JP4216464B2 - 可変速度通信システムにおける最適パケット長の割当て方法 - Google Patents
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Description
(発明の背景)
【発明の属する技術分野】
本発明は通信に関する。具体的には、本発明は、可変速度通信システムにおける最適パケット長(packet length)を割当てる方法に関する。
【0002】
【関連技術】
符号分割多重アクセス(CDMA)変調技術は、1つのシステムで多数のユーザーと通信するのに役立ついくつかの技術の1つである。時分割多重アクセス(TDMA)や周波数分割多重アクセス(FDMA)、および振幅圧伸信号側波帯(ACSSB)などのAM変調方式のようなその他の技術が知られている。多重アクセス通信システムにおけるCDMA技術は、米国特許第4,901,307号の発明の名称「衛星または地上中継器を使用するスペクラム拡散多元接続通信システム」で開示されており、本発明の譲受人に譲渡され、ここに本明細書で引用される。さらに、多重アクセス通信システムにおけるCDMA技術の利用は、米国特許第5,103,459号の発明の名称「CDMAセルラ電話システムにおける信号波形発生のシステムと方法」で開示されており、本発明の譲受人に譲渡され、ここに本明細書で引用される。CDMAシステムは、「デュアルモード広帯域スペクトラム拡散セルラシステム用のロマルTIA/EIA/IS−95移動局基地の基地適合性標準」(以後IS−95標準を称する)に適合するように設計されている。別の符号分割多重アクセス通信システムは、地球低軌道衛星を利用する世界規模での通信用のグローバルスター(GLOBALSTAR)通信システムを含んでいる。
【0003】
CDMA通信システムは、順方向リンクおよび逆方向リンクを介して、トラフィックデータおよび音声データを送信できる。固定サイズのコード・チャネル・フレームでトラフィックデータを送信する方法は、米国特許第5,504,773号の発明の名称「送信データをフォーマットする方法と装置」で開示されており、本発明の譲受人に譲渡され、ここに本明細書に引用される。IS−95によれば、トラフィックデータおよび音声データは、持続時間20msecのコード・チャネル・フレームに分割される。各コード・チャネル・フレームのデータ速度は可変であり、14.4Mbpsまで可能である。
【0004】
音声サービスとデータサービスの大きな差異は、前者が、すべてのユーザーに固定、かつ共通グレードのサービス(GOS)を要求することである。一般に、音声サービスを提供するデジタルシステムでは、これは、リンクソースに関係なく、すべてのユーザーに対して固定(および保証された)データ速度に、及び音声フレームの誤り率に対して最大許容値(tolerable value)に解釈される。同一データ速度では、弱いリンクを有するユーザーには高度なソースの割当てが必要になる。これは、結果的に利用可能ソースの非効率な利用になる。これに反して、GOSはユーザー毎に差異を持たせ、パラメータを最適化してデータ通信システム全体の効率を上げることができる。一般に、データ通信システムのGOSは、データメッセージの伝送中に発生する全遅延として定義される。
【0005】
音声サービスとデータサービスの別の大きな差異は、前者が厳格かつ固定の遅延を要求することである。音声フレームの全体的一方向遅延は、100msec以下にすべきである。これに反して、データ遅延では可変パラメータを使用して、データ通信システムの効率を最高にすることができる。
【0006】
データ通信システムの品質と効率を評価するパラメータは、データパケットを伝送するのに要する全体遅延、およびシステムの平均処理能力速度である。データ通信における全体遅延は、音声通信での効果と同一の効果を持つものではなく、むしろデータ通信システムの品質を評価する重要な判定基準である。平均処理能力速度は通信システムのデータ伝送機能の効率の評価基準である。
【0007】
ワイヤレスデータ応用の需要の増大により、高効率ワイヤレスデータ通信システムの必要性がますます増加してきている。データ伝送を最適化している典型的な通信システムは、1997年11月3日出願された、米国特許出願第08/963,386号(現在は、2003年6月30日発行の、米国特許第6,574,211号)の発明の名称「高速パケットデータ伝送の方法と装置」で詳細に述べられており、本発明の譲受人に譲渡され、ここに本明細書で引用される。米国特許第6,574,211号で開示されているシステムは、複数のデータ速度で伝送可能な可変速度通信システムである。そのデータ速度は、送信基地局と遠隔受信基地間のリンクによって選択される。送信基地局は、基地局から遠隔基地へのリンクに基づいて、遠隔基地と通信する全基地局の中から選択される。選択された基地局は、タイムスロットと呼ばれる所定の持続時間で遠隔基地に送信する。データ速度が既知で、タイムスロットが固定の場合は、パケット長(またはタイムスロット内の送信ビット)を計算できる。
【0008】
常に、最適の基地局から最高速度のユーザーに送信するのが、可変速度通信システムで可能な最高の処理能力速度になる。しかし、この方式は、最高速度以外のすべてのユーザーが非常に品質値の劣るサービスしか得られないという意味において、公平さに欠ける。公平さと効率の両方を備える方法は、低速度データユーザーに比較して高速度データユーザーに多数の連続したタイムスロットを提供するため、高速度データユーザーには好都合である。しかし、最低速度データユーザーにもそのシステム処理能力の正当な性能は提供される。上述のように、通信システムの品質を評価するパラメータは、全ユーザーに影響する全体遅延である。方法には、各データ速度に対してパケット長またはタイムスロットを割当て、公平レベルを維持すると同時に、処理能力速度を最大化することが要求される。
【0009】
本発明の目的は、公平レベルを維持しながらシステム処理能力速度を最大にするように、すべてのデータ速度に対してパケット長を割当てることである。典型的な実施形態では、公平基準は、すべてのデータ速度のユーザーに影響を与える全体遅延に関するものであり、各データ速度に対して一定範囲の値、つまりLi min≦Li≦Li maxを割当てるパケット長を制限することにより選択される。典型的な実施形態では、各データ速度に対するパケット長Liは、最初にそのデータ速度に対する最大パケット長で初期値を与えられる。その後、各データ速度に対して、パケット長のLi maxからLi minへの変更結果が、処理能力速度の向上になるかどうかの判定がなされる。その答えがイエスであれば、そのデータ速度に対してこのパケット長が再度割当てられ、更新されたパケット長割当てによる処理能力速度が再計算される。すべてのデータ速度について割当てるまで、このプロセスを各データ速度に対して繰返す。
【0010】
本発明の別の目的は、確率モデルまたは確定モデルに従って、可変速度通信システムにおける各データ速度に対してパケット長Liを割当てることである。確定モデルでは、複数のデータ速度の各々におけるデータ伝送確率が計算される。典型的な実施形態では、確率は、システムの搬送波対妨害比(C/I)特性およびビット当りのエネルギー対雑音比(Eb/No)を用いて計算される。全データ速度に対する確率を使用して、全データ速度に対するパケット長を割当てる。確定モデルでは、各データ速度で受信するユーザー数を合計し、それを使ってパケット長を割当てる。確定モデルでは、可変速度通信システムが、システムの変化に基づいてパケット長を動的に割当てることができ、その結果性能を改良することができる。
【0011】
本発明の特徴、目的および利点は以下に述べる詳細な説明でより明らかになるであろう。図面に関しては、同一参照符号は全体を通して同一部分を指す。
【0012】
本発明は、可変速度通信システムにおいて最適パケット長を割当てるための、新規かつ改良された方法である。可変速度通信システムは、複数のデータ速度中の1つでデータ伝送可能なものである。各データ伝送は所定の持続時間の間に行われる。所定のデータ伝送速度Riおよび持続時間Tiに対して、パケット長Li(または時間Ti間に伝送されたビット数)はLi=Ri×Tiで計算できる。本発明では、公平基準に適合すると共にシステム目標である最大処理能力速度を達成するように、パケット長Liを割当てる。
【0013】
【発明の実施の形態】
1.システムの説明
図面を参照すると、図1は典型的な可変速度通信システムを表す。このようなシステムの1つは、前述の米国特許第6,574,211号で説明されている。可変速度通信システムは複数セル2a−2gを備えている。各セル2は、対応する基地局4によりサービスされている。各遠隔基地6は、通信システム全体に分散している。典型的な実施形態では、遠隔基地の各々は、順方向リンク上で1つだけの基地局と各タイムスロットで通信する。たとえば、基地局4aは遠隔基地6aだけに、基地局4bは遠隔基地6bだけに、そして基地局4cは遠隔基地6cだけに、タイムスロットnで順方向リンク上をデータ送信する。図1に示すように、あらゆる所定時間において、各基地局4は1つの遠隔基地6にデータを送信するのが望ましい。さらに、データ速度は可変で、受信遠隔基地6および要求されるビット当りエネルギー対雑音(Eb/No)によって評価される、搬送波対妨害比(C/I)に依存する。遠隔基地6から基地局への逆方向リンクは、簡略化のため図示していない。
【0014】
図2は、典型的な可変速度通信システムの基本サブシステムのブロック図である。基地局制御器10は、通信システム内のパケット・ネットワーク・インタフェース24、PSTN30およびすべての基地局4の間を接続する(簡略化のため、図2では1つだけの基地局を示す)。基地局制御器10は、通信システム内の遠隔基地6と、パケット・ネットワーク・インタフェース24およびPSTN30に接続されたその他のユーザー間の通信を制御する。PSTN30は一般電話ネットワーク(図2には示していない)を介してユーザー間を接続する。
【0015】
基地局制御器10は、多数の選択器エレメント14を含んでいる(簡略化のため、図2には1つだけを示す)。1つの選択器エレメント14が割当てられて、1つまたは複数の基地局4と1つの遠隔基地6間の通信を制御する。選択器エレメント14が遠隔基地6に割当てられていない場合は、呼制御処理装置16が、遠隔基地6をページングする必要があることを通告する。その後、呼制御処理装置16が、基地局4に遠隔基地6をページングするように指令する。
【0016】
データソース20は、遠隔基地6に送信される大量のデータを含む。データソース20は、データをパケット・ネットワーク・インタフェース24に供給する。パケット・ネットワーク・インタフェース24はデータを受取り、そのデータを選択器エレメント14に転送する。選択器エレメント14は、そのデータを遠隔基地6と通信中の各基地局4に送出する。典型的な実施形態では、各基地局4は、遠隔基地6に送信されるデータを含んでいるデータ待ち行列40を保持している。
【0017】
このデータは、データパケット単位で、データ待ち行列(data queue)40からチャネルエレメント42に送出される。典型的な実施形態では、順方向リンク上で、データパケットは1つのタイムスロット内の宛先遠隔基地6に送信する固定量データを参照する。各データパケットに対し、チャネルエレメント42は必要な制御フィールドを挿入する。典型的な実施形態では、チャネルエレメント42CRCはデータパケットおよび制御フィールドを符号化し、1組のコード・テール・ビットを挿入する。データパケット、制御フィールド、CRCパリティビットおよびコード・テール・ビットは、1つの定められた様式の(formatted)パケットを構成する。典型的な実施形態では、その後、チャネルエレメント42は前記定められた様式のパケットを符号化し、記号を符号化パケット内に交互配置(または並べ替え)する。典型的な実施形態では、交互配置されたパケットは、長PNコードとスクランブルされ、Walshカバーされて、短PNIおよびPNQコードによって拡大される。拡大されたデータは、直角変調してフィルタを通すRFユニット44に供給され、信号増幅される。順方向リンク信号は、順方向リンク50上のアンテナ46を経て空中を伝送される。
【0018】
遠隔基地6では、順方向リンク信号はアンテナ60で受信され、フロントエンド62内の受信機に送られる。受信機はフィルタ、増幅、直角変調を行い、信号を量子化する。デジタル化された信号は復調器(DEMOD)64に供給され、そこで短PNIおよびPNQコードによって逆拡大され、Walshカバーを外され、長PNコードと分離される。復調されたデータは復号器66に供給され、基地局で実行されたものと逆の信号処理(特に逆交互配置、復号およびCRCチェック機能)を実行される。復号されたデータはデータ受信端末68に供給される。
【0019】
上述のように、ハードウェアは、順方向リンクを介して、データ、メッセージ、音声、ビデオおよびその他の通信の可変速度伝送をサポートする。その他のハードウェアアーキテクチャは、可変速度伝送をサポートするように設計でき、本発明の範囲に含まれている。逆方向リンクは、簡略化のために図示も説明もしていない。本発明は、逆方向リンク上の可変速度伝送に容易に拡張できる。
【0020】
チャネルスケジューラ12は、基地局制御装置10内のすべての選択エレメント14に接続する。チャネルスケジューラ12は、遠隔基地6に送信するデータ量および遠隔基地6からのメッセージ量を表す待ち行列サイズ(queue size)を受取る。チャネルスケジューラ12は、データ伝送のスケジュールを立て、公平性に適合すると同時に、システムの目標である最大データ処理能力を達成する。
【0021】
図1に示すように、遠隔基地6は通信システム全体に分散しており、順方向リンク上でゼロまたは1つの基地局4と通信できる。典型的な実施形態では、チャネルスケジューラ12は、通信システム全体の順方向リンクデータ伝送を制御する。高速度データ伝送のスケジューリングの方法と装置は、米国特許出願第08/798,951号の発明の名称「順方向リンク速度スケジューリングの方法と装置」(1997年2月11日出願)(現在は、2002年1月1日発行の、米国特許第6,335,922号)に詳細に説明されており、本発明の譲受人に譲渡され、ここに本明細書に引用される。
【0022】
ll.処理能力速度の計算
可変速度通信システムでは、データ速度は、それぞれ正の確率P1、P2、P3、…、Pnを持つ離散値R1、R2、R3、…、RNを取って、ランダムに変動する。システムの平均処理能力速度C(毎秒当りのビット数を単位とする)は、次のように計算される。
【数1】
【0023】
ここで、Liはパケット長であり、Li=Ri×Tiで計算できる。式(1)の計算は、通信システムに対する静的な確率モデルを基本にしている。また、平均処理能力速度Cは、動的な確定モデルを使用して次のように計算できる。
【数2】
【0024】
ここでNiは、データ速度Riで受信する通信システム内のユーザー数である。動的パケット長割当てを有する確定モデルは、平均処理能力速度を上げることができる。式(1)と(2)は、通信システムの処理能力速度の計算に使用する典型的な式である。処理能力速度を計算するその他の式を使用することも可能であり、それらは本発明の範囲内に含まれる。
【0025】
確率モデルでは、処理能力速度Cは特定の2つの場合に計算できる。第1の場合は、すべてのデータ速度に対するパケット長が等しく設定されている場合であり、処理能力速度CLは次のように計算される。
【数3】
【0026】
ここで、E(1/R)は、1/Rの予測値である。第2の場合は、タイムスロットの持続時間が、データ速度Riに対するパケット長Liがデータ速度に比例する値に設定されている場合であり、処理能力速度CTは次のように計算される。
【数4】
【0027】
任意の正のランダム変数Xについては、EX・E(1/X)≧1と表せる。したがって、CL≦CTとなる。しかし、同一Li方式は、同一Ti方式に比べて“より公平”である。なぜなら、同一量の情報(または同一のビット数)を受信する場合は、同一Li方式の低速度ユーザーは、同一Ti方式の低速度ユーザーに比べてより短い全体遅延を得られるからである。
【0028】
可能な最大処理能力速度は、最高速データ速度を有するユーザーを除いて、すべてのデータ速度のパケット長がゼロ(Li=0)である方式によって達成される。この場合、最大処理能力速度は最高速データ速度、つまりCmax=max{Ri:1≦i≦N}に等しくなる。しかし、この最大処理能力速度は、公平性を犠牲にして達成される。この場合は基地局は最大速度ユーザーだけに対応する。
【0029】
個々のユーザーに対するサービスの等級とそのパケット長の関係は、以下のように説明できる。最初に、データ速度Riで動作するNiユーザーを有するシステムを考える。データ速度RiのユーザーUiに対して、長さLMビットのメッセージを伝送するのに要する平均時間はEXiで表せる。LMがLiの整数倍数ならば、EXiは次のように表せる。
【数5】
【0030】
式(5)は、基地局4が長さLMビットのメッセージを、各々の長さLiビットで、(LM/Li)回に分けてユーザーUiに送信することからくる。ユーザーUiにLiビットデータを連続して伝送する間、基地局4はシステム内の他のユーザーに対応する。対応する各ユーザーUkに対して、基地局4は、Lk/Rkに等しい時間長さの間送信する。ここで、LkとRkは、それぞれユーザーUkのパケット長とデータ速度である。式(5)は平均対応時間EXiがパケット長さLiに逆比例することを示している。
【0031】
標準的待ち行列モデル(たとえば、休止しているM/D/1待ち行列)を使用すると、ユーザーUi宛ての長さLMのメッセージに生じる平均遅延EDiは、次式で表わすことができる。
【数6】
【0032】
ここで、ρiは基地局4からユーザーUiまでのリンクのトラフィック利用率を表す。一般に、トラフィック利用率は0.5≦ρi≦0.9の範囲内にある。メッセージ長さLMがパケット長Liよりかなり長い場合は、一般に多くのデータ通信システムでこの条件は成立し、上記式の第2項は無視できる。この時、式(6)は次式で近似できる。
【数7】
【0033】
システム内のすべてのユーザーに対するデータリンクが、同一のトラフィック利用率で動作する場合は、ユーザーUiに対して予測されるメッセージ遅延は、パケット長Liにほぼ逆比例する。したがって、EDminとEDmaxがそれぞれシステム内のユーザーの最小と最大の予測遅延を表すとすると、次の関係が成立する。
【数8】
【0034】
ここで、各データ速度に割当てられたパケット長Liに対して上限と下限を指定することにより、一定量の公平性が達成される。このことから、パケット長は次のように定義される。
【数9】
【0035】
ここで、Li minはデータ速度Riに対する最小パケット長であり、Li maxはデータ速度Riに対する最大パケット長である。一例として、すべてのデータ速度に対するパケット長はLi min=L0およびLi max=2L0と定義できる。これは同一データ量に対して保証される。最低データ速度に対する予測遅延は、最高データ速度の長くても2倍である。式(9)で与えられる制約は、システムの公平性を表している。下に示すように、Li max対Li minの比率が低い場合は、処理能力速度が遅い代わりに、より公平な方式であることを示す。
【0036】
lll.最適パケット長の割当て
最適パケット長を割当てると、式(9)の公平性の制約に適合すると同時に、式(1)または(2)の処理能力速度Cは最大になる。各1≦k≦Nに対して次の条件が成立する場合に限り、処理能力速度C=C(L1、L2、…、LN)は最適解である。
【数10】
【0037】
これにより、式(10)から、最適パケット長割当とは、各データ速度Riに対して、そのデータ速度Riがシステムの処理能力速度C以下の場合は、最適パケット長割当てをLi minとし、そのデータ速度Riがシステムの処理能力速度C以上の場合は、最適パケット長割当てをLi maxとするものである。各データ速度Riがシステムの処理能力速度Cに等しい場合は、結果的にすべてのパケット長割当ては同一処理能力速度になる。
【0038】
最適性を証明するには、式(1)をパケット長変数Liで微分すればよい。導関数は次のように表せる。
【数11】
【0039】
式(11)を使用して、式(10)の条件(a)と(b)が最適化に必要なことを示すことができる。同様に、式(10)の条件(a)と(b)に反する割当ては最適でないことを示している。任意の指数iを考える。Ri<Cならば、式(11)は導関数がゼロより小さい、つまり∂C/∂Li<0を意味する。導関数(∂C/∂Li<0)から、所定のパケット長割当てがLi>Li minの場合は、Liを少しずつ減少することにより、Cを増加できる。同様に、Ri>Cならば、式(11)は導関数がゼロより大きい、つまり∂C/∂Li>0を意味する。導関数(∂C/∂Li>0)から、所定のパケット長割当てがLi<Li minの場合は、Liを少しずつ増加することにより、Cを増加できる。また、式(11)は、式(10)の条件(a)と(b)を満足するすべてのパケット長割当てが最適であることも示している。
【0040】
lV.最適パケット長割当てルーチン
図3に最適パケット長割当てルーチンのフローチャートを示す。ルーチンはブロック102からスタートする。第1ステップでは、ブロック104ですべてのデータ速度に対するパケット長を、それぞれの最大パケット長Lmaxに初期化する。ブロック106では、ブロック104で割当てられたパケット長を使用する処理能力速度Cが、式(1)または(2)を使用して計算される。ブロック8では、ループ変数kを1に初期化して、ルーチンがループに入る。このループでは、最小パケット長を割当てして、処理能力速度を最適化するデータ速度を低くすると同時に、各データ速度に対する最小パケット長Lk minおよび最大パケット長Lk maxにより定義される公平性の制約を維持する。
【0041】
ループ内の第1ステップでは、ブロック110で、データ速度Rkを、ブロック106で計算した処理能力速度Cと比較する。データ速度Rkが処理能力速度Cに等しいかそれより速い場合は、ルーチンはブロック116にジャンプする。一方、データ速度Rkが処理能力速度Cより遅い場合は、ルーチンはブロック112に進み、このデータ速度Rkに対する最小パケット長Lk minをパケット長Lkに割当てる。ブロック114では、処理能力速度Cは更新されたパケット長割当てを使用して再計算される。ブロック116では、ループ変数kが増分される。ループはブロック118に進み、そこで変数kが、システムで有効なデータ速度値を表すNと比較される。k≦Nの場合は、すべてのデータ速度が考慮されていたわけではないことを示しており、ループはブロック110に戻り、次のデータ速度を考慮する。そうでない場合は、ルーチンはブロック120で終了する。
【0042】
図3に示したルーチンについては、データ速度を特定の順序に配列する必要はない。すべてのデータ速度は個々に考慮され、処理能力速度に与える効果が計算される。このルーチンでは、処理能力速度Cの最後に計算された値がシステムの最大処理能力速度であり、各データ速度に対して選択された最小および最大パケット長のLk minとLk maxで定義されている公平基準(fairness criteria)を満足する。
【0043】
最適パケット長割当てルーチンの一例を次に示す。この例では、可変速度通信システムは8つのデータ速度から構成され、表1に示す確率分布を有する。たとえば、システムは、データ速度38.4Kbpsの伝送では0.01の確率、データ速度76.8Kbpsの伝送では0.11の確率、データ速度153.6Kbpsの伝送では0.13の確率等々である。この確率分布は、前述の米国特許6,574,211号で述べられているように、システムの搬送波対妨害比(C/I)特性およびビット当りエネルギー対雑音比(Eb/NO)から得られる。
【0044】
この例では、すべてのデータ速度に対して同一のパケット長を割当てる結果、処理能力速度はCL=1/E(1/R)=256.629Kbpsとなる。これとは別に、すべてのデータ速度に対して同一タイムスロット持続時間を割当てるか、またはデータ速度に正比例するパケット長を選択すると、CT=E(R)=642.816Kbpsとなる。しかし、同一タイムスロット方式では、送信元からの同一量のデータを受信するのに、最低データ速度のユーザーが、最高データ速度のユーザーの30倍以上長い時間(1.152Mbps/38.4Kbps)待たされる可能性がある。
【0045】
本発明の例では、公平性の制約から、すべてのデータ速度のパケット長が1024〜2048に入る(つまりすべてのi=1、2、…、8に対して1024≦Li≦2048ビットを要求)ように選択する。この公平性の制約は、同一の受信ビット数に対して、最低データ速度ユーザーの不使用時間が最高データ速度ユーザーの長くて2倍にしかならないように保証する。
【表1】
【0046】
上記の公平性の制約を維持すると同時に、各データ速度に対する最適パケット長を割当てて処理能力速度を最大にするには、図3に述べた方法に従えばよい。最初に、すべてのデータ速度に対するパケット長に、2048(ブロック104)を割当て、式(1)を使用してこの割当てに対する処理能力速度(C0で表す)を計算する(ブロック106)。その結果は表2に示されている。各データ速度について、データ速度Rkは計算された最新の処理能力速度Cと比較する、データ速度Rkが処理能力速度Cより遅い場合は、このデータ速度Rkに対応するパケット長Lkを、このデータ速度に対する最小パケット長Lk minに割当てる。その後、処理能力速度Cを計算する。たとえば、第1のデータ速度R1を処理能力速度C0と比較する(ブロック110)。R1がC0より小さい場合は、データ速度R1に対するパケット長L1はL1 minまたは1024に設定する(ブロック112)。次に、式(1)を使用して、更新されたパケット長割当てについて処理能力速度C1を計算する(ブロック114)。この場合は、C1=266.304Kbpsとなり、C0より大きく、L1に1024を再割当てした結果として処理能力速度が増加していることを示している。次に、第2のデータ速度R2を処理能力速度C1と比較する。R2がC1より小さいため、データ速度R2に対するパケット長L2をL2 minまたは1024に設定する。次に、更新されたパケット長割当てについて処理能力速度C2を再計算する。この場合は、C2=311.239Kbpsとなり、C1より大きく、L2に1024を再割当てした結果として処理能力速度が増加していることを示している。すべてのデータ速度について計算し終わるまで、このプロセスを繰返す。この例の結果を表2に示す。
【表2】
【0047】
本発明のルーチンでは、公平性の制約を守ると同時に、再割当ての結果が、より高速の処理能力速度を達成する場合に限り、あるデータ速度に対してパケット長を再割当てすることに注意すべきである。ルーチンでは、データ速度を前もって表2に示されるような増加順に配列する必要はない。
【0048】
また最適パケット長の割当ては、処理能力速度Cを計算する回数を最小にする代替のルーチンを使用して計算することもできる。上述のルーチンでは、パケット長LiがLi maxからLi minに変化する度に処理能力を計算する。代替のルーチンでは、所定のパケット長割当てに対して処理能力速度Cを計算する。処理能力速度Cを計算後、すべてのデータ速度Ri<Cに対するパケット長をLi minに設定する。1つまたは複数のデータ速度Rを考慮している場合は、処理能力速度Cを再計算する。この代替のルーチンは、データ速度が前もって昇順に配列されている場合に、最も効率的に機能する。
【0049】
上述の例では、すべてのデータ速度に対する最小と最大のパケット長Li minおよびLi maxを同一値に選択しているが、その必要はない。システムは、各データ速度に対して、異なる最小と最大のパケット長Li minおよびLi maxで構成できる。実際は、各データ速度に対する最小と最大のパケット長Li minおよびLi maxは、前述の米国特許第6,574,211号に述べられている公平性要素を考慮して選択できる。これらの公平性要素は、(1)受信遠隔基地で必要とされるEb/NO、(2)遠隔基地のソフト・ハンドオフ・ステータス、(3)必要とされる送信のビット当りエネルギーEb、(4)送信するデータ量、(5)送信データのタイプ、(6)その送信が、先の誤った受信による再伝送であるかどうか、(7)遠隔基地における誤り率、(8)宛先遠隔基地で発生した遅延量、および(9)遠隔基地の優先権を含むことができる。
【0050】
本発明を、順方向リンク上の可変速度通信に関して説明してきたが、ここに説明した発明の概念は、逆方向リンク上の可変速度通信に拡張できるものである。実際に、あらゆる可変速度通信システムに対する本発明の応用は、本発明の範囲内に含まれる。
【0051】
好ましい実施形態の前記の説明により、当業者は本発明を構成または使用可能である。これら実施形態の各種の変更形態は、当業者には容易に理解できることであろう。ここで定義されている一般的原理は、本発明による機能を使用することなくその他の実施形態に適用可能である。これより、本発明は、ここに示した実施形態に限定されるものではなく、ここに開示した原理および新規の形態に適合する広い範囲に適応するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、典型的な可変速度通信システムのダイアグラムである。
【図2】 図2は、典型的な可変速度通信システムの基本的なサブシステムを示すブロック図である。
【図3】 図3は、本発明による最適パケット長割当てルーチンの典型的なフローチャートである。
Claims (14)
- 複数のデータ速度の各々に対する最小パケット長および最大パケット長を選択することによって、公平基準を選択するステップと、
通信システムの複数のデータ速度の各々に初期パケット長を割当てするステップと、
前記初期パケット長に基づいて処理能力速度を計算するステップと、
再割当てがより高い処理能力速度をもたらす場合には、前記公平基準に従って選択されたデータ速度にパケット長を再割当てするステップと
を特徴とする、可変速度通信システムのパケット長割当ての方法。 - 前記複数のデータ速度の各々に対する、前記最大パケット長が、前記最小パケット長の2倍である、請求項1に記載の方法。
- すべてのデータ速度に対する、前記最小パケット長および前記最大パケット長が等しい、請求項1に記載の方法。
- すべてのデータ速度に対する、前記最大パケット長が前記最小パケット長の2倍である、請求項3に記載の方法。
- 前記公平基準が、最低データ速度に対する予測遅延および最高データ速度に対する予測遅延に基づいている請求項1に記載の方法。
- 前記計算ステップが、通信システムの搬送波対妨害比(C/I)特性およびビット当りのエネルギー対雑音比(E b /N o )を用いて計算される確率モデルに基づいている請求項1に記載の方法。
- 前記計算ステップが、システムの変化に基づいてパケット長を動的に割当てする確定モデルに基づいている請求項1に記載の方法。
- 前記初期パケット長割当てステップが、前記複数のデータ速度の各々の前記パケット長を、前記データ速度に対する最大パケット長に設定することを含む請求項1に記載の方法。
- 前記再割当てステップが、
前記複数のデータ速度から1つのデータ速度を選択するステップと、
前記の選択されたデータ速度を、計算された最新の処理能力速度と比較するステップと、
前記選択されたデータ速度が前記計算された最新の処理能力速度より遅い場合は、前記選択されたデータ速度のパケット長を、前記選択されたデータ速度に対する最小パケット長に設定するステップと、
前記設定するステップの後に、前記処理能力速度を再計算するステップと、
前記複数のデータ速度中のすべてのデータ速度に対して、前記の選択、比較、設定および再計算のステップを繰返すステップと
を含む請求項1に記載の方法。 - 前記再割当てステップが、
前記複数のデータ速度から1つのデータ速度を選択するステップと、
前記の選択されたデータ速度を、計算された最新の処理能力速度と比較するステップと、
前記選択されたデータ速度が前記計算された最新処理能力速度より遅い場合は、前記選択されたデータ速度のパケット長を、前記選択されたデータ速度に対する最小パケット長に設定するステップと、
前記複数のデータ速度中のすべてのデータ速度に対して、前記の選択、比較および設定のステップを繰返すステップと、
前記繰返しステップの後に、前記処理能力速度を再計算するステップと
を含む請求項1に記載の方法。 - 前記複数のデータ速度を、増加する速度の順に並べるステップをさらに備え、
前記並べるステップが、前記選択ステップと前記割当てステップの間に置かれる請求項10に記載の方法。 - 前記通信システムが2つ以上のデータ速度を備える請求項1に記載の方法。
- 前記通信システムが8つより多いデータ速度を備える請求項1に記載の方法。
- 前記可変速度通信システムは、CDMA通信システムである請求項1ないし13のいずれか1項に記載の方法。
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