JP2019213000A - スケジューリング装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スケジューリング周期内におけるスケジューリング計算の開始タイミングを早める。【解決手段】外部設定パラメータ取得部４０が、候補組合せパターンの生成に用いる生成条件や評価値の計算に用いる無線通信状況を含む外部設定パラメータを外部装置２から取得して組合せ生成部１０および組合せ評価部２０へ転送し、この際、外部設定パラメータの転送開始後、予め設定されているスケジューリング計算開始タイミングの到来に応じて、組合せ生成部１０に計算開始トリガを送信する。【選択図】 図１

Description

本発明は、無線ネットワーク内の各送信ポイントの動作内容（送信状態）を指定することにより、無線ネットワークが有する無線リソースの割り当てを行うためのスケジューリング技術に関する。

スマートフォンの普及に伴って、通信速度の向上や利用帯域の増大など、無線ネットワークに対する社会的要請が大きくなっている。このような状況を背景として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれる移動通信方式の無線インタフェース仕様を適用した無線ネットワークシステムが普及しつつある。このＬＴＥでは、無線アクセス技術の１つとして、複数の送信ポイント（ＴＰ：基地局）が協調してユーザ端末（ＵＥ：ユーザ無線端末）と信号を送受信するＣｏＭＰ（Coordinated Multi-point transmission/reception：セル間協調送受信）が採用されている（非特許文献１など参照）。

ＣｏＭＰ技術は、周波数利用効率やセル端ユーザスループットを向上させる重要な技術の１つである。例えば、下り方向の通信（ＴＰからＵＥへの送信）において、同時に複数の送信ポイントが同一周波数帯を用いて、各ＵＥに送信することで無線リソースの利用効率を高めることができる。しかし、各送信ポイントが異なるＵＥに対して送信した場合、複数の送信ポイントから信号を受信可能なＵＥにとっては、他の送信ポイントからの信号が所望の受信信号の干渉となって、かえってスループットの低下を招く恐れがある。したがって、このような干渉を抑制しつつ通信速度を向上させるためにＣｏＭＰは必要不可欠な技術となっている。

また、無線ネットワークにＣｏＭＰを適用するにあたって、システムスループットの最大化を目的とすると、受信状態のよいユーザへのリソース割り当てが優先されることでユーザ間の公平性に問題が生じるため、各ＵＥのこれまでの平均レートを考慮したスケジューリングが望ましいとされている（非特許文献２など参照）。
さらに、ＬＴＥを発展させた次世代移動通信方式の研究開発が行われており、ＣｏＭＰを拡張した概念として協調無線リソース制御方式が提案されている。（非特許文献３など参照）。このように制御方式が複雑化するため、その処理を高速化するために専用回路によるハードウェア処理を行うスケジューラ構成が提案されている（非特許文献４など参照）。

田岡他，「LTE-AdvancedにおけるMIMOおよびセル間協調送受信技術」，NTT DOCOMO テクニカル・ジャーナル，Vol. 18，No. 2，pp.22-30，2010年7月，https://www.nttdocomo.co.jp/binary/pdf/corporate/technology/rd/technical_journal/bn/vol18_2/vol18_2_022jp.pdf T. Girici，C. Zhu，J. R. Agre，and A. Ephremides，"Proportional Fair Scheduling Algorithm in OFDMA-Based Wireless Systems with QoS Constraints"，Journal of Communications and Networks，Vol.12，No.1，pp.30-42，February 2010 小林他，「5G 超高密度分散アンテナシステムにおける大容量化技術のアルゴリズム検討〜協調MU-MIMO における低演算量UE 選択方式〜」，2017年電子情報通信学会総合大会，B-5-23，2017年 Y. Arikawa，K. Kawai，H. Uzawa，and S. Shigematsu，"Practical resource scheduling in massive-cell deployment for 5G mobile communications systems"，International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems (ISPACS) ，Nusa Dua，pp. 456-461，November 2015

無線ネットワークシステムにおいて、このようなスケジューリングを行う場合、スケジューリング装置は、評価値が最大となるＴＰとＵＥの組合せとして、ＴＰ毎の送信状態、すなわちＴＰ毎に送信先となるＵＥあるいは送信停止を指定する情報を決定する。このような組合せパターンを決定するために、多数のＴＰとＵＥの組合せの評価値を計算し、評価値が最良の最適組合せパターンを探索する処理を行い、スケジューリング周期内（例えば１ミリ秒の時間内）に最適組合せパターンを特定する必要がある。

最適組合せパターンを特定する確実な方法は、可能性のある全ての組合せパターンの各々について評価値を計算し評価値が最大となる組合せを見つけ出す、つまり総当りで探索を行うことである。しかし、無線ネットワークの規模（含まれるＴＰ数やＵＥ数）が大きくなると、探索空間（可能性のある組合せ数）が膨大になる。このため、従来の無線ネットワークシステムのスケジューリング装置では、無線ネットワークの規模が大きくなると、最適組合せパターンを特定するまでの時間が長くなり、スケジューリング周期以内で最適組合せパターンを特定することができない、という問題があった。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、スケジューリング周期内におけるスケジューリング計算の開始タイミングを早めることが可能なスケジューリング技術を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかるスケジューリング装置は、複数の送信ポイントを有する無線ネットワークに対して、これら送信ポイントと各ユーザ端末との間で無線通信を行うための無線リソースを割り当てる際に用いる最適組合せパターンを、予め設定されているスケジューリング周期ごとに探索するスケジューリング装置であって、外部設定パラメータに基づいて前記複数の送信ポイントと前記各ユーザ端末との組合せを示す候補組合せパターンを生成する組合せ生成部と、前記外部設定パラメータに基づいて、生成された前記候補組合せパターンごとに、当該候補組合せパターンに含まれる前記組合せのそれぞれに関する評価値を計算し、これら評価値の和を当該候補組合せパターンの全体評価値として計算する組合せ評価部と、前記候補組合せパターンのうち、前記全体評価値が最も高い候補組合せパターンを前記最適組合せパターンとして保持する最適組合せ保持部と、外部装置から前記外部設定パラメータを取得して前記組合せ生成部および前記組合せ評価部へ転送する外部設定パラメータ取得部とを備え、前記外部設定パラメータ取得部は、前記外部設定パラメータの転送開始後、前記外部設定パラメータの転送が完了する前に、予め設定されているスケジューリング計算開始タイミングの到来に応じて、前記組合せ評価部に計算開始トリガを送信し、前記組合せ評価部は、前記計算開始トリガに応じて前記候補組合せパターンの生成を開始するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記スケジューリング装置の一構成例は、前記外部設定パラメータ取得部が、前記外部設定パラメータのうち、予め設定されたＮｃ（Ｎｃは１以上の整数）個分の前記組合せに関する前記評価値を計算するのに必要な必要分外部設定パラメータの転送が完了した時点を、前記スケジューリング計算開始タイミングの到来と判定するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記スケジューリング装置の一構成例は、前記外部設定パラメータ取得部が、前記外部設定パラメータのうち、予め設定されたＮｔｐ（Ｎｔｐは１以上の整数）個分の前記送信ポイントに関する前記評価値を計算するのに必要な必要分外部設定パラメータの転送が完了した時点を、前記スケジューリング計算開始タイミングの到来と判定するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記スケジューリング装置の一構成例は、前記外部設定パラメータ取得部が、前記候補組合せパターンの生成順にしたがって、これら候補組合せパターンの生成および評価値の計算に必要となる外部設定パラメータを、前記外部装置から順次取得して転送するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記スケジューリング装置の一構成例は、前記外部設定パラメータ取得部が、新たなスケジューリング周期で使用する外部設定パラメータのうち、直前のスケジューリング周期で使用された直前外部設定パラメータと値が同じ外部設定パラメータは転送せず、前記直前外部設定パラメータと値が異なる外部設定パラメータのみを転送するようにしたものである。

また、本発明にかかるスケジューリング方法は、複数の送信ポイントを有する無線ネットワークに対して、これら送信ポイントと各ユーザ端末との間で無線通信を行うための無線リソースを割り当てる際に用いる最適組合せパターンを、予め設定されているスケジューリング周期ごとに探索するスケジューリング装置で用いられるスケジューリング方法であって、組合せ生成部が、外部設定パラメータに基づいて前記複数の送信ポイントと前記各ユーザ端末との組合せを示す候補組合せパターンを生成する組合せ生成ステップと、組合せ評価部が、前記外部設定パラメータに基づいて、生成された前記候補組合せパターンごとに、当該候補組合せパターンに含まれる前記組合せのそれぞれに関する評価値を計算し、これら評価値の和を当該候補組合せパターンの全体評価値として計算する組合せ評価ステップと、最適組合せ保持部が、前記候補組合せパターンのうち、前記全体評価値が最も高い候補組合せパターンを前記最適組合せパターンとして保持する最適組合せ保持ステップと、外部設定パラメータ取得部が、外部装置から前記外部設定パラメータを取得して前記組合せ生成部および前記組合せ評価部へ転送する外部設定パラメータ取得ステップとを備え、前記外部設定パラメータ取得ステップは、前記外部設定パラメータ取得部は、前記外部設定パラメータの転送開始後、前記外部設定パラメータの転送が完了する前に、予め設定されているスケジューリング計算開始タイミングの到来に応じて、前記組合せ評価部に計算開始トリガを送信するステップを含み、前記組合せ評価ステップは、前記計算開始トリガに応じて前記候補組合せパターンの生成を開始するステップを含むものである。

本発明によれば、スケジューリング周期ごとにスケジューリング計算で用いる全ての外部設定パラメータの転送完了をもってスケジューリング計算を開始する場合と比較して、スケジューリング周期内におけるスケジューリング計算の開始タイミングを早めることができる。したがって、一定時間長のスケジューリング周期内で、最適組合せパターンの特定に使用できる時間を増すことが可能となる。このため、無線ネットワークの規模が大きくなって探索空間が拡大しても、十分な処理時間を確保することができ、決められたスケジューリング周期内でより良い最適組合せパターンを特定することが可能となる。

第１の実施の形態にかかるスケジューリング装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態にかかるスケジューリング処理を示すフローチャートである。 スケジューリング処理を示すタイムチャートである。 従来のスケジューリング処理を示すフローチャートである。 従来のスケジューリング処理を示すタイムチャートである。 第２の実施の形態にかかるスケジューリング処理を示すフローチャートである。 第３の実施の形態にかかるスケジューリング処理を示すフローチャートである。 候補組合せパターンのパターン生成例である。 第４の実施の形態にかかるスケジューリング処理を示すフローチャートである。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるスケジューリング装置１について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかるスケジューリング装置の構成を示すブロック図である。

このスケジューリング装置１は、複数の送信ポイントＴＰを有する無線ネットワークに対して、これら送信ポイントＴＰと各ユーザ端末ＵＥとの間で無線通信を行うための無線リソースを割り当てる際に用いる最適組合せパターンを、これらＴＰとＵＥ（ＴＰとＴＰの送信状態：送信停止またはＵＥ）の組合せを示す複数の候補組合せパターンのうちから探索する装置である。

各ＴＰのデータの送信先となるＵＥを決めるために、ＴＰとＵＥの接続の候補となる組合せパターンの評価値を計算する。この試行をスケジューリング周期内繰り返し、スケジューリング時間が経過した時点で評価値が最大である最適組合せパターンを実際に送信に用いる組合せパターンとする。なお、スケジューリング時間とは、ＴＰとＵＥの組合せパターンを特定するための処理に費やすことができる時間であり、システムにより定められる。例えば、ＬＴＥの場合、当該時間は最小１ミリ秒であり、１ミリ秒周期でＴＰとＵＥの組合せパターンを特定する。

図１に示すように、スケジューリング装置１は、主な機能部として、組合せ生成部１０、組合せ評価部２０、最適組合せ保持部３０、および外部設定パラメータ取得部４０を備えている。これら機能部は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのＰＬＤ（Complex Programmable Logic Devic）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのロジック回路により実現される。

組合せ生成部１０は、外部設定パラメータに含まれるＴＰごとの接続可能な候補ＵＥＩＤ（候補組合せパターンの生成条件）に基づいて、所定の探索アルゴリズムにしたがって各ＴＰと各ＵＥとの組合せを示す候補組合せパターンを生成する機能を有している。組合せ生成部１０は、組合せの生成を開始した時点から所定の時間が経過した時点、または、所定の組合せ数の生成を終了した時点で、組合せの生成を止めることもある。また、組合せの生成方法は、一般に知られる探索アルゴリズムを用いる。例えば、全ての組合せを網羅的に生成する総当り法や、一般に知られる組合せ最適化問題の近似解法（例えば、山登り法、貪欲法など）を適用することができる。また、組合せを生成する際は、各ＴＰが送信停止状態となる組合せも含めて生成する。

組合せ評価部２０は、外部設定パラメータに基づいて、組合せ生成部１０が生成した候補組合せパターンについて、候補組合せパターンの評価に用いる基準である全体評価値を計算する機能を有している。全体評価値としては、例えば、当該ＴＰとＵＥの組合せパターンで送信を行う場合に得られる無線スループットの和（システム全体の無線スループット）や、無線ネットワークシステムにおいて一般に用いられている無線スループット値を所定の期間積算した平均スループット値で除した値（Proportional Fairness、ＰＦメトリック）の和を用いる。

最適組合せ保持部３０は、組合せ評価部２０が計算した全体評価値が最も高いか否かを判定し、全体評価値が最も高い場合に当該組合せパターンを保持する機能を有している。例えば、組合せ評価部２０が計算した新たな組合せの評価値を、これまで保持していた最適組合せの評価値と比較し、新たな組合せの評価値が最適組合せの評価値よりも大きい場合は、新たな組合せおよびその評価値を、最適組合せおよびその評価値として保持する機能を有している。

外部設定パラメータ取得部４０は、スケジューリング周期ごとに、候補組合せパターンの生成条件や評価値計算に用いる無線の電波状態を示すチャネル情報を含む外部設定パラメータを、外部装置２から取得して組合せ生成部１０および組合せ評価部２０に転送する機能と、この際、取得した外部設定パラメータのうち、候補組合せパターンの生成条件については組合せ生成部１０に転送し、チャネル情報については組合せ評価部２０に転送する機能と、外部設定パラメータの転送開始後、外部設定パラメータの転送が完了する前に、予め設定されているスケジューリング計算開始タイミングの到来に応じて、当該スケジューリング周期の処理に必要な全ての外部設定パラメータの転送を完了する前に、スケジューリング計算の開始を示す計算開始トリガを組合せ生成部１０に送信する機能とを有している。

［第１の実施の形態の動作］
次に、図２および図３を参照して、本実施の形態にかかるスケジューリング装置１の動作について説明する。図２は、第１の実施の形態にかかるスケジューリング処理を示すフローチャートである。図３は、スケジューリング処理を示すタイムチャートである。
スケジューリング装置１は、スケジューリング周期ごとに、図２のスケジューリング処理を実行する。

［外部設定パラメータ取得部］
まず、外部設定パラメータ取得部４０は、候補組合せパターンの生成条件や評価値計算に用いる無線の電波状態を示すチャネル情報を含む外部設定パラメータを、外部装置２から取得して組合せ生成部１０および組合せ評価部２０に転送する（ステップ１００）。これにより、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０は、外部設定パラメータ取得部４０から転送された外部設定パラメータを順次受取る。

この後、外部設定パラメータ取得部４０は、予め設定されているスケジューリング計算の開始タイミングが到来したか確認し（ステップ１０１）、開始タイミングがまだ到来していない場合には（ステップ１０１：ＮＯ）、ステップ１００へ戻る。
一方、開始タイミングが到来した場合（ステップ１０１：ＹＥＳ）、外部設定パラメータ取得部４０は、計算開始トリガを組合せ生成部１０に送信することにより、スケジューリング計算の開始を指示する（ステップ１０２）。

この計算開始トリガに応じて、組合せ生成部１０は、それまでに転送された外部設定パラメータ、特に候補組合せパターンの生成条件に基づいて、生成可能なものから順に候補組合せパターンの生成を開始する。これにより、図３に示すように、計算開始トリガ以降、外部設定パラメータの転送と、候補組合せパターンの生成とが並列的に実行されることになり、スケジューリング周期内におけるスケジューリング計算を開始するタイミングを早めることができる。したがって、スケジューリング周期を延長することなく、最適組合せパターンの特定に使用できる時間を延長することが可能となる。

この後、外部設定パラメータ取得部４０は、後続する外部設定パラメータを、外部装置２から取得して組合せ生成部１０および組合せ評価部２０に転送する（ステップ１０３）。これにより、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０は、外部設定パラメータ取得部４０から転送された外部設定パラメータを順次受取る。

続いて、当該スケジューリング周期におけるスケジューリング処理に必要な全ての外部設定パラメータが転送完了したか確認し（ステップ１０４）、まだ転送完了していない場合には（ステップ１０４：ＮＯ）、ステップ１０３に戻る。
一方、外部設定パラメータの転送完了に応じて（ステップ１０４：ＹＥＳ）、一連のスケジューリング処理を終了する。

［組合せ生成部］
一方、組合せ生成部１０は、外部設定パラメータ取得部４０からの計算開始トリガに応じて、候補組合せパターンを生成する（ステップ１１０）。組合せの生成方法は、一般に知られる探索アルゴリズムを用いる。例えば、全ての組合せを網羅的に生成する総当り法や、一般に知られる組合せ最適化問題の近似解法（例えば、山登り法、貪欲法など）を適用することができる。また、組合せを生成する際は、各ＴＰが送信停止状態となる組合せも含めて生成する。なお、組合せ生成部１０は、組合せの生成を開始した時点から所定の時間が経過した時点、または、所定の組合せ数の生成を終了した時点、で組合せの生成を止めることもある。

［組合せ評価部］
次に、組合せ評価部２０は、組合せ生成部１０で生成された候補組合せパターンを入力として、スケジューリング装置１が対象とするＮ個のＴＰごとに所定の計算式に基づいて、ＴＰとＵＥの組合せに関する評価値をＰ（ＰはＮを超えない１以上の整数）個分だけ計算して、Ｎ個のＴＰごとの評価値の和（全体評価値）を計算する（ステップ１１１）。この際、評価値計算回路を並列的に配置して、Ｐ個分の評価値を並列的に計算してもよく、評価値計算に要する時間を短縮できる。

組合せの評価に用いる基準、つまり、組合せ評価部２０が計算すべき値としては、各ＴＰの無線スループットの和、つまりシステム全体の無線スループットや、無線ネットワークシステムにおいて一般に用いられる、当該のＴＰとＵＥの組合せで送信を行う場合に得られるスループット値を、所定の期間積算した平均スループット値で除した値（Proportional Fairness、ＰＦメトリック）を用いることもある。

［最適組合せ保持部］
続いて、最適組合せ保持部３０は、組合せ評価部２０が計算した評価値を基準に、その大小判定を行う（ステップ１１２）。ここで、これまで保持していた組合せの評価値よりも大きく、これまでの最大値である場合（ステップ１１２：ＹＥＳ）、保持する組合せと評価値を更新し（ステップ１１３）、小さい場合は（ステップ１１２：ＮＯ）、更新しない。

この後、最適組合せ保持部３０は、スケジューリングの処理を終了するか否かを判定する（ステップ１１４）。スケジューリング処理を終了しないと判定した場合（ステップ１１４：ＮＯ）、ステップ１１０へ戻る。
一方、スケジューリング処理を終了すると判定した場合（ステップ１１４：ＹＥＳ）、最適組合せ保持部３０は、保持している最適組合せパターンを出力し（ステップ１１５）、一連のスケジューリング処理を終了する。

図４は、従来のスケジューリング処理を示すフローチャートである。ここでは、まず、外部設定パラメータが外部装置２から取得して組合せ生成部１０および組合せ評価部２０に転送される（ステップ５００）。
次に、全ての外部設定パラメータの転送が完了したが確認され（ステップ５０１）、完了していない場合には（ステップ５０１：ＮＯ）、ステップ５００に戻る。
その後、全ての外部設定パラメータの転送が完了した時点で（ステップ５０１：ＹＥＳ）、組合せ生成部１０に計算開始トリガが送信される（ステップ５０２）。

図５は、従来のスケジューリング処理を示すタイムチャートである。
図４に示した従来のスケジューリング処理によれば、図５に示すように、スケジューリング周期ごとにスケジューリング計算で用いる全ての外部設定パラメータの転送完了をもってスケジューリング計算が開始されることになる。したがって、スケジューリング周期の途中で、それまでに転送された外部設定パラメータから候補組合せパターンの生成が開始できるにも拘わらず、全ての外部設定パラメータの転送完了まで候補組合せパターンの生成開始が無駄に待たされることになる。

［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、外部設定パラメータ取得部４０が、候補組合せパターンの生成に用いる生成条件や評価値の計算に用いる無線通信状況を含む外部設定パラメータを外部装置２から取得して組合せ生成部１０および組合せ評価部２０へ転送し、この際、外部設定パラメータの転送開始後、予め設定されているスケジューリング計算開始タイミングの到来に応じて、組合せ生成部１０に計算開始トリガを送信するようにしたものである。

これにより、スケジューリング周期ごとにスケジューリング計算で用いる全ての外部設定パラメータの転送完了をもってスケジューリング計算を開始する場合と比較して、スケジューリング周期内におけるスケジューリング計算の開始タイミングを早めることができる。したがって、一定時間長のスケジューリング周期内で、最適組合せパターンの特定に使用できる時間を増すことが可能となる。このため、無線ネットワークの規模が大きくなって探索空間が拡大しても、十分な処理時間を確保することができ、決められたスケジューリング周期内でより良い最適組合せパターンを特定することが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態にかかるスケジューリング装置１について説明する。
本実施の形態は、外部設定パラメータのうち、予め設定されたＮｃ（Ｎｃは１以上の整数）個分の組合せに関する評価値を計算するのに必要な必要外部設定パラメータの転送が完了した時点を、前述したスケジューリング計算開始タイミングとして用いる場合について説明する。

すなわち、本実施の形態において、外部設定パラメータ取得部４０は、外部設定パラメータのうち、予め設定されたＮｃ（Ｎｃは１以上の整数）個分の組合せに関する評価値を計算するのに必要な必要外部設定パラメータの転送が完了した時点を、スケジューリング計算開始タイミングの到来と判定する機能を有している。

この際、任意の組合せに関する評価値を計算するのに必要な必要外部設定パラメータとは、当該組合せに含まれる１つのＴＰに関する外部設定パラメータと、当該組合せに含まれる１つのＵＥに関する外部設定パラメータとを含んでいる。
なお、本実施の形態にかかるスケジューリング装置１のその他の構成については、第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。

［第２の実施の形態の動作］
次に、図６を参照して、本実施の形態にかかるスケジューリング装置１の動作について説明する。図６は、第２の実施の形態にかかるスケジューリング処理を示すフローチャートである。
スケジューリング装置１は、スケジューリング周期ごとに、図６のスケジューリング処理を実行する。なお、計算開始トリガに応じた組合せ生成部１０、組合せ評価部２０、および最適組合せ保持部３０におけるスケジューリング処理については、図２のステップ１１０〜１１５と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。

［外部設定パラメータ取得部］
まず、外部設定パラメータ取得部４０は、外部設定パラメータのうち、任意または所定順序で選択したＴＰとＵＥとの組合せに関する評価値の計算に必要な必要分外部設定パラメータを、外部装置２から取得して組合せ生成部１０および組合せ評価部２０に転送する（ステップ２００）。これにより、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０は、外部設定パラメータ取得部４０から転送された外部設定パラメータを順次受取る。

この後、外部設定パラメータ取得部４０は、外部設定パラメータの転送開始から、予め設定されたＮｃ個分の組合せに関する評価値の計算に必要な必要外部設定パラメータの転送が完了したかに基づいて、スケジューリング計算開始タイミングの到来を確認する（ステップ２０１）。
ここで、必要外部設定パラメータの転送が完了していない場合には（ステップ２０１：ＮＯ）、ステップ２００へ戻る。

一方、必要外部設定パラメータの転送が完了した場合（ステップ２０１：ＹＥＳ）、外部設定パラメータ取得部４０は、計算開始トリガを組合せ生成部１０に送信することにより、スケジューリング計算の開始を指示する（ステップ２０２）。

この計算開始トリガに応じて、組合せ生成部１０は、それまでに転送された外部設定パラメータ、特に候補組合せパターンの生成条件に基づいて、候補組合せパターンの生成を開始する。これにより、前述した図３と同様に、計算開始トリガに応じて、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０が、スケジューリング計算に必要となる外部設定パラメータの転送を待つことなく、Ｎｃ個分の組合せに関する候補組合せパターンの生成や評価値の計算を実行できる。このため、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０における、外部設定パラメータの転送に関する待機を回避でき、スケジューリング周期内におけるスケジューリング計算を開始するタイミングを確実に早めることができる。

この後、外部設定パラメータ取得部４０は、後続する外部設定パラメータを、外部装置２から取得して組合せ生成部１０および組合せ評価部２０に転送する（ステップ２０３）。これにより、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０は、外部設定パラメータ取得部４０から転送された外部設定パラメータを順次受取る。

続いて、外部設定パラメータ取得部４０は、当該スケジューリング周期におけるスケジューリング処理に必要な全ての外部設定パラメータが転送完了したか確認し（ステップ２０４）、まだ転送完了していない場合には（ステップ２０４：ＮＯ）、ステップ２０３に戻る。
一方、外部設定パラメータの転送完了に応じて（ステップ２０４：ＹＥＳ）、一連のスケジューリング処理を終了する。

［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、外部設定パラメータ取得部４０が、外部設定パラメータのうち、予め設定されたＮｃ個分の組合せに関する評価値を計算に必要な必要外部設定パラメータの転送が完了した時点を、スケジューリング計算開始タイミングの到来と判定するようにしたものである。

組合せ生成部１０および組合せ評価部２０が、スケジューリング計算を開始するには計算に用いる必要外部設定パラメータが必要であり、これら必要外部設定パラメータが揃っていない場合には、揃うまでスケジューリング計算の開始を待つ必要がある。本実施の形態によれば、スケジューリング周期の開始から計算開始トリガの送信までの間に、少なくともＮｃ個分の組合せに関する外部設定パラメータが、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０に対して転送されることになる。このため、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０は、計算開始トリガに応じて、直ちにスケジューリング計算を開始することができる。したがって、スケジューリング周期内におけるスケジューリング計算の開始タイミングを確実に早めることができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態にかかるスケジューリング装置１について説明する。
本実施の形態は、外部設定パラメータのうち、予め設定されたＮｔｐ（Ｎｔｐは１以上の整数）個分のＴＰに関する評価値を計算するのに必要な必要外部設定パラメータの転送が完了した時点を、前述したスケジューリング計算開始タイミングとして用いる場合について説明する。

すなわち、本実施の形態において、外部設定パラメータ取得部４０は、外部設定パラメータのうち、予め設定されたＮｔｐ（Ｎｔｐは１以上の整数）個分のＴＰに関する評価値を計算するのに必要な必要分外部設定パラメータの転送が完了した時点を、スケジューリング計算開始タイミングの到来と判定する機能と、必要分外部設定パラメータを転送する際、組合せ生成部１０における候補組合せパターンの生成順にしたがって、先に生成する候補組合せパターンに含まれるＮｔｐ個分の送信ポイントを選択する機能とを有している。

この際、任意のＴＰに関する評価値を計算するのに必要な必要外部設定パラメータとは、当該ＴＰに関する外部設定パラメータと、当該ＴＰと接続候補となる１つまたは複数のＵＥに関する外部設定パラメータとを含んでいる。
なお、本実施の形態にかかるスケジューリング装置１のその他の構成については、第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。

［第３の実施の形態の動作］
次に、図７を参照して、本実施の形態にかかるスケジューリング装置１の動作について説明する。図７は、第３の実施の形態にかかるスケジューリング処理を示すフローチャートである。
スケジューリング装置１は、スケジューリング周期ごとに、図７のスケジューリング処理を実行する。なお、計算開始トリガに応じた組合せ生成部１０、組合せ評価部２０、および最適組合せ保持部３０におけるスケジューリング処理については、図２のステップ１１０〜１１５と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。

［外部設定パラメータ取得部］
まず、外部設定パラメータ取得部４０は、外部設定パラメータのうち、任意または所定順序で選択したＮｔｐ個分のＴＰに関する評価値を計算に必要な必要外部設定パラメータを、外部装置２から取得して組合せ生成部１０および組合せ評価部２０に転送する（ステップ３００）。これにより、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０は、外部設定パラメータ取得部４０から転送された外部設定パラメータを順次受取る。

この際、外部設定パラメータ取得部４０は、Ｎｔｐ個分の送信ポイントとして、組合せ生成部１０における候補組合せパターンの生成順にしたがって、先に生成する候補組合せパターンに含まれるＮｔｐ個分の送信ポイントを選択してもよい。

この後、外部設定パラメータ取得部４０は、外部設定パラメータの転送開始から、予め設定されたＮｔｐ個分のＴＰに関する評価値の計算に必要な必要外部設定パラメータの転送が完了したかに基づいて、スケジューリング計算開始タイミングの到来を確認する（ステップ３０１）。
ここで、必要外部設定パラメータの転送が完了していない場合には（ステップ３０１：ＮＯ）、ステップ３００へ戻る。

一方、必要外部設定パラメータの転送が完了した場合（ステップ３０１：ＹＥＳ）、外部設定パラメータ取得部４０は、計算開始トリガを組合せ生成部１０に送信することにより、スケジューリング計算の開始を指示する（ステップ３０２）。

この計算開始トリガに応じて、組合せ生成部１０は、それまでに転送された外部設定パラメータ、特に候補組合せパターンの生成条件に基づいて、候補組合せパターンの生成を開始する。これにより、前述した図３と同様に、計算開始トリガに応じて、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０が、スケジューリング計算に必要となる外部設定パラメータの転送を待つことなく、Ｎｔｐ個分のＴＰに関する候補組合せパターンの生成や評価値の計算を実行できる。このため、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０における、外部設定パラメータの転送に関する待機を回避でき、スケジューリング周期内におけるスケジューリング計算を開始するタイミングを確実に早めることができる。

この後、外部設定パラメータ取得部４０は、後続する外部設定パラメータを、外部装置２から取得して組合せ生成部１０および組合せ評価部２０に転送する（ステップ３０３）。これにより、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０は、外部設定パラメータ取得部４０から転送された外部設定パラメータを順次受取る。

続いて、外部設定パラメータ取得部４０は、当該スケジューリング周期におけるスケジューリング処理に必要な全ての外部設定パラメータが転送完了したか確認し（ステップ３０４）、まだ転送完了していない場合には（ステップ３０４：ＮＯ）、ステップ３０３に戻る。
一方、外部設定パラメータの転送完了に応じて（ステップ３０４：ＹＥＳ）、一連のスケジューリング処理を終了する。

図８は、候補組合せパターンのパターン生成例である。図８では、山登り法に基づく３つのＴＰ＃１，＃２，＃３に関する候補組合せパターンの生成例が示されている。図８において、ＴＰ＃１の組合せ候補がＵＥ＃１，＃２，＃１０であり、ＴＰ＃２の組合せ候補がＵＥ＃１，＃３，＃４，＃５，＃６であり、ＴＰ＃３の組合せ候補がＵＥ＃７，＃８，＃９であるものとする。

まず、組合せパターン＃０ではＴＰ＃０がＵＥ＃１と接続され、組合せパターン＃１ではＴＰ＃０がＵＥ＃２と接続され、組合せパターン＃２ではＴＰ＃０がＵＥ＃１０と接続されている。これら組合せパターン＃０，＃１，＃２において、ＴＰ＃１，＃２にはＵＥの接続はない。このうち組合せパターン＃１の全体評価値が最大であったため、以降の組合せパターンとして、ＴＰ＃０にＵＥ＃２を接続したパターンが生成されている。

ここで、Ｎｔｐ＝１の場合、図８の例では、先にＴＰ＃０に関する評価値が計算されるため、ＴＰ＃０に関する評価値を計算するのに必要な必要分外部設定パラメータが、外部設定パラメータ取得部４０により、外部装置２から先に取得されて組合せ生成部１０および組合せ評価部２０に転送されることになる。
この際、必要分外部設定パラメータには、ＴＰ＃０に関する外部設定パラメータと、当該ＴＰと接続候補となるＵＥ＃１，＃２，＃１０に関する外部設定パラメータとが含まれることになる。

これにより、外部設定パラメータ取得部４０から、候補組合せパターンの生成順にしたがって、先に生成する候補組合せパターンに含まれるＴＰに関する外部設定パラメータが、転送される。このため、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０は、スケジューリング周期の開始から少ない待ち時間で、候補組合せパターンの生成および評価値の計算を開始することができる。

［第３の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、外部設定パラメータ取得部４０が、外部設定パラメータのうち、予め設定されたＮｔｐ個分のＴＰに関する評価値を計算するのに必要な必要外部設定パラメータの転送が完了した時点を、スケジューリング計算開始タイミングの到来と判定するようにしたものである。

組合せ生成部１０および組合せ評価部２０が、スケジューリング計算を開始するには計算に用いる必要外部設定パラメータが必要であり、これら必要外部設定パラメータが揃っていない場合には、揃うまでスケジューリング計算の開始を待つ必要がある。本実施の形態によれば、スケジューリング周期の開始から計算開始トリガの送信までの間に、少なくともＮｔｐ個分のＴＰに関する外部設定パラメータが、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０に対して転送されることになる。このため、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０は、計算開始トリガに応じて、直ちにスケジューリング計算を開始することができる。したがって、スケジューリング周期内におけるスケジューリング計算の開始タイミングを確実に早めることができる。

また、一般に知られる組合せ最適化問題の近似解法（例えば、山登り法、貪欲法など）では、それぞれの探索順序に基づいて候補組合せパターンを探索するため、探索順序に合わせて候補組合せパターンが順に生成される。
このため、本実施の形態において、外部設定パラメータ取得部４０が、必要分外部設定パラメータを転送する際、組合せ生成部１０における候補組合せパターンの生成順にしたがって、これら候補組合せパターンの生成および評価値の計算に必要となる外部設定パラメータを、外部装置２から順次取得して転送するようにしてもよい。

これにより、候補組合せパターンの生成順にしたがって、先に生成する候補組合せパターンに含まれるＮｔｐ個分のＴＰに関する外部設定パラメータが転送されるため、所定の探索アルゴリズムに沿って、スムーズに最適組合せパターンの探索を行うことが可能となる。
なお、この構成については、第３の実施の形態に限定されるものではなく、第１の実施また第２の形態に適用してもよく、同様の作用効果が得られる。

また、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０が、直前スケジューリング周期でスケジューリング計算に用いた直前外部設定パラメータを保持しておき、新たなスケジューリング周期のスケジューリング計算に流用する場合がある。この際、新たなスケジューリング周期のスケジューリング計算に用いる新たな外部設定パラメータの値が変化している場合には、直前外部設定パラメータを新たな外部設定パラメータで更新する必要がある。

したがって、このような場合には、候補組合せパターンの生成順にしたがって外部設定パラメータを転送する際、順次生成する候補組合せパターンの生成および評価値計算に必要となる外部設定パラメータの転送完了を示す完了トリガを、外部設定パラメータ取得部４０から組合せ生成部１０に順次送信し、この完了トリガに応じて組合せ生成部１０が候補組合せパターンの生成を開始するようにしてもよい。これにより、更新が必要な直前外部設定パラメータを用いた誤ったスケジューリング計算を確実に回避できる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態にかかるスケジューリング装置１について説明する。
本実施の形態は、新たなスケジューリング周期で使用する外部設定パラメータのうち、直前のスケジューリング周期で使用された直前外部設定パラメータと値が同じ外部設定パラメータは転送せず、直前外部設定パラメータと値が異なる外部設定パラメータのみを転送する場合について説明する。

すなわち、本実施の形態において、外部設定パラメータ取得部４０は、新たなスケジューリング周期で使用する外部設定パラメータの値と、直前のスケジューリング周期で使用された直前外部設定パラメータの値とを比較することに転送要否を判定する機能と、新たなスケジューリング周期で使用する外部設定パラメータのうち、直前のスケジューリング周期で使用された直前外部設定パラメータと値が同じ外部設定パラメータは転送せず、直前外部設定パラメータと値が異なる外部設定パラメータのみを転送する機能を有している。

また、本実施の形態において、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０は、直前スケジューリング周期でスケジューリング計算に用いた直前外部設定パラメータを保持しておき、新たなスケジューリング周期のスケジューリング計算に流用する機能を有しているものとする。
なお、本実施の形態にかかるスケジューリング装置１のその他の構成については、第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、第１の実施の形態に基づいて、転送要否判定を外部設定パラメータ取得部４０から転送する全ての外部設定パラメータに適用した場合を例として説明するが、計算開始トリガの送信までに転送する必要分外部設定パラメータだけ、あるいは、計算開始トリガの送信後に転送する後続の外部設定パラメータだけに転送要否判定を適用してもよい。また、本実施の形態は、第１の実施の形態に限定されるものではなく、第２の実施の形態や第３の実施の形態に組合せることも可能である。

［第４の実施の形態の動作］
次に、図９を参照して、本実施の形態にかかるスケジューリング装置１の動作について説明する。図９は、第４の実施の形態にかかるスケジューリング処理を示すフローチャートである。
スケジューリング装置１は、スケジューリング周期ごとに、図９のスケジューリング処理を実行する。なお、計算開始トリガに応じた組合せ生成部１０、組合せ評価部２０、および最適組合せ保持部３０におけるスケジューリング処理については、図２のステップ１１０〜１１５と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。

［外部設定パラメータ取得部］
まず、外部設定パラメータ取得部４０は、新たなスケジューリング周期のスケジューリング計算に用いる新たな外部設定パラメータを、外部装置２から取得し（ステップ４００）、新たな外部設定パラメータの値を、直前スケジューリング周期で使用された（転送した）直前外部設定パラメータの値と比較する（ステップ４０１）。
ここで、新たな外部設定パラメータの値が直前外部設定パラメータの値と同じ値である場合（ステップ４０１：ＹＥＳ）、当該新たな外部設定パラメータとして直前外部設定パラメータを流用できることから、新たな外部設定パラメータの転送は行わずに、ステップ４００に戻る。

一方、新たな外部設定パラメータの値が直前外部設定パラメータの値と異なる値である場合（ステップ４０１：ＮＯ）、当該新たな外部設定パラメータを組合せ生成部１０および組合せ評価部２０に転送する（ステップ４０２）。これにより、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０は、外部設定パラメータ取得部４０から転送された新たな外部設定パラメータを受取って、保持しておいた直前外部設定パラメータを新たな外部設定パラメータで更新する。

この後、外部設定パラメータ取得部４０は、予め設定されているスケジューリング計算の開始タイミングが到来したか確認し（ステップ４０３）、開始タイミングがまだ到来していない場合には（ステップ４０３：ＮＯ）、ステップ４００へ戻る。
一方、開始タイミングが到来した場合（ステップ４０３：ＹＥＳ）、外部設定パラメータ取得部４０は、計算開始トリガを組合せ生成部１０に送信することにより、スケジューリング計算の開始を指示する（ステップ４０４）。

続いて、外部設定パラメータ取得部４０は、後続する新たな外部設定パラメータを、外部装置２から取得し（ステップ４０５）、新たな外部設定パラメータの値を、直前スケジューリング周期で使用された（転送した）直前外部設定パラメータの値と比較する（ステップ４０６）。
ここで、新たな外部設定パラメータの値が直前外部設定パラメータの値と同じ値である場合（ステップ４０６：ＹＥＳ）、新たな外部設定パラメータの転送は行わずに、ステップ４０５に戻る。

一方、新たな外部設定パラメータの値が直前外部設定パラメータの値と異なる値である場合（ステップ４０６：ＮＯ）、当該新たな外部設定パラメータを組合せ生成部１０および組合せ評価部２０に転送する（ステップ４０７）。これにより、組合せ生成部１０および組合せ評価部２０は、外部設定パラメータ取得部４０から転送された新たな外部設定パラメータを受取って、保持しておいた直前外部設定パラメータを新たな外部設定パラメータで更新する。

この後、当該スケジューリング周期におけるスケジューリング処理に必要な全ての外部設定パラメータが転送完了したか確認し（ステップ４０８）、まだ転送完了していない場合には（ステップ４０８：ＮＯ）、ステップ１０３に戻る。
一方、外部設定パラメータの転送完了に応じて（ステップ４０８：ＹＥＳ）、一連のスケジューリング処理を終了する。

［第４の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、外部設定パラメータ取得部４０が、新たなスケジューリング周期で使用する外部設定パラメータのうち、直前のスケジューリング周期で使用された直前外部設定パラメータと値が同じ外部設定パラメータは転送せず、直前外部設定パラメータと値が異なる外部設定パラメータのみを転送するようにしたものである。

これにより、外部設定パラメータのうち、更新が必要な外部設定パラメータのみが、外部設定パラメータ取得部４０から組合せ生成部１０および組合せ評価部２０に転送されることになる。このため、外部設定パラメータ取得部４０から組合せ生成部１０および組合せ評価部２０に転送すべき外部設定パラメータのデータ量を大幅に削減できる。したがって、スケジューリング計算に必要となる外部設定パラメータの転送に要する時間を短縮でき、結果として、スケジューリング周期内におけるスケジューリング計算を開始するタイミングを早めることができる。

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組合せて実施することができる。

１…スケジューリング装置、２…外部装置、１０…組合せ生成部、２０…組合せ評価部、３０…最適組合せ保持部、４０…外部設定パラメータ取得部。

Claims (6)

1. 複数の送信ポイントを有する無線ネットワークに対して、これら送信ポイントと各ユーザ端末との間で無線通信を行うための無線リソースを割り当てる際に用いる最適組合せパターンを、予め設定されているスケジューリング周期ごとに探索するスケジューリング装置であって、
   外部設定パラメータに基づいて前記複数の送信ポイントと前記各ユーザ端末との組合せを示す候補組合せパターンを生成する組合せ生成部と、
   前記外部設定パラメータに基づいて、生成された前記候補組合せパターンごとに、当該候補組合せパターンに含まれる前記組合せのそれぞれに関する評価値を計算し、これら評価値の和を当該候補組合せパターンの全体評価値として計算する組合せ評価部と、
   前記候補組合せパターンのうち、前記全体評価値が最も高い候補組合せパターンを前記最適組合せパターンとして保持する最適組合せ保持部と、
   外部装置から前記外部設定パラメータを取得して前記組合せ生成部および前記組合せ評価部へ転送する外部設定パラメータ取得部とを備え、
   前記外部設定パラメータ取得部は、前記外部設定パラメータの転送開始後、前記外部設定パラメータの転送が完了する前に、予め設定されているスケジューリング計算開始タイミングの到来に応じて、前記組合せ評価部に計算開始トリガを送信し、
   前記組合せ評価部は、前記計算開始トリガに応じて前記候補組合せパターンの生成を開始する
   ことを特徴とするスケジューリング装置。
2. 請求項１に記載のスケジューリング装置において、
   前記外部設定パラメータ取得部は、前記外部設定パラメータのうち、予め設定されたＮｃ（Ｎｃは１以上の整数）個分の前記組合せに関する前記評価値を計算するのに必要な必要分外部設定パラメータの転送が完了した時点を、前記スケジューリング計算開始タイミングの到来と判定することを特徴とするスケジューリング装置。
3. 請求項１に記載のスケジューリング装置において、
   前記外部設定パラメータ取得部は、前記外部設定パラメータのうち、予め設定されたＮｔｐ（Ｎｔｐは１以上の整数）個分の前記送信ポイントに関する前記評価値を計算するのに必要な必要分外部設定パラメータの転送が完了した時点を、前記スケジューリング計算開始タイミングの到来と判定することを特徴とするスケジューリング装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のスケジューリング装置において、
   前記外部設定パラメータ取得部は、前記候補組合せパターンの生成順にしたがって、これら候補組合せパターンの生成および評価値の計算に必要となる外部設定パラメータを、前記外部装置から順次取得して転送することを特徴とするスケジューリング装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載のスケジューリング装置において、
   前記外部設定パラメータ取得部は、新たなスケジューリング周期で使用する外部設定パラメータのうち、直前のスケジューリング周期で使用された直前外部設定パラメータと値が同じ外部設定パラメータは転送せず、前記直前外部設定パラメータと値が異なる外部設定パラメータのみを転送することを特徴とするスケジューリング装置。
6. 複数の送信ポイントを有する無線ネットワークに対して、これら送信ポイントと各ユーザ端末との間で無線通信を行うための無線リソースを割り当てる際に用いる最適組合せパターンを、予め設定されているスケジューリング周期ごとに探索するスケジューリング装置で用いられるスケジューリング方法であって、
   組合せ生成部が、外部設定パラメータに基づいて前記複数の送信ポイントと前記各ユーザ端末との組合せを示す候補組合せパターンを生成する組合せ生成ステップと、
   組合せ評価部が、前記外部設定パラメータに基づいて、生成された前記候補組合せパターンごとに、当該候補組合せパターンに含まれる前記組合せのそれぞれに関する評価値を計算し、これら評価値の和を当該候補組合せパターンの全体評価値として計算する組合せ評価ステップと、
   最適組合せ保持部が、前記候補組合せパターンのうち、前記全体評価値が最も高い候補組合せパターンを前記最適組合せパターンとして保持する最適組合せ保持ステップと、
   外部設定パラメータ取得部が、外部装置から前記外部設定パラメータを取得して前記組合せ生成部および前記組合せ評価部へ転送する外部設定パラメータ取得ステップとを備え、
   前記外部設定パラメータ取得ステップは、前記外部設定パラメータ取得部は、前記外部設定パラメータの転送開始後、前記外部設定パラメータの転送が完了する前に、予め設定されているスケジューリング計算開始タイミングの到来に応じて、前記組合せ評価部に計算開始トリガを送信するステップを含み、
   前記組合せ評価ステップは、前記計算開始トリガに応じて前記候補組合せパターンの生成を開始するステップを含む
   ことを特徴とするスケジューリング方法。

Images