JP3616788B2 - スロット割り当てアルゴリズム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線デジタル通信システムの分野に関し、とりわけ、適応変調−符号化方式に対応している無線デジタル通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラ方式の様な無線通信システムは、送信側と受信側との間においてデータを伝送するために、変調された無線周波数（ＲＦ）による無線リンクを使用する。無線周波数帯は限られた資源であるので、利用可能な無線周波数帯の利用効率を上げる為に、様々な信号処理技術が開発されている。そのような信号処理技術の１つに、米国電気通信工業会（ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＴＩＡ））によって公表されたＩＳ−９５がある。セルラ方式通信システムで主に使われるＩＳ−９５規格では、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）を使って、多数の通信が同時に同じ帯域をおいて行なわれる。ＩＳ−９５規格に従って、音声コーダー用に最大データレート９．６ｋｂｐｓか１４．１ｋｂｐｓで、またデータ通信用に最大データレート６４ｋｂｐｓで、無線周波数上においてデータが伝送される。これは、データレートの組からどの組が選ばれたかによって違う。もし一般的な通信がデジタル化された音声かファクシミリの様な低いレートのデジタルデータの送信であるなら、ＩＳ−９５に明記されているデータレートは、無線セルラ方式電話システムに最適である。
【０００３】
世界的なデータネットワーク標準化の為の認知された機関であるインターネット協会の国際電気通信連合（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ （ＩＴＵ））は最近、国際移動体通信２０００規格（ＩＭＴ−２０００）を公表した。この規格は、いわゆる第３世代とそれ以降（すなわち第３．５世代、第４世代）のデータネットワークを提案していて、このデータネットワークには、セルラ方式電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ハンドヘルドコンピュータなどの無線式、移動体端末による広範囲にわたるモバイルアクセスが含まれている。（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｔｕ．ｉｎｔ参照）。ＩＭＴ−２０００規格は、第３世代と以降の世代の無線アクセス方法として、ワイドバンド直接拡散符号分割多重アクセス（Ｗ−ＣＤＭＡ）を採用している。また、無線通信が行われる環境によるが、最大データレートを、乗車中に１４４ｋｂｐｓ、歩行中に３８４ｋｂｐｓ、そしてほぼ固定なら２Ｍｂｐｓを要求している。このように、ＩＭＴ−２０００規格による通信ネットワークにおいては、マルチメディア通信サービスの様な高速データ伝送速度を必要とする通信サービスが無線リンク上において実現可能である。
【０００４】
情報科学技術とインターネットの最近の驚くべき発展により、高速無線インターネット技術が要求されるようになり、また実際、無線データサービスの為の様々なデータ送信技術の発展が促進された。その様な技術の１つが、適応データレート方式である。適応データレート方式においては、受信側の無線リンクコンディションにより、データレートが適応的に変化させられる。無線インターネットにおける重要な条件の１つは、あるセルまたはセクタにおいて、データスループットを最大化させることである。適応データレート方式では、ある無線リンクコンディションの時に受信機が受けることの出来る最大のデータレートで複数のデータ受信機に同時にサービスを提供することにより、データスループットを平均して最適化する。
【０００５】
適応データレート方式は、多くの点で特異な技術である。データサービスに特有な性質、つまりトラフィックの非対称性と遅延がかなり許容される等の性質を認識した上で、適応データレート方式は、データサービスを音声サービスから分離している。双方向の音声通信は、下り方向（順方向リンク）と上り方向（逆方向リンク）のトラフィックに関して厳しく対称性を要求し、さらに遅延に対して敏感である。例えば、約１００ｍｓの遅延は許容範囲外であり、音声が聞き取りにくくなってしまう。また、高品質な音声サービスにも、それほど高くないデータレートで十分である。一方、データサービスは、下り方向トラフィックが多く、上り方向トラフィックが少なく、更に、遅延をかなり許容する特徴がある。例えば、１Ｍｂｐｓでの高速データダウンロードにおいては、１００ｍｓは１００ｋｂつまり１２．５キロバイトを意味している。そして、数秒の遅延もほとんど知覚できない。音声とデータサービスの分離は、物理層の設計の複雑さを減少させる。それはつまり音声とデータのどっちが優先権が高いかを決める様な、難しいシステム上の負荷分散処理の必要をなくすからである。
【０００６】
異なったデータレートで同時に複数の受信機にサービスを提供するために、適応データレート方式は、普通には時分割多元アクセス（ＴＤＭＡ）方式に実装されている。ＴＤＭＡでは、使用される周波数帯は、１つ又は複数の無線周波数チャネル（フレームと呼ばれる）に細分化される。フレームは、多数の物理チャネル（タイムスロットと呼ばれる）に更に分割される。適応データレート方式は、各スロットでデータレートの制御が可能であるというＴＤＭＡチャネルの性質を利用している。適応データレート方式を実装するには、無線周波数チャネルのコンディションの計測と、無線チャネルが受け入れることの出来る最大のデータレートの決定とが必要である。このことと他の目的の為に、最低１つのパイロットバーストが各タイムスロットに挿入される。各タイムスロットの最初のパイロットバーストを受信するとすぐに、受信機は下り方向のチャネルコンディションを概算して、その概算したチャネルコンディションで、低エラーレートを維持しながら達成できる最大のデータレートを計算する。受信機は、それから計算されたデータレートを送信側に報告する。報告されたデータレートを使って受信機にデータを送信するために、送信側は、その報告されたデータレートとを達成できる変調方法と符号化レートを選択する。
【０００７】
複数の受信機がデータを要求している時、送信側は、受信機がサービスを受ける順番を決めるスケジューリング機能（スケジューラー）を有する必要がある。様々なスケジューリングアルゴリズムが提案されてきていて、また使われている。しかしながら、標準化されたアルゴリズムはまだない。基本的に、これら今までのアルゴリズムは、同じ目的を達成しようとしている。つまり平均データスループットを最大化するという目的である。この目的を達成するため、これらのアルゴリズムは、より良いチャネルコンディションにある受信機を有利に取り扱うように設計されている。このように、これら従来のアルゴリズムでは、良いチャネルコンディションにある受信機が最初にサービスを受けて、チャネルコンディションの良くない受信機があとにサービスを受ける。また、受信機にサービスを提供している時に、もしその受信機のチャネルコンディションが悪化したら、従来のアルゴリズムのうちいくつかには、平均データスループットを上げる為に、その受信機にサービスを提供するのを止めて、チャネルコンディションのよい他の受信機にサービスを提供し始めるものもある。図１は、適応データレート方式の実施の様子を示している図である。図１において、アクセスポイント（ＡＰ）１は、アクセス端末（ＡＴ）２、３、４に送信する３セットのデータを有している。ＡＴ２〜４は、受信したパイロットバーストに基いてそれぞれの無線周波数（ＲＦ）チャネルのコンディションを既に計測していて、それぞれが受けることの出来るデータレートをＡＰ１に送信する。これら端末の中でＡＴ２が最良のチャネルコンディションで、ＡＴ３が次で、ＡＴ４が最悪であると仮定する。すると、これら端末の中でＡＴ２が最大のデータレートで要求をしてきて、ＡＴ３が少し低いデータレートで要求をしてきて、ＡＴ４が最低のデータレートで要求してくる。上述の従来のスケジューリング技術によれば、図１に示される様に、ＡＴ２が最初にサービスを受けて、ＡＴ３が次で、ＡＴ４が最後にサービスを受ける。
【０００８】
他の従来のスケジューリングアルゴリズムでは、チャネルコンディションがごく最近改善されたＡＴに有利にサービスを提供するように設計されている。これらのアルゴリズムにおいては、チャネルコンディションの低下は一時的であるとみなされ、チャネルコンディションが回復するまで、チャネルコンディションが低下したＡＴへのサービスの停止される。より詳細には、これらのアルゴリズムでは、もっとも高いＤＲＣ／Ｒの値を有するＡＴにデータが送信される。ここで、ＤＲＣとは、あるスロットでＡＴにより要求されたデータレートであり、Ｒは、ＡＴが受信する平均レートである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、当業者には、上述の従来技術によるスケジューリングアルゴリズムは、チャネルコンディションの悪いＡＴに対して不公平であることが明らかである。もし比較的少ない数のＡＴがデータを要求しているのなら、うまくいくであろうが、数多くのＡＴが頻繁にデータを要求している状況では、これらのアルゴリズムによると、良いチャネルコンディションのＡＴにデータを送る処理に忙しくなり、チャネルコンディションの悪いＡＴはコンディションが回復するまで、サービスを受けることなくおかれることになる。言い換えれば、多くのＡＴが頻繁にデータを要求している状況では、これらのアルゴリズムはサービスに差を付けて、ＡＴはチャネルコンディションの良いときのみサービスを受けることになる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、チャネルコンディションの良くないＡＴにも最低限のデータ伝送サービスを保証するスケジューリングアルゴリズムを提供する。本発明によれば、データを要求しているＡＴはチャネルコンディションによりいくつかのＡＴグループに分割される。また、ＴＤＭＡチャネル上にタイムスロットからなる連続するシーケンスが定義され、このシーケンスはいくつかのスロットグループに分割される。このスロットグループの数は、ＡＴグループの数より多い。本発明のスロット割り当ては２段階よりなる。第１は、シーケンス内において、良いチャネルコンディションのＡＴグループに多くのスロットグループが割り当てられる。第２は、各ＡＴグループに割り当てられたタイムスロットが、グループ内の各ＡＴに割り当てられる。
【００１１】
さらに具体的に説明をすると、本発明では、各受信機のチャネルコンディションが最初に計測される。それから、チャネルコンディションに基づいて、受信機が受信機グループに分けられる。チャネルはスロットからなる連続するシーケンスに分割される。そして、各シーケンスがスロットグループに分割される。このスロットグループが受信機グループに割り当てられる。チャネルコンディションの良い受信機を有する受信機グループにより多くのスロットグループが割り当てられる。グループ内のチャネルコンディションの良い受信機には、グループに割り当てられたスロットグループの多くが割り当てられても良い。
【００１２】
１つのグループ内の受信機の数を、所定の数に制限しても良い。グループ内の受信機の数を一定に保つために、グループ内の受信機の数が変化するような場合、グループを決定しているチャネルコンディションの閾値レベルのうち上側と下側の少なくとも１つを変更させても良い。
グループ内の受信機へのサービスレベルを保証するため、グループ内の受信機の増減に応じて、グループに割り当るスロットの数を変更しても良い。
チャネルコンディションは、送信側から送信されるパイロットシンボルを使い受信側で計測しても良い。あるいは、チャネルコンディションは、受信側から送信側に送信されるデータを使い送信側が計測しても良い。
本発明は、受信機のチャネルコンディションにより受信機のデータレートを適宜変化させる適応データレート方式に応用されうる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明による好ましい実施形態を、以下に図を参照しながら説明する。以下の説明において、同じ部材には同じ参照番号が付けられている。また、ここで説明される好ましい実施形態は、例示を目的とするものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１４】
図２は、本発明が適用される第３世代の無線移動体ＩＰネットワーク１００を例示的に示している図である。ネットワーク１００は、インターネット１１０を有している。サーバ１２０は、ルータ１３０を介してインターネットにつながっている。基地局（ＢＴＳ）すなわちアクセスポイントＡＰ１４０も、ルータ１３１を介してインターネットにつながっている。ＡＰ１４０は、多数のアクセス端末（ＡＴ）１５０にサービスを提供する。本願では、ＡＴ１５０の各々は、サーバ１２０にアクセスして、ルータ１３０、インターネット１１０、ルータ１３１、ＡＰ１４０という経路で要求したデータを受け取る。ＡＴ１５０とＡＰ１４０は、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ、Ｗ−ＣＤＭＡや他の既知の無線デジタルデータ通信技術を用いて無線により通信を行なう。ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ、Ｗ−ＣＤＭＡや他の無線デジタルデータ通信技術は標準化されたものである。本発明の理解と評価を行なうのに、これらの技術の詳細な説明は必要ないので、省略する。言うまでもないが、サーバ１２０、ルータ１３０、１３１、ＡＰ１４０の他に、図２に示されていない多数のサーバ、ルータ、ＡＰがインターネット１１０に接続されている。
【００１５】
ネットワーク１００は、インターネットのアドレスとルーティングのプロトコルに対応している。これらインターネットのプロトコルにより、ネットワーク上のＡＴ、ＡＰ、サーバ、ルータは、ＩＰアドレスと呼ばれる固有なアドレスを持っている。ネットワーク上でデジタルデータ通信を行なうために、送信者すなわち送信元のノードはデータを分割しＩＰパケットにして送信する。ＩＰパケットには、送信元ノードとあて先のノードのＩＰアドレスやプロトコルで規定されている他の情報などの通信制御データ、それにあて先ノードに送るデータが含まれている。伝送されるデータの量や他の理由によって、一回のデータ通信で複数のパケットが作られて送信されうる。送信元のノードは各々のパケットを別々に送信して、パケットはネットワーク上の中継ルータを経由して送信元からあて先のノードに送られる。パケットは必ずしも同じ経路を通る必要も、同時に着く必要もない。これは、パケット化のさいに各パケットに順序識別子を与えられているからである。パケットが順序どおりでなく異なる時間に異なった順序で着いたとしても、順序識別子により、あて先ノードにおいて、元の順序どおりにパケットを再構成出来る。これにより、パケットから元のデータを得る事が出来る。
【００１６】
データネットワーク１００は、無線移動体アクセスネットワークの為のＩＴＵによるＩＭＴ−２０００規格と仕様に準拠していると仮定する。提案された第３世代以降のネットワークは、ＩＰに基いたデータ通信に対応している。すなわち、全てのデータは、インターネットのアドレスとルーティングのプロトコルに従って、ＩＰパケット内にデジタルデータの形で、端末間を伝送する。また、提案されている第３世代以降の無線ネットワークにおいては、アクセス端末は、ネットワークに接続した状態でインターネットを介してサーバとデータ通信をしたまま、ネットワーク内を自由に動き回ることができる。アクセス端末１５０の移動性をサポートする為に、データネットワーク１００は、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）提案のモバイルＩＰバージョン４（ＩＰｖ４）やモバイルＩＰバージョン６（ＩＰｖ６）のようなモバイル規格のモバイルＩＰに対応している。
【００１７】
図３は、ＡＰ１４０とＡＴ１５０の構成を示すブロックダイアグラムである。ＡＰ１４０は、インターネットからパケットの形でデータを受信してデータバッファ１４１に格納する。データバッファ１４１は、データを要求してきている複数のＡＴ１５０のために同時に複数セットのデータを格納できる。本発明のスケジューリングアルゴリズムを実施するＡＰコントローラー１４３による制御に基いて、これらのデータは選択されて符号化器１４２に供給される。符号化器１４２は、データバッファ１４１から供給されるデータに誤り訂正符号化を行なう。本実施形態では、符号化器１４２が使う誤り訂正符号化方式は、ターボ符号（並列連接畳み込み符号）である。しかし、直列連接畳み込み符号のような他の畳み込み符号を使うことも出来る。畳み込み符号は、普通２つのパラメータ、符号化レートＲと拘束長Ｋとを使って表される。符号化レートＲは、ある符号化サイクルにおいて、符号化器に入るデータの長さの符号化器から出てくる符号化されたデータの長さに対する比として表される。拘束長Ｋは、畳み込み符号化器の長さ、すなわち、出力シンボルを生成する組み合わせ論理回路に何Ｋビットまで送り込めるかを示している。畳み込み符号の目的は、チャネル上を伝送するデータに注意深く設計された冗長な情報を付加することにより、チャネル容量の増大を図ることである。よって、符号化レートＲが小さくなるほど、データにより多くの冗長な情報が付けられ、伝送エラーを引き起こす伝送中のチャネルフェージングや他の障害により強くなる。本実施形態では、符号化器１４２は、符号化レート３分の１か３分の２かで、ターボ符号化を行なう。なお、この符号化レートは、例であって、ターボ符号化は他のレートで行なわれても良い。また、本実施形態では、拘束長Ｋは４であったが、言うまでも無く他の数でも良い。
【００１８】
符号化されたデータは、次に変調器１４４に入力される。この変調器は、３つの変調方法を使い、符号化器１４２からの符号化データを変調する。すなわち、４相位相変調ＱＰＳＫ、８相位相変調８ＰＳＫ、そして、１６直交振幅変調１６ＱＡＭである。理論的に言って、信号エネルギー対ノイズ比（Ｅ／Ｎ）が十分高い場合、８ＰＳＫのスペクトル効率はＱＰＳＫの１．５倍高く、１６ＱＡＭはＱＰＳＫの２倍スペクトル効率が高い。しかし、ビットエラー率（ＢＥＲ）に関しては、順序は逆転する。すなわち、１６ＱＡＭが、伝送エラーに一番弱く、ＱＰＳＫが一番強い。実際、同じＢＥＲを保つには、１６ＱＡＭはＱＰＳＫに対し少なくとも２ｄｂ高い最小Ｅ／Ｎが必要であり、８ＰＳＫはＱＰＳＫに対し少なくとも１ｄｂ高い最小Ｅ／Ｎが必要である。
【００１９】
符号化レートと変調方式の異なった組み合わせにより、様々なデータレートを実現できる。次の表１は、これらの組み合わせとそのデータレートを示している。なお、この表１に示される最大データレートは、データチャネルにＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）チャネルの１つを使って達成される。
【００２０】
【表１】

【００２１】
変調されたデータは、インターリーバ１４５でインターリーブが行なわれ、そしてパンクチュアリング器１４６でパンクチュアリングが行なわれ、そして多重化器（ＭＵＸ）に送られて、パイロットシンボルと多重化される。パイロットシンボルと時間多重されたデータは、送信機１４８に供給され、下りチャネルでＡＴに無線で送られる。インターリーバ１４５、パンクチュアリング器１４６、ＭＵＸ１４７、そして送信機１４８の構成、配置、機能は従来の物と同じで標準的なものである。よって、本発明の完全な理解と評価の為には、これらの詳細な説明は必要ないので、省略する。
【００２２】
送信機１４８は、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）を、主な通信アクセス方法として使用する。時間領域において、ＴＤＭＡチャネルは、複数のタイムスロットを持つフレーム列に分割される。１つのＴＤＭＡチャネルは、タイムスロットに割り当てられた複数のＡＴによって時分割共有される。ＴＤＭＡ方式においては、各タイムスロットで異なったデータレートでデータを送信することが出来る。図４は、送信機１４８が使う下りチャネルを図で表したものであり、チャネル上のＴＤＭＡフレームを表している。図４にあるように、１つのフレームには、多数のタイムスロットとその間に挟まった２つのパイロットシンボルが含まれている。そして、タイムスロットは、２０４８チップすなわち１．６６７ｍｓの長さがある。送るべきデータが無い時は、ＡＰ１４０は下り方向チャネルにパイロットシンボルと定期的に制御情報だけを送る。
【００２３】
一方、ＡＴ１５０において、データとパイロットシンボルは受信機１５１で受信され、多重分離装置１５２に供給され、多重分離装置１５２においてデータとパイロットシンボルが分離される。次に、ＡＰ１４０から報告された符号化レートと変調方式を使って、データは、パンクチュアリング回復器１５３とデインターリーバ１５４と復調器１５５と復号器１５６とによって元の形へと復元される。パンクチュアリング回復器１５３とデインターリーバ１５４と復調器１５５と復号器１５６の構成、配置、機能は従来のものと同じであり、標準的なものである。よって、それらの詳細な説明は、本発明の完全な理解と評価のためには必要ない。それゆえ説明は省略する。
【００２４】
パイロットシンボルは、チャネルコンディション検出器１５７へ供給される。各タイムスロット中の２つのパイロットシンボルのうち最初のを受信すると、この受信したパイロットシンボルを用いて、チャネルコンディション検出器１５７は、信号対混信比ＳＩＲ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒａｔｉｏ）などのチャネルコンディションを計測する。そして、チャネルコンディション検出器１５７は、ＡＴ制御部１５８にチャネルコンディション情報を供給する。チャネルコンディション検出器１５７の計測するチャネルコンディション情報は、信号ノイズ比ＳＮＲ、信号ノイズ混信比ＳＮＩＲ、信号強度ノイズ比Ｅ／Ｎなどの他のチャネルコンディション指標でも良いことを、当業者ならば容易に理解できます。他には、フレームエラーレートＦＥＲの様なエラーレート、もしくは、ビットエラーレートＢＥＲがチャネルコンディション情報として使われても良い。ＡＴ制御部１５８は、チャネルコンディション情報を送信機１５９に転送する。そして送信機１５９は、この情報を上り方向チャネルで各スロットタイミングにＡＰ１４０に送信する。ＡＰ１４０において、チャネルコンディション情報は受信機１４９によって受信され、ＡＰ制御部１４３に供給される。ＡＰ制御部１４３は、受信したチャネルコンディション情報を、所定の誤り性能のチャネルコンディションで下り方向チャネルがサポートできるデータレートにマッピングする。例えば、ＡＰ制御部１４３に、下の表２に示される様なテーブルを持たせても良い。表２には、ＳＩＲの範囲と、対応する最大データレートと、そしてそのデータレートを達成する符号化レートと変調方式の組み合わせとが示されている。表２は、予め行なわれる実験で得られるものであり、この実験とは、ＳＩＲと、そのＳＩＲが所定のエラーレベルを保ちながら対応できる最大データレートとの関係を決定するためのものである。ＡＴ１５０から報告されるチャネルコンディション情報により、ＡＰ制御部１４３は、表２を参照し、そのＡＴの最大データレートと、そのデータレートを達成する符号化レートと変調方法とを決定する。
【００２５】
【表２】

【００２６】
あるいは、データレートを決定するための表２をＡＴ制御部１５８が持っていても良い。最大データレートは、表２に示される様に、データレート制御（ＤＲＣ）番号で表されても良い。これらの６つのＤＲＣ番号は、１から６まであり、それぞれは１つのデータレートに対応していて、そのデータレートを実現する符号化レートと変調方法との組の１つに対応している。このように、ＡＴ制御部１５８は、チャネルコンディション検出器１５７が測ったチャネルコンディション情報を使って表２を検索して、データレートを決定し、それに対応するＤＲＣ番号をＡＰに送信する。ＤＲＣ番号を使うと、ＡＴ１５０において計算のオーバヘッド処理が増えるが、ＳＩＲなどのチャネルコンディション情報そのものを送るのに比べて、通信のオーバヘッドがかなり減る。図４は下り方向データ伝送の点から見たブロックダイアグラムである。ＡＰ１４０とＡＴ１５０は、もちろん、上り方向データ伝送も出来る。実際、ＡＰ１４０は、ＡＴ１５０に示されているような送信されてきたデータを再構成するための復号化器と、複調器と、他の機能を有している。同様に、ＡＴ１５０は、ＡＰ１４０に示されている送信前のデータ処理用に使われるような、符号化器と、変調器と、他の機能を有している。しかし、本発明の理解と評価のためには、これらの詳細な説明は不必要なので図３からは省略されている。
【００２７】
複数のＡＴ１５０は、同時にデータを要求する事がありうる。この場合、異なるＡＴ１５０に送られることになる複数のデータセットが、ＡＰ１４０内のデータバッファ１４１にある時、データ送信のスケジューリングが必要になる。本発明によれば、チャネルコンディションが良くないＡＴにも、最低限のデータ送信サービスを保証するスケジューリングアルゴリズムが提供される。従来のスケジューリングアルゴリズムは、平均データスループットを最大化させることに重点をおいていた。従って、多くのＡＴが頻繁にデータを要求しているような状況では、従来のアルゴリズムは、チャネルコンディションの良いＡＴのみにサービスを提供しがちであり、さらに、チャネルコンディションの悪いＡＴはチャネルコンディションが良くなるまでサービスされないことになりがちであった。本発明では、データを要求しているＡＴは、チャネルコンディションにより、ある数（Ｎｇ１）のＡＴグループに分けられる。また、タイムスロットからなるシーケンスの列が、ＴＤＭＡチャネル上で定義され、ある数（Ｎｇ２）のスロットグループに分けられる。このときＮｇ２はＮｇ１より大きい数である。大別すると、本発明によるスロット割り当てにおいては、２段階の処理が行なわれる。第１に、シーケンス内において、良いチャネルコンディションのＡＴグループに多くのスロットグループが、そして各ＡＴグループに少なくとも１つのスロットグループが割り当てられる。第２に、各ＡＴグループに割り当てられたスロットグループ内のタイムスロットが、グループ内の個々のＡＴに割り当てられる。なお、注意すべきなのは、ＡＴの集合全体にサービスを提供することと、個々のＡＴにサービスを提供することは、利害の対立であり同時には達成できない。その片一方を達成するには、必ず他方を妥協しなければならない。本発明によるスケジューリングアルゴリズムは、複数のＡＴに全体としてサービスを提供するのでもなく、個々のＡＴを対象にサービスを提供しようとするものでもない。本発明によるアルゴリズムは、ＡＴグループにサービスを提供するよう設計されている。良いチャネルコンディションのＡＴグループにより多くのスロットグループを割り当てる事で、このアルゴリズムでは、データスループット全体が最適化される。また、チャネルコンディションの悪いＡＴグループにも少なくとも１つのスロットグループを割り当てることで、このアルゴリズムでは、チャネルコンディションの良くないＡＴにも最低限のサービスが保証される。図５は、本発明を実施した場合のシミュレート結果である。図５では、横軸を左から右へ行くにつれて、チャネルコンディションは悪くなっている。図５に示される様に、チャネルコンディションが悪くなるにつれて、従来技術によるアルゴリズムでは、データスループットはほとんど零になる。本発明によるアルゴリズムにおいては、チャネルコンディションが良いときは、データスループットは従来のより少し悪いが、チャネルコンディションが悪くなった時でも、データスループットは零にはならない。
【００２８】
ここで、本発明による好ましいスケジューリングアルゴリズムの説明を行なう。図３のＡＰ制御部１４３は、本発明によるアルゴリズムを実施するスケジューラーを有している。図６に示される様に、９機のＡＴ１５０（１〜９）がインターネット経由でデータを要求していて、ＡＰ１４０がＡＴ１〜９に送るデータセットを有していると仮定する。既に説明したように、ＡＰ１４０は定期的にパイロットシンボルを送信している。各ＡＴはパイロットシンボルを受信すると、ＡＰにチャネルコンディション情報を送り返す。本発明においては、チャネルコンディション情報には、各ＡＴで計測されたＳＩＲが含まれている。図７は、好ましいスケジューリングアルゴリズムを示しているフローチャートである。このスケジューリングアルゴリズムはステップ７−１から始まる。ステップ７−１では、スロット番号ｉは１に設定される。それから、ＡＰ制御部１４３のスケジューラーは、ＡＴ１〜９をそれぞれのＳＩＲに基いてグループ分けする（ステップ７−２）。図８は、ＡＴ１〜９のＳＩＲを示している。ＡＴ１〜９をグループ分けする際に、ＳＩＲは２つの閾値（１４ｄｂと７ｄｂ）と比較される。ＳＩＲが７ｄｂ以下のＡＴはグループ３に入れられる。ＳＩＲが７〜１４ｄｂのＡＴは、グループ２に入れられる。ＳＩＲが１４ｄｂ以上のＡＴはグループ１に入れられる。この結果、ＡＴ１〜９は、ＳＩＲの一番高いＡＴ５から一番低いＡＴ９まで、図８に示される様にグループ分けされる。本実施形態では、説明を簡単にする為に、ＡＴ１〜９は３つのグループに分けられている。しかし、グループの数は３に限らず、ＡＴ１〜９は、異なったグループ数で分けられても良い。
【００２９】
ＡＰ１４０からのＴＤＭＡチャネルは分割されて、連続したタイムスロットを持つシーケンスが連続してできる。各シーケンスは、更にスロットグループに分けられていて、各シーケンス中のスロットグループの数は、ＡＴグループの数より大きくされている。なお本発明においては、ＡＴグループの数は３である。また、各ＡＴグループに少なくとも１つのスロットグループが割り当てられている。更に、チャネルコンディションが良いＡＴグループにはより多くのスロットグループが割り当てられている。本実施形態では、説明を簡略にするために、各シーケンスは４つの連続するタイムスロットを有している。よって、１シーケンスのスロットグループの数は４である。そして各スロットグループは１つのスロットを有している。また、各スロットシーケンスにおいては、２つのスロットがグループ１に割り当てられて、１つのスロットがグループ２と３のそれぞれに割り当てられている。更に、１つのシーケンス内のスロットには１〜４の番号が付けられている。それぞれのＡＴグループは、異なるシーケンスの同じ番号のスロットを受信する。本実施形態において、グループ１はスロット１と３を受信して、グループ２はスロット２を受信して、グループ３はスロット４を受信すると前もって決められている。スロット割り当ての様子は図９に示されている。図９に示される様に、グループ１割り当てのスロットは、１つおきにある。また、グループ２と３割り当てのスロットはそれぞれ３つおきにある。
【００３０】
図７に戻って、ステップ７−３で、スケジューラはシーケンス中のスロットｉを受信してきたグループ内で一番ＳＩＲの高いＡＴを選択する。もう一度記載するが、スロット１と３はグループ１に割り当てられていて、スロット２はグループ２に割り当てられていて、スロット４はグループ３に割り当てられている。例えば、ｉ＝１の時、グループ１でＡＴ５と６が一番高いＳＩＲ２０ｄｂなので、ＡＴ５か６が選択される。ＡＴ５と６のどちらを選択するかは、これらＡＴに送られるデータの長さによって決められるようにしても良い。データの長さの情報は、図２のサーバ１２０から得られる。より長いデータを要求している方を選ぶのが現実的であろう。スケジューラが選択をすると、ＡＰ制御部１４３は、最初に表２を検索して、ＡＴ５のＳＩＲ、すなわち２０ｄｂの対応する符号化レートと変調方法を探し出す。ＡＰ制御部１４３は、次にデータバッファ１４１にアクセスして、ＡＴ５に送られるデータを取り出す。そして、そのデータを符号化器１４２に送る。データバッファ１４１から取り出されたデータの長さは、１つのタイムスロットで送ることの出来る長さである。符号化器１４２は、表２で探し出した符号化レートでデータを符号化して、符号化されたデータを変調器１４４に供給する。そして変調器１４４で、符号化されたデータが表２から探し出された変調方法で変調される。変調されたデータには次に、インターリーバ１４５とパンクチュアリング器１４６で、インターリーブとパンクチュアリングが行なわれる。そして、スロット１を使って、送信機１４８からＡＴ５に送信される（ステップ７−４）。もし、スロットｉを受信するグループが空なら、スロットｉはアイドルにされ（スロット７−５）、スロットｉではデータ転送は行なわれない。次に、ｉの値が上げられる（ステップ７−６）。もしｉの値がシーケンスの最後、つまり本実施形態で４なら（ステップ７−７）、ｉの値は１に戻される（ステップ７−８）。そして、スケジューラはステップ７−９に進む。ｉの値が４でないなら、スケジューラはステップ７−７から７−９に直接進む。ステップ７−９において、スケジューラは、ＡＴ１〜９から新たなＳＩＲのセットを受信する。新たなＳＩＲのセットに従って、スケジューラはＡＴを再びグループ化する（ステップ７−２）。スケジューラは、全てのスロットタイミングで新しいＳＩＲのセットを受信するので、再グループ化は全てのスロットタイミングで行なわれる。これ以降は、再グループ化されたグループ１、２、３、にたいして、ステップ７−３から７−８が行なわれる。この結果、ＡＴ１〜９は、図９に示される順番で、サービスの提供を受ける。
【００３１】
グループ内のＡＴを選択するのは、全てのスロットタイミングで行なっても良いし、前に選択されたＡＴへのサービスが終わってからでも良い。例えば、図９において、グループ１のＡＴの５と６と１は、１回に１スロットのサービスを順次受ける。１回に１スロットずつこれらのＡＴに順番にサービスを提供する代わりに、そのグループに割り当てられたスロット全部を使って、グループ内の１つのＡＴに、そのＡＴが要求しているデータ全部を送り、それから、次のＡＴにサービスを提供するようにしても良い。このようにすると、１つのＡＴにサービスが終わりまで続けられる。サービスは、そのＡＴにデータを送信している途中でチャネルコンディションが悪化しても続けられる。
【００３２】
図１０、１１、１２は、本発明の第２の好ましい実施形態を示している。第２実施形態において、ＡＴ１〜９は、ＳＩＲの加重平均によって、グループ分けされている。そしてグループ内のＳＩＲが現在一番高いＡＴが最初にサービスを受ける。加重平均ａＳＩＲは、次の数１を使って計算される。
【００３３】
【数１】
ａＳＩＲ（ｔ）＝（１−α）ＳＩＲ（ｔ）＋αａＳＩＲ（ｔ−１）
ここで、０≦α≦１であり、α＝０ならば、ａＳＩＲ（ｔ）＝ＳＩＲ（ｔ）である。
【００３４】
図１０は、本発明のスケジューリングアルゴリズムの第２実施形態を示すフローチャートである。既に図７〜９を使って第１実施形態で説明したように、スケジューラはＡＴ１〜９のデータ転送のスケジューリングを行なう。図１０において、図７で既に説明された処理と同じものは重複を避けるために説明を省略する。そして第２実施形態に特有な処理のみを説明する。ステップ８−９において、全てのスロットタイミングで、新たなＳＩＲをＡＴ１〜９からスケジューラが受信して、上の数１を使って平均ＳＩＲを計算する。ＡＴ１〜９の各々について、数１により、現在のＳＩＲと１スロット前の平均ＳＩＲとの加重平均が計算される。図１１において、ａＳＩＲ（ｔ−１）の列は、１スロット前に計算された加重平均ＳＩＲを示している。ＳＩＲ（ｔ）の列は、ＡＴ１〜９から受信されたＳＩＲを示している。この第２実施形態では、数１の重みαは０．９が選ばれている。もちろん、重みαは他の数でも良い。
【００３５】
図１０に戻って説明すると、スケジューラは、閾値７ｄｂと１４ｄｂを使い、計算された平均ＳＩＲに基いて、ＡＴ１〜９をグループ１と２と３にグループ分けする（ステップ８−３）。図１１に、グループ分けの結果が示される。グループ内から１つのＡＴを選ぶ時（ステップ８−３）、スケジューラは、ＳＩＲ（ｔ）が一番高いＡＴを最初に選択する。例えば、ＡＴ６か１がグループ１から選択され、グループ２からＡＴ３か４が選択され、グループ３からＡＴ２が選択される。この結果、ＡＴ１〜９は、図１２に示される順番で、サービスを受ける。
【００３６】
図１０、１１、１２を使って説明されたスケジューリングアルゴリズムは、ＣＤＭＡチャネル上に実施されうる。ＣＤＭＡでは、複数のデータストリームを異なった拡散符号で拡散することにより、同一の無線周波数上に複数のチャネルを同時に作り出す。図１３に示される様に、４つのＣＤＭＡチャネルが作られ、グループ１に２つのチャネルが割り当てられ、グループ２と３に１つずつチャネルが割り当てられている。各ＣＤＭＡチャネルは、ＴＤＭＡチャネルの様に、スロットに分割されている。これにより、ＣＤＭＡチャネルは、複数のＡＴによって時間分割共有される。図１１の様にグループ分けされたＡＴ１〜９は、図１０のフローチャートを使って説明したのと同じ方法で、ＣＤＭＡチャネル上でスケジューリングされる。
【００３７】
もし、あるＡＴが今現在ＳＩＲが極めて低い時には、そのＡＴにデータを送信しないで、そのＡＴに割り当てられたスロットを使って、他のＡＴにデータを送信するのが好ましい。図１４において、ＡＴ１〜９は、それぞれの平均ＳＩＲを使ってグループ分けされている。図１４においてＡＴ３と７と４の現時点のＳＩＲはかなり低い。それにもかかわらず、ＡＴ３と７と４はグループ２に入っている。これは１つ前の平均ＳＩＲが高かったからである。ＡＴにデータが届くための最低ＳＩＲである閾値（ｃＴＨ）が始めに決められている。言い換えれば、ＡＴの現在のＳＩＲが閾値ｃＴＨより低ければ、そのＡＴにデータが届くことはない。もしｃＴＨが３ｄｂならば、ＡＴ３と７と４のどれもデータを受け取るに適当でない。これらのＡＴにデータを送信するのは資源の無駄使いである。本発明によるアルゴリズムでは、ＳＩＲが閾値ｃＴＨ以上に戻るまで、これらのＡＴのいずれにもデータは送られない。閾値ｃＴＨは、図１０のステップ８−３の処理で使われる。既に説明した通り、各スロットシーケンスの２番目のスロットは、グループ２に割り当てられている。ｉ＝２の時、スケジューラは、グループ２から一番ＳＩＲが高いＡＴを選択する（ステップ８−３）。グループ２内でＳＩＲが一番高いのはＡＴ７か４である。スケジューラは次に、これらＡＴのＳＩＲと閾値ｃＴＨ（３ｄｂ）を比較する。しかし、ＡＴ７も４も閾値ｃＴＨより高いＳＩＲを有していない。選択されたＡＴのＳＩＲが閾値ｃＴＨ以下の時は、スケジューラはステップ８−５に進み、データを送らない。この結果、図１５に示される様に、第１と第２のシーケンスの２番目のスロットは、アイドルにされ、この２つのスロットではデータは送られない。ＡＴ３と７と４のＳＩＲの低さは、一時的なものであるかもしれない。これらのＡＴのＳＩＲが閾値ｃＴＨ以上になったら、スケジューラは、図１５に示される様にＡＴにデータの送信を再開する。図１５の第３シーケンスでは、グループ２にデータの送信が再開されていることを参照のこと。なお、スロットをアイドルにする代わりに、スケジューラはそのスロットを使って、他のＡＴにデータを送っても良い。
【００３８】
既に述べたように、本発明のアルゴリズムは、ＡＴグループを対象にサービスを提供するように設計され、個々のＡＴを直接対象にしていない。チャネルコンディションの良いＡＴグループに（より具体的に言うと、チャネルコンディションの良いＡＴを有しているＡＴグループに）より多くのスロットグループを割り当てる事により、本アルゴリズムは、データスループット全体を最適化する。チャネルコンディションの悪いＡＴグループにも少なくとも１つのスロットグループを割り当てることにより、本アルゴリズムはチャネルコンディションの悪いＡＴにも最低限のサービスを保証する。しかしながら、もしあるグループ内のＡＴの数が他のグループに比べて不釣合いなほど増えたら、このアルゴリズムの設計概念はうまく働かないかもしれない。図１１を例にとると、データスループット全体を最大化するために、グループ１内のＡＴが、グループ２や３内のＡＴより多くのタイムスロットを受け取るべきである。同じように、グループ２内の個々のＡＴはグループ３内のＡＴより多くのタイムスロットを受け取るべきである。グループ１に割り当てられるスロットの数が変わらないと仮定すると、ＡＴの数が増えるとグループ１内の個々のＡＴへのサービスの質が悪化する。言い換えれば、グループ１内のＡＴの数が増えると、グループ１内の個々のＡＴが受け取るスロットの数が減る。よって、もしグループ１内のＡＴの数がグループ２と比較して不釣合いな程増えると、グループ１内の個々のＡＴは、グループ２内のＡＴより少ないスロットを受け取ることになりうる。これは、グループ１にはグループ２より多くのスロットが割り当てられていてもである。もしこのようなことが起これば、データスループットが全体として悪化することになる。
【００３９】
このようなことが起こらないようにする為には、各グループのＡＴの最大数を決めて、グループ内のＡＴの数をこの最大数以下にするような方法がある。例えば、図１６では、ＡＴ１〜９は、平均ＳＩＲによって、３つのグループ１、２、３に分けられている。図１６では、各グループに認められるＡＴの最大数は、３に決められている。また、ＡＴをグループ分けする時に、スケジューラは、より高い平均ＳＩＲ（つまりａＳＩＲ（ｔ））を持つＡＴからグループ分けする。図１６のＡＴ２を見ると、その平均ＳＩＲは８ｄｂであり、グループ２に入れられるべきである。しかし、平均ＳＩＲの高いＡＴからグループ分けされるので、グループ２は既にＡＴ３と７と４とでいっぱいになっている。従って、ＡＴ２は、平均ＳＩＲが閾値７ｄｂより高いにもかかわらず、グループ３に入れられる。これはＡＴ２にとっては、不公平であるが、データスループット全体を増大させるためには必要である。
【００４０】
グループ内のＡＴの数は、ＡＴをグループ分けするのに使う閾値を変更する事により、間接的に制限できる。各グループに認められるＡＴの最大数が決められているのに、スケジューラがＡＴ１〜９をこの決められた数に関係なくグループ分けしたとする。スケジューラは、ＡＴをグループ分けした後、各グループのＡＴの数を検査して、所定の数をある程度の割合（例えば２０パーセント）超えるのは許容するが、各グループのＡＴの数が所定の数以上でないかどうかを判定する。ある程度のマージンの範囲内で、ＡＴの数がグループに認められる数以上であるとスケジューラが検出したら、スケジューラは、次のグループ分け処理でグループ内のＡＴの数を減らす為に、閾値を変更する。ＡＴの数が少し変動して所定の数以上になる場合の多くは、一時的なものなので、マージンが必要である。このように、ＡＴの数が所定数の例えば２０パーセント以上になった時のみ、スケジューラは閾値を変更する。ＡＴの数が所定数を超えた時でも、マージン内に入っている時は、スケジューラは何もしない。ＡＴの数が最大数の２０パーセントを超えたときは、グループの最低線を決めている閾値を上げるのが現実的である。閾値を上げれば、グループに入ることができるＡＴの数は減ることになる。１回に増やす閾値の量は、例えば１ｄｂに設定されている。このように、ＡＴの数が増えるにつれて、下限の方の閾値は上げられる。ＡＴの数が減る場合でも、同じ取り決めを使っても良い。すなわち、ＡＴの数が所定数より、例えば２０パーセント以上少なくなったら、下限の方の閾値が、例えば１ｄｂ下げられる。下限の方の閾値を下げる事により、グループに入ることが認められるＡＴの数が増える。
【００４１】
グループ内のＡＴの数を制限するのは、個々のＡＴへのサービスの質を所定以上に保つ為である。これは、データスループット全体を最大化させるために必要である。グループ内のＡＴの数が変わるのと同じように、そのグループに割り当てられるスロットの数を変更することでも、同じ目的が達成できる。つまり、図１８に示される様に、グループ内のＡＴの数が増えた時、グループに割り当てるスロットの数を増やす事で、個々のＡＴへのサービスの質を保つようにしても良い。同様に、グループ内のＡＴの数が減った時、グループに割り当てるスロットの数を減らすことで、個々のＡＴへのサービスの質を保つようにしても良い。
【００４２】
閾値を変更すると言う発想は、グループ内の平均チャネルコンディションを保つのに使っても良い。すなわち、ＦＥＲ（フレームエラーレート）の平均で表されるグループ内の平均チャネルコンディションは、一定レベルに保持される。もし平均ＦＥＲが増大したら、これを下げる必要がある。グループ内で下限付近に位置するＡＴは、グループの平均ＦＥＲを上げる原因となる。それゆえ、グループの平均ＦＥＲが上がると、図１９に示される様に、グループの下限を決めている閾値が上げられる。下の閾値を上げることにより、低いＦＥＲを有するＡＴは下のグループに入れられる。
【００４３】
上述の実施形態において、チャネルコンディション情報として、信号対混信比ＳＩＲが使われ、ＳＩＲに基いて、ＡＴ１５０がグループ分けされてＡＰ１４０内で選択された。しかし、信号対ノイズ・混信比（ＳＮＩＲ）や信号エネルギー対ノイズ比（Ｅ／Ｎ）などの他のチャネルコンディション情報が使われても良い。フレームエラーレートＦＥＲやビットエラーレートＢＥＲなどの、エラーレートが使われても良い。また、上述の実施形態では、ＡＴ１５０は、自身のＳＩＲを計測して、ＡＰ１４０に送信していた。そして、ＡＰ１４０は、表２を使って、計測されたＳＩＲを対応するデータレートに変換していた。ＳＩＲをデータレートに変換するのは、個々のＡＴ１５０で行なわれても良い。その場合、ＡＴ１５０は、ＡＰ１４０に生のデータレートやＤＲＣを送ることになる。このデータレートやＤＲＣは、ＡＰ１４０でＡＴ１５０をグループ分けするのや選択するのに使われても良い。図２０にＤＲＣを使った実施形態を示す。図２０において、スケジューラは、各ＡＴの平均ＤＲＣ（ａＤＲＣ（ｔ））を下の数２を使って計算する。
【００４４】
【数２】
ａＤＲＣ（ｔ）＝（１−α）ＤＲＣ（ｔ）＋αａＤＲＣ（ｔ−１）
ここで、０≦α≦１であり、α＝０ならば、ａＤＲＣ（ｔ）＝ＤＲＣ（ｔ）である。
【００４５】
次にスケジューラは、平均ＤＲＣに基いてＡＴをグループ分けする。ＡＴをグループ分けする時、平均ＤＲＣが４、５、６のＡＴはグループ１に入れられる。平均ＤＲＣが２と３のＡＴはグループ２に入れられる。そして、平均ＤＲＣが１以下のＡＴはグループ３に入れられる。しかしながら、グループ内のＡＴを選択する時、スケジューラは、グループ内の各ＡＴの現在のＤＲＣと平均ＤＲＣの比（すなわちＤＲＣ（ｔ）÷ａＤＲＣ（ｔ））を計算する。そして、比の一番高いＡＴを選択する。また、ＡＴをグループ分けする時、スケジューラは平均ＤＲＣを使う代わりに、ＤＲＣを直接使っても良い。
【００４６】
ＡＴは、異なる質のサービスを受け取る様に契約されていても良い。この時、サービスの質は、サービス品質ＱｏＳ因子で示されても良い。ＱｏＳ因子は、ＡＴに保証されるサービスのレベルを示す。すなわち、ＱｏＳ因子が高いほど、提供が保障されるサービスの質が高いことを示している。ＡＴ１〜９の中で、全てもしくはいくつかのＡＴは、ＱｏＳの保証契約をしているかもしれない。もし、ＡＴ１〜９全てがＱｏＳ保証の契約を結んでいたら、上述の比（つまり、ＤＲＣ（ｔ）÷ａＤＲＣ（ｔ）のこと）は、ＱｏＳ因子と掛け算される。グループからＡＴを選択する時、グループ内の各ＡＴに関して、ＱｏＳ因子によって重み付けされた比がスケジューラによって計算される。ＱｏＳ因子によって重み付けされた比は、（ＤＲＣ（ｔ）÷ａＤＲＣ（ｔ）×ＱｏＳ）と表すことが出来る。スケジューラは次に、グループ内から、重み付けされた比が一番高いＡＴを選択する。もしくは、各グループのＡＴが２つのサブグループに分割される。サブグループの片方は、ＱｏＳ因子の高いＡＴからなり、もう片方のサブグループは、ＱｏＳ因子の低いＡＴからなる。グループからＡＴを選択する時、スケジューラは、先にＱｏＳ因子の高いサブグループからＡＴを選ぶ。また、ＱｏＳ因子が使われる時は、ＡＴは、必ずしもグループ分けされる必要はない。ＡＴ１〜９がグループ分けされてないので、スケジューラは、重みの付けられた比を計算する。ＡＴ１〜９にスロットを割り当てる時に、スケジューラは、重み付けされた比が一番高いＡＴを選択する。ＡＴ１〜９の中にＱｏＳ保証の契約をしているものと、契約していないものがあれば、スケジューラは、ＡＴ１〜９をＱｏＳ保証のあるグループと、ないグループとに分けても良い。各スロットシーケンスにおいて、スケジューラは、ＱｏＳ保証のあるグループにより多くのスロットを割り当てる。この結果、ＱｏＳ保証のあるＡＴは、ＱｏＳ保証のないＡＴより有利にサービスを受ける。ＱｏＳ保証のあるグループは更に、高いＱｏＳのサブグループと低いＱｏＳのサブグループに分けられても良い。このような構成にした時、スケジューラは、ＱｏＳの高いサブグループに先にサービスを提供し、ＱｏＳの低いサブグループへのサービスを後にする。ＱｏＳ保証のないＡＴは、例えば図７や図１０の方法でサービスを受ける。
【００４７】
上記の実施形態では、スケジューラは、チャネルコンディション情報ＳＩＲやデータレートＤＲＣの現在の値と（または）過去の平均値を基に、ＡＴをグループ分けしたり選択したりした。スケジューラは、未来の予測値を計算して、計算された未来予測値を基にＡＴをグループ分けしたり、選択したりしても良い。未来値を予測する統計的方法はたくさんある。未来値を予測するシンプルな方法の１つに、以下の数３を使う線形予測方法がある。
【００４８】
【数３】
未来値（ｔ＋１）＝２×（現在値（ｔ））−（以前の値（ｔ−１））
ＳＩＲ（ｔ）が１０ｄｂで、ＳＩＲ（ｔ−１）が９ｄｂの時、数３を使い、ＳＩＲ（ｔ＋１）が１１ｄｂと求まる。
【００４９】
上で説明をした実施形態では、チャネルコンディションは、ＡＰ１４０から送られてＡＴ１５０が受信したパイロットシンボルを使ってＡＴ１５０で計測された。もし、時分割多重２重通信ＴＤＤ方式が採用される場合、ＡＰ１４０がチャネルコンディションを計測しても良い。ＴＤＤ方式においては、送信側と受信側、すなわちＡＰ１４０とＡＴ１５０は、同じチャネルを時間共有する。この方式では、ＡＰ１４０は、ＡＴ１５０からのデータを使って上り方向リンクのコンディションを計測することで、ダウンリンクのコンディションを推測することが出来る。
【００５０】
本発明によるアルゴリズムは、チャネルコンディションの悪いＡＴにも最低限のサービスを保証しながら、データスループット全体を最大化している。このようなアルゴリズムを使っていても、多数のＡＴが同時にデータを要求するような場合には、チャネルコンディションの悪いＡＴに最低限のサービスが保証できないかもしれない。よって、チャネルコンディションの悪いＡＴに最低限のサービスを保証するため、同時にサービスを受けるＡＴの数を制限するような構成が必要であろう。このような構成の時、データを要求しているＡＴの数が所定の閾値に達したら、他のＡＴの要求は拒絶される。あるいは、以下の様な構成も可能である。つまり、データを要求しているＡＴの数が所定の閾値に達したら、他のＡＴからの要求は保留にされて、保留されているＡＴが待ちリストに登録される。そして、あるＡＴへのサービスが終わったら、そのＡＴはアクティブリストから削除され、待ちリスト中のＡＴがアクティブリストに移されてサービスを受ける。さらには、もし、あるＡＴが所定時間以上待ちリスト中にある時には、アクティブリストから抜けるＡＴが無くても、そのＡＴはアクティブリストに入れられる。サービスの質が低くても全くサービスがないよりはましだからである。
【００５１】
本発明の考えは、ＡＰ１４０が複数のＡＴ１５０にデータをマルチキャストする時にも適用できる。複数のＡＴ１５０にデータをマルチキャストする場合、たとえば、以下の方法が考えられる。つまり、所定のデータレート以上のデータレートで全てもしくは大部分のＡＴがデータを要求している時、スケジューラは、所定のマルチキャストデータレートでデータをマルチキャストする。ＡＴにデータを所定のマルチキャストデータレートでマルチキャストした後、ＡＴの中にデータ受信を失敗して、ＮＡＣＫを返してきたものがあれば、スケジューラは、マルチキャストデータレートを下げて、ＮＡＣＫを返してきたＡＴにその下がったマルチキャストデータレートでデータをマルチキャストする。所定のマルチキャストデータレート以上で全てもしくは大部分のＡＴがデータを要求するまで、スケジューラはデータのマルチキャストをせずにおくが、それほど長くマルチキャストを止めておくことは出来ない。従って、スケジューラが、所定の時間以上データのマルチキャストを止めている場合、スケジューラは、ＡＴ１５０が要求してきた中で一番低いデータレートでマルチキャストを行なう。
【００５２】
スケジューリングが終了した後、スケジューラは、図９に示される様に結果をＡＴ１５０に送るようにしてもよい。ＡＴは、スケジューリング結果を受信すると、ＡＴ自身に割り当てられるスロットが分かることになる。ＡＴは、自分自身にスロットが割り当てられない時には、スリープモードに入り、データを受信する時にスリープモードから復帰するようにしても良い。
【００５３】
本発明の好ましい実施形態をここに説明したが、これらの説明は例示であり、本発明はこれに限定されない。本発明の有利な性質を保ち、かつ本発明の精神から外れない変形例や追加が行なえることを、当業者は理解できる。それゆえ、本発明の範囲は、正しく理解された特許請求の範囲によって決まるものである。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、チャネルコンディションの良くない移動機へも最低限のデータ転送サービスを提供するスケジューリングアルゴリズムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】適応データレート方式において、複数のアクセス端末にスロットを割り当てている構成を簡易的に表わしている図である。
【図２】本発明が使われるデータ通信ネットワークを簡易的に表わしている図である。
【図３】アクセスポイントとアクセス端末の構成を示しているブロックダイアグラムである。
【図４】ＴＤＭＡチャネル上のフレームとスロットを簡易的に表わしている図である。
【図５】本発明が実施されたシミュレーションの結果を示している図である。
【図６】アクセスポイントおよびアクセスポイントにデータを要求しているアクセス端末の間の地理的関係を示している図である。
【図７】本発明による好ましいスケジューリングアルゴリズムのプロセスを示しているフローチャートである。
【図８】図７に示されている好ましいアルゴリズムによりグループ分けされたアクセス端末を示しているテーブルである。
【図９】図７に示されている好ましいアルゴリズムにより行なわれるアクセス端末へのサービスのスケジューリングを示しているＴＤＭＡチャネルを示している図である。
【図１０】本発明による他の好ましいスケジューリングアルゴリズムのプロセスを示しているフローチャートである。
【図１１】図１０に示されている好ましいアルゴリズムによりグループ分けされたアクセス端末を示しているテーブルである。
【図１２】図１０に示されている好ましいアルゴリズムにより行なわれるアクセス端末へのサービスのスケジューリングを示しているＴＤＭＡチャネルを示している図である。
【図１３】ＣＤＭＡチャネル上で実施されるＴＤＭＡチャネルを示している図である。
【図１４】他の好ましい実施形態によりグループ分けされたアクセス端末を示しているテーブルである。
【図１５】図１４のテーブルに示されているアクセス端末へのサービスの提供のスケジューリングを示しているＴＤＭＡチャネルを示す図である。
【図１６】他の好ましい実施形態によりグループ分けされたアクセス端末を示すテーブルである。
【図１７】１つのグループ内のアクセス端末の数と、グループ内のアクセス端末の数を一定に保つ構成におけるグループを決める閾値との間の関係を示すグラフである。
【図１８】１つのグループ内のアクセス端末の数と、グループ内のアクセス端末の数に変更があった時に、グループ内の個々のアクセス端末へのサービスを一定に保つ構成におけるグループへのスロットの割り当て数との間の関係を示すグラフである。
【図１９】１つのグループ内のアクセス端末の平均ＦＥＲと、グループ内の平均ＦＥＲを一定に保つ構成におけるグループを決定する閾値との間の関係を示すグラフである。
【図２０】他の好ましいアルゴリズムによりグループ分けされたアクセス端末を示すテーブルである。
【符号の説明】
ＡＴ … アクセス端末
ＡＰ … アクセスポイント
１１０ … インターネット
１２０ … サーバ
１３０、１３１ … ルータ
１４０ … アクセスポイント
１５０ … アクセス端末
１４１ … データバッファ
１４２ … 符号化器
１４３ … ＡＰ制御部
１４４ … 変調部
１４５ … インターリーバ
１４６ … パンクチュアリング部
１４７ … 多重化部
１４８ … 送信機
１５１ … 受信機
１５２ … 多重分離装置
１５３ … パンクチュアリング回復器
１５４ … デインターリーバ
１５５ … 復調部
１５６ … 復号部
１５７ … チャネルコンディション検出器
１５８ … ＡＴ制御部
１５９ … 送信機

Claims (21)

1. スロットに分割されたＴＤＭＡチャネルにより、複数の受信機に通信を動的にスケジューリングする方法において、
   各受信機のチャネルコンディションを計測する過程と、
   前記チャネルコンディションに基いて、前記複数の受信機を複数の受信機グループにグループ分けする過程と、
   前記スロットを１または複数のスロットからなるスロットグループにグループ分けする過程と、
   前記受信機グループの各々に、前記スロットグループを少なくとも１つ割り当てるスロットグループ割り当て過程と、
   前記受信機グループ内の受信機の１つに、前記割り当てられたスロットグル−プ内のスロットを割り当てるスロット割り当て過程と
   を有することを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、良いチャネルコンディションの受信機を有する前記受信機グループに、より多くのスロットグループが割り当てられることを特徴とする方法。
3. 請求項１に記載の方法において、前記スロット割り当て過程では、計測されたチャネルコンディションに基づいて、前記割り当てられたスロットグル−プ内のスロットを割り当てる受信機を選択することを特徴とする方法。
4. 請求項３に記載の方法において、より多くのスロットがチャネルコンディションのより良い受信機に割り当てられることを特徴とする方法。
5. 請求項１に記載の方法において、前記チャネルコンディションは、ＳＩＲ、ＳＮＩＲ、ＳＮＲ、ＣＩ、Ｅ／Ｎ、ＦＥＲ、ＢＥＲ、ＤＲＣのいずれか１つであることを特徴とする方法。
6. 請求項１に記載の方法において、前記受信機が統計的に予測される受信コンディションに基いてグループ分けされることを特徴とする方法。
7. 請求項１に記載の方法において、前記ＴＤＭＡチャネルがＣＤＭＡチャネル上に実装されることを特徴とする方法。
8. 請求項１に記載の方法において、各グループに属する前記受信機の数は等しいことを特徴とする方法。
9. 請求項１に記載の方法において、チャネルコンディションの閾値レベルに基いて、前記受信機がグループ分けされることを特徴とする方法。
10. 請求項８に記載の方法において、前記グループ内の前記受信機の数を一定に保つために、グループを決定している前記閾値レベルのうち上側と下側の少なくとも１つを変更することを特徴とする方法。
11. 請求項８に記載の方法において、前記グループ内の前記受信機の信号受信コンディションの平均を一定に保つために、グループを決定している前記閾値レベルのうち上側と下側の少なくとも１つを変更することを特徴とする方法。
12. 請求項１に記載の方法において、グループ内の受信機の数の増減に応じて、グループに割り当てるスロットの数が変化することを特徴とする方法。
13. 請求項１に記載の方法において、グループに属する全ての受信機のチャネルコンディションが最低チャネルコンディション以下になったら、そのグループに割り当てられたスロットをアイドルスロットにすることを特徴とする方法。
14. 請求項１に記載の方法において、グループに属する全ての受信機のチャネルコンディションが最低チャネルコンディション以下になったら、そのグループに割り当てられたスロットが他のグループに再度割り当てられることを特徴とする方法。
15. 請求項１に記載の方法において、グループに割り当てられたスロットは、そのグループ内の受信機のうちより高いＱｏＳを要求している受信機に対してより優先的に割り当てられることを特徴とする方法。
16. 請求項１に記載の方法において、送信側から送られ受信機により受信されたパイロットシンボルに基いて、前記チャネルコンディションが受信側において測定されることを特徴とする方法。
17. 請求項１に記載の方法において、受信側から送信され送信側で受信されたデータに基いて、前記チャネルコンディションが前記送信側において測定されることを特徴とする方法。
18. 請求項１に記載の方法において、前記受信機のチャネルコンディションに基いて、受信機のデータレートが適応的に変化させられることを特徴とする方法。
19. 請求項１に記載の方法において、少なくとも１つのグループ内の複数の受信機にマルチキャストされるべきデータは、全てもしくは大部分の前記受信機が所定のマルチキャストチャネルコンディション以上のチャネルコンディションでない限り、前記受信機にマルチキャストされないことを特徴とする方法。
20. 請求項１に記載の方法において、各受信機にはその受信機自身へ割り当てられたスロットに関しての通知がされ、他の受信機にスロットが割り当てられている期間、その受信機自身がスリープモードに入ることを特徴とする方法。
21. スロットに分割されたＴＤＭＡチャネルにより、複数の受信機に通信を動的にスケジューリングするスケジューリング装置において、
    各受信機のチャネルコンディションを計測する手段と、
    前記チャネルコンディションに基いて、前記複数の受信機を複数の受信機グループにグループ分けする手段と、
    前記スロットを１または複数のスロットからなるスロットグループにグループ分けする手段と、
    前記受信機グループの各々に、前記スロットグループを少なくとも１つ割り当てるスロットグループ割り当て手段と、
    前記受信機グループ内の受信機の１つに、前記割り当てられたスロットグル−プ内のスロットを割り当てるスロット割り当て手段と
    を有することを特徴とするスケジューリング装置。

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