(57)【要約】  送信ノードと少なくとも１つの宛先ノードとの間の以前のチャネル状態を指示するデータが格納されるチャネル依存スケジューリングのためのシステム及び方法。更に、少なくとも１つの宛先ノードへ送信されるべきデータパケットが後の送信に備えて待機される。送信ノードと少なくとも１つの宛先ノードとの間の現在チャネル状態の判定が実行され、現在チャネル状態及び以前のチャネル状態に応じて、送信ノードから少なくとも１つの宛先ノードへ待機パケットの送信がスケジューリングされる。
2005510960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信ノードと少なくとも１つの見込み宛先ノードとの間の以前のチャネル状態を示すデータを格納する工程と、
前記少なくとも１つの見込み宛先ノードへ送信されるべきデータパケットを待ち行列に待機させる工程と、
前記送信ノードと前記少なくとも１つの見込み宛先ノードとの間の現在チャネル状態を判定する工程と、
前記現在チャネル状態及び前記以前のチャネル状態に応じて前記送信ノードから前記少なくとも１つの見込み宛先ノードへの待機パケットの送信をスケジューリングする工程とを備えるチャネル依存スケジューリングの方法。
【請求項２】
前記スケジューリングする工程は、
前記現在チャネル状態を前記以前のチャネル状態と比較する工程と、
比較に応じて最も好都合なチャネル状態を有するチャネルを判定する工程と、
最も好都合なチャネル状態を有するチャネルを介する待機パケットの送信をスケジューリングする工程とを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記格納する工程は、前記送信ノードと前記少なくとも１つの宛先ノードとの間の１つのチャネル上における送信電力の第１及び第２のモーメントを格納する工程を更に含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記判定する工程は、前記送信ノードと前記少なくとも１つの宛先ノードとの間の格納されている前記第１及び第２のモーメントの送信電力に従って現在送信電力を変換し、正規化する工程を更に含む請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記スケジューリングする工程は、
前記送信ノードと前記少なくとも１つの宛先ノードとの間の前記以前のチャネル状態に関する現在チャネル状態を変換し、正規化する工程と、
前記変換及び正規化に応じて最も低い送信電力を有するチャネルを判定する工程と、
最も低い送信電力を有するチャネルへの待機パケットの送信をスケジューリングする工程とを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記送信ノードはＣＤＭＡ基地局を有し、前記受信ノードはＣＤＭＡ移動局を有する請求項１又は３又は４記載の方法。
【請求項７】
送信ノードと少なくとも１つの宛先ノードとの間のチャネル上の送信電力の、推定される第１及び第２のモーメントを格納する工程と、
前記少なくとも１つの宛先ノードへ送信されるべきデータパケットを待ち行列に待機させる工程と、
前記送信ノードと前記少なくとも１つの宛先ノードとの間の以前のチャネル状態に関する現在チャネル状態を変換し、正規化する工程と、
前記変換及び正規化に応じて最低の送信電力を有するチャネルを判定する工程と、
最低の送信電力を有するチャネルへの待機パケットの送信をスケジューリングする工程とを備えるチャネル依存スケジューリングの方法。
【請求項８】
前記送信ノードはＣＤＭＡ基地局を有し、前記受信ノードはＣＤＭＡ移動局を有する請求項７記載の方法。
【請求項９】
チャネル依存公平スケジューリングを実行するための送信ノードであって、
送信ノードと少なくとも１つの宛先ノードとの間のチャネルと接続するためのインタフェースと、
前記少なくとも１つの宛先ノードと関連し、前記少なくとも１つの宛先ノードへ送信されるべきデータパケットを格納するための待ち行列と、
前記送信ノードと前記少なくとも１つの宛先ノードとの間の以前のチャネル状態を示すデータを格納するためのメモリと、
格納されている以前のチャネル状態に応じて待機データパケットの送信をスケジューリングするためのスケジューラとを具備する送信ノード。
【請求項１０】
前記スケジューラは、更に、
前記送信ノードと前記少なくとも１つの宛先ノードとの間の現在チャネル状態を判定し、
前記現在チャネル状態及び前記以前のチャネル状態に応じて送信ノードから前記少なくとも１つの宛先ノードへの待機パケットの送信をスケジューリングする請求項９記載の送信ノード。
【請求項１１】
前記メモリは、前記送信ノードと前記少なくとも１つの宛先ノードとの間のチャネル上の送信電力の、推定される第１及び第２のモーメントを格納する請求項９記載の送信ノード。
【請求項１２】
前記スケジューラは、更に、
前記現在チャネル状態を前記以前のチャネル状態と比較し、
比較に応じて最も好都合なチャネル状態を有するチャネルを判定し、
前記最も好都合なチャネル状態を有するチャネルを介する待機パケットの送信をスケジューリングする請求項９記載の送信ノード。
【請求項１３】
前記スケジューラは、更に、
前記送信ノードと前記少なくとも１つの宛先ノードとの間の前記以前のチャネル状態に関して現在チャネル状態を変換し、正規化し、
変換及び正規化に応じて最も低い送信電力を有するチャネルを判定し、
最も低い送信電力を有するチャネルへの待機パケットの送信をスケジューリングする請求項９記載の送信ノード。
【請求項１４】
前記送信ノードはＣＤＭＡノードを有する請求項９から１３のいずれか１項に記載の送信ノード。
【請求項１５】
前記チャネルは共有下りリンクチャネルを有する請求項１４記載の送信ノード。
【請求項１６】
前記チャネルはＨＳＤＰＡチャネルを有する請求項１４記載の送信ノード。
【請求項１７】
チャネル依存公平スケジューリングを実行するための送信ノードであって、
送信ノードと少なくとも１つの宛先ノードとの間のチャネルと接続するための手段と、
前記少なくとも１つの宛先ノードと関連し、前記少なくとも１つの宛先ノードへ送信されるべきデータパケットを格納するための手段と、
前記送信ノードと前記少なくとも１つの宛先ノードとの間の以前のチャネル状態を示すデータを格納するための手段と、
格納されている前記以前のチャネル状態に応じて待機パケットの送信をスケジューリングするための手段とを具備する送信ノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデータパケットの送信に関し、特に、無線システムにおけるデータパケットの送信のチャネル依存公平スケジューリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線システムにおいては、基地局のような単一のノードが複数の宛先ノードへ送信されるべきデータパケットを有している。宛先ノードへのパケット送信は時間、空間、周波数及びコード、またはそれらのいずれか、またはその組み合わせで分離することができる。通常、特定の時点で送信できるパケットの数は限られており、それらのパケットは空間、周波数及びコードまたはそのいずれかで多重化される。特定の時点でどのパケットを、どの方向に、どの周波数で、どのコードを使用して送信すべきかの判定はノード内でスケジューラにより判定される。
【０００３】
一例では、ある時間ｔにおいて送信ノードから合わせてｎ（ｎ≧２）個の活動中のノードのうちのｍ個の異なるノード（０＜ｍ≦ｎ）パケットを送信可能であるが、送信ノードは１つのパケットを送信することしかできない。周波数、方向及びコードが異なれば、チャネル状態も異なる可能性があるため、送信ノードに関しては、ｍ個の受信ノードの全てが等しく送信に適しているわけではない。更に、送信ノードから受信ノードｉ（１≦ｉ≦ｎ）へのチャネル状態は時間の経過に伴って変化することもある。スケジューラの目標は全てのパケットを適正な時間に送信することである。
【０００４】
基本的なスケジューリングメカニズムはいくつか存在する。それらの例にはラウンドロビン、及びある範囲のチャネル独立公平キューイングスケジューラなどがある。Kenneth S. Lee、Magda El Zarkiの「Comparison of Different Scheduling Algorithms for Packetized Real-Time Traffic Flows」、Proceedings of 4th International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications (WPMC'01)、デンマーク、Aalborgにて２００１年９月９日〜１２日に開催、及び、Xin Liu、Edwin K.P. Chong、Ness B. Shroffの「Opportunistic Transmission Scheduling With Resource−Sharing Constraints in Wireless Networks」、IEEE Journal on Selected Areas in Communications、第１９巻、第１０号、２００１年１０月刊に記載されているような、チャネル状態を考慮に入れるいくつかのスケジューリングメカニズムが提案されている。これらのメカニズムはある期間にわたり、不都合なチャネル状態を伴うノードへのパケットを据え置き、その代わりに他のノードへパケットを送信する。
【０００５】
ラウンドロビンに基づくスケジューリングメカニズム及び公平キューイングに基づくスケジューリングメカニズムに伴う問題は、それらのメカニズムが変化して行くチャネル状態を利用できないことから起こる。従って、これらのメカニズムはチャネルが困難な状態である時間中にノードへデータを送信しようと試みるので、その結果、送信の誤り、ＣＤＭＡシステムにおける電力コントロールに起因する電力増加（従って、妨害の増加）、又はデータ速度の低下を招く。既存のチャネル依存スケジューリングメカニズムでは、送信ノードに近接する位置にある受信ノードは送信ノードから離れた位置にある受信ノードより良い扱い（より多いスループット）を受ける傾向にあるため、不公平になりがちである。この問題に対する従来の解決方法は、過去のトラフィックに基づく公平さを得るために、データパケットのデッドラインに関する情報又はトラフィック負荷の仮定のいずれかを必要とする。従って、より公平な結果を提供する、チャネル依存スケジューリングにおける改善されたメカニズムが必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、送信ノードと少なくとも２つの宛先ノードとの間の以前のチャネル状態を示すデータが格納されるチャネル依存スケジューリングのためのシステム及び方法によって、上記の問題及び他の問題を克服する。更に、少なくとも１つの宛先ノードへ送信されるべきデータパケットが待ち行列に待機される。送信ノードと少なくとも１つの宛先ノードとの間の現在チャネル状態の判定が実行され、格納されているデータにより示される以前のチャネル状態と共に、少なくとも１つの宛先ノードへの送信のスケジューリングを可能にする。
【０００７】
添付の図面と関連させた以下の詳細な説明を参照することにより、本発明の方法及び装置の更に完全な理解が得られるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
そこで図面、特に図１を参照すると、本発明に従って複数の宛先ノード１５と通信する送信ノード１０の機能ブロック線図が示されている。宛先となりうる宛先ｉ（１≦ｉ≦ｎ）ごとに、送信ノード１０は、送信ノード１０と宛先ノードとの間のチャネルごとの最近の過去におけるチャネル状態を示す１つ以上のチャネル状態測度２５を格納するための格納場所２０を保持している。チャネル状態測度２５はチャネル状態測度格納場所２０内でそれぞれ特定の宛先ノード１５と関連している。送信ノード１０は待ち行列格納場所３０を更に含む。チャネル状態は要求される送信電力、ビット誤り率、検出される妨害などにより判定されても良い。待ち行列格納場所３０は、宛先ノード１５ごとに複数の待ち行列３５を含む。待ち行列３５は、関連する宛先ノード１５へ送信されるべきデータパケット４０を格納する。待ち行列３５は論理待ち行列から構成され、格納場所３０内で任意の数の様式で、例えば、各々の待ち行列３５の間の共有メモリ、ＲＡＭなどとして実現されれば良い。
【０００９】
スケジューラ論理５０を含むスケジューラ４５は、送信ノード１０と宛先ノード１５とを互いに接続するチャネル５５を介して宛先ノード１５へ送信されるべき待機パケット４０の選択を可能にする。送信ノード１０と宛先ノード１５との接続はＲＦインタフェース５８を介して有効にされる。ＲＦインタフェース５８はＧＳＭ、ＣＤＭＡ、ＰＣＳ、ＡＭＰＳ、Ｄ−ＡＭＰＳなどによる無線接続を行う。チャネルの選択は、関連する待ち行列３５にパケットが格納されている宛先ノード１５ごとに、チャネル状態測度３５により示される、現在チャネル状態と近接過去におけるチャネル状態との関係に基づいている。近接過去がどれほど最近であるかの概念は、転送されるべきデータパケット４０に要求される遅延によって決まるべきである。これは、システムオペレータによりチューニングできるようなシステムパラメータである。送信時に、スケジューラロジック５０は、宛先ノード１５について待機パケットを含んでいる待ち行列５５ごとに、送信ノード１０と宛先ノード１５との間の現在チャネル状態の判定を可能にする。スケジューラ４５は、チャネル制御測度２５により示される近接過去におけるチャネル状態と比較して最も好都合な現在チャネル状態を有するノードへの送信のために１つのパケットをスケジューリングする。
【００１０】
次に図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、スケジューラ論理５０により制御されるスケジューラ４５の動作を示す流れ図である。図２Ａにおいて、ステップ６０ではチャネル状態測度の新たな測定が実行される。更に、ステップ６２で、現在格納されているチャネル状態測度３５が検索される。ステップ６４で、チャネル状態の新たな測定値は検索された現在チャネル状態測度と共に新たなチャネル状態測度を計算するために使用される。ステップ６６で、新たに計算されたチャネル状態測度は格納される。このプロセスは各受信ノードに対してｎ回繰り返される。
【００１１】
次に図２Ｂを参照すると、ステップ６８で、現在チャネル状態測定が実行される。同時に、ステップ７０では、ステップ６６で格納されていた現在格納チャネル状態測度が検索される。ステップ７２で、現在チャネル状態測定値と検索されたチャネル状態測度は比較される。待ち行列内に格納されているパケットの宛先であるｍ個のノードの各々に対して、ステップ６８〜７２はｍ回繰り返される。ステップ７４で、比較に基づいて最も好都合なチャネル状態を有する受信ノードが選択される。ステップ７４における受信ノードの選択は、最も最近の近接過去におけるチャネル状態と比較した場合に最も好都合なチャネル状態を有するノードに基づいている。ステップ７６で、選択された受信ノードへの待機パケットの送信がスケジューリングされる。
【００１２】
次に図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、ＨＳＤＰＡ（（ハイスピードダウンリンクパケットアクセス）、3GPP TR 25.855 V5.0.0 High Speed Downlink Packet Access; Overall UTRAN description (Release 5)、２００１年９月、（現在ＵＭＴＳ（ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム）、3GPP TR 23.101 V4.0.0 General UMTS Architecture (Release 4)、２００１年４月、に対して定義されている））のようなタイムスロットＣＤＭＡチャネルの下りリンクにおける図１及び図２のシステムの動作を記述した流れ図が示されている。この場合、送信ノード１０はＣＤＭＡ基地局である。受信ノード１５はＣＤＭＡ移動局である。ＣＤＭＡ基地局から特定の１つの移動局までのチャネル状態は、その移動局への現在必要送信電力から取り出される。ステップ７８（図３Ａ）では、必要とされる送信電力の量の新たな測定が実行される。同時に、ステップ８０で、必要とされる送信電力の第１及び第２のモーメントの最も最近格納された値が検索される。第１のモーメントは平均送信電力を表し、指数加重移動平均アルゴリズムを使用して計算される。送信電力の変量を表す第２のモーメントを計算するために同様のアルゴリズムが使用される。ステップ８２で、新たに測定された必要送信電力と、検索された第１及び第２のモーメントは、指数加重移動平均を使用して新たな第１及び第２のモーメントを計算するために使用される。ステップ８４で、新たに計算された第１及び第２のモーメントは格納される。ステップ７８から８４のこのプロセスはシステム内の各宛先ノードに対してｎ回繰り返される。
【００１３】
次に図３Ｂを参照すると、ステップ８６では、現在の必要送信電力の測定が実行され、一方、ステップ８８では、１つのノードに関するステップ８４からの現在格納されている第１及び第２のモーメントが検索される。ステップ９０で、格納されている第１及び第２のモーメントを使用して１つのノードの測定された送信電力を変換し、正規化することにより、そのノードの変換済み正規化送信電力が判定される。第１のモーメント（平均送信電力）による変換（シフティング）は、異なる絶対信号受信強度を有する複数のノードの間の距離の相違に起因する不公平を回避するために必要である。第２のモーメント（送信電力の変量）による正規化は、異なる信号受信強度の変化を伴うノードの間の、例えば、測度の相違に起因する不公平を回避するために必要である。正規化のためのあらゆる範囲にわたる、異なる単純な近似的な実施形を利用できるであろう。その１つは、先に述べたように、指数加重移動平均に基づいている。別の実施形は過去のタイムウィンドウにおける最小送信電力および最大送信電力を保持し、０〜１の間の値を獲得するために、Pnorm = (Pcurrent - Pmin)（Pmax - Pmin）に従って現在送信電力を正規化する。ステップ８６〜９０はシステム内の各宛先ノードに対してｎ回繰り返される。
【００１４】
ステップ９２では、最も低い変換済み正規化送信電力を要求する移動局が選択される。ステップ９４で、選択された移動局へ送信されるべきパケットがスケジューリングされる。このプロセスにより他の種類のスケジューリングと比較して基地局の総送信電力が減少し、セル内の妨害レベルが低下する。同時に、必要送信電力が平均送信電力と比較されるため、基地局に近接するノードと同様に基地局から遠く離れた場所にある宛先ノード１５も扱われる。
【００１５】
本発明はチャネル依存スケジューリングの不公平を克服する一方で、好都合なチャネル状態を活用する。従って、長期間にわたる公平を維持しつつ、無線システムの総容量を増加させることができる。
【００１６】
以上、本発明を実現するための好ましい一実施例を説明したが、本発明の範囲はこの説明により必ずしも限定されない。本発明の範囲は次の請求の範囲により規定される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に従って複数の宛先ノードへのチャネル依存公平スケジューリングが可能である送信ノードの機能ブロック線図、
【図２Ａ】、
【図２Ｂ】送信のためにパケットがスケジューリングされる方式を示す流れ図、
【図３Ａ】、
【図３Ｂ】ＣＤＭＡ基地局とＣＤＭＡ移動局との間のチャネル依存公平スケジューリングの方式を示す流れ図である。
【図１】
2005510960.tif 000003
【図２Ａ】
2005510960.tif 000004
【図２Ｂ】
2005510960.tif 000005
【図３Ａ】
2005510960.tif 000006
【図３Ｂ】
2005510960.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月3日(2003.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信ノード（１０）と少なくとも１つの見込み宛先ノード（１５）との間の以前のチャネル状態を指示するデータを格納する工程（８４）と、
前記少なくとも１つの見込み宛先ノード（１５）へ送信されるべきデータパケットを待ち行列に待機させる工程と、
前記送信ノード（１０）と前記少なくとも１つの見込み宛先ノード（１５）との間の現在チャネル状態を判定する工程（８６）と、
前記現在チャネル状態及び以前のチャネル状態に応じて前記送信ノード（１０）から前記少なくとも１つの見込み宛先ノード（１５）への待機パケットの送信をスケジューリングする工程（９０、９２、９４）とを備えるチャネル依存スケジューリングの方法であって、
前記スケジューリングする工程は、更に
前記送信ノード（１０）と前記少なくとも１つの宛先ノード（１５）との間の前記以前のチャネル状態を示すデータに関する前記現在チャネル状態を変換し、正規化する工程（９０）と、
前記変換及び正規化に応じて最も低い送信電力を有するチャネル（５５）を判定する工程（９２）と、
前記変換及び正規化に応じて最も低い送信電力を有する被判定チャネル（５５）に待機パケットの送信をスケジューリングする工程（９４）と
を備えることを特徴とするチャネル依存スケジューリングの方法。
【請求項２】
前記格納する工程（８４）は、前記送信ノード（１０）と前記少なくとも１つの宛先ノード（１５）との間の１つのチャネル上における送信電力の第１及び第２のモーメントを格納する工程を更に含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１のモーメントは平均送信電力を示し、前記第２のモーメントは送信電力の変量を示す請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記送信ノード（１０）はＣＤＭＡ基地局を有し、前記受信ノード（１５）はＣＤＭＡ移動局を有する請求項１又は２又は３記載の方法。
【請求項５】
チャネル依存公平スケジューリングを実行するための送信ノード（１０）であって、
送信ノードと少なくとも１つの宛先ノードとの間のチャネルと接続するためのインタフェース（５８）と、
少なくとも１つの宛先ノード（１５）と関連し、少なくとも１つの宛先ノードへ送信されるべきデータパケットを格納するための待ち行列（３５）と、
前記送信ノードと前記少なくとも１つの宛先ノードとの間の以前のチャネル状態を示すデータを格納するためのメモリ（２０）と、
格納されている以前のチャネル状態に応じて待機データパケットの送信をスケジューリングするためのスケジューラ（４５）とを具備する送信ノードであって、
前記スケジューラは、更に
前記送信ノードと前記少なくとも１つの宛先ノードとの間の前記以前のチャネル状態に関する現在チャネル状態を変換し、正規化することと、
前記変換及び正規化に応じて最も低い送信電力を有するチャネルを判定することと、
前記変換及び正規化に応じて最も低い送信電力を有する被判定チャネルに待機パケットの送信をスケジューリングすることとに適応した送信ノード。
【請求項６】
前記メモリ（２０、２５）は、前記送信ノードと前記少なくとも１つの宛先ノードとの間のチャネル上の送信電力の推定される第１及び第２のモーメントを格納することに適合した請求項５記載の送信ノード。
【請求項７】
前記送信ノードはＣＤＭＡノードを有する請求項５に記載の送信ノード。
【請求項８】
前記チャネルは共有下りリンクチャネルを有する請求項７記載の送信ノード。
【請求項９】
前記チャネル（１０）はＨＳＤＰＡチャネルを有する請求項７記載の送信ノード。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
ラウンドロビンに基づくスケジューリングメカニズム及び公平キューイングに基づくスケジューリングメカニズムに伴う問題は、それらのメカニズムが変化して行くチャネル状態を利用できないことから起こる。従って、これらのメカニズムはチャネルが困難な状態である時間中にノードへデータを送信しようと試みるので、その結果、送信の誤り、ＣＤＭＡシステムにおける電力コントロールに起因する電力増加（従って、妨害の増加）、又はデータ速度の低下を招く。
チャネル状態に基づいて送信を展開するシステム及び方法の例は、ＷＯ０１７１５２１Ａ及びＷＯ０１７６３０６Ａで開示される。ＷＯ０１７１５２１Ａは、移動局に引き続き送信されるべきデータのフレームを送信するのに好ましいセルサイトを移動局が選択する方法及び装置について説明する。好ましいセルサイトの基地局はデータのフレーム送信をスケジューリングし、この送信のパラメータは最近測定されたチャネル及びインタフェース情報から基地局によって判定される。
ＷＯ０１７６３０６Ａは、無線通信システムにおける無線リンク適応及び基地局セクタ選択について説明する。移動端末から受信された情報は、特別なセクタ、また好ましくはセクタアンテナを要求するために基地局によって使用されて、データを移動端末に送信し且つ／又は移動端末までの現在の最大データ送信速度を調整する。
既存のチャネル依存スケジューリングメカニズムでは、送信ノードに近接する位置にある受信ノードは送信ノードから離れた位置にある受信ノードより良い扱い（より多いスループット）を受ける傾向にあるため、不公平になりがちである。この問題に対する従来の解決方法は、過去のトラフィックに基づく公平さを得るために、データパケットのデッドラインに関する情報又はトラフィック負荷の仮定のいずれかを必要とする。従って、より公平な結果を提供する、チャネル依存スケジューリングにおける改善されたメカニズムが必要とされている。


【国際調査報告】
2005510960.tif 000008
2005510960.tif 000009
2005510960.tif 000010