JP2007519380A - 通信システムにおいてチャネル感知スケジューリングのための方法および装置 - Google Patents

Abstract

通信システムにおいて送信をスケジュールするためのチャネル感知スケジューラーのための方法と装置。スケジューラーは、移動局により必要とされる送信電力の量により決定されるようなチャネル条件の優先度関数により定義される。一実施形態において、チャネル条件は、各移動局の送信パイロット電力に基づいて決定され、各移動局のための優先度値を計算するために使用される。次に、移動局は優先度値に基づいて送信されるようにスケジュールされる。

Description

関連出願へのクロスリファレンス

３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１２０に基づく優先権の主張
特許のためのこの出願は、この出願の出願人に譲渡され、参照することにより本明細書に明示的に組み込まれる、２００４年１月２３日に出願された米国仮出願番号第６０／５３８，９８３の優先権を主張する。

この発明は一般に通信に関し、特に、通信システムにおいて送信のチャネル感知スケジューリングのための方法および装置に関する。

通信システム、特に無線システムは、多種多様なユーザー間においてリソースの効率的な割り当てという目標を有して設計される。特に、無線設計者達は、コストを最小にしながら加入者の通信の必要性を満足させるために十分なリソースを提供することを目標とする。種々のスケジューリングアルゴリズムが開発されており、各々は所定のシステム基準に基づいている。

符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）スキームまたは広帯域符号分割多重アクセス（ＷＣＤＭＡ）を採用する無線通信システムにおいて、１つのスケジューリング方法は、時分割ベース上の指定された時間間隔で加入者ユニットコードチャネルの各々を割り当てる。基地局（ＢＳ）またはノードＢのような中央通信ノードは加入者に関連する固有のキャリア周波数またはチャネルコードを実施し、加入者との排他的通信を可能にする。また、ＴＤＭＡスキームは、物理コンタクトリレースイッチングまたはパケットスイッチングを用いた地上の通信線システムにおいて実施されてもよい。ＣＤＭＡシステムは以下のような１つ以上の基準をサポートするように設計されてもよい。

（１）ここでは、ＩＳ−９５規格と呼ばれる「広帯域スペクトル拡散セルラーシステムのためのＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５−Ｂ移動局−基地局互換性規格」
（２） ここでは、３ＧＰＰと呼ばれる「第三世代パートナーシッププロジェクト」という名前の共同体により提供され、ここでは、Ｗ−ＣＤＭＡ規格と呼ばれるドキュメント番号３Ｇ ＴＳ ２５．２１１、３Ｇ ＴＳ ２５．２１２、３Ｇ ＴＳ ２５．２１３、および３Ｇ ＴＳ ２５．２１４、３Ｇ ＴＳ ２５．３０２を含むドキュメントのセットにおいて具現化される規格
（３） ここでは、３ＧＰＰ２と呼ばれる「第三世代パートナーシッププロジェクト２」という名前の共同体により提供される規格、および以前はＩＳ−２０００ＭＣと呼ばれ、ここでは、ｃｄｍａ２０００と呼ばれるＴＲ−４５．５、または
（４）その他の無線規格
ＷＣＤＭＡシステムは、ＣＤＭＡシステムのために上にリストアップされた１つ以上の同じ規格をサポートするように設計されてもよい。

ＷＣＤＭＡは干渉が制限されたシステムである。これは、隣接するセル及び他のユーザーが任意の単一のセルのアップリンクおよびダウンリンク容量を制限することを意味する。容量を最大にするために、干渉（他の信号電力）は最小にしなければならない。これは、信号対干渉（Ｅｂ／Ｎｏ）要件を最小化すること、オーバーヘッドチャネル電力を最小化すること、および制御のみのチャネル電力を最小化することを含む。さらに、良い電話性能は長いバッテリ寿命を含む。この目標を達成するために、専用チャネル送信およびオーバーヘッドチャネルのモニタリングの期間にその電力を最小にしなければならない。

従って、複数のクラスのユーザーへのアプリケーションを備えた通信システムにおいて送信のチャネル感知スケジューリングのための方法および装置のための必要性がある。

発明の概要

ここに開示される実施形態は、無線通信システムにおいてデータ送信のチャネル感知スケジューリングのための手段を提供することにより上述した必要性に対処する。一実施形態は、下記を備えた無線通信システムにおける送信をスケジュールする方法を提供する。すなわち、スケジューラーにおいて移動局により送信されたチャネル条件インジケーターを受信することと、関数
Priority(i)=Pilot_Power_Max-Pilot_Power(i)
を使用して移動局のための優先順位の値を決定することとを備える方法である。但し、Priority(i)は、ｉ番目のモバイルユーザーのための優先順位の値であり、Pilot_Power_Maxは移動局の最大パイロット電力であり、Pilot_Power(i)は、スケジューリング時における移動局のパイロット電力である。

他の実施形態は、チャネル条件インジケーターの関数として複数の移動局のための優先順位の値を計算することと、優先順位の値に基づいて次の送信のために複数の移動局の少なくとも１つを選択することとを提供する。さらなる実施形態は、移動局の送信パイロット電力と要求されたデータレートに基づいていてもよい。移動局の送信電力は、さらなる実施形態における電力制御コマンドに基づいて決定してもよい。さらなる実施形態は、優先順位の値を計算するための異なる関数を提供する。１つのさらなる実施形態は、下記を備えた無線通信システムにおけるスケジューリングの方法を提供する。すなわち、スケジューラーにおいて移動局により送信されたチャネル条件インジケーターを受信することと、関数Priority(i)=a(i)*(Pilot_Power_Average(i)/Pilot_Power(i))を用いてモバイルユーザーのための優先順位の値を決定することとを備えた方法である。但し、Priority(i)はｉ番目のモバイルユーザーのための優先順位の値であり、Pilot_Power_Average(i)は、ある期間に対して平均化された移動局のパイロット電力であり、Pilot_Power(i)は、スケジューリングの時の移動局のパイロット電力であり、a(i)は重み係数である。さらなる実施形態は、移動局の速度に基づくように重み係数を提供する。さらに、他の実施形態は、関数a(i)=(sector_throughput/user_throughput(i))^b、但し０≦ｂ≦１に従って重み係数の計算を提供する。

他の実施形態において、送信をスケジュールするコンピューター実行可能な命令を含むコンピューター読み取り可能な媒体は、複数の移動局から受信したチャネル条件インジケーターを処理することと、複数の移動局の各々のための優先順位の値を計算することと、優先順位の値の関数として複数の移動局のための送信スケジュールを決定することとを備える。他の実施形態は優先順位の値を計算するための関数を提供する。Priority(i)=Pilot_Power_Max-Power(i)、但し、Priority(i)は、ｉ番目の移動局のための優先順位の値であり、Pilot_Power_Maxは、移動局の最大パイロット電力であり、Pilot_Power(i)は、スケジューリング時におけるモバイルユーザーのパイロット電力である。

さらに他の実施形態は、優先順位の値を計算することは関数Priority(i)=a(i)*(Pilot_Power_Average(i)/Pilot_Power(i))、但しPriority(i)は、ｉ番目の移動局のための優先順位の値であり、Pilot_Power_Average(i)は、ある期間に対して平均化された移動局のパイロット電力であり、Pilot_Power(i)は、スケジューリング時の移動局のパイロット電力であり、a(i)は、重み係数である。

さらなる実施形態は、重み計算が以下の関数に従って計算される計算を供給する。

a(i)=(sector_throughput/user_throughput(i))^b、但し0≦b≦1
さらに他の実施形態は、下記を備えたネットワークを提供する。複数のモバイルユーザーからのチャネル条件インジケーターを受信する受信手段と、各異動局のための優先順位を決定する手段と、優先順位の値に基づいて複数のモバイルユーザーのための送信スケジュールを決定する手段。

さらなる実施ｈ形態は、優先順位の値の計算は、下記の関数であるネットワークを提供する。Priority(i)=Pilot_Power_Max-Pilot_Power(i)、但しPriority(i)は、ｉ番目の移動局のための優先順位の値であり、Pilot_Power_Maxは、移動局の最大パイロット電力であり、Pilot_Power(i)はスケジュール時における移動局のパイロット電力である。

さらなる実施形態は、優先順位の値の計算は下記の関数であるネットワークを提供する。Priority(i)=a(i)*(Pilot_Power_Average(i)/Pilot_Power(i)),但しPriority(i)は、ｉ番目の移動局のための優先順位の値である。Pilot_Power_Average(i)は、ある期間に対して平均化された移動局のパイロット電力である。Pilot_Power(i)は、スケジューリング時における移動局のパイロット電力である。およびa(i)は重み付け係数である。

さらに他の実施形態は、重み付け係数が下記の関数に従って計算されるネットワークを提供する。a(i)=(sector_throughput/user_throughput(i))^b,但し0≦b≦1
さらなる実施形態は、下記を備えた無線通信システムにおける装置を提供する。処理エレメントと、処理エレメントに接続されたメモリ記憶エレメントであって、前記メモリ記憶エレメントは、下記を実施するコンピューター読み取り可能命令を記憶する。複数の移動局からチャネル条件インジケーターを受信する手段と、チャネル条件インジケーターに基づいて各移動局のために優先順位の値を計算する手段と、計算された優先順位の値に基づいて複数の移動局をスケジュールする手段。

本発明の特徴、性質及び利点は、類似による参照文字が相応して、全体で特定する図面と関連して解釈されるときに後述される詳細な説明からさらに明らかになるであろう。

今日の通信システムは、さまざまなアプリケーションをサポートすることが望まれる。

そのような１つの通信システムは符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムである。ＣＤＭＡシステムは、「デュアルモード広帯域スペクトル拡散セルラーシステムのためのＴＩＡ／ＥＩＡ−９５移動局−基地局互換規格」およびその子孫、ここでは、ＩＳ−９５と呼ばれる規格に準拠する。ＣＤＭＡシステムは、地上波リンクに対してユーザー間の音声およびデータ通信を可能にさせる。他の通信システムは広帯域符号分割多重アクセス（ＷＣＤＭＡ）システムである。多重アクセス通信システムにおけるＣＤＭＡ技術の使用は、両方がこの発明の譲受人に譲渡され、参照することによりここに組み込まれる、「衛星または地上波リピーターを用いたスペクトル拡散多重アクセス通信システム」(SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS)というタイトルの米国特許第４，９０１，３０７、および「ＣＤＭＡ携帯電話システムにおける波形を発生するためのシステムおよび方法」(SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM)というタイトルの米国特許第５，１０３，４５９に開示されている。

ＣＤＭＡシステムまたはＷＣＤＭＡシステムにおいて、ユーザー間の通信は、１つ以上の基地局を介して行われる。無線通信システムにおいて、フォワードリンクは、信号が基地局から加入者局に移動するチャネルを指し、リバースリンクは、信号が加入者局から基地局に移動するチャネルを指す。リバースリンク上のデータを基地局に送信することにより、１つの加入者局上の第１のユーザーは第２の加入者局上の第２のユーザーと通信する。基地局は、第１の加入者局からデータを受信し、データを第２の加入者局にサービスしている基地局に送る。加入者局の場所に応じて、両方は、単一基地局によってまたは複数の基地局によってサービスされてもよい。どんな場合でも、第２の加入者局にサービスする基地局はデータをフォワードリンク上に送信する。第２の加入者局と通信する代わりに、加入者局はまたサービスしている基地局との接続を介して地上波のインターネットと通信してもよい。ＩＳ−９５に準拠するこれらのような無線通信システムにおいてフォワードリンク信号とリバースリンク信号はばらばらの周波数帯域内で送信される。

ＷＣＤＭＡシステムはＣＤＭＡシステムとはわずかに異なっている用語を使用する。ＷＣＤＭＡシステムには、３つの主要なサブシステムがある。ユーザー機器（ＵＥ）は、モバイル、固定局、データ端末または他の装置であってもよい。ＵＥはユーザーの加入情報を含むユニバーサル加入者識別モジュール（ＵＳＩＭ）を含む。アクセスネットワーク（ＡＮ）はネットワークをアクセスするための無電装置を含む。それは、ユニバーサル地上波無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）またはモバイル通信のためのグローバルシステム／ＧＳＭエボリューション(evolution)（GSM／ＥＤＧＥ）無線アクセスネットワーク（ＧＳＭ／ＥＤＧＥ ＲＡＮ）のための機能強化されたデータレートであってもよい。コアネットワーク（ＣＮ）は、回路交換呼のための公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）またはパケット交換呼のためのパケットデータネットワーク（ＰＤＮ）に接続するためのスイッチング能力およびルーティング能力を含む。また、コアネットワークは、移動度および加入者ロケーション管理および認証サービスを含む。

図１は、多数のユーザーをサポートし、ここに提示された少なくともいくつかの観点および実施形態を実施することができる通信システム１００の一例である。システム１００内の送信をスケジュールするために任意のさまざまなアルゴリズムおよび方法を使用してもよい。システム１００は多数のセル１０２Ａ乃至１０２Ｇに対して通信を提供する。多数のセルの各々は、それぞれ対応する基地局１０４Ａ乃至１０４Ｇによりサービスされる。例示実施形態において、基地局１０４のいくつかは複数の受信アンテナを有し、他はただ一つの受信アンテナを有する。同様に、基地局１０４のいくつかは複数の送信アンテナを有し、他は単一の送信アンテナを有する。送信アンテナと受信アンテナの組み合わせに制限はない。それゆえ、基地局１０４が複数の送信アンテナと単一の受信アンテナを有すること、または複数の受信アンテナと単一の送信アンテナを有すること、または両方とも単一または複数の送信アンテナおよび受信アンテナを有することが可能である。

サービスエリア内の端末１０６は固定（すなわち、静止した）していてもよくまたはモバイルであってもよい。図１に示されるように、種々の端末１０６がシステム全体にわたって分散されている。各端末１０６は、たとえば、ソフトハンドオフが採用されているかどうかまたは端末が複数の基地局からの複数の送信を（同時にまたはシーケンシャルに）受信するように設計され動作されるかの応じていつなんどきでもダウンリンクおよびアップリンク上の少なくとも１つおよび恐らく１つ以上の基地局１０４と通信する。ＣＤＭＡ通信システムにおけるソフトハンドオフは技術的によく知られており、この発明の譲受人に譲渡される「ＣＤＭＡ携帯電話システムにおいてソフトハンドオフを提供するための方法及びシステム」(Method and system for providing a Soft Handoff in a CDMA Cellular Telephone System)というタイトルの米国特許第５，１０１，５０１に詳細に記載されている。

ダウンリンクは基地局から端末への送信を指し、アップリンクは端末から基地局への送信を指す。例示実施形態において、端末１０６のいくつかは複数の受信アンテナを有し、他はただひとつの受信アンテナを有する。図１において、基地局１０４Ａはデータをダウンリンク上の端末１０６Ａおよび１０６Ｊに送信し、基地局１０４Ｂは、データを端末１０６Ｂおよび１０６Ｊに送信し、基地局１０４Ｃはデータを端末１０６Ｃ等に送信する。

無線データ送信の増大する需要および無線通信技術を介した利用可能なサービスの拡張は、特定のデータサービスの開発をもたらした。送信されるデータの量および送信回数が増加するにつれ、無線送信のために利用可能な制限された帯域は重大なリソースになる。さらに、干渉は重大な問題になる。チャネル条件はどの送信が効率的に送信してもよいかに影響を与えてもよい。それゆえ、無線通信システムにおいて送信をスケジュールするチャネル感知手段の必要性がある。例示実施形態において、図１に図解されたシステム１００は、高データレート（ＨＤＲ）サービスを有するＷＣＤＭＡタイプシステムと一致する。

ＷＣＤＭＡシステムはシステムアーキテクチャーの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層を用いたデータ送信を管理する。データ送信は、トランスポートフォーマットコンビネーション（ＴＦＣ）の選択を利用する。ＴＦＣ選択はＭＡＣ層により実行される。無線フレームごとに、物理層はＭＡＣ層からデータを要求する。ＭＡＣは、ＭＡＣ層が送信のためにどのくらいのデータを物理層に供給できるかを決定するために、どのくらいのデータが送信に利用可能かを決定するために無線リンク制御（ＲＬＣ）に問い合わせを行う。トランスポートフォーマットコンビネーションインジケーター（ＴＦＣＩ）は使用時のＴＦＣを表す。一例として、パケット交換データ呼を考察する。物理層チャネルは、最大データレートまでの可変長フレームを運ぶように構成される。ＲＬＣ論理チャネル上の利用可能なデータに基づいて、ＭＡＣはフレーム毎に物理チャネル上のデータレートを最終的に決定するトランスポートフォーマットコンビネーションを選択する。

データのシグナリングは断続的である。したがって、しばしば信号無線ベアラー(bearer)上に送信するためにプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）は利用されないであろう。あるいは、同時に複数のＳＲＢｓ上のトランスポートするために利用可能なデータがあるかもしれない。後者の場合、ＭＡＣどのＳＲＢがデータを送信するかを決定するために論理チャネル優先度を使用する。

パケット交換データは本質的に集中する。従って送信するのに利用可能なデータの量は、フレームごとに変化してもよい。より多くのデータが利用可能なとき、ＭＡＣはより高いデータレートを選択してもよい。シグナリングとユーザーデータの両方が利用可能なとき、ＭＡＣはより高い優先度チャネルから送信されたデータの量を最大化するために、それらの間で選択しなければならない。

トランスポートブロックはＭＡＣと物理層との間で交換されるデータの基本単位である。

トランスポートブロックはゼロ以上のトランスポートブロックのセットである。所定のトランスポートチャネルの場合、物理層は、送信時間間隔（ＴＴＩ）ごとにＭＡＣからデータを要求する。データの大きなブロックをより小さなブロックに分ける利点は、より小さなブロックの各々は別個の巡回冗長検査（ＣＲＣ）を持つことができるということである。他のブロックに影響を与えないようにしておいて、１つのブロックにエラーを生じてもよい。データの大きなブロックに対して唯一つのＣＲＣがあるなら、単一のエラーは、全体のブロックを破棄させることができるということもあり得る。

トランスポートフォーマットは、ＭＡＣがＴＴＩの期間に物理層に供給してもよいトランスポートブロックサイズおよびブロック数を定義する。トランスポートフォーマットセットは、各トランスポートチャネルのための有効トランスポートフォーマットのすべてを定義する。データを流すための５７．６ｋｂｐｓ回路交換無線アクセスベアラーをサポートするために、トランスポートブロックサイズは、４９ｍｓ ＴＴＩで、１つのトランスポートブロックで送信することができる４つまでのブロックを有する５７６ビットである。トランスポートフォーマットには、上述の例の場合、ＴＦ０乃至ＴＦ３のラベルが付けられる。

複数のトランスポートチャネルは、符号化された合成のトランスポートチャネル（ＣＣＴｒＣｈ）上に多重化してもよい。各トランスポートチャネルは、トランスポートチャネルのために定義されたトランスポートフォーマットセットを有する。トランスポートフォーマットコンビネーション（ＴＦＣ）は、各トランスポートチャネルに対して１つの割合で、トランスポートフォーマットのコンビネーションを定義する。トランスポートフォーマットのコンビネーションは、ＣＣＴｒＣｈにマッピングされたトランスポートチャネルにわたって同時に使用することができる。例えば、各典型的な音声構成のためのＴＦＣは、回路交換無線ベアラー（ＣＳ ＲＡＢ）サブフローがマッピングされる専用チャネル（ＤＣＨ）の各々から１つのブロックを選択し、４つのＳＲＢｓがマッピングされるＤＣＨあｋら１つのブロックを選択する。

ＣＣＴｒＣｈ構成の一部として、ＭＡＣにはトランスポートフォーマットコンビネーションセット（ＴＦＣＳ）が与えられる。ＴＦＣＳは、そのＣＣＴｒＣｈのために許可されたＴＦＣｓをすべてリストアップする。各無線フレーム境界において、ＭＡＣは、ＴＦＣＳからＴＦＣを選択することに関与する。ＭＡＣはこの選択の基礎を各論理チャネルのバッファーステータス、各論理チャネルの相対優先度、および各論理チャネルのためのサービスの質パラメーターに置く。各論理チャネルの性質に応じて、ＭＡＣは、特定のＴＴＩ境界において送信することができなかったデータを異なる方法で処理してもよい。例えば、非リアルタイムデータは将来の送信のためにキューイングしてもよいし、一方、ビデオを流すためのデータは破棄してもよい。

トランスポートフォーマットコンビネーションインジケーター（ＴＦＣＩ）は、特定のＴＦＣのためのＴＦＣＳへのインデックスである。物理チャネルは、各無線フレームでＴＦＣＩを送信するように構成してもよく、受信機が、各無線フレームで使用されたＴＦＣを迅速に決定することを可能にする。

最小ＴＴＩ毎に、ＭＡＣはトランスポートフォーマットコンビネーション（ＴＦＣ）選択を実行し、各トランスポートチャネルから送信されるビットの数を決定する。トランスポートブロックが送信のために物理層に供給されると、ＭＡＣはどのＴＦＣが選択されたかを示す。ＭＡＣは、トランスポートフォーマットコンビネーションインジケーター（ＴＦＣＩ）を用いてＴＦＣを表す。次に、ＴＦＣＩは専用の物理制御チャネル上に送信される。

データ送信をサポートし、複数のユーザーへの送信をスケジュールするのに適した通信システムの一例は図２に図解される。図２は図１からの基地局１０４の動作を図解する。図２は以下に詳述される。特に、基地局またはノードＢ２２０およびパケットネットワークインターフェース２０６とインターフェースする基地局コントローラー２１０について詳述する。基地局コントローラー２１０は、システム２００において送信のためのスケジューリングアルゴリズムを実施するためのチャネルスケジューラー２１２を含む。チャネルスケジューラー２１２は、データが上述したように送信されるＴＴＩを決定する。

さらに、チャネルスケジューラー２１２は、送信のための特定のデータキューを選択する。次に送信されるデータの関連する量がデータキュー２３０から検索され、データキュー２３０に関連する遠隔局への送信のためにチャネルエレメント２２６に供給される。以下に議論されるように、チャネルスケジューラー２１２は、データを供給するためのキューを選択する。データは次のＴＴＩで送信される。

たとえ、パケットの一部のみが送信されたとしてもユーザーが正しくパケットを受信することが可能かもしれないことに留意する必要がある。チャネル条件がユーザーにより予想されるよりも良いときこれが生じる。その場合、パケットがすでに正しく受信され、パケットの残りの部分は送信する必要がないことを示す「ＡＣＫ」信号を、ユーザーは基地局に送信してもよい。これが起こると、全体のデータパケットは、より短いサービスインターバルにわたってユーザーに効率的に送信され、それによりパケットが送信される効率的なデータレートを増加させる。次に、基地局は、もともとは、そのパケットの残りの部分を送信するようにスケジュールされていたタイムスロットを再割当し、他のパケットを同じユーザーかまたは異なるユーザーに送信する。このプロセスは一般に自動反復要求（ＡＲＱ）と呼ばれる。

ＡＲＱをサポートするシステムにおいて、データパケットは所定数の送信のためにスケジュールされ、各送信は異なる情報を含んでいてもよい。複数の送信がシーケンシャルに他のパケットに差し挟まれる。受信機がパケットをデコードして処理するために十分な情報を受信すると、受信機は、現在のパケットに対してさらなる情報は必要ないことを示す表示を送信機に送信する。従って、送信機は、現在のパケットに対してもともとスケジュールされていたスロットを他のパケットに自由にスケジュールできる。このようにして、システムリソースは保存され、受信機への送信時間は低減される。

例示可変レート通信システムの基本サブシステムを図解するブロック図は図２に示される。基地局コントローラー２１０は、パケットネットワークインターフェース２０６、公衆交換電話網、ＰＳＴＮ２０８および通信システム内のすべての基地局またはノードＢｓ（簡単のために、図２では唯一つの基地局２２０のみが図示される）とインターフェースする。基地局コントローラー２１０は、通信システム内の遠隔局と、パケットネットワークインターフェース２０６およびＰＳＴＮ２０８に接続された他のユーザーとの間の通信を調整する。ＰＳＴＮ２０８は標準電話機ネットワーク（図２に図示せず）を介してユーザーとインターフェースする。

簡単のために図２では唯一つしか示さないが、基地局コントローラー２１０は多くのセレクターエレメント２１６を含んでいてもよい。各セレクターエレメント２１６は、１つ以上の基地局またはノードＢｓ２２０と、１つの遠隔局（図示せず）との間の通信を制御するために割り当てられる。セレクターエレメント２１６が所定の遠隔局に割り当てられていなかったなら、呼制御プロセッサー２１８には、遠隔局をページする必要性が通知される。次に、呼制御プロセッサー２１８は、基地局２２０に遠隔局をページするように指示する。

データソース２０２は、データの量を含む。データの量は所定の遠隔局に送信される。データソース２０２はデータをパケットネットワークインターフェースに供給する。パケットネットワークインターフェース２０６はデータを受信し、データをセレクターエレメント２１６に送る。次に、セレクターエレメントは、ターゲット遠隔局と通信している各基地局にデータを送信する。例示実施形態において、各基地局２２０はデータキュー２３０を維持する。データキュー２３０は遠隔局に送信されるべきデータを記憶する。

データパケット内のデータはデータキュー２３０からチャネルエレメント２２６に送信される。例示実施形態において、フォワードリンク上で、「データパケット」は最大１０２４ビットであるデータの量および（≒１．６６７ミリ秒のような）所定の「タイムスロット」内であて先遠隔局に送信されるデータの量を指す。データパケット毎に、チャネルエレメント２２６は必要な制御フィールドを挿入する。例示実施形態において、チャネルエレメント２２６は巡回冗長検査、ＣＲＣを実行し、データパケットと制御フィールドの符号化を行い、コードテールビットのセットを挿入する。データパケット、制御フィールド、ＣＲＣパリティビット、およびコードテールビットはフォーマット化されたパケットを構成する。例示実施形態において、次に、チャネルエレメントは、フォーマット化されたパケットを符号化し、符号化されたパケット内のシンボルをインターリーブする（順序付ける）。例示実施形態において、インターリーブされたパケットはウォルシュコードでカバーされ、短いＰＮＩコードおよびＰＮＱコードで拡散される。これらのＰＮＩコードおよびＰＮＱコードはＣＤＭＡ無線システムにおいてよく知られている。拡散データはＲＦユニット２２８に供給される。ＲＦユニット２２８は信号を直交変調し、フィルターし、増幅する。フォワードリンク信号は、アンテナを介して無線で、フォワードリンク、および移動局またはＵＥに送信される。

遠隔局において、フォワードリンク信号は、アンテナにより受信され、受信機に送られる。受信機は、信号をフィルターし、増幅し、直交復調し、および量子化する。デジタル化信号は復調器（ＤＥＭＯＤ）に供給され、そこで、短いＰＮＩコードおよびＰＮＱコードで逆拡散され、ウォルシュカバーでデカバーされる。復調されたデータはデコーダーに供給される。デコーダーは、基地局２２０においてなされた信号処理機能の逆を実行し、特に、デインターリービング、デコーディング、およびＣＲＣチェック機能を実行する。

復号されたデータはデータシンクに供給される。

上述したように、ハードウエアは、データの可変レート送信、メッセージング、音声、ビデオ、およびフォワードリンクを介した他の通信をサポートする。データキュー２３０から送信されたデータのレートは、遠隔局またはＵＥにおける信号強度および雑音環境の変化に適応するように変化する。ＵＥｓはＡＣＫ／ＮＡＫメッセージを含むデータの受信に関する情報をノードＢに送信する。さらに、送信電力に関する情報も送信される。従って、遠隔局における回路は、遠隔局における信号強度を測定し、雑音環境を推定し、将来の送信のためにレート情報を決定する。

各ＵＥにより送信される信号はリバースリンクチャネルを介して移動し、ＲＦユニット２２８に接続された受信アンテナを介して基地局２２０で受信される。例示実施形態において、パイロット電力およびデータレート情報は、チャネルエレメント２２６において復調され、基地局コントローラー２１０内に位置するチャネルスケジューラー２１２または基地局２２０内に位置するチャネルスケジューラー２３２に供給される。最初の例示実施形態において、チャネルスケジューラー２３２は基地局２２０内に位置される。代わりの実施形態において、チャネルスケジューラー２１２は基地局コントローラー２１０内に位置され、基地局コントローラー２１０内のセレクターエレメント２１６に接続する。

最初に述べた例示実施形態において、チャネルスケジューラー２３２は、「キューサイズ」とも呼ばれる各遠隔局のためにキューイングされたデータ量を示すデータキュー２３０からの情報を受信する。次に、チャネルスケジューラー２３３は、基地局２２０によりサービスされる各ＵＥのためのチャネル条件に基づいてスケジューリングを実行する。キューサイズが代わりの実施形態で使用されるスケジューリングアルゴリズムのために利用されるなら、チャネルスケジューラー２１２は、セレクターエレメント２１６からキューサイズ情報を受信してもよい。

１つ以上のユーザーへのパケットの送信の期間に、ユーザーは、送信されたパケットの一部を含む各タイムスロットの後で「ＡＣＫ」信号を送信する。各ユーザーにより送信されたＡＣＫ信号は、リバースリンクチャネルを介して移動し、ＲＦユニット２２８に接続された受信アンテナを介して基地局２２０で受信される。例示実施形態において、ＡＣＫ情報は、チャネルエレメント２２６において復調され、基地局コントローラー２１０内に位置するチャネルスケジューラー２１２または基地局２２０内に位置するチャネルスケジューラー２３２に供給される。最初の例示実施形態において、チャネルスケジューラー２３２は、基地局２２０内に位置する。代わりの実施形態において、チャネルスケジューラー２１２は、基地局コントローラー２１０内に位置し、基地局コントローラー２１０内のすべてのセレクターエレメント２１６に接続する。

この発明の実施形態は、可変レート送信をサポートすることができる他のハードウエアアーキテクチャーに適用可能である。この発明は、リバースリンク上の可変レート送信をカバーするために容易に拡張することができる。例えば、基地局２２０は、遠隔局から受信した信号の強度を測定し、雑音環境と電力要件を推定し、遠隔局からデータを受信するレートを決定する。次に、基地局２２０は、各関連する遠隔局に対して、遠隔局からリバースリンクにデータが送信されるレートを送信する。次に、基地局２２０は、フォワードリンクの場合にここで記載した方法と類似した方法で、リバースリンク上の異なるデータレートに基づいてリバースリンク上の送信をスケジュールしてもよい。

また、上述した実施形態の基地局２２０は、符号分割多重アクセス、ＣＤＭＡスキームまたはＷＣＤＭＡスキームを用いて基地局またはノードＢ２２０に関連する残りの遠隔局を除外して、遠隔局の選択された１つの遠隔局または遠隔局の選択された遠隔曲に送信する。任意の特定の時に、基地局２２０は、受信する基地局（複数の場合もある）またはノードＢｓ２２０に割り当てられるコードを使用することにより遠隔局の選択された１つの遠隔局または遠隔局の選択された遠隔局に送信する。しかしながら、このスキームはまた、送信スキームを最適に割り当てるための他の基地局２２０を除外して、基地局（複数の場合もある）２２０を選択するためにデータを供給するための異なる時分割多重アクセス、ＴＤＭＡ方法を採用する他のシステムにも適用可能である。

チャネルスケジューラー２１２は、フォワードリンク上の可変レート送信をスケジュールする。チャネルスケジューラー２１２は、遠隔局へ送信するためのデータの量を示すキューサイズ、および遠隔局からのメッセージを受信する。チャネルスケジューラー２１２は、望ましくは、干渉を最小化しながら最大データスループットのシステム目標を達成するためにデータ送信をスケジュールする。

図１に示すように、遠隔局は通信システム全体にわたって分散され、フォワードリンク上のゼロまたは１つの基地局またはノードＢと通信することができる。例示実施形態において、チャネルスケジューラー２１２は、通信システム全体にわたってフォワードリンクデータ送信を調整する。高速データ送信のためのスケジューリング方法および装置は、この発明の譲受人に譲渡され参照することにより明示的にここに組み込まれる、１９９７年２月１１日に出願された、「フォワードリンクレートスケジューリングのための方法および装置」(Method and Apparatus for Forward Link Rate Scheduling)というタイトルの米国特許出願番号第０８／７９８，９５１に詳細に記載されている。

実施形態によれば、チャネルスケジューラー２１２は、コンピューターシステムにおいて実施される。コンピューターシステムは、プロセッサー、ランダムアクセスメモリ、ＲＡＭ、およびプロセッサー（図示せず）により実行される命令を記憶するためのプログラムメモリを含む。プロセッサー、ＲＡＭおよびプログラムメモリは、チャネルスケジューラー２１２の機能に専用であってもよい。他の実施形態において、プロセッサー、ＲＡＭ、およびプログラムメモリは、基地局コントローラー２１０においてさらなる機能を実行するための共有コンピューティングリソースの一部であってもよい。例示実施形態において、汎用のスケジューラーは、図２に図解されるシステム２００に適用され以下に詳述される。データ送信をスケジュールするためのチャネル感知スケジューリング機能を実施するために使用されるＢＳＣ２１０およびＢＳ２２０内のこれらのモジュールは以下に述べられる。

無線データアプリケーションの高まる需要を与えられて、非常に効率的な無線データ通信システムのための需要は著しく増加した。ＩＳ−９５規格は、フォワードリンクおよびリバースリンクを介してトラヒックデータおよび音声データを送信することができる。ＩＳ−９５規格に従って、トラヒックデータまたは音声データは、１４．４ｋｂｐｓのデータレートを有する２０ミリ秒の幅があるコードチャネルフレームに分割される。ＩＳ−９５システムにおいて、各加入者局は、制限された数の直交フォワードリンクチャネルの少なくとも１つが割り当てられる。基地局と加入者局の間の通信が進行中の間、フォワードリンクチャネルは加入者局に割り付けられ続ける。データサービスがＩＳ−９５システムにおいて供給されると、加入者局にフォワードリンクデータが送信されない期間でも、フォワードリンクチャネルは、加入者局に割り付けられ続ける。

音声サービスとデータサービスとの間の著しい違いは、前者は典型的に厳格で固定された遅延要件を課すという事実である。典型的に、音声フレームの全体的な一方向の遅延は、１００ミリ秒未満であると指定される。対照的に、データ遅延は、データ通信システムの効率を最適化するために使用される可変パラメーターになることができる。

音声サービスとデータサービスのさらなる著しい違いは、前者が、例示ＣＤＭＡまたはＷＣＤＭＡ通信システムの場合に、ソフトハンドオフにより提供される信頼可能な通信リンクを典型的に必要とすることである。ソフトハンドオフは、信頼性を改善するために２以上の基地局からの冗長な送信を生じる。しかしながら、エラーで受信されたデータパケットは再送信することができるので、さらなる信頼性はデータ送信のために必要としない。データサービスの場合、ソフトハンドオフをサポートするために使用される送信電力は、さらなるデータを送信するためにより効率的に使用することができる。

データパケットを転送するのに必要な送信遅延および平均スループットレートは、データ通信システムの品質および有効性を定義するために使用される２つの属性である。送信遅延は通常音声通信の場合に有するのと同じ影響をデータ通信に有さないが、データ通信システムの品質を測定するための測定基準である。平均スループットレートは、通信システムのデータ送信能力の効率の尺度である。スループットレートも送信のために必要な電力量により影響される。電力要件に基づいて送信をスケジュールするチャネル感知方法の必要性がある。無線通信システムにおける電力要件は以下に述べられる。

ＷＣＤＭＡは、干渉制限されたシステムである。これは、隣接するセル及び他のユーザーが、任意の単一セルのアップリンクおよびダウンリンク容量を制限することを意味する。容量を最大限にするために、干渉を生成する他の信号電力は最小にしなければならない。これは、信号対干渉（Ｅｂ／Ｎｏ）要件を最小化すること、オーバーヘッドチャネル電力を最小化すること、および制御のみのチャネル電力を最小化することを含む。良い携帯電話性能は長いバッテリ寿命を含む。これを達成するために、携帯電話は、専用チャネル送信の期間、オーバーヘッドチャネルを監視する期間、および送信のために最小電力設定を用いて送信する期間、その電力を最小にしなければならない。

堅固なＣＤＭＡまたはＷＣＤＭＡシステムは、良好な電力制御を必要とする。電力制御は、モバイルまたはＵＥおよびネットワークの送信電力を最小にする。ＣＤＭＡシステムおよびＷＣＤＭＡシステムは干渉が制限されるので、すべてのユーザーからの電力を低減することはシステムの容量を増加させる。電力制御における非能率は、全体のシステム容量を低減する。

電力制御における最も基本的な問題は近−遠(near-far)問題である。至近距離の送信機は、遠くの送信機より容易に聞かれる。電力制御は、受信した信号が遠くに位置する送信機と同じかまたはほぼ同じであるような電力レベルでこれらの送信機に送信させる。

効率的な電力制御は、システム容量損失を最小にするために高速フィードバックを必要とする。高速電力制御は、内部ループ電力制御として知られ１５００Ｈｚで実行される。従って、送信機は、電力を増加または減少するために受信機から１秒間に１５００回コマンドを得る。

音声呼の場合、良好なサービスの品質は、ほぼ１％のブロックエラーレート（ＢＬＥＲ）である。１％のＢＬＥＲを維持するために、ある信号対干渉（ＳＩＲ）を必要とするかもしれない。ユーザーが、高速に移動するクラッタ環境のような、悪いフェージング環境内にいるなら、ユーザーは、ゆっくり移動するクラッタの無い環境のようなより良いフェージング環境内にいるユーザーよりもより高いＳＩＲ目標を必要とする。両方のユーザーが１％のＢＬＥＲを必要とするので、電力制御は、正確なＳＩＲ目標を探さなければならない。正確なＳＩＲ目標を探すプロセスは外部ループ電力制御と呼ばれる。ＳＩＲ目標における差は、受信電力における差を生じさせる。

閉ループプロセスは、ダウンリンクとアップリンクの両方上の送信電力を制御する。

閉ループ電力制御は３ステッププロセスである。送信が成され、受信機において測定が成され、電力が増加しなければならないかまたは減少しなければならないかを示す送信機にフィード(feed)が供給される。

閉ループ制御は最終的に初期送信レベルにもかかわらずモバイルまたはＵＥの送信電力を修正することができる。ＵＥの初期送信レベルが適切な電力に近いなら顕著な利得を達成することができる。測定基準の選択は、閉ループプロセスに要求される速度により影響される。ブロックエラーレート（ＢＬＥＲ）は良い測定基準である。しかしながら、ＢＬＥＲを測定することは時間を消費するプロセスになる可能性がある。より早い応答が必要なら、Ｅｂ／Ｎｏはより良い選択かもしれない。電力制御コマンドに対する迅速な応答のために、無線フレーム毎に複数のコマンドが送信される。

図３は外部ループと内部ループの制御機構の相互作用を示す。ＢＬＥＲに基づくＳＩＲ目標ＢＬＥＲアルゴリズムは、ゆっくり調節してもよい。ＢＬＥＲは巡回冗長検査（ＣＲＣ）に基づいており、適応マルチレート（ＡＭＲ）音声ＣＲＣｓは２０ｍｓ送信時間間隔（ＴＴＩ）で受信されるので、外部電力制御が調節できるもっとも早いものは毎秒５０回である。

内部ループ電力制御はＳＩＲ推定を利用する。専用物理制御チャネルパイロット電力はショット毎に存在するので、ＳＩＲ推定は、通常スロット毎（１０ｍｓ無線フレームあたり１５回）に計算される。内部ループはＳＩＲ目標が与えられる。ＳＩＲ推定がＳＩＲ目標より大きいなら、内部ループは、送信機電力における減少を示す。ＳＩＲ目標がＳＩＲ目標なら、内部ループは、送信機電力における増加を示す。これは、迅速に変化するフェージング条件を迅速に補償するためにほぼ毎秒１５００回迅速に起きる。

内部ループと外部ループは相互作用する。内部ループはゆっくり変化するＳＩＲ目標を使用する。外部ループはＳＩＲ目標を内部ループに供給する。この相互作用の描写については、図３を参照されたい。

ＵＥはその独自のダウンリンク閉ループ電力制御アルゴリズムを実行する。ＵＥは多数のフレームに対してＢＬＥＲを測定してもよいし、ＳＩＲ目標を増加および減少させる。ＳＩＲ目標およびＳＩＲ推定に基づいて、ＵＥは、ユニバーサル地上波無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）に、ＵＥの専用チャネル送信電力を増加または減少させるように指示する。ノードＢのための電力調節のレンジは典型的に約２０ｄｂである。

ダウンリンクまたは内部ループ電力制御は１５００Ｈｚまたは５００Ｈｚで動作する。電力制御コマンドはＵＥに通信され、変化するチャネル条件に応答するために迅速に送信される。複数のノードＢｓがあるとき、ＵＥは単一のアップまたはダウンコマンドを複数のノードＢｓに送信している。より弱いリンクは電力を減少するように命じられてもよい。これは、システムの全体の干渉を低減するであろう。より強いノードＢ信号が劣化するなら、ＵＥは電力増加コマンドを示す。電力アップコマンドを受信すると、すべてのノードＢｓはダウンリンク電力を増加する。

アップリンク電力制御は上述したダウンリンク制御から変化する。ＵＥｓはセル内のどこに位置していてもよい。１つのＵＥはセルから数千メートル離れていてもよく、他方他のＵＥは数百メートルしか離れていてもよい。従って、ユーザーは、セルからの変化する距離および変化するマルチパス環境により経路損失の非常に変化する量を経験する。経路損失は、例えば８０ｄｂを超えることもあり得る。他のユーザーへの干渉を最小にするために、初期送信を含む、適切なレベルで送信がセルに到着することを保証するように、各ＵＥは電力制御されなければならない。初期電力設定の場合、ＵＥは開ループ推定を使用する。開ループ推定の場合、ＵＥは示されたパラメーターを受信し、チャネル測定を行う。閉ループ電力制御動作の期間に、ＵＥには、干渉を最小にするフィードバックが供給される。

ソフトハンドオーバーに従事するＵＥは、異なるノードＢｓから相反する電力制御コマンドを受信してもよい。ＵＥは単純な規則を適用することにより不一致を解決する。すなわち、この規則は、任意のノードＢがＵＥに電力を減少するように命令するなら、ＵＥは電力を減少するであろうということである。これは、「オアオブダウンズ」(OR of downs)と呼ばれる。マルチセル（同じノードＢ）ハンドオフの場合には、ＵＥが２つのセルから同一のコマンドを受信しなければならない。これを知って、ＵＥはビットの値に関して決定する前にビットを「ソフトコンバイン(soft combine)」する。それゆえ、信号が２つのセルからのものであるが同じノードＢであるなら、信号は、同じ一般的なフェージング環境を経験する可能性があるので、オアオブダウンズは無い。ＵＥは、上述したようにＴＰＣインデックスに基づいて、２つの無線リンクが同じノードＢからのものであるかどうかを識別できる。

図４はソフトハンドオーバーにおけるＵＥを図解する。ＵＥ４０４は、ノードＢ１ ４０６およびノードＢ２ ４０２とソフトハンドオーバー中である。システム４００は、ノードＢｓおよびＵＥの両方を含む。

ハンドオーバー中に、各ノードＢから１つのインデックスの割合で、６つのセットまでのＴＰＣインデックスがあり得る。ＴＰＣインデックスが同じなら、これらのセルは同じノードＢに相当することを意味する。ノードＢが異なるなら、ＴＰＣインデックスは異なるであろう。ノードＢのいずれかがパワーダウンコマンドを送信するなら、ＵＥはパワーダウンする。

ここに記載された実施形態は、さまざまなスケジューリングアルゴリズムおよび優先順位付けに適用可能であり、ここに記載されたスケジューリングアルゴリズムおよび優先順位付けに限定されない。明確にするために、汎用化されたスケジューラーとさまざまな実施の例を提供するためにいくつかのスケジューリングアルゴリズムが議論されるであろう。

この発明の実施形態は、チャネル感知スケジューリングに基づいて送信をスケジュールするためのシステムおよび方法に向けられている。

チャネル感知スケジューリングはＷＣＤＭＡシステムのアップリンク部分へのいくつかのエンハンスメント(enhancement)に依存する。アップリンク送信はノードＢおよび再送信され、ソフトコンバインされた物理フレームによりスケジュールすることができる。ＴＴＩは２ｍｓであってもよい。ＴＴＩは、ソフトハンドオーバーしていないＵＥｓのために使用される。ソフトハンドオーバーのＵＥｓの場合、１０ｍｓのＴＴＩを使用してもよい。しかしながら、ネットワークはどのＵＥに１０ｍｓが割り当てられ、どのＵＥに２ｍｓが割り当てられるかを決定する。

短いＴＴＩはチャネル感知スケジューリングを可能にする。チャネル感知スケジューリングは、アップリンクスループットを著しく増加させ、遅延を低減することができる。システム内のすべてのＵＥが少なくともいくつかのスループットを受信することを保証するために、任意の実際のスケジューリングアルゴリズムはすくなくともいくつかの公平さを提供しなければならない。送信電力が平均送信電力に比べて低いときＵＥｓがスケジュールされ、従ってシステムに対する干渉、遅延を最小化し、スループットを最大化する。

図５は、ノードＢ１およびノードＢ２とソフトハンドオーバーしているアップリンク上のＵＥを示す。単一のノードＢはサービングノードである。サービングノードＢだけがアップリンクトラヒックをスケジュールする。図５に示される例において、ノードＢ１がサービングノードであり、アップリンクトラヒックをスケジュールする。ソフトハンドオーバーにあるすべてのノードＢｓは物理層フレームをデコードし、物理層フレームの成功裏のデコーディングをアクノレッジする。任意の必要とされる再送信は同期しており、所定の時間間隔で最初に送信に続く。再送信のソフトコンバイニングはノードＢで実行される。無線ネットワークコントローラー（ＲＮＣ）は各ＵＥのためのサービングノードを知っている。

チャネル感知スケジューリングの目的は、他のセルへの干渉を低減し、利用可能なアップリンクリソースをより良く利用し、より高いスループットとより低い遅延を生じることである。チャネル条件が良いとき、ＵＥｓがスケジュールされる。チャネル条件が良いとき、送信された同じデータ量に対して、送信されたパイロット電力は低く、他のセルに向けられた干渉は少ない。最初のサブパケットのみがスケジュールされる。必要とされる任意の再送信は、初期送信の直後の所定時間に送信され、独立してスケジュールされない。これは、ハイブリッドＡＲＱ方法の性質のためであり、任意の再送信のための時間を確定する。

リンク効率が良いので、ハイブリッドＡＲＱ方法が採用される。目標とされたフレームまたはブロックエラーレートを達成するために初期送信は目標とされない。もっと正確に言えば、フレームまたはブロックエラーレートは任意の必要とされる再送信が生じた後に達成されるように意図される。同期ハイブリッドＡＲＱ動作における再送信は前もって定義される。例えば、許可された再送信の最大数は３であってもよい。再送信は送信キュー内の特定の時間にスケジュールされ、システムが動作のために構成されると、これらの時間が定義される。それゆえ、最初の再送信はチャネル条件に従ってスケジュールすることができ、最初の再送信をスケジュールすることは、自動的に残りの再送信インスタンスをスケジュールする。

システム動作点は、チャネル感知スケジューリングによって変化しない。１％乃至５％のフレームエラーレートは引き続き有効である。そのサービスレベルの質を達成するために、ユーザーは貧弱なチャネル条件においてより多くの電力で送信する必要があるかもしれないまたは、反対により低い送信電力レベルでそのサービスの質を達成することができるかもしれない。チャネル感知スケジューリングの目標は最初に最も低い送信電力レベルでユーザーをスケジュールすることではあるものの、電力レベルはユーザーの要求されたデータレートに関連する。より高いデータレートは一般的により多くの送信電力を必要とする。例えば、良いチャネル条件に遭遇するユーザーと悪いチャネル条件に遭遇するユーザーは、同一の送信電力レベル要求を有していてもよい。より良いチャネル条件を有するユーザーは、送信のためにより高いデータレートを使用するであろう、一方悪いチャネル条件にあるユーザーはより低いデータレートを使用するであろう。改善されたスループットの場合、より高いデータレートを有するユーザーは、より低いデータレートを有するユーザーより先にスケジュールされるであろう。しかしながら、両方のユーザーが同じデータレートを要求するなら、より良いチャネル条件を有するユーザーはより少ない送信電力を使用するであろう。そして同じデータレートを達成するためにより多くの送信電力を必要とする悪いチャネル条件にあるユーザーより先にスケジュールされるであろう。

図６はこの発明の方法を説明するフロー図である。方法６００は、スケジュールすべき送信を有した開始ブロック６０２で始まる。スケジューラーはノードＢ内に位置され、ノードＢとソフトハンドオーバーにあるすべてのＵＥｓのリストを維持する。スケジューラーは、ノードＢが最良のダウンリンク条件を有するＵＥｓに対してのみ送信リソースを割り当てる。

図６のステップ６０４において、ノードＢがスケジュールする各ＵＥに対してキュー情報をノードＢが更新するとき、スケジューリングが開始される。キューは、ノードＢによりスケジュールされるすべてのＵＥｓに対してＵＥｓが送信することを要求しているデータから構成される。

ステップ６０６において、スケジューラーは、スケジュールされる各ＵＥのためのＴＦＣＳにおいて許可される最大ＴＦＣを計算する。最大ＴＦＣを計算することは上述したプロセスから構成され、最大データレートの計算を簡単化する。

ステップ６０８において、スケジューラーは利用可能なリソースを更新する。これは、無線システムのための熱に対する許容可能な上昇と、あらかじめ選択されたシステム動作点を含む。例えば、４ｄＢはシステムのための熱に対する許容可能な上昇かもしれない。熱に対する上昇は各ＵＥの受信された電力に基づいており、各ＵＥにより見られる干渉の推定値を含む。また、自律送信、および推定の時にソフトハンドオーバーにあるスケジュールされていないＵＥｓの送信の寄与も含まれる。

更新推定を完了した後で、スケジューラーはステップ６１０において、スケジューリングリスト上の各ＵＥの平均パイロット送信電力に関する統計値を更新する。

ステップ６１２において、フィードバックが利用可能であるとき、スケジューラーは、ＵＥパイロット送信電力に関する情報を更新する。更新が完了すると、スケジューラーは、ステップ６１４においてスケジューリングアルゴリズムの計算に基づいて優先順位リストを作成する。

スケジューリングアルゴリズムは２つの主な特性を有する。ＵＥ要求の優先順位付けおよび最大容量利用の場合のグリーディファイリング(greedy filing)である。ＵＥ要求は、優先順位関数計算の結果に従って優先順位付けされる。各ＵＥはＵＥに関連する優先順位カウント(priority count)を有する。最初に、ＵＥの優先順位がゼロに設定される。新しいＵＥが、ノードＢがサービスしているシステムに入るとき、またはそのバッファがデータの欠如によりアイドル状態の後で空にならなくなるとき、その優先順位は

に設定される。

スケジューリングの時に、ノードＢに位置するスケジューラーは、ノードＢがスケジュールするすべてのユーザーのパイロット電力レベルを知っている。スケジューラーは、以下の２つの代替アルゴリズムに従って計算された優先順位値をソートすることにより優先順位リストを作成する。以下に従って最大閾値を計算すること：
Priority(i)=Pilot_Power_Max-Pilot_Power(i)、但しPriority(i)はｉ番目のユーザーの優先順位値であり、Pilot_Power_MaxはＵＥの最大パイロット電力であり、Pilot_Power(i)はスケジューリング時のユーザーのパイロット電力である。

以下に従って平均閾値を計算すること：
Priority(i)=a(i)*(Pilot_Power_Average(i)/Pilot_Power(i))、但しPriority(i)はｉ番目のユーザー優先順位値であり、Pilot_Power_Average(i)は、ある期間に対して平均化されたユーザーのパイロット電力であり、Pilot_Power(i)はスケジューリング時のユーザーのパイロット電力であり、a(i)は重み係数である。a(i)は、a(i)がユーザーの速度を反映するように選択される。a(i)のための他の代替選択は、a(i)がユーザーのスループットを反映することを可能にすることである。それによりユーザーはいくらかの容量を受信し、スケジューリングにおいて無視されない。他の代替案はa(i)はユーザーのスループットを反映する。それによって、ユーザーは飢え死にしない。例えば、a(i)=(sector_throughput/user_throughput (i)^b、但し０≦ｂ≦１
a(i)は低い速度のユーザーに対して大きな値をとる：
チャネル感知スケジューリングの利得のほとんどは低速度ユーザーに見られる。なぜならチャネルは追跡することができ、チャネル条件は迅速に変化せず、スケジューラーがチャネルを利用することを可能にするからである。低速ユーザーは、チャネル条件をより良く利用し、スループットを増加し、遅延を減少するために、高速ユーザーに対して優先順位付けされる。

ステップ６１４において優先順位リストが作成されると、スケジューラーはステップ６１６において正規表現で最長マッチを行うファイリングを実行する。「正規表現で最長マッチを行うファイリング」は、チャネルの最大容量のための技術である。この時点でスケジューラーは優先順位リストを作成した。そしてＵＥｓのための送信の順番は知られている。スケジューラーは利用可能なリソースの量を知っている。これは典型的には、熱に対する上昇の量の形態である。スケジューラーは優先順位リスト上の第１のＵＥを取得し要求されたデータレートに注意する。スケジューラーは、ＵＥが利用可能な最大データレートを取得し、要求されたデータレートのための結果として生じる熱に対する上昇を計算すると仮定する。送信されるデータの量が利用可能な容量のすべてを必要としないなら、スケジューラーは、次のＵＥを調べて残りの容量が第２のＵＥを適応させることができるかどうか決定する。スケジュールされるＵＥｓと残りの容量がある限り、このプロセスは続く。ＵＥが残りの利用可能な容量に完全に適合できないなら、容量が満たされるまでＵＥが低下されるデータレートが与えられる。従って、スケジュールされた最後のモバイルには要求されたものより低いデータレートが割り当てられてもよい。

スケジューラーがステップ６１６においてスケジューリングを完了すると、データはステップ６１８で送信される。送信は、ノードＢ内のスケジューラーにより決定される順番で生じる。

チャネル感知スケジューリングのさまざまな考えられる実施が可能である。一実施形態は、ダウンリンク上に送信された電力制御コマンドを用いてスケジューラーにおいて推定されるユーザー送信電力を提供する。図５で指摘されるように、スケジューリングセルはサービングセルであると仮定される。この仮定は、電力制御コマンドエラーと、ソフトハンドオーバー中のユーザーがサービスしていないノードＢからの電力制御コマンドに従うという事実により悪くなるかもしれない。

この状況に対抗するために、実際の送信電力と推定された送信電力のときどきの同期が必要となる。これは、２０ｍｓごとに送信される送信電力情報を含む４ビットを送信することにより行ってもよい。

さらに、ソフトハンドオーバー中のユーザーは、サービスしていないセル電力コマンドが適用されるとき生じる送信電力推定のドリフトを回避するために、電力制御コマンドを送信したサービングセルにフィードバックメッセージを送信する必要があるかもしれない。

ＵＥｓは、使用される平均送信電力の経過を追うことができ、現在の送信電力が平均送信電力より上かまたは下かをスケジューラーに通知するインジケーターを送信するために、サービスしているノードＢにより周期的に構成することができる。これは、１ビットのみが必要かもしれないので、低オーバーヘッドを作成する。この方法は、電力制御コマンドに基づいて送信電力推定とともに使用してもよい。閾値に対する推定された送信電力の相対位置とＵＥの報告された位置との間の任意の相違は、問題を特定するためにおよび実際の送信電力と推定された送信電力の再同期化を引き起こすために使用されてもよい。

従って、通信システムにおいて送信をスケジュールするための新規で改良された方法および装置が記載された。上述の記述を介して参照されてもよいデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁性粒子、光学場または光学粒子、またはその任意の組み合わせによって表現されてよいことを当業者は理解するであろう。当業者は、さらに、ここに開示されている実施形態に関連して説明された多様な例示的な論理ブロック、モジュール、回路及びアルゴリズムステップが、電子ハードウエア、コンピュータソフトウエア、または両方の組み合わせとして実現されてよいことを理解するだろう。さまざまな例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路及びステップが、一般的にそれらの機能という点で記載されている。機能性がハードウエアとして実現されるのか、あるいはソフトウエアとして実現されるのかは、特定のアプリケーションおよび全体的なシステムに課される設計制約に依存する。熟練した職人は、これらの状況の下でハードウエアとソフトウエアの互換性を認識し、各特定のアプリケーションに対して記載された機能性をどのように最良に実施するかを認識する。

例として、ここに開示された実施形態に関連して記載されたさまざまな例示論理ブロック、モジュール、回路およびアルゴリズムステップは、デジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他のプログラマブル論理装置、ディスクリートゲートまたはトランジスターロジック、例えばレジスターおよびＦＩＦＯのようなディスクリートハードウエアコンポーネント、ファーム上命令のセットを実行するプロセッサー、任意の一般的なプログラマブルソフトウエアモジュールおよびプロセッサー、またはここに記載された機能を実行するように設計された任意の組み合わせを用いて実施または実行してもよい。汎用プロセッサーは、マイクロプロセッサーであってよいが、代替策ではプロセッサーは、任意の従来のプロセッサー、コントローラー、マイクロコントローラまたは状態機械であってよい。ソフトウエアモジュールはＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスター、ハードディスク、取り外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または技術的に既知である任意の他の形式の記憶媒体に常駐してよい。例示プロセッサーは、記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むように記憶媒体に有利に接続される。代替策では、記憶媒体はプロセッサーに一体化してよい。プロセッサー及び記憶媒体はＡＳＩＣに常駐してよい。ＡＳＩＣは電話または他のユーザー端末に常駐してもよい。別の方法では、プロセッサー及び記憶媒体は電話または他のユーザー端末に常駐してもよい。プロセッサーは、ＤＳＰとマイクロプロセッサーの組み合わせとして、またはＤＳＰコア等とともに２つのマイクロプロセッサーとして実施してもよい。

この発明の好適実施形態はこのようにして示され記載された。しかしながら、この発明の精神と範囲を逸脱することなく多数の変更をここに開示された実施形態に行ってもよいことは当業者には明白であろう。それゆえ、この発明は以下のクレームに従う場合を除いて制限されるべきでない。

図１はこの発明の一実施形態に従う無線通信システムである。 図２は、チャネル感知スケジューリングアルゴリズムをサポートする無線通信システムである。 図３は、無線通信システムの外部および内部ループ電力制御の相互作用を図解する。 図４は、ソフトハンドオーバーの期間におけるユーザー機器のための電力制御を図解する。 図５はアップリンクスケジューリングを図解する。 図６はこの発明の一実施形態に従う正規表現で最長マッチを行う(greedy)ファイリングを用いたチャネル感知スケジューラーのフロー図である。

Claims (16)

1. 無線通信システムにおいて送信をスケジュールする方法において、
   移動局により送信されたチャネル条件インジケーターをスケジューラーにおいて受信することと、
   関数：Priority(i)=Pilot_Power_Max-Pilot_Power(i)、但しPriority(I)はｉ番目のモバイルユーザーのための優先順位値であり、Pilot_Power_Maxは、移動局の最大パイロット電力であり、Pilot_Power(i)はスケジューリング時における移動局のパイロット電力である、を用いて前記移動局のための優先順位値を決定することと、
   を備えた方法。
2. 前記チャネル条件インジケーターの関数として複数の移動局のための優先順位値を計算することと、
   前記優先順位値にもとづいて次の送信のための前記複数の移動局の少なくとも１つを選択することと、
   をさらに備えた、請求項１の方法。
3. 前記チャネル条件インジケーターは、前記移動局の送信パイロット電力および要求されたデータレートに基づいている、請求項２の方法。
4. 前記チャネル条件インジケーターは、電力制御コマンドにより決定される前記移動局の送信電力にもとづく、請求項２の方法。
5. 無線通信システムのスケジューリングの方法において、
   移動局により送信されたチャネル条件インジケーターをスケジューラーにおいて受信することと、
   関数：Priority(i)=a(i)*(Pilot_Power_Average(i)/Pilot_Power(i))、但しPriority(i)はｉ番目のモバイルユーザーのための優先順位値であり、Pilot_Power_Average(i)はある期間に対して平均化された移動局のパイロット電力であり、Pilot_Power(i)は、スケジューリング時の移動局のパイロット電力であり、a(i)は重み係数である、を用いて前記モバイルユーザーのための優先順位値を決定することと、
   を備えた方法。
6. 前記重み係数は前記移動局のユーザーの速度に基づく、請求項４の方法。
7. 前記重み係数は、関数：a(i)=(sector_throughput/user_throughput(i)^b、但し０≦ｂ≦１に従って計算される、請求項４の方法。
8. 送信をスケジュールするためのコンピューター実行可能な命令を含むコンピューター読み取り可能媒体において、
   複数の移動局から受信されたチャネル条件インジケーターを処理することと、
   複数の移動局の各々のために優先順位値を計算することと、
   前記優先順位値の関数として前記複数の移動局のための送信スケジュールを決定することと、
   を備えたコンピューター読み取り可能媒体。
9. 優先順位値を計算することは、関数：Priority(i)=Pilot_Power_Max-Pilot_Power(i)、但し、Priority(i)は、ｉ番目の移動局のための優先順位値であり、Pilot_Power_Maxは前記移動局の最大パイロット電力であり、およびPilot_Power(i)はスケジューリング時における前記移動局のパイロット電力である、を用いる、請求項８のコンピューター読み取り可能媒体。
10. 優先順位値を計算することは、関数：
    Priority(i)=a(i)*(Pilot_Power_Average(i)/Pilot_Power(i))、但しPriority(i)はｉ番目の移動局のための優先順位値であり、Pilot_Power_Average(i)は、ある期間に対して平均化された前記移動局のパイロット電力であり、Pilot_Power(i)は、スケジューリング時の前記移動局のパイロット電力であり、a(i)は重み付け係数である、を用いる、請求項８のコンピューター読み取り可能媒体。
11. 前記重み付け係数は、関数：
    a(i)=(sector_throughput/user_throughtput(i))^b、但し０≦ｂ≦１に従って計算される、請求項１０のコンピューター読み取り可能媒体。
12. 無線通信システムにおいて、
    複数のモバイルユーザーからチャネル条件インジケーターを受信する受信手段と、
    各移動局のための優先順位値を決定する手段と、
    前記優先順位値に基づいて複数のモバイルユーザーのための送信スケジュールを決定する手段と、
    を備えたネットワーク。
13. 前記優先順位値は、Priority(i)=Pilot_Power_Max-Pilot_Power(i)、但し、Priority(i)は、ｉ番目の移動局のための優先順位値であり、Pilot_Power_Maxは前記移動局の最大パイロット電力であり、Pilot_Power(i)は、スケジューリング時の前記移動局のパイロット電力である、の関数である、請求項１２のネットワーク。
14. 前記優先順位値は、Priority(i)=a(i)*(Pilot_Power_Average(i)/Pilot_Power(i))、但し、Priority(i)は、ｉ番目の移動局のための優先順位値であり、Pilot_Power_Average(i)はある期間に対して平均化された前記移動局のパイロット電力であり、Pilot_Power(i)は、スケジューリング時の前記移動局のパイロット電力であり、a(i)は重み付け係数である、の関数である、請求項１２のネットワーク。
15. 前記重み付け係数は、a(i)=(sector_throughput/user_throughput(i))^b、但し０≦ｂ≦１の関数である、請求項１４のネットワーク。
16. 下記を備えた無線通信システムにおける装置：、
    処理エレメントと、
    前記処理エレメントに接続され、下記を実施するためのコンピューター読み取り可能命令を記憶するように適合されたメモリ記憶エレメント：
    複数の移動局からのチャネル条件インジケーターを受信する手段と、
    前記チャネル条件インジケーターに基づいて各移動局のための優先順位値を計算する手段と、
    前記計算された優先順位値に基づいて前記複数の移動局をスケジュールする手段。

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