KR20190059495A - 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치 및 방법과 이에 관한 기록매체 - Google Patents

전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치 및 방법과 이에 관한 기록매체 Download PDF

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KR20190059495A
KR20190059495A KR1020170157155A KR20170157155A KR20190059495A KR 20190059495 A KR20190059495 A KR 20190059495A KR 1020170157155 A KR1020170157155 A KR 1020170157155A KR 20170157155 A KR20170157155 A KR 20170157155A KR 20190059495 A KR20190059495 A KR 20190059495A
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Abstract

전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치 및 방법과 이에 관한 기록매체가 개시된다. 개시된 사용자 스케줄링 장치는 전 이중 통신 주기 및 반 이중 통신 주기를 가지는 다수의 사용자와 AP간의 통신 네트워크에 있어서, 상기 다수의 사용자 중 임의의 사용자들을 페어링하여 다수의 페어링 셋(Set)을 생성하는 페어링 셋 생성부; 상기 페어링된 사용자들의 시간당 통신용량을 각 페어링 셋 별로 연산하는 통신용량 연산부; 및 상기 각 페어링 셋 별로 연산된 시간당 통신용량에 기초하여 사용자들이 반 이중 통신 네트워크 모드 및 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드 중 통신 효율이 더 높은 모드를 사용하도록 결정하는 모드 선택부를 포함하되, 상기 반 이중 통신 네트워크 모드는 반 이중 통신 주기에만 통신을 수행하는 모드이고, 상기 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드는 전 이중 통신 주기 및 반 이중 통신 주기에 통신을 수행하는 모드인 것을 특징으로 한다. 개시된 장치에 따르면, 전 이중 통신 주기와 반 이중 통신 주기를 조합하여 더 높은 통신 효율을 갖는 장점이 있다.

Description

전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치 및 방법과 이에 관한 기록매체{User Scheduling Apparatus and Method for Full Duplex Networks, and Recording Medium thereof}
본 발명은 사용자 스케줄링 장치 및 방법과 이에 관한 기록매체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양방향 동시 전송 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치 및 방법과 이에 관한 기록매체에 관한 것이다.
통신 네트워크에서, 통신 간섭의 발생을 줄이는 것은 통신 효율적인 측면에서 매우 중요한 문제이다. 따라서, 동일한 시간에 송수신이 이루어져 사용자들간의 간섭 및 AP의 자가간섭과 같은 간섭이 발생할 수 있는 전 이중(Full Duplex) 통신 네트워크보다, 송신 주기와 수신 주기가 분리된 반 이중(Half Duplex) 통신 네트워크를 주로 사용하고 있다.
그러나, 반 이중 통신 네트워크에서는 총 송신량이 적은 경우에도 동일한 송신 주기를 기다려서 수신을 수행해야 하므로, 효율적인 통신이 어려운 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 전 이중 통신 주기와 반 이중 통신 주기를 조합한 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치 및 방법과 이에 관한 기록매체를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 전 이중 통신 주기 및 반 이중 통신 주기를 가지는 다수의 사용자와 AP간의 통신 네트워크에 있어서, 상기 다수의 사용자 중 임의의 사용자들을 페어링하여 다수의 페어링 셋(Set)을 생성하는 페어링 셋 생성부; 상기 페어링된 사용자들의 시간당 통신용량을 각 페어링 셋 별로 연산하는 통신용량 연산부; 및 상기 각 페어링 셋 별로 연산된 시간당 통신용량에 기초하여 사용자들이 반 이중 통신 네트워크 모드 및 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드 중 통신 효율이 더 높은 모드를 사용하도록 결정하는 모드 선택부를 포함하되, 상기 반 이중 통신 네트워크 모드는 반 이중 통신 주기에만 통신을 수행하는 모드이고, 상기 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드는 전 이중 통신 주기 및 반 이중 통신 주기에 통신을 수행하는 모드인 것을 특징으로 하는 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치가 제공된다.
상기 모드 선택부는 반 이중 통신 주기에서 송신 출력이 최대일 때의 시간당 통신용량과 전 이중 통신 주기에서 송신 출력이 최대일 때의 시간당 통신용량의 비에 기초하여 통신 효율이 더 높은 모드를 사용하도록 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 모드 선택부는 하기 수학식을 만족하는 페어링 셋의 사용자들이 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드를 사용하도록 결정하고, 나머지 사용자들은 반 이중 통신 네트워크 모드를 사용하도록 결정하는 것을 특징으로 한다.
Figure pat00001
위 수학식에서,
Figure pat00002
는 전 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00003
와 통신하는 AP의 송신 출력 및 전 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
Figure pat00004
의 송신 출력이 최대일 때의 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 수신하는 시간당 통신용량이고,
Figure pat00005
는 전 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00006
와 통신하는 AP의 송신 출력 및 전 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
Figure pat00007
의 송신 출력이 최대일 때의 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 송신하는 시간당 통신용량이며,
Figure pat00008
는 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00009
와 통신하는 AP의 송신 출력이 최대일 때의 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00010
의 시간당 통신용량이고,
Figure pat00011
는 반 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
Figure pat00012
의 송신 출력이 최대일 때의 반 이중 통신 주기에서 업로드 사용자
Figure pat00013
의 시간당 통신용량이다.
상기 통신용량 연산부는 대역폭, 페이딩 게인, 송신 출력, 잡음 파워 및 감쇠율에 기초하여 상기 시간당 통신용량을 연산하는 것을 특징으로 한다.
상기 통신용량 연산부는 하기 수학식을 이용하여 시간당 통신용량을 연산하는 것을 특징으로 한다.
Figure pat00014
Figure pat00015
위 수학식에서,
Figure pat00016
는 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00017
의 시간당 통신용량이고,
Figure pat00018
는 대역폭이며,
Figure pat00019
는 다운로드 사용자
Figure pat00020
와 AP간의 페이딩 게인이고,
Figure pat00021
는 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00022
와 통신하는 AP의 송신 출력이며,
Figure pat00023
는 잡음 파워이고,
Figure pat00024
는 반 이중 통신 주기에서 업로드 사용자
Figure pat00025
의 시간당 통신용량이며,
Figure pat00026
는 다운로드 사용자
Figure pat00027
와 AP간의 페이딩 게인이고,
Figure pat00028
는 반 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
Figure pat00029
의 송신 출력이며,
Figure pat00030
는 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 수신하는 시간당 통신용량이고,
Figure pat00031
는 전 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00032
와 통신하는 AP의 송신 출력이며,
Figure pat00033
는 다운로드 사용자
Figure pat00034
와 업로드 사용자
Figure pat00035
간의 페이딩 게인이고,
Figure pat00036
는 전 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
Figure pat00037
의 송신 출력이며,
Figure pat00038
는 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 송신하는 시간당 통신용량이고,
Figure pat00039
는 다운로드 사용자
Figure pat00040
와 AP간의 페이딩 게인이며,
Figure pat00041
는 감쇠율이다.
상기 페어링 셋 생성부는 상호간에 통신 간섭이 적은 사용자들을 우선적으로 페어링하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전 이중 통신 주기 및 반 이중 통신 주기를 가지는 다수의 사용자와 AP간의 통신 네트워크에 있어서, (a)상기 다수의 사용자 중 임의의 사용자들을 페어링하여 다수의 페어링 셋(Set)을 생성하는 단계; (b)상기 페어링된 사용자들의 시간당 통신용량을 각 페어링 셋 별로 연산하는 단계; 및 (c) 상기 각 페어링 셋 별로 연산된 시간당 통신용량에 기초하여 사용자들이 반 이중 통신 네트워크 모드 및 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드 중 통신 효율이 더 높은 모드를 사용하도록 결정하는 단계를 포함하되, 상기 반 이중 통신 네트워크 모드는 반 이중 통신 주기에만 통신을 수행하는 모드이고, 상기 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드는 전 이중 통신 주기 및 반 이중 통신 주기에 통신을 수행하는 모드인 것을 특징으로 하는 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 방법이 제공된다.
상기 (c)단계는 반 이중 통신 주기에서 송신 출력이 최대일 때의 시간당 통신용량과 전 이중 통신 주기에서 송신 출력이 최대일 때의 시간당 통신용량의 비에 기초하여 통신 효율이 더 높은 모드를 사용하도록 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 (c)단계는 하기 수학식을 만족하는 페어링 셋의 사용자들이 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드를 사용하도록 결정하고, 나머지 사용자들은 반 이중 통신 네트워크 모드를 사용하도록 결정하는 것을 특징으로 한다.
Figure pat00042
위 수학식에서,
Figure pat00043
는 전 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00044
와 통신하는 AP의 송신 출력 및 전 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
Figure pat00045
의 송신 출력이 최대일 때의 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 수신하는 시간당 통신용량이고,
Figure pat00046
는 전 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00047
와 통신하는 AP의 송신 출력 및 전 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
Figure pat00048
의 송신 출력이 최대일 때의 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 송신하는 시간당 통신용량이며,
Figure pat00049
는 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00050
와 통신하는 AP의 송신 출력이 최대일 때의 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00051
의 시간당 통신용량이고,
Figure pat00052
는 반 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
Figure pat00053
의 송신 출력이 최대일 때의 반 이중 통신 주기에서 업로드 사용자
Figure pat00054
의 시간당 통신용량이다.
상기 (b)단계는 대역폭, 페이딩 게인, 송신 출력, 잡음 파워 및 감쇠율에 기초하여 상기 시간당 통신용량을 연산하는 것을 특징으로 한다.
상기 (b)단계는 하기 수학식을 이용하여 시간당 통신용량을 연산하는 것을 특징으로 한다.
Figure pat00055
Figure pat00056
위 수학식에서,
Figure pat00057
는 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00058
의 시간당 통신용량이고,
Figure pat00059
는 대역폭이며,
Figure pat00060
는 다운로드 사용자
Figure pat00061
와 AP간의 페이딩 게인이고,
Figure pat00062
는 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00063
와 통신하는 AP의 송신 출력이며,
Figure pat00064
는 잡음 파워이고,
Figure pat00065
는 반 이중 통신 주기에서 업로드 사용자
Figure pat00066
의 시간당 통신용량이며,
Figure pat00067
는 다운로드 사용자
Figure pat00068
와 AP간의 페이딩 게인이고,
Figure pat00069
는 반 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
Figure pat00070
의 송신 출력이며,
Figure pat00071
는 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 수신하는 시간당 통신용량이고,
Figure pat00072
는 전 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00073
와 통신하는 AP의 송신 출력이며,
Figure pat00074
는 다운로드 사용자
Figure pat00075
와 업로드 사용자
Figure pat00076
간의 페이딩 게인이고,
Figure pat00077
는 전 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
Figure pat00078
의 송신 출력이며,
Figure pat00079
는 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 송신하는 시간당 통신용량이고,
Figure pat00080
는 다운로드 사용자
Figure pat00081
와 AP간의 페이딩 게인이며,
Figure pat00082
는 감쇠율이다.
상기 (a)단계는 상호간에 통신 간섭이 적은 사용자들을 우선적으로 페어링하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 상기의 사용자 스케줄링 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공된다.
본 발명은 전 이중 통신 주기와 반 이중 통신 주기를 조합하여 더 높은 통신 효율을 갖는 장점이 있다.
도 1은 종래의 전 이중 통신 네트워크를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 통신 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치에 의한 통신 네트워크의 실제 통신 효율을 종래의 전 이중 통신 네트워크 및 반 이중 통신 네트워크와 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 자세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 종래의 전 이중 통신 네트워크를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 전 이중 통신 네트워크에서 AP는 송신단(10) 및 수신단(20)을 통해 사용자들과 통신을 수행한다. 송신단(10)은 다운로드 사용자들(15)에게로 신호를 송신하고, 수신단(20)은 업로드 사용자들(25)의 신호를 수신한다. 통신 간섭이 발생하지 않는다면, 도 1의 전 이중 통신 네트워크는 송신 주기와 수신 주기를 번갈아 사용하는 반 이중 네트워크보다 2배가량의 통신 효율을 낼 수 있지만, 송신과 수신이 동시에 이루어지는 전 이중 통신 네트워크는 AP의 송신단(10)과 수신단(20)간의 자가 간섭 및 다운로드 사용자들(15)과 업로드 사용자들(25)간의 통신 간섭으로 인해 오히려 반 이중 네트워크보다 떨어지는 통신 효율을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치는 반 이중 통신 네트워크 모드 및 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드 중 더 효율적인 모드를 선택하여 사용자 스케줄링을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 통신 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 통신 네트워크에서는 전 이중 통신 주기(
Figure pat00083
)와 반 이중 통신 주기의 송신 주기(
Figure pat00084
) 및 수신 주기(
Figure pat00085
)의 세 주기가 반복된다.
반 이중 통신 주기의 송신 주기(
Figure pat00086
) 에는 모든 사용자들이 송신을 수행할 수 있으며, 반 이중 통신 주기의 수신 주기(
Figure pat00087
)에는 모든 사용자들이 수신을 수행할 수 있다. 또한, 전 이중 통신 주기(
Figure pat00088
)에는 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드로 스케줄링 된 일부 사용자들이 송신 및 수신을 수행할 수 있다.
도 2에서는, 다운로드 사용자 1, 다운로드 사용자 2, 업로드 사용자 1 및 업로드 사용자 2가 존재하는 상황에서, 페어링(pairing)된 다운로드 사용자 2와 업로드 사용자 1이 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드를 사용하도록 스케줄링 되었다.
다운로드 사용자 1은 반 이중 통신 주기의 수신 주기(
Figure pat00089
)에만 신호를 수신하고, 업로드 사용자 2는 반 이중 통신 주기의 송신 주기(
Figure pat00090
)에만 신호를 송신한다. 한편, 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드의 사용자인 다운로드 사용자 2와 업로드 사용자 1은 전 이중 통신 주기(
Figure pat00091
)에 신호의 송신 또는 수신이 자유롭게 가능하다. 또한, 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드의 사용자인 다운로드 사용자 2와 업로드 사용자 1은 반 이중 통신 주기의 수신 주기(
Figure pat00092
)에 신호를 수신하거나, 반 이중 통신 주기의 송신 주기(
Figure pat00093
)에 신호를 송신할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치는 사용자들을 임의로 페어링(pairing)한다. 페어링 된 사용자들 중 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드로 스케줄링된 사용자들은 전 이중 통신 주기에 전 이중 통신 방식으로 통신을 수행하며, 모든 사용자들은 반 이중 통신 주기에 송신과 수신을 번갈아 수행한다. 특히, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치는 페어링된 사용자들의 시간당 통신 용량을 연산하여, 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드에서 더 높은 통신 효율을 낼 수 있는 사용자들을 선택하므로, 종래의 반 이중 네트워크보다 뛰어난 통신 효율을 낼 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치의 구조도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치는 페어링 셋 생성부(110), 통신용량 연산부(120) 및 모드 선택부(130)를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치의 페어링 셋 생성부(110)는 사용자들을 임의로 페어링하여 페어링 셋(Set)을 생성하고, 통신용량 연산부(120)는 각 페어링 셋 별로 사용자들의 시간당 통신용량을 연산하며, 모드 선택부(130)는 각 페어링된 사용자들의 연산된 시간당 통신용량에 기초하여 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드와 반 이중 통신 네트워크 모드 중 더 뛰어난 통신 효율을 갖는 모드를 사용하도록 각 페어링 셋 별로 사용자들을 스케줄링한다.
페어링 셋 생성부(110)는 사용자들 중 동일한 통신 자원을 이용하여 통신할 수 있는 사용자를 임의로 페어링하여 페어링 셋을 생성한다. 페어링 셋 생성부(110)는 동시에 송수신을 수행하더라도 상호간의 통신 간섭이 적은 사용자들을 우선적으로 페어링할 수도 있다.
통신용량 연산부(120)는 페어링 셋 별로 페어링된 각 사용자의 시간당 통신용량을 모드별로 연산할 수 있다. 시간당 통신용량이란, 단위 시간 동안 통신 가능한 데이터의 양을 의미하는데, 시간당 통신용량을 이용하여 어떠한 모드에서 더 높은 통신 효율을 나타내는지 알 수 있다.
모드 선택부(130)는 통신용량 연산부(120)의 연산 결과를 이용하여 각 페어링 셋 별로 사용자들이 더 높은 통신 효율을 갖는 모드로 통신하도록 스케줄링 할 수 있다.
이하에서, 통신용량 연산부(120) 및 모드 선택부(130)의 연산 과정 및 선택 과정에 대해 보다 상세히 설명한다.
통신용량 연산부(120)는 대역폭, 페이딩 게인, 송신 출력, 잡음 파워 및 감쇠율에 기초하여 각 페어링 셋 별로 사용자의 시간당 통신용량을 연산할 수 있다.
반 이중 통신 주기에서, 다운로드 사용자
Figure pat00094
의 시간당 통신용량은 하기 수학식을 이용하여 연산될 수 있다.
Figure pat00095
수학식 1에서,
Figure pat00096
는 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00097
의 시간당 통신용량이고,
Figure pat00098
는 대역폭이며,
Figure pat00099
는 다운로드 사용자
Figure pat00100
와 AP간의 페이딩 게인이고,
Figure pat00101
는 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00102
와 통신하는 AP의 송신 출력이며,
Figure pat00103
는 잡음 파워이다.
또한, 반 이중 통신 주기에서, 업로드 사용자
Figure pat00104
의 시간당 통신용량은 하기 수학식을 이용하여 연산될 수 있다.
Figure pat00105
수학식 2에서,
Figure pat00106
는 반 이중 통신 주기에서 업로드 사용자
Figure pat00107
의 시간당 통신용량이고,
Figure pat00108
는 대역폭이며,
Figure pat00109
는 다운로드 사용자
Figure pat00110
와 AP간의 페이딩 게인이고,
Figure pat00111
는 반 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
Figure pat00112
의 송신 출력이며,
Figure pat00113
는 잡음 파워이다.
한편, 전 이중 통신 주기에서, 사용자
Figure pat00114
및 사용자
Figure pat00115
가 페어링되었다면, 사용자가 수신하는 시간당 통신용량은 하기 수학식을 이용하여 연산될 수 있다.
Figure pat00116
수학식 3에서,
Figure pat00117
는 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 수신하는 시간당 통신용량이고,
Figure pat00118
는 대역폭이며,
Figure pat00119
는 다운로드 사용자
Figure pat00120
와 AP간의 페이딩 게인이고,
Figure pat00121
는 전 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00122
와 통신하는 AP의 송신 출력이며,
Figure pat00123
는 다운로드 사용자
Figure pat00124
와 업로드 사용자
Figure pat00125
간의 페이딩 게인이고,
Figure pat00126
는 전 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
Figure pat00127
의 송신 출력이며,
Figure pat00128
는 잡음 파워이다.
또한, 전 이중 통신 주기에서, 사용자가 송신하는 시간당 통신용량은 하기 수학식을 이용하여 연산될 수 있다.
Figure pat00129
수학식 4에서,
Figure pat00130
는 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 송신하는 시간당 통신용량이고,
Figure pat00131
는 대역폭이며,
Figure pat00132
는 다운로드 사용자
Figure pat00133
와 AP간의 페이딩 게인이고,
Figure pat00134
는 SIC 감쇠율이다.
모드 선택부(130)는 통신용량 연산부(120)의 연산 결과를 이용하여 각 페어링 셋 별로 사용자들이 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드와 반 이중 통신 네트워크 모드 중 더 높은 통신 효율을 갖는 모드를 선택하도록 결정할 수 있다.
특히, 모드 선택부(130)는 전 이중 통신 주기에서 송신 출력이 최대일 때의 시간당 통신용량과 반 이중 통신 주기에서 송신 출력이 최대일 때의 시간당 통신용량의 비를 이용하여 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드와 반 이중 통신 네트워크 모드 중 어떤 모드에서 더 높은 통신 효율을 달성할 수 있는지 판단할 수 있다.
모드 선택부(130)는 페어링된 사용자의 통신용량 연산부(120)의 연산 결과가 하기 수학식을 만족하는 경우에, 해당 페어링 셋의 사용자들이 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드에서 통신하도록 결정할 수 있다.
Figure pat00135
수학식 5에서,
Figure pat00136
는 전 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00137
와 통신하는 AP의 송신 출력
Figure pat00138
및 전 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
Figure pat00139
의 송신 출력
Figure pat00140
가 최대일 때의 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 수신하는 시간당 통신용량
Figure pat00141
이고,
Figure pat00142
는 전 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00143
와 통신하는 AP의 송신 출력
Figure pat00144
및 전 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
Figure pat00145
의 송신 출력
Figure pat00146
가 최대일 때의 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 송신하는 시간당 통신용량
Figure pat00147
이며,
Figure pat00148
는 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00149
와 통신하는 AP의 송신 출력
Figure pat00150
가 최대일 때의 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
Figure pat00151
의 시간당 통신용량
Figure pat00152
이고,
Figure pat00153
는 반 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
Figure pat00154
의 송신 출력
Figure pat00155
가 최대일 때의 반 이중 통신 주기에서 업로드 사용자
Figure pat00156
의 시간당 통신용량
Figure pat00157
이다.
수학식 5를 만족하는 사용자들은, 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드에서 더 높은 통신 효율을 가지며, 수학식 5를 만족하지 않는 사용자들은 반 이중 통신 네트워크 모드에서 더 높은 통신 효율을 갖는다. 따라서, 수학식 5를 만족하는 사용자들은 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드에서 통신하도록 스케줄링 되어 전 이중 통신 주기를 포함한 전체 주기에서 송신 및 수신을 수행할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치에 의한 통신 네트워크의 실제 통신 효율을 종래의 전 이중 통신 네트워크 및 반 이중 통신 네트워크와 비교한 그래프이다.
도 4에서, 전 이중 통신 네트워크는 노란색으로, 반 이중 통신 네트워크는 파란색으로, 그리고 본 발명은 붉은색으로 표시되었다. 그래프의 가로축은 사용자 수이며, 세로축은 전송 완료 시간이다.
도 4를 참조하면, 종래의 전 이중 통신 네트워크는 신호의 간섭과 같은 요인에 의한 실제 효율을 고려하지 않고 전 이중 통신 방식을 사용하므로 종래의 반 이중 통신 네트워크보다 더 낮은 효율을 보여주었다.
한편, 본 발명은 임의의 사용자들을 페어링하고, 시간당 통신용량을 연산하여 전 이중 통신 방식과 반 이중 통신 방식을 페어링된 사용자마다 선택적으로 이용하므로, 종래의 기술들과 비교해 더 빠른 전송 완료 시간을 달성하여 높은 통신 효율을 가짐을 확인할 수 있다. 특히, 사용자 수가 증가함에 따라 더 큰 통신 효율의 상승을 나타내고 있다.
이처럼, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치는 전 이중 통신 주기와 반 이중 통신 주기를 조합하여 더 높은 통신 효율을 갖게 된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 방법을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 방법은 페어링 셋 생성 단계(S510), 통신용량 연산 단계(S520) 및 모드 선택 단계(S530)를 포함할 수 있다.
페어링 셋 생성 단계(S510)는 페어링 셋 생성부(110)에서 사용자들을 임의로 페어링하여 페어링 셋을 생성하는 단계이다.
통신용량 연산 단계(S520)는 통신용량 연산부(120)에서 각 페어링 셋 별로 사용자의 시간당 통신용량을 연산하는 단계이다.
모드 선택 단계(S530)는 모드 선택부(130)에서 통신용량 연산부(120)의 연산 결과를 이용하여 각 페어링 셋 별로 사용자들이 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드와 반 이중 통신 네트워크 모드 중 더 높은 통신 효율을 갖는 모드를 선택하도록 결정하는 단계이다.
앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 페어링 셋 생성부
120: 통신용량 연산부
130: 모드 선택부

Claims (13)

  1. 전 이중 통신 주기 및 반 이중 통신 주기를 가지는 다수의 사용자와 AP간의 통신 네트워크에 있어서,
    상기 다수의 사용자 중 임의의 사용자들을 페어링하여 다수의 페어링 셋(Set)을 생성하는 페어링 셋 생성부;
    상기 페어링된 사용자들의 시간당 통신용량을 각 페어링 셋 별로 연산하는 통신용량 연산부; 및
    상기 각 페어링 셋 별로 연산된 시간당 통신용량에 기초하여 사용자들이 반 이중 통신 네트워크 모드 및 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드 중 통신 효율이 더 높은 모드를 사용하도록 결정하는 모드 선택부를 포함하되,
    상기 반 이중 통신 네트워크 모드는 반 이중 통신 주기에만 통신을 수행하는 모드이고, 상기 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드는 전 이중 통신 주기 및 반 이중 통신 주기에 통신을 수행하는 모드인 것을 특징으로 하는 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모드 선택부는 반 이중 통신 주기에서 송신 출력이 최대일 때의 시간당 통신용량과 전 이중 통신 주기에서 송신 출력이 최대일 때의 시간당 통신용량의 비에 기초하여 통신 효율이 더 높은 모드를 사용하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모드 선택부는 하기 수학식을 만족하는 페어링 셋의 사용자들이 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드를 사용하도록 결정하고, 나머지 사용자들은 반 이중 통신 네트워크 모드를 사용하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치.
    Figure pat00158

    위 수학식에서,
    Figure pat00159
    는 전 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
    Figure pat00160
    와 통신하는 AP의 송신 출력 및 전 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
    Figure pat00161
    의 송신 출력이 최대일 때의 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 수신하는 시간당 통신용량이고,
    Figure pat00162
    는 전 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
    Figure pat00163
    와 통신하는 AP의 송신 출력 및 전 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
    Figure pat00164
    의 송신 출력이 최대일 때의 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 송신하는 시간당 통신용량이며,
    Figure pat00165
    는 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
    Figure pat00166
    와 통신하는 AP의 송신 출력이 최대일 때의 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
    Figure pat00167
    의 시간당 통신용량이고,
    Figure pat00168
    는 반 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
    Figure pat00169
    의 송신 출력이 최대일 때의 반 이중 통신 주기에서 업로드 사용자
    Figure pat00170
    의 시간당 통신용량임.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통신용량 연산부는 대역폭, 페이딩 게인, 송신 출력, 잡음 파워 및 감쇠율에 기초하여 상기 시간당 통신용량을 연산하는 것을 특징으로 하는 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 통신용량 연산부는 하기 수학식을 이용하여 시간당 통신용량을 연산하는 것을 특징으로 하는 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치.
    Figure pat00171

    Figure pat00172

    위 수학식에서,
    Figure pat00173
    는 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
    Figure pat00174
    의 시간당 통신용량이고,
    Figure pat00175
    는 대역폭이며,
    Figure pat00176
    는 다운로드 사용자
    Figure pat00177
    와 AP간의 페이딩 게인이고,
    Figure pat00178
    는 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
    Figure pat00179
    와 통신하는 AP의 송신 출력이며,
    Figure pat00180
    는 잡음 파워이고,
    Figure pat00181
    는 반 이중 통신 주기에서 업로드 사용자
    Figure pat00182
    의 시간당 통신용량이며,
    Figure pat00183
    는 다운로드 사용자
    Figure pat00184
    와 AP간의 페이딩 게인이고,
    Figure pat00185
    는 반 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
    Figure pat00186
    의 송신 출력이며,
    Figure pat00187
    는 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 수신하는 시간당 통신용량이고,
    Figure pat00188
    는 전 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
    Figure pat00189
    와 통신하는 AP의 송신 출력이며,
    Figure pat00190
    는 다운로드 사용자
    Figure pat00191
    와 업로드 사용자
    Figure pat00192
    간의 페이딩 게인이고,
    Figure pat00193
    는 전 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
    Figure pat00194
    의 송신 출력이며,
    Figure pat00195
    는 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 송신하는 시간당 통신용량이고,
    Figure pat00196
    는 다운로드 사용자
    Figure pat00197
    와 AP간의 페이딩 게인이며,
    Figure pat00198
    는 감쇠율임.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 페어링 셋 생성부는 상호간에 통신 간섭이 적은 사용자들을 우선적으로 페어링하는 것을 특징으로 하는 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 장치.
  7. 전 이중 통신 주기 및 반 이중 통신 주기를 가지는 다수의 사용자와 AP간의 통신 네트워크에 있어서,
    (a)상기 다수의 사용자 중 임의의 사용자들을 페어링하여 다수의 페어링 셋(Set)을 생성하는 단계;
    (b)상기 페어링된 사용자들의 시간당 통신용량을 각 페어링 셋 별로 연산하는 단계; 및
    (c) 상기 각 페어링 셋 별로 연산된 시간당 통신용량에 기초하여 사용자들이 반 이중 통신 네트워크 모드 및 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드 중 통신 효율이 더 높은 모드를 사용하도록 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 반 이중 통신 네트워크 모드는 반 이중 통신 주기에만 통신을 수행하는 모드이고, 상기 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드는 전 이중 통신 주기 및 반 이중 통신 주기에 통신을 수행하는 모드인 것을 특징으로 하는 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (c)단계는 반 이중 통신 주기에서 송신 출력이 최대일 때의 시간당 통신용량과 전 이중 통신 주기에서 송신 출력이 최대일 때의 시간당 통신용량의 비에 기초하여 통신 효율이 더 높은 모드를 사용하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (c)단계는 하기 수학식을 만족하는 페어링 셋의 사용자들이 쓰리-노드 전 이중 통신 네트워크 모드를 사용하도록 결정하고, 나머지 사용자들은 반 이중 통신 네트워크 모드를 사용하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 방법.
    Figure pat00199

    위 수학식에서,
    Figure pat00200
    는 전 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
    Figure pat00201
    와 통신하는 AP의 송신 출력 및 전 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
    Figure pat00202
    의 송신 출력이 최대일 때의 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 수신하는 시간당 통신용량이고,
    Figure pat00203
    는 전 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
    Figure pat00204
    와 통신하는 AP의 송신 출력 및 전 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
    Figure pat00205
    의 송신 출력이 최대일 때의 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 송신하는 시간당 통신용량이며,
    Figure pat00206
    는 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
    Figure pat00207
    와 통신하는 AP의 송신 출력이 최대일 때의 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
    Figure pat00208
    의 시간당 통신용량이고,
    Figure pat00209
    는 반 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
    Figure pat00210
    의 송신 출력이 최대일 때의 반 이중 통신 주기에서 업로드 사용자
    Figure pat00211
    의 시간당 통신용량임.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 (b)단계는 대역폭, 페이딩 게인, 송신 출력, 잡음 파워 및 감쇠율에 기초하여 상기 시간당 통신용량을 연산하는 것을 특징으로 하는 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 (b)단계는 하기 수학식을 이용하여 시간당 통신용량을 연산하는 것을 특징으로 하는 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 방법.
    Figure pat00212

    Figure pat00213

    위 수학식에서,
    Figure pat00214
    는 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
    Figure pat00215
    의 시간당 통신용량이고,
    Figure pat00216
    는 대역폭이며,
    Figure pat00217
    는 다운로드 사용자
    Figure pat00218
    와 AP간의 페이딩 게인이고,
    Figure pat00219
    는 반 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
    Figure pat00220
    와 통신하는 AP의 송신 출력이며,
    Figure pat00221
    는 잡음 파워이고,
    Figure pat00222
    는 반 이중 통신 주기에서 업로드 사용자
    Figure pat00223
    의 시간당 통신용량이며,
    Figure pat00224
    는 다운로드 사용자
    Figure pat00225
    와 AP간의 페이딩 게인이고,
    Figure pat00226
    는 반 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
    Figure pat00227
    의 송신 출력이며,
    Figure pat00228
    는 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 수신하는 시간당 통신용량이고,
    Figure pat00229
    는 전 이중 통신 주기에서 다운로드 사용자
    Figure pat00230
    와 통신하는 AP의 송신 출력이며,
    Figure pat00231
    는 다운로드 사용자
    Figure pat00232
    와 업로드 사용자
    Figure pat00233
    간의 페이딩 게인이고,
    Figure pat00234
    는 전 이중 통신 주기에서 AP와 통신하는 업로드 사용자
    Figure pat00235
    의 송신 출력이며,
    Figure pat00236
    는 전 이중 통신 주기에서 페어링된 사용자가 송신하는 시간당 통신용량이고,
    Figure pat00237
    는 다운로드 사용자
    Figure pat00238
    와 AP간의 페이딩 게인이며,
    Figure pat00239
    는 감쇠율임.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 (a)단계는 상호간에 통신 간섭이 적은 사용자들을 우선적으로 페어링하는 것을 특징으로 하는 전 이중 통신 네트워크를 위한 사용자 스케줄링 방법.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항의 사용자 스케줄링 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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