(57)【要約】【課題】無線通信システムにおける輻輳をデータ速度の調整によって低減する方法及び装置【解決手段】無線通信システムにおける輻輳制御のための方法及び装置である。個々の目標のデータ速度値が、個々のアクセス端末に割り当てられる。該アクセス端末の個々のデータ速度は、対応する個々の目標データ速度値を実現するように調整される（２０８，２１８）。該目標値が、所定数の繰り返し内で実現されない場合には、個々のデータ速度が調整される。一つの実施形態においては、輻輳ビットの状態は、増加または減少（２０４）等の調整の種類を示し、該輻輳ビットの状態は、輻輳パラメータを所定のしきい値と比較することによって決まる。一つの実施形態は、所望の輻輳尺度しきい値に対するマージンを有する外ループを実施する。一つの実施形態によれば、輻輳インジケータはマルチビットを含み、少なくとも一つのビットは、移動局に目標値を用いるように指示し、さもなければ、目標値に無関係に調整するように指示する（２１０，２１６）。
2005518109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線システムの移動局において、次のデータ速度を決定する方法であって、
輻輳インジケータを受信することと、
前記次のデータ速度を、データ速度履歴及び輻輳インジケータ履歴の関数として生成することと、
を備える方法。
【請求項２】
前記次のデータ速度を生成することが、
少なくとも一つの直前のデータ速度を、前記移動局のための目標データ速度と比較することと、
該比較の第１の結果に応答して、少なくとも一つのデータ速度を調整することにより、前記次のデータ速度を決定することと、
をさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも一つの直前のデータ速度を調整することが、統計分析を実行する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記次のデータ速度を生成することが、
連続する同じ値の輻輳インジケータの数をカウントすることと、
前記連続する同じ値の輻輳インジケータの数が、所定の最大数よりも少ない場合に、前記少なくとも一つの直前のデータ速度を維持することにより、前記次のデータ速度を決定することと、
をさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記次のデータ速度を生成することが、
前記連続する同じ値の輻輳インジケータの数が、前記最大数以上である場合に、前記少なくとも一つの直前のデータ速度を調整することにより、前記次のデータ速度を決定することをさらに備える請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第１の輻輳状態に対して、前記直前のデータ速度が、前記目標データ速度を上回る場合、調整することが減少させることを含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第２の輻輳状態に対して、前記直前のデータ速度が、前記目標データ速度を下回る場合、調整することが増加させることを含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記次のデータ速度が、前記移動局において生成され、かつ他の移動局と無関係である請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記最大数が、予め決まっている請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記輻輳インジケータが、マルチビットからなる請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記マルチビットのうちの少なくとも一つが、調整インジケータに相当し、前記マルチビットのうちの少なくとも一つが、目標インジケータに相当し、前記方法が、
前記目標インジケータの第１の値に対して、前記調整インジケータに従って、少なくとも一つの直前のデータ速度を調整することと、
前記目標インジケータの第２の値に対して、少なくとも一つの直前のデータ速度を、前記移動局のための目標速度と比較することとをさらに備え、
比較の第１の結果に応答して、前記調整インジケータに従って、少なくとも一つの直前のデータ速度を調整することにより、前記次のデータ速度を決定する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記調整インジケータの第１の値に対して、前記調整インジケータに従って、少なくとも一つの直前のデータ速度を調整することが、少なくとも一つの直前のデータ速度を増加させることを含み、
前記調整インジケータの第２の値に対して、前記調整インジケータに従って、少なくとも一つの直前のデータ速度を調整することが、少なくとも一つの直前のデータ速度を減少させることを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
輻輳インジケータを受信して、それから輻輳状態を判断する手段と、
次のデータ速度を、輻輳インジケータの履歴の関数、および前記移動局のためのデータ速度履歴の関数として決定するデータ速度制御手段と、
を備える移動局装置。
【請求項１４】
直前のデータ速度を、前記移動局のための目標速度と比較する比較手段をさらに備え、
前記データ速度制御手段が、前記直前のデータ速度を前記目標のデータ速度と比較することの第１の結果に応答して、前記直前のデータ速度を調整することによって次のデータ速度を生成する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
連続する同じ値の輻輳インジケータの数をカウントするカウント手段をさらに備え、
前記データ速度制御手段が、前記連続する同じ値の制御制御インジケータの数が最大数を下回る時に、前記直前のデータ速度を前記目標データ速度と比較することの第２の結果に応答して、前記直前のデータ速度を維持することにより、前記次のデータ速度を生成する請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記データ速度制御手段が、前記連続する同じ値の制御インジケータの数が前記最大数以上である時に、前記直前のデータ速度を調整することにより、前記次のデータ速度を生成する請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムに関する。具体的には、本発明は、無線通信システムにおける輻輳制御のための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、基地局は、多数の移動するユーザと通信する。無線通信は、音声伝送や画像伝送等の低遅延データ通信や、あるいは、パケット化データ伝送等の高データ速度通信を含む。１９９７年１１月３日に出願され、「高速パケットデータ伝送のための方法および装置（METHOD AND APAPRATUS FOR HIGH RATE PACKET DATA TRANSMISSION）」と題された米国特許出願第０８／９６３，３８６号明細書は、高速パケットデータ伝送について記載しており、これを本願明細書に明白に援用する。
【０００３】
無線通信システム、具体的には、パケット化伝送に適したシステムにおいては、輻輳やオーバーロードが、該システムのスループットを低下させる可能性がある。輻輳は、該システムの定格容量に対する保留及びアクティブトラヒックの量の尺度である。システムオーバーロードは、該保留及びアクティブトラヒックが定格容量を越えたときに発生する。システムは、割り込みをすることなくトラヒック状態を維持するために、すなわち、リソースのオーバーロードやアンダーロードを回避するために、目標の輻輳レベルを実行する。
【０００４】
オーバーロードに伴う一つの問題は、遅延された伝送応答である。応答時間の増加は、データを要求するアプリケーションが、プログラムされて与えられた時間よりも長く待機する、アプリケーションレベルのタイムアウトにつながる場合が多くある。そこで、アプリケーションは、タイムアウトに対してメッセージを不必要に再送信し、さらなる輻輳を引き起こすことになる。この状態が続いた場合、該システムは、ユーザにサービスを行うことができない状態に達する可能性がある。従って、どんな輻輳制御もない場合には、該システムは、その定格容量をかなり下回って機能することになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのため、無線システムの効率を向上させ、かつオーバーロードの可能性または故障を低減する輻輳制御に対する要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願明細書に開示した実施形態は、個々のアクセス端末が、個々の目標を実施できるようにする輻輳制御の有効な方法を提供することにより、上述した要求に取り組む。一つの態様によれば、輻輳インジケータ（ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ  ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を生成する方法は、外ループしきい値（ｏｕｔｅｒｌｏｏｐ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を所望のしきい値の関数として決定することと、輻輳尺度を測定することと、該輻輳尺度を該所望のしきい値と比較することと、該測定した輻輳尺度を該所望のしきい値と比較することに応じて、該外ループしきい値を更新することとを含む。
【０００７】
別の態様においては、移動局装置は、輻輳インジケータを受信して、それから輻輳状態を判断する手段と、次のデータ速度を、輻輳インジケータの履歴の関数として、および該移動局のためのデータ速度の履歴の関数として決定するデータ速度制御手段とを含む。
【０００８】
さらに別の態様においては、輻輳インジケータを生成する方法は、外ループしきい値を所望のしきい値の関数として決定することと、輻輳尺度を測定することと、該輻輳尺度を該所望のしきい値と比較することと、該測定した輻輳尺度を該所望のしきい値と比較することに応じて、該外ループしきい値を更新することとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
「例示的な」という言葉は、本願明細書中においてはもっぱら、「実施例、具体例または実例として作用すること」を意味するのに用いられる。「例示的」として本願明細書に記載された実施形態は、いずれも、他の実施形態にまさって、好適または有利と解釈する必要はない。
【００１０】
本願明細書中でアクセス端末、ＡＴと呼ぶ移動加入者局は、移動式または固定式であってもよく、また、一つまたはそれ以上の基地局と通信する可能性がある。アクセス端末は、データパケットを、本願明細書においてモデムプールコントローラ（Ｍｏｄｅｍ  Ｐｏｏｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、ＭＰＣと呼ぶ、一つまたはそれ以上のモデムプールトランシーバ（ｍｏｄｅｍ  ｐｏｏｌ  ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓ）を介して基地局へ送信し、かつ受信する。モデムプールトランシーバ及びモデムプールコントローラは、アクセスネットワーク（Ａｃｃｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）と呼ばれるネットワークの一部である。アクセスネットワークは、多数のアクセス端末間でデータパケットをやりとりする。該アクセスネットワークは、さらに、企業イントラネットやインターネット等の該アクセスネットワークの外側の追加的なネットワークに接続してもよく、各アクセス端末と、そのような外部のネットワークとの間でデータパケットをやりとりする可能性がある。一つまたはそれ以上のモデムプールトランシーバとアクティブトラヒック回線接続を確立したアクセス端末は、アクティブアクセス端末と呼ばれ、トラヒック状態にあるといわれる。アクセスネットワークが、複数のアクセス端末及び基地局コントローラとの通信に適している基地局で構成されていてもよいことに注意されたい。
【００１１】
一つまたはそれ以上のモデムプールトランシーバとのアクティブトラヒック回線接続を確立するプロセス中にあるアクセス端末は、接続セットアップ状態にあるといわれる。アクセス端末は、無線回線を介して、あるいは、例えば光ファイバまたは同軸ケーブルを用いた有線回線を介して通信するどのようなデータ装置であってもよい。また、アクセス端末は、限定するものではないが、ＰＣカード、コンパクトフラッシュ、外部または内部モデム、あるいは無線または有線電話を含む多種の装置のうちのいずれかであってもよい。上記アクセス端末が、それを介して信号を上記モデムプールトランシーバへ送る通信リンクは、リバースリンクと呼ばれる。モデムプールトランシーバが、それを介して信号をアクセス端末へ送る通信リンクは、フォワードリンクと呼ばれる。
【００１２】
図１は、多数のユーザをサポートし、本発明の少なくともいくつかの態様及び実施形態を実施することが可能な通信システム１００の図である。システム１００は、多数のセル１０２Ａ〜１０２Ｇに対して通信を提供し、各セルは、それぞれ、対応する基地局１０４Ａ〜１０４Ｇによってサービスされる。例示的な実施形態においては、基地局１０４のうちのいくつかは、多数の受信アンテナを有し、他のものは、受信アンテナを一つだけ有する。同様に、基地局１０４のうちのいくつかは、多数の送信アンテナを有し、他のものは、単一の送信アンテナを有する。送信アンテナと受信アンテナとの組合せには制限はない。そのため、基地局１０４は、多数のアンテナと単一の受信アンテナを有すること、あるいは、多数の受信アンテナと単一の送信アンテナを有すること、または、単一の送信及び受信アンテナ、または多数の送信及び受信アンテナの両方を有することが可能である。
【００１３】
カバレージエリア内の端末１０６は、固定式（すなわち据え付け式）または移動式であってもよい。図１に示すように、種々の端末１０６が、上記システムのいたるところに分散している。各端末１０６は、例えば、ソフトハンドオフが用いられているか否か、あるいは、該端末が、多数の基地局から（同時にまたは連続的に）多数の送波を受信するように設計及び機能しているか否かにより、いつでもダウンリンク及びアップリンク上で、少なくとも一つ、あるいはそれ以上の基地局１０４と通信する。ＣＤＭＡ通信システムにおけるソフトハンドオフは、当該技術分野にて公知であり、本発明の被譲渡人に譲渡されている、「ＣＤＭＡ携帯電話システムにおいてソフトハンドオフを提供する方法及びシステム（METHOD AND SYTEM FOR PROVIDING A SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM）」と題された米国特許第５，１０１，５０１号明細書に詳細に記載されており、これを本願明細書に援用する。
【００１４】
上記ダウンリンクは、上記基地局から端末への送信に関連しており、また上記アップリンクは、該端末から基地局への送信に関連している。例示的な実施形態においては、端末１０６のうちのいくつかは、多数の受信アンテナを有し、他の端末は、受信アンテナを一つだけ有している。同様に、端末１０６のうちのいくつかは、多数の送信アンテナを有し、他の端末は、単一の送信アンテナを有している。送信アンテナと受信アンテナとの組合せには制限はない。そのため、端末１０６は、多数の送信アンテナと単一の受信アンテナを有すること、あるいは、多数の受信アンテナと単一の送信アンテナを有すること、または、単一の送信及び受信アンテナ、または多数の送信及び受信アンテナの両方を有することが可能である。図１において、基地局１０４Ａは、ダウンリンク上でデータを端末１０６Ａ及び１０６Ｊへ送信し、基地局１０４Ｂは、データを端末１０６Ｂ及び１０６Ｊへ送信し、基地局１０４Ｃは、データを端末１０６Ｃへ送信し、以下同様である。
【００１５】
上記システムがパケット化送信に適合されている、図１のシステム１００のような無線通信システムにおいては、輻輳やオーバーロードが、該システムのスループットを低下させる可能性がある。また、音声及びデータの両方のタイプのトラヒックに適合されている無線通信システムにおいては、一つのセルにおけるオーバーロードが、呼の脱落につながったり、音声容量の重大な低下につながる可能性がある。
【００１６】
輻輳制御は、システムによって正しく判断されていない自発的なトラヒックを明らかにするために要する場合が多くある。無線通信システムにおける輻輳制御システムは、通常、回線やリンクの占有、メッセージ遅延、ユーザの数等のような様々な要因を監視する。それらの要因に基づいて、該システムが、オーバーロードしたときに、すなわち、輻輳基準しきい値を上回ったときに、輻輳を制御するための決定がなされる。オーバーロードした状態の場合、該システムは、トラヒックを拒否することにより、および／またはデータ伝送速度を調整することにより、負荷を低減するための動作を始動してもよい。所定のシステムが、該システムのトラヒック負荷がほぼ目標の輻輳レベルにある場合に、該システムが、現在のトラヒック状態を維持するような目標の輻輳レベルを有してもよい。該システムがアンダーロード状態になった場合には、トラヒック状態も調整される。
【００１７】
輻輳は、上記システムの定格容量に対する保留及びアクティブトラヒックの量の尺度である。システムオーバーロードは、該保留及びアクティブトラヒックが定格容量を越えたときに発生する。オーバーロードは、過剰な使用中のユーザ、あるいは、大量の１伝送当たりの保留データによるものである。オーバーロードに伴う一つの問題は、遅延された伝送応答である。応答時間の増加は、データを要求するアプリケーションが、プログラムされて与えられた時間よりも長く待機する、アプリケーションレベルのタイムアウトにつながる場合が多くある。そこで、アプリケーションは、タイムアウトに対してメッセージを不必要に再送信し、さらなる輻輳を引き起こすことになる。この状態が続いた場合、該システムは、ユーザにサービスを行うことができない状態に達する可能性がある。従って、輻輳制御がない場合には、該システムは、過剰なトラヒックを処理することを考慮することさえなく、その定格容量をかなり下回って機能することになる。
【００１８】
輻輳制御は、上記システムを、略目標のまたは定格の容量で動作させ続けようとする。輻輳制御の一つの方法は、サービスのためにアクセスするユーザの数を制限することである。一つの実施形態においては、輻輳制御は、全てのユーザに対して大幅に低下したサービスを提供するよりむしろユーザの、小さな割合に満足なサービスを提供する。サービスにアクセスするユーザは、サービスの終了後に該システムを離れ、それに伴って該システムの負荷が低減され、かつ別のユーザ群がサービスにアクセスすることを可能にする。このようなシステムの目的は、全てのユーザが、少なくとも一定時間、該システムからの少なくともある程度のサービスにアクセスできることである。
【００１９】
システムにおける輻輳のレベルは、保留及び使用中のユーザのデータ速度、および所望の品質のサービスを実現するのに要する受信信号の強度の監視によって決定することができる。ＣＤＭＡ無線システムにおいては、ＲＬ容量は、干渉が限定されている。セル／セクターの輻輳の一つの尺度は、基地局における総受信電力である。基地局における総受信電力の熱雑音に対する比は、輻輳の標準化された尺度を示し、ライズ・オーバー・サーマル（Ｒｉｓｅ−Ｏｖｅｒ−Ｔｈｅｒｍａｌ）、ＲＯＴと呼ばれている。ＲＯＴは、ダイナミックレンジの制限のために制限される。ＲＯＴの別の変形は、総セル負荷である。基地局との通信における各アクセス端末によるセル負荷の寄与は、信号対干渉電力比によって測定することができる。
【００２０】
また、輻輳制御動作のタイミングは、上記システムの動作に影響を与える。輻輳制御が導入されるのが早すぎた場合、処理可能なトラヒックは、拒否される可能性がある。同様に、輻輳制御が遅すぎた場合には、上記システムは、重いトラヒックにより作動しなくなる可能性がある。
【００２１】
図２は、無線通信システム、および具体的には、パケット通信に適している通信システムに適用できる輻輳制御の方法１５０を示す。方法１５０は、基地局または基地局コントローラ等のアクセスネットワークにおいて実行される。該方法は、ステップ１５２において、輻輳レベル及び対応する輻輳ビット（Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ  Ｂｉｔ）、ＣＢを決定することによりスタートする。輻輳レベルは、全てのユーザの平均データ速度やＲＯＴ等の輻輳尺度によって決定してもよい。輻輳ビットやＣＢという用語は、この議論の全体を通して、上記アクセスネットワークからアクセス端末へ送信される、上記システムの輻輳レベルを表わす輻輳インジケータを指すときに用いる。一つの実施形態によれば、ＣＢは、極性によって表わされる意味を伴う単一のビットである。該ビットが設定された論理１は、上記システムが輻輳しおよび／またはオーバーロードし、それに伴って、有効で正確な動作が、リバースリンク、ＲＬ、データ速度の対応する調整を要することを示す。該ビットがクリアされた論理０は、上記システムが輻輳しておらず、アンロードすることができ、それに伴って、有効な動作が、ＲＬデータ速度の調整を示唆すること示す。代替の実施形態は、代替の極性の仕組みを実施してもよい。
【００２２】
同様に、他の実施形態は、輻輳のレベルに関する追加的な情報を上記アクセス端末へ供給することができる、コードワードまたはマルチビット輻輳インジケータを実施してもよい。例えば、マルチビットは、厳密なものから緩やかものまで変化する輻輳の程度を示してもよい。そして、各アクセス端末は、上記輻輳のレベルに基づいて決定を行う。そのようなマルチビットの仕組みによれば、アクセス端末に優先順位を付けることができ、あるいはアクセス端末を分類することができ、高優先度のアクセス端末のみが、激しい輻輳状態に対して速度調整を実行し、低優先度のアクセス端末は、あまり激しくない輻輳レベルで上記データ速度を調整するように指示することができる。この優先順位は、送信の種類の機能、または上記アクセス端末によってアクセスされるサービス、あるいは、上記システムに対する他の基準特性であってもよい。
【００２３】
さらに別の実施形態は、輻輳の状態またはレベルを示す専用の信号を送信してもよい。一実施形態は、上記システムがオーバーロードしているときに、輻輳情報を送信するのみである。代替の実施形態は、上記システムがアンロードしている場合に、輻輳情報を送信するのみであり、アクセス端末は、別の方法で情報を受信しない限り、上記システムがオーバーロードしていると仮定している。さらに他の実施形態は、上記システムがオーバーロードに近づき、マージンが、保存的な制御法を適用するのに用いられる場合に、上記輻輳ビットを設定してもよい。輻輳を示すために、様々なメカニズムを用いることができる。
【００２４】
図２の説明を続けると、ステップ１５２における輻輳ビットの決定は、輻輳尺度によって決定されたときの現在の輻輳状態に基づいてもよく、あるいは、履歴状況を考慮してもよい。過去のデータを含めると、円滑な制御決定が可能になる。ステップ１５４において、アクセスネットワークは、上記ＣＢをアクセス端末へ送信する。
【００２５】
上記アクセスネットワークと通信する各アクセス端末は、ＲＬ送信データ速度の制御のために、輻輳ビット情報を用いる。ステップ１５６において、各アクセス端末、ＡＴ（ｉ）は、上記送信されたＣＢを受信して評価を行う。判断ステップ１５８において、ＣＢが設定されている、すなわちＣＢ＝１の場合には、引き続きステップ１６０の処理が行われて、オーバーロード状態に対して応答する。そして、上記アクセス端末は、ステップ１６２において、オーバーロード状態を解決することと整合したＲＬ伝送速度を決定する。例えば、一実施形態によれば、該ＣＢが設定された場合、各アクセス端末は、該伝送データ速度を低下させる。再び、判断ステップ１５８において、ＣＢがクリアされた、すなわちＣＢ＝０の場合、ステップ１６４の処理が引き続き行われて、アンロード状態に対して応答する。そして、上記アクセス端末は、ステップ１６６において、上記アンロード状態を解決することと整合するＲＬ伝送速度を決定する。例えば、一つの実施形態によれば、該ＣＢがクリアされた場合、各アクセス端末は、該伝送データ速度を上げる。最後に、ステップ１６８において、各アクセス端末は、調整された速度で送信し、処理がステップ１５２へ戻り、次の輻輳ビットを待機する。
【００２６】
上記アクセスネットワークは、上記輻輳情報またはレベルを定期的に決定する。輻輳尺度は、測定されて、輻輳しきい値と比較され、該輻輳しきい値は、上記システムの定格容量の関数でもよい。そのため、上記輻輳ビットは、上記システムが、該しきい値よりも上または下の輻輳レベルで動作しているか否かを表わす。
【００２７】
図３は、輻輳しきい値を決定するアクセスネットワークのための外ループ方法１８０を示し、外ループは、該しきい値を調整するプロセスを指し、また内ループは、輻輳状態を判断する際に該しきい値を使用することを指す。そして、上記ＣＢは、上記測定された輻輳尺度と上記外ループしきい値との比較に従って設定される。該外ループしきい値は、本願明細書では「ＴＨ＿ＯＵＴＥＲＬＯＯＰ」と呼ぶことにする。処理は、ステップ１８２において、該外ループしきい値を、本願明細書において「ＴＨ＿ＤＥＳＩＲＥＤ」と呼ぶ所望のしきい値に初期化することによってスタートする。該所望のしきい値は、上記アクセスネットワークのそばにある。ステップ１８４において、該アクセスネットワークは、上記システムの輻輳尺度を測定する。一実施形態によれば、該輻輳尺度は、上記送受信電力と熱雑音の比として定義されているライズ・オーバー・サーマル、ＲＯＴの関数の基準である。代替の実施形態は、セル負荷に関連する尺度を用いる。輻輳状態を判断するために、様々な尺度を用いることができる。
【００２８】
判断ステップ１８６において、上記アクセスネットワークは、ＲＯＴ等の測定した尺度を上記外ループしきい値と比較する。該測定した尺度が該外ループしきい値を上回る場合、上記輻輳ビットがステップ１９０において設定され、そうでない場合には、該輻輳ビットは、ステップ１８８においてクリアされる。上記アクセスネットワークは、判断ステップ１９２において、上記測定した尺度を上記所望のしきい値と比較する。該測定した尺度が、該所望のしきい値を上回る場合、上記外ループしきい値は、ステップ１９４において、値Δによって調整され、そうでない場合には、ステップ１９６において、上記アクセスネットワークは、上記外ループしきい値を値δによって調整する。該外ループしきい値の調整値は、次の輻輳決定周期のために輻輳ビットを生成するのに輻輳尺度と比較するために、上記アクセスネットワークによって用いられる。該アクセスネットワークは、ステップ１９８において、該輻輳ビットを送信する。
【００２９】
上記Δの値及びδの値は、所望のレベルに対する劣化の確率を維持するように決定される。該劣化の確率は、一実施形態においては、所定の輻輳尺度が所望のしきい値を越える確率を示す。具体的には、δ／Δの比は、該劣化の確率を制御する。所定のδ／Δ比の場合、小さな値のδ及びΔは、、より少ない反応性輻輳制御、すなわち、より遅くかつ円滑な反応性輻輳制御につながる。所定のδ／Δ比の場合、大きな値のδ及びΔは、より反応性の高い輻輳制御につながるが、該より反応性の高い制御もまたより不安定である。上記方法は、動作状態の変化に適応し、上記劣化の確率は、限定するものではないが、ユーザの数、目標の速度及び回線状態を含む動作状態の変化に対して維持される。一実施形態においては、無線通信システムにおける外ループしきい値補正は、他のセル内での大幅に変化する負荷状態により隣接するセルからの干渉が変化したときのセルの利用可能な容量を補正するのに用いることができる。
【００３０】
図４に示すように、一つの実施形態は、所定の可能性内で、送信速度が目標のしきい値を越えないような、該目標のしきい値に対するマージンを有する外ループしきい値を設定する。一実施形態においては、該外ループしきい値は、上記劣化の確率内で上記測定した輻輳尺度を所望のレベルに維持するように算出される。限定するものではないが、回線状態やユーザの数を含む、変化する状態に適応するのには、上記外ループしきい値の大幅な調整が必要である。
【００３１】
各アクセス端末は、上記輻輳ビットを受信し、それに基づいて送信速度を決定する。一実施形態においては、図５Ａに示す方法２００にしたがって、上記アクセス端末は、ステップ２０２において、該輻輳ビットを受信し、ステップ２０４において、該輻輳ビットを評価する。ＣＢ＝１の場合、引き続き判断ステップ２０６において、オーバーロード状態を扱う処理が行われ、そうでない場合には、判断ステップ２１４において、アンダーロード状態を扱う処理が行われる。該オーバーロード状態の場合、判断ステップ２０６において、直近の速度が目標値と比較される。該目標速度は、上記アクセス端末に固有に決定される。上記直近の速度が上記目標の速度を上回る場合、該速度は、ステップ２０８において、該アクセス端末に固有で、かつ該速度の減少に固有の確率で、減少される。該確率は、Ｐｄ（ｉ）で表わされ、ｉは、上記システムにおける上記アクセス端末のためのインデックスであり、ｄは、減少の確率に相当し、各アクセス端末は、固有の確率を有してもよい。判断ステップ２０６において、上記直近の速度が、上記目標の速度よりも上回らなかった場合には、該アクセス端末は、判断ステップ２１０において、ＣＢ＝１がＮ回連続したか否かを判断する。ＣＢ＝１がＮ回連続した場合には、ステップ２１２において、上記アクセス端末は、上記直近のデータ速度をＲＬ送信に適用し、そうでない場合には、ステップ２０８において、該速度を減少させる処理が行われる。このようにして、上記アクセス端末は、上記データ速度を、目標値を下回る送信データ速度に維持するように調整する。該データ速度が上記目標値を下回り、上記アクセス端末が、上記システムが輻輳している所定数Ｎのインジケータを受信した場合には、該アクセス端末は、該データ速度を減少させる。この状況において、上記アクセス端末は、データ速度を、該アクセス端末に固有の目標値を下回るように維持しているが、上記システムは、なおオーバーロードしており、すなわち、ＡＴ（ｉ）の輻輳制御は、輻輳を十分に低減していない。次いで、上記アクセス端末は、ステップ２２２において、新たな速度で送信する。
【００３２】
一実施形態によれば、Ｐｄ（ｉ）等の少なくとも一つの直前のデータ速度を調整する確率は、該データ速度の関数であり、減少する確率は、Ｐｄ（ｉ，Ｒ）で表わされ、増加の確率は、Ｐｕ（ｉ，Ｒ）で表わされることに注意されたい。Ｒは、上記アクセス端末によって使用される直近の速度を示し、あるいは、履歴データ速度情報の関数を指してもよい。高速に対する低確率及び低速に対する高確率は、上記アクセスネットワークで起こる負荷の変化を円滑にするように作用する。
【００３３】
図５Ａの判断ステップ２０４に戻って、上記輻輳ビットがクリアされている場合には、判断ステップ２１４において、アンダーロード状態の処理が行われる。上記直近の速度が、上記目標値を下回る場合には、ステップ２１８において、該速度は、上記アクセス端末に固有で、かつ該速度の増加に固有の確率で増加される。該確率はＰｕ（ｉ）で表わされ、ｕは増加確率に相当し、各アクセス端末は、固有の確率を有してもよい。判断ステップ２１４において、上記直近の速度が上記目標の速度を下回る場合には、上記アクセス端末は、判断ステップ２１６において、ＣＢ＝０がＮ回続いたか否かを判断する。ＣＢ＝０がＮ回続いた場合には、上記アクセス端末は、ステップ２２０において、上記直近のデータ速度をＲＬ送信に適用し、そうでない場合には、ステップ２１８において、該速度を増加させる処理が行われる。このようにして、上記アクセス端末は、上記データ速度を、該送信データ速度をできる限り目標値近くに維持するように調整する。上記データ速度が上記目標値より上で、かつ上記アクセス端末が、上記システムが輻輳していない所定数Ｎのインジケータを受信している場合には、該アクセス端末は、該データ速度を増加させる。この状況において、該アクセス端末は、データ速度を、該アクセス端末に固有の目標値より上に維持しているが、上記システムは、なおアンダーロード状態であり、例えば、該システムのリソースを用いた、ＡＴ（ｉ）の輻輳制御は十分ではない。次に、上記アクセス端末は、ステップ２２２において、新たな速度で送信する。
【００３４】
図５Ｂは、輻輳制御のための代替の実施形態を示し、上記輻輳インジケータは、マルチビットを含む。最初のビットは、データ速度調整方向、すなわち増加または減少を示す調整インジケータに相当する。少なくとも一つの他のビットは、目標インジケータに相当し、上記移動局が、データ速度を目標値に近づけるのに用いるべきか、すなわち常に調整すべきか、または、該移動局に固有のデータ速度の目標値と比較するのに用いるべきかを示すのに用いられる。一つの実施形態においては、図５Ｂに示す方法３００にしたがって、上記アクセス端末は、ステップ３０２において、上記輻輳ビットを受信し、判断ステップ３０４において、調整インジケータＣＢ１を評価する。ＣＢ１＝１の場合、判断ステップ３０６において、オーバーロード状態の処理が行われ、そうでない場合には、判断ステップ３１４において、アンダーロード状態の処理が行われる。オーバーロード状態の場合、該処理は、判断ステップ３０６において、目標インジケータＣＢ２を評価し、ＣＢ２は、上記システムが、ＣＢ１の値によりかなりオーバーロードまたはアンダーロードしていることを示す。第１の値の場合、上記移動局は、ステップ３０８において、目標のデータ速度を考慮することなく、該速度を調整するように指示される。第２の値ＣＢ２の場合には、該移動局は、判断ステップ３１０において、上記直近の速度を目標のデータ速度と比較する。該目標のデータ速度は、上記アクセス端末または移動局に固有に決定される。上記直近の速度が、上記目標の速度を上回る場合には、ステップ３０８において、該速度は、上記アクセス端末に固有で、かつ上記データ速度の減少に固有な確率で減少される。該確率は、Ｐｄ（ｉ）で表わされ、ｉは、上記システムにおける上記アクセス端末のためのインデックスであり、ｄは、減少の確率に相当し、各アクセス端末は、固有の確率を有してもよい。判断ステップ３１０において、上記直近の速度が、上記目標速度よりも上回らなかった場合には、上記アクセス端末は、ステップ３１２において、上記直近の速度を用いる。次いで、該アクセス端末は、ステップ３２２において、新たな速度で送信する。
【００３５】
図５Ｂの判断ステップ３０４に戻って、上記輻輳ビットがクリアされている場合には、判断ステップ３１４において、アンダーロード状態の処理が続けて行われる。ステップ３１４においては、目標インジケータＣＢ２が評価される。第１の値の場合、上記移動局は、ステップ３１８において、目標のデータ速度を考慮することなく、該速度を調整するように指示される。第２の値ＣＢ２の場合、上記移動局は、判断ステップ３１６において、上記直近の速度を目標のデータ速度と比較する。上記目標のデータ速度は、上記アクセス端末または移動局に固有に決定される。上記直近の速度が、上記目標の速度を下回る場合には、該速度は、ステップ３１８において、上記アクセス端末に固有で、かつ上記データ速度の減少に固有な確率で減少される。該確率は、Ｐｕ（ｉ）で表わされ、ｉは、上記システムにおける上記アクセス端末のためのインデックスであり、ｕは、増加の確率に相当し、各アクセス端末は、固有の確率を有してもよい。判断ステップ３１６において、上記直近の速度が、上記目標の速度よりも下回らなかった場合には、上記アクセス端末は、ステップ３２０において、該直近の速度を用いる。次いで、上記アクセス端末は、ステップ３２２において、新たな速度で送信する。
【００３６】
図５Ａの方法２００は、単一の輻輳ビットの使用を可能にし、該処理は、上記移動局において、所定数の輻輳インジケータが同じ値を有するか否かを判断するように実行される。この処理は、上記移動局、およびそれに伴って上記システムが、上記移動局がデータ速度調整を行う前に、所定数の輻輳インジケータを受信するために、少なくとも所定回数待機することを要する。対照的に、図５Ｂの方法３００は、上記アクセスネットワークが、上記目標インジケータを用いて、上記移動局においてデータ速度調整を強制的に行うので、早く、応答性のある輻輳制御を提供する。すなわち、上記移動局は、上記輻輳インジケータの十分な情報を受信し、単一の輻輳インジケータの受信時に輻輳判断を行う。方法３００の応答性の向上は、上記輻輳インジケータに追加ビットを付加したためである。
【００３７】
代替の実施形態は、他のビットの組み合わせ、あるいは、各移動局においてデータ速度を目標値に近づけることを可能にすると共に、目標とされた調整が、システム動作全体に影響を及ぼすのに十分ではない場合に強制的な調整を可能にする輻輳インジケータ方法を実施してもよい。
【００３８】
代替実施形態は、オーバーロード及びアンダーロード状態を識別する代替の極性方法を実施してもよい。同様に、代替の実施形態は、直前のデータ速度の履歴を考慮してもよく、次のデータ速度は、少なくとも一つの直前のデータ速度に対する調整値として算出されるか、あるいは、上記履歴情報に基づいた統計的な計算である。追加的なステップ及び判断基準を、所望のシステムまたはユーザに固有に、輻輳制御に加えてもよい。
【００３９】
本願明細書に開示した上記方法及び装置は、閉ループリソースアロケーション制御方法（ｃｌｏｓｅｄ  ｌｏｏｐ  ｒｅｓｏｕｒｃｅ  ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｅｔｈｏｄ）を用いて、個々の移動局またはアクセス端末のデータ速度調整目標を付加することにより、無線通信システムにおける輻輳制御を向上させることができる。また、輻輳制御は、所望の輻輳尺度を越える確率を直接制御することにより、さらに向上させることができる。
【００４０】
図６は、速度制御ユニット４０６に接続された受信回路４０２及び送信回路４０４を有するトランシーバであるアクセスネットワーク４００を示す。ＡＮ４００は、さらに、輻輳制御ユニット４０８を含む。輻輳制御ユニット４０８は、送信の輻輳レベルを測定し、図３に示したように、該輻輳レベルをしきい値と比較する。また、ＡＮ４００は、通信バス４１０と、プロセッサ４１２と、メモリストレージ４１４とを含む。輻輳制御ユニット４０８及び速度制御ユニット４０６の動作は、それらのユニット内のハードウェアによって制御してもよく、あるいは、メモリストレージ４１４に蓄積され、かつプロセッサ４１２によって作動されるソフトウェアの指示によって制御されてもよい。しきい値の計算は、図３に示したように実行することができ、該しきい値は、算出され、輻輳制御ユニット４０８によって適用される。代替の実施形態は、代替の制御ユニットを有する様々な機能のＡＮ４００を実施してもよく、また、種々の機能を一つのユニット内に組み込んでもよい。
【００４１】
図７は、図３に示す方法と同様の輻輳制御方法を実施するようになっているアクセスネットワーク５００を示す。アクセスネットワーク５００は、受信信号の無線周波処理のための受信回路５０２を含む。受信回路５０２は、輻輳尺度測定ユニット５０８に接続されている。図３の方法１８０のステップ１８４の場合のように、輻輳尺度測定ユニット５０８は、受信信号のＲＯＴを測定してもよく、あるいは、セル負荷または上記システムの輻輳状態を示す他の尺度を測定してもよい。輻輳尺度測定ユニット５０８は、測定結果を外ループしきい値調整ユニット５０４及び比較器５１０に供給する。輻輳尺度測定ユニット５０８の出力は、各ユニット５０４、５１０の要求に固有のフォーマットの情報を供給してもよい。また、外ループしきい値調整ユニット５０４は、輻輳状態を判断する所望のしきい値を受ける。一実施形態においては、オーバーロードまたはアンダーロードのいずれかを示すために単一の目標が用いられるが、代替のシステムは、輻輳レベルを示すために多数の目標値を用いる。外ループしきい値調整ユニット５０４は、図３のステップ１８２の場合のように、外ループしきい値を初期化する。該初期化は、該外ループしきい値を所望のしきい値と等しく設定する。そして、外ループしきい値調整ユニット５０４は、図３のステップ１９４、１９６の場合のように、該外ループしきい値を調整する。その後、外ループしきい値調整ユニット５０４は、比較器５１０の比較結果を受け、該結果は、調整の種類を決定する。一つの実施形態においては、上記外ループしきい値は、図３の判断ステップ１９２の場合のように、測定された輻輳尺度と比較器５１０における所望のしきい値との比較結果により、複数の値によってディクリメントされる。また、外ループしきい値調整ユニット５０４は、比較器５０６に接続され、ユニット５０４によって生成された外ループしきい値は、ユニット５０８の測定された輻輳尺度と比較される。上記結果は、本実施形態においては、輻輳ビットである輻輳インジケータの値を決定し、そのため、該結果は、該輻輳ビットの極性を決定する。比較器５０６の出力は、輻輳ビット生成器５１２へ供給される。
【００４２】
図７の説明を続けると、上記所望のしきい値は、比較器５１０にも供給され、ユニット５０８の測定した輻輳尺度は、上記所望のしきい値と比較される。比較器５１０の結果は、ユニット５０４へ供給され、また上記外ループしきい値に対する調整量を決定する。このようにして、上記外ループしきい値と上記所望のしきい値との間でマージンが保たれる。
【００４３】
図８は、図５Ａの方法を実行するようになっているアクセス端末６００を示す。アクセス端末６００は、無線周波処理のための受信回路６０２を含み、受信回路６０２は、上記輻輳ビットを輻輳ビットカウンタ６０４及び比較器６０６へ供給する。カウンタ６０４は、アクセス端末６００で受信された、同じ値の連続する輻輳ビットを検知する。カウンタ６０４は、ソフトウェアで実施してもよく、該カウンタは、異なる値の輻輳ビットを受信したときにクリアされる。
【００４４】
比較器６０６は、上記直近のデータ速度を上記目標のデータ速度と比較し、その結果をデータ速度調整ユニット６１０へ供給する。該データ速度調整ユニットは、第１の制御を輻輳状態に適用し、第２の制御をアンダーロード状態に適用する。輻輳状態は、上記輻輳ビットの第１の極性によって示され、アンダーロード状態は、反対極性によって示される。また、データ速度調整ユニット６１０は、カウント値、すなわち現在の輻輳ビットの同じ極性を有する連続する輻輳ビットの数を受ける。比較器６０６の結果及びユニット６０４からのカウント値に応答して、データ速度調整ユニット６１０は、該データ速度を調整する。該カウント値は、許容可能な調節値の最大数と比較される。図５Ａのステップ２１２、２２０に示すように、上記カウント値が該最大数を下回る場合、上記アクセス端末は、上記直近のデータ速度を維持する。該カウント値が該最大数以上の場合には、該アクセス端末は、該データ速度を上記輻輳ビットの情報と一致するように調整する。
【００４５】
上述したように、輻輳制御は、輻輳しきい値の外ループ調整によって向上し、該調整は、上記しきい値を越える所定の確率を有するしきい値に対してマージンを適用する。一実施形態によれば、上記外ループは、測定した輻輳尺度を、外ループしきい値と対照して、および所望のしきい値とも対照して比較する。
【００４６】
上述したように、輻輳制御は、各アクセス端末に、特定のデータ速度の目標値を設定することによって向上する。各アクセス端末は、上記データ速度を該アクセス端末に固有の目標速度以下に減少させるように、上記直近のデータ速度を減少させることにより、輻輳インジケータによって表わされるオーバーロード状態に応答する。該アクセス端末が、該目標速度を下回るデータ速度で送信している場合、該アクセス端末は、上記直近の速度を用いることにより、輻輳状態に応答することになる。上記システムの輻輳が軽減されない場合、該アクセス端末は、システム負荷を低減するために上記データ速度を減少させる。この状態において、該アクセス端末は、所定数のシステム輻輳インジケータを受信した後に、上記データを減少させる。
【００４７】
一つの実施形態は、データ速度の決定のための個々のアクセス端末の固有の調整目標を用いた、外ループしきい値調整方法を採用する。該アクセス端末は、履歴情報を上記アクセスネットワークへ提供してもよく、該情報は、外ループしきい値または所望のしきい値を決定するために用いられる。
【００４８】
当業者は、情報及び信号を、様々な異なる技術及び方法のうちのいずれかを用いて表わすことができることを理解するであろう。例えば、上述の説明全体にわたって引用されるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、記号及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁性粒子、光の場または光粒子、あるいはそれらの任意の組み合わせによって表わすことができる。
【００４９】
また、当業者は、本願明細書に開示した上記実施形態と関連する様々な実例の論理ブロック、モジュール、回路及びアルゴリズム工程を、電気的ハードウェア、コンピュータソフトウェア、あるいはそれらの両方の組み合わせとして実施することができることを認識するであろう。このハードウェアとソフトウェアの互換性を明白に説明するために、様々な実例となる部品、ブロック、モジュール、回路及び工程を、それらの機能性に関して広く説明してきた。そのような機能性が、ハードウェアまたはソフトウェアとして実施されるか否かは、システム全体に課せられた特定の用途及び設計の制約による。当業者は、それぞれ特定の用途に対して、様々な方法で上記記載した機能を実施してもよいが、そのような実施の判断は、本発明の範囲からの逸脱を引き起こすものと解釈すべきではない。
【００５０】
本願明細書に開示した上記実施形態と関連して記載された様々な実例の論理ブロック、モジュール及び回路は、汎用プロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、書き替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他の書き替え可能論理素子、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア素子、あるいは、本願明細書に記載した機能を実行するように設計された、それらの任意の組み合わせによって実施または実行することができる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、別法として、該プロセッサは、従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラまたは状態機械であってもよい。また、プロセッサは、演算素子の組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと関連する一つまたはそれ以上のマイクロプロセッサ、あるいは、他のそのような構成として実施してもよい。
【００５１】
本願明細書に開示した上記実施形態と関連して説明した方法またはアルゴリズムの工程は、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュール、またはそれら２つの組み合わせに直接組み込んでもよい。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または、公知の他の任意の形態の記憶媒体内にあってもよい。典型的な記憶媒体は、プロセッサが、該記憶媒体から情報を読み出し、かつ該記憶媒体に情報を書き込むことができるように、該プロセッサに接続されている。代替例においては、該記憶媒体は、プロセッサと一体化されていてもよい。該プロセッサ及び記憶媒体は、ＡＳＩＣ内にあってもよい。該ＡＳＩＣは、ユーザの端末内にあってもよい。代替例においては、該プロセッサ及び記憶媒体は、ユーザの端末内の個別素子として存在してもよい。
【００５２】
開示した実施形態の上記説明は、当業者が本発明を実行または使用できるように記載される。それらの実施形態に対する様々な変更例は、当業者には容易に理解できるものであり、本願明細書に述べた包括的な原理は、本発明の主旨及び範囲を逸脱することなく、他の実施形態に適用することができる。すなわち、本発明は、本願明細書に示した実施形態に限定しようとするものではないが、本願明細書に開示した原理及び新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲を認容すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】無線通信システムを示す図である。
【図２】パケット化伝送に適した無線通信システムにおけるアクセスネットワークでの輻輳制御の方法のフローチャートである。
【図３】パケット化伝送に適した無線通信システムにおいて、輻輳制御の決定を行う方法のフローチャートである。
【図４】外ループ輻輳しきい値に対する所望の輻輳しきい値のタイムチャートである。
【図５Ａ】パケット化伝送に適した無線通信システムにおけるアクセス端末での輻輳制御のための方法のフローチャートである。
【図５Ｂ】パケット化伝送に適した無線通信システムにおけるアクセス端末での輻輳制御のための方法のフローチャートである。
【図６】無線通信システムにおけるアクセスネットワークを示す図である。
【図７】図３の場合のような輻輳制御を実施するためのアクセスネットワークを示す図である。
【図８】図４の場合のようなデータ速度制御を実施するためのアクセス端末を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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