WO2018097686A1 - 무선 통신 시스템에서 스케줄링을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 스케줄링을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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WO2018097686A1
WO2018097686A1 PCT/KR2017/013635 KR2017013635W WO2018097686A1 WO 2018097686 A1 WO2018097686 A1 WO 2018097686A1 KR 2017013635 W KR2017013635 W KR 2017013635W WO 2018097686 A1 WO2018097686 A1 WO 2018097686A1
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WO
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terminals
scheduling
terminal
carrier
base station
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PCT/KR2017/013635
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고재연
정송
전요셉
최옥영
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삼성전자주식회사
한국과학기술원
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Publication date
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    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices

Definitions

  • the present disclosure generally relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for scheduling traffic in a wireless communication system.
  • the scheduler In the current wireless communication system, the scheduler must not only service traffic to users, but also service traffic to achieve quality of service (QoS) requirements that are differently set for each traffic by service provider and service.
  • QoS quality of service
  • an indicator called a QoS Class Identifier (QCI) is used.
  • QCI is an indicator in which traffic usage, performance, and requirements are defined. When this indicator is delivered to a base station, the base station can allocate resources to satisfy the QoS for each traffic using the QCI.
  • Various embodiments of the present disclosure provide a method and apparatus for scheduling in a wireless communication system.
  • Various embodiments of the present disclosure provide a method and apparatus for scheduling to satisfy various quality of service (QoS) requirements of a plurality of terminals for a single carrier.
  • QoS quality of service
  • Various embodiments of the present disclosure provide a method and apparatus for scheduling to satisfy various QoS requirements of a plurality of terminals for a plurality of carriers.
  • Various embodiments of the present disclosure provide a method and apparatus for scheduling to satisfy various QoS requirements of a plurality of terminals for a plurality of carriers in consideration of a form of cooperation of a plurality of base stations.
  • An operation method of a base station for solving the above problems includes receiving feedback information from a plurality of terminals, and scheduling the plurality of terminals based on the feedback information. do.
  • throughput for the first group of terminals that are in an overloaded state among the plurality of terminals is reduced, and an underload load among the plurality of terminals is reduced.
  • scheduling the second group of UEs in an under-load state to satisfy a delayed quality of service (QoS).
  • QoS delayed quality of service
  • An apparatus of a base station includes a communication unit for receiving feedback information from a plurality of terminals, and a scheduler for scheduling the plurality of terminals based on the feedback information.
  • the scheduler may have a reduced throughput for a first group of terminals in an overloaded state among the plurality of terminals, and a second in an under-load state among the plurality of terminals. Scheduling to satisfy the delay quality of service (QoS) for the terminals of the group.
  • QoS delay quality of service
  • a method and an apparatus may reduce throughput of a first group of terminals having an overload of a transport packet among a plurality of terminals, and underload load of a transport packet among the plurality of terminals.
  • QoS delay quality of service
  • FIG. 1 illustrates a wireless communication environment according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram of a base station in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a scheduler in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of a base station in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a detailed operation flowchart of a base station that performs scheduling for a plurality of terminals in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • 6A is a block diagram of a scheduler for scheduling a plurality of terminals in consideration of multi-carriers in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • 6B illustrates a detailed configuration of a block for determining scheduling in consideration of multi-carriers in a scheduler in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of a base station for scheduling a plurality of terminals in consideration of multi-carriers in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • 8A is a block diagram of a scheduler for scheduling a plurality of terminals in consideration of multi-cells and multi-carriers in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • 8B illustrates a detailed configuration of a block for determining scheduling in consideration of multi-carriers and multi-cells in a scheduler in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation of a base station for scheduling a plurality of terminals in consideration of multi-cells and multi-carriers in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • the present disclosure relates to an apparatus and method for scheduling traffic in a wireless communication system. Specifically, the present disclosure describes a technique for scheduling traffic such that delay QoS for all terminals is achieved on average and minimum data rate QoS is achieved on average while maximizing the total utility of all terminals in a wireless communication system. .
  • control information used in the following description, the term referring to network entities, the term referring to transmission / reception information, the term referring to a component of the apparatus, and the like are illustrated for convenience of description. Thus, the present disclosure is not limited to the terms described below, and other terms having equivalent technical meanings may be used.
  • LTE long term evolution
  • LTE-A LTE-advanced
  • FIG. 1 illustrates a wireless communication environment 100 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless communication environment 100 may include a plurality of terminals 110-1, 110-2, 110-3, and a base station 120.
  • objects of the wireless communication environment 100 shown in FIG. 1 are exemplary, and at least one object may be omitted from the wireless communication environment, or the wireless communication environment 100 may further include other objects.
  • the wireless communication environment 100 may include a plurality of terminals including three terminals 110-1, 110-2, and 110-3.
  • the wireless communication environment 100 may further include at least one base station in addition to the base station 120, and the at least one base station cooperates with the base station 120 to perform cooperative transmission and reception with a plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3. Can be done.
  • the plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3 may communicate with the base station 120, respectively.
  • the plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3 may receive traffic from the base station 120 in a downlink transmission opportunity and transmit traffic to the base station 120 in an uplink transmission opportunity. Can be.
  • the term 'traffic' may be used interchangeably with 'data' or 'packet'.
  • the plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3 may receive control information necessary for transmitting and receiving traffic in uplink and / or downlink from the base station 120.
  • the plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3 may measure a channel with the base station 120 by using a reference signal (RS) received from the base station 120. Information may be fed back to the base station 120.
  • RS reference signal
  • the feedback information provided by the plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3 to the base station 120 may be a channel measurement result performed by each of the plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3. It may contain information about.
  • the plurality of terminals 110-1, 1110-2, and 110-3 may be portable electronic devices, and may include a smart phone, a portable terminal, and a mobile phone.
  • the mobile phone a mobile pad, a media player, a tablet computer, a handheld computer, or a personal digital assistant (PDA).
  • PDA personal digital assistant
  • the electronic device may be a device combining two or more functions of the above-described devices.
  • Base station 120 is a network infrastructure that provides wireless access to a plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3.
  • Base station 120 has coverage defined as a fixed geographic area based on the distance over which a signal can be transmitted.
  • the base station 120 includes an access point (AP), an eNodeB (eNB), a 5G generation node, a wireless point, Transmission / reception point (TRP) ”and the like.
  • AP access point
  • eNB eNodeB
  • TRP Transmission / reception point
  • the base station 120 may communicate with the plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3. For example, as shown in FIG. 1, the base station 120 may transmit traffic 1, traffic 2, and traffic 3 in a downlink transmission opportunity for a plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3. A resource may be scheduled for transmitting traffic. In this case, the base station 120 may perform scheduling based on quality of service (QoS) class identifier (QoS) information corresponding to traffic characteristics of each of the plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3.
  • QoS quality of service
  • QoS class identifier
  • the QCI may include information related to QoS required for each traffic.
  • the QCI information may include at least one of a QoS parameter related to throughput fairness required for each traffic, a QoS parameter related to maximum delay tolerance, and a QoS parameter related to minimum data rate. It may include.
  • the base station 120 uses QCI information to perform scheduling for the plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3 so that each of the traffic 1, traffic 2, and traffic 3 can achieve QoS requirements. Scheduling may be performed for the terminals 110-1, 110-2, and 110-3.
  • the plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3 may communicate with the base station 120 using a single carrier or a plurality of carriers.
  • the base station 120 communicates with the plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3 using a plurality of carriers, the base station 120 has a plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3 can be scheduled.
  • the base station 120 may communicate with the plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3 in cooperation with at least one other base station. In this case, the base station 120 may determine the base station for each of the plurality of carriers. In consideration of the cooperative form, scheduling of each of the plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3 may be performed.
  • the base station 120 performs scheduling for each of the plurality of terminals 110-1, 110-2, and 110-3. At this time, the base station 120 performs scheduling in consideration of an 'overload' state and an 'under-load' state.
  • overload and underload are defined as follows.
  • 'Overload' refers to a case where the amount of traffic to be transmitted to a specific terminal by the base station is much larger than the amount of traffic to be transmitted to other terminals. For example, if the amount of traffic to be transmitted for a specific terminal is greater than the threshold traffic amount allowed for a specific terminal, overload may be determined. In addition, when the ratio of the packet to the specific terminal among the packets in the buffer of the base station is higher than the threshold ratio, the overload may be determined.
  • Underload' refers to a case in which the amount of traffic to be transmitted by a base station to a specific terminal is much less than the amount of traffic to be transmitted to another terminal. For example, when the amount of traffic to be transmitted for a specific terminal is less than the threshold traffic amount allowed for a specific terminal, the underload may be determined. In addition, when the ratio of the packet to the specific terminal among the packets in the buffer of the base station is less than the threshold ratio, underload may be determined. In the present disclosure, the underload may refer to a case in which the state is not an overload.
  • FIG. 2 is a block diagram of a base station according to various embodiments of the present disclosure.
  • the terms '... unit' and '... unit' used below mean a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software. have.
  • a base station 120 may include a wireless communication unit 210, a backhaul communication unit 220, a storage unit 230, and a control unit 240.
  • FIG. 5 illustrates that the base station 120 includes the wireless communication unit 210, the backhaul communication unit 220, the storage unit 230, and the control unit 240. This is exemplary, and the base station 120 may further include other components. Some of the backhaul communication unit 220, the storage unit 230, and the control unit 240 may be omitted.
  • the wireless communication unit 210 performs functions for transmitting and receiving a signal through a wireless channel. For example, the wireless communication unit 210 performs a baseband signal and bit string conversion function according to the physical layer standard of the system. For example, during data transmission, the wireless communication unit 210 generates complex symbols by encoding and modulating a transmission bit string. In addition, when receiving data, the wireless communication unit 210 restores the received bit string by demodulating and decoding the baseband signal. In addition, the wireless communication unit 210 up-converts the baseband signal into a radio frequency (RF) band signal, transmits the signal through an antenna, and downconverts the RF band signal received through the antenna into a baseband signal. According to various embodiments of the present disclosure, the wireless communication unit 210 may receive feedback information from a plurality of terminals.
  • RF radio frequency
  • the wireless communication unit 210 may include a transmission filter, a reception filter, an amplifier, a mixer, an oscillator, a digital to analog convertor (DAC), an analog to digital convertor (ADC), and the like.
  • the wireless communication unit 210 may include a plurality of transmission and reception paths.
  • the wireless communication unit 210 may include at least one antenna array composed of a plurality of antenna elements.
  • the wireless communication unit 210 may be composed of a digital unit and an analog unit, and the analog unit may include a plurality of sub-units according to operating power, operating frequency, and the like. It can be configured as.
  • the wireless communication unit 210 transmits and receives a signal as described above. Accordingly, the wireless communication unit 210 may be referred to as a 'transmitter', 'receiver' or 'transceiver'. In addition, in the following description, transmission and reception performed through a wireless channel are used to mean that the processing as described above is performed by the wireless communication unit 210.
  • the backhaul communication unit 220 provides an interface for communicating with other nodes in the network. That is, the backhaul communication unit 220 converts a bit string transmitted from another base station 110 to another node, for example, another access node, another base station, an upper node, a core network, etc. into a physical signal, and converts the physical signal received from the other node into a bit. Convert to heat According to various embodiments of the present disclosure, the backhaul communication unit 220 may receive information regarding a channel state from at least one neighboring base station.
  • the storage unit 230 is coupled to the control unit 240.
  • the storage unit 230 stores data such as a basic program, an application program, and setting information for the operation of the base station 120.
  • the storage unit 230 may be configured as a volatile memory, a nonvolatile memory, or a combination of the volatile memory and the nonvolatile memory. Specifically, a portion of storage 230 may include random access memory (RAM), and another portion of storage 230 may be flash memory or other read-only memory. memory, ROM).
  • RAM random access memory
  • ROM read-only memory
  • the storage unit 230 provides the stored data at the request of the controller 240. According to various embodiments of the present disclosure, the storage unit 230 may store QCI information.
  • the storage unit 230 may store variable values and parameter values necessary for scheduling, including system state variables, channel state variables, and QoS state variables calculated for scheduling. At least a part of the storage unit 230 may include a buffer and store traffic to be transmitted to the plurality of terminals.
  • the controller 240 may control the wireless communication unit 210 and the storage unit 230 functionally coupled with the control unit 240. For example, the controller 240 may control the reception of the downlink channel signal and the transmission of the uplink channel signal using the wireless communication unit 210.
  • the controller 240 includes at least one microprocessor or microcontroller.
  • the controller 240 may also execute another process or program existing in the storage 230.
  • the controller 240 may move or load data to the storage 230 as required by an execution process.
  • the controller 240 is configured to execute an application in response to a signal received based on an operating system (OS).
  • OS operating system
  • the controller 240 may include a scheduler 250.
  • the controller 240 may control the operation of the scheduler 250, and thus, an operation performed by the scheduler 250 to be described later may be understood as an operation performed by the controller 240.
  • the base station 120 should transmit all the traffic required by the terminals 110-1, 110-2, and 110-3. However, according to the limited channel capacity, the maximum amount of traffic that the base station 120 can provide to the plurality of terminals for a unit time is limited. At some time, if the amount of traffic that the base station 120 should provide to the terminals exceeds the amount that the base station 120 can handle, the base station 120 appropriately schedules traffic transmission for each terminal, and transmits only some traffic. The untransmitted traffic may be stored in the buffer of the base station 120 to be transmitted at the next transmission opportunity. As described above, the scheduler 250 may perform scheduling for traffic to be transmitted by the base station 120.
  • the scheduler 250 should consider QoS required for traffic for each of the terminals 110-1, 110-2, and 110-3.
  • the type and level of QoS required for each traffic may be different for each application executed in each of the terminals 110-1, 110-2, and 110-3. For example, if the application executed in the terminal 110-1 is an application requiring a relatively low speed / low capacity service such as a telephone or a short message service (SMS), the level of QoS required by the traffic 1 transmitted to the terminal 110-1 is required. Can be low.
  • a relatively low speed / low capacity service such as a telephone or a short message service (SMS)
  • the application executed in the terminal 110-2 is an application that requires a relatively high speed / high capacity service, such as a high-definition streaming service
  • the level of QoS required by traffic 2 transmitted to the terminal 110-2 may be high.
  • the types and levels of QoS required by each traffic are different, and the scheduler 250 identifies the QoS required by each traffic based on the QCI information, and then performs scheduling for each terminal to satisfy various QoS requirements. shall.
  • the scheduling process performed by the scheduler 250 may be divided into two steps as follows.
  • Step 1 Determine the scheduling metric.
  • Step 2 scheduling the terminal at which the determined scheduling metric becomes the maximum.
  • the scheduler 250 determines a scheduling metric for each of the plurality of terminals.
  • the scheduling metric is a reference value of priority for scheduling each of the plurality of terminals, and corresponds to a value calculated for each of the plurality of terminals.
  • the scheduler 250 may consider feedback information received from each of the plurality of terminals, a buffer state of the base station 120, and QoS required for each of the plurality of terminals in order to calculate a scheduling metric.
  • the scheduler 250 may calculate a scheduling metric considering only QoS belonging to a specific type among QoSs required for each of the plurality of terminals.
  • the scheduler 250 may calculate a scheduling metric for a plurality of terminals by considering only QoS related to throughput fairness among various kinds of QoSs required by each of the plurality of terminals.
  • the scheduler 250 may calculate a scheduling metric for the plurality of terminals by considering only QoS related to throughput fairness and maximum delay tolerance among various kinds of QoSs required by each of the plurality of terminals.
  • step 2 the scheduler 250 determines the maximum value of the scheduling metric values calculated in step 1, and determines the terminal corresponding to the maximum value. Thereafter, the scheduler 250 preferentially schedules the terminal having the maximum scheduling metric value.
  • the scheduler 250 may perform scheduling of another terminal by performing the steps 1 and 2 again by reflecting the scheduling result for a specific terminal.
  • the scheduling result may be different depending on how the scheduler 250 determines the scheduling metric.
  • the scheduler 250 should efficiently schedule traffic to be transmitted to each terminal in consideration of QoS requirements required by each of the plurality of terminals.
  • the configuration and operation of the scheduler 250 for efficient scheduling together with various embodiments of the present disclosure will be described. The method is described.
  • FIG. 3 is a block diagram of a scheduler 250 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the terms '... unit' and '... unit' used below mean a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software. have.
  • the scheduler 250 includes a system state variable updater 310, a channel state variable updater 320, a first QoS state variable updater 330, a second QoS state variable updater 340, a third QoS state variable updater 350, and 4 QoS
  • the state variable updater 360, the scheduling metric calculator 370, and the decision maker 380 are included.
  • Each functional block included in the scheduler 250 is merely logical functional blocks divided for convenience of description, and may not mean physical hardware.
  • the functional blocks included in the scheduler 250 may be integrated or omitted, and operations performed by the omitted functional blocks may be directly performed by the scheduler 250.
  • a plurality of terminals communicate with the base station 120 using a single carrier.
  • the plurality of terminals may communicate with the base station 120 using a plurality of carriers, and the base station 120 may also communicate with the plurality of terminals in cooperation with at least one other base station.
  • Embodiments related to a plurality of carriers and cooperative transmissions are described in more detail with reference to FIGS. 6 to 9.
  • Scheduler 250 may determine parameters for scheduling. For example, the scheduler 250 may receive feedback information from a plurality of terminals to obtain channel state information for each terminal, and identify a buffer state of the base station 120. In addition, the scheduler 250 may identify QoS requirements for each terminal by using the QCI information. According to various embodiments of the present disclosure, the QCI information may include QoS parameters related to throughput fairness for each terminal (hereinafter, 'v i '), QoS parameters related to maximum delay tolerance (hereinafter, 'DB i '), and minimum data rate ( It may include at least one of the QoS parameters (hereinafter 'm i ') associated with the minimum data rate.
  • Table 1 The QoS requirements and parameter definitions associated with each parameter are summarized in Table 1 below.
  • the parameter v i is a throughput weight for the terminal i , and a default value for v i is set to 1.
  • v i may be set to n, so that the throughput for the terminal i may be weighted n times.
  • the parameter DB i means a maximum delay upper limit allowed for the terminal i using a service sensitive to delay. In other words, DB i means that the terminal i requires QoS to cause the traffic to be delayed below DB i .
  • the value of DB i may be set to a very large value.
  • DB i representing the maximum delay tolerance QoS may be referred to as a 'delay QoS requirement'.
  • the parameter m i is a minimum data rate, which means that the terminal i requires QoS to maintain a data rate of a predetermined level or more corresponding to the value of m i .
  • the m i value may be set to zero. According to the combination of the parameters v i , DB i and m i values described above, QoS requirements for the terminal i may be expressed.
  • the scheduler 250 may determine the system state variable, channel state variable and QoS state variables.
  • the scheduler 250 may determine system state variables, channel state variables, and QoS state variables as shown in Table 2 below.
  • M i (t) is the channel state variable
  • R i (t) is the channel state variable
  • D i (t) means a first QoS, a second QoS , a third QoS , and a fourth QoS state variable, respectively.
  • the system state variable update unit 310 determines a system state variable. To this end, the system state variable update unit 310 considers the data rate and throughput of at least one terminal having a blank buffer. For example, system state variables For at least one terminal having a transmission queue of 0, may be determined as the maximum value of the average throughput compared to the data rate in consideration of the weight for the terminal. In detail, the system state variable update unit 310 may perform the system state variable according to Equation 1 below. Can be determined.
  • the channel state variable updater 320 determines an average achievable data rate of each terminal. To this end, the channel state variable updater 320 may accumulate and average the past attainable data rate and the current attainable data rate. In detail, the channel state variable updater 320 may determine the channel state variable M i (t) according to Equation 2 below.
  • M i (t) is the average achievable data rate of terminal i
  • W is the size of the window
  • 1 i is a parameter indicating whether terminal i is scheduled
  • u i (t) is the current attainable of terminal i
  • the size W of the window is a value that can be determined by the base station, and may mean a time range considered for determining an average achievable data rate M i (t).
  • the current attainable data rate u i (t) may be obtained from the channel feedback information of the terminal i .
  • the parameter 1 i is a value changed according to the scheduling result of the scheduler 250.
  • the scheduling result for the terminal i according to the parameter 1 i value may be reflected in calculating the average achievable data rate value of the current terminal i .
  • the first QoS state variable updater 330 determines the average throughput of each terminal. To this end, the first QoS state variable updater 330 may accumulate and average the past average throughput and the current throughput. In detail, the first QoS state variable updater 330 may determine the first QoS state variable R i (t) according to Equation 3 below.
  • R i (t) is the average throughput assigned to the terminal i
  • W is the size of the window
  • 1 i is a parameter indicating whether the terminal i is scheduled
  • r i (t) is the current throughput.
  • W is the window size is a time range that is considered to determine the value that the base station can determine, average throughput R i (t).
  • Throughput r i (t) may be determined based on the amount of traffic actually scheduled for terminal i .
  • the second QoS state variable updater 340 determines the delay value of the packet for each terminal. To this end, the second QoS state variable updater 340 considers a time at which a packet to be transmitted to each terminal stays in a buffer. In detail, the second QoS state variable updater 340 may determine the second QoS state variable D i (t) according to Equation 4 below.
  • D i (t) is the delay value of the transport packet for the terminal i
  • t is the current time
  • init i (t) is the most of the packets for the terminal i in the buffer of the base station 120 at the current time t The time when an old packet was first entered into the buffer.
  • D i (t) is a head-of-line delay and indicates the time elapsed from the first input of the packet for the terminal i in the buffer of the base station 120 to the current time t. it means.
  • the third QoS state variable updater 350 determines a weight considering the minimum data rate for each terminal. To this end, the third QoS state variable updater 350 may adjust the weight value according to a result of comparing the average throughput and the minimum data rate. Specifically, the third QoS state variable update unit 350 according to Equation 5 below, the third QoS State variables Can be determined.
  • B is the larger value constant
  • v i is the throughput weight
  • R i (t) is the average throughput allocated to the UE i to the terminal i
  • m i is It means the minimum data rate required for the terminal i .
  • the constant B may be set to the maximum amount of traffic that the base station 120 can process in a unit time.
  • the fourth QoS state variable updater 360 determines a delay related control factor reflected in the scheduling metric of each terminal. At this time, the adjustment factor may be updated or maintained depending on whether the overload or underload conditions. When the adjustment factor is updated, the fourth QoS state variable updater 360 may increase the value of the adjustment factor by a value determined based on the average throughput. Specifically, the fourth QoS state variable update unit 360 according to ⁇ Equation 6> below, the fourth QoS state variable update unit 360 The state variable h i (t) can be determined.
  • h i (t) is a delay-related adjustment factor of the terminal i
  • R i (t) is the average throughput allocated to terminal i
  • D i (t) is the delay value of the transport packet for terminal i
  • M i (t) is the mean achievable data rate of a terminal i
  • DB i is the delay upper limit allowed for the terminal i
  • a constant May be set to the maximum amount of traffic that the base station 120 can process in a unit time.
  • h i (t) may be updated. Specifically, the h i (t) value at the current time t is greater than the h i (t-1) value at the previous time t-1 if the if condition is satisfied. Can be updated to increase by more. The update of the value of h i (t) for the terminal i may be continuously performed until the if condition of Equation 6 is not satisfied.
  • Equation 6 the if condition in Equation 6 may be satisfied when the terminal i is overloaded.
  • the delay related adjustment factor h i (t) of the terminal i is updated to increase.
  • Increasing the value of h i (t) decreases the scheduling priority for terminal i , which is described in more detail below.
  • the scheduling metric calculation unit 370 determines the scheduling metric of each terminal. To this end, the scheduling metric calculator 370 may use the various variables described above. In detail, the scheduling metric calculator 370 may determine the scheduling metric metric i according to Equation 7 below.
  • metric i is a scheduling metric
  • u i (t) is the current data rate of the UE i
  • M i (t) can be an average achievement of a terminal i of data rate
  • D i (t) for the terminal i is the terminal i
  • DB i is the delay upper limit allowed for the terminal i
  • h i (t) means a delay-related adjustment factor of the terminal i .
  • the decision maker 380 finally determines a terminal for scheduling, and determines the terminal i having the largest scheduling metric i value calculated for the plurality of terminals as the terminal for scheduling. In other words, decision maker 380 A terminal i having an index of is determined as a terminal for scheduling.
  • the scheduler 250 has a higher achievable data rate u i (t) relative to an average achievable data rate M i (t), and a delay QoS requirement DB i .
  • the user schedules a user with a high delay value Di (t) of the contrast transport packet and a low delay related adjustment factor h i (t).
  • the scheduler 250 is the channel's opportunity gain ( By considering the current delay (D i (t) -h i (t)) compared to the maximum delay allowance DB i ) and scheduling, the delay QoS requirements of as many users as possible can be achieved.
  • Equation (7) As the delay related adjustment factor h i (t) increases, the scheduling metric metric i value decreases, and thus, the delay related adjustment factor h i (t) for the terminal i . As the larger, the scheduling priority of the terminal i is lowered.
  • the scheduler 250 determines a fourth QoS for all terminals targeted for scheduling to determine a scheduling terminal.
  • Conditional expression of ⁇ Equation 6> in the state variable updater 360 ( ) Is determined to be satisfied. If there is at least one terminal that satisfies the conditional expression of Equation 6 among all terminals to be scheduled, 250 as a schedule may determine that delayed QoS requirements of all terminals to be scheduled may not be achieved. In other words, when there is at least one terminal in an overloaded state in the system, the scheduler 250 may determine that the delay QoS requirements of all the terminals to be scheduled cannot be achieved.
  • Fourth QoS Conditional expression of ⁇ Equation 6> in the state variable updater 360 For at least one terminal that satisfies), the delay related adjustment factor h i (t) is updated to increase.
  • the scheduler 250 may determine whether there is a terminal that does not satisfy the minimum data rate in the third QoS state variable updater 350. In other words, the scheduler 250 may determine whether the UE that do not satisfy the minimum data rate to the average throughput R i (t) for the terminal i compares the minimum data rate for the terminal i m i. If the average throughput R i (t) does not reach the minimum data rate m i for terminal i (i.e., if the if condition is satisfied in Equation 5), the scheduler 250 By updating the value to Bv i , the weight for the terminal i may be set higher to achieve the minimum data rate.
  • the fourth QoS state variable update unit 360 determines whether the delay related adjustment factor h i (t) for the terminal i is updated. Lower limit Since this increases, it may be difficult for the h i (t) update condition to be satisfied. In other words, if there is a terminal that does not satisfy the minimum data rate, the scheduler 250 may determine the third QoS state variable for the terminal. Can be set to a large value to prevent the scheduling priority of the corresponding UE from decreasing according to the fourth QoS state variable update.
  • Scheduler 250 is a conditional expression in the fourth QoS state variable update unit 360 Scheduling priority may be lowered by updating the value of h i (t) for the terminal satisfying the.
  • the scheduler 250 may schedule scheduling such that the throughput is reduced compared to the previous scheduling by reducing the scheduling priority of the terminal which is overloaded. In this way, the scheduler 250 is not overloaded, other terminals (conditional expressions) For the terminal that does not satisfy the A) can be scheduled to satisfy the delay QoS.
  • the scheduler 250 maximizes the total utility of all the terminals, and achieves average delay QoS for all terminals and averages the minimum data rate QoS. Can be scheduled to be achieved.
  • metric i means a scheduling metric for the terminal i
  • u i (t) is the current data rate of the terminal i
  • M i (t) means the average achievable data rate of the terminal i
  • the scheduling metric i for two or more terminals in an overloaded state regardless of the parameters related to delay (D i (t), DB i ), parameters related to throughput (u) determined based only on i (t), M i (t)).
  • the scheduler 250 is a conditional expression of the fourth QoS state variable update unit. Two or more UEs in an overloaded state satisfying may be scheduled to satisfy throughput fairness.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of a base station in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • the base station receives feedback information from a plurality of terminals.
  • the feedback information received from the plurality of terminals may include information about a channel state measured by each of the plurality of terminals.
  • the base station may determine the current attainable data rate for each of the plurality of terminals based on the information about the channel state.
  • the base station schedules the throughput for the terminals of the first group to be reduced and satisfies the delayed QoS for the terminals of the second group.
  • the base station may use the feedback information and the QCI information received in step 410.
  • the QCI information may include at least one of QoS parameters related to throughput fairness required for each traffic, QoS parameters related to maximum delay tolerance, and QoS parameters related to minimum data rate.
  • the first group of UEs are conditional expressions in the fourth QoS state variable update unit 360. Are terminals satisfying the condition, and the terminals of the second group are conditional expressions in the fourth QoS state variable updater 360 It may be terminals that do not satisfy.
  • the terminals of the first group may be terminals that are overloaded, and the terminals of the second group may be terminals that are underloaded.
  • the scheduler 250 may perform scheduling to satisfy throughput fairness among terminals belonging to the first group.
  • FIG. 5 is a detailed operation flowchart of a base station that performs scheduling for a plurality of terminals in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • the base station determines a weight for each of the plurality of terminals based on the minimum data rate.
  • the base station may use the QoS parameter associated with the minimum data rate in the QCI information.
  • the base station may set a higher weight associated with achieving the minimum data rate for the terminal with respect to the terminal whose average throughput does not reach the minimum data rate.
  • the base station determines delay related adjustment factors for the plurality of terminals using the feedback information and the weight. Specifically, the base station may determine whether the terminal is in an overloaded state in consideration of the weight determined based on Equation 6, and may update a delay related adjustment factor for the terminal in the overloaded state. In addition, the delay related adjustment factor may be maintained to be the same as the previous value for the terminal under the underload condition.
  • the base station compensates the delay values for the transport packets of the plurality of terminals according to the delay related adjustment factor. For example, the base station ⁇ Equation 7> and as the delay value of the transport packet by subtracting the delay-related control parameters (h i (t)) for the delay value (D i (t)) of the transport packet for a particular UE Can compensate.
  • the base station determines scheduling metrics for the plurality of terminals based on the compensated delay value. For example, the scheduler 250 determines a scheduling metric for each terminal based on a current attainable data rate, an average attainable data rate, a maximum allowable delay, and a compensated delay value for each terminal as shown in Equation (7). Can be. Although not shown, the base station may determine the largest value among the scheduling metric values for each terminal and may schedule the terminal corresponding to the determined scheduling metric.
  • 6A illustrates a block configuration of a scheduler for scheduling a plurality of terminals in consideration of multi-carriers in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • the scheduler 250 includes a system state variable updater 605, a channel state variable updater 610, a first QoS state variable updater 615, a second QoS state variable updater 620, and a third QoS state variable updater 625. 4 QoS The state variable updater 630 and the multicarrier scheduling metric calculation and decision maker 635 are included.
  • Each functional block included in the scheduler 250 is merely logical functional blocks divided for convenience of description, and may not mean physical hardware.
  • the functional blocks included in the scheduler 250 may be integrated or omitted, and operations performed by the omitted functional blocks may be directly performed by the scheduler 250.
  • a system state variable updater 605, a first QoS state variable updater 615, a second QoS state variable updater 620, a third QoS state variable updater 625, and a fourth QoS Operations and operations performed by the state variable updater 630 may be performed by the system state variable updater 310, the first QoS state variable updater 330, the second QoS state variable updater 340, the third QoS state variable updater 350, respectively.
  • Fourth QoS This is the same operation and operation performed by the state variable updater 360.
  • the scheduler 250 When a plurality of carriers are operated in the system, the scheduler 250 must schedule terminals for each carrier. In other words, the scheduler 250 performs scheduling on a specific carrier among the plurality of carriers, and performs scheduling on another carrier by reflecting the updated buffer state according to the scheduling of the specific carrier. When the scheduler 250 performs scheduling on a plurality of carriers, channel states in the plurality of carriers should be considered for each terminal.
  • the channel state variable updater 610 determines the average attainable data rate in consideration of the current attainable data rate of each terminal for the plurality of carriers. To this end, the channel state variable updater 610 may accumulate and average the past attainable data rate and the current attainable data rate in consideration of the plurality of carriers. In detail, the channel state variable updater 610 may determine the channel state variable M i (t) according to Equation 9 below.
  • M i (t) is the average achievable data rate of the terminal i
  • W is the size of the window
  • 1 i is a parameter indicating whether the terminal i is scheduled
  • the scheduler 250 determines the determined channel state variable, and each system state variable update unit 605, the first QoS state variable update unit 615, and the second QoS state.
  • Variable updater 620, third QoS status variable updater 625, fourth QoS The state variable update unit 630 may perform scheduling for a plurality of carriers using the system state variable and the QoS state variables. Scheduling metric calculation and decision making for scheduling is performed in the multicarrier scheduling metric calculation and decision unit 635, and the operation of the multicarrier scheduling metric calculation and decision unit 635 is described in more detail in FIG. 6B below.
  • the multicarrier scheduling metric calculation and decision unit 635 includes a carrier 1 decision unit 640, a carrier 1 scheduling metric calculation unit 645, a second QoS state variable and a buffer state update unit 650, a carrier 2 decision unit 655, A carrier 2 scheduling metric calculation unit 660 and a second QoS state variable and a buffer state update unit 665.
  • the carrier 1 scheduling metric calculator 645 determines a scheduling metric of each terminal for carrier 1.
  • the scheduling metric calculator 645 may determine the scheduling metric metric i1 for the carrier 1 according to Equation 10 below.
  • q i (t) is the buffer state for terminal i
  • M i (t) is the average attainable data rate of terminal i
  • D i (t) is terminal Delay value of the transport packet for i
  • DB i is the delay upper limit allowed to the terminal i
  • h i (t) means a delay-related adjustment factor of the terminal i .
  • D i (t), DB i and h i (t) can be calculated in the same way as for a single carrier.
  • M i (t) is determined in consideration of the current data rate of the terminal i for all carriers in the channel state variable updater 610. Therefore, as shown in Equation 10, the scheduler 250 may achieve the current attainable data rate for carrier 1 of each terminal, the buffer state of each terminal, and the average of the terminals in consideration of all the carriers. A scheduling metric of each terminal for carrier 1 may be determined based on the data rate.
  • the carrier 1 decision unit 640 may determine the scheduling terminal using the scheduling metric values determined by the carrier 1 scheduling metric calculator 645. In detail, the carrier 1 decision unit 640 may calculate a maximum value of the scheduling metric values and determine a terminal corresponding to the maximum value as the terminal for scheduling.
  • the second QoS state variable and the buffer state updater 650 may update the buffer state by reflecting the scheduling result of the terminal for the carrier 1. That is, since the buffer of the base station 120 is updated according to the scheduling result for the carrier 1, and the head-of-line delay value of the transport packet for each terminal is changed in the buffer, the second QoS state variable and the buffer state update unit 650 After scheduling the carrier 1, the second QoS state variable Di (t) and the buffer state q i (t) for each terminal may be updated.
  • the second QoS state variable and the buffer state updater 650 may receive feedback about the scheduling result for the carrier 1 from the carrier 1 decision unit 640 for the above-described operation.
  • the carrier 2 scheduling metric calculator 660 may determine the scheduling metric i2 of each terminal for carrier 2.
  • the carrier 2 scheduling metric calculator 660 may determine an scheduling metric i2 for carrier 2 by performing an operation similar to the operation performed by the carrier 1 scheduling metric calculator 645. However, unlike the carrier 1 scheduling metric calculation unit 645, the carrier 2 scheduling metric calculation unit 660 may determine the current attainable data rate for carrier 2 of each terminal. And the scheduling metric metric i2 for each terminal in carrier 2 based on the updated buffer status.
  • the carrier 2 decision unit 655 may determine the scheduling terminal using the scheduling metric values determined by the carrier 2 scheduling metric calculator 660. In detail, the carrier 2 decision unit 655 may determine a terminal having the largest scheduling metric as a terminal for scheduling.
  • the multi-carrier scheduling metric calculation and decision unit 635 is shown to perform scheduling only for carrier 1 and carrier 2, respectively, but for convenience of description, the scheduler 250 includes three or more carriers. Scheduling may also be performed for. For example, after scheduling of the UE for carrier 2, the second QoS state variable and the buffer state updater 665 may update the buffer state by reflecting the scheduling result for carrier 2, and the scheduler 250 is based on the updated buffer state. Thus, scheduling of the terminal may be performed on at least one other carrier.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of a base station for scheduling a plurality of terminals in consideration of multi-carriers in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • the base station schedules at least one terminal for the first carrier.
  • the base station may calculate scheduling metrics for the plurality of terminals for the first carrier, and may schedule at least one terminal corresponding to the maximum value of the calculated scheduling metrics.
  • the base station determines a delay value of transport packets for each of the plurality of terminals based on scheduling of at least one terminal for the first carrier.
  • the base station since the buffer of the base station is updated according to the scheduling result for the first carrier, and the head-of-line delay value of the transport packet for each terminal is changed in the buffer, the base station is configured for each terminal after scheduling for the first carrier.
  • the delay value of the transport packet for may be determined.
  • the base station schedules a plurality of terminals for the second carrier based on the buffer state after the scheduling for the first carrier.
  • the base station may calculate scheduling metrics for each terminal on carrier 2 based on the updated buffer state, and may schedule the terminal corresponding to the scheduling metric that is the maximum among the calculated scheduling metrics.
  • 8A is a block diagram of a scheduler for scheduling a plurality of terminals in consideration of multi-cells and multi-carriers in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • the scheduler 250 includes a system state variable updater 805, a channel state variable updater 810, a first QoS state variable updater 815, a second QoS state variable updater 820, and a third QoS state variable updater 825.
  • Each functional block included in the scheduler 250 is merely logical functional blocks divided for convenience of description, and may not mean physical hardware.
  • the functional blocks included in the scheduler 250 may be integrated or omitted, and operations performed by the omitted functional blocks may be directly performed by the scheduler 250.
  • the system state variable updater 805, the first QoS state variable updater 815, the second QoS state variable updater 820, the third QoS state variable updater 825, and the fourth QoS Operations and operations performed by the state variable updater 830 may be performed by the system state variable updater 310, the first QoS state variable updater 330, the second QoS state variable updater 340, the third QoS state variable updater 350, respectively.
  • Fourth QoS This is the same operation and operation performed by the state variable updater 360.
  • the scheduler 250 should schedule the terminals in consideration of the cooperative transmission scheme of the plurality of base stations for each carrier. In other words, the scheduler 250 performs scheduling for a specific carrier among a plurality of carriers in consideration of a cooperative transmission scheme of a plurality of base stations, and schedules another carrier by reflecting an updated buffer state according to scheduling for a specific carrier. Perform.
  • the scheduler 250 performs scheduling for a plurality of carriers in consideration of the cooperative form of the base station, the channel state of the plurality of carriers of each terminal and the cooperative transmission form of the base stations should be considered.
  • the cooperative form of the base station may be represented by parameter x.
  • the cooperative transmission type of the base station is i) when transmitting only base station A, ii) when transmitting only base station B, and iii) when both base stations A and B transmit. It may be divided into a case of transmitting, and the parameter x may be a unique scalar value or a vector value corresponding to each cooperative transmission type.
  • the channel state variable update unit 810 may consider the current attainable data rate of each terminal for the plurality of carriers and the cooperative form of the base station. Determine the average achievable data rate. To this end, the channel state variable updater 610 may accumulate and average the past attainable data rate and the current attainable data rate in consideration of the plurality of carriers and the cooperative form. In detail, the channel state variable updater 810 may determine the channel state variable M i (t) according to Equation 11 below.
  • M i (t) is the average achievable data rate of the terminal i
  • W is the size of the window
  • 1 i is a parameter indicating whether the terminal i is scheduled
  • the scheduler 250 may perform scheduling for a plurality of carriers using the determined channel state variable and other state variables. Scheduling metric calculation and decision making for scheduling is performed in the multi-cell and multi-carrier scheduling metric calculation and decision unit 835, and the operations of the multi-carrier scheduling metric calculation and decision unit 835 are described in more detail in FIG. 8B below.
  • 8B illustrates a detailed configuration of a block for determining scheduling in consideration of multi-carriers and multi-cells in a scheduler in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • the multi-cell and multi-carrier scheduling metric calculation and decision unit 835 includes a carrier 1 decision unit 840, a carrier 1 scheduling metric calculator 845, a second QoS state variable and a buffer state update unit 850, and a carrier 2 decision.
  • the carrier 1 scheduling metric calculation unit 845 determines a scheduling metric of each terminal in consideration of the cooperative transmission type of the base station for carrier 1.
  • the carrier 1 scheduling metric calculator 845 may determine the scheduling metric metric i1 for the carrier 1 according to Equation 12 below.
  • q i (t) is the buffer state for terminal i
  • M i (t) is the average attainable data rate of terminal i
  • D i (t) is the delay value of the transport packet for the terminal i
  • DB i is the delay upper limit allowed for the terminal i
  • h i (t) means a delay-related adjustment factor of the terminal i .
  • D i (t), DB i and h i (t) can be calculated in the same way as for a single carrier.
  • M i (t) is determined in consideration of the current data rate of the terminal i and the type of cooperative transmission for all carriers in the channel state variable updater 810. Therefore, as shown in Equation 12, the scheduler 250 considers the current achievable data rate for carrier 1 of each terminal, a buffer state of each terminal, and all carriers in a specific cooperative transmission mode when a plurality of carriers are operated. A scheduling metric of each terminal for carrier 1 may be determined based on the average attainable data rate of the terminal.
  • each carrier 1 decision unit 840, the second QoS state variable and the buffer state update unit 850, the carrier 2 scheduling metric calculation unit 860, the carrier 2 decision unit 855, and the second QoS state variable and the buffer state update unit Each of the carrier 1 decision unit 640, the second QoS state variable and the buffer state update unit 650, the carrier 2 scheduling metric calculation unit 660, the carrier 2 decision unit 655, and the second QoS state variable described in FIG.
  • An algorithm similar to the algorithm performed by the buffer status updater 665 may be performed to schedule each carrier.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation of a base station for scheduling a plurality of terminals in consideration of multi-cells and multi-carriers in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • the base station receives channel state information for each of the first carrier and the second carrier from an adjacent base station.
  • the at least one neighboring base station may receive information on the channel state for each of the first carrier and the second carrier from a plurality of terminals, the at least one neighboring base station is related to the channel state received to the base station Information may be delivered to the base station 120.
  • the base station schedules at least one terminal for the first carrier based on the channel state information of the cooperative base station.
  • the base station may determine the type of cooperative transmission with the base station and the at least one neighboring base station by using the information on the channel state received from at least one neighboring base station and the information about the channel state received by the base station itself from the plurality of terminals. have.
  • the information on the type of cooperative operation may include the number of base stations performing cooperative transmission with a plurality of terminals and identifier information of the base station performing cooperative transmission.
  • the base station may determine a scheduling metric for each terminal in consideration of the form of cooperation of the base station for the first carrier, and may schedule the terminal for which the scheduling metric is maximum for the first carrier.
  • the base station determines a delay value of the transport packets for each of the plurality of terminals based on the scheduling of the at least one terminal for the first carrier. In other words, since the buffer of the base station is updated according to the scheduling result for the first carrier, and the head-of-line delay value of the transport packet for each terminal in the buffer is changed, the base station is configured for each terminal after scheduling for the first carrier. The delay value of the transport packet for may be determined.
  • the base station schedules a plurality of terminals for the second carrier based on the buffer status after the scheduling for the first carrier and the channel state information of the cooperative base station.
  • the base station may calculate scheduling metrics for each terminal in consideration of the updated buffer status according to the scheduling for the first carrier, the delay value for each terminal, and the type of cooperation of the base station, which is the maximum of the calculated scheduling metrics.
  • the UE corresponding to the scheduling metric may be scheduled.
  • a computer-readable storage medium for storing one or more programs (software modules) may be provided.
  • One or more programs stored in a computer readable storage medium are configured for execution by one or more processors in an electronic device.
  • One or more programs include instructions that cause an electronic device to execute methods in accordance with embodiments described in the claims or specifications of this disclosure.
  • Such programs may include random access memory, non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), and electrically erasable programmable ROM.
  • EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
  • magnetic disc storage device compact disc ROM (CD-ROM), digital versatile discs (DVDs) or other forms
  • CD-ROM compact disc ROM
  • DVDs digital versatile discs
  • It can be stored in an optical storage device, a magnetic cassette. Or, it may be stored in a memory composed of some or all of these combinations.
  • each configuration memory may be included in plural.
  • the program may be configured through a communication network such as the Internet, an intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WLAN), or a storage area network (SAN), or a combination thereof. It may be stored in an attachable storage device that is accessible. Such a storage device may be connected to a device that performs an embodiment of the present disclosure through an external port. In addition, a separate storage device on a communication network may be connected to a device that performs an embodiment of the present disclosure.
  • a communication network such as the Internet, an intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WLAN), or a storage area network (SAN), or a combination thereof. It may be stored in an attachable storage device that is accessible. Such a storage device may be connected to a device that performs an embodiment of the present disclosure through an external port.
  • a separate storage device on a communication network may be connected to a device that performs an embodiment of the present disclosure.

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(under-load) 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
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 쓰루풋(throughput)이 감소하고, 상기 복수의 단말들 중 부족 부하(under-load) 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(under-load) 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(under-load)가 있는 제2 그룹의 단말들에 대해 지연 QoS(quality of service)를 만족하도록 스케줄링 함으로써, 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(under-load)'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.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000001
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, DBi는 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.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000002
상기 표에서,
Figure PCTKR2017013635-appb-I000003
는 시스템 상태 변수, Mi(t)는 채널 상태 변수, Ri(t), Di(t),
Figure PCTKR2017013635-appb-I000004
및 hi(t)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 PCTKR2017013635-appb-I000005
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 PCTKR2017013635-appb-I000006
를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000007
여기에서,
Figure PCTKR2017013635-appb-I000008
는 단말에 대한 가중치를 고려한 데이터율 대비 평균 쓰루풋의 최대값, Ri(t)는 단말i에게 할당된 평균 쓰루풋,
Figure PCTKR2017013635-appb-I000009
는 단말i의 최소 데이터율 달성과 관련된 단말i에 대한 가중치, Mi(t)는 단말i의 평균 달성가능 데이터율, hi(t)는 단말i의 지연 관련 조절 인자를 의미한다. 여기에서, 단말i에 대한 hi(t)의 초기 값은 0이고, 이는 단말i에 대한 전송 큐(queue)가 0임을 의미한다. 다시 말해서, hi(t)=0은 기지국 120의 버퍼에 단말i에 대한 패킷이 남아있지 않음을 의미한다. 상기 <수학식 1>을 참고하면, 시스템 상태 변수
Figure PCTKR2017013635-appb-I000010
는 hi(t)=0을 만족하는 적어도 하나의 단말i에 대해 계산한 적어도 하나의
Figure PCTKR2017013635-appb-I000011
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 Mi(t)를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000012
여기에서, Mi(t)는 단말i의 평균 달성가능 데이터율, W는 윈도우의 크기, 1i는 단말i가 스케줄링 되었는지 여부를 나타내는 파라미터, ui(t)는 단말i의 현재의 달성가능 데이터율로서, 시간 t에서 전송할 수 있는 데이터 의 양 또는 효율을 의미한다. 윈도우의 크기 W는 기지국이 결정할 수 있는 값으로, 평균 달성가능 데이터율 Mi(t)를 결정하기 위해 고려되는 시간 범위를 의미할 수 있다. 현재의 달성가능 데이터율 ui(t)는 단말i의 채널 피드백 정보로부터 획득될 수 있다. 파라미터 1i는 스케줄러 250의 스케줄링 결과에 따라 변경되는 값으로, 단말i가 스케줄링 되었을 경우 1i=1이고, 단말i가 스케줄링 되지 않았을 경우 1i=0이 된다. 다시 말해서, 파라미터 1i값에 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 Ri(t)를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000013
여기에서, Ri(t)는 단말i에게 할당된 평균 쓰루풋, W는 윈도우의 크기, 1i는 단말i가 스케줄링 되었는지 여부를 나타내는 파라미터, ri(t)는 현재의 쓰루풋을 의미한다. 윈도우의 크기 W는 기지국이 결정할 수 있는 값으로, 평균 쓰루풋 Ri(t)를 결정하기 위해 고려되는 시간 범위를 의미할 수 있다. 쓰루풋 ri(t)는 단말i에 대해 실제로 스케줄링 된 트래픽의 양에 기반하여 결정될 수 있다. 파라미터 1i는 스케줄러 250의 스케줄링 결과에 따라 변경되는 값으로, 단말i가 스케줄링 되었을 경우 1i=1이고, 단말i가 스케줄링 되지 않았을 경우 1i=0이 된다. 다시 말해서, 파라미터 1i 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 Di(t)를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000014
여기에서, Di(t)는 단말i에 대한 전송 패킷의 지연 값, t는 현재의 시간, initi(t)는 현재의 시간 t에서 기지국 120의 버퍼에 있는 단말i에 대한 패킷들 중 가장 오래된 패킷이 버퍼에 최초로 입력된 시간을 의미한다. 다시 말해서, Di(t)는 head-of-line delay로서, 기지국 120의 버퍼에 있는 단말i에 대한 패킷들 중 가장 오래된 패킷이 버퍼에 최초로 입력된 때부터 현재의 시간 t까지 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 PCTKR2017013635-appb-I000015
를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000016
여기에서,
Figure PCTKR2017013635-appb-I000017
는 단말i 의 최소 데이터율 달성과 관련된 단말 i에 대한 가중치, B는 큰 값의 상수, vi는 단말i에 대한 쓰루풋 가중치, Ri(t)는 단말i에게 할당된 평균 쓰루풋, mi는 단말i에 요구되는 최소 데이터율을 의미한다. 상수 B는 기지국 120이 단위 시간에 처리할 수 있는 최대 트래픽의 양으로 설정될 수 있다.
<수학식 5>를 참고하면, 단말i에 대한 평균 쓰루풋 Ri(t)가 단말i에 대한 최소 데이터율 mi에 미치지 못할 경우(즉, <수학식 5>에서 if 조건이 만족될 경우), 스케줄러 250은
Figure PCTKR2017013635-appb-I000018
값을 Bvi로 갱신하여, 최소 데이터율 달성을 위해 단말i에 대한 가중치를 높게 설정할 수 있다. 반면, 단말i에 대한 평균 쓰루풋 Ri(t)가 단말i에 대한 최소 데이터율 mi을 초과할 경우, 스케줄러 250은 단말i가 최소 데이터율 QoS를 만족하는 것으로 판단하고, 가중치
Figure PCTKR2017013635-appb-I000019
값을 vi로 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 hi(t)를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000020
여기에서, hi(t)는 단말i의 지연 관련 조절 인자,
Figure PCTKR2017013635-appb-I000021
는 큰 값의 상수, Ri(t)는 단말i에 할당된 평균 쓰루풋, Di(t)는 단말i에 대한 전송 패킷의 지연 값,
Figure PCTKR2017013635-appb-I000022
는 단말i의 최소 데이터율 달성과 관련된 단말i에 대한 가중치, Mi(t)는 단말i의 평균 달성가능 데이터율, DBi는 단말i에 허용된 지연 상한,
Figure PCTKR2017013635-appb-I000023
는 단말에 대한 가중치를 고려한 데이터율 대비 평균 쓰루풋의 최대값을 의미한다. 상수
Figure PCTKR2017013635-appb-I000024
는 기지국 120이 단위 시간에 처리할 수 있는 최대 트래픽의 양으로 설정될 수 있다. 상기의 <수학식 6>에서 if 조건이 만족될 경우, hi(t)값은 갱신될 수 있다. 구체적으로, 현재의 시간 t에서 hi(t)값은 if 조건이 만족될 경우 이전의 시간 t-1에서의 hi(t-1)값 보다
Figure PCTKR2017013635-appb-I000025
만큼 더 증가하도록 갱신될 수 있다. 단말i에 대한 hi(t)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 hi(t)는 증가하도록 갱신된다. hi(t) 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 metrici를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000026
여기에서, metrici는 단말i에 대한 스케줄링 메트릭, ui(t)는 단말i의 현재 데이터율, Mi(t)는 단말i의 평균 달성가능 데이터율, Di(t)는 단말i에 대한 전송 패킷의 지연 값, DBi는 단말i에 허용된 지연 상한, hi(t)는 단말i의 지연 관련 조절 인자를 의미한다.
의사 결정부 380은 최종적으로 스케줄링을 위한 단말을 결정하며, 복수의 단말들에 대해 계산된 스케줄링 메트릭 metrici값이 가장 큰 단말i를 스케줄링을 위한 단말로 결정한다. 다시 말해서, 의사 결정부 380은
Figure PCTKR2017013635-appb-I000027
의 인덱스를 가지는 단말i를 스케줄링을 위한 단말로 결정한다.
상기의 <수학식 7>에 의하면, 스케줄러 250은 평균 달성가능 데이터율(Mi(t)) 대비 현재의 달성가능 데이터율(ui(t))이 높고, 지연 QoS 요구 조건(DBi) 대비 전송 패킷의 지연 값(Di(t))이 높고, 지연 관련 조절 인자(hi(t))이 낮은 사용자를 스케줄링한다. 다시 말해서, 스케줄러 250은 채널의 기회적 이득(
Figure PCTKR2017013635-appb-I000028
) 및 최대 지연 허용(DBi) 대비 현재의 지연(Di(t)-hi(t))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(hi(t))이 커질수록 스케줄링 메트릭 metrici값이 작아지므로, 단말i에 대한 지연 관련 조절 인자(hi(t))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 6>의 조건식 (
Figure PCTKR2017013635-appb-I000029
)이 만족하는지 여부를 판단한다. 스케줄링 대상이 되는 모든 단말들 중 <수학식 6>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 6>의 조건식 (
Figure PCTKR2017013635-appb-I000030
)을 만족하는 적어도 하나의 단말에 대해, 지연 관련 조절 인자 hi(t)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 Ri(t)가 단말i에 대한 최소 데이터율 mi을 비교하여 최소 데이터율을 만족하지 못하는 단말이 있는지 여부를 판단할 수 있다. 평균 쓰루풋 Ri(t)가 단말i에 대한 최소 데이터율 mi에 미치지 못할 경우(즉, <수학식 5>에서 if 조건이 만족될 경우), 스케줄러 250은
Figure PCTKR2017013635-appb-I000031
값을 Bvi로 갱신하여, 최소 데이터율 달성을 위해 단말i에 대한 가중치를 높게 설정할 수 있다.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000032
값이 높게 설정될 경우, 제4 QoS 상태 변수 갱신부 360에서 단말i에 대한 지연 관련 조절 인자 hi(t)의 갱신 여부를 판단하는 조건식
Figure PCTKR2017013635-appb-I000033
에서 하한 값
Figure PCTKR2017013635-appb-I000034
이 증가하므로, hi(t) 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 PCTKR2017013635-appb-I000035
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 PCTKR2017013635-appb-I000036
을 만족하는 단말에 대해 hi(t) 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 PCTKR2017013635-appb-I000037
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 PCTKR2017013635-appb-I000038
이 성립하므로, hi(t)값은 증가하도록 갱신된다. 각 단말에 대한 hi(t)값은 조건식
Figure PCTKR2017013635-appb-I000039
이 만족되지 않을 때까지 증가되며, 최종적으로 Di(t)-hi(t)값은
Figure PCTKR2017013635-appb-I000040
와 동일하거나, 근사한 값이 될 수 있다. 이 경우, <수학식 7>에 따른 스케줄링 메트릭 metrici은 Di(t)-hi(t) 대신
Figure PCTKR2017013635-appb-I000041
가 대입된 결과가 되며, 이때 스케줄링 메트릭은 하기의 <수학식 8>과 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000042
여기에서, metrici는 단말i에 대한 스케줄링 메트릭, ui(t)는 단말i의 현재 데이터율, Mi(t)는 단말i의 평균 달성가능 데이터율을 의미한다. 상기의 <수학식 8>에 따르면, 과부하 상태에 있는 둘 이상의 단말에 대한 스케줄링 메트릭 metrici은 지연과 관련된 파라미터들(Di(t), DBi)과 관계 없이, 쓰루풋과 관련된 파라미터들(ui(t), Mi(t))에만 기반하여 결정된다. 다시 말해서, 스케줄러 250은 제4 QoS 상태 변수 갱신부의 조건식
Figure PCTKR2017013635-appb-I000043
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 PCTKR2017013635-appb-I000044
을 만족하는 단말들이고, 제2 그룹의 단말들은 제4 QoS 상태 변수 갱신부 360에서 조건식
Figure PCTKR2017013635-appb-I000045
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(Di(t))에 대해 지연 관련 조절 인자(hi(t))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 Mi(t)를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000046
여기에서, Mi(t)는 단말i의 평균 달성가능 데이터율, W는 윈도우의 크기, 1i는 단말i가 스케줄링 되었는지 여부를 나타내는 파라미터,
Figure PCTKR2017013635-appb-I000047
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 Mi(t)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 metrici1을 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000048
여기에서,
Figure PCTKR2017013635-appb-I000049
는 단말i의 캐리어1에 대한 현재의 달성가능 데이터율, qi(t)는 단말i에 대한 버퍼 상태, Mi(t)는 단말i의 평균 달성가능 데이터율, Di(t)는 단말i에 대한 전송 패킷의 지연 값, DBi는 단말i에 허용된 지연 상한, hi(t)는 단말i의 지연 관련 조절 인자를 의미한다.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000050
는
Figure PCTKR2017013635-appb-I000051
과 qi(t) 중 작은 값을 의미한다. Di(t), DBi 및 hi(t)는 단일 캐리어의 경우와 동일한 방식으로 계산될 수 있다. Mi(t)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(Di(t))와 버퍼 상태(qi(t)) 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 metrici2를 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 metrici2를 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 PCTKR2017013635-appb-I000052
) 및 갱신된 버퍼 상태에 기반하여 캐리어 2에서 각 단말에 대한 스케줄링 메트릭 metrici2을 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 x로 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 x 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 Mi(t)를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000053
여기에서, Mi(t)는 단말i의 평균 달성가능 데이터율, W는 윈도우의 크기, 1i는 단말i가 스케줄링 되었는지 여부를 나타내는 파라미터,
Figure PCTKR2017013635-appb-I000054
는 협력 전송 형태가 x일 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 Mi(t)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 metrici1을 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000055
여기에서,
Figure PCTKR2017013635-appb-I000056
는 협력 전송 형태가 x 일 때 단말i의 캐리어1에 대한 현재의 달성가능 데이터율, qi(t)는 단말i에 대한 버퍼 상태, Mi(t)는 단말i의 평균 달성가능 데이터율, Di(t)는 단말i에 대한 전송 패킷의 지연 값, DBi는 단말i에 허용된 지연 상한, hi(t)는 단말i의 지연 관련 조절 인자를 의미한다.
Figure PCTKR2017013635-appb-I000057
는
Figure PCTKR2017013635-appb-I000058
과 qi(t) 중 작은 값을 의미한다. Di(t), DBi 및 hi(t)는 단일 캐리어의 경우와 동일한 방식으로 계산될 수 있다. Mi(t)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 계산부 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 계산부 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 (15)

  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(under-load) 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 과정과,
    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 포함하는 방법.
  3. 제2항에 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.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 그룹의 단말들에 대한 쓰루풋이 감소하도록 스케줄링하는 과정은,
    상기 제1 그룹의 단말들 간 쓰루풋 공평성을 달성하도록 스케줄링하는 과정을 포함하는 방법.
  5. 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.
  6. 제5항에 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.
  7. 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(under-load) 상태에 있는 제2 그룹의 단말들에 대해 지연 QoS(quality of service)를 만족하도록 스케줄링 하는 장치.
  8. 제7항에 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 결정하고, 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.
  9. 제8항에 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.
  10. 제9항에 있어서, 상기 조절 인자의 증가량은 평균 쓰루풋에 반비례하는 값에 대응하는 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 단말들에 대해, 상기 지연 값과 상기 조절 인자의 차이는 상기 임계값보다 큰 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제1 그룹의 단말들에 대해, 상기 지연 값과 상기 조절 인자의 차이는 상기 임계값보다 작거나 같은 장치.
  13. 제7항에 있어서, 상기 스케줄러는,
    상기 제1 그룹의 단말들 간 쓰루풋 공평성을 달성하도록 스케줄링하는 장치.
  14. 제7항에 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.
  15. 제14항에 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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