JP4819907B2 - マルチホップ無線ネットワークにおけるフローベースの公平スケジューリング - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本願は、２００５年１０月２４日に出願された「RATE CONTROLLED FLOW BASED FAIR SCHEDULING IN MULTIHOP WIRELESS NETWORKS（マルチホップ無線ネットワークのレート制御フローベースの公平スケジューリング）」という名称の米国仮出願第６０／７３０，１４６号と、２００５年１０月２４日に出願された「RATE CONTROLLED FLOW BASED FAIR SCHEDULING IN MULTIHOP WIRELESS NETWORKS（マルチホップ無線ネットワークのレート制御フローベースの公平スケジューリング）」という名称の米国仮出願第６０／７３０，２１３号との利益に対して権利を主張している。

以下の説明は、全体的に、無線通信に関し、特に、マルチホップ無線ネットワークにおける通信をスケジューリングすることに関する。

無線通信ネットワークは、ユーザが位置する場所（例えば、内部か、または外部か）に関わらず、およびユーザが移動できるか、または静止しているかに関わらず、情報を伝達するのに用いられる。無線通信ネットワークは、モバイルデバイスと基地局またはアクセスポイントと間の通信を可能にする。アクセスポイントは、地理的範囲またはセルをカバーし、モバイルデバイスが操作されるとき、モバイルデバイスはこれらの地理的セルに入ったり、そこから出たりすることができる。ほぼ中断のない通信を達成するために、モバイルデバイスは、そのモバイルデバイスが入ったセルのリソースが割当てられ、そのモバイルデバイスが出て行ったセルのリソースの割当てが解除される。

マルチホップトポロジでは、通信または送信は、基地局に直接ではなく、多数のホップを経て転送される。本明細書でいうホップは、送信機と受信機との間の通信パスの特定のセグメントまたはレッグであり、別のデバイスが中継ノードとして働いて通信の伝達を助ける。セルラシステムでは、リソースのコンテンションは一般に「セル」ごとであり、リソース共有の公平性は基地局ごとに処理される。マルチホップ無線ネットワークでは、リソースのコンテンションは多数のノード上であり得る。従来の方法（例えば、８０２．１１の搬送波検知多重アクセス媒体アクセス制御（ＣＳＭＡＭＡＣ））は、必ずしもパケットがトラバースする全てのホップに関してではなく、直ぐ隣の「ホップ」ごとに公平性を確実にするのに用いることができる。

従来のシステムでは、Ａｂｄｕｌｋａｒｅｅｍ Ａｄｉｎｏｙｉ、他による文献（「Definition and Assessment of Relay Based Cellular Deployment Concepts for Future Radio Scenarios Considering 1st Protocol Characteristics（第１のプロトコルの特徴を考慮する将来の無線シナリオのための中継ベースのセルラ展開の概念の定義および評価）」、インターネット引用（INTERNET CITATION）、２００５年６月３０日、ＸＰ００２３５９２２６）に説明されているように、ダウンリンク方向は、接続された中継ノードの相互干渉についての各情報に基づいて、中継ノードを含むデータパス全体においてユーザデータのルーティングを行う。全体的なネットワークの負荷は、承認制御機能（Admission Control function）により制御される。承認制御機能は、負荷が過度に高い場合、リソース要求を拒否することにより負荷を制御する。「ハンドオーバ」制御は、同一クラスタに属する中継間で用いることができる。このシステムはさらに、トポロジにしたがって、データサブフレームの一部を端末に割当てるということを提供する。すなわち、基地局に近い端末は、遠い端末よりも前にサービスされる。トポロジに基づくトラヒックのスケジューリングとは、単に、トラヒック優先度を端末と基地局との間の物理的距離に基づかせることを指し、なお、近い端末が最初にスケジュールされる。
さらに、ＷＯ２００４／０２３６６８号は、ネットワークに対して総電力を最小化することができるルーティング、スケジューリング、および電力制御方法を説明している。各クラスタは最初にスケジュールを計算する。なお、他のクラスタ内の他の全リンクはアイドル状態であり、クラスタ間干渉はないものとする。この計算後、他のクラスタに属するリンクからの各受信機における平均干渉を計算する。すなわち、他のクラスタに属する送信機から各受信機に対する入射干渉を計算する。
上記およびその他の欠点を克服するため、必要なものは、マルチホップネットワークにおけるソースノードから目的ノードまでの全てのホップに関して（例えば、デ−タパス全体に関して）公平なスケジューリングを提供する技術である。

発明の概要

以下は、かかる実施形態のいくつかの態様の基礎的な理解を供するために１つ以上の実施形態の簡単な概要を示す。この概要は、１つ以上の実施形態の広範な概要ではなく、実施形態の主要または重要な要素を識別することも、かかる実施形態の範囲を定めることも意図していない。その目的の１つは、後述で提示されるより詳細な説明に対する序文として簡単な形で、説明される実施形態のいくつかの概念を提示することである。

１つ以上の実施形態およびその対応する開示によれば、種々の態様はフローベースの公平スケジューリングと関連して説明される。フローベースの公平スケジューリングは、レート制御マルチホップスケジューリングと、電力制御マルチホップスケジューリングとを含む。制御はトラヒックの方向（例えば、アクセス端末からアクセスポイントへ、またはアクセスポイントからアクセス端末へ）に関係なく与えられる。

いくつかの実施形態によれば、無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートする方法がある。この方法は、１つ以上の子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを親ノードにて受信するステップを含み、各子ノードは親ノードに通信連結されている。この方法はさらに、所望のスループットに基づいて、各子ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定するステップと、決定されたスケジュールされた時間の部分に基づいて、親ノードが障害であるかどうかを決定するステップとを含む。この方法はさらに、親ノードが障害である場合、決定されたスケジュールされた時間の部分を調整することによって、各データシンクをサポートするスループットを決定するステップを含む。

いくつかの実施形態によれば、無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートする装置がある。この装置は、受信機と、スケジューラと、値調整器とを含むことができる。受信機は、親ノードに通信連結された各子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを受信することができる。スケジューラは、所望のスループットに基づいて、各子ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定して、決定されたスケジュールされた時間の部分に基づいて、親ノードが障害であるかどうかを決定するように構成されることができる。値調整器は、親ノードが障害である場合、決定されたスケジュールされた時間の部分を調整することによって、各データシンクをサポートするスループットを決定することができる。

いくつかの実施形態によれば、命令を備えたコンピュータ読出し可能媒体があり、命令は実行時、無線ネットワークにおける装置に、各子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを親ノードにて受信させ、所望のスループットに基づいて、各子ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定させる。子ノードは親ノードに通信連結されている。命令はさらに、装置に、決定されたスケジュールされた時間の部分に基づいて、親ノードが障害であるかどうかを決定させ、親ノードが障害である場合、決定されたスケジュールされた時間の部分を調整することによって、各データシンクをサポートするスループットを決定させる。

いくつかの実施形態によれば、無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートするプロセッサがある。このプロセッサは、各子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを親ノードにて受信するように構成されている。このプロセッサはさらに、所望のスループットに基づいて、各子ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定するように構成されている。子ノードは親ノードに通信連結されている。このプロセッサはさらに、決定されたスケジュールされた時間の部分に基づいて、親ノードが障害であるかどうかを決定して、親ノードが障害である場合、決定されたスケジュールされた時間の部分を調整することによって、各データシンクをサポートするスループットを決定するように構成されている。

いくつかの実施形態によれば、データ通信をサポートする装置がある。この装置は、各子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを親ノードにて受信する手段と、所望のスループットに基づいて、各子ノードがスケジュールされるべき時間を決定する手段とを備える。子ノードは親ノードに通信連結されている。決定されたスケジュールされた時間に基づいて、親ノードが障害であるかどうかを決定する手段と、親ノードが障害である場合、各データシンクをサポートするスループットを決定する手段とがさらに含まれる。

いくつかの実施形態によれば、無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートする方法がある。この方法は、各親ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを根ノードにて受信するステップを含む。親ノードは根ノードに通信連結されている。この方法はさらに、所望のスループットに基づいて、各親ノードがスケジュールされるべき時間の部分（time fraction）を決定するステップと、各親ノードがスケジュールされるべき時間の部分に基づいて、スケジューリングポリシーを決定するステップとを含む。

いくつかの実施形態によれは、無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートする装置がある。この装置は、各親ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを受信する受信機を含む。親ノードは根ノードに通信連結されている。所望のスループットに基づいて、各親ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定するスケジューラがさらに含まれる。スケジューラはさらに、各親ノードがスケジュールされるべき時間の部分に基づいて、スケジューリングポリシーを確立する。

いくつかの実施形態によれば、命令を備えるコンピュータ読出し可能媒体であって、命令は実行時、無線ネットワークにおける装置に、各親ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを根ノードにて受信させる、コンピュータ読出し可能媒体がある。親ノードは根ノードに通信連結されている。命令はさらに、装置に、所望のスループットに基づいて、各親ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定させ、各親ノードがスケジュールされるべき時間の部分に基づいて、スケジューリングポリシーを決定させる。

いくつかの実施形態によれば、無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートするプロセッサがある。このプロセッサは、各親ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを受信し、所望のスループットに基づいて、各親ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定するように構成されている。親ノードは根ノードに通信連結されている。このプロセッサはさらに、各親ノードがスケジュールされるべき時間の部分に基づいて、スケジューリングポリシーを決定するように構成されている。

いくつかの実施形態によれば、無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートする装置がある。この装置は、各親ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを受信する手段を備える。所望のスループットに基づいて、各親ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定する手段と、各親ノードがスケジュールされるべき時間の部分に基づいて、スケジューリングポリシーを決定する手段とが、この装置にさらに含まれている。

いくつかの実施形態によれば、無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートする方法がある。この方法は、各子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを親ノードにて受信するステップと、所望のスループットに基づいて、各子ノードに関連した送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定するステップとを含む。子ノードは各親ノードに通信連結されている。この方法はさらに、決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいて、親ノードが障害であるかどうかを決定するステップと、親ノードが障害である場合、各データシンクをサポートするスループットを決定するステップとを含む。

いくつかの実施形態によれば、無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートする装置がある。この装置は、受信機と、計算器と、値調整器とを備える。受信機は、各子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを受信するように構成されている。子ノードは親ノードに通信連結されている。計算器は、所望のスループットに基づいて、各子ノードに関連した送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定する。計算器はさらに、決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいて、親ノードが障害であるかどうかを決定する。値調整器は、親ノードが障害である場合、各データシンクをサポートするスループットを選択する。

いくつかの実施形態によれば、命令を備えるコンピュータ読出し可能媒体であって、命令は実行時、無線ネットワークにおける装置に、各子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを親ノードにて受信させ、所望のスループットに基づいて、各子ノードに関連した送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定させる、コンピュータ読出し可能媒体がある。子ノードは各親ノードに通信連結されている。命令はさらに、装置に、決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいて、親ノードが障害であるかどうかを決定させ、親ノードが障害である場合、各データシンクをサポートするスループットを決定させる。

いくつかの実施形態によれば、無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートするプロセッサがある。このプロセッサは、各子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを受信し、所望のスループットに基づいて、各子ノードに関連した送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定するように構成されている。このプロセッサはさらに、決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいて、親ノードが障害であるかどうかを決定して、親ノードが障害である場合、各データシンクをサポートするスループットを決定するように構成されている。

いくつかの実施形態によれば、無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートする装置がある。この装置は、各子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを親ノードにて受信する手段と、所望のスループットに基づいて、各子ノードに関連した送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定する手段とを備える。子ノードは各親ノードに通信連結されている。この装置はさらに、決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいて、親ノードが障害であるかどうかを決定する手段と、親ノードが障害である場合、各データシンクをサポートするスループットを決定する手段とを備えている。

いくつかの実施形態によれば、無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートする方法がある。この方法は、各親ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを根ノードにて受信するステップを含む。親ノードは根ノードに通信連結されている。この方法はさらに、各親ノードに関連した送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定するステップと、決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいて、スケジューリングポリシーを決定するステップとを備える。

いくつかの実施形態によれば、無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートする装置がある。この装置は、受信機と計算器とを備える。受信機は、各親ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを受信する。親ノードは根ノードに通信連結されている。計算器は、各親ノードに関連した送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定して、決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいて、スケジューリングポリシーを確立する。

いくつかの実施形態によれば、命令を備えるコンピュータ読出し可能媒体であって、命令は実行時、無線ネットワークにおける装置に、各親ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを根ノードにて受信させる、コンピュータ読出し可能媒体がある。親ノードは根ノードに通信連結されている。命令はさらに、装置に、各親ノードに関連した送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定させ、決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいて、スケジューリングポリシーを決定させる。

いくつかの実施形態によれば、無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートするプロセッサがある。このプロセッサは、各親ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを受信するように構成されている。親ノードは根ノードに通信連結されている。このプロセッサはさらに、各親ノードに関連した送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定して、決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいて、スケジューリングポリシーを決定するように構成されている。

いくつかの実施形態によれば、無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートする装置がある。この装置は、各親ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを根ノードにて受信する手段を備える。親ノードは根ノードに通信連結されている。この装置はさらに、各親ノードに関連した送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定する手段と、決定された送信電力と受信電力の少なくとも一方に基づいて、スケジューリングポリシーを決定する手段とを備える。

上記および関連目的の達成のために、１つ以上の実施形態は、後述で完全に説明され、特に請求項に指摘されている特徴を備える。以下の説明および添付の図面は、特定の例示的な態様を詳しく示し、実施形態の原理が用いられ得る種々のやり方のごく一部を示している。その他の利点および新規な特徴は、図面に関連して検討されるときに以下の詳細な説明から明らかになり、開示されている実施形態は、全てのかかる態様およびそれらに相当するものを含むことを意図する。

詳細な説明

用語解説
順方向リンク＝データフローはアクセスポイントからアクセス端末へである。

逆方向リンク＝データフローはアクセス端末から有線アクセスポイントへである。

葉ノード＝アクセスポイントノードであって、順方向リンクでアクセス端末のみをそれに通信連結させるもの。

親ノード＝アクセスポイントノードであって、順方向リンクで少なくとも１つの他のアクセスポイントノードをそれに通信連結させるもの。

子ノード＝順方向リンクで別のアクセスポイントからデータを受信することができるアクセスポイントは、この別のアクセスポイントの子ノードと見なされる。

根ノード＝有線アクセスポイント。

ノードのサブツリー＝ノードが順方向リンクで１つ以上のホップを用いてデータを送信することができる全てのデータシンクとアクセスポイントとのセット。

データシンクおよびデータソース＝アクセス端末は、順方向リンクのデータシンクであり、逆方向リンクのデータソースである。有線アクセスポイントは、順方向リンクのデータソースであり、逆方向リンクのデータシンクである。

ここで、図面を参照して種々の実施形態を説明する。次の説明では、１つ以上の態様の完全な理解を供するために、説明の目的で多くの具体的な詳細を説明する。しかし、かかる実施形態はこれらの具体的な詳細なしに実行され得ることは明白である。その他の例では、これらの実施形態の説明を容易にするために、周知の構造および装置をブロック図の形で示す。

本願で用いられているように、用語「コンポーネント」、「モジュール」、「システム」、などは、ハードウェア、ファームウェア、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせ、ソフトウェア、または実行中のソフトウェアのコンピュータ関連エンティティを指す。例えば、コンポーネントは、プロセッサ上でランする処理、プロセッサ、オブジェクト、エグゼキュータブル（executable）、実行スレッド、プログラム、および／またはコンピュータであり得るが、これらに限定されない。例示として、コンピュータデバイス上でランするアプリケーションおよびコンピュータデバイスの両方はコンポーネントである。１つ以上のコンポーネントは、プロセスおよび／または実行スレッド内にあり、コンポーネントは１台のコンピュータのみに位置付けられるか、および／または２台以上のコンピュータ間で分散されてもよい。さらに、これらのコンポーネントは、これらに格納された種々のデータ構造を有する種々のコンピュータ読出し可能媒体から実行することができる。コンポーネントは、ローカルおよび／またはリモートプロセスにより、例えば、１つ以上のデータパケットを有する信号にしたがって通信することができる（例えば、１つのコンポーネントからのデータ、ローカルシステム内で、分散システム内で、および／または他のシステムを有するインターネットなどのネットワーク全体で信号により別のコンポーネントと対話する）。

さらに、種々の実施形態は、ユーザデバイスに関連して本明細書に説明されている。ユーザデバイスはさらに、システム、加入者ユニット、加入者局、移動局、モバイルデバイス、遠隔局、アクセスポイント、基地局、遠隔端末、アクセス端末、ハンドセット、ホスト、ユーザ端末、端末、ユーザエージェント、データシンク、またはユーザ機器とも呼ぶことができる。ユーザデバイスは、携帯電話、コードレス電話、セッション開始プロトコル（ＳＩＰ）電話、無線ローカルループ（ＷＬＬ）局、パーソナルディジタルアシスタント（ＰＤＡ）、無線接続機能を有するハンドヘルドデバイス、または無線モデムに接続された他の処理デバイスであってもよい。

さらに、本明細書に説明されている種々の態様または特徴は、方法、装置、または製造品として標準のプログラミングおよび／またはエンジニアリング技術を用いて実施することができる。本明細書で用いられる用語「製造品」は、コンピュータ読出し可能デバイス、キャリア、または媒体からアクセスされるコンピュータプログラムを包含することを意図する。例えば、コンピュータ読出し可能媒体は、磁気記憶デバイス（例えば、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップ．．．）、光ディスク（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、ディジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）．．．）、スマートカード、およびフラッシュメモリ素子（例えば、カード、スティック、キードライブ．．．）を含むことができるが、これらに限定されない。

種々の実施形態は、多くのコンポーネント、モジュール、などを含むことができるシステムに関して提示される。種々のシステムは追加のコンポーネント、モジュール、などを含んでもよく、および／または図と関連して説明されたコンポーネント、モジュール、などの全てを含まなくてもよいということが理解かつ認識される。これらのアプローチの組み合わせも用いることができる。

ここで図面を参照すると、図１は、本明細書に開示されている種々の実施形態にしたがうマルチホップ通信システム１００の表現である。円形のアイテム１０２乃至１１６は、ツリー状構成で（例えば、無線で）接続されたアクセスポイントノードを表し、四角形のアイテム１１８乃至１３４は、アクセス端末または端末デバイスを表す。図示されているように、アクセスポイントまたは根ノード１０２は唯一の有線アクセスポイントであり、例えば、インターネットに有線接続されることができる。他のアクセスポイント１０４乃至１１６は無線であってもよい。アクセスポイント１０８はアクセス端末１１８および１２０の親であり、アクセス端末１１８および１２０はアクセスポイント１０８の子である。同様に、アクセスポイント１１０はアクセス端末１２２の親であり、アクセスポイント１１２はアクセス端末１２４、１２６、および１２８の親である。ツリーを上っていくと、アクセスポイント１０４はアクセスポイント１０８、１１０、および１１２の親であり、アクセスポイント１０８、１１０、および１１２はアクセスポイント１０４の子と見なされる。ツリーの頂点において、根ノード１０２はアクセスポイント１０４および１０６の親であり、アクセスポイント１０４および１０６は根ノード１０２の子である。アクセスポイント１０６は、子アクセスポイント１１４（アクセスポイント１１４の子は端末１３０および１３２）と、１１６（アクセスポイント１１６の子は端末１３４）との親である。

ツリーにおいて、ノード１０４および１０６は親ノードとして示されているが、これらは、アクセス端末との通信もできることが理解されるべきである。例えば、アクセスポイント１０４は、アクセスポイント１０８乃至１１２およびアクセス端末（図示せず）とほぼ同時に通信することができる。このようなやり方で、アクセス端末は、アクセスポイント１０４と直接に通信する。さらに、アクセスポイントまたはノードのいくつかまたは全ては、他の端末の中継ノードを兼ねるアクセス端末であることが理解されるべきである。このように、示されている構成は、単に例示することを目的とし、開示されている主題を、示されている構成に限定することを意図していない。

通信またはパケットのソースが根ノード１０２であり、情報の受信機またはシンク（データシンク）が１つ以上のアクセス端末１１８乃至１３４である場合に、順方向リンクが確立される。１つ以上のアクセス端末１１８乃至１３４が情報のソースであり、目的の受信機が根ノード１０２である場合に、逆方向リンクが確立される。本明細書で用いられている葉ノードは、ノード１０８乃至１１６を指し、ノード１０８乃至１１６は、データシンクまたはアクセス端末１１８乃至１３４に直接に送信し、順方向リンクの他のアクセスポイントには送信しない。

本明細書で用いられているフローとは、根ノード１０２と各アクセス端末１１８乃至１３４との間の通信を指し、これは順方向リンク通信または逆方向リンク通信であり得る。しかし、順方向リンクフローおよび逆方向リンクフローは、この説明では別々の２つのフローとして扱われる。順方向リンクは、あるスループットを達成するために、時間の部分をどのように割当てるべきかを決定することに関連して説明される。逆方向リンクは、電力の割当てに対して各子ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定することに関連して説明される。

システム１００は９つのアクセス端末１１８乃至１３４を含む。したがって、根ノード１０２とアクセス端末１１８乃至１３４との間には、９つのフローがある。システム１００は、９つの全フローの全体でリソースの公平な共有を確実にするように構成されるべきである。フロー全体における「最小最大化（maxmin）」のスループットの公平性に焦点を当てる。本明細書で用いられている最小最大化は、全フローの中で最小スループットを最大化することをいう。

示されているように、ソース（情報の送信機）からデータシンク（または情報の受信機）へのフローは、３つのホップをトラバースする。例えば、ソースが根ノード１０２であり、目的の受信機またはシンクがアクセス端末１２６である場合（順方向リンク）、通信はアクセスノード１０４、アクセスノード１１２、次にシンクまたはアクセス端末１２６にトラバースする。根ノード１０２から他のアクセス端末（データシンク）１１８乃至１３４のへフローは、同様に３つのホップを経由してトラバースする。逆方向リンク（例えば、アクセス端末１１８乃至１３４から根ノード１０２へ）の場合、通信は、順方向リンクで移動する順序と逆の順序でトラバースする。マルチホップ無線ネットワークは、示されかつ説明されたホップより多いまたは少ないホップを有することができ、異なるアクセス端末は異なる数のホップを有することができると理解されるべきである。

詳細な説明では、種々の態様および実施形態は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムに関連して説明することができる。特に、用いられているＣＤＭＡシステムの態様は、全ての周波数の再使用（例えば、全てのノードは、利用可能な全帯域幅を静的に分割することなく、同時に使用する）であり、さらに、説明のために、ＥＶＤＯ ＣＤＭＡシステムと同様のレート制御順方向リンクおよび電力制御逆方向リンクである。しかし、既存のＣＤＭＡシステムのレート制御および電力制御の概念は、単一ホップのシナリオに対してのみ展開されている。これらの発明の態様は、開示されている実施形態で使用するのに十分に適しているが、当業者は、これらの発明の態様が他の種々のシステムで使用するのに同様に適用可能であることをすぐに認識するであろう。したがって、かかる発明の態様は広範囲の用途を有するという了解のもとで、ＣＤＭＡに対する参照は、発明の態様を説明することのみを意図している。

システム１００内のスケジューリングは、レート制御スケジューリング（例えば、スケジュールされた時間の部分）および／または電力制御スケジューリング（例えば、送信電力）に基づいて決定することができる。例示のために、各ノードからの順方向リンク送信を有するＣＤＭＡネットワークは、フル電力にて、公平性を確実にするようにリソースが制御される時間の部分を用いるものと仮定する。順方向リンクの暗黙の仮定は、各ノードが任意の所与の時間に受信するために１つのみの子ノードをスケジュールするということである（例えば、純粋な時分割多重化（ＴＤＭ））。例示のために、逆方向リンクは、多くの送信機から１つの受信機への同時受信を可能にするように電力制御されるものとする。しかし、レート制御スケジューリングおよび電力制御スケジューリングの両方は、順方向リンク通信または逆方向リンク通信の何れか、あるいは両方に使用できると理解されるべきである。

さらに、説明のために、等しいサービス程度（Equal Grade of Service, EGoS）スケジューリングの原理を次に示す。ＥＧｏＳスケジューリングでは、１つ以上のフローのスループットを、任意の他のフローのスループットを減少することなく向上できないならば、同じスループットを全てのフローに提供することを目的とする。ＥＧｏＳに加えて、重み付けされたサービス程度および比例公平性(proportional fairness)のような他の公平性のメトリックを実施することができる。

以下の記号表示は、送信機ベースのスケジューリングまたはレート制御についての以下の説明で用いられる。Ｍ_ｉは、ＡＰｉ（アクセスポイントｉ）に関連したアクセス端末（データシンク）の数である。Ｕ_ｉは、ＡＰｉに関連したアクセス端末（データシンク）の共通スループットである。Ｒ_ｉは、親からノード（アクセスポイントまたはアクセス端末）ｉへの瞬間送信レートである。ノードｉが、その親、すなわちノードｊによってスケジュールされる時間の部分は、

と表される。各記号表示は図１に示されている。

図２は、順方向リンク通信２００を示す。データは、根ノード２０２からアクセス端末２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、および２２０へ流れる。アクセス端末２０４乃至２２０はデータシンクである。有線アクセスポイント２０２はデータソースである。ノード２２２、２２４、２２６、２２８、および２３０は、アクセス端末２０４乃至２２０と直接に通信する葉ノードである。アクセス端末はノード２３２とも通信できるが、本明細書で用いられている葉ノードの定義により、葉ノードは順方向リンクにおいてアクセス端末のみと通信すると理解されるべきである。例えば、順方向リンクにおいて、ノード２２２は、別のアクセスポイントにではなく、アクセス端末にデータを送信している。したがって、ノード２３２は、（ノード２３２の子ノードである）ノード２２２、２２４、および２２６にデータを送信している親ノードであると見なされる。

ノード２３２のサブツリーは、２３６で示されており、ノード２３２の下の全てのノードおよび端末である。ノード２３２は根であり、ツリーを下って、ノード２３２の下の全てがサブツリーであると見なされる。同様に、ノード２３４のサブツリーは、２３８で示されている。

図３は、公平スケジューリング技術を用いる無線通信システム３００を示す。システム３００は、１つ以上のアクセス端末３０２を含み、アクセス端末３０２は、１つ以上の葉ノード３０６（例えば、アクセス端末３０２と直接に通信するノード）と１つ以上の親ノード３０８とを経由して、根ノード３０４と通信（例えば、通信連結）することができる。アクセス端末３０２は、通信のフローに応じて、データシンクまたはデータソースになることができる。システム３００は、上述の図を参照して示されかつ説明された構成と同様のツリー状構成で連結されることができる。例示された通信ルートは３つのホップを含むが、いくつかの実施形態では、通信ルートはアクセス端末３０２と根ノード３０４との間でより多くの、またはより少ないホップを含むことができると理解されるべきである。例えば、アクセス端末３０２は根ノード３０４と直接に通信できる、またはアクセス端末３０２は１つの葉ノード３０６を経由して根ノード３０４と通信することができる。

葉ノード３０６は、送信機／受信機３１０を含むことができ、送信機／受信機３１０は、子（例えば、アクセス端末３０２および／または親ノード３０８）からデータを受信するように、および子へデータを送信するように構成されることができる。レート制御マルチホップスケジューリングの場合、情報は葉ノード３０６下のアクセス端末３０２の数、各アクセス端末３０２に利用可能なスループット、またはこの情報の積を含むことができる。電力制御マルチホップスケジューリングの場合、情報は葉ノード３０６下のアクセス端末３０２により必要とされる送信電力を含むことができる。

葉ノード３０６は、スループット決定モジュール３１２をさらに含むことができ、スループット決定モジュール３１２は、葉ノード３０６がその下のアクセス端末３０２に提供できるスループットを決定するように構成されることができる。例えば、スループット決定モジュール３１２は、アクセス端末３０２ごとに維持可能な「最小最大化」スループットを確立または決定することができる。Ｍがアクセス端末の数である場合、「最小最大化」の計算は次のように表すことができる。

各アクセス端末３０２がサービスされるべき対応する時間の部分は、次のように表すことができる。

電力制御マルチホップスケジューリングの決定では、葉ノード３０６は、送信電力計算器３１４を含むことができ、送信電力計算器３１４は、葉ノード３０６の下のアクセス端末により必要とされる送信電力を計算するように構成されることができる。説明されるように、受信機は、決定されたスループットに基づいて各子ノードに関連した送信電力を計算することができる。しかし、いくつかの実施形態では、受信機は、決定されたスループットに基づいて各子ノードに関連した受信電力を決定する。受信機は、（例えば、アップ／ダウンコマンドにより）送信機に送信電力を繰り返し変更させることができる。このようにして、所望の受信電力を達成する。なお、受信電力はチャネルゲインに送信電力をかけたものである。搬送波対干渉（Ｃ／Ｉ）比は、無線周波数搬送波の振幅と干渉の振幅との比である。受信機で測定されるＣ／Ｉ比は、受信電力の関数である。したがって、受信機は受信電力を制御することにより、Ｃ／Ｉ比を制御することができる。

（レート制御スケジューリングのための）スループット決定モジュール３１２および／または（電力制御スケジューリングのための）送信電力計算器３１４からの情報は、親ノード３０８、または、いくつかの実施形態では、根ノード３０４に伝達される。フローベースの公平スケジューリングは、根ノード３０４に達するまでツリーを上昇して（または上方に伝えて）各ノードに対して計算かつ繰返される。フローベースの公平スケジューリングに関するさらなる詳細が次に供される。

葉ノード３０６は、値調整器３１６をさらに含むことができ、ツリーを上昇して各ノードにより決定されたフローベースのスケジューリングと、任意の上昇ノード（ascending node）がシステム３００内で障害であるかどうかにと基づいて、種々のパラメータを調整するように構成されることができる。例えば、葉ノード３０６が子（例えば、アクセス端末３０２）に供給できる全スループットが、親（例えば、親ノード３０８）および／または根ノード３０４により維持できない場合、スケジューリングした時間の部分を変更することができる。いくつかの実施形態では、各ノードはサブツリー下のアクセス端末のために計算された維持可能なスループットを知ることを要求して、そのノードがその時間の部分を再計算できるようにすることができる。

例えば、根ノード３０４からアクセス端末３０２への順方向リンクについて検討する。葉ノード３０６は、アクセス端末３０２を含むアクセス端末に対するスループットを計算できるが、親ノード３０８または根ノード３０４は、低い方の値のみをサポートできると決定する。ノード３０６は、この情報を知ることを求め、これに応じて時間の部分を調整することができ、このようにして、根ノード３０４または親ノード３０８はこの情報をノード３０６に伝達することができる。いくつかの実施形態では、ノード３０６が親ノード（例えば、ノード３０８）からデータを受信するより遅いレートを観測することによって、この情報はノード３０６により暗示的に決定される。したがって、これらの実施形態では、根ノード３０４と親ノード３０８とは、スループット情報をノード３０６に伝える必要がない。

システム３００全体でフローベースの公平スケジューリングを提供するために、他の要因に基づいて、レートを変更してもよい。さらに、上昇ノード（例えば、親ノード３０８、根ノード３０４）がピーク電力制約および／またはライズオーバサーマル（rise-over-thermal）制約に違反すると決定すると、値調整器３１６は、各アクセス端末３０２に利用可能な目標スループットと、端末からの要求送信電力とを調整することができる。この例では、データフローは、アクセス端末から根ノードへである。中間ノード（例えば、親ノード３０８）は、上流にボトルネックがあるかどうかを知ることを要求して、それにしたがって子から受信しているスループットをスローダウンすることができる。スループットをスローダウンすることは、以前に計算または収束した送信電力または受信電力を調整することに相当する。

葉ノード３０６は、ルックアップテーブル３１８にも関連する。アクセス端末３０２は、葉ノード３０６にフィードバックチャネル品質情報（例えば、信号対雑音比）を提供できる。このチャネル品質情報は、葉ノード３０６によって、ルックアップテーブル３１８に含まれているレートにマップすることができる。マップされたレートは、子に与えることができるレートである。このレートは、後の検索のためにルックアップテーブル３１８に格納することができる。

送信機、受信機、または両方は、通信インタフェースコンポーネント、例えば、シリアルポート、ユニバーサル シリアル バス（ＵＳＢ）、パラレルポート、並びに次に示すものを実施するための有線および／または無線インタフェースコンポーネント、例えば、通信プロトコル／標準、例えば、マイクロ波アクセスのための世界相互運用性（World Interoperability for Microwave Access, WiMAX）、赤外線プロトコル、例えば、赤外線データアソシエーション（Infrared Data Association, IrDA）、近距離無線プロトコル／技術、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）技術、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコル、超広帯域（ultra wide band, UWB）プロトコル、家庭用無線周波数（home radio frequency, HomeRF）、共有無線アクセスプロトコル（shared wireless access protocol, SWAP）、広帯域技術、例えば、ワイヤレス イーサネット（登録商標）コンパティビリティ アライアンス（ＷＥＣＡ）、ワイヤレス フィデリティ アライアンス（wireless fidelity alliance, Wi-Fi Alliance）、８０２．１１ネットワーク技術、公衆交換電話ネットワーク技術、公衆異種通信ネットワーク技術、例えば、インターネット、プライベート無線通信ネットワーク、陸上移動無線ネットワーク、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）、ユニバーサル移動遠隔通信システム（universal mobile telecommunications system, UMTS）、先進移動電話サービス（advanced mobile phone service, AMPS）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）、移動通信のためのグローバルシステム（global system for mobile communications, GSM）、単一搬送波（１Ｘ）無線送信技術（ＲＴＴ）、ＥＶ−ＤＯ（evolution data only）技術、汎用パケット無線サービス（general packet radio service, GPRS）、エンハンスドデータＧＳＭ環境（enhanced data GSM environment, EDGE）、高速ダウンリンク データ パケット アクセス（high speed downlink data packet access, HSPDA）、アナログおよびディジタル衛星システム、並びに無線通信ネットワークおよびデータ通信ネットワークの少なくとも一方で使用できる任意の他の技術／プロトコルを含むことができるが、これらに限定されない。

ここで図４を参照することにより、フローベースの公平スケジューリングを提供するシステム４００の別の実施形態が示される。システム４００は、上述の図面に関連して説明されたシステムに類似している。システム４００は、根ノード４０４と通信することができる１つ以上のアクセス端末４０２を含む。アクセス端末４０２と根ノード４０４との間の通信は、マルチホップトポロジを用いることによって行うことができ、通信は種々のアクセスポイントまたはホップを経由して転送され、ツリー構成である。図示されているように、システム４００内の通信は、逆方向リンクの場合、３つのホップ（アクセス端末から、葉ノード４０６、次に親ノード４０８、次に根ノード４０４）を経由して転送されることができる。順方向リンク通信の場合、通信は根ノード４０４にて始まり、目的の宛先はアクセス端末４０２である。システム４００は、根ノード４０４と１つ以上のアクセス端末４０２との間の全てのフローまたはパス間でフローベースの公平スケジューリングを提供するように構成されることができる。システム４００は、２つ以上のアクセス端末４０２、葉ノード４０６、および／または親ノード４０８を含むことができ、例えば、図１に示された構成と同様の構成となると理解されるべきである。いくつかの実施形態によれば、根ノード４０４は、アクセス端末４０２と直接に通信する。

図４は親ノード４０８を参照して説明されるが、根ノード４０４にも等しく適用することができる。すなわち、根ノード４０４は、親ノード４０８を参照して次に説明されるものと同様の要素、機能性、または両方を含む。さらに、次の説明では、いくつかの要素はレート制御に適用可能であり、いくつかの要素は電力制御に適用可能である。

親ノード４０８は、送信機／受信機４１０を含むことができ、送信機／受信機４１０は、子ノード（例えば、葉ノード４０６）から、葉ノード４０６下のアクセス端末４０２の数、および葉ノード４０６が葉ノード下のアクセス端末４０２に与えることができるスループットレートに関する情報（または、アクセス端末の数とスループットレートとの積）を受信するように構成されることができる。送信機／受信機４１０はさらに、子（例えば、下の葉ノード４０６）から、各葉ノード４０６下のアクセス端末４０２により必要とされる計算された送信電力を受信するように構成されることができる。

親ノード４０８は、親ノード４０８が障害であるかどうかを個々に決定することができる計算器４１４とスケジューラ４１２とを含む。レート制御マルチホップスケジューリングの間、スケジューラ４１２は、親ノード４０８下の各葉ノード４０６に対する子の数とスループット情報とを受信する。各葉ノード４０６がスループット要求を満たすためにスケジュールされる必要がある時間の部分が決定され、親ノード４０８下の全ての葉ノード４０６の時間の部分の全ての合計が決定される。時間の部分の全ての合計が１以下である場合、親ノード４０８は障害ではない。親ノード４０８下の葉ノード４０６の数に関する情報と各スループット情報とは、ツリーの次の上昇ノード（例えば、根ノード４０４）に送信されることができる。したがって、情報が根ノード４０４により受信されるまで、情報はツリーの上方に伝えられる。

全ての時間の部分の合計が１より大きい場合、親ノード４０８は障害であり、子のためにサポートできる最良の共通スループットが決定される。かかる決定は、データシンク（例えば、アクセス端末４０２）が最低スループットを必要とする子ノード（例えば、葉ノード４０６）を識別することを含むことができる。この最低スループットは、全ての子ノードに関連づけられ、全ての子ノードに対する時間の部分が（この最低スループット値を用いて）計算され、合計が１以下であるかどうかを決定する。スループットが１よりもさらに大きい場合は、スループットの合計が１以下になるまで、スループットは値調整器４１６により下方に調整される。合計が１より小さい場合は、後述でより詳細に説明される最小最大化公平性概念を用いて、より高いスループットを要求したデータシンクの子ノードに、余分な容量を与えることができる。したがって、値調整器４１６は、データシンクの要求に応じて、決定された時間の部分を選択的に調整し、少なくとも１つの子ノードをスケジュールすることができる。

親ノード４０８は、ルックアップテーブル４１８に関連し、ルックアップテーブル４１８は、親ノード４０８に格納されるか、または親ノード４０８によりアクセス可能な情報である。ルックアップテーブル４１８は、スループットを信号対雑音比にオフラインでマップすることにより、子に与える値を親ノード４０８に供給するように構成され、ルックアップテーブル４１８にこれらの値を格納することができる。

電力制御スケジューリングの場合、計算器４１４は、各子ノードにより要求される送信電力がＣ／Ｉ比を満たしているかどうかを決定するように構成されることができる。かかる決定は、子の数と各子に対するスループットとに基づくことができる。いくつかの実施形態によれば、この決定は閾値を得て、この値を所望のＣ／Ｉ値にマップすることにより行うことができる。Ｃ／Ｉ値は、例えば、ルックアップテーブル４１８に格納され、スループットを位置付けることにより見付けることができる。いったんＣ／Ｉ値が決定されると、Ｃ／Ｉ値を達成する送信（または受信）電力を決定するようにして、電力制御問題を解決することができる。

いくつかの実施形態によれば、全ての子からピーク送信電力に対する利用可能なヘッドルームに関する情報を周期的に得ることができる。考慮されるべき制約が２つあり、子の最大送信電力と、熱雑音電力により正規化される親における総受信電力の比（これはライズオーバサーマル（Rise-Over-Thermal, ROT）と呼ばれる量である）とである。ピーク電力の上限は送信電力に関連づけられ、逆方向リンクでは子ノードがデータソース（例えば、送信機）であるので、子ノードから送られる。ＲＯＴレベルまたは制約は、受信機または親ノードにより決定され、総受信電力に関連づけられる。ＲＯＴは、受信機の許容ダイナミックレンジ内に受信電力を維持し、全てのセルの電力制御ループの全体的な安定性のために用いられることができる。ＲＯＴの閾値にもピーク電力の上限にも達しない場合、親ノード４０８は親ノード４０８下のノードの要求にしたがって逆方向リンク容量を自動的に割当てることができる。

ＲＯＴの閾値を満たし、および／またはピーク電力の上限に達した場合、親ノード４０８は、送信機／受信機４１０を介して、その下の各葉ノード４０６に、「最小最大化」公平方式で計算されたレートを用いてそのレートを下げるように要求し得る。この計算は繰返し行うことができる。例えば、その下の各子に対する公平かつ維持可能なスループットに達するまで、段階的にまたは増分的にレートを下げることができる。例えば、ノードが２つの子を有し、一方がその下に５つのデータソース（またはアクセス端末）を有し、他方がその下に２つのデータソースを有している場合、５対２の比で維持可能なスループットが達成されるまで、親ノードは各子にレートを下げるように要求できる。結果のスループットが、シンクのいずれに対しても最初に要求したスループットより高い場合、その容量を割当てた後で、比率を維持しながら、余分な容量を他の子に与えることができる。

レート制御スケジューリングまたは電力制御スケジューリングにおいてスケジューリングを決定するプロセスは、最初に葉ノード４０６によって決定され、さらに根ノード４０４に達するまでツリーを上昇することによって決定されることに注意すべきである。根ノード４０４は、ツリー内のデータシンク（アクセス端末４０２）に対する維持可能なスループットを決定または計算することができる。

いくつかの実施形態によれば、根ノード４０４が、最終的なスループット値を決定して、決定された値を子ノードに伝達する。各子ノードは、根ノード４０４から受信した最終的な閾値に基づいて、適宜に、各スケジューリング時間の部分を調整することができる。時間の部分に合う時間スケールは、用途と、チャネルが変化するレートとによって決めることができる。

いくつかの実施形態によれば、ノードが親に対して同じスループットを得ることができない場合、かかるノードは各子ノードから受信した総スループットを低減することができる。いくつかの実施形態では、親は、１つ以上の子に、レートをスローダウンするように要求することができる。

本明細書に示されかつ説明された方法は、スケジューリングにも用いることができ、電力制御問題が解決されるたびに、子のサブセットは親に送信する。これは、電力制御の式を解いたときに実際に送信するものを含めることにより適応することができる。例えば、理にかなったスケジューリングポリシーは、パケットのレイテンシの制約を受けた逆方向リンク容量（例えば、許容ＲＯＴ）を親が最大限に使用することを可能にする最も小さいサブセットを使用して、スケジュールされたサブセットの時間を変えることができる。

さらに、または、代わりに、公平性の基準を維持する機構として、フロー制御を用いることができる。等しいサービス程度のフローごとの公平性を仮定すると、送信機は子のフローの全てに等しいレートを送信することができる。子は、データを次のホップに送信する平均キューサイズのようなメトリックを用いて、フロー制御を送信機に知らせることができる。フロー制御は、レートを下げるまたは上げる信号またはオン／オフ機構である。例えば、キューサイズを解析して、移動平均を計算することができ、第１の閾値はレートをスローダウンするのに使用され、第２の閾値はフローをオフにするのに使用される。同じ閾値または異なる閾値を使用して、フローをオンにする、および／またはフローレートを上げることができる。

上記に示されかつ説明された例示的なシステムを考慮して、開示された主題にしたがって実施することができる方法は、図５乃至８のフローチャートを参照してより良く理解される。説明を簡単にするため、方法は一連のブロックとして示されかつ説明されるが、いくつかのブロックは本明細書に示されかつ説明されるものと異なる順序で、および／または他のブロックと同時に行われ得るので、権利を主張している主題はブロックの数または順序により限定されないことが理解かつ認識される。さらに、示されているブロックの全てが以下で説明される方法を実施するために必要とされるわけではない。ブロックに関連した機能性は、ソフトウェア、ハードウェア、これらの組み合わせ、または他の適切な手段、例えば、デバイス、システム、プロセス、およびコンポーネントによって実施できると認識される。さらに、以下で、および本明細書全体を通して開示される方法は、かかる方法を種々のデバイスへ移送および転送するのを容易にするために、製造品に格納できることが認識される。当業者は、方法が、状態図などの一連の相互に関係付けられた状態またはイベントとして代わりに表現されることを理解かつ認識するであろう。

図５は、例えば、各送信機が各子に送信する時間の部分を制御しながらフル電力で送信するレート制御マルチホップスケジューリングによって、データ通信をサポートする方法５００のフローチャートを示す。焦点は、ツリー内で維持されることができる最小のフローのスループットＵ_ｉを最大化することにある。瞬間レート｛Ｒ_ｉ｝およびツリー内のノードの関連付けは、固定されるものとする。さらに、各親ノードは各子に対する瞬間レートを知るものとする。これは、例えば、子からの周期的なレートフィードバックにより達成することができる。各アクセスポイントが各子に送信する時間の部分は制御される。

方法５００は５０２で始まり、特定のノード（例えば、親ノード、根ノード）は、親（または根）ノードに通信連結された子ノードのスループットの指定（例えば、要求）を受信する。この情報は子ノードから要求されるか、または子ノードは情報を自動的に送信することができる。スループットの指定は、各子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットである。５０４で、各子をスケジュールする時間の部分は、各子ノードがその指定されたスループットをもつことを可能にするように決定される。この決定は、根ノードまでの各上昇ノードに対して繰返されることができる。かかる決定は、各子ノードｊから、子ノードの総数Ｍ_ｊと共通スループットＵ_ｊとを受信することを含むことができる。指定されたスループットを満たすように各子がスケジュールされるべき時間の部分の計算は、次のように表すことができる。

いくつかの実施形態では、スループットは、親ノードの制約を含むネットワーク内の制約を考慮せずに計算することができる。葉ノードは、子ノードの各々に同様のスループットを与えることができる。しかし、いくつかの実施形態によれば、１つ以上の子ノードは異なるスループットを与えられることができる。したがって、スループットは、等しく分割されるか、または、例えば、サービス品質（ＱｏＳ）メトリックにしたがって調整されることができる。いくつかの実施形態では、各子ノードのスループットは、最小最大化公平性概念を用いて計算されることができ、これは以下でさらに詳細に説明される。

５０６で、ノードは、自分がツリー内でボトルネックまたは障害であるかどうかを決定する。これは、例えば、子ノードの等しいサービス程度のスループットと、子ノードがスケジュールされる必要がある時間の部分とに基づいて確立される。かかる決定は、子ノードに割当てられた全時間の部分が１以下であるかどうかを判定することを含むことができ、次のように表すことができる。

全時間の部分が１以下であると決定された場合（「ＹＥＳ」）、式が行われたノードは障害ではなく、５０８で、子ノードのＭ値およびＵ値のベクトルは親ノードに渡される。なお、いくつかの実施形態によれば、Ｕ値とＭ値との積が親に伝えられる。葉ノードがアクセス端末に対して非ＥＧｏＳのスループット割当てを用いる場合、これは重要である。

５０６で全時間の部分が１より大きいと決定された場合（「ＮＯ」）、ノードは障害であり、５１０で、このノードがツリー内の自分より下の全ての子ノードに対してサポートできる最良の共通スループットが、例えば、最小最大化公平性概念を用いて決定され、これは図６を参照して詳述される。このノードが障害であるかどうかを決定することは、根ノードまでの各上昇ノードに対して繰返すことができる。各子のスループットを決定した後、５０８で、情報は親ノードに送信される。各子ノードのスループットを決定するノードが根ノードの場合、５０８で情報は親ノードに送信されない。

方法５００は、子ノードのスケジューリング時間を計算するツリーの次の上昇ノードを用いて繰返される。根ノード（有線ノードまたはデータソース）に達するまで、この動作が繰返され、任意の数の上昇ノードが子ノードのスケジューリング時間を計算して、それが障害であるかどうかを決定することができると理解される。５１０で、根ノードは、計算された時間の部分に基づいてスケジューリングポリシーを決定することができる。このスケジューリングポリシーは、ポリシーを子ノードに通知せずに実施されるか、またはいくつかの実施形態によれば、根ノードは子ノードにスケジューリングポリシー情報を送信することができる。さらに、いくつかの実施形態に関連して、スケジューリング時間の自動および／または動的な計算を使用できることが認識される。

ここで図６を参照すると、最小最大化公平性概念に基づいてスループットを決定する方法６００のフローチャートが示される。ノードがネットワーク内で障害であると決定されると、このノードは、子ノードの指定されたスループットを満たすことができず、したがって、子ノードに供給できる最良のスループットを決定する必要があり、これは最小最大化公平性概念を用いて決定することができる。

６０２で、検討中のノードの割当てセットは、解析を行っているノード（例えば、障害ノード）下の全ての子ノードを含むように初期設定される。これは、｛Ｍ_ｊ，Ｕ_ｊ｝に等しくなるように割当てセットを初期設定することを含むことができる。６０４で、障害ノード下の子ノードであって、それのデータシンクが最低スループット値を指定または要求しているものが識別される。

は、ｍｉｎ Ｕ_ｊに等しく、

は、ａｒｇ ｍｉｎ Ｕ_ｊに等しい場合、子ノードを識別することができる。すなわち、

は、子ノードであって、この子ノードのサブツリーは、障害ノード下の全ての子ノードに対して最低スループット値を要求しているデータシンクを有している。この情報は、プロセッサ、メモリ、または記憶媒体内に格納、記録、維持されることができ、情報は検索可能なフォーマットであるべきである。

６０６で、障害モード下の残りのデータシンクは、（６０４で決定された）最低スループット値を一時的に割当てられるか、またはそれに関連づけられ、必要とされる時間の部分は、同じ最低スループット値を有する全てのデータシンクに基づいて計算される。これに関する式は、次のように表すことができる。

６０８で、時間の部分の合計が１より小さいかどうかの決定が行われる。１より小さい場合（「ＹＥＳ」）、これは、この障害ノード下の全てのデータシンクに、識別された最低スループット値

を割当てた後に、より高いスループット要求を有する他のデータシンク間で分配できる余分な容量の残りがあることを示す。６１０で、識別された最低スループットは、（６０４で決定されたように）最低スループットを指定したデータシンクの子ノードに割当てられ、この子ノードはさらなる検討から取り除かれる。方法６００は６０４に戻り、（子ノードのもとで）検討中の残りの子ノードを解析して、次の子ノードを決定する。次の子ノードのデータシンクは、識別された最低スループットよりも高いスループットを要求するか、または次に最低のスループット値を指定したものである。６０８で「ＮＯ」に決定され、時間の部分の合計が１より大きくなるまで、方法は、他の子ノードに対して同様に続けることができる。

６０８で、時間の部分の合計が１より大きいと決定された場合（「ＮＯ」）、これは、障害ノード下の全ての子ノードに対して、

をサポートできないことを示す。方法６００は、続いて６１２で、残りの子ノードに対する維持可能な時間の部分の値が決定される。これは、時間の部分の合計が１より大きくないように決定されるべきである。計算は、次のフォーマットをとることができる。

６１２で、維持可能なスループットを達成するように各子がスケジュールされる時間の部分は

として表すことができる。ベクトルまたはＭおよび

は、障害ノードから親に渡される。なお、Ｍの値は、値に変化がある場合のみ、親に伝達されてもよい。

例えば、親ノードは２つの子（子ノード１および子ノード２）を有する。子ノード１は、１のスループットを指定した５つのアクセス端末を有し、子ノード２は、２のスループットを指定した３つのアクセス端末を有する。親ノードは、これらの指定値に基づいて、１以下の時間の部分の合計を見付けることができないものとする。親ノードは最初に、１のスループット（最低スループット）を全ての８つのアクセス端末に割当てて、親ノードがこの値をサポートできるかどうかを決定する。それが全ての８つのアクセス端末に対してこの値をサポートできる場合、１のスループット値が子ノード１下のアクセス端末に割当てられる（例えば、子ノード１下のデータシンクは指定されたスループットを受信する）。次に親ノードは、どの値（１と２のと間）をノード２下のアクセス端末に与えることができるかを決定する。かかるやり方では、ノード２下のアクセス端末は、指定されたスループット値を得ないが、最小最大化公平性方式を用いて利用可能な最良のスループットを得る。

さらに説明するために、図２を再び参照して次の説明を与える。特に、この説明は、ノード２３２のサブツリー２３６に焦点を当てる。このサブツリー２３６内のデータシンク２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、および２１４の全ての中で、データシンク２０４および２０６は最低スループットを指定したと仮定する。簡単にするため、共通の葉ノード下のデータシンクは、同じスループットを有するものとする。ノード２２２、２２４、および２２６の各々は、ノード２３２に必要なスループットを伝達し、次に、ノード２３２は、これらの要求を満たすために、ノード２２２、２２４、および２２６の各々をスケジュールするべき時間の部分を計算する。時間の部分の合計が１より大きい値である場合、ノード２３２は、全てのデータシンク２０４乃至２１４に対して、最低スループット、すなわち、データシンク２０４および２０６のスループットをサポートできるかどうかを決定する。時間の部分の合計が１より小さい場合、ノード２３２は、データシンク２０４および２０６に要求スループットを割当てて、ノード２２２をスケジュールする時間の部分を決定し、続いて、ノード２２４および２２６に対してより良く行えるかどうかを決定する。これを行うために、ノード２３２は、２０８、２１０、２１２、および２１４からのデータシンクのスループットの小さい方を選択する。２０８が、２１０、２１２、または２１４よりも小さいスループットを必要とするものとして、ノード２３２は全ての残りのデータシンク（２０８、２１０、２１２、および２１４）に２０８のスループットを割当てることを試みる。この割当て後に、ノード２３２がなお余分な容量を有する場合、残りの容量を２１０、２１２、および２１４に割当てる。余分な容量がない場合、時間の部分の合計が１になるように、ノード２３２はデータシンク２０８、２１０、２１２、および２１４に対する共通スループットを見付ける。

ツリー内の不均等な目標スループットは、子に対する維持可能なスループットを決定する場合、ユーザ（例えば、データシンク）の数に重みを関連づけることにより調整することができる。例えば、ノードは、Ｍ_１データシンクとＭ_２データシンクとレートＲ_１およびＲ_２とを持つ２つの子を有しており、親ノードは、子２と比較して子１のデータシンクに対してｗ_１倍のスループットを供給することを求める。このことは、

およびｆ_１＋ｆ_２＝１を解くことにより得ることができる。同様のアプローチは、次に示される電力制御のケースに用いることができる。

図７は、例えば、電力制御マルチホップスケジューリングによって、データ通信をサポートする方法７００のフローチャートを示す。例示のための次の詳細な説明では、逆方向リンクが説明され、全ての子は親に同時に送信し、親により電力制御されるものとする。考慮されるべき制約が２つあり、すなわち、子の最大送信電力と、熱雑音電力により正規化される親の総受信電力の割合（これはライズオーバサーマル（ＲＯＴ）と呼ばれる量である）とである。逆方向リンクでは子ノードがデータソース（例えば、送信機）であるため、ピーク電力の上限または制約は、子ノードに関連づけられる。ＲＯＴレベルまたは制約は、受信機または親により決定されるか、またはそれと関連づけられ、総受信電力に関連づけられる。ＲＯＴは、ＣＤＭＡシステムの周知のメトリックであり、これを用いて、受信電力が受信機の許容ダイナミックレンジ内にあることを確実にし、全てのセルの電力制御ループの全体的な安定性を得る。

方法７００を詳細に説明する前に、基本的な電力制御問題の設定および解決を示す。Ｋ個の子を持つノード、

により与えられるチャネルゲイン、送信電力

、他のセルの干渉電力Ｉｏｃ、および熱雑音電力Ｎを検討する。熱雑音電力は長期にわたって公平に一定なままであるが、Ｉｏｃは短い時間スケールにわたって変化できると理解されるべきである。このより迅速な変化は、他のセル内のユーザがほぼ同時に電力を調節しているために起きる。たとえ電力制御問題とその解決が式の線形システムに関して本明細書で説明されたとしても、いくつかの実施形態では、各送信機に対する個々の独立の電力制御ループがある。ＲＯＴの制約は、これらのループのシステム全体の安定性を確実にすることを試みて、ループは、本明細書に説明されている解析的な解にほぼ類似した解に収束する。したがって、示されかつ説明されたもの以外の機構が、電力制御を達成するのに用いることができる。

レートから目標搬送波対干渉（Ｃ／Ｉ）へのマッピング関数が各ノードで知られていて、子からの要求レートが与えられた場合、親は

で示される、要求されたＣ／Ｉ比を計算することができる。ＣＤＭＡシステムでは、例えば、これは、「外部ループ」電力制御を用いることにより達成される。ここでは、Ｃ／Ｉの目標はフレーム／ビットエラーレートの性能に基づいて上げられるか、または下げられる。目的は、各ユーザが目標のＣ／Ｉを達成する一方で、ピーク電力制御およびＲＯＴ制約を満たすように、電力

を計算することである。解は、以下の式を解くことにより得られる。

ここで、

であり、以下の制約を受ける。

（ピーク電力の制約）

（ＲＯＴの制約）。

電力制御の式を解析的に解いて、電力値を得ることができる。

ここで

一方または両方の制約が、計算された電力値により違反されている場合、子によって要求されたレート、または同等に、要求されたＣ／Ｉ値を維持することはできない。この状態で、親は、全ての子に対する実行可能なより低いレートセットを決定することができる。各子に対する維持可能なレートは、各フローに対する最小最大化公平性を達成するように決定され、図８を参照して説明される。

ここで図７を参照すると、７０２で、特定ノード（例えば、親ノード、根ノード）は、親（または根）ノードに通信連結されている子ノードにより指定されたスループットを受信する。受信されたスループットは、各子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットである。７０４で、各子ノードに関連した送信電力および受信電力は、部分的に、受信された所望のスループット情報に基づいて決定される。決定は、上述の電力制御問題を解くことにより、維持可能なスループットを計算することを含むことができる。ノードは他のセルの干渉電力および熱雑音電力を最近計測し、これらの量は時が経つにつれて比較的にゆっくりと変化すると仮定する。各子に利用可能なＣ／Ｉは、各子ノードｊからのＭ_ｊとＵ_ｊとを用いて計算することができる。各子からの必要な全レートはＭ_ｊＵ_ｊであり、これを、Ｃ／Ｉマッピンク関数に対するレートと関連して用いて、この値を決定することができる。

７０６で、このノードが障害であるかどうかを決定する。かかる決定では、制約が違反されているかどうかを検討する。このことは、電力制御問題を解き、ピーク電力の制約とＲＯＴの制約とを評価することにより決定することができる。このノードが障害ではない（例えば、制約に違反しない）（「ＮＯ」）場合、方法７００は続いて７０８で、子ノードのＭ値とＵ値のベクトル（または積）が親ノードまで渡される。制約に違反する（「ＹＥＳ」）場合、ノードは障害と見なされ、方法７００は続いて７１０で、各子ノードの電力が再び決定され、各子ノードのための維持可能なスループットが、例えば、最小最大化公平性概念を用いて見付けられ、これは図８に関連して説明される。情報は、７０４で、親ノードに送信される。根ノードであり得る親ノードは、決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいてスケジューリングポリシーを決定することができる。いくつかの実施形態では、根ノードは子ノードにスケジューリングポリシー情報を伝達する。

図８は、障害ノード下の子ノードに対する共通スループットを見付ける方法８００のフローチャートを示している。方法８００は、８０２で、障害ノード下の全ての子ノードを含むように検討中のノードの割当てセットを初期設定することにより開始する。８０４で、検討中の残りの子ノードの中で、最低スループットを必要とするデータシンクの子ノードが識別され、この値が記録される。このことは、全ての子の要求を含む｛Ｍ_ｊ，Ｕ_ｊ｝に等しくなるように割当てセットＳを初期設定することと、ｍｉｎ Ｕ_ｊに等しくなるように

を定義し、ａｒｇ ｍｉｎ Ｕ_ｊに等しくなるように

を定義することとを含むことができる。この値は、検索可能なフォーマットで記録、格納、維持、などをされる。８０６で、サブツリーの全てのデータシンクは（８０４で決定された）最低スループット値を割当てられたものとして、電力制御問題は解決される。

８０８で、ＲＯＴ制約、電力制約、または両方が任意の子ノードにおいて違反されているかどうかが決定される。制約に違反する（「ＹＥＳ」）場合、最小のデータシンクのスループットは維持可能ではなく、この方法は続いて８１０で、制約が満たされるように、残りのデータシンクに対する最小最大化維持可能スループットが計算される。このことは、上述の２つの制約式を解き、２つの値の小さい方を選択することを含むことができる。（Ｃ／Ｉへのレートのマッピングが低減しないと仮定して）両方の制約はユーザのスループットにおいて低減しない。解かれた値の小さい方を選択することは、実現可能性を確実にするのを助けることができる。子ノードがピーク電力の制約を満たさず、親ノードがＲＯＴの制約を満たさない場合、最も大きい維持可能なデータシンクのスループットが決定されるまで、各子に対する電力を決定し直すことができる。

８０８で、制約が違反されていない、または厳密な不均等性を用いて違反されてない（「ＮＯ」）と決定された場合、８１２で、最小スループットが、制約を受けた子ノード下のツリー内の全てのデータシンクに割当てられる。８１４で、この子ノードは、さらなるスループット割当てのための検討から取り除かれる。

方法８００は続いて８０４で、検討中の残りの子ノードが解析され、最低スループットを必要とするデータシンクの子ノードを決定する。方法８００は、全ての子ノードにスループット値が割当てられるまで実質的に同じやり方で続けることができる。

図９は、親ノードの観点からマルチホップ無線ネットワークのデータ通信をサポートするシステムである。図９乃至１２により説明されるシステムは、機能ブロックとして表され、プロセッサ、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせにより実施される機能を表す機能ブロックであると理解されるべきである。

システム９００は無線デバイスに構成され、受信手段９０２を含むことができ、これは、各子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを受信するように構成されることができる。子ノードは親ノードに通信連結される。受信手段９０２は受信機を備えるか、またはプロセッサに構成されることができる。各子ノードがスケジュールされるべき時間を決定する手段９０４も含まれ、これはスケジューラを備えるか、またはプロセッサに構成されることができる。かかる決定は所望のスループットに基づいて行うことができる。親ノードが障害であるかどうかを決定する手段９０６は、決定されたスケジュールされた時間に基づいて、親ノードが障害であるかどうかを決定することができる。親ノードが障害であるかどうかを決定する手段９０６は、スケジューラを備えるか、またはプロセッサに構成されることができる。スループットを決定する手段９０８もシステム９００に含まれ、値調整器を備えるか、またはプロセッサに構成されることができる。スループットを決定する手段９０８は、親ノードが障害である場合に、各データシンクをサポートするスループットを決定することができる。スループットを決定する手段９０２は、最小最大化公平性概念に基づいて各データシンクをサポートするスループットを決定することができる。

図１０は、根ノードの観点から複数のノードの無線ネットワークのデータ通信をサポートするシステム１０００を示す。システム１０００は、無線デバイスに構成されることができる。システムは受信手段１００２を含み、これは、各親ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを根ノードにて受信するように構成されることができる。受信手段１００２は、受信機を備えるか、またはプロセッサに構成されることができる。親ノード、根ノード、およびデータシンクは通信連結される。システム１０００は、時間の部分を決定する手段１００４を含み、これは、スケジューラを備えるか、またはプロセッサに構成され、所望のスループットに基づいて各親ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定することができる。スケジューリングポリシーを決定する手段１００６は、各親ノードがスケジュールされるべき時間の部分に基づいて、スケジューリングポリシーを決定するように構成されることができる。スケジューリングポリシーを決定する手段１００６は、スケジューラを備えるか、またはプロセッサに構成されることができる。

図１１は、親ノードの観点からマルチホップ無線ネットワークのデータ通信をサポートするシステム１１００の別の実施形態である。システム１１００には、受信手段１１０２が含まれ、これは、各子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを親ノードにて受信するように構成されることができる。受信手段１１０２は、受信機を備えるか、またはプロセッサに構成されることができる。子ノードは親ノードに通信連結される。送信電力および／または受信電力を決定する手段１１０４は、所望のスループットに基づいて、各子ノードに関連した送信電力または受信電力を決定するように構成されることができる。送信電力および／または受信電力を決定する手段１１０４は、計算器を備えるか、またはプロセッサに構成されることができる。いくつかの実施形態によれば、送信電力または受信電力、あるいは両方を決定することができる。システム１１００には、親ノードが障害であるかどうかを決定する手段１１０６も含まれ、これは、決定された送信電力と受信電力との少なくとも一方に基づいて、親ノードが障害であるかどうかを決定するように構成されることができる。親が障害であるかどうかを決定する手段１１０６は、計算器を備えるか、またはプロセッサに構成されることができる。スループットを決定する手段１１０８は、値調整器を備えるか、またはプロセッサによって構成されることができる。スループットを決定する手段１１０８は、親ノードが障害である場合、各データシンクをサポートするスループットを決定するように構成されることができる。

図１２は、根ノードの観点から複数のノードの無線ネットワークにおけるデータ通信をサポートするシステム１２００の別の実施形態である。システム１２００は受信手段１２０２を含み、これは、受信機を備えるか、またはプロセッサによって構成されることができる。受信手段１２０２は、各親ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを根ノードにて受信するように構成されることができる。親ノード、根ノード、およびデータシンクは通信連結される。送信電力および／または受信電力を決定する手段１２０４は、計算器を備えるか、またはプロセッサによって構成され、所望のスループットに基づいて各親ノードに関連した送信電力および受信電力を決定するように構成されることができる。いくつかの実施形態によれば、送信電力または受信電力、あるいは両方が決定されることができる。スケジューリングポリシーを決定する手段１２０６も含まれ、これは、決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいてスケジューリングポリシーを決定するように構成されることができる。スケジューリングポリシーを決定する手段１２０６は、計算器を備えるか、またはプロセッサによって構成されることができる。

ここで図１３を参照して、開示された実施形態の１つ以上にしたがってマルチホップ無線通信環境のフローベースの公平スケジューリングを容易にするシステム１３００が示される。システム１３００は、アクセスポイントおよび／またはユーザデバイスに存在することができる。システム１３００は、例えば、受信機アンテナから信号を受信することができる受信機１３０２を備える。受信機１３０２は、受信した信号をフィルタリング、増幅、などのような一般的な動作を行うことができる。受信機１３０２はさらに、信号をディジタル化して、サンプルを得ることができる。復調器１３０４は、受信信号から情報ビットを検索して、それらをプロセッサ１３０６に供給することができる。

プロセッサ１３０６は、受信機コンポーネント１３０２により受信した情報の解析および／または送信機１３１２によって送信するための情報の生成に専用のプロセッサである。さらに、または、代わりに、プロセッサ１３０６は、ユーザデバイス１３００の１つ以上のコンポーネントを制御し、受信機１３０２により受信した情報を解析し、送信機１３１６によって送信するための情報を生成し、および／またはユーザデバイス１３００の１つ以上のコンポーネントを制御することができる。プロセッサ１３０６は、追加のユーザデバイスとの通信を調整することができる制御装置コンポーネントを含むことができる。

ユーザデバイス１３００は、プロセッサ１３０６に動作的に連結されるメモリ１３０８をさらに備えることができ、メモリ１３０８は、通信を調整することに関連した情報と任意の他の適切な情報とを格納することができる。メモリ１３０８は、通信を調整することに関連したプロトコルをさらに格納することができる。本明細書に説明されたデータ格納（例えば、メモリ）コンポーネントは、揮発性メモリまたは不揮発性メモリの何れかであるか、あるいは、揮発性メモリおよび不揮発性メモリの両方を含むと認識される。限定されないが、例示として、不揮発性メモリは、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラム可能なＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電気的にプログラム可能なＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、またはフラッシュメモリを含むことができる。揮発性メモリは、外部キャッシュメモリとして動作するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むことができる。限定されないが、例示として、ＲＡＭは、同期ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ）、エンハンスドＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、同期リンクＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ）、およびダイレクトＲａｍｂｕｓ ＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ）のような多くの形で利用可能である。対象のシステムおよび／または方法のメモリ１３０８は、これらのメモリに限定されることなく、これらのメモリおよび任意の他の適切なタイプのメモリを備えることを意図される。ユーザデバイス１３００は、シンボル変調器１３１０と、変調された信号を送信する送信機１３１２とをさらに備えることができる。

図１４は、種々の実施形態にしたがってフローベースの公平スケジューリングの調整を容易にするシステム１４００の図である。システム１４００は、基地局またはアクセスポイント１４０２を備える。例示するように、基地局１４０２は、受信アンテナ１４０６によって１つ以上のユーザデバイス１４０４から信号を受信し、送信アンテナ１４０８を介して１つ以上のユーザデバイス１４０４に送信する。しかし、いくつかの実施形態により、１つのアンテナは、信号の送信および受信の両方に利用することができる。

基地局１４０２は、受信機１４１０を備え、受信機１４１０は、受信アンテナ１４０６から情報を受信し、受信した情報を復調する復調器１４１２に動作的に関連づけられる。復調されたシンボルは、プロセッサ１４１４により解析され、プロセッサ１４１４はメモリ１４１６に連結され、メモリ１４１６は、データシンクの数に関する情報、とくに、特定のフロー、計測されたスループットレート、計算されたスループットレート、などを格納する。変調器１４１８は、信号を多重化することができ、その信号は、送信機１４２０によって送信アンテナ１４０８を介してユーザデバイス１４０４へ送信される。

図１５は、例示的な無線通信システム１５００を示す。無線通信システム１５００は、簡潔化のために１つの基地局と１つの端末とを示す。しかし、システム１５００は２つ以上の基地局またはアクセスポイント、および／または２つ以上の端末またはユーザデバイスを含むことができ、追加の基地局および／または端末は、以下に示す例示的な基地局および端末と実質的に類似していても、または異なっていてもよい。さらに、基地局および／または端末が、本明細書に説明されたシステムおよび／または方法を用いて、それらの間の無線通信を容易にすることができると認識される。

ここで図１５を参照すると、ダウンリンクでは、アクセスポイント１５０５にて、送信（ＴＸ）データプロセッサ１５１０はトラヒックデータを受信、フォーマット、符号化、インタリーブ、および変調（または、シンボルマップ）し、変調シンボル（「データシンボル」）を供給する。シンボル変調器１５１５は、データシンボルとパイロットシンボルとを受信かつ処理し、シンボルストリームを供給する。シンボル変調器１５１５は、データシンボルとパイロットシンボルとを多重化し、Ｎ個の送信シンボルのセットを得る。各送信シンボルは、データシンボル、パイロットシンボル、または０の信号値である。パイロットシンボルは、各シンボル期間において連続的に送信されることができる。パイロットシンボルは、周波数分割多重化（ＦＤＭ）、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）、時分割多重化（ＴＤＭ）、周波数分割多重化（ＦＤＭ）、または符号分割多重化（ＣＤＭ）される。

送信機ユニット（ＴＭＴＲ）１５２０は、シンボルストリームを受信し、１つ以上のアナログ信号に変換し、アナログ信号をさらに調整し（例えば、増幅、フィルタリング、および周波数アップコンバート）、無線チャネルによる送信に適切なダウンリンク信号を発生する。次に、ダウンリンク信号は、アンテナ１５２５を介して端末に送信される。端末１５３０で、アンテナ１５３５は、ダウンリンク信号を受信し、受信信号を受信機ユニット（ＲＣＶＲ）１５４０に供給する。受信機ユニット１５４０は、受信信号を調整し（例えば、フィルタリング、増幅、および周波数ダウンコンバート）、調整された信号をディジタル化し、サンプルを得る。シンボル復調器１５４５は、Ｎ個の受信シンボルを得て、チャネル推定のために、受信したパイロットシンボルをプロセッサ１５５０に供給する。シンボル復調器１５４５は、プロセッサ１５５０からダウンリンクのための周波数応答推定をさらに受信し、受信データシンボルに対してデータ復調を行い、データシンボル推定（送信されたデータシンボルの推定）を得て、ＲＸデータプロセッサ１５５５にデータシンボル推定を供給し、これはデータシンボル推定を復調し（すなわち、シンボルデマップ）、デインタリーブし、復号し、送信されたトラヒックデータを回復する。シンボル復調器１５４５とＲＸデータプロセッサ１５５５とによる処理は、アクセスポイント１５０５におけるシンボル変調器１５１５とＴＸデータプロセッサ１５１０とによる処理に対してそれぞれ相補的である。

アップリンクでは、ＴＸデータプロセッサ１５６０は、トラヒックデータを処理し、データシンボルを供給する。シンボル変調器１５６５は、データシンボルを受信し、パイロットシンボルと多重化し、変調を行い、シンボルストリームを供給する。送信機ユニット１５７０は、シンボルストリームを受信かつ処理し、アンテナ１５３５によりアクセスポイント１５０５に送信されるアップリンク信号を発生する。

アクセスポイント１５０５にて、端末１５３０からのアップリンク信号は、アンテナ１５２５により受信され、受信機ユニット１５７５により処理され、サンプルを得る。次に、シンボル復調器１５８０は、サンプルを処理し、アップリンクの受信したパイロットシンボルとデータシンボル推定とを供給する。ＲＸデータプロセッサ１５８５は、データシンボル推定を処理し、端末１５３０により送信されたトラヒックデータを回復する。プロセッサ１５９０は、アップリンクにおける各アクティブ端末の送信に対してチャネル推定を行う。

プロセッサ１５９０および１５５０は、それぞれ、アクセスポイント１５０５および端末１５３０における動作を指示する（例えば、制御、調整、管理する、．．．）。各プロセッサ１５９０および１５５０は、プログラムコードおよびデータを格納するメモリユニット（図示せず）に関連づけることができる。プロセッサ１５９０および１５５０は、それぞれ、アップリンクおよびダウンリンクに対する周波数およびインパルス応答推定を導出する計算を行うこともできる。

多元接続システム（例えば、ＦＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、など）の場合、複数の端末がアップリンクで同時に送信することができる。かかるシステムの場合、パイロットサブバンドは、異なる端末間で共有することができる。チャネル推定技術は、各端末のパイロットサブバンドが動作バンド全体（場合によってバンドエッジを除く）にわたる場合に使用することができる。かかるパイロットサブバンド構造は、各端末に対して周波数ダイバーシティを得るのに望ましい。本明細書に説明された技術は、種々の手段によって実施されることができる。例えば、これらの技術は、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせにおいて実施されることができる。ハードウェアの実施の場合、チャネル推定に使用される処理ユニットは、１つ以上の特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ディジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、本明細書に説明された機能を実行するように設計された他の電子ユニット、またはこれらの組み合わせの中で実施されることができる。ソフトウェアの場合、本明細書に説明された機能を実行するモジュール（例えば、手順、機能、など）により実施されることができる。ソフトウェアコードはメモリユニットに格納され、プロセッサ１５９０および１５５０により実行されることができる。

本明細書に説明された実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、またはこれらの任意の組み合わせにより実施されることができると理解される。システムおよび／または方法は、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、またはマイクロコード、プログラムコード、またはコードセグメントで実施される場合、格納コンポーネントなどの機械読出し可能媒体に格納されることができる。コードセグメントは、手順、機能、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラス、あるいは命令、データ構造、またはプログラムステートメントの任意の組み合わせを表すことができる。コードセグメントは、情報、データ、引数、パラメータ、またはメモリコンテンツの受渡しおよび／または受信により別のコードセグメントまたはハードウェア回路に連結されることができる。情報、引数、パラメータ、データ、などは、メモリ共有、メッセージの受渡し、トークンの受渡し、ネットワーク送信、などを含めて、任意の適切な手段を使用して、受渡し、転送、または送信されることができる。

ソフトウェアの実施の場合、本明細書に説明された技術は、本明細書に説明された機能を行うモジュール（例えば、手順、機能、など）で実施されることができる。ソフトウェアコードはメモリユニットに格納され、プロセッサにより実行されることができる。メモリユニットは、プロセッサ内またはプロセッサ外に構成され、この場合、メモリユニットは、当技術で知られているように種々の手段を介してプロセッサに通信連結されることができる。

本明細書に開示されている種々の実施形態にしたがうマルチホップ通信システムを表現する図。 順方向リンク通信の表現を示す図。 公平スケジューリング技術を用いる無線通信システムを示す図。 フローベースの公平スケジューリングを提供するシステムの別の実施形態を示す図。 レート制御マルチホップスケジューリングによりデータ通信をサポートする方法のフローチャートを示す図。 最小最大化公平性概念に基づいてスループットを決定する方法のフローチャート。 電力制御マルチホップスケジューリングによりデータ通信をサポートする方法のフローチャート。 障害ノード下の子のための共通スループットを見付ける方法のフローチャート。 親ノードの観点からマルチホップ無線ネットワークのデータ通信をサポートするシステムの図。 根ノードの観点から複数のノードの無線ネットワークのデータ通信をサポートするシステムの図。 親ノードの観点からマルチホップ無線ネットワークのデータ通信をサポートするシステムの別の実施形態を示す図。 根ノードの観点から複数のノードの無線ネットワークのデータ通信をサポートするシステムの別の実施形態を示す図。 開示された実施形態の１つ以上にしたがうマルチホップ無線通信環境のフローベースの公平スケジューリングを容易にするシステムを示す図。 種々の実施形態にしたがうフローベースの公平スケジューリングの調整を容易にするシステムを示す図。 本明細書に説明される種々のシステムおよび方法に関連して用いられる無線通信環境を示す図。

Claims (43)

1. データ通信をサポートする方法であって、
   各々が親ノードに通信連結された１つ以上の子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを前記親ノードにて受信するステップと、
   前記所望のスループットに基づいて、各子ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定するステップと、
   前記決定されたスケジュールされた時間の部分に基づいて、前記親ノードが障害であるかどうかを決定するステップと、
   前記親ノードが障害である場合、前記決定されたスケジュールされた時間の部分を調整することによって、各データシンクをサポートするスループットを決定するステップと、
   を備える方法。
2. 各子ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定するステップと、前記親ノードが障害であるかどうかを決定するステップとは、根ノードまでの各上昇ノードに対して繰返される請求項１記載の方法。
3. 前記親ノードが根ノードに対して障害である場合、各データシンクをサポートする前記決定されたスループットを供給するステップをさらに備える請求項１記載の方法。
4. 前記根ノードからスケジューリングポリシーを受信するステップをさらに備える方法であって、前記スケジューリングポリシーは、各データシンクをサポートする前記決定されたスループットに基づく請求項３記載の方法。
5. 前記親ノードが障害である場合、
   子ノードの少なくとも１つのデータシンクが最も小さいスループットを必要とする前記子ノードを識別するステップと、
   各子ノードに関連した前記少なくとも１つのデータシンクに前記最も小さいスループットを割当てるステップと、
   前記割当てられた最も小さいスループットに基づいて、各子ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定するステップと、
   前記割当てられた最も小さいスループットの合計に基づいて、前記親ノードが障害であるかどうかを決定するステップと、
   をさらに備える請求項１記載の方法。
6. 前記親ノードが障害ではない場合、余分な容量があるかどうかを決定するステップと、
   子ノードのデータシンクが前記割当てられた最も小さいスループットよりも大きいスループットを必要とする前記子ノードに前記余分な容量を割当てるステップと、
   をさらに備える請求項５記載の方法。
7. 前記親ノードが障害ではない場合、子ノードの少なくとも１つのデータシンクが前記最も小さいスループットを必要とする前記子ノードに前記最も小さいスループットを割当てるステップと、
   子ノードの少なくとも１つのデータシンクが前記最も小さいスループットを必要とする前記子ノードを検討から取り除くステップと、
   残りの子ノードから、子ノードの少なくとも１つのデータシンクが次に最も小さいスループットを必要とする次の子ノードを識別するステップと、
   各残りの子ノードに関連した前記少なくとも１つのデータシンクに前記次に最も小さいスループットを割当てるステップと、
   前記割当てられた次に最も小さいスループットに基づいて、各残りの子ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定するステップと、
   前記割当てられた次に最も小さいスループットの合計に基づいて、前記親ノードが障害であるかどうかを決定するステップと、
   をさらに備える請求項５記載の方法。
8. 前記親ノードが障害物である場合、各データシンクをサポートするスループットを決定するステップは、最小最大化公平性概念に基づく請求項１記載の方法。
9. 前記親ノードが障害であるかどうかを決定するステップは、
   各子ノードがスケジュールされるべき時間の部分の合計が、１以下であるどうかを決定するステップと、
   決定された時間の部分の合計が１以下である場合、前記親ノードは障害ではないと決定するステップと、
   を備える請求項１記載の方法。
10. 少なくとも１つの親ノードは端末である請求項１記載の方法。
11. データ通信をサポートする装置であって、
    親ノードに通信連結された１つ以上の子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを受信する受信機と、
    前記所望のスループットに基づいて、各子ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定して、前記決定されたスケジュールされた時間の部分に基づいて、前記親ノードが障害であるかどうかを決定するスケジューラと、
    前記親ノードが障害である場合、前記決定されたスケジュールされた時間の部分を調整することによって、各データシンクをサポートするスループットを決定する値調整器と、
    を備える装置。
12. 各データシンクをサポートする前記決定されたスループットを根ノードに供給する送信機をさらに備える請求項１１記載の装置。
13. 前記受信機は、前記根ノードからスケジューリングポリシーをさらに受信し、前記スケジューリングポリシーは、各データシンクをサポートする前記決定されたスループットに基づく請求項１２記載の装置。
14. 前記値調整器は、最小最大化公平性概念に基づいて、各データシンクをサポートする前記スループットを決定する請求項１１記載の装置。
15. 命令を備えたコンピュータ読出し可能媒体であって、前記命令は実行時、装置に、
    各々が親ノードに通信連結された１つ以上の子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを前記親ノードにて受信させ、
    前記所望のスループットに基づいて、各子ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定させ、
    前記決定されたスケジュールされた時間の部分に基づいて、前記親ノードが障害であるかどうかを決定させ、
    前記親ノードが障害である場合、前記決定されたスケジュールされた時間の部分を調整することによって、各データシンクをサポートするスループットを決定させる、コンピュータ読出し可能媒体。
16. 前記親ノードが根ノードに対して障害である場合、前記命令はさらに、前記装置に、各データシンクをサポートする前記決定されたスループットを供給させる請求項１５記載のコンピュータ読出し可能媒体。
17. 前記親ノードが障害であるかどうかを決定する前記命令はさらに、前記装置に、
    各子ノードがスケジュールされるべき時間の部分の合計が１以下であるかどうかを決定させ、
    前記決定された時間の部分の合計が１以下である場合、前記親ノードは障害ではないと決定させる請求項１５記載のコンピュータ読出し可能媒体。
18. 無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートするプロセッサであって、
    各々が親ノードに通信連結された１つ以上の子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを前記親ノードにて受信し、
    前記所望のスループットに基づいて、各子ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定し、
    前記決定されたスケジュール時間の部分に基づいて、前記親ノードが障害であるかどうかを決定し、
    前記親ノードが障害である場合、前記決定されたスケジュールされた時間の部分を調整することによって、各データシンクをサポートするスループットを決定するように構成されているプロセッサ。
19. 子ノードの少なくとも１つのデータシンクが最も小さいスループットを必要とする前記子ノードを識別し、
    各子ノードに関連した前記少なくとも１つのデータシンクに前記最も小さいスループットを割当て、
    前記割当てられた最も小さいスループットに基づいて、各子ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定し、
    前記割当てられた最も小さいスループットの合計に基づいて、前記親ノードが障害であるかどうかを決定するようにさらに構成されている請求項１８記載のプロセッサ。
20. 前記親ノードが障害ではない場合、子ノードの少なくとも１つのデータシンクが前記最も小さいスループットを必要とする前記子ノードに前記最も小さいスループットを割当て、
    子ノードの少なくとも１つのデータシンクが前記最も小さいスループットを必要とする前記子ノードを検討から取り除き、
    残りの子ノードから、子ノードの少なくとも１つのデータシンクが次に最も小さいスループットを必要とする次の子ノードを識別し、
    各残りの子ノードに関連した前記少なくとも１つのデータシンクに前記次に最も小さいスループットを割当て、
    前記割当てられた次に最も小さいスループットに基づいて、各残りの子ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定し、
    前記割当てられた次に最も小さいスループットの合計に基づいて、前記親ノードが障害であるかどうかを決定するようにさらに構成されている請求項１８記載のプロセッサ。
21. 無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートする装置であって、
    各々が親ノードに通信連結された１つ以上の子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを前記親ノードにて受信する手段と、
    前記所望のスループットに基づいて、各子ノードがスケジュールされるべき時間の部分を決定する手段と、
    前記決定されたスケジュールされた時間の部分に基づいて、前記親ノードが障害であるかどうかを決定する手段と、
    前記親ノードが障害である場合、前記決定されたスケジュールされた時間の部分を調整することによって、各データシンクをサポートするスループットを決定する手段と、
    を備える装置。
22. 前記親ノードが障害である場合、各データシンクをサポートするスループットを決定する前記手段は、最小最大化公平性概念に基づいて前記スループットを決定する請求項２１記載の装置。
23. データ通信をサポートする方法であって、
    各々が親ノードに通信連結された１つ以上の子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを親ノードにて受信するステップと、
    前記所望のスループットに基づいて、各子ノードに関連した送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定するステップと、
    前記決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいて、前記親ノードが障害であるかどうかを決定するステップと、
    前記親ノードが障害である場合、各データシンクをサポートするスループットを決定するステップと、
    を備える方法。
24. 各データシンクをサポートする前記決定されたスループットを根ノードに供給するステップをさらに備える請求項２３記載の方法。
25. 前記根ノードからスケジューリングポリシーを受信するステップをさらに備える方法であって、前記スケジューリングポリシーは、前記決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づく請求項２４記載の方法。
26. ピーク電力の制約およびライズオーバサーマルの制約の少なくとも一方が違反されているかどうかを決定するステップをさらに備える方法であって、前記ピーク電力の制約は送信電力に関連づけられ、前記ライズオーバサーマルの制約は総受信電力に関連づけられる請求項２３記載の方法。
27. ピーク電力の制約およびライズオーバサーマルの制約の少なくとも一方が違反されている場合、各子ノード下の少なくとも１つのデータシンクに対して最小最大化維持可能スループットを確立するステップをさらに備える請求項２６記載の方法。
28. 最小最大化維持可能スループットを確立するステップは、
    第１の制約式および第２の制約式を解くステップと、
    前記解かれた式の小さい方の値を選択するステップと、
    を備える請求項２７記載の方法。
29. 前記制約のいずれも違反されていない場合、余分な容量があるかどうかを確立するステップと、
    前記親ノードに関連した他の子ノードに前記余分な容量を割当てるステップと、
    をさらに備える請求項２６記載の方法。
30. 前記ピーク電力の制約は子ノードに関連づけられ、前記ライズオーバサーマルの制約は前記親ノードに関連づけられる請求項２６記載の方法。
31. 送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定するステップと、前記親ノードが障害であるかどうかを決定するステップとは、根ノードに達するまで各上昇ノードに対して繰返される請求項２３記載の方法。
32. 無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートする装置であって、
    各々が親ノードに通信連結された１つ以上の子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを受信する受信機と、
    前記所望のスループットに基づいて、各子ノードに関連した送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定して、前記決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいて、前記親ノードが障害であるかどうかを決定する計算器と、
    前記親ノードが障害である場合、各データシンクをサポートするスループットを選択する値調整器と、
    を備える装置。
33. 各データシンクをサポートする前記決定されたスループットを根ノードに伝達する送信機をさらに備える請求項３２記載の装置。
34. 前記受信機はさらに、前記根ノードからスケジューリングポリシーを受信し、前記スケジューリングポリシーは、前記決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づく請求項３３記載の装置。
35. 前記計算器はさらに、ピーク電力の制約およびライズオーバサーマルの制約の少なくとも一方が違反されているかどうかを決定し、前記ピーク電力の制約は前記送信電力に関連づけられ、前記ライズオーバサーマルの制約は総受信電力に関連づけられる請求項３２記載の装置。
36. 命令を備えるコンピュータ読出し可能媒体であって、前記命令は実行時、無線ネットワークにおける装置に、
    各々が各親ノードに通信連結された１つ以上の子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを前記親ノードにて受信させ、
    前記所望のスループットに基づいて、各子ノードに関連した送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定させ、
    前記決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいて、前記親ノードが障害であるかどうかを決定させ、
    前記親ノードが障害である場合、各データシンクをサポートするスループットを決定させる、コンピュータ読出し可能媒体。
37. 前記命令はさらに、前記装置に、ピーク電力の制約およびライズオーバサーマルの制約の少なくとも一方が違反されているかどうかを決定させ、前記ピーク電力の制約は前記送信電力に関連づけられ、前記ライズオーバサーマルの制約は総受信電力に関連づけられる請求項３６記載のコンピュータ読出し可能媒体。
38. 前記ピーク電力の制約およびライズオーバサーマルの制約の少なくとも一方が違反されている場合、前記命令はさらに、前記装置に、各子ノード下の少なくとも１つのデータシンクに対して最小最大化維持可能スループットを確立させる請求項３７記載のコンピュータ読出し可能媒体。
39. 無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートするプロセッサであって、
    １つ以上の子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを受信し、
    前記所望のスループットに基づいて、各子ノードに関連した送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定し、
    前記決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいて、親ノードが障害であるかどうかを決定し、
    前記親ノードが障害である場合、各データシンクをサポートするスループットを決定するように構成されているプロセッサ。
40. ピーク電力の制約およびライズオーバサーマルの制約の少なくとも一方が違反されているかどうかを決定するようにさらに構成されたプロセッサであって、前記ピーク電力の制約は前記送信電力に関連づけられ、前記ライズオーバサーマルの制約は総受信電力に関連づけられる請求項３９記載のプロセッサ。
41. 各データシンクをサポートするための前記決定されたスループットを根ノードに伝達するようにさらに構成されている請求項３９記載のプロセッサ。
42. 無線ネットワークにおいてデータ通信をサポートする装置であって、
    各々が各親ノードに通信連結された１つ以上の子ノードに関連したデータシンクごとの所望のスループットを前記親ノードにて受信する手段と、
    前記所望のスループットに基づいて、各子ノードに関連した送信電力および受信電力の少なくとも一方を決定する手段と、
    前記決定された送信電力および受信電力の少なくとも一方に基づいて、前記親ノードが障害であるかどうかを決定する手段と、
    前記親ノードが障害である場合、各データシンクをサポートするスループットを決定する手段と、
    を備える装置。
43. 端末である請求項４２記載の装置。

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