JP2006518126A - パケットスケジューリング - Google Patents

Abstract

パケットスケジューリング方法は、例えば、無線通信ネットワークの高速ダウンリンクパケットアクセスシステムにおいて、少なくとも１つのチャネルを通じて送信機から複数の受信機へ送信するデータパケットをスケジューリングするために使用される。例えばサービス品質、遅延及び公平性のようなスケジューリングパフォーマンスの少なくとも２つの異なる属性にウエイトが割り当てられる。割り当てられたウエイトに従って、異なる属性のスケジューリングパフォーマンスの少なくとも１つの結合測定値が、各自の受信機について生成される（Ｓ１，Ｓ３）。異なる受信機についての各自の結合測定値は、パケットが伝送されるべき受信機を決定するために使用される（Ｓ２，Ｓ４）。ウエイトは、送信機のオペレータにより調整されてもよいし、スケジューリングパフォーマンスに基づいて自動的に調整されてもよい。

Description

本発明は例えば無線通信システムで使用するパケットスケジューリング方法及び装置に関連する。

図１は、無線通信システム１の一部を示す。システムは、図１では１つしか示されていないが複数の基地局２を含む。基地局２は、複数のユーザがそれぞれ位置してもよいセルにサービス提供する。各ユーザは、各自のユーザ装置（ＵＥ）を有する。図１では、ユーザ装置ＵＥ２，ＵＥ１１及びＵＥ５０しか示されていない。各ＵＥは例えば携帯用端末（ハンドセット）又は携帯用コンピュータである。

周知のように、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムでは、（「ノードＢ」としても知られている）基地局から送信された別のＵＥへの信号は、異なるチャネリゼーションコードを使用することで区別される。いわゆる第３世代無線通信システムでは、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）技術が、（基地局からＵＥへの）ダウンリンク方向でのデータ伝送に提案されている。この技術では、データを伝送するのに複数のチャネルが利用可能である。これらのチャネルは異なるチャネリゼーションコードを有する。例えば、所与のセル又はセルのセクタ内でＨＳＤＰＡに利用可能な異なるチャネルＣ１乃至Ｃ１０があってもよい。ＨＳＤＰＡでは、ダウンリンク伝送は、一連の送信時間間隔（ＴＴＩ）に分割され、選択されたＵＥに利用可能な様々なチャネルの各々でデータのパケットが送信される。ＵＥがサービス提供を受けるチャネルの新たな選択は、各ＴＴＩで実行可能である。

図２は一連の送信時間間隔ＴＴＩ１乃至ＴＴＩ９にわたるＨＳＤＰＡ法による動作例を示す。図２に示されるように、ＴＴＩ１では、２つのパケットがＵＥ５０に送信され、４つのパケットがＵＥ１１に送信され、４つのパケットがＵＥ２に送信されるよう定められている。従って、ＵＥ５０に２チャネルが割り当てられ、ＵＥ１１及びＵＥ２に４チャネルがそれぞれ割り当てられる。即ち、図１に示されるように、ＵＥ５０にはＣ１及びＣ２が割り当てられ、ＵＥ１１にはＣ３乃至Ｃ６が割り当てられ、ＵＥ２にはＣ７乃至Ｃ１０が割り当てられる。

次の送信時間間隔ＴＴＩ２では、新たなユーザ装置ＵＥ１に１つのパケットが送信され、ＴＴＩ１で指定された残りのＵＥは、パケットを受信し続ける。

従って、ＨＳＤＰＡシステムは、基地局から様々なＵＥへパケット形式でデータを伝送するために、多数の同様な共用チャネル（ｓｈａｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ）を使用する。このシステムを利用して、例えばワールドワイドウェブ（ＷＷＷ）ブラウジング機能をサポートすることが予想される。

各ＴＴＩでどのＵＥがどのチャネルでサービス提供を受けるかを決定するために、パケットスケジューリング法が使用される。ＨＳＤＰＡでは、従来２つの基本的なスケジューリング法があり、それらは：ラウンドロビン（ＲＲ）スケジューリング法及び最大キャリア対干渉比（ｍａｘ Ｃ／Ｉ）法である。

基本的なラウンドロビン法は、送信機（基地局）で送信を待機しているデータを現在有しているＵＥのリストを先ず編集する（コンパイルする）。各ＴＴＩに対して、リストの中で最後のＵＥは次のＴＴＩで最高の優先度を有する。従って、ＵＥはラウンドロビン形式でサービスされる。最も簡易なラウンドロビンスケジューリング法では、最高の優先度を有するＵＥが総てのチャネルを取得する。しかしながら、パケット重み付けラウンドロビン法も知られている。これは、様々なＵＥについての相対的なデータ量に基づいて、利用可能なチャネルを各ＴＴＩでユーザのグループに割り当てる。このパケット重み付け法では、送信を待機しているより多くのデータを有するＵＥに、より多くのチャネルが割り当てられる。

ラウンドロビンスケジューリング法は、競合するユーザ間で、無線リソース割り当ての観点からの公平性を促進する。しかしながら、これは、全体的に貧弱なデータスループットを比較的提供する傾向にある。

最大Ｃ／Ｉスケジューリング法は、ラウンドロビンスケジューリング法と同様であるが、データを待機しているＵＥのリストが、各ＵＥから報告されるキャリア対干渉比（Ｃ／Ｉ）に基づいて各ＴＴＩで格納される点が異なる。Ｃ／Ｉはチャネルの品質の測定値である。Ｃ／Ｉに基づいてＵＥのリストを並べ換える（ソーティングする）ことで、より良いチャネル品質を有するＵＥの選択される機会がより多く与えられる。この手法の最も簡易な形式では、データを待機している最高のＣ／Ｉを有するＵＥに総てのチャネルが割り当てられる。パケット重み付けの変形も可能であり、最高のＣ／Ｉを有する単独のＵＥを選択するのではなく、ＵＥが伝送を待機しているデータの相対量に基づいて、利用可能なチャネルがＵＥのグループ内で分けられる。

最大Ｃ／Ｉスケジューリング法は、データの全体的なスループットを最大化する傾向にあるが、公平性を犠牲にする。例えば基地局から遠いことに起因して又は近辺で他の多くの干渉するＵＥが存在することに起因して、貧弱なＣ／Ｉ値を報告するＵＥは非常にまれにしか選択されなくなることが、理解されるであろう。従って、これらのＵＥはパケットを受信する場合に許容できない遅延の弊害を被りやすい。

他のスケジューリング法は、非特許文献１に開示されている。このパケットスケジューリング法は、無線リンク品質及び要求されるサービス品質（ＱｏＳ）レベルに従って、タイムスロットを適応的に割り当てることで、様々なＵＥのＱｏＳ要請に応じ、システム容量を最大化することを目的とする。この手法は、最大Ｃ／Ｉスケジューラ、均衡した公平性（ＰＦ）スケジューラ、重み付けラウンドロビン（ＷＲＲ）スケジューラ及び優先度ラウンドロビン（ＰＲＲ）を含む様々なスケジューラ個々の階層を利用する。スケジュールされるパケットは、様々なＵＥの様々なＱｏＳ要求に従って、分類部によって事前に分類される。異なるクラスに属するパケットは、その階層における第１段階のスケジューラで異なるスケジューラで処理される。更なるスケジューリングは、階層の第２及び第３段階で実行される。このように、複数のスケジューラ各々を利用して、異なるクラスのサービスに関する異なる要求に応じる。しかしながら、固定された方法で又は緩やかに変化する動的な方法でスケジューリングするプロセスを区別することは、無線チャネルの動的な高速変化に起因して、困難且つ非効率的である。その結果、ある区分（サービスクラス）の割り当てられたスケジューラは、要求されたＱｏＳレベルを提供するために逼迫するかもしれないが、他の区分（サービスクラス）に割り当てられたスケジューラは十分に活用されておらず、空き容量を有するかもしれない。そのような区分けされたスケジューラの効率及びパフォーマンスは、共用される帯域量及び異なる条件を有するサービスの範囲が増えるにつれて劣化してしまうことも分かる。そのような区分けされたスケジューラで失われる効率のいくらかを改善する試みは、実際には、演算の複雑さや付随するコストを増やすに過ぎない。

英国特許公開ＧＢ−Ａ−２３９０７７５では、遺伝的アルゴリズムを用いるパケットスケジューリング法を本発明者が提案している。この技術では、複数の候補のスケジュールソリューション（解）が各ＴＴＩについて生成される。各候補のスケジュールソリューションは、遺伝的アルゴリズムにおける固体（ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ）に対応し、関連するＴＴＩで、どの受信機がどのチャネルに割り当てられるかを指定する。各候補のスケジューリングソリューションの適合性が判定される。適合性は、例えば、スループット、遅延及び公平性のような、関連するスケジューリングソリューションのパフォーマンスに関する幾つかの異なる測定値を考慮してもよい。各候補ソリューションに関する適合性を判定する際に、個々のパフォーマンス測定値が重み付けされてもよい。現在の生成における個々は、対応する候補ソリューションの適合値に基づいてペアレント（親）として選択される。より適合するソリューションは、ペアレントとして選択される多くの見込み（チャンス）を有する。子（次の世代に関する候補ソリューション）は、クロスオーバ及びミューテーションのような遺伝的操作に従って、選択された親から生成される。このように、一連の反復（世代）により、遺伝的アルゴリズムは、考察中のＴＴＩに対して１つの最良のソリューションが選択されるある地点まで、候補スケジューリングソリューションを洗練する。
英国特許出願公開番号第２３９０７７５号明細書 Ｍａｓａｈｉｒｏ Ｏｎｏ，ｅｔ ａｌ．，"Ａ ｐｒｏｐｏｓａｌ ｏｆ ａｌｌ−ＩＰ ｍｏｂｉｌｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ（３）−ＱｏＳ ｐａｃｋｅｔ ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ ｆｏｒ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎｓ"，ＮＥＣ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ＩＥＩＣＥ，ＭｏＭｕＣ２００２−３（２００２−５），ｐｐ．１３−１８

そのような遺伝的アルゴリズムは、ラウンドロビンスケジューリングや最大Ｃ／Ｉスケジューリングのような従来の技法よりも非常に良好なスケジューリングパフォーマンスを達成する可能性を与えるが、それはかなりの演算リソースを必要とし、特に個体数が大きい場合に深刻になる。

従って、遺伝的アルゴリズムに基づくパケットスケジューリング法のような多くの演算リソースを必要とせず、区分けされたスケジューリングの欠点を回避するパケットスケジューリング法を提供することが望まれている。

本発明の第１態様では、少なくとも１つのチャネルを通じて送信機から複数の受信機へ送信するデータパケットをスケジューリングするパケットスケジューリング方法が使用され、当該方法は：スケジューリングパフォーマンスの少なくとも２つの異なる属性にウエイトを割り当て；割り当てられたウエイトに従って、前記少なくとも２つの異なる属性のスケジューリングパフォーマンスの結合測定値（ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｍｅａｓｕｒｅ）を各自の受信機について生成し；及び異なる受信機についての各自の結合測定値を使用して、パケットが伝送されるべき受信機を決定する。

そのような方法は、様々なサービス種別のような様々なスケジューリングクラスに受信機を分類する必要性なしに、単独のグループのように総ての受信機についてデータのスケジューリングを実行可能にする。そのような方法は、遺伝的アルゴリズムに基づくスケジューラによる複雑な演算なしに、スケジューリングにいくつもの異なるパフォーマンス属性を考慮できるようにする。

ウエイトは、送信機のオペレータによって調整可能でもよいし、或いはスケジューリングパフォーマンスに基づいて自動的に調整されてもよい。これは、様々なトラフィックの混合又はチャネル状態についてスケジューリングパフォーマンスを仕立てることを可能にする。

好適実施例での方法は、更に、少なくとも２つの異なる個別の測定値を生成し、測定値の各々は前記異なる属性の１以上におけるスケジューリングパフォーマンスの測定値であり；及び割り当てられたウエイトに従って前記個別の測定値を結合し、前記測定値を生成する。

好ましくは、少なくとも１つの個別の測定値は、別の個別の測定値に影響を及ぼす少なくとも１つの属性とは独立である。これは、測定値を互いに独立であるようにすることができ、ウエイトを制御することで、スケジューリングパフォーマンスの正確な制御を達成可能にする。

少なくとも１つの個別の測定値は、受信機に個々に割り当てられた優先度による影響を受けてもよいし、或いは受信機に提供されるサービス種別（例えば、ＷＷＷブラウジング、映像）に割り当てられる優先度による影響を受けてもよい。

好ましくは、少なくとも１つの個別の測定値は、該測定値及び別の個別の測定値の間のミスマッチを減らすように調整される。測定値は、それらの総てが例えば０乃至１のような同じ範囲内にあるように調整され、様々な測定値について同じウエイトが同じ効果を有するようにしてもよい。

１以上の個別の測定値は正規化されてもよく、例えばどの１つの受信機についての値も、総ての受信機についての値の総和に対して正規化されてもよい。

好適実施例では、関連する受信機の個別の測定値の積を演算することで、その又は各々の結合測定値が生成される。

ＨＳＤＰＡシステムでのように複数の受信機にデータを送信するのに利用可能な複数のチャネルが存在してもよい。この場合における方法は、好ましくは：個々の受信機各々について第１及び第２の結合測定値をそれぞれ生成し；各自の第１の結合測定値に基づいて受信機を格付けし、格付けされた順序で受信機のリストを作成し；及び前記リスト中で最高に格付けされた受信機から始めて、各自の第２の結合測定値に基づいて前記リスト中の受信機にチャネルを割り当てる。

この態様では、パケットが伝送されるべき受信機を決定することは、第１及び第２の結合測定値双方の影響を受け、スケジューリング判断に関する多大な柔軟性を与える。少なくとも１つの属性に関し、第１及び第２の結合測定値をそれぞれ生成するために各自異なるウエイトが割り当てられてもよい。

考察することが望ましい多くの様々なスケジューリングパフォーマンスの属性が存在する。それらは、許容可能な遅延閾値の範囲内でデータを受信機へ配信することの成功又は失敗；送信機及び受信機間のチャネルの品質；受信機にどの程度多くのデータが配信可能に推定されるか；受信機へ送信するのにどの程度多くのデータが送信機で待機しているか；受信機へのデータ配信の遅延；及び様々な受信機間の公平性を含んでもよい。これらの属性が操作可能であることは必須ではない。例えば、純粋に商業的な属性は、受信機にサービスを提供する場合にオペレータにとって収益性のように考察できる。

本方法は、例えば複数のＴＴＩのような一連のスケジューリングの場合に反復的に実行されることが望ましい。一実施例では、各々のスケジューリングの瞬間に対して、新たに結合された測定値がその受信機について作成され、パケットが送信されるべき受信機に関する新たな判断がなされる。

送信は無線送信でもよいし、送信機は無線通信システムの基地局の一部でもよいし、各受信機はそのシステムのユーザ装置の一部でもよい。

本発明の第２態様では、少なくとも１つのチャネルを通じて送信機から複数の受信機へ送信するデータパケットをスケジューリングするパケットスケジューリング装置が使用され、当該装置は：当該パケットスケジューリング装置のパフォーマンスの少なくとも２つの異なる属性にウエイトを割り当てる手段；割り当てられたウエイトに従って、前記少なくとも２つの異なる属性における当該装置のパフォーマンスの結合測定値を各自の受信機について生成する手段；及び異なる受信機についての各自の結合測定値を使用して、パケットが伝送されるべき受信機を決定する手段；を有する。

本発明の第３態様による送信装置は：本発明に関する上記第２態様によるパケットスケジューリング装置；及び前記パケットスケジューリング装置に動作可能に接続され、前記パケットスケジューリング装置によって決定された受信機にパケットが送信されるようにする送信手段；を有する。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例が説明される。

図３は、本発明を使用するパケットスケジューリング装置１０のブロック図を示す。装置１０は、少なくとも１つのチャネルを通じて送信機から複数の受信機への送信用のデータパケットをスケジューリングするのに使用される。スケジューリング判断は、連続的なスケジューリングの瞬間の各々（例えば、ＴＴＩの各々）についてなされる。例えば、送信機は無線通信システムの基地局（ノードＢ）である。この場合における複数の受信機はその基地局により取り扱われる様々なＵＥである。

装置１０は個々の複数の測定値生成部１２１乃至１２Ｋを有する。測定値生成部１２の各々は各受信機（ＵＥ）に関連するデータを受信する。そのデータは例えばキャリア対干渉比（Ｃ／Ｉ）レポートや、ソースキューの充填度に関する情報を含んでもよく、送信機内のそのソースキュー内で、様々な受信機各自に宛てられたデータが送信に先立ってバッファリングされる。

受信データに基づいて、各測定値生成部１２はパケットスケジューリング装置のパフォーマンスの１つの属性の個々の測定値を各受信機について生成する。例えば、後に詳細に説明されるように、第１測定値生成部１２１で生成される第１測定値は、受信機に関して許容可能な遅延閾値の範囲内でその受信機に到達することに失敗したパケットの割合の測定値でもよい。第２測定値生成部１２２により生成される第２測定値は、各受信機に関するパケットスケジューリング装置１０の別のパフォーマンス属性に関連する。例えば、第２測定値は、その受信機から受信したＣ／Ｉ報告値でもよい。

装置１０は、更に、結合測定値生成部１４を有し、結合測定値生成部は、各受信機について測定値生成部１２１乃至１２Ｋで生成された第１乃至第Ｋ測定値を受信する。結合測定値生成部１４は、１以上のウエイト群も受信する。結合測定値生成部１４は、その又は一群のウエイトで決定されるような重み付けで各受信機についての第１乃至第Ｋ測定値を合成し、スケジューリングパフォーマンスの１以上の結合された測定値を各受信機について出力する。従って、その又は各々の結合された測定値は、手段１４に与えられるウエイトで決定される様々な属性に付随する重み付けによる、パフォーマンスの少なくとも２つの異なる属性におけるスケジューリングパフォーマンスの測定値である。

装置１０は判定部１６を更に有し、判定部は、結合測定値生成部１４により生成された１以上の結合されたパフォーマンス測定値を受信し、１以上の結合されたパフォーマンス測定値に基づいて、考察しているスケジューリングの瞬間にパケットが伝送されるべき１以上の受信機を決定する。

装置１０は送信部１６に動作可能に接続され、判定部がスケジューリング判断を行うスケジューリングの瞬間が見出されると、送信部１６は選択した受信機にパケットを送信する。

通常の場合には、送信機から受信機へパケットを送信するのに複数のチャネルが利用可能であり、判定部１６は、選択された受信機が考察中のスケジューリングの時点で利用可能なチャネルにどのように割り当てられるかを決定してもよい。

図４は、図３の装置内の結合測定値生成部１４及び判定部１６の動作例を示すフローチャートである。図４に示される一連のステップは、考察するスケジューリングの瞬間（例えば、ＴＴＩ）の総てについて実行される。

第１ステップＳ１では、結合測定値生成部１４は、考察されるＵＥに関する第１乃至第Ｋ測定値の第１の重み付け結合に基づいて、第１の結合測定値（ランキング測定値）を各ＵＥについて計算する。第１乃至第Ｋ測定値は、この第１の結合測定値を生成する場合に、第１のウエイト（ランキングウエイト）群を用いて重み付けされる。

ステップＳ２では、判定部１６は、結合測定値生成部１４で生成された第１の結合測定値各々に基づいて、ＵＥを格付けする。判定部は、格付け（ランク）によるＵＥのリストを生成し、最高に格付けされるＵＥはリストのトップにある。リストは、考察されるＵＥへの伝送用に送信機のソースキューにてデータを待機させているＵＥのみを含む。

ステップＳ３では、結合測定値生成部１４は、考察されるＵＥに関する第１乃至第Ｋ測定値の第２の重み付け結合に基づいて、第２の結合測定値（チャネル割当測定値）を各ＵＥについて計算する。第２の結合測定値を生成する場合に、第２のウエイト（チャネル割当ウエイト）群を用いて重み付けする。チャネル割当ウエイトはランキングウエイトと同一でもよいし相違してもよい。

ステップＳ４では、判定部１６はステップＳ２で生成したＵＥのリストを参照する。リストのトップから始めて、判定部１６はそれら各自の第２の結合測定値に基づいてリスト中のＵＥにチャネルを割り当てる。ステップＳ４での処理は、割当に何らのチャネルも残っていなくなるまで続く。ステップＳ４で実行される処理の更に詳細な例は、図５を参照しながら後に説明される。

次に、ＨＳＤＰＡシステムに使用するのに相応しい本発明の実施例が詳細に説明される。本実施例は、サービス品質（ＱｏＳ）、チャネル品質、配信可能なデータパケット、送信機で待機しているデータ及び遅延特性等に関する測定値の観点からＨＳＤＰＡシステムのパフォーマンスを最適化しようとする。

本実施例では、スケジューリングパフォーマンスに関する個々の第１の測定値は、ＱｏＳ測定値である。この測定値を生成するために、許容可能な遅延閾値（Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ＿Ｄｅｌａｙ）が、ＨＳＤＰＡシステムで利用可能なサービス種別各々について定められる。例えば、リアルタイム映像サービスに関して、この許容可能な遅延閾値は、１００ｍｓであるように想定されてもよい。ワールドワイドウエブ（ＷＷＷ）ブラウジングセッションでは、許容可能な遅延閾値は１．５ｓであるように想定されてもよい。一般に、ＨＳＤＰＡシステムは、定められた許容可能な遅延閾値の範疇で、送信機（ノードＢ）から各ＵＥへ、可能な最大数のデータパケットを配信しようとする。

ＮがＵＥの総数であり、それらのＵＥに目下のＴＴＩの間にパケットが送信されているものとする。ＯｃｔＲｅｃｅｉｖｅｄ＿ｎは、ｎ番目のＵＥに良好に（誤りなしに）配信されたオクテット数である。これらの誤り無く配信されたオクテットは、ＱｏＳ具備及びＱｏＳ不備オクテットに分けることができる。ＱｏＳ不備オクテット、許容可能な遅延閾値外で伝送されたオクテットである。従って、各ＵＥに関し、ＱｏＳを具備した受信オクテット数は、次のように決定されてもよい。

ここで、ＯｃｔＲｅｃｅｉｖｅｄ＿Ｓａｔｉｓｆｉｅｄ＿ＱｏＳ＿ｎはＱｏＳを満たすオクテット数であり、ＯｃｔＲｅｃｅｉｖｅｄ＿Ｆａｉｌｅｄ＿ＱｏＳ＿ｎはｎ番目のＵＥに関してＱｏＳを満たさないオクテット数である。

ところで、ノードＢはパケットの配信遅延を見出すことができ、そのパケットは、ノードＢが、ＵＥによる受信後にノードＢに返送されたアクノリッジメッセージＡＣＫに基づいて、各ＵＥに送信するものである。これらアクノリッジメッセージ（肯定応答）に関する更なる情報は、例えば、本件の出願人による英国特許出願第０２１６２４５．１号に記載されている。

各ＵＥに関し、ＱｏＳ条件を満たすスループットの割合は、次のように定義されてもよい。

ここで、ＯｃｔＡｒｒｉｖｅｄ＿Ｎｏｄｅ＿Ｂｎは、ノードＢでｎ番目のＵＥに関してソースキューに当初配信されたオクテット数である。

ｎ番目のＵＥに対してノードＢに何らのパケットも到来しなかった場合は、そのＵＥに対して、Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ＿Ｓａｔｉｓｆｙ＿ＱｏＳｎ＝０ であるように仮定される。

この値は、次式のように非線形関数に従うようになる。

そして、各ＵＥに関するＱｏＳ測定値は次式のように決定される。

この正規化は、ＱｏＳ測定値を０及び１の範囲に対応させるために、最終的な測定値に適用される。

本実施例における個々の第２のパフォーマンス測定値の２番目のものは、ＵＥから受信したＣ／Ｉ値の報告に基づく。各ＵＥについてのＣ／Ｉ測定値を０乃至１の範囲にマッピングするために、報告されたＣ／Ｉ値の各々は、報告されたＣ／Ｉ値総ての総和に関してスケーリングされる（尺度変更される）：

ここで、Ｃ／Ｉｎはｎ番目のＵＥに対するＣ／Ｉの報告値である。

本実施例における個々の第３のパフォーマンス測定値は、各ＵＥについて有効に配信可能な推定オクテット数Ｅｆｆ＿Ｏｃｔｎに関連する。この場合に仮定されることは、ＨＳＤＰＡシステムは適応変調及び符号化（ＡＭＣ）技法を使用し、様々なチャネル状態の下で、様々な変調及び／又は符号化法を送信機（ノードＢ）が選択可能なことである。ＡＭＣ法では、各ＵＥはダウンリンクチャネル品質（基地局からのダウンリンクで体験する品質）の測定値を生成し、ノードＢにその測定値を報告する。測定値は、例えば、ダウンリンクチャネルに関するＣ／Ｉ値である。そして、ノードＢは各ＵＥに関して報告されたチャネル測定値に加えて、システムの制約に関する情報や、利用可能な変調及び符号化法（ＭＣＳ）に関する情報を使用して、その特定のＵＥについて最も有効なＭＣＳレベルを確認する。従って、より良好なチャネルを有する或いはノードＢの近辺に位置するＵＥは、より高いＭＣＳレベルを使用することができ、従って、より高い伝送レートの恩恵を受けることができる。この選択は、例えば、次のＭＣＳレベルへ移るＣ／Ｉ閾値（例えば、−８ｄＢ，−２ｄＢ，＋４ｄＢ）を設定することよって実行できる。事実上、この結果は、各ＵＥのチャネル品質に基づく伝送レートの分類になる。

本実施例では、各ＵＥはＴＴＩ毎にＣ／Ｉ値を報告すること、及びノードＢはＴＴＩ毎に利用可能なチャネル各々について新たなＭＣＳレベルを設定できることが想定されている。

各ＵＥに関する有効な配信オクテット数に影響する他の要因は、誤って受信したパケットを処理する方法である。本実施例では、そのように誤って受信されたパケット（良好でないパケット）にいわゆる追跡結合（ｃｈａｓｅ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）法が適用されることが想定される。追跡結合法では、良好でないパケットがノードＢにより再送され、その後にＵＥは同一パケットに関して受信した全ての複製を（例えば最大比合成法を利用して）「ソフトに」合成する。実効的なキャリア対干渉比（Ｃ／Ｉ）は、合成される２パケットの各Ｃ／Ｉの和になる。従って、追跡合成法は伝送されたパケットのＣ／Ｉを改善する。

総ての再送は最初の伝送よりも高い優先度を有することも想定されている。これは、総ての再送パケットは新たなパケットの最初の送信前に送信される機会が与えられることを意味する。

あるＵＥについて有効に配信可能なオクテット数を推定するために、先ず、そのＵＥｎに対する最も効率的なＭＣＳレベルが判定される。次に、そのＵＥｎが（第１の時間に新たなパケットを受信する準備の整った）伝送モードにあるか否か又は（そのＵＥによって以前に誤って受信されたパケットをノードＢが再送するのを待機している）再送モードにあるか否かを判定する。

ＵＥが再送モードにあるならば、送信に利用可能なオクテット数Ｏｃｔｎは次式に基づいて決定される。

ここで、Ｏｃｔ（ＭＣＳｎ）はｎ番目のＵＥ用に選択されたＭＣＳレベルで配信可能な最大オクテット数であり、Ｏｃｔ＿Ｒｅｔｒａｎｓｍｉｔｎは再送に利用可能なオクテット数である（即ち、ノードＢでＵＥに再送されるのを待機しているオクテット数である。）。

ＵＥが伝送モードにあるならば、送信に利用可能なオクテット数は次式に基づいて決定される。

ここで、Ｏｃｔ＿Ｗａｉｔｉｎｇ＿ｉｎ＿Ｑｕｅｕｅｎはｎ番目のＵＥに送信するためのノードＢのキュー内のオクテット数を表す。

ＵＥのどれでもそれによる送信に利用可能な最大オクテット数は次式で決定される。

ここで、ｎｍａｘは送信に利用可能な最大オクテット数を有するＵＥ数を表し、Ｏｃｔｎｍａｘはその最良のＵＥへの伝送に利用可能な最大オクテット数である。

最良のＵＥに対する有効推定配信可能オクテットは、次式に基づいて決定される。

ここで、ＦＥＲｎｍａｘは、ｎｍａｘ番目のＵＥについて推定されたフレームエラーレートである。

ｎ番目のＵＥに対する配信可能な有効オクテット数は、第３の個々の測定値が次式のようになるように、この最大値に対して正規化される。

本実施例におけるパフォーマンスの個々の第４の測定値は、どの程度多くのデータが各ＵＥへの送信をノードＢで待機しているかの測定値である。これは、各ＵＥへのデータのスループットと逆向きの関係にある。

ｎ番目のＵＥに関し、スループットは次式のように定められる。

配信を待機しているデータの比率Ｍｅｔｒｉｃ＿Ｗａｉｔｉｎｇ＿Ｒａｔｉｏｎは、次のように定められる。

本実施例におけるパフォーマンスの個々の第５の測定値は、各ＵＥで観測される遅延に関連する。先ず、そのＵＥへの伝送を待機している最古の未配信オクテットが考察され、そのオクテットが受ける遅延量が判定される。

ここで、Ｍ．ＴＴＩは現在時間を表し、Ａｒｒｉｖａｌ＿Ｔｉｍｅ＿ＥａｒｌｉｅｓｔｎはそのＵＥに関して最も古い未配信オクテットがノードＢソースキューに到着した時間を表す。

次に、第１の測定値に関して上述したような様々なサービスに設定された同じ許容可能な遅延閾値を用いて、その許容可能な閾値から、ＵＥで観測される最長の遅延をもたらす距離が次式により計算される。

ここで、Ｄｅｌａｙ＿Ｄｉｓｔａｎｃｅｎはｎ番目のＵＥに関する閾値による距離である。

総てのＵＥに関する遅延距離は正の値にマッピングされる。正のマッピングを行うために、先ず、最小距離が次式のように決定される。

調整された遅延距離は次式のように決定される。

そして、非線形マッピングが適用される。その結果は次式のようになる。

ここで、Ｍａｐｐｅｄ＿Ｄｅｌａｙｎはｎ番目のＵＥに関してマッピングされた遅延の値であり、βｎはｎ番目のＵＥに与えられるサービスの優先度を指定するパラメータである。ここで、例えば、サービスはＷＷＷブラウジング又はリアルタイム映像である。より高いβｎであるほど、サービスの優先度は高くなる。

遅延に関する最終的な測定値は次式のように決定される。

これは、測定値Ｍｅｔｒｉｃ＿Ｄｅｌａｙｎが０乃至１の間の値に対応付けられることを保証する。

本実施例では、各ＵＥに関する第１の結合測定値は、次のように、フォーマンス測定値各々の重み付けされた積を形成することによって計算される。

ここで、Ｗｋｎはランキングウエイトであり、Ｍｅｔｒｉｃ＿Ｒａｎｋｉｎｇｎは、数式（１）乃至（１８）で定義される個々のパフォーマンス測定値のどの１つでもよく、Ｋは包含される測定値数である。

ＵＥはそれら各自の第１の結合測定値に基づいて格付けされる。ＵＥのリストはその後にまとめられ、最高ランクのＵＥはリストの最上位にあり、最低ランクのＵＥはリストの最下位にある。ノードＢでデータを待機させているＵＥのみがリストに含まれる。

本実施例における各ＵＥに関する第２の結合測定値は、次のように計算される。

Ｖｋｎはチャネル割当ウエイトであり、Ｍｅｔｒｉｃ＿Ｃｈａｎｎｅｌ＿Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎｎは数式（１）−（１８）で規定される個々のパフォーマンス測定値のどの１つでもよく、Ｋは包含される測定値数である。

チャネル割当プロセスは、格付けされたＵＥのリストのトップから始まり、数式２０で生成されたチャネル割当測定値の相対値に従ってチャネルを割り当てる。

このプロセスは図５に図式的に示される。

ＵＥのリストが全部で５つのＵＥを含み、リストのトップにＵＥ３０があり、ＵＥ２，９，１１及び１７がそれに続くものとする。また、これらのＵＥについて数式（２０）により生成されるチャネル割当測定値は、それぞれ１．５，４．３，１．２，２．０及び３．２であったとする。

第１ステップでは、まだチャネルを割り当てられてない総てのＵＥ（即ち、この場合は総てのＵＥ）についてのチャネル割当測定値の総和が計算され、それは１２．２になる。未割当の最高ランクのＵＥはＵＥ３０である。そのチャネル割当測定値１．５は、全チャネル割当測定値の総和に関して「正規化」され、それは０．１２になる。この例では、全部で１０個の利用可能なチャネルがあるとする。従って、ＵＥ３０に対する正規化されたチャネル割当測定値に１０が乗算され、それは１．２３になる。そして、これは「フロア関数」を用いて端数が切り捨てられ、ＵＥ３０に１チャネルを割り当てる最終的な結果を与える。これは９チャネルを残し、それらは以後のステップでの割当用に残る。なお、最終的な結果が１より少なかったならば、本実施例では１に設定され、最低限のチャネル割当が１チャネルであるようにする。

第２ステップでは、割当てられるように残っているＵＥ（ＵＥ２，９，１１，１７）のチャネル割当測定値の総和が計算され、それは１０．７になる。残っている最高ランクのＵＥ（ＵＥ２）のチャネル割当測定値４．３は、新たな総和に対して正規化され、０．４０になる。これに残りのチャネル数（即ち、９）が乗算され、３．６２チャネルの結果となり、端数が切り捨てられて最終的な割当では３チャネルになる。これは６チャネルを残し、それらが次のステップに残る。第３ステップでもこの手順が再びなされ、ＵＥ９に１チャネルが割当てられる結果となり、５チャネルが残る。第４ステップでは、ＵＥ１１にも１チャネルが割当てられるよう計算され、この段階で４チャネル残る。最後に、第５ステップでは、ＵＥ１７に４チャネル割り当てられ、プロセスは終了する。

本発明の実施例において他のチャネル割当プロセスも可能であることが理解されるであろう。

本実施例における個々の特定のパフォーマンス測定値に関し、上記の数式（１９）を次のように書き直することができる。

ここで、Ｗｉｎは重み付けパラメータを表す。

同様に、数式（２０）を次のように書き直すことができる。

ここで、Ｖｉｎは重み付けパラメータを表す。

次に、本発明の好適実施例に関する様々なシミュレーション結果が示される。これらのシミュレーション結果は、全部で４０台のＵＥが存在するシミュレーションされるトラフィック環境に関連する。これらＵＥの１０台（ＵＥ１−ＵＥ１０）はリアルタイムの映像を受信しようとしていることが仮定され、残りの３０台のＵＥ（ＵＥ１１−ＵＥ４０）はＷＷＷブラウジングセッションを試みているように仮定される。この状況は図６に概略的に描かれている。図６に示されるように、ＷＷＷダウンロードパケットは、インターネットを通じて及びＨＳＤＰＡシステムを通じて、アプリケーション受信機バッファに配信される。リアルタイム映像は、ＨＳＤＰＡシステムを通じてＵＥのアプリケーション受信機バッファに直接的に配信される。リアルタイム映像データは、リアルタイムプロトコル（ＲＴＰ）パケットより成る。目下のシミュレーションでは、ＩＴＵ Ｈ．２６３を確証する映像トラフィックモデルが使用される。

図７に、目下のシミュレーションで想定されるセルラ環境が概略的に描かれている。図７では、隣接する基地局（ノードＢ）３０の間の間隔は６ｋｍであるように仮定される。セルの各々に１つの基地局がある。各セルは３つのセクタに分けられ、セクタ境界が図７に示されている。図７に示されているように、当初ＵＥはセル内に一様に分散していることが仮定される。

セルラ環境に関連して、ノードＢは一定の送信電力を有することも仮定される。これは、電力制御法を利用しないフルに負荷のかかった（ｆｕｌｌｙ−ｌｏａｄｅｄ）ＨＳＤＰＡシステムにとって現実的な仮定である。隣接セル干渉は、隣接するノードＢからの伝送の結果である。隣接セル干渉のレベルは、送信するノードＢからの一定の送信電力に基づいて定められる。他の仮定は、経路損失があり、信号品質に影響することである。本発明を利用するスケジューリング装置は、セクタ内の総てのＵＥに関するデータを処理するためにセクタ毎に設けられることも仮定される。

レイリーフェージングの影響をモデル化するために、ＥＴＳＩ６パスレイリー移動Ａチャネルモデルが使用される。各ＵＥの速度は３．６ｋｍ／ｈであるとする。以下の表１は、チャネルを構成する６つのパス個々についての相対的な遅延及び平均電力を示す。

シャドーイングは、ログノーマル（ｌｏｇ−ｎｏｒｍａｌ）分布を有するように想定される。想定されるシャドーイングパラメータは、以下の表２に示される。

図８は、第１のシミュレーション例による様々なＵＥに関して予想されるパケットデータの到来を示す。第１の例では、全トラフィック負荷の総計が、一連の５，０００ＴＴＩ（１０秒の期間）にわたって近似的に一定であることが想定される。図８から分かるように、映像のユーザ（ＵＥ１−ＵＥ１０）の各々はほぼ連続的に到来するパケットのストリームを有する。映像ユーザ各々のデータレートは例えば３２ｋｂｐｓである。ＷＷＷユーザ（ＵＥ１１−ＵＥ４０）に対するパケットの到来は離散的である。しかしながら、データが到来すると、瞬間的なデータレートは、３２ｋｂｐｓの映像データレートより非常に大きくてもよい。即ち、ＷＷＷユーザに与えられる全体的な負荷は、映像ユーザのものに比較して大きいことが想定される。言い換えれば、映像ユーザは狭いパイプを有するが、ＷＷＷユーザは広いパイプを有する。

各ＵＥで行われるチャネル推定は完璧であり、フィードバック通知に誤りはないことが想定される。また、最小の報告遅延は３ＴＴＩであると考えられる。

図９は一連の５，０００ＴＴＩにわたる４０台のＵＥに関するシミュレートされたＣ／Ｉの状況を示す。

本発明の好適実施例では、この第１の例の混合したサービストラフィック状況に使用するランキングウエイトには、次の値が割り当てられる。

Ｗ１ｎ＝１，Ｗ２ｎ＝０，Ｗ３ｎ＝１，Ｗ４ｎ＝１，Ｗ５ｎ＝１０， ｎ＝１．．．４０
チャネル割当ウエイトは以下の値に割り当てられる。

Ｖ１ｎ＝１，Ｖ２ｎ＝０，Ｖ３ｎ＝１，Ｖ４ｎ＝１，Ｖ５ｎ＝１０， ｎ＝１．．．４０
総てのＵＥについてβｎ＝１が仮定されている。従って、総てのＵＥはそれらが使用しているサービスによらず同じ優先度を有する。

図１０乃至２２に関する以下の説明では、上述のウエイトを用いる本発明によるスケジューリング装置のパフォーマンスが、従来のＦＩＦＯ重み付け最大Ｃ／Ｉスケジューラのパフォーマンスと比較される。最大Ｃ／Ｉスケジューラに関するものは、「ＦＩＦＯ重み付け最大Ｃ／Ｉスケジューラ」である。

図１０は、本発明によるスケジューラ（実線）及び最大Ｃ／Ｉスケジューラ（破線）を全スループット（ＷＷＷ及び映像）対遅延で比較するグラフである。グラフの線は総てのＵＥのスループットの累積密度関数（ＣＤＦ）を示す。本発明を使用するスケジューラは、最大Ｃ／Ｉスケジューラよりも１０％良好な全スループットで配信を続けていることが図１０から分かる。

図１１は、本発明を使用するスケジューラ（実線）及び最大Ｃ／Ｉスケジューラ（破線）をＷＷＷスループット対遅延で比較する別のグラフを示す。グラフの線はＷＷＷセッションを行っているＵＥ１１乃至４０のスループットの平均的な累積密度関数（ＣＤＦ）を示す。本発明を使用するスケジューラは、最大Ｃ／Ｉスケジューラよりも２０％良好な平均的ＷＷＷスループットで配信を処理することが分かる。

図１２は図１１に関連するが本発明を使用するスケジューラ（実線）及び最大Ｃ／Ｉスケジューラ（破線）を平均的な映像スループット対遅延で比較するグラフを示す。グラフの線は、映像サービスを受信するＵＥ１乃至１０のスループットの平均ＣＤＦを示す。本発明を使用するスケジューラは、最大Ｃ／Ｉスケジューラよりも１８％良好な平均的映像スループットで配信を処理することが分かる。

図１３に公平性に関するパフォーマンスが比較されている。図１３では、様々なＵＥのスループットの分散に基づいて公平性が測定される。スループットの分散が高いほど、公平性が低い。本発明を使用するスケジューラは、図１３に示されるほとんど全期間にわたって最大Ｃ／Ｉスケジューラよりも良好な公平性を与えていることが明白である。

図１４，１５は本発明を使用するスケジューラでのパケットデータの通信状況（図１４）と最大Ｃ／Ｉスケジューラにおけるもの（図１５）とを比較する。これら２つの図において、各ＵＥについて３種類の線が示されている。細い実線（最も左側の線）は、送信期間全体（５，０００ＴＴＩ）にわたってノードＢに到来する、そのＵＥ宛の総オクテット数を示す。破線（中央の線）は考察されるＵＥに関して送信及び再送信された総オクテット数を示す。最後に、太い実線（最も右側の線）は、考察されるＵＥに誤りなしに配信された総オクテット数を示す。

最大Ｃ／Ｉスケジューラは、あるＵＥ（例えば、ＵＥ７及びＵＥ２０）に何らかのデータを配信することに完全に失敗していることが分かる。一方、本発明を使用するスケジューラは、総てのＵＥにデータを首尾よく配信し、映像ユーザに対するサービスが非常に改善されていることが分かる。

以下の表３は、量的な形式による第１の例のパフォーマンス比較例を示す。パフォーマンス比較例の測定値は、配信されたビットレート（５，０００ＴＴＩにわたるスループットを１０秒で除算したもの）、平均的な遅延、ＷＷＷサービスのＱｏＳ及び映像サービスのＱｏＳである。平均的な遅延は、首尾よく配信されたパケットが経験する各自の遅延の平均である。各サービスに関するＱｏＳは、考察されるサービスについて許容可能な遅延閾値の範疇でＵＥ各自に誤り無く配信されたオクテット数と、ノードＢに到来した総オクテット数との比率である。

表３にある２列は本発明の実施例に関連する。第１の列は説明済みの例に関連し、総てのユーザに関する優先度が同じである（ＷＷＷサービス及び映像サービスについてβｎ＝１）。本発明に関する第２の列は、映像サービスに高い優先度が与えられている場合の分散に関連する（映像サービスに関してβｎ＝１．２であり、ＷＷＷサービスに関してβｎ＝１である。）。

優先度が等しい場合に、本発明は最大Ｃ／Ｉスケジューラよりも非常に低い平均遅延でかなり高い配信ビットレートを与える。映像サービスに対するＱｏＳは、最大Ｃ／Ｉスケジューラに関するものと近似的に等しいが、ＷＷＷユーザに関するＱｏＳは非常により良い。

映像ユーザがＷＷＷユーザよりも高い優先度を有する変形例については、映像ユーザのＱｏＳはかなり改善されるが、ＷＷＷユーザに関するものは幾分劣化している。それでもＷＷＷユーザに関するＱｏＳは最大Ｃ／Ｉスケジューラに関するものより高いままである。この変形例では、配信されるビットレートが最大Ｃ／Ｉスケジューラと実質的に同じであったとしても、平均的な遅延は半減し、非常に顕著な改善になっていることに留意を要する。

ランキングウエイト及びチャネル割当ウエイトは、様々なトラフィック状況を考慮して変えることができる。例えば、上述の例で使用されるウエイトは、第１の例のように比較的一様な入力負荷の場合に良好に動作することが確認されている。しかしながら、第２のシミュレーション例に関連して説明されるように、入力負荷が可変である場合には、様々なウエイトが適用されてもよい。

図１６は、１０人の映像ビデオユーザ及び３０人のＷＷＷユーザに対する別のトラフィック状況を示し、この例では、ＷＷＷユーザはスタガード方式でアクティブになり、スケジューラに可変入力負荷をもたらす。図１６の状況は、極端な環境でスケジューラのパフォーマンスを検査するように故意に誇張されている。

第２の例で使用されるウエイト値は、次のとおりである。

Ｗ１ｎ＝１，Ｗ２ｎ＝１０，Ｗ３ｎ＝１，Ｗ４ｎ＝１，Ｗ５ｎ＝１０，
Ｖ１ｎ＝１，Ｖ２ｎ＝１，Ｖ３ｎ＝１，Ｗ４ｎ＝１０，Ｖ５ｎ＝１０
第２の例におけるサービス品質（ＱｏＳ）が、図１７乃至１９を参照しながら考察される。ＷＷＷダウンロードセッションに関し、許容できる遅延閾値は前述と同様に１．５ｓであるとする。映像サービスに関する閾値も前述と同様に０．１ｓであるとする。ＱｏＳは、許容できる遅延閾値の範疇の遅延で配信されるスループットの割合として定められる。図１７は、本発明を使用するスケジューラ（実線）及び最大Ｃ／Ｉスケジューラ（破線）にて一連の５，０００ＴＴＩの間にＷＷＷブラウンジングのＱｏＳがどのように変化するかを示すグラフである。送信期間全体にわたって、本発明を使用するスケジューラは最大Ｃ／Ｉスケジューラよりも良好なＱｏＳを与えることが分かる。

図１８は図１７に関連するが映像サービスに対するＱｏＳを示すグラフである。送信期間全体にわたって本発明を使用するスケジューラの優れたパフォーマンスが再び容易に理解できる。

図１９は全サービス（映像及びＷＷＷ）に対する全体的なＱｏＳを比較する。

図２０は、第２の例（可変入力負荷状況）による本発明を使用するスケジューラ（実線）及び最大Ｃ／Ｉスケジューラ（破線）の全体的なスループットを比較するグラフである。全体的なスループットは、全ＵＥに配信される総オクテット数とノードＢで受信される総オクテット数との比率である。図２１は図２０に関連するが、総てのＵＥに関する平均的なスループットを示し、各ＵＥの個々のスループットが数式１１を用いて計算される。図２２は様々なＵＥのスループットの分散を比較するグラフである。図２０乃至２２は、本発明を使用するスケジューラが、考察中の事実上の総ての送信期間にわたって、最大Ｃ／Ｉスケジューラのものよりも優れたパフォーマンスを有することを再び確認する。

以下の表４は、上記の表３と同様に量的な形式で第２の例に関するパフォーマンス比較例を示す。

ＨＳＤＰＡシステムにおけるＷＷＷブラウジングに関し、スローイング（ｓｌｏｗｉｎｇ）機構を設けることも提案されている。このスローイング機構は、先行するセッションが首尾良く完全に段ロードされていない限り、新たなセッションのダウンロードを禁止する。例えば、第１のウェブページが第２のウェブページへのリンクを有する場合に、スローイング機構は、第１ページの総てが良好にダウンロードされるまで、第２ページがダウンロードされることを許可しない。この状況では、以下のように、ランキングウエイト及びチャネル割当ウエイトの別の群が適切であるように見出される。

Ｗ１ｎ＝１，Ｗ２ｎ＝１０，Ｗ３ｎ＝１，Ｗ４ｎ＝１，Ｗ５ｎ＝１
Ｖ１ｎ＝１，Ｖ２ｎ＝１，Ｖ３ｎ＝１，Ｗ４ｎ＝１０，Ｖ５ｎ＝１
再びリアルタイム映像及びＷＷＷブラウジングを含む、第３のシミュレーション例による混合サービスに対する一群のウエイトを用いて得られた結果が、以下の表５に示される。

上記の例では、判定部１６で使用されるウエイトは、予想されるトラフィック状況に配慮する特別な値に設定される。そのウエイトは、予測されるトラフィック状況が変化する場合にウエイトも変えられるように、スケジューラのオペレータにより調整可能なことが好ましい。

少なくともオペレーティングセッション期間中にウエイトが固定されている場合でさえも、本発明を使用するスケジューラは、変化するトラフィック及びチャネル状態にそれ自身自動的に有効に調整することができる。例えば、あるＴＴＩでは、トラフィック及びチャネル状態は、最大Ｃ／Ｉスケジューラに類似するスケジューラが最良のパフォーマンスを与えるようになり、他のＴＴＩではラウンドロビンスケジューラのような別種のスケジューラが最良のパフォーマンスを与えるかもしれない。各ＴＴＩの中で様々な個々の測定値が再計算されるので、それらは、変化するトラフィック及びチャネル状態を反映するように変わる。例えば、総てのＵＥが同様な遅延、ＱｏＳ及び公平性の特性を有するものとする。また、様々なＵＥに送信されるようにノードＢのキュー内で現在待機しているデータ量は同じであるとする。固定ウエイトでさえも、ランキング及びチャネル割当に使用される５つの測定値の内の４つは同じである。従って、判定する要因は最大Ｃ／Ｉに関する測定値である。より良好なＣ／Ｉを有するどのＵＥも、送信するより良い機会を有する。従って、スケジューラのプロファイルは最大Ｃ／Ｉスケジューラ側に自動的に移行する。同様に、総ての測定値が公平性を除いて同じであったならば、そのプロファイルはラウンドロビンスケジューリングに移行する。従って、判定部内で個々の測定値に適用されるウエイトが固定されていたとしても、スケジューラは異なる種類のスケジューラの間を自動的に「移行し（ｓｕｒｆ）」、適切ならば最大Ｃ／Ｉスケジューラの傾向を強め、適切ならばラウンドロビンスケジューラの傾向を強める、等々。

図２３に示される本発明の別の実施例では、装置自身が装置の動作中に一群のウエイトの一方又は双方を動的に変更する。本実施例におけるパケットスケジューリング装置５０は、図３，４に関連して以前に説明したものと同様である。しかしながら、装置５０はウエイト調整部５２を更に有し、ウエイト調整部は１以上のウエイト群を調整するために結合測定値生成部１４に動作可能に接続される。また、ウエイト調整部５２は、スケジューリングパフォーマンスに関する個々の第１乃至第Ｋ測定値の１以上を受信するために、測定値生成部１２１乃至１２Ｋの１以上（図２３では手段１２２のみ）に動作可能に接続されている。本実施例におけるウエイト調整部５２は、測定値生成部１２１乃至１２Ｋに供給される各ＵＥに関するデータの全部又は一部を受信するようにも接続されている。

ウエイト調整部５２は、受信した測定値及び受信したＵＥデータを監視し、ＴＴＩ毎にＴＴＩでのウエイトを変更する。例えば、ウエイト調整部５２は、ある期間（例えば数ＴＴＩの間）にて全体的なスループットプロファイルは良好でないが公平性及び遅延プロファイルは良好であることを見出した場合に、そのスケジューラが最大Ｃ／Ｉスケジューラと同様なスケジューリング法を使用するように変換され、他のパフォーマンス属性に反して全体的なシステムスループットを向上させるようにウエイトを設定できる。ウエイトは連続的に変更可能にしてもよいし、監視結果に従って限定された一群の利用可能な候補ウエイト一式から選択可能にしてもよい。

図２４は本発明の別の実施例を示し、装置の動作中にウエイトが動的に変更される。

装置６０は、第１測定値生成部１２（図２３の一群の測定値生成部１２１乃至１２Ｋに対応する）を有し、スケジューリング装置のパフォーマンスに関連するデータを受信する。データは例えばキャリア対干渉比（Ｃ／Ｉ）の報告内容やソースキューの充填度に関する情報等を含んでもよく、送信機におけるそのソースキュー内に、様々な受信機宛のデータは送信に先立ってバッファリングされる。

受信したデータに基づいて、第１測定値生成部１２は、スケジューリングパフォーマンスに関する一群の第１測定値（図２３の第１乃至第Ｋ測定値に対応する）を生成する。第１測定値は、スケジューリングパフォーマンスの少なくとも２つの異なる性質に関連する。例えば、ある第１測定値はスループットに関連するかもしれないが、別の第１測定値は遅延に関連するかもしれない。そのような一群の第１測定値は、受信機（ＵＥ）毎に生成される。

装置６０は判定部２６を更に有し、判定部は、第１測定値生成部１２で生成された一群の第１測定値を受信する。判定部６６はウエイト調整部６２から一群のウエイトも受信する。第１測定値の各々について、個々に対応するウエイトがある。（本実施例では図２３の結合測定値生成部１４の機能を含む）判定部６６は、各自の対応するウエイトに従って第１測定値を合成することで、第１測定値に関する重み付け結合を生成する。

判定部６６は、受信機毎に第１測定値の重み付け結合を生成し、様々な受信機に対する各自の重み付け結合を比較し、考察されるスケジューリングの時点でパケットが伝送される受信機を決定する。

装置６６は上述のウエイト調整部６２、第２測定値生成部６４及びウエイト分類部６８を更に有する。第２測定値生成部６４は、スケジューリング装置のパフォーマンスに関連するデータ（第１測定値生成部１２に供給されるデータ）の全部又は一部を受信する。図２４には示されていないが、第２測定値生成部６４は、第１測定値生成部１２で生成された１以上の第１測定値を受信してもよい。第２測定値生成部６４は、スケジューリングパフォーマンスに関する少なくとも１つの第２測定値を生成する。その又は各々の第２測定値は、集合的に総ての受信機を考慮する全体的なスケジューリングパフォーマンスのある性質に関連する。例えば、第２測定値は、全体的なＱｏＳ、全体的なスループット、様々な受信機に関する平均的なスループット及び公平性に関連してもよい。

その又は各々の第２測定値に関し、ウエイト分類部６８は、判定部６６に供給される以前に言及したウエイトを、関連するウエイトが第２測定値について有するように予測される起こりそうな（確からしい）影響に従って、少なくとも２つの異なるウエイトのクラスに分類する。例えば、友好的な（ｆｒｉｅｎｄｌｙ）、敵対的な（ｈｏｓｔｉｌｅ）及び中立的な（ｎｅｕｔｒａｌ）クラスにウエイトが分類されてもよい。友好的な（助力的な）クラスは、それがもしあれば、第２測定値についての起こりそうな影響が正であることが期待されるウエイト各々より成るかもしれない。敵対的な（非助力的な）クラスは、それがもしあれば、第２測定値についての起こりそうな影響が負であることが期待されるウエイト各々より成るかもしれない。中立的なクラスは、それがもしあれば、第２測定値についての影響が不定であるウエイト各々より成るかもしれない（明確に正又は明確に負であるようには予測されない）。

ウエイト調整部６２は、第２測定値生成部６４からその又は各々の第２測定値を受信し、ウエイト分類部６８からウエイトの分類に関する情報も受信する。ウエイト調整部６２は、その又は各々の第２測定値に関するウエイトの分類と共に、その又は各々の第２測定値を利用して、そのウエイトを適合させる。例えば、第２測定値について友好的なクラスのウエイト各々は、第２測定値が減少している又は変化しない場合に増えるかもしれない。第２測定値について敵対的なクラスのウエイト各々は、第２測定値が減少している又は変化していない場合に減少するかもしれない。第２測定値について中立的なクラスのウエイト各々は、第２測定値の変化によらず不変に維持されるかもしれない。

装置６０は送信部１８に動作可能に接続され、判定部６６がスケジューリング判定を行うスケジューリングする時点が生じると、選択された受信機にパケットが送信されることを引き起こす。

図２４の詳細な実施例に関する情報は、本願に関連する英国特許出願第０３０８９３１．５号に与えられている。本願と同日付のＰＣＴ出願（代理人参照番号Ｐ８４８８０ＰＣ００）はＧＢ０３０８９３１．５に対応する。ＧＢ０３０８９３１．５及びＰＣＴ出願の全内容は本願の参考に組み入れられる。ＧＢ０３０８９３１．５及びＰＣＴ出願の複製は、原出願と共に提出されている。

本発明の実施例で生成可能なスケジューリングパフォーマンスの個々の測定値は、上述されたものに決して限定されないことが理解されるであろう。例えば、全体的な価格、コスト、無線移動通信ネットワークのノードＢのオペレータの利益又は収益のような純粋に商業的又は経済的な属性を考慮する１以上の測定値を用意することができる。このように、スケジューラは、トラフィック及びチャネル状態に加えて、商業的な状況も考慮することができる。

特に公平性に関する測定値、例えば様々なＵＥに対するスループットの分散の測定値を有することも可能である。

遺伝的アルゴリズムに基づくスケジューリング装置を上回る本発明を使用するパケットスケジューリング装置の重要な利点は、減少した演算の複雑さである。例えば、基本的な最大Ｃ／Ｉスケジューラに比較して、遺伝的アルゴリズムを使用するスケジューラは、少なくとも２０乃至１００倍大きな演算の複雑性を有するかもしれない。高度に複雑な演算リソースのコストは下がるので遺伝的アルゴリズムを用いるスケジューラは長期的には確実に存在可能であるが、短期乃至中期的には、最大Ｃ／Ｉ及びラウンドロビン技術に基づく従来のスケジューラよりもかなり多くの複雑な演算を要しないスケジューラを用意することが望ましい。

以下、本発明を使用するスケジューリング装置の演算の複雑さを検討する。装置は、Ｎ台のＵＥ、Ｍ個のセクタ、スケジューリングパフォーマンスのＫ個の個々の異なる測定値及びＣ個のキャリアを取り扱うことが仮定される。各ＴＴＩにおいて、本発明を使用するスケジューリング装置は、７Ｎ回の減算と、（２Ｋ＋４）Ｎ回の加算と、（４Ｋ＋７）Ｎ＋１回の乗算と、８Ｎ＋１回の除算と、最大値をＮ回見つける演算と、最小値を４Ｎ回見つける演算とを行うことを要する。また、本発明を使用するスケジューラは、２つの並べ換え処理を実行しなければならないように仮定される。各並べ換え処理は所謂「クイックソートプロセス」であることが仮定され、これは例えば“Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｒｅｃｉｐｅｓ ｉｎ Ｃ”，Ｗ．Ｈ．Ｐｒｅｓｓ ｅｔ ａｌ．，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ、１９９２ に記述されている。クイックソートプロセスの各々についてＴＴＩ毎に必要な演算数は２Ｎ２である。

上記演算の各々は、その演算を実行するプロセッサにとって、２つの乗算−累積サイクルと等価であることが仮定される。総てのＵＥが各ＴＴＩで空きのないソースキューを有し、各値が±ＸＸＸＸＸ．ＸＸＸＸのフォーマットを有するような最悪の混雑が生じていることも仮定される。毎秒百万回の乗算累積サイクル数ＭＭＡＣＳ（毎秒５００ＴＴＩあるとする）は、
Ｐ＝２（４Ｎ２＋６ＫＮ＋３２Ｎ＋２）・Ｍ・Ｃ・５００／１０６
である。

図２５は、Ｎが変化する場合にＭＭＡＣＳ数がどのように変化するかを示すグラフであり、Ｍ＝６セクション、Ｋ＝５次元及びＣ＝４キャリア／セクタであるとする。Ｎ＝１００の場合に、ＭＭＡＣＳ数は１１０９である。６０００ＭＭＡＣＳを配信する３Ｇ無線基地局に使用するよう意図されたモトローラＭＣＳ８１０２のような典型的なディジタル信号プロセッサに対して、これは、全処理電力の約２０％を表す。処理電力条件とは別に、メモリ条件も考察される必要がある。クイックソートプロセスに必要なメモリ総量は２ｌｏｇ２Ｎである。Ｎ台のＵＥ、Ｍセクタ、Ｋ個の測定値及びＣ個のキャリア用に必要なメモリ量は、
Ｓ＝４ｌｏｇ２Ｎ＋２２Ｎ＋４
である。

上述したように、本発明を使用するパケットスケジューリング方法及び装置は、従来のスケジューリング法を上回る多次元ＱｏＳスケジューリング法を提供することができる。この優越性は、提供される様々なサービスに従ってＵＥを分類する必要性なしに達成され、様々なサービスについて様々なスケジューラのバンクを必要とする従来提案されていたスケジューリング法の問題点を回避する。動的なサービス分類を実行することで、本発明を使用するパケットスケジューリング方法及び装置は、ＱｏＳ供給の総ての属性を改善することで高度なロバスト性を達成できる。様々なシステムパラメータを制御する高度な調整能力及び高度な柔軟性を達成することもできる。

本発明を利用するパケットスケジューリング法を使用し、スケジューリングを実行するために遺伝的アルゴリズムの初期個体総数の全部又は一部を設定することができ、その遺伝的アルゴリズムは係属中の例えば英国特許出願公開ＧＢ−Ａ−２３９０７７５号に記述されており、その全内容は本願の参考に組み入れられる。

以上本発明の実施例が非同期パケットモードを有するワイドバンドＣＤＭＡネットワークに関連して説明されてきたが、スケジューリングの問題が起こる他のいかなるネットワークにも本発明が適用可能であることは理解されるであろう。これらのネットワークは、ＩＳ９５ネットワークのような他のＣＤＭＡネットワークでもよいし、それから改変されてもよい。これらのネットワークは、ＣＤＭＡを利用しない他の移動通信ネットワークでもよいし、それから改変されたものでもよく、例えば以下の多元接続技術の１以上を用いるネットワークでもよい：時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、波長分割多元接続（ＷＤＭＡ）、波長分割多元接続（ＦＤＭＡ）及び空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）。

本発明の実施例は個別的な「ユニット」を有するように説明されてきたが、当業者は、本発明の実施例による基地局（ノードＢ）及び／又はユーザ装置の機能の全部又は一部を実現するために、実際には、マイクロプロセッサ又はディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）が使用されてもよいことを理解するであろう。

ダウンリンク伝送にＨＳＤＰＡを使用する無線通信システムの一部を示す図である。 図１のシステムにおけるＨＳＤＰＡ法での動作例を示す図である。 本発明を利用するパケットスケジューリング装置のブロック図を示す。 本発明の好適実施例の動作を示すフローチャートである。 図４の実施例で行われるチャネル割当例を示す図である。 ＨＳＤＰＡシステムにおける混合したサービストラフィック状況を説明するのに使用する概念図である。 ＨＳＤＰＡシステムにおけるセルラ環境を説明するのに使用する概略図である。 ＨＳＤＰＡシステムにおけるパケット伝送動作に関する第１のシミュレーション例を示す図である。 ＨＳＤＰＡシステムの様々なＵＥに関する一連の送信時間間隔にわたるダウンリンクのキャリア対干渉比の変動例を示すグラフである。 本発明の実施例及び従来のスケジューラに対する第１のシミュレーション例による、全体的なデータのスループット対遅延特性の累積密度関数を示すグラフである。 本発明の実施例及び従来のスケジューラに対する第１のシミュレーション例による、ＷＷＷブラウンジングデータの平均的なスループット対遅延特性の累積密度関数を示すグラフである。 本発明の実施例及び従来のスケジューラに対する第１のシミュレーション例による、映像データの平均的スループット及び遅延特性の累積密度関数を示すグラフである。 本発明の実施例及び従来のスケジューラに対する第１のシミュレーション例による、様々なＵＥに対する時間に関するデータのスループットの変動を示すグラフである。 本発明の実施例に関する第１のシミュレーション例による個々のＵＥに関するパケット伝送動作を示すヒストグラムである。 図１４と同様であるが従来のスケジューラに関するヒストグラムを示す。 第２のシミュレーション例によるＨＳＤＰＡシステムにおけるパケット伝送の様子を示す図である。 本発明の実施例及び従来のスケジューラの第２のシミュレーション例よるＷＷＷブラウジングの時間に関するサービスレベルの品質を示すグラフである。 本発明の実施例及び従来のスケジューラの第２のシミュレーション例よる映像データの時間に関するサービスレベルの品質を示すグラフである。 本発明の実施例及び従来のスケジューラの第２のシミュレーション例よるＷＷＷブラウジングの時間に関するサービスレベルの全体的な品質を示すグラフである。 本発明の実施例及び従来のスケジューラの第２のシミュレーション例による時間に関する全スループットを示すグラフである。 本発明の実施例及び従来のスケジューラの第２のシミュレーション例よる各送信時間間隔における平均スループットを示すグラフである。 本発明の実施例及び従来のスケジューラの第２のシミュレーション例よる様々なＵＥに関するデータのスループットの時間変化を示すグラフである。 本発明の別の実施例によるパケットスケジューリング装置のブロック図を示す。 本発明の更に別の実施レによるパケットスケジューリング装置のブロック図を示す。 多数のＵＥに関する本発明の実施例による演算の複雑性の変化を示すグラフである。

Claims (24)

1. 少なくとも１つのチャネルを通じて送信機から複数の受信機へ送信するデータパケットをスケジューリングするパケットスケジューリング方法であって：
   スケジューリングパフォーマンスの少なくとも２つの異なる属性にウエイトを割り当て；
   割り当てられたウエイトに従って、前記少なくとも２つの異なる属性のスケジューリングパフォーマンスの結合測定値を各自の受信機について生成し；及び
   異なる受信機についての各自の結合測定値を使用して、パケットが伝送されるべき受信機を決定する；
   ことを特徴とする方法。
2. 請求項１記載の方法であって、前記ウエイトが前記送信機のオペレータによって調整可能であることを特徴とする方法。
3. 請求項１記載の方法であって、前記ウエイトが前記スケジューリングパフォーマンスに基づいて自動的に調整されることを特徴とする方法。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法であって：
   少なくとも２つの異なる個別の測定値を生成し、測定値の各々は前記異なる属性の１以上におけるスケジューリングパフォーマンスの測定値であり；及び
   割り当てられたウエイトに従って前記個別の測定値を結合し、前記測定値を生成する；
   ことを特徴とする方法。
5. 請求項４記載の方法であって、少なくとも１つの個別の測定値は、別の個別の測定値に影響を及ぼす少なくとも１つの属性とは独立であることを特徴とする方法。
6. 請求項４又は５に記載の方法であって、少なくとも１つの個別の測定値が、前記受信機に個々に割り当てられた優先度による影響を受けることを特徴とする方法。
7. 請求項４又は５に記載の方法であって、少なくとも１つの個別の測定値が、前記受信機に提供されるサービス種別に割り当てられる優先度による影響を受けることを特徴とする方法。
8. 請求項４乃至７の何れか１項に記載の方法であって、少なくとも１つの個別の測定値が、該測定値及び別の個別の測定値の間の不整合性を減らすように調整されることを特徴とする方法。
9. 請求項４乃至８の何れか１項に記載の方法であって、１以上の個別の測定値が正規化されることを特徴とする方法。
10. 請求項４乃至９の何れか１項に記載の方法であって、関連する受信機の個別の測定値の積を演算することで前記結合測定値が生成されることを特徴とする方法。
11. 請求項１乃至１０の何れか１項に記載の方法であって：
    個々の受信機各々について第１及び第２の結合測定値をそれぞれ生成し；
    各自の第１の結合測定値に基づいて受信機を格付けし、格付けされた順序で受信機のリストを作成し；及び
    前記リスト中で最高に格付けされた受信機から始めて、各自の第２の結合測定値に基づいて前記リスト中の受信機にチャネルを割り当てる；
    ことを特徴とする方法。
12. 請求項１１記載の方法であって、少なくとも１つの属性に、前記第１及び第２の結合測定値をそれぞれ生成するために異なるウエイトがそれぞれ割り当てられることを特徴とする方法。
13. 請求項１乃至１２の何れか１項に記載の方法であって、前記異なる属性の１つが、許容可能な遅延閾値以内で前記受信機にデータを配信することの成否であることを特徴とする方法。
14. 請求項１乃至１３の何れか１項に記載の方法であって、前記異なる属性の１つが、前記送信機及び前記受信機管のチャネルの品質であることを特徴とする方法。
15. 請求項１乃至１４の何れか１項に記載の方法であって、前記異なる属性の１つが、どの程度多くのデータが前記受信機に首尾よく配信可能であるように推定されるかを示すことを特徴とする方法。
16. 請求項１乃至１５の何れか１項に記載の方法であって、前記異なる属性の１つが、どの程度多くのデータが前記受信機への送信を前記送信機で待機しているかを示すことを特徴とする方法。
17. 請求項１乃至１６の何れか１項に記載の方法であって、前記異なる属性の１つが、前記受信機にデータを配信する際の遅延であることを特徴とする方法。
18. 請求項１乃至１７の何れか１項に記載の方法であって、前記異なる属性の１つが、異なる受信機間での公平性を示すことを特徴とする方法。
19. 請求項１乃至１８の何れか１項に記載の方法であって、前記異なる属性の１つが、商業的な属性であることを特徴とする方法。
20. 請求項１乃至１９の何れか１項に記載の方法であって、一連のスケジューリングが連続的に実行され、各々のスケジューリングの時点の間に、新たな結合測定値が前記受信機について生成され、パケットが伝送されるべき受信機に関する新たな判断がなされることを特徴とする方法。
21. 請求項１乃至２０の何れか１項に記載の方法であって、前記の伝送が無線伝送であることを特徴とする方法。
22. 請求項１乃至２１の何れか１項に記載の方法であって、前記送信機が無線通信システムの基地局の一部であり、前記受信機の各々が該システムのユーザ装置の一部であることを特徴とする方法。
23. 少なくとも１つのチャネルを通じて送信機から複数の受信機へ送信するデータパケットをスケジューリングするパケットスケジューリング装置であって：
    当該パケットスケジューリング装置のパフォーマンスの少なくとも２つの異なる属性にウエイトを割り当てる手段；
    割り当てられたウエイトに従って、前記少なくとも２つの異なる属性における当該装置のパフォーマンスの結合測定値を各自の受信機について生成する手段；及び
    異なる受信機についての各自の結合測定値を使用して、パケットが伝送されるべき受信機を決定する手段；
    を有することを特徴とする装置。
24. 請求項２３記載のパケットスケジューリング装置；及び
    前記パケットスケジューリング装置に動作可能に接続され、前記パケットスケジューリング装置によって決定された受信機にパケットが送信されるようにする送信手段；
    を有することを特徴とする送信装置。

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