(57)【要約】  無線アクセスネットワークでタイムスロットのサブチャネルを割り当てる基地局及び方法の実施例が、概してここに記載される。他の実施例も記載される。或る実施例では、サブチャネルの割り当ては、基地局に現在関連する移動局のサブチャネル品質及び平均スループットに基づいてもよい。或る実施例では、修正プロポーショナル・フェアネスが実現され得る。
2009532000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の移動局のそれぞれのサブチャネル品質及び平均スループットに基づいて、無線アクセスネットワークで２つ以上の移動局の間でタイムスロットのサブチャネルを割り当てることを有する方法。
【請求項２】
前記割り当てることは、
前記複数の移動局のそれぞれの前記サブチャネル品質及び前記平均スループットに基づく比を計算し、
最も高い比を有する前記複数の移動局のうち前記２つ以上の移動局を選択し、
前記選択された移動局に前記タイムスロットの前記サブチャネルを割り当てることを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
選択されていない移動局に前記タイムスロットのサブチャネルを割り当てることを控えることを更に有し、
前記選択することは、サブチャネルを割り当てる移動局の数を決定することを有し、前記数は、利用可能なサブチャネルの総数より小さく、全体システムスループットを増加させるように決定される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
選択する移動局の数を決定することは、前記移動局の帯域要件及びサービスレベル要件のうち１つ以上に基づき、
前記決定された移動局の数は、前記タイムスロットのサブチャネルの数より大きくない、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前に割り当てられたタイムスロットのスループットに基づいて、前記選択された移動局の前記平均スループットを更新し、
前記更新された平均スループットに基づいて選択する前記複数の移動局のそれぞれを考慮することにより、次のタイムスロットについて前記計算、前記選択及び前記割り当てを繰り返すことを更に有する、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
移動局の前記平均スループットは、前のタイムスロット割り当て及び現在のタイムスロット割り当てのスループットを重み付けることにより更新される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記無線アクセスネットワークは、マルチキャリア通信信号を送信するマルチキャリアアクセス技術を実装し、
前記サブチャネルは、前記マルチキャリア通信信号の隣接サブキャリアのグループを有し、
前記サブチャネル品質の指標は、前記サブチャネルのそれぞれについて前記移動局により提供されたチャネル品質インジケータ（CQI）から計算される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
各移動局の前記サブチャネル品質の指標は、前記CQIにより示される信号対雑音比又は信号対干渉及び雑音比から計算された全てのサブチャネルでの瞬時合計レートに更に基づき、
前記比は、各移動局の前記サブチャネル品質対前記平均スループットの比に基づき、選択された移動局の前記瞬時合計レート対前記平均スループットの比に等しい修正プロポーショナル・フェア・メトリックに基づいて計算される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記割り当てる前に、前記選択された移動局の実現可能なスループットのレートベクトルを有するレート行列を生成することを更に有し、
前記レート行列を生成するために、前記移動局の前記レートベクトルは、前記移動局に割り当てられるサブチャネルの数に基づいて複数回複製され、
前記割り当てることは、前記レート行列に最適化アルゴリズムを適用することによりサブチャネルを割り当てることを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
複数の移動局のそれぞれのサブチャネル品質及び平均スループットに基づいて、２つ以上の移動局の間でタイムスロットのサブチャネルを割り当てるスケジューラと、
前記移動局の前記サブチャネル品質及び前記平均スループットを計算するチャネル品質プロセッサと
を有する無線アクセスネットワーク基地局。
【請求項１１】
前記複数の移動局のそれぞれの前記サブチャネル品質及び前記平均スループットに基づく比を計算するメトリック計算ユニットを更に有し、
前記スケジューラは、最も高い比を有する前記複数の移動局のうち前記２つ以上の移動局を選択し、前記選択された移動局に前記タイムスロットの前記サブチャネルを割り当てる、請求項１０に記載の基地局。
【請求項１２】
前記スケジューラは、選択されていない移動局に前記タイムスロットのサブチャネルを割り当てることを控え、
前記スケジューラは、サブチャネルを割り当てるために選択する移動局の数を決定し、前記数は、利用可能なサブチャネルの総数より小さく、全体システムスループットを増加させるように決定される、請求項１１に記載の基地局。
【請求項１３】
選択する移動局の数は、前記移動局の帯域要件及びサービスレベル要件のうち１つ以上に基づき、
選択する移動局の数は、前記タイムスロットのサブチャネルの数より大きくないように、前記スケジューラにより更に決定される、請求項１２に記載の基地局。
【請求項１４】
前記メトリック計算ユニットは、前に割り当てられたタイムスロットのスループットに基づいて、前記選択された移動局の前記平均スループットを更新し、前記更新された平均スループットに基づいて前記比を計算し、
前記スケジューラは、前記更新された平均スループットに基づいて選択する前記複数の移動局のそれぞれを考慮することにより、次のタイムスロットについて選択して割り当てる
前記計算、前記選択及び前記割り当てを繰り返すことを更に有する、請求項１１に記載の基地局。
【請求項１５】
移動局の前記平均スループットは、前のタイムスロット割り当て及び現在のタイムスロット割り当てのスループットを重み付けることにより前記メトリック計算ユニットにより更新される、請求項１４に記載の基地局。
【請求項１６】
前記基地局は、マルチキャリア通信信号を送信するマルチキャリアアクセス技術を実装し、
前記サブチャネルは、前記マルチキャリア通信信号の隣接サブキャリアのグループを有し、
前記サブチャネル品質の指標は、前記サブチャネルのそれぞれについて前記移動局により提供されたチャネル品質インジケータ（CQI）から計算される、請求項１０に記載の基地局。
【請求項１７】
各移動局の前記サブチャネル品質の指標は、前記移動局により提供された前記CQIにより示される信号対雑音比又は信号対干渉及び雑音比から前記チャネル品質プロセッサにより計算された全てのサブチャネルでの瞬時合計レートに更に基づき、
各移動局の前記サブチャネル品質の指標対前記平均スループットの前記比は、各移動局の前記サブチャネル品質対前記平均スループットの比に基づき、選択された移動局の前記瞬時合計レート対前記平均スループットの比に等しい修正プロポーショナル・フェア・メトリックに基づいて前記メトリック計算ユニットにより計算される、請求項１６に記載の基地局。
【請求項１８】
前記スケジューラは、前記割り当てる前に、前記選択された移動局の実現可能なスループットのレートベクトルを有するレート行列を生成し、
前記移動局の前記レートベクトルは、前記移動局に割り当てられるサブチャネルの数に基づいて複数回複製され、
前記スケジューラは、前記レート行列に最適化アルゴリズムを適用することによりサブチャネルを割り当てる、請求項１１に記載の基地局。
【請求項１９】
修正プロポーショナル・フェア比に基づいて、２つ以上の移動局の間でタイムスロットのサブチャネルを割り当てるスケジューラと、
複数の移動局のそれぞれのサブチャネル品質及び平均スループットから前記比を生成するメトリック計算ユニットと
を有する媒体アクセス制御層。
【請求項２０】
前記サブチャネル品質は、物理層のチャネル品質プロセッサにより提供され、
前記スケジューラ及び前記メトリック計算ユニットは、ソフトウェアで実装され、
前記スケジューラは、最も高い比を有する前記複数の移動局のうち前記２つ以上の移動局を選択し、前記選択された移動局に前記タイムスロットの前記サブチャネルを割り当て、
前記スケジューラは、選択されていない移動局に前記タイムスロットのサブチャネルを割り当てることを控え、
前記スケジューラは、利用可能なサブチャネルの数より小さくなるように選択する移動局の数を決定し、全体システムスループットを増加させる、請求項１９に記載の媒体アクセス制御層。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、2006年3月31日に出願された米国特許出願第11/394,476号の優先権の利益を主張し、米国特許出願第11/394,476号が参照として取り込まれる。
【０００２】
本発明の或る実施例は、無線通信ネットワークに関し、或る実施例は、無線アクセスネットワークに関する。
【背景技術】
【０００３】
無線ネットワークでは、サブチャネルの品質及びユーザ毎の実現可能なスループットは、時間と共に変化し得る。最も高い実現可能なスループットでユーザに帯域を割り当てることは、そのユーザのチャネル状況が最も好ましいときの帯域の割り当てを生じる。直交周波数分割多重アクセス（OFDMA：orthogonal  frequency  division  multiple  access）のようなマルチキャリアアクセス技術を使用する無線アクセスネットワークは、フレームのリソース（すなわち、サブチャネル及びタイムスロット）が複数のユーザに割り当てられることを許容する。例えば、異なるユーザは、同じタイムスロットで異なるサブチャネルを割り当てられてもよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
いくつかの従来の無線アクセスネットワークでの１つの問題は、競合するユーザ間でリソースを割り当てる際の公平性を実現することである。
【０００５】
従って、高い全体システムスループットを維持しつつ、公平にユーザにタイムスロットのサブチャネルを割り当てるシステム及び方法について一般的な必要性が存在する。また、周波数選択性チャネル品質情報が利用可能であるときに、無線アクセスネットワークでプロポーショナル・フェアネス（proportional  fairness）を効果的に実現する必要もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下の説明及び図面は、本発明の特定の実施例を当業者が実施することを可能にする程度に十分に示している。他の実施例は、構造的、論理的、電気的、処理的及び他の変更を組み込んでもよい。実施例は、単に可能な変更の代表である。個々の構成要素及び機能は、明示的に要求されない限り任意選択であり、動作の順序は変更してもよい。或る実施例の部分及び特徴は、他の実施例のものに含まれてもよく、代用されてもよい。請求項に記載の本発明の実施例は、これらの請求項の全ての利用可能な均等物を含む。本発明の実施例は、併せて又は個別に、単に便宜的に“本発明”という用語で示されることがあるが、実際に１つより多くが開示されている場合に、本発明の範囲をいずれかの単一の発明又は発明概念に限定することを意図しない。
【０００７】
図１は、本発明の或る実施例によるBWA（broadband  wireless  access）ネットワークを示している。BWAネットワーク100は、無線通信チャネルで１つ以上の移動局105と通信する基地局102を有する。或る実施例では、基地局102は、直交周波数分割多重アクセス（OFDMA：orthogonal  frequency  division  multiple  access）のようなマルチキャリアアクセス技術に従って、下りリンクフレーム108を移動局105に送信する。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。
【０００８】
基地局102は、移動局105と通信するために１つ以上のアンテナ122を使用する物理（PHY）層124を有する。基地局102はまた、とりわけ、無線チャネルへのアクセスを制御する媒体アクセス制御（MAC）層126と、１つ以上のアプリケーションを動作する上位レベル層128とを有する。
【０００９】
本発明の或る実施例によれば、MAC層126は、各移動局105のサブチャネル品質及び平均スループットに基づいて、２つ以上の移動局105の間で下りリンクフレーム108のタイムスロットのサブチャネルを割り当てるスケジューラ130を有してもよい。或る実施例では、スケジューラ130は、移動局105に送信するために、PHY層124にサブチャネル割り当て136を提供してもよい。MAC層126はまた、スケジューラ130により使用される修正PFメトリック（modified  proportionally-fair  metric）η131を生成するメトリック計算ユニット135を有してもよい。PHY層124は、修正PFメトリック131を生成する際にメトリック計算ユニット135により使用される移動局105のサブチャネル品質及び平均スループットを計算するチャネル品質プロセッサ132を有してもよい。
【００１０】
或る実施例では、移動局105は、サブチャネル品質プロセッサ132により使用されるチャネル品質インジケータ（CQI：channel  quality  indicator）106を基地局102に提供してもよい。チャネル品質プロセッサ132は、サブキャリア毎のCQI106又は混合サブチャネル毎のCQI106を受信及び／又は使用してもよい。或る実施例では、チャネル品質プロセッサ132は、メトリック計算ユニット135により使用されるチャネル品質対レートマッピングを生成してもよい。これらの実施例について、以下に詳細に説明する。メトリック計算ユニット135はユニットと呼ばれることがあり、チャネル品質プロセッサ132はプロセッサと呼ばれることがあるが、本発明の範囲は、ソフトウェア及び／又はハードウェアの実装を含む。或る実施例では、MAC層126は、完全にソフトウェア及び／又はソフトウェア構成要素により実装されてもよい。しかし、本発明はこの点に限定されない。或る実施例では、１つ以上の移動局105はまた、CQI106を測定して基地局102にCQI106を報告するために。PHY層でのチャネル品質プロセッサ又は他のチャネル品質処理回路を有してもよい。
【００１１】
図２は、本発明の或る実施例によるBWAネットワークの下りリンクフレームを示している。下りリンクフレーム200は、下りリンクフレーム108（図１）に対応してもよい。下りリンクフレーム200は、x軸（すなわち、時間）に示すタイムスロット202と、y軸（すなわち、周波数）に示すサブチャネル204とを有する。各サブチャネル204は、サブキャリアのグループを有してもよい。或る実施例によれば、単一のサブチャネル／タイムスロットq(i,j)として示すそれぞれ単一のサブチャネル／タイムスロット206は、スケジューラ130（図１）により移動局105（図１）のうち特定のものに割り当てられてもよい。
【００１２】
図１及び図２を併せて参照すると、本発明の実施例によれば、メトリック計算ユニット135は、各移動局105のサブチャネル品質の指標と平均スループットとに基づく比を計算してもよい。スケジューラ130は、最も高い比を有する２つ以上の移動局104を選択してもよく、選択された移動局104に特定のタイムスロット202のサブチャネル204のほとんど又は全てを割り当ててもよい。或る実施例では、移動局104のグループが選択されてもよい。或る実施例では、時間平均スループットに対する全てのタイムスロット204での瞬時スループットの合計の最も大きい（すなわち、最善の）比を有する移動局104が選択されてもよい。これらの実施例では、低い瞬時スループット値（すなわち、比の分子）を有する移動局107は、現在のタイムスロットについて選択される可能性が小さくなる。これらの実施例のいくつかでは、現在のタイムスロットについて選択されていない移動局の時間平均スループット（すなわち、比の分母）は減少するため、比が増加する。これによって、これらの選択されていない移動局が次のタイムスロットについて選択される可能性が増加する。このように、タイムスロットを割り当てる際の修正プロポーショナル・フェアネス（modified  proportional  fairness）が実現され得る。
【００１３】
或る実施例では、１つのタイムスロット内で同時にスケジュールされるグループの移動局105の数は、公平性とサービス区別とを制御するように決定されてもよい。或る実施例では、グループの移動局105の数は、利用可能なサブチャネルの数より小さくてもよい。これは、高い全体システムスループットを生じ得る。
【００１４】
或る実施例では、スケジューラ130は、タイムスロット202のサブチャネルを選択されていない移動局107に割り当てることを控えてもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。或る実施例では、スケジューラ130は、移動局105の帯域要件及び／又はサービスレベル要件に基づいて現在のタイムスロットのサブチャネル204を割り当てるために選択する移動局105の数を更に決定してもよい。或る実施例では、スケジューラ130により選択された移動局105の数は、タイムスロット202のサブチャネル204の数より大きくない。或る実施例では、割り当てる移動局の数を選択するために使用される帯域及びサービスレベル要件は、アプリケーション（VoIP（voice-over-IP）アプリケーション及び／又はビデオストリーミングアプリケーション等）のサービス品質（QoS：quality-of-service）要件に基づいてもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。アプリケーションの帯域及びサービスレベル要件は、上位レベル層128により提供されてもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。これらの実施例では、選択される移動局の数は、アプリケーション要件に基づいてもよいが、複数の移動局のうち特定の移動局は、サブチャネル品質及び平均スループットに基づいて選択されてもよい。
【００１５】
或る実施例では、メトリック計算ユニット135は、前に割り当てられたタイムスロットのスループットに基づいて選択された移動局の平均スループットを更新してもよい。或る実施例では、メトリック計算ユニット135は、結果のタイムスロットのスループット（v）を使用してもよく、更新された平均スループットに基づいて比を計算してもよい。
【００１６】
或る実施例では、スケジューラ130は、更新された平均スループットに基づいて選択される各移動局105を考慮することにより、下りリンクフレーム200の次のタイムスロットのサブチャネルを選択して割り当ててもよい。このように、移動局105のほとんど又は全てが再び考慮され、いくつかが選択されてもよい。次のタイムスロットに選択された移動局104は、前のタイムスロットに選択されていない移動局107を含んでもよく、含まなくてもよい。これらのステップは、基地局102が送信するデータを有する移動局105のほとんど又は全てについて実行されてもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。
【００１７】
或る実施例では、平均スループットは、ゼロで割ることを避けるため、ほぼゼロ又は小さい正数に初期化されてもよい。これらの実施例では、平均スループットは、タイムスロットのサブチャネルが割り当てられた後に、移動局105について更新され得るスループットの移動時間平均でもよい。或る実施例では、平均スループットの精度は、単一のサブチャネル／タイムスロット206と同じ程度の小ささでもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。
【００１８】
或る実施例では、各移動局105の平均スループットは、現在のタイムスロット割り当て及び前のタイムスロット割り当てのスループットを重み付けることにより、メトリック計算ユニット135により更新されてもよい。或る実施例では、平均スループットは以下の式に基づいて更新されてもよい。
【００１９】
θ(i+1)=(1-ε)θ(i)+εν(i+1)
この式で、θは平均スループットを表し、iは現在のタイムスロットを表し、νは瞬時又は現在のタイムスロットのスループットを表し、εは前の割り当てのスループットを重み付けて現在の割り当てのスループットを逆に重み付ける重み係数である。或る実施例では、重み係数εは、低域フィルタ後のスループットとして見なされてもよく、前記の式は、スループットの低域重み付けを表してもよい。或る実施例では、PHY層124は、更新された平均スループットに基づいて割り当てられた各タイムスロット202のサブチャネル204を含む２つ以上のタイムスロット202を有する下りリンクフレーム108を送信してもよい。
【００２０】
或る実施例では、BWAネットワーク100が通信信号を送信するためにOFDMA技術を実装し得る場合、サブチャネル204は隣接サブキャリアのグループを有してもよい。これらの実施例では、サブチャネル品質は、各サブチャネル204について移動局105により提供されたCQI106から計算されてもよい。
【００２１】
或る実施例では、隣接サブキャリアのグループは、周波数スペクトルでサブキャリアの連続するグループでもよい。この場合、各グループは、サブチャネル204の１つのようなサブチャネルを規定してもよい。或る実施例では、隣接サブキャリアのグループは、１つ以上の移動局105が低速移動又は静止していてもよい低移動性のシナリオで使用されてもよい。高移動性のシナリオでは、サブチャネルは、連続しない又は隣接しないサブキャリアのグループを有してもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。連続しないサブキャリアは、並び替えられた（permuted）サブキャリアと呼ばれてもよい。この理由は、各サブチャネルのサブキャリアはチャネル帯域幅を通じて分散され得るためである。並び替えられたサブキャリアの使用で生じる平均スループットを使用するのではなく、低移動性のシナリオで隣接サブキャリアを使用することにより、基地局102は、特定の移動局について高スループットのサブキャリアのグループ（すなわち、高いサブキャリア品質）を利用することが可能になる。
【００２２】
或る実施例では、各移動局のチャネル品質の指標はまた、移動局105により提供されるCQI106により示されるチャネル品質情報（信号対雑音比（SNR：signal-to-noise  ratio）及び／又は信号対干渉及び雑音比（SINR：signal  to  interference  and  noise  ratio）等）からチャネル品質プロセッサ132により計算され得る全てのサブチャネルでの瞬時合計レートに基づいてもよい。他の種類のチャネル品質情報は、データレート情報、MIMO（multiple-input  multiple-output）の実施例での送信モード情報、プリコーディング情報を含んでもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。或る実施例では、各移動局の瞬時合計レートを計算するために、以下の式が使用されてもよい。
【００２３】
【数１】
2009532000.tif 000003
この式で、rm(i,j)は、有効SNRから計算され得るサブチャネル毎に実現可能なレートを表す。或る実施例では、有効SNRは、CQI106の一部として、タイムスロットiのサブチャネル毎に移動局105によりフィードバックとして提供されてもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。
【００２４】
或る実施例では、リンクレベルのシミュレーションが、目標パケット誤り率で送信するために使用される変調及び符号化方式と有効SNRとの間のマッピングを生成するために使用されてもよい。或る実施例では、変調及び符号化方式は、サブチャネル毎に実現可能なレートを決定してもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。変調及び符号化レートは、各シンボル（QAM（quadrature  amplitude  modulation）シンボル等）で有効に変調され得るビット数を決定してもよい。
【００２５】
或る実施例では、有効SNRは以下の式を使用して計算されてもよい。
【００２６】
【数２】
2009532000.tif 000004
この式で、γkは第iのタイムスロットでの第jのサブチャネルの第kのサブキャリアのSNRである。或る実施例では、有効SNRに対応するブロック誤り率（BLER：block  error  rate）を決定するために、平均白色ガウス雑音（AWGN：average  white  Gaussian  noise）曲線がスケジューラ130により使用されてもよい。或る実施例では、送信に使用される変調及び符号化方式毎に、βは、有効SNRに関するBLERが実際のBLERを近似するように選択されてもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。
【００２７】
或る実施例では、各移動局105のサブチャネル品質対平均スループットの比は、修正PFメトリック131に基づいてチャネル品質プロセッサ132により計算されてもよい。修正PFメトリック131は、選択された移動局について瞬時合計レート対平均スループットの比に等しくてもよい。或る実施例では、各移動局のサブチャネル品質対平均スループットの比は、以下の式を使用して計算されてもよい。
【００２８】
【数３】
2009532000.tif 000005
この式で、
【００２９】
【数４】
2009532000.tif 000006
は瞬時合計レートを表し、θmは選択された移動局の平均スループットを示す。この式で、ηm(i)は修正PFメトリック131を表してもよい。
【００３０】
或る実施例では、スケジューラ130は、サブチャネルを割り当てる前に、選択された移動局の実現可能なスループットのレートベクトルを有するレート行列を生成してもよい。選択された移動局104のレートベクトルは、各移動局に割り当てられる複数のサブチャネルに基づいて複数回複製されてもよい。これらの実施例では、スケジューラ130は、最適化アルゴリズムをレート行列に適用することにより、サブチャネルを割り当ててもよい。或る実施例では、レート行列はコスト行列とも呼ばれることがある。或る実施例では、レート行列の要素は、特定のサブチャネルで移動局によりサポートされ得るレートを表してもよい。或る実施例では、レート行列に適用される最適化アルゴリズムは、Hungarianアルゴリズムのようなバイナリ割り当てアルゴリズムを含んでもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。
【００３１】
一例では、選択された移動局104の数は２つでもよく、現在のタイムスロットでの割り当てに利用可能なサブチャネルの数は４でもよい（N=4）。この例では、移動局のチャネルプロファイルに従って、各移動局の利用可能なサブチャネルでの実現可能なレートベクトルは、r1=[2,4,3,4,5]T及びr2=[3,5,3,1,4]Tでもよい。ただし、レートベクトルの値は、毎秒メガビットでのレートを示し得る。この例では、全体タイムスロットのスループットは、２つのサブチャネルを各ユーザに割り当てることにより最大化され得る。各移動局の実現可能なレートベクトルから構成され得るレート行列の例を以下に示す。
【００３２】
【数５】
2009532000.tif 000007
レート行列Rで、各移動局の実現可能なレートベクトルは２回繰り返される。置換行列の全ての行及び列が1に等しい１つの要素を有してもよく、0に等しい他の要素を有してもよいように、レート行列Rと同じ次元を有する置換行列Xが生成されてもよい。これらの実施例では、タイムスロットの特定のサブチャネルを割り当てる際に使用されるため、目的関数がレート行列及び置換行列から作られてもよい。或る実施例では、タイムスロットのスループットを最大化するために、以下に示す目的関数Cが作られてもよい。
【００３３】
【数６】
2009532000.tif 000008
代替のレート行列は以下のように規定されてもよい。
【００３４】
【数７】
2009532000.tif 000009
式(1)は、最小化問題として以下のように書き換えられてもよい。
【００３５】
【数８】
2009532000.tif 000010
式(2)は、バイナリ割り当てアルゴリズム（Hungarianアルゴリズム等）を使用してスケジューラ130により解決され得るバイナリ割り当て問題の形式である。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。前記の例では、式(2)への解は、現在のタイムスロットの２つのサブチャネルを２つの選択された移動局のそれぞれに提供してもよい。前記の例は、２つの選択された移動局及び４つのサブチャネルのみを有するが、本発明の範囲は、数百もの移動局及び数百ものサブチャネルまで含む。
【００３６】
基地局102は、複数の別個の機能要素を有するものとして図示されているが、１つ以上の機能要素は結合されてもよく、ソフトウェア構成要素の組み合わせ（デジタル信号プロセッサ（DSP：digital  signal  processor）及び／又は他のハードウェア要素を有する処理要素等）により実装されてもよい。例えば、或る要素は、１つ以上のマイクロプロセッサ、DSP、ASIC（application  specific  integrated  circuit）、並びにここに記載の機能を少なくとも実行する様々なハードウェア及び論理回路の組み合わせを有してもよい。或る実施例では、基地局102の機能要素は、１つ以上の処理要素で動作する１つ以上の処理を示してもよい。
【００３７】
或る実施例では、基地局102及び移動局105は、マルチキャリア通信チャネルで直交周波数分割多重（OFDM：orthogonal  frequency  division  multiple）通信信号を通信してもよい。マルチキャリア通信チャネルは、所定の周波数スペクトル内でもよく、複数の直交サブキャリアを有してもよい。或る実施例では、マルチキャリア信号は、密集したOFDMサブキャリアにより定められてもよい。各サブキャリアは、他のサブキャリアの中心周波数で実質的にヌル値（null）を有してもよく、及び／又は各サブキャリアは、シンボル期間内で整数の周期を有してもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。或る実施例では、基地局102及び移動局105は、OFDMAのようなマルチキャリアアクセス技術に従って通信してもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。或る実施例では、基地局102及び移動局105は、スペクトル拡散信号を使用して通信してもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。
【００３８】
或る実施例では、BWAネットワーク100はWiMax（Worldwide  Interoperability  for  Microwave  Access）でもよく、基地局102及び移動局105はWiMax通信局でもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。或る実施例では、基地局102及び／又は移動局105のうちいずれか１つ以上は、ポータブル無線通信装置（携帯情報端末（PDA）、無線通信機能を有するラップトップ若しくはポータブルコンピュータ、ウェブタブレット、無線電話、無線ヘッドセット、ページャ、インスタントメッセージング装置、デジタルカメラ、アクセスポイント、テレビ、医療装置（例えば、心拍モニタ、血圧モニタ等）、又は無線で情報を受信及び／又は送信し得る他の装置等）でもよい。
【００３９】
或る実施例では、基地局102及び移動局105により使用される通信信号の周波数スペクトルは、5GHz周波数スペクトル又は2.4GHz周波数スペクトルを有してもよい。これらの実施例では、5GHz周波数スペクトルは、約4.9〜5.9GHzの範囲の周波数を有してもよく、2.4GHzスペクトルは、約2.3〜2.5GHzの範囲の周波数を有してもよい。しかし、他の周波数スペクトルも同様に適しているため、本発明の範囲はこの点に限定されない。或るBWAネットワークの実施例では、通信信号用の周波数スペクトルは、2〜1.1GHzの間の周波数を有してもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。
【００４０】
或る実施例では、基地局102及び移動局105は、無線メトロポリタンエリアネットワーク（WMAN）のIEEE802.16-2004及びIEEE802.16(e)標準（これらの変形及び発展を含む）に従って通信してもよい。しかし、他の技術及び標準に従って通信を送信及び／又は受信するのに適し得るため、本発明の範囲はこの点に限定されない。IEEE802.16に関する更なる情報については、“IEEE  Standards  for  Information  Technology  -  Telecommunications  and  Information  Exchange  between  Systems”  -  Metropolitan  Area  Networks  -  Specific  Requirements  -  Part  16:  “Air  Interface  for  Fixed  Broadband  Wireless  Access  Systems,”  May  2005及び関連の修正／バージョンを参照のこと。
【００４１】
アンテナ122は、指向性又は無指向性アンテナ（例えば、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、パッチアンテナ、ループアンテナ、マイクロストリップアンテナ、又はRF信号の送信に適した他の形式のアンテナを含む）を有してもよい。或る複数アンテナの実施例では、２つ以上のアンテナが使用されてもよい。或る実施例では、２つ以上のアンテナの代わりに、複数の開口を有する単一のアンテナが使用されてもよい。これらの実施例では、それぞれの開口が別々のアンテナと考えられてもよい。或る実施例では、各アンテナ122と他の通信装置との間で生じ得る異なるチャネル特性と空間ダイバーシチとを利用するために、各アンテナは効果的に離れてもよい。或る実施例では、アンテナ122は、波長の1/10以上だけ離れてもよい。
【００４２】
図３は、本発明の或る実施例によるブロードバンド無線アクセスネットワークでタイムスロットのサブチャネルを割り当てる手順のフローチャートである。手順300は、基地局102（図１）のような基地局により実行されてもよいが、他の基地局構成が使用されてもよい。
【００４３】
動作301は、基地局に関連する各移動局の平均スループットを初期化することを有する。或る実施例では、平均スループットは、前述のように小さい正値に初期化されてもよい。或る実施例では、動作302は、メトリック計算ユニット135（図１）により実行されてもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。
【００４４】
動作302は、各移動局の全てのサブチャネルのサブチャネル品質を決定することを有する。或る実施例では、サブチャネル品質は、１つ以上の移動局105（図１）により提供されたCQI106（図１）から、チャネル品質プロセッサ132（図１）により決定されてもよい。
【００４５】
動作303は、各移動局のサブチャネル品質及び平均スループットに基づく比を計算することを有する。或る実施例では、動作303は、前述のように、比に基づいて修正PFメトリック131（図１）を生成することを有してもよい。或る実施例では、動作303はまた、比に基づいて移動局をソートすることを有してもよい。動作303は、メトリック計算ユニット135（図１）により実行されてもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。
【００４６】
動作304は、移動局を選択し、レート行列を生成することを有する。或る実施例では、動作304は、前述のように、動作303で計算された比に基づいて移動局を選択し、移動局毎にレートベクトルからレート行列を生成することを有してもよい。或る実施例では、動作304は、スケジューラ130（図１）により実行されてもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。
【００４７】
動作305は、選択された移動局にサブチャネルを割り当てることを有する。或る実施例では、動作305は、動作304で生成されたレート行列に基づいてサブチャネルを割り当ててもよい。或る実施例では、動作305は、サブチャネルを割り当てるために前述の最適化アルゴリズムを使用してもよい。或る実施例では、動作305は、スケジューラ130（図１）により実行されてもよい。
【００４８】
動作306は、各移動局の平均スループットを更新することを有してもよい。或る実施例では、平均スループットは、動作305でサブチャネルを割り当てられている選択された移動局と、動作305でサブチャネルを割り当てられていない選択されていない移動局との双方について更新されてもよい。或る実施例では、平均スループットは、前のタイムスロットのスループットと現在のタイムスロットの瞬時スループットとに基づいて更新されてもよい。或る実施例では、動作306は、メトリック計算ユニット135（図１）により実行されてもよい。しかし、本発明の範囲はこの点に限定されない。
【００４９】
動作307は、次のタイムスロットのサブチャネルを割り当てるために、動作302〜306を繰り返すことを有する。或る実施例では、動作302〜306は、下りリンクサブフレーム200（図２）のタイムスロット202（図２）毎に繰り返されてもよい。
【００５０】
手順300の個々の動作が別々の動作として図示及び記載されているが、個々の動作の１つ以上は、同時に実行されてもよく、動作が図示の順序で実行される必要はない。
【００５１】
特に記載しない限り、処理、計算、決定、表示等のような用語は、処理システムのレジスタ及びメモリ内で物理（例えば電子）量として表されるデータを、同様に処理システムのレジスタ若しくはメモリ又は他のこのような情報記憶、送信若しくは表示装置内の物理量として表される他のデータに操作及び変換し得る、１つ以上の処理若しくは計算システム又は同様の装置の動作及び／又は処理を示し得る。更に、ここで用いられる計算装置は、揮発性若しくは不揮発性メモリ又はこれらの組み合わせでもよいコンピュータ可読メモリに結合された１つ以上の処理要素を有する。
【００５２】
本発明の或る実施例は、ハードウェアとファームウェアとソフトウェアとの１つ以上の組み合わせで実装されてもよい。本発明の実施例はまた、機械可読媒体に格納された命令として実装されてもよい。機械可読媒体は、少なくとも１つのプロセッサにより読み取られ、ここに記載の動作を実行するように実行される。機械可読媒体は、機械（例えばコンピュータ）により読み取り可能な形式で情報を格納又は送信する如何なる機構を有してもよい。例えば、機械可読媒体は、読み取り専用メモリ（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリ装置、電気、光、音響又は他の形式の伝搬信号（搬送波、赤外線信号、デジタル信号等）を有してもよい。
【００５３】
要約は、読者が技術的開示の本質及び要旨を確認できるという要約を求める37  C.F.R.  Section  1.72(b)に従うように提供される。請求項の範囲又は意味を限定又は解釈するために使用されないという理解で提示されている。
【００５４】
前述の詳細な説明では、開示を簡素化する目的で、様々な機能が併せて単一の実施例にグループ化されている。開示の方法は、対象の記載の実施例が、各請求項に明示的に記載されたものより多い特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、特許請求の範囲が反映するように、本発明は、単一の開示された実施例の全ての特徴より小さいものにある。従って、特許請求の範囲は詳細な説明に組み込まれ、各請求項は別の好ましい実施例として独立する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の或る実施例によるブロードバンド無線アクセス（BWA）ネットワーク
【図２】本発明の或る実施例によるBWAネットワークの下りリンクフレーム
【図３】本発明の或る実施例によるブロードバンド無線アクセスネットワークでタイムスロットのサブチャネルを割り当てる手順のフローチャート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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