JP2015529406A - 高速フェージング周波数選択性チャネルを介した少なくとも１回のデータ伝送のために時間周波数資源を割り当てる方法および処理装置 - Google Patents

高速フェージング周波数選択性チャネルを介した少なくとも１回のデータ伝送のために時間周波数資源を割り当てる方法および処理装置 Download PDF

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Abstract

無線通信ネットワークのアクセスポイントと、少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置との間の、高速フェージング周波数選択性チャネルを介した、少なくとも１回のデータ伝送のために時間周波数資源を割り当てるために、処理装置は、時間周波数資源の集合について長期ＳＩＮＲ情報を取得し、周波数相関プロファイルを少なくとも１つ取得し、時間相関プロファイルを少なくとも１つ取得し、取得された信号対干渉雑音比情報と、取得された時間および周波数相関プロファイルとに基づき、時間周波数資源の潜在的な系列に対する性能指数を計算し、１回以上の前記データ伝送について目標サービス品質に到達すると予測される性能指数または最良の性能指数を提供する系列を選択し、選択された系列を介した１回以上の前記データ伝送を許可する。

Description

本発明は、概して、無線通信ネットワークのアクセスポイントと、経路上を移動する少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置との間の、高速フェージング周波数選択性チャネルを介する通信のために、時間周波数資源を割り当てることに関する。
無線通信において、時間周波数資源は、通常、時間領域が時間フレームまたは時間スロットに逐次分割される場合に、いくつかの装置が同一の時間フレーム内の同一の周波数チャネル上で伝送できるようにする多元接続伝送技術のパラメータとして定義される。いくつかの多元接続技術が同時に使用可能である。所与の受信装置において受信される干渉は、その所与の受信装置にデータを送信するために発信元装置が使用する時間周波数資源と同じ時間周波数資源上で、１つまたはいくつかの発信元装置から１つまたはいくつかの他の受信装置に伝送される信号として定義される。
無線通信システムにおいて、移動輸送手段内に配置される通信装置に対して無線通信サービスを提供するために、移動輸送手段が移動する経路に沿ってアクセスポイント（ＡＰ）が配備される。たとえば、移動輸送手段は列車であり、経路は鉄道線路である。ＡＰは、コアネットワークに実装されたサーバに接続されてもよいし、集中化時間周波数資源管理または分散時間周波数資源管理および／または移動性管理機能（mobility management functionalities）を実装するために互いに直接的に接続されてもよい。移動輸送手段が経路に沿って移動する時には、移動輸送手段内に配置された考慮中の通信装置は、ハンドオーバ手続を介して最も頑強なデータリンクを提供するＡＰと通信すると想定される。このようなＡＰとの通信は、典型的には、ＡＰによってまたは上述のサーバによって割り当てられた資源を使用する。通常は、資源の周波数はＩＳＭ（工業、科学および医療（Industrial, Scientific and Medical））無線帯のチャネルに対応し、これは、他の近接する装置も同じ時間周波数資源を使用する確率が高いということを暗示する。したがって、ライセンシングされないスペクトルにおいて多数の通信が同時に発生する可能性がある。
不良なチャネル状況と格闘するために、通常は周波数ホッピングメカニズムが実装される。実際に、互いに十分に離れた周波数チャネル上でデータを伝送することは、周波数ダイバーシティを確実にし、結果として伝送エラーレートを改善する。さらに、異なる複数の周波数チャネル上でデータを伝送することは、干渉源（interferer）の影響を限定する。通常は、周波数ホッピング系列は擬似ランダムな態様で定義され、時間周波数資源割り当ては周波数スペクトル全体を一様にカバーする。これは他の周波数ホッピングシステムとの衝突確率を限定し、ＩＳＭ無線帯内で伝送する他のシステムへの干渉を限定し、周波数ダイバーシティを最大化し、干渉を受ける確率を最小化する。伝送の頑強性を改善するために、周波数ホッピング系列を最適化するためのアルゴリズムがいくつか存在する。このようなアルゴリズムは、典型的には、各周波数チャネルについて経験されるエラーレートに関する統計を作成することと、周波数ホッピング系列内で悪いエラーレートを持つチャネルを回避することとを含む。文献「SAFH - Smooth Adaptive Frequency Hopping」（Sami Ben Cheikh他、Third International Workshop on Cross Layer Design、２０１１年）を参照してもよい。この文献の著者らは、以前の伝送の試みから各周波数チャネルに対するフレームエラーレート予測を実行し、目標エラーレートに統計的に適合するように選択確率を各周波数チャネルに関連付けることを提案する。また、文献「A New Probabilistic Approach for Adaptive Frequency Hopping」（Luca Stabellini他、IEEE 20th International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications、２００９年）を参照してもよい。この文献では、著者らは、同様のメカニズムを、周波数チャネルを選択するための確率に対してエラーレートをマッピングするためのわずかに異なる方法とともに提案する。
上述の周波数ホッピングメカニズムは静止した通信装置のために設計され、移動する通信装置には適合していないことに留意すべきである。
したがって、無線通信ネットワークのアクセスポイントと、経路上を移動する少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置との間の、高速フェージング周波数選択性チャネル上の少なくとも１回のデータ伝送の伝送エラーレートを改善することができる、周波数ホッピング解決策を提供することが望ましい。
この目的のために、本発明は、無線通信ネットワークのアクセスポイントと、経路上を移動する少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置との間の、高速フェージング周波数選択性チャネルを介した、少なくとも１回のデータ伝送のために時間周波数資源を割り当てる方法に関する。この方法では、処理装置が、
‐時間周波数資源の集合について長期信号対干渉雑音比情報を取得することと、
‐前記高速フェージング周波数選択性チャネルの周波数相関プロファイルを少なくとも１つ取得することと、
‐前記高速フェージング周波数選択性チャネルの時間相関プロファイルを少なくとも１つ取得することと、
‐取得された前記長期信号対干渉雑音比情報と、取得された１つ以上の前記周波数相関プロファイルと、取得された１つ以上の前記時間相関プロファイルとに基づき、前記時間周波数資源の集合のうちの時間周波数資源の潜在的な系列に対する性能指数を計算することと、
‐計算された各前記性能指数のうちから、１回以上の前記データ伝送について目標サービス品質に到達すると予測される性能指数または最良の性能指数を提供する時間周波数資源の系列を選択することと、
‐選択された時間周波数資源の前記系列を介した１回以上の前記データ伝送を許可することと
を実行する。このように、長期信号対干渉雑音比情報と、時間および周波数相関プロファイルとを介して、信号電力および干渉情報を考慮することにより、アクセスポイントと、１つ以上の移動輸送手段それぞれの中に配置された１つ以上の通信装置との間の、高速フェージング周波数選択性チャネルを介した１回以上のデータ伝送の伝送エラーレートが改善される。
特定の特徴によれば、前記処理装置は、１つ以上の各前記移動輸送手段の位置の少なくとも１つを表す情報を取得することを実行し、前記高速フェージング周波数選択性チャネルの１つ以上の前記周波数相関プロファイルを取得することは、１つ以上の前記移動輸送手段の１つ以上の前記位置にそれぞれ対応する１つ以上の周波数相関プロファイルを少なくとも１つ取得することを含む。このように、１つ以上の移動輸送手段のスピードが大きい時に周波数相関を考慮することが可能である。
特定の特徴によれば、前記処理装置は、
‐１つ以上の前記移動輸送手段それぞれのスピードの少なくとも１つを表す情報を取得することと、
‐１つ以上の前記移動輸送手段それぞれの前記スピードと、ドップラー周波数シフトモデルとに基づき、１つ以上の前記時間相関プロファイルを取得することと
を実行する。このように、時間相関を考慮することがより正確になり、時間相関プロファイルは限定された通信オーバヘッドで決定可能となる。
特定の特徴によれば、前記処理装置は、各移動輸送手段について、前記時間相関情報と、前記周波数相関情報と、前記長期信号対干渉雑音比情報とを、１つの瞬時信号対干渉雑音比共分散行列に結合する。このように、性能指数の決定がより容易となる。
特定の特徴によれば、各性能指数は、前記瞬時信号対干渉雑音比共分散行列が入力されて１回以上の前記データ伝送の予測成功確率を表す関数の結果である。このように、高優先度データトラフィックに対する遅延制約のもとでの所与のエラー確率を保証するように時間周波数資源割り当てを改善することが可能である。
特定の特徴によれば、各性能指数は、前記瞬時信号対干渉雑音比共分散行列が入力されて１回以上の前記データ伝送の予測スループットを表す関数の結果である。このように、低優先度データトラフィックに対するスループットを改善するように時間周波数資源割り当てを改善することが可能である。
特定の特徴によれば、前記処理装置は、時間周波数資源の潜在的な系列それぞれに対し、複数の移動輸送手段について、移動輸送手段ごとに１つの性能指数を決定し、潜在的な系列のそれぞれに対し、前記系列について前記複数の移動輸送手段について決定された各性能指数のうち最小の性能指数を関連付ける。このように、複数の移動輸送手段を暗示する伝送に共通の時間周波数資源割り当てが発見され、最悪の伝送の性能を改善するように、すべての前記伝送に対するサービス品質におけるトレードオフがなされる。
特定の特徴によれば、前記処理装置は、
‐各時間スロットについて、目標サービス品質に到達すると予測される性能指数または最良の性能指数を提供する時間周波数資源の前記系列を選択することと、
‐選択された前記系列を、前記時間スロットに関連付けてメモリに記憶することと
を実行し、
前記処理装置は、１回以上の前記データ伝送が有効になる時に、
‐１回以上の前記データ伝送が有効になる時間スロットに関連付けられた前記系列を前記メモリから検索すること
を実行する。このように、時間周波数資源割り当ては各時間スロットについて独立に改善され、前もって決定され、これは１回以上のデータ伝送の全体の遅延を短縮する。
特定の特徴によれば、前記処理装置は、
‐１回以上の前記データ伝送が有効になるであろうことを検出することと、
‐１回以上の前記データ伝送が有効になるであろう時間スロットから、目標サービス品質に到達すると予測される前記性能指数または前記最良の性能指数を提供する時間周波数資源の前記系列を選択することと
を実行する。このように、時間周波数資源割り当ては必要な時のみ計算され、これは計算的資源を節約する。
特定の特徴によれば、目標サービス品質に到達すると予測される前記性能指数または前記最良の性能指数を提供する時間周波数資源の前記系列を選択するために、前記処理装置は、Ｎ個の時間周波数資源からなる第１の一時的系列を初期化し、Ｎは前記目標サービス品質に到達するのに十分に高くなるようにアプリオリに決定され、
前記処理装置は、さらに、以下の各反復的ステップ：
‐前記時間相関情報と、前記周波数相関情報と、前記長期信号対干渉雑音比情報とを結合し、前記一時的系列に対応して、瞬時信号対干渉雑音比共分散行列を計算することと、
‐計算された前記瞬時信号対干渉雑音比共分散行列に基づき、前記一時的系列に対する性能指数を決定することと、
‐決定された前記性能指数が、第２の一時的系列に対応する性能指数よりも良いか否かを判定することと、
‐前記第１の一時的系列の前記性能指数が前記第２の一時的系列の前記性能指数よりも良い時に、前記第２の一時的系列を前記第１の一時的系列によって置き換えることと、
‐停止条件が満たされている時に、前記第２の一時的系列を選択することと、
‐前記停止条件が満たされていない時に、１つの時間周波数資源を置き換えることによって前記一時的系列を修正するとともに、修正された前記一時的系列をもって各前記反復的ステップを繰り返すことと
を実行する。このように、時間周波数資源の割り当ての改善は、平均的な複雑度のものであり、比較的短い所定時間内に良好な結果を提供するように実装可能である。また、第１の一時的系列を、本方法の以前の実行において取得され選択された時間周波数資源の系列で初期化することにより、高速フェージング周波数選択性チャネルの統計の変動が追跡され（チャネル追跡）、最適化が最適になりやすい。
特定の特徴によれば、目標サービス品質に到達すると予測される前記性能指数または前記最良の性能指数を提供する時間周波数資源の前記系列を選択するために、前記処理装置は、１つの時間周波数資源からなる第１の一時的系列を初期化し、
前記処理装置は、さらに、以下の各反復的ステップ：
‐前記時間相関情報と、前記周波数相関情報と、前記長期信号対干渉雑音比情報とを結合し、前記一時的系列に対応して、瞬時信号対干渉雑音比共分散行列を計算することと、
‐計算された前記瞬時信号対干渉雑音比共分散行列に基づき、前記一時的系列に対する性能指数を決定することと、
‐決定された前記性能指数が、第２の一時的系列に対応する性能指数よりも良いか否かを判定することと、
‐前記第１の一時的系列の前記性能指数が前記第２の一時的系列の前記性能指数よりも良い時に、前記第２の一時的系列を前記第１の一時的系列によって置き換えることと、
‐停止条件が満たされている時に、前記第２の一時的系列を選択することと、
‐前記停止条件が満たされていない時に、
１つの時間周波数資源を置き換えることによって、または、
前記第１の一時的系列の考慮中の時間スロットについてすべての周波数がチェックされ終わっている時には、別の時間スロット内の１つの時間周波数資源を追加することによって、
前記第１の一時的系列を修正するとともに、修正された前記第１の一時的系列をもって各前記反復的ステップを繰り返すことと
を実行する。このように、時間周波数資源割り当ては、低く固定された複雑度のものであり、準最適(quasi-optimal)な性能を提供する。
特定の特徴によれば、前記処理装置は、
‐前記系列が開始されると予測される始点時間スロットを決定することと、
‐前記始点時間スロットについて、目標サービス品質に到達すると予測される性能指数または最良の性能指数を提供する時間周波数資源の前記系列（この系列は、以前の系列選択において選択され前記始点時間スロット内または前記始点時間スロットの後続の時間スロット内に含まれていた時間周波数資源を含むものである）を選択することと、
‐選択された前記系列を表す情報を前記時間スロットに関連付けてメモリに記憶するとともに、選択された前記系列の時間スロットのそれぞれについて、選択された前記系列内に存在している前記時間スロットの前記時間周波数資源を表す情報をメモリに記憶することと
を実行し、
１回以上の前記データ伝送が有効になる時には、前記処理装置は、
‐１回以上の前記データ伝送が有効になる前記時間スロットに関連付けられた前記系列を表す前記情報をメモリから検索するとともに、検索された前記系列の各時間スロットについて、前記時間周波数資源を表す情報をメモリから検索すること
を実行する。このように、時間周波数資源割り当てを実行するためにメモリの使用が改善可能である。
特定の特徴によれば、目標サービス品質に到達すると予測される前記性能指数または前記最良の性能指数を提供する時間周波数資源の前記系列を選択するために、前記処理装置は、直前の系列選択からの前記時間周波数資源によって第１の一時的系列を初期化し、
前記処理装置は、さらに、以下の各反復的ステップ：
‐前記時間相関情報と、前記周波数相関情報と、前記長期信号対干渉雑音比情報とを結合し、前記一時的系列に対応して、瞬時信号対干渉雑音比共分散行列を計算することと、
‐計算された前記瞬時信号対干渉雑音比共分散行列に基づき、前記一時的系列に対する性能指数を決定することと、
‐決定された前記性能指数が、第２の一時的系列に対応する性能指数よりも良いか否かを判定することと、
‐前記第１の一時的系列の前記性能指数が前記第２の一時的系列の前記性能指数よりも良い時に、前記第２の一時的系列を前記第１の一時的系列によって置き換えることと、
‐停止条件が満たされている時に、前記第２の一時的系列を選択することと、
‐前記停止条件が満たされていない時に、
直前の系列選択に存在しない時間スロットに対応する時間周波数資源を１つ置き換えることによって、または、
前記第１の一時的系列の考慮中の時間スロットについてすべての周波数がチェックされ終わっている時には、別の時間スロット内の１つの時間周波数資源を追加することによって、
前記第１の一時的系列を修正するとともに、修正された前記第１の一時的系列をもって各前記反復的ステップを繰り返すことと
を実行する。このように、時間周波数資源割り当ては、低く固定された複雑度のものであり、良好な性能を提供する。
特定の特徴によれば、時間周波数資源の系列を選択する時に、処理装置は、１つの周波数が事前定義済期間のうち事前定義済パーセントの時間を超えて割り当てられないことを保証にする。このように、所与の時間中に所与の周波数帯上に放射されるエネルギーは制御される。
また、本発明は、無線通信ネットワークのアクセスポイントと、経路上を移動する少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置との間の、高速フェージング周波数選択性チャネルを介した、少なくとも１回のデータ伝送のために時間周波数資源を割り当てる処理装置にも関する。前記処理装置は、
‐時間周波数資源の集合について長期信号対干渉雑音比情報を取得するための手段と、
‐前記高速フェージング周波数選択性チャネルの周波数相関プロファイルを少なくとも１つ取得するための手段と、
‐前記高速フェージング周波数選択性チャネルの時間相関プロファイルを少なくとも１つ取得するための手段と、
‐取得された前記長期信号対干渉雑音比情報と、取得された１つ以上の前記周波数相関プロファイルと、取得された１つ以上の前記時間相関プロファイルとに基づき、前記時間周波数資源の集合のうちの時間周波数資源の潜在的な系列に対する性能指数を計算するための手段と、
‐計算された各前記性能指数のうちから、１回以上の前記データ伝送について目標サービス品質に到達すると予測される性能指数または最良の性能指数を提供する時間周波数資源の系列を選択するための手段と、
‐選択された時間周波数資源の前記系列を介した１回以上の前記データ伝送を許可するための手段と
を備える。
また、本発明は、通信ネットワークからダウンロード可能であり、および／または、処理装置可読媒体に記憶可能である、コンピュータプログラムにも関する。このコンピュータプログラムは、前記プログラムがプロセッサによって実行される時に、上述の方法を実施させるための命令を含む。また、本発明は情報記憶手段にも関し、情報記憶手段は、記憶された情報が前記情報記憶手段から読み取られプロセッサにより実行される時に上述の方法を実施させるための命令の組を含むコンピュータプログラムを記憶する。
処理装置およびコンピュータプログラムに関連する特徴および利点は、対応する上述の方法に関して上述したものと同一であるので、ここでは繰り返さない。
本発明の特徴は、以下の実施例の記載を読むことからより明確に理解される。この記載は、添付の図面を参照して作成されている。
本発明が実施され得る無線通信システムを概略的に表す図である。 無線通信システムの処理装置のアーキテクチャを概略的に表す図である。 無線通信システムのアクセスポイントと、少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置との間の通信のために資源を割り当てるためのアルゴリズムを概略的に表す図である。 本発明を実施するための無線通信システムの構成を概略的に表す図である。 本発明を実施するための無線通信システムの構成を概略的に表す図である。 本発明を実施するための無線通信システムの構成を概略的に表す図である。 本発明を実施するための無線通信システムの構成を概略的に表す図である。 本発明を実施するための無線通信システムの構成を概略的に表す図である。 本発明を実施するための無線通信システムの構成を概略的に表す図である。 本発明を実施するための無線通信システムの構成を概略的に表す図である。 第１の実施形態による、アクセスポイントと、少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置との間でデータを伝送するためのアルゴリズムを概略的に表す図である。 第２の実施形態による、アクセスポイントと、少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置との間でデータを伝送するためのアルゴリズムを概略的に表す図である。 第２の実施形態による、アクセスポイントと、少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置との間でデータを伝送するためのアルゴリズムを概略的に表す図である。 第１の実施形態の、または第２の実施形態の実施を表すプロセス相互接続グラフを概略的に表す図である。 第１の実施形態または第２の実施形態のコンテキストにおいて、周波数ホッピング系列を決定するための第１のアルゴリズムを概略的に表す図である。 第１の実施形態または第２の実施形態のコンテキストにおいて、周波数ホッピング系列を決定するための第２のアルゴリズムを概略的に表す図である。 第１の実施形態または第２の実施形態のコンテキストにおいて、周波数ホッピング系列を決定するための第３のアルゴリズムを概略的に表す図である。 時間周波数資源のグリッドを概略的に表す図である。 第３の実施形態による、アクセスポイントと、少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置との間でデータを伝送するためのアルゴリズムを概略的に表す図である。 第３の実施形態による、アクセスポイントと、少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置との間でデータを伝送するためのアルゴリズムを概略的に表す図である。 第３の実施形態のコンテキストにおいて、周波数ホッピング系列を決定するためのアルゴリズムを概略的に表す図である。
図１は、本発明が実施され得る無線通信システムを概略的に表す。
無線通信システムは、移動輸送手段１３０の経路１７０に沿って配置されたＡＰ１１０，１１１を備える。移動輸送手段１３０はたとえば列車であり、経路はたとえば列車を発駅から着駅まで導く鉄道線路である。別の例によれば、移動輸送手段１３０はバスであり、経路はバスが移動する事前定義済ルートである。
ＡＰ１１０，１１１は、無線通信システムのサービスを通信装置（移動輸送手段１３０内に配置された通信装置１３１等）に提供する。通信装置１３１は、たとえば移動端末であるか、または、移動輸送手段内に配置された移動端末が無線通信システムのサービスにＡＰを介してアクセスできるようにする中継局である。
無線通信システムは、さらにサーバ１００（たとえば集中化無線資源管理および／または移動性管理機能を実装するコアネットワーク内に実装される）を備えてもよい。
ＡＰ１１０，１１１は、互いに相互接続されてもよく、そのようにして、分散無線資源管理および／または移動性管理機能を実装してもよい。
静止干渉源（static interferer）１５０，１５１，１５２，１５３が、移動輸送手段１３０の経路１７０に十分に近い位置に配置され、その結果として、ＡＰ１１０，１１１から移動輸送手段１３０内に配置された通信装置１３１へのダウンリンク通信に影響を与える可能性がある。このような干渉源１５０，１５１，１５２，１５３は、たとえばＩＥＥＥ ８０２．１１標準規格に準拠するＷｉＦｉ（登録商標）アクセスポイントである。
ＡＰ１１０に対し、移動輸送手段内に配置された通信装置１３１からＡＰ１１０へのアップリンク通信に影響を与えるのに十分に近い位置に、他の静止干渉源１４０，１４１が配置される可能性がある。このような干渉源１４０，１４１は、たとえばＩＥＥＥ ８０２．１１標準規格に準拠するＷｉＦｉ（登録商標）アクセスポイントである。
ＡＰ１１０，１１１と、少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中の少なくとも１つの通信装置（たとえば通信装置１３１）との間の通信のための適切な資源割り当ての決定は、処理装置が担当する。図４Ａ〜図４Ｇに関連して後に詳述するように、この処理装置は、サーバ１００、ＡＰ１１０，１１１または１つ以上の上記通信装置の中に配置されてもよく、またはこれらに接続されてもよい。
周波数ホッピングの恩恵によって、周波数ダイバーシティを許容するために、および／または、干渉を回避するために、ＡＰ１１０，１１１と、少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された１つ以上の上記通信装置との間の通信は、複数の周波数に依存する高速フェージング周波数選択性チャネル上で行われる。
図２は、処理装置のアーキテクチャを概略的に表す。図示のアーキテクチャによれば、処理装置は、通信バス２１０によって相互接続される以下の構成要素を備える。
‐プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラまたはＣＰＵ（中央処理装置）２００。
‐ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２０１。
‐ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）２０２。
‐ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）またはＳＤ（セキュアデジタル）カードリーダ２０３、または記憶手段に記憶された情報を読み出すよう構成される任意の他の装置。
‐通信インタフェース２０４。
通信インタフェース２０４により、処理装置は、移動輸送手段１３０内に配置された通信装置１３１および／またはＡＰ１１０，１１１および／またはサーバ１００と通信することができる。
ＣＰＵ２００は、ＲＯＭ２０２からまたは外部メモリ（ＳＤカードまたはＨＤＤ等）からＲＡＭ２０１にロードされた命令を、実行することができる。処理装置の電源が投入された後に、ＣＰＵ２００はＲＡＭ２０１から命令を読み出し、それらの命令を実行することができる。これらの命令は、ＣＰＵ２００に、図３、５、６Ａ、６Ｂ、８、９、１０、１２Ａ、１２Ｂおよび１３に関連して後述されるアルゴリズムのステップの一部または全部を実行させる１つのコンピュータプログラムを形成する。
図３、５、６Ａ、６Ｂ、８、９、１０、１２Ａ、１２Ｂおよび１３に関連して後述するアルゴリズムの任意のステップおよびすべてのステップは、プログラム可能な計算機（ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）またはマイクロコントローラ等）による命令の組またはプログラムの実行によるソフトウェアにおいて実装されてもよい。または、そうでなければ、機械または専用の構成要素（ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定アプリケーション向け集積回路）等）によるハードウェアにおいて実装されてもよい。
図３は、無線通信システムのＡＰ（たとえばＡＰ１１０）と、少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置（たとえば通信装置１３１）との間の通信のために時間周波数資源を割り当てるために、処理装置によって実行されるアルゴリズムを概略的に表す。
時間周波数資源は、１つの移動輸送手段内の１つの通信装置宛の１つのデータパケットを伝送するのに用いられてもよく、複数の移動輸送手段それぞれの中の複数の通信装置宛の１つのデータパケットを伝送するのに用いられてもよく（マルチキャスト）、複数の移動輸送手段それぞれの中の複数の通信装置宛の複数のデータパケットを伝送するのに用いられてもよい（たとえば時分割多元接続）ということに気付くことができる。したがって、これは、時間周波数資源を割り当てることは、ＡＰから少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置へのダウンリンク通信に関与してもよく、少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置からＡＰへのアップリンク通信に関与してもよいということを意味する。
ステップＳ３０１において、処理装置は、少なくとも１つの移動輸送手段の、経路１７０に沿った位置を取得する。この位置は、地理的座標系における絶対値として表されてもよく、固定された基準点に対する（たとえばＡＰ１１０，１１１それぞれの位置に対する）相対値として表されてもよい。この位置は、１つ以上の移動輸送手段の実際の位置であってもよく、別の時刻に１つ以上の移動輸送手段が配置されていると考えられる位置であってもよい（たとえば未来の状況の予測のために）。一実施形態では、ただ１つの移動輸送手段（たとえば移動輸送手段１３０）のみが考慮される。別の実施形態では、複数の移動輸送手段が考慮され、アルゴリズムは、ＡＰ１１０，１１１と、移動輸送手段内に配置された通信装置との間の伝送を改善するために、時間周波数資源の割り当てにおけるトレードオフを発見しようと試みる。
第１の例によれば、考慮中の移動輸送手段の位置は、ＧＰＳ（全地球測位システム）情報から取得される。ＧＰＳ情報は、考慮中の移動輸送手段内に配置された通信装置に関連付けられたＧＰＳ受信機によって提供され、この通信装置によって処理装置に向けて送信される。
第２の例によれば、考慮中の移動輸送手段の位置は、ＡＰ１１０，１１１から受信された信号から、考慮中の移動輸送手段内に配置された通信装置によって決定された、受信信号電力情報から取得される。ＡＰ１１０，１１１の位置を知り、考慮中の移動輸送手段が移動する経路１７０を知ることにより、この通信装置がＡＰ１１０，１１１から受信した信号の電力の測定値から、この通信装置の位置を決定することができる。各受信信号電力情報は、この通信装置によって、処理装置に向けて送信される。
第３の例によれば、考慮中の移動輸送手段の位置は、考慮中の移動輸送手段内に配置された通信装置から受信された信号から、ＡＰ１１０，１１１によって決定された、受信信号電力情報から取得される。ＡＰ１１０，１１１の位置を知り、考慮中の移動輸送手段が移動する経路１７０を知ることにより、この通信装置からＡＰ１１０，１１１が受信した信号の電力の測定値から、この通信装置の位置を決定することができる。受信信号電力情報は、ＡＰ１１０，１１１によって、処理装置に向けて送信される。
第４の例によれば、考慮中の移動輸送手段の位置は、経路１７０に沿って配置され、いつ移動輸送手段が通り過ぎるかを検出するよう構成されたセンサの恩恵によって取得される。そのような検出の通知は、それらのセンサにより、処理装置に向けて送信される。
さらに、位置は、経路１７０の一部分(segment)に対応してもよい。この場合には、経路１７０上の、複数の連続する実効的位置（plural effective consecutive positions）が、本発明のために単一の位置に関連付けられてもよい。
ステップＳ３０１において、処理装置は、さらに、取得した各位置における１つ以上の移動輸送手段それぞれのスピードに関する情報を取得する。考慮中の移動輸送手段のスピードは、考慮中の移動輸送手段の以前の位置と、この以前の位置および取得した位置の間の時間差とに基づく推定により取得されてもよい。考慮中の移動輸送手段のスピードは、考慮中の移動輸送手段内に配置されたスピードセンサの恩恵により取得されてもよい。
ステップＳ３０２において、処理装置は、潜在的に割り当てに関与する可能性のある時間周波数資源のそれぞれに対する長期ＳＩＮＲ（信号対干渉雑音比（signal to interference-plus-noise ratio））情報を取得する。
ＡＰから考慮中の移動輸送手段内の通信装置へのダウンリンク通信について、長期ＳＩＮＲ情報は、経路１７０に沿って配置された静止干渉源１５０，１５１に関する有効信号電力(useful signal power)および干渉レベル（各周波数について、および移動輸送手段の各位置について、経路１７０に沿った考慮中の移動輸送手段内の通信装置が観測すると予測されるもの）を特徴付けることを可能にするデータである。このような有効信号電力および干渉レベルは、この通信装置によって実行される測定から取得することができる。たとえば、測定値は、少なくとも１つの移動輸送手段に対する所与の位置における所与の周波数資源上の受信信号電力であるか、またはフレームエラーレートである（ここから短期ＳＩＮＲが演繹可能であり、したがって短期ＳＩＮＲを平均化することにより長期ＳＩＮＲが取得可能である）。
考慮中の移動輸送手段内の通信装置からＡＰへのアップリンク通信について、長期ＳＩＮＲ情報は、ＡＰに近接して配置された静止干渉源１４０，１４１に関する有効信号電力および干渉レベル（各周波数について、およびＡＰのカバレッジ内の移動輸送手段の各位置について、経路１７０に沿った考慮中の移動輸送手段内の通信装置から信号を受信する時にＡＰが観測すると予測されるもの）を特徴付けることを可能にするデータである。このような有効信号電力および干渉レベルは、このＡＰによって実行される測定から取得することができる。たとえば、測定値は、少なくとも１つの移動輸送手段に対する所与の位置における所与の周波数資源上の受信信号電力であるか、またはフレームエラーレートである（ここから短期ＳＩＮＲが演繹可能であり、したがって短期ＳＩＮＲを平均化することにより長期ＳＩＮＲが取得可能である）。
代替的に、ダウンリンク通信またはアップリンク通信について、通信プロトコルにＡＣＫ／ＮＡＣＫ（肯定応答／否定応答）メカニズムが実装されている時には、肯定応答の統計に依存してもよい。したがって、ステップＳ３０１で取得した考慮中の移動輸送手段内の位置および経路１７０に沿った来たるべき位置における長期ＳＩＮＲ情報は、処理装置によって取得される。この経路１７０に沿った来たるべき位置は、時間周波数資源の来たるべき時間スロットについて考慮中の移動輸送手段が配置されると予測される位置である。この来たるべき位置は、考慮中の移動輸送手段の位置（ステップＳ３０１で取得されたもの）と考慮中の移動輸送手段のスピード（これもステップＳ３０１で取得されたもの）とに基づいて処理装置によって決定されてもよい。
好適な実施形態では、処理装置は、このような有効信号および干渉レベルを、データベースに記憶された長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップから決定する。この長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップは、有効信号電力と、移動輸送手段１３０（または他の移動輸送手段）の経路１７０上の以前の行程中に観測された干渉とから、経路１７０上のまたは経路１７０の一部分上の位置の関数として構築される。図４Ａ〜図４Ｇに関連して後に詳述するように、長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップを記憶するデータベースは、サーバ１００、ＡＰ１１０，１１１または経路１７０に沿って移動する移動輸送手段内に配置された通信装置（たとえば通信装置１３１）の中に配置されてもよく、これらに接続されてもよい。長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップを記憶するデータベースは、処理装置とは異なる場所に実装されてもよく、したがって、このデータベースが実装される装置は処理装置に対してデータベースの内容を提供する。
ステップＳ３０３において、処理装置は、少なくとも１つの周波数相関プロファイルを取得する。周波数相関プロファイルは、割り当てに潜在的に関与する可能性のある時間周波数資源の各周波数間の相関を表す。これを達成するために、第１の手法では、周波数共分散の頑強な推定を提供するために、高速フェージング周波数選択性チャネルのコヒーレンス時間内に含まれる異なる複数の時間インターバルにおけるチャネル推定から、異なる複数の周波数に対する瞬時電力の共分散が取得される。その後、周波数相関情報を取得するために正規化が行われる。第２の手法では、処理装置は、１つ以上の移動輸送手段の取得された１つ以上の位置にそれぞれ対応する周波数相関プロファイル（少なくとも１つ）を取得する。その後、この周波数相関プロファイルはフィンガープリントマップに（好ましくは長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップと同じデータベース内に）記憶される。周波数相関プロファイルは、移動輸送手段１３０（または他の移動輸送手段）の経路１７０上の以前の行程中に実行された観測から結果として得られるマルチパス統計から、経路１７０上のまたは経路１７０の一部分上の位置の関数として構築されてもよい。経路１７０上の考慮中の移動輸送手段の所与の位置において、高速フェージング周波数選択性チャネル推定が実行され、チャネルの瞬時離散インパルス応答が取得される。この瞬時離散インパルス応答は高速フェージングの有効な実現（fast fading effective realization）に依存する。その後、チャネルの取得された瞬時離散インパルス応答の各タップ(tap)に関連付けられた複素値の二乗の絶対値（square modulus）を計算することにより、瞬時電力プロファイルが取得される。その後、高速フェージング周波数選択性チャネルに対する推定電力遅延プロファイル（これは高速フェージング周波数選択性チャネルの統計的振る舞いを表す）を計算するために、考慮中の移動輸送手段の上述の所与の位置について時間とともに取得されたいくつかの瞬時電力プロファイルが平均化される（たとえば各タップの有効な実現が複素ガウシアン分散であると想定することにより）。その後、各タップ電力を、すべてのタップ電力の合計によって除算することにより、電力遅延プロファイルの正規化が実行される。その後、周波数相関プロファイルを提供するために、正規化された電力遅延プロファイルのフーリエ変換が計算される。したがって、ステップＳ３０１で取得された考慮中の移動輸送手段の位置における、および、経路１７０に沿った来たるべき各位置における、マルチパスを表す周波数相関情報は、処理装置によって取得可能である。
ステップＳ３０４において、処理装置は、少なくとも１つの時間相関プロファイルを取得する。これを達成するために、第１の手法では、高速フェージング周波数選択性チャネルの瞬時電力の共分散が、異なる複数の時間インターバルにおけるチャネル推定から取得される。その後、時間相関情報を取得するために正規化が行われる。第２の手法では、時間相関プロファイルは、考慮中の移動輸送手段のスピードに依存するモデルおよびドップラー周波数シフトモデルから取得可能である。ドップラー周波数シフトモデル（たとえばＪａｋｅのモデル）は、定義から、時間領域においてフェージングするチャネルの相関のフーリエ変換である。このように、ドップラースペクトルモデルから、時間相関情報が取得可能である。したがって、考慮中の移動輸送手段についてステップＳ３０１において取得されたスピード値による時間相関情報は、処理装置によって取得可能である。
ステップＳ３０５において、処理装置は、取得した長期ＳＩＮＲ情報と、取得した１つ以上の周波数相関プロファイルと、取得した１つ以上の時間相関プロファイルとに基づき、時間周波数資源の系列の性能指数（figure of merit）を計算する。これを行うために、処理装置は、時間相関情報と、考慮中の移動輸送手段の位置に対応する周波数相関情報と、考慮中の移動輸送手段の位置に対応する長期ＳＩＮＲ情報とを、各移動輸送手段について１つの瞬時ＳＩＮＲ共分散行列に結合してもよい。したがって、瞬時ＳＩＮＲ共分散行列はそれぞれ、考慮中の移動輸送手段内に配置された通信装置（たとえばダウンリンク通信について通信装置１３１）およびアクセスポイント（たとえばアップリンク通信についてＡＰ１１０）によって観測されると予測される瞬時ＳＩＮＲの統計を特徴付ける。
性能指数（事前定義済関数の適用のために結果として得られる）は、時間周波数資源の系列の性能を特徴付けるために用いられる量である。言い換えると、性能指数は、時間周波数資源の系列に対する予測エラーレートを表す値である。
Ｎ個の時間周波数資源からなる系列を介したデータの伝送（および、潜在的には、少なくとも１回の再伝送）を考えよう。データのコピーＮ個の対応する伝送および独立した復号の後の平均エラー確率Ｐｅは、次のように表される。
Figure 2015529406
ただし、
‐
Figure 2015529406
は、系列内のｉ番目の時間周波数資源Ｒｉ上での伝送中に観測される瞬時ＳＩＮＲであり、
‐ｆ（ｘ）は、ＳＮＲ（信号対雑音比）がｘであるＡＷＧＮ（加法的白色ガウス雑音）チャネル上でのデータの単一の伝送のエラー確率であり、
‐Ｅ［・］は高速フェージングチャネルに関する数学的予測である。
特定の実施形態では、１つの移動輸送手段を考慮する時の上述の性能指数を計算するための関数Ｆが、次のように定義され（これは上述の伝送の予測成功確率を表す）、これは最大化されるべきである。
Figure 2015529406
ただし、
‐ｄｅｔ（Ｘ）はＸの行列式であり、
‐Ｉは単位行列であり、
‐Σ（・）は、周波数ホッピング伝送の結果として得られる等価チャネルのＮ個の係数どうしの間の共分散を表すＮ×Ｎ行列であり、データの一方の伝送から他方の伝送への瞬時ＳＩＮＲに影響する。これは次のように表される。
Figure 2015529406
ただし、
‐ｘ＊はｘの複素共役であり、
‐Σｉ，ｊは時間周波数資源ＲｉおよびＲｊにそれぞれ対応する瞬時ＳＩＮＲの間の共分散を表し、
‐
Figure 2015529406
は、時間周波数資源Ｒｉに対する長期ＳＩＮＲを表し、
Figure 2015529406
は、時間周波数資源Ｒｊに対する長期ＳＩＮＲを表し、
‐τ（Ｒｉ，Ｒｊ）は、時間周波数資源ＲｉおよびＲｊの間の時間差を表し、
‐Δｆ（Ｒｉ，Ｒｊ）は、時間周波数資源ＲｉおよびＲｊの間の周波数差を表し、
‐Σｔは、高速フェージング周波数選択性チャネルの時間的相関関数であり、相関の定義からΣｔ（０）＝１であり、これは２つのランダムな変数をそれらの標準偏差で除算したものの間の共分散であり、
‐Σｆは高速フェージング周波数選択性チャネルの周波数相関関数であり、定義からΣｆ（０）＝１である。
経路１７０上の移動輸送手段１３０の各考慮位置に対する電力遅延プロファイルの推定を処理装置が有する特定の実施形態では、上述のように、２つの周波数間の相関は電力遅延プロファイルのフーリエ変換から計算される。
肯定応答されるデータ伝送が想定される、別の特定の実施形態では、上述のものと同じ表記法を用いて、１つの移動輸送手段を考慮する時に上述の性能指数を計算するための関数Ｆが、次のように定義され、これは上述の伝送の予測スループットを表し、これは最大化されるべきである。
Figure 2015529406
特定の実施形態では、複数の移動輸送手段を考慮する時に上述の性能指数を計算するための関数Ｆ’が、次のように定義される。
Figure 2015529406
ただし、ｋは上述の複数の移動輸送手段のインデックスである。
言い換えると、処理装置は、移動輸送手段ごとに、かつ時間周波数資源の潜在的な系列それぞれについて、関数Ｆの結果として１つの性能指数を決定し、潜在的な系列それぞれに対して、その系列に対して各移動輸送手段について決定された性能指数のうち最小の性能指数を関連付ける。
性能指数がこの伝送の予測成功確率または予測スループットに関連しているどちらの場合でも、考慮中の複数の移動輸送手段の性能指数どうしの間の最良のトレードオフを達成する時間周波数資源Ｒ１，…，ＲＮを定義するために、関数Ｆ’が最大化されるべきである。
ステップＳ３０６において、処理装置は、考慮中の時間周波数資源の各系列の性能指数のうちから、そのデータ伝送について目標ＱｏＳに到達すると予測される性能指数または最良の性能指数（たとえば、単一の移動輸送手段が考慮される時の性能指数Ｆ、または、複数の移動輸送手段が考慮される時のＦ’を最大化する時間周波数資源の系列）を提供する時間周波数資源の系列を選択する。
ステップＳ３０７において、処理装置は、選択された時間周波数資源を介したデータの伝送を許可する。後に詳述するように、この時間周波数資源は、アプリオリに（すなわち、データが有効に伝送されなければならないか否かを考えることなく）選択されてもよく、意図的に（すなわち、データが伝送されなければならないことを検出した際に）選択されてもよい。
図４Ａ〜図４Ｇは、本発明を実施するための無線通信システムの構成を概略的に表す。図４Ａ〜図４Ｇは、サーバ１００、移動輸送手段１３０内に配置された通信装置１３１、およびＡＰ１１０を示す。この構成は、無線通信システムの他のＡＰについて複製される。
図４Ａは、第１の構成を概略的に表す。この構成では、処理装置４０２はサーバ１００内に配置されるかまたはサーバ１００に接続される。長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップ４０１も、サーバ１００内に配置されるかまたはサーバ１００に接続される。この構成では、サーバ１００は、移動輸送手段１３０内に配置された通信装置１３１から、ＡＰ１１０を介して、長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップ４０１を更新するための任意のデータを受信する。
図４Ｂは、第２の構成を概略的に表す。この構成では、処理装置４０２は、移動輸送手段１３０内に配置される通信装置１３１内に配置されるか、またはこの通信装置１３１に接続される。長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップ４０１は、サーバ１００内に配置されるかまたはサーバ１００に接続される。この構成では、サーバ１００は、移動輸送手段１３０内に配置された通信装置１３１から、ＡＰ１１０を介して、長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップ４０１を更新するための任意のデータを受信する。
代替的に、長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップ４０１の更新は、データ記憶可搬手段（たとえばＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）フラッシュドライブ）（最初に、経路１７０上の移動輸送手段の行程中にデータベースに記憶されたデータをＵＳＢフラッシュドライブに転送するために通信装置１３１にプラグされ、次に、ＵＳＢフラッシュドライブによって記憶されたデータをサーバ１００に転送するためにサーバ１００にプラグされる）を介して実行されてもよい。１つ以上の周波数相関プロファイルについての測定値の転送も同じ方法で実行可能である。
図４Ｃは、第３の構成を概略的に表す。この構成では、処理装置４０２はＡＰ１１０内に配置されるかまたはＡＰ１１０に接続される。長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップ４０１も、ＡＰ１１０内に配置されるかまたはＡＰ１１０に接続される。この構成では、ＡＰ１１０は、移動輸送手段１３０内に配置された通信装置１３１から、フィンガープリントマップ４０１を更新するための任意のデータを受信する。
図４Ｄは、第４の構成を概略的に表す。この構成では、処理装置４０２はＡＰ１１０内に配置されるかまたはＡＰ１１０に接続される。長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップ４０１は、サーバ１００内に配置されるかまたはサーバ１００に接続される。長期ＳＩＮＲの部分的フィンガープリントマップ４０３が、ＡＰ１１０内に配置されるかまたはＡＰ１１０に接続される。この長期ＳＩＮＲの部分的フィンガープリントマップ４０３は、フィンガープリントマップ４０１の一部（ＡＰ１１０が管理するエリア内に存在する経路１７０の部分に対するもの）に対応する。この構成では、サーバ１００は、移動輸送手段１３０内に配置された通信装置１３１から、ＡＰ１１０を介して、フィンガープリントマップ４０１を更新するための任意のデータを受信する。ＡＰ１１０は、サーバ１００から、長期ＳＩＮＲの部分的フィンガープリントマップ４０３を更新するための任意のデータを受信する。
図４Ｅは、第５の構成を概略的に表す。この構成では、処理装置４０２は、移動輸送手段１３０内に配置される通信装置１３１内に配置されるか、またはこの通信装置１３１に接続される。長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップ４０１は、ＡＰ１１０内に配置されるかまたはＡＰ１１０に接続される。この構成では、ＡＰ１１０は、移動輸送手段１３０内に配置された通信装置１３１から、フィンガープリントマップ４０１を更新するための任意のデータを受信する。
図４Ｆは、第６の構成を概略的に表す。この構成では、処理装置４０２は、移動輸送手段１３０内に配置される通信装置１３１内に配置されるか、またはこの通信装置１３１に接続される。長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップ４０１は、サーバ１００内に配置されるかまたはサーバ１００に接続される。長期ＳＩＮＲの部分的フィンガープリントマップ４０３が、ＡＰ１１０内に配置されるかまたはＡＰ１１０に接続される。この構成では、サーバ１００は、移動輸送手段１３０内に配置された通信装置１３１から、ＡＰ１１０を介して、フィンガープリントマップ４０１を更新するための任意のデータを受信する。ＡＰ１１０は、サーバ１００から、長期ＳＩＮＲの部分的フィンガープリントマップ４０３を更新するための任意のデータを受信する。
代替的に、長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップ４０１の更新は、データ記憶可搬手段（たとえばＵＳＢフラッシュドライブ）（最初に、経路１７０上の移動輸送手段の行程中にデータベースに記憶されたデータをＵＳＢフラッシュドライブに転送するために通信装置１３１にプラグされ、次に、ＵＳＢフラッシュドライブによって記憶されたデータをサーバ１００に転送するためにサーバ１００にプラグされる）を介して実行されてもよい。
図４Ｇは、第７の構成を概略的に表す。この構成では、処理装置４０２は、移動輸送手段１３０内に配置される通信装置１３１内に配置されるか、またはこの通信装置１３１に接続される。長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップ４０１も、移動輸送手段１３０内に配置される通信装置１３１内に配置されるか、またはこの通信装置１３１に接続される。
好適な実施形態では、図４Ａに示す構成が実装される。
上述のように、周波数相関プロファイルは、好ましくは、長期ＳＩＮＲのフィンガープリントマップ４０１と同じデータベース（すなわち同じ場所）に記憶される。長期ＳＩＮＲ情報に関して部分的な周波数相関プロファイルを実装してもよく、その場合には、長期ＳＩＮＲの部分的フィンガープリントマップ４０３と同じ場所に配置してもよい。
測定データ（たとえば時間相関プロファイルについての測定値および周波数相関プロファイルについての可能な測定値）または１つ以上の移動輸送手段のスピードに関する情報（経路１７０に沿った１つ以上の移動輸送手段の行程の終点において提供され得ないもの）は、無線通信システムが提供する通信手段を使用することにより、測定を実行する装置によってオン・ザ・フライで処理装置に向けて提供される。
図５は、第１の実施形態による、ＡＰ１１０またはＡＰ１１１と、少なくとも１つの移動輸送手段内に配置された少なくとも１つの通信装置（たとえば通信装置１３１）との間でデータを伝送するためのアルゴリズムを概略的に表す。第１の実施形態では、時間周波数資源の選択は、データが伝送されなければならないことを処理装置が検出するたびに、オン・ザ・フライで実行されると想定する。
ステップＳ５０１において、処理装置は、時間周波数資源が割り当てられる必要のあるデータ（すなわち新たなデータパケット）が伝送されなければならないか否かをチェックする。データが伝送されなければならない時には、ステップＳ５０２が実行され、そうでなければステップＳ５０１が繰り返される。
ステップＳ５０２において、上述のように、処理装置は、長期ＳＩＮＲ情報と、周波数相関プロファイルと、時間相関プロファイルとに基づき、時間周波数資源の各系列に対する性能指数から、時間周波数資源を選択する。選択された時間周波数資源は、Ｎ個の時間周波数資源を含む系列を構成し、したがって、データのＮ−１回の再伝送に対応する（データのＮ回の伝送が目標サービス品質（ＱｏＳ）に到達することを可能にする場合）。ただしＮ−１は１以上である。目標ＱｏＳは、性能指数の閾値にマッピングされるか、または、性能指数の最大化または最小化の結果として得られる。Ｎが１に等しい時には、１回のデータの伝送のみが実行されると想定され、再伝送は実行されないと想定される。時間周波数資源を選択するための詳細な実施形態は、図８〜１０に関連して後に詳述する。
ステップＳ５０３において、処理装置は、選択された時間周波数資源に従ってデータの伝送を許可する。処理装置は、関連する送信機に含まれているか（その場合には、処理装置は、データを選択済資源を介して送信することを内部的に送信機に命令する）、または、処理装置は、関連する送信機に接続されている（その場合には、処理装置は、データを送信するのに使用すべき選択済資源について送信機に知らせるメッセージを送信機に送信する）。
特定の実施形態では、ＡＣＫ／ＮＡＣＫメカニズムを用いた肯定応答伝送が実装される。したがって、伝送されたデータに対してＡＣＫが受信され、かつデータを伝送するために選択済時間周波数資源がすべて消費されたわけではない時には、割り当てられたがデータを伝送するために消費されていない未使用時間周波数資源は解放され、時間周波数資源のさらなる選択において再使用可能である。
言い換えると、図５のアルゴリズムを適用することによって、処理装置は、データ伝送が有効になるであろうことを検出し、その後、データ伝送が有効になるであろう時間スロットから、目標ＱｏＳに到達すると予測される性能指数を提供する時間周波数資源の系列を選択する。
図６Ａおよび６Ｂは、第２の実施形態によって、ＡＰ１１０，１１１から、少なくとも１つの移動輸送手段１３０それぞれの中の少なくとも１つの通信装置に、データを伝送するためのアルゴリズムを概略的に表す。第２の実施形態では、時間スロットＡＩＴＳ（「割り当て始点時間スロット」（Allocation Initial Time Slot））から開始される時間周波数資源の選択は、パケットを有効に伝送するために使用される系列内の先頭の時間スロットＴｘＩＴＳ（「伝送始点時間スロット」（Transmission Initial Time Slot））よりも前に、パケット到着とは非同期に実行されると想定される。したがって、図６Ａのアルゴリズム部分は、時間周波数資源の系列をどのようにして決定するかを図示し、図６Ｂのアルゴリズム部分は、決定された系列を介してどのようにデータを有効に伝送するかを図示する。
図６Ａを参照して、ステップＳ６０１において、処理装置は時間スロットＡＩＴＳ（すなわち、決定されるべき系列内の先頭の時間スロット）を表すパラメータを初期化する。
ステップＳ６０２において、上述のように、処理装置は、時間スロットＡＩＴＳから開始して、長期ＳＩＮＲ情報と、周波数相関プロファイルと、時間相関プロファイルとに基づき、性能指数から時間周波数資源の系列を決定する。この系列は、Ｎ個の時間および周波数を含み、したがってデータのＮ−１回の再伝送に対応する（データのＮ回の伝送が目標ＱｏＳに到達することを可能にする場合）。ただしＮ−１は１以上である。ＡＩＴＳから開始されるこの時間周波数資源の系列を決定するための詳細な実施形態は、図８〜１０に関連して後述する。
ステップＳ６０３において、処理装置は、決定された系列を、時間スロットＡＩＴＳを表す情報と関連付けてメモリに記憶する。したがって、ステップＳ６０３で系列が記憶された時間スロットＡＩＴＳにマッチする時間スロットＴｘＩＴＳからパケットが伝送されなければならない時には、そのパケットは記憶された系列に従って伝送される。この態様は、図６Ｂに関連して後に詳述する。
ステップＳ６０４において、処理装置は次の時間スロット（時間周波数資源の新たな系列が決定されなければならない新たな時間スロットＡＩＴＳとなるもの）に移動し、これに従って時間スロットＡＩＴＳを表すパラメータを更新し、ステップＳ６０２を繰り返す。したがって、データの伝送が開始される可能性のある時間スロットのそれぞれについて、１つの系列が決定され記憶される。
図６Ｂを参照して、ステップＳ６１１において、処理装置は、データ（すなわち新たなデータパケット）が伝送されなければならないか否かをチェックする。データが伝送されなければならない時には、ステップＳ６１２が実行され、そうでなければ、ステップＳ６１１が繰り返される。
ステップＳ６１２において、処理装置は、伝送が開始されると予測される時間スロットに関連付けられた系列（ステップＳ６０３で記憶されたもの）を検索する。
ステップＳ６１３において、処理装置は、検索された系列に従ってデータの伝送を許可する。処理装置は、関連する送信機に含まれているか（その場合には、処理装置は、データを検索された系列を介して送信することを内部的に送信機に命令する）、または、処理装置は、関連する送信機に接続されている（その場合には、処理装置は、データを送信するのに使用すべき時間周波数資源について送信機に知らせるメッセージを送信機に送信する）。
ステップＳ６１４において、処理装置は、図６Ａのアルゴリズム部分の実行中に記憶され時間スロットＴｘＩＴＳに関連付けられた各系列と、検索された系列に続くすべての時間スロットに関連付けられた各系列と、時間スロットＴｘＩＴＳに先行する時間スロットに関連付けられた各系列とを、メモリから消去する。
ステップＳ６１４の一変形例では、ＡＣＫ／ＮＡＣＫメカニズムが実装されている時には、処理装置は、図６Ａのアルゴリズム部分の実行中に記憶され時間スロットＴｘＩＴＳに関連付けられた各系列と、時間スロットＴｘＩＴＳに先行する時間スロットに関連付けられた系列とをメモリから消去する。データ伝送によって有効に消費された時間スロットＴｘＩＴＳに続く時間スロットに関連付けられた各系列は、その後、後続のデータ伝送の間に消去される。したがって、伝送されたデータに対してＡＣＫが受信され、かつデータを伝送するために選択済時間周波数資源がすべて消費されたわけではない時には、データを伝送するために以前に割り当てられた時間周波数資源のうち未使用の時間周波数資源に関連付けられて記憶された対応する系列は消去されず、データを伝送するために使用可能である。
図６Ａおよび図６Ｂのアルゴリズムを適用することにより、処理装置は、各時間スロットについて、目標ＱｏＳに到達すると予測される性能指数を提供する時間周波数資源の系列を選択し、選択された系列を上記時間スロットＡＩＴＳと関連付けてメモリに記憶し、データ伝送が有効になる時には、処理装置は、データ伝送が有効になる時間スロットＴｘＩＴＳに関連付けられた系列をメモリから検索する。
図７は、第１の実施形態または第２の実施形態の実施を表す処理相互接続グラフを概略的に示す。
図７に示す相互接続グラフは、時間周波数資源を割り当てるための第１の処理７０１と、チャネル情報を収集し更新するための第２の処理７０２と、データパケット伝送を監視する第３の処理７０３とを含む。
第１の処理７０１は、第２の処理７０２によって提供されるチャネル情報を用いることにより、目標ＱｏＳに到達することを可能にするための時間周波数資源の系列を決定することを担当する。チャネル情報は、長期ＳＩＮＲ情報と、周波数相関プロファイルと、時間相関プロファイルとを含む。第１の処理７０１は、第３の処理７０３から命令を受けると活性化されるか、または、必要な時に第３の処理７０３によってアクセスされるメモリ領域内に時間周波数資源の系列を提供するバックグラウンドタスクとして実行される。これと同じく、第２の処理７０２は、時間周波数資源の系列が決定されなければならない時に第１の処理７０１からの命令を受信すると活性化されるか、または、必要な時に第１の処理７０１によってアクセスされるメモリ領域内にチャネル情報を提供するバックグラウンドタスクとして実行される。
図８は、第１の実施形態または第２の実施形態のコンテキストにおいて、時間周波数資源の系列を決定するために、処理装置によって実行される第１のアルゴリズムを概略的に表す。第１のアルゴリズムは、網羅的な手法に関連する。
ステップＳ８０１において、処理装置は、所定の長さＮの時間周波数資源の系列について、時間周波数資源の可能な組み合わせをすべて決定する。
ステップＳ８０２において、処理装置は、決定された時間周波数資源の組み合わせのそれぞれについて、上述のように、性能指数を決定する。
ステップＳ８０３において、処理装置は、最良の性能指数を持つ時間周波数資源の組み合わせを選択する。
任意選択のステップＳ８０４において、処理装置は、選択された時間周波数資源の組み合わせの数Ｎを低減することを試みる。言い換えると、処理装置は、選択された組み合わせから少なくとも１つの時間周波数資源を除去し、目標ＱｏＳが達成されるかどうかをチェックする。目標ＱｏＳが達成されると考えられる場合には、低減された時間周波数資源の組み合わせが維持され、そうでなければ、ステップＳ８０３で選択された時間周波数資源の組み合わせが維持される。
特定の実施形態では、選択された時間周波数資源の組み合わせの数Ｎでは目標ＱｏＳに到達可能にならないことを処理装置が検出した時には、目標ＱｏＳに到達することを可能にする時間周波数資源の系列を発見しようと試みるために、処理装置は数Ｎを１単位だけ増加させ、ステップＳ８０１〜Ｓ８０３を繰り返す。
図９は、第１の実施形態または第２の実施形態のコンテキストにおいて、時間周波数資源の系列を決定するために、処理装置によって実行される第２のアルゴリズムを概略的に表す。図９のアルゴリズムは、図８のアルゴリズムの代替である。
ステップＳ９０１において、処理装置は、時間周波数資源の系列Ｒｔｍｐを初期化する。初期化された系列Ｒｔｍｐは、第１の時間周波数資源からなる。処理装置は、その伝送方式において割り当て可能な様々な周波数を処理装置が現時点で（currently）テストする時間スロットを指すパラメータＣＴＳ（「考慮中の時間スロット」（Considered Time Slot））を初期化する。ステップＳ９０１において、時間スロットＣＴＳは、上述の時間スロットＡＩＴＳに対応する。図９のアルゴリズムは、時間周波数資源のグリッドを概略的に表す図１１に基づく例示的な例とともに以下に詳述する。グリッドの列１１１０〜１１１５は連続する時間スロットを表し、行１１０１〜１１０８は伝送方式において割り当て可能な周波数を表す。したがって、１つの列と１つの行との交点がそれぞれ時間周波数資源を表す。処理装置が、行１１０１と列１１１０の交点における時間周波数資源をもって系列Ｒｔｍｐを初期化する（すなわち時間スロットＡＩＴＳは列１１１０によって表される時間スロットである）と考えよう。
さらに、処理装置はパラメータＦｂｅｓｔをヌル値に初期化する。このパラメータＦｂｅｓｔは、本アルゴリズムを実行する時に処理装置によって計算される最良の性能指数を表す。さらに、処理装置は数Ｎを１という値に初期化する。
ステップＳ９０２において、処理装置は、図３に関連して既に説明したように、系列Ｒｔｍｐから、およびチャネル情報から、Ｎ×Ｎ瞬時ＳＩＮＲ共分散行列を計算する。チャネル情報は、長期ＳＩＮＲ情報と、周波数相関プロファイルと、時間相関プロファイルとを含む。
ステップＳ９０３において、処理装置は、既に詳述したように、ステップＳ９０２で計算された瞬時ＳＩＮＲ共分散行列に基づき、系列Ｒｔｍｐに対する性能指数を計算する。
ステップＳ９０４において、処理装置は、ステップＳ９０３で計算された性能指数が、パラメータＦｂｅｓｔによって記憶された性能指数より大きいか否かを判定する。ステップＳ９０３で計算された性能指数が、パラメータＦｂｅｓｔによって記憶された性能指数より大きい時には、ステップＳ９０５が実行され、そうでなければ、ステップＳ９０６が実行される。
ステップＳ９０５において、処理装置は、パラメータＲｓｅｌに系列Ｒｔｍｐを記憶する。このパラメータＲｓｅｌは、本アルゴリズムを実行する時に処理装置によって決定される時間周波数資源の最良系列を表す。さらに、処理装置は、ステップＳ９０３で計算された性能指数をパラメータＦｂｅｓｔに記憶する。その後、ステップＳ９０６が実行される。
ステップＳ９０６において、処理装置は、図９のアルゴリズムの実行を停止するための事前定義済条件が満たされたか否かをチェックする。このような条件は、たとえば、図９のアルゴリズムが起動される時に活性化されたタイムアウトが満了することである。これによって、図９のアルゴリズムのための処理時間が、ある制限された時間（たとえば１つの時間スロットの持続時間）を超えないことが保証される。別の例によれば、この条件は、図９のアルゴリズムが、ステップＳ９０２を通って事前定義済回数だけループすることである。さらに別の例によれば、この条件は、ステップＳ９０３で計算された性能指数が、目標ＱｏＳに対応する性能指数よりも大きいことである。図９のアルゴリズムの実行を停止するための条件が満たされている時には、ステップＳ９０７が実行され、そうでなければ、ステップＳ９０８が実行される。
ステップＳ９０７において、処理装置は、パラメータＲｓｅｌによって特定される時間周波数資源の系列を選択し、本アルゴリズムは終了する。
ステップＳ９０８において、処理装置は、考慮中の時間スロットＣＴＳの、その伝送方式において割り当て可能な最後の周波数がチェックされたか否かをチェックする。考慮中の時間スロットＣＴＳの最後の周波数がチェックされていた場合には、ステップＳ９１１が実行され、そうでなければ、ステップＳ９０９が実行される。
ステップＳ９０９において、処理装置は、考慮中の時間スロットＣＴＳの次の周波数に移動する。すなわち、処理装置は、その時間スロットＣＴＳについて、その伝送方式において割り当て可能な別の周波数をテストすることを決定する。たとえば、図１１に関して、処理装置が行１１０１と列１１１０との交点における時間周波数資源を考慮していた場合には、処理装置は、列１１１０内の別の時間周波数資源（たとえば行１１０２と列１１１０との交点における時間周波数資源）へと移動する。言い換えると、処理装置は、列１１１０によって表される考慮中の時間スロットＣＴＳ内の別の周波数を考慮しようとしている。その後、ステップＳ９１０において、処理装置はこれに従って系列Ｒｔｍｐを更新する。上記の例によれば、処理装置は、系列Ｒｔｍｐ内で、行１１０１と列１１１０との交点における時間周波数資源を、行１１０２と列１１１０との交点における時間周波数資源で置き換える。その後、ステップＳ９０２が繰り返される。
ステップＳ９１１において、処理装置は次の時間スロットに移動し、これに従ってパラメータＣＴＳを更新する。たとえば、図１１に関して、処理装置が列１１１０の時間周波数資源を考慮中であった場合には、処理装置は列１１１１の時間周波数資源を考慮しようとしている。処理装置は、その伝送方式において割り当て可能な周波数のうちから１つの周波数を選択する。その後、ステップＳ９１２において、処理装置はこれに従って、系列Ｒｔｍｐ内に系列Ｒｓｅｌをコピーすることによって、および、まだ考慮されていない時間スロットＣＴＳ内の時間周波数資源を１つ追加することによって、系列Ｒｔｍｐを更新する。たとえば、処理装置は、系列Ｒｔｍｐに、行１１０１と列１１１１との交点における時間周波数資源を追加する。その後、ステップＳ９０２が繰り返される。
したがって、図９のアルゴリズムを実行することにより、処理装置は、時間スロットＡＩＴＳ内で最良の伝送条件を提供する時間周波数資源を選択し、その後、後続の各時間スロット内で、直前の時間スロットにおいて選択された１つ以上の時間周波数資源を考慮に入れ、最良の伝送条件を提供する時間周波数資源を選択する（好ましくは、選択された時間周波数資源の性能指数が目標ＱｏＳに到達することを可能にするまで）。系列内の時間周波数資源の数は、静的に固定されず動的に定義される。
図１０は、第１の実施形態または第２の実施形態のコンテキストにおいて、時間周波数資源の系列を決定するために、処理装置によって実行される第３のアルゴリズムを概略的に表す。図１０のアルゴリズムは、図８および図９のアルゴリズムの代替である。
ステップＳ１００１において、処理装置は、時間周波数資源の系列Ｒｔｍｐを初期化する。データの再伝送回数Ｎ−１は、目標ＱｏＳに到達可能な周波数ホッピング系列を処理装置が発見できるようにするためにその回数が十分に高いと想定される方法で、アプリオリに固定される。したがって、初期化された系列Ｒｔｍｐは、Ｎ個の時間周波数資源からなる。これは事前定義されてもよく、ランダムな態様で定義されてもよく、時間周波数資源割り当ての過去の履歴に従って定義されてもよい。図１０のアルゴリズムは、図１１に基づく例示的な例とともに以下に詳述する。Ｎは４に等しく、処理装置が、行１１０２と列１１１０の交点における時間周波数資源と、行１１０５と列１１１１の交点における時間周波数資源と、行１１０３と列１１１２の交点における時間周波数資源と、行１１０８と列１１１３の交点における時間周波数資源とをもって系列Ｒｔｍｐを初期化すると考えよう。また、処理装置は、その伝送方式において割り当て可能な様々な周波数を処理装置が現時点でテストする時間スロットを指すパラメータＣＴＳ（「考慮中の時間スロット」）を初期化する。このパラメータＣＴＳは、上述の時間スロットＡＩＴＳに対応するように初期化されてもよく、系列Ｒｔｍｐによって考慮される各時間スロットのうちからランダムに初期化されてもよい。さらに、処理装置はパラメータＦｂｅｓｔをヌル値に初期化する。
ステップＳ１００２において、処理装置は、図３に関連して既に説明したように、系列Ｒｔｍｐから、およびチャネル情報から、Ｎ×Ｎ瞬時ＳＩＮＲ共分散行列を計算する。チャネル情報は、長期ＳＩＮＲ情報と、周波数相関プロファイルと、時間相関プロファイルとを含む。
ステップＳ１００３において、処理装置は、既に詳述したように、ステップＳ１００２で計算された瞬時ＳＩＮＲ共分散行列に基づき、系列Ｒｔｍｐに対する性能指数を計算する。
ステップＳ１００４において、処理装置は、ステップＳ１００３で計算された性能指数が、パラメータＦｂｅｓｔによって記憶された性能指数より大きいか否かを判定する。ステップＳ１００３で計算された性能指数が、パラメータＦｂｅｓｔによって記憶された性能指数より大きい時には、ステップＳ１００５が実行され、そうでなければ、ステップＳ１００６が実行される。
ステップＳ１００５において、処理装置は、パラメータＲｓｅｌに系列Ｒｔｍｐを記憶する。さらに、処理装置は、ステップＳ１００３で計算された性能指数をパラメータＦｂｅｓｔに記憶する。その後、ステップＳ１００６が実行される。
ステップＳ１００６において、処理装置は、図１０のアルゴリズムの実行を停止するための事前定義済条件が満たされたか否かをチェックする。このような条件は、たとえば、図１０のアルゴリズムが起動される時に活性化されたタイムアウトが満了することである。これによって、図１０のアルゴリズムのための処理時間が、ある制限された時間（たとえば１つの時間スロットの持続時間）を超えないことが保証される。別の例によれば、この条件は、図１０のアルゴリズムが、ステップＳ１００２を通って事前定義済回数だけループすることである。さらに別の例によれば、この条件は、ステップＳ１００３で計算された性能指数が、目標ＱｏＳに対応する性能指数よりも大きいことである。さらに別の例によれば、この条件は、データパケットを可能な限り早く伝送する必要があることである。図１０のアルゴリズムの実行を停止するための条件が満たされている時には、ステップＳ１００７が実行され、そうでなければ、ステップＳ１００８が実行される。
ステップＳ１００７において、処理装置は、パラメータＲｓｅｌによって特定される時間周波数資源の系列を選択し、本アルゴリズムは終了する。
ステップＳ１００８において、処理装置は、考慮中の時間スロットＣＴＳの、その伝送方式において割り当て可能な最後の周波数がチェックされたか否かをチェックする。考慮中の時間スロットＣＴＳの最後の周波数がチェックされていた場合には、ステップＳ１０１１が実行され、そうでなければ、ステップＳ１００９が実行される。
ステップＳ１００９において、処理装置は、考慮中の時間スロットＣＴＳ内の次の周波数に移動する。すなわち、処理装置は、その時間スロットＣＴＳについて、その伝送方式において割り当て可能な別の周波数をテストすることを決定する。たとえば、図１１に関して、処理装置が列１１１０によって表される時間スロットを考慮する場合には、処理装置は、列１１１０内の別の時間周波数資源（たとえば行１１０３と列１１１０との交点における時間周波数資源）へと移動する。言い換えると、処理装置は、別の周波数がより良い性能指数を提供するか否かを判定するために、列１１１０によって表される考慮中の時間スロットＣＴＳ内の別の周波数を考慮しようとしている。その後、ステップＳ１０１０において、処理装置はこれに従って系列Ｒｔｍｐを更新する。上記の例によれば、処理装置は、系列Ｒｔｍｐ内で、行１１０２と列１１１０との交点における時間周波数資源を、行１１０３と列１１１０との交点における時間周波数資源で置き換える。その後、ステップＳ１００２が繰り返される。
ステップＳ１０１１において、処理装置は、系列Ｒｔｍｐによって考慮される時間スロットのうちの別の時間スロットに移動し、これに従ってパラメータＣＴＳを更新する。言い換えると、処理装置は、別の時間スロット内の別の周波数がより良い性能指数を提供するか否かを判定するために、その別の周波数を考慮しようとしている。たとえば、上述の例によれば、処理装置が列１１１０の時間周波数資源を考慮中であった場合には、処理装置は列１１１１の時間周波数資源を考慮しようとしており、さらに、行１１０５と列１１１１との交点における時間周波数資源の代わりに行１１０１と列１１１１との交点における時間周波数資源を考慮しようとしている。好適な実施形態では、処理装置は、モジュラス（modulus）に基づき、次式を適用することにより上記の別の時間スロットを決定する。
Figure 2015529406
ただし、ｎは、系列Ｒｔｍｐによって考慮される時間スロットのうちでパラメータＣＴＳによって特定される時間スロットのインデックスを表す。したがって、パラメータＣＴＳは、時間スロットＡＩＴＳにインデックスｎの値を加算することによって更新される。
その後、ステップＳ１０１２において、処理装置はこれに従って、系列Ｒｔｍｐ内に系列Ｒｓｅｌをコピーすることによって、および、上記の別の時間スロット内の時間周波数資源を変更することによって、系列Ｒｔｍｐを更新する。たとえば、処理装置は、系列Ｒｔｍｐ内で、行１１０５と列１１１１との交点における時間周波数資源を、行１１０１と列１１１１との交点における時間周波数資源に置き換える。その後、ステップＳ１００２が繰り返される。
したがって、図１０のアルゴリズムを実行することにより、処理装置は、時間周波数資源のアプリオリな集合をもって時間周波数資源の系列を初期化する。その後、処理装置は、時間スロットを次々に考慮し、考慮中の時間スロットにおいて別の時間周波数資源に切り替えることによってより良い性能指数が提供されるか否かをチェックする（好ましくは選択された時間周波数資源の性能指数が目標ＱｏＳに到達することを可能にするまで）。
図１２Ａおよび１２Ｂは、第３の実施形態によって、ＡＰ１１０，１１１と、少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中の少なくとも１つの通信装置（たとえば通信装置１３１）との間でデータを伝送するためのアルゴリズムを概略的に表す。第３の実施形態では、時間スロットＡＩＴＳ（「割り当て始点時間スロット」（Allocation Initial Time Slot））から開始される時間周波数資源の選択は、パケットを有効に伝送するために使用される系列内の先頭の時間スロットＴｘＩＴＳ（「伝送始点時間スロット」（Transmission Initial Time Slot））よりも前に、データパケット到着とは非同期に実行されると想定される。さらに、Ｎ個の時間周波数資源からなる第１の系列が、ある時間スロット（上記においてＡＩＴＳとして参照されるもの）から定義された時には、ＡＩＴＳ＋Ｎの時間スロット範囲内のある時間スロットを含むさらなる第２の系列はすべて、以前に割り当てられた対応する時間周波数資源を含むように、時間周波数資源の選択が実行される。したがって、図１２Ａのアルゴリズム部分は、時間周波数資源の系列をどのようにして決定するかを図示し、図１２Ｂのアルゴリズム部分は、決定された系列を介してどのようにデータを有効に伝送するかを図示する。
図１２Ａを参照して、ステップＳ１２０１において、処理装置は時間スロットＡＩＴＳ（すなわち、決定されるべき系列内の先頭の時間スロット）を表すパラメータを初期化する。さらに、処理装置は、すでに選択された時間スロットＡＩＴＳ内または後続の時間スロット内の時間周波数資源のすべてを表すあるパラメータを初期化する。
ステップＳ１２０２において、処理装置は、上述のように、時間スロットＡＩＴＳから開始して、すでに選択された時間スロットＡＩＴＳ内または後続の時間スロット内の時間周波数資源のすべてを含み、長期ＳＩＮＲ情報と、周波数相関プロファイルと、時間相関プロファイルとに基づき、性能指数から時間周波数資源の系列を選択する。たとえば、ステップＳ１２０２で実行される初期化のために時間周波数資源を定義するために、図９のアルゴリズムが実行される。
ステップＳ１２０３において、処理装置は、決定された系列を、時間スロットＡＩＴＳを表す情報と関連付けてメモリに記憶し、また、決定された系列内の時間スロットそれぞれについて、対応する割り当てられた時間周波数資源を表す情報を記憶する。時間ＡＩＴＳに対する数Ｎは、決定された系列内の各時間スロットに関連付けられているので、対応する割り当てられた時間周波数資源を表す情報であり、処理装置は、対応する割り当てられた時間周波数資源を表す情報を記憶する。したがって、ステップＳ１２０３で系列が記憶された時間スロットＡＩＴＳにマッチする時間スロットＴｘＩＴＳからパケットが伝送されなければならない時には、そのパケットは記憶された系列に従って伝送される。この態様は、図１２Ｂに関連して後に詳述する。通常は、処理装置は、図１２Ａのアルゴリズム部分の以前のループに従って実行された割り当てから取り残された時間周波数資源を補完するために、少なくとも１つのさらなる時間周波数資源を選択する。しかしながら、図１２Ａのアルゴリズム部分の以前のループ中に割り当てられた時間周波数資源が目標ＱｏＳに到達するのに十分となるような状況がいくつか存在する。そのような状況では、図１２Ａのアルゴリズム部分の以前のループ中にすでに割り当てられた時間周波数資源を補完するためのさらなる時間周波数資源は必要ではない。
たとえば、図１２Ａのアルゴリズム部分の直前のループにおいて決定された系列内に、４個の時間周波数資源（Ｎ＝４）が存在していた。新たな時間スロットＡＩＴＳに切り替える時には、直前の系列に従って、３個の時間周波数資源が割り当てられたままとなる。その後、処理装置は、目標ＱｏＳに到達できるようにするために、１個（Ｎ＝４）またはそれより多く（たとえばＮ＝５）の時間周波数資源を追加する。これは、目標ＱｏＳに到達できるようになると想定されるＮ回の伝送を許容するために選択される時間周波数資源の数Ｎが、動的に決定されてもよいということを意味する。時間周波数資源を選択するための詳細な実施形態は、図１３に関連して後に詳述する。
ステップＳ１２０４において、処理装置は次の時間スロット（時間周波数資源の新たな系列が決定されなければならない新たな時間スロットＡＩＴＳとなるもの）に移動し、これに従って時間スロットＡＩＴＳを表すパラメータを更新し、ステップＳ１２０２を繰り返す。ステップＳ１２０２を繰り返す時には、新たな系列は、少なくとも、新たな時間スロットＡＩＴＳおよび後続の時間スロットからなる（直前の系列の）時間周波数資源を含む。
図１２Ｂを参照して、ステップＳ１２１１において、処理装置は、データ（すなわち新たなデータパケット）が伝送されなければならないか否かをチェックする。データが伝送されなければならない時には、ステップＳ１２１２が実行され、そうでなければ、ステップＳ１２１１を繰り返すことによって新たなループが実行される。
ステップＳ１２１２において、処理装置は、伝送が開始されると予測される時間スロットに関連付けられた系列（ステップＳ１２０３で記憶されたもの）を検索する。
ステップＳ１２１３において、処理装置は、検索された系列に従ってデータの伝送を許可する。処理装置は、関連する送信機に含まれているか（その場合には、処理装置は、データを検索された系列に従って送信することを内部的に送信機に命令する）、または、処理装置は、関連する送信機に接続されている（その場合には、処理装置は、データを送信するのに使用すべき時間周波数資源について送信機に知らせるメッセージを送信機に送信する）。特定の実施形態では、処理装置は、ステップＳ１２０３で時間スロットＴｘＩＴＳに関連付けられて記憶された数Ｎを取得し（これは系列の深さを提供する）、その後、系列の時間スロットそれぞれについて、割り当てられた時間周波数資源を取得する（これもステップＳ１２０３で記憶されたものである）。
図１３は、第３の実施形態のコンテキストにおいて、時間周波数資源の系列を決定するために、処理装置によって実行されるアルゴリズムを概略的に表す。
ステップＳ１３０１において、処理装置は、時間周波数資源の系列Ｒｔｍｐを初期化する。初期化された系列Ｒｔｍｐは、図１３のアルゴリズムの以前の実行においてすでに割り当てられた時間周波数資源と、時間スロットＡＩＴＳまたは後続の時間スロットに含まれる時間周波数資源とからなる。図１３のアルゴリズムは、図１１に基づく例示的な例とともに以下に詳述する。時間スロットＡＩＴＳは列１１１０によって表される時間スロットであり、Ｎが４に初期化され（これは、図１３のアルゴリズムの直前の実行によれば、Ｎは５に等しかったということを意味する）、処理装置が、行１１０２と列１１１０の交点における時間周波数資源と、行１１０５と列１１１１の交点における時間周波数資源と、行１１０３と列１１１２の交点における時間周波数資源と、行１１０８と列１１１３の交点における時間周波数資源とをもって系列Ｒｔｍｐを初期化すると考えよう。これらの時間周波数資源は、図１３のアルゴリズムの直前の実行の結果として得られる。また、処理装置は、その伝送方式において割り当て可能な様々な周波数を処理装置が現時点でテストする時間スロットを指すパラメータＣＴＳ（「考慮中の時間スロット（Considered Time Slot）」）を初期化する。このパラメータＣＴＳは、系列内で最後に割り当てられた時間スロット（この例示的な例では列１１１３によって表される時間スロット）にパラメータＣＴＳが対応するように初期化される。さらに、処理装置はパラメータＦｂｅｓｔをヌル値に初期化する。
ステップＳ１３０２において、処理装置は、図３に関連して既に説明したように、系列Ｒｔｍｐから、およびチャネル情報から、Ｎ×Ｎ瞬時ＳＩＮＲ共分散行列を計算する。チャネル情報は、長期ＳＩＮＲ情報と、周波数相関プロファイルと、時間相関プロファイルとを含む。
ステップＳ１３０３において、処理装置は、既に詳述したように、ステップＳ１３０２で計算された瞬時ＳＩＮＲ共分散行列に基づき、系列Ｒｔｍｐに対する性能指数を計算する。
ステップＳ１３０４において、処理装置は、ステップＳ１３０３で計算された性能指数が、パラメータＦｂｅｓｔによって記憶された性能指数より大きいか否かを判定する。ステップＳ１３０３で計算された性能指数が、パラメータＦｂｅｓｔによって記憶された性能指数より大きい時には、ステップＳ１３０５が実行され、そうでなければ、ステップＳ１３０６が実行される。
ステップＳ１３０５において、処理装置は、パラメータＲｓｅｌに系列Ｒｔｍｐを記憶する。このパラメータＲｓｅｌは、本アルゴリズムを実行する時に処理装置によって決定される時間周波数資源の最良系列を表す。さらに、処理装置は、ステップＳ１３０３で計算された性能指数をパラメータＦｂｅｓｔに記憶する。その後、ステップＳ１３０６が実行される。
ステップＳ１３０６において、処理装置は、図１３のアルゴリズムの実行を停止するための事前定義済条件が満たされたか否かをチェックする。このような条件は、たとえば、図１３のアルゴリズムが起動される時に活性化されたタイムアウトが満了することである。これによって、図１３のアルゴリズムのための処理時間が、ある制限された時間（たとえば１つの時間スロットの持続時間）を超えないことが保証される。別の例によれば、この条件は、ステップＳ１３０３で計算された性能指数が、目標ＱｏＳに対応する性能指数よりも大きいことである。図１３のアルゴリズムの実行を停止するための条件が満たされている時には、ステップＳ１３０７が実行され、そうでなければ、ステップＳ１３０８が実行される。
ステップＳ１３０７において、処理装置は、パラメータＲｓｅｌによって特定される時間周波数資源の系列を選択し、本アルゴリズムは終了する。
ステップＳ１３０８において、処理装置は、考慮中の時間スロットＣＴＳの、その伝送方式において割り当て可能な最後の周波数がチェックされたか否かをチェックする。考慮中の時間スロットＣＴＳの最後の周波数がチェックされていた場合には、ステップＳ１３１１が実行され、そうでなければ、ステップＳ１３０９が実行される。図１３のアルゴリズムの現在の(current)実行のコンテキストにおいて、処理装置がステップＳ１３０８を最初に実行する時には、それは、処理装置が、図１３のアルゴリズムの直前の実行の結果として得られすでに割り当てられた時間周波数資源に対する性能指数を評価し終えているということを意味する。この場合には、これらの時間周波数資源は変更できず、ステップＳ１３０８において処理装置は考慮中の時間スロットＣＴＳの最後の周波数がチェックされていたと考え、その後ステップＳ１３１１が実行される。
ステップＳ１３０９において、処理装置は、考慮中の時間スロットＣＴＳ内の次の周波数に移動する。すなわち、処理装置は、その時間スロットＣＴＳについて、その伝送方式において割り当て可能な別の周波数をテストすることを決定する。たとえば、図１１に関して、処理装置が行１１０１と列１１１４との交点によって表される時間スロットを考慮中であった場合には、処理装置は、列１１１４内の別の時間周波数資源（たとえば行１１０２と列１１１４との交点における時間周波数資源）へと移動する。言い換えると、処理装置は、列１１１４によって表される考慮中の時間スロットＣＴＳ内の別の周波数を考慮しようとしている。その後、ステップＳ１３１０において、処理装置はこれに従って系列Ｒｔｍｐを更新する。上記の例によれば、処理装置は、系列Ｒｔｍｐ内で、行１１０１と列１１１４との交点における時間周波数資源を、行１１０２と列１１１４との交点における時間周波数資源で置き換える。その後、ステップＳ１３０２が繰り返される。
ステップＳ１３１１において、処理装置は次の時間スロットに移動し、これに従ってパラメータＣＴＳを更新する。たとえば、図１１に関して、処理装置が列１１１４の時間周波数資源を考慮中であった場合には、処理装置は列１１１５の時間周波数資源を考慮しようとしている。処理装置は、その伝送方式において割り当て可能な周波数のうち１つの周波数を選択する。その後、ステップＳ１３１３において、処理装置はこれに従って、系列Ｒｔｍｐ内に系列Ｒｓｅｌをコピーすることによって、および、新たな時間スロットＣＴＳ内の時間周波数資源を追加することによって、系列Ｒｔｍｐを更新する。たとえば、処理装置は、系列Ｒｔｍｐに、行１１０１と列１１１５との交点における時間周波数資源を追加する。その後、ステップＳ１３０２が繰り返される。
したがって、図１３のアルゴリズムを実行することにより、処理装置は、図１３のアルゴリズムの直前の実行の結果として得られた時間周波数資源の集合をもって時間周波数資源の系列を初期化する。その後、処理装置は、それより後の時間スロットを次々に考慮し、考慮中の時間スロットＣＴＳにおいてどの追加的な時間周波数資源が最良の伝送条件を提供するかを決定し、これを、目標ＱｏＳに到達するまで行う。
上述の第１、第２および第３の実施形態のうち任意のものに適用可能な特定の実施形態によれば、処理装置は、１つの周波数が事前定義済期間ＴのうちＰパーセントの時間を超えて使用されないことを保証する。この場合には、時間周波数資源の割り当てそれぞれの後に、周波数の有効使用の履歴が処理装置によって維持される。所与の周波数についてＰパーセントに到達すると、その所与の周波数の有効使用率がＰパーセントを下回るまで、対応する時間周波数資源は処理装置によって割り当て可能でないと考えられる。
上述の第１、第２および第３の実施形態のうち任意のものに適用可能な特定の実施形態によれば、処理装置は、Ｎ×Ｎ瞬時ＳＩＮＲ共分散行列を計算する前に、各周波数に関連付けられた長期ＳＩＮＲ値のそれぞれに対して重み付け関数を適用する。これにより、その伝送方式において割り当て可能な各周波数のより均一な使用が可能になる。たとえば、重み付け関数ｗは次のように定義され、ｗ（０）＝１およびｗ（１）＝０を満たす。
Figure 2015529406
一変形例では、重み付け関数ｗは次のように定義される。
Figure 2015529406
ただし、ｘは、事前定義済期間Ｔうちの考慮中の周波数の有効使用率を表す。

Claims (15)

  1. 無線通信ネットワークのアクセスポイントと、経路上を移動する少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置との間の、高速フェージング周波数選択性チャネルを介した、少なくとも１回のデータ伝送のために時間周波数資源を割り当てる方法であって、
    処理装置が、
    ‐時間周波数資源の集合について長期信号対干渉雑音比情報を取得することと、
    ‐前記高速フェージング周波数選択性チャネルの周波数相関プロファイルを少なくとも１つ取得することと、
    ‐前記高速フェージング周波数選択性チャネルの時間相関プロファイルを少なくとも１つ取得することと、
    ‐取得された前記長期信号対干渉雑音比情報と、取得された１つ以上の前記周波数相関プロファイルと、取得された１つ以上の前記時間相関プロファイルとに基づき、前記時間周波数資源の集合のうちの時間周波数資源の潜在的な系列に対する性能指数を計算することと、
    ‐計算された各前記性能指数のうちから、１回以上の前記データ伝送について目標サービス品質に到達すると予測される性能指数または最良の性能指数を提供する時間周波数資源の系列を選択することと、
    ‐選択された時間周波数資源の前記系列を介した１回以上の前記データ伝送を許可することと
    を実行することを特徴とする方法。
  2. 前記処理装置が、
    ‐１つ以上の各前記移動輸送手段の位置の少なくとも１つを表す情報を取得すること
    を実行することを特徴とし、かつ、
    前記高速フェージング周波数選択性チャネルの、１つ以上の前記周波数相関プロファイルを取得することは、１つ以上の前記移動輸送手段の、１つ以上の前記位置にそれぞれ対応する周波数相関プロファイルを少なくとも１つ取得することを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 前記処理装置が、
    ‐１つ以上の前記移動輸送手段それぞれのスピードの少なくとも１つを表す情報を取得することと、
    ‐１つ以上の前記移動輸送手段それぞれの前記スピードと、ドップラー周波数シフトモデルとに基づき、１つ以上の前記時間相関プロファイルを取得することと
    を実行することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記処理装置は、各移動輸送手段について、前記時間相関情報と、前記周波数相関情報と、前記長期信号対干渉雑音比情報とを、１つの瞬時信号対干渉雑音比共分散行列に結合することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 各性能指数は、前記瞬時信号対干渉雑音比共分散行列が入力されて１回以上の前記データ伝送の予測成功確率を表す関数の結果であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
  6. 各性能指数は、前記瞬時信号対干渉雑音比共分散行列が入力されて１回以上の前記データ伝送の予測スループットを表す関数の結果であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
  7. 前記処理装置は、
    時間周波数資源の潜在的な系列それぞれに対し、複数の移動輸送手段について、移動輸送手段ごとに１つの性能指数を決定し、
    潜在的な系列のそれぞれに対し、前記系列について前記複数の移動輸送手段について決定された各性能指数のうち最小の性能指数を関連付ける
    ことを特徴とする、請求項５または６に記載の方法。
  8. 前記処理装置は、
    ‐各時間スロットについて、目標サービス品質に到達すると予測される性能指数または前記最良の性能指数を提供する時間周波数資源の前記系列を選択することと、
    ‐選択された前記系列を、前記時間スロットに関連付けてメモリに記憶することと
    を実行し、
    前記処理装置は、１回以上の前記データ伝送が有効になる時に、
    ‐１回以上の前記データ伝送が有効になる時間スロットに関連付けられた前記系列を前記メモリから検索すること
    を実行することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記処理装置が、
    ‐１回以上の前記データ伝送が有効になるであろうことを検出することと、
    ‐１回以上の前記データ伝送が有効になるであろう時間スロットから、目標サービス品質に到達すると予測される前記性能指数または前記最良の性能指数を提供する時間周波数資源の前記系列を選択することと
    を実行することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
  10. 目標サービス品質に到達すると予測される前記性能指数または前記最良の性能指数を提供する時間周波数資源の前記系列を選択するために、前記処理装置は、Ｎ個の時間周波数資源からなる第１の一時的系列を初期化し、Ｎは前記目標サービス品質に到達するのに十分高くなるようにアプリオリに決定され、
    前記処理装置は、さらに、以下の各反復的ステップ：
    ‐前記時間相関情報と、前記周波数相関情報と、前記長期信号対干渉雑音比情報とを結合し、前記一時的系列に対応して、瞬時信号対干渉雑音比共分散行列を計算することと、
    ‐計算された前記瞬時信号対干渉雑音比共分散行列に基づき、前記一時的系列に対する性能指数を決定することと、
    ‐決定された前記性能指数が、第２の一時的系列に対応する性能指数よりも良いか否かを判定することと、
    ‐前記第１の一時的系列の前記性能指数が前記第２の一時的系列の前記性能指数よりも良い時に、前記第２の一時的系列を前記第１の一時的系列によって置き換えることと、
    ‐停止条件が満たされている時に、前記第２の一時的系列を選択することと、
    ‐前記停止条件が満たされていない時に、１つの時間周波数資源を置き換えることによって前記一時的系列を修正するとともに、修正された前記一時的系列をもって各前記反復的ステップを繰り返すことと
    を実行することを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
  11. 目標サービス品質に到達すると予測される前記性能指数または前記最良の性能指数を提供する時間周波数資源の前記系列を選択するために、前記処理装置は、１つの時間周波数資源からなる第１の一時的系列を初期化し、
    前記処理装置は、さらに、以下の各反復的ステップ：
    ‐前記時間相関情報と、前記周波数相関情報と、前記長期信号対干渉雑音比情報とを結合し、前記一時的系列に対応して、瞬時信号対干渉雑音比共分散行列を計算することと、
    ‐計算された前記瞬時信号対干渉雑音比共分散行列に基づき、前記一時的系列に対する性能指数を決定することと、
    ‐決定された前記性能指数が、第２の一時的系列に対応する性能指数よりも良いか否かを判定することと、
    ‐前記第１の一時的系列の前記性能指数が前記第２の一時的系列の前記性能指数よりも良い時に、前記第２の一時的系列を前記第１の一時的系列によって置き換えることと、
    ‐停止条件が満たされている時に、前記第２の一時的系列を選択することと、
    ‐前記停止条件が満たされていない時に、
    １つの時間周波数資源を置き換えることによって、または、
    前記第１の一時的系列の考慮中の時間スロットについてすべての周波数がチェックされ終わっている時には、別の時間スロット内の１つの時間周波数資源を追加することによって、
    前記第１の一時的系列を修正するとともに、修正された前記第１の一時的系列をもって各前記反復的ステップを繰り返すことと
    を実行することを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
  12. 前記処理装置は、
    ‐前記系列が開始されると予測される始点時間スロットを決定することと、
    ‐前記始点時間スロットについて、目標サービス品質に到達すると予測される性能指数または前記最良の性能指数を提供する時間周波数資源の前記系列を選択することと、
    ‐選択された前記系列を表す情報を前記時間スロットに関連付けてメモリに記憶するとともに、選択された前記系列の時間スロットのそれぞれについて、選択された前記系列内に存在している前記時間スロットの前記時間周波数資源を表す情報をメモリに記憶することと
    を実行し、
    ただし、前記始点時間スロットについて選択される前記系列は、以前の系列選択において選択され前記始点時間スロット内または前記始点時間スロットの後続の時間スロット内に含まれている時間周波数資源を含み、
    １回以上の前記データ伝送が有効になる時には、前記処理装置は、
    ‐１回以上の前記データ伝送が有効になる前記時間スロットに関連付けられた前記系列を表す前記情報をメモリから検索するとともに、検索された前記系列の各時間スロットについて、前記時間周波数資源を表す情報をメモリから検索すること
    を実行することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
  13. 目標サービス品質に到達すると予測される前記性能指数または前記最良の性能指数を提供する時間周波数資源の前記系列を選択するために、前記処理装置は、直前の系列選択からの前記時間周波数資源によって第１の一時的系列を初期化し、
    前記処理装置は、さらに、以下の各反復的ステップ：
    ‐前記時間相関情報と、前記周波数相関情報と、前記長期信号対干渉雑音比情報とを結合し、前記一時的系列に対応して、瞬時信号対干渉雑音比共分散行列を計算することと、
    ‐前記瞬時信号対干渉雑音比共分散行列に基づき、前記一時的系列に対する性能指数を決定することと、
    ‐決定された前記性能指数が、第２の一時的系列に対応する性能指数よりも良いか否かを判定することと、
    ‐前記第１の一時的系列の前記性能指数が前記第２の一時的系列の前記性能指数よりも良い時に、前記第２の一時的系列を前記第１の一時的系列によって置き換えることと、
    ‐停止条件が満たされている時に、前記第２の一時的系列を選択することと、
    ‐前記停止条件が満たされていない時に、
    直前の系列選択に存在しない時間スロットに対応する時間周波数資源を１つ置き換えることによって、または、
    前記第１の一時的系列の考慮中の時間スロットについてすべての周波数がチェックされ終わっている時には、別の時間スロット内の１つの時間周波数資源を追加することによって、
    前記第１の一時的系列を修正するとともに、修正された前記第１の一時的系列をもって各前記反復的ステップを繰り返すことと
    を実行することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
  14. 時間周波数資源の系列を選択する時に、処理装置は、１つの周波数が事前定義済期間のうち事前定義済パーセントの時間を超えて割り当てられないことを保証することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 無線通信ネットワークのアクセスポイントと、経路上を移動する少なくとも１つの移動輸送手段それぞれの中に配置された少なくとも１つの通信装置との間の、高速フェージング周波数選択性チャネルを介した、少なくとも１回のデータ伝送のために時間周波数資源を割り当てる処理装置であって、
    処理装置が、
    ‐時間周波数資源の集合について長期信号対干渉雑音比情報を取得するための手段と、
    ‐前記高速フェージング周波数選択性チャネルの周波数相関プロファイルを少なくとも１つ取得するための手段と、
    ‐前記高速フェージング周波数選択性チャネルの時間相関プロファイルを少なくとも１つ取得するための手段と、
    ‐取得された前記長期信号対干渉雑音比情報と、取得された１つ以上の前記周波数相関プロファイルと、取得された１つ以上の前記時間相関プロファイルとに基づき、前記時間周波数資源の集合のうちの時間周波数資源の潜在的な系列に対する性能指数を計算するための手段と、
    ‐計算された各前記性能指数のうちから、１回以上の前記データ伝送について目標サービス品質に到達すると予測される性能指数または最良の性能指数を提供する時間周波数資源の系列を選択するための手段と、
    ‐選択された時間周波数資源の前記系列を介した１回以上の前記データ伝送を許可するための手段と
    を備えることを特徴とする処理装置。
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