(57)【要約】【課題】  高いモバイル性環境に適用可能な基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラと、プロポーショナルフェア型スケジューリング方法を提案する。【解決手段】  プロポーショナルフェア型スケジューラは、前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームのチャネル品質における変化の統計的結果に従って次のフレームの瞬間の転送レートに対する補正率を推定する補正率推定部と、前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、前記ユーザ機器の瞬間の転送レート、推定した補正率、前記ユーザ機器について記録されたスループット履歴に基づいてメトリックを計算するメトリック計算部と、全てのユーザ機器のうち、最適なメトリックを有するユーザ機器に次のフレームの送信機会を与える送信機会付与部とを含む。【選択図】  図７Ａ
2010141886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高いモバイル性環境に適用可能な基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラであって、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームのチャネル品質における変化の統計的結果に従って次のフレームの瞬間の転送レートに対する補正率を推定する補正率推定部と、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、前記ユーザ機器の瞬間の転送レート、推定した補正率、前記ユーザ機器について記録されたスループット履歴に基づいてメトリックを計算するメトリック計算部と、
全てのユーザ機器のうち、最適なメトリックを有するユーザ機器に次のフレームの送信機会を与える送信機会付与部と
を備えることを特徴とするプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項２】
次のフレームの瞬間の転送レートに対する前記補正率は、推定シンボル良好レートであり、現在のフレームのチャネル品質における変化の統計結果は、現在のフレームのシンボル不良レートであり、
前記補正率推定部が、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、ユーザ機器から受信した現在のフレームの各シンボルに関するチャネル品質情報と次のフレームに使用される変調コード体系に基づいて、現在のフレームのシンボル不良レートを計算するレート計算ユニットと、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームの計算したシンボル不良レートに基づいて、次のフレームのシンボル正常レートを推定するレート推定ユニットとを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項３】
次のフレームに使用される変調コード体系は、閾値ベースのマッピング方式によって受信チャネル品質情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項２に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項４】
閾値マッピングテーブルの前記変調コード体系を、受信したチャネル品質情報に基づいた次のフレームに使用される変調コード体系を決定するために使用することを特徴とする請求項３に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項５】
まず現在のフレームの信号対雑音比を、受信したチャネル品質情報に基づいて計算し、
計算した信号対雑音比を、閾値マッピングテーブルの変調コード体系における信号対雑音比閾値と比較し、次のフレームに使用されるために変調コード体系を決定することを特徴とする請求項４に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項６】
前記レート計算ユニットは、決定した変調コード体系に対応する閾値未満のチャネル品質情報値を有するシンボルを不良シンボルとしてカウントし、現在のフレームのシンボルの合計数に対する不良シンボルの数の比率として現在のフレームのシンボル不良レートを計算することを特徴とする請求項３に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項７】
前記レート推定ユニットは、現在のフレームにおいて計算したシンボル不良レートと前のフレームにおいて推定したシンボル不良レートの両方に基づいて、次のフレームのシンボル正常レートを推定することを特徴とする請求項２に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項８】
前記レート推定ユニットは、次のフレームのシンボル正常レート
【数７２】
2010141886.tif 000077
を
【数７３】
2010141886.tif 000078
として計算する
（ここで、
【数７４】
2010141886.tif 000079
は、次のフレームの推定されたシンボル不良レートを示し、前記レート推定ユニットによって
【数７５】
2010141886.tif 000080
として取得され、
βi(n)は、現在のフレームの計算されたシンボル不良レートを意味し、
【数７６】
2010141886.tif 000081
は、前のフレームの推定したシンボル不良レートを示し、γは平滑率係数であり、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、ｎはフレームのシーケンス番号を示し、
初期値
【数７７】
2010141886.tif 000082
（ｎ＝１の場合）は０にセットされる）
ことを特徴とする請求項７に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項９】
前記メトリック計算部が、
次のフレームにおける推定シンボル良好レートの瞬間の転送レートを補正することにより、次のフレームにおけるユーザ機器の有効転送レートを推定する有効レート推定ユニットと、
次のフレームにおけるユーザ機器の推定した有効転送レートとユーザ機器について記録した履歴スループットに基づいて、メトリックを計算するメトリック計算ユニットとを備えることを特徴とする請求項２に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項１０】
前記有効レート推定ユニットは、有効転送レートRieffectiveを
【数７８】
2010141886.tif 000083
に従って推定する
（ここで、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、ｎはフレームのシーケンス番号を示し、Riは瞬間の転送レートを示し、
【数７９】
2010141886.tif 000084
は推定シンボル良好レートを示す）ことを特徴とする請求項９に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項１１】
次のフレームに対する瞬間の転送レートに対する補正率が重み指標であり、現在のフレームのチャネル品質の変化についての統計結果が現在のフレームのチャネル品質情報の標準分散であり、
前記補正率推定部が、
基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームのチャネル品質情報標準分散に基づいてユーザ機器に重み指標を割り当てる重み指標割当部を備えることを特徴とする請求項１に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項１２】
現在のフレームのチャネル品質情報標準分散を、ユーザ機器から受信した現在のフレームの各シンボルに対するチャネル品質情報を統計的に分析することにより取得することを特徴とする請求項１１に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項１３】
ユーザ機器に割り当てられる重み指標Wiは、前記重み指標割当部によって、
【数８０】
2010141886.tif 000085
と決定される
（ここで、ΔCQIi(n)は現在のフレームのチャネル品質情報標準分散を示し、添字ｉは、基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、ｎは、フレームのシーケンス番号を示す）ことを特徴とする請求項１２に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項１４】
前記メトリック計算部が、
瞬間の転送レートをユーザ機器について割り当てられた重み指標で補正することにより、次のフレームのユーザ機器に対する有効転送レートを推定する有効レート推定ユニットと、
次のフレームにおけるユーザ機器の推定された有効転送レートとユーザ機器について記録された履歴スループットに基づいて、メトリックを計算するメトリック計算ユニットとを備えることを特徴とする請求項１１に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項１５】
前記有効レート推定ユニットは、有効転送レートRieffectiveを
Rieffective=Ri*Wi
と推定する（ここで、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、Riは瞬間の転送レートを示し、Wiはユーザ機器に割り当てられる重み指標を示す）
ことを特徴とする請求項１４に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項１６】
前記メトリック計算ユニットは、メトリックMiを、
【数８１】
2010141886.tif 000086
と計算する（ここで、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、Rieffectiveは推定された有効転送レートを示し、Rihistoryは履歴スループットを示す）
ことを特徴とする請求項９に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項１７】
前記送信機会付与部は、全てのユーザ機器のうち、最大のメトリック
【数８２】
2010141886.tif 000087
を有するユーザ機器に次のフレームの送信機会を与えることを特徴とする請求項１６に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項１８】
前記メトリック計算ユニットは、メトリックMiを、
【数８３】
2010141886.tif 000088
と計算する（ここで、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、Rieffectiveは推定された有効転送レートを示し、Rihistoryは履歴スループットを示す）
ことを特徴とする請求項１４に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項１９】
前記送信機会付与部は、全てのユーザ機器のうち、最大のメトリック
【数８４】
2010141886.tif 000089
を有するユーザ機器に次のフレームの送信機会を与えることを特徴とする請求項１８に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項２０】
ユーザ機器に対する瞬間の転送レートRiは、次のフレームに使用される変調コード体系に基づいて、
【数８５】
2010141886.tif 000090
と決定されることを特徴とする請求項１から請求項１９の何れかに記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【請求項２１】
基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、前記ユーザ機器から現在のフレームの各シンボルに対するチャネル品質情報を受け取る受信機と、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、受信したチャネル品質情報に基づいて次のフレームに使用する変調コード体系を決定し、決定した変調コード体系に基づいてユーザ機器の瞬間の転送レートを決定する適応変調符号化ユニットと、
請求項１に記載の前記プロポーショナルフェア型スケジューラと
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項２２】
高いモバイル性環境に適用可能な基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューリング方法であって、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームのチャネル品質における変化に関する統計的結果に従って次のフレームの瞬間の転送レートに対する補正率を推定するステップと、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、前記ユーザ機器の瞬間の転送レート、推定した補正率、前記ユーザ機器について記録されたスループット履歴に基づいてメトリックを計算するステップと、
全てのユーザ機器のうち、最適なメトリックを有するユーザ機器に次のフレームの送信機会を与えるステップと
を有することを特徴とするプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項２３】
次のフレームの瞬間の転送レートに対する前記補正率は、推定シンボル良好レートであり、現在のフレームのチャネル品質における変化の統計結果は、現在のフレームのシンボル不良レートであり、
前記補正率を推定するステップが、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、ユーザ機器から受信した現在のフレームの各シンボルに関するチャネル品質情報と次のフレームに使用される変調コード体系に基づいて、現在のフレームのシンボル不良レートを計算するステップと、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームの計算したシンボル不良レートに基づいて、次のフレームのシンボル正常レートを推定するステップとを含む
ことを特徴とする請求項２２に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項２４】
次のフレームに使用される変調コード体系は、閾値ベースのマッピング方式によって受信チャネル品質情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項２３に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項２５】
閾値マッピングテーブルに対する前記変調コード体系を、受信したチャネル品質情報に基づいた次のフレームに使用される変調コード体系を決定するために使用することを特徴とする請求項２４に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項２６】
まず現在のフレームの信号対雑音比を、受信したチャネル品質情報に基づいて計算し、
計算した信号対雑音比を、閾値マッピングテーブルの変調コード体系における信号対雑音比閾値と比較し、次のフレームに使用されるために変調コード体系を決定することを特徴とする請求項２５に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項２７】
決定した変調コード体系に対応する閾値未満のチャネル品質情報値を有するシンボルを不良シンボルとしてカウントし、現在のフレームのシンボルの合計数に対する不良シンボルの数の比率として現在のフレームのシンボル不良レートを計算することを特徴とする請求項２４に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項２８】
現在のフレームにおいて計算したシンボル不良レートと前のフレームにおいて推定したシンボル不良レートの両方に基づいて、次のフレームのシンボル正常レートを推定することを特徴とする請求項２３に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項２９】
次のフレームのシンボル正常レート
【数８６】
2010141886.tif 000091
を
【数８７】
2010141886.tif 000092
として計算する
（ここで、
【数８８】
2010141886.tif 000093
は、次のフレームの推定されたシンボル不良レートを示し、前記レート推定ユニットによって
【数８９】
2010141886.tif 000094
として取得され、
βi(n)は、現在のフレームの計算されたシンボル不良レートを意味し、
【数９０】
2010141886.tif 000095
は、前のフレームの推定したシンボル不良レートを示し、γは平滑率係数であり、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、ｎはフレームのシーケンス番号を示し、
初期値
【数９１】
2010141886.tif 000096
（ｎ＝１の場合）は０にセットされる）
ことを特徴とする請求項２８に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項３０】
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、前記ユーザ機器の瞬間の転送レート、推定した補正率、前記ユーザ機器について記録されたスループット履歴に基づいてメトリックを計算するステップが、
次のフレームにおける推定シンボル良好レートの瞬間の転送レートを補正することにより、次のフレームにおけるユーザ機器の有効転送レートを推定するステップと、
次のフレームにおけるユーザ機器の推定した有効転送レートとユーザ機器について記録した履歴スループットに基づいて、メトリックを計算するステップを有することを特徴とする請求項２３に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項３１】
有効転送レートRieffectiveを
【数９２】
2010141886.tif 000097
に従って推定する
（ここで、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、ｎはフレームのシーケンス番号を示し、Riは瞬間の転送レートを示し、
【数９３】
2010141886.tif 000098
は推定シンボル良好レートを示す）ことを特徴とする請求項３０に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項３２】
次のフレームに対する瞬間の転送レートに対する補正率が重み指標であり、現在のフレームのチャネル品質の変化についての統計結果が現在のフレームのチャネル品質情報の標準分散であり、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームのチャネル品質における変化に関する統計的結果に従って次のフレームの瞬間の転送レートに対する補正率を推定するステップが、
基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームのチャネル品質情報標準分散に基づいてユーザ機器に重み指標を割り当てるステップを有することを特徴とする請求項２２に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項３３】
現在のフレームのチャネル品質情報標準分散を、ユーザ機器から受信した現在のフレームの各シンボルに対するチャネル品質情報を統計的に分析することにより取得することを特徴とする請求項３２に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項３４】
ユーザ機器に割り当てられる重み指標Wiは、
【数９４】
2010141886.tif 000099
と決定される
（ここで、ΔCQIi(n)は現在のフレームのチャネル品質情報標準分散を示し、添字ｉは、基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、ｎは、フレームのシーケンス番号を示す）ことを特徴とする請求項３３に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項３５】
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、前記ユーザ機器の瞬間の転送レート、推定した補正率、前記ユーザ機器について記録されたスループット履歴に基づいてメトリックを計算するステップが、
瞬間の転送レートをユーザ機器について割り当てられた重み指標で補正することにより、次のフレームのユーザ機器に対する有効転送レートを推定するステップと、
次のフレームにおけるユーザ機器の推定された有効転送レートとユーザ機器について記録された履歴スループットに基づいて、メトリックを計算するステップとを有することを特徴とする請求項３２に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項３６】
前記有効転送レートRieffectiveを、
Rieffective=Ri*Wi
と推定する（ここで、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、Riは瞬間の転送レートを示し、Wiはユーザ機器に割り当てられる重み指標を示す）
ことを特徴とする請求項３５に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項３７】
前記メトリックMiを、
【数９５】
2010141886.tif 000100
と計算する（ここで、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、Rieffectiveは推定された有効転送レートを示し、Rihistoryは履歴スループットを示す）
ことを特徴とする請求項３０に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項３８】
全てのユーザ機器のうち、最大のメトリック
【数９６】
2010141886.tif 000101
を有するユーザ機器に次のフレームの送信機会を与えることを特徴とする請求項３７に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項３９】
前記メトリックMiを、
【数９７】
2010141886.tif 000102
と計算する（ここで、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、Rieffectiveは推定された有効転送レートを示し、Rihistoryは履歴スループットを示す）
ことを特徴とする請求項３５に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項４０】
全てのユーザ機器のうち、最大のメトリック
【数９８】
2010141886.tif 000103
を有するユーザ機器に次のフレームの送信機会を与えることを特徴とする請求項３９に記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項４１】
ユーザ機器に対する瞬間の転送レートRiは、次のフレームに使用される変調コード体系に基づいて、
【数９９】
2010141886.tif 000104
と決定されることを特徴とする請求項２２から請求項４０の何れかに記載のプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【請求項４２】
高いモバイル性環境に適用可能な基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューリング方法であって、
基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームのそれぞれのシンボルに対するチャネル品質情報を前記ユーザ機器から受信するステップと、
受信したチャネル品質情報に基づいて次のフレームに使用する変調コード体系を決定するステップと、
決定した変調コード体系に基づいてユーザ機器に対する瞬間の転送レートを決定するステップと、
現在のフレームのチャネル品質の変化についての統計結果に従って次のフレームの瞬間の転送レートに対する補正率を推定するステップと、
ユーザ機器の瞬間の転送レートと推定した補正率とユーザ機器について記録した履歴スループットに基づいてメトリックを計算するステップと、
全てのユーザ機器のうち、最適なメトリックを有するユーザ機器に次のフレームの送信機会を与えるステップと
を有することを特徴とするプロポーショナルフェア型スケジューリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信分野に関し、特に、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）のための、不完全なＣＱＩ（（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：チャネル品質情報）フィードバックを使用するスケジューリング方法とそのスケジューリング方法を使用するスケジューラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷｉＭＡＸとして知られるＩＥＥＥ  ８０２．１６は、主として、最も有望な特徴であるモバイル性だけでなく、高スペクトル効率、柔軟なスペクトルオプションおよび拡張性のある搬送波帯域幅オプションに対する可能性を与えることから、将来の無線システムのための有能な標準規格の候補として浮上した。上記の目的を達成するために、ＷｉＭＡＸ物理層（ＰＨＹ）は、OFDM（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重方式）と、マルチパスに十分な耐性を与え、ＷｉＭＡＸがＮＬＯＳ（Non
Line Of Sight：）条件において動作することを可能にするスキームに基づいている。ＯＦＤＭ技術は、３Ｇ  ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のように、次世代通信のためにＰＨＹ方式として広く認識されている。ＷｉＭＡＸの高スペクトル効率も、非常に良好な信号状態下で、高位変調およびエラー訂正コード体系を使用することにより得られる。
【０００３】
ＷｉＭＡＸにおいては、全スペクトルは多数の副搬送波に分けられ、また、フレームは多くの符号を含んでいる。搬送波とシンボルの組合せは、データ送信のためにＭＳ（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）に割り当てられる無線通信リソースである。無線チャネルを追跡するため、パイロット信号がシンボル毎に副搬送波に挿入される。受信したパイロット信号によってチャネル品質を推定することが可能となる。
【０００４】
図１は代表的なＷｉＭＡＸネットワークの利用状況を示す概略図である。
【０００５】
例えば、図１に示される標準的なモバイルＷｉＭＡＸシステムにおいて、移動局（ＭＳ）４１、４２、４３、４４は、無線インタフェースを介して、基地局（ＢＳ）３１、３２に対するデータの送受信を行う。ＷｉＭＡＸ基地局３１、３２は、ゲートウェイ２０を介してインターネット１０に接続されている。
【０００６】
セル１には、多くの移動局（４１、４２および４３）が存在している。移動局には、静止したユーザ（静止ユーザ４１）、ＷｉＭＡＸハンドセットによって相手と通信しながら移動しているユーザ（歩行者ユーザ４２）、また、車両でハンドセットを使用しているユーザ（乗り物ユーザ４３）が含まれる。しかしながら、マルチパスフェージングとモバイル性のため、無線チャネルは一時も安定しない。それは時々刻々と変化している。強度のフェージングはユーザのデータ送信の不良を引き起こす場合がある。これは無線帯域幅を無駄に消費することになる。その問題を解決するために、プロポーショナルフェア型スケジューリングアルゴリズム（proportional fairness scheduling algorithm）が提案されている。基地局スケジューラは、常にデータ送信について最良のチャネル品質を有するユーザを選び出す。これはまたマルチユーザーダイバーシチ（multi-user
diversity）として知られている。例えば、図１において、移動局４１、４２、４３あるいは４４はそれぞれ、基地局３１あるいは３２に自身のチャネル品質情報（ＣＱＩ）を周期的に報告する。基地局３１あるいは３２のパケットスケジューラは、移動局のＣＱＩに基づいて次のフレームにおいて送信する移動局４１、４２、４３あるいは４４のデータを決定する。
【０００７】
基本的に、基地局パケットスケジューラが解決すべき２つの問題は、スペクトル効率（セルスループットとして知られている）を高めることと、複数の移動局間の公平性を保証することである。
【０００８】
一方、基地局パケットスケジューラの目的は、そのチャネル状態が多様な複数の移動局の間で適切な移動局に無線通信リソース（フレームにおける、副搬送波およびシンボル）を割り当てることである。例えば、移動局のチャネルが良好な状態である場合、そのような局に対するリソースの割付けは、良好なスペクトル効率と高セルスループットをもたらす。しかし、基地局がチャネル状態の悪い移動局にリソースを割り当てれば、スペクトル効率およびセルスループットは低くなる。この問題は基地局パケットスケジューラによって解決される。
【０００９】
他方、全てのリソースが、チャネル状態が良好な移動局に割り当てられると、チャネル状態が悪い移動局のスループットは非常に低くなる。この場合、複数の移動局間の公平性が悪化する。基地局のパケットスケジューラは、このような問題も解決する。
【００１０】
その問題を解決するために、プロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリングアルゴリズムが、例えば、非特許文献１（A. ジャラリ 他、ＣＤＭＡ−ＨＤＲのデータ効率： 高性能の高さのデータ率パーソナル通信無線通信システム、車両技術会議講演論文集、２０００年、巻３号、  １８５４−１８５８頁）に提案されている。その上、それは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍにおいて動作するデフォルトのスケジューリングアルゴリズムとして採用されている（非特許文献２（プロジェクト８０２．１６ｍの評価方法論文書、WiMAXフォーラム、２００８年）参照）。
【００１１】
図２は、プロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリング処理を示すフローチャートである。
【００１２】
図２を参照すると、まず、各移動局は、フレーム長の間ＣＱＩ状態を収集する。パイロット信号あるいはデータ信号からそのＣＱＩの値を測定することが可能である。次に、移動局は、専用の論理チャネル（特定の時間及び頻度で）あるいはデータチャネルを介して基地局に対してその情報をフィードバックする（ステップＳ２０１）。基地局が最新のフレーム内の各移動局のＣＱＩ情報を収集する時、基地局は、まずリンク適応アルゴリズムを利用し各移動局の瞬間の伝送速度を取得する（ステップＳ２０３）。その後、次のフレームにおいてデータ送信を行うユーザを選び出すためにプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリングアルゴリズムを適用する（ステップＳ２０５）。
【００１３】
プロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリングの主要な概念について以下に説明する。
全てのＮユーザのうち、最も大きいメトリック
【数１】
2010141886.tif 000003
を有するユーザが次のフレームの送信機会を取得する（ステップＳ２０７）。
【数２】
2010141886.tif 000004
ここで、Ricurrentは、ユーザｉのスケジューリング時における瞬間のレートである。
それは、リンク適応モジュール（link adaptation module）のＣＱＩ割合（ＣＱＩ−Ｒａｔｅ）マッピングテーブルに従ってフィードバックＣＱＩによって決定される。
Rihistoryは、ユーザｉのスループット履歴である。
【００１４】
プロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリングアルゴリズムによれば、２ユーザが同じスループット履歴を有する場合、より高い瞬間のレート（高いＣＱＩ）のユーザが次のフレームの送信機会を得る。このことはシステムスループット（スペクトル効率）を高める。
２ユーザが同じ瞬間のレートを有する場合、より低い履歴平均レート（スループット）のユーザが次のフレームにおいてデータを送信する。このことは、ユーザ間の公平性を保証する。このようにして、プロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューラは、上述した問題を解決することができる。
【００１５】
特許文献１（中国特許第1878142号）は、ＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）システムのためのプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリング方式を提供する。スケジューリング時点で、基地局は、各ユーザの伝送ブロックサイズを問い合わせて、式（１）におけるユーザの現在の転送レートRicurrentを決定する。
【００１６】
特許文献２（欧州特許第1 926 260号）は、中継局を有する無線ネットワークにプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリングアルゴリズムを適用する。プロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリングの部分は既存の解決法（非特許文献１（A. ジャラリ 他、ＣＤＭＡ−ＨＤＲのデータ効率： 高性能の高さのデータ率パーソナル通信無線通信システム、車両技術会議講演論文集、２０００年、巻３号、  １８５４−１８５８頁））と同様である。
【００１７】
特許文献３（国際公開第2006/095387号）は、スケジューリング・メトリックを修正するためにＢＬＥＲ（ブロック誤り率）を使用すること以外、従来のプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリングアルゴリズムと同じである。その文献は、測定されたフィードバックＣＱＩ情報が信頼できるものと仮定しているが、高移動性シナリオにおいてその仮定は正しくない。つまり、信頼性の低いＣＱＩはシステム性能の悪化をもたらす。
【００１８】
先行技術におけるアルゴリズムはすべて、フィードバックＣＱＩが信頼できるものと仮定する。これは、多くの場合、静的なユーザ（低移動性）にとって当てはまるが、移動ユーザには当てはまらない。移動局が移動している時、チャネルドップラー分散効果が速いチャネル状態変動において発生する。チャネルが不良状態に低下すると、送信されたパケットが欠落する。ドップラー効果は移動局の速度に比例する。このことは、より高い移動速度で、チャネルが素早く変動することを意味する。受信機にとってそれを追跡することは困難である。そのようなケースにおいて、高速に移動する移動局から報告されたＣＱＩは低移動性の移動局ほどには信頼できない。このため、報告されたＣＱＩに基づいたパケット・スケジューリングアルゴリズムは、システムスループットの悪化を引き起こすだろう。
【００１９】
しかしながら、ＷｉＭＡＸシステムに関して、短いＣＱＩレポート間隔がそのような問題をある程度緩和するかもしれないけれども、５ミリ秒の報告期間はドップラー効果を露見させる。他方、移動局が高速に移動している場合、より短いフレーム長は、その問題を解決することができない。
【００２０】
１２０ｋｍ／ｈの速度で移動する乗り物のユーザについてのチャネルの時間的変化（ＢＥＲ性能）を示す図である。ＷｉＭＡＸシステムに関する限り、最小のスケジューリング間隔は５０シンボル時間を含むフレーム期間である。受信したＳＮＲはフィードバックＣＱＩである。３Ｂは、２つのフレーム内のＣＱＩ変動を示す。ユーザの移動する速度に比例するドップラー分散のために、チャネルは素早く変動している。低いＣＱＩ値は、図３Ａに示されるように、ＢＥＲ（ビット誤り率）の増大をもたらす。図３Ａおよび図３Ｂに示されるプロットから、移動局が移動している場合、最新のフレームの最高／最低ＣＱＩが、次のフレームの最高／最低を明確には示さないことが分かる。信頼性の低いＣＱＩに基づく先行技術のようなスケジューリングアルゴリズムは、セル・スループット性能の悪化をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】中国特許第1878142号
【特許文献２】欧州特許第1 926 260号
【特許文献３】国際公開第2006/095387号
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】A. ジャラリ 他、ＣＤＭＡ−ＨＤＲのデータ効率： 高性能の高さのデータ率パーソナル通信無線通信システム、車両技術会議講演論文集、２０００年、巻３号、  １８５４−１８５８頁
【非特許文献２】プロジェクト８０２．１６ｍの評価方法論文書、WiMAXフォーラム、２００８年
【非特許文献３】ＩＭＴ−２０００に対する無線伝送技術の評価用ガイドライン、ITU-R M1225、１９９７年
【非特許文献４】ジョン・ウィリーおよび息子、コンピュータ・システムズ性能解析の芸術、Ｒ．  ジャイナ教徒、１９９１年
【非特許文献５】Ｆ．  ケリー、柔軟なトラフィックのための料金とレート制御、欧州の取引図書館所蔵、１９９７年、巻８号、  ３３−３７頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
移動局が移動している時、フィードバックＣＱＩ情報はプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューラが正確なリソース割り当て処理を行ううえで信頼性がない。しかし、ユーザの転送レートを推定するために履歴ＣＱＩの変動を利用することが可能である。そこで、本発明は、測定したＣＱＩ履歴に基づいて移動局の転送レートを補正する方法を提供する。一方、高速のチャネル変動がパケット損失をもたらすので、より多くの無線通信リソースをチャネル変動の小さいユーザに割り当てるべきである。そこで、本発明は、ＣＱＩ履歴に基づいてチャネル変動の重み指標を計算する方法を提供する。また、重み指標に基づいて重み付けされたプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューラを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の第１の形態によれば、高いモバイル性環境に適用可能な基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラであって、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームのチャネル品質における変化の統計的結果に従って次のフレームの瞬間の転送レートに対する補正率を推定する補正率推定部と、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、前記ユーザ機器の瞬間の転送レート、推定した補正率、前記ユーザ機器について記録されたスループット履歴に基づいてメトリックを計算するメトリック計算部と、
全てのユーザ機器のうち、最適なメトリックを有するユーザ機器に次のフレームの送信機会を与える送信機会付与部と
を備える。
【００２５】
本発明の態様によれば、次のフレームの瞬間の転送レートに対する前記補正率は、推定シンボル良好レートであり、現在のフレームのチャネル品質における変化の統計結果は、現在のフレームのシンボル不良レートであり、
前記補正率推定部が、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、ユーザ機器から受信した現在のフレームの各シンボルに関するチャネル品質情報と次のフレームに使用される変調コード体系に基づいて、現在のフレームのシンボル不良レートを計算するレート計算ユニットと、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームの計算したシンボル不良レートに基づいて、次のフレームのシンボル正常レートを推定するレート推定ユニットとを含む。
【００２６】
好ましくは、次のフレームに使用される変調コード体系は、閾値ベースのマッピング方式によって受信チャネル品質情報に基づいて決定される。
【００２７】
好ましくは、閾値マッピングテーブルの前記変調コード体系を、受信したチャネル品質情報に基づいた次のフレームに使用される変調コード体系を決定するために使用する。
【００２８】
好ましくは、まず現在のフレームの信号対雑音比を、受信したチャネル品質情報に基づいて計算し、計算した信号対雑音比を、閾値マッピングテーブルの変調コード体系における信号対雑音比閾値と比較し、次のフレームに使用されるために変調コード体系を決定する。
【００２９】
好ましくは、前記レート計算ユニットは、決定した変調コード体系に対応する閾値未満のチャネル品質情報値を有するシンボルを不良シンボルとしてカウントし、現在のフレームのシンボルの合計数に対する不良シンボルの数の比率として現在のフレームのシンボル不良レートを計算する。
【００３０】
好ましくは、前記レート推定ユニットは、現在のフレームにおいて計算したシンボル不良レートと前のフレームにおいて推定したシンボル不良レートの両方に基づいて、次のフレームのシンボル正常レートを推定することを特徴とする請求項２に記載の基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューラ。
【００３１】
好ましくは、前記レート推定ユニットは、次のフレームのシンボル正常レート
【数３】
2010141886.tif 000005
を
【数４】
2010141886.tif 000006
として計算する
（ここで、
【数５】
2010141886.tif 000007
は、次のフレームの推定されたシンボル不良レートを示し、前記レート推定ユニットによって
【数６】
2010141886.tif 000008
として取得され、
βi(n)は、現在のフレームの計算されたシンボル不良レートを意味し、
【数７】
2010141886.tif 000009
は、前のフレームの推定したシンボル不良レートを示し、γは平滑率係数であり、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、ｎはフレームのシーケンス番号を示し、
初期値
【数８】
2010141886.tif 000010
（ｎ＝１の場合）は０にセットされる）。
【００３２】
好ましくは、前記メトリック計算部が、
次のフレームにおける推定シンボル良好レートの瞬間の転送レートを補正することにより、次のフレームにおけるユーザ機器の有効転送レートを推定する有効レート推定ユニットと、
次のフレームにおけるユーザ機器の推定した有効転送レートとユーザ機器について記録した履歴スループットに基づいて、メトリックを計算するメトリック計算ユニットとを備える。
【００３３】
好ましくは、前記有効レート推定ユニットは、有効転送レートRieffectiveを
【数９】
2010141886.tif 000011
に従って推定する
（ここで、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、ｎはフレームのシーケンス番号を示し、Riは瞬間の転送レートを示し、
【数１０】
2010141886.tif 000012
は推定シンボル良好レートを示す）。
【００３４】
本発明の他の形態によれば、次のフレームに対する瞬間の転送レートに対する補正率が重み指標であり、現在のフレームのチャネル品質の変化についての統計結果が現在のフレームのチャネル品質情報の標準分散であり、
前記補正率推定部が、
基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームのチャネル品質情報標準分散に基づいてユーザ機器に重み指標を割り当てる重み指標割当部を備える。
【００３５】
好ましくは、現在のフレームのチャネル品質情報標準分散を、ユーザ機器から受信した現在のフレームの各シンボルに対するチャネル品質情報を統計的に分析することにより取得する。
【００３６】
好ましくは、ユーザ機器に割り当てられる重み指標Wiは、前記重み指標割当部によって、
【数１１】
2010141886.tif 000013
と決定される
（ここで、ΔCQIi(n)は現在のフレームのチャネル品質情報標準分散を示し、添字ｉは、基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、ｎは、フレームのシーケンス番号を示す）。
【００３７】
好ましくは、前記メトリック計算部が、
瞬間の転送レートをユーザ機器について割り当てられた重み指標で補正することにより、次のフレームのユーザ機器に対する有効転送レートを推定する有効レート推定ユニットと、
次のフレームにおけるユーザ機器の推定された有効転送レートとユーザ機器について記録された履歴スループットに基づいて、メトリックを計算するメトリック計算ユニットとを備える。
【００３８】
好ましくは、前記有効レート推定ユニットは、有効転送レートRieffectiveを
Rieffective=Ri*Wi
と推定する（ここで、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、Riは瞬間の転送レートを示し、Wiはユーザ機器に割り当てられる重み指標を示す）。
【００３９】
好ましくは、前記メトリック計算ユニットは、メトリックMiを、
【数１２】
2010141886.tif 000014
と計算する（ここで、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、Rieffectiveは推定された有効転送レートを示し、Rihistoryは履歴スループットを示す）。
【００４０】
好ましくは、前記送信機会付与部は、全てのユーザ機器のうち、最大のメトリック
【数１３】
2010141886.tif 000015
を有するユーザ機器に次のフレームの送信機会を与える。
【００４１】
好ましくは、ユーザ機器に対する瞬間の転送レートRiは、次のフレームに使用される変調コード体系に基づいて、
【数１４】
2010141886.tif 000016
と決定される。
【００４２】
本発明の第２の形態によれば、基地局は、基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、前記ユーザ機器から現在のフレームの各シンボルに対するチャネル品質情報を受け取る受信機と、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、受信したチャネル品質情報に基づいて次のフレームに使用する変調コード体系を決定し、決定した変調コード体系に基づいてユーザ機器の瞬間の転送レートを決定する適応変調符号化ユニットと、
第１の形態による前記プロポーショナルフェア型スケジューラとを備える。
【００４３】
本発明の第３の形態によれば、高いモバイル性環境に適用可能な基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューリング方法であって、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームのチャネル品質における変化に関する統計的結果に従って次のフレームの瞬間の転送レートに対する補正率を推定するステップと、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、前記ユーザ機器の瞬間の転送レート、推定した補正率、前記ユーザ機器について記録されたスループット履歴に基づいてメトリックを計算するステップと、
全てのユーザ機器のうち、最適なメトリックを有するユーザ機器に次のフレームの送信機会を与えるステップと
を有する。
【００４４】
本発明の態様によれば、次のフレームの瞬間の転送レートに対する前記補正率は、推定シンボル良好レートであり、現在のフレームのチャネル品質における変化の統計結果は、現在のフレームのシンボル不良レートであり、
前記補正率を推定するステップが、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、ユーザ機器から受信した現在のフレームの各シンボルに関するチャネル品質情報と次のフレームに使用される変調コード体系に基づいて、現在のフレームのシンボル不良レートを計算するステップと、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームの計算したシンボル不良レートに基づいて、次のフレームのシンボル正常レートを推定するステップとを含む。
【００４５】
好ましくは、次のフレームに使用される変調コード体系は、閾値ベースのマッピング方式によって受信チャネル品質情報に基づいて決定される。
【００４６】
好ましくは、閾値マッピングテーブルに対する前記変調コード体系を、受信したチャネル品質情報に基づいた次のフレームに使用される変調コード体系を決定するために使用する。
【００４７】
好ましくは、まず現在のフレームの信号対雑音比を、受信したチャネル品質情報に基づいて計算し、計算した信号対雑音比を、閾値マッピングテーブルの変調コード体系における信号対雑音比閾値と比較し、次のフレームに使用されるために変調コード体系を決定する。
【００４８】
好ましくは、決定した変調コード体系に対応する閾値未満のチャネル品質情報値を有するシンボルを不良シンボルとしてカウントし、現在のフレームのシンボルの合計数に対する不良シンボルの数の比率として現在のフレームのシンボル不良レートを計算する。
【００４９】
好ましくは、現在のフレームにおいて計算したシンボル不良レートと前のフレームにおいて推定したシンボル不良レートの両方に基づいて、次のフレームのシンボル正常レートを推定する。
【００５０】
好ましくは、次のフレームのシンボル正常レート
【数１５】
2010141886.tif 000017
を
【数１６】
2010141886.tif 000018
として計算する
（ここで、
【数１７】
2010141886.tif 000019
は、次のフレームの推定されたシンボル不良レートを示し、前記レート推定ユニットによって
【数１８】
2010141886.tif 000020
として取得され、
βi(n)は、現在のフレームの計算されたシンボル不良レートを意味し、
【数１９】
2010141886.tif 000021
は、前のフレームの推定したシンボル不良レートを示し、γは平滑率係数であり、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、ｎはフレームのシーケンス番号を示し、
初期値
【数２０】
2010141886.tif 000022
（ｎ＝１の場合）は０にセットされる）
【００５１】
好ましくは、前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、前記ユーザ機器の瞬間の転送レート、推定した補正率、前記ユーザ機器について記録されたスループット履歴に基づいてメトリックを計算するステップが、
次のフレームにおける推定シンボル良好レートの瞬間の転送レートを補正することにより、次のフレームにおけるユーザ機器の有効転送レートを推定するステップと、
次のフレームにおけるユーザ機器の推定した有効転送レートとユーザ機器について記録した履歴スループットに基づいて、メトリックを計算するステップを有する。
【００５２】
好ましくは、有効転送レートRieffectiveを
【数２１】
2010141886.tif 000023
に従って推定する
（ここで、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、ｎはフレームのシーケンス番号を示し、Riは瞬間の転送レートを示し、
【数２２】
2010141886.tif 000024
は推定シンボル良好レートを示す）。
【００５３】
本発明の他の態様によれば、次のフレームに対する瞬間の転送レートに対する補正率が重み指標であり、現在のフレームのチャネル品質の変化についての統計結果が現在のフレームのチャネル品質情報の標準分散であり、
前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームのチャネル品質における変化に関する統計的結果に従って次のフレームの瞬間の転送レートに対する補正率を推定するステップが、
基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームのチャネル品質情報標準分散に基づいてユーザ機器に重み指標を割り当てるステップを有する。
【００５４】
好ましくは、現在のフレームのチャネル品質情報標準分散を、ユーザ機器から受信した現在のフレームの各シンボルに対するチャネル品質情報を統計的に分析することにより取得する。
【００５５】
好ましくは、ユーザ機器に割り当てられる重み指標Wiは、
【数２３】
2010141886.tif 000025
と決定される
（ここで、ΔCQIi(n)は現在のフレームのチャネル品質情報標準分散を示し、添字ｉは、基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、ｎは、フレームのシーケンス番号を示す）。
【００５６】
好ましくは、前記基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、前記ユーザ機器の瞬間の転送レート、推定した補正率、前記ユーザ機器について記録されたスループット履歴に基づいてメトリックを計算するステップが、
瞬間の転送レートをユーザ機器について割り当てられた重み指標で補正することにより、次のフレームのユーザ機器に対する有効転送レートを推定するステップと、
次のフレームにおけるユーザ機器の推定された有効転送レートとユーザ機器について記録された履歴スループットに基づいて、メトリックを計算するステップとを有する。
【００５７】
好ましくは、前記有効転送レートRieffectiveを、
Rieffective=Ri*Wi
と推定する（ここで、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、Riは瞬間の転送レートを示し、Wiはユーザ機器に割り当てられる重み指標を示す）。
【００５８】
好ましくは、前記メトリックMiを、
【数２４】
2010141886.tif 000026
と計算する（ここで、添字ｉは基地局のサービングセル内のｉ番目のユーザ機器を示し、Rieffectiveは推定された有効転送レートを示し、Rihistoryは履歴スループットを示す）
【００５９】
好ましくは、全てのユーザ機器のうち、最大のメトリック
【数２５】
2010141886.tif 000027
を有するユーザ機器に次のフレームの送信機会を与える。
【００６０】
好ましくは、ユーザ機器に対する瞬間の転送レートRiは、次のフレームに使用される変調コード体系に基づいて、
【数２６】
2010141886.tif 000028
と決定される。
【００６１】
本発明の第４の形態によれば、高いモバイル性環境に適用可能な基地局で使用されるプロポーショナルフェア型スケジューリング方法であって、
基地局のサービングセル内の各ユーザ機器について、現在のフレームのそれぞれのシンボルに対するチャネル品質情報を前記ユーザ機器から受信するステップと、
受信したチャネル品質情報に基づいて次のフレームに使用する変調コード体系を決定するステップと、
決定した変調コード体系に基づいてユーザ機器に対する瞬間の転送レートを決定するステップと、
現在のフレームのチャネル品質の変化についての統計結果に従って次のフレームの瞬間の転送レートに対する補正率を推定するステップと、
ユーザ機器の瞬間の転送レートと推定した補正率とユーザ機器について記録した履歴スループットに基づいてメトリックを計算するステップと、
全てのユーザ機器のうち、最適なメトリックを有するユーザ機器に次のフレームの送信機会を与えるステップと
を有する。
【発明の効果】
【００６２】
先行技術と比較して、本発明は、ユーザの移動性によって起こるドップラー効果によるスループット損失を改善することができる。また、本発明は、ＰＦスケジューラのためのより正確なレート推定を提供する。本発明は、ユーザの現在のＣＱＩだけでなく、履歴ＣＱＩの変動に基づいてリソースを割り当てる。これにより、現在ユーザのＣＱＩが高いが次のフレームにおいて低くなる状況を回避することができる。正確なＰＦ決定によってシステムスループットを増大することが可能となる。
【００６３】
また、本発明は、各ユーザのＣＱＩの履歴チャネル変動を比較する。基地局は、ＣＱＩ変動が低い移動局に対してリソースを割り当てる。本発明の方法によれば、ＣＱＩ変動が低いユーザにより多くの優先度を与えるため、システムスループットを増大することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
本発明の前述の特徴とその他の特徴および効果は、添付図面と組み合わせた本発明の限定されない実施の形態についての以下の説明からより明白になるであろう。
【図１】代表的なＷｉＭＡＸネットワークの利用状況を示す概略図である。
【図２】プロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリング処理を示すフローチャートである。
【図３Ａ】１２０ｋｍ／ｈの速度で移動する乗り物のユーザについてのチャネルの時間的変化（ＢＥＲ性能）を示す図である。
【図３Ｂ】１２０ｋｍ／ｈの速度で移動する乗り物のユーザについてのチャネルの時間的変化（ＳＮＲ性能）を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態によるプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリング処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態によるプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリング処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明によるプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューラ７００を備える基地局６００の構成を示すブロック図である。
【図７Ａ】本発明の第１の実施の形態によるプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューラ７００の構成を示すブロック図である。
【図７Ｂ】本発明の第２の実施の形態によるプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューラ７００の構成を示すブロック図である。
【図８】ＳＮＲ対スループット・グラフに関するシミュレーション結果を示す図である。
【図９】ＳＮＲが３０デシベルである時の移動タイプの各ユーザの合計スループットを示すヒストグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
以下、図面を参照して本発明について説明する。以下の説明において、幾つかの特定の実施の形態は説明のみの目的で使用される。これらの実施の形態はあくまで例示であり、本発明を限定するものとして理解してはならない。また、本発明の理解が多少曖昧になる可能性はあるが、従来技術の構成・構造の説明は省略する。
【００６６】
（第１の実施の形態）
図４は、本発明の第１の実施の形態によるプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリング処理を示すフローチャートである。ここでは、図２のステップと同じか類似のステップについては、同一あるいは類似のステップであることを示すために同じ参照番号が付されている。
【００６７】
図４を参照して、スケジューリング処理を以下に説明する。
【００６８】
ステップＳ２０１において、各移動局は、各フレームで基地局にＣＱＩ情報を報告するよう要求される。ＣＱＩはパイロット信号あるいはデータメッセージによって測定することが可能であり、信号チャネルあるいは専用のデータチャネルを介して基地局に送信される。
【００６９】
ステップＳ２０３において、各ユーザのＣＱＩ情報を受信した後、リンク適応モジュールが、ＣＱＩ情報を現在の転送レートにマッピングする。種々のマッピング方法を利用することが可能であるが、ここでは、閾値に基づいた方法を利用する。
例えば、代表的なマッピングテーブルをテーブル１に示す。
テーブル１  CQIとMCSマッピング
【表１】
2010141886.tif 000029
【００７０】
測定したＣＱＩと閾値に基づいて、次のフレームについて適切な変調および符号化方式（ＭＣＳ：modulation coding scheme）がテーブル１から得られる。
よって、ｉ番目の移動局についての瞬間の伝送速度Riは、以下のようになる。
【数２７】
2010141886.tif 000030
【００７１】
ステップＳ２０３で伝送速度が決定された後、ステップＳ４０４において、移動局が次のフレームで使用するＭＣＳも決定される。基地局は、ＣＱＩがＭＣＳ閾値未満である最新のフレームにおけるシンボルの数をカウントする。それらのシンボルについては、移動局の送信が失敗に終わるであろう。
そのｉ番目の移動局の不良のレートβiは、次のように規定される。
【数２８】
2010141886.tif 000031
【００７２】
βiがあるフレームから他のフレームに切り替わるかもしれないので、ここで、それを平滑化するために一次フィルタ（one-order filter）を使用する。
【数２９】
2010141886.tif 000032
が、（ｎ＋１）番目のフレームの推定不良レート、γが平滑率とすると、
【数３０】
2010141886.tif 000033
ここで、βi(n)はｉ番目の移動局のｎ番目のフレームの不良レート、
【数３１】
2010141886.tif 000034
が、ｉ番目の移動局の（ｎ−１）番目のフレームの推定不良レートである。
すなわち、（ｎ＋１）番目のフレーム（次のフレーム）の推定不良レート
【数３２】
2010141886.tif 000035
は、ｎ番目のフレーム（最新のフレーム）におけるｉ番目の移動局の不良レートβi(n)とｉ番目の移動局の（ｎ−１）番目のフレーム（最新のフレームの直前のフレーム）の推定不良レート
【数３３】
2010141886.tif 000036
に依存する。
その初期値
【数３４】
2010141886.tif 000037
（ｎ＝１の場合）は「０」にセットされている。
【００７３】
従って、（ｎ＋１）番目のフレームのｉ番目の移動局に関する推定有効転送レートRieffectiveは、次のように計算される。
【数３５】
2010141886.tif 000038
式（５）において、（ｎ＋１）番目のフレームの推定シンボル良好レート
【数３６】
2010141886.tif 000039
は、
【数３７】
2010141886.tif 000040
のように定義される。
ゆえに、式（５）は、以下のように変更される。
【数３８】
2010141886.tif 000041
【００７４】
式（５’）に示されるように、（ｎ＋１）番目のフレームの推定シンボル良好レート
【数３９】
2010141886.tif 000042
は、ｉ番目の移動局（式（２））に関しての（ｎ＋１）番目のフレームにおける瞬間転送レートRiの補正係数と見なすことができる。
【００７５】
Ｓ４０５において、基地局は各移動局の補正された転送レートをプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリングのために使用する。プロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリングの手法は先行技術と同様である。
基地局は各移動局のスループット履歴Rihistoryを記録し、次のフレーム（（ｎ＋１）番目のフレーム）のデータ送信について式（６）において最大のメトリック
【数４０】
2010141886.tif 000043
を有する移動局を選び出す。
【数４１】
2010141886.tif 000044
【００７６】
Ｓ４０７において、次のフレームの送信機会が与えられる全てのユーザのうち、最も大きなメトリック
【数４２】
2010141886.tif 000045
を有するユーザが、（ｎ＋１）番目のフレームでデータを送信することになる。
【００７７】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態によるプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリング処理を示すフローチャートである。ここでは、図２のステップと同じか類似のステップについては、同一あるいは類似のステップであることを示すために同じ参照番号が付されている。
【００７８】
図５を参照して、スケジューリング処理を以下に説明する。ステップＳ２０１において、各移動局は、各フレームで基地局にＣＱＩ情報を報告するよう要求される。ＣＱＩはパイロット信号あるいはデータメッセージによって測定することが可能であり、信号チャネルあるいは専用のデータチャネルを介して基地局に送信される。
【００７９】
ステップＳ２０３において、各ユーザのＣＱＩ情報を受信した後、リンク適応モジュールが、ＣＱＩ情報を現在の転送レートにマッピングする。種々のマッピング方法を利用することが可能であるが、ここでは、閾値に基づいた方法を利用する。マッピングテーブルは上述のテーブル１に示される。
ＣＱＩに基づいて、適切なＭＣＳ（modulation
coding scheme）がテーブル１から得られる。
よって、ｉ番目の移動局についての瞬間の伝送速度Riは、以下のようになる。
【数４３】
2010141886.tif 000046
【００８０】
ステップＳ５０４において、基地局は、その値がユーザのチャネルがどれくらい静的かを意味する各移動局の重み指標を計算する。値「１」は、チャネルが最も静的であることを意味する。
ｉ番目の移動局の最新のフレーム（ｎ番目のフレーム）中のＣＱＩ標準分散である
ΔCQIi(n)を規定する。
従って、ｉ番目の移動局についての重み指標Wiは、次のようになる。
【数４４】
2010141886.tif 000047
【００８１】
従って、（ｎ＋１）番目のフレームにおけるｉ番目の移動局の推定有効転送レートRieffectiveは、次のように計算される。
Rieffective=Ri*Wi   (9)
【００８２】
式（９）に示されるように、（ｎ＋１）番目のフレームの重み指標Wiは、ｉ番目の移動局（式（７））に関しての（ｎ＋１）番目のフレームにおける瞬間転送レートRiのための補正係数と見なすことができる。
【００８３】
Ｓ５０５において、基地局は各移動局の補正された転送レートをプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリングのために使用する。プロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリングの手法は先行技術と同様である。
基地局は各移動局のスループット履歴Rihistoryを記録し、次のフレーム（（ｎ＋１）番目のフレーム）のデータ送信について式（１０）において最大のメトリック
【数４５】
2010141886.tif 000048
を有する移動局を選び出す。
【数４６】
2010141886.tif 000049
【００８４】
Ｓ５０７において、次のフレームの送信機会が与えられる全てのユーザのうち、最も高いメトリック
【数４７】
2010141886.tif 000050
を有するユーザが、（ｎ＋１）番目のフレームでデータを送信することになる。
【００８５】
上述した２つの実施の形態において、（ｎ＋１）番目のフレームの重み指標Wi及び（又は）推定シンボル良好レート
【数４８】
2010141886.tif 000051
は、
ｉ番目の移動局に関して（ｎ＋１）ｔｈフレームについて瞬間の転送レートRiのための補正率と見なすことができ（式（２）と式（７））、あるいは
メトリック
【数４９】
2010141886.tif 000052
（式（１））のための補正率と見なすことができる。
【００８６】
（ハードウェア実装例）
図６は、本発明によるプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューラ７００を備える基地局６００の構成を示すブロック図であり、図７Aおよび図７Bは、本発明の２つの実施の形態によるプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューラ７００の構成を示すブロック図である。
【００８７】
図６に示すように、基地局６００は、受信機６１０、ＡＭＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｃｏｄｉｎｇ：適応変調符号化）モジュール６２０、ピコファラド・スケジューラ７００および送信機６３０を含んでいる。受信機６１０は、基地局６００のサービングセル（serving cell）内のｉ番目の移動局に関して、ｉ番目の移動局からｎ番目のフレーム（現在のフレーム）における各シンボルについてＣＱＩを受信する。ＡＭＣモジュール６２０は、基地局のサービングセル内のｉ番目の移動局に関して、受信したＣＱＩに基づいて（ｎ＋１）番目のフレーム（次のフレーム）に使用する変調コード体系（ＭＣＳ）を決定し、その結果、決定したＭＣＳに基づいてｉ番目の移動局の瞬間の転送レートを決定する。
【００８８】
上述したように、ＡＭＣモジュール６２０は、閾値に基づいたマッピング方法に従って受信したＣＱＩに基づいて（ｎ＋１）番目のフレームに使用するＭＣＳを決定することが可能である。その場合、ＡＭＣモジュール６２０は、ＭＣＳマッピングテーブル（テーブル１）を使用し、受信したＣＱＩに基づいて（ｎ＋１）番目のフレームに使用するＭＣＳを決定する。ＡＭＣモジュール６２０は、まず、受信したＣＱＩに基づいたｎ番目のフレームについてＳＮＲを計算し、次に、（ｎ＋１）番目のフレームに使用するＭＣＳを決定するために計算したＳＮＲをＭＣＳマッピングテーブル（テーブル１）のＳＮＲ閾値と比較する。
【００８９】
測定したＣＱＩと閾値に基づいて、次のフレームのための適切なＭＣＳがテーブル１から得られる。
それにより、ＡＭＣモジュール６２０は、ｉ番目の移動局の瞬間の転送レートRiを
【数５０】
2010141886.tif 000053
と決定する。
【００９０】
図７Aおよび図７Bに示すように、プロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューラ７００は、補正率推定部７１０（７１０’）、メトリック計算部７２０（７２０’）および送信機会付与部７３０を備える。
補正率推定部７１０（７１０’）は、基地局６００のサービングセル内のｉ番目の移動局に関して、ｎ番目のフレームのチャネル品質における変化の統計結果に従って、（ｎ＋１）番目のフレームの瞬間の転送レートRiｉについて補正率（
【数５１】
2010141886.tif 000054
またはWi）を推定する。
メトリック計算部７２０（７２０’）は、基地局６００のサービングセル内のｉ番目の移動局に関して、ｉ番目の移動局の瞬間の転送レートRi、推定した補正率（
【数５２】
2010141886.tif 000055
又はWi）、およびｉ番目の移動局に関して記録した履歴スループットRihistoryに基づいてメトリックMiを計算する。
送信機会付与部７３０は、全ての移動局のうち、最適なメトリック（
【数５３】
2010141886.tif 000056
）を有する移動局に（ｎ＋１）番目のフレームの送信機会を与える。
実施の形態（図７A）において、（ｎ＋１）番目のフレームの瞬間の転送レートＲｉのための補正率（
【数５４】
2010141886.tif 000057
あるいはWi）は、推定シンボル良好レートであり、また、ｎ番目のフレームのチャネル品質における変化の統計結果は、ｎ番目のフレームにおけるシンボル不良レートβi(n)である。
その場合、補正率推定部７１０は、レート計算ユニット７１０２と、レート推定ユニット７１０４を含む。
レート計算ユニット７１０２は、受信したＣＱＩおよび決定したＭＣＳに基づいてフレームのシンボル不良レートβiを計算する。
レート計算ユニット７１０２は、ＭＣＳ閾値より下のＣＱＩ値を有するシンボルを不良シンボルとしてカウントし、フレームにおけるシンボル不良レートβiを
【数５５】
2010141886.tif 000058
として計算する。
【００９１】
レート推定ユニット７１０４は、ｎ番目のフレームの計算したシンボル不良レートβi(n)に基づいて（ｎ＋１）番目のフレームのシンボル正常レート
【数５６】
2010141886.tif 000059
を推定する。
特に、レート推定ユニット７１０４は、（ｎ＋１）番目のフレームのシンボル正常レート
【数５７】
2010141886.tif 000060
を
【数５８】
2010141886.tif 000061
と計算する。
ここで、
【数５９】
2010141886.tif 000062
は、（ｎ＋１）番目のフレームの推定シンボル不良レートを表わし、レート推定ユニット７１０４によって以下のように取得される。
【数６０】
2010141886.tif 000063
ここで、βi(n)はｉ番目の移動局のｎ番目のフレームにおける不良レート、
【数６１】
2010141886.tif 000064
は、ｉ番目の移動局の（ｎ−１）番目のフレームにおける推定不良レートである。
すなわち、（ｎ＋１）番目のフレーム（次のフレーム）の推定不良レート
【数６２】
2010141886.tif 000065
は、ｉ番目の移動局のｎ番目のフレーム（最新のフレーム）における不良レートβi(n)とｉ番目の移動局の（ｎ−１）番目のフレーム（最新のフレーム直前のフレーム）の推定不良レート
【数６３】
2010141886.tif 000066
に依存する。
その初期値（ｎ＝１の場合）は「０」にセットされている。
【００９２】
メトリック計算部７２０は、（ｎ＋１）番目のフレームにおけるｉ番目の移動局の有効転送レートRieffectiveを
【数６４】
2010141886.tif 000067
と推定する有効レート推定ユニット７２０２と、
メトリックMiを
【数６５】
2010141886.tif 000068
として計算するメトリック計算ユニット７２０４を備えている。
もう１つの実施の形態（図７B）においては、（ｎ＋１）ｔｈフレームについて瞬間の転送レートＲｉのための補正率（
【数６６】
2010141886.tif 000069
またはWi）は、重み指標Wiである。また、ｎ番目のフレームのチャネル品質における変化の統計結果は、ｎ番目のフレームにおけるＣＱＩ標準分散ΔCQIi(n)である。
その場合、補正率推定部７１０’は、ｎ番目のフレームにおけるＣＱＩ標準分散ΔCQIi(n)に基づいてｉ番目の移動局に重み指標Wiを割り当てる重み指標割当部７１０６を備える。
ｉ番目の移動局に割り当てられる重み指標Wiは、重み指標割当部７１０６によって
【数６７】
2010141886.tif 000070
と決定される。
【００９３】
メトリック計算部７２０’は、ｉ番目の移動局の（ｎ＋１）番目のフレームにおける有効転送レートＲを、Rieffective=Ri*Wiと推定する有効レート推定ユニット７２０６と、メトリックMiを以下のように計算するメトリック計算ユニット７２０８を備えている。
【数６８】
2010141886.tif 000071
【００９４】
図７Aおよび図７Bの両方に示すように、送信機会付与部７３０は、全ての移動局のうち、最大のメトリック
【数６９】
2010141886.tif 000072
を有する移動局に（ｎ＋１）番目のフレームの送信機会を与える。
【００９５】
図６に戻ると、送信機会付与部７３０は、送信器６３０を介して（ｎ＋１）番目のフレームにおける送信機会の付与を指示する。
これにより、全てのユーザのうち、次のフレームの送信機会を与えられる最も高いメトリック
【数７０】
2010141886.tif 000073
を有する移動局は、（ｎ＋１）番目のフレームでデータを送信する。
【００９６】
本発明のハードウェア実装例について図６、図７Aおよび図７Bに示したが、これらがあくまで例示であることは当業者にとって十分理解できるであろう。それらの詳細における様々な変更は、例えば、２つ以上の構成要素を１つに組み合わせ、また１つの構成要素を２つ以上に分離することで実施することが可能である。しかしながら、そのような変更あるいは変形が、本発明の範囲に包含されることは言うまでもない。例えば、受信機６１０、ＡＭＣモジュール６２０および（または）送信器６３０も、スケジューラ７００の一部とすることが可能である。
【００９７】
（シミュレーション結果）
テーブル２は、各送信ＳＮＲ設定値における提案したスケジューリング処理の性能比較のためのリンクレベルシミュレーションパラメタを示す。
テーブル２  リンクレベルシミュレーションパラメタ
【表２】
2010141886.tif 000074
【００９８】
図８は、ＳＮＲ対スループットに関するシミュレーション結果を示す。「ＡＭＣ無しのＰＦ」は、スケジューリングアルゴリズムが固定ＭＣＳで動作していることを意味する。使用される変調および符号化方式は予め定義され、チャネル変動に適応されない。「ＡＭＣ有りＰＦ」は、上述したような閾値ベースのＡＭＣを使用する従来のプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリングアルゴリズムである。「推定レート有りＰＦ」は、本発明の第１の実施の形態を示している。「重み付きＰＦ」は、本発明の第２の実施の形態を示している。完全なＣＱＩケースにおいては、プロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューラが前もって各ユーザのチャネル変動を正確に知っており、それにより、スケジュールに関して正確な決定を下すことができると仮定した（「完全ＣＱＩ有りＰＦ」）。この完全なＣＱＩケースは現実のシナリオにおいて存在しないけれども、提案したプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリング処理がどれほど効果的かを比較するのに有用である。種々のスケジューリングアルゴリズムに対するシステムのスループットの合計は、図８に示される。
【００９９】
チャネルが不良状態になっている時に、常に元々のＭＣＳを使用するため、「ＡＭＣ無しＰＦ」に関するスループットは最低である。この場合、ユーザのパケット送信は失敗に終わるであろう。ＡＭＣモジュールの支援を有するプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリングはより良好な性能を提供する（「ＡＭＣ有りＰＦ」）。しかし、チャネル状態が変化している時、この方式は「推定レート有りＰＦ」アルゴリズムより悪くなる。その改良点は、本発明の第１の実施の形態によってスケジューリングの前に次のフレームにおいて送信が失敗するユーザのシンボルの数を推定する点にある。
【０１００】
チャネル予測を完全に正確に行うことが困難であるので、本発明の第２の実施の形態による「重み付けＰＦ」アルゴリズムにおいて、より少ないチャネル変動ユーザにより多いリソースを与える。これにより、「重み付けＰＦ」スケジューラのスループットは、「ＡＭＣ有りＰＦ」および「推定レート有りＰＦ」より非常に高くなる。
【０１０１】
図９は、ＳＮＲが３０デシベルである時の移動タイプの各ユーザの合計スループットを示すヒストグラムである。予想されるように、「重み付けＰＦ」スケジューリングアルゴリズム（本発明の第２の実施の形態による）は、徒歩のユーザのスループットを大幅に増加させるが、乗り物のユーザのスループットを低下させる。
【０１０２】
チャネル変動が少ないユーザにさらにより多くの無線通信リソースを与えると、複数ユーザ間の公平性が悪化するだろう。ここで、提案したプロポーショナルフェア型（ＰＦ）スケジューリング処理のために公平性損失を調査するのにジェイン(Jain)による公平性指標ｆ（非特許文献４（ジョン・ウィリーおよび息子、コンピュータ・システムズ性能解析の芸術、Ｒ．  ジャイナ教徒、１９９１年）参照）を使用する。
公平性指標ｆは、以下のように定義される。
【数７１】
2010141886.tif 000075
ここで、xiはｉ番目のユーザのスループット、nは、セル内のユーザの数である。
指標が「１」に近くなるほど、システムはより公平となる。
【０１０３】
ＳＮＲが３０デシベルに設定された場合の公平性性能がテーブル３に示される。
テーブル３から、重み付けプロポーショナルフェア型（ＰＦ）以外のアルゴリズムがすべて十分なジェイン（Ｊａｉｎ）の公平性性能を有することが理解されるだろう。
テーブル３  ＳＮＲが３０デシベルの場合の公平性の性能
【表３】
2010141886.tif 000076
【０１０４】
図９から、重み付けプロポーショナルフェア型（ＰＦ）の公平性損失は、乗り物ユーザのスループットがわずかに低下するためであることが分かる。しかし、歩行者ユーザのスループットは非常に向上する。そこで、システム性能を説明するために他の公平性判定基準であるプロポーショナル・フェアネス（proportional fairness）（非特許文献５（Ｆ．  ケリー、柔軟なトラフィックのための料金とレート制御、欧州の取引図書館所蔵、１９９７年、巻８号、  ３３−３７頁）参照））を適用する必要がある。Ｘだけ１ユーザのスループットを減少させ、他のすべてのユーザの増加スループットの合計がＸ以上である他のリソース割り当て方式が存在する場合、そのシステムはよりプロポーショナル・フェアであると考えられる。ＡＭＣ有りＰＦ方式と比較して、重み付きＰＦスケジューラは、徒歩のユーザのスループットを増加させるけれども、乗り物のユーザのスループットを減少させる。しかしながら、その増加の合計は、減少の合計より非常に大きい。このため、重み付けＰＦは、入り混じった移動状況においてＡＭＣ有りＰＦより、よりプロポーショナル・フェアであると結論付けることができる。
【０１０５】
上記の説明は本発明の好適な実施例のみを示したものであり、いかなる形であれ本発明を限定することを意図するものではない。したがって、本発明の適用範囲には、本発明の精神および原則に則ったあらゆる変更、置換、改良等も内包される。
【符号の説明】
【０１０６】
１：セル
２：セル
１０：インターネット
２０：ゲートウェイ
３１：基地局
３２：基地局
４１：静止ユーザ
４２：歩行者ユーザ
４３：乗り物ユーザ
６００：基地局
６１０：受信機
６２０：ＡＭＣモジュール
６３０：送信機
７００：ＰＦスケジューラ
７１０：補正率推定部
７１０２：レート計算ユニット
７１０４：レート推定ユニット
７２０：メトリック計算部
７２０２：有効レート推定ユニット
７２０４：メトリック計算ユニット
７３０：送信機会付与部
７１０´：補正率推定部
７１０６：重み指標割当部
７２０´：メトリック計算部
７２０６：有効レート推定ユニット
７２０８：メトリック計算ユニット
【図１】
2010141886.tif 000105
【図２】
2010141886.tif 000106
【図３Ａ】
2010141886.tif 000107
【図３Ｂ】
2010141886.tif 000108
【図４】
2010141886.tif 000109
【図５】
2010141886.tif 000110
【図６】
2010141886.tif 000111
【図７Ａ】
2010141886.tif 000112
【図７Ｂ】
2010141886.tif 000113
【図８】
2010141886.tif 000114
【図９】
2010141886.tif 000115
【外国語明細書】
2010141886000001.pdf