KR20140144125A - Single Metric Scheduling Method and Apparatus of Wireless Communication System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 방법 및 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 무선단말과 기지국과의 통신시 시간지연과 채널상태를 고려하여 자원을 할당하며, 자원 할당시 시간의 경과에 따라 시간지연의 영향력이 변화하는 단일 메트릭을 이용하여 스케줄링함으로써, 무선통신 시스템의 용량을 최적화하고 통신 서비스의 질을 향상시킬 수 있도록 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a single metric scheduling method and apparatus for a wireless communication system, and more particularly, it relates to a method and apparatus for scheduling a single metric in a wireless communication system, in which resources are allocated in consideration of a time delay and a channel state in communication between a wireless terminal and a base station, To a method and apparatus for a single metric scheduling of a wireless communication system that enables scheduling by using a single metric whose influence of delay changes, thereby optimizing the capacity of the wireless communication system and improving the quality of the communication service.
일반적으로 이동통신 기지국에는 사용자의 무선단말에 자원을 할당하는 역할을 하는 스케줄러가 있다. 스케줄러는 각 무선단말의 요구사양이나 채널상황들을 반영하여 무선통신 시스템의 자원을 각 무선단말에게 할당하는 역할을 한다. 종래에는 다수의 무선단말에 데이터 서비스를 제공하기 위해, 스케줄러에서 여러 가지의 자원 스케줄링 방법들을 사용하여 자원을 할당하였다. Generally, a mobile communication base station has a scheduler that allocates resources to a user's wireless terminal. The scheduler is responsible for allocating resources of the wireless communication system to each wireless terminal by reflecting requirements and channel conditions of each wireless terminal. Conventionally, in order to provide data services to a plurality of wireless terminals, a scheduler has allocated resources using various resource scheduling methods.
스케줄링 방법 중 최대 통신품질 (Max C/I)방식은, 무선통신 시스템의 용량을 최적화하는데 널리 사용되는 방식으로서, 각 무선단말의 채널의 통신품질인 C/I 값을 기준으로 하여 가장 큰 C/I 값을 가진 무선단말에 우선적으로 자원을 할당하게 된다. 여기서 C는 수신한 신호성분의 전력이고, I는 수신한 간섭 및 잡음 성분의 전력이다. 이때 사용하는 메트릭(metric)은 다음의 수식으로 나타낼 수 있다. Among the scheduling methods, the maximum communication quality (Max C / I) scheme is widely used to optimize the capacity of a wireless communication system. The maximum communication quality (Max C / I) A resource having a value of I is preferentially allocated to a wireless terminal. Where C is the power of the received signal component and I is the power of the received interference and noise component. The metric used here can be expressed by the following equation.
여기서 Ck(t)는 k 번째 사용자의 C/I값을 의미하며, 메트릭은 시간 t의 함수가 되어 시간에 따라 변화하게 된다. Here, C k (t) means the C / I value of the k-th user, and the metric changes as time becomes a function of time t.
최대 통신품질을 바탕으로 하는 자원할당은, 채널 상태가 좋은 무선단말에게 자원을 할당하게 되므로, 특정한 좋은 환경에 있는 무선단말에게만 자원할당이 집중될 수 있는 단점이 있다. 즉, 형평성(fairness)에 문제가 있다. Resource allocation based on the maximum communication quality has a disadvantage in that resource allocation can be concentrated only on wireless terminals in a specific good environment because resources are allocated to wireless terminals having good channel conditions. That is, there is a problem with fairness.
이러한 형평성 문제를 해결하기 위해 제안된 방식이 비례 공평 (Proportional fair)방식으로서, 국내 공개특허 제2007-0068930호에 개시되어 있다. 비례 공평 방식에서는 각 무선단말의 평균대비 채널상태를 기준으로 자원을 할당한다. 즉, 평균적인 채널상태보다 무선단말의 채널상태가 좋은 경우에 자원을 할당하게 되는 것이다. 비례 공평 방식의 자원 할당 메트릭은 다음과 같다.The proposed method for solving this equity problem is disclosed in Korean Patent Publication No. 2007-0068930 as a proportional fair method. In the proportional fair scheme, resources are allocated based on the channel state of each wireless terminal with respect to the average. That is, when the channel state of the wireless terminal is better than the average channel state, resources are allocated. The resource allocation metric of proportional fairness scheme is as follows.
여기서, Rk(t)는 k번째 무선단말의 채널에 전송할 수 있는 데이터율이고, Tk(t)는 k번째 무선단말의 평균 데이터 전송량(throughput)이다. 이 메트릭 수식을 일반화시키면 Rk α (t) / Tk(t) β가 되며, 여기서α,β는 공평성(fairness)를 나타내기 위해 사용하는 파라미터로서, α,β는 모두 0에서 1까지의 값 (0≤α≤1, 0≤β≤1)을 가지며, 바람직하게는 α+β=1 일 수 있다.Where Rk (t) is the data rate that can be transmitted on the channel of the kth wireless terminal and Tk (t) is the average data throughput of the kth wireless terminal. The generalization of this metric formula yields R k α (t) / T k (t) β , where α and β are parameters used to represent fairness. Α and β are all 0 to 1 (0??? 1, 0??? 1), preferably? +? = 1.
상술한 바와 같이, 최대 통신품질 방식과 비례 공평 방식은 모두 채널 상태만을 고려하여 자원을 할당하고 있으며, 시간지연에 대한 영향을 반영하지 않고 있다. As described above, both the maximum communication quality scheme and the proportional fair scheme allocate resources considering only the channel state, and do not reflect the effect on the time delay.
시간지연이나 큐에 있는 버퍼의 사이즈를 반영하는 알고리즘으로는 채널상태와 시간지연을 고려한 M-LWDF (Modified largest weighted delay first)방식이 있으며, 국내 공개특허 제2005-24938호 및 제2007-0000371호에 개시되어 있다. 이 알고리즘에서는 다음의 수식과 같이 시간지연과 채널상태를 같이 고려하여 자원할당을 수행한다.An algorithm that reflects the time delay or the size of the buffer in the queue is the M-LWDF (Modified Maximum Weighted Delay First) method considering the channel state and the time delay, and Korean Patent Application Nos. 2005-24938 and 2007-0000371 . In this algorithm, the resource allocation is performed by considering the time delay and the channel state together as shown in the following equation.
여기서, dk는 상수이며, Wk(t)는 head-of-line packet의 시간지연 또는 큐의 길이를 나타낸다. Wk(t)는 가중치로서, M-LWDF 방식의 메트릭은 비례 공평 방식의 메트릭에 Wk(t)라는 가중치가 곱해진 것이다. Where d k is a constant and W k (t) is the time delay of the head-of-line packet or the length of the queue. W k (t) is a weight, and the metric of the M-LWDF scheme is obtained by multiplying the metric of the proportional fairness scheme by the weight W k (t).
도 1은 종래의 M-LWDF 방식의 알고리즘에서 가중치 함수인 Wk(t)의 그래프로서, 가중치 함수가 지연성분에 선형으로 증가하는 것을 볼 수 있다. 즉, 오래 기다린 무선단말에 가중치를 부여함으로써, 오래 기다린 무선 단말에 우선적으로 자원을 할당하게 된다. FIG. 1 is a graph of a weight function W k (t) in the conventional M-LWDF algorithm. It can be seen that the weight function linearly increases with the delay component. That is, by assigning a weight to a long-wait wireless terminal, resources are allocated to the long-waited wireless terminal first.
이러한 M-LWDF 방식은 시간지연과 채널상태를 같이 고려하는 메트릭을 사용한다. 그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 가중치 함수가 일정 기울기를 가지고 선형적으로 증가함에 따라, 시간지연에 대한 가중치가 과도히 적용되어 시간지연에 대한 영향이 너무 커진다는 단점이 있다. 이에 따라, 무선통신 시스템의 용량을 최적화하는 데는 비효율적인 면이 있다. 또한, M- LWDF 방식은 메트릭의 파라미터를 변경하여 최대 통신품질 방식이나 비례 공평 방식과 유사한 형태로 변형할 수 있을만한 유연성이 존재하지 않는다. This M-LWDF scheme uses a metric that considers time delay and channel state together. However, as shown in FIG. 1, as the weight function linearly increases with a certain slope, the weight of the time delay is excessively applied, so that the effect on the time delay becomes too large. Accordingly, there is an inefficiency in optimizing the capacity of the wireless communication system. In addition, the M-LWDF scheme does not have the flexibility to change the parameters of the metric so that it can be transformed into a form similar to the maximum communication quality scheme or the proportional fairness scheme.
이와 같이, 종래의 자원할당 방식들은 각기 다른 메트릭을 사용하여 자원 스케줄링을 수행하기 때문에 그 최적화 목표가 다르면 다른 메트릭을 사용하게 되고, 서로 다른 메트릭의 사용에 따라,서로 다른 프레임웍에서 스케줄링을 수행하게 된다. 그러므로, 자원관리 프로그램이 복잡해지며, 두 가지 이상의 목적을 서로 절충하여 자원관리 및 스케줄링을 해야 하는 경우 효율적인 방법을 찾기 어려워진다. In this way, since the conventional resource allocation schemes perform resource scheduling using different metrics, if different optimization targets are used, different metrics are used, and scheduling is performed in different frameworks according to the use of different metrics. Therefore, the resource management program becomes complicated and it becomes difficult to find an efficient method when resource management and scheduling are required by compromising two or more purposes.
본 발명에서는 시간지연과 채널상태를 모두 고려하여 자원을 할당할 뿐만 아니라, 기존의 여러 가지 메트릭을 하나로 통합할 수 있는 단일의 메트릭을 이용하여 스케줄링을 수행함으로써, 메트릭의 파라미터를 변경하여 간편하게 원하는 서비스 품질 (QoS)을 달성할 수 있는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 방법 및 장치를 제안한다. In the present invention, scheduling is performed by using a single metric that can integrate various existing metrics as well as allocating resources in consideration of both time delay and channel status, thereby changing the parameters of the metrics, A method and apparatus for single metric scheduling of a wireless communication system capable of achieving quality of service (QoS).
상기 목적은, 다수의 무선단말로부터 수신된 데이터 패킷을 저장하는 저장부; 및, 상기 저장부에 저장된 데이터 패킷을 상대측 무선단말로 송신하기 위한 자원의 할당시, 상기 데이터 패킷이 상기 저장부에 머무는 시간에 기초하여 산출된 시간지연과, 상기 다수의 무선단말로부터 제공된 각 무선단말의 채널 품질 상태를 고려하여 자원을 할당하며, 시간이 경과할수록 상기 시간지연에 따른 영향의 정도를 증가시키는 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 장치에 의해 달성될 수 있다. The above object may be accomplished by a mobile terminal comprising: a storage unit for storing data packets received from a plurality of wireless terminals; And a time delay calculated based on a time when the data packet stays in the storage unit when a resource for transmitting the data packet stored in the storage unit to the counterpart wireless terminal is allocated, And a scheduler for allocating resources in consideration of a channel quality state of the UE and increasing the degree of influence of the time delay as the time lapses, and a single metric scheduling apparatus of a wireless communication system .
상기 목적은, 다수의 무선단말로부터 수신된 데이터 패킷을 저장하는 단계; 상기 데이터 패킷이 기지국의 저장부에 머무는 시간지연을 산출하고, 상기 다수의 무선단말로부터 각 무선단말의 채널 품질 상태를 제공받는 단계; 상기 시간지연과 상기 채널 품질 상태를 고려하여 상기 저장부에 저장된 데이터 패킷을 상대측 무선단말로 송신하기 위해 자원을 할당하되 상기 시간지연이 증가할수록 상기 시간지연의 영향을 증가시켜 자원을 할당하는 스케줄링 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 방법에 의해서도 달성될 수 있다. The object is achieved by a method comprising: storing a data packet received from a plurality of wireless terminals; Calculating a time delay in which the data packet stays in a storage unit of the base station and receiving channel quality status of each wireless terminal from the plurality of wireless terminals; Allocating a resource to transmit the data packet stored in the storage unit to the counterpart side wireless terminal in consideration of the time delay and the channel quality state, and allocating resources by increasing the influence of the time delay as the time delay increases; And a single metric scheduling method of a wireless communication system.
본 발명의 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 방법 및 장치에 의하면, 지연시간을 복수 개의 구간으로 분할하고, 각 구간에서 지연시간이 자원할당에 미치는 영향 정도가 상이하도록 하는 한편, 채널상태를 함께 고려하도록 메트릭을 구성함으로써, 무선통신 시스템의 용량을 최적화하고 서비스 품질을 향상시킬 수 있다. According to the single metric scheduling method and apparatus of the wireless communication system of the present invention, it is possible to divide the delay time into a plurality of intervals and make the degree of influence of the delay time on the resource allocation different in each interval, By configuring the metric, the capacity of the wireless communication system can be optimized and the quality of service can be improved.
도 1은 종래의 비례 공평 방식의 알고리즘의 가중치 함수 Wk(t)의 그래프,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선통신 기지국의 구성도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 스케줄링 알고리즘의 가중치 함수 그래프,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 스케줄링 알고리즘의 가중치 함수 그래프,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스케줄링 알고리즘에 의해 자원이 할당되는 과정을 보인 흐름도이다.
도 6는 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말의 구성을 보여주는 도면이다.1 is a graph of a weight function W k (t) of a conventional proportional-fair-law algorithm,
2 is a block diagram of a wireless communication base station according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph of a weight function of a scheduling algorithm according to the first embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a graph showing a weight function of a scheduling algorithm according to the second embodiment of the present invention,
5 is a flowchart illustrating a process of allocating resources by a scheduling algorithm according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a user terminal according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 2는 본 발명의 일실시예에에 따른 무선통신 기지국의 구성도이다. 2 is a configuration diagram of a wireless communication base station according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 무선통신 시스템은, 다수의 무선단말로부터 수신된 데이터 패킷들을 스케줄링하여 상대측 무선단말로 전송하는 기지국(100)을 포함한다. The wireless communication system according to the present invention includes a
기지국(100)은 제어부(120)과 송신부(150), 수신부(110)을 포함한다.The
제어부(120)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 통신시스템의 자원을 할당하기 위한 스케쥴링 방법에 따른 전반적인 기지국의 동작을 제어한다. The
송신부(150)와 수신부(110)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 신호나 메시지, 데이터를 단말과 송수신하는데 사용된다. The
본 발명의 일실시예에에 따른 무선통신 기지국(100)은, 시간지연과 채널상태를 고려하여 자원을 할당하는 단일 메트릭 스케줄링을 담당하는 스케줄러(130)를 포함하는 제어부(120)와, 다수의 무선단말로부터 상향링크 제어정보 및 데이터와 메시지 등을 수신하는 수신부(110)와, 스케줄링된 데이터 패킷들을 처리하여 상대측 무선단말로 송신하는 송신부(150)와, 수신부(110)를 통해 수신된 데이터 패킷들을 저장하는 저장부(140)를 포함할 수 있다. The wireless
제어부(120)는, 스케줄러(130)에 의해 자원이 할당되면, 무선단말로부터 수신된 데이터 패킷들을 자원할당 순서에 따라 송신부(150)로 제공하며, 전반적인 기지국(100)의 동작을 제어할 수 있다. When the resource is allocated by the
스케줄러(130)는 다수의 무선단말로부터 수신된 정보들을 상대측 무선단말로 송신하기 위해, 시간지연과 채널상태를 고려하는 단일 메트릭의 스케줄링 알고리즘을 이용하여 무선통신 시스템의 자원을 할당할 수 있다. 스케줄러(130)에서 사용하는 스케줄링 알고리즘에 대해서는 후술하기로 한다. The
본 발명에서는 제어부(120)가 스케줄러(130)를 포함하는 것으로 설명하나, 스케줄러(130)가 제어부(120)와 별도로 마련될 수도 있음은 물론이다. 스케줄러(130)가 제어부(120)에 속하든지 속하지 않든지 상관없이, 스케줄러(130)와 저장부(140)는 스케줄링 장치로서 동작할 수 있다.In the present invention, the
저장부(140)는 일반적으로 기지국(100)에서 사용되는 저장수단을 의미하며, 본 발명에서는 저장부(140)로 큐를 사용하는 경우를 예로 들어 설명하도록 한다. The
본 스케줄러(130)에서 자원을 할당하기 사용되는 단일 메트릭 스케줄링 알고리즘에 대해 상세히 살펴보면 다음과 같다. The single-metric scheduling algorithm used to allocate resources in the
스케줄러(130)에서 사용하는 단일 메트릭 스케줄링 알고리즘은, 시간지연과 채널상태를 동시에 고려하여 자원할당을 스케줄링하는 단일 메트릭(M)을 사용할 수 있다. 다음의 수학식 1은 본 발명에 따른 단일 메트릭을 계산하는 공식이다. The single metric scheduling algorithm used in the
[수학식 1] [Equation 1]
여기서 dk는상수, Rk(t)는 k번째 무선단말의 채널로 전송할 수 있는 데이터율, Tk(t)는 k 번째 무선단말의 평균 데이터 전송량(throughput)이다. 가중치 함수 f는 Wk(t), Ci(t)의 두 가지 변수를 가진 함수로 주어지며, Wk(t)는 패킷의 시간지연 또는 큐의 길이를 나타내고, Ci(t)는 채널의 신호 품질을 나타내는 C/I 또는 SNR이다. 여기서 α,β는 공평성(fairness)을 나타내기 위해 사용하는 파라미터로서, α,β는 모두 0에서 1까지의 값 (0≤α≤1, 0≤β≤1)을 가지며, 바람직하게는 α+β=1 일 수 있다.Where d k is a constant, R k (t) is the data rate that can be transmitted on the channel of the k th wireless terminal, and T k (t) is the average data throughput of the k th wireless terminal. The weight function f is given by a function having two variables W k (t) and C i (t), W k (t) represents the time delay or queue length of the packet, C i Lt; / RTI > or SNR that represents the signal quality of the signal. Here, α and β are parameters used for expressing fairness, and α and β have values of 0 to 1 (0≤α≤1, 0≤β≤1), preferably α + beta = 1.
본 발명의 단일 메트릭은, 각 무선 단말의 평균대비 채널상태를 기준으로 자원을 할당하는 비례 공평 (Proportional fair) 방식에 f(Wk(t), Ci(t))를 가중치로 부여한 것이라 할 수 있다. 여기서, 가중치인 함수 f(Wk(t), Ci(t))는 시간지연 또는 큐의 길이라는 하나의 변수와, 채널상태라는 다른 변수로 구성되며, 데이터 패킷이 지연되는 시간이 증가하면 시간지연의 효과가 증가하도록 설정될 수 있다. The single metric of the present invention is defined as a weighted value of f (W k (t), C i (t)) in a proportional fair method of allocating resources based on the average channel state of each wireless terminal . Here, the weight function f (W k (t), C i (t)) consists of one variable called a time delay or a queue length and another variable called a channel state. When the delay time of the data packet increases The effect of the time delay can be set to increase.
이때, 가중치 함수 f는 무선통신 시스템에서 요구하는 데이터 단절 (Outage)확률에 따라 개형을 변화시킬 수 있다. 특히, 최대로 허용하는 시간지연 W에 대한 f함수의 값을 데이터 단절 확률에 의해 설정할 수 있다. 여기서, 데이터 단절이란, 무선단말로 전송되는 패킷 데이터의 지연시간이 길어져서 데이터가 단절되는 현상으로서, 데이터 패킷들 간의 일정한 간격보다 데이터 패킷이 큐에 머물렀던 시간이 크면 데이터의 단절이 발생하게 된다. 즉, 본 스케줄링 알고리즘에서는 가중치 함수 f를 데이터가 단절될 확률에 따라 변화하도록 설정함으로써, 데이터의 시간지연에 따라 적응적으로 자원이 할당되도록 할 수 있다. At this time, the weight function f can change the open form according to a data outage probability required in the wireless communication system. In particular, the value of the f function for the maximum allowable time delay W can be set by the data disconnection probability. Here, the data disconnection is a phenomenon in which data is disconnected due to an increase in the delay time of packet data transmitted to the wireless terminal. If the time during which the data packet stays in the queue is greater than a predetermined interval between data packets, data disconnection occurs. That is, in the present scheduling algorithm, the weight function f is set to change according to the probability of data being disconnected, so that resources can be adaptively allocated according to the time delay of data.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 스케줄링 알고리즘의 가중치 함수 그래프이다. 3 is a weight function graph of the scheduling algorithm according to the first embodiment of the present invention.
제1실시예에서는, 구현을 간단히 하고, 시간지연에 따른 본 스케줄링 알고리즘의 자원할당 방식을 파악할 수 있도록 하기 위해, 가중치 함수 f가 시간지연 또는 큐의 길이를 나타내는 변수 Wk(t)의 함수인 경우를 도시하고 있다. In the first embodiment, in order to simplify the implementation and to grasp the resource allocation method of the scheduling algorithm according to the time delay, the weight function f is a function of the variable W k (t) representing the time delay or the queue length FIG.
제1실시예에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 함수 f를 시간지연에 따라 두 개의 구간으로 나누어지도록 설정할 수 있다. 시간지연은, 0에서 W1까지의 구간과, W1에서 W2까지의 구간으로 나누어진다. 여기서, (W1, W2) 사이의 기울기가 (0, W1) 사이의 기울기보다 더 크다는 것을 알 수 있다. In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the function f can be divided into two sections according to the time delay. The time delay is divided into a period from 0 to W 1 and a period from W 1 to W 2 . Here, it can be seen that the slope between (W 1 , W 2 ) is larger than the slope between (0, W 1 ).
도 3에서 f(W2)의 값인 b는 무선통신 시스템의 데이터 단절확률의 영향을 받아 결정된다. 제1실시예에서 가중치 f함수에서 f(W1)의 값인 a를 고정하고 W1을 크게 하면, 메트릭은 각 무선 단말의 평균대비 채널상태를 기준으로 자원을 할당하는 비례 공평 방식과 유사해짐을 알 수 있다. 또한, (W1, W2) 사이의 기울기와 (0, W1) 사이의 기울기를 같게 하면 M-LWDF의 메트릭과 같아진다. In FIG. 3, b, which is the value of f (W 2 ), is determined under the influence of the data disconnection probability of the wireless communication system. In the first embodiment, when the value a of f (W 1 ) is fixed and the value of W 1 is increased in the weighting function f, the metric becomes similar to the proportional fairness method of allocating resources based on the average channel state of each wireless terminal Able to know. Also, if the slope between (W 1 , W 2 ) and the slope between (0, W 1 ) are the same, it becomes equal to the metric of M-LWDF.
본 단일 메트릭 스케줄링 알고리즘에 따르면, 시간지연에 의한 영향이 비례 공평 방식에서처럼 전 구간에서 선형적으로 증가하는 것이 아니라, 시간구간에 따라 시간지연에 의한 영향의 정도가 다름을 알 수 있다. 첫번째 구간에서는 시간지연에 의한 영향이 시간이 갈수록 커지기는 하지만 그 증가 정도가 가파르지 않다. 반면, 두번째 구간에서는 시간이 갈수록 시간지연에 의한 영향이 첫번째 구간에 비해 상대적으로 급격히 변화함을 알 수 있다. 즉, 지연되는 시간을 복수의 구간으로 나누어 초기의 일정 시간 동안에는 시간지연의 영향이 적도록 하지만, 일정 시간 이후의 구간에서는 시간지연에 의한 영향이 크게 반영되도록 하고 있다. According to this single metric scheduling algorithm, the influence of the time delay is not linearly increased in the entire interval as in the proportional fairness method, but the degree of the influence by the time delay varies depending on the time interval. In the first section, the effect of time delay increases with time, but the degree of increase is not steep. On the other hand, in the second interval, the effect of the time delay changes more rapidly than the first interval as time progresses. That is, the delay time is divided into a plurality of sections, so that the influence of the time delay is small during the initial predetermined time, but the influence due to the time delay is largely reflected in the section after the predetermined time.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 스케줄링 알고리즘의 가중치 함수의 그래프이다. 4 is a graph of a weight function of a scheduling algorithm according to a second embodiment of the present invention.
제2실시예에서 스케줄러(130)는 시간지연에 따라 시간구간이 3 구간으로 나누어지도록 가중치인 함수 f(Wk(t))의 값을 설정한다. 시간지연 구간은 (0, W1), (W1, W2), (W2, W3)로 나누어지며, 시간지연이 증가함에 따라 각 구간의 기울기는 점진적으로 증가하게 된다. 즉, 지연되는 시간이 길어질수록 자원을 할당할 때 시간지연의 영향이 커지게 된다. In the second embodiment, the
첫번째 구간인 시간지연구간 (0, W1)에서는 가중치가 상수로 유지되며, 본 실시예에서는 상수로 1이 설정되어 있다. 이에 따라, 첫번째 구간의 기울기는 0이 되며, 비례 공평 방식, 또는 채널상태가 좋은 무선 단말에 우선적으로 자원을 할당하는 Max C/I방식으로 동작하는 구간이 된다. 이러한 첫번째 구간에서는 무선통신 시스템의 용량을 극대화할 수 있으며, 이에 따라 시스템 용량 극대화 구간으로 명명할 수 있다. In the first time interval (0, W 1 ), the weight is maintained as a constant, and a constant value of 1 is set in the present embodiment. Accordingly, the slope of the first section becomes 0, and it is a section that operates in the proportional fair mode or the Max C / I method in which resources are preferentially allocated to wireless terminals having good channel conditions. In this first section, the capacity of the wireless communication system can be maximized, and thus, the system capacity maximization section can be named.
두번째 구간인 시간지연구간 (W1, W2)에서는 가중치 f가 첫번째 구간보다 기울기가 큰 선형의 형태로 유지되는 경우의 실시예를 도시한다. 또한, 세번째 구간에서는 가중치 f가 두번째 구간보다 기울기가 큰 선형의 형태이다. In the second time interval (W 1 , W 2 ), the weight f is maintained in a linear form with a larger slope than the first interval. Also, in the third section, the weight f is a linear form with a larger slope than the second section.
세번째 구간인 시간지연 구간 (W2, W3)에서의 가중치 f(W3)의 값인 b는 무선통신 시스템의 데이터 단절확률을 이용하여 결정된다. 도 3의 가중치 f함수에서 f(W1)의 값인 a를 고정하고 W1을 크게 하면, 메트릭은 각 무선 단말의 평균대비 채널상태를 기준으로 자원을 할당하는 비례 공평 방식과 유사해짐을 알 수 있다. B, which is a value of the weight f (W 3 ) in the third time interval (W 2 , W 3 ), is determined using the data disconnection probability of the wireless communication system. If the value a of f (W 1 ) is fixed and the value of W 1 is increased in the weighting function f of FIG. 3, it can be seen that the metric is similar to the proportional fairness method of allocating resources based on the average channel state of each wireless terminal have.
제2실시예에 따른 자원할당 알고리즘의 가중치 함수는, 시간구간을 3 구간으로 분할하도록 설정되며, 제1실시예에서와 마찬가지로, 각 구간의 시간지연의 효과는 시간이 경과할수록 커지도록 설계되었다. 즉, 세번째 지연구간에 속하는 오랜 시간 기다린 무선단말일수록 자원이 할당될 확률이 높아지며, 이 구간에서는 더 이상의 시간지연을 제한하기 때문에 이 구간은 지연 제한 구간으로 명명할 수 있다.The weighting function of the resource allocation algorithm according to the second embodiment is configured to divide the time interval into three intervals. As in the first embodiment, the effect of the time delays in each interval is designed to increase with time. That is, as the wireless terminal that waits for a long time belonging to the third delay period has a higher probability of being allocated resources, the longer delay time is limited in this interval, and this interval can be named as the delay limit interval.
한편, 상술한 실시예에서는 채널에서 전송가능한 데이터율 Rk(t)에 가중치를 부가하여 메트릭을 계산하였다. 그러나, 채널의 신호 품질을 나타내는 C/I 또는 SNR의 값인 Ck(t)에 가중치f(Wk(t), Ci(t))를 곱하여 새로운 메트릭을 만들 수 있다. 아래의 수학식 2와 수학식 3은 본 발명에서 제안하는 또 다른 형태의 메트릭의 실시예들이다. Meanwhile, in the above-described embodiment, a metric is calculated by adding a weight to a data rate R k (t) that can be transmitted in a channel. However, a new metric can be created by multiplying the C / I or SNR value C k (t) representing the signal quality of the channel by the weight f (W k (t), C i (t)). Equations (2) and (3) below are examples of another type of metric proposed in the present invention.
[수학식 2]&Quot; (2) "
[수학식 3] &Quot; (3) "
여기서, 가중치 함수 f의 변수인 Wk(t)는 패킷의 시간지연 또는 큐의 길이를 나타내고, Ci(t)는 채널의 신호 품질을 나타내는 C/I 또는 SNR이다. 그리고 K, M은 상수이다.Here, the variable W k (t) of the weight function f represents a time delay or a queue length of a packet, and C i (t) is a C / I or SNR representing a signal quality of a channel. And K and M are constants.
수학식 2와 수학식 3의 메트릭도, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 가중치인 f(Wk(t))를 조절하여 시간지연 구간을 복수의 구간으로 분할함으로써, 시간지연에 따라 무선통신 시스템의 자원을 스케줄링하도록 제어할 수 있다. The metrics of the equations (2) and (3) can also be obtained by dividing the time delay section into a plurality of sections by adjusting the weighting factor f (W k (t)) as shown in FIG. 3 and FIG. And to control the scheduling of the resources of the wireless communication system.
이하에서는 본 발명의 스케줄링 알고리즘에 의해 자원이 할당되는 과정을 도 5를 참조하여 설명하도록 한다. Hereinafter, a process of allocating resources according to the scheduling algorithm of the present invention will be described with reference to FIG.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스케줄링 알고리즘에 의해 자원이 할당되는 과정을 보인 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a process of allocating resources by a scheduling algorithm according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 기지국(100)의 수신부(110)에서 다수의 무선단말로부터 데이터 패킷들을 수신하면(S500), 제어부(120)에서는 데이터 패킷들을 저장부(140)인 큐에 저장하고(S510), 스케줄러(130)를 동작시키게 된다. 5, when the
그런 다음, 제어부(120)는, 각 무선단말로부터 제공받은 채널상태에 대한 정보를 스케줄러(130)로 제공하는 한편, 각 무선단말로부터의 데이터 패킷이 큐에 머무는 지연시간 또는 큐의 길이에 대한 정보를 실시간으로 스케줄러(130)로 제공한다(S520). Then, the
그러면, 스케줄러(130)에서는 데이터 패킷이 지연되는 시간을 복수의 구간으로 분할하고(S530), 시간지연이 증가할수록 시간 지연의 영향이 커지도록 각 구간의 가중치 함수 f를 결정한다(S540). Then, the
예를 들어, 복수의 구간 중 첫번째 구간의 가중치를 상수 또는 상수에 가깝게 설정하여 다른 구간에 비해 시간지연에 상대적으로 영향을 덜 받도록 설정하고, 마지막 구간은 다른 구간에 비해 시간지연에 대해 상대적으로 영향을 더 받도록 가중치 함수를 설정한다. 그리고 스케줄러(130)는 무선통신 시스템의 데이터 단절확률을 이용하여 마지막 구간의 가중치 f(W3)의 값인 b를 결정한다. For example, the weight of the first section of a plurality of sections is set to be constant or close to a constant, so that it is less influenced by the time delay than the other sections, and the last section is relatively influenced by the time delay Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > Then, the
스케줄러(130)는 결정된 가중치 함수를 메트릭에 대입하여 메트릭 값을 산출하고(S550), 산출된 값이 큰 무선단말에 우선적으로 자원을 할당한다(S560). 이때, 전술할 바와 같이 스케줄러(130)는 수학식 1 내지 3에 개시된 메트릭 중 하나를 선택하여 메트릭 값을 산출할 수 있다. The
도 6는 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말의 구성을 보여주는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a user terminal according to another embodiment of the present invention.
도 6를 참조하면, 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말(600)은 수신부(610) 및 제어부(620), 송신부(630)을 포함한다.6, a
수신부(610)는 기지국으로부터 하향링크 제어정보 및 데이터, 메시지를 해당 채널을 통해 수신한다.The receiving
또한 제어부(620)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 통신시스템의 자원을 할당하기 위한 스케쥴링 방법에 따른 전반적인 단말의 동작을 제어한다. In addition, the
송신부(630)는 기지국에 하향링크 제어정보 및 데이터, 메시지를 해당 채널을 통해 전송한다.The
본 발명의 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 방법 및 장치는, 자원을 할당하기 위한 단일 메트릭을 이용하는 스케줄링 방법을 제안한다. 본 발명의 스케줄링 방법에서는 시간지연과 채널상태를 동시에 고려한 메트릭을 이용하며, 지연되는 시간을 복수의 구간으로 분할하고 각 구간 중 경과된 시간이 긴 구간일수록 시간지연의 효과가 증대되도록 설정한다. 따라서, 오래 기다린 무선단말일수록 메트릭의 값이 커지게 되고, 산출된 메트릭의 값이 큰 무선단말로 자원을 할당하게 되므로, 오래 기다린 무선단말이 자원을 할당받을 수 있게 된다. 이에 따라, 무선통신 서비스의 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 무선통신 시스템의 용량을 증가시켜 최적화할 수 있다. A single metric scheduling method and apparatus of a wireless communication system of the present invention proposes a scheduling method using a single metric for allocating resources. In the scheduling method of the present invention, a metric that simultaneously considers the time delay and the channel state is used. The delay time is divided into a plurality of intervals, and the effect of the time delay increases as the elapsed time elapses in each interval. Therefore, the longer the waiting wireless terminal becomes, the larger the value of the metric becomes, and the resource is allocated to the wireless terminal having a large value of the calculated metric. Accordingly, not only the quality of the wireless communication service can be improved, but also the capacity of the wireless communication system can be increased and optimized.
전술한 실시예에서 언급한 표준내용 또는 표준문서들은 명세서의 설명을 간략하게 하기 위해 생략한 것으로 본 명세서의 일부를 구성한다. 따라서, 위 표준내용 및 표준문서들의 일부의 내용을 본 명세서에 추가하거나 청구범위에 기재하는 것은 본 발명의 범위에 해당하는 것으로 해석되어야 한다. The standard content or standard documents referred to in the above-mentioned embodiments constitute a part of this specification, for the sake of simplicity of description of the specification. Therefore, it is to be understood that the content of the above standard content and portions of the standard documents are added to or contained in the scope of the present invention.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
100 : 기지국 110 : 수신부
120 : 제어부 130 : 스케줄러
140 : 저장부 150 : 송신부 100: base station 110:
120: control unit 130: scheduler
140: storage unit 150:
Claims (13)
상기 저장부에 저장된 데이터 패킷을 상대측 무선단말로 송신하기 위한 자원의 할당시, 상기 데이터 패킷이 상기 저장부에 머무는 시간에 기초하여 산출된 시간지연과, 상기 다수의 무선단말로부터 제공된 각 무선단말의 채널 품질 상태를 고려하여 자원을 할당하며, 시간이 경과할수록 상기 시간지연에 따른 영향의 정도를 증가시키는 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 장치. A storage unit for storing data packets received from a plurality of wireless terminals; And
A time delay calculated based on a time at which the data packet stays in the storage unit when allocating a resource for transmitting the data packet stored in the storage unit to the counterpart wireless terminal; A scheduler for allocating resources in consideration of a channel quality state and increasing a degree of influence of the time delay as time elapses.
상기 스케줄러는, 다음의 수학식1의 메트릭을 사용하여 자원을 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 장치.
[수학식 1]
여기서, dk는 상수, Rk(t)는 k번째 무선단말의 채널로 전송할 수 있는 데이터율, Tk(t)는 k 번째 무선단말의 평균 데이터 전송량(throughput), Wk(t)는 패킷의 시간지연 또는 큐의 길이, Ci(t)는 채널의 신호 품질을 나타내는 C/I 또는 SNR이다.The method according to claim 1,
Wherein the scheduler schedules resources using a metric of Equation (1): < EMI ID = 1.0 >
[Equation 1]
Here, d k is a constant, R k (t) is the average data transmission rate (throughput), W k (t ) of the k th wireless terminal may transmit a channel data rate that the, T k (t) is k th wireless terminal is C i (t) is the C / I or SNR representing the signal quality of the channel.
상기 스케줄러는, 다음의 수학식 2의 메트릭을 사용하여 자원을 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 장치.
[수학식 2]
여기서, Wk(t)는 패킷의 시간지연 또는 큐의 길이, Ci(t)와 Ck(t)는 채널의 신호 품질을 나타내는 C/I 또는 SNR이다.The method according to claim 1,
Wherein the scheduler schedules resources using a metric of Equation (2): < EMI ID = 2.0 >
&Quot; (2) "
Where W k (t) is the time delay or queue length of the packet, C i (t) and C k (t) are the C / I or SNR representing the signal quality of the channel.
상기 스케줄러는, 다음의 수학식3의 메트릭을 사용하여 자원을 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 장치.
[수학식 3]
여기서, Wk(t)는 패킷의 시간지연 또는 큐의 길이, Ci(t)와 Ck(t)는 채널의 신호 품질을 나타내는 C/I 또는 SNR이고, K, M은 상수이다.The method according to claim 1,
Wherein the scheduler schedules resources using a metric of Equation (3): < EMI ID = 3.0 >
&Quot; (3) "
Here, W k (t) is the time delay or queue length of the packet, C i (t) and C k (t) are C / I or SNR representing the signal quality of the channel, and K and M are constants.
상기 스케줄러는 데이터 패킷이 지연되는 시간을 복수의 구간으로 분할하고, 상기 복수의 구간 각각에서 상기 시간지연이 자원할당에 미치는 영향이 달라지도록 상기 메트릭의 가중치인 함수 f를 설정하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 장치. 5. The method according to any one of claims 2 to 4,
Wherein the scheduler divides a time of delay of a data packet into a plurality of intervals and sets a function f which is a weight of the metric so that the effect of the time delay on the resource allocation varies in each of the plurality of intervals. A single metric scheduling apparatus for a communication system.
상기 스케줄러는, 상기 복수의 구간 중 첫번째 구간의 가중치를 상수 또는 상수에 가깝게 설정하여 다른 구간에 비해 시간지연에 상대적으로 영향을 덜 받도록 설정하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 장치. 6. The method of claim 5,
Wherein the scheduler sets a weight of the first section of the plurality of intervals to a constant or a constant so that the scheduler is less affected by the time delay than other intervals.
상기 스케줄러는, 복수의 구간 중 마지막 구간이 시작되는 지점을 무선통신 시스템에서 요구하는 데이터 단절 확률에 의해 결정하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 장치. 6. The method of claim 5,
Wherein the scheduler determines a point at which a last one of a plurality of intervals starts, based on a data disconnection probability required in a wireless communication system.
상기 스케줄러는, 상기 복수의 구간 중 마지막 구간이 다른 구간에 비해 시간지연에 대해 상대적으로 영향을 더 받도록 가중치 함수를 설정하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 장치. 6. The method of claim 5,
Wherein the scheduler sets a weighting function so that a final interval of the plurality of intervals is more affected by a time delay than other intervals of the plurality of intervals.
상기 데이터 패킷이 기지국의 저장부에 머무는 시간지연을 산출하고, 상기 다수의 무선단말로부터 각 무선단말의 채널 품질 상태를 제공받는 단계;
상기 시간지연과 상기 채널 품질 상태를 고려하여 상기 저장부에 저장된 데이터 패킷을 상대측 무선단말로 송신하기 위해 자원을 할당하되 상기 시간지연이 증가할수록 상기 시간지연의 영향을 증가시켜 자원을 할당하는 스케줄링 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 방법. Storing data packets received from a plurality of wireless terminals;
Calculating a time delay in which the data packet stays in a storage unit of the base station and receiving channel quality status of each wireless terminal from the plurality of wireless terminals;
Allocating a resource to transmit the data packet stored in the storage unit to the counterpart side wireless terminal in consideration of the time delay and the channel quality state, and allocating resources by increasing the influence of the time delay as the time delay increases; The method comprising the steps of:
상기 스케줄링 단계는 다음의 수학식1의 메트릭을 사용하여 자원을 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 방법.
[수학식 1]
여기서 dk는 상수, Rk(t)는 k번째 무선단말의 채널로 전송할 수 있는 데이터율, Tk(t)는 k 번째 무선단말의 평균 데이터 전송량(throughput), Wk(t)는 패킷의 시간지연 또는 큐의 길이, Ci(t)는 채널의 신호 품질을 나타내는 C/I 또는 SNR이다.10. The method of claim 9,
Wherein the scheduling step schedules resources using a metric of Equation (1): < EMI ID = 1.0 >
[Equation 1]
Where d k is a constant, R k (t) is sent to the channel data rate in the k th wireless terminal, T k (t) is the average data transmission rate (throughput), W k (t ) of the k th wireless terminal is packet C i (t) is the C / I or SNR representing the signal quality of the channel.
상기 스케줄링 단계는 다음의 수학식2의 메트릭을 사용하여 자원을 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 방법.
[수학식 2]
여기서, Wk(t)는 패킷의 시간지연 또는 큐의 길이, Ci(t)와 Ck(t)는 채널의 신호 품질을 나타내는 C/I 또는 SNR이다.10. The method of claim 9,
Wherein the scheduling step schedules resources using a metric of Equation (2): < EMI ID = 1.0 >
&Quot; (2) "
Where W k (t) is the time delay or queue length of the packet, C i (t) and C k (t) are the C / I or SNR representing the signal quality of the channel.
상기 스케줄링 단계는 다음의 수학식3의 메트릭을 사용하여 자원을 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 방법.
[수학식 3]
여기서, Wk(t)는 패킷의 시간지연 또는 큐의 길이, Ci(t)와 Ck(t)는 채널의 신호 품질을 나타내는 C/I 또는 SNR이고, K, M은 상수이다.10. The method of claim 9,
Wherein the scheduling step schedules resources using a metric of Equation (3): < EMI ID = 3.0 >
&Quot; (3) "
Here, W k (t) is the time delay or queue length of the packet, C i (t) and C k (t) are C / I or SNR representing the signal quality of the channel, and K and M are constants.
상기 스케줄링 단계는,
상기 데이터 패킷이 지연되는 시간을 복수의 구간으로 분할하는 단계;
상기 복수의 구간 각각에서 상기 시간지연이 자원할당에 미치는 영향이 달라지도록 상기 메트릭의 가중치인 함수 f를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 단일 메트릭 스케줄링 방법. 13. The method according to any one of claims 10 to 12,
Wherein the scheduling step comprises:
Dividing the time at which the data packet is delayed into a plurality of intervals;
And setting a function f, which is a weight of the metric, so that the effect of the time delay on resource allocation varies in each of the plurality of intervals.
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