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KR100951738B1 - 고속 패킷 데이터 통신 시스템에서의 무선 자원 할당 방법 - Google Patents

고속 패킷 데이터 통신 시스템에서의 무선 자원 할당 방법 Download PDF

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KR100951738B1
KR100951738B1 KR1020070113298A KR20070113298A KR100951738B1 KR 100951738 B1 KR100951738 B1 KR 100951738B1 KR 1020070113298 A KR1020070113298 A KR 1020070113298A KR 20070113298 A KR20070113298 A KR 20070113298A KR 100951738 B1 KR100951738 B1 KR 100951738B1
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윤승윤
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엘지노텔 주식회사
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Abstract

이동통신 시스템에서의 순차적 무선 자원 할당 방법이 제공된다. 일 실시예에 따르면, 상기 방법은 호가 설정됨에 따라 기지국 스케줄러가 최초 자원을 할당하는 단계, 상기 기지국 스케줄러가 스케줄링 정보에 의해 단말이 현재 요구하는 자원을 판단하는 단계, 상기 단말이 현재 요구하는 자원이 과거 결정한 자원보다 큰 경우, 상기 기지국 스케줄러가 자원을 현재보다 소정의 조절 단위만큼 상향 조절하여 결정하는 단계, 및 상기 기지국 스케줄러가 상기 결정한 자원을 상기 단말에 할당하는 단계를 포함한다. 상기 실시예에 따르면, 이동통신 시스템에서 기 접속 호의 서비스 품질(QoS)을 유지하면서 해당 고속 패킷 데이터 서비스 호의 성능을 확보할 수 있고, 더불어 간섭을 효과적으로 제어함으로써 시스템 운영의 안정성을 확보할 수 있다.
Figure R1020070113298
이동통신 시스템, 고속 패킷 데이터 서비스, 서비스 품질(QoS), 무선 자원

Description

고속 패킷 데이터 통신 시스템에서의 무선 자원 할당 방법{METHOD FOR ALLOCATING RADIO RESOURCE IN HIGH-SPEED PACKET DATA COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 고속 패킷 데이터 통신 시스템에서의 무선 자원 할당 방법에 관한 것이다.
이동통신 서비스는 음성 위주의 서비스에서 데이터 중심의 서비스로 발전하고 있다. 이에 따라, CDMA(Code Division Multiple Access) 기술을 이용하는 시스템은 cdma2000 1xEV-DO(Evolution Data Only)/cdma2000 1xEV-DV(Evolution Data & Voice), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)/HSUPA(High Speed Uplink Packet Access) 등의 고속 패킷 데이터 통신 서비스를 제공하고 있다.
고속 패킷 서비스를 제공하는 이동통신 시스템에서는, 고속 패킷 서비스 사용자의 호의 성능(실질 전송률)을 확보하는 문제와 함께, 고속 패킷 호가 설정됨에 따른 기존의 호 접속 사용자의 음성 및 데이터의 서비스 품질(QoS: Quality of Service) 저하를 방지하는 문제가 논의되고 있다. CDMA 이동통신 시스템에서는 호 수락 제어(CAC: Call Admission Control)를 통해 기존 호 접속 사용자의 서비스 품질을 확보하도록 고속 패킷 호의 설정 여부를 결정한다. 그러나, 일단 고속 패킷 호가 설정되면, 이후 이 고속 패킷 호의 성능(전송률)을 확보하면서 기존 호 접속 사용자의 서비스 품질에 영향을 주지 않는 자원 할당에 대해서는 뚜렷한 해결 방안이 나와 있지 않는 상태이다.
CDMA 이동통신 시스템에서 고속 패킷 서비스의 특성은 그 전송 방향에 따라, 즉 하향 전송(forward-link/down-link transmission)인지 상향 전송(reverse-link/up-link transmission)인지 여부에 따라 달라질 수 있다. 하향 전송에서는, 기지국 내 호 간에는 간섭이 크지 않으므로, 고속 패킷 서비스 호가 기존 호 접속 사용자의 서비스 품질에 큰 영향을 미치지 않을 수 있다. 그러나, 이 고속 패킷 서비스 호가 설정된 기지국 주변의 다른 기지국들은 고속 패킷 서비스 호에 의한 간섭을 받을 수 있다. 반면, 상향 전송에서는, 기지국 내에서 호 간 간섭 정도가 하향 전송보다 커서, 고속 패킷 서비스 호로 인해 기존 호 접속 사용자의 서비스 품질이 저하될 수 있다. 특히, 고속 패킷 서비스 사용자가 서비스를 받기 시작할 때 급작스러운 높은 전력(에너지)이 사용됨으로써, 이 호에 의한 간섭으로 인해 기존의 호가 품질 저하되거나 심할 경우 끊길 수 있다.
CDMA 시스템에서 전체 시스템의 안정성은 시스템 내 생성된 간섭(또는 부하(load) 또는 RoT(Rise of Thermal))에 의해 평가될 수 있다. 이와 같은, 하나의 기지국 내 사용자 간 간섭 또는 인접 기지국에서 유입되는 간섭에 대처하고 시스템의 안정성을 확보하기 위하여 CDMA 시스템에서 사용되는 대표적인 기술로 전력 제어(Power Control)가 있다. 전력 제어는, 단말이 소정의 통신 품질을 만족시키는 최저의 송신 전력으로 신호를 송출하도록 기지국에서 단말의 송신 전력을 조절하는 기술이다. CDMA 시스템에서 전력 제어는 기지국과 단말 간의 내부 루프 전력 제어(inner-loop power control)와 기지국 제어기와 단말에서 수행하는 외부 루프 전력 제어(outer-loop power control)로 분류된다.
내부 루프 전력 제어는 기지국에서의 신호 대 잡음비를 필요한 수준으로 유지하기 위한 것이다. 내부 루프 전력 제어에 따르면, 기지국은 단말로부터의 수신 신호의 Eb/Nt(bit energy to noise ratio) 값과 해당 호의 서비스 품질 만족을 위한 Eb/Nt의 목표치, 즉 (Eb/Nt)target 값을 비교하여, 수신 신호의 Eb/Nt가 (Eb/Nt)target보다 크면 단말의 송신 전력 감소를 명령하고, 수신 신호의 Eb/Nt가 (Eb/Nt)target보다 작으면 단말의 송신 전력 증가를 명령한다.
한편, 외부 루프 전력 제어는 채널의 특성 변화에 따라서 Eb/Nt의 목표치를 조정할 필요가 있을 경우에 이용된다. 외부 루프 전력 제어에 따르면, 기지국에서 수신한 트래픽 패킷의 프레임 오류율(FER: Frame Error Rate)을 계산하고 수신 트래픽 패킷의 프레임 오류율을 프레임 오류율의 목표치와 비교하여, 수신 패킷의 프레임 오류율이 목표치보다 작으면 (Eb/Nt)target을 감소시키고, 크면 (Eb/Nt)target을 증가시킨다.
그런데, 이러한 전력 제어는 이미 발생한 간섭에 대처하기 위해 해당 호의 전력 수준을 조절하여 QoS 목표치를 따라갈 수 있도록 하는 사후 처리 방법에 해당된다. 이동통신 시스템에서는 단말의 이동 속도와 통신 환경 등의 영향으로 채널이 급변하는 경우가 발생하며, 고속 패킷 서비스의 경우 고속 전송의 특성상 급격 한 전력 변화를 요구하게 된다. 따라서, 전술한 사후 처리 방식의 전력 제어로는 QoS 목표치로의 전력 제어 수렴 속도가 채널 변화를 따라가지 못하고, 전력 제어의 범위가 제한되어 고속 패킷 서비스 호의 품질 및 시스템 전체의 안정성이 확보될 수 없다는 문제점이 있다. 특히, 비실시간 서비스 속성을 가지는 고속 패킷 호의 경우, 다양한 패킷 스케줄링 방법(packet scheduling method) 및 지속적이지 않고 단발적인 트래픽 속성에 따라, 발생되는 간섭 또한 지속적이지 않고 비주기적인 속성을 갖는다. 이러한 간섭은 기존 접속 호에 예측하지 못한 간섭으로 작용하여 서비스 품질을 크게 저하시킬 수 있다. 즉, 기존 호는 갑작스런 Nt의 증가에 따라 Eb/Nt 값이 (Eb/Nt)target 값을 따라가지 못하게 되어, 블록 오류 또는 프레임 오류가 발생할 수 있다. 또한, 고속 패킷 호로 인한 불규칙적인 급격한 전력 상승으로 시스템 전체의 안정성이 깨질 수 있다.
본 발명의 목적은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 고속 패킷 데이터 통신 시스템에서 기존 접속 호의 서비스 품질(QoS)을 유지할 수 있는 무선 자원 할당 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이동통신 시스템에서의 순차적 무선 자원(예컨대, 전송률 또는 전력 오프셋) 할당 방법이 제공된다. 이 방법은 호가 설정됨에 따라 기지국 스케줄러가 최초 자원을 할당하는 단계, 상기 기지국 스케줄러가 스케줄링 정보에 의해 단말이 현재 요구하는 자원을 판단하는 단계, 상기 단말이 현재 요구하는 자원이 과거 결정한 자원보다 큰 경우, 상기 기지국 스케줄러가 자원을 현재보다 소정의 조절 단위만큼 상향 조절하여 결정하는 단계, 및 상기 기지국 스케줄러가 상기 결정한 자원을 상기 단말에 할당하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 하기와 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, CDMA 기술을 이용하는 시스템, 특히 고속 패킷 데이터 전송이 가능한 고속 상향 및 하향 링크 시스템(EV-DO/DV, HSDPA/HSUPA 및 여기에서 진화될 CDMA 기술 기반의 시스템 등)에서, 기 접속 호의 서비스 품질(QoS)을 유지하면서 해당 고속 패킷 데이터 서비스 호의 성능을 확보할 수 있다.
둘째, 간섭을 효과적으로 제어함으로써 시스템 운영의 안정성을 확보할 수 있다.
셋째, 이미 발생한 간섭의 영향에 대처하기 위해 해당 호의 전력 수준을 조절하는 기존의 전력 제어 방법에서와 달리 간섭 상황을 사전에 능동적으로 제어할 수 있다.
넷째, CDMA 기술을 이용하는 시스템의 기지국 모셀은 물론 RF(Analog) 중계기 셀 및 디지털 중계기 셀의 상향 및 하향 링크에 본 발명을 적용함으로써, 시스템을 안정화시킬 수 있는 방안을 제공할 수 있다. CDMA 기술을 이용하는 시스템에서 기지국 모셀과 중계기 셀은 제한된 용량(또는 로드, RoT)의 자원을 공유하여 사 용하고, 특히 중계기 셀의 경우 자원의 이용이 모셀에 비해 제한적일 수 있기 때문에, 중계기 셀의 상향 및 하향 링크에 본 발명을 적용할 경우 해당 서비스 영역에서의 시스템 운용 안정성을 확보할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해 여러 구체적인 세부사항이 개시된다. 그러나, 이러한 구체적인 세부사항 없이도 본 발명의 실시예들이 실시될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우에 있어서, 본 발명의 실시예들의 특징들을 불필요하게 흐리게 하지 않도록 공지된 절차 단계들 또는 요소들은 상세히 설명되지 않았다.
CDMA 기술을 이용하는 시스템에서 소정의 전송률의 데이터를 송신하기 위해서는 코드 자원이 필요하며, 이러한 코드 자원(code resource)은 확산 인자(SF: Spreading Factor), 직교 가변 확산 인자(OVSF: Orthogonal Variable Spreading Factor) 또는 월시 코드(Walsh code)라고 불리는 파라미터를 조절함으로써 조절 가능하다. 할당된 대역폭이 W인 시스템에서 i번째 사용자의 전송률 Ri를 지원하기 위한 확산 인자를 SFi라고 하면, SFi는 이하의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
SFi = W / Ri
수학식 1로 표현된 바와 같이, 일정한 대역폭(W) 하에서 전송률(Ri)과 확산 인자(SFi)는 반비례 관계를 갖는데, 즉 확산 인자(SFi)의 크기를 줄이면, 전송률(Ri)이 높아진다. 일 실시예에서, 대역폭(W)은 월시 코드와 같은 확산 코드의 칩 레이트로 표현될 수 있으며, 예컨대 3840000 cps(chip per second)의 값을 가질 수 있다. 이 실시예에서, 확산 인자(SFi)가 8이면, 전송률(Ri)이 480000 bps(bit per second)이고, 확산 인자(SFi)가 4이면, 전송률(Ri)이 960000 bps이다. 따라서, 확산 인자를 변화시킴으로써 데이터 전송률을 조정할 수 있다. 예를 들어, 확산 인자(SFi), 전송률(Ri) 및 할당 전력 자원(Pi)의 상관 관계는 이하의 표 1과 같을 수 있다.
인덱스 (i) 0 1 2 3 N
확산 인자 (SFi) SF0 SF1=SF0/2 SF2=SF0/22 SF3=SF0/23 SFN=SF0/2N
전송률 (Ri) R0 R1=2R0 R2=22R0 R3=23R0 RN=2NR0
할당 전력 자원 (Pi) P0 P1=2P0 P2=22P0 P3=23P0 PN=2NP0
본 발명의 일 실시예에 따르면, 요구되는 데이터 전송 속도에 따라 확산 인자(SF)를 변경함으로써 통신 시스템에서 호들에 의한 간섭 상황을 사전에 파악하고 제어할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예는 상기와 같은 확산 인자(SF)를 순차적으로 조절함으로써, 즉 전송률을 순차적으로 조절함으로써, 전력 자원을 순차적으로 조절하여 할당하는 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 전송률을 순차적으로 상향 조절하는 원리를 도시한 그래프이다. 도 1의 그래프의 X축은 시간, Y축은 순차적 전송률 상향 조절에 따라 할당되는 전력 자원 Pi(0≤i≤N)를 나타내며, Ri(0≤i≤N)는 전송률을 나타낸다. 이하, 도 1을 참조하여 전송률을 순차적으로 조절하는 방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 패킷 서비스 사용자 호가 설정될 경우 기지국의 스케줄러는 초기 전송률 R0를 설정한 후, R1, R2, …, RN으로 전송률을 순차적으로 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 고속 패킷 서비스를 원하는 임의의 사용자는 최초 전송률로서 Rk(0<k≤N)를 요구할 수 있으나, 기지국 스케줄러는 시스템에 유입될 간섭량의 제어를 위하여 초기 전송률 R0를 설정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 초기 전송률 R0는 시스템 운용의 최적화 과정을 통해 결정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 기지국은 하향 채널 및 상향 채널에 대한 부하를 직접적 또는 간접적으로 단말과의 공동 작업을 통해 획득할 수 있기 때문에, 부하의 크고 작음에 따라 초기 전송률 R0를 결정할 수 있다. 예를 들어, 현재 시스템이 서비스 중인 부하(사용자 수 또는 RoT)가 적은 경우에는 초기 전송률을 비교적 큰 값으로 결정할 수 있고, 반대로 부하가 클 경우에는 비교적 작은 값으로 결정할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 초기 전송률 R0는 부하의 상황에 관계없이 고정해서 운용될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 특정 전송률이 유지되는 기간인 Tsustain은 시스템 운용의 최적화 과정을 통해 획득될 수 있다. Tsustain은 길수록 기 접속 사용자에게 간섭에 대처할 충분한 시간(power control time)을 줄 수 있으나, 반면에 Tsustain이 너무 길면 패킷 서비스 사용자의 데이터 전송량(throughput)이 원하는 양에 비해 줄어드는 상황이 발생할 수 있다.
전송률 결정 이후 Tsustain이 끝나는 시점, 즉 다음 전송률 결정이 이루어지는 시점에 동일한 사용자가 현재의 전송률보다 더 큰 전송률을 요구할 경우, 순차적인 전송률 상향 조절이 지속적으로 이루어질 수 있으며, 전송률의 상향 조절은 시스템이 허용하는 최대 전송률에 해당하는 RN까지 가능하다.
한편, 최초 전송률 설정 이후에 임의의 전송률 결정 시점에서, 현재 요구되는 전송률과 다음 요구되는 전송률을 비교하여, 현재 요구되는 전송률이 다음 요구되는 전송률보다 크다고 결정될 경우, 즉 전송률의 하향 조절 요구가 있는 경우, 순차적 전송률 상향 조절 과정이 종료되고, 해당 서비스가 원하는 만큼의 전송률 하향 조절이 이루어질 수 있다.
도 2는 호 설정부터 호가 진행되는 동안에 발생할 수 있는 전송률 조절의 일 실시예를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 최초 호 시작 시점에 최초 전송률이 설정된 후, 순차적인 전송률 상향 조절이 이루어지며, 해당 서비스가 지속적으로 높은 전송률을 요구하는 경우, 특별한 이유 없이는 전송률의 하향 조절이 이루어지지 않기 때문에 추가적인 전송률의 상향 조절 절차가 필요 없을 수 있다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 패킷 트래픽이 ACTIVE 상태(기지국과 서비스 사용자 사이에 전송할 패킷 데이터가 있는 상태)에서 INACTIVE 상태(기지국과 서비스 사용자 사이에 호는 유지되나 전송할 패킷 데이터가 없는 상태)로의 천이 속성을 가지는 경우 전송률의 하향 조절이 이루어지고, 패킷 트래픽이 INACTIVE 상태에서 ACTIVE 상태로의 천이 속성을 가지는 경우 전송률의 상향 조절 프로세스가 추가적으로 구동될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 전송률을 순차적으로 조절하여 전력 자원을 할당하는 방법을 도시한 순서도이다. 이하, 도 3을 참조하여 전송률의 순차적 상향 조절 방법을 설명한다.
일 실시예에서, 패킷 서비스 사용자 호가 설정되면, 기지국 스케줄러는 순차적 전송률 상향 조절이 시작되는 최초 전송률에 해당하는 R0 및 순차적 전송률 상향 조절 수행 여부에 대한 인덱스(index)인 δr을 초기화하고, Rinitial을 설정(Rx = Rinitial)할 수 있다(S305). 바람직하게는, δr은 이전의 전송률에 비하여 현재 요구되는 전송률이 충분히 크다고 판단되는 경우에만 전송률의 상향 조절을 수행할 수 있도록, 즉 현재 요구되는 전송률이 과거 결정한 전송률보다 δr만큼 큰 조건에서 전송률의 상향 조절을 수행할 수 있도록 정해질 수 있다.
Rinitial은 호 설정 후 아직 전송할 패킷 데이터가 없을 때 최초로 할당되는 전송률이다. 바람직하게는, Rinitial은 기지국 스케줄러에 의해 고정 값으로 설정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, Rinitial은 순차적 전송률 상향 조절이 시작되는 최초 전송률에 해당하는 R0보다 그 값이 작을 수 있다.
일 실시예에서, 기지국 스케줄러가 Rinitial을 설정한 후, 스케줄링 주기가 경과하면, 새로운 스케줄링 정보(SI: scheduling information)에 의해 결정되는 전송률(Ry)이 현재 주기에 대하여 새로이 결정(Rx = Ry)될 수 있다(S310). 일 실시예에서, 스케줄링 정보(SI)는 기지국의 제어 스케줄링에 필요한 정보로서, 사용자의 단말이 송신한 정보(단말의 채널 상태와 전력 상태 등) 및/또는 기지국이 수집할 수 있는 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 기지국은 스케줄링 정보에 의해 단말의 상태에 따라 확산 인자(SF)를 조정하여 전송률을 조절함으로써, 시스템 전체의 성능을 향상시킬 수 있다.
이후, 기지국 스케줄러는 기지국과 서비스 사용자 단말 사이에 호는 유지되나 전송할 패킷 데이터가 없는 상태에서 전송할 패킷 데이터가 있는 상태로의 천이 여부, 즉 INACTIVE 상태에서 ACTIVE 상태로의 천이 여부를 판단하여(S320), INACTIVE 상태에서 ACTIVE 상태로 천이하는 경우에는 현재 전송률을 R0로 결정(Ry = R0)하여(S325), 그 전송률에 해당하는 전력 자원을 사용자 단말에 할당할 수 있다(S350). 상기 실시예에 따르면, INACTIVE 상태에서 ACTIVE 상태로 천이할 때, 갑자기 많은 양의 전력 자원이 할당됨으로써 유발될 수 있는 간섭의 영향을 줄일 수 있다.
한편, 단계 S320에서의 판단 결과, INACTIVE 상태에서 ACTIVE 상태로 천이하는 경우가 아니면, 기지국 스케줄러는 서비스 사용자 단말로부터의 전송률의 상승 조절 요구가 있는지를 판단할 수 있다(S330). 일 실시예에 따르면, 단계 S330에서의 판단은 현재 요구되는 전송률(Ry)이 과거 결정한 전송률(Rx)보다 δr만큼 큰지를 비교함으로써 수행할 수 있다. 현재 요구되는 전송률(Ry)이 과거 결정한 전송률(Rx)과 δr의 합 이하이면(Ry ≤ Rx + δr), 기지국 스케줄러는 전송률의 상향 조절을 수행하지 않고, Ry 값을 유지(Ry = RX)하여(S335), 그 전송률에 해당하는 전력 자원을 사용자 단말에 할당할 수 있다(S350).
한편, 현재 요구되는 전송률(Ry)이 과거 결정한 전송률(Rx)과 δr의 합보다 크면(Ry > Rx + δr), 기지국 스케줄러는 과거 결정한 전송률(Rx)에 대한 유지 기간인 Tsustain이 만료되었는지를 판단하여(S340), 만료된 경우 전송률을 상향 조절(Ry = Rx + εr)하여(S345), 그 전송률에 해당하는 전력 자원을 사용자 단말에 할당할 수 있다(S350). 일 실시예에 따르면, 전송률의 조절 단위인 εr은 확산 인자(SF)에 따라 결정될 수 있다.
한편, 단계 S340에서의 판단 결과 Tsustain이 만료되지 않은 경우에는, 단계 S310으로 되돌아가 위의 프로세스를 반복할 수 있다. 상기 실시예에 따르면, 전송률을 순차적으로 상향 조절 할당함으로써, 기존 전송 전력과 현재 전송 전력의 차이가 크지 않기 때문에 순간적인 RoT의 상승도 점진적으로 되어, 다른 호들의 서비스 품질(QoS)에 나쁜 영향을 미치지 않을 수 있다.
한편, CDMA 기술을 이용하는 시스템에서는, 시스템의 특성에 따른 채널 환경 및 기지국이나 단말에서 이용가능한 자원(코드 자원 및/또는 전력 자원)에 따라, 동일한 수준의 전송률으로 전송하고자 하는 데이터의 양을 조절할 수 있다. 예를 들어, 무선 채널의 환경에 따라 에러율을 낮추기 위한 코딩율(패리티 정보)을 조절하는 레이트 매칭(Rate Matching) 기술을 이용하여, 소정의 전송률에 대하여 전력 오프셋(power offset)을 조정함으로써, 전송하고자 하는 데이터의 양을 조절할 수 있으며, 이러한 전력 오프셋을 GRANT라고 한다. 예를 들어, 소정의 전송률 Rk에 대응하는 할당 전력 수준은 Pk라고 하면, 동일한 수준의 전송률 Rk에 대하여 전력 오프셋, 즉 GRANT를 조정함으로써, Pk를 기준으로 하는 전력 자원의 조절이 가능하다.
본 발명의 제2 실시예는 상기와 같은 GRANT를 순차적으로 조절하여 전력 자원을 할당하는 방법을 제공한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 GRANT를 순차적으로 상향 조절하는 원리를 도시한 그래프이다. 도 4의 그래프에서 Gk ,j(0≤j≤M)는 소정의 전송률 Rk(0≤k≤N)에 대한 GRNAT(전력 오프셋)의 양을 나타내며, X축은 시간, Y축은 순차적 GRANT 상향 조절에 따라 할당되는 전력 수준 Pk ,j(0≤j≤M)를 나타낸다. 이하, 도 4를 참조하여 GRANT를 순차적으로 조절하는 방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 패킷 서비스 사용자 호가 설정될 경우 기지국의 스케줄러는 소정의 전송률 Rk(0≤k≤N)에 대하여 초기 GRANT Gk , 0를 할당한 후, Gk,1, Gk ,2, …,Gk ,N으로 GRANT를 순차적으로 조절할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 초기 GRANT Gk , 0는 시스템 운용의 최적화 과정을 통해 획득될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 기지국은 하향 채널 및 상향 채널에 대한 부하를 직접적 또는 간접적으로 단말과의 공동 작업을 통해 획득할 수 있기 때문에, 부하의 크고 작음에 따라 초기 GRANT Gk , 0를 결정할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 초기 GRANT Gk , 0는 부하의 상황에 관계없이 고정해서 운용될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 특정 GRANT가 유지되는 기간인 Tsustain은 시스템 운용의 최적화 과정을 통해 획득될 수 있다. Tsustain은 길수록 기 접속 사용자에게 간섭에 대처할 충분한 시간을 줄 수 있으나, 반면에 Tsustain이 너무 길면 패킷 서비스 사용자의 데이터 전송량이 원하는 양에 비해 줄어드는 상황이 발생할 수 있다.
GRANT 결정 이후 Tsustain이 끝나는 시점, 즉 다음 GRANT 결정이 이루어지는 시점에, 동일한 사용자가 현재의 GRANT보다 더 큰 GRANT를 요구할 경우, 순차적인 GRANT 상향 조절이 지속적으로 이루어질 수 있으며, GRANT의 상향 조절은 시스템이 허용하는 최대 GRANT에 해당하는 Gk ,M까지 가능하다.
한편, 최초 GRANT 할당 이후에 임의의 GRANT 할당 시점에서, 현재 GRANT 요구량과 다음 GRANT 요구량을 비교하여, 현재 GRANT 요구량이 다음 GRANT 요구량보다 크다고 결정될 경우, 즉 GRANT의 하향 조절 요구가 있는 경우, 순차적 GRANT 상향 조절 과정이 종료되고, 해당 서비스가 원하는 만큼의 GRANT 하향 조절이 이루어질 수 있다.
도 5는 호 설정부터 호가 진행되는 동안에 발생할 수 있는 GRANT 조절의 일 실시예를 도시하고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 최초 호 시작 시점에 최초 GRANT가 할당된 후, 순차적인 GRANT 상향 조절이 이루어지며, 해당 서비스가 지속적으로 높은 GRANT를 요구할 경우 특별한 이유 없이는 GRANT의 하향 조절이 이루어지지 않기 때문에 추가적인 GRANT의 상향 조절 절차가 필요 없을 수 있다. 그러나, 도 5에 도시된 바와 같이, 패킷 트래픽이 ACTIVE 상태(기지국과 서비스 사용자 사이에 전송할 패킷 데이터가 있는 상태)에서 INACTIVE 상태(기지국과 서비스 사용자 사이에 호는 유지되나 전송할 패킷 데이터가 없는 상태)로의 천이 속성을 가지는 경우 GRANT의 하향 조절이 이루어지고, 패킷 트래픽이 INACTIVE 상태에서 ACTIVE 상태로의 천이 속성을 가지는 경우 GRANT의 상향 조절 프로세스가 추가적으로 구동될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 GRANT를 순차적으로 조절하는 방법을 도시한 순서도이다. 이하, 도 6을 참조하여 GRANT의 순차적 상향 조절 방법을 설명한다.
일 실시예에서, 패킷 서비스 사용자 호가 설정되면, 기지국 스케줄러는 소정의 전송률 Rk(0≤k≤N)에 대하여 순차적 GRANT 상향 조절이 시작되는 최초 GRANT에 해당하는 Gk ,0, 순차적 GRANT 상향 조절 수행 여부에 대한 인덱스(index)인 δg 및 GRANT의 조절 단위인 εg를 초기화하고, Ginitial을 설정(Gx = Ginitial)할 수 있다(S605). 바람직하게는, δg는 이전의 GRANT에 비하여 현재 요구되는 GRANT가 충분히 크다고 판단되는 경우에만 GRANT의 상향 조절을 수행할 수 있도록, 즉 현재 요구되는 GRANT가 과거 결정한 GRANT보다 δg만큼 큰 조건에서 GRANT의 상향 조절을 수행할 수 있도록 정해질 수 있다.
Ginitial은 호 설정 후 아직 전송할 패킷 데이터가 없을 때 최초로 할당되는 GRANT이다. 바람직하게는, Ginitial은 기지국 스케줄러에 의해 고정 값으로 설정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, Ginitial은 순차적 GRANT 상향 조절이 시작되는 최초 GRANT에 해당하는 Gk ,0보다 그 값이 작을 수 있다.
일 실시예에 따르면, GRANT의 순차적 조절의 경우, 전송률의 순차적 조절에서와 달리 임의의 상향 조절 단위를 채택할 수 있다. 일 실시예에서, GRANT의 상향 조절 단위 εg는 전송률의 상향 조절에 따른 전력 자원 조절 정도와 동일할 수 있다. 다른 일 실시예에서, GRANT의 상향 조절 단위 εg는 전송률의 상향 조절에 따른 전력 자원 조절 정도보다 클 수 있다. εg를 전송률의 상향 조절에 따른 전력 자원 조절 정도보다 큰 값으로 채택할 경우, 해당 단말의 데이터 전송량(throughput)의 이득을 얻을 수 있다.
일 실시예에서, 기지국 스케줄러가 Ginitial을 설정한 후, 스케줄링 주기가 경과하면, 새로운 스케줄링 정보(SI)에 의해 결정되는 GRANT(Gy)가 현재 주기에 대하여 새로이 결정(Gx = Gy)될 수 있다(S610). 일 실시예에서, 스케줄링 정보(SI)는 기지국이 수집할 수 있는 정보 및/또는 사용자의 단말이 송신한 정보를 포함할 수 있다.
이후, 기지국 스케줄러는, 기지국과 서비스 사용자 단말 사이에 호는 유지되나 전송할 패킷 데이터가 없는 상태에서 전송할 패킷 데이터가 있는 상태로의 천이 여부, 즉 INACTIVE 상태에서 ACTIVE 상태로의 천이 여부를 판단하여(S620), INACTIVE 상태에서 ACTIVE 상태로 천이하는 경우에는 현재 GRANT를 Gk , 0로 결정(Gy = Gk,0)하여(S625), 그 GRANT에 해당하는 전력 자원을 사용자 단말에 할당할 수 있다(S650). 상기 실시예에 따르면, INACTIVE 상태에서 ACTIVE 상태로 천이할 때, 갑자기 많은 양의 자원이 할당됨으로써 유발될 수 있는 간섭의 영향을 줄일 수 있다.
한편, 단계 S620에서의 판단 결과, INACTIVE 상태에서 ACTIVE 상태로 천이하는 경우가 아니면, 기지국 스케줄러는 서비스 사용자 단말로부터의 GRANT의 상승 할당 요구가 있는지를 판단할 수 있다(S630). 일 실시예에 따르면, 단계 S630에서의 판단은 현재 요구되는 GRANT(Gy)가 과거 결정한 GRANT(Gx)보다 δg만큼 큰지를 비교함으로써 수행할 수 있다. 현재 요구되는 GRANT(Gy)가 과거 결정한 GRANT(Gx)와 δg의 합 이하이면(Gy ≤ Gx + δg), 기지국 스케줄러는 GRANT의 상향 조절을 수행하지 않고, Gy 값을 유지(Gy = GX)하여(S635), 그 GRANT에 해당하는 전력 자원을 사용자 단말에 할당할 수 있다(S650).
한편, 현재 요구되는 GRANT(Gy)가 과거 결정한 GRANT(Gx)와 δg의 합보다 크면(Gy > Gx + δg), 기지국 스케줄러는 과거 결정한 GRANT(Gx)에 대한 유지 기간인 Tsustain이 만료되었는지를 판단하여(S640), 만료된 경우 GRANT를 상향 조절(Gy = Gx + εg)하여(S645), 그 GRANT에 해당하는 전력 자원을 사용자 단말에 할당할 수 있다(S650). 한편, 단계 S640에서의 판단 결과 Tsustain이 만료되지 않은 경우에는, 단계 S610으로 되돌아가 위의 프로세스를 반복할 수 있다. 상기 실시예에 따르면, GRANT를 순차적으로 상향 조절함으로써, 기존 전송 전력과 현재 전송 전력의 차이가 크지 않기 때문에 순간적인 RoT의 상승도 점진적으로 되어, 다른 호들의 서비스 품질(QoS)에 나쁜 영향을 미치지 않을 수 있다.
본 명세서의 실시예에서 다양한 기능적 컴포넌트들이 기술되었으나, 실시예들이 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있고, 시스템, 서브시스템, 컴포넌트, 또는 이들의 서브컴포넌트에서 이용될 수 있음을 알아야 한다. 소프트웨어로 구현될 때, 실시예들의 구성요소는 필요한 태스크를 수행하기 위한 명령어/코드 세그먼트이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트는 프로세서 판독 가능 매체 또는 컴퓨터 프로그램 제품과 같은 머신 판독 가능 매체에 저장되거나, 캐리어 웨이브로 구체화되는 컴퓨터 데이터 신호 또는 캐리어에 의해 변조된 신호에 의해 전송 매체 또는 통신 링크를 통해 전송될 수 있다. 머신 판독 가능 매체 또는 프로세서 판독 가능 매체는 머신(예컨대, 프로세서, 컴퓨터 등)에 의해 판독되고 실행 가능한 형태로 정보를 저장 또는 전송할 수 있는 임의의 매체를 포함할 수 있다.
이러한 본원발명의 방법 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 이하의 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 전송률을 순차적으로 상향 조절하여 전력 자원을 할당하는 원리를 도시한 그래프.
도 2는 호 설정부터 호가 진행되는 동안 전송률을 순차적으로 상향 조절함으로써 발생할 수 있는 전력 자원 할당의 일 실시예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 전송률을 순차적으로 조절하여 전력 자원을 할당하는 방법을 도시한 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 전력 오프셋을 순차적으로 상향 조절하여 전력 자원을 할당하는 원리를 도시한 그래프.
도 5는 호 설정부터 호가 진행되는 동안에 전력 오프셋을 순차적으로 상향 조절함으로써 발생할 수 있는 전력 자원 할당의 일 실시예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 전력 오프셋을 순차적으로 조절하여 전력 자원을 할당하는 방법을 도시한 순서도.

Claims (16)

  1. 이동통신 시스템에서 순차적으로 전송률을 조절하는 방법으로서,
    a) 호가 설정됨에 따라 기지국 스케줄러가 전송률의 초기값을 설정하는 단계,
    b) 상기 기지국 스케줄러가 스케줄링 정보에 의해 단말이 현재 요구하는 전송률을 판단하는 단계, 및
    c) 상기 단말이 현재 요구하는 전송률이 과거 결정한 전송률보다 큰 경우, 상기 기지국 스케줄러가 전송률을 현재보다 소정의 조절 단위만큼 상향 조절하여 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전송률은 확산 인자(SF: Spreading Factor)를 조절함으로써 조절되는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계에서, 상기 기지국 스케줄러가 전송률의 상향 조절을 시작하는 최초 전송률을 설정하는, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 a) 단계에서, 상기 기지국 스케줄러가 상기 전송률의 상향 조절을 수행할지 여부에 대한 인덱스를 설정하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 c) 단계에서, 상기 기지국 스케줄러가 상기 전송률을 현재보다 상향 조절함에 있어서, 상기 단말이 현재 요구하는 전송률이 과거 결정한 전송률과 상기 인덱스의 합보다 큰 경우에 수행하는, 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 b) 단계 수행후에, 기지국과 서비스 사용자 사이에 호는 유지되나 전송할 패킷 데이터가 없는 상태에서 전송할 패킷 데이터가 있는 상태로 천이할 경우, 상기 기지국 스케줄러가 상기 전송률을 상기 전송률의 상향 조절을 시작하는 최초 전송률로 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기지국 스케줄러가 상기 결정한 전송률에 해당하는 전력 자원을 상기 단말에 할당하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스케줄링 정보는 상기 단말이 송신한 정보 또는 상기 기지국이 수집할 수 있는 정보를 포함하는 방법.
  9. 이동통신 시스템에서 순차적으로 전력 오프셋을 조절하는 방법으로서,
    a) 호가 설정됨에 따라 기지국 스케줄러가 전력 오프셋의 초기값을 설정하는 단계,
    b) 상기 기지국 스케줄러가 스케줄링 정보에 의해 단말이 현재 요구하는 전력 오프셋을 판단하는 단계, 및
    c) 상기 단말이 현재 요구하는 전력 오프셋이 과거 결정한 전력 오프셋보다 큰 경우, 상기 기지국 스케줄러가 전력 오프셋을 현재보다 소정의 조절 단위만큼 상향 조절하여 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 a) 단계에서, 상기 기지국 스케줄러가 전력 오프셋의 상향 조절을 시작하는 최초 전력 오프셋을 설정하는, 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 a) 단계에서, 상기 기지국 스케줄러가 상기 전력 오프셋의 상향 조절을 수행할지 여부에 대한 인덱스를 설정하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 c) 단계에서, 상기 기지국 스케줄러가 상기 전력 오프셋을 현재보다 상향 조절함에 있어서, 상기 단말이 현재 요구하는 전력 오프셋이 상기 과거 결정한 전력 오프셋과 상기 인덱스의 합보다 큰 경우에 수행하는, 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 a) 단계에서, 상기 기지국 스케줄러가 전력 오프셋의 상기 조절 단위를 설정하는, 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 b) 단계 수행후에, 기지국과 서비스 사용자 사이에 호는 유지되나 전송할 패킷 데이터가 없는 상태에서 전송할 패킷 데이터가 있는 상태로 천이할 경우, 상기 기지국 스케줄러가 상기 전력 오프셋을 상기 전력 오프셋의 상향 조절을 시작하는 최초 전력 오프셋으로 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 기지국 스케줄러가 상기 결정한 전력 오프셋에 해당하는 전력 자원을 상기 단말에 할당하는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 스케줄링 정보는 상기 단말이 송신한 정보 또는 상기 기지국이 수집할 수 있는 정보를 포함하는 방법.
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