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KR101010153B1 - 더블유시디엠에이 시스템에서의 전력 할당 방법 - Google Patents

더블유시디엠에이 시스템에서의 전력 할당 방법 Download PDF

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KR101010153B1
KR101010153B1 KR1020040111809A KR20040111809A KR101010153B1 KR 101010153 B1 KR101010153 B1 KR 101010153B1 KR 1020040111809 A KR1020040111809 A KR 1020040111809A KR 20040111809 A KR20040111809 A KR 20040111809A KR 101010153 B1 KR101010153 B1 KR 101010153B1
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Abstract

본 발명은 WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법을 제공하기 위한 것으로, 각 사용자에게 할당되는 전력을 Pt/N이라 가정하고 CQI를 계산하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계 후 각 사용자에게 할당될 코드 수와 동시에 전송될 사용자의 수 n을 결정하는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계 후 사용자의 우선순위를 판별하는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계에서 판별된 우선순위에 따라 n<N일 경우 여분의 전력을 이용하여 동일한 코드 수를 가지는 MCS 레벨 중 최대 처리량을 내는 MCS 레벨을 선택하도록 하는 제 4 단계를 포함하여 구성함으로서, WCDMA 시스템의 HSDPA에 적용되는 CDM 패킷 스케줄러에서 효율적인 전력 할당을 수행할 수 있게 되는 것이다.

Description

더블유시디엠에이 시스템에서의 전력 할당 방법{Method for power allocation in WCDMA system}
도 1은 일반적인 WCDMA 시스템의 블록구성도이고,
도 2는 일반적인 CDM의 코드 자원 할당 예를 보인 개념도이며,
도 3은 종래 WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법을 보인 흐름도이고,
도 4는 본 발명에 의한 WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법을 보인 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 단말 장치(UE)
20 : 무선 접속망(RAN)
30 : 핵심망(CS)
본 발명은 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access, 광대역 코드분할 다중접속) 시스템에서의 전력 할당 방법에 관한 것으로, 특히 WCDMA 시스템의 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)에 적용되는 CDM(Code Division Multiplexing) 패킷 스케줄러(Packet Scheduler)의 효율적인 전력 할당을 수행하기에 적당하도록 한 WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법에 관한 것이다.
일반적으로 제 3 세대 비동기 시스템(Universal Mobile Telecommunications System)은 유럽식 표준인 GSM(Global System for Mobile communications)에서 진화한 제 3 세대 이동통신 시스템으로써, GSM 핵심을 기본으로 하여 무선 접속망(Radio Access Network, RAN)에 WCDMA 기술을 접목하여 다양한 서비스를 제공하고 있다.
도 1은 일반적인 WCDMA 시스템의 블록구성도로서, UMTS의 인터페이스 명칭과 시스템의 구성을 보인 것이다.
여기서 참조번호 10은 단말 장치(User Equipment, UE)이고, 20은 무선 접속망(Radio Access Network, RAN)이며, 30은 핵심망(Core Network, CN)이다.
이처럼 비동기 시스템은 크게 단말 장치(10)와 무선 접속망(20), 핵심망(30)으로 구성되며, 무선 접속망(20)은 기지국(Node B)과 기지국 제어기(Radio Network Controller, RNC)로 이루어진다.
무선 접속망(20)은 세 가지의 핵심망(30)과 연결된다. 그래서 회선 교환을 위해서는 CS(Circuit Switched) 도메인(Domain)과 연결되고, 패킷 교환을 위해서는 PS(Packet Switched)과 연결되고, 방송 서비스를 위해서는 BC(Broadcasting) 도메인과 연결된다.
무선 접속망(20)에서 RNC는 UTRAN(UMTS Radio Access Network)의 무선 자원을 동적으로 할당하기 위해 RNS 내의 구성 요소들을 제어한다.
무선 접속망(20)에서 노드(Node) B는 Uu 인터페이스 상에서 물리 계층의 역할을 수행하며, 무선 인터페이스를 통한 데이터의 송신 및 수신을 담당한다.
단말(10)은 내부에 USIM(UMTS Subscriber Identity Module) 카드가 포함된다. USIM 카드는 UE와 분리될 수 있기 때문에 이 둘 사이에는 Cu라는 표준 인터페이스가 정의된다.
핵심망(30)은 가입자의 호 처리(Call Control), 세션 관리(Session Management), 이동성 제어(Mobility Management), 그리고 망 내의 스위칭 등과 관련된 모든 망 구성 요소들을 포함한다.
핵심망의 구성 요소는 회선교환(CS) 영역, 패킷교환(PS) 영역, 레지스터 영역에 속하는 노드들로 구분할 수 있다.
Iu 인터페이스는 무선 접속망(20)과 핵심망(30)의 명칭으로 사용되고 Iub/Iur은 UTRAN에서의 시스템간의 인터페이스 명칭이다.
무선 인터페이스는 Uu로 명칭되어 있으며, WCDMA 기술이 접목되어 있는 인터페이스이다.
한편 HSDPA는 고속데이터 전송에 적합하도록 AMC(Adaptive Modulation and Coding), HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest), 그리고 Node-B 스케줄링 등의 기술을 이용한다.
그래서 AMC는 전력제어를 통해 채널환경의 변화를 보상해 주는 기존의 시스템과 달리 채널환경에 따라 데이터의 전송 속도를 조절하는 방법을 이용한다. HARQ는 재전송 방법으로 수신된 오류 패킷을 재전송된 패킷과 함께 결합하여 디코딩하 는 하이브리드(Hybrid) 방식을 채택하고 있다. 그리고 Node-B 스케줄링은 기존의 RNC(Radio Network Controller)에서 행해지던 스케줄링 기능을 Node-B에서 수행함으로써 보다 빠르게 채널의 변화에 반응할 수 있는 구조를 가진다.
HSDPA는 패킷 스케줄러를 이용하여 코드 자원과 전력자원을 시분할 또는 코드분할 하여 여러 사용자에게 서비스를 제공한다.
그리고 TDM(Time Division Multiplexing) 패킷 스케줄러의 경우 동시에 전송되는 사용자는 한 명이다. 즉, 시분할을 이용한 스케줄링을 수행하여 한 명의 사용자가 전체 전력 자원을 스케줄링 받게 된다.
반면 CDM(Code Division Multiplexing) 패킷 스케줄러의 경우 코드 분할을 이용하여 동시에 여러 명의 사용자가 전송을 할 수 있다. 코드 자원은 상향링크로 보고된 CQI(Channel Quality Indicator)를 기반으로 하여 각 사용자에게 할당된다. CQI는 기지국과 사용자간의 채널 상태정보를 나타내며, 기지국은 이 정보를 이용하여 각 사용자에게 적절한 코드 자원과 전력자원을 할당함으로써 최대 성능을 내도록 스케줄링하게 된다.
CDM에서 스케줄링에 사용되는 주요한 파라미터로는 HSDPA 코드 수 Mmax와 동시에 전송 가능한 최대 사용자수 N이 있다. 전체 사용자중 채널환경이 좋은 순서대로 N명의 사용자를 선택한 후 필요한 코드 수만큼 할당 받는다. 이를 수식으로 표현하면 사용자 i에게 할당되는 코드 수 Mi는 다음의 수학식 1과 같다.
Figure 112004061165399-pat00001
여기서 Qi는 사용자가 요청한 코드의 수이고, Mmax는 HSDPA에 할당된 전체 OVSF 코드 수이며, N은 동시에 전송할 수 있는 최대 사용자 수이다.
또한 여기서 OVSF 부호는 제 2 세대 방식과 달리 다양한 전송 속도를 지원하기 원활하도록 고안된 것으로, 무선 물리 계층에서 대역 확산율을 조정하며, 코드 번호에 따라 직교성을 보장한다.
이러한 OVSF 부호는 확산계수(Spreading Factor, SF)와 코드 번호에 의해 구분된다.
도 2는 일반적인 CDM의 코드 자원 할당 예를 보인 개념도이다. 그래서 도 2는 HSDPA에 할당된 15개의 코드를 3명의 사용자에게 할당하는 한 예를 보인 것이다.
이때 채널 상황이 제일 좋은 사용자는 15개의 전체 코드 자원 중 7개의 코드 자원을 요청하여 7개의 코드 자원을 할당 받고, 두 번째 사용자는 남은 8개의 코드 자원이 남은 상황에서 5개의 코드 자원을 요청하여 5개의 코드 자원을 할당 받았다. 반면 세 번째 사용자는 3개 이상의 코드 자원을 요청하였으나 남아 있는 코드 자원이 3개 밖에 없으므로 3개의 코드 자원을 할당 받게 된다.
도 3은 종래 WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법을 보인 흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 각 사용자에게 할당되는 전력을 Pt/N이라 가정하고 CQI를 계산하는 단계(ST1)와; 상기 계산 후 각 사용자에게 할당될 코드 수와 동시에 전송될 사용자의 수 n을 결정하는 단계(ST2)와; 상기 결정 후 n<N일 경우 여분의 전력을 균등하게 분배하는 단계(ST3)(ST4)를 수행한다.
이와 같이 구성된 종래 기술의 동작을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 HSDPA에 주어진 전체 전력을 Pt라하고, 동시에 전송 가능한 최대 사용자수를 N, 그리고 실제로 동시에 전송되는 사용자의 수를 n이라 할 때, 코드 자원과 전력자원의 분배는 다음과 같이 이루어진다.
1) 각 사용자에게 할당되는 전력을 Pt/N이라 가정하고 CQI를 계산한다(ST1).
2) 각 사용자에게 할당될 코드 수와 동시에 전송될 사용자의 수 n을 결정한다(ST2).
3) n<N일 경우 여분의 전력은 균등하게 분배된다(ST3)(ST4).
그래서 종래 기술에서는 현재 TTI(Transmission Time Interval)에서 동시에 전송되는 n명의 사용자는 전체 전력을 균등하게 분배하여 할당 받는다.
그러나 이러한 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 현재 TTI에서 동시에 전송되는 n명의 사용자는 전체 전력을 균등하게 분배하여 할당 받게 되는데, 이 경우 여분의 전력자원을 사용한다면 더 높은 MCS(Modulation and Coding Selection) 레벨을 사용할 수 있음에도 사용하지 않게 되므로 결국 전력자원을 낭비할 수 있는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 WCDMA 시스템의 HSDPA에 적용되는 CDM 패킷 스케줄러에서 효율적인 전력 할당을 수행할 수 있는 WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법은,
각 사용자에게 할당되는 전력을 Pt/N이라 가정하고 CQI를 계산하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계 후 각 사용자에게 할당될 코드 수와 동시에 전송될 사용자의 수 n을 결정하는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계 후 사용자의 우선순위를 판별하는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계에서 판별된 우선순위에 따라 n<N일 경우 여분의 전력을 이용하여 동일한 코드 수를 가지는 MCS 레벨 중 최대 처리량을 내는 MCS 레벨을 선택하도록 하는 제 4 단계를 포함하여 수행함을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
이하, 상기와 같은 본 발명, WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 의한 WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법을 보인 흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 각 사용자에게 할당되는 전력을 Pt/N이라 가정하고 CQI를 계산하는 제 1 단계(ST11)와; 상기 제 1 단계 후 각 사용자에게 할당될 코드 수와 동시에 전송될 사용자의 수 n을 결정하는 제 2 단계(ST12)와; 상기 제 2 단계 후 사용자의 우선순위를 판별하는 제 3 단계(ST13 ~ ST15)와; 상기 제 3 단계에서 판별된 우선순위에 따라 n<N일 경우 여분의 전력을 이용하여 동일한 코드 수를 가지는 MCS 레벨 중 최대 처리량을 내는 MCS 레벨을 선택하도록 하는 제 4 단계(ST16)(ST17)를 포함하여 수행한다.
상기에서 제 3 단계는, 사용자의 우선 순위가 높은 사용자부터 상기 제 4 단계를 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법은, 사용자의 수 n에 대해서까지 상기 제 4 단계를 수행한 후 남는 전력 자원이 있으면, n명의 사용자에게 균등 분배하여 스케줄링 하는 제 5 단계(ST18)(ST19)를 더욱 포함하여 수행한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 본 발명은 WCDMA 시스템의 HSDPA에 적용되는 CDM 패킷 스케줄러에서 효율적인 전력 할당을 수행하고자 한 것이다.
그래서 본 발명은 종래 CDM 패킷 스케줄러 기술이 안고 있는 문제점인 전력자원이 낭비되는 현상을 개선함으로써 HSDPA 성능의 향상을 꾀하도록 한다.
본 발명에서 제안하는 CDM 패킷 스케줄러의 동작 방법은 다음과 같다.
HSDPA에 주어진 전체 전력을 Pt라하고, 동시에 전송 가능한 최대 사용자수를 N이라고 한다.
또한 실제로 하나의 TTI(Transmission Time Interval)에 동시에 전송되는 사용자의 수를 n이라 하자.
그러면 본 발명에서는 코드 자원과 전력자원의 분배에 대해 다음과 같이 이루어지도록 한다.
1) 각 사용자에게 할당되는 전력을 Pt/N이라 가정하고 CQI를 계산한다(ST11).
2) 각 사용자에게 할당될 코드 수와 동시에 전송될 사용자의 수 n을 결정한다(ST12).
3) n<N일 경우 여분의 전력을 이용하여 동일한 코드 수를 가지는 MCS((Modulation and Coding Selection) 레벨 중 최대 처리량(throughput)을 내는 MCS 레벨을 선택한다(ST16)(ST17).
4) 우선 순위가 높은 사용자부터 3) 번의 단계를 실시하도록 하며, 남는 전력 자원은 다음 우선순위의 사용자에 대해 3) 번의 단계를 실시하도록 한다(ST13 ~ ST15).
5) 위의 3) 번의 단계와 4) 번의 단계를 n번째 사용자에 대해서까지 실시한 후에도 남는 전력자원이 있다면, n명의 사용자에게 균등하게 분배하여 스케줄링 한다(ST18)(ST19).
예를 들어, Mmax=15, N=3인 경우의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 첫 번째 사용자가 10개의 코드를 요청하고, 두 번째 사용자가 5개의 코드를 요청하였다고 하자.
그러면 남는 코드가 없게 되므로, 세 번째 사용자는 자원을 할당 받지 못하게 된다. 즉, 그 만큼의 전력자원이 남게 된다.
여기서 남는 전력자원을 이용하여 첫 번째 사용자의 MCS 레벨을 올릴 수 있는지 검토해 본다.
그래서 첫 번째 사용자의 MCS 레벨을 올릴 수 있다면, 첫 번째 사용자의 MCS 레벨을 올려서 스케줄링 한다.
만약 첫 번째 사용자의 MCS 레벨을 올릴 수 없다면, 두 번째 사용자에 대해서 MCS 레벨을 올릴 수 있는지를 검토한다.
만약 두 번째 사용자의 MCS 레벨을 올릴 수 있다면, 그 MCS 레벨로 올려서 스케줄링하게 된다.
만약 두 사용자 모두 MCS 레벨을 올릴 수 있는 여지가 없다면, 여분의 전력은 균등하게 분배되어 스케줄링 되도록 한다.
이처럼 본 발명은 WCDMA 시스템의 HSDPA에 적용되는 CDM 패킷 스케줄러에서 효율적인 전력 할당을 수행하게 되는 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법은 WCDMA 시스템의 HSDPA에 적용되는 CDM 패킷 스케줄러에서 효율적인 전력 할당을 수행할 수 있는 효과가 있게 된다.
따라서 종래의 CDM 패킷 스케줄러는 코드 자원을 효율적으로 사용할 수는 있으나 전력 자원이 낭비되는 현상이 있었는데, 본 발명에서는 CDM 패킷 스케줄러의 이러한 문제점을 개선하여 전력자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 함으로써 HSDPA의 성능을 향상시키게 되는 것이다.

Claims (3)

  1. 각 사용자에게 할당되는 전력을 Pt/N - 여기서, Pt는 주어진 전체 전력, N은 동시에 전송 가능한 최대 사용자수임 - 이라 가정하고 CQI(Channel Quality Indicator)를 계산하는 제 1 단계와;
    상기 제 1 단계 후 각 사용자에게 할당될 코드 수와 동시에 전송될 사용자의 수 n을 결정하는 제 2 단계와;
    상기 제 2 단계 후 사용자의 우선순위를 판별하는 제 3 단계와;
    상기 제 3 단계에서 판별된 우선순위에 따라 n<N일 경우 여분의 전력을 이용하여 동일한 코드 수를 가지는 MCS(Modulation and Coding Selection) 레벨 중 최대 처리량을 내는 MCS 레벨을 선택하도록 하는 제 4 단계를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 단계는,
    사용자의 우선 순위가 높은 사용자부터 상기 제 4 단계를 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법은,
    사용자의 수 n에 대해서까지 상기 제 4 단계를 수행한 후 남는 전력 자원이 있으면, n명의 사용자에게 균등 분배하여 스케줄링 하는 제 5 단계를 더욱 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 WCDMA 시스템에서의 전력 할당 방법.
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