과정과,

   상기 전송우선순위에 상응하게 부채널 및 심볼 블록을 할당하여 단말에게 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 트래픽 데이터 스케쥴링 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 트래픽 클래스의 구분에 있어서 음성 트래픽 데이터, 비디오 트래픽 데이터, 비실시간 트래픽 데이터를 사용하여 데이터를 구분하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 트래픽 데이터 스케쥴링 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   전송우선순위를 결정하는 과정에 있어서 같은 종류의 트래픽 데이터에 대하여 공평하게 전송하는 기회를 할당하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 트래픽 데이터 스케쥴링 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 트래픽 클래스의 특성에 전송 순서와 전송량을 결정하는 과정은 실시간 비디오 트래픽 데이터의 전송률에 따른 스케쥴링을 적용하는 버퍼량 측정과 비 실시간 트래픽에 공정요소를 계산하여 스케쥴링 기회를 우선적으로 할당하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 트래픽 데이터 스케쥴링 방법.
5. 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 트래픽 데이터 스케쥴링 장치에 있어서,

   데이터 트래픽을 각각의 트래픽 클래스로 구분하고 각각의 트래픽 클래스의 특성에 따라서 전송 순서와 전송량을 결정하여 전송 우선순위를 할당하는 스케쥴러와,

   상기 스케쥴링 방법에 따라 상기 사용자 단말들에 전송되는 데이터들을 할당하는 부채널 할당기를 포함함을 특징으로 하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 트래픽 데이터 스케쥴링 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 트래픽 클래스를 구분하는 스케쥴러 있어서 음성 트래픽 데이터, 비디오 트래픽 데이터, 비실시간 트래픽 데이터를 사용하여 데이터를 구분하는 스케쥴링 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 트래픽 데이터 스케쥴링 장치.
7. 제 5항에 있어서,

   전송우선순위를 결정하는 스케쥴러에 있어서 같은 종류의 트래픽 데이터에 대하여 공평하게 전송하는 기회를 할당하는 스케쥴링 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 트래픽 데이터 스케쥴링 장치.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 트래픽 클래스의 특성에 전송 순서와 전송량을 결정하는 스케쥴러는 실시간 비디오 트래픽 데이터의 전송률에 따른 스케쥴링을 적용하는 버퍼량 측정과 비 실시간 트래픽에 공정요소를 계산하여 스케쥴링 기회를 우선적으로 할당하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 트래픽 데이터 스케쥴링 장치.