JP4386727B2

JP4386727B2 - 割り当てられた時間期間における送信のための最適な送信フォーマットの選択

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Publication number: JP4386727B2
Application number: JP2003537240A
Authority: JP
Inventors: プイグ、オセス・デイビッド; ウェイ、ヨンビン; ルンドビー、ステイン・エー
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2002-10-16
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2022-10-16
Also published as: US6747994B2; CN100550710C; TWI237964B; US20040219923A1; JP2010022005A; EP1438798A1; KR100933322B1; KR20040045864A; HK1073951A1; KR20070110944A; WO2003034641A1; JP2005531939A; CN1996815A; BR0213347A; KR100933324B1; CN1599996A; US20030072297A1

Description

【技術分野】
【０００１】
この発明は一般に通信システムに関し、特に、単一のユーザのためまたは複数のユーザーへの同時送信のための最適な送信フォーマットを選択するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信の分野は、例えば、携帯電話、ページング、無線ローカルループ、パーソナルデジタルアシスタンツ（ＰＤＡｓ）、インターネット電話、および衛星通信システムを含む多くのアプリケーションを有する。特に重要なアプリケーションは、移動加入者のための携帯電話である。ここで使用されるように、「セルラー」システムという用語は、セルラー周波数およびパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）周波数の両方を含む。例えば、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、および符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）を含むそのような携帯電話システムのために種々の無線インターフェースが開発されてきた。それに関連して、例えば米国のアナログ携帯電話方式（ＡＭＰＳ）、欧州の携帯電話方式（ＧＳＭ）、および暫定規格９５（ＩＳ−９５）を含む種々の国内、および国際規格が確立されてきた。ＩＳ−９５およびその派生物であるＩＳ−９５Ａ、ＩＳ−９５Ｂ、ＡＮＳＩＪ−ＳＴＤ−００８（しばしばここでは、集合的にＩＳ−９５と呼ぶ）、および高速データ転送速度システム案が米電子通信工業会（ＴＩＡ）および他の良く知られた規格団体により普及されている。
【０００３】
ＩＳ−９５規格の使用に従って構成される携帯電話システムは、ＣＤＭＡ信号処理技術を採用して、高効率で堅固な携帯電話サービスを提供する。ＩＳ−９５規格の使用に従って実質的に構成された例示携帯電話システムは、この発明の譲受人に譲渡され、参照することによりここに組み込まれる米国特許番号５，１０３，４５９および４，９０１，３０７に記載されている。ＣＤＭＡ技術を利用した例示システムは、ＴＩＡにより発行されたｃｄｍａ２０００ＩＴＵ−Ｒ送信技術（ＲＴＴ）候補提案（ここでは、ｃｄｍａ２０００と呼ぶ）である。ｃｄｍａ２０００のための規格は、ＩＳ−２０００のドラフトバージョンにおいて与えられ、ＴＩＡにより承認された。もうひとつのＣＤＭＡ規格は、第三世代パートナーシッププロジェクト「３ＧＰＰ」、文献番号、３ＧＴＳ２５．２１１、３ＧＴＳ２５．２１２、３ＧＴＳ２５．２１３および３ＧＴＳ２５．２１４に具現化されるＷ−ＣＤＭＡ規格である。
【０００４】
上で引用した電気通信規格は、実施できる種々の通信システムのいくつかの例に過ぎない。しかし、これらの例全部について問題がある。すなわち、複数のユーザーは、限られたシステムリソースを共有しなければならない。実際のシステム実施に従って、周波数帯域幅、時間、送信電力、または拡散符号割り当てのようなリソースは、一般に、システム内の複数のユーザーにより共有される。これらのシステムリソースを割り当てるとき、公平性および効率性の問題をサービスプロバイダーにより考慮しなければならない。ＦＤＭＡシステムにおいて、システム帯域幅は、多くの周波数チャネルに分割され、各周波数チャネルは、一人のユーザーに割り当てられる。ＴＤＭＡシステムにおいて、システム帯域幅は、多くのタイムスロットに分割され、各タイムスロットが一人のユーザーに割り当てられる。ＣＤＭＡシステムにおいて、システム帯域幅は、拡散符号を用いてすべてのユーザーの間で同時共有され、各ユーザーには拡散符号が割り当てられる。
【０００５】
ＴＤＭＡシステムおよびＣＤＭＡシステムのように、パケット化されたフォーマットでデータトラヒックを送信することができるシステムにおいて、複数のユーザーの効率的なスケジューリングは、システム性能の重要な観点である。一般的なＴＤＭＡシステムにおいて、一人のユーザーのみが１スロットにスケジュールすることができる。スロットは、所定数のビットを運ぶ時間の単位である。スロットのサイズは、システム設計制約に従って変化させることができる。スロットにおける送信のためのデータのスケジューリングは、一般に、データがユーザーに対して指定されているかどうか、およびチャネルの品質が受け入れ可能なパラメーター内にあるかどうかに基づく。しかしながら、何故このスケジューリング方法がシステム性能を最適化するために不適当であるかのいくつかの理由がある。
【０００６】
このスケジューリング方法に関する１つの非効率な問題は、あるユーザーに対して指定されたデータ量がシステムのデータ移送能力より小さいときに生じる。チャネルの品質が非常に高いなら、大量のデータビットを割り当てられた時間期間で潜在的に移送することができる。しかしながら、移送される実際のデータが潜在的なデータ能力未満なら、「太ったパイプ」は、システムスループットの観点から非効率である。システムスループットは、オリジナル情報ビットが実際に受信された速度により決定され、これは、スロット化されたチャネル内に送信されたビットの速度とは異なる点に留意する必要がある。情報ビットは、送信する前に符号化され、インターリーブされ、変調されるので、チャネル上を実際に移動する送信ビットの数は、オリジナルの情報ビットの数と大きく変化する。
【０００７】
もうひとつの非効率な問題は、量子化損失から生じる。通信システムの実施を簡単にし、シグナリングオーバーヘッドを低減するために、種々のパラメーターが限定された数の量子化レベルで量子化される。例えば、パケットで送信されるペイロードビットの数、変調フォーマット、およびフレーム期間は、一般に、許容される量子化レベルに丸められたパラメーターである。送信フォーマットの量子化の性質により、スロットで実際に送信される情報ビットの数と、量子化がなかったなら、システムがサポートすることができるビットの数との間にはほとんどの場合、ギャップがある。例えば、システムが、９．６ｋｂｐｓおよび１９．２ｋｂｐｓのデータ速度を有しているなら、システムはこれらの２つの速度の一方でしか送信することができない。ユーザーに対してチャネルが１５ｋｂｐｓをサポートすることができると仮定する。しかしながら、成功を保証するために、システムは、データ送信速度の量子化により９．６ｋｂｐｓの送信速度を割り当てるであろう。それゆえ、５．４ｋｂｐｓの損失がある。
【０００８】
ここに記載される実施形態は、一般的にＴＤＭＡシステムの場合である、スロットあたり１ユーザーよりもむしろ１送信スロット内で複数のユーザーをシステムがスケジュール可能にすることにより、上述の非効率の問題を解決する。ＴＤＭＡ構造にＣＤＭＡ技術を利用することにより、複数のユーザーは、システムスループットを最適化するために、「太ったパイプ」を占有するようにスケジュールされるであろう。実施形態は、組み合わされたＴＤＭＡ／ＣＤＭＡシステムのスロットにおいてスケジュールされる複数のユーザーの各々の送信フォーマットを選択する方法および装置を記載する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述したニーズに対処する方法および装置がここに提供される。ひとつの観点において、基地局から少なくとも１つの遠隔局にデータを送信するための方法が提供される。この方法は、少なくとも１つの遠隔局の各々の優先度を決定し、少なくとも１つの遠隔局の各々の優先度を用いて、少なくとも１つの送信フォーマットを決定し、選択された送信フォーマットに従って、データペイロードをメッセージフレーム内にフォーマット化し、選択された送信フォーマットは、少なくとも１つの送信フレームから選択され、メッセージフレームを遠隔局に送信することを備える。
【００１０】
他の観点において、基地局からの複数の同時送信のための送信フォーマットを選択するための方法が提供される。複数の同時送信の各々は異なる遠隔局のためのものであり、各遠隔局の優先レベルを決定し、目的関数内で各遠隔局の優先レベルを使用し、および目的関数の値に基づいて複数の同時送信の各々の送信フォーマットを選択することを備える。
【００１１】
他の観点において、遠隔局への送信のための送信フォーマットを選択するための方法が提供される。この方法は、遠隔局のための複数の可能な送信フォーマットを選択し、遠隔局のための複数の可能な送信フォーマットのいずれが、最も少ないウオルシュ符号を使用するかを決定し、最も少ない符号を有するウオルシュ符号を有する送信フォーマットに従って遠隔局に対する送信をフォーマット化し、２以上の複数の可能な送信フォーマットが最も少ないウオルシュ符号を使用するなら、最も少ないウオルシュ符号を使用する複数の可能な送信フォーマットのいずれが最も少ない送信電力量をさらに使用するかを決定し、最も少ないウオルシュ符号および最も少ない送信電力量を有する送信フォーマットに従って遠隔局に対する送信をフォーマット化することを備える。
【００１２】
他の観点において、システムスループットを最適化するために、複数の遠隔局に対する同時送信をスケジュールする方法が提供される。この方法は、第１の遠隔局および複数の遠隔局のためのすべての支持可能な送信フォーマットセットを決定し、支持可能な送信フォーマットセットの各々に従ってすべての未使用のシステムリソースを決定し、支持可能な送信フォーマットの各々を用いて目的関数を評価し、１つの送信フォーマットセットのみが目的関数評価の基準を満足するなら、目的関数評価の基準を満足する送信フォーマットに従って、第１の遠隔局および複数の遠隔局に同時送信し、支持可能な送信フォーマットセットからの複数の送信フォーマットセットが目的関数評価の基準を満足するなら、ウオルシュ符号の数に基づいて複数の送信フォーマットセットの１つを選択し、選択した送信フォーマットセットに従って第１の遠隔局および複数の遠隔局に同時送信することを備える。
【００１３】
他の観点において、種々の装置が上述した方法観点を実行するように構成される。例えば、１つの観点において、メモリ素子およびメモリ素子内に記憶された命令群を実行するように構成されたプロセッサを備え、命令群は、遠隔局のための複数の可能な送信フォーマットを選択し、遠隔局のための複数の送信フォーマットのいずれが最も少ないウオルシュ符号を使用するかを決定し、最も少ないウオルシュ符号を有する送信フォーマットに従って、遠隔局に対する送信をフォーマット化し、２以上の複数の可能な送信フォーマットが最も少ないウオルシュ符号を使用するなら、最も少ないウオルシュ符号を有する複数の可能な送信フォーマットのいずれが、最も少ない送信電力量を使用するかを決定し、最も少ないウオルシュ符号および最小送信電力量を有する送信フォーマットに従って、遠隔局に対する送信をフォーマット化するためのものである。
【００１４】
他の観点において、メモリ素子と、メモリ素子内に記憶された他の命令群を実行するように構成されるプロセッサが提供される。命令群は、第１の遠隔局および複数の遠隔局のためのすべての支持可能な送信フォーマットを決定し、支持可能な送信フォーマットセットの各々に従って、すべての未使用のシステムリソースを決定し、支持可能な送信フォーマットセットの各々を用いて目的関数を評価し、１つの送信フォーマットのみが、目的関数評価の基準を満足するなら、目的関数評価の基準を満足する送信フォーマットセットに従って、第１の遠隔局および複数の遠隔局に同時に送信し、支持可能な送信フォーマットセットからの複数の送信フォーマットセットが目的関数評価の基準を満足するなら、ウオルシュ符号の数に基づいて複数の送信フォーマットセットの１つを選択し、選択された送信フォーマットセットに従って第１の遠隔局および複数の遠隔局に同時に送信するためのものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に示すように、無線通信ネットワーク１０は、一般に、複数の移動局（加入者装置またはユーザー機器とも呼ばれる）１２ａ−１２ｄ、複数の基地局（基地局トランシーバー（ＢＴＳｓ）またはノードＢとも呼ばれる）、基地局コントローラ（ＢＳＣ）（無線ネットワークコントローラまたはパケットコントロール機能１６とも呼ばれる）、移動体通信網向け交換機（ＭＳＣ）または交換台、パケットデータサービングノード（ＰＤＳＮ）またはインターネットワーキング機能（ＩＷＦ）２０、一般の加入電話網（ＰＳＴＮ）２２（一般には、電話会社）、およびインターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワーク２４（一般にはインターネット）を含む。簡単のために、４つの移動局１２ａ−１２ｄ、３つの基地局１４ａ−１４ｃ、１つのＢＳＣ１６、１つのＭＳＣ１８、および１つのＰＤＳＮ２０が示される。いかなる数の移動局１２、基地局１４、ＢＳＣｓ１６、ＭＳＣｓ１８、およびＰＤＳＮｓ２０も存在し得ることは当業者により理解されるであろう。
【００１６】
一実施形態において、無線通信ネットワーク１０は、パケットデータサービスネットワークである。移動局１２ａー１２ｄは、携帯電話、ＩＰベースのウエブブラウザアプリケーションを実行するラップトップコンピュータに接続される携帯電話、ハンズフリーカーキットに関連する携帯電話、ＩＰベースのウエブブラウザアプリケーションを実行するパーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、ポータブルコンピュータに組み込まれた無線通信モジュール、または、無線ローカルループまたはメーター読取りシステムに見出される可能性があるような固定位置通信モジュールのような、いかなる数の異なるタイプの無線通信装置であってよい。最も一般的な実施形態において、移動局は、いかなるタイプの通信装置であってもよい。
【００１７】
移動局１２ａ−１２ｄは、例えば、ＥＩＡ／ＴＩＡ／ＩＳ−７０７規格に記載されるような１つ以上の無線パケットデータプロトコルを実行するように有利に構成してもよい。特定の実施形態において、移動局１２ａ−１２ｄは、ＩＰネットワーク２４に行くことになっているＩＰパケットを発生し、ポイントツーポイントプロトコル（ＰＰＰ）を用いてＩＰパケットをフレームにカプセル化する。
【００１８】
一実施形態において、ＩＰネットワーク２４は、ＰＤＳＮ２０に接続され、ＰＤＳＮ２０は、ＭＳＣ１８に接続され、ＭＳＣはＢＳＣ１６およびＰＳＴＮ２２に接続され、およびＢＳＣ１６は、例えば、Ｅ１、Ｔ１、非同期転送モード（ＡＴＭ）、ＩＰ、ＰＰＰ、フレームリレイ、ＨＤＳＬ、ＡＤＳＬ、またはｘＤＳＬを含むいくつの周知のプロトコルのいずれかに従って音声および／またはデータパケットの送信のために構成された有線を介して基地局１４ａ−１４ｃに接続される。他の実施形態において、ＢＳＣ１６はＰＤＳＮ２０に直接接続され、ＭＳＣ１８はＰＤＳＮ２０に接続されない。
【００１９】
無線通信ネットワーク１０の一般的な動作の期間、基地局１４ａ−１４ｃは、通話、ウエブブラウジング、または他のデータ通信に携わる種々の移動局１２ａ−１２ｄから逆方向信号のセットを受信し、復調する。所定の基地局１４ａ−１４ｃにより受信した各逆方向の信号は、その基地局１４ａ−１４ｃ内で処理される。各基地局１４ａ−１４ｃは、順方向信号のセットを変調し、移動局１２ａ−１２ｄに送信することにより複数の移動局１２ａ−１２ｄと通信することができる。例えば、図１に示すように、基地局１４ａは、第１および第２の移動局１２ａ、１２ｂと同時に通信し、基地局１４ｃは、第３および第４の移動局１２ｃ、１２ｄと同時に通信する。残りのパケットは、一方の基地局１４ａ−１４ｃから他方の基地局１４ａ−１４ｃへの特定の移動局１２ａ−１２ｄのための呼のソフトハンドオフの統合を含む呼リソース割り当ておよび移動度管理機能性を供給するＢＳＣ１６に送られる。例えば、移動局１２ｃは、２つの基地局１４ｂ、１４ｃと同時に通信している。最終的に、移動局１２ｃが基地局１４ｃの１つから十分離れて移動すると、その呼は、他の基地局１４ｂにハンドオフされるであろう。
【００２０】
その呼が一般的な通話なら、ＢＳＣ１６は、受信したデータをＭＳＣ１８に送り、ＭＳＣ１８は、ＰＳＴＮ２２とインターフェースするために、さらなるルーティングサービスを提供する。送信がＩＰネットワーク２４に行くことになっているデータ呼のようなパケットベースの送信なら、ＭＳＣ１８は、データパケットをＰＤＳＮ２０に送り、ＰＤＳＮ２０は、そのパケットをＩＰネットワーク２４に送信する。あるいは、ＢＳＣ１６は、そのパケットを直接ＰＤＳＮ２０に送り、ＰＤＳＮ２０はそのパケットをＩＰネットワーク２４に送信する。
【００２１】
いくつかの通信システムにおいて、データトラヒックを運ぶパケットは、送信チャネルのスロットを占有するサブパケットに分割される。図示の容易性のためだけに、ｃｄｍａ２０００システムの用語がここでは、使用される。そのような使用は、ここに記載した実施形態をｃｄｍａ２０００システムに限定することを意図するものではない。実施形態は、ここに記載した実施形態の範囲に影響を与えることなく、例えば、ＷＣＤＭＡのような他のシステムにおいて実施可能である。
【００２２】
ｃｄｍａ２０００システムにおいて、スロットサイズは、１．２５ｍｓの期間として指定されてきた。さらに、トラヒックデータは、例えば、１．２５ｍｓ、２．５ｍｓ、５ｍｓ、１０ｍｓ、２０ｍｓ、４０ｍｓ、または８０ｍｓに期間を異ならせることができるメッセージフレームで送信することができる。「スロット」および「フレーム」という用語は、同じＣＤＭＡシステム内で、または異なるＣＤＭＡシステム間で異なるデータチャネルに対して使用される用語である。ＣＤＭＡシステムは、順方向および逆方向リンク上の多数のチャネルから構成され、いくつかのチャネルは他のチャネルと異なって構成される。それゆえ、いくつかのチャネルを記載する専門用語はチャネル構造に従って異なるであろう。例示目的のためだけに、「スロット」という用語は、空中を伝搬する信号のパッケージ化を記載するために以下使用されるであろう。
【００２３】
基地局の範囲内で動作する、基地局から遠隔局への順方向リンクは、複数のチャネルから構成することができる。順方向リンクのチャネルのいくつかは、これらに限定されるわけではないが、パイロットチャネル、同期チャネル、ページングチャネル、クイックページングチャネル、ブロードキャストチャネル、電力制御チャネル、割り当てチャネル、制御チャネル、専用制御チャネル、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）チャネル、基本チャネル、補足チャネル、補足符号チャネル、およびパケットデータチャネルを含むことができる。遠隔局から基地局への逆方向リンクも複数のチャネルから構成される。各チャネルは、異なるタイプの情報を目標の宛先に運ぶ。一般に、音声トラヒックは、基本チャネル上で運ばれ、データトラヒックは、補足チャネルまたはパケットデータチャネル上で運ばれる。補足チャネルは通常専用チャネルであり、一方、パケットデータチャネルは、通常異なる団体に対して指定される信号を時分割多重の方法で運ぶ。あるいは、パケットデータチャネルは、共有補足チャネルとしても記載される。本願明細書の実施形態を記載するために、補足チャネルおよびパケットデータチャネルは一般にデータトラヒックチャネルと呼ばれる。
【００２４】
一般に、基地局内のスケジューラーユニットまたは他のインフラストラクチャエレメントが複数の遠隔局のための送信データを受信すると、システムスケジューリングアルゴリズムは、種々の遠隔局へのデータの優先度を決定するために実施される。遠隔局がＴＤＭＡの方法で多重化されるシステムにおいて、最も高い優先度を有する遠隔局が最初に送信のためにスケジュールされる。最も高い優先度を有する移動局が送信された後、ＴＤＭＡタイプシステムは、残りのすべての遠隔局の優先度を更新し、次に、残りのいずれが、最も高い優先度を有するかを決定するであろう。それゆえ、ＴＤＭＡタイプシステムは、最高優先度インデックスのみを使用し、残りを無視する。しかしながら、上述したように、このスケジューリング方法は、スロット全体にわたって、単一の遠隔局のみに対してデータを送信するという非能率さにより最適ではない。
【００２５】
ここに記載された実施形態は、割り当てられた時間分に対して複数のユーザーを送信のためにスケジュールすることができる最適化されたスケジューリングアルゴリズムの実施に向けられている。特に、実施形態は、単一のスロットにわたり複数のユーザーのためのデータの同時送信を達成することができるように、データパケットのための種々の送信フォーマットを選択するシステムに向けられている。
【００２６】
一実施形態において、優先度情報および各目標の遠隔局に関連するチャネル状態情報を用いて、目標の遠隔局の各々のためのデータの送信フォーマットを決定する。優先度情報は通常、スケジューラーユニットまたは基地局内の他のインフラストラクチャエレメントにより決定される。
【００２７】
他の実施形態において、目標の遠隔局の各々のためのデータの送信フォーマットの決定は、目的関数を最大化する送信フォーマットの選択に基づく。適当な目的関数を以下に記載する。
【００２８】
他の実施形態において、目標の遠隔局の各々のためのデータの送信フォーマットの選択は、目的関数を最大化することに基づき、さらに、利用可能な送信電力および利用可能な拡散符号に基づく。
【００２９】
図２は、割り当てられた時間分の期間、基地局から遠隔局への複数の同時送信のための送信フォーマットを選択するための手続きを記載する。選択手続きは、さらなる処理エレメントおよび基地局内のメモリエレメントにより実施可能であり、または、選択手続きは、すでに基地局内に存在する処理エレメントおよびメモリ素子に導入することができる。記載された方法ステップを実施する際に、種々の他のインフラストラクチャエレメントが役割を果たすことができる。ステップ２００において、基地局は、基地局の範囲内で動作する異なる遠隔局に配信するために種々のデータトラヒックメッセージを受信する。ステップ２０２において、スケジューラー装置、または基地局内の他のインフラストラクチャエレメントは、送信を受信するためのＬ個の最良の候補遠隔局を選択する。Ｌ個の最良の候補遠隔局は、Ｕ₁、Ｕ₂、・・・およびＵ_Lと呼ばれる。Ｌ個の最良の候補遠隔局を決定する際に、基地局は優先度インデックスＰ₁、Ｐ₂、・・・およびＰ_LをＵ₁、Ｕ₂、・・・およびＵ_Lに割り当てる。但し、Ｐ₁≧Ｐ₂≧Ｐ_L≧である。各候補遠隔局Ｕ₁、Ｕ₂、・・・およびＵ_Lは、それぞれデータペイロードＮ₁、Ｎ₂、・・・Ｎ_Lの対象とする受信者である。この場合、ペイロードは、各遠隔局に送信される情報ビット量に基づいて決定することができる。
【００３０】
いくつかの通信システムは、遠隔局から、搬送波対干渉比（Ｃ／Ｉ）のようなチャネル状態情報を収集する能力を有する点に留意する必要がある。遠隔局は、パイロットチャネルの先験的な情報を用いて送信媒体の特徴を決定する。ここに記載した実施形態は、そのようなチャネル状態情報Ｃ／Ｉを用いて各遠隔局のための最適な送信フォーマットを選択することができる。仮に、（Ｃ／Ｉ）₁、（Ｃ／Ｉ）₂、・・・および（Ｃ／Ｉ）_Lをすべての候補遠隔局により報告されるチャネル状態情報とする。
【００３１】
所定の送信フォーマットＦ₀、Ｆ₁、Ｆ₂、・・・Ｆ_M-1は、基地局内に記憶される。この場合、各送信フォーマットＦ_iは種々の送信パラメーターの組合せに相当する。一実施形態において、送信フォーマットＦ_iは、以下の送信パラメーターのいずれかまたは全ての組合せに相当する：システムにより使用される変調スキーム、直交または準直交符号の数、ビットのデータペイロードサイズ、メッセージフレームの期間、および／または符号スキームに関する詳細。通信システム内で使用される変調スキームのいくつかの例は、直交位相シフトキーイングスキーム（ＱＰＳＫ）、８進位相シフトキーイングスキーム（８−ＰＳＫ）、および１６進直交振幅変調（１６−ＱＡＭ）である。選択的に実施可能な種々の符号化スキームのいくつかは、種々の速度で実施される畳み込み符号化スキーム、または、インターリービングステップにより分離される複数の符号化ステップから構成されるターボ符号化である。
【００３２】
ウオルシュ符号のような直交符号および準直交符号を用いて、各遠隔局に送信される情報をチャネル化する。言い換えれば、ウオルシュ符号は、順方向リンク上で用いられ、各々に、同じ時間分の期間、同じ周波数で、異なる直交符号または準直交符号が割り当てられた、複数のユーザーを、システムがオーバーレイすることを可能にする。
【００３３】
それゆえ、基地局は、種々の送信フォーマットに従って、データペイロードを送信する選択を有する。例示目的のために、送信フォーマットに従って、基地局により構成されたデータペイロードは、フレームと呼ばれる。この実施形態に関して、用語Ｆ₀は、遠隔局に送信が無い場合に相当する。
【００３４】
ステップ２１０において、基地局がＬ個の最良の候補および関連する優先度を決定すると、基地局は各Ｕ_iに対してフレームフォーマットｆ ₁ 、ｆ ₂ 、・・・およびｆ _L のフレームフォーマットグループが収入関数Ｊ( )を最大化するようにフレームフォーマットｆ _i を選択する。可能な収入関数の例を以下にさらに詳細に述べる。
【００３５】
一実施形態において、基地局は、セット（Ｆ₀、Ｆ₂、・・・Ｆ_M-1）から可能なフレームフォーマットのサブセット（ｆ_1-test、ｆ_2-test、・・・ｆ_L-test）を選択することにより選択を実行し、次に、ある条件が満足されるかどうか決定する。一実施形態において、以下のように４つの条件が満足される。
【数３】
_i=1Σ^L Ｎｂ_ウォルシュ（ｆ _ｉ）≦パケットデータのための合計の利用可能なウォルシュ符号
【００３６】
但し、Ｎｂ＿Ｗａｌｓｈ（Ｆ_i）は送信フォーマットＦ_iにおいて使用されるウオルシュ符号の数であり、Ｎb＿Ｗａｌｓｈ（Ｆ₀）＝０である。量「パケットデータのための合計の利用可能なウオルシュ符号」は、動作の過程の期間、基地局において決定することができるパラメータである。
【数４】
_i=1Σ^L Ｅ_ｉ（ｆ_ｉ）≦パケットデータのための合計の利用可能な電力
【００３７】
但し、Ｅ_i（Ｆ_k）は送信フォーマットＦ_kを用いてＵ_iに送信するのに必要な最小電力である。量「パケットデータのための合計の利用可能な電力」は動作の過程の期間、基地局において決定できるパラメーターである。このパラメーターは、遠隔局Ｕ_iのＣ／Ｉ並びに送信フォーマットＦ_kの関数であることに留意する必要がある。
【数５】
いずれかのｉ∈｛１，２，・・・，Ｌ｝に対するペイロード（ｆ_ｉ）≦Ｎ_ｉ
【００３８】
但し、ペイロード（Ｆ_i）はビットにおけるＦ_iのデータペイロードである。
【数６】
いずれかのｉ，ｊ∈｛１，２，・・・，Ｌ｝およびｆ_ｉ≠Ｆ_０，ｆ_ｊ≠Ｆ_０に
対してフレーム期間（ｆ_ｉ）＝フレーム期間（ｆ_ｊ）
【００３９】
但し、フレーム期間（Ｆ_i）は送信フォーマットＦ_iで指定されるフレーム期間である。いずれかのｉ∈｛１、２、・・・Ｌ｝に対してＦ_i＝Ｆ₀なら、Ｌ未満のユーザーがスケジュールされる。
【００４０】
基地局が目的関数Ｊ( )を最大化するフレームフォーマットｆ₁、ｆ₂、・・・ｆ_Lのグループを選択するなら、ステップ２２０において、基地局は、割り当てられた時間分に対してＬ個のフレームフォーマットｆ₁、ｆ₂、・・・ｆ_Lを用いてＬユーザーにメッセージフレームを同時に送信する。
【００４１】
目的関数Ｊ( )の例
送信フォーマットを選択するための上述の実施形態は目的関数に印加された優先度情報の使用に基づく。目的関数は、指定された公正度を保証しながら、データスループットを最大化するいずれかの関数であり得る。「公正」はシステムプロバイダーの要件に依存する主観的量である。例えば、システムプロバイダーは、単一のユーザーが長期間にわたって、大量のデータ転送のためのリソースを独占することは受け入れられないと決定することができる。しかしながら、システムプロバイダーは、単一ユーザーが短期間リソースを独占することは受け入れられると決定することができる。公正さはまたデータペイロードの到着時間、データペイロードの開始点、またはデータペイロードの量により決定することもできる。公正さは、サービスの量、または通信アクセスの価格によっても決定することができる。これらの例は、「公正さ」が非常に異なる方法で定義できるシステム制約であることを例示する。しかしながら、「公正さ」の量は、適当な目的関数によって考慮に入れることができる。
【００４２】
一実施形態において、以下の目的関数Ｊ( )を使用することができる。
【数７】
Ｊ（ｆ_１，ｆ_２，・・・，ｆ_Ｌ）
＝ペイロード（ｆ_１）・Ｐ_１ ^α＋ペイロード（ｆ_２）・Ｐ_２ ^α＋・・・＋ペイロード（ｆ_Ｌ）・Ｐ_Ｌ ^α
【００４３】
但し、α≧０は公正さを制御する定数である。
【００４４】
上記目的関数を用いて、データペイロードが大量のビット数からなる場合、または優先度インデックスが高い場合、メッセージフレームがスケジュールされる傾向があるであろう。
【００４５】
他の実施形態において、以下の目的関数Ｊ( )を使用することができるであろう。
【数８】
Ｊ（ｆ_１，ｆ_２，・・・、ｆ_Ｌ）＝０（ｆ_１＝Ｆ_０なら）
Ｊ（ｆ_１，ｆ_２，・・・、ｆ_Ｌ）＝ペイロード（ｆ_１）・Ｐ_１ ^α＋ペイロード
（ｆ_２）・Ｐ_２ ^α＋・・・＋ペイロード（ｆ_Ｌ）・Ｐ_Ｌ ^α （ｆ_１≠Ｆ_０なら）
【００４６】
但し、α≧０は公正さを制御する定数である。
【００４７】
上記目的関数を用いて、最も高い優先度Ｐ₁を有する遠隔局は、公正さを保証するために常にスケジュールされるであろう。
【００４８】
図２に記載した送信フォーマット選択プロセスは、与えられた目的関数を最大にする送信フォーマットをどのようにして選択することができるかを記載する。他の実施形態が存在する。複数のユーザーが実際にスケジュールされるとき、どのようにして最良の複数のフォーマットｆ₁、ｆ₂、・・・およびｆ_Lを選択するかについての他の実施形態が提供される。（Ｆ₀）を除いて、唯一人のユーザーが実際にスケジュールされるなら、どのようにして最良のフォーマットを選択するかについてのさらに他の実施形態がここに記載される。これらの選択は、目的関数Ｊ( )を最大にするためにどの位の数のおよびどのユーザーをスケジュールしなければならないか、および対応する送信フォーマットを決定するためにさらに解析することができる。
【００４９】
図３は唯一人のユーザーがスケジュールされるなら、どのようにして最良の送信フォーマットを選択するかについての実施形態を記載する。それは唯ひとつの遠隔局がスケジュールされるが、同じ目的関数を満足する複数の送信フォーマットが存在する場合のための選択基準からなる。
【００５０】
ステップ３００において、基地局は、優先度インデックスまたはバッファ内の情報ビットに基づいて、一次目標Ｕ₁を選択する。ステップ３０２において、基地局は、Ｕ₁に対するデータトラヒックペイロードのための少なくとも１つの可能な送信フォーマットを選択する。一実施形態において、複数の可能な送信フォーマットの選択は、システムスループットを最大にする目的関数に基づく。ステップ３０４において、２以上の可能な送信フォーマットがあるなら、プログラムフローはステップ３０６に進む。目的関数Ｊ( )を最大にする複数の送信フォーマットがあるなら、２以上の可能な送信フォーマットがあるであろう。唯ひとつの可能な送信フォーマットが可能であるなら、プログラムフローはステップ３０８に進み、基地局は、選択された送信フォーマットに従って、データトラヒックペイロードをフォーマットする。
【００５１】
ステップ３０６において、基地局は、最も少ないウオルシュ符号を必要とする送信フォーマットに基づいて、最適な送信フォーマットを選択する。ステップ３２０において、基地局は、選択された最適な送信フォーマットに従ってデータトラヒックペイロードをフォーマットする。
【００５２】
図４は、複数の遠隔局が送信のためにスケジュールされる必要があるときの選択基準の他の実施形態を記載する。仮に、目標の遠隔局の候補をＶ₁、Ｖ₂、・・・およびＶ_Lと示すとする。但し、各Ｖ_iは、Ｐ₁≧Ｐ₂≧・・・≧Ｐ_Lであるように優先度インデックスＰ_iと関連している。
【００５３】
ステップ４００において、基地局は、最も高い優先度の目標遠隔局としてＶ₁を指定し、変数Ｖ_iに対してインデックスｉ＝２を設定する。
【００５４】
ステップ４０２において、基地局は、システムにより支持することができるＶ₁およびＶ_iに対してすべての送信フォーマットを決定する。良い送信フォーマット対のセットは、｛（ｆ_j,ｆ_k)：ｊ≠ｋであるように１≦ｊ、ｋ≦Ｌであり、Ｌは同時にスケジュールできる遠隔局の最大数である｝と示される。一実施形態において、基地局は、システムが送信フォーマットを支持できるかどうかを決定するために、フレーム期間、ウオルシュ符号の数、および／または送信フォーマットの各々に関連する必要な最小送信電力を評価する。
【００５５】
ステップ４０４において、基地局は、ステップ４０２において決定された各送信フォーマット対（ｆ_j,ｆ_k）に対して使われていないウオルシュ符号および送信電力のようなシステリソースの量を決定する。
【００５６】
ステップ４１０において、基地局は、各送信フォーマット対に対して与えられた目的関数Ｊ( )を評価する。目的関数Ｊ( )を最大にする送信フォーマット対が最良の対として選択される。ステップ４１２において、目的関数を最大にする複数の送信フォーマット対があるかどうかの判断がなされる。目的関数を最大にする２以上の送信フォーマット対があるなら、ステップ４１４において、基地局は、最も少ないウオルシュ符号を必要とする送信フォーマット対を選択する。プログラムフローは次に、ステップ４２０に進む。収入関数を最大にする送信フォーマット対が１つだけなら、プログラムフローは同様にステップ４２０に進む。
【００５７】
ステップ４２０において、基地局は、Ｖ₁およびＶ_iに対する最良フォーマット対が以前の最良フォーマット対より良いかどうか判断する。言い換えれば、基地局はこの一巡の間に決定された最良の送信対と、以前の一巡から決定された最良の送信対とを比較する。この比較からの最良の送信フォーマット対がＶ₁と共にスケジュールされる最良の候補遠隔局を決定する。
【００５８】
ステップ４３０において、インデックスｉがインクリメントされ、すべての候補を使い果たすまで、上述したステップが反復される。ｉが最後のインクリメント値に到達すると、ステップ４４０において、基地局は、決定された最良の送信フォーマットに従って、Ｖ₁およびＶ_bestに同時送信をスケジュールする。
【００５９】
あるいは、上述のプロセスは、複数のループを用いて書き直すことができる。この場合、外側のループは各Ｖ_iをスキャンし、真中のループは、Ｖ₁に対する各可能な送信フォーマットをスキャンし、および内側のループは、残りのウオルシュ符号および余剰電力を用いて第２のユーザーに対する候補をスキャンする。当業者には周知のように、ここに記載した実施形態の範囲に影響を与えることなく、プログラミングの実施を変化させることができる。
【００６０】
上述の実施形態は、２つの遠隔局に対する同時送信の最良の送信フォーマットの検索を記載する。しかしながら、上述した実施形態は、３以上の遠隔局に対して最良の送信フォーマットを検索するように拡張することができる。Ｖ₁およびＶ_iに対してだけ、すべての送信フォーマットを検索するよりもむしろ、基地局は、Ｖ₁乃至Ｖ_mに対してすべての送信フォーマットの検索を行なうことができる。この場合、ｍは、ｍ個の複数局に対する同時送信の数である。それゆえ、送信フォーマット対を評価するよりもむしろ、システムは、与えられた目的関数を最大にするために、送信フォーマットセットを評価するであろう。
【００６１】
他の実施形態において、システムリソースをより完全に利用するために、ここに開示したシステムにさらなるステップを追加することができる。基地局が複数の同時送信のための最適な送信フォーマットを選択した後、基地局は、なんらかのウオルシュ符号および電力が使用されていないかどうか判断する。使用されていないウオルシュ符号および電力があれば、それらは、スケジュールされる遠隔局の間で割り当てられる。割り当ては、均等にまたは遠隔局の優先度インデックスおよび／または最小電力要件に基づいて行なうことができる。一実施形態において、使用されていないウオルシュ符号は、遠隔局の優先度インデックスにもとづいて割り当てられる。他の実施形態において、余剰電力は最小電力要件に従って比例的に割り当てられる。
【００６２】
上述したように、ウオルシュ符号または他の直交／準直交符号は、個々の遠隔局への送信のチャネル化を供給するために重要である。ウオルシュ符号の使用の重要な観点は、データビットおよび送信電力レベルをカバーするために使用されるウオルシュ符号の数の間の関係である。単純化した説明は、いつ、オリジナルデータビットを拡散するためにより多くのウオルシュ符号が使用され、エラー制御符号レートがより低くなり、そして送信電力効率が改良されるかということである。
【００６３】
従って、上述した実施形態に追加できる他のさらなるステップは、基地局において、なんらかの送信電力が割り当てられずに残されているかどうかを判断するステップである。なんらかの残りの送信電力があるなら、基地局は、各遠隔局に対してＥ_i（ｆ_k）に従って、データトラヒックペイロード間で電力を比例的に割り当てることができる。
【００６４】
当業者は、情報及び信号が多岐に渡る様々な異なる技術及び技法のいずれかを使用して表現されてよいことを理解するだろう。例えば、前記説明を通して参照されてよいデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、記号及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁性粒子、光学場または光学粒子、またはその任意の組み合わせによって表現されてよい。
【００６５】
当業者は、さらに、ここに開示されている実施形態に関連して説明された多様な例示的な論理ブロック、モジュール、回路及びアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組み合わせとして実現されてよいことを理解するだろう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に説明するために、多様な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路及びステップが、一般的にそれらの機能という点で前述されている。このような機能性がハードウェアとして実現されるのか、あるいはソフトウェアとして実現されるのかは、特定の用途及び全体的なシステムに課される設計制約に依存する。当業者は、それぞれの特定の用途のために変化する方法で説明された機能性を実現してよいが、このような実現の決定は、本発明の範囲からの逸脱を引き起こすと解釈されるべきではない。
【００６６】
ここに開示されている実施形態に関連して説明された多様な例示的な論理ブロック、モジュール及び回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他のプログラマブルロジックデバイス、離散ゲートまたはトランジスタ論理、離散ハードウェア構成要素、あるいはここに説明される機能を実行するように設計されたその任意の組み合わせをもって実現または実行されてよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってよいが、代替策ではプロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラまたはステートマシンであってよい。プロセッサは、例えばＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連動する１台または複数台のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のこのような構成の組み合わせとして実現されてもよい。
【００６７】
ここに開示された実施形態に関連して説明された方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェア内、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュール内、あるいは２つの組み合わせの中で直接的に具体化されてよい。ソフトウェアモジュールはＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または技術で既知である任意の他の形式の記憶媒体に常駐してよい。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。代替策では、記憶媒体はプロセッサに一体化してよい。プロセッサ及び記憶媒体はＡＳＩＣに常駐してよい。ＡＳＩＣはユーザ端末に常駐してよい。代替策では、プロセッサ及び記憶媒体はユーザ端末内に別々の構成要素として常駐してよい。
【００６８】
開示された実施形態の過去の説明は、当業者が本発明を製造するまたは使用することができるようにするために提供される。これらの実施形態に対する多様な修正は、当業者に容易に明らかになり、ここに定義される一般的な原則は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されてよい。したがって、本発明はここに示されている実施形態に制限されるのではなく、ここに説明される原則及び新規特徴と一貫する最も幅広い範囲を与えられることが認められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は無線通信ネットワークの図である。
【図２】図２は、複数の遠隔局への複数の、同時の送信の送信フォーマットを決定する方法を記載するフローチャートである。
【図３】１つの遠隔局のための可能な送信フォーマットからの最適な送信フォーマットの選択を図解するフローチャートである。
【図４】少なくとも２つの遠隔局のための最適な送信フォーマットの選択を図解するフローチャートである。

Claims

下記を具備する、基地局から少なくとも１つの遠隔局にデータを送信する方法：
前記少なくとも１つの遠隔局の各々の優先度を決定する；
前記少なくとも１つの遠隔局の各々の優先度を用いて、少なくとも１つの送信フォーマットを決定する；
選択された送信フォーマットに従って、データペイロードをメッセージフレームにフォーマット化する、前記選択された送信フォーマットは最も少ないウオルシュ符号を使用する送信フォーマットを選択することにより前記少なくとも１つの送信フレームから選択される；および
前記メッセージフレームを前記遠隔局に送信する。
前記データペイロードを、選択された送信フォーマットに従ってメッセージフレームにフォーマット化することは、さらに未使用のウオルシュ符号を前記選択された送信フォーマットに割り当てることを具備する、請求項１の方法。
前記メッセージフレームを前記遠隔局に送信することは、さらに、前記選択された送信フォーマットおよび残りの送信電力レベルに基づく、割り当てられた最小送信電力を使用することを具備する、請求項１の方法。
下記を具備する、遠隔局への送信のための送信フォーマットを選択する方法：
遠隔局のための複数の可能な送信フォーマットを選択する；
前記遠隔局のための前記複数の可能な送信フォーマットのいずれが最も少ないウオルシュ符号を使用するかを決定する；
前記最も少ないウオルシュ符号を有する前記送信フォーマットに従って前記遠隔局への送信をフォーマット化する；
２以上の前記複数の可能な送信フォーマットが前記最も少ないウオルシュ符号を使用するなら、前記最も少ないウオルシュ符号を使用する複数の可能な送信フォーマットのいずれが、さらに、最少量の送信電力を使用するかを決定する；および
前記最も少ないウオルシュ符号と前記最小量の送信電力を有する前記送信フォーマットに従って、前記遠隔局への送信をフォーマット化する。
下記を具備する、基地局から少なくとも１つの遠隔局にデータを送信する装置：
メモリ素子；および
前記メモリ素子内に記憶される命令セットを実行するように構成されたプロセッサ、前記命令セットは、
前記少なくとも１つの遠隔局の各々の優先度を決定する；
前記少なくとも１つの遠隔局の各々の優先度を使用して、少なくとも１つの送信フォーマットを決定する；
選択された送信フォーマットに従って、データペイロードをメッセージフレームにフォーマット化する、前記選択されたフォーマットは、前記少なくとも１つの送信フレームから選択される、；および
前記メッセージフレームを前記遠隔局に送信する；
ための命令セットであり、
前記プロセッサは、さらに、最も少ないウオルシュ符号を使用する送信フォーマットを選択することにより、前記少なくとも１つの送信フレームから前記選択された送信フォーマットを選択するための命令群を実行するように構成される。
前記プロセッサは、未使用のウオルシュ符号を前記選択された送信フォーマットに割り当てるための命令群を実行するようにさらに構成される、請求項５の装置。
前記プロセッサは、前記選択された送信フォーマットおよび残りの送信電力レベルに基づくさらなる割り当てられた最小送信電力を有する前記メッセージフレームを送信するための命令群を実行するようにさらに構成される、請求項５の装置。
下記を具備する、基地局から少なくとも１つの遠隔局にデータを送信する装置：
メモリ素子；および
前記メモリ素子内に記憶された命令セットを実行するように構成されたプロセッサ、前記命令セットは、
前記遠隔局のための複数の可能な送信フォーマットを選択する；
前記遠隔局のための前記複数の可能な送信フォーマットのいずれが、前記最も少ないウオルシュ符号を使用するかを決定する；
最も少ないウオルシュ符号を有する前記送信フォーマットに従って、前記遠隔局への前記送信をフォーマット化する；
２以上の前記複数の可能な送信フォーマットが前記最も少ないウオルシュ符号を使用するなら、前記最も少ないウオルシュ符号を使用する複数の可能な送信符号のいずれが、さらに前記最小量の送信電力を使用するかを決定する；および
前記最小のウオルシュ符号および前記最小量の送信電力を有する前記送信フォーマットに従って、前記遠隔局への送信をフォーマット化する；
ための命令セットである。