JP6121586B1 - 無線スケジューリング装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】最良の組み合わせパターンの探索に要する試行パターン数を削減する。【解決手段】探索処理部１は、探索対象の送信ポイントを１つ選択し、パターン保持部１３に保持された組み合わせパターンの各々について、当該送信ポイントのみ無線送信先ユーザ端末を変更した組み合わせパターンを生成するパターン生成部１０と、パターン生成部１０が生成した組み合わせパターンの評価値を算出するパターン評価部１１と、パターン生成部１０が生成した組み合わせパターンのうち、評価値が高い所定数の組み合わせパターンを新たな部分探索結果としてパターン保持部１３に格納するパターン選別部１２と、部分探索結果を出力する部分探索結果出力部１４とを備える。探索処理部１は、探索対象の送信ポイントを１つずつ選択しながら部分探索を繰り返し行う。【選択図】 図２

Description

本発明は、無線アクセスにおいて周波数利用効率やデータ伝送のスループットを向上させるセル間協調送受信（ＣｏＭＰ）技術に係り、特に複数の送信ポイントと複数のユーザ端末とを有する無線ネットワークにおいて、送信ポイントが有する無線リソースをユーザ端末に割当てる無線スケジューリング装置及び方法に関するものである。

急増するモバイルトラヒックを収容するために、スモールセルを高密度配置することが検討されている。スモールセルは、マクロセルに比べて送信アンテナ（送信ポイント：Transmission Point、以下ＴＰと略する）からの送信電力が小さく、セル半径が小さいため、セル内にて同一周波数を共有する移動端末（ユーザ端末：User Equipment、以下ＵＥと略する）数が削減され、端末当たりのスループットを改善することができる。

一方で、スモールセルの高密度配置は、隣接セルからの干渉電力の増大を招く。例えば、複数のＴＰが同時に同一周波数帯を用いて異なるＵＥにデータ送信した場合には、ＵＥにとっては、自分宛のデータを送信するＴＰ以外のＴＰからの送信信号は、所望の受信信号に対しての干渉電力となり、かえってスループットの低下を招く恐れがある。

このため、ＬＴＥ（Long Term Evolution）／ＬＴＥ−Ａ（Advanced）等の次世代無線通信インターフェースでは、同一周波数帯内におけるセル間の干渉電力を抑圧するために、協調送信（Coordinated Multi Point transmission、以下ＣｏＭＰと略する）スケジューリングが採用されている（非特許文献１）。ＣｏＭＰスケジューリングでは、同一周波数帯内における各ＴＰの動作内容（送信先ＵＥ／送信停止）を決定する。

具体的には、ＣｏＭＰスケジューリングは、ＴＰ−ＵＥの組み合わせパターンを所定の評価関数で評価し、得られた評価値が最大となるパターンを探索する。図７がＴＰ−ＵＥ組み合わせパターンの例である。ＴＰ−ＵＥ組み合わせパターンは、ＴＰ別に送信先ＵＥもしくは送信停止を示している。図７の例では、番号０のＴＰの送信先ＵＥの番号が０、番号１のＴＰの送信先ＵＥの番号が１、番号２のＴＰの送信先ＵＥの番号が「Ｂ」（送信停止）、番号ＮのＴＰの送信先ＵＥの番号が１０２となっている。

この組み合わせパターンの評価値は、外部から入力される外部評価情報に基づいて算出されるＴＰ別下位評価値の合計値であり、下位評価値は、例えば、Proportional Fairness法に基づき、当該ＴＰの送信先ＵＥの瞬時スループットを平均スループットで除算して得られる値である（非特許文献２）。

また、このときの外部評価情報は、例えば、各ＵＥの平均スループット、各ＵＥの未送信データ量、及び各ＵＥのＴＰ別チャネル品質状態情報である。このチャネル品質状態情報とは、例えば、ＵＥからフィードバックされるＣＱＩ（Channel Quality Indicator）である（非特許文献３、非特許文献４）。なお、ＣＱＩは、正の整数値であり、値が大きいほどチャネル品質が良いことを表している。

ＴＰ−ＵＥの組み合わせパターンの探索には、一般に、総当り探索法が適用可能である。図８は、ＴＰ−ＵＥの組み合わせパターンの全分岐パスを記した樹形図である。図８の例では、例えば番号０のＴＰの送信先ＵＥの番号が０、番号１のＴＰの送信先ＵＥの番号が１、番号２のＴＰの送信先ＵＥの番号が３、・・・・、番号ＮのＴＰの送信先ＵＥの番号が１０２という組み合わせパターンが１つの分岐パスとなる。総当り探索法は、全分岐パスのパターンを対象に評価値を算出し、その中で評価値が最大となるパターンを当該探索の結果として出力する。
前記のＣｏＭＰスケジューリングでは、当該探索結果のパターンに基づいて各ＴＰの無線送信を制御することで、前記スループットを改善する。

田岡ほか，「LTE-AdvancedにおけるMIMOおよびセル間協調送受信技術」，NTT DOCOMO テクニカル・ジャーナル，Vol.18，No.2，Jul.2010 Tolga Giric，et al.，"Proportional Fair Scheduling Algorithm in OFDMA-Based Wireless Systems with QoS Constraints"，JOURNAL OF COMMUNICATIONS AND NETWORKS，VOL.12，NO.1，FEBRUARY 2010 Sandy Fraser，"LTE Channel State Information (CSI)"，＜http://www.keysight.com/upload/cmc_upload/All/31May2012_LTE.pdf?&cc=JP&lc=jpn＞，2012 3GPP，TS 36.213(V.8.2.0)，7.2.3，"Channel quality indicator (CQI) definition"，2008

ＴＰ−ＵＥの組み合わせパターンの分岐パスは、ＴＰ数の増大に伴って指数的に増大するため、ＣｏＭＰスケジューリングに費やせる時間が定められている無線システムにおいては、全ての分岐パスを評価することが困難となり、評価値が高いパターンを見つけ出せなくなるという課題がある。

例えば、ＵＥ全てが全ＴＰと無線接続可能である時には、分岐パス（組み合わせパターン）の総数は以下の式で与えられる。
Ｎｕｅ^Ntp ・・・（１）
ここで、ＮｕｅはＵＥ数、ＮｔｐはＴＰ数である。ＵＥ数Ｎｕｅが２５６、ＴＰ数Ｎｔｐが３２の時には、総当たり探索で探索が必要なパターン数が２²⁵⁶となり、膨大な数となる。

本発明は、斯かる事情を鑑みてなされたものであり、最良の組み合わせパターンの探索に要する試行パターン数を削減可能な無線スケジューリング装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明は、複数のユーザ端末と無線接続する複数の送信ポイントを有する無線ネットワークシステムにおいて、これら送信ポイントが有する無線リソースを、これらユーザ端末への無線送信に割当てる無線スケジューリング装置であって、各送信ポイントとその無線送信先ユーザ端末との組み合わせパターンの中から、評価値が最良となるパターンを送信ポイント毎に部分探索するための探索処理手段と、この探索処理手段から出力される部分探索結果の組み合わせパターンの中で評価値が最良となるパターンを保持し、所定の終了条件が成立した時点で保持している組み合わせパターンを探索結果として出力する最大パターン検出手段とを備え、前記探索処理手段は、部分探索結果の組み合わせパターンを保持するパターン保持手段と、探索対象の送信ポイントを１つ選択し、前記パターン保持手段に保持された組み合わせパターンの各々について、当該送信ポイントのみ無線送信先ユーザ端末を変更した組み合わせパターンを生成するパターン生成手段と、このパターン生成手段が生成した組み合わせパターンの評価値を、当該組み合わせパターンに含まれるユーザ端末からフィードバックされる情報に基づいて算出するパターン評価手段と、前記パターン生成手段が生成した組み合わせパターンのうち、前記評価値が高い所定数Ｎｐａｔ（Ｎｐａｔ≧１）の組み合わせパターンを新たな部分探索結果として前記パターン保持手段に格納するパターン選別手段と、このパターン保持手段に保持された部分探索結果を前記最大パターン検出手段に出力する部分探索結果出力手段とを有し、前記探索対象の送信ポイントを１つずつ選択しながら部分探索を繰り返し行うことを特徴とするものである。

また、本発明の無線スケジューリング装置の１構成例は、さらに、送信ポイント毎の部分探索を行う度に前記所定数Ｎｐａｔを減らす制御手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の無線スケジューリング装置の１構成例において、前記パターン保持手段に保持される初期の組み合わせパターンは、全ての送信ポイントの動作内容を送信停止とした組み合わせパターンである。

また、本発明の無線スケジューリング方法は、各送信ポイントとその無線送信先ユーザ端末との組み合わせパターンの中から、評価値が最良となるパターンを送信ポイント毎に部分探索するための探索処理ステップと、この探索処理ステップで出力される部分探索結果の組み合わせパターンの中で評価値が最良となるパターンを保持し、所定の終了条件が成立した時点で保持している組み合わせパターンを探索結果として出力する最大パターン検出ステップとを含み、前記探索処理ステップは、探索対象の送信ポイントを１つ選択し、部分探索結果の組み合わせパターンを保持するパターン保持手段に保持された組み合わせパターンの各々について、当該送信ポイントのみ無線送信先ユーザ端末を変更した組み合わせパターンを生成するパターン生成ステップと、このパターン生成ステップで生成した組み合わせパターンの評価値を、当該組み合わせパターンに含まれるユーザ端末からフィードバックされる情報に基づいて算出するパターン評価ステップと、前記パターン生成ステップで生成した組み合わせパターンのうち、前記評価値が高い所定数Ｎｐａｔ（Ｎｐａｔ≧１）の組み合わせパターンを新たな部分探索結果として前記パターン保持手段に格納するパターン選別ステップと、このパターン保持手段に保持された部分探索結果を出力する部分探索結果出力ステップとを含み、前記探索対象の送信ポイントを１つずつ選択しながら部分探索を繰り返し行うことを特徴とするものである。

本発明によれば、探索処理手段と最大パターン検出手段とを設け、探索処理手段をパターン保持手段とパターン生成手段とパターン評価手段とパターン選別手段と部分探索結果出力手段とから構成することにより、総当たり探索規模が送信ポイント単位となり、さらに評価値が低いパス（組み合わせパターン）をパターン選別手段で篩い落とすため、最良の組み合わせパターンの探索に要する試行パターン数を低減することができる。本発明では、評価値が低くなる組み合わせパターンの計算を最小限に抑えるため、短時間で確実に最良の組み合わせパターンを特定することが可能になる。

また、本発明では、送信ポイント毎の部分探索を行う度に所定数Ｎｐａｔを減らすことにより、最良の組み合わせパターンの探索に要する試行パターン数を更に減らすことができる。

また、本発明では、パターン保持手段に保持される初期の組み合わせパターンを、全ての送信ポイントの動作内容を送信停止とした組み合わせパターンとすることにより、初期パターンが原因で評価値が低いパターンに誤収束する可能性を低減することができる。

本発明の原理を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線スケジューリング装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線スケジューリング装置の探索処理部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線スケジューリング装置の探索処理部の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態におけるパターン生成ステップを説明する図である。 本発明の第２の実施の形態に係る無線スケジューリング装置の探索処理部の動作を説明するフローチャートである。 従来のＣｏＭＰスケジューリングにおける送信ポイントとユーザ端末の組み合わせパターンの例を示す図である。 送信ポイントとユーザ端末の組み合わせパターンの全分岐パスを記した樹形図である。

［発明の原理］
本発明の無線スケジューリング装置では、全ＴＰを対象にした従来の総当り探索を、（ａ）ＴＰ単位での総当り探索（部分探索）に分割して実行し、（ｂ）各部分探索で評価値が低かったパターンを篩い落とす（枝刈り）点が特徴である。

本発明の探索手順を説明する。図１に示すように、ＴＰ−ＵＥの組み合わせの各分岐パスを、ＴＰ毎の部分探索結果と捉え、ＴＰ毎の部分探索をＴＰ番号順に実行するようにする。さらに、部分探索するＴＰを変更する際に、当該部分探索で評価値が低かったパターンの分岐パスを枝刈りする。
全てのＴＰに対する部分探索が完了すると、この処理で繰り返し（イタレーション）実行する。規定時間に達すると、それまでに評価した全てのパターンの中で、評価値が最も高かったパターンを当該探索結果として出力する。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図２は本発明の第１の実施の形態に係る無線スケジューリング装置の構成を示すブロック図である。無線スケジューリング装置は、各ＴＰとＵＥとの組み合わせパターンの中から、評価値が最良となるパターンを送信ポイント毎に部分探索するための探索処理部１と、探索処理部１から出力される部分探索結果の組み合わせパターンの中で評価値が最良となるパターンを保持し、所定の終了条件が成立した時点で保持している組み合わせパターンを探索結果として出力する最大パターン検出部２とを備える。

図３は探索処理部１の構成を示すブロック図である。探索処理部１は、探索対象のＴＰを１つ選択し、後述するパターン保持部１３に保持された組み合わせパターンの各々について、当該ＴＰのみ無線送信先ＵＥを変更した組み合わせパターンを生成するパターン生成部１０と、パターン生成部１０が生成した組み合わせパターンの評価値を算出するパターン評価部１１と、パターン生成部１０が生成した組み合わせパターンのうち、評価値が高い所定数の組み合わせパターンを新たな部分探索結果としてパターン保持部１３に格納するパターン選別部１２と、パターン保持部１３と、パターン保持部１３に保持された部分探索結果を最大パターン検出部１２に出力する部分探索結果出力部１４と、探索処理部全体を制御する制御部１５とから構成される。

図４は探索処理部１の動作を説明するフローチャートである。探索処理部１の制御部１５は、探索開始時に（図４ステップＳ１００）、ＴＰ−ＵＥの組み合わせパターンの初期化と、全てのＴＰの選択済みフラグのクリアとを行う（図４ステップＳ１０１）。ここで、ＴＰ−ＵＥの組み合わせパターンの初期化とは、各ＴＰの動作内容を全て送信停止（Ｂ）にすることである。つまり、番号０の組み合わせパターンｐａｔ［０］として、全てのＴＰの送信先ＵＥの番号が「Ｂ」となる組み合わせパターンをパターン保持部１３に登録する。また、制御部１５は、全てのＴＰの選択済みフラグを０にクリアし、部分探索で選択・保持する組み合わせパターン数から１引いた数値を示す変数ｎと、ＴＰ毎の部分探索の繰り返し処理を制御するための変数ｐとを０に初期化する。

さらに、制御部１５は、全てのＵＥから外部評価条件を取得して、取得した外部評価条件をパターン評価部１１に渡す（図４ステップＳ１０２）。外部評価条件は、例えば、各ＵＥの平均スループット、各ＵＥの未送信データ量、及び各ＵＥのＴＰ別チャネル品質状態情報である。

次に、制御部１５は、全てのＴＰの選択済みフラグが１（ＴＲＵＥ）かどうかを判定する（図４ステップＳ１０３）。ここでは、各ＴＰについてパターンの探索を行なっていないので、全てのＴＰの選択済みフラグが０である。

制御部１５は、全てのＴＰの選択済みフラグが１でない場合、選択済みフラグが０（ＦＡＬＳＥ）のＴＰの中から探索対象のＴＰ（例えば番号０のＴＰ）を１つ選択する（図４ステップＳ１０４）。

次に、制御部１５は、部分探索の対象となる組み合わせパターンについて、後述するパターン生成とパターン評価とパターン選別が終了したかどうか、具体的にはｐ＞ｎが成立するかどうかを判定する（図４ステップＳ１０５）。ここでは、ｐ＝ｎ＝０であり、判定Ｎｏ（部分探索が終了していない）となるので、探索処理部１のパターン生成部１０は、番号ｐの組み合わせパターンｐａｔ［ｐ］（ここではｐａｔ［０］）をパターン保持部１３から取得する（図４ステップＳ１０６）。

そして、パターン生成部１０は、ステップＳ１０４で選択した探索対象のＴＰと無線接続可能な全ＵＥを対象にした総当たり探索（部分探索）を行う。具体的には、パターン生成部１０は、ステップＳ１０６で取得した組み合わせパターンｐａｔ［０］において、探索対象のＴＰのみ動作内容（送信先ＵＥもしくは送信停止）を変更した組み合わせパターンを生成する（図４ステップＳ１０７）。例えば図５（Ａ）のように、全てのＴＰの送信先ＵＥの番号が「Ｂ」となっている初期化された組み合わせパターンｐａｔ［０］に対して、図５（Ｂ）に示すように探索対象の番号０のＴＰの送信先ＵＥを例えば番号０のＵＥに変更した組み合わせパターンを生成する。

続いて、探索処理部１のパターン評価部１１は、ステップＳ１０７で生成された組み合わせパターンの評価値を算出する（図４ステップＳ１０８）。具体的には、パターン評価部１１は、評価値の計算対象の組み合わせパターンに含まれるＴＰごとに、この組み合わせパターンにおいて当該ＴＰの送信先として規定されたＵＥからフィードバックされた外部評価条件（ＵＥ別の平均スループット、ＵＥ別の未送信データ量、及び各ＵＥのＴＰ別チャネル品質状態情報）に基づいて所定の評価関数（目的関数）により下位評価値を算出し、計算対象の組み合わせパターンに含まれる各ＴＰの下位評価値を合計した値を、計算対象の組み合わせパターンの評価値とする。このパターン評価値の算出には、例えばProportional Fairness法等のユーザ間公平性を考慮した方法を用いることが好ましい。

探索処理部１のパターン選別部１２は、直前のステップＳ１０６の処理で組み合わせパターンｐａｔ［０］を取得した以降に、ステップＳ１０７，Ｓ１０８の処理で生成された組み合わせパターンのうち、評価値が高い上位Ｎｐａｔ個の組み合わせパターンを部分探索の途中結果として選択・保持する（図４ステップＳ１０９）。Ｎｐａｔは、予め規定された値である（Ｎｐａｔ≧１）。

こうして、探索処理部１は、ステップＳ１０６で取得した組み合わせパターンｐａｔ［０］において、探索対象のＴＰの送信先ＵＥを、このＴＰと接続可能なＵＥに変更した組み合わせパターンを生成して、その評価値を算出し、評価値が高い上位Ｎｐａｔ個の組み合わせパターンを部分探索の途中結果として保持することを（ステップＳ１０７〜Ｓ１０９）、探索対象のＴＰと接続可能なＵＥ毎に行う。

そして、制御部１５は、探索対象のＴＰと、このＴＰと接続可能な全てのＵＥとの組についてステップＳ１０７〜Ｓ１０９の処理を終えた時点で（図４ステップＳ１１０においてＹｅｓ）、変数ｐを１増やして（図４ステップＳ１１１）、ステップＳ１０５に戻る。

なお、ステップＳ１０６で取得したパターンを基にステップＳ１０７のパターン生成ステップを繰り返している途中で、生成した組み合わせパターンの数がＮｐａｔ以下である場合には、生成した全ての組み合わせパターンを保持すればよい（ステップＳ１０９）。

次に、ステップＳ１０５において、制御部１５は、ｐ＞ｎが成立するかどうかを判定する（ステップＳ１０５）。ここでは、ｐ＝１、ｎ＝０なので判定Ｙｅｓ（部分探索が終了）となり、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２において、探索処理部１のパターン選別部１２は、保持しているＮｐａｔ個の組み合わせパターンを部分探索結果ｐａｔ［０］〜ｐａｔ［Ｎｐａｔ−１］としてパターン保持部１３に格納し、探索処理部１の部分探索結果出力部１４は、パターン保持部１３に保持された部分探索結果ｐａｔ［０］〜ｐａｔ［Ｎｐａｔ−１］を最大パターン検出部２に通知する。こうして、ステップＳ１１２の時点でパターン保持部１３および最大パターン検出部２に保持されている部分探索結果が更新される。

そして、制御部１５は、探索対象のＴＰ（ここでは番号０のＴＰ）についての部分探索が終了したので、この探索対象のＴＰの選択済みフラグを１にセットし（図４ステップＳ１１３）、変数ｎを（Ｎｐａｔ−１）とし、変数ｐを０に初期化する（図４ステップＳ１１４）。次に、制御部１５は、外部から探索終了（スケジューリング終了）が通知されたどうかを判定する（図４ステップＳ１１５）。ここでは、探索終了の通知がないので、ステップＳ１０３に戻る。

そして、制御部１５は、選択済みフラグが０のＴＰ（同一イタレーション内において部分探索済みでないＴＰ）の中から探索対象のＴＰ（例えば番号１のＴＰ）を１つ選択する（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。次に、制御部１５は、ｐ＞ｎが成立するかどうかを判定する（ステップＳ１０５）。ここでは、ｐ＝０、ｎ＝Ｎｐａｔ−１であり、例えばＮｐａｔ＝２とすると、判定Ｎｏとなるので、パターン生成部１０は、番号ｐ＝０の組み合わせパターンｐａｔ［０］をパターン保持部１３から取得する（ステップＳ１０６）。

パターン生成部１０とパターン評価部１１とパターン選別部１２とは、ステップＳ１０６で取得した組み合わせパターンｐａｔ［０］において、探索対象のＴＰの送信先ＵＥを、このＴＰと接続可能なＵＥに変更した組み合わせパターンを生成して、その評価値を算出し、直前のパターン選別ステップ（Ｓ１０９）で選択・保持した上位Ｎｐａｔ個の組み合わせパターンと今回のパターン生成ステップ（Ｓ１０７）で新たに生成した組み合わせパターンのうち、評価値が高い上位Ｎｐａｔ個の組み合わせパターンを部分探索の途中結果として保持することを（ステップＳ１０７〜Ｓ１０９）、探索対象のＴＰと接続可能なＵＥ毎に行う。ここでは、図５（Ｃ）に示すように探索対象の番号１のＴＰの送信先ＵＥを例えば番号１のＵＥに変更した組み合わせパターンを生成するというように、送信先ＵＥを変更した組み合わせパターンを生成する。

そして、制御部１５は、探索対象のＴＰと、このＴＰと接続可能な全てのＵＥとの組についてステップＳ１０７〜Ｓ１０９の処理を終えた時点で（ステップＳ１１０においてＹｅｓ）、変数ｐを１増やして（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０５に戻る。

次に、ステップＳ１０５において、制御部１５は、ｐ＞ｎが成立するかどうかを判定する（ステップＳ１０５）。ここでは、ｐ＝１、ｎ＝Ｎｐａｔ−１であり、例えばＮｐａｔ＝２とすると、判定Ｎｏとなるので、探索処理部１のパターン生成部１０は、番号ｐ＝１の組み合わせパターンｐａｔ［１］をパターン保持部１３から取得する（ステップＳ１０６）。

パターン生成部１０とパターン評価部１１とパターン選別部１２とは、ステップＳ１０６で取得した組み合わせパターンｐａｔ［１］について、ステップＳ１０７〜Ｓ１１０の処理を行う。探索処理部１の制御部１５は、探索対象のＴＰと、このＴＰと接続可能な全てのＵＥとの組についてステップＳ１０７〜Ｓ１０９の処理を終えた時点で（ステップＳ１１０においてＹｅｓ）、変数ｐを１増やして（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０５に戻る。

次に、ステップＳ１０５において、制御部１５は、ｐ＞ｎが成立するかどうかを判定する（ステップＳ１０５）。ここでは、ｐ＝２、ｎ＝Ｎｐａｔ−１であり、例えばＮｐａｔ＝２とすると、判定Ｙｅｓ（部分探索が終了）となり、ステップＳ１１２に進む。

上記と同様に、パターン選別部１２は、保持しているＮｐａｔ個の組み合わせパターンを部分探索結果ｐａｔ［０］〜ｐａｔ［Ｎｐａｔ−１］としてパターン保持部１３に格納し、部分探索結果出力部１４は、パターン保持部１３に保持された部分探索結果ｐａｔ［０］〜ｐａｔ［Ｎｐａｔ−１］を最大パターン検出部２に通知する（ステップＳ１１２）。

そして、制御部１５は、探索対象のＴＰ（ここでは番号１のＴＰ）についての部分探索が終了したので、この探索対象のＴＰの選択済みフラグを１にセットし（ステップＳ１１３）、変数ｎを（Ｎｐａｔ−１）とし、変数ｐを０に初期化する（ステップＳ１１４）。次に、制御部１５は、外部から探索終了が通知されたどうかを判定する（ステップＳ１１５）。ここでは、探索終了の通知がないので、ステップＳ１０３に戻る。

こうして、選択済みフラグが０のＴＰの中から探索対象のＴＰを１つずつ選択しながら、ステップＳ１０４〜Ｓ１１５の処理を繰り返し行う。
初回の部分探索（上記の例では番号０のＴＰについての部分探索）では、パターン生成の基となる組み合わせパターンが初期化された組み合わせパターンｐａｔ［０］の１つだけであるが、以降の部分探索（上記の例では番号１以降のＴＰについての部分探索）では、パターン保持部１３に保持されたＮｐａｔ個の組み合わせパターンｐａｔ［０］〜ｐａｔ［Ｎｐａｔ−１］の各々に対して、パターン生成およびパターン評価を行い、評価値が高い上位Ｎｐａｔ個の組み合わせパターンを部分探索結果として、パターン保持部１３に保持されているＮｐａｔ個の組み合わせパターンを更新する。

以上のような部分探索を全てのＴＰの部分探索が完了するまで、すなわち全てのＴＰの選択済みフラグが１になるまで繰り返す。
制御部１５は、全てのＴＰの選択済みフラグが１になると（図４ステップＳ１０３においてＹｅｓ）、全てのＴＰの選択済みフラグを０にクリアする（図４ステップＳ１１６）。こうして、全てのＴＰに対する次の繰り返し処理（イタレーション）が開始される。このイタレーションでは、パターンの初期化は行わず、前回のイタレーションの結果としてパターン保持部１３に最終的に保持されたＮｐａｔ個の組み合わせパターンｐａｔ［０］〜ｐａｔ［Ｎｐａｔ−１］を初期の組み合わせパターンとして処理を開始する。

一方、最大パターン検出部２は、探索処理部１から出力される部分探索結果を逐次取得し、部分探索結果として取得した組み合わせパターンの中で評価値が最大となるパターンを保持する。したがって、最大パターン検出部２は、評価値が最大の組み合わせパターンを保持している状態で、最新の部分探索結果を探索処理部１から取得したときに、この部分探索結果の中に、自身が保持している組み合わせパターンよりも評価値が大きい組み合わせパターンが存在する場合には、この評価値が大きい組み合わせパターンを評価値が最大の組み合わせパターンとする。

そして、最大パターン検出部２は、探索開始（スケジューリング開始）からのスケジューリングの経過時間が規定時間に達し、外部から探索終了（スケジューリング終了）が通知されると、保持している組み合わせパターンを探索結果（スケジューリング結果）として出力する。

本実施の形態では、総当たり探索規模がＴＰ単位となり、さらに評価値が低いパス（組み合わせパターン）をパターン選別で篩い落とすため、試行するパターン数を低減することができる。例えば、ＵＥ全てが全ＴＰと無線接続可能である時において、各部分探索で残すパス数（組み合わせパターン数）を上記のようにＮｐａｔとすると、本実施の形態における試行パターン数は以下の式で与えられる。
Ｎｕｅ×Ｎｔｐ×Ｎｐａｔ ・・・（２）

式（２）において、Ｎｕｅを２５６、Ｎｔｐを３２、Ｎｐａｔを２とすると、試行パターン数は２¹⁴である。全ＴＰを対象にした従来の総当たり探索における試行パターン数は、２²⁵⁶であるので、本実施の形態により、試行パターン数は大幅に削減され、スケジューリングに費やせる時間（規定時間）内で所望のパターンを見つけ出すことが可能になる。さらに、本実施の形態では、規定時間内で同様の処理（イタレーション）を繰り返すことで、パターン選別の影響で評価値が低いパターンに誤収束する可能性を低減することができる。

また、本実施の形態では、部分探索におけるＴＰ−ＵＥの組み合わせの初期パターンを、全ＴＰの動作内容を送信停止（Ｂ）とした組み合わせパターンとすることで、初期パターンが原因で評価値が低いパターンに誤収束する可能性を低減することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態においても、無線スケジューリング装置の構成は第１の実施の形態と同様であるので、図２、図３の符号を用いて説明する。本実施の形態は、基本的には第１の実施形態と同様である。ただし、第１の実施形態では、最初の部分探索（最初に選択したＴＰの部分探索）と最後の部分探索（最後に選択したＴＰでの部分探索）共に保持するパターン数Ｎｐａｔが同数である。これに対して、本実施の形態では、同一イタレーション内において部分探索を実行する度に、探索処理部１が部分探索結果として保持するパターン数を減らす点が異なる。

図６は本実施の形態の探索処理部１の動作を説明するフローチャートである。図６のステップＳ１０１ａの処理は、第１の実施の形態のステップＳ１００と同様であるが、探索処理部１の制御部１５は、ＴＰ−ＵＥの組み合わせパターンの初期化と全てのＴＰの選択済みフラグのクリアと変数ｎ，Ｐの０への初期化とを行うと共に、部分探索回数を示す変数ｍを１に初期化する。

また、本実施の形態の制御部１５には、部分探索回数ｍと、部分探索毎に保持すべきパターンの数Ｎｐａｔｍとを対応付けたテーブルが予め用意されている。そして、パターン数Ｎｐａｔｍは、部分探索を重ねる毎に保持するパターンの数が減るように設定されている（Ｎｐａｔ１＞Ｎｐａｔ２＞Ｎｐａｔ３＞・・・・）。制御部１５は、テーブルから部分探索回数ｍ（ここではｍ＝１）に対応するパターン数Ｎｐａｔ１を読み出す（ステップＳ１０１ａ）。

ステップＳ１０２〜Ｓ１１１の処理は第１の実施の形態と同様である。ただし、Ｎｐａｔの代わりに、テーブルから読み出したＮｐａｔ１を用いる。

ステップＳ１０５において、制御部１５は、ｐ＞ｎが成立すると、ステップＳ１１２ａに進む。ステップＳ１１２ａにおいて、探索処理部１のパターン選別部１２は、保持しているＮｐａｔ１個の組み合わせパターンを部分探索結果ｐａｔ［０］〜ｐａｔ［Ｎｐａｔ１−１］としてパターン保持部１３に格納し、探索処理部１の部分探索結果出力部１４は、パターン保持部１３に保持された部分探索結果ｐａｔ［０］〜ｐａｔ［Ｎｐａｔ１−１］を最大パターン検出部２に通知する。

制御部１５は、探索対象のＴＰ（ここでは番号０のＴＰ）についての部分探索が終了したので、この探索対象のＴＰの選択済みフラグを１にセットし（図６ステップＳ１１３）、変数ｎを（Ｎｐａｔ１−１）とし、変数ｐを０に初期化する（図６ステップＳ１１４ａ）。さらに、制御部１５は、部分探索回数ｍを１増やし（図６ステップＳ１１７）、テーブルから部分探索回数ｍ（ここではｍ＝２）に対応するパターン数Ｎｐａｔ２を読み出す（ステップＳ１１８）。

ステップＳ１１５の処理は第１の実施の形態で説明したとおりである。外部からの探索終了の通知がないので、制御部１５は、選択済みフラグが０のＴＰの中から探索対象のＴＰ（例えば番号１のＴＰ）を１つ選択する（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。ステップＳ１０５〜Ｓ１１１の処理は第１の実施の形態と同様であるが、ここではＮｐａｔの代わりに、テーブルから読み出したＮｐａｔ２を用いる。

こうして、第１の実施の形態と同様にＴＰ毎に部分探索を行うが、部分探索毎にテーブルからパターン数Ｎｐａｔｍを読み出して用いる。上記のとおり、パターン数Ｎｐａｔｍは部分探索の度に小さくなるように設定されているので、パターン保持部１３に保持されるパターン（部分探索結果ｐａｔ［０］〜ｐａｔ［Ｎｐａｔｍ−１］）の数も部分探索の度に減っていくことになる。

なお、制御部１５は、全てのＴＰの選択済みフラグが１になったときに（図６ステップＳ１０３においてＹｅｓ）、第１の実施の形態と同様に、全てのＴＰの選択済みフラグを０にするが、このとき同時に変数ｍを１に初期化する（図６ステップＳ１１６ａ）。これにより、全てのＴＰに対する次の繰り返し処理（イタレーション）が開始される。
その他の処理は、第１の実施形態と同一である。

［第３の実施の形態］
第１、第２の実施の形態では、パターン選別部１２は、直前のパターン選別ステップで選択・保持した組み合わせパターンと現在のパターン生成ステップで新たに生成した組み合わせパターンのうち、評価値が高い上位Ｎｐａｔ個（第２の実施の形態ではＮｐａｔｍ個）の組み合わせパターンを保持するようにしている（ステップＳ１０９）。つまり、パターン選別部１２が保持する組み合わせパターンの数は常にＮｐａｔ個（第２の実施の形態ではＮｐａｔｍ個）であり、直前のパターン選別ステップで選択・保持した組み合わせパターンよりも新たに生成した組み合わせパターンの方が評価値が高い場合には、直前のパターン選別ステップで選択・保持した組み合わせパターンが新たに生成した組み合わせパターンによって上書きされることになる。

ただし、本発明は、このような処理に限るものではなく、第１、第２の実施の形態において、パターン選別部１２は、ステップＳ１０６で取得した組み合わせパターン毎の探索結果を残すようにしてもよい。この場合、パターン選別部１２は、ステップＳ１０６で取得した組み合わせパターンにおいて、探索対象のＴＰのみ動作内容を変更した組み合わせパターンを生成したときに、この生成した組み合わせパターンのうち、評価値が高い上位Ｎｐａｔ個（第２の実施の形態ではＮｐａｔｍ個）の組み合わせパターンを選択・保持する。したがって、第１の実施の形態の場合、ステップＳ１０５において判定Ｙｅｓとなったとき、パターン選別部１２には、Ｎｐａｔ×Ｎｐａｔ個の組み合わせパターンが保持されていることになる。

そして、パターン選別部１２は、ステップＳ１１２において、保持している組み合わせパターンのうち、評価値が高い上位Ｎｐａｔ個（第２の実施の形態ではＮｐａｔｍ個）の組み合わせパターンを部分探索結果ｐａｔ［０］〜ｐａｔ［Ｎｐａｔ−１］としてパターン保持部１３に出力すればよい。

第１〜第３の実施の形態の無線スケジューリング装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施の形態で説明した処理を実行する。

本発明は、送信ポイントとユーザ端末の組み合わせパターンに無線リソースを割り当てる技術に適用することができる。

１…探索処理部、２…最大パターン検出部、１０…パターン生成部、１１…パターン評価部、１２…パターン選別部、１３…パターン保持部、１４…部分探索結果出力部、１５…制御部。

Claims (6)

1. 複数のユーザ端末と無線接続する複数の送信ポイントを有する無線ネットワークシステムにおいて、これら送信ポイントが有する無線リソースを、これらユーザ端末への無線送信に割当てる無線スケジューリング装置であって、
   各送信ポイントとその無線送信先ユーザ端末との組み合わせパターンの中から、評価値が最良となるパターンを送信ポイント毎に部分探索するための探索処理手段と、
   この探索処理手段から出力される部分探索結果の組み合わせパターンの中で評価値が最良となるパターンを保持し、所定の終了条件が成立した時点で保持している組み合わせパターンを探索結果として出力する最大パターン検出手段とを備え、
   前記探索処理手段は、
   部分探索結果の組み合わせパターンを保持するパターン保持手段と、
   探索対象の送信ポイントを１つ選択し、前記パターン保持手段に保持された組み合わせパターンの各々について、当該送信ポイントのみ無線送信先ユーザ端末を変更した組み合わせパターンを生成するパターン生成手段と、
   このパターン生成手段が生成した組み合わせパターンの評価値を、当該組み合わせパターンに含まれるユーザ端末からフィードバックされる情報に基づいて算出するパターン評価手段と、
   前記パターン生成手段が生成した組み合わせパターンのうち、前記評価値が高い所定数Ｎｐａｔ（Ｎｐａｔ≧１）の組み合わせパターンを新たな部分探索結果として前記パターン保持手段に格納するパターン選別手段と、
   このパターン保持手段に保持された部分探索結果を前記最大パターン検出手段に出力する部分探索結果出力手段とを有し、
   前記探索対象の送信ポイントを１つずつ選択しながら部分探索を繰り返し行うことを特徴とする無線スケジューリング装置。
2. 請求項１記載の無線スケジューリング装置において、
   さらに、送信ポイント毎の部分探索を行う度に前記所定数Ｎｐａｔを減らす制御手段を備えることを特徴とする無線スケジューリング装置。
3. 請求項１または２記載の無線スケジューリング装置において、
   前記パターン保持手段に保持される初期の組み合わせパターンは、全ての送信ポイントの動作内容を送信停止とした組み合わせパターンであることを特徴とする無線スケジューリング装置。
4. 複数のユーザ端末と無線接続する複数の送信ポイントを有する無線ネットワークシステムにおいて、これら送信ポイントが有する無線リソースを、これらユーザ端末への無線送信に割当てる無線スケジューリング方法であって、
   各送信ポイントとその無線送信先ユーザ端末との組み合わせパターンの中から、評価値が最良となるパターンを送信ポイント毎に部分探索するための探索処理ステップと、
   この探索処理ステップで出力される部分探索結果の組み合わせパターンの中で評価値が最良となるパターンを保持し、所定の終了条件が成立した時点で保持している組み合わせパターンを探索結果として出力する最大パターン検出ステップとを含み、
   前記探索処理ステップは、
   探索対象の送信ポイントを１つ選択し、部分探索結果の組み合わせパターンを保持するパターン保持手段に保持された組み合わせパターンの各々について、当該送信ポイントのみ無線送信先ユーザ端末を変更した組み合わせパターンを生成するパターン生成ステップと、
   このパターン生成ステップで生成した組み合わせパターンの評価値を、当該組み合わせパターンに含まれるユーザ端末からフィードバックされる情報に基づいて算出するパターン評価ステップと、
   前記パターン生成ステップで生成した組み合わせパターンのうち、前記評価値が高い所定数Ｎｐａｔ（Ｎｐａｔ≧１）の組み合わせパターンを新たな部分探索結果として前記パターン保持手段に格納するパターン選別ステップと、
   このパターン保持手段に保持された部分探索結果を出力する部分探索結果出力ステップとを含み、
   前記探索対象の送信ポイントを１つずつ選択しながら部分探索を繰り返し行うことを特徴とする無線スケジューリング方法。
5. 請求項４記載の無線スケジューリング方法において、
   さらに、送信ポイント毎の部分探索を行う度に前記所定数Ｎｐａｔを減らす制御ステップを含むことを特徴とする無線スケジューリング方法。
6. 請求項４または５記載の無線スケジューリング方法において、
   前記パターン保持手段に保持される初期の組み合わせパターンは、全ての送信ポイントの動作内容を送信停止とした組み合わせパターンであることを特徴とする無線スケジューリング方法。