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KR100962113B1 - 이동통신 단말기에서 전력 증폭기를 고려한 상향링크스케줄링 방법 및 장치 - Google Patents

이동통신 단말기에서 전력 증폭기를 고려한 상향링크스케줄링 방법 및 장치 Download PDF

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KR100962113B1
KR100962113B1 KR1020070039257A KR20070039257A KR100962113B1 KR 100962113 B1 KR100962113 B1 KR 100962113B1 KR 1020070039257 A KR1020070039257 A KR 1020070039257A KR 20070039257 A KR20070039257 A KR 20070039257A KR 100962113 B1 KR100962113 B1 KR 100962113B1
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KR
South Korea
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packet transmission
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energy
power
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한광훈
최영규
이용환
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삼성전자주식회사
재단법인서울대학교산학협력재단
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Abstract

본 발명은 이동통신 단말기에서 전력 증폭기를 고려한 상향링크 스케줄링 방법 및 장치에 관한 것으로서, 전력 증폭기에서 신호 증폭을 위해 사용되는 직류 전압(DC voltage)과 비선형적인 증폭 효율을 이용하여 패킷 전송시에 소모되는 에너지를 최소로 하는 패킷 전송 시간을 산출하는 과정과, 상기 산출된 패킷 전송 시간을 이용하여 상향링크 데이터를 스케줄링하는 과정을 포함하여, 전력 증폭기의 특성에 따른 정보 비트의 전송 시간과 에너지 간의 상관 관계를 고려하여 에너지 효율을 최대로 하는 패킷 전송 시간을 산출하고, 이를 이용하여 상향링크 스케줄링을 수행함으로써, 상기 단말기에서 소모되는 에너지량을 줄일 수 있다.
전력 증폭기, 전송 알고리즘, lazy 스케줄링, Move Right 스케줄링

Description

이동통신 단말기에서 전력 증폭기를 고려한 상향링크 스케줄링 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR UPLINK SCHEDULING CONSIDERING POWER AMPLIFIER IN MOBILE COMMUNICATION TERMINAL}
도 1은 일반적인 전력 증폭기의 구조를 도시하는 도면,
도 2는 종래 기술과 본 발명에서 전송 시간에 따른 에너지 효율 그래프를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에서 에너지 효율을 최대로 하는 패킷 전송 시간을 산출하는 절차를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에서 산출된 패킷 전송 시간을 이용하여 스케줄링을 수행하는 절차를 도시하는 도면, 및
도 6은 종래 기술과 본 발명의 실시 예에 따라 패킷 전송 시간을 이용하여 스케줄링을 수행한 결과를 도시하는 도면.
본 발명은 이동통신 단말기에서 전력 증폭기를 고려한 상향링크 스케줄링 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 상기 전력 증폭기(Power Amplifier)의 특성에 따라 에너지 효율을 최대로 하는 패킷 전송 시간을 산출하여 상향링크 스케줄링을 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신 단말기에서 상향링크 데이터를 전송할 시, 각각의 정보 비트(information bit)를 전송하는 시간을 가능한 길게 하여 보낼수록 전송 에너지 효율이 높아지는 상관관계가 알려져 있으며, 이러한 상관관계를 기반으로 하는 데이터 전송 스케줄링 기법들이 제공되고 있다. 그 대표적인 예로 lazy 스케줄링 기법과 move right 스케줄링 기법이 있다.
하지만, 상기와 같이 종래에 알려진 정보 비트의 전송 시간과 에너지 간의 상관관계는 여러 가지 이론적인 가정을 바탕으로 획득한 결과이다. 즉, 상기 정보 비트의 전송 시간과 에너지 간의 상관관계는 도 1에 도시된 바와 같은, 단말기 내의 전력 증폭기에 대한 정확한 고찰 없이 획득된 결과이다.
종래에는 상기 단말기가 소모하는 에너지를 구하기 위해 상기 전력 증폭기의 Ptx(105)를 이용하고, 상기 DC 전압(103)으로부터 제공받은 에너지가 1보다 작은 크기의 고정된 효율로 상기 Pin(101)을 통해 입력된 신호를 증폭한 후 상기 Ptx(105)로 출력하는데 사용된다고 가정함으로써, 상기와 같은 정보 비트의 전송 시간과 에너지 간의 상관관계를 도출하였다.
하지만, 실제로 상기 전력 증폭기는 상기 신호를 증폭하기 위해 필요한 에너지를 상기 DC 전압(103)으로부터 공급받기 때문에, 상기 단말기가 실제 신호를 전송하기 위해 사용한 에너지는 상기 전력 증폭기가 상기 DC 전압(103)으로부터 제공받은 에너지가 된다. 또한, 상기 전력 증폭기는 고정된 효율이 아닌 비선형적인 효율, 즉, 증폭하고자 하는 신호의 범위에 따라 증폭 효율이 달라지는 특징을 갖고 있다.
따라서, 상기 단말기 내의 전력 증폭기의 특성을 고려한 정보 비트의 전송 시간과 에너지 간의 상관관계를 고려하여 상향링크 스케줄링을 수행하는 기법이 연구될 필요가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이동통신 단말기에서 전력 증폭기를 고려한 상향링크 스케줄링 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 이동통신 단말기에서 정보 비트의 전송 시간과 에너지 간의 상관관계를 고려하여 상향링크 스케줄링을 수행하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이동통신 단말기에서 에너지 효율을 최대로 하는 패킷 전송 시간을 산출하여 상향링크 스케줄링을 수행하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1견지에 따르면, 이동통신 단말기에서 전력 증폭기를 고려한 상향링크 스케줄링 방법은, 전력 증폭기에서 신호 증폭을 위해 사용되는 직류 전압(DC voltage)과 비선형적인 증폭 효율을 이용하여 패킷 전송시에 소모되는 에너지를 최소로 하는 패킷 전송 시간을 산출하는 과정과, 상기 산출된 패킷 전송 시간을 이용하여 상향링크 데이터를 스케줄링하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2견지에 따르면, 이동통신 단말기에서 전력 증폭기를 고려한 상향링크 스케줄링 장치는, 전력 증폭기에서 신호 증폭을 위해 사용되는 직류 전압(DC voltage)과 비선형적인 증폭 효율을 이용하여 패킷 전송시에 소모되는 에너지를 최소로 하는 패킷 전송 시간을 산출하는 전송 시간 산출부와, 상기 산출된 패킷 전송 시간을 이용하여 상향링크 데이터를 스케줄링하는 스케줄링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명에서는 이동통신 단말기에서 전력 증폭기의 특성에 따른 정보 비트의 전송 시간과 에너지 간의 상관 관계를 고려하여 에너지 효율을 최대로 하는 패킷 전송 시간을 산출하고, 이를 이용하여 상향링크 스케줄링을 수행하는 방법 및 장치에 관해 설명할 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전력 증폭기는 Pin(101)으로 신호가 입력되면, DC 전압(103)으로부터 제공되는 에너지를 바탕으로 상기 입력된 신호를 패스밴드(Pass Band)로 전송하기 적합한 크기의 신호로 증폭시켜 상기 Ptx(105)로 출력하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 전력 증폭기는 상기 Ptx(105)로 출력되는 증폭된 신호의 범위에 따라 신호를 증폭시키는데 필요로 하는 전력의 크기를 달리하며, 이는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
하기 수학식 1은 전력 증폭기의 비선형적인 증폭 효율을 나타낸다.
Figure 112008050039391-pat00016
여기서, 상기 Ppa는 상기 단말기, 즉, 상기 전력 증폭기에서 신호의 증폭을 위해 필요한 전력이며, 상기 Ptx는 전력증폭기에서 패스밴드를 통해 전송되는 신호의 전력이고, 상기 Ptx , max는 상기 Ptx의 최대 한계치를 의미한다. 그리고, 상기 η(Ptx)는 증폭 효율을 의미하는 것으로서, 상기 Ptx를 파라미터로 갖는 비선형 함수이며, 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007030479600-pat00002
여기서, 상기 수학식 2는 상기 전력 증폭기의 특성을 고려한 에너지 증폭 효율을 나타낸다.
이하 설명에서는 상기 수학식 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 소모 전력인 Ppa와 증폭 효율인 η(Ptx)가 Ptx와 갖는 비선형적인 관계를 바탕으로 정보 비트의 전송 시간과 에너지 간의 효율 관계를 살펴보기로 한다.
상기 이동통신 단말기가 실제 신호를 전송하기 위해 소모하는 에너지는 상기 전력 증폭기가 상기 DC 전압(103)으로부터 제공받은 에너지가 되며, 이는 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. 하기 수학식 3은 상기 증폭 효율이 상기 수학식 2와 같다고 가정하여 나타낸다.
하기 수학식 3은 상향링크 신호 전송을 위해 단말이 소모하는 에너지를 나타낸다.
Figure 112007030479600-pat00003
여기서, 상기 Er(T)는 상기 신호 전송을 위해 단말이 소모하는 에너지를 의미하고, 상기 t는 하나의 정보 비트를 전송하는 시간을 의미하며, 상기 패스밴드로 전송되는 신호 전력인 Ptx는 Shannon의 캐패시티(capacity)식을 이용하여 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007030479600-pat00004
여기서, 상기 N은 가우시안 채널(Gaussian channel)에서의 잡음 전력을 의미하며, 상기 α는 거리와 채널 상태에 따른 전력의 감쇄를 의미한다.
상기 수학식 3에서와 같이 상향링크 신호 전송을 위해 단말이 소모하는 에너지는 상기 수학식 2와 수학식 4를 이용하여 하기 수학식 5와 같이 재정의할 수 있다.
Figure 112007030479600-pat00005
여기서, 상기 수학식 5와 같이 재정의된 에너지의 효율은 도 2에 도시된 바와 같은 그래프로 나타낼 수 있다.
상기 도 2는 종래 기술과 본 발명에서 전송 시간에 따른 에너지 효율 그래프를 도시하고 있다. 이하 설명에서 가로축은 하나의 정보 비트 전송 시간을 나타내며, 세로축은 소모되는 에너지를 의미한다.
상기 도 2는 종래의 기술에 따라 전력 증폭기의 특성을 고려하지 않은 정보 비트의 전송 시간과 에너지 간의 상관관계를 나타내는 그래프(Ec(t))와 본 발명에 따라 전력 증폭기의 특성을 고려한 정보 비트의 전송 시간과 에너지 간의 상관관계를 나타내는 그래프(Er(t))를 도시하고 있다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 종래에 전력 증폭기의 특성을 고려하지 않은 그래프(Ec(t))는 하나의 정보 비트를 전송하는 시간이 증가함에 따라 소모 에너지가 줄어드는 반면, 본 발명에 따라 전력 증폭기의 특성을 고려한 그래(Er(t))프는 하나의 정보 비트를 전송하는 시간이 특정 시간이 될때까지는 상기 소모 에너지가 줄어들지만, 상기 전송 시간이 상기 특정 시간 이상으로 증가하면 상기 소모 에너지가 다시 증가되는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 전력 증폭기의 특성을 고려할 경우, 단말이 데이터를 전송하기 위해 소모하는 에너지를 최소화하는 최적의 전송 시간이 존재하는 것을 알 수 있다. 이는 일반적인 셀룰러 시스템에서 단말이 데이터를 전송하는 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)의 범위인 0~30dB를 만족한다.
따라서, 이하 설명에서는 상기 단말의 소모 에너지를 최소화하는 최적의 전송 시간을 산출하고, 이를 이용하여 상향링크 스케줄링을 수행하는 기술에 관해 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 블록 구성을 도시하고 있다. 여기서, 상기 단말기는 전송 시간 산출부(301), 스케줄링부(303), 송신부(305)를 포함하여 구성된다.
상기 도 3을 참조하면, 먼저 상기 전송 시간 산출부(301)는 상기 단말에서 해당 기지국으로의 상향링크 데이터를 전송할 시, 전송 에너지 효율을 최대로 하는 전송 시간, 즉, 소모되는 에너지를 최소로 하는 최적의 전송 시간을 산출한 후, 상기 산출된 최적의 전송 시간을 상기 스케줄링부(303)로 제공하는 기능을 수행한다. 여기서, 상기 최적의 전송 시간을 산출하는 방법은 이하 설명에서 하기 도 4를 참조하여 설명할 것이다.
상기 스케줄링부(303)는 상기 전송 시간 산출부(301)로부터 상기 전송 에너지 효율을 최대로 하는 최적의 전송 시간을 제공받아 상기 기지국으로 전송될 데이터를 스케줄링하여 상기 송신부(301)로 제공하는 기능을 수행한다. 여기서, 상기 최적의 전송 시간을 이용하여 스케줄링을 수행하는 방법은 이하 설명에서 하기 도 5를 참조하여 설명할 것이다.
상기 송신부(301)는 상기 스케줄링부(303)로부터 제공되는 스케줄링 데이터에 따라 상기 기지국으로 데이터를 전송하는 기능을 수행한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에서 에너지 효율을 최대로 하는 패킷 전송 시간을 산출하는 절차를 도시하고 있다.
상기 도 4를 참조하면, 먼저 단말은 401단계에서 전송 에너지 효율을 최대로 하는 최적의 전송 시간을 산출하기 위한 변수들을 초기화시킨다. 이후, 상기 단말은 403단계에서 패킷을 전송하기 위한 전력(Ptx_tmp)을 기 설정된 소정 값(Δ)만큼 증가(Ptx_tmp=Ptx_tmp+Δ)시킨 후, 405단계로 진행하여 상기 증가된 패킷 전송 전력(Ptx_tmp)을 전력 증폭기의 한계치인 최대 전송 전력(Ptx_max)과 비교한다.
만일, 상기 증가된 패킷 전송 전력이 상기 최대 전송 전력보다 작거나 같을 경우(Ptx_tmp<=Ptx_max), 상기 단말은 407단계로 진행하여 상기 증가된 패킷 전송 전력의 채널 용량(C)을 산출한 후, 409단계로 진행하여 상기 산출된 채널 용량(C)을 이용하여 하나의 정보비트를 전송하는 시간(t_tmp=1/C)을 산출한다. 여기서, 상기 채널 용량은 Shannon의 캐패시티 식인 C=1/2log2(1+ζ(Ptx_tmp))를 이용하여 산출할 수 있다. 여기서, 상기 ζ는 α/N을 의미하고, 상기 N은 가우시안 채널에서의 잡음 전력을 의미하며, 상기 α는 거리에 따른 전력의 감쇄를 의미한다.
이후, 상기 단말은 411단계에서 상기 하나의 정보 비트를 전송하는테 필요한 에너지(E_tmp)를 상기 수학식 1을 이용하여 산출(E_tmp=t_tmp·Ptx_tmp/η(Ptx_tmp))한 후, 413단계로 진행하여 상기 산출된 에너지(E_tmp)와 최소 에너지 변수(E_min)의 크기를 비교한다. 여기서, 상기 최소 에너지 변수는 상기 401단계의 초기화 과정에서 무한대(infinity) 값으로 설정된다.
만일, 상기 산출된 에너지가 상기 최소 에너지 변수보다 클 경우(E_tmp>E_min), 상기 단말은 에너지 소모를 최소로 하는 패킷 전송 전력과 전송 시간을 검사하기 위해 상기 403단계로 진행하여 상기 패킷 전송 전력을 다시 기 설정된 소정 값만큼 증가시켜 이하 단계를 재수행한다.
반면, 상기 산출된 에너지가 상기 최소 에너지 변수보다 작거나 같을 경우(E_tmp<=E_min), 상기 단말은 상기 증가된 패킷 전송 전력과 상기 산출된 정보 비트 전송 시간이 에너지 소모를 최소로 할 수 있다고 판단하고 415단계로 진행하여 상기 산출된 에너지(E_tmp)를 상기 최소 에너지 변수(E_min)로 설정한다(E_min=E_tmp). 이후, 상기 단말은 417단계에서 상기 하나의 정보비트를 전송하 는 시간(t_tmp)과 전송하고자 하는 패킷의 크기(M)를 이용하여 상기 패킷을 전송하는 시간(τ)을 산출(τ=t_tmp·M)하여 갱신하고, 상기 증가된 패킷 전송 전력(Ptx_tmp)을 패킷 전송 전력(Ptx)으로 갱신(Ptx=Ptx_tmp)한다.
이후, 상기 단말은 상기 갱신된 패킷 전송 전력 및 시간보다 에너지 소모를 최소화하는 패킷 전송 전력 및 시간이 존재하는지 검사하기 위해 상기 403단계로 되돌아가 상기 증가된 패킷 전송 전력(Ptx_tmp)을 다시 기 설정된 소정 값만큼 증가(Ptx_tmp=Ptx_tmp+Δ)시킨 후, 이하 단계를 재수행한다.
반면, 상기 405단계에서 상기 증가된 패킷 전송 전력이 상기 최대 전송 전력보다 클 경우(Ptx _tmp>Ptx _ max), 상기 단말은 419단계로 진행하여 상기 갱신된 패킷 전송 시간(τ)과 패킷 전송 전력(Ptx)을 바탕으로 스케줄링을 수행하여 상기 패킷을 기지국으로 전송한다.
이후, 상기 단말은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에서 산출된 패킷 전송 시간을 이용하여 스케줄링을 수행하는 절차를 도시하고 있다. 이하에서는, 스케줄링 기법 중 lazy 스케줄링 기법을 사용하는 것을 예로 들어 설명할 것이다.
상기 도 5를 참조하면, 먼저 상기 단말은 501단계에서 에너지 소모를 최소로 하는 패킷 전송 전력과 패킷 전송 시간(τ)을 이용하여 상향링크 데이터 스케줄링을 위한 변수들을 초기화시킨다. 이후, 상기 단말은 503단계에서 i번째 패킷을 선 택하고 505단계로 진행하여 상기 선택된 i번째 패킷이 전송하고자 하는 전체 패킷의 크기(M)보다 작거나 같은지 검사한다(i<=M). 여기서, 상기 i번째 패킷 선택시, 첫 번째 패킷부터 순서대로 선택한다.
상기 i번째 패킷이 전체 패킷의 크기보다 작거나 같을 시, 상기 단말은 507단계에서 상기 에너지 소모를 최소로 하는 패킷 전송 시간(τ) 동안 상기 i번째 패킷을 전송하였음을 가정하고 상기 i번째 패킷의 도착 시간을 산출한다. 여기서, 상기 i번째 패킷의 도착 시간은 이전 패킷 도착 시간(tsum)과 패킷 전송 시간(τ)을 합하여 산출(tsum+τ)할 수 있다. 이때, 상기 i번째 패킷이 첫 번째 패킷일 경우, 상기 이전 패킷 도착 시간으로 상기 첫 번째 패킷의 전송 시작시간(S1)을 이용하며, 상기 첫 번째 패킷의 전송 시작시간은 상기 초기화 과정에서 설정된다.
이후, 상기 단말은 509단계에서 상기 산출된 i번째 패킷의 도착 시간과 다음 패킷 전송 시작시간(Si+1)을 비교하여 상기 i번째 패킷의 도착 시간이 다음 패킷 전송 시작시간보다 클 시(tsum>Si+1), 상기 501단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행하며, 상기 i번째 패킷의 도착 시간이 다음 패킷 전송 시작시간보다 작거나 같을 시(tsum<=Si+1), 5011단계로 진행하여 상기 i를 최대 패킷 수로 설정(Smax=i)하고, 상기 다음 패킷의 시작시간을 상기 i번째 패킷의 도착 시간으로 설정한다(tsum=Si+1). 이후, 상기 단말은 상기 503단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다.
반면, 상기 505단계에서 상기 i번째 패킷이 전체 패킷 크기보다 클 시(i>M), 상기 단말은 513단계로 진행하여 상기 첫 번째 패킷부터 상기 설정된 최대 패킷 수(Smax)까지의 패킷은 상기 에너지 소모를 최소로하는 패킷 전송 시간으로 전송하고. 515단계에서 상기 최대 패킷 수 이후의 패킷(Smax+1~M)들을 종래에 제공된 lazy 스케줄링 기법을 이용하여 스케줄링한 후, 해당 기지국으로 전송한다.
이후, 상기 단말은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 6은 종래 기술과 본 발명의 실시 예에 따라 패킷 전송 시간을 이용하여 스케줄링을 수행한 결과를 도시하고 있다.이하 설명에서 가로축은 패킷 도착률을 나타내고, 세로축은 소모되는 에너지를 의미한다.
상기 도 6은 종래 기술에 따른 lazy 스케줄링 기법을 이용하여 패킷을 전송하였을 경우, 패킷 도착률과 소모 에너지 간의 상관관계를 나타내는 그래프와 본 발명에 따라 전력 증폭기의 특성에 따라 에너지 소모를 최소로하는 패킷 전송 시간을 이용하여 패킷을 전송하였을 경우, 패킷 도착률과 소모 에너지 간의 상관관계를 나타내는 그래프를 도시하고 있다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이, 종래에 전력 증폭기의 특성이 고려되지 않은 lazy 스케줄링 기법을 이용하여 패킷을 전송할 경우, 일정 패킷 도착률이 어느 시점 이하일 경우, 에너지 소모량이 큰 것을 알 수 있다. 반면, 본 발명에 따라 전력 증폭기의 특성을 고려하여 에너지 소모를 최소로하는 패킷 전송 시간을 산출하고, 이를 이용하여 스케줄링을 수행하여 패킷을 전송하였을 경우, 에너지 소모량이 적은 것을 알 수 있다. 즉, 일정 패킷 도착률 이하에서는 필요 이상으로 패킷을 길게 보내는 상기 lazy 스케줄링이 더 많은 에너지를 소모하고 있음을 알 수 있다.
상술한 설명에서는 에너지 소모를 최소화하는 즉, 에너지 효율을 최대로 하는 최적의 패킷 전송 시간을 산출하고, 상기 산출된 시간을 이용하여 스케줄링을 수행하는 방법으로 lazy 스케줄링 기법을 예로 들어 설명하였으나, 종래의 다른 스케줄링 기법에도 적용될 수 있을 것이다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 이동통신 단말기에서 전력 증폭기의 특성에 따른 정보 비트의 전송 시간과 에너지 간의 상관 관계를 고려하여 에너지 효율을 최대로 하는 패킷 전송 시간을 산출하고, 이를 이용하여 상향링크 스케줄링을 수행함으로써, 상기 단말기에서 소모되는 에너지량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 이동통신 단말기에서 전력 증폭기를 고려한 상향링크 스케줄링 방법에 있어서,
    전력 증폭기에서 신호 증폭을 위해 사용되는 직류 전압(DC voltage)과 비선형적인 증폭 효율을 이용하여 패킷 전송시에 소모되는 에너지를 최소로 하는 패킷 전송 시간을 산출하는 과정과,
    상기 산출된 패킷 전송 시간을 이용하여 상향링크 데이터를 스케줄링하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 패킷 전송 시간을 산출하는 과정은,
    패킷 전송 전력을 소정 크기만큼 증가시켜 증가된 각각의 패킷 전송 전력에 대한 채널 용량과 정보 비트 하나의 전송 시간을 산출하는 과정과,
    상기 각각의 패킷 전송 전력과 이에 해당하는 정보 비트 하나의 전송 시간을 이용하여 정보 비트 하나의 전송 에너지를 산출하는 과정과,
    상기 산출된 정보 비트 하나의 전송 에너지들 중 최소 에너지를 검사하는 과정과,
    검사된 최소 에너지에 해당하는 정보비트 하나의 전송 시간과 전송하고자 하 는 패킷의 크기를 이용하여 패킷 전송 시간을 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 채널 용량은, 하기 수학식 6을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112007030479600-pat00006
    여기서, 상기 C는 채널 용량을 나타내고, 상기 N은 가우시안(Gaussian) 채널에서의 잡음 전력을 나타내고, 상기 α는 거리에 따른 전력의 감쇄를 나타내며, 상기 Ptx는 패킷 전송 전력을 나타냄.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 정보 비트 하나의 전송 에너지는, 하기 수학식 7을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112007030479600-pat00007
    상기 Er(T)는 상기 정보 비트 하나의 전송을 위해 단말이 소모하는 에너지를 나타내고, 상기 t는 상기 정보 비트 하나의 전송 시간을 나타내고, 상기 Ptx는 패킷 전송 전력을 나타내고, 상기 η(Ptx)는 증폭 효율을 나타냄.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 산출된 패킷 전송 시간을 이용하여 상향링크 데이터를 스케줄링하는 과정은,
    상기 산출된 패킷 전송 시간에 따른 패킷 전송 수를 계산하는 과정과,
    상기 계산된 패킷 전송 수에 대응되는 패킷들을 상기 패킷 전송 시간 동안 전송하는 과정과,
    주어진 패킷 전송 시간 중 상기 패킷 전송 시간 이후의 시간 동안 나머지 패킷들을 종래의 lazy 스케줄링 알고리즘을 이용하여 스케줄링하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 이동통신 단말기에서 전력 증폭기를 고려한 상향링크 스케줄링 장치에 있어 서,
    전력 증폭기에서 신호 증폭을 위해 사용되는 직류 전압(DC voltage)과 비선형적인 증폭 효율을 이용하여 패킷 전송시에 소모되는 에너지를 최소로 하는 패킷 전송 시간을 산출하는 전송 시간 산출부와,
    상기 산출된 패킷 전송 시간을 이용하여 상향링크 데이터를 스케줄링하는 스케줄링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 전송 시간 산출부는, 패킷 전송 전력을 소정 크기만큼 증가시켜 증가된 각각의 패킷 전송 전력에 대한 정보 비트 하나의 전송 에너지를 산출한 후, 이 중 가장 작은 전송 에너지에 해당하는 정보비트 하나의 전송 시간과 전송 패킷의 크기를 이용하여 패킷 전송 시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전송 시간 산출부는, 상기 각각의 패킷 전송 전력에 대한 채널 용량과 정보 비트 하나의 전송 시간을 산출한 후, 이를 이용하여 상기 정보 비트 하나의 전송 에너지를 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 채널 용량은, 하기 수학식 8을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112007030479600-pat00008
    여기서, 상기 C는 채널 용량을 나타내고, 상기 N은 가우시안(Gaussian) 채널에서의 잡음 전력을 나타내고, 상기 α는 거리에 따른 전력의 감쇄를 나타내며, 상기 Ptx는 패킷 전송 전력을 나타냄.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 정보 비트 하나의 전송 에너지는, 하기 수학식 9을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112007030479600-pat00009
    상기 Er(T)는 상기 정보 비트 하나의 전송을 위해 단말이 소모하는 에너지를 나타내고, 상기 t는 상기 정보 비트 하나의 전송 시간을 나타내고, 상기 Ptx는 패킷 전송 전력을 나타내고, 상기 η(Ptx)는 증폭 효율을 나타냄.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 스케줄링부는, 상기 산출된 패킷 전송 시간에 따른 패킷 전송 수를 계산하여 계산된 패킷 전송 수에 대응되는 패킷들을 상기 패킷 전송 시간 동안 전송하고, 상기 패킷 전송 시간 이후의 나머지 시간 동안 나머지 패킷들을 lazy 스케줄링 알고리즘을 이용하여 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 장치.
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