KR20110059041A - 부분적 주파수 재사용 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템에서 스케쥴링 장치 및 방법 - Google Patents

부분적 주파수 재사용 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템에서 스케쥴링 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부분적 주파수 재사용 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템에서, 외부 송신 전력과 우선 순위 계수를 초기화하고, 이후 외부 사용자 단말기(UE: User Equipment)들의 성능이 개선되었는지 검사하고, 상기 외부 UE들의 성능이 개선되었을 경우 셀 평균 성능이 임계 성능을 초과하였는지 검사하고, 상기 셀 평균 성능이 임계 성능을 초과하였을 경우 상기 우선 순위 계수를 단위값만큼 감소시킨다.
우선 순위 계수, 외부 사용자 단말기 성능, 셀 평균 성능, 외부 송신 전력

Description

부분적 주파수 재사용 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템에서 스케쥴링 장치 및 방법{SCHEDULING APPARATUS IN A MULTI-CELL COMMUNICATION SYSTEM USING A FRACTIONAL FREQUENCY REUSE SCHEME AND METHOD THEREOF}
본 발명은 부분적 주파수 재사용(FFR: Fractional Frequency Reuse, 이하 'FFR'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 멀티 셀(multi-cell) 통신 시스템에서 스케쥴링 장치 및 방법에 관한 것이다.
멀티 셀 통신 시스템은 한정된 자원, 일 예로 주파수 대역(frequency band)과 송신 전력(transmission power)을 상기 멀티 셀 통신 시스템을 구성하는 다수의 셀들이 공유하여 사용한다. 이렇게 상기 멀티 셀 통신 시스템에서는 다수의 셀들이 주파수 대역과 송신 전력을 공유하여 사용하기 때문에 셀간 간섭(ICI: Inter Cell Interference, 이하 'ICI'라 칭하기로 한다)이 발생하며, 상기 ICI를 감소시키기 위해 다양한 방식들이 제안된 바 있으며, 그 중 대표적인 방식이 FFR 방식이다. 상기 FFR 방식은 크게 소프트 주파수 재사용(SFR: Soft Frequency Reuse, 이하 'SFR'이라 칭하기로 한다) 방식과 일부 주파수 재사용(Partial Frequency Reuse, 이하 'PFR'이라 칭하기로 한다) 방식으로 구분된다. 그러면 여기서 도 1 내지 도 3을 SFR 방식 및 PFR 방식에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 멀티 셀 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 설명하기에 앞서, 상기 멀티 셀 통신 시스템은 3-섹터(sector) 구조를 가진다고 가정하기로 한다. 도 1을 참조하면, 각 셀은 3개의 섹터들, 즉 섹터 A와, 섹터 B와, 섹터 C를 포함하고, 각 섹터는 내부 영역(inner region)과 외부 영역(outer region)을 포함한다. 도 1에서 음영 처리된 부분은 각 섹터의 외부 영역을 나타내며, 음영 처리되지 않은 부분은 각 섹터의 내부 영역을 나타낸다. 상기 내부 영역과 외부 영역은 수신 신호 품질을 사용하여 구분되며, 상기 수신 신호 품질이 미리 설정되어 있는 임계값 미만일 경우 해당 영역은 외부 영역이 되고, 상기 수신 신호 품질이 상기 임계값 이상일 경우 해당 영역은 내부 영역이 된다. 여기서, 상기 기준 신호는 일 예로 파일럿(pilot) 신호가 될 수 있으며, 상기 수신 신호 품질은 일 예로 캐리어대 간섭 잡음비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio, 이하 'CINR'이라 칭하기로 한다)가 될 수 있다. 또한, 상기 내부 영역에 위치하는 사용자 단말기(UE: User Equipment, 이하 'UE'라 칭하기로 한다)를 '내부 UE'라 칭하기로 하며, 상기 외부 영역에 위치하는 UE를 '외부 UE'라 칭하기로 한다.
또한, 상기 멀티 셀 통신 시스템을 구성하는 셀들은 상호간에 주파수 할당 전략을 공유하며, 따라서 FFR 방식을 사용할 경우 인접 셀/섹터의 외부 UE에게 할당되는 주파수 대역, 즉 외부 대역(outer band)이 상호간에 다르게 되도록 설정한다. 여기서, 외부 대역이라 함은 각 셀/섹터에서 사용 가능한 전체 주파수 대역 중 외부 UE에게 우선적으로 할당되는 주파수 대역을 나타내며, 외부 대역 이외의 대역들을 '내부 대역(inner band)'이라 칭하기로 한다.
다음으로 도 2를 참조하여 도 1의 멀티 셀 통신 시스템에서 SFR 방식을 사용할 경우 임의의 한 셀에서 섹터별로 사용 가능한 주파수 대역 및 송신 전력에 대해서 설명하기로 한다.
도 2는 도 1의 멀티 셀 통신 시스템에서 SFR 방식을 사용할 경우 임의의 한 셀에서 섹터별로 사용 가능한 주파수 대역 및 송신 전력을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 먼저 상기 셀이 포함하는 3개의 섹터들 각각은 상기 셀에서 사용 가능한 전체 주파수 대역을 3개의 주파수 재사용 계수(frequency reuse factor) 3 대역들로 분할하고, 상기 3개의 주파수 재사용 계수 3 대역들 중 1개를 외부 대역으로 지정한다. 여기서, 주파수 재사용 계수 3 대역이라 함은 주파수 재사용 계수 3이 적용된 주파수 대역을 나타낸다. 상기 SFR 방식을 사용할 경우 외부 UE에게는 외부 대역만이 할당되고, 내부 UE에게는 내부 대역과 외부 대역 모두가 할당될 수 있다. 하지만, 외부 대역의 스케쥴링(scheduling)시 내부 UE는 외부 UE에 비해 낮은 우선 순위(priority)를 갖는다. 또한, 외부 대역에 할당되는 송신 전력은 내부 대역에 할당되는 송신 전력에 비해 미리 설정되어 있는 임계 전력만큼 크다.
도 2에서 A,B,C 각각은 주파수 재사용 계수 3 대역을 나타내며, Pouter는 외부 대역에 할당되는 송신 전력을 나타내며, Pinner는 내부 대역에 할당되는 송신 전력을 나타낸다. 이하, 설명의 편의상 외부 대역에 할당되는 송신 전력을 '외부 대역 송신 전력'이라 칭하고, 내부 대역에 할당되는 송신 전력을 '내부 대역 송신 전력'이라 칭하기로 한다. 도 2에서 섹터 A는 주파수 재사용 계수 3 대역 A를 외부 대역으로, 주파수 재사용 계수 3 대역들 B, C를 내부 대역으로 지정하고, 섹터 B는 주파수 재사용 계수 3 대역 B를 외부 대역으로, 주파수 재사용 계수 3 대역들 A, C를 내부 대역으로 지정하고, 섹터 C는 주파수 재사용 계수 3 대역 C를 외부 대역으로, 주파수 재사용 계수 3 대역들 A, B를 내부 대역으로 지정한다.
다음으로 도 3을 참조하여 도 1의 멀티 셀 통신 시스템에서 PFR 방식을 사용할 경우 임의의 한 셀에서 섹터별로 사용 가능한 주파수 대역 및 송신 전력에 대해서 설명하기로 한다.
도 3은 도 1의 멀티 셀 통신 시스템에서 PFR 방식을 사용할 경우 임의의 한 셀에서 섹터별로 사용 가능한 주파수 대역 및 송신 전력을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 먼저 상기 셀이 포함하는 3개의 섹터들 각각은 상기 셀에서 사용 가능한 전체 주파수 대역을 주파수 재사용 계수 3 대역과 주파수 재사용 계수 1 대역으로 분할하고, 상기 주파수 재사용 계수 3 대역을 3개의 서브 대역(sub-band)들로 분할하고, 상기 3개의 서브 대역들 중 1개를 외부 대역으로 지정한다. 여기서, 주파수 재사용 계수 1 대역이라 함은 주파수 재사용 계수 1이 적용 된 주파수 대역을 나타낸다. 상기 PFR 방식을 사용할 경우 외부 UE에게는 외부 대역만이 할당되고, 내부 UE에게는 내부 대역과 외부 대역 모두가 할당될 수 있다. 하지만, 외부 대역의 스케쥴링시 내부 UE는 외부 UE에 비해 낮은 우선 순위를 갖는다. 또한, 외부 대역 송신 전력은 내부 대역 송신 전력에 비해 미리 설정되어 있는 임계 전력만큼 크다.
도 3에서 A1, A2 ,A3 각각은 주파수 재사용 계수 3 대역의 서브 대역을 나타내며, B는 주파수 재사용 계수 1 대역을 나타내며, Pouter는 외부 대역 송신 전력을 나타내며, Pinner는 내부 대역 송신 전력을 나타낸다. 도 3에서 섹터 A는 서브 대역 A1을 외부 대역으로, 주파수 재사용 계수 1 대역 B를 내부 대역으로 지정하고, 섹터 B는 서브 대역 A2를 외부 대역으로, 주파수 재사용 계수 1 대역 B를 내부 대역으로 지정하고, 섹터 C는 서브 대역 A3을 외부 대역으로, 주파수 재사용 계수 1 대역 B를 내부 대역으로 지정한다.
상기에서 설명한 바와 같이 SFR 방식 및 PFR 방식과 같은 FFR 방식은 ICI에 취약한 외부 UE에게 내부 UE에 비해 높은 송신 전력을 할당하고, 각 셀/섹터에서 사용하는 외부 대역을 상호간에 직교(orthogonal)하도록 지정함으로써 외부 UE 의 성능을 향상시키는 방식이다. 하지만, 상기 FFR 방식을 사용할 경우 외부 UE의 처리량(throughput)은 소폭 향상되는데 반해 내부 UE의 처리량은 대폭 하락되는 상황이 발생될 수 있으며, 따라서 전체 시스템 처리량이 저하될 수 있다.
본 발명은 FFR 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템에서 스케쥴링 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명은 FFR 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템에서 시스템 전체 처리량을 고려하여 외부 대역 및 송신 전력을 스케쥴링하는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명은 FFR 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템에서 내부 UE와 외부 UE의 우선 순위를 적응적으로 조정하여 외부 대역 및 송신 전력을 스케쥴링하는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명에서 제안하는 장치는; 부분적 주파수 재사용 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템의 스케쥴링 장치에 있어서, 외부 송신 전력과 우선 순위 계수를 초기화하고, 이후 외부 사용자 단말기(UE: User Equipment)들의 성능이 개선되었는지 검사하고, 상기 외부 UE들의 성능이 개선되었을 경우 셀 평균 성능이 임계 성능을 초과하였는지 검사하고, 상기 셀 평균 성능이 임계 성능을 초과하였을 경우 상기 우선 순위 계수를 단위값만큼 감소시키는 스케쥴러를 포함하며, 상기 외부 송신 전력은 사용 가능한 전체 주파수 대역 중 외부 UE들에게 우선적으로 할당되는 주파 수 대역인 외부 대역에 할당되는 송신 전력이며, 상기 우선 순위 계수는 상기 외부 대역을 내부 UE들에게 할당할 때 사용되는 스케쥴링 메트릭과 상기 전체 주파수 대역 중 상기 외부 대역 이외의 주파수 대역을 내부 UE들에게 할당할 때 사용되는 스케쥴링 메트릭의 관계를 지정하는데 사용되는 변수이며, 상기 외부 UE들은 수신 신호 품질이 임계값 미만인 영역에 위치하는 UE들이며, 상기 내부 UE들은 수신 신호 품질이 상기 임계값 이상인 영역에 위치하는 UE들임을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하는 방법은; 부분적 주파수 재사용 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템의 스케쥴링 방법에 있어서, 외부 송신 전력과 우선 순위 계수를 초기화하는 과정과, 이후 외부 사용자 단말기(UE: User Equipment)들의 성능이 개선되었는지 검사하는 과정과, 상기 외부 UE들의 성능이 개선되었을 경우 셀 평균 성능이 임계 성능을 초과하였는지 검사하는 과정과, 상기 셀 평균 성능이 임계 성능을 초과하였을 경우 상기 우선 순위 계수를 단위값만큼 감소시키는 과정을 포함하며, 상기 외부 송신 전력은 사용 가능한 전체 주파수 대역 중 외부 UE들에게 우선적으로 할당되는 주파수 대역인 외부 대역에 할당되는 송신 전력이며, 상기 우선 순위 계수는 상기 외부 대역을 내부 UE들에게 할당할 때 사용되는 스케쥴링 메트릭과 상기 전체 주파수 대역 중 상기 외부 대역 이외의 주파수 대역을 내부 UE들에게 할당할 때 사용되는 스케쥴링 메트릭의 관계를 지정하는데 사용되는 변수이며, 상기 외부 UE들은 수신 신호 품질이 임계값 미만인 영역에 위치하는 UE들이며, 상기 내부 UE들은 수신 신호 품질이 상기 임계값 이상인 영역에 위치하는 UE들임을 특징으로 한다.
본 발명은 FFR 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템에서 시스템 전체 처리량을 고려하여 외부 대역 및 송신 전력을 스케쥴링함으로써 시스템 전체 처리량을 향상시킨다는 효과를 가진다. 또한, 본 발명은 FFR 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템에서 내부 UE와 외부 UE의 우선 순위를 적응적으로 조정하여 외부 대역 및 송신 전력을 스케쥴링함으로써 시스템 전체 처리량을 향상시킨다는 효과를 가진다.
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.
본 발명은 부분적 주파수 재사용(FFR: Fractional Frequency Reuse, 이하 'FFR'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 멀티 셀(multi-cell) 통신 시스템에서 스케쥴링 장치 및 방법을 제안한다. 이하, 설명의 편의상 FFR 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템을 'FFR 멀티 셀 통신 시스템'이라 칭하기로 한다.
또한, 본 발명은 FFR 멀티 셀 통신 시스템에서 시스템 전체 처리량(throughput)을 고려하여 외부 대역(outer band) 및 송신 전력(transmission power)을 스케쥴링하는 장치 및 방법을 제안한다. 여기서, 상기 외부 대역이라 함은 상기 FFR 멀티 셀 통신 시스템을 구성하는 각 셀(cell)/섹터(sector)에서 사용 가능한 전체 주파수 대역 중 외부 사용자 단말기(UE: User Equipment, 이하 'UE'라 칭하기로 한다)들에게 우선적으로 할당되는 주파수 대역을 나타내며, 외부 대역 이외의 대역들을 '외부 대역(inner band)'이라 칭하기로 한다. 또한, 상기 외부 UE라 함은 외부 영역에 위치하는 UE를 나타내며, 내부 영역(inner region)에 위치하는 UE를 '내부 UE'라 칭하기로 한다. 여기서, 상기 내부 영역과 외부 영역은 수신 신호 품질을 사용하여 구분되며, 상기 수신 신호 품질이 미리 설정되어 있는 임계값 미만일 경우 해당 영역은 외부 영역이 되고, 상기 수신 신호 품질이 상기 임계값 이상일 경우 해당 영역은 내부 영역이 된다. 여기서, 상기 기준 신호는 일 예로 파일럿(pilot) 신호가 될 수 있으며, 상기 수신 신호 품질은 일 예로 캐리어대 간섭 잡음비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio, 이하 'CINR'이라 칭하기로 한다)가 될 수 있다.
또한, 본 발명은 FFR 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템에서 내부 UE와 외부 UE의 우선 순위를 적응적으로 조정하여 외부 대역 및 송신 전력을 스케쥴링하는 장치 및 방법을 제안한다. 특히, 본 발명에서 내부 UE와 외부 UE의 우선 순위를 적응적으로 조정함에 있어 사용되는 우선 순위 계수(priority factor)는 외부 UE의 성능과 셀 평균 성능을 고려하여 조정되며, 상기 외부 UE의 성능은 일 예로 처리량 혹은 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭하기로 한다) 등이 될 수 있다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 상기 FFR 멀티 셀 통신 시스템의 각 셀/섹터에서 사용하는 전체 주파수 대역은 다수의 단위 주파수 대역들을 포함한다고 가정하기로 하며, 단위 주파수 대역 단위로 스케쥴링이 수행된다고 가정하기로 한다.
그러면 여기서 본 발명에서 제안하는 스케쥴링 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
일반적으로, 스케쥴러는 미리 설정되어 있는 스케쥴링 방식을 사용하여 스케쥴링 메트릭(metric)을 계산하고, 해당 단위 주파수 대역에서 최대 메트릭을 가지는 UE에게 그 단위 주파수 대역을 할당한다. FFR 방식이 사용되지 않을 경우에는 외부 UE 및 내부 UE 모두에 대해 모든 단위 주파수 대역들에서 동일한 스케쥴링 방식을 사용하여 스케쥴링 메트릭이 계산된다. 하지만, FFR 방식이 사용될 경우에는 외부 대역에서 외부 UE의 우선 순위를 보장하기 위해 FFR 방식이 사용되지 않을 경우에 사용하는 스케쥴링 메트릭을 그대로 사용할 수 없으며, 따라서 스케쥴링 메트릭이 보정되어야 한다. 여기서, n번째 단위 주파수 대역에서 i번째 UE의 보정 전 스케쥴링 메트릭과 보정 후 스케쥴링 메트릭을 각각
Figure 112009073100824-PAT00001
과
Figure 112009073100824-PAT00002
라고 가정하기로 할 경우, 하기 수학식 1과 같은 관계가 성립한다.
Figure 112009073100824-PAT00003
상기 수학식 1에서 {Bouter}와 {Uinner} 각각은 상기 FFR 방식을 사용할 경우 지정되는 외부 대역과 내부 UE를 나타내며, Cpf는 우선 순위 계수로서 하기 수학식 2와 같은 조건을 만족한다.
Figure 112009073100824-PAT00004
상기 수학식 1에 나타낸 바와 같이 외부 대역에서 내부 UE에 대한 스케줄링 메트릭을 1보다 큰 우선 순위 계수로 나누어 줌으로써 외부 UE의 우선 순위를 향상시켜 주는 효과를 얻게 된다.
상기 수학식 1에 나타낸 바와 같이 FFR 방식을 사용할 경우, 외부 대역에서 외부 UE에 대해 내부 UE에 비해서 지나치게 높은 우선 순위를 부여하게 되어 시스템 전체 처리량이 감소될 수 있다. 따라서, 상기 우선 순위 계수를 조정하여 외부 대역에서 외부 UE와 내부 UE의 우선 순위를 조정함으로써 시스템 전체 처리량의 감소를 방지하거나 감소시켜야 한다. 본 발명에서는 상기 우선 순위 계수가 외부 UE의 성능과 셀 평균 성능을 고려하여 조정되며, 상기 외부 UE의 성능은 일 예로 처리량 혹은 CQI 등이 될 수 있다.
그러면 여기서 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 FFR 멀티 셀 통신 시스템에서 스케쥴링 장치가 우선 순위 계수 및 송신 전력을 조정하는 방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 FFR 멀티 셀 통신 시스템에서 스케쥴링 장치가 우선 순위 계수 및 송신 전력을 조정하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 411단계에서 상기 스케쥴링 장치는 스케쥴링 관련 파라미터들, 일 예로 Pouter와 Pinner의 비율(Pouter: Pinner)과, 우선 순위 계수를 초기화한 후 413단계로 진행한다. 여기서, Pouter는 외부 대역에 할당되는 송신 전력을 나타내며, Pinner는 내부 대역에 할당되는 송신 전력을 나타낸다. 이하, 설명의 편의상 외부 대역에 할당되는 송신 전력을 '외부 대역 송신 전력'이라 칭하고, 내부 대역에 할당되는 송신 전력을 '내부 대역 송신 전력'이라 칭하기로 한다.
상기 413단계에서 상기 스케쥴링 장치는 상기 스케쥴링 파라미터들을 사용하여 스케쥴링 동작을 수행하고, 해당 섹터내에 위치하는 외부 UE들로부터 수신된 피드백 정보(feedback information)를 수집하고 415단계로 진행한다. 여기서, 상기 피드백 정보는 처리량 혹은 CQI 등이 될 수 있으며, 상기 처리량과 CQI는 UE의 성능을 나타내는 파라미터들이다.
상기 415단계에서 상기 스케쥴링 장치는 상기 수집된 피드백 정보를 사용하여 외부 UE들의 성능 개선이 이루어졌는지 검사한다. 여기서, 상기 외부 UE들의 성능 개선이 이루어졌는지 검사하는 방식은 2가지 방식으로 구분되며, 첫 번째 방식은 상기 피드백 정보가 처리량일 경우 FFR 방식을 사용했을 경우의 처리량이 FFR 방식을 사용하지 않았을 경우의 처리량보다 미리 설정한 %, 일 예로 5% 증가하였는지 검사하는 방식이며, 두 번째 방식은 상기 피드백 정보가 CQI일 경우 FFR 방식을 사용했을 경우의 CQI가 FFR 방식을 사용하지 않았을 경우의 CQI보다 미리 설정한 %, 일 예로 5% 증가하였는지 검사하는 방식이다.
상기 검사 결과, 외부 UE들의 성능 개선이 이루어졌지 않았을 경우 상기 스케쥴링 장치는 417단계로 진행한다. 상기 417단계에서 상기 스케쥴링 장치는 Pouter를 미리 설정되어 있는 단위 송신 전력만큼 증가시키고 상기 413단계로 진행한다. 상기 417단계에서는 상기 스케쥴링 장치가 Pouter를 단위 송신 전력만큼 증가시키는 경우를 일 예로 하여 설명하였으나, Pouter의 증가 범위는 가변 가능함은 물론이다.
한편, 상기 415단계에서 검사 결과, 외부 UE들의 성능 개선이 이루어졌을 경우 상기 스케쥴링 장치는 419단계로 진행한다. 상기 419단계에서 상기 스케쥴링 장치는 셀 평균 성능이 임계 성능을 초과하는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 셀 평균 성능이 임계 성능을 초과할 경우 상기 스케쥴링 장치는 현재까지의 처리 과정을 종료한다. 여기서, 상기 셀 평균 성능 및 임계 성능은 일 예로 처리량 혹은 CQI 등이 될 수 있으며, 상기 셀 평균 성능은 해당 셀에 위치하는 전체 UE들의 평균 성능을 나타낸다.
한편, 상기 419단계에서 검사 결과, 상기 셀 평균 성능이 임계 성능을 초과하지 않을 경우 상기 스케쥴링 장치는 421단계로 진행한다. 상기 421단계에서 상기 스케쥴링 장치는 상기 우선 순위 계수를 미리 설정되어 있는 단위값만큼 감소시키고 상기 413단계로 진행한다. 상기 421단계에서는 상기 스케쥴링 장치가 우선 순위 계수를 단위값만큼 감소시키는 경우를 일 예로 하여 설명하였으나, 우선 순위 계수의 감소 범위는 가변 가능함은 물론이다.
도 4에서 설명한 바와 같은 방식으로 외부 UE들의 성능 개선과 셀 평균 성능을 고려하여 우선 순위 계수를 조정하여 외부 대역을 스케쥴링하고, 외부 대역 송신 전력을 조정함으로써 외부 대역에서 외부 UE에 대해 내부 UE에 비해서 지나치게 높은 우선 순위를 부여하게 되어 시스템 전체 처리량이 감소되는 경우를 방지하거나 감소시킬 수 있다.
다음으로 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 FFR 멀티 셀 통신 시스템의 스케쥴링 장치 내부 구조에 대해서 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 FFR 멀티 셀 통신 시스템의 스케쥴링 장치 내부 구조를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 스케쥴링 장치는 스케쥴러(scheduler)(511)와, 주파수 대역 할당기(513)와, 송신 전력 조정기(515)를 포함한다. 상기 스케쥴러(511)는 주파수 대역에 대한 스케쥴링 동작을 수행하며, 특히 도 4에서 설명한 바와 같이 스케쥴링 메트릭 보정을 위해 우선 순위 계수를 조정한다. 또한, 상기 스케쥴러(511)는 상기 송신 전력 조정기(515)가 해당 주파수 대역에서 사용할 송신 전력을 결정한다.
또한, 상기 주파수 대역 할당기(513)는 상기 스케쥴러(511)에서 수행한 스케쥴링 결과에 상응하게 해당 UE에게 해당 주파수 대역을 할당하고, 상기 송신 전력 조정기(515)는 상기 스케쥴러(511)에서 수행한 스케쥴링 결과에 상응하게 해당 주파수 대역의 송신 전력을 조정한다.
한편, 도 5에는 스케쥴러(511)와, 주파수 대역 할당기(513)와, 송신 전력 조정기(515)가 별도의 블록으로 도시되어 있으나 상기 스케쥴러(511)와, 주파수 대역 할당기(513)와, 송신 전력 조정기(515)가 1개의 블록으로 통합 구현될 수 있음은 물론이다.
다음으로 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 방법을 사용하여 외부 대역 및 송신 전력을 스케쥴링할 경우의 성능에 대해서 설명하기로 한다.
도 6 내지 도 9를 설명하기에 앞서, 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 방법을 사용하여 외부 대역 및 송신 전력을 스케쥴링할 경우의 성능에 대해서 살펴보기 위해 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 통신 시스템을 기반으로 한 시스템 레벨 시뮬레이션(system level simulation)을 수행하였음에 유의하여야만 한다. 상기 시스템 레벨 시뮬레이션에서 사용된 변수들은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.
Figure 112009073100824-PAT00005
또한, 상기 시스템 레벨 시뮬레이션에서 사용된 FFR 방식들은 3개, 즉 FFR A 방식과, FFR B 방식과, FFR C 방식이며, 상기 FFR A 방식과, FFR B 방식과, FFR C 방식 각각에 대해서 설명하면 다음과 같다.
첫 번째로, 상기 FFR A 방식은 각 셀/섹터에서 사용 가능한 전체 주파수 대역을 3개의 주파수 재사용 계수 3 대역들로 분할하고, 상기 3개의 주파수 재사용 계수 3 대역들 중 1개를 외부 대역으로 지정한 방식을 나타낸다.
두 번째로, 상기 FFR B 방식은 각 셀/섹터에서 사용 가능한 전체 주파수 대역을 주파수 재사용 계수 3 대역과 주파수 재사용 계수 1 대역으로 분할하고, 상기 주파수 재사용 계수 3 대역을 3개의 서브 대역들로 분할하고, 상기 3개의 서브 대역들 중 1개를 외부 대역으로 지정한 방식을 나타낸다.
세 번째로, 상기 FFR C 방식은 각 셀/섹터에서 사용 가능한 전체 주파수 대역을 3개의 주파수 재사용 계수 3 대역들로 분할하고, 상기 3개의 주파수 재사용 계수 3 대역들 중 1개를 3개의 서브 대역들로 분할하고, 상기 3개의 서브 대역들 중 1개를 외부 대역으로 지정한 방식을 나타낸다.
또한, 상기 시스템 레벨 시뮬레이션에서 사용된 외부 대역 송신 전력과 내부 대역 송신 전력의 비율은 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.
FFR0 FFR 방식을 사용하지 않은 경우
FFRA1 Pouter: Pinner = 1:1
FFRA2 Pouter: Pinner = 2.5:1
FFRA3 Pouter: Pinner = 3:1
FFRA4 Pouter: Pinner = 4:1
FFRA5 Pouter: Pinner = 10:1
FFRB1 Pouter: Pinner = 1:1
FFRB2 Pouter: Pinner = 3:1
FFRC1 Pouter: Pinner = 1:1
FFRC2 Pouter: Pinner = 3:1
상기 표 2에서 FFR0는 FFR 방식을 사용하지 않을 경우를 나타내며, FFRA1 방식은 FFR A방식을 사용하면서 Pouter: Pinner 를 1:1로 초기화한 방식을 나타내며, FFRA1 방식은 FFR A방식을 사용하면서 Pouter: Pinner 를 1:1로 초기화한 방식을 나타내며, FFRA2 방식은 FFR A방식을 사용하면서 Pouter: Pinner 를 2.5:1로 초기화한 방식을 나타내며, FFRA3 방식은 FFR A방식을 사용하면서 Pouter: Pinner 를 3:1로 초기화한 방식을 나타내며, FFRA4 방식은 FFR A방식을 사용하면서 Pouter: Pinner 를 4:1로 초기화한 방식을 나타내며, FFRA5 방식은 FFR A방식을 사용하면서 Pouter: Pinner 를 10:1로 초기화한 방식을 나타내며, FFRB1 방식은 FFR B방식을 사용하면서 Pouter: Pinner 를 1:1로 초기화한 방식을 나타내며, FFRB2 방식은 FFR B방식을 사용하면서 Pouter: Pinner 를 3:1로 초기화한 방식을 나타내며, FFRC1 방식은 FFR C방식을 사용하면서 Pouter: Pinner 를 1:1로 초기화한 방식을 나타내며, FFRC2 방식은 FFR C방식을 사용하면서 Pouter: Pinner 를 3:1로 초기화한 방식을 나타낸다.
또한, 상기 시스템 레벨 시뮬레이션에서 외부 UE들은 각 셀/섹터의 액티브(active) UE들 중 라지 스케일 페이딩(large scale fading)을 기준으로 하위 20%의 액티브 UE들이라고 가정하고, 우선 순위 계수는 2.0으로 초기화하였다. 그리고, 상기 시스템 레벨 시뮬레이션의 성능 비교는 처리량 CDF 그래프와 외부 UE 처리량(5% 처리량)과 UE 평균 처리량(average throughput)을 사용하여 이루어졌다.
도 6은 멀티 셀 통신 시스템에서 FFRA1 방식 내지 FFRA5 방식이 사용될 경우의 UE 성능을 도시한 그래프이다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이 FFR 방식이 사용될 경우 Pouter가 증가함에 따라 외부 UE들의 성능이 증가하고 내부 UE들의 성능이 감소된다. 그러나, 예외적으로 도 6에서 FFR1 방식이 사용될 경우에는 FFR 방식을 사용하지 않는 경우에 비해 외부 UE들의 성능이 감소된다. 또한, 도 6에서 상기 FFRA4 방식과 FFRA5 방식이 사용될 경우에는 외부 대역과 송신 전력 등과 같은 자원이 외부 UE에게 과도하게 편중되어 내부 UE의 성능 감소됨을 알 수 있다.
도 7은 멀티 셀 통신 시스템에서 FRB1 방식과, FFRB2 방식과, FFRC1 방식과, FFRC2 방식이 사용될 경우의 UE 성능을 도시한 그래프이다.
도 7에 도시되어 있는 바와 같이 FRB1 방식과, FFRB2 방식과, FFRC1 방식과, FFRC2 방식이 사용될 경우 Pouter가 증가하더라도 외부 UE의 성능과 내부 UE의 성능에 거의 변화가 없다. 또한, 도 7에서 상기 FRB1 방식과, FFRB2 방식과, FFRC1 방식과, FFRC2 방식이 사용될 경우에는 외부 대역과 송신 전력 등과 같은 자원이 외부 UE에게 과도하게 편중되어 내부 UE의 성능 감소됨을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 방법이 사용될 경우의 성능은 상기 멀티 셀 통신 시스템이 상기 FFR A2 방식 또는 FFR A3 방식을 사용할 경우를 가정하여 살펴보기로 한다.
도 8은 FFRA2 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템에서 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 방법을 사용할 경우의 UE 성능을 도시한 그래프이다.
도 8에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 방법이 사용될 경우 외부 UE들의 성능이 FFR 방식이 사용되지 않았을 경우에 비해 약 1.5 ~2배 정도 증가될 뿐만 아니라, 시스템 전체 평균 역시 향상됨을 알 수 있으며, 이는 하기 표 3에 나타낸 바와 같다.
5% TP UE Avg. TP % of
outer UE
No FFR 8.05E+04 8.36E+05 9.69%
PF 2.0 1.61E+05 8.16E+05 12.19%
PF 1.75 1.52E+05 8.35E+05 12.03%
PF 1.5 1.27E+05 8.86E+05 10.40%
상기 표 3에서, 5% TP는 외부 UE들의 5% 처리량을 나타내며, UE Avg. TP는 UE 평균 처리량을 나타내며, % of outer UE는 외부 UE들의 서비스 비율을 나타낸다.
도 9는 FFRA3 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템에서 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 방법을 사용할 경우의 UE 성능을 도시한 그래프이다.
도 9에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 방법이 사용될 경우 외부 UE들의 성능이 FFR 방식이 사용되지 않았을 경우에 비해 약 1.5 ~2배 정도 증가될 뿐만 아니라, 시스템 전체 평균 역시 향상됨을 알 수 있으며, 이는 하기 표 4에 나타낸 바와 같다.
5% TP UE Avg. TP % of
outer UE
No FFR 8.05E+04 8.36E+05 9.69%
PF 2.0 1.85E+05 8.19E+05 13.29%
PF 1.5 1.70E+05 8.15E+05 11.23%
PF 1.0 1.57E+05 8.63E+05 9.18%
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.
도 1은 일반적인 멀티 셀 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 도 1의 멀티 셀 통신 시스템에서 SFR 방식을 사용할 경우 임의의 한 셀에서 섹터별로 사용 가능한 주파수 대역 및 송신 전력을 도시한 도면
도 3은 도 1의 멀티 셀 통신 시스템에서 PFR 방식을 사용할 경우 임의의 한 셀에서 섹터별로 사용 가능한 주파수 대역 및 송신 전력을 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 FFR 멀티 셀 통신 시스템에서 스케쥴링 장치가 우선 순위 계수 및 송신 전력을 조정하는 방법을 도시한 순서도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 FFR 멀티 셀 통신 시스템의 스케쥴링 장치 내부 구조를 도시한 도면
도 6은 멀티 셀 통신 시스템에서 FFRA1 방식 내지 FFRA5 방식이 사용될 경우의 UE 성능을 도시한 그래프
도 7은 멀티 셀 통신 시스템에서 FRB1 방식과, FFRB2 방식과, FFRC1 방식과, FFRC2 방식이 사용될 경우의 UE 성능을 도시한 그래프
도 8은 FFRA2 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템에서 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 방법을 사용할 경우의 UE 성능을 도시한 그래프
도 9는 FFRA3 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템에서 본 발명의 실시예에 따른 스케쥴링 방법을 사용할 경우의 UE 성능을 도시한 그래프

Claims (8)

  1. 부분적 주파수 재사용 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템의 스케쥴링 방법에 있어서,
    외부 송신 전력과 우선 순위 계수를 초기화하는 과정과,
    이후 외부 사용자 단말기(UE: User Equipment)들의 성능이 개선되었는지 검사하는 과정과,
    상기 외부 UE들의 성능이 개선되었을 경우 셀 평균 성능이 임계 성능을 초과하였는지 검사하는 과정과,
    상기 셀 평균 성능이 임계 성능을 초과하였을 경우 상기 우선 순위 계수를 단위값만큼 감소시키는 과정을 포함하며,
    상기 외부 송신 전력은 사용 가능한 전체 주파수 대역 중 외부 UE들에게 우선적으로 할당되는 주파수 대역인 외부 대역에 할당되는 송신 전력이며, 상기 우선 순위 계수는 상기 외부 대역을 내부 UE들에게 할당할 때 사용되는 스케쥴링 메트릭과 상기 전체 주파수 대역 중 상기 외부 대역 이외의 주파수 대역을 내부 UE들에게 할당할 때 사용되는 스케쥴링 메트릭의 관계를 지정하는데 사용되는 변수이며, 상기 외부 UE들은 수신 신호 품질이 임계값 미만인 영역에 위치하는 UE들이며, 상기 내부 UE들은 수신 신호 품질이 상기 임계값 이상인 영역에 위치하는 UE들임을 특징으로 하는 스케쥴링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 UE들의 성능이 개선되었는지 검사하는 과정은;
    상기 외부 UE들로부터 수집된 피드백 정보를 사용하여 상기 외부 UE들의 성능이 개선되었는지 검사하는 과정임을 특징으로 하는 스케쥴링 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외부 UE들의 성능이 개선되지 않았을 경우 상기 외부 전력을 단위 송신 전력만큼 증가시키는 과정을 더 포함하는 스케쥴링 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 에 있어서,
    상기 외부 UE들의 성능은 처리량 혹은 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information)이며, 상기 셀 평균 성능 및 임계 성능은 해당 셀에 위치하는 전체 UE들의 평균 성능이며, 상기 피드백 정보는 처리량 혹은 CQI임을 특징으로 하는 스케쥴링 방법.
  5. 부분적 주파수 재사용 방식을 사용하는 멀티 셀 통신 시스템의 스케쥴링 장치에 있어서,
    외부 송신 전력과 우선 순위 계수를 초기화하고, 이후 외부 사용자 단말기(UE: User Equipment)들의 성능이 개선되었는지 검사하고, 상기 외부 UE들의 성능이 개선되었을 경우 셀 평균 성능이 임계 성능을 초과하였는지 검사하고, 상기 셀 평균 성능이 임계 성능을 초과하였을 경우 상기 우선 순위 계수를 단위값만큼 감소시키는 스케쥴러를 포함하며,
    상기 외부 송신 전력은 사용 가능한 전체 주파수 대역 중 외부 UE들에게 우선적으로 할당되는 주파수 대역인 외부 대역에 할당되는 송신 전력이며, 상기 우선 순위 계수는 상기 외부 대역을 내부 UE들에게 할당할 때 사용되는 스케쥴링 메트릭과 상기 전체 주파수 대역 중 상기 외부 대역 이외의 주파수 대역을 내부 UE들에게 할당할 때 사용되는 스케쥴링 메트릭의 관계를 지정하는데 사용되는 변수이며, 상기 외부 UE들은 수신 신호 품질이 임계값 미만인 영역에 위치하는 UE들이며, 상기 내부 UE들은 수신 신호 품질이 상기 임계값 이상인 영역에 위치하는 UE들임을 특징으로 하는 스케쥴링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스케쥴러는 상기 외부 UE들로부터 수집된 피드백 정보를 사용하여 상기 외부 UE들의 성능이 개선되었는지 검사함을 특징으로 하는 스케쥴링 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 스케쥴러의 제어에 따라 송신 전력을 조정하는 송신 전력 조정기를 더 포함하며,
    상기 스케쥴러는 상기 송신 전력 조정기가 상기 외부 UE들의 성능이 개선되지 않았을 경우 상기 외부 전력을 단위 송신 전력만큼 증가시키도록 제어함을 특징으로 하는 스케쥴링 장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항 에 있어서,
    상기 외부 UE들의 성능은 처리량 혹은 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information)이며, 상기 셀 평균 성능 및 임계 성능은 해당 셀에 위치하는 전체 UE들의 평균 성능이며, 상기 피드백 정보는 처리량 혹은 CQI임을 특징으로 하는 스케쥴링 장치.
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