Abstract
In this paper, we propose a computationally efficient scheduling algorithm that can arbitrarily control the throughput-fairness tradeoff in a multiuser wireless communication environment. As a new scheduling criterion, we combine linearly two well-known scheduling criteria such as one of achieving the maximum sum throughput and the other of achieving the maximum fairness, so as to control the relative proportion of the throughput and the fairness according to a control factor. For linear combining two different criteria, their optimization directivenesses and the units should be unified first. To meet these requirements, we choose an instantaneous channel capacity as a scheduling criterion for maximizing the sum throughput and the average serving throughput for maximizing the fairness. Through a unified linear combining of two optimization objectives with the control factor, it can provide various throughput-fairness tradeoffs according to the control factors. For further simplification, we exploit a high signal-to-noise ratio (SNR) approximation of the instantaneous channel capacity. Through computer simulations, we evaluate the throughput and fairness performances of the proposed algorithm according to the control factors, assuming an independent Rayleigh fading multiuser channel. We also evaluate the proposed algorithm employing the high SNR approximation. From simulation results, we could see that the proposed algorithm can control arbitrarily the throughput-fairness performance between the performance of the scheduler aiming to the maximum sum throughput and that of the scheduler aiming to the maximum fairness, finally, we see that the high SNR approximation can give a satisfactory performance in this situation.
이 논문에서는 다중 사용자 무선통신 환경에서 전송률-형평성 트레이드오프를 임의로 제어할 수 있는 계산이 효율적인 전송률-형평성 제어 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 제안되는 스케줄링 기준은 최대의 전송률 합을 추구하는 스케줄링 기준과 최대의 형평성을 추구하는 스케줄링 기준을 제어 인자에 따라 전송률과 형평성을 조정할 수 있도록 선형적으로 결합한다. 이때, 선형 결합을 통한 전송률-형평성 트레이드오프 제어를 위하여 스케줄링 기준의 단위와 최적화 방향을 일치시키는 것이 필요하다. 제안된 알고리즘은 이러한 조건들을 만족시키기 위하여 순시 전송률과 평균 제공 전송률을 스케줄링 기준으로 결정하고, 이들을 제어 인자를 사용하여 최적화 방향이 일치하도록 선형적으로 결합하여 제어 인자 값에 따라 다양한 전송률형평성 성능을 제공할 수 있도록 한다. 추가적인 계산 간소화를 위하여 순시 전송률에 대한 높은 SNR (signal-to-noise ratio) 근사화 관계를 이용한다. 모의 실험을 통하여 독립적인 레일리 페이딩 다중 사용자 채널에서 제안된 스케줄링 알고리즘에 대하여 제어 인자 값에 따른 전송률과 형평성 성능을 분석하였고, 순시 전송률의 높은 SNR 근사화 관계를 이용한 성능 분석도 이루어졌다. 모의실험 결과, 제안된 스케줄링 알고리즘은 최대 전송률을 추구하는 스케줄링과 최대 형평성을 추구하는 스케줄링 사이에서 전송률-형평성 성능을 임의로 조절할 수 있음을 확인할 수 있었고, 근사화 결과도 만족스러운 결과를 얻을 수 있었다.
