JP5442623B2 - 直交周波数分割多重通信システムにおけるチャネル依存周波数ドメインスケジューリング - Google Patents

直交周波数分割多重通信システムにおけるチャネル依存周波数ドメインスケジューリング Download PDF

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Description

本発明は、一般に通信システムに関し、特に、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）通信システムにおけるサブキャリアのスケジューリングに関する。
第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）は、「ロング・ターム・エボリューション」（ＬＴＥ）イニシアチブの一部として現在開発中の、新しいワイヤレス通信システムのための仕様である。ＬＴＥの目的は、モバイルユーザのための非常に高いピークデータレート（ダウンリンク上で最大１００Ｍｂｐｓ、アップリンク上で最大５０Ｍｂｐｓ）を含む。これらの目的を達成するため、現在計画されているＬＴＥは、先進的な多元接続方式と、適応変調および符号化方式と、先進的なマルチアンテナ技術とを利用する。
ＯＦＤＭ技術はＬＴＥイニシアチブのキーコンポーネントである。ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）や先進的なアンテナ技術を含む他の発展的な技術と組み合わせられて、ＬＴＥイニシアチブは、無線周波数スペクトルのより効率的な使用と共に、モバイル・ワイヤレス・ユーザのための現在利用可能なものより非常に高いデータレートを約束する。当業者によく知られているように、ＯＦＤＭは接近して配置された多数の直交サブキャリアを利用するデジタルマルチキャリア変調方式である。各サブキャリアは、従来型の変調手法およびチャネル符号化方式を使用して個別に変調される。特に、３ＧＰＰは、ダウンリンク（基地局からモバイル端末への送信）のためのＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）と、アップリンク（モバイル端末から基地局への送信）のためのシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）とを規定している。両方の多元接続方式は、利用可能なサブキャリアが複数のユーザの間に割り当てられることを可能にする。
ＳＣ−ＦＤＭＡ技術は、特別に形成されたＯＦＤＭ信号を利用するため、通常「予め符号化された（pre-coded）ＯＦＤＭ」技術と呼ばれる。多くの点で従来型のＯＦＤＭＡ技術に類似しているが、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号は、ＯＦＤＭＡ信号と比較して低下したピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を与えるので、送信機の電力増幅器がより効率的に動作することを可能にする。このことは、さらに、モバイル端末の制限されたバッテリ資源のより効率的な使用を容易にする。（ＳＣ−ＦＤＭＡは、Ｍｙｕｎｇら「Single Carrier FDMA for Uplink Wireless Transmission」，IEEE Vehicular Technology Magazine，vol.1，no.3，２００６年９月、３０ページ〜３８ページにおいて、より十分に説明されている。）
ＬＴＥリンク資源は、０．５ミリ秒の持続時間（１スロットまたはサブフレームの半分）をもつ時間周波数ブロックとして定義され、１８０ｋＨｚ（１５ｋＨｚの間隔をもつ１２個のサブキャリアに対応する）の帯域幅を網羅する「資源ブロック」に体系化される。資源ブロックの正確な定義は、ＬＴＥと類似したシステムとの間で異なることがあり、本明細書中に記載された発明の方法及び装置は本明細書中で使用される数値に限定されない。一般に、資源ブロックはモバイル端末に動的に割り当てられてもよく、アップリンク（逆方向リンク）とダウンリンク（順方向リンク）とに対し独立に割り当てられてもよい。モバイル端末のデータスループット要求に依存して、モバイル端末に割り当てられるシステム資源は、いくつかのサブフレームにわたって、または、いくつかの周波数ブロックにわたって、または、サブフレームと周波数ブロックの両方にわたって資源ブロックを割り当てることにより増加しうる。このようにして、スケジューリングプロセス中にモバイル端末に割り当てられた瞬時帯域幅は変化する状況に応答するように動的に適応してもよい。
ＬＴＥは複数の変調フォーマット（少なくともＱＰＳＫ、１６−ＱＡＭ、および、６４−ＱＡＭを含む）を、先進的な符号化手法と共にさらに利用するので、データスループットは種々の信号状況のいずれに対しても最適化されうる。信号状況および所望のデータレートに依存して、変調フォーマットと符号化方式と帯域幅との適当な組み合わせが、一般にはシステムスループットを最大化するために選定される。電力制御もまた、セル間の干渉を最小限に維持したまま許容可能なビット誤り率を確実にするために利用される。
無線インターフェースの効率的な利用は、ＬＥＴイニシアチブの主要な目的である。提案されたＯＦＤＭ技術の主要な利点は、資源が複数のユーザの間で割り当てられる、すなわち、「スケジュールされる」際の柔軟性である。理論的に、サブキャリアは、基地局（すなわち「ノードＢ」）によって個別にまたは集団でモバイル端末に割り当てられることがあり、実際上、割り当ては、典型的には資源ブロックを基準として行われる。種々のスケジューリングアルゴリズムがＬＴＥシステムにおける複数のユーザへ同時にサービスを提供する問題を解決するため提案されている。一般論として、スケジューリングアルゴリズムは、データパケットの先着順のキューイングおよび送信の代替案として使用される。当業者によく知られているように、簡単なスケジューリングアルゴリズムは、ラウンドロビン、公平キューイング、及び、比例公平スケジューリングを含む。差別化または保証されたサービス品質が提供されるならば、ベストエフォート型通信ではなく、重み付き公平キューイングが利用され得る。
チャネル依存スケジューリングが、有利なチャネル状況を巧く利用し、スループットおよびシステムスペクトル効率を増加させるために使用されうる。例えば、ＯＦＤＭシステムでは、典型的に所定のチャネルに対し測定または推定された信号対雑音比（ＳＮＲ）または信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）を示すチャネル品質表示（ＣＱＩ）レポートがチャネル依存資源割り当て方式で使用され得る。最も簡単な方式は、概念的には、公平性、サービス品質保証、または、その他の判定基準に基づいて、最高優先度を有するモバイル端末を選択し、最高の測定または推定ＳＩＮＲをもついくつかのサブチャネルを選択されたモバイル端末に割り当てることである。このアプローチは、マルチユーザＯＦＤＭシステムに本来備わっている周波数ダイバーシチを利用する。異なるモバイル端末が異なる周波数依存フェージングプロファイルを観察するので、チャネル依存スケジューリングは、大量の帯域幅の任意割り当てより効率的な方式で、全体的な利用可能な帯域幅のうちの一部を割り当てる傾向がある。
上述の通り、サブキャリアまたは資源ブロックは、個別に割り当てられうる。しかし、個別のサブキャリアまたは資源ブロックのＣＱＩまたはＳＩＮＲに基づく割り当ては、資源の分散型割り当て、例えば、２つ以上の大きく分離された資源ブロックの単一のモバイル端末への割り当てをもたらすことが多くある。このことは、多くの理由のため望まれないであろう。第１に、サブキャリアの分散型割り当てによって、特にモバイルＳＣ−ＦＤＭＡ送信機の場合に、送信される信号を生成することが複雑でありうる。第２に、動的にスケジュールされた割り当ては、典型的には、基地局によってモバイル端末へ報告されなければならない。数個の任意的に間隔が空けられた資源ブロックの数台のモバイル端末のそれぞれへの割り当てを報告することは、他の目的のためより良く使用される貴重なリンク資源を浪費する可能性がある。
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）通信システムにおいてサブキャリアをスケジューリングする方法および装置が開示されている。例示的な方法では、複数のサブチャネルのそれぞれに対するチャネル品質測定基準値が、選択されたモバイル端末を考慮して決定される。チャネル品質測定基準の２つ以上のスレッショルドレベルのそれぞれに対し、スレッショルドレベルより優れているチャネル品質測定基準値を有するサブチャネルに対応するサブキャリアで構成されたサブキャリアグループが特定され、推定データスループットが特定されたサブキャリアグループのそれぞれに対し計算される。１つ以上の特定されたサブキャリアグループが、推定データスループットに従って、選択されたモバイル端末に割り当てられる。
別の例示的な方法では、チャネル品質測定基準に対する２つ以上のスレッショルド干渉レベルが決定される。スレッショルド干渉レベルのそれぞれについて、スレッショルド干渉レベルを下回る干渉レベルを有するサブキャリアグループが特定され、推定データスループットが、選択されたモバイル端末を考慮して、特定されたサブキャリアグループのそれぞれに対し計算される。１つ以上の特定されたサブキャリアグループが、推定データスループットに従って、選択されたモバイル端末に割り当てられる。
さらに別の例示的な方法では、チャネル測定パラメータに対する２つ以上のスレッショルドレベルが選択される。スレッショルドレベルのそれぞれに対し、スレッショルドレベルより優れているチャネル測定パラメータを有するサブチャネルに対応するサブキャリアグループが特定され、推定データスループットが、選択されたモバイル端末を考慮して、特定されたサブキャリアグループのそれぞれに対し計算される。少なくとも１つの特定されたサブキャリアグループが、推定データスループットに従って、選択されたモバイル端末に割り当てられる。
上記方法のいくつかの実施形態は、選択されたモバイル端末のための、少なくとも１つの割り当てられたサブキャリアグループのうちの第１のグループにおけるサブキャリアを特定する第１のパラメータと、少なくとも１つの割り当てられたサブキャリアグループのうちの第１のグループにおけるサブキャリアの個数を示す第２のパラメータとを含むシグナリングメッセージを生成するステップをさらに備える。
１つ以上の実施形態では、サブキャリアは２つ以上の隣接したサブキャリアを含む資源ブロックに体系化され、その結果、１つ以上のサブキャリアグループを特定するステップは、隣接した資源ブロックのそれぞれが適切な特性を有するサブチャネルに対応するサブキャリアで構成されている、隣接した資源ブロックで構成された１つ以上のサブキャリアグループを特定するステップを備える。１つ以上のこれらの実施形態では、少なくとも１つの割り当てられたサブキャリアグループのうちの第１のグループにおける資源ブロックを特定する第１のパラメータと、少なくとも１つの割り当てられたサブキャリアグループにおける資源ブロックの個数を示す第２のパラメータとを含むシグナリングメッセージが生成される。
いくつかの実施形態では、最高推定データスループットを有する特定されたサブキャリアグループが選択されたモバイル端末に割り当てられる。いくつかの実施形態では、選択されたモバイル端末のためのデータスループット目標以上である総推定データスループットを有する２つ以上の特定されたサブキャリアグループが選択され、選択されたモバイル端末に割り当てられる。
ＯＦＤＭ通信システムにおいてサブキャリアをスケジューリングする多様なスケジューリングサブシステムもまた開示されている。
例示的なワイヤレス通信リンクのブロック図である。 マルチキャリア信号の周波数スペクトル図である。 ＯＦＤＭ信号の周波数スペクトル図である。 ＯＦＤＭトーンと対比した周波数選択性伝搬チャネル応答を示す図である。 ＯＦＤＭシステムにおいてサブキャリアをスケジューリングする例示的な方法を説明するフローチャートである。 例示的な干渉プロファイルおよびスレッショルド干渉レベルを使用するサブキャリアグループの特定を説明する図である。 ＳＣ−ＦＤＭＡ信号の生成を説明するブロック図である。 ＳＣ−ＦＤＭＡシステムにおける帯域幅の複数ユーザへの割り当てを説明する図である。 ＯＦＤＭシステムにおいてサブキャリアをスケジューリングする例示的な方法を説明するフローチャートである。 例示的なＳＩＮＲプロファイルおよびスレッショルドＳＩＮＲレベルを使用するサブキャリアグループの特定を説明する図である。 ＯＦＤＭ通信システムにおいてサブキャリアをスケジューリングする例示的なスケジューリングサブシステムの機能コンポーネントを説明するブロック図である。
本明細書中に提示されているのは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）通信システムにおいてサブキャリアをスケジューリングする発明に係る方法および装置である。以降の説明は、ＯＦＤＭＡ技術とＳＣ−ＦＤＭＡ技術の両方を利用するＬＴＥシステムに適用されるような発明の手法を説明しているが、これらの手法は、帯域幅が移動送信機または固定送信機に動的に割り当てられる他のワイヤレス通信システムにも適用されうる。例えば、発明の方法および装置は固定基地局と通信するモバイル端末との関連で以降に提示されているが、これらの手法は、アドホックネットワークまたはリレーシナリオにおけるようなモバイルリンク対モバイルリンクにも適用されうる。
＜ＯＦＤＭ通信システムにおけるチャネル依存干渉に基づくスケジューリング＞
図１は、ＭＩＭＯ（multiple-input multiple-output）技術に加えてＯＦＤＭを利用する、ワイヤレスデジタル通信リンクを示している。送信機１００は、複数のアンテナ要素１１０−１、１１０−２…１１０−ＮＴＸを使用してＯＦＤＭ信号を送信する。同様に、受信機１２０は受信アンテナ１３０−１、１３０−２…１３０−ＮＲＸを介してＯＦＤＭ信号を受信する。当然ながら、図１は、ワイヤレス通信システムにおける１つのリンクだけを示している。一般に、送信機１００は、ワイヤレス基地局のような、ワイヤレス通信システムにおける単一のコンポーネントでもよいが、一般に、ワイヤレス受信機を伴うであろう。同様に、モバイル端末の一部でもよい受信機１２０は、一般に、対応した送信機サブシステムを伴うであろう。
いずれの場合も、送信機１００から受信機１２０へ送信された信号は、伝搬チャネル１５０を通過する。図１では、受信アンテナと送信アンテナとの間の経路だけで構成されているように示されているが、伝搬チャネル１５０は多くの場合に、分析的な（analytical）目的のため、送信機１００および受信機１２０におけるアナログコンポーネントによって引き起こされる影響を含むものとして取り扱われる。にもかかわらず、広帯域の無線信号が伝搬チャネル１５０を通るとき、広帯域の無線信号がさまざまな変形および歪みを被るであろう。例えば、伝搬チャネル１５０は周波数選択性であって、そのために送信された信号のいくつかの周波数成分が他の成分より多くまたは少なく減衰されうる。さらに、特有の物理的環境が、多くの場合に、受信機での異なるパスを介して到着する信号成分の同時受信によって引き起こされるマルチパス歪みを生じるであろう。例えば、図１に示されているように複数のアンテナ要素の使用を含むいくつかの技術および手法が、これらの歪みに対抗するため利用される。
ワイヤレス通信システムにおいて利用される信号は、典型的に、これらの問題のうちの１つ以上に対抗するように設計されている。図２Ａは、１つのアプローチ、言うなれば、マルチキャリア通信信号の使用を示している。コンポジット信号２１０は数個のサブキャリア２３０を含む。各サブキャリアはデータを使って個別に変調される。信号をサブキャリア２３０に分割することはいくつかの利点を作り出す。個別のサブキャリアの帯域幅が十分に狭い場合、各サブキャリアは、全体的な無線伝搬環境が周波数選択性であっても、フラットなフェージングを被るであろう。その上、シンボル変調レートが、シンボル長が伝搬チャネル１５０によって引き起こされた最大遅延を上回るように選択された場合、シンボル間干渉はそれほど厄介ではない。図２Ｂは、ＯＦＤＭ信号２５０の構成を示している。「トーン」と呼ばれることがよくある個別のサブキャリア２６０が互いに直交することを確実にすることによって、１つのトーン２６０のスペクトルは、トーン間にクロストークを生じさせることなく、隣のトーン２６０に重なりうる。トーン間の直交性は離散フーリエ変換（ＤＦＴ）の特性を使用して実現され、逆ＤＦＴを使用するＯＦＤＭ信号の作成は当業者によってよく知られている。
図３は、周波数選択性が多数のＯＦＤＭトーンを含む信号へ与える影響の簡略表現である。上述の通り、伝搬チャネル１５０は、一般に、特に、広帯域信号に対して周波数選択性がある。よって、共通の送信電力を仮定すると、受信されたＯＦＤＭトーンの振幅はＯＦＤＭ信号帯域幅の全体にわたって変化する。この変化が、周波数応答曲線３００によって図３に示されている。なお、周波数応答曲線３００の全体にわたる変化は誇張されている。実際的な用途では、あるトーンと隣のトーンとの間の振幅の変化は比較的小さいであろう。しかし、実際上、ＯＦＤＭ信号は数千個のトーンを含むことがあるので、ＯＦＤＭ信号全体にわたる変化は非常に大きいことがある。
当業者は、図３に示されているようなＯＦＤＭ信号の広帯域チャネル応答における周波数選択性が、あるサブキャリアと別のサブキャリアとの間で変化するサブチャネル利得をもたらすことを認識するであろう。換言すると、一定の送信電力レベルを仮定すると、各サブキャリアの受信信号レベルはチャネル全体の周波数選択性に従って変化するであろう。所定のサブキャリアの送信電力と対応する受信サブキャリア電力との間の差がサブチャネル利得である。
ＯＦＤＭ受信機で観察された干渉もまた、周波数と共に変化し、よって、あるサブキャリアと別のサブキャリアとの間で変化するであろう。干渉におけるサブチャネル変化は、いくつかの理由のため変化するであろう。第１に、１台以上の近傍基地局からモバイル端末受信機で受信されうるような広帯域干渉信号は、一般に、周波数選択性チャネル応答を受けるであろう。第２に、２つの異なるサブキャリア周波数における干渉信号は、異なる発生源から生じることがあり、従って、異なる伝搬チャネル状況がもたらされうる。このことは、接近して配置されたサブキャリアに関しても事実であり得る。
例えば、アップリンクにおけるセル間干渉は、近傍セルにおけるモバイル端末からの送信によって引き起こされる。近傍セルにおけるアップリンク資源は、そのうちのいくつかが、干渉を観察する基地局受信機から異なる距離の異なる場所に位置しうる、多数のモバイル端末の間で割り当てられうる。上述の通り、資源ブロック（またはサブキャリア）は個別にモバイル端末の間で割り当てられうる。その結果として、多様なサブチャンネルで受信される干渉は、物理的に様々な発生源から生じうる。さらに、干渉発生源は、典型的には電力制御を受けるため、干渉送信の電力レベルもまた変化しうる。反対に、ダウンリンクにおけるセル間干渉は、近傍セルにおける基地局からの送信によって引き起こされる。当業者は、モバイル端末受信機での干渉レベルが、近傍（干渉）基地局に対する端末の場所と、干渉基地局によって各サブキャリアに割り当てられた電力レベルと、各干渉サブキャリア信号によって被る周波数選択性チャネル状況とに依存して、あるモバイル端末と別のモバイル端末との間で変化することを理解するであろう。一般的に言うと、このとき、サブチャネル干渉は、あるサブチャネルまたは資源ブロックと隣のサブチャネルまたは資源ブロックとの間で著しく変化しうる。
干渉レベルは受信機で容易に測定され、ＯＦＤＭシステムにおいてサブキャリアの干渉に基づく周波数ドメインスケジューリングを実行するため利用されうる。アップリンク干渉レベルは、各サブチャネルの直接測定、または、測定と推定との組み合わせのどちらを用いるにせよ、ノードＢ受信機において直接的に決定されてもよい。ダウンリンクに対し、所定のモバイル端末の干渉レベルは、モバイル端末によって報告された測定量に基づいて決定されなければならない。いずれの場合でも、特有のモバイル端末へのサブキャリアの割り当ては、周波数全体にわたる干渉レベルの変化を有利に考慮しうる。
図４は、干渉レベルを考慮して、ＯＦＤＭシステムにおいてサブキャリアをスケジューリングする一般的な手順を示している。図４に示された手順は、ダウンリンク資源の割り当てに関して説明されるが、当業者は、類似した手順がアップリンク資源の割り当てに適用されうることを理解するであろう。いずれの場合でも、図４の手順は、典型的に、いくつかのモバイル端末にサービスを提供するノードＢで実行される。
ブロック４１０では、モバイル端末が、スケジューリングのために選択される。モバイル端末は種々の手段によって選択されうる。例えば、サービスの提供を待ち受けているモバイル端末は、サービス品質（ＱｏＳ）契約、各モバイル端末を対象とし、送信を待つデータ量などを含む優先度基準に従って順序付けられうる。公平性基準もまた、すべての端末が少なくとも時々はサービスが提供されることを確実にするため適用されうる。
モバイル端末を選択した後、ノードＢは、ブロック４２０に示されているように、スケジューリングのため利用可能なサブキャリアを決定する。選択されたモバイル端末が所定の期間についてスケジュールされた第１のモバイル端末である場合、すべての資源ブロックが利用できる（ある特定のサブキャリアおよび／または資源ブロックは、制御チャネル、パイロットシンボルなどのため確保されてもよい）。しかし、ある特定の場合に、いくつかの資源ブロックは、未だ別のモバイル端末に割り当てられていないとしても、所定のモバイル端末のため利用できないことがある。例えば、干渉調整は、他の資源ブロックが中心により接近したモバイル端末のため予約される間に、ある特定の資源ブロックがサービス提供セルのエッジまたはエッジ付近にあるモバイル端末だけに割り当てられることを要求しうる。
スケジューリングのため利用可能なサブキャリアを更新する他に、ブロック４３０において、ノードＢは、スケジューリングアルゴリズムで用いる現在のスレッショルド干渉レベルを選択する。さらに、後述されるように、典型的に期待される干渉の範囲に対応する２つ以上のスレッショルド干渉レベルがスケジューリングプロセスにおいて利用される。図５は、例示的な干渉プロファイル５２０に関してプロットされた、いくつかのこのようなスレッショルド干渉レベル５１０−１、５１０−２および５１０−３を示している。ダウンリンクサブキャリアの割り当てのため、干渉プロファイル５２０は、選択されたモバイル端末での測定および／または推定されたサブチャネル干渉レベルに対応するであろう。スレッショルド干渉レベル５１０の個数は、それらのレベルと共に、予め決定されてもよく、または、干渉プロファイル５２０に応じて決定されてもよい。例えば、利用可能なサブチャネルのためのサブチャネル干渉レベルの範囲が計算され、予め決定された個数のスレッショルド干渉レベルが、決定された範囲の全部または一部を対象とするようにマップされてもよい。代替的に、付加的なスレッショルド干渉レベルが最小値を上回る予め決定された間隔で確立され、最低スレッショルド干渉レベルが最小測定サブチャネル干渉レベルよりわずかに高いレベルに設定されてもよい。同様に、いくつかの付加的なスレッショルドレベルが、測定された平均値の上および／または下に設定され、スレッショルド干渉レベルが測定された干渉レベルの平均値で定められてもよい。
再び図４を参照すると、ブロック４４０で、現在のスレッショルドレベルより低いサブチャネル干渉レベルに対応するサブキャリアで構成されたサブキャリアグループが特定される。所定のスレッショルドレベルに対し、このようなグループは、１個または数個存在し、あるいは、全く存在しなくてもよい。このことは図５を再度参照することによって理解され得る。スレッショルドレベル５１０−１に対し、干渉プロファイル５２０の全体がスレッショルドレベル５１０−１を上回るので、このスレッショルドより低いサブチャネル干渉レベルに対応するサブキャリアは存在しない。しかし、干渉プロファイル５２０の一部はスレッショルドレベル５１０−２を下回り、サブキャリアのグループ５３０は、グループにおける各サブキャリアがスレッショルドレベル５１０−２より低い干渉レベルを有するサブチャネルに対応するようなものとして特定され得る。
再び図４を参照すると、ブロック４５０で、推定データスループットが、特定されたサブキャリアグループ毎に計算される。この計算は、データスループットがサブチャネル毎のＳＩＮＲに依存するので、選択されたモバイル端末に固有である（ＳＩＮＲは、一方、当業者によって理解されるように、送信電力、チャネル損失、干渉電力、および、雑音電力の関数である）。よって、この計算は、ユーザ固有サブチャネルＳＩＮＲ情報の利用可能性に依存する。ダウンリンク資源の割り当てに対し、この情報は、典型的に、モバイル端末からスケジューリングノードＢへフィードバックされた測定データから取得されるべきであり、当業者は、従来型のＣＱＩ報告方式が利用されてもよいことを理解するであろう。一方、アップリンク割り当ての場合、ユーザ固有サブチャネルＳＩＮＲはノードＢ受信機で行われた測定から導出されてもよい。
いくつかの実施形態では、データスループット推定計算は非常に詳細にわたるであろう。例えば、各サブキャリアに対する推定ＳＩＮＲを仮定すると、適切な変調フォーマットおよび符号化方式が選択され、データスループットが、選択された変調フォーマットおよび符号化方式に基づいて、各サブチャネルに対して推定される。これらのサブチャネルのデータスループットは、サブキャリアグループのための推定データスループットを決定するため集計されうる。他の実施形態では、データスループット推定は、例えば、サブキャリアグループに対する平均ＳＩＮＲを決定し、平均ＳＩＮＲと、適切な変調フォーマットおよび符号化方式と、グループにおけるサブキャリアの個数とに基づいてグループスループットを計算することにより、簡単化されうる。
ブロック４６０で、１つ以上のスレッショルド干渉レベルが分析されないままである場合、ノードＢは、４３０で現在のスレッショルド干渉レベルを更新し、すなわち、新しいスレッショルド干渉レベル５１０を選択し、新しいスレッショルド干渉レベル５１０を使用してブロック４４０のサブキャリアグループ特定を繰り返す。スレッショルド干渉レベルが選択される順序に依存して、この段階で特定されたサブキャリアグループは、前に特定されたサブキャリアグループに重なりうる。例えば、図５の干渉プロファイル５２０とスレッショルドレベル５１０−３とを仮定すると、それぞれがスレッショルド干渉レベル５１０−３より低いサブチャネル干渉レベルに対応するサブキャリアで構成されている、２つのサブキャリアグループ５４０−１および５４０−２が特定される。サブキャリアグループ５４０−１は、前に特定されたサブキャリアグループ５３０に重なるが、サブキャリアグループ５３０に包含されていない付加的なサブキャリアを含む。一方、サブキャリアグループ５４０−２は新しく、対応するサブチャネルはいずれも、先にテストされたスレッショルド干渉レベルを下回る干渉レベルを有さない。
推定データスループットは、ちょうどブロック４５０で先のサブキャリアグループに対して行われたように、これらの新たに特定されたサブキャリアグループのそれぞれに対して計算される。特有のサブキャリアグループが別のサブキャリアグループに完全にオーバーラップし、付加的なサブキャリアを含む場合、変調フォーマット、符号化方式、および、電力レベルがサブチャネル毎に個別に最適化され得ると仮定すると、この特有のサブキャリアが必然的により高いスループットを有することを当業者は理解するであろう。しかし、共通の電力レベル、変調フォーマット、または、符号化方式がグループにおけるいくつかまたは全部のサブキャリアのため使用されなければならない場合、異なる結果になりうる。
各スレッショルド干渉レベルが一度分析されると、ブロック４７０で、１つ以上の特定されたサブキャリアグループが選択されたモバイル端末に割り当てられる。この割り当ては、ブロック４５０で計算された推定データスループットに基づいている。いくつかの実施形態では、最高の推定データスループットを有する単一のサブキャリアグループがモバイル端末に割り当てられる。他の実施形態では、総推定データスループットが選択されたモバイル端末のためのデータスループット目標を充足するか、または、超えるように、２つ以上の特定されたサブキャリアグループが選択されうる。当然ながら、２つ以上のサブキャリアグループが割り当てられる場合、これらのサブキャリアグループは、期待されるデータスループットを達成するため重なり合いがあってはならない。データスループット目標は、例えば、ＱｏＳ保証、例えば、ある一定のビットレートが実現されるという「約束」に応じて決定され得る。代替的に、データスループット目標は、選択されたモバイル端末を対象とし、現在、配信されるのを待っているデータの量、すなわち、選択されたモバイル端末のためにノードＢでキューに入れられたデータの量の関数でもよい。
図４のブロック４８０での決定によって、１台以上のさらなるモバイル端末がまだスケジュールされていない場合、上記の手順が繰り返される。以前にスケジュールされたモバイル端末へのサブキャリアグループの割り当てに基づいて、別のモバイル端末がブロック４１０で選択され、サブキャリアの利用可能性がブロック４２０で更新される。利用可能なサブキャリアが一度決定されると、サブキャリアグループの特定、データスループットの推定、および、サブキャリアグループの割り当てが、以前にスケジュールされたモバイル端末の場合と同様に進行する。伝搬チャネル特性は端末と端末との間で変化するので、第２のスケジュールされたモバイル端末に対する最適な１つ以上のサブキャリアグループは、全く異なる可能性がある。サブチャネル利得、ひいてはサブチャネルＳＩＮＲが、一般にあるモバイル端末と隣のモバイル端末との間でかなり変化するので、干渉プロファイルがそれぞれのモバイル端末に対して同じであるアップリンクスケジューリングに対しても、このことはなお真である。よって、上記のスケジューリングアルゴリズムは、ＱｏＳに基づくユーザ優先順位付けおよび干渉協調を可能にすると同時に、マルチユーザＯＦＤＭＡ方式において本来備わっている周波数ダイバーシチをも効果的に活用する。
いずれにしても、サブキャリアグループが割り当てられた後、モバイル端末は割り当てをシグナリングされなければならない。このことは、図４にブロック４９０で示されている。サブキャリアまたは資源ブロックはグループで割り当てられるので、スケジュールされたモバイル端末への各資源ブロックを特定する必要がなく、シグナリングが非常に簡単化されうる。それどころか、モバイル端末は、モバイル端末識別子と、「開始」資源ブロックの識別情報と、グループ長とを含むメッセージを使用してその割り当てをシグナリングされてもよい。このことは、割り当てをシグナリングするために必要とされるビットの個数を著しく削減する。例えば、１フレーム当たりＮＲＢ＝３００の資源ブロックが利用可能であり、ＮＵＥ＝１０のユーザがセルの中でサービスを提供されるべきであると仮定する。最終的に、ｎ＝４のユーザが実際にスケジュールされると仮定する。資源ブロックが任意に割り当てられてもよいシステムにおいて、ＮＲＢ＊ｌｏｇ２（ＮＵＥ）＝９９６ ビット／フレームが割り当てを知らせるため使用されるべきである。各モバイル端末への単一のサブキャリアグループの割り当てによって実現しやすいように簡単化されたアプローチは、ｎ＊（ＮＵＥ＋ｌｏｇ２（ＮＲＢ）＋ｌｏｇ２（ＮＲＢ））＝７９ ビット／フレームのみを必要とする。この実施例は、いくつかのグループが各モバイル端末に割り当てられるとしても、グループに基づく割り当てが任意の資源ブロックに基づく割り当てより効果的なシグナリングを実現しやすくすることを明らかにするため容易に拡張され得る。
上記実施例が示しているように、サービスの提供を待機しているすべてのモバイル端末より少数のモバイル端末が、所定のフレームの間にスケジュールされうる。この場合、スケジューリングにおける公平性を確実にするように、スケジュールされたモバイル端末は、次のフレームのスケジューリングのため優先解除されてもよい。しかし、他の状況では、すべての待機中のモバイル端末が上述されたアプローチに従って所定のフレームの間にスケジュールされ、割り当てられていないサブキャリアまたは資源ブロックが後回しにされうる。この場合、上述され、図４に示された手順は、すべての資源ブロックが割り当てられるまで繰り返されうる。いくつかのシステムでは、モバイル送信機は隣接したサブキャリアの使用に限定されることがあり、その場合、隣接していないグループの割り当ては許可されないことがある。このようなシステムでは、サブキャリアグループの初期割り当てを生成し、割り当てられていないサブキャリアを捉えるため１つ以上のグループを拡大することにより、モバイル端末に割り当てられたサブキャリアグループを修正するために上記の手順を使用することが有利でありうる。当業者はこれらの変形の長所および短所を認め、請求の範囲に包摂されるこれらの方法のさらなる変形もまた可能であることを理解するであろう。
当業者は、これらの方法がアップリンク資源またはダウンリンク資源のどちらの割り当てのため適合させられてもよく、主要な相違が干渉およびＳＩＮＲ情報の供給源であることをさらに理解するであろう。さらに、これらの方法は、ＬＴＥダウンリンクのため計画されたようなＯＦＤＭＡと、同様に、ＬＴＥアップリンクのため計画されたようなＳＣ−ＦＤＭＡとに適用可能である。これらの方法は、計画中の３ＧＰＰ ＬＴＥワイヤレス通信システムに関連して本明細書中に記載されているが、当然ながら、これらの方法は他のＯＦＤＭに基づくシステムにも同様に適用可能である。
＜ＳＣ−ＦＤＭＡアップリンクのためのチャネル依存周波数ドメインスケジューリング＞
上述された方法において、サブキャリアは対応するサブチャネル干渉レベルに従ってグループ分けされた。アップリンクの場合、干渉レベルは、セル間干渉が近傍セルにおけるモバイル端末から生じるので、一般にユーザ依存性であろう。その結果として、アップリンク干渉レベルに基づくサブキャリアグループの初期特定は、どのモバイル端末が選択されたかとは無関係に、一般に同じであろう（このことは、例えば、複数のアンテナを使用するビーム形成が干渉レベルを決定する際に考慮される場合には該当しないであろう）。一方、干渉に基づくアプローチがダウンリンク資源の割り当てのため使用される場合、関連した干渉レベルがモバイル端末で決定され、当然ながらある端末と隣の端末との間で変化するであろう。その結果として、干渉レベルおよびスレッショルド干渉レベルに応じたサブキャリアのグループ分けは、どのモバイル端末が選択されたかに依存して異なるであろう。
サブキャリアが、ＳＩＮＲまたは他のＣＱＩのようなユーザ固有のチャネル品質測定基準に従ってグループ分けされる、別のアプローチが代わりに使用されうる。所定のサブチャネルのＳＩＮＲは、当然ながら、セル間干渉に依存するが、サブチャネル利得、すなわち、モバイル端末と基地局との間の周波数依存経路損失にも依存する。ＳＩＮＲおよび関連したＣＱＩは、このように、本質的に備わっている端末固有のチャネルパラメータである。従って、ＳＩＮＲに基づくアプローチは、アップリンク資源とダウンリンク資源の両方のチャネル依存割り当てにおいて有利に使用され得る。
３ＧＰＰによって現在定義されているように、ＬＴＥシステムのアップリンクは、シングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）技術を利用する。ＳＣ−ＦＤＭＡは上述の従来型のＯＦＤＭＡ技術と類似しているが、その技術をモバイル送信機のためにより適切にするいくつかの特徴を有する。特に、典型的なＳＣ−ＦＤＭＡ信号は、ＯＦＤＭＡの場合に見られるよりも低いピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を示す。このことは、電力増幅器がより効率的に、貴重なバッテリ資源を節約して動作することを可能にする。
図６は、ＳＣ−ＦＤＭＡ送信機における基本機能ブロックを描いている。当業者は従来型のＯＦＤＭＡ送信機との類似性を直ちに理解するであろう。ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８−ＰＳＫ、および、１６−ＱＡＭを含むいくつかの変調方式のうちの１つ以上に従う複素シンボルが、サイズＭの離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を使用してブロック６１０で処理される（ＬＴＥシステムでは、ＱＰＳＫおよび１６−ＱＡＭ変調がサポートされている。しかし、高次変調フォーマット、例えば、Ｍ−ＰＳＫおよびＭ−ＱＡＭもまた、ＳＣ−ＦＤＭＡシステムにおいて使用されうる）。Ｍ個のシンボルからなる各グループは、シンボルの周波数ドメイン表現を作成するために、ブロック６２０によって変換される。Ｍ個のＤＦＴ出力のそれぞれが、送信されるべきＮ個の直交サブキャリアの１つにマップされる（Ｎは典型的にＭよりはるかに大きい）。ＯＦＤＭＡの場合と同様に、Ｎ点（N-point）の逆ＤＦＴ（ＩＤＦＴ）が、サブキャリア振幅を時間ドメイン系列に変換するためブロック６２０で実行される。マルチパス歪みからのシンボル間干渉を軽減するため、ブロック６３０で、巡回プレフィックスを挿入した後、結果として得られた時間ドメイン系列が、ブロック６４０に描かれたデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）回路およびＲＦ回路を使用して、アナログ信号に変換され、単一の無線周波数キャリアを変調するため使用される。
ＳＣ−ＦＤＭＡは、送信される信号の生成が従来型のＯＦＤＭ変調と類似しているので、予め符号化されたＯＦＤＭと呼ばれることがある。主要な相違は、ＮサイズのＩＤＦＴが適用される（ブロック６２０）前に、ＭサイズのＤＦＴ（ブロック６１０）が適用されることであり、従来型のＯＦＤＭでは、複素シンボルがＮ個の直交サブキャリアにそのままマップされている。Ｎ＞Ｍであるので、ＤＦＴおよびＩＤＦＴは互いに打ち消し合わない。その代わりに、複素周波数ドメインシンボルがＮ個の利用可能なサブキャリアの部分集合にマップされる。
このアプローチの１つの利点は、Δｆがサブキャリア間隔であるとして、アップリンク信号がＮ×Δｆからなる送信帯域幅全体の内部で任意の位置に容易に位置決めされ、送信帯域幅のうちのＭ×Δｆを占有してもよいことである（ＬＴＥでは、通常のサブキャリア間隔は１５ｋＨｚである）。別の利点は、特有のユーザに割り当てられる帯域幅の量が柔軟性に富み、動的に調節され得ることである。（なお、これらの利点はＳＣ−ＦＤＭＡ信号とＯＦＤＭＡ信号との両方に当てはまる）。例えば、図７は、３人のユーザの間での周波数割り当てを示し、ユーザ１に割り当てられた周波数割り当て７１０は、ユーザ２およびユーザ３にそれぞれ割り当てられた割り当て７２０または割り当て７３０よりかなり大きい。ＯＦＤＭＡの場合と同様に、ちょうど帯域幅がユーザのモバイル端末に動的に割り当てられるときに、変調フォーマットおよび符号化方式が、変化する信号伝搬状況に応答して、同様に動的に調整されてもよい。加えて、モバイル端末の送信電力レベルは、セル間干渉を最小限に抑えるとともに、チャネル状況と、選択された変調フォーマットおよび符号化方式とを仮定して、基地局での許容可能な受信信号強度を確実にするため調整される。
上述されているように、図３は多数のＯＦＤＭトーンを含む信号への周波数選択性の影響の簡略化された表現である。上述の通り、伝搬チャネル１５０は、特に、広帯域信号に対し、通常周波数選択性である。同じことが、当然ながら、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号にも当てはまる。よって、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号の振幅は、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号帯域幅の全域にわたって変化するので、ＳＣ−ＦＤＭＡのための広帯域チャネル応答における周波数選択性はあるサブキャリア／サブチャネルと別のサブキャリア／サブチャネルとの間で変化するサブチャネル利得を生じる。
ＯＦＤＭ受信機で観察される干渉もまた、周波数とともに、ひいては、あるサブキャリア／サブチャネルと別のサブキャリア／サブチャネルとの間で変化するであろう。上述の通り、干渉におけるサブチャネル変化はいくつかの理由のため変化する。第１に、１台以上の近傍基地局からモバイル端末受信機で受信され得るような広帯域干渉信号は、一般に周波数選択性応答を受けるであろう。第２に、２つの異なるサブキャリア上の干渉信号は、異なる発生源から生じることがあり、よって、別個のチャネル状況に直面しうる。
サブチャネル利得は、サブチャネル干渉レベルと共に、あるサブチャネルと別のサブチャネルとの間で変化しうるため、これらのうちの一方または両方を組み込むチャネル品質測定基準もまた、あるサブチャネルと別のサブチャネルとの間で変化するであろう。典型的なシステムでは、１つ以上のチャネル品質測定基準が、典型的にはサブチャネル毎に推定される。アップリンクの場合、これは、ノードＢ受信機で行われる信号測定を使用して実現されうる。特に、これらの測定は、サウンディング基準信号、すなわち、アップリンク上で送信される既知信号を使用して行われうる。これらのサウンディング基準信号は、チャネル品質測定基準の推定を実現しやすくするため特別に構築されうる。これらのチャネル品質測定基準は、その後に、図８に示されたサブキャリア割り当てプロセスで使用されてもよい。
ブロック８１０で、モバイル端末はスケジューリングのために選択される。この場合も、スケジュールされるべきモバイル端末は、サービス品質（ＱｏＳ）契約、各モバイル端末を対象とし、送信を待機しているデータの量などの優先度基準に従うような種々の手段を用いて選択されうる。公平性基準が、すべての端末が少なくとも時にはサービスを提供されることを確実にするため適用されても構わない。モバイル端末を選択した後、ノードＢは、ブロック８２０に示されているように、スケジューリングのため利用可能なサブキャリアを決定する。選択されたモバイル端末が所与の時間期間のためスケジュールされた第１のモバイル端末である場合、データトラフィックのため割り当てられたすべての資源ブロックが利用可能であってもよい。
ノードＢは、次に、選択されたモバイル端末に関係があるチャネル状況を考慮して、利用可能なサブキャリアのそれぞれに対応するチャネル品質測定基準値を決定する。これは図８のブロック８３０に示されている。上述の通り、チャネル品質測定基準値は、ＳＩＮＲ値または他のＣＱＩ値を含むことがあり、受信機測定および／またはチャネルレポートから決定されうる。
ノードＢは、次に、ブロック８４０でチャネル品質測定基準の第１のスレッショルドレベルを選択する。一般にサブチャネル品質測定基準値の予想範囲に対応する２つ以上のスレッショルドレベルが、スケジューリングプロセスにおいて利用される。図９は、ここではサブチャネルのＳＩＮＲのプロファイルである、例示的なサブキャリア品質測定基準プロファイル９２０に関してプロットされた、いくつかのこのようなスレッショルドレベル９１０−１、９１０−２および９１０−３を示している。サブチャネル品質測定基準プロファイル９２０は、周波数に対してプロットされた、各サブチャネル／サブキャリアに対応する測定および／または推定されたＳＩＮＲ値を分かりやすく表現している。上述のスレッショルド干渉レベルの場合と同様に、スレッショルドレベル９１０の個数は、それらのレベルと共に、予め決定されてもよく、サブチャネル品質測定基準プロファイル９２０に応じて決定されてもよい。例えば、利用可能なサブチャネルのサブチャネル品質測定基準値の範囲が計算され、予め決定された個数のスレッショルドレベルが、決定された範囲の全部または一部を網羅するためマップされてもよい。代替的に、スレッショルドレベルは、最高および最低の測定サブチャネル品質測定基準値に対応するように設定され、付加的なスレッショルドレベルがそれらの間に間隔をおいて定められてよい。同様に、スレッショルドレベルが測定サブチャネル品質測定基準値に対する平均値に定められ、いくつかの付加的なスレッショルドレベルが測定された平均の上および／または下に設定されてもよい。
図８を再び参照すると、ブロック８５０で、現在のスレッショルドレベルより優れているサブチャネル品質測定基準値に対応するサブキャリアで構成されたサブキャリアグループが特定される。「より優れている」は一般に「より好ましい」を意味する。チャネル品質測定基準が、例えば、ＳＩＮＲである場合、より高いＳＩＮＲは、低いＳＩＮＲよりも好ましいため、より優れているということになる。従って、サブチャネルＳＩＮＲ値は、スレッショルド値を上回る場合、優れている。他のチャネル品質測定基準が反転されて、より低い値が優れていてもよい。いずれにしても、所定のスレッショルドレベルに対し、スレッショルドレベルより優れているチャネル品質測定基準値を有するサブチャネルに対応する１個または数個のサブキャリアグループが存在するか、または、サブキャリアグループが存在しない。これは図９を再び参照することによって理解されるであろう。スレッショルドレベル９１０−１に対し、ＳＩＮＲプロファイル９２０の全体がスレッショルドレベル９１０−１を下回るので、スレッショルドより高いＳＩＮＲ値に対応するサブキャリアは存在しない。しかし、干渉プロファイル９２０は、スレッショルドレベル９２０−２より上に広がり、サブキャリアのグループ９３０は、グループにおける各サブキャリアがスレッショルド値９１０−２を上回るＳＩＮＲ値を有するサブチャネルに対応するように特定され得る。
もう一度図８を参照すると、ブロック８６０において、推定データスループットが、サブチャネル毎のＳＩＮＲまたは関連した値を使用して、特定されたサブキャリアグループ毎に計算される。上述の通り、いくつかの実施形態では、データスループット推定計算は非常に詳細にわたり、適切な変調フォーマットおよび符号化方式を選択するためにサブチャネルＳＩＮＲ値の使用を含む。実際には、リンクアダプテーションの期待される結果は、選択されたサブキャリアのグループを仮定して、サブキャリアグループに対する推定データスループットを得るために予め計算される。他の実施形態では、データスループット推定は、例えば、サブキャリアグループに対する平均ＳＩＮＲを決定し、平均ＳＩＮＲと、適切な変調フォーマットおよび符号化方式と、グループにおけるサブキャリアの個数とに基づいて、グループスループットを計算することにより、簡単化され得る。
ブロック８７０で、１つ以上のスレッショルドレベルが分析されていないままである場合、ノードＢは８４０で現在のスレッショルドレベルを更新し、すなわち、新しいスレッショルドレベル９１０を選択し、新しいスレッショルドレベル９１０を使用してブロック８５０のサブキャリアグループ特定を繰り返す。上述された通り、この段階で特定されたサブキャリアグループは前に特定されたサブキャリアグループに重なることができる。例えば、図９の干渉プロファイル９２０およびスレッショルドレベル９１０−３を仮定すると、それぞれがスレッショルドレベル９１０−３を上回るＳＩＮＲに対応するサブキャリアで構成された、２つのサブキャリアグループ９４０−１および９４０−２が特定され得る。サブキャリアグループ９４０−１は前に特定されたサブキャリアグループ９３０に重なるが、サブキャリアグループ９４０に含まれていない付加的なサブキャリアを含む。一方、サブキャリアグループ９４０−２は新しく、対応するサブキャリアは、いずれも先にテストされたスレッショルドレベルを上回るＳＩＮＲを有さない。
推定データスループットは、ブロック８５０において、ちょうど先行するサブキャリアグループに対して行われたのと同様に、これらの新たに特定されたサブキャリアグループのそれぞれに対し計算される。各スレッショルドレベルが一度分析されると、ブロック８８０で、１つ以上の特定されたサブキャリアグループが選択されたモバイル端末に割り当てられる。この割り当てはブロック８６０で計算された推定データスループットに基づいている。いくつかの実施形態では、最高の推定データスループットを有する単一のサブキャリアグループがモバイル端末に割り当てられる。他の実施形態では、２つ以上の特定されたサブキャリアグループが、それらの総推定データスループットが選択されたモバイル端末に対するデータスループット目標を充足するか、または、超えるように選択されうる。当然ながら、２つ以上のサブキャリアグループが割り当てられる場合、それらは期待されたデータスループットを実現するため、重なり合ってはならない。データスループット目標は、例えば、ＱｏＳ保証、例えば、ある一定のビットレートが実現されるという「約束」に応じて決定され得る。代替的に、データスループット目標は、選択されたモバイル端末を対象とし、現在配信されるのを待機しているデータの量、すなわち、選択されたモバイル端末のためノードＢでキューに入れられたデータの量の関数でもよい。
図８のブロック８９０で決定されるように、１つ以上のさらなるモバイル端末がまだスケジュールされていない場合、上記の手順が繰り返される。別のモバイル端末がブロック８１０で選択され、前にスケジュールされたモバイル端末へのサブキャリアグループの割り当てに基づいて、サブキャリアの利用可能性がブロック８２０で更新される。利用可能なサブキャリアが一度決定されると、サブキャリアグループの特定、データスループットの推定、および、サブキャリアグループの割り当てが、前にスケジュールされたモバイル端末の場合と同様に進行する。
モバイル端末のすべてが一度スケジュールされるか、または、利用可能なサブキャリアのすべてが割り当てられると、モバイル端末は割り当てをシグナリングされなければならない。これは図９においてブロック８９５で示されている。上述されたように、サブキャリアまたは資源ブロックがグループで割り当てられるので、シグナリングは、スケジュールされたモバイル端末への各資源ブロックを特定する必要がないため、著しく簡単化できる。それどころか、モバイル端末は、モバイル端末識別子、「開始」資源ブロックの識別情報、および、グループ長を含むメッセージを使用してその割り当てをシグナリングされ、割り当てをシグナリングするため、必要とされるビット数を著しく削減できる。
当然ながら、サービスの提供を待機しているすべてのモバイル端末より少数のモバイル端末が、所定のフレームに対してスケジュールされうる。この場合、スケジューリングにおける公平性を確実にするため、あるフレームの中で資源が割り当てられたモバイル端末は、次のフレームのスケジューリングのため優先解除されてもよい。しかし、他の状況下では、すべての待機中のモバイル端末が上述されたアプローチに従って所定のフレームに対しスケジュールされることがあり、割り当てられていないサブキャリアまたは資源ブロックが後回しにされる。この場合、上述され、図８に示された手順は、すべての資源ブロックが割り当てられるまで繰り返されうる。いくつかのシステム、特に、ＳＣ−ＦＤＭＡを利用するシステムでは、モバイル送信機は、隣接したサブキャリアの使用に制限されることがあり、この場合、単一のモバイル端末への隣接しないグループの同時割り当ては許可されないことがある。そのようなシステムでは、サブキャリアグループの初期割り当てを生成し、割り当てられていないサブキャリアを捉えるため１つ以上のグループを拡大することにより、モバイル端末に割り当てられたサブキャリアグループを修正するために上記の手順を使用することが有利である。当業者は、これらの変形の長所および短所を認め、請求の範囲に包摂されるこれらの方法のさらなる変形もまた可能であることを理解するであろう。
当業者は、これらの方法がアップリンク資源またはダウンリンク資源のどちらの割り当てのため適合させられてもよく、主要な相違が干渉およびＳＩＮＲ情報の供給源であることをさらに理解するであろう。さらに、これらの方法は、ＬＴＥダウンリンクのため計画されたようなＯＦＤＭＡと、同様に、ＬＴＥアップリンクのため計画されたようなＳＣ−ＦＤＭＡとに適用可能である。本明細書中に記載されている干渉に基づくスケジューリング方法と同様に、これらの方法は、計画中の３ＧＰＰ ＬＴＥワイヤレス通信システムに関連して本明細書中に記載されているが、これらの方法は他のＯＦＤＭに基づくシステムに同様に適用可能である。
＜スケジューラサブシステム＞
上記の方法の１つ以上は、図１０に示された例示的なスケジューリングサブシステム１０１０を使用して実行されうる。スケジューラサブシステム１０１０は、ＯＦＤＭワイヤレス通信システムのノードＢにおいて実施されてもよく、干渉決定モジュール１０２０と、ＳＩＮＲ決定モジュール１０３０と、割り当てプロセッサ１０４０と、シグナリングモジュール１０５０とを備える。スケジューラサブシステムは、メモリ１０６０と、ブロック１０７０での付加的な処理とをさらに備える。
干渉決定モジュール１０２０は、上述されているように干渉に基づくサブキャリア割り当てで用いるサブチャネル干渉レベルを決定する。ダウンリンクのサブキャリア割り当てのため使用される場合、干渉決定モジュール１０２０は、モバイル端末によって報告された干渉測定データを利用する。アップリンクのサブキャリア割り当てのために使用された場合、干渉決定モジュール１０２０は、モバイルからの（mobile-originated）データに代替的、または付加的に、ノードＢ受信機（図示せず）によって行われた干渉測定結果を利用する。
同様に、ＳＩＮＲ決定モジュール１０３０は、サービスを提供されるべき各モバイル端末のサブチャネルＳＩＮＲ値を決定する。干渉決定モジュール１０２０と同様に、ダウンリンクＳＩＮＲ決定は、サブチャネル状況を少なくとも部分的に特徴付ける、モバイルからのレポートに依存する。チャネルレポートが十分に具体的であるならば、サブチャネルＳＩＮＲ値はチャネルレポートから直接的に決定され得る。しかし、いくつかの場合、１つ以上のサブチャネルに対するＳＩＮＲ値は、チャネルレポートデータに基づいて推定または補完されるであろう。アップリンクのサブキャリア割り当てのためのＳＩＮＲ値は、ノードＢ受信機の測定データに基づいて決定され得る。
干渉決定モジュール１０２０およびＳＩＮＲ決定モジュール１０３０は、１つ以上の優先度方式（priority schemes）に従ってスケジュールされるべきモバイル端末を選択し、サブキャリアをこれらのモバイル端末に割り当てる際に、モジュール１０２０および１０３０によって取得された干渉および／またはＳＩＮＲデータを使用する、割り当てプロセッサ１０４０によって制御される。上述の通り、優先度方式は、ＱｏＳ保証を公平性基準と共に組み込むことができるが、システムスループットを最適化するためにも設計され得る。例示的なシステム構成では、割り当てプロセッサ１０４０は、ＯＦＤＭＡダウンリンクへの干渉に基づくサブキャリア割り当てと、ＳＣ−ＦＤＭＡアップリンクへのＳＩＮＲに基づくサブキャリア割り当てとを実行するように構成されるが、いくつかの状況ではより好ましい他のシステム構成が可能である。
干渉に基づくサブキャリア割り当てに対し、割り当てプロセッサ１０４０は、２つ以上のスレッショルドレベルを決定し、それぞれのスレッショルドレベルより低い干渉レベルを有するサブチャネルに対応する、隣接したサブキャリアで構成された１つ以上のサブキャリアグループを特定するように構成されている。割り当てプロセッサ１０４０は、それぞれの特定されたサブキャリアグループに対して、推定データスループットを計算する。割り当てプロセッサ１０４０は、次に、推定スループットに基づいて、１つ以上の特定されたサブキャリアグループを選択されたモバイル端末に割り当てる。割り当てられたサブキャリアを特定するデータがシグナリングモジュール１０５０に供給され、シグナリングモジュール１０５０は、従来型の方法による制御チャネルを使用して、選択されたモバイル端末に割り当てをシグナリングする。
ＳＣ−ＦＤＭＡアップリンクのためのＳＩＮＲに基づく割り当てのような、端末固有のサブチャネル品質測定基準値に基づくサブキャリア割り当てのために、割り当てプロセッサ１０４０は、２つ以上のスレッショルドレベルを決定し、それぞれのスレッショルド値より優れているチャネル品質測定基準値、例えば、ＳＩＮＲ値を有するサブチャネルに対応する、隣接したサブキャリアで構成された１つ以上のサブキャリアグループ、を特定するように構成されている。割り当てプロセッサ１０４０は、特定されたサブキャリアグループ毎に、推定データスループットを計算する。割り当てプロセッサ１０４０は、次に、推定スループットに基づいて、１つ以上の特定されたサブキャリアグループを、選択されたモバイル端末に割り当てる。この場合も、割り当てられたサブキャリアを特定するデータがシグナリングモジュール１０５０に供給され、シグナリングモジュール１０５０は、従来型の方法による制御チャネルを使用して、選択されたモバイル端末に割り当てをシグナリングする。
割り当てプロセッサ１０４０は、各資源ブロックが数個の隣接したサブキャリアを含む資源ブロック毎にサブキャリアを割り当てるように構成されてもよい。一般に、２つ以上のサブキャリアグループが単一のモバイル端末に割り当てられうるが、一部の実施形態では、割り当てプロセッサ１０４０は、単一のサブキャリアグループだけを所定のモバイル端末に割り当てるように構成されている。これらの実施形態では、割り当てプロセッサ１０４０は、例示的に、最高の推定データスループットを有するサブキャリアグループを割り当てるように構成されている。一方、いくつかの実施形態では、割り当てプロセッサ１０４０は、データスループット目標を充足するため、数個のサブキャリアグループを割り当てるように構成されている。これらの実施形態では、割り当てプロセッサ１０４０は、総推定データスループットが目標データスループット以上であるように、最高の推定データスループットを有するサブキャリアグループを、１つ以上の付加的なサブキャリアグループと共に選択するように構成されうる。
サブキャリアグループを、第１の選択されたモバイル端末に割り当てた後、割り当てプロセッサ１０４０は、本明細書中に記載された１つ以上の方法に従って、さらなるモバイル端末をスケジュールする。利用可能なサブキャリアを示すデータがメモリ１０６０に記憶され、割り当てが行われるときに更新される。
当業者によって容易に理解されるように、スケジューリングサブシステム１０１０およびその様々な機能ブロックが、１つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、または、その他のデジタルハードウェアを使用して実施され、それらの間の適切なハードウェアおよび／またはソフトウェアインターフェースを用いて、一緒にまたは別々に実施され得る。これらの要素のうちの１つ以上が、例えば、ノードＢの他の機能コンポーネントと共有されるプロセッサ上で実施され得る。代替的に、上述されたスケジューリングサブシステムの機能要素のうちのいくつかは、専用ハードウェア、ならびに、適切なソフトウェアまたはファームウェアと関連してソフトウェアを実行する能力をもつハードウェアの使用によって提供され得る。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ」という用語は、ソフトウェアを実行する能力をもつハードウェアだけを指すのではなく、限定されることなく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェアと、ソフトウェアを記憶するリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）と、ソフトウェアおよび／またはプログラムまたはアプリケーションデータを記憶するランダム・アクセス・メモリと、不揮発性メモリとを暗黙的に含み得る。従来型および／またはカスタム型のその他のハードウェアもまた含み得る。当業者は、これらの設計上の選択に固有のコスト、性能、およびメンテナンスのトレードオフを理解するであろう。
干渉測定またはチャネル品質測定基準に基づくサブキャリア割り当てについての上述の説明の注意深く考慮して、当業者は、これらの２つのアプローチが、たとえ関連していても、異なる測定を必要とし、異なる結果を生じることを理解するであろう。当業者は、そのいくつかが上述の通り確認された、各アプローチの長所および短所を理解するであろう。にもかかわらず、サブチャネル干渉レベルおよびサブチャネル品質測定基準値がチャネル測定パラメータの特定の実施例としてみなされる場合、上述の別個の実施形態はより一般的なアプローチの特定の実施形態とみなされうる。従って、本明細書中に記載された様々な方法は、チャネル測定パラメータの２つ以上のスレッショルドレベルのそれぞれに対し、スレッショルドレベルより優れているチャネル測定パラメータ値を有するサブチャネルに対応する隣接したサブキャリアで構成された１つ以上のサブキャリアグループを特定するステップと、選択されたモバイル端末を考慮して特定されたサブキャリアグループのそれぞれに対する推定データスループットを計算するステップと、推定データスループットに従って、少なくとも１つの特定されたサブキャリアグループを選択されたモバイル端末に割り当てるステップと、を備える、直交周波数分割多重システムにおいてサブキャリアをスケジューリングする方法の実施例を含む。同様に、干渉決定モジュール１０２０およびＳＩＮＲ決定モジュール１０３０は、１つ以上の上記の方法を実施するため構成されたスケジューリングサブシステムのための適切なチャネル測定パラメータ値を決定するチャネル測定モジュールによって置き換えられてもよく、また、補強されてもよい。
これらの変形および拡張と、その他の変形および拡張とに留意して、当業者は、上記の説明および添付図面が、直交周波数分割多重システムにおいて、このシステムがＯＦＤＭＡ、ＳＣ−ＦＤＭＡ、または、両方を利用するかどうかにかかわらず、本明細書中で教示されたサブキャリアをスケジューリングする方法および装置の非限定的な実施例を表すことを理解するであろう。従って、本明細書中で教示された発明の装置および手法は、上記の説明および添付図面によって限定されることはない。それよりもむしろ、本発明は、請求の範囲および請求の範囲の法的均等物のみによって限定される。

Claims (14)

  1. 直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）通信システムにおいてサブキャリアをスケジューリングする方法であって、
    複数の測定されたサブチャネル干渉レベルに基づいて２つ以上のスレッショルド干渉レベルを決定するステップと、
    前記２つ以上のスレッショルド干渉レベルのそれぞれについて、前記スレッショルド干渉レベルより低い干渉レベルを有するサブチャネルに対応する隣接したサブキャリアで構成された１つ以上のサブキャリアグループを特定するステップと、
    選択されたモバイル端末を考慮して、前記特定されたサブキャリアグループのそれぞれについて推定データスループットを計算するステップと、
    前記推定データスループットに従って、少なくとも１つの前記特定されたサブキャリアグループを前記選択されたモバイル端末に割り当てるステップと、
    を備える方法。
  2. 前記少なくとも１つの割り当てられたサブキャリアグループのうちの第１のサブキャリアグループの中でサブキャリアを特定する第１のパラメータと、前記少なくとも１つの割り当てられたサブキャリアグループのうちの前記第１のサブキャリアグループにおけるサブキャリアの数を示す第２のパラメータとを含む、前記選択されたモバイル端末のためのシグナリングメッセージを生成するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
  3. 前記サブキャリアが２つ以上の隣接したサブキャリアを含む資源ブロックに体系化され、前記スレッショルド干渉レベルより低い干渉レベルを有するサブチャネルに対応する隣接したサブキャリアで構成された１つ以上のサブキャリアグループを特定するステップが、それぞれが前記スレッショルド干渉レベルより低い干渉レベルを有するサブチャネルに対応するサブキャリアで構成されている前記隣接した資源ブロックで構成された１つ以上のサブキャリアグループを特定するステップを備える、請求項１に記載の方法。
  4. 前記少なくとも１つの割り当てられたサブキャリアグループのうちの第１のサブキャリアグループにおいて資源ブロックを特定する第１のパラメータと、前記少なくとも１つの割り当てられたサブキャリアグループのうちの前記第１のサブキャリアグループにおける資源ブロックの数を示す第２のパラメータとを含む、前記選択されたモバイル端末のためのシグナリングメッセージを生成するステップをさらに備える、請求項３に記載の方法。
  5. 前記推定データスループットを計算するステップが、前記特定されたサブキャリアグループに対する前記干渉レベルに基づいて１つ以上の変調フォーマットおよび符号化方式を選択するステップと、前記選択された変調フォーマットおよび符号化方式に応じて前記推定データスループットを計算するステップとを備える、請求項１に記載の方法。
  6. 前記推定データスループットに従って少なくとも１つの前記特定されたサブキャリアグループを前記選択されたモバイル端末に割り当てるステップが、最高の推定データスループットを有する特定されたサブキャリアグループを前記選択されたモバイル端末に割り当てるステップを備える、請求項１に記載の方法。
  7. 前記推定データスループットに従って少なくとも１つの前記特定されたサブキャリアグループを前記選択されたモバイル端末に割り当てるステップが、前記選択されたモバイル端末のためのデータスループット目標以上である総推定データスループットを有する２つ以上の前記特定されたサブキャリアグループを選択するステップを備える、請求項１に記載の方法。
  8. 前記選択されたモバイル端末に対応するバッファされたデータ量に基づいて前記データスループット目標を決定するステップをさらに備える、請求項７に記載の方法。
  9. 直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）通信システムにおいてサブキャリアをスケジューリングするためのスケジューリングサブシステムであって、
    １つ以上のサブチャネル干渉レベルを決定するように構成された干渉決定モジュールと、
    前記干渉決定モジュールを制御し、
    前記サブチャネル干渉レベルに基づいて２つ以上のスレッショルド干渉レベルを決定し、
    前記２つ以上のスレッショルド干渉レベルのそれぞれについて、前記スレッショルド干渉レベルより低い干渉レベルを有するサブチャネルに対応する隣接したサブキャリアで構成された１つ以上のサブキャリアグループを特定し、
    選択されたモバイル端末を考慮して、前記特定されたサブキャリアグループのそれぞれについて推定データスループットを計算し、
    前記推定データスループットに従って、少なくとも１つの前記特定されたサブキャリアグループを前記選択されたモバイル端末に割り当てる
    ように構成された割り当てプロセッサと、
    を備えるスケジューリングサブシステム。
  10. 直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムにおいてサブキャリアをスケジューリングする方法であって、
    複数のサブチャネルのそれぞれについて、選択されたモバイル端末に対応する信号対干渉雑音（ＳＩＮＲ）比を推定するステップを含み、前記選択されたモバイル端末に対するサブチャネル利得を考慮して、前記複数のサブチャネルのそれぞれについてチャネル品質測定基準値を決定するステップと、
    前記推定されたＳＩＮＲ比に基づいて、前記チャネル品質測定基準に対する２つ以上のスレッショルドレベルを決定するステップと、
    前記チャネル品質測定基準に対する前記２つ以上のスレッショルドレベルのそれぞれについて、前記スレッショルドレベルより優れたチャネル品質測定基準値を有するサブチャネルに対応する隣接したサブキャリアで構成された１つ以上のサブキャリアグループを特定するステップと、
    前記特定されたサブキャリアグループのそれぞれについて推定データスループットを計算するステップと、
    前記推定データスループットに従って、少なくとも１つの前記特定されたサブキャリアグループを前記選択されたモバイル端末に割り当てるステップと、
    を備える方法。
  11. 前記複数のサブチャネルのそれぞれについて前記選択されたモバイル端末に対応するＳＩＮＲ比を推定するステップが、１つ以上のサウンディング基準信号を使用してＳＩＮＲ比を推定するステップを備える、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記サブキャリアが２つ以上の隣接したサブキャリアを含む資源ブロックに体系化され、前記スレッショルドレベルより優れたチャネル品質測定基準値を有するサブチャネルに対応する隣接したサブキャリアで構成された１つ以上のサブキャリアグループを特定するステップが、それぞれの隣接した資源ブロックが前記スレッショルドレベルより優れたチャネル品質測定基準値を有するサブチャネルに対応するサブキャリアで構成されている、隣接した資源ブロックで構成された１つ以上のサブキャリアグループを特定するステップを備える、請求項１０に記載の方法。
  13. 前記少なくとも１つの割り当てられたサブキャリアグループのうちの第１のサブキャリアグループにおいて資源ブロックを特定する第１のパラメータと、前記少なくとも１つの割り当てられたサブキャリアグループのうちの前記第１のサブキャリアグループにおける資源ブロックの数を示す第２のパラメータとを含む、前記選択されたモバイル端末のためのシグナリングメッセージを生成するステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
  14. 推定データスループットを計算するステップが、前記チャネル品質測定基準値に基づいて前記特定されたサブキャリアグループのための１つ以上の変調フォーマットおよび符号化方式を選択するステップと、前記選択された変調フォーマットおよび符号化方式に応じて前記推定データスループットを計算するステップとを備える、請求項１０に記載の方法。
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