JP5108099B2 - スケジューリング方法、基地局およびコンピュータ・プログラム - Google Patents

Description

本発明は、移動局および固定局の少なくとも一方を含む複数の局によって共有されるダウンリンク・パケット・データ・トラフィック・チャネルを使用するスケジューリングするためのスケジューリング方法に関するものである。本発明は、また、無線通信ネットワークのための基地局、およびコンピュータ・プログラムに関するものである。

無線データ・サービス、例えば、モバイル・インターネット、ビデオ・ストリーミング、およびボイスオーバＩＰ（ＶｏＩＰ）に対する需要が、そのようなサービスに対して必要とされる高データレートを提供するための高速パケット・データ・チャネルの発展をもたらしている。高速パケット・データ・チャネルは、ＩＳ−２０００システム（また、ＩｘＥＶ−ＤＶとして知られている）、ＩＳ−８５６システム（またＩｘＥＶ−ＤＯとして知られている）、および広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）システムにおける順方向リンク上で採用されている。高速パケット・データ・チャネルは、時間共有チャネルである。ダウンリンク伝送は、（ここで、「ダウンリンク」は、基地トランシーバ局（ＢＴＳ）または基地局から、加入者無線デバイスによって受信される信号である）、時間多重されて、そして最大出力で送信される。

どんなときでも、基地局は、ダウンリンク高速パケット・データ・チャネルとして知られる物理レイヤ・チャネル上で、パケットを１つ以上の移動局に送信することができる。所与の時間にパケットで、いずれの（複数の）移動局を在圏にするかを決定することは、「スケジューラ」の機能である。多くの種々のスケジューリング方策を使用することができ、各々は、システム・スループットおよび公平性に対して異なる意味合いを有する。採用される典型的なスケジューリング方策には、ラウンドロビン、最大スループット、および比例的公平性を含んでいる。加えて、サービス品質要件は、しばしばスケジューリングを複雑にする。例えば、ＶｏＩＰパケット・データは、その会話特性のために、通常、サービスが容認し難いほど劣化してしまうと考えられるに至らないほどの比較的短い最大許容伝送遅延を有する。このように、容認できるサービスを維持するために、通常は、ＶｏＩＰパケット・データを他のパケット・データよりも頻繁に伝送するためにスケジュールする必要がある。

しかしながら、ＶｏＩＰパケット・データをより頻繁に単にスケジューリングすることは、利用できるリソースの非効率使用となる可能性がある。これは、ＶｏＩＰデータは通常、比較的低レートで供給されるからである。結果的に、特定の移動局に送信するためにキューとされている（待ち行列を形成している）ＶｏＩＰデータは、パケット全体分のデータ分より通常少ない。このように、ＶｏＩＰパケット・データだけが所与の物理レイヤ・パケットで送信される場合には、そのパケットは、ほぼ確実に満杯より少なく、そして通常は、満杯よりかなり少ない。満杯より少ないパケット、特に、比較的負荷の軽いパケットを送信することは、利用できるシステム・リソースを不必要に消費し、そして、所与の基地局によってサービスが提供されている他の移動局に提供されるサービスの劣化をもたらす可能性がある。

国際公開ＷＯ２００６／０５５１７３号公報は、複数の移動局によって共有されるダウンリンク・パケット・データ・トラフィック・チャネルを使用するスケジューリング方法を開示している。この方法は、移動局のスケジューリングダウンリンク伝送レート、および移動局に対して待ち行列を形成しているデータの陳腐性（staleness）を示す遅延因子とによって直接変化する、移動局に対するランキングメトリック（またはスケジューリング優先度）を計算するステップと、およびこのランキングメトリックに基づいて、ダウンリンク・パケット・データ・トラフィック・チャネル上での移動局に対する１つ以上のダウンリンク伝送をスケジューリングするステップを備える。そのような方法は、高速パケット・データ・チャネル上でのＶｏＩＰデータのダウンリンク伝送に、よりよく適応される。

しかしながら、上述の国際公開で記載されている遅延に基づくスケジューリングは、ダウンリンクでのみ使用される。無線通信システムでは、ＳＩＰ（セッション開始プロトコル）トラフィックのようなある種類のシグナリングトラフィックには、同時に送信されているアップリンクのトラフィック（ここで、「アップリンク」は、加入者無線デバイスから基地局に送信される信号である）およびダウンリンクのトラフィックを含んでいる。一般に、アップリンク・トラフィックには、ＳＩＰサーバに送信される必要のあるリクエストメッセージまたは確認応答または応答を含んでいて、また、ダウンリンク・トラフィックは、ＳＩＰクライアントに送信される必要のある応答メッセージまたは確認応答を含んでいる。それゆえ、アップリンク・トラフィックは、ダウンリンク・トラフィックと相互作用して、また、干渉し、そして、アップリンク・トラフィックおよびダウンリンク・トラフィックの少なくとも一方にもたらされるパフォーマンス損失は、通信システムの全体パフォーマンスを劣化させることになる。例えば、１つのアップリンク・メッセージがアップリンクにおけるシステム過負荷のために遅延する場合、ＳＩＰセットアップフェーズの継続時間が増大することになる。これは、同時に提供されるＳＩＰセッションの数が、（ＳＩＰセッションの到着がポアッソン過程に従うと仮定すると）増加することになるであろうし、また、アップリンク雑音上昇およびアップリンクにかかる負荷が、その結果、増大することになるであろう。これは、システム容量を減少させ、そして、ＳＩＰセットアップ遅延を増大させることになるであろう。同じことが、ダウンリンク・メッセージにも当てはまる。

本発明の目的は、スケジューリングに基づくダウンリンク遅延を改善することである。

この目的は、移動局および固定局の少なくとも一方を含む複数の局によって共有されるダウンリンク・パケット・データ・トラフィック・チャネルの使用をスケジューリングする方法によって達成される。前記複数の局のそれぞれは、スケジューリングダウンリンク伝送レートを有する（それによって、移動局および固定局の少なくとも一方を含む複数の局の一部、またはすべてが同一のまたは異なるスケジューリングダウンリンク・伝送レートを有する場合がある）。この方法は、キューとなっているデータであるキュー化データ（queued data）を有する移動局／固定局の各々に対して、ランキングメトリック、またはスケジューリングプライオリティ（優先権）を判定するステップ、すなわち計算するステップ、測定するステップまたは評価するステップのステップを備えており、それによって、ランキングメトリックは、移動局／固定局のスケジューリングダウンリンク伝送レートおよび各移動局／固定局に対してキューとなっているデータ（待ち行列を形成しているデータ）の陳腐性を示す遅延因子とによって直接変化する。本方法は、また、移動局／固定局の各々に対するアップリンクメトリックを判定し、そして、ランキングメトリックおよびアップリンクメトリックに基づいて、ダウンリンク・パケット・データ・トラフィック・チャネル上での移動局／固定局に対する１回以上のダウンリンク伝送をスケジューリングするステップを備える。通信ネットワークのパフォーマンス、転送効率およびサービス品質は、スケジューリング処理においてアップリンクメトリックを考慮することによって改善される。

用語「移動局（mobile station）」には、セル方式無線電話、セル方式無線電話にデータ処理、ファクシミリ、およびデータ通信の機能を組み込み可能な移動パーソナル通信システム（ＰＣＳ）端末、ページャ、ウェブ・ブラウザ、無線電話、インターネット／イントラネットアクセス、オーガナイザ、カレンダ、および通常のラップトップおよびパームトップの少なくとも一方の受信機を含む可能性のある移動パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、または無線電話送受信機を含む他の移動電気器具を含むことに注意すべきである。

用語「固定局（immobile station）」には、固定の無線電話、無線電話にデータ処理、ファクシミリ、およびデータ通信の機能を組み込み可能な固定パーソナル通信システム（ＰＣＳ）端末、ページャ、ウェブ・ブラウザ、無線電話、インターネット／イントラネットアクセス、オーガナイザ、カレンダ、据付の通常のラップトップおよびパームトップの少なくとも一方の受信機を含む可能性のある固定携帯情報端末（ＰＤＡ）、または無線電話送受信機を含む他の固定電気器具を含んでいる。

本発明の実施形態に従えば、アップリンクメトリックは、アップリンク負荷またはアップリンク雑音上昇である。通信ネットワークに対してアップリンクとダウンリンクとの間に相互作用が存在するので、アップリンク負荷を判定することが困難であるまたはできない場合、アップリンクメトリックはダウンリンク負荷とすることができ、ダウンリンク負荷はアップリンク負荷の良好な指標とすることができる。ネットワーク・アルゴリズムが適切に動作するための必要条件は、実際にサービスの提供を受けることができるユーザよりも多くないユーザがシステムに受け入れられることである。しかしながら、これは、保証しがたい。この状況は、移動局／固定局から基地局へのアップリンク通信では、システムが移動局／固定局の送信電力を完全には制御しないので、特に困難である。これらは、例えば、無線伝播状態に依存する場合があり、急激な変化に影響を受けやすい。雑音上昇であるＮＲは、雑音電力に対する相対的な総受信電力であり、雑音上昇は、セル負荷Ｌに関連付けられていて、雑音上昇は、
ＮＲ＝１／（１−Ｌ）
で定義される。

高レベルの雑音上昇は、多くの移動局／固定局が、割り当てられているサービス・データレートでデータを首尾よく送信するために十分な送信電力を有しないであろう（すなわち、サービス範囲が不十分である）ということを意味する。それは、また、ネットワークにおける潜在的な不安定性の問題の表れである。

本発明の別の実施形態に従えば、ランキングメトリックを判定するステップは、ランキングメトリックをパケット遅延および遅延閾値の関数として判定するステップを備える。この遅延閾値は、最大許容遅延を表わす場合がある。

本発明の更なる実施形態に従えば、ダウンリンク・パケット・データ・トラフィック・チャネルは、混合トラフィックを搬送するように構成され、この混合トラフィックは、例えば、オーディオ信号、ビデオ信号、インターネット・プロトコル上の音声（ＶｏＩＰ）およびセッション開始プロトコル（ＳＩＰ）信号トラフィックがあり、そこではアップリンクとダウンリンクとの間に相互作用がある可能性がある。

本発明の実施形態に従えば、アップリンクが所定の量を上回る混合トラフィックを負っている、すなわち、高負荷である場合、同一の遅延閾値がすべてのトラフィックに対して使用される。例えば、ＳＩＰトラフィックがＶｏＩＰトラフィックと同一の遅延閾値を有する場合、ＳＩＰとＶｏＩＰとはともに、同一の送信プライオリティが与えられることになる。ＳＩＰトラフィックには、アップリンク・トラフィックおよびダウンリンク・トラフィックを含むので、ＳＩＰトラフィックがＶｏＩＰトラフィックより低い優先度が与えられているとすると、ＳＩＰセットアップセッション継続時間が長引くでことになる。同時に提供されるＳＩＰセッションの数は、ＳＩＰセッションの到着がポアッソン過程に従う場合、増加するであろう。これは、アップリンク雑音上昇を増加させ、そしてアップリンクをさらに高負荷にならしめるであろう。ＶｏＩＰトラフィックのパフォーマンスは、結果的に、劣化するであろう。選択的には、ＳＩＰトラフィックがＶｏＩＰトラフィックより高いプライオリティが与えられる場合、ＶｏＩＰパケットの遅延は増加するであろうし、そして、これは、ＶｏＩＰパフォーマンスを劣化させるであろう。それゆえ、アップリンクが高負荷である場合にＳＩＰとＶｏＩＰとが同一のプライオリティを共有することは、ＶｏＩＰトラフィックとＳＩＰトラフィックとの混合に対しては最善の選択肢となる。

本発明の別の実施形態に従えば、アップリンクが所定の量以下の混合トラフィックを負っている、すなわち、軽負荷である場合、種々の遅延閾値が異なる種類のトラフィックに対して使用される。例えば、ＳＩＰトラフィックがＶｏＩＰトラフィックよりも大きい遅延閾値を有すると、ＶｏＩＰには、ＳＩＰシグナリングトラフィックよりも高い送信プライオリティが付与され、そして、ＶｏＩＰパフォーマンスはそれによって改善できる。

本発明の更なる実施形態に従えば、スケジューリングは、無線通信ネットワークの基地局によって実行される。

本発明の実施形態に従えば、アップリンクメトリックの計算は、無線通信ネットワークの基地局によって実行される。

本発明の別の実施形態に従えば、アップリンクメトリックの計算は、ネットワークコントローラ、例えば、無線通信ネットワークの無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）によって実行され、そして、アップリンクメトリックは、無線通信ネットワークの基地局に通知される。

本発明の更なる実施形態に従えば、ダウンリンク・パケット・データ・トラフィック・チャネルは、拡張アップリンク（ＥＵＬ）および高速ダウンリンク・パケット・アクセス（ＨＳＤＰＡ）を使用する広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）ネットワークの一部である。

本発明は、また、移動局および固定局の少なくとも一方を含む複数の局によって共有されるダウンリンク・パケット・データ・トラフィック・チャネルの使用をスケジューリングするスケジューラを備える通信ネットワークに対する基地局に関するものである。複数の局の各局は、スケジューリングダウンリンク伝送レートを有する。スケジューラは、移動局／固定局のスケジューリングダウンリンク伝送レートおよび移動局／固定局に対してキューとなっている（待ち行列を形成している）データの陳腐性を示す遅延因子とによって直接変化する、移動局／固定局の各々に対するランキングメトリックを判定するように構成されている１つ以上の処理回路を備えている。１つ以上の処理回路は、また、各局に対するアップリンクメトリックを判定し、そして、ランキングメトリックおよびアップリンクメトリックに基づいて、ダウンリンク・パケット・データ・トラフィック・チャネル上での移動局／固定局に対する１回以上のダウンリンク伝送をスケジューリングするように構成されている。通信ネットワークは、無線通信ネットワークである場合がある。無線通信手段の例は、無線周波数に、赤外線に、または他の波長に基づいた形態の、ブルートゥース伝送および検出、または衛星伝送および検出のような信号転送である。

基地局の更なる実施形態は、添付の基地局の従属請求項で与えられる。

本発明は、さらに、本発明の実施形態のいずれかに従う方法を特徴づけるステップの少なくとも１つ、または全てをコンピュータまたはプロセッサに実行させるように構成されている、コンピュータで可読記憶媒体または搬送波で記憶されているコンピュータ・プログラム・コード手段を含むコンピュータ・プログラムを備えるコンピュータ・プログラムに関するものである。

典型的な無線通信ネットワークを示す図である。 無線通信ネットワークに対する典型的な基地局を示す図である。 無線通信ネットワークに対する典型的なスケジューラの論理回路を示す図である。 典型的なスケジューリング手法に対するフローチャートを示す図である。 典型的なパケット充填処理に対するフローチャートを示す図である。 注目すべきは、図は縮尺して描かれておらず、そしてある図の大きさは明解さのために誇張されていることである。

図１は、パケット・データ・サービスを移動局および固定局１２に提供する（他の何らかの標準、例えば、１ｘＥＶ−ＤＯまたはＷＣＤＭＡで構成されることができるが、ＩＳ−２０００標準に従って構成される）典型的な無線通信ネットワーク１０の論理エンティティを示している。

無線通信ネットワーク１０は、移動局および固定局１２にデータを送信するために、高速順方向パケット・データ・チャネル（Ｆ−ＰＤＣＨ）として知られる順方向トラフィック・チャネル（ＦＴＣ）を採用するパケット交換ネットワークである。無線通信ネットワーク１０は、パケット交換コア・ネットワーク１４および無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）１６を備える。コア・ネットワーク１４は、外部のパケット・データ・ネットワーク（ＰＤＮ）２０、例えば、インターネットに接続し、そして、専用無線リンクを経由して移動局／固定局１２との間でポイント・ツー・ポイント・プロトコル（ＰＰＰ）接続をサポートするパケット・データ・サービング・ノード（ＰＤＳＮ）１８を含んでいる。コア・ネットワーク１４は、ＲＡＮ１６との間でＩＰストリームを追加したり、そして除去したり、そして、外部のパケット・データ・ネットワーク２０とＲＡＮ１４との間でパケットを転送する。

ＲＡＮ１６は、コア・ネットワーク１４に接続し、また、移動局／固定局１２にコア・ネットワーク１４へのアクセスを与える。ＲＡＮ１６は、パケット制御機能（ＰＣＦ）２２、１つ以上の基地局コントローラ（ＢＳＣ群）２４および１つ以上の無線基地局（ＲＢＳ群）２６を含んでいる。ＰＣＦ２２の主な機能は、ＰＤＳＮ１８への接続を確立し、維持し、そして終了することである。ＢＳＣ群２４は、それぞれのサービス・エリア内の無線リソースを管理する。ＲＢＳ群２６は、エア・インタフェースを介して移動局／固定局１２と通信するための無線機器を含んでいる。ＢＳＣ２４は、２つ以上のＲＢＳ２６を管理できる。ｃｄｍａ２０００ネットワークでは、ＢＳＣ２４およびＲＢＳ２６は、基地局２８を備える。ＢＳＣ２４は、基地局２８の制御部である。ＲＢＳ２６は、無線機器を含む基地局２８の一部であり、そして、通常、セル・サイトに関連付けられている。ｃｄｍａ２０００ネットワークでは、単一のＢＳＣ２４は、複数の基地局２８の制御部として機能することができる。他の標準に基づく他のネットワーク・アーキテクチャでは、基地局２８を備えているネットワーク構成要素は異なる場合があるが、しかし、全体的な機能は同一かまたは同様である。

図２は、ｃｄｍａ２０００ネットワークにおける基地局２８の典型的な詳細を示している。典型的な実施形態における基地局構成要素は、ＲＢＳ２６とＢＳＣ２４との間で配分されている。ＲＢＳ２６には、ＲＦ回路３０、ベースバンド処理および制御回路３２、およびＢＳＣ２４と通信するためのインタフェース回路３４を含んでいる。ＲＦ回路３０には、１つ以上の送信機Ｔおよび受信機Ｘを含み、送信機は移動局／固定局１２に信号を送信し、そして受信機は移動局／固定局１２から信号を受信する。例えば、受信機Ｘは、移動局／固定局１２によって報告されるチャネル品質表示（ＣＱＩ群）およびデータレート制御（ＤＲＣ）値の少なくとも一方を受信し、そして、処理するためにベースバンド処理および制御回路３２にＣＱＩおよびＤＲＣ値の少なくとも一方を伝える。ベースバンド処理および制御回路３２は、送信信号および受信信号のベースバンド処理を実行する。図２に示される実施形態では、ベースバンド処理および制御回路３２には、順方向パケット・データ・チャネル（Ｆ−ＰＤＣＨ）上でのパケット・データ伝送をスケジューリングするためのスケジューラ３６を含んでいる。ベースバンド処理および制御回路３２は、ソフトウェア、ハードウェア、またはそれら双方のいずれかの組み合わせで実装される場合がある。例えば、ベースバンド処理および制御回路３２は、ＲＢＳ２６に含まれる１つ以上のマイクロプロセッサまたは他の論理回路によって実行される、記憶されたプログラム命令として実装することができる。

ＢＳＣ２４には、ＲＢＳ２６と通信するためのインタフェース回路３８、通信制御回路４０、およびＰＣＦ２２と通信するためのインタフェース回路４２を含んでいる。通信制御回路４０は、基地局２８によって使用される無線リソースおよび通信リソースを管理する。通信制御回路４０は、ＲＢＳ２６と移動局／固定局１２との間の通信チャネルをセットアップし、維持し、そして切断することを担当する。通信制御回路４０はまた、ウォルシュ符号を割り当て、そして電力制御機能を行う場合がある。通信制御回路４０は、ソフトウェア、ハードウェア、またはそれらの双方のいずれかの組み合わせで実装される場合がある。例えば、通信制御回路４０は、ＢＳＣ２４に含まれる１つ以上のマイクロプロセッサまたは他の論理回路によって実行される、記憶されたプログラム命令として実装することができる。

図３は、本発明の１つの典型的な実施形態に従うスケジューラ３６を示している。スケジューラ３６は、スケジューリングの決定を行ない、そして、特に、移動局／固定局１２からのチャネル・フィードバックに基づいて適切な変調および符号化方式を選択する。スケジューラ３６は、ハードウェア、ソフトウェア、またはその任意の組み合わせを備えている１つ以上の処理回路として実装されても良く、また、処理回路は、本明細書で説明される処理のうちの１つ以上を実装するように構成される。スケジューラ３６には、概念的に、レートおよびアップリンクメトリック判定手段、例えば、計算器回路４４、およびスケジューリング・ユニット回路４６を含んでいる。

図４のフロー図を参照して、計算器回路４４は、移動局／固定局１２からの、移動局／固定局１２の各々に対するチャネル品質表示（ＣＱＩ群）およびアップリンクメトリックデータ（ＵＬＭデータ）を受信する。この情報は、各移動局／固定局１２に対してスケジューリング・データ伝送レートを設定するために使用される。計算器回路４４は、一連の所定の変調および符号化方式のうちの１つに、報告されたＣＱＩ値およびＵＬＭデータをマッピングし、次に、移動局／固定局１２に対する「スケジューリング」データレートＲを判定する。選択的には、計算器回路４４は、スケジューリング・データレートＲを判定するために、報告されたＤＲＣ値を使用することができる。もちろん、スケジューリング・データレートＲを確立するための、当業者に知られる任意の適切な方法を使用することができる。各移動局／固定局１２に対するスケジューリングレート（Ｒ１，Ｒ２．．．Ｒｎ）およびアップリンクメトリックデータは、スケジューリングの決定を行うためにスケジューリング・ユニット４６に入力される。スケジューリング・ユニット４６は、ユーザをスケジューリングするためのスケジューリング・アルゴリズムを使用する。スケジューリング・アルゴリズムは、すなわち、定期的に、ランキング（順位付け）メトリック（ＲＡＮＫ）、およびアップリンクメトリック（ＵＬＭ）、例えば、アップリンク負荷またはアップリンク雑音上昇を、キュー化データ（queued data）を有する各移動局／固定局１２に対して計算し、そして、それから、ランキングメトリックおよびアップリンクメトリックに基づいて、物理レイヤ・パケットのそれら移動局／固定局１２への送信をスケジューリングする。各移動局／固定局１２、または移動局／固定局のクラス（または移動局／固定局に対するサービスのクラス）は、スケジューリングランキングメトリックおよびアップリンクメトリックを判定するための異なる公式を有していも良い。例えば、ＶｏＩＰユーザは、遅延を非線形的に強調するランキングメトリックを計算するための公式を有する可能性がある。特に、そのようなユーザは、ランキングメトリック
ＲＡＮＫ＝Ｒ／（ｄ_max−ｄ）^k
を有する可能性があり、ここで、Ｒはレート計算器４４からの移動局／固定局のスケジューリングダウンリンク伝送レートを表わし、ｄ_maxは、サービス品質が遅延のために容認し難くなることが予期される前の遅延閾値を表わし、ｄはその時点の遅延を表わし、そしてｋは感度指数である。

遅延閾値ｄ_maxは、許容エンド・ツー・エンド遅延割当（budgets）および通信経路内における他の部分での期待遅延に基づいて、通常、サービスプロバイダによって、サービス品質の考察に基づいて確立される。その時点の遅延ｄは、当該移動局に対してキューとなっている（待ち行列を形成している）データの、その時点の遅延量、すなわちレイテンシー（待ち時間）に対応する。感度因子ｋは、ＲＡＮＫ関数が遅延にどれほど敏感であるかを確立するために役立つものである。感度因子ｋは、任意の正の値、整数またはその他を有することが可能で、ｋの値が大きくなるほど遅延には敏感でなくなる。その時点の遅延ｄがｄ_maxより十分小さい場合、そのとき、上述のＲＡＮＫ公式は、最大スループットランキング公式に非常に良く似た振舞いをする。しかしながら、その時点のｄがｄ_maxに近づくにつれて、ＲＡＮＫの値はその時点の遅延によって大きく影響されるようになり、ｄ＝ｄ_maxの場合、最大に達する。このように、その時点の遅延が高い場合、ＲＡＮＫの値は、所与のスケジューリング伝送レートＲに対して比較的高くなる。

上述のように、その時点の遅延ｄは、注目している特定の移動局／固定局１２に対してキューとなっている（待ち行列を形成している）データのその時点の遅延量、あるいはレイテンシー（待ち時間）に対応する。その時点の遅延ｄは、様々な方法で確立することができる。例えば、その時点の遅延ｄは、関連するキュー内の最も古いデータによって経験する遅延である場合がある。選択的には、その時点の遅延ｄは、関連するキュー内に最後に受信されたデータの、現時点のまたは経時的な条件の下での期待遅延である場合がある。もちろん、その時点の遅延ｄを確立する他の手法が、注目している特定の移動局に対してキューとなっているデータに関連付けられている、その時点の遅延量に対応しているのであれば、使用可能である。

キュー化データの入力割合が一定であると想定される場合、ランク（順位付け）計算を遅延に敏感にさせる別の方法として、バッファ・サイズが遅延の代用として使用可能である。さらに、特に、ＲＡＮＫに対する式は、
ＲＡＮＫ＝Ｒ／（ｑ_max−ｑ）^k
に変更可能である。ここで、Ｒは、計算器回路４４からの移動局のスケジューリングダウンリンク伝送レートを表わし、ｑ_maxは、遅延のためにサービス品質における容認し難い劣化が予期される前のキュー化データに対するバッファ・サイズ閾値を表わし、ｑは、当該移動局に対してその時点でキュー化データにより費やされるバッファ量を表わし、そしてｋは感度指数である。上記と同様に、最大許容バッファ・サイズｑ_maxは、キュー化データのバッファへの一定入力割合を仮定すると、サービス品質の検討と遅延割当に基づいて確立される。簡単のために、遅延ｄとその時点のバッファ・サイズｑとの双方は、遅延因子と呼ばれる場合がある。

上の公式の双方に対して、それゆえ、所与のスケジューリング伝送レートＲに対するＲＡＮＫの値は、遅延因子の増加によって直接に、しかし非線形的に変化する。さらに、双方の公式は、閾値と遅延因子との差で除算されるスケジューリング伝送レートＲの関数としてランキングメトリックＲＡＮＫを計算するための方法を表わしている。また、感度因子ｋの値は一定である必要はないということに注意すべきである。その代わりに、感度因子ｋは、システム容量またはサービス品質（ＱｏＳ）を向上させるために調整可能である。基地局２８は、システム容量を増加させるために、感度因子ｋの値を増して、小さい遅延に対するランキングメトリックを遅延に対して感度を鈍くさせる場合がある。選択的には、基地局２８は、サービス品質を向上させるために、感度因子ｋの値を減じて、小さい遅延に対するランキングメトリックを遅延に対して感度をさらに敏感にさせる場合がある。

キュー化データを有する移動局／固定局１２の各々のランキングメトリックおよびアップリンクメトリックを用意して、スケジューリング・ユニット６４は、対応する物理レイヤ・パケットに対して、ダウンリンク・パケット・データ・チャネル上で送信されるように移動局／固定局１２を選択する。当該移動局／固定局１２は、本明細書では、「基本のスケジュールされた移動局／固定局」、または、単に「基本の移動局／固定局」として同定される。基本の移動局は、上述のように、関連付けられているスケジューリングダウンリンク伝送レートを有することになる。このレートは、以下でさらに説明する理由で、暫定的なダウンリンク伝送レートと呼ぶ場合がある。

本発明の一部の実施形態では、次に、パケットは、当業者に知られている任意の通常の方法で、暫定的なダウンリンク伝送レートで基本の移動局／固定局に送信される。しかしながら、他の実施形態では、基本の移動局／固定局に対してキューとなっている（待ち行列を形成している）データの量が、暫定的なダウンリンク伝送レートで送信されると、対応するパケットがパケットのペイロードに含まれる基本の移動局／固定局に対してキューとなっている（待ち行列を形成している）データのみで満たされているであろうかどうかを判定するために評価される。基本の移動局／固定局が、（暫定的なレートで送信される場合）パケットを満たすに十分なキュー化データを有していると、その場合、暫定的なレートがダウンリンク伝送レートとして選択され、そして、パケットが暫定的なレートで送信される。基本の移動局／固定局に対してキューとなっている（待ち行列を形成している）データがパケットを満たすのに十分でない場合、他のキュー化データが、以下でさらに説明するように、より良好なシステム全体のスループットを達成するために、パケットに効果的に付加される。パケットに付加されるデータは、基本の移動局／固定局と同一である関連付けられているスケジューリングレートＲを有する他の移動局／固定局に対してキューとなっている（待ち行列を形成している）データから先着する場合がある。

例えば、スケジューリング・ユニット４６は、キュー化データを有する候補移動局／固定局のランク順のリストを、同一のスケジューリングレートＲを有する他の移動局／固定局を探して、評価することができる。そのような移動局／固定局に対してキューとなっている（待ち行列を形成している）データが、パケットに既に割り当てられている基本の移動局に対するデータと合計される場合、パケットを満たすのに十分でないと、スケジューリング・ユニット４６は、探索を拡げて基本の移動局のスケジューリングレートよりも、１つ以上のレベルだけより高いスケジューリングレートを有する移動端末を追加することができる。キュー化データと、基本の移動局と少なくとも同じくらい高速のスケジューリングレートＲとの双方を有する移動局／固定局１２は、本明細書では「補助移動局」と参照する。このように、パケット充填処理は、そうでなければ満杯ではないパケットを、関連付けられているスケジューリングレートＲ（または≧Ｒ）を有する他の補助移動局／固定局に対するキュー化データで効果的に満たそうとする。データが付加されると仮定すると、得られるマルチユーザのパケットが、基本の移動局／固定局および補助移動局／固定局にレートＲでダウンリンク・パケット・データ・チャネル上を送信することができる。この方法は、基地局２８が、レートＲでダウンリンク・パケット・データ・チャネル上を送信されるマルチユーザのパケットで基本の移動局／固定局および他の移動局／固定局にサービスを提供することによって、利用可能なリソースをより効率よく使用できるようにする。

しかしながら、いくつかの場合には、基本の移動局／固定局および補助移動局／固定局に対してキューとなっている（待ち行列を形成する）データの量が、マルチユーザ・パケットを十分満たすのに十分でない可能性がある。本発明は、一部の実施形態で、より多くのデータが基本の移動局／固定局に関連付けられているレートＲよりも低いレート（すなわち、暫定的レート）にダウンリンク伝送レートを下げることによって、パケットのペイロードに付加されることができるかどうかを、概念的に探究することによって、この状況に対応する。図５のフローチャートを参照すると、スケジューリング・ユニット４６は、すなわち、パケットに割り当てられているデータの総量を計算し、そして、これを閾値と比較する。例えば、閾値は、暫定的レートでパケットの容量Ｔｃに対して比較されるデータの総量が０．５０の割合であっても良い。データの総量が５０％より多く、それによって、閾値を満たしていると、暫定的レートがダウンリンク伝送レートとして選択され、そして、より多くのキュー化データをパケットのペイロードに付加することなく、選択されたレートでパケットが送信される。パケットに既に割り当てられているデータの総量が５０％より少ないと、（これによって、閾値を満たしそこなっている）、パケット内で送信されるデータの量が伝送レートを下げることによって増やせる場合があり、それゆえ、処理はパケットに付加するために追加のキュー化データを検出することを試行する。

スケジューリング・ユニット４６は、キュー化データを有する候補移動局のランク順のリストを、基本の移動局／固定局に関連付けられているスケジューリングレートＲより次に低いレートＲ’の達成可能な関連付けられているレートを有する他の移動局を探索して、評価する。いくつかのそのような移動端末／固定端末があると仮定すると、スケジューラは、パケットが満杯になるかまたはリストが尽きるまで、それらのキュー化データをダウンリンク・パケットに（効果的にランク順に）付加する。より低いスケジューリングレートを有する移動局／固定局は、より高いスケジューリングレートを有する「補助移動局」とそれらを区別するために「追加移動局」と呼ぶ場合がある。追加移動局に対するキュー化データがパケットに付加されない可能性がある場合、パケットは、基本の移動局／固定局に関連付けられているレートＲで送信される。

一方、追加移動局／固定局に対するキュー化データがパケットに付加される可能性がある場合、キュー化データがパケットに付加され、伝送レートはＲ’に下げられ、そして、パケットはレートＲ’で送信される。この処理の結果は、一部の実施形態では、パケットに対する予期伝送レートを下げることによって、満杯ではないパケットがそれに追加される付加的なキュー化データを有することを大いにできることである。

上記の実施形態では、実例の閾値は０．５０であるが、他の閾値が使用可能であることが理解されるべきである。０．５０の値は、ＩＳ−２０００システムでは、各レートレベルが次に低いレベルのレートの２倍であるのが通常であるので、実例として使用されている。このように、データの量ｘがレートＲで送信されることになっていて、そして、ｘが、レートＲでパケットの容量Ｔｃの半分よりも多いと、その場合、ｘを０．５０Ｔｃと比較することは、レートをＲ’に下げることによって送信されるデータには正味の利得がないであろうということを効果的に判定する。同様に、ｘがＴｃの半分より少ない場合、ｘを０．５０Ｔｃと比較することは、伝送レートが下げられる場合には、付加的なデータがパケットに追加可能であるということを示唆する。しかしながら、一部のシステムは隣り合うレートレベル間で異なる関係を有することであることに注意すべきである。そうである場合、閾値は、それに応じて調整されるべきである。例えば、より高速の各レートが次の低レートよりも２５％だけ多い場合、適切な閾値は４／５＝８０％である可能性がある。もちろん、閾値はレートレベル関係に追随する必要はないが、しかし、そのようなことが有利であると考えられている。さらに、一部の実施形態では、パケットがまだ著しく満杯でないままである場合、処理はループバックして元に戻り、そして、レートＲを下げられたレートＲ’に置換して、そして、それに応じてパケットの容量Ｔｃを調整して、パケット充填ステップを１回以上繰り返す可能性がある。

請求項の範囲内で本発明の更なる修正は、当業者には明らかであろう。

Claims (10)

1. それぞれがスケジューリングダウンリンク伝送レート（Ｒ₁、Ｒ₂、．．．、Ｒ_n）を有する、移動局および固定局の少なくとも一方を含む複数の局（１２）によって共有されるダウンリンク・パケット・データ・トラフィック・チャネルの使用をスケジューリングする方法であって、
   キューとなっているデータを有する前記移動局および固定局の少なくとも一方を含む複数の局（１２）それぞれに対するランキングメトリック（ＲＡＮＫ）であって、該移動局および固定局の少なくとも一方を含む複数の局のスケジューリングダウンリンク・伝送レート（Ｒ₁、Ｒ₂、．．．、Ｒ_n）と、該移動局および固定局の少なくとも一方を含む複数の局に対してキューとなっているデータの陳腐性を示す遅延因子とによって直接変化するランキングメトリック（ＲＡＮＫ）として、パケット遅延と遅延閾値（ｄ）の関数で表されるランキングメトリック（ＲＡＮＫ）を判定するステップと、
   キューとなっているデータを有する前記移動局および固定局の少なくとも一方を含む複数の局（１２）それぞれに対するアップリンクメトリック（ＵＬＭ）として、アップリンク負荷で表されるアップリンクメトリック（ＵＬＭ）を判定するステップと、
   前記ランキングメトリック（ＲＡＮＫ）と前記アップリンクメトリック（ＵＬＭ）とに基づいて、前記ダウンリンク・パケット・データ・トラフィック・チャネル上での前記複数の局（１２）に対する１回以上のダウンリンク伝送をスケジューリングするステップとを備え、
   前記ダウンリンク・パケット・データ・トラフィック・チャネルは、アップリンクとダウンリンクとの間に相互作用がある、混合トラフィックを搬送するように構成され、
   前記アップリンク負荷が所定量を上回る場合、同一の遅延閾値（ｄ）がすべてのトラフィックに対して使用され、
   前記アップリンク負荷が所定量以下である場合、異なる遅延閾値（ｄ）が異なる種類のトラフィックに対して使用される
   ことを特徴とする方法。
2. 前記アップリンクメトリック（ＵＬＭ）は、アップリンク雑音上昇あるいはダウンリンク負荷である
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記遅延閾値（ｄ_max）は、最大許容遅延を表している
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記スケジューリングは、無線通信ネットワーク（１０）の基地局（２８）によって実行される
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記アップリンクメトリック（ＵＬＭ）の判定は、無線通信ネットワーク（１０）の基地局（２８）によって実行される
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記アップリンクメトリック（ＵＬＭ）の判定は、無線通信ネットワーク（１０）の無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）（２４）である、通信ネットワーク（１０）のネットワークコントローラ（ＢＳＣ）によって実行される
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記アップリンクメトリック（ＵＬＭ）は、前記通信ネットワーク（１０）の基地局（２８）に通知される
   ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記ダウンリンク・パケット・データ・トラフィック・チャネルは、拡張アップリンク（ＥＵＬ）および高速ダウンリンク・パケット・アクセス（ＨＳＤＰＡ）を使用する広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）ネットワークの一部である
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. それぞれがスケジューリングダウンリンク伝送レートを有する移動局および固定局の少なくとも一方を含む複数の局（１２）によって共有されるダウンリンク・パケット・データ・トラフィック・チャネルの使用をスケジューリングするためのスケジューラ（３６）を備える無線通信ネットワーク（１０）に対する基地局（２８）であって、
   前記スケジューラ（３６）は１つ以上の処理回路（４４、４６）を備え、
   前記１つ以上の処理回路（４４、４６）は、
   キューとなっているデータを有する前記移動局および固定局の少なくとも一方を含む複数の局それぞれに対するランキングメトリック（ＲＡＮＫ）であって、該移動局および固定局の少なくとも一方を含む複数の局のスケジューリングダウンリンク・伝送レートと、該移動局および固定局の少なくとも一方を含む複数の局（１２）に対してキューとなっているデータの陳腐性を示す遅延因子とによって直接変化するランキングメトリック（ＲＡＮＫ）として、パケット遅延と遅延閾値（ｄ）の関数で表されるランキングメトリック（ＲＡＮＫ）を判定し、
   キューとなっているデータを有する前記移動局および固定局の少なくとも一方を含む複数の局（１２）それぞれに対するアップリンクメトリック（ＵＬＭ）として、アップリンク負荷で表されるアップリンクメトリック（ＵＬＭ）を判定し、
   前記ランキングメトリック（ＲＡＮＫ）と前記アップリンクメトリック（ＵＬＭ）とに基づいて、前記ダウンリンク・パケット・データ・トラフィック・チャネル上での前記複数の局（１２）に対する１回以上のダウンリンク伝送をスケジューリングし、
   前記アップリンク負荷が所定量を上回る場合、同一の遅延閾値（ｄ）がすべてのトラフィックに対して使用し、
   前記アップリンク負荷が所定量以下である場合、異なる遅延閾値（ｄ）が異なる種類のトラフィックに対して使用する
   ように構成されていて、
   前記基地局は、アップリンクとダウンリンクとの間に相互作用がある、混合トラフィックを送受信するように構成されている
   ことを特徴とする基地局（２８）。
10. 前記アップリンクメトリック（ＵＬＭ）は、アップリンク雑音上昇あるいはダウンリンク負荷である
    ことを特徴とする請求項９に記載の基地局（２８）。

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