(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パレート最適電力制御を適用することができるように、セルラ環境においてユーザ（ＭＳ１〜ＭＳ５）をスケジューリングする方法であって、前記セルラ環境の各セル（Ｃ１〜Ｃ３）において、複数のユーザ（ＭＳ１〜ＭＳ５）が存在し、
前記パレート最適電力制御の実現可能性条件を満たす異なるセル（Ｃ１〜Ｃ３）からの干渉するユーザグループ数が最大になるようにユーザ（ＭＳ１〜ＭＳ５）をスケジューリングするステップを含む方法。
【請求項２】
スケジューリングするステップは、
前記セル（Ｃ１〜Ｃ３）内のユーザ（ＭＳ１〜ＭＳ５）の組合せを反復するステップと、
前記実現可能性条件を満たす前記組合せが干渉体としてスケジューリングされるように前記ユーザ（ＭＳ１〜ＭＳ５）にリソースブロックを配分するステップと
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
スケジューリングするステップは、
ユーザ（ＭＳ１〜ＭＳ５）の全ての組合せを検索するステップであって、各組合せは、近傍セル（Ｃ１〜Ｃ３）内の１つのユーザ（ＭＳ１〜ＭＳ５）を含む、検索するステップと、
候補のある集合に、前記実現可能性条件を満たす各組合せを追加するステップと、
前記ユーザ（ＭＳ１〜ＭＳ５）を、前記候補の集合内の全てのユーザが配分されるまで配分するステップであって、最も少ない組合せの一部分であるユーザから開始する配分するステップとを含む請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ユーザ（ＭＳ１〜ＭＳ５）をスケジューリングするステップは、前記候補の集合内の全てのユーザがスケジューリングされるまで繰り返される請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記実現可能性条件を満たすいかなる組合せの一部分でもないユーザ（ＭＳ１〜ＭＳ５）が存在する場合、スケジューリングするステップは、
ユーザごとに１つのリンクをディアクティベートするステップと、
ユーザごとのＳＩＮＲ目標を、システムスペクトル効率を維持できるようにするステップと、
変更された実現可能性条件を満たすユーザの各組合せを、候補の更なる集合に追加するステップと、
前記ユーザを、前記候補の更なる集合内の全てのユーザが配分されるまで配分するステップであって、該配分は最も少ない組合せの一部分であるユーザから開始する、配分するステップと
を更に含む請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記ディアクティベートするステップ、前記維持できるようにするステップ、前記追加するステップ、及び前記配分するステップは、前記変更された実現可能性条件を満たすいかなる組合せの一部分でもないユーザについて、近傍セル内のユーザへの全てのリンクがディアクティベートされるまで繰り返される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
３セルシナリオについて、前記実現可能性条件は以下のとおりであり、
【数１】
0005543670.tif 000038
ここで、
【数２】
0005543670.tif 000039
は干渉行列Ｆの要素であり、
【数３】
0005543670.tif 000040
はユーザｉの前記目標ＳＩＮＲであり、
【数４】
0005543670.tif 000041
はユーザｊとＭＳｉのＢＳｖｉとの間の経路利得である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記実現可能性条件を満たす組合せを形成することができないセル（Ｃ１〜Ｃ３）内の１つ又は複数のユーザ（ＭＳ１〜ＭＳ５）の場合、近傍セル（Ｃ１〜Ｃ３）内のユーザへの前記リンクをオフに切り替えるステップを更に含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記リンクは複数の連続したタイムスロットにわたってオフに切り替えられ、残りの前記リンクの前記ＳＩＮＲ目標は、前記システムスペクトル効率を維持するために変更される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記残りのリンクの前記ＳＩＮＲ目標は以下のように変更され、
【数５】
0005543670.tif 000042
ここで、
【数６】
0005543670.tif 000043
はｉ番目の残りのリンクの前記更新されたＳＩＮＲ目標を表す請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
一致するビームパターンを有する３つのセルをグループ化するステップであって、近傍セクタの干渉から実質的に遮蔽されたクラスタを形成するグループ化ステップと、
これらの前記３つのセルに前記スケジューリングを適用するステップと、
前記セル環境にわたって前記クラスタを細分するステップであって、それによって各クラスタに前記スケジューリングを別個に適用する、細分するステップとを更に含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記実現可能性条件を満たす各組合せのために、
前記パレート最適電力配分を計算するステップと、該パレート最適電力配分を前記ユーザに割り当てるステップとを含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
命令をコンピュータ上で実行すると請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法を実行する該命令を含むコンピュータプログラム。
【請求項１４】
それぞれ複数のユーザ（ＭＳ１〜ＭＳ５）を含む複数のセル（Ｃ１〜Ｃ３）を有する無線ネットワークのスケジューラであって、請求項１〜１２のいずれか１項に従って前記ユーザ（ＭＳ１〜ＭＳ５）をスケジューリングするように構成されるスケジューラ。
【請求項１５】
それぞれ複数のユーザを含む複数のセル（Ｃ１〜Ｃ３）と、請求項１４に記載のスケジューラとを含む無線ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、無線通信ネットワークの分野に関し、より具体的にはセルラ環境における共同スケジューリング及び電力制御のための手法に関し、特にパレート最適電力制御（ＰＯＰＣ）を直接適用することができるようなユーザのスケジューリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラ直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）システムのアップリンクにおけるスケジューリング及び電力制御を考察するとき、アップリンク電力制御は重要な側面であり、セルラネットワークに特に関連する。図１は、移動局又は移動機ユーザＴｘ１及びＴｘ２からアップリンク接続で信号を受信する２つの基地局Ｒｘ１及びＲｘ２を備えるそのようなセルラネットワークの一部の概略図である。移動局Ｔｘ１は基地局Ｒｘ１と通信する一方、移動局Ｔｘ２は基地局Ｒｘ２と通信する。図１に示すように、幾つかの送信が同時に行われ、それによって干渉が生じる場合がある。図１に示す例では、関連付けられた基地局Ｒｘ２と通信するために移動局Ｔｘ２によって送信される送信信号も、干渉送信Ｉ２１として基地局Ｒｘ１において受信される。干渉は、ネットワーク内の達成可能なスペクトル効率に深刻な影響を与える場合がある。したがって、スペクトル効率に対する負の影響を回避するために、送信機と受信機との間のアップリンク接続におけるスケジューリング及び電力制御は重要な側面である。同じことが、そのようなネットワークにおけるダウンリンク接続にもあてはまることに留意されたい。ダウンリンク接続では、基地局のそれぞれから関連付けられたユーザへの送信が行われ、基地局からの送信は他の移動局において干渉通信として受信される場合もある。図１を考察すると、ダウンリンクシナリオにおいては、基地局は送信機Ｔｘ１、Ｔｘ２内にあり、移動局は受信機Ｒｘ１及びＲｘ２である。
【０００３】
無線通信システムにおける干渉の問題に対処するために、通常、アップリンク接続又はダウンリンク接続のいずれかにおいて、スケジューリングと電力制御とが分離され、すなわち、スケジューリングのために１つの手法が用いられ、電力制御のために別の手法が用いられる。しかしながら、これによって更なるスケジューリング複雑度が生じるのみならず、解の最適性も低減される場合がある（例えば、非特許文献１を参照されたい）。
【０００４】
ＯＦＤＭＡネットワークにおけるアップリンク及びダウンリンクでのスケジューリングが非特許文献２に記載されている。非特許文献２では、注水解決法（water filling solution）に基づくオンラインアルゴリズムが提案されている。この手法によって最適なリソースブロック配分（ＲＢ配分）がもたらされるが、ユーザ間のスループットの公平性は考慮されていない。計算効率の良い電力制御メカニズムが非特許文献３に記載されている。非特許文献３では、目標電力を最小にする問題が記載されている。一方、副搬送波及び電力の同時配分は２段階に分けられ、このため２つの間の依存性は無視される。加えて、２つの配分貪欲法が提案されており、それによって公平性の考察が最小レート制約にまで低減される。
【０００５】
更なる既知の手法はいわゆるマルチキャリア比例公平（ＰＦ）スケジューリングであり、これについては非特許文献４において記載されている。マルチキャリアＰＦスケジューリングは、一般的なＰＦスケジューリングメトリック、すなわち対数平均ユーザレートの和の最大化に基づく。ラウンドロビンスケジューラを上回る性能利得が達成されるが、アルゴリズムの複雑度が高いことにより、マルチキャリアＰＦスケジューリングは第４世代（４Ｇ）ＯＦＤＭＡシステムに適していない。非特許文献５において、より複雑度の低い準最適比例公平スケジューラ（ＰＦＳ）が記載されている。非特許文献５において、副搬送波は順次スケジューリングされる。一方、これによって、特にユーザ信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）分布が不規則である場合に大きな合計スループット損失が生じる。ユーザＳＩＮＲ分布が不規則となるのはセルラネットワークにおいて一般的である。非特許文献６において、副搬送波日和見的ＰＦスケジューリング（subcarrier opportunistic proportional fair scheduling）が記載されており、副搬送波日和見的ＰＦスケジューリングでは、副搬送波が、該副搬送波上の他のユーザの平均応答と比べて最も良好に重み付けされた応答を有するユーザに割り当てられる。この方式は妥当な容量公平性利得を提供するが、これはダウンリンクにしか適しておらず、アップリンクのためには適宜変更する必要がある。
【０００６】
当該技術分野において既知の上述した手法はスケジューリングを扱い、これらの手法は電力制御手法とは別である。例えば、ＯＦＤＭネットワークのための電力制御は、例えば、非特許文献７に記載されているような部分電力制御（ＦＰＣ）方式を伴う。この方式は、スペクトル効率とセルエッジビットレートとをトレードオフする従来の電力制御への僅かな適応を提供する。しかしながら、多くのユーザは自身のＳＩＮＲ目標を達成せず、それによってユーザスループットが悪化する。ＦＰＣに対する拡張が非特許文献８に記載されている。非特許文献８において、電力制御表現は、近傍セルに対して生じた干渉を考慮に入れる。これによって適度な容量増加が達成されるが、他のセルに対する干渉の平均レベルは低減されず、変動のみが低減される。他方で、非特許文献９において、ユーザスループット及び送信電力における大きな利得を提供する閉ループ電力制御が記載されているが、これらは非常に低いＳＩＮＲの場合にのみ達成されるのに対し、高いＳＩＮＲ範囲では利益がほとんど見られない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】T. ElBatt and A. Ephremides「Joint Scheduling and Power Control for Wireless ad hoc Networks」（IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 3, no. 1, pp. 74 - 85, 2004）
【非特許文献２】X. Wang、G. B. Giannakis、及びY. Yu「Channel-Adaptive Optimal OFDMA Scheduling」（Proc. of 41st Annual Conference on Information Sciences and Systems CISS, Baltimore, MD, USA, March 2007, pp. 536-541）
【非特許文献３】D. Kivanc、G. Li、及びH. Liu「Computationally Efficient Bandwidth Allocation and Power Control for OFDMA」（IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 2, no. 6, pp. 1150 - 1158, 2003）
【非特許文献４】H. Kim、K. Kim、Y. Han、及びS. Yun「A Proportional Fair Scheduling for Multicarrier Transmission Systems」（Proc. of 60th Vehicular Technology Conference, VTC, vol. 1, Sep. 2004, pp. 409-413）
【非特許文献５】R. Kwan、C. Leung、及びJ. Zhang「Proportional fair multiuser scheduling in LTE」（IEEE Signal Processing Letters, vol. 16, no. 6, pp. 461-464, jun 2009）
【非特許文献６】M. Khedr、I. El-Rube、Y. Hanafy、及びH. Abou-Zeid「Subcarrier opportunistic proportional fair scheduling for OFDMA systems」（Proc. of 4th International Conference on Internet ICI, Tashkent, Sep. 2008, pp. 1-5）
【非特許文献７】A. Rao「Reverse Link Power Control for Managing Inter-Cell Interference in Orthogonal Multiple Access Systems」（Proc of. Vehicular Technology Conference (VTC), Oct. 2007, pp. 1837 -1841）
【非特許文献８】Z. Li、Y. Wang、及びD. Yang「A Novel Power Control Scheme in OFDMA Uplink」（Proc. of International Conference on Signal Processing (ICSP), 2008, pp. 2880 -2883）
【非特許文献９】L. K. Tee、C. van Rensburg、及びJ.-A. Tsai「Uplink Power Control for an OFDMA Mobile Cellular System」（Proc. of the Vehicular Technology Conference, Baltimore, MD, Sep./Oct. 2007）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、スペクトル効率を最大にしながら、送信電力の調整を通じて無線通信システムにおいて干渉を制御するための改善された手法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項１に記載の方法、請求項１４に記載のスケジューラ、及び請求項１５に記載の無線ネットワークによって達成される。
【００１０】
本発明の実施の形態は、パレート最適電力制御を適用することができるように、セルラ環境においてユーザをスケジューリングする方法であって、前記セルラ環境の各セルにおいて、複数のユーザが存在し、該方法は、
前記パレート最適電力制御の実現可能性条件を満たす異なるセルからの干渉するユーザグループ数が最大になるようにユーザをスケジューリングするステップ
を含む方法を提供する。
【００１１】
本発明の実施の形態は、それぞれ複数のユーザを含む複数のセルを有する無線ネットワークのスケジューラであって、本発明の実施の形態に従って前記ユーザをスケジューリングするように構成されるスケジューラを提供する。
【００１２】
本発明の実施の形態は、それぞれ複数のユーザを含む複数のセルと、本発明の実施の形態によるスケジューラとを含む無線ネットワークを提供する。
【００１３】
本発明の更に別の実施の形態は、コンピュータが読み込める媒体によって格納された命令を含むプログラムを含むコンピュータプログラム製品であって、該命令は、コンピュータ上で前記プログラムを実行するとき、本発明の実施の形態による方法を実行する、コンピュータプログラム製品を提供する。
【００１４】
一実施の形態によれば、スケジューリングするステップは、前記セル内のユーザの組合せを反復するステップと、前記実現可能性条件を満たす前記組合せが干渉体としてスケジューリングされるように前記ユーザにリソースブロックを配分するステップを含む。
【００１５】
一実施の形態によれば、スケジューリングするステップは、ユーザの全ての組合せを検索するステップであって、各組合せは近傍セル内の１つのユーザを含む、検索するステップと、候補のある集合に前記実現可能性条件を満たす各組合せを追加するステップと、前記候補の集合内の全てのユーザが配分されるまで前記ユーザを配分するステップであって、最も少ない組合せの一部分であるユーザから開始する配分するステップとを含む。前記ユーザをスケジューリングするステップは、前記候補の集合内の全てのユーザがスケジューリングされるまで繰り返すことができる。
【００１６】
一実施の形態によれば、前記実現可能性条件を満たすいかなる組合せの一部分でもないユーザが存在する場合、スケジューリングするステップは、ユーザごとに１つのリンクをディアクティベートするステップと、ユーザごとのＳＩＮＲ目標を、システムスペクトル効率を維持するように適合させるステップと、変更された実現可能性条件を満たすユーザの各組合せを、候補の更なる集合に加えるステップと、前記ユーザを、前記候補の更なる集合内の全てのユーザが配分されるまで配分するステップであって、該配分は最も少ない組合せの一部分であるユーザから開始する、配分するステップとを更に含む。前記ディアクティベートするステップ、適合させるステップ、追加するステップ、及び配分するステップは、前記変更された実現可能性条件を満たすいかなる組合せの一部分でもないユーザについて、近傍セル内のユーザへの全てのリンクがディアクティベートされるまで繰り返すことができる。
【００１７】
一実施の形態によれば、３セルシナリオについて、前記実現可能性条件は以下のとおりであり、
【数１】
0005543670.tif 000002
ここで、
【数２】
0005543670.tif 000003
は前記干渉行列Ｆの前記要素であり、
【数３】
0005543670.tif 000004
はユーザｉの前記目標ＳＩＮＲであり、
【数４】
0005543670.tif 000005
はユーザｊとＭＳｉの前記ＢＳｖｉとの間の前記経路利得である。
【００１８】
一実施の形態によれば、本方法は、前記実現可能性条件を満たす組合せを形成することができないセル内の１つ又は複数のユーザの場合、近傍セル内のユーザへの前記リンクをオフに切り替えるステップを更に含む。前記リンクは複数の連続したタイムスロットにわたってオフに切り替えることができ、残りの前記リンクの前記ＳＩＮＲ目標は、前記システムスペクトル効率を維持するために変更される。前記残りのリンクの前記ＳＩＮＲ目標は以下のように変更することができ、
【数５】
0005543670.tif 000006
ここで、
【数６】
0005543670.tif 000007
はｉ番目の残りのリンクの前記更新されたＳＩＮＲを目標を表す。
【００１９】
一実施の形態によれば、本方法は、一致するビームパターンを有する３つのセルをグループ化するステップであって、近傍セクタの干渉から遮蔽されたクラスタを形成するグループ化ステップと、これらの前記３つのセルに前記スケジューリングを適用するステップと、前記セル環境にわたって前記クラスタを細分するステップであって、それによって各クラスタに前記スケジューリングを別個に適用する、細分するステップとを更に含むことができる。
【００２０】
一実施の形態によれば、前記方法は、前記実現可能性条件を満たす組合せごとに、前記パレート最適電力配分を計算するステップと、該パレート最適電力配分を前記ユーザに割り当てるステップを含む。
【００２１】
本発明の実施の形態は、パレート最適電力制御を用いてセルラ環境内のユーザ又は移動局の最適電力制御を得る、すなわち、受信機の達成されたＳＩＮＲを、別の受信機のＳＩＮＲを低減することなく増大させることができないように送信電力を調整するための手法を提供する。A. Goldsmith「Wireless Communications」（University Press, 2005）においてパレート最適電力制御（ＰＯＰＣ）が記載されている。パレートスケジューリングによれば、近傍セル内の複数の干渉ユーザが、パレート最適電力制御の実現可能性条件を満たす干渉体のグループ数が最大になるようにスケジューリングされる。パレート最適電力制御を適用した後、各グループ内の各ユーザ又は移動局は、パレート最適送信電力を用いて自身のＳＩＮＲ目標を達成する。このため、本発明の実施の形態は、セルラＯＦＤＭシステムのアップリンクにおいて電力制御をスケジューリングする問題に対処するが、更なる実施の形態によれば、本発明による手法はダウンリンクにおいても実施することができる。
【００２２】
リソース配分問題及び電力配分問題を解く上述した既知の手法は、リソース配分問題と、電力配分問題を試しに分離し、それらを最適化問題として別々に解く。問題への最も「共同の」解決法であっても、リソース配分、電力配分、及びレート配分に別個の段階を提供する（例えば、上述した非特許文献１、非特許文献２、及び非特許文献３の刊行物を参照）。このため、これらの手法によって、提供される解の最適性が低減する。これとは対照的に、本発明による手法は、２つの配分段階を組み合わせることによって、電力制御段階が、最適リソース配分に基づいて必要な送信電力を計算することを必要とするのではなく、単に電力割り当て手順となるようにユーザをスケジューリングすることを可能にする。また、ネットワークにおけるＰＯＰＣの適用可能性を増大させることによって、ユーザ及びシステム目標スペクトル効率はパレート最適送信電力と一致する。
【００２３】
本発明の実施の形態によれば、パレート最適電力制御（ＰＯＰＣ）に基づく新規のスケジューリングメカニズムであるパレート最適スケジューリング（ＰＯＳ）が提示される。移動局（ＭＳ）は、ＰＯＰＣの条件が満たされるように、経路利得及び信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）目標に基づいてスケジューリングされる。また、ユーザは、同時に送信しているＭＳ数が最大となるようスケジューリングされる。更なる実施の形態によれば、リンクがＰＯＰＣの条件を満たさない状況のために段階的除去（ＳＲ）アルゴリズムが提供される。そのような場合、他のＭＳが該ＭＳのＳＩＮＲ目標を達成するために、リンクが除去される一方、他の（残りの）ＭＳの目標は、リンク除去によって生じたシステムスペクトル効率における損失を防ぐように更新される。
【００２４】
本発明の実施の形態は、セルラネットワーク及びマイクロセル、ピコセル、及びフェムトセルからなる異種ネットワークに適用可能である。
【００２５】
本発明の実施の形態は、システムスペクトル効率が最大となるように干渉条件を最適にする可能性を提供し、これによってスペクトルリソースをより効率的に用いることが可能になり、したがって、送信ビットあたりのコストも低減することが可能になるので有利である。また、本発明の実施の形態は、スケジューリング及び電力制御の問題が、これらのステップが別個であることに起因した解の最適性の損失が回避されるように、共同でかつ同時に解決されるので有利である。加えて、システムの電力使用量はＰＯＰＣに起因して最小となる。また、全てのスケジューリングされたユーザ（すなわち、ＲＢを割り当てられ、ＳＲを通じて除去されていないユーザ）がＳＩＮＲ目標を達成し、このためスペクトル効率目標も達成される。また、全てのユーザがＳＩＮＲ目標を達成するので、空間再利用の増加を通じた合計レートの向上、及びセルエッジユーザスループットの上昇が達成される。電力制御を通じてエネルギー効率も大幅に改善される。
【００２６】
スケジューリングは、バックボーンネットワークを介して互いに通信する基地局のそれぞれにおいて、又はネットワーク内のより高いレベルのエンティティ、例えばマクロセルの基地局において行うことができる。
【００２７】
次に、添付の図面を関して本発明の実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】セルラネットワークの一部の概略図である。
【図２（ａ）】通信システムの概略図であり、２つの送信機の概略図である。
【図２（ｂ）】通信システムの概略図であり、２つの受信機のうちの１つにおける受信信号、雑音信号、及び干渉信号の強度を示す図である。
【図２（ｃ）】通信システムの概略図であり、２つの受信機のうちの１つにおける受信信号、雑音信号、及び干渉信号の強度を示す図である。
【図３（ａ）】３セルネットワークの概略図である。
【図３（ｂ）】利用可能なリソースブロックの概略図である。
【図４】複数のタイムスロットにわたるＳＩＮＲ目標更新を用いたＳＲアルゴリズムの一例を示す図である。
【図５】図３（ａ）の３セルネットワークに類似した３セルシステムを示す図である。
【図６】３セルスケジューラのセルにわたって細分されている該３セルスケジューラを有するセクタ化されたセルラネットワークを示す図である。
【図７】Ｆの全ての固有値が単位円内にある、式（４）のｃ及びｄの値の範囲を示すグラフである。
【図８Ａ】本発明の一実施形態によるＰＯＳアルゴリズムである。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態によるＰＯＳアルゴリズムである。
【図９】ＳＩＮＲ目標及びサイト内距離（ＩＳＤ）を変更する様々な電力配分技法のスペクトル効率結果のグラフである。
【図１０】様々な電力制御技法のシステム電力使用結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
パレート最適スケジューリング（ＰＯＳ）は、システムスペクトル効率及びエネルギー消費が最適にされるようにパレート最適電力制御（ＰＯＰＣ）が適用されるようユーザをスケジューリングすることに焦点をあてる。本発明による手法は、A. Goldsmith「Wireless Communications」（University Press, 2005）に記載されているＰＯＰＣに依拠し、ここでは全てのユーザがＳＩＮＲ目標を達成し、移動局（ＭＳ）の総送信電力が最小にされる。ＰＯＰＣによれば、送信電力は、各リンク上の受信機において或るＳＩＮＲが達成されるように調整される。
【００３０】
図２は通信システムの概略図を示している。図２（ａ）は、信号を送信する２つの送信機Ｔｘｎ及びＴｘｍの概略図を示している。また、送信機からそれぞれの信号を受信する２つの受信機Ｒｘｎ及びＲｘｍが示されている。図２（ａ）において、送信機Ｔｘｎは、チャネル利得Ｇｎ，ｎを有するチャネルを介して送信機Ｒｘｎをサーブする。同様に、送信機Ｔｘｍは、チャネル利得Ｇｍ，ｍを有する更なるチャネルを介して受信機Ｒｘｍをサーブする。一方、受信機はそれぞれ、受信機Ｒｘｎが送信機Ｔｘｍから、チャネル利得Ｇｎ，ｍを有する干渉チャネルを介して信号を受信するという点での干渉も受ける。同様に、受信機Ｒｘｍは、送信機Ｔｘｎから、チャネル利得Ｇｍ，ｎを有する干渉チャネルを介して信号を受信する。送信機のそれぞれの送信電力は、それぞれＴｎ及びＴｍで表され、受信機のそれぞれにおいて受信される信号の受信電力又は厳密には電力レベルは、それぞれＲｎ及びＲｍと表される。受信機ＲｘｎにおけるＳＩＮＲは、以下のように計算される。
【数７】
0005543670.tif 000008
【００３１】
G. J. Foschini及びZ. Miljanic「A Simple Distributed Autonomous Power Control Algorithm and Its Convergence」（IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 42, no. 4, pp. 641-646, Nov. 1993）によれば、パレート最適電力制御のために、送信機における電力は以下のように更新される。
【数８】
0005543670.tif 000009
ここで、
Γｍ：ＳＩＮＲ目標
γｍ（ｋ）：達成されたＳＩＮＲ
である。
【００３２】
しかしながら、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、１つのリンクにおける送信電力を増大させることによって、他のリンクへの干渉が生じる。図２（ｂ）には、時点ｋにおける受信電力１００（Ｒｎ（ｋ））が示されている。時点ｋにおける雑音信号１０２（Ｎ０）及び干渉信号１０４（Ｉｎ）も示されている。図２（ｃ）には、時点ｋにおける、受信機Ｒｘｍにおける受信電力２００、時点ｋにおける、受信機Ｒｘｍにおける雑音信号２０２（Ｎ０）及び干渉信号２０４が示されている。送信機Ｔｘｎと受信機Ｒｘｍとの間の距離は、送信機Ｔｘｍと受信機Ｒｘｎとの間の距離より小さい。送受信機Ｔｘｎと受信機Ｒｘｎとの間の距離は、送信機Ｔｘｍと受信機Ｒｘｍとの間の距離よりも短い。受信機Ｒｘｎにおいて受信される電力は、受信機Ｒｘｍにおいて受信される電力よりも高い（図２（ｂ）及び図２（ｃ）を参照）。雑音は概ね変化しないままである。また、受信機Ｒｘｎにおける干渉信号は、受信機Ｒｘｍにおける干渉信号２０４よりも小さい。
【００３３】
所望のＳＩＮＲが受信機Ｒｘｍにおいて達成されないと判断される場合、送信機Ｔｘｍは、図２（ｃ）の２００’に示すように、該送信機Ｔｘｍの送信電力を増大させるように制御することができる。一方、図２（ｂ）の１０４’に示すように、これによって、より高い干渉信号が受信機Ｒｘｎにおいて生じる。また、図２（ｂ）の１００’に示すように、例えば受信機Ｒｘｎにおいて所望のＳＩＮＲを得るために、送信機Ｔｘｎの送信電力が増大する場合、これによって、２００’に示すように、受信機Ｒｘｍにおける干渉も増大する。このため、パレート最適電力制御は非自明のタスクである。
【００３４】
本発明による手法によれば、ユーザは、ＰＯＰＣを各ＭＳグループに直接適用することができるように、各ＭＳが各近傍セル内に単一の干渉体のみを有する（すなわち、同じＲＢ（リソースブロック）が各セル内の単一のＭＳに割り当てられる）ようにしてスケジューリングされる。ＰＯＰＣが干渉しているＭＳグループに適用されることを可能にするために、以下の条件が成り立たなくてはならない。
【数９】
0005543670.tif 000010
ここで、Ｐ＊はパレート最適電力ベクトルであり、Ｉは恒等行列であり、ｕはＳＩＮＲ目標及びチャネル利得によってスケーリングされた雑音電力のベクトルであり、Ｆは干渉行列であり、ρＦはＦのペロン−フロベニウス（すなわち最大絶対）固有値である。互いに干渉するＭＳグループが式（１）の条件を満たすことができる場合、ＰＯＰＣが利用され、各ＭＳが最適な送信電力で配分される。ユーザをこのようにスケジューリングできるようにするために、式（１）に示す条件は、ネットワークが、利用可能な情報、すなわち経路利得及びＳＩＮＲ目標を直接利用することができるように定式化される必要がある。導出後、実現可能性条件は以下のように定式化することができる。
【数１０】
0005543670.tif 000011
ここで、
【数１１】
0005543670.tif 000012
は干渉行列Ｆの要素であり、
【数１２】
0005543670.tif 000013
はＭＳｉの目標ＳＩＮＲであり、
【数１３】
0005543670.tif 000014
はＭＳｊとＭＳｉのＢＳｖｉとの間の経路利得である。
【００３５】
このため、実現可能性条件は経路利得及びＳＩＮＲ目標の観点で表され、ユーザはそれに従ってスケジューリングを受けることができる。
【００３６】
式（２）を利用するために、スケジューラはシステム内のＭＳの所望のリンク利得及び干渉リンク利得の双方を認識する必要がある。ＭＳのそれぞれが、ダウンリンクにおいて基準信号を用いて、該ＭＳ自身のＢＳ及び近傍のＢＳへの該ＭＳの経路利得を推定することができ、アップリンク制御チャネルにおいてＢＳに報告を返すことができる。次に、当該のＢＳは、ネットワークバックボーン、例えばＬＴＥにおけるＸ２インタフェースを介して、この情報を互いの間で共有することができる。この情報は、より高いアーキテクチャレベル（例えば、ＬＴＥにおけるサービングゲートウェイ（Ｓ−ＧＷ）／移動性管理エンティティ（ＭＭＥ））又は単一の名目上のＢＳのいずれかに渡すことができ、それによって、式（２）に従って適切なＭＳグループを計算することができ、スケジューリングコマンドを個々のＢＳにシグナリングすることができる。
【００３７】
本発明の実施形態による電力制御、スケジューリング、及びリソース分割の組合せの例を図３に基づいて以下に説明する。図３において、図３（ａ）は３セルネットワークの概略図を示し、図３（ｂ）は利用可能なリソースブロック（ＲＢ）、より詳細には、それぞれのユーザに配分することができる５つの異なる周波数又は周波数帯域を示している。図３（ａ）において、それぞれ基地局ＢＳ１〜ＢＳ３を備える３つのセルＣ１〜Ｃ３が示されている。セルＣ１〜Ｃ３のそれぞれは、５つの移動局を備える。スケジューリング中、全てのリンクが共存することができるように、すなわち所望のＳＩＮＲ目標が満たされるように、適切なユーザ対が決定される。ＰＯＳにおいて、セルあたり複数のユーザが存在するとき（図３（ａ）のセルＣ１〜Ｃ３を参照されたい）、ＭＳは、条件（２）を満たす干渉体のグループ数が最大となるようにスケジューリングされなくてはならない。これは、セル内のＭＳの全ての組合せを反復し、条件を満たすＭＳの組合せが干渉体としてスケジューリングされるようにＲＢを配分することによって行われる。干渉体の各グループについて条件（２）が満たされるようにシステム内の全てのユーザをスケジューリングすることが可能である場合、ＰＯＰＣを用いて、全てのユーザ（ＭＳ）が自身の目標ＳＩＮＲを達成し、総システム電力が最小にされる。
【００３８】
そのようなスケジューリングインスタンスの一例が図３（ａ）に示され、各セルにおいて、同じリソースブロックＲＢがグループ内の各ＭＳに割り当てられる（そして、明らかに、ＲＢの異なる集合がグループごとに割り当てられる）。次に、ＰＯＰＣが適用された後、各グループ内の各ＭＳが、パレート最適送信電力で該ＭＳのＳＩＮＲ目標を達成する。例えば、図３（ａ）において、セルＣ１〜Ｃ３内の移動局のそれぞれに割り当てられたそれぞれの番号１〜５から見て取ることができるように、各セルＣ１〜Ｃ３においてリソースブロックが１回のみ割り当てられる。
【００３９】
上述したスケジューリングプロセスは、１つのセル内の２つのユーザ間でＲＢ割り当てをスワップするステップを含むことができ、この結果、条件（２）を満たすために隣接セル内の干渉条件が異なる場合がある。例えば、図３（ａ）において、最初に、リソースブロック３が移動局ＭＳ１に割り当てられている場合があり、リソースブロック１が移動局ＭＳ２に割り当てられている場合がある。しかしながら、この割り当ては条件（２）を満たさなかったため、セルＣ１におけるスケジューリングプロセス中、図３（ａ）に示す配分について条件（２）が満たされるように、リソースブロック１及び３は、移動局ＭＳ１が（リソースブロック３の代わりに）リソースブロック１を割り当てられ、移動局ＭＳ２が（リソースブロック１の代わりに）リソースブロック３を割り当てられるようにスワップされる。
【００４０】
一方、幾つかのＭＳの位置に起因して、例えばセルエッジにおいて、これらのユーザがＰＯＰＣのための条件を満たす干渉体のグループを形成することができない場合があるという状況が存在する場合がある。この場合、潜在的な干渉体がスケジューリングされ、所望のＳＩＮＲ目標を達成することを可能にするために、１つ又は複数のリンクがオフに切り替えられる必要がある。図３（ａ）は、リソースブロック４を配分された移動局のグループ、すなわち移動局ＭＳ３〜ＭＳ５がＰＯＰＣの上述した実現可能性条件を満たす干渉体のグループを形成しないことに起因した、そのようなリンクの除去又はリンクのオフ切替えの一例を示している。このため、本発明の一実施形態による段階的除去（ＳＲ）アルゴリズムによれば、移動局ＭＳ３対基地局ＢＳ１〜ＢＳ３の１つ又は複数のリンクが除去され、したがって、図３（ａ）において、移動局ＭＳ３は点線の円で示される。移動局のために１つ又は複数のリンクを除去することによって、他の２つの移動局ＭＳ４及びＭＳ５がそれらのＳＩＮＲ目標（更新済）を達成することが可能になる。
【００４１】
任意のリンクをオフにすることによって、システムスペクトル効率に害を与える場合があるので、一実施形態によれば、干渉体のＳＩＮＲ目標が、除外されたリンクから除去されたスペクトル効率を「カバー」するように更新される。このメカニズムによって、１つ又は複数のリンクを必要であれば除去して、ＰＯＰＣを依然として適用することができるので、スペクトル効率が維持され、最小送信電力使用量が保証される。
【００４２】
複数のタイムスロットにわたるＳＩＮＲ目標更新を用いたＳＲアルゴリズムの一例が図４に示されている。図４に示すように、移動局のための複数のタイムスロットＳ１〜Ｓ３にわたって、「ｘ」を有する破線の矢印によって示されるように、３つのリンクのそれぞれが１回除去される。同時に、２つの残りのリンクのＳＩＮＲ目標（したがってスペクトル効率）が、より大きな太い矢印によって示すように増大される。この手法によって、各タイムスロットにおいて、かつ全てのタイムスロットにわたって（示す例では３つのタイムスロットにわたって）、スペクトル効率Ｓｓｙｓが維持される。さらに、２つの拡張された送信が除去された送信の損失を補うので、３つのタイムスロットにわたって、各個々のＭＳは該ＭＳの目標スペクトル効率を達成することができる。このため、システム及び個々のスペクトル効率の双方が、ＳＲアルゴリズムにおけるＳＩＮＲ目標更新を通じて維持される一方、各スロット内のリンク除去は、他の２つのユーザのスケジューリングを可能にする。
【００４３】
次に、本発明の実施形態による、電力制御、スケジューリング、及びリソース分割が組み合わされたアルゴリズムの一例を、図３（ａ）のような３セルシステムを示す図５に関して説明する。アルゴリズムの第１のステップは、リソース配分ステップであり、該リソース配分ステップにおいて、リソースブロックがそれぞれのユーザに割り当てられる。図５において、セルＣ１〜Ｃ３のそれぞれにおいて同じリソースが移動局ＭＳ１〜ＭＳ３に割り当てられる。電力制御ステップにおいて、移動局ＭＳ１〜ＭＳ３のグループについて条件（２）が満たされているか否かに関して判断される。ρＦ≧１であると判断される場合、グループ内のリンクのうちの少なくとも１つが所望のＳＩＮＲ目標を達成しない。図５において、移動局ＭＳ１と関連付けられたリンクが除去され、そのとき初めて、グループ内の残りの移動局が所望のＳＩＮＲ目標、すなわちρＦ＜１を達成するものと仮定される。したがって、図５は移動局ＭＳ１が×印で抹消されたことを示す。次に、アルゴリズムはリソース配分ステップに戻り、ここでグループが移動局ＭＳ２〜ＭＳ４を含むように移動局の新たな集合が選択される。
【００４４】
上述したように、ＰＯＳスケジューリング手法は３セルシステムのためのものであるが、現実的なシナリオは４つ以上のセルを含む。１つのオプションは、より多くの数のセルについて実現可能性条件（２）を導出し、したがってＰＯＳ手法をより大きなネットワークに適用することである。一方、E. Jury「A simplified stability criterion for linear discrete systems」（Proceedings of the IRE, vol. 50, no. 6, pp. 1493-1500, 1962）は、４セルシナリオであっても実現可能性条件は過度に複雑であるため、今述べたより大きなネットワークへの拡張は実際的でないことを示している。本発明の実施形態によれば、この問題は、任意の寸法のネットワークにわたって３セルＰＯＳを細分する手法によって解決される。これは、セクタ化されたセルラネットワークを示す図６に関して説明される。セクタ化されたセルラネットワークでは、干渉ビームを有する３つの近傍セクタ／セルが、ＰＯＳを適用することができるようにグループ化されるようにして、３セルスケジューラがセルにわたって細分される。図６のセクタ化されたセルラネットワークでは、普遍的な周波数再利用（universal frequency reuse）が適用され、それぞれのセル内の異なる数は、いずれのＢＳがセルにサービス提供しているかを示す。一致するビームパターンを有する３つのセルをグループ化する（図６の影付きのセルを参照）ことによって、ＰＯＳをこれらの３つのセルに適用することができ、クラスタは、ビームパターンの特性に起因した近傍セクタの干渉から相対的に遮蔽される。次に、このクラスタリングは、周囲のセルからの過度に多大な同一チャネル干渉（ＣＣＩ）を伴うことなく、これらのクラスタのそれぞれにＰＯＳを別個に適用することができ、それによってＭＳが送信要件を達成することが可能になるように、ネットワークにわたって細分される。
【００４５】
以下において、本発明による手法の詳細な実施形態を示す。パレート最適電力配分において、実現可能なリンク配分、すなわちρＦ＜１を所与とすると、全てのユーザが最小電力で自身のＳＩＮＲ要件を達成するようなベクトルＰ＊＝（Ｉ−Ｆ）−１ｕを見つけることができる。これは、非常に望ましい結果であるが、干渉するＭＳのロケーションに依拠して、常に実現可能とは限らない場合がある。このため、実現可能なＦ行列の数を最大にするように（原理的には、システム内のＲＢと同数のＦ行列が存在することができる）意図的にユーザをスケジューリングすることによって、システムスペクトル効率を最大にすることができる。次に、これを可能にする本発明の実施形態によるスケジューラを説明する。
【００４６】
（異なるセルの同じＲＢ（複数の場合もあり）において）ＭＳの特定のグループ化が実現可能になるには、ρＦ＜１であるため、Ｆの全ての固有値λｉの絶対値も１未満、すなわち｜λｉ｜＜１，∀ｉ＝１，．．．，Ｋでなくてはならないことになる。換言すれば、全ての固有値は単位円内になくてはならない。
【００４７】
E.Jury「A simplified stability criterion for linear discrete systems」（Proceedings of the IRE, vol. 50, no. 6, pp. 1493-1500, 1962）において、線形離散系の安定性の単純化された解析テストが記載されている。テストによって、任意の実多項式が単位円内に自身の全ての根を有するための必要十分条件も得られる。このため、このテストは、行列Ｆの特性関数ｆＦ（λ）に直接適用することができる。この特性関数ｆＦ（λ）の根はＦの固有値であり、このため単位円内にある必要がある。Ｆの特性関数ｆＦは以下のように表すことができる。
【数１４】
0005543670.tif 000015
を所与とすると、
【数１５】
0005543670.tif 000016
であり、このため、
【数１６】
0005543670.tif 000017
である。
【００４８】
E.Jury「A simplified stability criterion for linear discrete systems」（Proceedings of the IRE, vol. 50, no. 6, pp. 1493-1500, 1962）において、次数Ｋ＝３の多項式の安定性制約が以下に与えられる。
【数１７】
0005543670.tif 000018
【００４９】
E.Jury「A simplified stability criterion for linear discrete systems」（Proceedings of the IRE, vol. 50, no. 6, pp. 1493-1500, 1962）において、安定性制約は、次数ｎの多項式が単位円内に自身の全てのｎ個の根を有するためのものであり、線形離散系の安定性のための必要条件である。一方、本発明による手法によれば、多項式の安定性は問題ではなく、それよりもＦが実現可能となるように、Ｆの固有値である根が単位円内にあることが保証されるべきである。
【００５０】
次に、上記の条件を特性関数
【数１８】
0005543670.tif 000019
に適用することができる。
【数１９】
0005543670.tif 000020
これは、Ｆが実現可能なｃ及びｄの範囲を示している。これらは図７において点線及び包囲エリアによって示されている。図７において、包囲エリアは、Ｆの全ての固有値が単位円内にある式（４）のｃ及びｄの値の範囲を示している。ｃ，ｄ＜０の特性に起因して、点線１、２、及び３内のエリアＢは特定の実現可能性エリアを表す。しかしながら、Ｆｉ，ｊ＞０，∀ｉ，ｊであるので、ｃ、ｄの双方が＜０であることが明らかであり、このため、実現可能なエリアが実質的に縮小され（図７のエリアＡからエリアＢ）、制約が単一の制約のみに縮小され、それによって実現可能性条件が以下となる。
【数２０】
0005543670.tif 000021
【００５１】
このため、式（７）の条件が満たされる場合のみ、（３セルシナリオでは）各セル内に１つのＭＳグループが実現可能である。これは、ユーザのＳＩＮＲ目標に加えて、個々の所望の経路利得及び干渉経路利得に依拠する。したがって、スケジューラはこの条件を利用して、ＭＳの実現可能なグループ数が最大にされ、このためシステムのスペクトル効率も最大にされるようにユーザをスケジューリングすることができる。
【００５２】
ＰＯＰＣ及びフォスキーニ−ミルハニッチアルゴリズム（ＰＯＰＣの反復的な実施であり、G. Foshini、Z. Miljanic「A Simple Distributed Autonomous Power Control Algorithm and Its Convergence」（IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 42, no. 4, pp. 641-646, Nov. 1993）に記載されている）の双方において、
【数２１】
0005543670.tif 000022
である場合、解が得られず、このため、それぞれＰ→０又はＰ→（Ｐｍａｘ，．．．，Ｐｍａｘ）Ｔとなる。これらの場合、いずれのリンクも送信しないか、又は（最も可能性が高い）大きすぎる電力で送信し、このためこれらの解は準最適である。
【００５３】
この問題に対処することは、ρＦ＜１でＦが達成されるまで、干渉するＭＳグループから連続的に信号リンクを除去することである。各ステップにおいて、他のユーザへの最も大きな干渉を生じているリンク、すなわち最大和を有するＦの列が除去される（列及び対応する行の双方がＦから除去される）。しかしながら、リンクのうちの１つをオフにすることによってシステムスペクトル効率が損なわれ、このため、実施形態によれば、システムスペクトル効率が害を被らないように残りのリンクのＳＩＮＲ目標を修正する更新関数が提供される。
【数２２】
0005543670.tif 000023
ここで、
【数２３】
0005543670.tif 000024
は、ｉ番目の残りのリンクの更新されたＳＩＮＲ目標を表す。式（８）は無限解を有するので、電力最小化
【数２４】
0005543670.tif 000025
又は均等絶対ＳＩＮＲ増加
【数２５】
0005543670.tif 000026
等の、
【数２６】
0005543670.tif 000027
及び
【数２７】
0005543670.tif 000028
に対する追加の条件が必要である。最後に、２つのリンクが除去され、単一のリンクのみが残るとき、
【数２８】
0005543670.tif 000029
であり、Ｆ＝０、ρＦ＝０、及び
【数２９】
0005543670.tif 000030
である。
【００５４】
この形態のリンク除去を通じて、実現可能性制約ρＦに従って送信ユーザ数を最大にしながらシステムスペクトル効率を維持することができる。さらに、これによって、フォスキーニ−ミルハニッチアルゴリズムの結果生じる送信電力の急増、及びＰＯＰＣによって生じるリンクの消滅が防がれる。
【００５５】
スケジューラが（例えばセルエッジにおけるロケーションに起因して）特定のＭＳの実現可能なグループを見つけることができない場合、ＳＲアルゴリズムはＭＳグループ内のリンクのうちの１つをオフにし、結果としてサイズＫ−１×Ｋ−１、３セルの場合は、２×２の実現可能性行列Ｆが得られる。
【数３０】
0005543670.tif 000031
【００５６】
このため、特性関数は以下によって与えられる。
【数３１】
0005543670.tif 000032
【００５７】
再びE.Jury「A simplified stability criterion for linear discrete systems」（Proceedings of the IRE, vol. 50, no. 6, pp. 1493-1500, 1962）から、次数Ｋ−１＝２の多項式の安定性制約は
【数３２】
0005543670.tif 000033
である。
【００５８】
これらの条件を
【数３３】
0005543670.tif 000034
に適用すると、
【数３４】
0005543670.tif 000035
が得られ、このため、実現可能性条件は以下によって与えられる。
【数３５】
0005543670.tif 000036
【００５９】
スケジューラの目標は、（７）の実現可能な条件が満たされ、パレート最適電力制御を適用することができる「ＭＳグループ」を最大にすることである。これは、ＲＢの割り当てが、このためＭＳグループの割り当ても、任意の形式で実行されるランダムスケジューラと対照的である。ＰＯＳアルゴリズムの一実施形態が図８に示され、次に説明される。
【００６０】
スケジューリングアルゴリズムは、検討されているセル数（この実施形態では３）、このため、可能な段階的除去数（＋１）に対応する３つの配分段階に分けられる。
【００６１】
グループ化の第１ラウンドにおいて、スケジューラは３つのＭＳ（すなわち各セル内に１つ）の全ての組合せを検索し、各グループを、実現可能性条件（７）を満たす候補集合Ｓに加える。或るＭＳが複数の実現可能なグループの一部分になることが可能であり、幾つかのＭＳがいずれの一部分にもならないことが可能であるため、実現可能な組合せ数を最大にするために、最小の実現可能な組合せを有するＭＳが最初にスケジューリングされ、その後、他のグループがスケジューリングされ、可能性のあるパートナが除去される。このため、最も実現可能でないグループを有するＭＳが、該最も実現可能でないグループを有する２つの実現可能なパートナとともに最初にスケジューリングされ、以下同様に、Ｓ内の全てのＭＳがスケジューリング／グループ化されるまで行われる。これによって、グループ化の第１ラウンドが終了する。
【００６２】
第２ラウンドにおいて、まだスケジューリングされていないＭＳ、すなわち、第１ラウンドのグループ化において実現可能性な組合せを一切作り出さなかったＭＳが割り当てられることになる。３つからなるグループのこれらのユーザのいずれもスケジューリングすることが可能でないので（可能である場合、これらは第１ラウンドで既にスケジューリングされているので）、このラウンドにおいて、１つのリンクがディアクティベートされたグループが配分される。さらに、上述した段階的除去アルゴリズムにおけるように、ＳＩＮＲ目標が式（８）に従って増大され、システムスペクトル効率が維持される。このため、第１ラウンドと同様に、ここで集合Ｓは式（１６）を満たす全ての「ＭＳ対」を表し、このため配分のために実現可能である。ここでも、最小数の実現可能な組合せを有するＭＳ（複数の場合もあり）が最初にスケジューリングされ、各グループを完全にするために、スケジューリングされていないセルから、実現可能な組合せを有しないか、又は、少なくとも、そのセル内のまだスケジューリングされていない最も少ない実現可能な組合せを有するＭＳが選択される。これは、Ｄ内の全てのＭＳがスケジューリングされ、グループ化の第２ラウンドが終了するまで行われる。
【００６３】
最後に、２つのディアクティベートされたリンクを有するＭＳグループがスケジューリングされるグループ化の第３ラウンドにおいて、スケジューリングは幾分単純になる。大前提は、各グループ内のアクティベートされたリンクが、該リンクの送信電力を最小にし、このためグループの送信電力を最小にするように、最も良好な経路利得を有するべきであることである。したがって、残りのグループのそれぞれは、全てのＭＳがスケジューリングされるまで、最良の経路利得を有するＭＳ、及び最悪の経路損失を有する２つの残りのセルのそれぞれにおけるＭＳを用いて構築される。システムスペクトル効率を維持することができるようにＳＩＮＲ目標も更新される。
【００６４】
電力配分段階において、Ｆ及びｕがＭＳグループごとに構築され（これらは当然ながら、グループ化の第２ラウンド又は第３ラウンドにおいて配分されたグループに応じた大きさである）、パレート最適電力配分が計算され割り当てられる。各ＭＳの電力は、システムの所与の最大送信電力によって制限される。これによって幾つかの解の最適性が低減される場合があるが、これは不可避である。このスケジューラを通じて、システムは所望のスペクトル効率を達成し、そうでない場合、生じる損失が最小にされる。
【００６５】
図９は、ＳＩＮＲ目標及びサイト内距離（ＩＳＤ）を変更するための様々な電力配分技法のスペクトル効率結果を示している（ＰＯＳを除く全ての電力配分技法についてランダムスケジューリングが用いられる）。見て取ることができるように、ＰＯＰＣ、フォスキーニ−ミルハニッチアルゴリズム、開ループ電力制御、及び最大電力システムは、様々なＩＳＤについて一定である。最大電力性能は、全てのＳＩＮＲ目標にわたって一定であり、グループ化が達成不可能であるとき、フォスキーニ−ミルハニッチアルゴリズムがこれに収束するので、フォスキーニ−ミルハニッチアルゴリズムの性能が制限される理由が明らかである。パレート最適配分は、ランダムなグループ化による害を大きく被る。なぜなら、実現可能なグループの数がＳＩＮＲの増加とともに非常に迅速に消滅するためである。さらに、図９の上界は単に、所与のＳＩＮＲ目標のシャノン容量、すなわち、全てのＭＳを最適にスケジューリングすることができる場合に達成可能なスペクトル効率を表す。
【００６６】
一方、上記の実施形態において説明したように、ＩＳＤは、ＳＲアルゴリズム及びＰＯＳの性能における重要な要素である。ネットワークにおけるＩＳＤが小さいほど、電力配分戦略の性能が良好になる。リンクがディアクティベートされ、その結果、ＳＩＮＲ目標がシステムスペクトル効率の損失を防ぐように増大されるとき、
【数３６】
0005543670.tif 000037
を満たすのに必要なより多くの送信電力がＰｍａｘによって制限される。ＩＳＤを低減することは、より大きな所望のリンク利得に起因して、Ｐｍａｘを増大させることに等しい。このため、ＰＯＳ及びＳＲアルゴリズムは、はるかに高いＳＩＮＲのスペクトル効率目標を達成する。なぜなら、２つ又は１つのリンクしかアクティブでないＭＳグループはＰｍａｘによって制限されないためである。ＰＯＳとＳＲアルゴリズムとの間に見て取ることができる差異は、パレートスケジューラにおけるグループ化手順を通じて受ける直接的な利得を表す。様々なＩＳＤについて１ビット／ｓ／Ｈｚにわたる利得が可能であることが明らかである。概して、調査されるシナリオ（ＩＳＤ）について、ＰＯＳが全ての他の技法より優れていることが明らかである。
【００６７】
図１０は、様々な電力制御技法についてのシステム電力使用結果のグラフを示している。図１０は、総システム電力使用量を示している。ＰＯＰＣは、その利用可能性が低いことに起因して、ほとんど電力を用いない一方、フォスキーニ−ミルハニッチアルゴリズムは最大電力送信に収束する。ＰＯＳ及びＳＲアルゴリズムのシステム電力は、他の技法（従来の電力制御を除くが、しかしながら従来の電力制御はシステムのスペクトル効率目標を達成しない）よりもはるかに低い。より小さなＩＳＤの場合の送信電力の低減は、所望のリンク利得における低減によって説明される。各ＩＳＤについて、ＳＩＮＲが低いほど、ＰＯＳはＳＲアルゴリズムより僅かに大きな電力を必要とする。これは主に、より多くのユーザがスケジューリングされているためである。一方、これはγ＊＝１２ｄＢの後に反転する。なぜなら、ここでグループあたりの（可能性が最も高い）単一の残りのリンクが、ＰＯＳにおいてスケジューリングされた２つ又は３つのリンクよりも多くの電力をＳＲアルゴリズムにおいて必要とするためである。しかしながら、最終的に、双方が（全てのＩＳＤについて）Ｐｍａｘ／３に収束する。図９及び図１０から、ＰＯＳがスペクトル効率の観点から最適な性能に最も近づき、広範なＳＩＮＲ目標にわたる電力使用量の観点で非常に良好に機能することが明らかである。
【００６８】
概念の幾つかの態様は装置との関連で説明されたが、これらの態様は、対応する方法の記載も表し、ここでブロック又はデバイスは方法ステップ又は方法ステップの特徴に対応することが明らかである。それに類似して、方法ステップに関連して説明された態様も、対応する装置の対応するブロック又はアイテム又は特徴の記載を表す。
【００６９】
或る実施態様要件に依拠して、本発明の実施形態はハードウェア又はソフトウェアで実施することができる。この実施態様は、電子的に読み取り可能な制御信号が格納されたデジタルストレージ媒体、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリを用いて実行することができ、それらは、方法のそれぞれが実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携する（又は連携可能である）。
【００７０】
本発明による幾つかの実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つが実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携することができる電子的に読み取り可能な制御信号を有するデータ担体を備える。概して、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実施することができる。このプログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されると、本方法のうちの１つを実行するように動作可能である。プログラムコードは、例えば機械が読み込み可読な担体上に格納することができる。他の実施形態は、機械が読み取り可読な担体上に格納された、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するためのコンピュータプログラムを含む。それゆえ、換言すれば、本発明による方法の一実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。それゆえ、本発明による方法の更なる実施形態は、データ担体（又はデジタルストレージ媒体若しくはコンピュータが読み取り可読な媒体）であって、該データ担体上に記録された、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するためのコンピュータプログラムを備える、データ担体である。
【００７１】
それゆえ、本発明による方法の更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するためのコンピュータプログラムを表すデータストリーム又は信号シーケンスである。データストリーム又は信号シーケンスは、例えば、データ通信接続を介して、例えばインターネットを介して転送されるように構成することができる。
【００７２】
更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するように構成又は適合された処理手段、例えばコンピュータ又はプログラム可能な論理デバイスを備える。更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するためのコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。幾つかの実施形態では、プログラム可能な論理デバイス（例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ）を用いて、本明細書に記載された方法の機能のうちの幾つか又は全てを実行することができる。幾つかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するためにマイクロプロセッサと連携することができる。概して、本方法は好ましくは任意のハードウェア装置によって実行される。
【００７３】
上述した実施形態は、単に本発明の原理を例示するものである。本明細書において記載された構成及び詳細の変更及び変形は当業者には明らかであることが理解される。それゆえ、本発明は、同封の特許請求の範囲の範囲によってのみ限定され、本明細書における実施形態の記述及び説明のために提示された特定の詳細によって限定されるものではないことが意図される。
【図１】
0005543670.tif 000044
【図２（ａ）】
0005543670.tif 000045
【図２（ｂ）】
0005543670.tif 000046
【図２（ｃ）】
0005543670.tif 000047
【図３（ａ）】
0005543670.tif 000048
【図３（ｂ）】
0005543670.tif 000049
【図４】
0005543670.tif 000050
【図５】
0005543670.tif 000051
【図６】
0005543670.tif 000052
【図７】
0005543670.tif 000053
【図８Ａ】
0005543670.tif 000054
【図８Ｂ】
0005543670.tif 000055
【図９】
0005543670.tif 000056
【図１０】
0005543670.tif 000057