JP4510826B2 - ユーザ装置の上りリンク送信をスケジューリングする方法及び基地局 - Google Patents

ユーザ装置の上りリンク送信をスケジューリングする方法及び基地局 Download PDF

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Description

本発明は無線通信システムにおける上りリンク送信のスケジューリング法に関連する。本発明は３Ｇ移動通信システムのような符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）通信システムに特に適用可能であるがそれに限定されない。
図１は無線通信システムの一部を示し、複数のソースユーザ装置ＵＥ１，ＵＥ２，ＵＥ３が基地局ＢＳを介して複数の宛先ユーザ装置ＵＥ４，ＵＥ５，ＵＥ６と通信を行っている。ソースＵＥ（ＵＥ１，ＵＥ２，ＵＥ３）は基地局ＢＳに上り（アップ）リンクでデータパケットを送信する。基地局ＢＳはソースＵＥからデータパケットを受信し、下り（ダウン）リンクで宛先ＵＥへの伝送を進めるためにそれらのデータパケットをバッファリングする。この例では無線チャネル各々に別々のチャネリゼーションコードが割り当てられ、他チャネル（ＣＤＭＡ）を区別している。
図１のシステムでは基地局はパケットをスケジューリングする責務を有し、そのパケットは様々な宛先ＵＥへ送信されるべきものである。基地局は適切なスケジューリング決定をすることができる、なぜなら基地局は宛先ＵＥへの送信に関して単独で責任を負っているからである。しかしながらソースＵＥの各々がいつどのようにアップリンクでデータを基地局に送信するかを決定する何らかの手段が用意されることも必要である。
最も簡易な手法では、各ソースＵＥは、送信するデータがあるときはいつでも送信する。この技法はアップリンクに与えられる負荷が低い場合には良好に機能するかもしれない。しかしながら非常に多数のＵＥが同時にデータを送信しようとすると、干渉レベルが許容可能でなくなり、貧弱なサービス品質を招いてしまうおそれがある。
アップリンク伝送のスケジューリングに関していくつもの技術が知られている。これらのスケジューリング法の目的は、ＵＥが基地局に送信するやり方を管理し、干渉レベル、公平性又はスループット等のような或る基準を満たすことである。
時間スケジューリングとして知られているスケジューリング法では、所与の時間間隔の間に或る単独のＵＥに全てのアップリンクリソースが与えられる。どのＵＥが一度にチャネルリソースを有するかを決定する或る手段が使用される。例えば各ＵＥは交代でリソースを使用してデータを送信してもよいし、或いはチャネル品質を考慮することでチャネルリソースの割り当てられるＵＥが選択されてもよい。
時間スケジューリングでは一度に１つのＵＥだけが送信し、各ＵＥは他のＵＥと干渉を引き起こさずに高いデータレートでその時間枠内で送信することができる。しかしながら時間スケジューリングは、各ＵＥがいつ送信できるかを通知することに含まれる遅延に起因して、アップリンクのスループットの観点からは非効率的である。時間スケジューリングの他の欠点は、（隣接セル干渉を増やす）干渉ダイバーシチ損失、パワーコントロール信号不足に起因する不正確なパワーコントロール性及びＵＥが送信内容をほとんど有しない場合にアップリンク容量を浪費してしまうこと等である。
レートスケジューリングとして知られる他のスケジューリング法では、各ＵＥは或る情報に基づいてデータを送信するレートを決定し、その情報はネットワークにより通知される。例えば３Ｇ通信システムでは、各ＵＥは、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）により通知されたトランスポートフォーマットコンビネーションセット（ＴＦＣＳ）による情報に基づいてそのレートを決定してよい。このレートは通常的にはＵＥの最大レートより小さく、干渉が許容可能なレベル内に収まることを保証するように設定される。
レートスケジューリングの利点は次のようなことである：多くのＵＥが送信するので、干渉ダイバーシチが維持され、隣接セルへの干渉を減らすことである。レートスケジューリングは、コールアドミッション(call admission)及びパワーコントロール手段が時間スケジューリングのものより正確であるという利点ももたらす。しかしながらレートスケジューリングはＵＥ各々が互いに干渉する不利益を被る、なぜなら多くのＵＥが同時に送信するかもしれないからである。
本発明の課題は既存のアップリンクのスケジューリングを改善することである。
本発明の第１形態によれば、複数のソースユーザ装置から基地局へアップリンクでデータパケットを送信する方法が使用される。前記データパケットは複数の宛先ユーザ装置へのオンワード送信用であり、当該方法は、
前記基地局から或る宛先ユーザ装置までのサービス品質の測定値を判定するステップと、
前記ソースユーザ装置から前記基地局までのアップリンク送信を、サービス品質の前記測定値に依存してスケジューリングするステップと、
を有する方法である。
アップリンク送信スケジューリングの際に、基地局から宛先ユーザ装置へのサービス品質情報を使用することで、システム全体の全体的なパフォーマンスを改善することができる。
基地局は宛先ユーザ装置へデータを送信する責任があるので、基地局はサービス品質の測定値を判定する最良の場所かもしれない。従ってサービス品質の測定値は基地局で判定されてもよい。基地局はサービス品質の指標をユーザ装置に送信し、ユーザ装置がアップリンク送信を計画可能にしてもよい。或いは基地局はユーザ装置により使用された送信フォーマットの指標をユーザ装置に送信してもよい。例えば基地局はパケット送信のレート及び／又は時間（例えば、待機時間）をユーザ装置に送信してもよい。
好ましくは基地局は複数の宛先ユーザ装置の各々についてサービス品質の測定値を判定する。これは宛先ユーザ装置に至る各リンクが他のリンクに対してどの程度良好に機能するかを基地局に判定可能にする。この情報はアップリンク送信をスケジューリングするのに使用可能である。
好ましい形態では、基地局は宛先ユーザ装置各々についてクレジット値を判定し、クレジット値はサービス品質の測定値に基づき、基地局はクレジット値の各々を対応するソースユーザ装置に送信する。各ユーザ装置は基地局へのアップリンク送信をクレジット値に依存してスケジューリングすることができる。
宛先ユーザ装置各々についてのクレジット値は、該宛先ユーザ装置のサービス品質の測定値と他の宛先ユーザ装置のサービス品質の測定とを比較することで得られる。これは、宛先ユーザ装置に至るリンクがそのような他のリンクと比較してどの程度良好に機能するかの指標をソースユーザ装置に持たせることを可能にする。この情報はアップリンク送信をスケジューリングするのに使用可能である。
サービス品質の良い指標を有するように、複数の宛先ユーザ装置の各々について、サービス品質の複数の様々な測定値が判定されてもよい。例えば、基地局から宛先ユーザ装置へのパケット伝送の品質に関する(a),(b)及び(c)の測定値の少なくとも１つが判定されてもよく：(a)はスループット比率であり、(b)はパケット成功率であり、(c)は基地局バッファ占有度である。これらの測定値に加えて又はそれに代えて他の測定値が使用されてもよい。
基地局は、或る宛先ユーザ装置のサービス品質の測定値の各々と、他の宛先ユーザ装置のサービス品質の対応する測定値とを比較し、複数の相対的な測定値を得てもよい。例えば基地局は(a)、(b)、(c)及び(d)の相対的測定値の少なくとも１つを取得してもよく、(a)は平均スループット比率からの距離であり、(b)は最小スループット比率からの距離であり、(c)は最小のサービス品質からの距離であり、(d)は最小のバッファ長からの距離である。これらの測定値に加えて又はそれに代えて他の相対的測定値が使用されてもよい；例えば、基地局で受信した宛先ユーザ装置からの再送要求回数が、上記のどの測定値でもそれに加えて又はそれに代えて使用可能である。
本発明の特に有利な形態では、各宛先ユーザ装置について複数の相対的測定値があり、基地局は、宛先ユーザ装置各々についての複数の相対的測定値を合成し、宛先ユーザ装置に関する単一のクレジット値を得る。このように複数の相対的測定値を合成する利点は単一の値が得られることであり、このことはソースユーザ装置に（クレジット値を）送信するのに必要な情報量を減らす。そのような単一のクレジット値は、宛先ユーザ装置への特定のリンクがそのような他のリンクと比較してどの程度良好に機能するかについての指標を少なくとも２つの異なるダウンリンク品質測定値に基づいて与える。単一のクレジット値は例えば１つ又は２つのバイトでもよい。好ましくは単一のクレジット値の各々は、例えば制御チャネルで若しくはデータチャネルで又は他の何らかの手段で、対応するソースユーザ装置に送信される。
或いは２以上のクレジット値又は相対的測定値が各ソースユーザ装置に送信されてもよい。
好ましくは、ソースユーザ装置は、サービス品質の測定値に基づくクレジット値を受信し、該クレジット値に基づいてパケット送信の時間及び／又はレートを判定する。ソースユーザ装置は、付加的に無線チャネル状態の測定値にも基づいてパケット送信の時間及び／又はレートを判定してもよく、その判定は自身で行ってもよいし、基地局から、ネットワークから又はそれ以外から受信してもよい。ソースユーザ装置は、付加的にサービスタイプにも基づいてパケット送信の時間及び／又はレートを判定してもよい。一般に、高い優先度でサービスを受ける或いはより時間的制約の厳しいユーザ装置は、より頻繁に、又は低優先度の若しくは時間的制約の厳しくないサービスより大きなレートで許容される。例えばビデオサービスにはウエブページより大きな優先度が与えられてもよい。
アップリンク送信は、レートスケジューリングを用いて計画されてもよいし、それらはハイブリッドレート時間スケジューリングを用いて計画されてもよい。ハイブリッドレート時間スケジューリングはそれが提供する多くの柔軟性に起因して状況によっては好ましいかもしれない。例えば所定の期間の間にそれ自身で或いは他のユーザ装置がほとんどいない状態で送信を可能にすることで、貧弱に機能するユーザ装置が速やかに回復するのを可能にできる。しかしながら他の状況ではハイブリッドレート時間スケジューリングは適切でないかもしれない；例えばあるチャネルにもたらす遅延がパワーコントロール法で許容されないかもしれない。従って本方法はレートスケジューリング及びハイブリッドレート時間スケジューリングの一方から他方へ切り替えるステップを更に有してもよい。一方から他方への切り替え判断は、例えばパワーコントロールが許容可能なパラメータの範疇で実行されているか否かの測定値や、干渉ダイバーシチが許容可能なレベル内にあるか否かの測定値のようなシステムパラメータの何らかの測定値に基づいてもよい。
一例では、アップリンク送信のレートが、変調及び符号化方式レベルを調整することで変えられる。他の例では、アップリンク送信のレートが、アップリンク送信の行われる間隔を調整することで変えられる。ユーザ装置は、拡散コードを適合させることで又は２以上のチャネルを占有することで、アップリンク送信のレートを増やしてもよい。これらの技法に加えて又はそれに代えて、アップリンク送信のレートを変更する適切な他の如何なる技法が使用可能である。
好ましくは、良いサービス品質の指標を受信するソースユーザ装置が、その場合のレートより低いレートでデータパケットを基地局に送信する（他の全ての因子が等しいとする。）。悪いサービス品質の指標を受信するソースユーザ装置が、その場合のレートより高いレートでデータパケットを基地局に送信する。このように優良に機能するユーザ装置がいくらかの容量を犠牲にし、貧弱に機能するユーザ装置が回復するのを可能にする。例えば基地局バッファ占有度がクレジット値を生成するのに使用されるファクタであるならば、基地局で相対的に一杯のバッファを有するユーザ装置（即ち、オンワード送信に関し、基地局で待機する多くのデータパケットを有するユーザ装置）はその送信レートを減らし、基地局バッファ占有率の低いユーザ装置が高いレートで送信することを可能にし、基地局バッファ占有度を改善する。
ソースユーザ装置は、サービス品質の測定値に基づいてクレジット値を受信し、クレジット値の履歴を格納してもよい。クレジット値の履歴はアップリンクスケジューリングについての決定に使用されてもよい。例えば、クレジット値が悪化しているユーザ装置は、その場合のレートより高いレートでデータパケットを基地局に送信してもよい一方、クレジット値が改善しているユーザ装置は、その場合のレートより低いレートでデータパケットを基地局に送信してもよい。
基地局は好ましくはダウンリンク送信のスケジューリング手段を制御する。ダウンリンクスケジューリング手段は、例えばハイブリッド遺伝パケットスケジューリング（ＨＧＰＳ）でもよく、これは富士通株式会社−英国特許出願番号第0216245.1号（第９頁第４行）に記載され、その文献は西暦2004年1月14日付けでGB-A-2390775で公開され、その全内容は本願のリファレンスに組み入れられる。また、“Hybrid Packet Scheduling and Radio Resource Management for High Speed Downlink Packet Access”, Abedi, et al., WPMC 2000 Conference, 27-30, October 2002 にも記載され、その全内容も本願のリファレンスに組み入れられる。別の例としてダウンリンクスケジューリング手段は、マルチディメンジョナルサービス品質ベースパケットスケジューラ（MQPS）でもよく、これは富士通株式会社−英国特許出願番号第0303859.3号（第９頁第２０行）に記載され、その文献は西暦2004年1月14日付けでGB-A-2390779で公開され、その全内容は本願のリファレンスに組み入れられる。更なる例として、ダウンリンクスケジューラ手段は、ランダム反復ハイブリッドパケットスケジューラ（RIHS）でもよく、これは富士通株式会社−英国特許出願番号第0216239.4号（第９頁第１４行）に記載され、この文献は西暦2004年12月9日付けでWO-A-2004/075569で国際公開され、その全内容は本願のリファレンスに組み入れられる。
一形態では、基地局は、複数の宛先ユーザ装置に直接的にデータパケットを送信する。別の形態では、基地局は、無線ネットワークサブシステム、コアネットワーク、公衆交換電話網又はＩＰベースのネットワークのようなネットワークを通じて複数の宛先ユーザ装置にデータパケットを送信する。この場合、別の基地局が宛先ユーザ装置へのデータパケットの実際の送信に関する責務を有してもよい。
好ましくは新たなクレジット値が周期的に判定され、ソースユーザ装置に送信されてもよい。
本発明の第２の形態によれば、複数のソースユーザ装置からアップリンクでデータパケットを受信し、複数の宛先ユーザ装置へオンワード送信を行う基地局が使用され、当該基地局は、
当該基地局から宛先ユーザ装置までのサービス品質の測定値を判定する手段と、
前記サービス品質の前記測定値に基づいてクレジット値を生成する手段と、
前記クレジット値をソースユーザ装置に送信する手段と、
を有する基地局である。
本発明の第３の形態によれば、複数のソースユーザ装置からアップリンクでデータパケットを受信し、複数の宛先ユーザ装置へオンワード送信を行う基地局が使用され、当該基地局は、
前記基地局から宛先ユーザ装置へサービス品質の測定値を判定する手段と、
ユーザ装置から当該基地局へのアップリンク送信をスケジューリングする際に、サービス品質の前記測定値に基づいて、ユーザ装置により使用される送信フォーマットを判定する手段と、
前記ユーザ装置により使用される前記送信フォーマットの指標を前記ユーザ装置に送信する手段と、
を有する基地局である。
第２又は第３の形態の基地局は第1の形態のどの方法でも実行するように構成され及び／又はその方法を実行する手段を有する。
本発明の第４の形態によれば、複数の宛先ユーザ装置にオンワード送信する基地局にアップリンクでデータパケットを送信するユーザ装置が使用され、当該ユーザ装置は、
前記基地局から宛先ユーザ装置までのサービス品質の指標であるクレジット値を前記基地局から受信する手段と、
前記クレジット値に依存して、当該ユーザ装置から前記基地局へのアップリンク送信をスケジューリングする手段と、
を有するユーザ装置である。
ユーザ装置は第1の形態のどの方法でも実行するように構成され及び／又はその方法を実行する手段を有する。
本発明は第２又は第３の形態の基地局と第３の形態の複数のユーザ装置とを有する通信システムをももたらす。
本発明の別の形態によれば、複数のソースユーザ装置からアップリンクでデータパケットを受信し、複数の宛先ユーザ装置へオンワード送信を行う基地局が使用され、当該基地局は、
基地局から宛先ユーザ装置へサービス品質の測定値を判定し、サービス品質の前記測定値に基づいてクレジット値を生成する処理ユニットと、
クレジット値をソースユーザ装置に送信する送信機と、
を有する基地局である。
本発明の第５の形態によれば、複数の宛先ユーザ装置にオンワード送信する基地局にアップリンクでデータパケットを送信するユーザ装置が使用され、当該ユーザ装置は、
前記基地局から宛先ユーザ装置までのサービス品質の指標であるクレジット値を前記基地局から受信する受信機と、
前記クレジット値に依存して、当該ユーザ装置から前記基地局へのアップリンク送信をスケジューリングする処理ユニットと、
を有するユーザ装置である。
上記の形態のどれにおいても、様々な特徴がハードウエアで実現されてもよいし、或いは１以上のプロセッサで動作するソフトウエアモジュールとして実現されてもよい。
本発明は、本願で説明されるどの方法でも実行するコンピュータプログラム又はコンピュータプログラムプロダクトももたらし、本願で説明されるどの方法でも実行するプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な媒体をももたらす。本発明を組み込むコンピュータプログラムはコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されてもよいし、或いは例えばインターネットウエブサイトから提供されるダウンロード可能なデータのような信号形式とすることもできるし、他の如何なる形式にすることもできる。
本発明に関する好適な特徴は添付図面を参照しながら単なる一例として以下に説明される。
本発明の第１実施例では、基地局が複数のＵＥからデータパケットを受信し、複数のソースＵＥへのオンワード(onward)送信用にそれらをバッファリングする。データパケットはファーストインファーストアウト（ＦＩＦＯ）方式で格納される。データパケットのソースＵＥへの送信をスケジューリングするために、基地局は上述のＨＧＰＳのようなダウンリンクスケジューリング手段を使用する。ダウンリンク伝送は例えば高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）を用いて行われる。この技法ではデータ伝送に複数のチャネルが利用可能であり、各チャネルは異なるチャネリゼーションコードを有する。ダウンリンク伝送は一連の送信時間間隔（TTI: transmission time interval）に分割され、データパケットは個々の利用可能なチャネルで選択されたＵＥに送信される。ＵＥに提供されるチャネルの新たな選択は各ＴＴＩで行うことができる。ＨＳＤＰＡの更なる詳細は上述の英国特許出願番号0216239.4に記載されている。
本実施例では基地局はソースＵＥから基地局へのアップリンクで送信するデータパケットをスケジューリングする責務をソースＵＥと共に有する。これを行うため基地局は（宛先ＵＥの各々へのダウンリンクの送信サービス品質に関連する）様々な量をモニタし、各ＵＥについてクレジット値(credit value)を計算する。各クレジット値はアップリンクスケジューリングを制御するのに使用するためにソースＵＥ各自に送信される。
本実施例では宛先ＵＥに対するサービス品質に関連する以下の３つの量が監視される：
１．スループット比率
２．良好なパケットの割合
３．基地局のバッファ占有度
［１．スループット比率］
基地局がソースＵＥからデータパケットを受信すると、基地局は宛先ＵＥへ送信するためにそのデータパケットをバッファに格納する。そのデータパケットが或る期間内に或いは或る試行回数内で宛先ＵＥへ送信されなかったならば、そのデータパケットはバッファから除去され、決して配信されない。そのような事態は、ダウンリンクチャネルで非常に激しい競合が生じていた場合や、パケットが送信されるのは全てではない結果になることを基地局がスケジューリング決定している場合に起こる。特定のＵＥについてのスループット比率は、宛先ＵＥへ良好に配信されたパケット数を、その特定のＵＥに関して基地局で受信されたパケット数で除算したものである。
ｎ番目のＵＥに関し、スループット比率は次式で定義され、
Figure 0004510826
 ここで、ＮはアップリンクでのソースＵＥ総数であり、ｍはスケジューリングイベント数を表し（イベント又は契機は、例えば送信時間間隔である）、Octreceived(m)はダウンリンクでｎ番目のUEに良好に配信されたパケットデータユニット数又はオクテットであり、(OctArrived_Node_B(m))nは、ｎ番目の宛先ＵＥに意図され、対応するＵＥにより送信され、基地局（ノードＢ）のＦＩＦＯバッファに保存されたオクテット数を表現する。
［２．良好なパケットの割合］
多くのサービスに関し、ソースＵＥから宛先ＵＥへの送信時間合計に許容閾値が設定される。例えばビデオサービスは１００ｍｓの許容閾値を有するかもしれない。パケットがこの時間内に宛先ＵＥに到着しなかったならば、そのパケットは宛先ＵＥから外され、不良パケットとして分類される。成功したパケットの割合は、成功したパケット数（即ち、ＵＥにより受信され、不良には分類されなかったパケット数）を、そのＵＥから基地局が受信したパケット総数で除算したものである。
本実施例のアルゴリズムは総QoS(Quality of Service)の指標を与える。従って各ＵＥに関して良好なQoSで受信されたオクテット数は次のように判定される：
Figure 0004510826
 ここで、ｎはＵＥインデックスを表し、OctReceived_Satisfied_QoSn(m)は割り当てられた遅延値限界の範疇で良好に導出されたQoSを満たすオクテット数であり、OctReceived_Failed_QoSn(m)はｍ番目のスケジューリングイベントでｎ番目のＵＥに関して受信したQoSを満たさないオクテット数である。
各ＵＥに関し、QoSを満たすスループットの部分は次式で定義される：
Figure 0004510826
 ここで、OctArrived_Node_Bnは基地局でｎ番目のＵＥのソースキューに当初配信したオクテット数である。ｎ番目のＵＥに何らのパケットも到着しなかった場合には、或いはそのキューが空であった場合には、そのＵＥに関してRatio_Satisfy_QoSn(m)=0であることが仮定される。
［３．基地局のバッファ占有度］
ソースＵＥからパケットが基地局に到着すると、それらは宛先ＵＥへ送信するために先入れ先出し方式で蓄積される。特定の宛先ＵＥに対するバッファ占有度は、そのＵＥに関して基地局でバッファリングされているパケット数である。
各ＵＥに関し、現在のＦＩＦＯバッファ長は次式のように現在のアップリンクスケジューリングイベントに関して更新される。
Figure 0004510826
 上記の量は各アップリンクスケジューリングイベントに関して更新される。これはＴＴＩ毎の頻度でもよいし、ダウンリンクのスケジューリングイベント毎につき行われてもよいし、他の何らかの間隔で行われてもよい。例えばそれらは２以上のＴＴＩ毎に計算され、報告プロセスでアップリンクに導入される遅延を減らしてもよい。
＜相対プロファイル＞
この段階で基地局は宛先ＵＥ各々について３つの品質指示値（インジケータ）を決定した。これら３つの品質インジケータは、各宛先ＵＥについての相対的な多くの品質インジケータを決定するために使用される。相対的な品質インジケータは、他のＵＥに関するサービス品質の観点から各ＵＥが位置する場所の指標を与える。本実施例では以下の４つの相対的な品質インジケータが使用される。
１．平均スループットからの距離
２．最小限にグループ化されたスループット比率からの距離
３．最小限にグループ化されたサービス品質からの距離
４．最小限にグループ化されたバッファ長からの距離
［１．平均スループットからの距離］
基地局は平均スループットからの各宛先ＵＥのスループット比率の隔たりを判定する。平均スループットは次式で定義される：
Figure 0004510826
 ｎ番目のＵＥ自身のスループット比率の距離は次のように計算される。
Figure 0004510826
 この段階で最大平均距離は次式で定義されるものとする：
Figure 0004510826
 そして、スループット比率の距離は次のように規格化される：
Figure 0004510826
 最終的なクレジット値に含まれる量は様々な数値範囲を有するかもしれないので、それらの当初の距離の値の範囲を同様な範囲に対応付ける（マッピングする）ことが望ましい。これは１つの距離が支配的になって状況を不安定化することを防ぐ。例えば平均スループットからの距離は約０．１であるが、ビデオサービスのQoS距離は常に０．０１近辺の値をとるかもしれない。アップリンクスケジューリング決定を一様な振る舞いにするため、以下の二次的な数学的メトリックが導入される：
Figure 0004510826
 このメトリックは平均スループット比率に比較してＵＥが位置する場所の指標を与える。
［２．最小限にグループ化されたスループット比率からの距離］
このメトリックを決定するため、先ず遅延閾値に基づいてＵＥは様々な分類にグループ化される。例えば、ビデオサービスは小さな遅延閾値を有するかもしれないし、ウエブサービスは比較的大きな遅延閾値を有するかもしれないし、従ってこれらのサービスは異なるグループに分類されるかもしれない。ｊ番目のグループはmj呼のUEを含むものとする。ｎ番目のＵＥがｊ番目のグループに属するとすると、規格化されたグループ化スループット比率は次のように定義され：
Figure 0004510826
 Thmax,j(m)はｊ番目のグループのその時点までの最大スループット比率である。スループット比率の距離は次式のように各グループの最小の規格化スループット比率で決定される：
Figure 0004510826
 メトリックの一様な挙動性を増進するため、平均スループット距離と同様な手法で、この距離も次のように二次的な規格化及び数学的マッピングに委ねられる：
Figure 0004510826
 このメトリックは各ＵＥがどの程度良好であるかの指標を与え、現在のサービスグループ中の全てのＵＥの中で最悪のスループットを有するＵＥと比較したスループット比率で表現される。
［３．最小限にグループ化されたサービス品質からの距離］
このメトリックを決定するため、サービスの規格化された量が次のように先ず計算される：
Figure 0004510826
 ここで、Ratio_Satisfy_QoSmax,j(m)は同じサービス遅延許容度を有するｊ番目のグループ中の最大QoSである。スループット比率距離は、各グループの最小規格化QoS比率から次のように決定される：
Figure 0004510826
 ここで、Norm_QoSmin,j(m)はグループｊの最小規格化QoSである。メトリックの挙動の一様性を増やすため、平均スループット距離と同様な手法で、この距離も次のように二次的な規格化及び数学的マッピングに委ねられる：
Figure 0004510826
 このメトリックはそのＵＥがどの程度良好であるかの指標を与え、現在のサービスグループ中の全てのＵＥの中で最悪のQoSを有するＵＥと比較したQoSで表現される。
［４．最小限にグループ化されたバッファ長からの距離］
このメトリックは基地局ＦＩＦＯ中の各宛先ＵＥに割り当てられたキューの中で現在どの程度多くのデータが待機しているかを示すために使用され、ｊ番目のサービスグループの中で、最小量の送信データ及び最小のＦＩＦＯキューの長さを有するＵＥと比較される。先ず規格化されたバッファ長が次のように決定される：
Figure 0004510826
 ここで、FIFO_Lengthmax,j(m)は同じサービス遅延許容度を有するｊ番目のグループの中で最大のバッファＦＩＦＯ長である。ＦＩＦＯバッファ長の距離は次式のように各グループの規格化された最小のＦＩＦＯ長から決定される：
Figure 0004510826
 ここで、Norm_FIFOmin,j(m)はグループｊの最小規格化FIFO長である。メトリックの挙動の一様性を増やすため、平均スループット距離と同様な手法で、この距離も次のように二次的な規格化及び数学的マッピングに委ねられる：
Figure 0004510826
 ＜シングルマルチディメンジョナルクレジット値＞
この段階で基地局はダウンリンクスケジューリングの様々な態様に関して４つの独立な量を決定してきた。これらの量の全てはゼロ及び１の間の何らかの値をとる。これら４つの量は１つのクレジット値を与えるために合成される。
本実施例では４つの量は次のようにして合成される：
Figure 0004510826
 仮にメトリックが単に掛け合わされていたならば、メトリックが１つでもゼロの値をとっった場合に、それ以外に含まれているメトリックの影響も消えてしまうことになる。そのような影響を防ぐため、各メトリックに値１が付加されている。従って最終的なメトリックの値は１より大きくなる。アップリンクスケジューリングの複雑さ及び通信量を減らすため及びこのクレジットメトリックを１つの情報バイトで表現するため、その値は０及び１の間の数値を有する実数になるよう変換される。数値を変換するために先ず次式が定義される：
Figure 0004510826
 そして以下の変換が実行される：
Figure 0004510826
 最終的に、次式が得られる：
Figure 0004510826
 これは０及び１の間の数値を有するクレジット値である。この実数に１００を乗算し、整数部分を摘出することで、０及び１００の間の数値を有する最終的なクレジット値が各ＵＥについて得られる。
そして各クレジット値は対応するソースに送信される。クレジット値は例えば制御チャネルで送信されてもよいし、或いはデータチャネル中有の特定のバイトとして送信されてもよいし、更には他の何らかの手段で送信されてもよい。各ソースＵＥには所定のアルゴリズムが用意され、そのアルゴリズムはそのＵＥに関するアップリンクスケジューリングを決定する。所定のアルゴリズムは受信したクレジット値を用いて、ＵＥが送信すべきレート及び／又は時間を決定する。一般に、低いクレジット値を有するＵＥには高いクレジット値を有するＵＥよりも高い優先度が与えられる。このように様々なＵＥが協力し、リソース割当に関して更に優れた公平性を保証する。送信のレート及び／又は時間を決定する際に、パワーコントロール情報及びチャネル品質情報（CQI）のような他の要因が考慮されてもよい。スケジューリングアルゴリズムの更なる詳細については後述される。
上記のプロセスは適切な時間間隔で反復される。例えばクレジット値は、送信時間間隔（ＴＴＩ）毎に、ダウンリンクのスケジューリングイベント毎に、或いは他の何らかの時間間隔毎に計算されてもよい。例えば報告プロセスによりアップリンクに導入される遅延を減らすために２つ又はそれより多くのＴＴＩ毎にクレジット値が算出されてもよい。
上述のインケータの全てが使用されることは必須でないこと、上記のインジケータに加えて或いはそれに代えてダウンリンクチャネルにおけるサービス品質の他のインジケータが使用可能であることが理解されるであろう。
＜基地局＞
図２は第１実施例による基地局の部分を示す。動作時にあっては基地局１０はアンテナ３０から信号を受信し、それらの信号をデュプレクサ３２に伝送する。デュプレクサは送信信号と受信信号を分離し、受信信号を受信機３４に伝送する。受信機３４は受信信号をダウンコンバートし、ディジタル化する。そして受信信号は逆拡散器３６，３８によりチャネリゼーションコードに従って分離される。図２では逆拡散器３６はソースＵＥから基地局へのアップリンクチャネルで使用されるチャネリゼーションコードを使用し、ソースＵＥ各々により送信されたデータパケットを分離する。逆拡散器３８は宛先ＵＥから基地局へ制御チャネルを伝送するのに使用されたチャネリゼーションコードを使用し、それらの制御チャネルを分離する。
ソースＵＥから受信したデータパケットはバッファ４０に格納される。データパケットは制御部４２の制御の下でバッファ４０から出力され、制御部はダウンリンク送信に対するデータパケットのスケジューリングを行うためにスケジューリングルーチンを実行する。バッファ４０から出力されたデータパケットは拡散器４４に伝送され、拡散器は宛先ＵＥ各々について各自のチャネリゼーションコードで信号を符号化する。こうして符号化された信号は宛先ＵＥに送信するために送信機４８及びデュプレクサ３２を通じてアンテナ３０に伝送される。
また、制御部４２はデータパケットの到着レートに関する情報をバッファから受信する。この情報はクレジット計算に使用するために制御部４２からクレジット計算部５０に出力されるが、これについては後述される。
逆拡散器３８から出力された宛先ＵＥからの制御チャネルはデマルチプレクサ４６に伝送される。デマルチプレクサ４６は制御チャネルに含まれる様々な種類の情報を分離し、制御チャネルは宛先ＵＥで受信されたパケット数や、宛先ＵＥで不良とされたパケット数等に関する情報を含む。この情報もクレジット計算に使用するためにクレジット計算部５０に伝送される。
クレジット計算部５０はソースＵＥ各々についてクレジット値を計算する。クレジット値はクレジット計算部５０から出力され、ソースＵＥ各自に送信するために拡散器４５に伝送される。本実施例ではクレジット値は制御チャネルでソースＵＥへ送信されるが、データチャネルのような他のチャネルが使用されてもよい。同様に宛先ＵＥから取得される情報は制御チャネル以外のチャネルで受信されてもよい。
図３はクレジット計算部５０の更なる詳細部分を示す。図３を参照するに、到着パケットインジケータ５２は制御ユニット４２から受信した信号に基づいてパケット数を示し、そのパケット数は各ソースＵＥにつき基地局に到着したものである。受信パケットインジケータ５４は、宛先ＵＥからの制御チャネルで受信した情報に基づいて、宛先ＵＥ各自で受信したパケット数を示す。不良パケットインジケータ５６も宛先ＵＥから制御チャネルで受信した情報に基づいて、宛先ＵＥ各自における不良パケット数を示す。
スループット比率計算部５８は、到着パケットインジケータ５２及び受信パケットインジケータ５４の出力を利用して、上記の数式（１）に従って、様々なＵＥについてのスループット比率を計算する。バッファ占有度計算部６０は、到着パケットインジケータ５２及び受信パケットインジケータ５４の出力を利用して、上記の数式（４）に従って、基地局バッファ占有度を計算する。良比率計算部６２は、到着パケットインジケータ５２、受信パケットインジケータ５４及び不良パケットインジケータ５６の出力を利用して、上記数式（２）及び（３）に従って、良好なパケットの比率を計算する。
平均スループットからの距離の計算部６４は、スループット比率計算部５８の出力を利用して、上記数式（５）乃至（８）に従って平均スループットからの隔たりを計算する。最小グループスループット比率からの距離の計算部６６も、スループット比率計算部５８の出力を利用して、上記数式（１０）乃至（１２）に従って最小スループット比率からの隔たりを計算する。最小グループバッファ占有度からの距離の計算部６８は、バッファ占有度計算部６０からの出力を利用し、数式（１６）乃至（１８）に従って、最小グループバッファ占有度からの隔たりを計算する。最小グループサービス品質からの距離の計算部７０は、良比率計算部６２からの出力を利用して、上記数式（１３）乃至（１５）に従って、最小グループサービス品質からの隔たりを計算する。
最小グループ化スループット比率からの距離の計算部６４、最小グループ化スループット比率からの距離の計算部６６、最小グループ化バッファ占有度からの距離の計算部６８及び最小グループ化サービス品質からの距離の計算部７０の出力は、最終的なクレジット値計算部７２に供給され、その最終的なクレジット値計算部７２は上記数式（１９）乃至（２２）に従ってＵＥ各々について最終的なクレジット値を計算する。最終的なクレジット値は各自のソースＵＥに送信するためにクレジット計算部５０から出力される。
＜スケジューリングアルゴリズム＞
上述したように各ソースＵＥは基地局からクレジット値を受信する。クレジット値は、そのＵＥが他のＵＥに比較してどの程度良好に動作しているかを、宛先ＵＥによるサービス品質で示す指標を与える。ＵＥは無線チャネル状態に関する自身の既知の知識にクレジット値を合成し、最終的な決定メトリックを用意し、そのメトリックはパケット伝送に関する決定に使用される。このように様々なソースＵＥが全体的なサービス品質を改善するために協同する。
本実施例では通信システムの全体的な状態に依存して２つの異なるアップリンクスケジューリング手法が使用される。第１の手法はハイブリッドレート時間スケジューリング手法である。この手法では純粋な時間スケジューリングとは異なり１つのＵＥが一度にアップリンクリソースの全てを占有しない。一方、純粋なレートスケジューリングとは異なり、全てのＵＥが全ての時間に送信しているわけではない。むしろ各ＵＥは２つの期間を経験し、それらはアクティブ期間とサイレント期間である。ハイブリッドレート時間手法はマルチディメンジョナル（多次元）レート時間ハイブリッドQoSベースパケットスケジューラ（MRT−HQPS）とも呼ばれる。
ハイブリッドレート時間スケジューラでは、各ＵＥはアクティブモードを有し、そのモードではアップリンクスケジューリング機能により送信が許容される。ＵＥはアクティブモードで送信するレートを調整することもできる。この送信期間は例えば１ＴＴＩでもよいし、或いは１つのダウンリンクスケジューリングイベントでもよい。各ＵＥは送信を行わないサイレントモードも有する。ＵＥはアクティブ期間とサイレント期間を交互に経験するかもしれない。このようにＵＥはレートスケジューリングおよび時間スケジューリングを効果的に組み合わせる。この手法はソースＵＥにより弾性(elasticity)を制御するスプリングのようにたとえることができる。この手法は弾性バッファリング手法とも言及される。
場合によってはハイブリッドレート時間スケジューラでの時間スケジューリングの結果の遅延が、パワーコントロール法によっては許容できないかもしれない。それ故に使用される第２のスケジューリング手法はレートスケジューリング手法であり、それはサイレント伝送期間（ハイブリッドレート時間スケジューラでは遭遇する）を回避する。第２のスケジューリング手法では、サイレント期間がゼロであり、従って全てのソースＵＥがＷＣＤＭＡレートスケジューリングと同様な手法で同時に送信する。しかしながら変調及び符号化方式（ＭＣＳ）レベル（即ち、伝送レート）は、無線チャネル状態の情報を加味してクレジット値に基づいてＵＥにより決定される。これは例えば適切なＭＣＳテーブルを含むルックアップテーブルを参照することで実行されてもよい。ＵＥが基地局から良好なクレジット値を受信した場合には、ＵＥは良好に動作すること及びより劣ったクレジット値を有する他のＵＥが存在することが推察される。従って良好なクレジット値を有するＵＥはしばらくの間（例えば、数ＴＴＩ）ＭＣＳレベルを下げ、劣ったＵＥが回復することを可能にする。同様にＵＥが劣ったクレジット値を受信した場合には、特に無線状態が良好ならば、ＭＣＳレベルを増やす。無線状態が良好でなかったならば、劣ったＵＥはより低い品質のサービスを受け入れなければならないかもしれない。無線チャネル状態が良好であったならば、たとえクレジット値が高かったとしても、ＵＥは非常に低いＭＣＳ値で進行しなくてよいかもしれない。
ハイブリッドレート時間スケジューラ及びレートスケジューラ双方の場合に、ＵＥは基地局により送信されたダウンリンクに関する知識を、無線チャネル状態に関する自身の既知情報に組み合わせ、パケット伝送のフォオーマットを決定する。双方の場合に、最終的な決定メトリックは次のように決定される：
Figure 0004510826
 ここで、Chk(m)はｋ番目のソースＵＥ及び関連する基地局間のアップリンクでのチャネル品質に関する情報であり、Distance_from_mink(m)は基地局からＵＥに送信されたクレジット値であり、COM(・)はそれら２つの値を合成する関数である。一例として関数COMは適切な重みと共に２つの値を乗算する。別の例では関数COMは所定値を含むルックアップテーブルである。
ハイブリッドレート時間スケジューラでは、送信する時間を決定するため、各ＵＥは割り当てられた最大の許容可能な待ち時間又はスリーピング時間を利用する。これはサービスタイプに依存してＵＥに割り当てられる値であり、送信される前にＵＥで待機するデータパケットに許容可能な最大時間を与える。各ＵＥは最大待機時間及び最終決定メトリックに基づいてそのデータパケットに対する実際の待ち時間を次式のように決定する：
Figure 0004510826
 ここで、max_Waiting_TimejはソースＵＥｋ及びサービスグループｊに割り当てられた最大待機時間であり、floor(・)は所与の実際の数値に近くて小さい整数部分を決定する数学的演算子である。
データパケットの実際の待機時間を調整することで、ＵＥはデータ伝送レートを事実上調整する。
Waiting_Timek(m)がU個のTTIとして表現できると仮定すると、ソースＵＥが現在のＴＴＩで又はアップリンクスケジューリングイベントで送信できるか否かを決定するために、以下の条件が満たされるべきである：
Figure 0004510826
 ここで数学的演算子％は、現在のタイミングｍを待機時間の整数表現で除算したときの余りを決める。
ハイブリッドレート時間スケジューリング及びレートスケジューリング双方の場合にＭＣＳレベルを決定するために、利用可能なＭＣＳレベルのルックアップテーブルがソースＵＥに割り当てられる。Final_Decision_Metric_ckを参照することで、ソースＵＥは最も適切なＭＣＳレベルを選択することができる。待機期間の最大長さ又は遅延弾性に関する判断は、実際の状況における様々なサービス及び様々な環境に対しては困難であることが分かる。本実施例の１つの変形例では、この最大遅延弾性又は待機時間について上位及び下位の２つの境界が各ＵＥに割り当てられる。各ＵＥには次式のようにクレジットヒストリ（履歴）バッファリングが用意される：
Figure 0004510826
 ここで、ｍは現在のＴＴＩ又はアップリンクスケジューリングイベントであり、ＬはクレジットヒストリバッファCredit_Historyk(m)の長さである。ＵＥは基地局から受信した最新のクレジット値をそのバッファに保存する。各アップリンクスケジューリングの瞬間に、ＵＥは次式のようにしてクレジット履歴の傾向(trend)を判定する：
Figure 0004510826
 この傾向は最大待機時間を更新するために使用され、受信したクレジット値が悪化している場合（即ち、数式（２７）で負の値が生じる場合）に、ソースＵＥが最大遅延弾性又は待機時間を削減可能にする。減らされた値は割り当てられた下位境界を下回らない。クレジットヒストリが定常的に改善する場合及びソースＵＥが良質のサービス提供を受けていたり宛先ＵＥに既に良好にアクセスしている場合に、ソースＵＥは最大遅延弾性を臨時的に増やすべきである。これは、アップリンクからダウンリンクの宛先ＵＥまでのパケット配信に関し、対象のソースＵＥが既に良好に動作しているので、一時的に減速し、貧弱なプロファイルのソースＵＥに機会を付与できることを意味する。この増やされた値は割り当てられた上位制限を超えることはできない。
異なる性質のサービスが同じチャネルを共用する混合サービス環境では、これまでの提案のメトリック及び手法の導入は、同一クラスのサービス又はより低い遅延許容度のサービス群の中で他のＵＥを効果的に減速させる能力をアップリンクのソースＵＥに与える方法で規定される。従って例えばリアルタイム映像サービスを提供するＵＥは、バックグランドサービス又はＷＷＷダウンロードのＵＥを減速させることができる。しかしながら例えばＷＷＷ断ロードのＵＥはリアルタイムの連続的な映像対話サービスのＵＥを減速させることはできない。スケジューリング機能によりサポートされるこのような機能を持たせることで、全体的なアップリンク−ダウンリンクスケジューリングプロセスが改善可能である。
＜ユーザ装置＞
図４は本発明の一実施例によるＵＥの部分を示す。図４を参照するに、バッファ７８はデータパケットを受信し、送信用にそれらを格納する。データパケットは制御部８０の制御の下でバッファ７８から供給される。バッファから供給されたデータパケットは、拡散器８２によりチャネリゼーションコードで拡散され、送信機８４、デュプレクサ８６及びアンテナ８８により基地局に送信される。
制御チャネルは、アンテナ８８、デュプレクサ８６及び受信機９０により基地局から受信され、逆拡散器９２により他の信号から分離される。チャネル品質インジケータ９４はＵＥ及び基地局間のチャネルの品質を評価し、その値を制御部８０に与える。品質に関する適切な如何なる測定値が生成可能である；例えば受信信号強度（ＲＳＳ）又はパワー測定値、ビットエラーレート（ＢＥＲ）又はフレームエラーレート（ＦＥＲ）測定値、信号対干渉比（ＳＩＲ）又は信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）測定値等が生成可能である。測定値は基地局からブロードキャストされるパイロット信号に基づくことができる。例えば、パイロット信号の強度は信号品質の測定値として使用可能であり、また、基地局はパイロットチャネルに対するデータチャネルの送信電力比をブロードキャストしてもよいし、その比率は信号品質測定値を得るためにパイロット信号強度に関連して使用可能である。或いは測定値はダウンリンクの電力制御用にユーザ装置で生成された送信電力制御（ＴＣＰ）情報から導出可能である（ＴＣＰ情報はパワーアップ／パワーダウンのような命令である。）。いくつもの測定期間にわたって得られた測定値の履歴又は平均値に基づいて如何なる測定値も使用可能である。所望であれば２以上の測定値を合成することもできる。
デマルチプレクサ９６は基地局からＵＥに送信されたクレジット値を制御チャネルから分離する。このクレジット値も制御部８０に伝送される。更に、パワー制御ビットのような他の情報が制御部８０に伝送されてもよい。制御部はスケジューリングルーチンを実行し、いつどのようなレートでデータパケットがバッファ８０から供給されるかを決定する。このルーチンは上述の如何なるルーチンでもよい。
＜具体例＞
提案のアルゴリズムのいくつもの利点を説明するために、図５に具体例が提示され、ソースＵＥのＡ，Ｂ，ＣがノードＢ（基地局）を通じて対応する宛先ＵＥのＡ，Ｂ，Ｃにデータを送信しようとしている。全てのＵＥはリアルタイムストリーミング対話映像サービスを受けているものとする。
この例では、ＵＥＡは送信する多くのデータを有するだけでなく（割り当てられた基地局ＦＩＦＯバッファは７０％満たされている）、今まで良好なQoS及びスループットの恩恵を受けていることが分かる。同時にＵＥＢは割り当てられたＦＩＦＯバッファの５０％を満たし、平均的なQoS及び平均的なスループット特性を達成し、最後のＵＥＣのバッファは２０％しか満たされておらず、貧弱なQoS及び貧弱なスループットしか得られてない。一例として、本アルゴリズムは最高のクレジット値９８をＵＥＡに与えている、なぜならＵＥＡは最悪且つ最小のプロファイルのＵＥＣから最高の距離を有し、最高の距離は達成した平均スループット（即ち、メトリックDistance_Avg_Thn(m)）を形成するからである。ＵＥＢには平均的なクレジット値４９が与えられ、ＵＥＣは最低のクレジット値１を有する。ＵＥＡ及びＢがそれらの現在の送信レートで伝送するならば、ＵＥＣはアップリンクでこれらのソースＵＥからのひどい競合（高い干渉レベル）に常に直面し、その現在の貧弱なプロファイルから決して回復できないであろう。例えばＵＥＣは他の２つのＵＥに類似するノードＢのＦＩＦＯバッファ長を決して有しないであろう；それを有することはアップリンク−ダウンリンク全体のパケットスケジューリングプロセスの公平性には不可欠であり、特に等しいデータパイプを有する連続的なリアルタイムサービスを処理する場合にそうである。従ってクレジット情報の１バイトを受信した後で、受信したより高いクレジット値を有するソースＵＥは、より低いクレジット値を有するＵＥよりも一時的に減速する。これはハイブリッドレート時間スケジューリングに関する図６及びレートスケジューリングに関する図７に示されている。これらの図では水平線は送信レート及びＭＣＳレベルを表現する。従って水平線数が多いほど、送信レートは高い（即ち、より高いＭＣＳレベルである。）。
図６を参照するに、第２のアップリンクスケジューリングイベント（ＴＴＩ２）の初期に、ＵＥＡ，Ｂ，Ｃは図５によるクレジット値を受信していることが分かる。それ故に、図６ではハイブリッドレート時間スケジューリングがサポートされているので、ＵＥＡ及びＢはサイレント期間を経験し、より低い伝送レートに切り替わっている。同時にＵＥＣはより高い伝送レートに切り替わり、連続的な送信を実行する。ＵＥＣが復元した後に且つＦＩＦＯ負荷バランスが達成される場合に、全てのソースＵＥが連続送信に切り替わる。図６ではこれは１０番目のＴＴＩで生じている。
図７ではレートスケジューリングだけがサポートされ、それ故にソースＵＥＡ及びＢはサイレント期間を一切体験しない。その代わりこれらのソースＵＥはそれらの送信レートを一時的に減らす。再び、１０番目のＴＴＩでＦＩＦＯ負荷バランスが達成され且つＵＥＣが復元した場合に、ソースＵＥは同様な送信レートの連続送信に切り替わる。
理想的には図６，７に示される手法は図５に示される状況を図８に示される状況に変える。図８では、ＦＩＦＯバッファの間で負荷のバランスがとれており、ＵＥは全て同様によいQoSの公平性を達成しているので、全てのＵＥは低いクレジット値を有し、同様なＭＣＳレベルに切り替わることが分かる。
＜シミュレーション結果＞
目下のハイブリッドレート時間アップリンクスケジューラのパフォーマンスが、アロハ（Aloha）的なアップリンクスケジューリングと比較された。この例では時間スケジューリングのみが考察され、それ故にアップリンクでＵＥはそれらのレートや割り当てられたＭＣＳレベルを変更しない。リアルタイム連続映像及びＷＷＷダウンロードの混合サービスが提供されていることが仮定される。アップリンク−ダウンリンクパフォーマンスが評価された。試作されたテストベッドに関するトラフィック及びシミュレーションパラメータの概要は表１及び表２に示されている。ダウンリンクではプロポーショナルフェア(PF: proportional fair)又はＭＰＱＳのようなパケットスケジューリング法を使用しながらＨＳＤＰＡを利用するノードＢが多数のＵＥをまかなっているものとする。
表１：トラフィックパラメータ（ダウンリンク）
Figure 0004510826
表２：シミュレーションパラメータ（ダウンリンク）
Figure 0004510826
 アップリンクでソースＵＥはサイレント期間を経験できるものとする。ＷＷＷセッションに関し、遅延弾性の下限が３ＴＴＩであり、弾性の上限が１５ＴＴＩである。映像サービスに関してはこれらの値はそれぞれ３及び４ＴＴＩである。図９にシステムモデルが描かれている。H.263映像符号化に基づく映像トラフィックモデルが適用される。このモデルはビデオエンコーディング及びRTP(リアルタイムプロトコル)パケット伝送に関するトラフィック特性に着目している。修正されたETSI WWWブラウジングモデルが使用される。
アップリンクに関し、完璧な干渉キャンセルが仮定され、ソースＵＥにより送信された入力パケットデータシーケンスは、何らのパケット欠落もなく分離可能である。ダウンリンクでの隣接セル干渉は隣接するノードＢからの送信に起因する。サイト間（基地局間）距離は２．８ｋｍであると仮定される。パスロスが存在して信号品質に影響することが考慮される。ダウンリンクでのレイリーフェージングの影響をモデル化するため、ETSI６パスレイリー移動Ａチャネルが使用される。ＵＥの速度は3.6km/hであると仮定される。シャドーイングはログノーマル分布を有するものと仮定される。非相関距離は５０ｍである。到着時間及びＵＥへの良好な伝達の間の差は配信遅延として考察される。最小報告遅延は３ＴＴＩ（即ち、３×２ｍｓ）とされる。平均ユーザスループットは、成功したパケットコールに関する伝送ビットレートの平均として規定される。ビデオセッションに関し、セッションの遅延全体を１パケットコールとして処理する。スループットの代替的な定義では、個々のスループット比率は、各ＴＴＩの間にノードＢに到着したデータに関して良好に伝送されたデータの比率として定義される。シミュレーション期間は６０秒即ち３００００ＴＴＩである。この例で使用されたＭＣＳは、ＱＰＳＫ（Ｒ＝１／２，３／４）、１６ＱＡＭ（Ｒ＝１／２，３／４）及び６４ＱＡＭ（Ｒ＝３／４）である。パケットは６回の再送で伝達できなかったならば破棄される。高レイヤからの制限は伝送遅延に一切適用されない。従って送信されたデータユニット各々について伝送遅延の正確な値がモニタされる。ビデオセッションに関し、遅延許容閾値は１００ｍｓであると仮定され、ＷＷＷセッションに関してそれは１．５秒であると仮定される。ビデオフレームレートは７．５フレーム／秒であり、出力ビデオストリームの目標（ターゲット）ビットレートは３２ｋｂｐｓであると仮定される。上述のＭＱＰＳスケジューラがダウンリンクスケジューラとして使用されることが仮定される。
先ず、アロハのような時間スケジューリングがアップリンクスケジューラに採用され、ソースＵＥは送信に利用可能なパケットデータが発生するといつでも送信する。アップリンクには上述のハイブリッドレート時間スケジューラ（ＭＲＴ−ＨＱＰＳ）が適用される。図１０ではほとんど全ての送信時間にわたって、本方法による伝送の公平性が高レベルであることが分かる。
図１１ではスループット比率、即ちパケット伝送の成功率が比較される。ＭＲＴ−ＨＱＰＳは時間スケジューリングを上回ることが分かる。
図１２及び図１３ではビデオ及びＷＷＷサービス双方についてリアルタイム伝送QoSが比較され、ＭＲＴ−ＨＱＰＳはより良いQoSを与えるようスケジューリングしている。
図１４では最後にリアルタイム伝送平均スループット比率が比較される。
表１は最終的に達成するパフォーマンスの比較例を示す。評価されるQoSはダウンリンクに属し、アップリンクで導入される遅延はQoS計算に含まれない。その理由は、導入される遅延は最大弾性遅延の一部に過ぎず（ビデオの場合に４ｍｓの一部、WWWの場合に３０ｍｓの一部）、遅延閾値（ビデオの場合に１００ｍｓ、WWWの場合に１５００ｍｓ）に比較して無視できるからである。更に、テーブル１を参照すると、この遅延又はサイレント時間はソースＵＥによって導入されるが、アップリンク−ダウンリンク全体における全体的な伝送ビットレートはＭＲＴ−ＨＱＰＳの場合により高いことが分かる。これは、導入される遅延はパフォーマンスの改善に導くが、必ずしも低ビット伝送でないことを意味する。
表３：最終的に達成されるパフォーマンス比較例
Figure 0004510826
 表３によれば良好なQoSを与えるほとんど全ての形態はアップリンクで提案のＭＲＴ−ＨＱＰＳを適用することで同時に改善されていることが分かる。おそらくは最高の達成度はリアルタイムビデオサービスについて９５パーセント遅延の改善であり、これは半分に減っている。これはビデオや音声のような対話式の連続的なリアルタイムサービスをサポートするＵＥ及びハンドセットに不可欠である。アロハ的なスケジューリングは1.286Mbpsを認め、1.178Mbpsを認めるＭＲＴ−ＨＱＰＳより高いが、伝送ビットレートはほとんど同じであることが表３から分かる。これはパケット伝送成功率の増進という別の重要な功績である。この実験にて上述したようにＭＲＴ−ＨＱＰＳの時間スケジューリングのみが包含されている。従って目下の例は、ＵＥ各自の遅延弾性を変更する場合に、アップリンクでソースＵＥにより主に実行される輻輳制御アルゴリズムとしてほとんど機能する。完全なＭＲＴ−ＨＱＰＳがサポートされ、より高いＭＣＳレベルに切り替えることでソースＵＥが各自の伝送レートを増やすことが許容されるならば、相当に高いビットレート、良好な公平性、良好なQoS、良好な９５％遅延及び良好なパケット伝送成功率が期待される。
＜他の実施例＞
本発明の他の実施例では宛先ＵＥはソースＵＥと同じセル内にいない。この場合、宛先ＵＥはネットワークを通じて到達可能であり、そのネットワークは無線ネトワークサブシステム、コアネットワーク、公衆交換ネットワーク又はＩＰベースネットワークのようなものである。この場合に宛先ＵＥからの報告は例えば制御チャネルでそのネットワークを通じて返送される。
ソースＵＥは一度に2以上の基地局と通信するかもしれない（ソフトハンドオーバ）。この場合、ソースＵＥはアクティブ基地局の各々からクレジット値を受信する。ユーザ装置は、アップリンクスケジューリング用にこれらの値の何れか１つを摘出してもよいし、或いは例えば平均をとることでそれらの値を合成してもよい。
以上本発明が単なる例により説明され、本発明の範囲内で詳細部分の修正が実行可能であることが理解されるであろう。上述の様々な形態は例えばディジタル信号プロセッサのようなプロセッサ上で動作するソフトウエアモジュールを用いて、或いは他の如何なる種類のプロセッサでもそれを用いて実現されてよい。そのようなモジュールのプログラミングは本願の様々な機能説明から当業者には明白であろう。当業者は、そのようなモジュールは適切な如何なるプログラミング言語でもそれを用いて適切な如何なるプロセッサでもその上でプログラムされてよいことを理解するであろう。或いは上述した機能の全部又は一部が専用のハードウエアを用いて実行されてもよい。
無線通信システムの一部を示す図である。 本発明の一実施例による基地局の部分を示す図である。 本発明の一実施例によるクレジット値計算部を示す図である。 本発明の一実施例によるユーザ装置の部分を示す図である。 本発明の一実施例による動作例を示す図である。 本発明の一実施例によるハイブリッドリアルタイムスケジューリング例を示す図である。 本発明の一実施例によるレートスケジューリング例を示す図である。 図５に示される状況が本発明の一実施例によりどのように改善されるかを示す図である。 実験に使用されたシステムモデル例を示す図である。 本発明の実施例及び従来例の比較結果を示す図である。 本発明の実施例及び従来例の比較結果を示す図である。 本発明の実施例及び従来例の比較結果を示す図である。 本発明の実施例及び従来例の比較結果を示す図である。 本発明の実施例及び従来例の比較結果を示す図である。

Claims (29)

  1. 複数のソースユーザ装置からアップリンクで基地局が受信したデータパケットを複数の宛先ユーザ装置へ送信するシステムで使用される方法であって、
    前記基地局から前記複数の宛先ユーザ装置までのサービス品質の測定値を判定するステップと、
    前記ソースユーザ装置から前記基地局までのアップリンク送信を、前記基地局から前記複数の宛先ユーザ装置までのサービス品質の前記測定値に基づいてスケジューリングするステップと
    を有し、前記複数の宛先ユーザ装置の内基地局からのサービス品質が相対的に良好でなかった宛先ユーザ装置へデータパケットを送信するソースユーザ装置は、基地局からのサービス品質が相対的に良好であった宛先ユーザ装置へデータパケットを送信するソースユーザ装置よりも、優先度を高くしてアップリンク送信のスケジューリングが行われる、方法。
  2. サービス品質の前記測定値は、前記基地局で判定される、請求項１記載の方法。
  3. 前記基地局は、前記サービス品質の指標をソースユーザ装置に送信する、請求項２記載の方法。
  4. 前記基地局は、前記複数の宛先ユーザ装置の各々についてサービス品質の測定値を判定する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
  5. 前記基地局は宛先ユーザ装置各々についてクレジット値を判定し、前記クレジット値は前記サービス品質の前記測定値に基づき、前記基地局はクレジット値の各々を対応するソースユーザ装置に送信する、請求項４記載の方法。
  6. 宛先ユーザ装置各々についての前記クレジット値は、該宛先ユーザ装置のサービス品質の測定値と他の宛先ユーザ装置のサービス品質の測定値とを比較することで得られる、請求項５記載の方法。
  7. 複数の宛先ユーザ装置の各々について、サービス品質の複数の個々の測定値が判定される、請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
  8. 前記基地局から宛先ユーザ装置へのパケット伝送の品質に関する(a),(b)及び(c)の測定値の少なくとも１つが判定され、
    (a)はスループット比率であり、
    (b)はパケット成功率であり、
    (c)は基地局バッファ占有度である、請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法。
  9. 宛先ユーザ装置各々について、前記基地局は、或る宛先ユーザ装置のサービス品質の測定値の各々と、他の宛先ユーザ装置のサービス品質の対応する測定値とを比較し、複数の相対的な測定値を得る、請求項７又は８に記載の方法。
  10. 前記基地局は、(a)、(b)、(c)及び(d)の相対的な測定値の少なくとも１つを取得し、
    (a)は平均スループット比率からの隔たりであり、
    (b)は最小スループット比率からの隔たりであり、
    (c)は最小のサービス品質からの隔たりであり、
    (d)は最小のバッファ長からの隔たりである、請求項９記載の方法。
  11. 前記基地局が、宛先ユーザ装置各々についての複数の相対的な測定値を合成し、宛先ユーザ装置に関する単一のクレジット値を得る、請求項９又は１０に記載の方法。
  12. ソースユーザ装置が、サービス品質の測定値に基づくクレジット値を受信し、該クレジット値に基づいてパケット送信の時間及び／又はレートを判定する、請求項１乃至１１の何れか1項に記載の方法。
  13. 前記ソースユーザ装置が、付加的に無線チャネル状態の測定値にも基づいてパケット送信の時間及び／又はレートを判定する、請求項１２記載の方法。
  14. 前記ソースユーザ装置が、付加的にサービスタイプにも基づいてパケット送信の時間及び／又はレートを判定する、請求項１２又は１３に記載の方法。
  15. アップリンク送信が、レートスケジューリングを用いて計画される、請求項１乃至１４の何れか1項に記載の方法。
  16. アップリンク送信が、ハイブリッドレート時間スケジューリングを用いて計画される、請求項１乃至１４の何れか1項に記載の方法。
  17. レートスケジューリング及びハイブリッドレート時間スケジューリングの一方から他方へ切り替えるステップを更に有する、請求項１５又は１６に記載の方法。
  18. アップリンク送信のレートが、変調及び符号化方式レベルを調整することで変えられる、請求項１乃至１７の何れか1項に記載の方法。
  19. アップリンク送信のレートが、アップリンク送信の行われる間隔を調整することで変えられる、請求項１乃至１８の何れか1項に記載の方法。
  20. 複数のソースユーザ装置のうち、相対的に良いサービス品質の指標を受信するソースユーザ装置は、現在のレートより低いレートで次回データパケットを基地局に送信する、請求項１乃至１９の何れか1項に記載の方法。
  21. 複数のソースユーザ装置のうち、相対的に悪いサービス品質の指標を受信するソースユーザ装置は、現在のレートより高いレートで次回データパケットを基地局に送信する、請求項１乃至２０の何れか1項に記載の方法。
  22. ソースユーザ装置が、サービス品質の測定値に基づいてクレジット値を受信し、クレジット値の履歴を格納する、請求項１乃至２１の何れか1項に記載の方法。
  23. クレジット値が悪化しているユーザ装置は、現在のレートより高いレートで次回データパケットを基地局に送信する、請求項２２記載の方法。
  24. クレジット値が改善しているユーザ装置は、現在のレートより低いレートで次回データパケットを基地局に送信する、請求項２２又は２３に記載の方法。
  25. 前記基地局は、ダウンリンク送信のスケジューリング手段を制御する、請求項１乃至２４の何れか1項に記載の方法。
  26. 前記基地局は、複数の宛先ユーザ装置に直接的にデータパケットを送信する、請求項１乃至２５の何れか1項に記載の方法。
  27. 前記基地局は、ネットワークを通じて複数の宛先ユーザ装置にデータパケットを送信する、請求項１乃至２５の何れか1項に記載の方法。
  28. 新たなクレジット値が周期的に判定され、前記ソースユーザ装置に送信される、請求項１乃至２６の何れか1項に記載の方法。
  29. 複数のソースユーザ装置からアップリンクで受信したデータパケットを複数の宛先ユーザ装置へ送信する基地局であって、
    当該基地局から前記複数の宛先ユーザ装置までのサービス品質の測定値を判定する手段と、
    当該基地局から前記複数の宛先ユーザ装置までのサービス品質の前記測定値に基づいて、ソースユーザ装置に対するクレジット値を生成する手段と、
    アップリンク送信のスケジューリングを行うために、前記クレジット値をソースユーザ装置に送信する手段と
    を有し、前記複数の宛先ユーザ装置の内基地局からのサービス品質が相対的に良好でなかった宛先ユーザ装置へデータパケットを送信するソースユーザ装置は、基地局からのサービス品質が相対的に良好であった宛先ユーザ装置へデータパケットを送信するソースユーザ装置よりも、優先度を高くしてアップリンク送信のスケジューリングが行われる、基地局。
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