KR20100067010A - 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케줄링 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동통신 시스템의 기지국에서 무선자원 할당을 위한 스케줄링(Scheduling) 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 사용자 단말을 타겟으로 하는 패킷을 전송받아 사용자별 전송대기 큐에 저장하는 단계와; 사용자별 전송대기 큐의 패킷 유입량에 의한 패킷누적량과 채널영향에 의한 사용자별 평균 전송률을 산출하여 이를 무선자원 할당을 위한 우선순위함수식에 반영하여 얻어진 값들에 기초하여 무선자원 할당하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다. 이로써 본 발명은 무선 채널 상황 뿐만 아니라 각 사용자별 단위시간당 패킷 유입량을 고려하여 이에 비례하게 무선 자원 할당함으로써, 높은 시스템 전송률과 사용자의 트래픽에 대한 비례 공평성(Proportional Fairness)을 함게 제공할 수 있다.

무선자원, 할당, 패킷 유입량.

Description

이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케줄링 방법{SCHEDULING METHOD FOR ASSIGN A RESOURCE BLOCK IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동통신 시스템의 기지국에서 무선자원 할당을 위한 스케줄링(Scheduling) 방법에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-003-03, 과제명: 차세대 이동통신 서비스 플랫폼 개발].

4세대 이동통신 시스템을 구축하기에 가장 강력한 후보기술중 하나로 평가 받고 있는 3GPP-LTE(3rd Generation Partnership Project-Long Term Evolution) 시스템에서는 고속의 패킷 데이터 전송을 위해 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 전송 기법을 사용하며, 무선 자원을 효율적으로 사용하기 위하여 OFDMA 무선 다중 접속 및 다중화 방식을 채택하고 있다. 이러한 3GPP-LTE 시스템에서 기지국으로부터 사용자로의 하향 전송시 셀(Cell) 내에 위치한 여러 사용자들의 하향 트래픽은 하나의 무선 자원을 공유하여 전송된다. 따라서 기지국에서는 각 사용자에게 무선 자원을 분배하기 위한 스케줄링 기법이 필요하다. 이때, 어떠한 스케줄 링 기법을 사용하는가에 따라 하향 전송 성능이 결정되므로 자원 스케줄링 기법은 매우 중요하다고 할 수 있다.

무선 자원은 매우 한정적이기 때문에 이를 효율적으로 활용하기 위해 기지국은 전송 대기 큐에 저장된 사용자별 데이터 중 어떤 사용자의 데이터를 우선적으로 전송할지 결정하여야 한다. 이러한 결정을 위해서는 기지국과 각 사용자간의 무선 채널 상황, 각 사용자별 전송 대기 큐에 저장된 패킷들의 크기, 각 사용자별 트래픽의 종류, 전송 기회의 공평성, 전송량의 공평성 등 여러 가지 상황을 고려하여야 한다. 특히, 기지국과 각 사용자간의 무선 채널 상황은 전송 에러율(Error-rate)과 변조 (Modulation) 기법 및 코딩(Coding) 기법을 결정하는 지표가 되어 스케줄링의 결과로 나타나는 전체 시스템 전송률을 변화시키는 매우 중요한 요소로서 사용된다. 따라서 기지국의 패킷 스케줄러는 각 사용자의 무선 채널 상황을 파악하기 위해 사용자로부터 무선채널 품질정보(CQI:Channel Quality Information)를 귀환(Feedback) 받아 이를 활용하여 자원 할당을 한다.

MIMO 시스템은 다수의 안테나(Antenna)를 통해 여러 개의 데이터 프레임을 동시에 전송할 수 있기 때문에 하나의 안테나만을 사용하는 기존 SISO(Single Input Single Output) 시스템보다 더욱 효과적으로 데이터를 전송할 수 있다. 하지만 MIMO 시스템 환경에서 스케줄링을 하기 위해서는 기존 SISO에서 사용한 스케줄링과는 달리 사용자의 선택뿐만 아니라, 각 안테나별 무선채널정보를 활용하여 어떤 안테나를 통해 전송할 것인지 결정하는 안테나 선택 기법이 추가로 고려되어야 한다.

기존의 이동통신 시스템에서 사용되었던 각 안테나별 시간 슬롯(Time slot) 마다 하나의 사용자를 할당하는 자원 구조와 달리 본 발명에서 고려하는 MIMO-OFDMA 환경에서의 하향링크(Downlink)를 위한 주파수 대역은 다수의 부반송파(Sub-carrier)로 이루어지며, 일정한 수로 부반송파를 묶고, 이를 시간 슬롯으로 나누어 구성된 다수의 자원 블록을 최소 단위로 하는 자원 구조로 이루어져 있다.

이러한 자원 블록(Resource Block)을 자원할당단위로 사용하기 때문에 하나의 안테나에서 여러 사용자의 데이터를 동시에 전송할 수 있다. 따라서 기존의 MIMO 스케줄링의 안테나 선택과 더불어 자원 블록의 개념을 추가하여 확장된 스케줄링 기법을 사용하게 된다. 즉, 사용자의 데이터를 전송하기 위해서는 안테나 선택 뿐만 아니라 자원블록의 선택이 추가적으로 필요하게 된다.

이에 따라 안테나 및 자원블록의 효율적인 선택을 위해 각 사용자별 안테나와 자원블록당 무선채널정보가 요구되며, 자원을 할당할 사용자 선택시 더욱 높은 복잡도를 갖게 된다. 이러한 자원구조의 특성으로 인해 매 시간 주기마다 더욱 많은 스케줄링이 이루어지므로 스케줄링 기법은 전체 시스템 성능에 더욱 큰 영향을 미치게 된다.

무선자원의 스케줄링시 단순히 무선채널 정보만을 고려하여 각 사용자에게 무선자원을 분배할 경우, 몇몇 무선 채널이 좋은 사용자들이 전체 무선 자원을 독점하게 됨으로써 무선 채널이 나쁜 다른 사용자의 기아(Starvation) 문제가 발생할 수 있으며, 이는 시스템 전체의 전송률의 최대화가 가능하지만 사용자별 공평성 측면에서 문제가 발생한다. 한편 이를 방지하기 위해 사용자별 전송량의 공평성만을 고려하여 무선자원을 분배할 경우, 무선 채널이 나쁜 사용자들은 낮은 전송률의 변조기법 및 코딩기법을 사용하여 전송하기 때문에, 무선 채널이 좋은 사용자들에 비해 더욱 많은 전송 기회를 부여 받게 되어 시스템 전체의 전송률을 낮추게 된다.

상기한 바와 같이 스케줄링시 시스템 전체 전송률과 공평성의 상충관계 문제를 해결하기 위해 기존의 무선 스케줄링 기법들은 사용자별 전송 기회를 공평하게 주되, 무선채널 상황에 비례한 전송률로 전송함으로써 비례적 공평성을 제공할 수 있는 비례공정 스케줄링 기법을 주로 사용하였다. 그러나 비례공정 스케줄링 기법은 기지국과 사용자간의 무선채널 상황만을 고려할 뿐, 각 사용자의 패킷 유입률이나 전송대기 큐의 상태를 고려하지 않기 때문에, 낮은 전송률 또는 높은 패킷 유입률을 갖는 사용자의 경우 전송대기 큐에 패킷이 계속 누적되어 전송이 원활히 이루어지지 않는 문제가 발생한다.

또한, 비례공정 스케줄링 기법은 평균 전송량 계산에 지수가중이동평균(EWMA:Exponential Weighted Moving Average)을 사용함으로써 특정 사용자가 나쁜 채널환경에서 좋은 채널 환경으로 채널 상황이 변하게 될 경우, 평균 전송량에 비해 높은 현재 전송량을 가지게 되어 평균 전송량이 현재 채널 상황을 반영하는데 걸리는 시간 동안 같은 채널 상황을 갖는 다른 사용자에 비해 자원을 상대적으로 많이 할당 받게 됨으로써 다른 사용자의 피해를 발생시키게 된다.

이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이러한 기존 비례공정 스케줄 링의 문제들을 해결하기 위해 기지국과 각 사용자간 무선채널 상황과 더불어 각 사용자의 패킷 유입량을 고려하여 전송기회를 부여함으로써, 높은 패킷 유입량을 갖는 사용자의 전송을 원활하게 하고, 나쁜 채널환경을 갖는 사용자의 평균 전송량의 갱신을 빠르게 하여 채널 환경의 변화시 다른 사용자의 피해를 줄일 수 있는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케쥴링 방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 다양한 MIMO 기법에 적용할 수 있도록 스케줄링 기법을 변형할 수 있는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케쥴링 방법을 제공함에 있다.

상기 기술적 과제는 본 발명의 일실시예에 따라 3GPP-LTE 시스템의 다중 사용자 전송방식으로 사용되는 MIMO 기반 직교 주파수 분할 다중 접속(MIMO-OFDMA : MIMO-Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 환경의 자원 단위인 자원 블록(Resource Block)을 각 사용자들에게 할당함에 있어, 무선채널 상황 뿐만 아니라 사용자별 단위시간당 패킷 유입량을 고려하여 이에 비례하게 무선자원 할당함으로써, 높은 시스템 전송률과 사용자의 트래픽에 대한 비례 공평성(Proportional Fairness)을 제공할 수 있도록 비례 공평 스케줄링(PFS:Proportional Fair Scheduling) 기법을 확장한 스케줄링 방법에 의해 달성된다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 방법은 보다 구체적으로 이동통신 시스템의 기지국에서 실행 가능한 방법으로서,

사용자 단말을 타겟으로 하는 패킷을 전송받아 사용자별 전송대기 큐에 저장 하는 단계와;

사용자별 전송대기 큐의 패킷 유입량 및 각 사용자의 평균 전송량에 비례하게 무선자원 할당하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.

더 나아가 본 발명은 변형 실시예로서, 비례공평 메트릭을 변형하여 각 안테나의 동일 자원블록 위치에 동일 사용자의 서로 다른 데이터가 전송되도록 무선자원을 할당할 수도 있으며, 각 안테나의 동일 자원블록 위치에 동일 사용자의 동일 데이터가 전송되도록 무선자원을 할당함을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명은 기존 이동통신 시스템에서 주로 사용하던 비례 공평 스케줄링 기법에서 사용자별 트래픽 유입량을 고려하지 않아 유입량이 많은 사용자가 원활한 전송을 할 수 없어 발생하는 전송대기 큐의 누적 문제를 트래픽 유입량과 무선 채널 상황에 비례하게 자원을 할당함으로써, 이전 시스템에 비해 시스템 전체의 전송률을 비교적 낮게 감소시키면서 트래픽 유입량이 높은 사용자의 전송대기 큐의 누적을 감소시켜 원할한 전송이 이루어지도록 하는 효과가 있으며, 트래픽 유입량과 무선채널 상황에 따른 공평성을 함께 제공할 수 있다.

또한, 평균 전송량 갱신 방법에서의 가중치를 각 사용자의 채널 상황에 따라 조절함으로써, 나쁜 채널 환경에서 좋은 채널 환경으로 무선 환경이 변하는 사용자가 많은 자원을 할당받아 다른 사용자에게 피해를 주는 문제를 완화시킬 수 있다. 더 나아가 기존의 다양한 MIMO 기법에 본 발명의 스케줄링 기법을 적용할 수 있는 방안을 마련함으로써, 본 발명은 어떠한 차세대 이동통신 시스템에도 용이하게 적 용될 수 있는 효용성을 제공해 준다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. 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. 또한, 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. 아울러 하기 설명에서는 3GPP-LTE 시스템을 OFDMA 시스템의 일예로써 설명할 것이며, 이는 본 발명의 설명의 편의상 채택된 것일 뿐 본 발명이 LTE 통신 시스템에만 적용되는 것으로 제한되어 해석되어서는 안 될 것이다.

우선 본 발명은 원활한 전송을 하지 못해 발생하는 전송대기 큐의 패킷 누적에 큰 영향을 끼치는 문제가 패킷 유입량을 고려하지 않았다는 것에 착안하였다. 이에 본 발명은 단위시간당 패킷 유입에 의한 패킷의 누적량을 계산하여 이를 스케줄링 기법에 적용하였다. 또한 전송대기 큐의 누적이 클수록 채널상황이 열악하다는 것에 착안하여 평균 전송량 계산시 현재 전송량의 가중치를 높임으로써 현재 채널 상황을 더욱 빠르게 적용하는 방안을 강구하였다. 그리고 이러한 방안들을 다양한 MIMO 기법의 자원블록 할당방식에 맞게 변형시킴으로써 확장성을 제공할 수 있도록 하였다. 이러한 본 발명의 기술적 특징을 이하 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템의 일예로서 3GPP-LTE 시스템의 기지국내 존재하는 하향링크 패킷 스케줄러(100)와 사용자 단말(UE)을 2X2 MIMO 환경에 맞추어 개념적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이 기지국내 스케줄링 장치에는 사용자 단말(UE)을 타겟으로 하는 패킷을 전송받아 사용자별로 일시 저장하는 전송대기 큐(101)가 존재하며, 스케줄링 시점, 예를 들어 전송시구간(Transmit Time Interval:TTI) 마다 미리 설정되어 있는 스케줄링 방식에 따라 무선 자원을 특정 사용자 단말(UE)에 할당해 주는 패킷 스케줄러(100)가 존재한다. 패킷 스케줄러(100)는 일반적으로 무선자원 할당을 위해 필요한 무선채널품질정보(CQI)(104)를 사용자 단말(102)로부터 피드백 받는다. 아울러 패킷 스케줄러(100)는 전송대기 큐(101)로부터 단위시간당 패킷 유입량 정보(105)를 전송받아 각 사용자 단말(102)에게 무선자원을 할당한다. 보다 구체적으로 패킷 스케줄러(100)는 사용자별 전송대기 큐(101)의 패킷 유입량에 의한 패킷누적량과 채널영향에 의한 사용자별 평균 전송률을 산출하여 이를 무선자원 할당을 위한 우선순위함수식에 반영하여 얻어진 값들에 기초하여 무선자원 할당한다. 이러한 과정의 반복을 통해 매 전송주기 마다 스케줄링을 통해 기지국과 사용자 단말(102)간의 통신이 이루어진다. 패킷 스케줄러 후단에서 이루어지는 채널 부호화 및 OFDM 변조과정에 대해서는 일반적인 방법과 동일하므로 하기에서는 생략하기로 한다. 도 1에서 미설명된 참조번호 103은 패킷 스케줄러(100)에 의해서 각 안테나별로 할당된 무선 자원블럭(Resource Block:RB)을 도시한 것이다.

이하 비례 공평 방식에 기반한 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 방법에 대 해 설명하기로 한다. 본 발명의 스케줄링 방법은 사용자별 전송대기 큐(101)의 패킷 유입량에 의한 패킷누적량과 채널영향에 의한 사용자별 평균 전송량이 반영되어 비례공평 메트릭값이 얻어지도록 비례공평 메트릭 함수식을 변형하였으며, 이는 하기 수학식 1과 2로 표현 가능하다.

수학식 1에서

은 전송주기 n에 전송할 사용자 그룹을 의미한다. 즉, 스케줄링의 결과로 나타난 각 안테나별 자원블록(103)에 할당된 사용자 그룹이라 할 수 있다.

은 스케줄링의 판단 기준인 비례 공평 메트릭(Metric), 즉 우선순위함수식으로써 이 값을 최대로 만드는 사용자, 안테나, 자원블록을 선택하게 되며, 이를 바탕으로 무선자원을 할당한다. 비례 공평 메트릭의 인덱스(Index)로 사용되는 I, J, K는 각각 전송대기 큐(101) 내 패킷이 존재하는 사용자 단말 그룹, 안테나 그룹, 자원블록 그룹을 나타낸다.

수학식 2는 비례 공평 메트릭 함수식으로써,

는 사용자 i가 안테나 j의 자원블록 k를 통해 전송할 시 전송 가능한 최대 전송량을 의미하며, 이는 해당 자원블록의 무선채널 상황에 따라 적절한 변조기법 및 코딩기법을 적용하여 계산된 다. 다음으로

은 n번째 전송주기에서의 안테나 j의 k번째 자원블록이 사용자에게 할당되었는지 여부를 나타낸다.

은 표현된 바와 같이 0 또는 1의 값을 가지며, 해당 자원블럭이 특정 사용자에게 할당된 경우 '0'의 값을 설정하여 해당 자원블럭의 비례 공평 메트릭 값을 '0'으로 만들어 중복 설정되지 않게 한다. 한편 Ui(n)은 n번째 전송주기까지 사용자 i의 지수누적이동평균값으로써, 사용자 i의 전송주기당 평균 전송량을 의미한다. 마지막으로

은 전송주기에서의 패킷 유입 파라미터로서, 사용자별 전송대기 큐(101)의 패킷 유입량에 의한 패킷누적량을 나타낸다. 패킷 유입량에 의한 패킷누적량은 하기 수학식 3으로 계산 가능하다.

수학식 3은 패킷유입 파라미터

을 계산하는 수식으로써, 모든 사용자의하향 패킷 유입량 평균에 대한 사용자 i의 하향 패킷 유입량의 상대적인 비라 할 수 있다. 상기 수학식 3에서 Nu(n)은 전송주기 n에서 전송대기 큐 내 패킷이 존재하는 사용자 단말수이며,

은 전송주기 n에서 사용자 i의 평균 패킷 유입량을 의미한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 방법은 수학식 3을 통해 사용자별 전송대기 큐(101)의 패킷 유입량에 의한 패킷누적량을 산출 하여 수학식 2와 같은 비례 공평 메트릭 함수식에 반영함으로써, 패킷 유입량에 의한 패킷 누적량과 추후 설명할 채널 상황에 비례하게 자원을 할당할 수 있게 되는 것이다.

한편, 수학식 2에서 사용자 i의 평균 전송량

는 매 전송주기마다 갱신되는 값으로, 이 같은 갱신과정을 통해 현재의 채널상황을 의미하는 현재 전송량을 비례 공평 메트릭 함수식에 반영할 수 있다. 현재의 채널상황을 다음 전송주기에 반영하도록 갱신되어야 하는 사용자 i의 평균 전송률

은 하기 수학식 4에 의해 산출된다.

상기 수학식 4에서

는 기지국에 설치된 하향 안테나 수를 의미하며,

는 전송주기 당 전송할 수 있는 자원블록의 수를 의미한다. 또한,

은 n번째 전송주기에서 안테나 j의 k번째 자원블록이 사용자 i에게 할당되었는지 여부를 나타내는 파라미터이다.

은 앞서 설명한

과 마찬가지로 '0 또는 1'의 값을 가지며, 안테나 j의 k번째 자원블록이 사용자 i에게 할당되었을 경우 1, 그렇지 않을 경우 0의 값을 갖는다. 따라서 대괄호([ ])내에 있는 수식은 사용자 i가 n번째 전송주기에 할당 받은 자원의 자원블록당 산술평균을 의미한다.

참고적으로 상술한 갱신방법은 지수가중이동평균의 형태를 나타내고 있다. 즉,

은 현재 전송량의 고정적인 가중치이며

과의 곱을 통해 가중치를 조절한다.

은 나쁜 채널 상황에서 발생되는 전송대기 큐의 누적량을 나타내는 파라미터로써 하기 수학식 5로 표현 가능하다.

,

상기 수학식 5에서

은 전송대기 큐 내 패킷이 존재하는 모든 사용자에 대하여 채널 상태가 최상일 경우의 사용자당 평균 전송량이고,

는 3GPP-LTE 시스템의 최대 전송량을 의미한다.

수학식 5는 전송대기 큐(101) 내 패킷이 존재하는 모든 사용자가 채널 상태가 최상일 경우의 사용자당 평균 전송량과 사용자 i의 평균 전송량의 비로써, 채널 상황에 따라 가변되는 전송대기 큐(101)의 누적량의 비

이 계산되며, 채널 상황이 나쁠수록 그 값은 커지게 된다. 따라서

은 최상의 채널 환경에 상대적인 각 사용자의 무선 채널 상황을 표현한다 할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 수학식 4의 평균 전송량 갱신 시 무선 채널이 나쁜 사용자 일수록 현재의 전송량에 대한 가중치를 더욱 높이게 되어 더욱 빠르게 현재의 채널 상황을 반영할 수 있다.

이처럼 가중치를 채널 상황에 따라 변경하여 평균 전송량을 갱신하고 이를 비례 공평 메트릭에 반영한다면, 나쁜 채널환경에서 좋은 채널환경으로 채널 상황이 변하게 될 경우 다른 사용자에 비해 자원을 상대적으로 많이 할당 받게 됨으로 써 발생하는 피해를 완화시킬 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 스케줄링 방법은 패킷 유입량에 의한 전송대기 큐의 누적량과 무선 채널 상황에 비례적인 공평성을 제공할 수 있게 되는 것이다.

한편 상술한 본 발명의 스케쥴링 방법은 하향 전송을 위한 안테나별 서로 다른 사용자의 데이터를 서로 다른 위치의 자원블록에 자유롭게 할당할 수 있는 MIMO 기법에 적용할 수 있음은 물론, 비례 공평 메트릭 함수식을 변형하여 다양한 MIMO 기법에 적용할 수 있다. 이를 도 2를 참조하여 부연 설명하면 다음과 같다.

참고적으로 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 각 전송 안테나의 무선 자원블럭(resource block) 할당을 예시한 것이다.

우선 도 2a는 수학식 2의 비례 공평 메트릭 함수식을 사용하여 각 하향 전송 안테나의 자원블록(RB)을 할당한 것으로써, 각 안테나의 동일한 위치의 자원블록(RB1,RB2,..)에 서로 다른 사용자의 데이터를 전송할 수 있도록 무선자원 할당한 경우이다.

이에 반하여 도 2b는 동일 사용자의 서로 다른 데이터가 각 안테나의 동일 위치의 자원블록을 통해 무선 전송되도록 무선자원 할당된 경우를 도시한 것이다. 도 2b에 표현된 바와 같이 각 안테나의 동일 위치의 자원블록에 동일한 사용자의 서로 다른 데이터가 할당되어 있음을 알 수 있다. 이를 위해 수학식 2의 비례 공평 메트릭 함수식을 수학식 6으로 변형하여 본 발명의 또 다른 스케줄링 방법을 제공할 수 있다.

수학식 6은 수학식 2와 달리 안테나 선택을 제외하고 사용자와 자원블록만을 선택하게 되는데, 이는 한 사용자가 각 안테나의 동일한 위치의 자원블록에 데이터를 할당받기 때문이다. 따라서 한 사용자가 하향 링크 안테나 수에 따라 복수의 자원 블록을 할당 받게 되므로, 결과적으로

와 같이 안테나별 동일 위치의 자원블록의 합이 큰 사용자를 선택하게 된다. 또한,

을 사용하여 특정 자원 블록이 다른 사용자에게 이미 할당된 경우, 해당 자원 블록에 대한 계산을 0으로 만들어 줌으로써 중복 할당을 방지한다. 참고적으로, 평균 전송량 갱신 기법은 수학식 4와 동일한 기법을 사용한다.

도 2c는 동일 사용자의 동일한 데이터를 동일한 위치의 자원 블록에 할당하여 공간적 다중화(Spatial Multiplexing) 이득 없이 다이버시티(Diversity) 이득만을 얻기 위한 자원 할당 예시이다. 도 2c에 표현된 바와 같이 각 안테나의 동일한 자원 블록 번호에 동일한 사용자의 동일한 데이터가 할당되어 있음을 알 수 있다. 이와 같은 MIMO 기법에서는 수학식 7과 같이 비례 공평 메트릭 함수식을 변형하여 무선 자원을 할당한다.

상기 수학식 7 역시 수학식 6과 같이 사용자와 자원 블록만을 선택하여 무선자원 할당하는 경우로써, 한 사용자가 하향 링크 안테나 수에 따라 동일한 위치에 있는 복수의 자원블록을 할당 받는 경우이다. 그러나 동일한 사용자의 동일한 데이터를 전송해야 하므로 동일 위치의 자원블록에 동일한 변조기법 및 코딩기법을 사용하여 전송해야 한다. 즉, 동일한 자원블록 위치에서 가장 낮은 채널 품질을 갖는 자원 블록을 선택하여 비례 공평 메트릭 함수식이 계산되며, 이들 중 채널 품질 정보가 높을수록 많은 데이터를 전송할 수 있다. 수학식 7에서

은 기지국의 하향 전송 안테나 수를 나타낸다.

한편, 평균 전송량 갱신 시 동일한 위치의 자원 블록 중 가장 낮은 전송률로 전송해야 하므로 비례 공평 메트릭 함수식 계산시와 마찬가지로 동일한 자원 블록 위치에서 가장 낮은 채널 품질을 갖는 자원 블록을 사용하여 갱신한다. 즉, 하기 수학식 8에 근거하여 평균 전송량을 갱신한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스케줄링 방법은 수학식 2, 6, 7과 같은 비례 공평 메트릭 함수식과 수학식 4, 8과 같은 평균 전송량 갱신식을 활용하여 다양한 MIMO 기법에 맞춰 무선 자원을 효과적으로 할당할 수 있게 되는 것이다

이상 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 3GPP-LTE 시스템과 같은 차세대 이동통신 시스템에 폭 넓게 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템의 일예로서 3GPP-LTE 시스템의 기지국내 존재하는 하향링크 패킷 스케줄러와 사용자 단말(UE)을 2 2 MIMO 환경에 맞추어 개념적으로 도시한 도면.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 각 전송 안테나의 무선 자원블럭(resource block) 할당 예시도.

Claims (15)

1. 이동통신 시스템에서 무선자원을 할당하기 위한 스케쥴링 방법에 있어서,

   사용자 단말을 타겟으로 하는 패킷을 전송받아 사용자별 전송대기 큐에 저장하는 단계와;

   사용자별 전송대기 큐의 패킷 유입량 및 각 사용자의 평균 전송량에 비례하게 무선자원 할당하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케쥴링 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 무선 자원 할당하는 단계는,

   비례공평 메트릭을 최대로 만드는 사용자, 안테나, 자원 블록을 선택하여 자원 할당하되, 그 비례공평 메트릭은 사용자 i가 안테나 j의 자원블럭 k를 통해 전송 가능한 최대 전송량과 패킷 유입 파라미터의 곱에 대한 사용자의 전송주기당 평균 전송량의 비로 산출됨을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케줄링 방법.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 패킷 유입 파라미터는,

   모든 사용자의 하향 패킷 유입량 평균에 대한 사용자 i의 하향 패킷 유입량의 상대적인 비로 산출됨을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케줄링 방법.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 비례공평 메트릭은 안테나 j의 k번째 자원 블록이 다른 사용자에게 할당된 경우 0의 값을 가짐을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케줄링 방법.
5. 청구항 1에 있어서, 지수가중이동평균 형태를 나타내는 상기 평균 전송량은,

   고정적인 가중치에 채널 상황에 의해 발생하는 전송대기 큐의 누적량을 곱하여 현재 전송량에 대한 가중치를 다르게 적용하는 방식으로 매 전송주기마다 갱신됨을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케줄링 방법.
6. 청구항 1 내지 청구항 5중 어느 한 항에 있어서, 상기 무선자원 할당하는 단계는,

   각 안테나의 서로 다른 위치의 자원블럭에 동일 사용자의 서로 다른 데이터가 전송되도록 무선자원 할당함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케줄링 방법.
7. 이동통신 시스템에서 무선자원을 할당하기 위한 스케쥴링 방법에 있어서,

   사용자 단말을 타겟으로 하는 패킷을 전송받아 사용자별 전송대기 큐에 저장하는 단계와;

   사용자별 전송대기 큐의 패킷 유입량 및 각 사용자의 평균 전송률에 비례하 게 무선자원 할당하되, 각 안테나의 동일 자원블록 위치에 동일 사용자의 서로 다른 데이터가 전송되도록 무선자원 할당하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케쥴링 방법.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 무선 자원 할당하는 단계는,

   비례공평 메트릭을 최대로 만드는 사용자와 자원 블록을 선택하여 자원 할당하되, 그 비례공평 메트릭은 사용자 i가 안테나 j의 자원블럭 k를 통해 전송 가능한 최대 전송량의 합과 패킷 유입 파라미터의 곱에 대한 사용자의 전송주기당 평균 전송량의 비로 산출됨을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케줄링 방법.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 패킷 유입 파라미터는,

   모든 사용자의 하향 패킷 유입량 평균에 대한 사용자 i의 하향 패킷 유입량의 상대적인 비로써 산출됨을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케줄링 방법.
10. 청구항 8에 있어서, 상기 비례공평 메트릭은 특정 자원 블록이 다른 사용자에게 할당된 경우 0의 값을 가짐을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케줄링 방법.
11. 청구항 7에 있어서, 지수가중이동평균 형태를 나타내는 상기 평균 전송량은,

    고정적인 가중치에 채널 상황에 의해 발생하는 전송대기 큐의 누적량을 곱하여 현재 전송량에 대한 가중치를 다르게 적용하는 방식으로 매 전송주기마다 갱신됨을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케줄링 방법.
12. 이동통신 시스템에서 무선자원을 할당하기 위한 스케쥴링 방법에 있어서,

    사용자 단말을 타겟으로 하는 패킷을 전송받아 사용자별 전송대기 큐에 저장하는 단계와;

    사용자별 전송대기 큐의 패킷 유입량 및 각 사용자의 평균 전송률에 비례하게 무선자원 할당하되, 각 안테나의 동일 자원블록 위치에 동일 사용자의 동일 데이터가 전송되도록 무선자원 할당하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케쥴링 방법.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 무선 자원 할당하는 단계는,

    비례공평 메트릭을 최대로 만드는 사용자와 자원 블록을 선택하여 자원 할당하되, 그 비례공평 메트릭은 동일한 위치의 자원 블록중 가장 낮은 전송량을 가지는 자원블럭의 전송량과 패킷 유입 파라미터의 곱에 대한 사용자의 전송주기당 평균 전송량의 비로써 산출됨을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케줄링 방법.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 패킷 유입 파라미터는,

    모든 사용자의 하향 패킷 유입량 평균에 대한 사용자 i의 하향 패킷 유입량의 상대적인 비로써 산출됨을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케줄링 방법.
15. 청구항 12에 있어서, 지수가중이동평균 형태를 나타내는 상기 평균 전송량은,

    고정적인 가중치에 채널 상황에 의해 발생하는 전송대기 큐의 누적량을 곱하여 현재 전송량에 대한 가중치를 다르게 적용하는 방식으로 매 전송주기마다 갱신되되, 동일한 자원 블록 위치에서 가장 낮은 전송량을 가지는 자원 블록을 선택하여 갱신됨을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 무선자원 할당을 위한 스케줄링 방법.

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