JP5664882B2 - 通信システムにおけるユーザスケジューリング及び送信電力制御方法、及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、最適な送信電力技術に関し、より詳細には、階層セル通信システム又は多重セル通信システムにおける各セルの最適なユーザスケジュール及び最適な送信電力を決定する技術に関する。

限られた無線リソースを用いてデータ伝送率及び通信の信頼度を向上させるために複数のセルを含む階層セル通信システム又は多重セル通信システムに関する研究が活発に進んでいる。例えば、複数のセルは、セルラー基地局、フェムト基地局、固定（ｆｉｘｅｄ）基地局、又は、移動（ｍｏｂｉｌｅ）基地局、中継器、及び端末などを含む。

例えば、複数のセルにおける複数の基地局の各々は、無線リソースの使用効率を上げるために限られた無線リソース（例えば、周波数、時間、コードリソースなど）を同時に用いて対応する端末と通信することができる。但し、複数の基地局が限られた無線リソースを用いる場合、端末間で干渉が生じることがあり、このような干渉によって性能（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）が落ちるなどの様々な問題点が発生し得る。

このような干渉による問題点を解決するために、動的スペクトル管理（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ：ＤＳＭ）方式が提案された。動的スペクトル管理方式によると、複数の基地局の各々は、他のセルに与える干渉を減らすために送信電力を動的に調節する。ここで、セル間（ｉｎｔｅｒ−ｃｅｌｌ）の干渉を減らすために最適な送信電力を決定することは重要な課題である。

そして、複数のセルの各々は、多重ユーザにサービスするためにユーザスケジューリングを行うことができる。ユーザスケジューリングの結果は、階層セル通信システム又は多重セル通信システムの性能に影響を及ぼすため、最適な送信電力を決定するためにユーザスケジューリングを考慮したり、最適なユーザスケジュールを決定するために送信電力を考慮したりする必要がある。

本発明の目的は、通信システムにおける送信電力制御方法、ユーザスケジューリング及び送信電力制御方法、通信装置、並びに送信電力制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による送信電力制御方法は、対象受信機に対応する送信電力の増加に伴う少なくとも１つの隣接セルにおける伝送率の減少、及び前記対象受信機が要求するサービス品質（ｑｕａｒｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ）に対する満足度に基づいて前記送信電力の費用（ｃｏｓｔ）を算出するステップと、前記算出された費用に基づいて前記送信電力を繰り返しアップデートするステップと、を有する。

前記送信電力制御方法は、複数のセルの優先度に関する情報、複数の受信機の干渉チャネル情報、及び複数の受信機が要求するサービス品質に対する満足度に関する情報を受信するステップを更に含んでもよく、前記送信電力の費用を算出するステップは、前記受信した情報に基づいて送信電力の費用を算出するステップを含んでもよい。
前記送信電力の費用を算出するステップは、前記対象受信機が属する対象セルの優先度（ｐｒｉｏｒｉｔｙ ｖａｌｕｅ）に更に基づいて前記送信電力の費用を算出するステップを含んでもよい。
前記送信電力の費用を算出するステップは、前記送信電力の繰り返しアップデートに応じて前記送信電力の費用をアップデートするステップを更に含んでもよい。
前記サービス品質に対する満足度は、前記対象受信機のターゲット伝送率及び対象送信機の平均伝送率に基づいて評価されてもよい。
前記対象セルの優先度は、前記対象セルがマクロセルであるか又は小型セルであるかによって異なるように設定してもよい。
前記送信電力制御方法は、適用される送信電力を決定するために前記対象受信機に対する伝送率が収束するか否かを判断するステップを更に含んでもよい。
前記送信電力を繰り返しアップデートするステップは、ＫＫＴ（Ｋａｒｕｓｈ−Ｈｕｈｎ−Ｔｕｃｋｅｒ）法又はニュートン法によって前記送信電力を繰り返しアップデートしてもよい。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるユーザスケジューリング及び送信電力制御方法は、対象受信機に対応する送信電力の増加に伴う少なくとも１つの隣接セルにおける伝送率の減少、及び前記対象受信機が要求するサービス品質（ｑｕａｒｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ）に対する満足度に基づいて前記送信電力の費用（ｃｏｓｔ）を算出するステップと、前記算出された費用に基づいて前記送信電力を繰り返しアップデートするステップと、前記アップデートされた送信電力でユーザスケジューリングを行うことによって前記対象受信機をアップデートするステップと、を有する。

前記対象受信機をアップデートするステップは、前記アップデートされた送信電力で比例公平性（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｆａｉｒｎｅｓｓ）に基づいて伝送率の合計（ｓｕｍ−ｄａｔａ ｒａｔｅ）が最大化するように前記対象受信機をアップデートしてもよい。
前記送信電力の費用を算出するステップは、前記対象受信機が属する対象セルの優先度に更に基づいて前記送信電力の費用を算出してもよい。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による通信装置は、対象受信機に対応する送信電力の増加に伴う少なくとも１つの隣接セルにおける伝送率の減少、及び前記対象受信機が要求するサービス品質（ｑｕａｒｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ）に対する満足度に基づいて前記送信電力の費用（ｃｏｓｔ）を算出する費用算出部と、前記算出された費用に基づいて前記送信電力を繰り返しアップデートするパワーアップデート部と、を備える。

前記通信装置は、複数のセルの優先度に関する情報、複数の受信機の干渉チャネル情報、及び複数の受信機が要求するサービス品質に対する満足度に関する情報を受信する受信部を更に含んでもよく、前記費用算出部は、前記受信した情報に基づいて送信電力の費用を算出してもよい。
前記費用算出部は、前記対象受信機が属する対象セルの優先度に更に基づいて前記送信電力の費用を算出してもよい。
前記通信装置は、前記アップデートされた送信電力でユーザスケジューリングを行うことによって前記対象受信機をアップデートするスケジューラを更に含んでもよい。

本発明によれば、ユーザスケジュールに基づいて最適な送信電力を決定することができ、送信電力に基づいて最適なユーザスケジュールを決定することができる。
本発明によれば、受信機が要求するサービス品質に対する満足度に基づいて送信電力の費用を算出し、その費用に基づいて最適な送信電力及びユーザスケジュールを決定することによって、階層セル通信システム又は多重セル通信システムの全体性能（ｏｖｅｒａｌｌ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）を向上させることができる。
本発明によれば、対象セルにおける送信電力の増加に伴う隣接セルにおける伝送率の減少、受信機が要求するサービス品質に対する満足度、セルの優先度などに基づいて送信電力の費用を算出することによって、より正確に対象セルにおける送信電力の増加に伴う影響を評価することができる。
本発明によれば、複数のセルの優先度に関する情報、複数の受信機の干渉チャネル情報、及び複数の受信機が要求するサービス品質に対する満足度に関する情報を受信することによって、より効率的に送信電力の費用を算出することができる。

多重セル通信システムの一例を示す図である。 階層セル通信システムの一例を示す図である。 ダウンリンク送信における基地局の動作方法の一例を示すフローチャートである。 特定セルに属する通信装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。 送信電力の費用に基づいて送信電力を更新し、最適なユーザスケジュールを決定する通信装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。 通信装置の一例を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、多重セル通信システムの一例を示す図である。

図１を参照すると、多重セル通信システムは、複数のマクロセルを含み、複数のマクロセルの各々は、１つの送信／受信ペアを含む。例えば、マクロセル１、マクロセル２、及びマクロセル３は、マクロ基地局１−端末１、マクロ基地局２−端末２、及びマクロ基地局３−端末３の送信／受信ペアを各々含んでいる。また、図１に示したものとは異なり、複数のマクロセルのうちの少なくとも１つは２以上の端末を含んでもよく、２以上の送信／受信ペアを含んでもよい。

複数の送信／受信ペアが重複する無線リソースを用いる場合、複数の送信／受信ペアの間には、セル間の干渉が発生することがあり、このようなセル間の干渉は、動的スペクトル管理方式（ＤＳＭ）によって減少させることができる。

動的スペクトル管理方式によると、複数のセルのいくつか又は全ては、希望チャネル（ｄｅｓｉｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ）及び干渉チャネルの状態に基づいて他のセルで発生する干渉の量を予測した後に、その干渉の量に基づいて送信電力を算出する。例えば、マクロセル１が周波数帯域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を用いる場合、マクロセル１はマクロセル２及びマクロセル３で発生する干渉の量に基づいて周波数帯域Ｆ１における送信電力を増加させて、周波数帯域Ｆ２及びＦ３における送信電力を減少させてもよい。マクロセル２及びマクロセル３もまたマクロセル１の動作と同様の動作を行うことができ、従って、マクロセル１、マクロセル２、及びマクロセル３は適切な送信電力を決定することができる。

この例で、マクロセルのための最適な送信電力は、多重セル通信システムの全体性能が最大化するように決定されるべきである。例えば、各端末によって要求されるサービス品質（ｑｕａｒｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ：ＱｏＳ）はそれぞれ異なることもあり、各マクロセルの優先度もそれぞれ異なることがあるため、比例公平性が考慮されなければならない。従って、マクロセルのための最適な送信電力は、全てのマクロセルにある端末間の比例公平性が維持される条件の下で多重セル通信システムの全体性能が最大化するように決定されるべきである。

そして、特定マクロセルが２以上の送信／受信ペアを含む場合、特定マクロセルにある端末の各々にどのような周波数帯域又は周波数トーン（ｔｏｎｅ）を割り当てる（ユーザスケジュールの問題）かが、特定マクロセルの性能及び多重セル通信システムの全体性能に影響を与えることがある。このようなユーザスケジュールも全てのマクロセルにある端末間の比例公平性が維持される条件の下で多重セル通信システムの全体性能が最大化するように決定されるべきである。

従って、全てのマクロセルにある端末間の比例公平性が維持される条件の下で多重セル通信システムの全体性能を向上させるためには、各マクロセルで用いられる最適な送信電力の割当方法及び最適なユーザスケジューリング方法が用いられなければならない。

図２は、階層セル通信システムの一例を示す図である。

図２を参照すると、階層セル通信システムは、マクロセル２００だけでなく、様々な小型セルを含むことができる。例えば、階層セル通信システムは、マクロ基地局、フェムト基地局１、２、及びピコ基地局を含んでもよく、マクロ基地局、フェムト基地局１、２、及びピコ基地局によってサービスされる様々な端末（端末１〜端末６）を含んでもよい。

階層セル通信システムにおけるマクロセル２００及び小型セル間では干渉が生じる可能性がある。従って、全てのセルにある端末間の比例公平性が維持される条件の下で階層セル通信システムの全体性能を向上させるためには、各マクロセルで用いられる最適な送信電力の割当方法及び最適なユーザスケジューリング方法が用いられなければならない。

下記に、本発明の一実施形態による送信電力の割当方法及びユーザスケジューリング方法について詳細に説明する。

参考として、セルの優先度は、サービス事業者の立場及びユーザの立場で各々異なるように評価することができる。例えば、サービス事業者は、セルの負荷量、デッドゾーン（ｄｅａｄ ｚｏｎｅ）の広さ、階層セル通信システム全体の容量、課金などに基づいてセルの優先度を評価でき、ユーザは、サービスの料金、端末の容量、端末の電力消耗などに基づいてセルの優先度を評価してもよい。一般的に、マクロセルの優先度は小型セルの優先度より高く評価される。本実施形態では、上述したファクターの多様な組合せに基づいてセルの優先度が適切に決定されるものと仮定する。

この例で、Ｌ個のセルが存在し、セル当たりＫ個のユーザが存在すると仮定する。そして、階層セル又は多重セル通信システムがＮ個の周波数トーンを有する直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ）方式を用いると仮定する。そして、説明の便宜のために階層セル又は多重セル通信システムには、時間分割多重化（ＴＤＤ）方式が適用されるものと仮定する。

階層セル又は多重セル通信システムは、比例公平性を達成するために下記数式１を用いることができる。

数式１で、

は１番目のセルにいるｋ番目のユーザのロングターム平均伝送率であり、

は１番目のセルにいるｋ番目のユーザのためのターゲットサービス品質（ＱｏＳ）に対応する加重値であり、

は比例公平性を達成するために数式１に挿入される。

この例で、いずれか１つのセルで任意の与えられた周波数トーンで信号を送信できるユーザ数は１人であると仮定する。また、

は１番目の基地局とｍ番目のセルにいるｋ番目のユーザ間のチャネルを示し、アップリンクユーザスケジュール及びダウンリンクユーザスケジュールの各々は、ユーザスケジューリング関数である

の各々によって決定される。この例で、

の各々は、アップリンク及びダウンリンクの各々においてｎ番目の周波数トーンで１番目のセルにユーザｋを割り当てる。

１番目のセルでｎ番目の周波数トーンにおけるアップリンク送信電力及びダウンリンク送信電力を各々

と呼ぶことにする。この例で、アップリンクにおいて

はユーザ（端末）に割り当てられ、ダウンリンクにおいて

は基地局に割り当てられる。

例えば、ダウンリンクにおいて比例公平性を達成するためのスケジューリング及び送信電力の割当は、下記数式２に基づいて

を選択すること及び

を各々決定することと同じである。

数式２で、

は平均伝送率であり、

は１番目のセルにいるｋ番目のユーザに対する瞬間（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ）ダウンリンク伝送率である。

また、アップリンクで比例公平性を達成するためのスケジューリング及び送信電力の割当は、下記数式３に基づいて

を選択すること及び

を各々決定することと同じである。

数式３で、

は平均伝送率であり、

は１番目のセルにいるｋ番目のユーザに対する瞬間アップリンク伝送率である。

更に、

は、平均アップリンク送信電力（例えば、様々な周波数トーンにおける送信電力の合計）及び平均ダウンリンク送信電力を示し、アップリンク送信電力制限及びダウンリンク送信電力制限の

を満たす。アップリンク送信電力及びダウンリンク送信電力を平均化するということは、指数的に加重することを意味する。例えば、それぞれの時間（ｔｉｍｅ ｅｐｏｃｈ）において、

は下記数式４のようにアップデートすることができる。

数式４で、β_０は忘却因子（ｆｏｒｇｅｔｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ）である。アップリンクにおいても、ダウンリンクと同様に平均アップリンク送信電力をアップデートすることができる。

数式２及び数式３において、

は比例公平性の加重値である。例えば、

はユーザによって要求されるサービス品質に基づいて異なるように決められる。また、Γはモジュレーション方式及びコーディング方式の選択に対応するＳＮＲギャップを意味し、

はアップリンク送信電力制限及びダウンリンク送信電力制限を示す。

数式２及び数式３の最適化は、ユーザスケジューリングステップ及び送信電力の割当ステップを繰り返すことによって達成することができる。ユーザスケジューリングステップで送信電力の割当は確定された（ｆｉｘｅｄ）と見なされ、送信電力の割当ステップでユーザスケジュールは確定されたと見なされる。

比例公平性ユーザスケジューリングは、単一セルシステムのために広く用いられる。比例公平性ユーザスケジューリングは、それぞれの時間において下記数式５に基づいてユーザをスケジュールリングすることができる。

数式５で、

はユーザｋのターゲット伝送率であり、

は指数的に減少した平均伝送率である。例えば、

は下記数式６に基づいて算出される。

瞬間達成可能な伝送率Ｒｋが全てのユーザに対して同一である場合、上述したスケジューリングポリシーは比例公平性を最大化する。その理由は、

の導関数（ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）と考えることができるためである。従って、比例公平性のポリシーは全体システムの性能の増加率を最大化させることのできるユーザを選択する欲張り（ｇｒｅｅｄｙ）なポリシーと見ることができる。

本実施形態は、多重ユーザ多重セル環境において比例公平性を達成することができる。この例で、全てのセルにいる全てのユーザに対する瞬間伝送率

は、収容能力領域（ｃａｐａｃｉｔｙ ｒｅｇｉｏｎ）を形成し得る。

しかし、ダウンリンクにおいて他の隣接セルで特定基地局によって発生する干渉は、送信電力の関数であり、特定基地局のユーザスケジュールとは独立的である。従って、送信電力

が確定されると、ユーザスケジューリングは干渉レベルに影響を与えることなくセル単位で独立的に行なうことができる。

例えば、与えられたセル１に対する比例公平性の最大化は下記数式７のように表現することができる。

ユーザスケジューリングアルゴリズムは、

の導関数

を最大化しなければならない。数式７で、

は周波数トーンに対するビットレートの合計であることから、最大化はトーンバイトーン（ｔｏｎｅ−ｂｙ−ｔｏｎｅ）ベースで行うことができる。

等価的に、ユーザスケジューリングアルゴリズムは、各周波数のトーンｎでユーザｋを、下記数式８を用いて割り当てることができる。

例えば、スケジューラは、加重された（ｗｅｉｇｈｔｅｄ）瞬間伝送率が最大化するようにそれぞれのトーンでｋを選択することができる。加重値は

で算出することができ、

である。

この例で、０＜α＜１であり、αは忘却因子であり、

は確定された送信電力の割当から算出される。

本実施形態では、変化する直接チャネル及び干渉チャネルの状態をリアルタイムで考慮することができる。例えば、チャネル及びそれと関連する達成可能な伝送率領域は時間によって変わるため、他のユーザは、チャネルコンディション、比例公平性、優先度などを考慮してスケジューリングされる。

この例で、干渉レベルがユーザスケジュールから独立的であるという点は、一般的にダウンリンクにおいてのみ適用され、アップリンクでは一般的に適用されない。従って、比例公平性スケジューリングをアップリンクに適用するためには、セル間の協力（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ）を要求する。しかし、本実施形態では、ＴＤＤシステムを仮定することができるため、同一のユーザスケジューリングのポリシーをアップリンクにおいても用いることができる。従って、下記数式９のように表現することができる。

本実施形態では、数式８及び数式９に基づいてユーザスケジュールを決定することができる。例えば、干渉レベルは各ユーザによって局地的（ｌｏｃａｌｌｙ）に測定されることがあるため、ユーザスケジューリングステップは各セルで独立的に分散した形態に適用され得る。

送信電力の適応化及び送信電力の割当ステップは、確定されたユーザスケジュールを仮定して、アップリンク及びダウンリンクの両方で最適な送信電力スペクトルを見つける。送信電力の適応化は比例公平性を最大化することが目標であるため、ダウンリンクで

の最大化は

と等価的である。アップリンクでもこれと同様である。

送信電力の適応化は、加重された総伝送率（ｓｕｍ−ｒａｔｅ）の最大化のために用いられ、ユーザによって要求されるターゲットサービス品質に対するユーザの満足度は、アップリンク加重値及びダウンリンク加重値を用いて下記数式１０のように表現することができる。

干渉環境で加重された総伝送率の最大化の手法は、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）でよく研究された問題である。しかし、加重値のセッティングは難しい論点であり、本実施形態では、加重値として比例公平性の変数を用いる。このような加重値はチャネルの状態及びユーザスケジュールの変化に基づいて変動し得る。

ログユーティリティの最大化の手法を、加重した総伝送率の最大化の手法に変換することは難しい。しかし、本実施形態では、下記のような方法に基づいてその問題を簡略化することができる。

加重された総伝送率の最大化の問題は下記数式１１のように表現することができる。

例えば、数式１１は、下記数式１２のようにそれぞれのトーンｎ＝１、２、…、Ｎに対してＮ個の独立的な最適化の問題に分割することができる。

同様に、アップリンクに対して下記数式１３で表現することができる。

トーン当たり（ｐｅｒ−ｔｏｎｅ）の問題である数式１２及び数式１３の各々は、数式１１がＮＬ個の変数を有する一方で、Ｌ個の変数を有する。従って、数式１２及び数式１３は、はるかに扱いやすい。本来の加重された総伝送率の最大化の問題は、適切な

を決定する問題に簡略化される。例えば、

は、パワー制限を満たし、

を見つける問題は、劣勾配類似アクセス（ｓｕｂｇｒａｄｉｅｎｔ−ｌｉｋｅ ａｐｐｒｏａｃｈ）によって解決することができる。

劣勾配類似アクセス解決過程の一例は、次の通りである。

１）

を０でない値に初期化する。
２）ｎ＝１、２、…、Ｎに対して

を求めるために数式１２を解く。
３）全てのｌに対して

をアップデートし、ここでβ_０＜１は定数である。
４）全てのｌに対して、

の場合、

を設定し、そうでない場合は、

を設定し、ここで０＜β_１、β_２＜１は定数であり、そして、２）のステップからその手順を繰り返す。

アップリンクでもダウンリンクと同様のアルゴリズムがそのまま行われる。

数式１２及び数式１３を解決する方法は多様であり、その例を以下に説明する。これらの例では、数式１２及び数式１３の解決方法が互いに似ているため、数式１２を解決する方法についてのみ説明する。

１）ＫＫＴ（Ｋａｒｕｓｈ−Ｋｕｈｎ−Ｔｕｃｋｅｒ）法

数式１２のオブジェクティブ関数は、周知のｎｏｎｃｏｎｖｅｘ関数である。本実施形態では、少なくとも１つのローカル最適ソリューションを得るために反復的なアクセスに焦点を合わせる。第１に、ＫＫＴ条件を参照し、下記数式１４のようにオブジェクティブ関数である

に対する導関数は０に設定される。

ｌ＝１、…、Ｌに対して、送信電力の費用

は下記数式１５のように表現される。

送信電力の費用

が確定されている場合、数式１４のＫＫＴ条件は本質的にウォーターファイリング条件である。いくつかの実施形態で、数式１４の簡略化は下記数式１６によってなすことができず、代わりに、新しい送信電力が下記数式１６を通して算出される。

数式１６で、

において、ａは下限（ｌｏｗｅｒ ｂｏｕｎｄ）、ｂは上限（ｕｐｐｅｒ ｂｏｕｎｄ）を示す。また、数式１６の右辺から２番目の項は、１番目の基地局のｎ番目の周波数トーンで有効結合されたダウンリンクの雑音及び干渉である。

数式１６を算出するために、送信電力の費用

が利用される。この例で、送信電力の費用

を算出するために必要な情報は隣接セルから提供される。即ち、特定セルは、隣接セルから提供された情報に基づいて送信電力の費用

を算出し、数式１６を用いて送信電力をアップデートする。また、

は、反復的なプロセスを通して算出することができる。

送信電力の費用

は、ｉ番目の基地局の送信電力に対するｊ番目の基地局の伝送率の導関数であり、比例公平性変数によって加重される。例えば、

又は

のように示すことができる。この例で、

である。

また、この例で、

であって、ユーザｋ’によって要求されるサービス品質に対するユーザｋ’の平均伝送率の比と解釈することができる。そして、ｖ_Ｄ，ｊは、セルｊの優先度である。本実施形態では、例えば、セルの優先度、対象ユーザによって要求されるサービス品質に対する満足度、及び送信電力の増加に伴う隣接セルにおける伝送率の減少に基づいて送信電力の費用

を評価することができる。

は、ｊ番目のセルに干渉を与え、このような干渉は、送信電力

の費用

として評価することができる。従って、全体的な費用が低い場合、

は全体パワー制限によって規定され（ｄｉｃｔａｔｅ）、全体的な費用が高い場合、

は減少する。

いくつかの実施形態では、計算の複雑さを減らすために、数式１６の代りに下記数式１７又は数式１８を用いることもできる。

数式１７で、ｋは反復回数を示し、０＜γ＜１である。例えば、γ＝０．５及びγ＝０．１
を用いてもよい。

ここで、ｃは定数因子であり、例えば、ｃ＝２を用いてもよい。

２）ニュートン法

本実施形態は、数式１２を解決するためにニュートン法を用いることができる。ニュートン法は、ＫＫＴ方法より速い収束速度を有し、下記数式１９のように表すことができる。

数式１９で、

であり、ｊはｌではない。

数式１２を容易に解くために、下記数式２０で表す。

例えば、本実施形態では、ニュートンの方向に

を増加させる。ニュートンの方向は下記数式２１のように定義される。

数式２１で、ヘシアン（Ｈｅｓｓｉａｎ）行列

の算出は複雑であるため、下記数式２２のようにヘシアン行列の非対角項を無視して、対角項を反対にする。

本実施形態では、検索方向を下記数式２３のように変更することができる。

勾配ベクトルの１番目の要素は、下記数式２４のようになる。

同様に、ヘシアン行列の１番目の対角項は、下記数式２５のようになる。

数式２４及び数式２５は、数式２３に代入される。

また、本実施形態では、

で代替することができ、このような場合、下記数式２６で表すことができる。

本実施形態では、下記数式２７を通して繰り返し送信電力をアップデートすることができる。

数式２７で、

は、数式２２、２３、２６のうちのいずれか１つに基づいて算出される。

図３は、ダウンリンク送信における基地局の動作方法の一例を示すフローチャートである。

多様な実施形態によるダウンリンクのための基地局は、複数のセルの優先度に関する情報、複数の受信機の干渉チャネル情報、及び複数の受信機が要求するサービス品質に対する満足度に関する情報を共有する。そして、基地局は、上述した情報に基づいて該当送信電力の費用

を算出することができる。

図３を参照すると、基地局の各々によって該当送信電力の費用

が算出され、基地局の各々は、ユーザスケジュールが確定されたと仮定して、該当送信電力の費用

に基づいて

をアップデートする（ステップＳ３１０）。例えば、基地局の各々は、比例公平性が最大化するように

をアップデートすることができる。例えば、ＫＫＴ方法又はニュートン法を用いることができる。

基地局の各々は、ステップＳ３１０でアップデートされた

が収束するか否かを判断する（ステップＳ３２０）。ステップＳ３１０でアップデートされた

が
収束しない場合、ステップＳ３１０が繰り返される。

一方、ステップＳ３１０でアップデートされた

が収束すると、基地局の各々は

を用いてユーザスケジューリングを行う（ステップＳ３３０）。この例で、基地局の各々はステップＳ３１０及びステップＳ３２０でアップデートされた送信電力で比例公平性が最大化するようにユーザスケジュールを決定することができる。

基地局の各々は、ステップＳ３３０で決定されたユーザスケジュールで

が収束するか否かを判断する（ステップＳ３４０）。収束しない場合、ステップＳ３１０が再び行われる。反対に、収束すると、

及びｗ_Ｄ，ｌｋはアップデートされる（ステップＳ３５０）。また、

がアップデートされる（ステップＳ３６０）。

図３は、ダウンリンクのための基地局の動作方法を示しているが、上述した方法はアップリンクでも同様に適用することができる。

図４は、特定セルに属する通信装置の動作方法の一例示すフローチャートである。

図４を参照すると、特定セルに属する通信装置は、隣接セルによる干渉を制御するべきか否かを判断する（ステップＳ４１０）。

隣接セルによる干渉を制御する必要がない場合、（例えば、隣接セルによって干渉が略発生しない場合）アルゴリズムは終了する。一方、隣接セルによる干渉を制御する必要がある場合、隣接セルの各々は該当送信電力の費用を算出できるように関連情報を収集する（ステップＳ４２０）。

例えば、関連情報は、セルの優先度、把握可能なユーザの満足度、及び把握可能なユーザの干渉チャネル情報を含むことができる。勿論、関連情報はユーザの直接チャネル情報を更に含んでもよい。

通信装置は、収集された情報を隣接セルに提供する（ステップＳ４３０）。

例えば、通信装置は、様々な種類の基地局、中継器、及び端末を含む。

図５は、送信電力の費用に基づいて送信電力を更新し、最適なユーザスケジュールを決定する通信装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。

図５を参照すると、通信装置は隣接セルから関連情報を受信したか否かを判断する（ステップＳ５１０）。

関連情報が受信されなかった場合、アルゴリズムは終了し、関連情報が受信されると、通信装置は送信電力の費用を算出する（ステップＳ５２０）。

例えば、通信装置は、対象受信機に対応する送信電力の増加に伴う少なくとも１つの隣接セルにおける伝送率の減少、及び対象受信機が要求するサービス品質に対する満足度に基づいて送信電力の費用を算出することができる。それだけでなく、通信装置は、様々なセルの優先度を更に考慮してもよい。例えば、対象受信機が要求するサービス品質に対する満足度は、対象受信機のターゲット伝送率や対象送信機の平均伝送率などに基づいて評価することができる。

通信装置は、送信電力を更新するべきか否かを判断し（ステップＳ５３０）、送信電力が更新されなければならないと判断された場合、上述したように送信電力を更新して、最適なユーザスケジュールを決定する（ステップＳ５４０）。

図６は、通信装置の一例を示すブロック図である。

図６を参照すると、通信装置６００は、受信部６１０、費用算出部６２０、パワーアップデート部６３０、及びスケジューラ６４０を含む。

受信部６１０は、複数のセルの優先度に関する情報、複数の受信機の干渉チャネル情報、及び複数の受信機が要求するサービス品質に対する満足度に関する情報を受信し、受信した情報を用いて送信電力の費用を算出する。

費用算出部６２０は、対象受信機に対応する送信電力の増加に伴う少なくとも１つの隣接セルにおける伝送率の減少、及び対象受信機が要求するサービス品質に対する満足度に基づいて送信電力の費用を算出する。

パワーアップデート部６３０は、算出された費用に基づいて送信電力を繰り返しアップデートする。

スケジューラ６４０は、アップデートされた送信電力でユーザスケジューリングを行い、対象受信機をアップデートする。

図６に示した通信装置には、図１〜図５を参照して説明した事項をそのまま適用することができるため、詳細な説明は省略する。

本発明は、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルカメラ、ポータブルゲームコンソール、ＭＰ３プレーヤー、ＰＭＰ、Ｅ−ＢＯＯＫ、ラップトップコンピュータ、ＧＰＳナビゲーションなどのモバイル装置に適用することができ、デスクトップＰＣ、ＨＤＴＶ光ディスクプレーヤー、セットトップボックスなどにも適用することができる。

コンピュータシステム或いはコンピュータは、マイクロプロセッサ、バス、ユーザインターフェース、メモリコントローラを含んでもよい。また、フラッシュメモリ及びバッテリを更に含んでもよい。それだけでなく、コンピュータ或いはコンピュータシステムは、アプリケーションチップセット、カメライメージプロセッサ、モバイルＤＲＡＭなどを含んでもよく、メモリコントローラ或いはフラッシュメモリ装置は固体状態ディスク（ＳＳＤ）を含んでもよい。

本発明による方法は、多様なコンピュータ手段によって実行することができるプログラム命令形態で実現され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録してもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独で又は組み合わせたものを含んでもよい。記録媒体に記録されるプログラム命令は、本発明のために特別に設計して構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者に公知のもので使用可能なものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、及び磁気テープのような磁気媒体（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅｄｉａ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉａ）、フロプティカルディスク（ｆｌｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ）のような磁気媒体（ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉａ）、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置を含んでも良い。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行され得る高級言語コードを含む。上述のハードウェア装置は、本発明の動作を行うために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成してもよく、その逆も同様である。

上述したように本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能である。従って、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

２００ マクロセル
６００ 通信装置
６１０ 受信部
６２０ 費用算出部
６３０ パワーアップデート部
６４０ スケジューラ

Claims (16)

1. 対象受信機に対応する送信電力の増加に伴う少なくとも１つの隣接セルにおける伝送率の減少、及び前記対象受信機が要求するサービス品質（ｑｕａｒｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ）に対する満足度に基づいて前記送信電力の費用（ｃｏｓｔ）を算出するステップと、
   前記算出された費用に基づいて前記送信電力を繰り返しアップデートするステップと、を有することを特徴とする送信電力制御方法。
2. 複数のセルの優先度に関する情報、複数の受信機の干渉チャネル情報、及び複数の受信機が要求するサービス品質に対する満足度に関する情報を受信するステップを更に含み、
   前記送信電力の費用を算出するステップは、
   前記受信した情報に基づいて送信電力の費用を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の送信電力制御方法。
3. 前記送信電力の費用を算出するステップは、
   前記対象受信機が属する対象セルの優先度に更に基づいて前記送信電力の費用を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の送信電力制御方法。
4. 前記送信電力の費用を算出するステップは、
   前記送信電力の繰り返しアップデートに応じて前記送信電力の費用をアップデートするステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の送信電力制御方法。
5. 前記サービス品質に対する満足度は、
   前記対象受信機のターゲット伝送率及び対象送信機の平均伝送率に基づいて評価されることを特徴とする請求項１に記載の送信電力制御方法。
6. 前記対象セルの優先度は、
   前記対象セルがマクロセルであるか又は小型セルであるかによって異なるように設定されることを特徴とする請求項３に記載の送信電力制御方法。
7. 適用される送信電力を決定するために前記対象受信機に対する伝送率が収束するか否かを判断するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の送信電力制御方法。
8. 前記送信電力を繰り返しアップデートするステップは、
   ＫＫＴ法又はニュートン法によって前記送信電力を繰り返しアップデートすることを特徴とする請求項１に記載の送信電力制御方法。
9. 対象受信機に対応する送信電力の増加に伴う少なくとも１つの隣接セルにおける伝送率の減少、及び前記対象受信機が要求するサービス品質（ｑｕａｒｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ）に対する満足度に基づいて前記送信電力の費用（ｃｏｓｔ）を算出するステップと、
   前記算出された費用に基づいて前記送信電力を繰り返しアップデートするステップと、
   前記アップデートされた送信電力でユーザスケジューリングを行うことによって前記対象受信機をアップデートするステップと、を有することを特徴とするユーザスケジューリング及び送信電力制御方法。
10. 前記対象受信機をアップデートするステップは、
    前記アップデートされた送信電力で比例公平性に基づいて伝送率の合計が最大化するように前記対象受信機をアップデートすることを特徴とする請求項９に記載のユーザスケジューリング及び送信電力制御方法。
11. 前記送信電力の費用を算出するステップは、
    前記対象受信機が属する対象セルの優先度に更に基づいて前記送信電力の費用を算出することを特徴とする請求項９に記載のユーザスケジューリング及び送信電力制御方法。
12. 対象受信機に対応する送信電力の増加に伴う少なくとも１つの隣接セルにおける伝送率の減少、及び前記対象受信機が要求するサービス品質（ｑｕａｒｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ）に対する満足度に基づいて前記送信電力の費用（ｃｏｓｔ）を算出するステップと、
    前記算出された費用に基づいて前記送信電力を繰り返しアップデートするステップと、からなる送信電力制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
13. 対象受信機に対応する送信電力の増加に伴う少なくとも１つの隣接セルにおける伝送率の減少、及び前記対象受信機が要求するサービス品質（ｑｕａｒｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ）に対する満足度に基づいて前記送信電力の費用（ｃｏｓｔ）を算出する費用算出部と、
    前記算出された費用に基づいて前記送信電力を繰り返しアップデートするパワーアップデート部と、を備えることを特徴とする通信装置。
14. 複数のセルの優先度に関する情報、複数の受信機の干渉チャネル情報、及び複数の受信機が要求するサービス品質に対する満足度に関する情報を受信する受信部を更に含み、
    前記費用算出部は、
    前記受信した情報に基づいて送信電力の費用を算出することを特徴とする請求項１３に記載の通信装置。
15. 前記費用算出部は、
    前記対象受信機が属する対象セルの優先度に更に基づいて前記送信電力の費用を算出することを特徴とする請求項１３に記載の通信装置。
16. 前記アップデートされた送信電力でユーザスケジューリングを行うことによって前記対象受信機をアップデートするスケジューラを更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の通信装置。

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