KR20180060079A - 무선 통신 시스템에서 스케줄링을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 무선 통신 시스템에서 트래픽을 스케줄링 하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 복수의 단말들로부터 피드백 정보를 수신하는 과정과, 상기 피드백 정보에 기반하여 상기 복수의 단말들을 스케줄링하는 과정을 포함한다. 또한, 상기 복수의 단말들을 스케줄링하는 과정은, 상기 복수의 단말들 중 과부하(overload) 상태에 있는 제1 그룹의 단말들에 대한 쓰루풋이 감소하고, 상기 복수의 단말들 중 부족 부하(underload) 상태에 있는 제2 그룹의 단말들에 대해 지연 QoS(quality of service)를 만족하도록 스케줄링 하는 과정을 포함한다. 따라서, 전체 단말들의 총 효용이 극대화되고, 전체 단말들에 대한 지연 QoS가 평균적으로 달성되고, 최소 데이터율 QoS가 평균적으로 달성될 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 스케줄링을 위한 방법 및 장치{A METHOD AND APPARATUS FOR SCHEDULING IN WIRELESS COMMUNICAITON SYSTEM}
본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 트래픽을 스케줄링 하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
현재 무선 통신 시스템에서 스케줄러는 사용자에게 트래픽을 서비스 하는 것뿐만 아니라, 사업자 및 서비스 별로 각 트래픽에 대해 다르게 설정된 QoS(Quality of Service) 요구사항을 달성하도록 트래픽을 서비스 하여야 한다. 트래픽의 특성에 따른 QoS 요구사항을 기지국으로 전달하기 위해, QCI(QoS Class Identifier)라는 지표가 사용되고 있다. QCI는 트래픽의 용도, 성능 및 요구사항 등이 정의된 지표로서, 이 지표가 기지국으로 전달되면, 기지국은 QCI를 이용하여 각 트래픽에 대한 QoS 를 만족하도록 자원을 할당할 수 있다.
최근 통신망과 스마트 기기의 발달에 따라 다양한 QoS를 요구하는 패킷들이 혼합된 트래픽 특성이 점점 부각되고 있으며, 따라서 여러 QoS를 동시에 고려하여 최적의 성능을 달성하는 스케줄러의 필요성이 매우 크다.
본 개시의 다양한 실시 예들은 무선 통신 시스템에서 스케줄링을 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시의 다양한 실시 예들은 단일 캐리어에 대해 복수의 단말들의 다양한 QoS(Quality of Service) 요구사항들을 만족하도록 스케줄링하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시의 다양한 실시 예들은 복수의 캐리어에 대해 복수의 단말들의 다양한 QoS 요구사항들을 만족하도록 스케줄링하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시의 다양한 실시 예들은 복수의 기지국의 협력의 형태를 고려하여 복수의 캐리어에 대해 복수의 단말들의 다양한 QoS 요구사항들을 만족하도록 스케줄링하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 기지국의 동작 방법은, 복수의 단말들로부터 피드백 정보를 수신하는 과정과, 상기 피드백 정보에 기반하여 상기 복수의 단말들을 스케줄링하는 과정을 포함한다. 또한, 상기 복수의 단말들을 스케줄링하는 과정은, 상기 복수의 단말들 중 과부하(overload) 상태에 있는 제1 그룹의 단말들에 대한 쓰루풋이 감소하고, 상기 복수의 단말들 중 부족 부하(underload) 상태에 있는 제2 그룹의 단말들에 대해 지연 QoS(quality of service)를 만족하도록 스케줄링 하는 과정을 포함한다.
본 개시의 다른 실시 에에 따른 기지국의 장치는, 복수의 단말들로부터 피드백 정보를 수신하는 통신부와, 상기 피드백 정보에 기반하여 상기 복수의 단말들을 스케줄링하는 스케줄러를 포함한다. 또한, 상기 스케줄러는, 상기 복수의 단말들 중 과부하(overload) 상태에 있는 제1 그룹의 단말들에 대한 쓰루풋이 감소하고, 상기 복수의 단말들 중 부족 부하(underload) 상태에 있는 제2 그룹의 단말들에 대해 지연 QoS(quality of service)를 만족하도록 스케줄링 한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 방법 및 장치는 복수의 단말들 중 전송 패킷의 과부하(overload)가 있는 제1 그룹의 단말들에 대한 쓰루풋이 감소하고, 상기 복수의 단말들 중 전송 패킷의 부족 부하(underload)가 있는 제2 그룹의 단말들에 대해 지연 QoS(quality of service)를 만족하도록 스케줄링함으로써, 전체 단말들의 총 효용을 극대화하면서, 전체 단말들에 대한 지연 QoS가 평균적으로 달성되고, 최소 데이터율 QoS가 평균적으로 달성되도록 할 수 있게 한다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 환경을 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 스케줄러의 블록 구성을 도시한다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 흐름도이다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 복수의 단말들에 대한 스케줄링을 수행하는 기지국의 세부 동작 흐름도이다.
도 6a은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 멀티 캐리어(multi-carrier)를 고려하여 복수의 단말들을 스케줄링 하기 위한 스케줄러의 블록 구성을 도시한다.
도 6b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 스케줄러에서 멀티 캐리어를 고려하여 스케줄링을 결정하기 위한 블록의 상세 구성을 도시한다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 멀티 캐리어를 고려하여 복수의 단말들을 스케줄링 하기 위한 기지국의 동작 흐름도이다.
도 8a은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 멀티 셀(multi-cell) 및 멀티 캐리어를 고려하여 복수의 단말들을 스케줄링 하기 위한 스케줄러의 블록 구성을 도시한다.
도 8b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 스케줄러에서 멀티 캐리어 및 멀티 셀을 고려하여 스케줄링을 결정하기 위한 블록의 상세 구성을 도시한다.
도 9은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 멀티 셀 및 멀티 캐리어를 고려하여 복수의 단말들을 스케줄링 하기 위한 기지국의 동작 흐름도이다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 트래픽을 스케줄링하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 전체 단말들의 총 효용을 극대화하면서, 전체 단말들에 대한 지연 QoS가 평균적으로 달성되고, 최소 데이터율 QoS가 평균적으로 달성되도록 트래픽을 스케줄링 하기 위한 기술을 설명한다.
이하 설명에서 사용되는 제어 정보를 지칭하는 용어, 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 송수신 정보들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
또한, 본 개시는, 일부 통신 규격(예: LTE(long term evolution) 시스템과 LTE-A(LTE-advanced))에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 다양한 실시 예들은, 다른 통신 시스템에서도, 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 환경 100을 도시한다.
도 1에 따른 무선 통신 환경 100은, 복수의 단말들 110-1, 110-2, 110-3 및 기지국 120을 포함할 수 있다. 그러나, 도 1에 도시된 무선 통신 환경 100의 객체들은 예시적인 것이고, 무선 통신 환경에서 적어도 하나의 객체가 생략되거나, 무선 통신 환경 100은 다른 객체들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 환경 100은 세 개의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3을 포함하여 복수의 단말들을 포함할 수 있다. 또한, 무선 통신 환경 100은 기지국 120이외에 적어도 하나의 기지국을 더 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 기지국은 기지국 120과 협력하여 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3과 협력 송수신을 수행할 수 있다.
복수의 단말들 110-1, 110-2, 및 110-3은 각각 기지국 120과 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3은 하향링크 전송 기회에서 기지국 120으로부터 트래픽(traffic)을 수신할 수 있고, 상향링크 전송 기회에서 기지국 120으로 트래픽을 송신할 수 있다. 이하, 본 개시에서 용어 '트래픽'은 '데이터' 또는 '패킷'과 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 도시되지 아니하였으나, 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3은 기지국 120으로부터 상향링크 및/또는 하향링크에서 트래픽을 송수신하기 위해 필요한 제어 정보를 수신할 수 있다. 또한, 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3은 기지국 120으로부터 수신되는 기준 신호(reference signal, RS)를 이용하여 기지국 120과의 채널을 측정할 수 있고, 측정된 채널에 관한 정보를 기지국 120에 피드백 할 수 있다. 예를 들어, 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3이 기지국 120에 제공하는 피드백 정보는 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3 각각이 수행한 채널 측정 결과에 관한 정보를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 복수의 단말들 110-1, 1110-2 및 110-3은 휴대용 전자 장치(portable electronic device)일 수 있으며, 스마트폰(smart phone), 휴대용 단말기(portable terminal), 이동 전화(mobile phone), 이동 패드(mobile pad), 미디어 플레이어(media player), 태블릿 컴퓨터(tablet computer), 핸드헬드 컴퓨터(handheld computer) 또는 PDA(Personal Digital Assistant) 중 하나일 수 있다. 또한, 상기 전자 장치는 상술한 장치들 중 둘 이상의 기능들을 결합한 장치일 수 있다.
기지국 120은 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국 120은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국 120은 기지국(base station) 외에 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)' 등으로 지칭될 수 있다.
기지국 120은 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3과 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 기지국 120은 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3에 대해 하향링크 전송 기회에서 트래픽 1, 트래픽 2 및 트래픽 3을 송신할 수 있고, 트래픽들을 송신하기 위한 자원을 스케줄링 할 수 있다. 이때, 기지국 120은 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3 각각의 트래픽 특성에 대응하는 QCI(Quality of service (QoS) class identifier) 정보에 기반하여 스케줄링을 수행할 수 있다. QCI는 각각의 트래픽들에 대해 요구되는 QoS와 관련된 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, QCI 정보는 각각의 트래픽들에 대해 요구되는 쓰루풋 공평성(throughput fairness)과 관련된 QoS 파라미터, 최대 지연 허용과 관련된 QoS 파라미터, 및 최소 데이터율(minimum data rate)과 관련된 QoS 파라미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 기지국 120은 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3에 대한 스케줄링을 수행함에 있어서 QCI 정보를 이용하여, 각 트래픽 1, 트래픽 2 및 트래픽 3이 요구하는 QoS 요구사항들을 달성하도록 각 단말들 110-1, 110-2 및 110-3에 대한 스케줄링을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3은 단일 캐리어 또는 복수의 캐리어를 이용하여 기지국 120과 통신을 수행할 수 있다. 기지국 120은 복수의 캐리어를 이용하여 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3과 통신을 수행할 경우, 복수의 캐리어들 각각에 대해 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3을 스케줄링 할 수 있다. 또한, 기지국 120은 적어도 하나의 다른 기지국과 협력하여 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3과 통신을 수행할 수 있으며, 이 경우 기지국 120은 복수의 캐리어들 각각에 대해 기지국의 협력 형태를 고려하여 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3 각각에 대한 스케줄링을 수행할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예에 따라, 기지국 120은 복수의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3 각각에 대한 스케줄링을 수행한다. 이때, 기지국 120은 '과부하(overload)'상태 및 '부족 부하(underload)'상태를 고려하여 스케줄링을 수행한다. 과부하 및 부족 부하의 의미는 아래와 같이 정의된다.
'과부하'는 기지국이 특정 단말에 대해 전송하여야 할 트래픽의 양이 다른 단말에 대해 전송하여야 할 트래픽의 양 보다 월등히 많은 경우를 의미한다. 예를 들어, 특정 단말에 대해 전송하여야 할 트래픽의 양이 특정 단말에 허용된 임계 트래픽 양보다 더 많을 경우, 과부하가 판단될 수 있다. 또한, 기지국의 버퍼에 있는 패킷들 중 특정 단말에 대한 패킷의 비율이 임계 비율보다 높을 경우, 과부하가 판단될 수 있다.
'부족 부하'는 기지국이 특정 단말에 대해 전송하여야 할 트래픽의 양이 다른 단말에 대해 전송하여야 할 트래픽의 양 보다 월등히 적은 경우를 의미한다. 예를 들어, 특정 단말에 대해 전송하여야 할 트래픽의 양이 특정 단말에 허용된 임계 트래픽 양보다 더 적을 경우, 부족 부하가 판단될 수 있다. 또한, 기지국의 버퍼에 있는 패킷들 중 특정 단말에 대한 패킷의 비율이 임계 비율보다 적을 경우, 부족 부하가 판단될 수 있다. 본 개시에서, 부족 부하는 과부하가 아닌 상태인 경우를 의미할 수 있다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 기지국의 블록 구성을 도시한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2를 참고하면, 본 개시의 실시 예에 따른 기지국 120은 무선통신부 210, 백홀통신부 220, 저장부 230, 제어부 240을 포함할 수 있다. 도 5는 기지국 120이 무선통신부 210, 백홀통신부 220, 저장부 230 및 제어부 240를 포함하는 것으로 도시하나, 이는 예시적인 것이고, 기지국 120은 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있고, 상술한 무선통신부 210, 백홀통신부 220, 저장부 230 및 제어부 240 중 일부는 생략될 수 있다.
무선통신부 210은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 무선통신부 210은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 무선통신부 210은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 무선통신부 210은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 무선통신부 210은 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 다양한 실시 예들에 따라, 무선통신부 210은 복수의 단말들로부터 피드백 정보를 수신할 수 있다.
이를 위해, 무선통신부 210은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 또한, 무선통신부 210은 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 무선통신부 210은 다수의 안테나 요소들(antenna elements)로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 무선통신부(210)는 디지털 유닛(digital unit) 및 아날로그 유닛(analog unit)으로 구성될 수 있으며, 아날로그 유닛은 동작 전력, 동작 주파수 등에 따라 다수의 서브 유닛(sub-unit)들로 구성될 수 있다.
무선통신부 210은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 무선통신부 210은 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서, 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 무선통신부 210에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.
백홀통신부 220은 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 백홀통신부 220은 기지국 110에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 접속 노드, 다른 기지국, 상위 노드, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다. 다양한 실시 예들에 따라, 백홀통신부 220은 적어도 하나의 인접 기지국으로부터 채널 상태에 관한 정보를 수신할 수 있다.
저장부 230는 제어부 240에 결합되어 있다. 저장부 230은 기지국 120의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부 230은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 저장부 230의 일부는 임의 접근 기억장치(random access memory, RAM)을 포함할 수 있고, 저장부 230의 또 다른 부분은 플래시 메모리(flash memory) 또는 다른 읽기용 기억장치(read-only memory, ROM)을 포함할 수 있다. 그리고, 저장부 230은 제어부 240의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다. 다양한 실시 예들에 따라, 저장부 230은 QCI 정보를 저장할 수 있다. 또한, 저장부 230은 스케줄링을 위해 계산되는 시스템 상태 변수, 채널 상태 변수 및 QoS 상태 변수들을 비롯하여 스케줄링을 위해 필요한 변수 값 및 파라미터 값들을 저장할 수 있다. 저장부 230의 적어도 일부는 버퍼를 포함하고, 복수의 단말들로 전송될 트래픽을 저장할 수 있다.
제어부 240는 제어부 240와 기능적으로 결합된 무선통신부 210, 및 저장부 230를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부 240은 무선통신부 210를 이용하여 하향링크 채널 신호의 수신과 상향링크 채널 신호의 송신을 제어할 수 있다. 어떤 실시 예들에서는, 제어부 240은 최소한 하나의 마이크로프로세서(microprocessor) 또는 마이크로제어기(microcontroller)를 포함한다. 제어부 240은 또한 저장부 230에 존재하는 다른 프로세스나 프로그램을 실행할 수 있다. 제어부 240은 실행 프로세스에서 요구됨에 따라 데이터를 저장부 230로 이동시키거나 불러올 수 있다. 어떤 실시 예들에서는, 제어부 240는 OS(operating system)에 기반하여 수신되는 신호에 응답하여 어플리케이션을 실행하도록 구성된다.
다양한 실시 예에 따라, 제어부 240은 스케줄러 250을 포함할 수 있다. 제어부 240은 스케줄러 250의 동작을 제어할 수 있으며, 따라서, 후술되는 스케줄러 250에 의해 수행되는 동작은 제어부 240이 수행하는 동작으로 이해될 수 있다.
기지국 120은 각각의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3에서 요구하는 트래픽을 모두 전송하여야 한다. 그러나, 제한된 채널 용량에 따라, 기지국 120이 단위 시간 동안 복수의 단말들에게 제공할 수 있는 트래픽의 최대량은 제한되어 있다. 어떤 시간에서, 기지국 120이 단말들에게 제공하여야 하는 트래픽의 양이 기지국 120이 처리할 수 있는 양을 초과할 경우, 기지국 120은 각 단말들에 대한 트래픽 전송을 적절히 스케줄링하여 일부 트래픽만을 전송하고, 전송되지 아니한 트래픽은 기지국 120의 버퍼에 저장하여 다음 전송 기회에 전송되도록 할 수 있다. 스케줄러 250은 상술한 바와 같이 기지국 120이 전송하여야 할 트래픽에 대한 스케줄링을 수행할 수 있다.
스케줄링을 수행함에 있어서, 스케줄러 250은 각각의 단말들 110-1, 110-2, 110-3에 대한 트래픽에서 요구되는 QoS를 고려하여야 한다. 각 트래픽에서 요구되는 QoS의 종류 및 수준은 각각의 단말들 110-1, 110-2 및 110-3에서 실행되는 어플리케이션마다 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 단말 110-1에서 실행되는 어플리케이션이 전화, SMS(short message service) 등 상대적으로 저속/저용량 서비스가 요구되는 어플리케이션일 경우, 단말 110-1로 전송되는 트래픽 1이 요구하는 QoS의 수준은 낮을 수 있다. 반면, 단말 110-2에서 실행되는 어플리케이션이 고화질 스트리밍 서비스와 같이 상대적으로 고속/고용량 서비스가 요구되는 어플리케이션일 경우, 단말 110-2로 전송되는 트래픽 2가 요구하는 QoS의 수준은 높을 수 있다. 이와 같이, 각 트래픽이 요구하는 QoS의 종류 및 수준은 상이하며, 스케줄러 250는 QCI 정보에 기반하여 각 트래픽이 요구하는 QoS를 식별한 후, 다양한 QoS 요구사항을 만족하도록 각 단말에 대한 스케줄링을 수행하여야 한다.
스케줄러 250이 수행하는 스케줄링 과정은 아래와 같이 두 단계로 구분될 수 있다.
(1단계) 스케줄링 메트릭(scheduling metric)을 결정.
(2단계) 결정된 스케줄링 메트릭이 최대가 되는 단말을 스케줄링.
1단계에서, 스케줄러 250은 복수의 단말들 각각에 대한 스케줄링 메트릭을 결정한다. 스케줄링 메트릭은 스케줄러 250이 복수의 단말들 각각을 스케줄링하기 위한 우선순위의 기준 값으로, 복수의 단말들 각각에 대해 계산되는 값에 해당한다. 예를 들어, 스케줄러 250은 스케줄링 메트릭을 계산하기 위해, 복수의 단말들 각각으로부터 수신한 피드백 정보, 기지국 120의 버퍼 상태, 및 복수의 단말들 각각에 대해 요구되는 QoS를 고려할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 스케줄러 250은 복수의 단말들 각각에 대해 요구되는 QoS들 중 특정 종류에 속하는 QoS만을 고려하여 스케줄링 메트릭을 계산할 수 있다. 예를 들어, 스케줄러 250은 복수의 단말들 각각이 요구하는 다양한 종류의 QoS들 중에서 쓰루풋 공평성과 관련된 QoS만을 고려하여 복수의 단말들에 대한 스케줄링 메트릭을 계산할 수 있다. 또는, 스케줄러 250은 복수의 단말들 각각이 요구하는 다양한 종류의 QoS들 중에서 쓰루풋 공평성 및 최대 지연 허용과 관련된 QoS만을 고려하여 복수의 단말들에 대한 스케줄링 메트릭을 계산할 수 있다.
2단계에서, 스케줄러 250은 1단계에서 계산된 스케줄링 메트릭 값들 중 최대 값을 결정하고, 최대값에 해당하는 단말을 결정한다. 그 후, 스케줄러 250은 스케줄링 메트릭 값이 최대인 단말을 우선적으로 스케줄링한다. 스케줄러 250은 특정 단말에 대한 스케줄링 결과를 반영하여, 상기 1단계 및 2단계 절차를 다시 수행하여 다른 단말에 대한 스케줄링을 할 수 있다.
상술한 바에 따르면, 스케줄러 250이 스케줄링 메트릭을 결정하는 방법에 따라 스케줄링 결과는 상이할 수 있다. 스케줄러 250은 복수의 단말 각각이 요구하는 QoS 요구사항들을 고려하여 각 단말로 전송될 트래픽을 효율적으로 스케줄링하여야 하며, 이하에서는 본 개시의 다양한 실시 예들과 함께 효율적인 스케줄링을 위한 스케줄러 250의 구성 및 그 동작 방법이 설명된다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 스케줄러 250의 블록 구성을 도시한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 3에 따르면, 스케줄러 250은 시스템 상태 변수 갱신부 310, 채널 상태 변수 갱신부 320, 제1 QoS 상태 변수 갱신부 330, 제2 QoS 상태 변수 갱신부 340, 제3 QoS 상태 변수 갱신부 350, 제4 QoS 상태 변수 갱신부 360, 스케줄링 메트릭 계산부 370 및 의사 결정부 380을 포함한다. 스케줄러 250이 포함하는 각 기능 블록들은 설명의 편의를 위해 나누어진 논리적 기능 블록들일 뿐, 물리적인 하드웨어를 의미하지는 않을 수 있다. 또한, 스케줄러 250에 포함된 기능 블록들은 통합되거나 생략될 수 있고, 생략된 기능 블록이 수행하는 연산은 스케줄러 250이 직접 수행할 수 있다.
이하의 설명에서는 복수의 단말들이 단일 캐리어를 이용하여 기지국 120과 통신을 수행하는 경우를 가정한다. 그러나, 복수의 단말들은 복수의 캐리어를 이용하여 기지국 120과 통신을 수행할 수 있고, 또한 기지국 120은 적어도 하나의 다른 기지국과 협력하여 복수의 단말들과 통신을 수행할 수 있다. 복수의 캐리어 및 협력 전송과 관련된 실시 예들은 도 6 내지 도 9를 통해 보다 상세히 설명된다.
스케줄러 250은 스케줄링을 위한 파라미터들을 결정할 수 있다. 예를 들면, 스케줄러 250은 복수의 단말들로부터 피드백 정보를 수신하여 각 단말에 대한 채널 상태 정보를 획득할 수 있고, 기지국 120의 버퍼 상태를 식별할 수 있다. 또한, 스케줄러 250은 QCI 정보를 이용하여 각 단말에 대한 QoS 요구사항들을 식별할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, QCI 정보는 각 단말에 대한 쓰루풋 공평성과 관련된 QoS 파라미터(이하 'vi'), 최대 지연 허용과 관련된 QoS 파라미터(이하 'DBi'), 및 최소 데이터율(minimum data rate)과 관련된 QoS 파라미터(이하 'mi') 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 각각의 파라미터와 관련된 QoS 요구사항 및 파라미터의 정의를 정리하면 하기의 <표1>과 같다.
QoS 요구사항 관련 파라미터 변수의 의미
쓰루풋 공평성
Figure pat00001
 단말i에 대한 가중치 (
Figure pat00002
: 기본 값/
Figure pat00003
일 경우, 해당 사용자를
Figure pat00004
배의 가중치를 줌)
최대 지연 허용
Figure pat00005
 단말i에 허용된 지연 상한(ms)
최소 데이터율
Figure pat00006
 단말i의 최소 데이터율 (bits/s)
파라미터 vi는 단말i에 대한 쓰루풋 가중치(throughput weight)로, vi에 대한 기본 값은 1로 설정된다. 단말i가 요구하는 쓰루풋 공평성 QoS 수준이 높을 경우, vi가 n으로 설정되어, 단말i에 대한 쓰루풋에 n배의 가중치가 부여될 수 있다. 파라미터 DBi는 지연에 민감한 서비스를 이용하는 단말i에 허용된 최대 지연 상한을 의미한다. 다시 말해서, DB-i는 단말i가 트래픽이 DBi 미만으로 지연되도록 하는 QoS를 요구한다는 것을 의미한다. 지연에 민감하지 않은 서비스를 이용하는 단말i에 대해, DBi의 값은 매우 큰 값으로 설정될 수 있다. 본 개시에서, 최대 지연 허용 QoS를 나타내는 DBi는 '지연 QoS 요구 조건'으로 지칭될 수 있다. 파라미터 mi는 최소 데이터율로, 단말i가 mi값에 해당하는 일정 수준이상의 데이터율이 유지되도록 하는 QoS를 요구한다는 것을 의미한다. 최소 데이터율을 특별히 요구하지 않는 단말i에 대해, mi값은 0으로 설정될 수 있다. 상술한 파라미터들 vi, DBi 및 mi 값들의 조합에 따라, 단말i에 대한 QoS 요구사항이 표현될 수 있다.
상술한 파라미터들 vi, DBi 및 mi로 표현된 QoS 요구사항들을 달성하기 위해, 스케줄러 250은 시스템 상태 변수, 채널 상태 변수 및 QoS 상태 변수들을 결정할 수 있다. 구체적으로, 스케줄러 250은 하기의 표 2와 같이 시스템 상태 변수, 채널 상태 변수 및 QoS 상태 변수들을 결정할 수 있다.
상태변수 의미 목적
Figure pat00007
 단말에 대한 가중치를 고려한 데이터율 대비 평균 쓰루풋의 최대값 쓰루풋 공평성 및 지연 상한 QoS간 교환(trade off)조절
Figure pat00008
 단말
Figure pat00009
의 평균 달성가능 데이터율(achievable rate)		 지연 QoS 보장
Figure pat00010
 단말
Figure pat00011
에게 할당된 평균 쓰루풋		 쓰루풋 공평성 보장
Figure pat00012
 단말
Figure pat00013
에 대한 헤드-오브-라인 지연(head-of-line delay)		 지연 QoS 보장
Figure pat00014
 단말
Figure pat00015
의 최소 데이터율 달성과 관련된 단말
Figure pat00016
에 대한 가중치		 쓰루풋 공평성 보장 및 최소 데이터율 QoS 보장
Figure pat00017
 단말
Figure pat00018
의 지연 관련 조절 인자		 쓰루풋 공평성 보장 및 최소 데이터율 QoS 보장
상기 표에서,
Figure pat00019
는 시스템 상태 변수, Mi(t)는 채널 상태 변수,
Figure pat00020
,
Figure pat00021
,
Figure pat00022
및
Figure pat00023
는 각각 제1 QoS, 제2 QoS, 제3 QoS, 및 제4 QoS 상태 변수를 의미한다.
시스템 상태 변수 갱신부 310은 시스템 상태 변수를 결정한다. 이를 위해, 시스템 상태 변수 갱신부 310은 공백의 버퍼를 가지는 적어도 하나의 단말의 데이터율 및 쓰루풋을 고려한다. 예를 들어, 시스템 상태 변수
Figure pat00024
는 전송 큐가 0인 적어도 하나의 단말에 대해, 단말에 대한 가중치를 고려한 데이터율 대비 평균 쓰루풋의 최대 값으로 결정될 수 있다. 구체적으로, 시스템 상태 변수 갱신부 310은 하기의 <수학식 1>에 따라 시스템 상태 변수
Figure pat00025
를 결정할 수 있다.
Figure pat00026
여기에서,
Figure pat00027
는 단말에 대한 가중치를 고려한 데이터율 대비 평균 쓰루풋의 최대값,
Figure pat00028
는 단말
Figure pat00029
에게 할당된 평균 쓰루풋,
Figure pat00030
는 단말
Figure pat00031
의 최소 데이터율 달성과 관련된 단말
Figure pat00032
에 대한 가중치,
Figure pat00033
는 단말
Figure pat00034
의 평균 달성가능 데이터율,
Figure pat00035
는 단말
Figure pat00036
의 지연 관련 조절 인자를 의미한다. 여기에서, 단말i에 대한
Figure pat00037
의 초기 값은 0이고, 이는 단말i에 대한 전송 큐(queue)가 0임을 의미한다. 다시 말해서,
Figure pat00038
=0은 기지국 120의 버퍼에 단말i에 대한 패킷이 남아있지 않음을 의미한다. 상기 <수학식 1>을 참고하면, 시스템 상태 변수
Figure pat00039
는
Figure pat00040
=0을 만족하는 적어도 하나의 단말i에 대해 계산한 적어도 하나의
Figure pat00041
값 중 최대 값을 의미한다.
채널 상태 변수 갱신부 320은 각 단말의 평균 달성가능 데이터율을 결정한다. 이를 위해, 채널 상태 변수 갱신부 320는 과거의 평균 달성가능 데이터율 및 현재의 달성가능 데이터율을 누적 평균화 수 있다. 구체적으로, 채널 상태 변수 갱신부 320은 하기의 <수학식 2>에 따라 채널 상태 변수
Figure pat00042
를 결정할 수 있다.
Figure pat00043
여기에서,
Figure pat00044
는 단말i의 평균 달성가능 데이터율,
Figure pat00045
는 윈도우의 크기,
Figure pat00046
는 단말i가 스케줄링 되었는지 여부를 나타내는 파라미터,
Figure pat00047
는 단말i의 현재의 달성가능 데이터율로서, 시간 t에서 전송할 수 있는 데이터 의 양 또는 효율을 의미한다. 윈도우의 크기
Figure pat00048
는 기지국이 결정할 수 있는 값으로, 평균 달성가능 데이터율
Figure pat00049
를 결정하기 위해 고려되는 시간 범위를 의미할 수 있다. 현재의 달성가능 데이터율
Figure pat00050
는 단말i의 채널 피드백 정보로부터 획득될 수 있다. 파라미터
Figure pat00051
는 스케줄러 250의 스케줄링 결과에 따라 변경되는 값으로, 단말i가 스케줄링 되었을 경우
Figure pat00052
이고, 단말i가 스케줄링 되지 않았을 경우
Figure pat00053
이 된다. 다시 말해서, 파라미터
Figure pat00054
값에 따라 단말i에 대한 스케줄링 결과가 현재 단말i의 평균 달성가능 데이터율 값을 산출하는 데 반영될 수 있다.
제1 QoS 상태 변수 갱신부 330은 각 단말의 평균 쓰루풋을 결정한다. 이를 위해, 제1 QoS 상태 변수 갱신부 330은 과거의 평균 쓰루풋 및 현재의 쓰루풋을 누적 평균화 수 있다. 구체적으로, 제1 QoS 상태 변수 갱신부 330은 하기의 <수학식 3>에 따라, 제1 QoS 상태 변수
Figure pat00055
를 결정할 수 있다.
Figure pat00056
여기에서,
Figure pat00057
는 단말i에게 할당된 평균 쓰루풋,
Figure pat00058
는 윈도우의 크기,
Figure pat00059
는 단말i가 스케줄링 되었는지 여부를 나타내는 파라미터,
Figure pat00060
는 현재의 쓰루풋을 의미한다. 윈도우의 크기
Figure pat00061
는 기지국이 결정할 수 있는 값으로, 평균 쓰루풋
Figure pat00062
를 결정하기 위해 고려되는 시간 범위를 의미할 수 있다. 쓰루풋
Figure pat00063
는 단말i에 대해 실제로 스케줄링 된 트래픽의 양에 기반하여 결정될 수 있다. 파라미터
Figure pat00064
는 스케줄러 250의 스케줄링 결과에 따라 변경되는 값으로, 단말i가 스케줄링 되었을 경우
Figure pat00065
이고, 단말i가 스케줄링 되지 않았을 경우
Figure pat00066
이 된다. 다시 말해서, 파라미터
Figure pat00067
값에 따라 단말i에 대한 스케줄링 결과가 현재 단말i의 평균 쓰루풋을 산출하는 데 반영될 수 있다.
제2 QoS 상태 변수 갱신부 340은 각 단말에 대한 패킷의 지연 값을 결정한다. 이를 위해, 제2 QoS 상태 변수 갱신부 340은 각 단말로 전송될 패킷이 버퍼에 머무른 시간을 고려한다. 구체적으로, 제2 QoS 상태 변수 갱신부 340은 하기의 <수학식 4>에 따라, 제2 QoS 상태 변수
Figure pat00068
를 결정할 수 있다.
Figure pat00069
여기에서,
Figure pat00070
는 단말i에 대한 전송 패킷의 지연 값,
Figure pat00071
현재의 시간,
Figure pat00072
는 현재의 시간
Figure pat00073
기지국 120의 버퍼에 있는 단말i에 대한 패킷들 중 가장 오래된 패킷이 버퍼에 최초로 입력된 시간을 의미한다. 다시 말해서,
Figure pat00074
는 head-of-line dealy로서, 기지국 120의 버퍼에 있는 단말i에 대한 패킷들 중 가장 오래된 패킷이 버퍼에 최초로 입력된 때부터 현재의 시간
Figure pat00075
까지 경과한 시간을 의미한다.
제3 QoS 상태 변수 갱신부 350은 각 단말에 대한 최소 데이터율을 고려한 가중치를 결정한다. 이를 위해, 제3 QoS 상태 변수 갱신부 350은 평균 쓰루풋 및 최소 데이터율의 비교 결과에 따라 가중치 값을 조절할 수 있다. 구체적으로, 제3 QoS 상태 변수 갱신부 350은 하기의 <수학식 5>에 따라, 제3 QoS 상태 변수
Figure pat00076
를 결정할 수 있다.
Figure pat00077
여기에서,
Figure pat00078
는 단말i 의 최소 데이터율 달성과 관련된 단말
Figure pat00079
에 대한 가중치,
Figure pat00080
는 큰 값의 상수,
Figure pat00081
는 단말i에 대한 쓰루풋 가중치,
Figure pat00082
는 단말i에게 할당된 평균 쓰루풋,
Figure pat00083
는 단말i에 요구되는 최소 데이터율을 의미한다. 상수
Figure pat00084
는 기지국 120이 단위 시간에 처리할 수 있는 최대 트래픽의 양으로 설정될 수 있다.
<수학식 5>를 참고하면, 단말i에 대한 평균 쓰루풋
Figure pat00085
가 단말i에 대한 최소 데이터율
Figure pat00086
에 미치지 못할 경우(즉, <수학식 5>에서 if 조건이 만족될 경우), 스케줄러 250은
Figure pat00087
값을
Figure pat00088
로 갱신하여, 최소 데이터율 달성을 위해 단말i에 대한 가중치를 높게 설정할 수 있다. 반면, 단말i에 대한 평균 쓰루풋
Figure pat00089
가 단말i에 대한 최소 데이터율
Figure pat00090
을 초과할 경우, 스케줄러 250은 단말i가 최소 데이터율 QoS를 만족하는 것으로 판단하고, 가중치
Figure pat00091
값을
Figure pat00092
로 유지한다.
제4 QoS 상태 변수 갱신부 360는 각 단말의 스케줄링 메트릭에 반영되는 지연 관련 조절 인자(control factor)를 결정한다. 이때, 조절 인자는 과부하 상태인지 부족부하 상태인지에 따라 갱신되거나, 유지될 수 있다. 조절 인자가 갱신되는 경우, 제4 QoS 상태 변수 갱신부 360은 평균 쓰루풋에 기초하여 결정된 값만큼 조절 인자의 값을 증가시킬 수 있다. 구체적으로, 제4 QoS 상태 변수 갱신부 360은 하기의 <수학식 6>에 따라, 제4 QoS 상태 변수
Figure pat00093
를 결정할 수 있다.
Figure pat00094
여기에서,
Figure pat00095
는 단말i의 지연 관련 조절 인자,
Figure pat00096
는 큰 값의 상수,
Figure pat00097
는 단말i에 할당된 평균 쓰루풋,
Figure pat00098
는 단말i에 대한 전송 패킷의 지연 값,
Figure pat00099
는 단말i의 최소 데이터율 달성과 관련된 단말
Figure pat00100
에 대한 가중치,
Figure pat00101
는 단말i의 평균 달성가능 데이터율,
Figure pat00102
는 단말i에 허용된 지연 상한,
Figure pat00103
는 단말에 대한 가중치를 고려한 데이터율 대비 평균 쓰루풋의 최대값을 의미한다. 상수
Figure pat00104
는 기지국 120이 단위 시간에 처리할 수 있는 최대 트래픽의 양으로 설정될 수 있다. 상기의 <수학식 6>에서 if 조건이 만족될 경우,
Figure pat00105
값은 갱신될 수 있다. 구체적으로, 현재의 시간
Figure pat00106
에서
Figure pat00107
값은 if 조건이 만족될 경우 이전의 시간
Figure pat00108
에서의
Figure pat00109
값 보다
Figure pat00110
만큼 더 증가하도록 갱신될 수 있다. 단말i에 대한
Figure pat00111
값의 갱신은 상기의 <수학식 6>의 if 조건이 성립되지 않을 때까지 지속적으로 수행될 수 있다.
예를 들어, <수학식 6>에서 if 조건은 단말i가 과부하 상태일 때 만족될 수 있다. 다시 말해서, 단말i가 과부하 상태일 경우, 단말i의 지연 관련 조절 인자
Figure pat00112
는 증가하도록 갱신된다.
Figure pat00113
값이 증가하면 단말i에 대한 스케줄링 우선순위는 감소하며, 이는 하기에서 보다 상세히 설명된다.
스케줄링 메트릭 계산부 370은 각 단말의 스케줄링 메트릭을 결정한다. 이를 위해, 스케줄링 메트릭 계산부 370은 상술한 다양한 변수들을 이용할 수 있다. 구체적으로, 스케줄링 메트릭 계산부 370은 하기의 <수학식 7>에 따라, 스케줄링 메트릭
Figure pat00114
를 결정할 수 있다.
Figure pat00115
여기에서,
Figure pat00116
는 단말i에 대한 스케줄링 메트릭,
Figure pat00117
는 단말i의 현재 데이터율,
Figure pat00118
는 단말i의 평균 달성가능 데이터율,
Figure pat00119
는 단말i에 대한 전송 패킷의 지연 값,
Figure pat00120
는 단말i에 허용된 지연 상한,
Figure pat00121
는 단말i의 지연 관련 조절 인자를 의미한다.
의사 결정부 380은 최종적으로 스케줄링을 위한 단말을 결정하며, 복수의 단말들에 대해 계산된 스케줄링 메트릭
Figure pat00122
값이 가장 큰 단말i를 스케줄링을 위한 단말로 결정한다. 다시 말해서, 의사 결정부 380은
Figure pat00123
의 인덱스를 가지는 단말i를 스케줄링을 위한 단말로 결정한다.
상기의 <수학식 7>에 의하면, 스케줄러 250은 평균 달성가능 데이터율(
Figure pat00124
) 대비 현재의 달성가능 데이터율(
Figure pat00125
)이 높고, 지연 QoS 요구 조건(
Figure pat00126
) 대비 전송 패킷의 지연 값(
Figure pat00127
)이 높고, 지연 관련 조절 인자(
Figure pat00128
)이 낮은 사용자를 스케줄링한다. 다시 말해서, 스케줄러 250은 채널의 기회적 이득(
Figure pat00129
) 및 최대 지연 허용(
Figure pat00130
) 대비 현재의 지연(
Figure pat00131
)를 종합적으로 고려하여 스케줄링 함으로써, 최대한 많은 사용자의 지연 QoS 요구 조건을 달성시킬 수 있다. 또한, 상기의 <수학식 7>에 의하면, 지연 관련 조절 인자(
Figure pat00132
)이 커질수록 스케줄링 메트릭
Figure pat00133
값이 작아지므로, 단말i에 대한 지연 관련 조절 인자(
Figure pat00134
)이 커질수록 단말i의 스케줄링 우선순위는 낮아진다.
스케줄러 250은 스케줄링 단말을 결정하기 위해, 스케줄링 대상이 되는 모든 단말에 대해 제4 QoS 상태 변수 갱신부 360에서 <수학식 7>의 조건식 (
Figure pat00135
)이 만족하는지 여부를 판단한다. 스케줄링 대상이 되는 모든 단말들 중 <수학식 7>의 조건식을 만족하는 단말이 적어도 하나 존재할 경우, 스케줄로 250은 스케줄링 대상이 되는 모든 단말들의 지연 QoS 요구 조건을 달성할 수 없다고 판단할 수 있다. 다시 말해서, 시스템에서 과부하 상태에 있는 단말이 적어도 하나 존재하는 경우, 스케줄러 250은 스케줄링 대상이 되는 모든 단말들의 지연 QoS 요구 조건을 달성할 수 없다고 판단할 수 있다. 제4 QoS 상태 변수 갱신부 360에서 <수학식 7>의 조건식 (
Figure pat00136
)을 만족하는 적어도 하나의 단말에 대해, 지연 관련 조절 인자
Figure pat00137
은 증가하도록 갱신된다.
스케줄러 250은 제3 QoS 상태 변수 갱신부 350에서 최소 데이터율을 만족하지 못하는 단말이 있는지 여부를 판단할 수 있다. 다시 말해서, 스케줄러 250은 단말i에 대한 평균 쓰루풋
Figure pat00138
가 단말i에 대한 최소 데이터율
Figure pat00139
을 비교하여 최소 데이터율을 만족하지 못하는 단말이 있는지 여부를 판단할 수 있다. 평균 쓰루풋
Figure pat00140
가 단말i에 대한 최소 데이터율
Figure pat00141
에 미치지 못할 경우(즉, <수학식 5>에서 if 조건이 만족될 경우), 스케줄러 250은
Figure pat00142
값을
Figure pat00143
로 갱신하여, 최소 데이터율 달성을 위해 단말i에 대한 가중치를 높게 설정할 수 있다.
Figure pat00144
값이 높게 설정될 경우, 제4 QoS 상태 변수 갱신부 360에서 단말i에 대한 지연 관련 조절 인자
Figure pat00145
의 갱신 여부를 판단하는 조건식
Figure pat00146
에서 하한 값
Figure pat00147
이 증가하므로,
Figure pat00148
갱신 조건이 만족되는 것이 어려워 질 수 있다. 다시 말해서, 스케줄러 250은 최소 데이터율을 만족하지 못하는 단말이 있는 경우 그 단말에 대한 제3 QoS 상태 변수
Figure pat00149
를 큰 값으로 설정하여, 제4 QoS 상태 변수 갱신에 따라 해당 단말의 스케줄링 우선순위가 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
스케줄러 250은 제4 QoS 상태 변수 갱신부 360에서 조건식
Figure pat00150
을 만족하는 단말에 대해
Figure pat00151
값을 갱신시켜 스케줄링 우선 순위를 낮출 수 있다. 다시 말해서, 스케줄러 250은 과부하 상태인 단말에 대해서는 스케줄링 우선순위를 감소시켜 이전 스케줄링 대비 쓰루풋이 감소되도록 스케줄링 할 수 있다. 이로써, 스케줄러 250은 과부하 상태가 아닌 다른 단말들(조건식
Figure pat00152
을 만족하지 않는 단말)에 대해서는 지연 QoS를 만족하도록 스케줄링 할 수 있다. 과부하 상태인 단말이 둘 이상일 경우, 상술한 스케줄러 250의 스케줄링 방법에 따라, 스케줄러 250은 전체 단말들의 총 효용을 극대화하면서, 전체 단말들에 대한 지연 QoS가 평균적으로 달성되고, 최소 데이터율 QoS가 평균적으로 달성되도록 스케줄링 할 수 있다.
과부하 상태에 있는 단말이 둘 이상일 경우, 각각의 단말에 대한 시스템 상태 변수, QoS 상태 변수 및 채널 상태 변수간에는 조건식
Figure pat00153
이 성립하므로,
Figure pat00154
값은 증가하도록 갱신된다. 각 단말에 대한
Figure pat00155
값은 조건식
Figure pat00156
이 만족되지 않을 때까지 증가되며, 최종적으로
Figure pat00157
값은
Figure pat00158
와 동일하거나, 근사한 값이 될 수 있다. 이 경우, <수학식 7>에 따른 스케줄링 메트릭
Figure pat00159
은
Figure pat00160
대신
Figure pat00161
가 대입된 결과가 되며, 이때 스케줄링 메트릭은 하기의 <수학식 8>과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00162
여기에서,
Figure pat00163
는 단말i에 대한 스케줄링 메트릭,
Figure pat00164
는 단말i의 현재 데이터율,
Figure pat00165
는 단말i의 평균 달성가능 데이터율을 의미한다. 상기의 <수학식 8>에 따르면, 과부하 상태에 있는 둘 이상의 단말에 대한 스케줄링 메트릭
Figure pat00166
은 지연과 관련된 파라미터들(
Figure pat00167
,
Figure pat00168
)과 관계 없이, 쓰루풋과 관련된 파라미터들(
Figure pat00169
,
Figure pat00170
)에만 기반하여 결정된다. 다시 말해서, 스케줄러 250은 제4 QoS 상태 변수 갱신부의 조건식
Figure pat00171
을 만족하는 과부하 상태에 있는 둘 이상의 단말에 대해서는 쓰루풋 공평성을 만족하도록 스케줄링 할 수 있다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 흐름도이다.
도 4를 참고하면, 410 단계에서, 기지국은 복수의 단말들로부터 피드백 정보를 수신한다. 복수의 단말들로부터 수신된 피드백 정보는, 각각의 복수의 단말들이 측정한 채널 상태에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 채널 상태에 관한 정보에 기반하여 복수의 단말들 각각에 대한 현재의 달성가능 데이터율을 결정할 수 있다.
420 단계에서, 기지국은 제1 그룹의 단말들에 대한 쓰루풋이 감소하고, 제2 그룹의 단말들에 대한 지연 QoS를 만족하도록 스케줄링한다. 스케줄링을 위해, 기지국은 410 단계에서 수신한 피드백 정보 및 QCI 정보를 이용할 수 있다. 예를 들어, QCI 정보는 각각의 트래픽들에 대해 요구되는 쓰루풋 공평성과 관련된 QoS 파라미터, 최대 지연 허용과 관련된 QoS 파라미터, 및 최소 데이터율과 관련된 QoS 파라미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 그룹의 단말들은 제4 QoS 상태 변수 갱신부 360에서 조건식
Figure pat00172
을 만족하는 단말들이고, 제2 그룹의 단말들은 제4 QoS 상태 변수 갱신부 360에서 조건식
Figure pat00173
을 만족하지 않는 단말들일 수 있다. 또한, 제1 그룹의 단말들은 과부하 상태인 단말들이고, 제2 그룹의 단말들은 부족 부하 상태인 단말들일 수 있다. 스케줄러 250은 제1 그룹에 속한 단말들간에는 쓰루풋 공평성을 만족하도록 스케줄링을 수행할 수 있다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 복수의 단말들에 대한 스케줄링을 수행하는 기지국의 세부 동작 흐름도이다.
단계 510에서, 기지국은 최소 데이터율에 기반하여 복수의 단말들 각각에 대한 가중치를 결정한다. 이를 위해, 기지국은 QCI 정보에서 최소 데이터율과 관련된 QoS 파라미터를 이용할 수 있다. 구체적으로, 기지국은 <수학식 5>와 같이 평균 쓰루풋이 최소 데이터율에 미치지 못하는 단말에 대해, 해당 단말에 대한 최소 데이터율 달성과 관련된 가중치를 높게 설정할 수 있다.
단계 520에서, 기지국은 피드백 정보 및 가중치를 이용하여 복수의 단말들에 대한 지연 관련 조절 인자를 결정한다. 구체적으로, 기지국은 <수학식 6>에 기반하여 결정된 가중치를 고려하여 단말이 과부하 상태인지 여부를 판단할 수 있고, 과부하 상태의 단말에 대해서는 해당 단말에 대한 지연 관련 조절 인자를 갱신할 수 있다. 또한, 부족 부하 상태의 단말에 대해서는 지연 관련 조절 인자를 이전의 값과 동일하도록 유지할 수 있다.
단계 530에서, 기지국은 지연 관련 조절 인자에 따라 복수의 단말의 전송 패킷에 대한 지연 값을 보상한다. 예를 들어, 기지국은 <수학식 7>과 같이 특정 단말에 대한 전송 패킷의 지연 값(
Figure pat00174
)에 대해 지연 관련 조절 인자(
Figure pat00175
)를 감산함으로써 전송 패킷의 지연 값을 보상할 수 있다.
단계 540에서, 기지국은 보상된 지연 값에 기반하여 복수의 단말들에 대한 스케줄링 메트릭을 결정한다. 예를 들어, 스케줄러 250은 <수학식 7>과 같이 각 단말에 대한 현재의 달성가능 데이터율, 평균 달성가능 데이터율, 최대 허용 지연 및 보상된 지연 값에 기반하여 각 단말에 대한 스케줄링 메트릭을 결정할 수 있다. 도시되지 아니하였으나, 기지국은 각 단말에 대한 스케줄링 메트릭 값들 중 가장 큰 값을 결정할 수 있으며, 결정된 스케줄링 메트릭에 대응되는 단말을 스케줄링 할 수 있다.
도 6a은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 멀티 캐리어를 고려하여 복수의 단말들을 스케줄링 하기 위한 스케줄러의 블록 구성을 도시한다.
도 6a에 따르면, 스케줄러 250은 시스템 상태 변수 갱신부 605, 채널 상태 변수 갱신부 610, 제1 QoS 상태 변수 갱신부 615, 제2 QoS 상태 변수 갱신부 620, 제3 QoS 상태 변수 갱신부 625, 제4 QoS 상태 변수 갱신부 630, 멀티 캐리어 스케줄링 메트릭 계산 및 의사 결정부 635를 포함한다. 스케줄러 250이 포함하는 각 기능 블록들은 설명의 편의를 위해 나누어진 논리적 기능 블록들일 뿐, 물리적인 하드웨어를 의미하지는 않을 수 있다. 또한, 스케줄러 250에 포함된 기능 블록들은 통합되거나 생략될 수 있고, 생략된 기능 블록이 수행하는 연산은 스케줄러 250이 직접 수행할 수 있다.
도 6a에서, 시스템 상태 변수 갱신부 605, 제1 QoS 상태 변수 갱신부 615, 제2 QoS 상태 변수 갱신부 620, 제3 QoS 상태 변수 갱신부 625, 제4 QoS 상태 변수 갱신부 630가 수행하는 연산 및 동작은 각각 도 3에서 시스템 상태 변수 갱신부 310, 제1 QoS 상태 변수 갱신부 330, 제2 QoS 상태 변수 갱신부 340, 제3 QoS 상태 변수 갱신부 350, 제4 QoS 상태 변수 갱신부 360가 수행하는 연산 및 동작과 동일하다.
시스템에서 복수의 캐리어들이 운용되는 경우, 스케줄러 250은 각각의 캐리어에 대해 단말들을 스케줄링 하여야 한다. 다시 말해서, 스케줄러 250은 복수의 캐리어들 중 특정 캐리어에 대해 스케줄링을 수행하고, 특정 캐리어에 대한 스케줄링에 따라 갱신된 버퍼 상태를 반영하여 다른 캐리어에 대한 스케줄링을 수행한다. 스케줄러 250가 복수의 캐리어에 대해 스케줄링을 수행할 경우, 각 단말에 대해 복수의 캐리어에서의 채널 상태가 고려되어야 한다.
따라서, 채널 상태 변수 갱신부 610은 복수의 캐리어들에 대한 각 단말의 현재의 달성 가능 데이터율을 고려하여 평균 달성 가능 데이터율을 결정한다. 이를 위해, 채널 상태 변수 갱신부 610은 과거의 평균 달성가능 데이터율과, 복수의 캐리어들을 고려한 현재의 달성 가능 데이터율을 누적 평균화 할 수 있다. 구체적으로, 채널 상태 변수 갱신부 610은 하기의 <수학식 9>에 따라 채널 상태 변수
Figure pat00176
를 결정할 수 있다.
Figure pat00177
여기에서,
Figure pat00178
는 단말i의 평균 달성가능 데이터율,
Figure pat00179
는 윈도우의 크기,
Figure pat00180
는 단말i가 스케줄링 되었는지 여부를 나타내는 파라미터, 는 단말i의 캐리어j에 대한 현재의 달성가능 데이터율을 의미한다. 즉, 단일 캐리어의 경우와 달리, 복수의 캐리어에 대한 스케줄링을 위해 스케줄러 250는 각 단말에 대해 캐리어 별로 현재의 달성가능 데이터율을 결정하여, 각 캐리어에 대한 현재의 달성가능 데이터율 값들의 합을 이용하여 각 단말에 대한 평균 달성가능 데이터율을 결정한다.
채널 상태 변수 갱신부 610에서 채널 상태 변수
Figure pat00182
를 결정한 후, 스케줄러 250은 결정된 채널 상태 변수, 및 각각의 시스템 상태 변수 갱신부 605, 제1 QoS 상태 변수 갱신부 615, 제2 QoS 상태 변수 갱신부 620, 제3 QoS 상태 변수 갱신부 625, 제4 QoS 상태 변수 갱신부 630에서 결정된 시스템 상태 변수와 QoS 상태 변수들을 이용하여 복수의 캐리어에 대한 스케줄링을 수행할 수 있다. 스케줄링을 위한 스케줄링 메트릭 계산 및 의사 결정은 멀티 캐리어 스케줄링 메트릭 계산 및 의사 결정부 635에서 수행되며, 멀티 캐리어 스케줄링 메트릭 계산 및 의사 결정부 635의 동작은 하기의 도6b에서 보다 상세히 설명된다.
도 6b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 스케줄러에서 멀티 캐리어를 고려하여 스케줄링을 결정하기 위한 블록의 상세 구성을 도시한다. 도 6b에 따르면, 멀티 캐리어 스케줄링 메트릭 계산 및 의사 결정부 635는 캐리어 1 의사 결정부 640, 캐리어 1 스케줄링 메트릭 계산부 645, 제2 QoS 상태 변수 및 버퍼 상태 갱신부 650, 캐리어 2 의사 결정부 655, 캐리어 2 스케줄링 메트릭 계산부 660, 및 제2 QoS 상태 변수 및 버퍼 상태 갱신부 665를 포함한다.
캐리어 1 스케줄링 메트릭 계산부 645는 캐리어 1에 대해 각 단말의 스케줄링 메트릭을 결정한다. 구체적으로, 스케줄링 메트릭 계산부 645는 하기의 <수학식 10>에 따라 캐리어 1에 대한 스케줄링 메트릭
Figure pat00183
을 결정할 수 있다.
Figure pat00184
여기에서,
Figure pat00185
는 단말i의 캐리어1에 대한 현재의 달성가능 데이터율,
Figure pat00186
는 단말i에 대한 버퍼 상태,
Figure pat00187
는 단말i의 평균 달성가능 데이터율,
Figure pat00188
는 단말i에 대한 전송 패킷의 지연 값,
Figure pat00189
는 단말i에 허용된 지연 상한,
Figure pat00190
는 단말i의 지연 관련 조절 인자를 의미한다.
Figure pat00191
는
Figure pat00192
과
Figure pat00193
중 작은 값을 의미한다.
Figure pat00194
,
Figure pat00195
및
Figure pat00196
는 단일 캐리어의 경우와 동일한 방식으로 계산될 수 있다.
Figure pat00197
는 채널 상태 변수 갱신부 610에서 모든 캐리어에 대한 단말i의 현재 데이터율을 고려하여 결정되었다. 따라서, 스케줄러 250은 <수학식 10>과 같이, 복수의 캐리어가 운용될 경우 각 단말의 캐리어1에 대한 현재의 달성가능 데이터율과, 각 단말의 버퍼 상태 및 모든 캐리어를 고려한 단말의 평균 달성가능 데이터율에 기반하여 캐리어 1에 대한 각 단말의 스케줄링 메트릭을 결정할 수 있다.
캐리어 1 의사 결정부 640은 캐리어 1 스케줄링 메트릭 계산부 645에서 결정된 스케줄링 메트릭 값들을 이용하여 스케줄링 단말을 결정할 수 있다. 구체적으로, 캐리어 1 의사 결정부 640은 스케줄링 메트릭 값들의 최대값을 계산하고, 최대값에 해당하는 단말을 스케줄링을 위한 단말로 결정할 수 있다.
제2 QoS 상태 변수 및 버퍼 상태 갱신부 650은 캐리어 1에 대한 단말의 스케줄링 결과를 반영하여 버퍼 상태를 갱신할 수 있다. 즉, 캐리어 1에 대한 스케줄링 결과에 따라 기지국 120의 버퍼가 갱신되고, 버퍼에서 각 단말에 대한 전송 패킷의 head-of-line delay 값이 변경되므로, 제2 QoS 상태 변수 및 버퍼 상태 갱신부 650는 캐리어 1에 대한 스케줄링 후 각 단말에 대한 제2 QoS 상태 변수(
Figure pat00198
)와 버퍼 상태(
Figure pat00199
) 값을 갱신할 수 있다. 제2 QoS 상태 변수 및 버퍼 상태 갱신부 650는 상술한 동작을 위하여, 캐리어 1 의사 결정부 640으로부터 캐리어 1에 대한 스케줄링 결과에 관한 피드백을 수신할 수 있다.
캐리어 2 스케줄링 메트릭 계산부 660는 캐리어 2에 대한 각 단말의 스케줄링 메트릭
Figure pat00200
를 결정할 수 있다. 캐리어 2 스케줄링 메트릭 계산부 660는 캐리어 1 스케줄링 메트릭 계산부 645에서 수행되는 동작과 유사한 동작을 수행하여 캐리어 2에 대한 스케줄링 메트릭
Figure pat00201
를 결정할 수 있다. 그러나, 캐리어 1 스케줄링 메트릭 계산부 645와는 달리, 캐리어 2 스케줄링 메트릭 계산부 660는 각 단말의 캐리어 2에 대한 현재의 달성가능 데이터율(
Figure pat00202
) 및 갱신된 버퍼 상태에 기반하여 캐리어 2에서 각 단말에 대한 스케줄링 메트릭
Figure pat00203
을 결정한다.
캐리어 2 의사 결정부 655는 캐리어 2 스케줄링 메트릭 계산부 660에서 결정된 스케줄링 메트릭 값들을 이용하여 스케줄링 단말을 결정할 수 있다. 구체적으로, 캐리어 2 의사 결정부 655는 스케줄링 메트릭 값이 가장 큰 단말을 스케줄링을 위한 단말로 결정할 수 있다.
도 6b에서, 멀티 캐리어 스케줄링 메트릭 계산 및 의사 결정부 635는 각각 캐리어 1 및 캐리어 2에 대해서만 스케줄링을 수행하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이고, 스케줄러 250은 세 개 이상의 복수의 캐리어들에 대해서도 스케줄링을 수행할 수 있다. 예를 들어, 캐리어 2에 대한 단말의 스케줄링 후 제2 QoS 상태 변수 및 버퍼 상태 갱신부 665는 캐리어 2에 대한 스케줄링 결과를 반영하여 버퍼 상태를 갱신할 수 있고, 스케줄러 250은 갱신된 버퍼 상태에 기반하여 적어도 하나의 다른 캐리어에 대해 단말의 스케줄링을 수행할 수 있다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 멀티 캐리어를 고려하여 복수의 단말들을 스케줄링 하기 위한 기지국의 동작 흐름도이다.
단계 710에서, 기지국은 제1 캐리어에 대해 적어도 하나의 단말을 스케줄링한다. 기지국은 제1 캐리어에 대해 복수의 단말들에 대한 스케줄링 메트릭들을 계산할 수 있고, 계산된 스케줄링 메트릭들 중 최대값에 해당하는 적어도 하나의 단말을 스케줄링 할 수 있다.
단계 720에서, 기지국은 제1 캐리어에 대한 적어도 하나의 단말의 스케줄링에 기반하여 복수의 단말들 각각에 대한 전송 패킷들의 지연 값을 결정한다. 다시 말해서, 제1 캐리어 에 대한 스케줄링 결과에 따라 기지국의 버퍼가 갱신되고, 버퍼에서 각 단말에 대한 전송 패킷의 head-of-line delay 값이 변경되므로, 기지국은 제1 캐리어에 대한 스케줄링 후 각 단말에 대한 전송 패킷의 지연 값을 결정할 수 있다.
단계 730에서, 기지국은 제1 캐리어에 대한 스케줄링 후 버퍼 상태에 기반하여 제2 캐리어에 대한 복수의 단말들을 스케줄링한다. 기지국은 갱신된 버퍼 상태에 기반하여 캐리어 2에서 각 단말에 대한 스케줄링 메트릭들을 계산할 수 있고, 계산된 스케줄링 메트릭들 중 최대가 되는 스케줄링 메트릭에 해당하는 단말을 스케줄링 할 수 있다.
도 8a은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 멀티 셀(multi-cell) 및 멀티 캐리어를 고려하여 복수의 단말들을 스케줄링 하기 위한 스케줄러의 블록 구성을 도시한다.
도 8a에 따르면, 스케줄러 250은 시스템 상태 변수 갱신부 805, 채널 상태 변수 갱신부 810, 제1 QoS 상태 변수 갱신부 815, 제2 QoS 상태 변수 갱신부 820, 제3 QoS 상태 변수 갱신부 825, 제4 QoS 상태 변수 갱신부 830, 멀티 셀 및 멀티 캐리어 스케줄링 메트릭 계산 및 의사 결정부 835를 포함한다. 스케줄러 250이 포함하는 각 기능 블록들은 설명의 편의를 위해 나누어진 논리적 기능 블록들일 뿐, 물리적인 하드웨어를 의미하지는 않을 수 있다. 또한, 스케줄러 250에 포함된 기능 블록들은 통합되거나 생략될 수 있고, 생략된 기능 블록이 수행하는 연산은 스케줄러 250이 직접 수행할 수 있다.
도 8a에서, 시스템 상태 변수 갱신부 805, 제1 QoS 상태 변수 갱신부 815, 제2 QoS 상태 변수 갱신부 820, 제3 QoS 상태 변수 갱신부 825, 제4 QoS 상태 변수 갱신부 830가 수행하는 연산 및 동작은 각각 도 3에서 시스템 상태 변수 갱신부 310, 제1 QoS 상태 변수 갱신부 330, 제2 QoS 상태 변수 갱신부 340, 제3 QoS 상태 변수 갱신부 350, 제4 QoS 상태 변수 갱신부 360가 수행하는 연산 및 동작과 동일하다.
시스템에서 복수의 캐리어들 및 복수의 기지국들이 운용되는 경우, 스케줄러 250은 각각의 캐리어에 대해 복수의 기지국들의 협력 전송 방식을 고려하여 단말들을 스케줄링 하여야 한다. 다시 말해서, 스케줄러 250은 복수의 기지국들의 협력 전송 방식을 고려하여 복수의 캐리어들 중 특정 캐리어에 대해 스케줄링을 수행하고, 특정 캐리어에 대한 스케줄링에 따라 갱신된 버퍼 상태를 반영하여 다른 캐리어에 대한 스케줄링을 수행한다. 스케줄러 250가 기지국의 협력 형태를 고려하여 복수의 캐리어에 대해 스케줄링을 수행할 경우, 각 단말의 복수의 캐리어에 대한 채널 상태 및 기지국들의 협력 전송 형태가 고려되어야 한다. 기지국의 협력 형태는 파라미터
Figure pat00204
표현될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 기지국 A, B가 협력 전송을 수행할 경우, 기지국의 협력 전송 형태는 i)기지국 A만 전송하는 경우, ii)기지국 B만 전송하는 경우, iii)기지국 A와 B 모두가 전송하는 경우로 나누어 질 수 있고, 파라미터
Figure pat00205
는 각각의 협력 전송 형태에 대응되는 고유한 스칼라 값 또는 벡터 값일 수 있다.
스케줄러 250가 협력 형태를 고려하여 복수의 캐리어에 대해 스케줄링을 수행할 경우에, 채널 상태 변수 갱신부 810은 복수의 캐리어들에 대한 각 단말의 현재의 달성 가능 데이터율 및 기지국의 협력 형태를 고려하여 평균 달성 가능 데이터율을 결정한다. 이를 위해, 채널 상태 변수 갱신부 610은 과거의 평균 달성가능 데이터율과, 복수의 캐리어들 및 협력 형태를 고려한 현재의 달성 가능 데이터율을 누적 평균화 할 수 있다. 구체적으로, 채널 상태 변수 갱신부 810은 하기의 <수학식 11>에 따라 채널 상태 변수
Figure pat00206
를 결정할 수 있다.
Figure pat00207
여기에서,
Figure pat00208
는 단말i의 평균 달성가능 데이터율,
Figure pat00209
는 윈도우의 크기,
Figure pat00210
는 단말i가 스케줄링 되었는지 여부를 나타내는 파라미터,
Figure pat00211
는 협력 전송 형태가
Figure pat00212
때 단말i의 캐리어j에 대한 현재의 달성가능 데이터율을 의미한다. 즉, 스케줄러 250는 각 단말에 대해 캐리어 별로 기지국의 협력 형태를 고려하여 현재의 달성가능 데이터율을 결정하여, 각 캐리어에 대한 현재의 달성가능 데이터율 값들의 합을 이용하여 각 단말에 대한 평균 달성가능 데이터율을 결정한다.
채널 상태 변수 갱신부 810에서 채널 상태 변수
Figure pat00213
를 결정한 후, 스케줄러 250은 결정된 채널 상태 변수 및 다른 상태 변수들을 이용하여 복수의 캐리어에 대한 스케줄링을 수행할 수 있다. 스케줄링을 위한 스케줄링 메트릭 계산 및 의사 결정은 멀티 셀 및 멀티 캐리어 스케줄링 메트릭 계산 및 의사 결정부 835에서 수행되며, 멀티 캐리어 스케줄링 메트릭 계산 및 의사 결정부 835의 동작은 하기의 도8b에서 보다 상세히 설명된다.
도 8b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 스케줄러에서 멀티 캐리어 및 멀티 셀을 고려하여 스케줄링을 결정하기 위한 블록의 상세 구성을 도시한다.
도 8b에 따르면, 멀티 셀 및 멀티 캐리어 스케줄링 메트릭 계산 및 의사 결정부 835는 캐리어 1의사 결정부 840, 캐리어 1 스케줄링 메트릭 계산부 845, 제2 QoS 상태 변수 및 버퍼 상태 갱신부 850, 캐리어 2 의사 결정부 855, 캐리어 2 스케줄링 메트릭 계산부 860, 및 제2 QoS 상태 변수 및 버퍼 상태 갱신부 865를 포함한다.
캐리어1 스케줄링 메트릭 계산부 845는 캐리어1에 대해 기지국의 협력 전송 형태를 고려하여 각 단말의 스케줄링 메트릭을 결정한다. 구체적으로, 기지국의 협력 전송 형태가 파라미터 x로 표현될 경우, 캐리어 1 스케줄링 메트릭 계산부 845는 하기의 <수학식 12>에 따라 캐리어 1에 대한 스케줄링 메트릭
Figure pat00214
을 결정할 수 있다.
Figure pat00215
여기에서,
Figure pat00216
는 협력 전송 형태가
Figure pat00217
일 때 단말i의 캐리어1에 대한 현재의 달성가능 데이터율,
Figure pat00218
는 단말i에 대한 버퍼 상태,
Figure pat00219
는 단말i의 평균 달성가능 데이터율,
Figure pat00220
는 단말i에 대한 전송 패킷의 지연 값,
Figure pat00221
는 단말i에 허용된 지연 상한,
Figure pat00222
는 단말i의 지연 관련 조절 인자를 의미한다.
Figure pat00223
는
Figure pat00224
과
Figure pat00225
중 작은 값을 의미한다.
Figure pat00226
,
Figure pat00227
및
Figure pat00228
는 단일 캐리어의 경우와 동일한 방식으로 계산될 수 있다.
Figure pat00229
는 채널 상태 변수 갱신부 810에서 모든 캐리어에 대한 단말i의 현재 데이터율 및 협력 전송의 형태를 고려하여 결정되었다. 따라서, 스케줄러 250은 <수학식 12>과 같이, 복수의 캐리어가 운용될 경우 특정 협력 전송 형태에서 각 단말의 캐리어1에 대한 현재의 달성가능 데이터율과, 각 단말의 버퍼 상태 및 모든 캐리어를 고려한 단말의 평균 달성가능 데이터율에 기반하여 캐리어 1에 대한 각 단말의 스케줄링 메트릭을 결정할 수 있다. 그 후에, 각각의 캐리어 1 의사 결정부 840, 제2 QoS 상태 변수 및 버퍼 상태 갱신부 850, 캐리어 2 스케줄링 메트릭 게산부 860, 캐리어 2 의사 결정부 855, 및 제2 QoS 상태 변수 및 버퍼 상태 갱신부 865는 도 6b에서 설명된 각각의 캐리어 1 의사 결정부 640, 제2 QoS 상태 변수 및 버퍼 상태 갱신부 650, 캐리어 2 스케줄링 메트릭 게산부 660, 캐리어 2 의사 결정부 655, 및 제2 QoS 상태 변수 및 버퍼 상태 갱신부 665이 수행하는 알고리즘과 유사한 알고리즘을 수행하여 각각의 캐리어에 대한 스케줄링을 할 수 있다.
도 9은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 멀티 셀 및 멀티 캐리어를 고려하여 복수의 단말들을 스케줄링 하기 위한 기지국의 동작 흐름도이다.
단계 910에서, 기지국은 인접 기지국으로부터 제1 캐리어 및 제2 캐리어 각각에 대한 채널 상태 정보를 수신한다. 예를 들어, 적어도 하나의 인접 기지국은 제1 캐리어 및 제2 캐리어 각각에 대한 채널 상태에 관한 정보를 복수의 단말들로부터 수신할 수 있고, 적어도 하나의 인접 기지국은 기지국으로 수신된 채널 상태에 관한 정보를 기지국 120에 전달할 수 있다.
단계 920에서, 기지국은 협력 기지국의 채널 상태 정보에 기반하여 제1 캐리어에 대해 적어도 하나의 단말을 스케줄링한다. 기지국은 적어도 하나의 인접 기지국으로부터 수신된 채널 상태에 관한 정보 및 기지국 자신이 복수의 단말들로부터 수신한 채널 상태에 관한 정보를 이용하여 기지국 및 적어도 하나의 인접 기지국과의 협력 전송의 형태를 결정할 수 있다. 예를 들어, 협력의 형태에 관한 정보는 복수의 단말과 협력 전송을 수행하는 기지국의 수와, 협력 전송을 수행하는 기지국의 식별자 정보를 포함할 수 있다. 기지국은 제1 캐리어에 대해 기지국의 협력의 형태를 고려하여 각각의 단말에 대한 스케줄링 메트릭을 결정할 수 있고, 스케줄링 메트릭이 최대가 되는 단말을 제1 캐리어에 대해 스케줄링 할 수 있다.
단계 930에서, 기지국은 제1 캐리어에 대한 적어도 하나의 단말의 스케줄링에 기반하여 복수의 단말들 각각에 대한 전송 패킷들의 지연 값을 결정한다. 다시 말해서, 제1 캐리어에 대한 스케줄링 결과에 따라 기지국의 버퍼가 갱신되고, 버퍼에서 각 단말에 대한 전송 패킷의 head-of-line delay 값이 변경되므로, 기지국은 제1 캐리어에 대한 스케줄링 후 각 단말에 대한 전송 패킷의 지연 값을 결정할 수 있다.
단계 940에서, 기지국은 제1 캐리어에 대한 스케줄링 후 버퍼 상태 및 협력 기지국의 채널 상태 정보에 기반하여 제2 캐리어에 대한 복수의 단말들을 스케줄링한다. 기지국은 제1 캐리어에 대한 스케줄링에 따라 갱신된 버퍼 상태, 각 단말에 대한 지연 값 및 기지국의 협력의 형태를 고려하여 각 단말에 대한 스케줄링 메트릭들을 계산할 수 있고, 계산된 스케줄링 메트릭들 중 최대가 되는 스케줄링 메트릭에 해당하는 단말을 스케줄링 할 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
    복수의 단말들로부터 피드백 정보를 수신하는 과정과,
    상기 피드백 정보에 기반하여 상기 복수의 단말들을 스케줄링하는 과정을 포함하고,
    상기 복수의 단말들을 스케줄링하는 과정은,
    상기 복수의 단말들 중 과부하(overload) 상태에 있는 제1 그룹의 단말들에 대한 쓰루풋이 감소하고, 상기 복수의 단말들 중 부족 부하(underload) 상태에 있는 제2 그룹의 단말들에 대해 지연 QoS(quality of service)를 만족하도록 스케줄링 하는 과정을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 단말을 스케줄링하는 과정은,
    상기 복수의 단말들 각각 대한 최소 데이터율(minimum data rate)에 기반하여 상기 복수의 단말들 각각에 대한 가중치를 결정하는 과정과,
    상기 피드백 정보 및 상기 가중치를 이용하여 상기 복수의 단말들 각각에 대한 지연 관련 조절 인자를 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 조절 인자에 따라 상기 복수의 단말들의 전송 패킷에 대한 지연 값을 보상하는 과정과,
    상기 보상된 지연 값에 기반하여 상기 복수의 단말들 각각에 대한 스케줄링 메트릭들을 결정하는 과정을 더 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스케줄링 메트릭은, 상기 조절 인자가 증가할 경우, 스케줄링 우선순위가 높아지도록 결정되고,
    상기 조절 인자는, 상기 지연 값과 상기 조절 인자의 차이가 상기 가중치, 상기 피드백 정보 및 상기 지연 QoS로부터 결정된 임계값보다 클 경우 증가하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 조절 인자의 증가량은 평균 쓰루풋에 반비례하는 값에 대응하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 단말들에 대해, 상기 지연 값과 상기 조절 인자의 차이는 상기 임계값보다 큰 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제1 그룹의 단말들에 대해, 상기 지연 값과 상기 조절 인자의 차이는 상기 임계값보다 작거나 같은 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 그룹의 단말들에 대한 쓰루풋이 감소하도록 스케줄링하는 과정은,
    상기 제1 그룹의 단말들 간 쓰루풋 공평성을 달성하도록 스케줄링하는 과정을 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 복수의 단말을 스케줄링하는 과정은,
    제1 캐리어에 대해 적어도 하나의 단말을 스케줄링하는 과정과,
    상기 제1 캐리어에 대한 상기 적어도 하나의 단말의 스케줄링에 기반하여 상기 복수의 단말들 각각에 대한 전송 패킷들의 지연 값을 결정하는 과정과,
    상기 복수의 단말들 각각에 대한 전송 패킷들의 지연 값에 따라, 제2 캐리어에 대해 상기 복수의 단말들을 스케줄링하는 과정을 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 적어도 하나의 인접 기지국으로부터 상기 제1 캐리어 및 상기 제2 캐리어 각각에 대해 상기 적어도 하나의 인접 기지국 및 상기 복수의 단말간 채널의 상태에 관한 정보를 수신하는 과정을 더 포함하고,
    상기 제1 캐리어에 대해 상기 적어도 하나의 단말을 스케줄링하는 과정은, 상기 정보에 기반하여 상기 제1 캐리어에 대해 상기 적어도 하나의 단말을 스케줄링하는 과정을 포함하고,
    상기 제2 캐리어에 대해 상기 복수의 단말들을 스케줄링하는 과정은, 상기 정보에 기반하여 상기 제2 캐리어에 대한 상기 복수의 단말들의 스케줄링을 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  11. 무선 통신 시스템에서 기지국 장치에 있어서,
    복수의 단말들로부터 피드백 정보를 수신하는 통신부와,
    상기 피드백 정보에 기반하여 상기 복수의 단말들을 스케줄링하는 스케줄러를 포함하고,
    상기 스케줄러는,
    상기 복수의 단말들 중 과부하(overload) 상태에 있는 제1 그룹의 단말들에 대한 쓰루풋이 감소하고, 상기 복수의 단말들 중 부족 부하(underload) 상태에 있는 제2 그룹의 단말들에 대해 지연 QoS(quality of service)를 만족하도록 스케줄링 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 스케줄러는,
    상기 복수의 단말들 각각 대한 최소 데이터율(minimum data rate)에 기반하여 상기 복수의 단말들 각각에 대한 가중치를 결정하고, 상기 피드백 정보 및 상기 가중치를 이용하여 상기 복수의 단말들 각각에 대한 지연 관련 조절 인자를 결정하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 스케줄러는,
    상기 조절 인자에 따라 상기 복수의 단말들의 전송 패킷에 대한 지연 값을 보상하고, 상기 보상된 지연 값에 기반하여 상기 복수의 단말들 각각에 대한 스케줄링 메트릭들을 결정하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 스케줄러는,
    상기 스케줄링 메트릭은, 상기 조절 인자가 증가할 경우, 스케줄링 우선순위가 높아지도록 결정되고,
    상기 조절 인자는, 상기 지연 값과 상기 조절 인자의 차이가 상기 가중치, 상기 피드백 정보 및 상기 지연 QoS로부터 결정된 임계값보다 클 경우 증가하는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 조절 인자의 증가량은 평균 쓰루풋에 반비례하는 값에 대응하는 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 단말들에 대해, 상기 지연 값과 상기 조절 인자의 차이는 상기 임계값보다 큰 장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제1 그룹의 단말들에 대해, 상기 지연 값과 상기 조절 인자의 차이는 상기 임계값보다 작거나 같은 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 스케줄러는,
    상기 제1 그룹의 단말들 간 쓰루풋 공평성을 달성하도록 스케줄링하는 장치.
  19. 제11항에 있어서, 상기 스케줄러는,
    제1 캐리어에 대해 적어도 하나의 단말을 스케줄링하고, 상기 제1 캐리어에 대한 상기 적어도 하나의 단말의 스케줄링에 기반하여 상기 복수의 단말들 각각에 대한 전송 패킷들의 지연 값을 결정하고, 상기 복수의 단말들 각각에 대한 전송 패킷들의 지연 값에 따라, 제2 캐리어에 대한 상기 복수의 단말들의 스케줄링을 결정하는 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 통신부는 적어도 하나의 인접 기지국으로부터 상기 제1 캐리어 및 상기 제2 캐리어 각각에 대해 상기 적어도 하나의 인접 기지국 및 상기 복수의 단말간 채널의 상태에 관한 정보를 수신하고,
    상기 스케줄러는, 상기 정보에 기반하여 상기 제1 캐리어에 대해 상기 적어도 하나의 단말을 스케줄링하는 과정을 포함하고, 상기 정보에 기반하여 상기 제2 캐리어에 대한 상기 복수의 단말들의 스케줄링을 결정하는 장치.
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