JP5627676B2 - 分散スケジューリングを用いて無線システムにおけるセル端性能を管理するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＥＬＬ−ＥＤＧＥ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＩＮ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する２００９年５月１１日に出願された米国特許仮出願第６１／２１５,９９８号に対する米国特許法第１１９（ｅ）条に基づく優先権を主張するものであり、その主題はすべて参照により本明細書に組み込まれる。

開示された本発明は、同じ譲渡人に譲渡された「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＥＬＬ ＥＤＧＥ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＩＮ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＳＹＳＴＥＭＳ ＵＳＩＮＧ ＣＥＮＴＲＡＬＩＺＥＤ ＳＣＨＥＤＵＬＩＮＧ」と題する本願と同時出願の米国特許出願第１２／４５５,２２０号に関係しており、それを参照により本明細書に組み込む。

本発明は、一般に、無線システムにおけるセル端性能管理に関する。

無線通信システムでは、サービスを行う基地局から比較的遠方にあるユーザは、一般に、隣接する基地局からの干渉、および信号の減衰の影響を受けやすい。その結果、このようなユーザは、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）が比較的低くなり、したがって、通常、基地局のより近くに位置するユーザよりもはるかに低いデータ転送速度で受信する可能性がある。比較的遠方にあるユーザは、「セル端ユーザ」、または「不利な幾何的位置（ｐｏｏｒ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）」にあるユーザと呼ばれる。あるユーザが、他のユーザよりも基地局からより「遠方にある」と言う場合、その意味するところは、単に地理的な距離だけではなく、減衰および干渉を生ずる他の因子への脆弱性にも依存することが理解されよう。「ユーザ」および「移動局」という用語は、本明細書では、概して、無線通信システムと通信信号を交換するように動作可能な移動エンティティもしくは装置を示すために、相互に交換可能に使用されることに留意されたい。このような相互交換可能性からのどのような逸脱も、前後関係から明らかになるはずである。

現在の技術の無線パケットデータ・システム（例えば、ＥＶ−ＤＯ（Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ−Ｄａｔａ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ）、ＨＳＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）、またはＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）無線プロトコルに従って実施されるシステム）、ならびに３ＧＰＰ ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）プロジェクトなどの、近い将来、展開されるように計画されたものは、基地局に位置するスケジューラを使用して、移動ユーザにデータを送信するために、データ転送速度、変調および符号化率、電力および周波数割振りを含めて、送信タイミングおよびフォーマットを決定する。移動局からのチャネル品質フィードバックに基づき、スケジューラは、これらのチャネルにおける好ましい品質条件を利用するようなやり方でユーザに送信することを試みる。さらに、これらのスケジューラは、ユーザが経験するスループットおよび待ち時間を考慮に入れる公平性の基準を用いて、各基地局からデータを受信することを求めるすべてのユーザの競合する要求をバランスさせるためのスケジューリング・アルゴリズムを実施する。

しかし、無線パケットデータ・システムに関連する重大な性能問題は、基地局サイトに近いユーザと、より遠方にいるセル端ユーザとの間で達成可能なデータ転送速度に大きな不均衡のあることである。

セル端にいる移動ユーザによって通常経験される低下したチャネル品質は、基地局で、送信電力および帯域を増加することにより、かつ移動局に対する複数のデータストリーム送信および／またはビーム形成をサポートするために、基地局で複数のアンテナを追加することによってある程度軽減される。そうではあるが、このような信号品質向上を用いた場合であっても、セル端におけるこれらの移動局は、なお、低いデータ転送速度に限定され、またより新しい、低い待ち時間で、高データ転送速度の無線アプリケーションに必要なサービス品質を実現することができない。さらに、ここで述べた軽減ステップが、この程度にまでセル端ユーザに対するスループットを改良したとしても、それらはまた、セル中で、より有利な位置にあるユーザに対するスループットをさらに改善する傾向にあり、したがって、セル端と他のユーザの間のスループットの不均衡の問題の大部分は、対処されないまま残ることになる。

本発明の実施形態は、複数の基地局によりサービスされる移動局に対して送信資源をスケジュールするための方法を提供する。本発明の方法によれば、複数の基地局の少なくとも２つのそれぞれからの移動局により受信されたデータに関するフィードバック情報が、少なくとも２つの基地局の両方で受信されることを保証するのに適切な電力レベルで移動局から送信される。次いで、少なくとも２つの基地局の第２の基地局で、少なくとも２つの基地局の第１の基地局と移動局との間の送信チャネルに関するスループット・パラメータの推定が導出される。次いで、移動局に対する送信資源が、推定されたスループット・パラメータに応じて、第２の基地局によりスケジュールされる。

代替の実施形態では、第２のサービング基地局で動作するスケジューラに対して、第１のサービング基地局から受信したペイロードサイズに関する直接のフィードバックが、移動局から提供される。このような直接のフィードバックは、本発明により実装される基地局サービス状況チャネルを介して、または移動局と、スケジュールを行う基地局との間の他の制御チャネルを介して、スケジューラに送ることができる。

さらに他の実施形態では、セル端にある移動局への全体的なデータ・スループットが、移動局への異なるデータストリームの同時送信により、基地局間で適正に分散される。

本発明の教示は、添付の図面と併せて以下の詳細な記述を検討することにより、容易に理解することができる。

本発明を実施できる無線システム・アーキテクチャを概略的に示す図である。 本発明の推定法で使用されるＤＲＣ、パケット、およびＡＣＫ／ＮＡＣＫを送信するための時系列を示す図である。 本発明のコンポーネントを含むように変更された図１の無線システム・アーキテクチャを概略的に示す図である。 各送信電力で、２つの基地局からの信号を同時に受信する移動局を概略的に示す図である。 複数の送信基地局からのスループット・フィードバックに基づき、セル端ユーザに対して、フロー制御を行うネットワーク制御ユニットを概略的に示す図である。

セル端における移動ユーザに利用可能な比較的低いチャネル品質は、概して、総合的なセルのスループットを、実質的に、セル端における性能改善と置き換えることにより、当技術分野で対処されてきた。基本的に、その手法では、スケジューラは、セル端ユーザに対して、より多くのスケジューリングする機会を与え、それにより、ユーザに利用可能なデータ転送速度を高める。代替的に、スケジューラは、最小のスループット要件を使用して、セル端性能を高めるために、セル端ユーザのスケジューリング・インスタンスの数を増加することができる。しかし、このような規則はスケジューラの選択を制約し、それにより、全体的に低いセル・スループットになる。

セル端スループットを高める他の手法は、複数の基地局アンテナからの送信に関して、実質的に、移動局で受信されるこのような送信をコヒーレントに結合した状態で、集中的にデータ送信をスケジュールする協調されたマルチポイント送信スキームのファミリ（Ｎｅｔｗｏｒｋ ＭＩＭＯなど）において実現される。しかし、このようなスキームは、非常に複雑であり、かつネットワークに対して、かなりの帯域および待ち時間要件を課すことになる。それらはさらに、異なる基地局のアンテナにわたり、厳密なタイミングおよび位相同期を、ならびに移動局からのかなりの量のチャネル状態フィードバックを必要とする。その結果、これらの解決策は、一般に、近い将来におけるセルラ方式システムのダウンリンクで実行可能であるとは見なされていない。

本発明者らは、セル端の移動局に対するスループットにおいて著しい改善を提供するが、同時に、総合した基地局スループットを高めるシステムおよび方法を開発し、かつそれを本明細書で開示する。したがって、本発明を用いれば、セル端性能をセクタ・スループットと交換する必要がもはやなくなり、本発明をセル端ユーザにサービスするために適用することは、セクタ・スループット全体をさらに高めることを助ける。さらに、本発明のシステムおよび方法は、知られた協調マルチポイント・スキーム（例えば、Ｎｅｔｗｏｒｋ ＭＩＭＯ）の欠点を回避する。

本発明の実施形態を述べるための述部として、セル端ユーザは、通常、ゾーン（通常、ハンドオフ・ゾーンと呼ばれる）中に位置しており、そこでは、潜在的に、複数の基地局からデータを受信することが可能であることに留意されたい。これらの基地局（およびその関連するスケジューラ）はそれぞれ、これらの移動局に対する送信をスケジュールすることができるが、非協調的な方法でだけスケジュールすることができる。したがって、所与の無線セル／セクタにおける基本的なサービス構成では、基地局に近接しているユーザは、通常、単一の基地局によりスケジュールされるが、ハンドオフ領域中のユーザは、複数の基地局によりスケジュールされる。ハンドオフ領域に位置し、かつ複数の基地局からデータを受信するこれらの移動局は、各基地局で、スケジューリングの判断を可能にするために、これらの基地局のそれぞれからのデータ送信に関連するチャネル状態フィードバックを提供することが必要になる。同様に、これらの移動局は、ダウンリンクの制御チャネルをモニタし、かつこれらの基地局のそれぞれから制御信号を受信することができる必要がある。

上記で述べたものなど、ハンドオフ領域のサービス構成に対する全体アーキテクチャが、図１で示されている。図で示すように、無線アプリケーションに関連するデータストリームは、集中コントローラ（無線ネットワーク・コントローラ、ＲＮＣとして示されている）で構文解析され、２つの基地局ＢＳ１およびＢＳ２へと下流に送られる。これらの基地局はそれぞれ、チャネル状態フィードバックを、ハンドオフ・ゾーン内に位置するサービスされる移動局から受信する。各基地局でスケジューラは、（特に）チャネル状態フィードバックに応じて送信をスケジュールするように動作するが、このようなスケジューリングは、各基地局とは別個に、移動ユーザに対して行われる。

しかし、このようなシステムの利点はまた、欠点でもある。セル端におけるユーザは、２つ以上の基地局からの送信による利益を得ることができるが、これらの基地局は、独立して動作するので、ユーザに利用可能になる送信資源の公平性を有効に制御することができず、通常、（サービスされる他の移動局に対してスケジュールされた資源に対して）公平性を考慮した場合に適切であるはずのものよりも多くの、または少ない送信資源をハンドオフ・ゾーンの移動局にスケジュールすることになる。したがって、例えば、移動局が、公平性を考慮した場合に適当であるはずのものよりも高い頻度でサービスされた場合、これらの基地局のうち１つだけによってサービスされるシステムの他の移動局に対してペナルティが課せられ、したがって、スケジューリング機会およびスループットを失うことになる。

さらに、複数の基地局にわたる重ね合せの原理の拡張（共通の周波数資源の効率的な再利用）により、データ転送速度およびスループットを高めることができるので、複数の基地局からユーザへのデータを同時にスケジュールすることは有利である。この機能は、現在の技術の移動体送信システムに対する基地局には存在しない。

したがって、本明細書における本発明者らの目的は、分散されたスケジューラの実施を維持しながら、すべてのユーザに対してスケジューリングの公平性を制御するための、かつ同様に、複数の基地局送信の重ね合せ（すなわち、同じ周波数資源（例えば、同じ高周波搬送波）を用いて、複数の基地局から移動局への同時スケジューリング（および移動局への送信））を可能にするための有効な機構を開発することであった。本発明者らは、バックホール（ｂａｃｋｈａｕｌ）を介して２つの基地局間で明示的な実時間通信を行うことなく、一方の基地局におけるスケジューラのアクションを他の基地局で推定することを可能にする、あるいは代替的に、複数のサービング基地局から移動体で受信されたペイロードデータの指示に関して、これらの基地局におけるスケジューラに対して移動局から伝達できるようにする、本明細書で開示される発明を用いてその目的を達成している。

通常、スケジュールを行う基地局は、各送信時間間隔（またはタイムスロット）において、ユーザに対してサポートできるデータ転送速度を決定するために使用するチャネル品質レポート（例えば、ＨＳＰＡ、ＬＴＥ、およびＷｉＭＡＸシステムにおけるＣＱＩまたはチャネル品質指標）、あるいは等価的に、そのチャネル品質と関連する速度（例えば、ＥＶ−ＤＯシステムにおけるＤＲＣまたはデータ転送速度制御）を受信する。ユーザの優先順位を計算するための（当技術分野で知られた）様々なメトリックを用いて、スケジューラは、所与のユーザに送信するために、特定のタイムスロットを使用すべきであると判定し、またチャネル・フィードバックに基づき、スケジュールされたタイムスロットに対するデータ転送速度およびそれに対応するパケット・フォーマットを計算する。移動局は、そのスケジュールされたタイムスロット中で送信を受信すると、肯定または否定応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を送り返す。基地局でＮＡＣＫを受信すると、基地局によりパケットの再送信がトリガされるが、ＡＣＫの受信は、スケジュールされた送信が、移動局により成功裡に受信されたことを基地局に示している。

本発明の実施形態によれば、第２の基地局がまた、移動局の比較的近くにある場合、すなわち、移動局のハンドオフ・ゾーン内にある場合、他の基地局が、（上記で例示的に述べたように）ユーザのスケジューリングおよびレート割当てに関するこの第１の基地局のアクションを推定することができる。同時に出願され、また上記で相互参照された付随出願（ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）では、本発明者らは、ハンドオフ・ゾーンに位置し、かつ複数の基地局によりサービスされる移動体に対して、スケジューリングの公平性に対処するための集中スケジューラを開示しており、その集中スケジューラは、ほぼ最適なスケジューリングの公平性手法を示している。本発明の実施形態の推定手法は、いずれの方向にも拡張される、すなわち、基地局１はまた、サービスされる移動体に対する基地局２のアクションを推定することもできるので、本発明は、集中スケジューラに対して利用可能なものとほとんど同じ情報を用いる非集中スケジューリング手法を提供し、したがって、潜在的に、低い複雑性で、かつバックホール遅延の影響を受けることなく、集中スケジューラにより達成される性能に近づくことができる。

本発明の実施形態の推定手法は、移動局からの２つのフィードバック機構、すなわち、チャネル品質フィードバック、および応答フィードバックに対して動作する。関連する送信が行われる、または行われた基地局に達するように十分な電力を用いて、チャネル品質フィードバック、および応答フィードバックが共に、移動局により送信されるものと仮定されるが、本発明の方法は、移動局が、スケジュールを行うすべての基地局に達するように十分な電力を用いて、このフィードバック情報を送信することがさらに企図される。

本発明の実施形態の以下の詳細な記述は、ＨＲＰＤシステムの関連で提供され、また同様に、スケジュールを行う基地局の数が２つと仮定するが、任意の無線パケットデータ・システムに、かつスケジュールを行うより多数の基地局へと拡張することができる。移動局が、本明細書では、概して、セル端またはハンドオフ・ゾーンに位置するものとして特徴付けられているが、本発明の方法は、移動局のセル内における特定の位置にかかわらず、２つ以上の基地局によりサービスされる任意の基地局に対しても適用可能であることにさらに留意されたい。

ＤＲＣ_１およびＡＣＫ／ＮＡＣＫ_１、すなわち、基地局１（ＢＳ１）に対する移動局チャネル、および応答フィードバック、ならびにＤＲＣ_２およびＡＣＫ／ＮＡＣＫ_２、すなわち、基地局２（ＢＳ２）に対する移動局チャネル、および応答フィードバックの場合を例示的に検討すると、それらは、ＢＳ１およびＢＳ２でそれぞれ受信するのに適した電力を用いて送信される。しかし、上記で述べたように、本発明の実施形態の方法を用いれば、移動局の送信電力は、移動局が、ＢＳ１およびＢＳ２で共に有効に受信されるように十分な電力を用いて、ＤＲＣ_１、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ_１、ＤＲＣ_２、およびＡＣＫ／ＮＡＣＫ_２を送信することを保証するように変更される。

ＢＳ２で、移動局よりＢＳ１に（逆も同様）送信されるチャネルおよび応答フィードバックが受信されると、ＢＳ２がＢＳ１のアクションに関して行うことのできる推定は、以下のように特徴付けることができる。
１．受信したＤＲＣ_１を用いて、ＢＳ２は、各スロットで移動体からＢＳ１に要求された送信速度を決定することができる。多くの場合、ＢＳ１は、この速度要求に従い、この速度でデータ送信を行うことになる。
２．肯定応答（ＡＣＫ_１）が移動局から送られると、ＢＳ２は、ＢＳ１からのパケットが、特定のタイムスロットにおいて移動局で成功裡に受信されたことを推定することができる。パケットとその応答の間の固定されたタイミング関係から、ならびに受信されたＤＲＣ_１、およびそれに応じて送信されたパケットを考慮すると、ＢＳ２は、多くの場合に、パケットの速度およびその持続期間を推定することができ、それにより、送信されたペイロードサイズを推定することができる。
３．否定応答（ＮＡＣＫ_１）である場合、ＢＳ２は、そのＢＳ１が所与の時間に再送信を行うことになり、かつ移動局が干渉キャンセル受信装置を備えている場合、この送信モードは何らかのさらなる性能利得を提供するので、移動体への（それ自体およびＢＳ１から）同時送信を行う可能性に気付くはずであると推定することができる。この場合の可能な利得は、ＢＳ２が、ＢＳ１から移動体に送信されたデータの成功裡な復号（および減算）を前提として、普通であれば有するはずの移動体に対するより高い速度を決定（かつその速度で送信）できることである。

前述した推定に寄与するＤＲＣ、パケット、およびＡＣＫ／ＮＡＣＫの送信に関する時系列が、図２で示される。

本発明の推定プロセスを、例示的な場合を用いて有用に示すことができる。例えば、（ＨＲＰＤ／ＥＶ−ＤＯ規格に対するＣ．Ｓ００２４−Ｂ．ｖ２仕様からの）０ｘＣのＢＳ１に対する移動局からのＤＲＣフィードバックを考える。これは、２．４５７６Ｍｂｐｓ、すなわち、１つの１．６６７ｍｓタイムスロットにわたって送られる４０９６ビットのパケットサイズのデータ転送速度送信に相当する。肯定または否定応答は、移動局が、１スロット遅延してこのパケットの復号を試みた後に送り返される。ＢＳ２はこのＤＲＣを受信し、かつＢＳ１が１スロット後にこのユーザに送信する場合、それは、１つのタイムスロットを使用して２．４５７６Ｍｂｐｓの速度であることを知る。ＢＳ２は、このＤＲＣ値を観察した後、４番目のスロットでＡＣＫまたはＮＡＣＫを観察したとき、それは、ＢＳ１が４０９６ビットのパケットを用いて、この速度で移動体への送信を実際にスケジュールしたことを知る。

しかし、本発明の方法は、ＢＳが他のサービングＢＳのアクションを推定するための上記で述べた手段に限定されないことは明らかなはずである。１つのさらなる（また相補的な）手法は、移動体が、これらのスケジューラ（複数可）に対して移動体により報告された各ＤＲＣ値で、隣接するスケジューラ（複数可）によりスケジュールされる確率を、スケジューラごとに導出することである。このこともやはり、このスケジューラが、これらのＢＳ（複数可）送信に関する移動体からのＤＲＣおよびＡＣＫ／ＮＡＣＫレポートを受信できることによって可能になる。

いくつかの場合では、ＢＳ２は、これまで述べた推定方法に基づき、ＢＳ１から移動体に対して成功裡に送信されたペイロードサイズを正確に推定することができない可能性のあることに留意されたい。例えば、（ＢＳ１が、移動体によって要求されたものよりも低い送信に対するデータ転送速度を選択したことに対応して）ＢＳ１から送信された複数のペイロードは、ＢＳ２で受信し、観察されたＤＲＣ_１およびＡＣＫ／ＮＡＣＫ_１ストリームと矛盾がないようにＢＳ２には見える可能性がある。さらにＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）サービスの場合、選択された送信速度は、移動体により要求されたデータ転送速度よりも実質的に低い可能性がある。そうではあるが、他のサービング基地局に関して送られ、受信されたＤＲＣおよびＡＣＫ／ＮＡＣＫに基づいて導出される推定は、大部分のデータサービスに対して適切なものであり、また特定の基地局スケジューラは、このような推定に基づき、適切なスケジューリング・アクションを取ることが可能になり、それにより、常にシステム性能が改善されることになる。

さらに、いくつかのパケットデータ・システムでは、送信プロトコルが、上記で述べた手法において、他のスケジューラのアクションを推定することを可能にする固定タイミング関係、またはデータ転送速度、または送信スパン制限を使用しない可能性がある。

このようなプロトコルに対して、またＶｏＩＰなどのサービスタイプに対して、本発明者らは、本発明の代替の実施形態として、第２のサービング基地局で動作するスケジューラに、第１のサービング基地局から受信したペイロードサイズの、移動局からの直接のフィードバックを提供する。移動局からのペイロードサイズ・データのそのフィードバックは、移動局をそのサービング基地局と接続する新しいチャネルを介して実施されることが好ましい。本発明者らにより、ＢＳＳＳ（Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｔａｔｕｓ）チャネルと指定されたそのチャネルは、特定の基地局の送信に関する情報を、やはり所与の移動局にサービスする他の基地局へと伝達する。ＢＳ１送信に関する情報を伝達するためのＢＳＳＳチャネルは、確実にＢＳ２に（および２つを超えるサービング基地局がある場合は、他の基地局にも）達するように電力制御される。ＢＳ２送信に関する情報を伝達するためのＢＳＳＳチャネルは、確実にＢＳ１に（および２つを超えるサービング基地局がある場合は、他の基地局にも）達するように電力制御される。ＢＳＳＳチャネルは、補足するために使用することができるが、あるいはいくつかのシステムでは、移動局により送られる他の基地局チャネル・フィードバックおよび応答情報の使用に置き換わることもできる。

本明細書で述べるさらなるＢＳＳＳチャネルの図と共に、第２のサービング基地局で、第１のサービング基地局から、所与の移動体へのパケット送信および送信のためのタイミングを推定する本発明の方法の概略図が図３で提供される。

動作においては、移動局は、ＢＳＳＳまたは代替のシグナリング・チャネルを介して、ＢＳ１から成功裡に受信した各ペイロードサイズを、ＢＳ２に（逆も同様である）送る。代替的に、ＢＳ１およびＢＳ２から成功裡に受信されたペイロードサイズの総計が、ＢＳＳＳまたは他のシグナリング・チャネルを介して、ＢＳ１もしくはＢＳ２に、またはその両方に送られる。この情報は、ＢＳ１（またはＢＳ２）からの送信に応じて、移動局により送られたあらゆる肯定応答と同時に送られる。さらなる代替形態として、各基地局で、ユーザに対してサービスされる速度が計算され、周期的に他のサービング基地局（複数可）に、または明確に分かる変化を示した場合は常に伝達される。バックホールのリンク速度が許容する場合は、このスループット情報はまた、基地局を接続するこれらのリンクを介して、すべての他のサービング基地局に、各基地局から伝達することができる。

移動局上で複数のサービスがサポートされている場合（音声＋データ／ビデオ）、報告される速度、またはペイロードは、それらが関連するサービスでタグ付けされることになる。こうすることにより、各サービスが、スケジューラによって望ましい品質でサポートされることが保証される。

（これまで述べたように）ＢＳ１から移動局へのデータ送信のタイミングおよび速度に関する決定がＢＳ２で行われると、このような推定を、セル端ユーザとネットワーク全体の両方で有利なようにそのスケジューラに適用するＢＳ２の動作が次に検討される。具体的には、ユーザの公平性を維持しかつ複数の基地局からユーザへの同時送信を利用するようにユーザへの送信に対するデータ転送速度を決定する、本発明の分散スケジューリング・システムの動作を以下で詳細に述べる。

速度計算
サービング基地局のそれぞれで、スケジューラは、比例公平性スケジューラを使用するものと仮定する。このようなスケジューラは、サービスされる各ユーザに対して優先順位メトリックを作成する。ＢＳ１でｉ番目のユーザの場合、
Ｐｒｉｏｒｉｔｙ_{ｉ、１、ｔ}＝ＤＲＣ_{ｉ、１、ｔ}／Ｒ_{ｉ、１、ｔ}
式中、ＤＲＣ_{ｉ、１、ｔ}は、ＢＳ１においてある時間ｔにユーザｉに対してサポート可能な速度であり、Ｒ_{ｉ、１、ｔ}は、ユーザｉが、時間ｔまでにＢＳ１から得たスループットである。

現在の技術によるスケジューラの実施では、各スケジューラは、そのユーザがハンドオフ・ゾーン内に存在する（したがって、潜在的に、複数の基地局によりサービスされる）かどうかにかかわらず、ユーザに送達したスループットを考慮に入れるだけである。

しかし、本発明の方法を用いると、このようなユーザが多くの基地局のうちの２つによりサービスされる場合、各基地局でスケジューラは、ユーザが、（上記で述べたように）他の基地局（複数可）でサービスされていた速度に関して決定を行うことになる。この場合、すなわち、ユーザｉが、ＢＳ１とＢＳ２の両方によりサービスされている場合、スケジューリングの公平性は、各スケジューラによる優先順位決定のＲ_{ｉ、１、ｔ}およびＲ_{ｉ、２、ｔ}を、これらのスループット項の合計、すなわち、Ｒ_{ｉ、１、ｔ}＋Ｒ_{ｉ、２、ｔ}で置き換えることにより達成される。両方のスケジューラにより適用されるスループット項をそのように置き換えることにより、各スケジューラは、次いで、ハンドオフゾーン・ユーザに対して適正な公平性メトリックを使用し、したがって、ハンドオフ内に存在しないユーザに対してもスケジューリング機会を解放することになり、それにより、セクタ・スループットを高めることになる。

速度アグレッション
ＢＳ２が、ＮＡＣＫ_１をモニタすることにより、ＢＳ１による差し迫った送信を推定した場合（すなわち、ＥＶ−ＤＯシステムでは、送信が失敗した後の固定した時間間隔後に、再送信が行われる）、それは、ユーザへのスループットを高めるために、重ね合せ戦略を採用することができる。

２つの基地局からの同時送信を用いて、セル端ユーザのスループットをさらに増加させるこの手法を詳細に述べる前に、いくつかの背景が役に立つと思われる。移動局は干渉キャンセラを備えていると理解すべきであり、かつ２つの基地局から、２つの独立した同時送信を、具体的には、第１の基地局から信号１、かつ第２の基地局から信号２を受信するように動作する図４で示す移動局を考える。図４の移動局は、（１）信号１を復号する、（２）第１の基地局から受信した送信（すなわち、信号１）を再構成し、受信した複合信号から減算する、また（３）第１の基地局からの干渉が存在しない、すなわち、信号１の除去（減算）後の状態の、第２の基地局からの送信（すなわち、信号２）を復号するように動作する。以下でさらに十分に説明するように、これは、移動局に干渉キャンセラを有することなく可能であったはずの送信よりも、第２の基地局からより高いデータ転送速度送信を提供することになる。

次に、図で示すように、ＢＳ１およびＢＳ２からの基地局で受信される送信電力が、それぞれ、ｐ１およびｐ２であり、かつｎが雑音電力、Ｗが搬送波の帯域であると仮定する。名目上、ＢＳ１からサポートされうるデータ転送速度は、
Ｒ_１＝Ｗ・ｌｏｇ（１＋（ｐ１／ｐ２＋ｎ））
である。同様に、名目上、ＢＳ２からサポートされうるデータ転送速度は、
Ｒ_２＝Ｗ・ｌｏｇ（１＋（ｐ２／ｐ１＋ｎ））
である。

同時送信が、ＢＳ１およびＢＳ２から行われると、干渉キャンセラを備えていない移動局は、総合データ転送速度でデータを受信することができる。
Ｒ_ａｇｇ＝Ｒ_１＋Ｒ_２

他方で、干渉キャンセラを有する移動局は、
Ｒ_{ａｇｇ（ＩＣ）}＝Ｒ_１＋Ｗ・ｌｏｇ（１＋ｐ２／ｎ）＝Ｗ・ｌｏｇ（１＋（ｐ１＋ｐ２）／ｎ）
の総合速度を取得することになるが、それは、ＢＳ２からの送信が、ＢＳ１からの干渉を含むことなく受信されるからである（それは、ＢＳ１からの送信が受信され、かつ成功裡に復号されたとき、前もって除かれている）。

簡単な数値例は、Ｒ_ａｇｇ＜Ｒ_{ａｇｇ（ＩＣ）}であることを示すことになる。サービスされる移動局が、２つのサービング基地局から等距離にあること、および基地局からの送信電力が等しい、すなわち、ｐ１＝ｐ２であることを仮定する。同様に、移動局がセル端に位置しているので、雑音電力ｎはまた、各基地局からの送信電力に等しいと仮定する。２つ（干渉キャンセルの有無）の総合速度の比は、
Ｒ_{ａｇｇ（ＩＣ）}／Ｒ_ａｇｇ＝ｌｏｇ（３）／（２．０Ｘｌｏｇ（３／２））＝１．３５
である。

したがって、移動局で干渉キャンセラを使用した場合、３５％の利得を得ることができる。このようなキャンセラからの利得は、２つの因子に基づいている、すなわち、（ｉ）２つの基地局からユーザへの重ね合わされた（同時）送信、および（ｉｉ）ＢＳ１からの干渉の除去を考慮に入れたＢＳからの送信速度である。

この背景を用いて、本発明のスケジューリング方法を、次に、さらに詳細に扱うものとする。本質的に、本発明により扱われるスケジューリング問題は、以下のように特徴付けることができる。ＢＳ１の差し迫った送信を知った場合、ＢＳ２におけるスケジューラは、ユーザに対する送信を同時にスケジュールすべきかどうかに関する判断をどのように行うか。さらに、そのようにする場合、ジョイントした分散スケジューリングの相乗的利益を達成するために、適切な（より高い）速度割当てをどのように行うか。

ＢＳ２でスケジューラにより行われるアクションは２倍になる。それは、移動局からの速度要求ＤＲＣ_２を、ＢＳ１からの送信を除去することを考慮に入れた新しい速度ＤＲＣ_２１へと変更する。具体的には、
ＤＲＣ_１＝Ｗ・ｌｏｇ（１＋ｐ１／（ｐ２＋ｎ））
ＤＲＣ_２＝Ｗ・ｌｏｇ（１＋ｐ２／（ｐ１＋ｎ））
ＤＲＣ_２１＝Ｗ・ｌｏｇ（１＋ｐ２／ｎ）
となる。ＤＲＣ_２１は、ＤＲＣ_１およびＤＲＣ_２から容易に計算される。次に、ＢＳ２スケジューラにおけるこのユーザに対する優先順位メトリックは、ＤＲＣ_２１に基づく。したがって、
Ｐｒｉｏｒｉｔｙ＝ＤＲＣ_２１／Ｒ（ｉ、ｔ）
となる。

所与のユーザに対する上記の優先順位メトリックが、他のサービスされるユーザのすべてよりも高い場合、ＢＳ２は、ＤＲＣ_２１に対応する速度および持続期間を用いて、所与のユーザに送信する。

要約すると、本発明の分散スケジューリング手法では、総合データ転送速度における利得を有する移動局への同時送信に対する機会が、優先順位メトリックに対する変更により公平に評価され、実際の送信が、干渉を除去して利益が得られるような方法で行われる。

流れ制御
本発明のさらなる実施形態として、マルチストリームのユーザ、すなわち、複数の基地局によりサービスされるユーザのためのデータが、ＲＮＣで構文解析され、また流れ制御が、ＲＮＣと、各サービング基地局との間で行われる方法がここで述べられる。

現在の無線システム（例えばＥＶ−ＤＯ ＲｅｖＡ／Ｂ）では、流れ制御は、ＲＮＣで行われる。各リンク（ＲＮＣから基地局セクタへの）のバッファ状況は、ＲＮＣがその利用可能なデータを様々なリンクに配信するためにＲＮＣに報告される。報告されるバッファ状況、すなわち、所与のリンクを介してサービスされるすべてのユーザの未解決の送信に対して利用可能なバッファ容量は、所与のリンクに関する総合的な状況であることに留意されたい。

本発明のシステムおよび方法を用いると、セル端における移動体用に意図されたデータは、異なるサービング基地局への別々の流れへと分割することができる。ＲＮＣ間における所与のユーザのトラフィック負荷の基地局リンクへの分配は、好ましくは、各サービング基地局と関連するバッファ容量に依存するだけではなく、各サービング基地局から移動局へのエアーリンク条件も考慮に入れるべきである。このようなマルチリンクの流れ制御を達成するための方法は、２つの基地局によりサービスされる単一の移動局に関連して以下で述べられる。

基地局１（ＢＳ１）および基地局２（ＢＳ２）はそれぞれ、成功した各送信（ペイロードのサイズ）をＲＮＣに報告する、または代替的に、周期的に報告するためにこのような情報を集める。

ＲＮＣは、各基地局がユーザにデータを送達している（アウトフロー（ｏｕｔｆｌｏｗ））速度を計算し、かつこれらの速度の比を使用して、２つのリンク間における、ユーザへの送信に利用可能なデータを構文解析するための比を決定する。ＲＮＣから各サービング基地局へのインフロー（ｉｎｆｌｏｗ）は、各基地局から移動局へのアウトフローにリンクされる。

さらに、ＲＮＣは、２つのサービング基地局におけるアウトフローの変動に従ってこの比を適合させる。移動局が移動しているとき、一方のリンクは良好になり、他方が悪化することが予想され、またＲＮＣは、悪化するリンクには少ないデータを送り、改善しているリンクに対してはより多くのデータを送り出すことにより、この動的なものに適合させることは重要である。このような手法は、移動局が移動して離れ去る基地局で、取り残されるデータ量を最小化することになる。

本明細書で、本発明者らは、無線通信システムにおいて、セル端またはその近傍に位置するユーザに対して、改善したデータ・スループットを提供するための方法およびシステムを開示してきた。本発明の数多くの変更形態および代替の実施形態は、上記の記述によれば当業者には明らかであろう。

したがって、この記述は、例示的なものに過ぎないと解釈されるべきであり、また本発明を実行する最良の形態を当業者に教示するためのものであり、本発明のすべての可能な形態を例示することは意図されていない。使用される用語は、限定するためのものではなく、記述するための用語であること、また構造の細部は、実質的に本発明の趣旨を逸脱することなく変更できること、さらに添付の特許請求の範囲に含まれるすべての変更形態の排他的な使用が留保されることも理解されたい。

Claims (9)

1. 少なくとも２つの基地局によりサービスされる移動局に対して送信資源をスケジュールするための方法であって、
   該少なくとも２つの基地局の第２の基地局で、該少なくとも２つの基地局の第１の基地局からの該移動局により受信されたデータに対するチャネル及び応答パラメータの少なくとも一方に関するフィードバック情報を受信するステップと、
   該第２の基地局で、該第１の基地局と該移動局との間の送信チャネルに関するスループット・パラメータの推定を導出するステップと、
   該推定されたスループット・パラメータに応じて、該第２の基地局で該移動局に対する送信資源をスケジュールするステップとを含み、該第２の基地局で送信資源をスケジュールする該ステップが、共通の送信資源を用いて、該少なくとも２つの基地局の各々から、該移動局への同時送信を可能にするように構成され、
   該移動局が、該同時送信を順次復号するために干渉除去を実施し、第２の受信された送信を復号する前に、第１の受信された送信を除去する、方法。
   
2. 請求項１に記載の方法において、
   該共通の送信資源が、同じ高周波搬送波である、方法。
   
3. 請求項１に記載の方法において、
   該少なくとも２つの基地局のうちの１つ又は複数でスケジューラが、該移動局がサポートできるデータ転送速度に関する該移動局からのフィードバック（ＤＲＣ）を受信し、かつ該受信したＤＲＣに応じて、該少なくとも２つの基地局に対するスケジューリング優先順位メトリックを決定するように動作する、方法。
   
4. 請求項１に記載の方法において、
   該移動局のフィードバック情報が、応答パラメータを含む、方法。
   
5. 少なくとも２つの基地局によりサービスされる移動局に対して送信資源をスケジュールするための方法であって、
   該少なくとも２つの基地局の第２の基地局で、該少なくとも２つの基地局の第１の基地局からの該移動局により受信されたペイロードデータの指示を受信するステップと、
   該受信されたペイロードデータの指示に応じて、該第２の基地局により該移動局に対する送信資源をスケジュールするステップとを含み、該第２の基地局で送信資源をスケジュールする該ステップが、共通の送信資源を用いて、該少なくとも２つの基地局の各々から、該移動局への同時送信を可能にするように構成され、
   該移動局が、該同時送信を順次復号するために干渉除去を実施し、第２の受信された送信を復号する前に、第１の受信された送信を除去する、方法。
   
6. 請求項５に記載の方法において、
   該第１の基地局で、該第２の基地局からの該移動局により受信されたペイロードデータの指示を受信するステップをさらに含み、またスケジュールする該ステップが、該第２の基地局及び該第１の基地局のそれぞれに対する該受信されたペイロードデータの指示に応じて、該第１の基地局及び該第２の基地局で、該移動局に対する送信資源をスケジュールするように動作する、方法。
   
7. 請求項５に記載の方法において、
   受信する該ステップが、該第１の基地局及び該第２の基地局からの該移動局により受信されたペイロードデータを総合した指示を受信するように動作し、さらに、スケジュールする該ステップが、該受信した総合ペイロードデータに応じて、該第１の基地局及び該第２の基地局で、該移動局に対する送信資源をスケジュールするように動作する、方法。
   
8. 少なくとも２つの基地局によりサービスされる移動局に対して送信資源をスケジュールするための方法であって、
   サービング基地局により、該移動局への該サービング基地局からの送信に関するスループット・データを、該サービング基地局に接続されたバックホール・リンクを介して、該少なくとも２つのサービング基地局の少なくとも１つの他方に送信するステップと、
   該送信されたスループット・データに応じて、該サービング基地局で、該移動局に対する送信資源をスケジュールするステップとを含み、該サービング基地局で送信資源をスケジュールする該ステップが、共通の送信資源を用いて、該少なくとも２つのサービング基地局の各々から、該移動局への同時送信を可能にするように構成され、
   該移動局が、該同時送信を順次復号するために干渉除去を実施し、第２の受信された送信を復号する前に、第１の受信された送信を除去する、方法。
   
9. 少なくとも２つの基地局によりサービスされる移動局に送信資源をスケジュールするための方法であって、
   該少なくとも２つの基地局の第２の基地局で、該少なくとも２つの基地局の第１の基地局からの該移動局により受信されたデータに対するチャネル及び応答パラメータの少なくとも一方に関するフィードバック情報を受信するステップと、
   該第２の基地局で、該移動局が該第１の基地局により所与の送信間隔でサービスされている確率を決定するステップと、
   該決定された確率に応じて、該第２の基地局で、該移動局に対する送信資源をスケジュールするステップとを含み、
   該第２の基地局で送信資源をスケジュールする該ステップが、共通の送信資源を用いて、該少なくとも２つの基地局の各々から、該移動局への同時送信を可能にするように構成され、
   該移動局が、該同時送信を順次復号するために干渉除去を実施し、第２の受信された送信を復号する前に、第１の受信された送信を除去する、方法。

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