KR101494684B1 - 기지국의 상향 링크 스케쥴링 방법 - Google Patents

기지국의 상향 링크 스케쥴링 방법 Download PDF

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KR101494684B1
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곽재섭
이춘우
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삼성탈레스 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 상향링크 스케쥴링 방법은 복수의 단말로부터 요구 대역폭을 수신하는 단계, 상기 요구 대역폭에 기초하여 할당 대역폭을 산출하는 단계, 상기 할당 대역폭을 이용하여 상기 복수의 단말들 각각에 슬롯을 할당하기 위한 슬롯 개수를 산출하는 단계, 상기 슬롯 개수를 이용하여 상기 복수의 단말들 각각의 MCS 레벨을 결정하는 단계, 상기 슬롯 개수에 기초하여 상기 복수의 단말들을 제 1 그룹 및 제 2 그룹으로 분류하는 단계, 및 상기 제 1 그룹 및 제 2 그룹을 구분하여 상기 슬롯 개수 및 MCS 레벨을 재설정하는 단계를 포함한다.

Description

기지국의 상향 링크 스케쥴링 방법{SCHEDULING METHOD OF UPLINK OF OFDMA SYSTEM}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 기지국의 상향 링크 스케쥴링 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 OFDMA 시스템을 구성하는 기지국의 섹터 쓰루풋(sector throughput)을 향상시킬 수 있는 상향 링크 스케쥴링 방법에 관한 것이다.
최근 국내외적으로 4세대 이동 통신에 대한 관심이 높아지면서, 4세대 이동 통신 시스템의 요구 사항을 만족시키는 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 직교 주파수 분할 다중화(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식은 높은 전송 효율과 간단한 단일 탭 등화기로 채널의 왜곡을 보상하고, 심각한 인접 심볼간 간섭(ISI: Inter Symbol Interference) 문제를 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)를 사용하여 해결할 수 있는 장점을 가지고 있어 4세대 이동 통신 시스템에 적합한 방식의 하나로 주목받고 있다.
이러한 OFDM 시스템의 장점을 기반으로 하여, 다양한 QoS(Quality of Service)를 만족시키기 위한 다중 사용자 접속 방식인 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템에 대한 관심이 증가하고 있다. OFDMA 시스템은 다수의 서브 캐리어와 심볼을 여러 단말에 할당하여 다중접속을 가능하게 하는 시스템으로써, 기지국은 각 단말에 특정 서브 캐리어와 심볼을 할당하여, 해당 단말이 할당된 영역을 통하여 데이터 신호를 송신하도록 한다. 이때 기지국은 각 단말이 송신한 신호의 세기와 MCS (Modulation and Coding Scheme) 레벨을 적절히 제어하여 기지국 수신기가 각 단말의 신호를 정상적으로 수신할 수 있도록 해야 한다. 이를 위해 기지국은 각 단말의 전송손실과 기지국 수신단의 잡음레벨, 해당 단말에 할당할 서브 캐리어의 개수, 해당 단말이 사용할 MCS 등을 고려하여 각 단말에 무선자원을 할당하게 된다.
하지만, 종래 기술에 따르면, 기지국이 각 단말에 할당가능한 슬롯 개수와 MCS 레벨의 조합을 사용하여 각 단말이 에러 없이 송신하도록 무선자원과 MCS 레벨을 할당하는 것은 가능하나, 전체적인 섹터 쓰루풋(sector throughput)의 향상을 위한 방법과 제한적인 무선대역폭을 각 단말에 분배하는 방법에 대한 연구는 부족한 실정이다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 기지국의 섹터 쓰루풋(sector throughput)을 향상시킬 수 있는 상향 링크 스케쥴링 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 상향링크 스케쥴링 방법은 복수의 단말로부터 요구 대역폭을 수신하는 단계, 상기 요구 대역폭에 기초하여 할당 대역폭을 산출하는 단계, 상기 할당 대역폭을 이용하여 상기 복수의 단말들 각각에 슬롯을 할당하기 위한 슬롯 개수를 산출하는 단계, 상기 슬롯 개수를 이용하여 상기 복수의 단말들 각각의 MCS 레벨을 결정하는 단계, 상기 슬롯 개수에 기초하여 상기 복수의 단말들을 제 1 그룹 및 제 2 그룹으로 분류하는 단계, 및 상기 제 1 그룹 및 제 2 그룹을 구분하여 상기 슬롯 개수 및 MCS 레벨을 재설정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 요구 대역폭에 기초하여 할당 대역폭을 산출하는 단계는 상기 요구 대역폭과 잔여 대역폭을 합산하여 상기 할당 대역폭을 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 할당 대역폭을 이용하여 상기 복수의 단말들 각각에 슬롯을 할당하기 위한 슬롯 개수를 산출하는 단계는 하기의 수학식 1을 이용하여 수행될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112013100632910-pat00001
여기서, Sipre_alloc는 i번째 단말에 할당될 슬롯 개수, BWireq는 i번째 단말의 요구 대역폭, Hibase는 i번째 단말의 제 1 헤드룸, Ei는 i번째 단말의 슬롯 이용 지수, Savail은 유효 슬롯 개수로 정의되며, 상기 제 1 헤드룸은 i번째 단말이 1개의 슬롯을 통해 가장 낮은 MCS 레벨로 기지국과 정상적으로 통신한 경우의 헤드룸을 의미함.
일 실시예에서, 상기 슬롯 개수를 이용하여 상기 복수의 단말들 각각의 MCS 레벨을 결정하는 단계는 상기 슬롯 개수를 기초로 상기 복수의 단말들 각각의 신호 전송에 필요한 심볼 프레임 개수를 산출하는 단계, 상기 심볼 프레임 개수를 이용하여 상기 복수의 단말들 각각의 제 2 헤드룸을 산출하는 단계, 및 상기 제 2 헤드룸에 기초하여 상기 MCS 레벨을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 슬롯 개수에 기초하여 상기 복수의 단말들을 제 1 그룹 및 제 2 그룹으로 분류하는 단계는 상기 슬롯 개수에 대한 상기 제 1 헤드룸의 비를 임계값과 비교하여 상기 비가 상기 임계값보다 큰 경우 상기 복수의 단말들을 상기 제 1 그룹으로 분류하고, 상기 비가 상기 임계값보다 크지 않은 경우 상기 복수의 단말들을 상기 제 2 그룹으로 분류할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 그룹 및 제 2 그룹에 할당될 슬롯을 제외한 슬롯을 상기 제 1 그룹 및 제 2 그룹이 아닌 다른 단말들에 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 상향 링크 스케쥴링 방법은 섹터 쓰루풋(sector throughput)을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국을 포함하는 OFDMA 시스템을 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1의 기지국을 더욱 구체적으로 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 상향 링크 스케쥴링 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 도 3의 S140 단계를 더욱 구체적으로 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 심볼, 심볼 프레임, 슬롯의 관계를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 테이블을 보여준다.
도 7은 도 3의 S160 단계를 더욱 구체적으로 보여주는 흐름도이다.
도 8은 도 3의 S170 단계를 더욱 구체적으로 보여주는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 최적화 계수와 MCS 레벨의 관계를 저장한 테이블이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 OFDMA 시스템의 상향 링크 스케쥴링 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 OFDMA 시스템의 섹터 쓰루풋(sector throughput)을 향상시킬 수 있는 상향 링크 스케쥴링 방법에 관한 것이다. 이하에서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국을 포함하는 OFDMA 시스템을 보여주는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 상기 OFDMA 시스템(100)은 기지국(110) 및 단말(120)들을 포함한다. 상기 단말(120)들은 상기 기지국(110)의 섹터 내에 배치되는 것으로 가정된다. 예를 들면, 상기 섹터는 상기 기지국(110)의 통신 범위로 정의될 수 있다. 상기 기지국(110)과 상기 단말(120)들은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 이용하여 상호 간에 신호를 송수신할 수 있다.
상기 단말(120)들은 복수의 그룹으로 나누어져서 상기 기지국(110)에 의해 관리될 수 있다. 상기 단말(120)들은 예를 들면, 3개의 그룹(a, b, c)으로 나누어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기지국(110)은 상기 단말(120)들 각각에 할당되는 슬롯 개수 및 MCS 레벨을 산출하여 상기 단말(120)들을 상기 복수의 그룹으로 분류하고, 상기 복수의 그룹에 포함된 단말들의 슬롯 개수 및 MCS 레벨을 상기 복수의 그룹별로 재설정할 수 있다. 이는 이하의 도 2 내지 도 9를 참조하여 더욱 구체적으로 설명될 것이다.
도 2는 도 1의 기지국을 더욱 구체적으로 보여주는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 상기 기지국(110)은 프로세서(111), 메모리(112), 및 모뎀(113)을 포함한다.
상기 프로세서(111)는 상기 기지국(110)의 전반적인 동작을 제어한다. 상기 프로세서(111)는 상기 모뎀(113)을 제어하여 단말(120, 도 1 참조)들로부터 신호(예를 들면, OFDM 심볼)를 수신한다.
상기 프로세서(111)는 상기 기지국(110)의 상기 단말(120)들에 대한 상향링크(uplink) 스케쥴링 동작을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상기 프로세서(111)는 상기 단말(120)들 각각에 할당되는 슬롯 개수 및 MCS 레벨을 산출할 수 있다. 상기 프로세서(111)는 산출된 상기 슬롯 개수 및 MCS 레벨에 기초하여 상기 단말(120)들을 상기 복수의 그룹으로 분류하고, 상기 복수의 그룹에 포함된 단말들의 슬롯 개수 및 MCS 레벨을 상기 복수의 그룹별로 재설정할 수 있다. 상기 프로세서(111)의 동작은 이하의 도 3 내지 도 9를 참조하여 더욱 구체적으로 설명될 것이다.
상기 메모리(112)는 상기 프로세서(111)의 동작 메모리일 수 있으며, 상기 메모리(112)는 예를 들어, DRAM, SRAM, MRAM, PRAM, RRAM 등과 같은 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있다.
상기 모뎀(113)은 상기 프로세서(111)의 제어에 따라 상기 복수의 단말들(120)과 통신한다. 상기 모뎀(113)은 예를 들어, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 상향 링크 스케쥴링 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 4는 도 3의 S140 단계를 더욱 구체적으로 보여주는 흐름도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 심볼, 심볼 프레임, 슬롯의 관계를 보여주는 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 테이블을 보여준다. 도 7은 도 3의 S160 단계를 더욱 구체적으로 보여주는 흐름도이다. 도 8은 도 3의 S170 단계를 더욱 구체적으로 보여주는 흐름도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 최적화 계수와 MCS 레벨의 관계를 저장한 테이블이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 상향 링크 스케쥴링 방법은 복수의 단말들로부터 요구 대역폭을 수신하는 단계(S110), 상기 요구 대역폭과 잔여 대역폭을 합산하여 할당 대역폭을 산출하는 단계(S120), 상기 할당 대역폭을 이용하여 상기 복수의 단말들 각각에 할당되는 슬롯 개수(제 1 슬롯 개수)를 산출하는 단계(S130), 상기 제 1 슬롯 개수를 이용하여 제 1 MCS 레벨을 결정하는 단계(S140), 상기 제 1 슬롯 개수에 기초하여 상기 복수의 단말들을 제 1 및 제 2 그룹으로 분류하는 단계(S150), 상기 제 1 그룹에 포함된 단말들의 제 2 슬롯 개수 및 제 2 MCS 레벨을 산출하는 단계(S160), 상기 제 2 그룹에 포함된 단말들의 제 3 슬롯 개수 및 제 3 MCS 레벨을 산출하는 단계(S170), 및 상기 제 1 및 제 2 그룹에 포함된 단말들에 할당되고 남은 슬롯을 제 3 그룹에 포함된 단말들에 할당하는 단계(S180)를 포함한다.
이하에서, 각 단계가 구체적으로 설명된다. 이하의 각 단계는 설명의 편의를 위해 상기 복수의 단말들(120, 도 1 참조) 가운데 어느 하나의 단말에 적용되는 것으로 설명되나, 이는 상기 복수의 단말들 각각에 동일하게 적용되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
상기 S110 단계에서, 상기 모뎀(113, 도 2 참조)은 상기 복수의 단말들 각각으로부터 요구 대역폭(BWireq)을 수신할 수 있다. 여기서, i는 자연수이며, 각 단말을 구별하기 위한 단말 번호(예를 들어, i가 1이면 첫 번째 단말)로 정의될 수 있다. 상기 요구 대역폭(BWireq)은 예를 들면, 상기 복수의 단말들(120) 각각으로부터 상기 모뎀(113)으로 전달되는 심볼 프레임(symbol frame)에 포함되어 전달된다. 수신된 상기 요구 대역폭은 상기 프로세서(111, 도 2 참조)로 전달될 것이다.
상기 S120 단계에서, 상기 프로세서(111)는 상기 요구 대역폭(BWireq)과 잔여 대역폭(BWires)을 합산하여 할당 대역폭을 산출한다. 상기 잔여 대역폭(BWires)은 예를 들면, 단말이 이전 프레임을 통해 요청한 대역폭 가운데 상기 기지국(110, 도 1 참조)에 의해 할당받지 못한 대역폭을 의미할 수 있다. 상기 할당 대역폭은 상기 복수의 단말들(120) 각각에 할당되는 대역폭을 의미할 수 있다.
상기 S130 단계에서, 상기 프로세서(111)는 상기 할당 대역폭을 이용하여 상기 복수의 단말들(120) 각각에 할당되는 슬롯 개수(제 1 슬롯 개수, Sipre_alloc)를 산출한다. 구체적으로, 상기 프로세서(111)는 하기의 수학식 1을 이용하여 상기 제 1 슬롯 개수(Sipre_alloc)를 산출한다.
Figure 112013100632910-pat00002
여기서, Sipre_alloc는 i번째 단말의 제 1 슬롯 개수, BWireq는 i번째 단말의 요구 대역폭, Hibase는 i번째 단말의 제 1 헤드룸, Ei는 i번째 단말의 이용지수, Savail은 유효 슬롯을 의미한다. 상기 제 1 헤드룸(Hibase)은 i번째 단말이 1개의 슬롯을 사용하여 가장 낮은 MCS 레벨로 기지국과 통신하여 미리 정의된 CINR(Carrier to Interference Ratio)에 따라 정상적으로 통신한 경우의 상기 단말의 헤드룸(headroom)을 의미한다.
수학식 표기 변경
상기 이용지수(Ei)는 i번째 단말이 상기 기지국(110)으로부터 할당받은 무선 자원(예를 들어, 슬롯)을 어느 정도 이용했는지를 나타내는 지표로 정의된다. 본 실시예에서 상기 이용지수(Ei)는 1.0의 디폴트(default) 값을 갖는 것으로 정의된다. 상기 이용지수(Ei)는 단말이 할당된 슬롯을 모두 사용하여 전송하는 경우 0.1만큼 증가하고, 모두 사용하지 못한 경우 0.1만큼 감소하도록 정의된다. 또한, 상기 이용지수(Ei)의 최대값은 1.0, 최소값은 0.5인 것으로 정의된다. 유효 슬롯(Savail)은 프레임의 전체 슬롯 가운데 실제로 데이터를 수반할 수 있는 슬롯 개수로 정의된다.
상기 S140 단계에서, 상기 프로세서(111)는 상기 제 1 슬롯 개수(Sipre_alloc)를 이용하여 제 1 MCS 레벨을 결정한다.
도 4를 참조하면, 상기 S140 단계는 상기 제 1 슬롯 개수를 기초로 단말의 신호 전송에 필요한 심볼 프레임(symbol frame) 개수를 산출하는 단계(S141), 상기 심볼 프레임 개수를 이용하여 제 2 헤드룸을 산출하는 단계(S142), 및 상기 제 2 헤드룸에 기초하여 상기 단말에 대한 상기 제 1 MCS 레벨을 결정하는 단계(S143)를 포함한다. 상기 제 2 헤드룸은 상기 단말이 상기 산출된 개수의 심볼 프레임의 최저 MCS 레벨(예를 들면, MCS 레벨 1, 이하의 도 6 참조)에 따라 상기 기지국(110)으로 신호를 전송하는 경우의 헤드룸으로 정의된다.
도 5를 참조하면, 심볼(symbol), 심볼 프레임(symbol frame), 슬롯의 관계가 도시된다. 본 실시예에서는, 1 슬롯의 시간 길이는 1 심볼과 동일하고, 1 심볼 프레임은 15 개의 심볼로 구성되는 것으로 가정되어 설명되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 심볼, 심볼 프레임, 슬롯의 관계는 설정에 따라 미리 정해져서 상기 메모리(112, 도 2 참조)에 저장될 수 있다.
상기 S141 단계에서, 상기 프로세서(111)는 하기의 수학식 2를 참조하여 상기 단말의 신호 전송에 필요한 심볼 프레임 개수를 산출한다.
Figure 112013100632910-pat00003
여기서, Sipre_alloc는 i번째 단말의 제 1 슬롯 개수, ceil은 올림 함수로 정의된다. 예를 들어, 상기 제 1 슬롯 개수가 16인 경우, 상기 심볼 프레임의 개수는 2로 산출될 것이다.
상기 S142 단계에서, 상기 프로세서(111)는 하기의 수학식 3을 이용하여 제 2 헤드룸을 산출한다.
Figure 112013100632910-pat00004
여기서, Hi는 i번째 단말의 제 2 헤드룸, Hibase는 i번째 단말의 제 1 헤드룸, W는 상기 심볼 프레임의 개수로 정의된다. 상기 Hi, Hibase는 dB 단위로 정의된다.
즉, 각 단말은 W 개의 심볼 프레임을 전송하는 데 제 2 헤드룸에 해당하는 여유 송신 전력이 있는 것이며, 각 단말은 송신 전력을 최대한 높여 보다 높은 MCS 레벨을 사용할 수 있다.
상기 S143 단계에서, 상기 프로세서(111)는 하기의 수학식 4를 이용하여 상기 제 1 MCS 레벨을 산출한다. 상기 제 1 MCS 레벨은 상기 단말에 대해 허용 가능한 최대 MCS 레벨을 의미할 수 있다. 상기 제 1 MCS 레벨은 하기의 수학식 4를 만족하는 최대의 k값으로 정의된다.
Figure 112013100632910-pat00005
여기서, CINR_MCS_k는 상기 단말이 k 레벨의 MCS(이하의 도 6 참조)을 사용하여 상기 기지국(110)으로 송신하는 경우 상기 기지국(110)에서 필요로 하는 최소의 수신 CINR로 정의되며, 상기 기지국(110)이 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 기능을 사용하는 경우에 기준이 되는 값으로 정의될 수 있다. 상기 AMC 기능은 예를 들면, 상기 기지국(110)이 채널 상황에 따라 각 단말의 MCS 레벨을 자동으로 조정하는 기능이다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 상기 CINR_MCS_1은 3dB이다. 상기 제 2 헤드룸(Hi)이 7dB인 경우, 상기 k 값은 3으로 산출될 수 있다. 이는, 상기 단말이 상기 기지국(110)으로 16 QAM 1/2의 MCS 레벨(MCS 레벨3)로 전송 가능하며, 할당된 슬롯 개수를 사용하여 더 많은 양의 데이터를 전송할 수 있는 것을 의미한다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 S150 단계에서, 상기 프로세서(111)는 상기 제 1 슬롯 개수 및 제 1 MCS 레벨에 기초하여 상기 복수의 단말들을 제 1 및 제 2 그룹으로 분류한다. 상기 프로세서(111)는 할당되는 슬롯 개수를 줄여 송신 전력을 증가시킬 단말들의 그룹을 제 1 그룹으로, 할당되는 슬롯 개수와 사용하는 MCS 레벨을 최적화하여 슬롯당 전송 가능한 비트 수를 증가시킬 단말들의 그룹을 제 2 그룹으로 분류할 수 있다.
예를 들면, 상기 프로세서(111)는 상기 제 1 헤드룸(Hibase)에 대한 상기 제 1 슬롯 개수(Sipre_alloc)의 비가 임계값보다 작은 단말을 상기 제 1 그룹으로 분류하고, 그 외의 단말들 가운데 일부를 상기 제 2 그룹으로 분류할 수 있다. 하지만, 상기 프로세서(111)가 상기 복수의 단말들을 상기 제 1 그룹 및 제 2 그룹으로 분류하는 기준은 여기에 한정되는 것은 아니며, 다양한 기준을 사용하여 상기 복수의 단말들을 분류할 수 있다.
상기 프로세서(111)는 상기 제 1 그룹 및 제 2 그룹에 포함된 단말들을 각각 다른 프로세스에 따라 슬롯 개수 및 MCS 레벨을 재설정할 것이다.
상기 S160 단계에서, 상기 프로세서(111)는 상기 제 1 그룹에 포함된 단말들의 제 2 슬롯 개수 및 제 2 MCS 레벨을 산출한다. 이 경우, 상기 제 1 그룹에 포함된 단말은 상기 제 2 슬롯 개수에 따라 슬롯을 할당받고, 상기 제 2 MCS 레벨에 따라 상기 기지국(110)과 통신할 것이다.
도 7을 참조하면, 상기 S160 단계는 재결정 계수를 설정하는 단계(S161), 상기 재결정 계수를 이용하여 상기 제 2 슬롯 개수를 산출하는 단계(S162), 및 상기 제 2 MCS 레벨을 결정하는 단계(S163)를 포함한다. 상기 S161 단계에서, 상기 프로세서(111)는 상기 재결정 계수(N)를 설정한다.
예를 들면, 상기 재결정 계수(N)는 1이상의 유리수로 미리 설정된 값일 수 있다. 상기 S162 단계에서, 상기 프로세서(111)는 하기의 수학식 5를 이용하여 제 2 슬롯 개수를 산출할 수 있다.
Figure 112013100632910-pat00006
여기서, Sialloc은 i번째 단말의 제 2 슬롯 개수, N은 재결정 계수, Sipre_alloc은 i번째 단말의 제 1 슬롯 개수로 정의된다.
상기 S163 단계에서, 상기 프로세서(111)는 상기 제 1 MCS 레벨 또는 그보다 높은 MCS 레벨을 상기 제 2 MCS 레벨로 결정할 수 있다.
상기 S161 단계 내지 S163 단계를 예를 들어 설명하면, 상기 제 1 슬롯 개수(Sipre_alloc)가 60이며, 상기 제 1 MCS 레벨이 16 QAM 1/2이고, 이러한 조건 하에서 단말이 상기 기지국(110)으로 데이터를 송신하는 경우에 상기 단말의 헤드룸을 1dB로 가정한다.
이러한 경우, 상기 재결정 계수(N)를 2로 설정하면, 상기 단말에 설정되는 슬롯 개수(제 2 슬롯 개수(Sialloc))가 반으로 줄어들어(즉, 제 2 슬롯 개수는 30) 다른 단말에 할당 가능한 무선 자원(예를 들어, 슬롯)이 증가하고, 상기 단말의 헤드룸이 1dB 에서 4dB로 증가한다.
즉, 상기 제 1 그룹에 포함된 단말이 할당받는 슬롯 개수(제 2 슬롯 개수)는 반으로 줄어드는 반면, 상기 제 1 그룹에 포함된 단말이 상기 기지국(110)으로 송신 가능한 데이터량은 2/3로 줄어들기 때문에 상기 기지국(110)의 섹터 쓰루풋이 향상될 수 있다.
상기 S170 단계에서, 상기 프로세서(111)는 상기 제 2 그룹에 포함된 단말들의 제 3 슬롯 개수 및 제 3 MCS 레벨을 산출한다. 도 8을 참조하면, 상기 S170 단계는 상기 제 1 슬롯 개수를 이용하여 상기 제 3 슬롯 개수를 산출하는 단계(S171), 상기 제 3 슬롯 개수에 대응하는 제 3 MCS 레벨을 결정하는 단계(S172), 상기 제 3 MCS 레벨과 상기 제 1 MCS 레벨을 비교하는 단계(S173), 상기 제 3 MCS 레벨이 상기 제 1 MCS 레벨보다 큰 경우 상기 제 3 슬롯 개수 및 제 3 MCS 레벨을 선택하는 단계(S174), 및 상기 제 3 MCS 레벨이 상기 제 1 MCS 레벨보다 크지 않은 경우 상기 제 1 슬롯 개수 및 제 1 MCS 레벨을 선택하는 단계(S175)를 포함한다.
상기 S171 단계에서, 상기 프로세서(111)는 상기 제 1 슬롯 개수를 최적화 개수(Opt)로 나누어 상기 제 3 슬롯 개수를 산출한다. 이는 하기의 수학식 6을 이용하여 수행될 수 있다.
Figure 112013100632910-pat00007
여기서, Opt는 최적화 계수, Sitemp는 i번째 단말의 제 3 슬롯 개수로 정의된다. 상기 제 1 슬롯 개수(Sipre_alloc)를 상기 최적화 계수(Opt)로 나누어 상기 제 3 슬롯 개수(Sitemp)를 산출하는 이유는 단말에 할당되는 슬롯 개수가 줄어들더라도 상기 단말의 MCS 레벨이 높아지면 상기 단말이 전송 가능한 데이터량은 일정하게 유지할 수 있기 때문이다.
상기 최적화 계수(Opt)는 도 9에 도시된 바와 같다. 상기 최적화 계수(Opt)는 상기 제 1 슬롯 개수(Sipre_alloc)와 상기 제 1 MCS 레벨을 이용하여 미리 결정될 수 있다. 상기 최적화 계수(Opt)는 상기 메모리(113, 도 2 참조)에 미리 저장될 수 있다. 상기 최적화 계수(Opt)는 현재의 MCS 레벨보다 한 단계 높은 MCS 레벨을 사용하는 경우 단위 슬롯당 전송 가능한 데이터량이 증가하는 비율을 의미할 수 있다.
예를 들면, 단말이 QPSK 3/4의 MCS 레벨을 사용하여 상기 기지국(110)으로 데이터를 전송하는 경우, QPSK 1/2의 MCS 레벨을 사용하여 전송하는 경우에 비해 1.5 배의 전송 속도 증가 효과가 있는 것으로 설명될 수 있다.
상기 S172 단계에서, 상기 프로세서(111)는 상술한 S140 단계를 통해 상기 제 3 슬롯 개수에 대응하는 제 3 MCS 레벨을 결정할 수 있다.
상기 S173 단계에서, 상기 프로세서(111)는 상기 제 1 MCS 레벨과 상기 제 3 MCS 레벨을 비교한다.
상기 S174 단계에서, 상기 프로세서(111)는 상기 제 3 MCS 레벨이 상기 제 1 MCS 레벨보다 큰 경우 상기 제 3 슬롯 개수 및 제 3 MCS 레벨을 선택한다. 이 경우, 상기 제 2 그룹에 포함된 단말은 상기 제 3 슬롯 개수에 따라 슬롯을 할당받고, 상기 제 3 MCS 레벨에 따라 상기 기지국(110)과 통신할 것이다.
상기 S175 단계에서, 상기 프로세서(111)는 상기 제 3 MCS 레벨이 상기 제 1 MCS 레벨보다 크지 않은 경우 상기 제 1 슬롯 개수 및 제 1 MCS 레벨을 선택한다. 이 경우, 상기 제 2 그룹에 포함된 단말은 상기 제 1 슬롯 개수에 따라 슬롯을 할당받고, 상기 제 1 MCS 레벨에 따라 상기 기지국(110)과 통신할 것이다.
즉, 상기 제 2 그룹에 포함된 단말들은 동일한 데이터량을 상기 기지국(110)으로 전송할 수 있고, 절감된 슬롯 개수는 다른 그룹에 포함된 단말들에 할당될 수 있으므로 상기 기지국(110)의 섹터 쓰루풋이 향상될 수 있다.
상기 S180 단계에서, 상기 프로세서(111)는 상기 제 1 및 제 2 그룹에 포함된 단말들에 할당되고 남은 슬롯을 제 3 그룹에 포함된 단말들에 할당한다.
구체적으로, 상기 프로세서(111)는 상기 기지국(110)이 할당 가능한 전체 슬롯 가운데 상기 제 1 그룹 및 제 2 그룹에 포함된 단말들에 할당하고 남은 슬롯을 제 3 그룹에 포함된 단말들에 할당할 것이다.
따라서, 상술한 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 상향링크 스케쥴링 방법은 섹터 내에 포함된 단말들의 상향링크 무선 자원을 효율적으로 스케쥴링할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 상향 링크 스케쥴링 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical media)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: OFDMA 시스템
110: 기지국
120: 단말
111: 프로세서
112: 메모리
113: 모뎀

Claims (6)

  1. 복수의 단말로부터 요구 대역폭을 수신하는 단계;
    상기 요구 대역폭에 기초하여 할당 대역폭을 산출하는 단계;
    상기 할당 대역폭을 이용하여 상기 복수의 단말들 각각에 슬롯을 할당하기 위한 슬롯 개수를 산출하는 단계;
    상기 슬롯 개수를 이용하여 상기 복수의 단말들 각각의 MCS 레벨을 결정하는 단계;
    상기 슬롯 개수에 기초하여 상기 복수의 단말들을 제 1 그룹 및 제 2 그룹으로 분류하는 단계; 및
    상기 제 1 그룹 및 제 2 그룹을 구분하여 상기 슬롯 개수 및 MCS 레벨을 재설정하는 단계를 포함하는 기지국의 상향링크 스케쥴링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요구 대역폭에 기초하여 할당 대역폭을 산출하는 단계는 상기 요구 대역폭과 잔여 대역폭을 합산하여 상기 할당 대역폭을 산출하는 기지국의 상향링크 스케쥴링 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 할당 대역폭을 이용하여 상기 복수의 단말들 각각에 슬롯을 할당하기 위한 슬롯 개수를 산출하는 단계는 하기의 수학식 1을 이용하여 수행되는 기지국의 상향링크 스케쥴링 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112013100632910-pat00008

    여기서, Sipre_alloc는 i번째 단말에 할당될 슬롯 개수, BWireq는 i번째 단말의 요구 대역폭, Hibase는 i번째 단말의 제 1 헤드룸, Ei는 i번째 단말의 슬롯 이용 지수, Savail은 유효 슬롯 개수로 정의되며, 상기 제 1 헤드룸은 i번째 단말이 1개의 슬롯을 통해 가장 낮은 MCS 레벨로 기지국과 정상적으로 통신한 경우의 헤드룸을 의미함.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 슬롯 개수를 이용하여 상기 복수의 단말들 각각의 MCS 레벨을 결정하는 단계는 상기 슬롯 개수를 기초로 상기 복수의 단말들 각각의 신호 전송에 필요한 심볼 프레임 개수를 산출하는 단계;
    상기 심볼 프레임 개수를 이용하여 상기 복수의 단말들 각각의 제 2 헤드룸을 산출하는 단계; 및
    상기 제 2 헤드룸에 기초하여 상기 MCS 레벨을 결정하는 단계를 포함하는 기지국의 상향링크 스케쥴링 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 슬롯 개수에 기초하여 상기 복수의 단말들을 제 1 그룹 및 제 2 그룹으로 분류하는 단계는 상기 슬롯 개수에 대한 상기 제 1 헤드룸의 비를 임계값과 비교하여 상기 비가 상기 임계값보다 큰 경우 상기 복수의 단말들을 상기 제 1 그룹으로 분류하고, 상기 비가 상기 임계값보다 크지 않은 경우 상기 복수의 단말들을 상기 제 2 그룹으로 분류하는 기지국의 상향링크 스케쥴링 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹 및 제 2 그룹에 할당될 슬롯을 제외한 슬롯을 상기 제 1 그룹 및 제 2 그룹이 아닌 다른 단말들에 할당하는 단계를 포함하는 기지국의 상향링크 스케쥴링 방법.








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