(57)【要約】【課題】送信ポイントとユーザ無線端末との最適な組み合わせがより迅速に特定できるようにする。【解決手段】送信ポイント選択部１０５は、組み合わせ生成部１０４が生成した新組み合わせと組み合わせ記憶部１０２に記憶されている現組み合わせとを比較し、通信状態に差がある組み合わせの送信ポイントの中より送信ポイントを選択する。評価値算出部１０６は、組み合わせ生成部１０４が生成した組み合わせの中で、送信ポイント選択部１０５が選択した送信ポイントの組み合わせの各々について通信の品質を評価するための評価値を算出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象となるユーザ無線端末の情報を記憶するユーザ記憶部と、
前記ユーザ記憶部に記憶されているユーザ無線端末と、前記ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイントとの現状の組み合わせを記憶する組み合わせ記憶部と、
前記ユーザ記憶部に記憶されているユーザ無線端末と、前記ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイントとの新たな組み合わせを生成する組み合わせ生成部と、
設定されている条件で、前記組み合わせ生成部が生成した組み合わせから一部の組み合わせを取り出す前処理部と、
前記前処理部が取り出した組み合わせの各々について通信の品質を評価する評価値を算出する評価値算出部と、
前記評価値算出部が算出した各評価値の合計を元に前記組み合わせ生成部が生成した全ての組み合わせの合計評価値を求める合計評価値算出部と、
前記合計評価値算出部が算出した合計評価値が最も高い組み合わせで前記組み合わせ記憶部に記憶されている組み合わせを更新する更新制御部と
を備えることを特徴とするスケジューリング装置。
【請求項２】
請求項１記載のスケジューリング装置において、
前記組み合わせ記憶部に記憶されている現状の組み合わせの各々の評価値を記憶する評価値記憶部を備え、
前記前処理部は、前記組み合わせ生成部が生成した新組み合わせと前記組み合わせ記憶部に記憶されている現組み合わせとを比較し、通信状態に差がある組み合わせの送信ポイントの中で、設定されている数の範囲で、通信状態のよい順に上位の送信ポイントを選択する送信ポイント選択部を備え、
前記評価値算出部は、前記組み合わせ生成部が生成した組み合わせの中で、前記送信ポイント選択部が選択した送信ポイントの組み合わせの各々について評価値を算出し、
前記合計評価値算出部は、前記評価値算出部が算出した各評価値の合計に、前記評価値記憶部に記憶されている前記送信ポイント選択部が選択した送信ポイント以外の送信ポイントの組み合わせの各々の評価値の合計を加算して合計評価値を算出し、
前記更新制御部は、前記組み合わせの更新に加え、前記合計評価値算出部が算出した合計評価値が最も高い組み合わせにおける各評価値で前記評価値記憶部に記憶されている各評価値を更新する
ことを特徴とするスケジューリング装置。
【請求項３】
請求項１記載のスケジューリング装置において、
前記前処理部は、前記組み合わせ生成部が生成した組み合わせを複数のグループに分割する分割部を備え、
前記評価値算出部は、前記分割部が分割したグループ毎に、グループ内の組み合わせの各々について評価値を算出し、グループ毎にグループ内の組み合わせの各々の評価値の合計を加算してグループ評価値を算出し、
前記合計評価値算出部は、前記評価値算出部が前記グループ毎に算出した前記グループ評価値を合計した合計評価値を算出する
ことを特徴とするスケジューリング装置。
【請求項４】
請求項２または３記載のスケジューリング装置において、
前記ユーザ記憶部に記憶されているユーザ無線端末について前記ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイント毎のチャネル情報を記憶するチャネル情報記憶部を備え、
前記評価値算出部は、
前記チャネル情報記憶部に記憶されているチャネル情報により、計算対象の組み合わせに対応するチャネル行列を生成するチャネル行列生成機能部と、
前記チャネル行列生成機能部が生成したチャネル行列に対し、計算対象の組み合わせ毎に送信ウェイト行列を生成する送信ウェイト行列生成機能部と、
前記送信ウェイト行列生成機能部が生成した送信ウェイト行列に基づいて計算対象の組み合わせの評価値を算出する評価値算出機能部と
を備えることを特徴とするスケジューリング装置。
【請求項５】
ユーザ記憶部に記憶されているユーザ無線端末と、前記ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイントとの新たな組み合わせを生成する第１ステップと、
設定されている条件で、前記第１ステップで生成した組み合わせから一部の組み合わせを取り出す第２ステップと、
前記第２ステップで取り出した組み合わせの各々について通信の品質を評価する評価値を算出する第３ステップと、
前記第３ステップで算出した各評価値の合計を元に前記第１ステップで生成した全ての組み合わせの合計評価値を求める第４ステップと、
前記第４ステップで算出した合計評価値が最も高い組み合わせで組み合わせ記憶部に記憶されている組み合わせを更新する第５ステップと
を備え、
前記ユーザ記憶部は、対象となるユーザ無線端末の情報を記憶し、
前記組み合わせ記憶部は、前記ユーザ記憶部に記憶されているユーザ無線端末と、前記ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイントとの現状の組み合わせを記憶する
ことを特徴とするスケジューリング方法。
【請求項６】
請求項５記載のスケジューリング方法において、
前記組み合わせ記憶部に記憶されている現状の組み合わせの各々の評価値を記憶する評価値記憶部を備え、
前記第２ステップは、前記第１ステップで生成した新組み合わせと前記組み合わせ記憶部に記憶されている現組み合わせとを比較し、通信状態に差がある組み合わせの送信ポイントの中で、設定されている数の範囲で、通信状態のよい順に上位の送信ポイントを選択する第６ステップを備え、
前記第３ステップでは、前記第１ステップで生成した組み合わせの中で、前記第６ステップが選択した送信ポイントの組み合わせの各々について評価値を算出し、
前記第４ステップでは、前記第３ステップで算出した各評価値の合計に、前記評価値記憶部に記憶されている前記第６ステップで選択した送信ポイント以外の送信ポイントの組み合わせの各々の評価値の合計を加算して合計評価値を算出し、
前記第５ステップでは、前記組み合わせの更新に加え、前記第４ステップで算出した合計評価値が最も高い組み合わせにおける各評価値で前記評価値記憶部に記憶されている各評価値を更新する
ことを特徴とするスケジューリング方法。
【請求項７】
請求項５記載のスケジューリング方法において、
前記第２ステップは、前記第１ステップで生成した組み合わせを複数のグループに分割する第７ステップを備え、
前記第３ステップでは、前記第７ステップで分割したグループ毎に、グループ内の組み合わせの各々について評価値を算出し、グループ毎にグループ内の組み合わせの各々の評価値の合計を加算してグループ評価値を算出し、
前記第４ステップでは、前記第３ステップで前記グループ毎に算出した前記グループ評価値を合計した合計評価値を算出する
ことを特徴とするスケジューリング方法。
【請求項８】
請求項６または７記載のスケジューリング方法において、
前記ユーザ記憶部に記憶されているユーザ無線端末について前記ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイント毎のチャネル情報を記憶するチャネル情報記憶部を備え、
前記第３ステップは、
前記チャネル情報記憶部に記憶されているチャネル情報により、計算対象の組み合わせに対応するチャネル行列を生成する第８ステップと、
前記第８ステップで生成したチャネル行列に対し、計算対象の組み合わせ毎に送信ウェイト行列を生成する第９ステップと、
前記第９ステップで生成した送信ウェイト行列に基づいて計算対象の組み合わせの評価値を算出する第１０ステップと
を備えることを特徴とする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、無線ネットワークが有する無線リソースの割り当てを行うためのスケジューリング装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンなどの無線端末の普及に伴って、通信速度の向上や利用帯域の増大など、無線ネットワークに対する社会的要請が大きくなっている。このような状況を背景として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれる次世代移動通信方式の無線インタフェース仕様を適用した無線ネットワークシステムが普及しつつある。ＬＴＥでは、無線アクセス技術の１つとして、複数の送信ポイント（ＴＰ）が協調してユーザ無線端末（ＵＥ）と信号を送受信するＣｏＭＰ（Coordinated Multi-point transmission/reception：セル間協調送受信）が採用されている（非特許文献１参照）。なお、一般に、１つの基地局に複数の送信ポイントが存在する。
【０００３】
ＣｏＭＰ技術は、周波数利用効率やセル端ユーザスループットを向上させる重要な技術の１つである。例えば、送信ポイントからユーザ無線端末への送信である下り方向の通信において、同時に複数の送信ポイントが同一周波数帯を用い、各ユーザ無線端末に送信することで無線リソースの利用効率を高めることができる。
【０００４】
しかし、送信ポイントが異なるユーザ無線端末に対して送信した場合、複数の送信ポイントから信号を受信可能なユーザ無線端末にとっては、他の送信ポイントからの信号が所望の受信信号の干渉となって、かえってスループットの低下を招く恐れがある。従って、このような干渉を抑制しつつ通信速度を向上させるためにＣｏＭＰは必要不可欠な技術となっている。
【０００５】
また、無線ネットワークにＣｏＭＰを適用するにあたって、システムスループットの最大化を目的とすると、受信状態のよいユーザ（ユーザ無線端末）へのリソース割り当てが優先されることでユーザ間の公平性に問題が生じるため、各ユーザ無線端末のこれまでの平均レートを考慮したスケジューリングが望ましいとされている（非特許文献２参照）。
【０００６】
また、最適なリソース割り当てを行うために、送信ウェイト行列を計算することによりシステム全体の無線スループットが最大になるようなスケジューリング方法が検討されている（非特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】田岡  秀和 他、「LTE-Advanced におけるMIMOおよびセル間協調送受信技術」、NTT DOCOMO テクニカル・ジャーナル、Vol.18、No.2、２２−３０頁、２０１０年。
【非特許文献２】T. Girici et al., "Proportional Fair Scheduling Algorithm in OFDMA-BasedWireless Systems with QoS Constraints", Journal of Communications and Networks, vol.12, no.1, pp.30-42, 2010.
【非特許文献３】瀬山  崇志  他、「５Ｇ超高密度分散アンテナシステムにおける協調無線リソース制御アルゴリズムの検討〜Joint Transmission Multi-User MIMO 伝送方式の性能評価〜」、信学技報、RCS2015-363、２０１５年３月。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
無線ネットワークシステムにおいて、このようなスケジューリングを行う場合、スケジューリング装置は、通信品質の評価値が最大となる送信ポイントとユーザ無線端末の組み合わせとして、送信ポイント毎の送信状態、すなわち送信ポイント毎に送信先となるユーザ無線端末あるいは送信停止を指定する情報を決定する。この組み合わせを決定するために、多数の送信ポイントとユーザ無線端末との組み合わせの評価値を計算し、この評価値が最良の組み合わせを見つける処理を行い、スケジューリング周期内（例えば１ミリ秒の時間内）に組み合わせの決定を完了する必要がある。
【０００９】
前述の評価値の計算では、候補となり得る組み合わせについて、送信ウェイト行列などを計算する。上述したスケジューリング装置の課題は、送信ポイントの数が増えると、送信ウェイト行列を求めるための計算量が増えてしまうことにある。スケジューリング装置が最適な送信ポイントとユーザ無線端末の組み合わせを取得する確実な方法は、全ての送信ポイントを対象に送信ウェイト行列を計算することである（非特許文献３参照）。
【００１０】
しかしながら、送信ポイントの数Ｎが増えると、送信ウェイト行列の計算量［Ｏ（Ｎ3）］が膨大になり、システムが定める時間内に計算を完了できず、最適な組み合わせを決定することができない、という問題があった。
【００１１】
また、計算量を削減するために、スケジューリング対象の送信ポイントを複数のグループ（探索ドメイン）に分割し、各々の探索ドメインにて、前記送信ウェイト行列等の計算を行う方法も考えられる。しかしながら、この方法では、分割した際に生じる際の部分（探索ドメインの境界）にて生じる電波干渉の影響などを考慮することができず、スケジューリング対象の全ての送信ポイントを対象とした全体最適化が困難である。このように、従来では、送信ポイントとユーザ無線端末との最適な組み合わせが、迅速に特定できないという問題があった。
【００１２】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、送信ポイントとユーザ無線端末との最適な組み合わせがより迅速に特定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るスケジューリング装置は、対象となるユーザ無線端末の情報を記憶するユーザ記憶部と、ユーザ記憶部に記憶されているユーザ無線端末と、ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイントとの現状の組み合わせを記憶する組み合わせ記憶部と、ユーザ記憶部に記憶されているユーザ無線端末と、ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイントとの新たな組み合わせを生成する組み合わせ生成部と、設定されている条件で、組み合わせ生成部が生成した組み合わせから一部の組み合わせを取り出す前処理部と、前処理部が取り出した組み合わせの各々について通信の品質を評価する評価値を算出する評価値算出部と、評価値算出部が算出した各評価値の合計を元に組み合わせ生成部が生成した全ての組み合わせの合計評価値を求める合計評価値算出部と、合計評価値算出部が算出した合計評価値が最も高い組み合わせで組み合わせ記憶部に記憶されている組み合わせを更新する更新制御部とを備える。
【００１４】
上記スケジューリング装置において、組み合わせ記憶部に記憶されている現状の組み合わせの各々の評価値を記憶する評価値記憶部を備え、前処理部は、組み合わせ生成部が生成した新組み合わせと組み合わせ記憶部に記憶されている現組み合わせとを比較し、通信状態に差がある組み合わせの送信ポイントの中で、設定されている数の範囲で、通信状態のよい順に上位の送信ポイントを選択する送信ポイント選択部を備え、評価値算出部は、組み合わせ生成部が生成した組み合わせの中で、送信ポイント選択部が選択した送信ポイントの組み合わせの各々について評価値を算出し、合計評価値算出部は、評価値算出部が算出した各評価値の合計に、評価値記憶部に記憶されている送信ポイント選択部が選択した送信ポイント以外の送信ポイントの組み合わせの各々の評価値の合計を加算して合計評価値を算出し、更新制御部は、組み合わせの更新に加え、合計評価値算出部が算出した合計評価値が最も高い組み合わせにおける各評価値で評価値記憶部に記憶されている各評価値を更新する。
【００１５】
上記スケジューリング装置において、前処理部は、組み合わせ生成部が生成した組み合わせを複数のグループに分割する分割部を備え、評価値算出部は、分割部が分割したグループ毎に、グループ内の組み合わせの各々について評価値を算出し、グループ毎にグループ内の組み合わせの各々の評価値の合計を加算してグループ評価値を算出し、合計評価値算出部は、評価値算出部がグループ毎に算出したグループ評価値を合計した合計評価値を算出する。
【００１６】
上記スケジューリング装置において、ユーザ記憶部に記憶されているユーザ無線端末についてユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイント毎のチャネル情報を記憶するチャネル情報記憶部を備え、評価値算出部は、チャネル情報記憶部に記憶されているチャネル情報により、計算対象の組み合わせに対応するチャネル行列を生成するチャネル行列生成機能部と、チャネル行列生成機能部が生成したチャネル行列に対し、計算対象の組み合わせ毎に送信ウェイト行列を生成する送信ウェイト行列生成機能部と、送信ウェイト行列生成機能部が生成した送信ウェイト行列に基づいて計算対象の組み合わせの評価値を算出する評価値算出機能部とを備える。
【００１７】
本発明に係るスケジューリング方法は、ユーザ記憶部に記憶されているユーザ無線端末と、ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイントとの新たな組み合わせを生成する第１ステップと、設定されている条件で、第１ステップで生成した組み合わせから一部の組み合わせを取り出す第２ステップと、第２ステップで取り出した組み合わせの各々について通信の品質を評価する評価値を算出する第３ステップと、第３ステップで算出した各評価値の合計を元に第１ステップで生成した全ての組み合わせの合計評価値を求める第４ステップと、第４ステップで算出した合計評価値が最も高い組み合わせで組み合わせ記憶部に記憶されている組み合わせを更新する第５ステップとを備え、ユーザ記憶部は、対象となるユーザ無線端末の情報を記憶し、組み合わせ記憶部は、ユーザ記憶部に記憶されているユーザ無線端末と、ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイントとの現状の組み合わせを記憶する。
【００１８】
上記スケジューリング方法において、組み合わせ記憶部に記憶されている現状の組み合わせの各々の評価値を記憶する評価値記憶部を備え、第２ステップは、第１ステップで生成した新組み合わせと組み合わせ記憶部に記憶されている現組み合わせとを比較し、通信状態に差がある組み合わせの送信ポイントの中で、設定されている数の範囲で、通信状態のよい順に上位の送信ポイントを選択する第６ステップを備え、第３ステップでは、第１ステップで生成した組み合わせの中で、第６ステップが選択した送信ポイントの組み合わせの各々について評価値を算出し、第４ステップでは、第３ステップで算出した各評価値の合計に、評価値記憶部に記憶されている第６ステップで選択した送信ポイント以外の送信ポイントの組み合わせの各々の評価値の合計を加算して合計評価値を算出し、第５ステップでは、組み合わせの更新に加え、第４ステップで算出した合計評価値が最も高い組み合わせにおける各評価値で評価値記憶部に記憶されている各評価値を更新する。
【００１９】
上記スケジューリング方法において、第２ステップは、第１ステップで生成した組み合わせを複数のグループに分割する第７ステップを備え、第３ステップでは、第７ステップで分割したグループ毎に、グループ内の組み合わせの各々について評価値を算出し、グループ毎にグループ内の組み合わせの各々の評価値の合計を加算してグループ評価値を算出し、第４ステップでは、第３ステップでグループ毎に算出したグループ評価値を合計した合計評価値を算出する。
【００２０】
上記スケジューリング方法において、ユーザ記憶部に記憶されているユーザ無線端末についてユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイント毎のチャネル情報を記憶するチャネル情報記憶部を備え、第３ステップは、チャネル情報記憶部に記憶されているチャネル情報により、計算対象の組み合わせに対応するチャネル行列を生成する第８ステップと、第８ステップで生成したチャネル行列に対し、計算対象の組み合わせ毎に送信ウェイト行列を生成する第９ステップと、第９ステップで生成した送信ウェイト行列に基づいて計算対象の組み合わせの評価値を算出する第１０ステップとを備える。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したことにより、本発明によれば、送信ポイントとユーザ無線端末との最適な組み合わせがより迅速に特定できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１におけるスケジューリング装置の構成を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１におけるスケジューリング方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図３は、送信ポイント数を３２、ユーザ無線端末数を２５６とした場合に、送信ポイント選択部が選択する送信ポイント数に対する計算量を示す特性図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２におけるスケジューリング装置の構成を示す構成図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２におけるスケジューリング方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２４】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるスケジューリング装置の構成を示す構成図である。このスケジューリング装置は、ユーザ記憶部１０１、組み合わせ記憶部１０２、評価値記憶部１０３、組み合わせ生成部１０４、送信ポイント選択部１０５、評価値算出部１０６、合計評価値算出部１０７、更新制御部１０８を備える。このスケジューリング装置は、複数の送信ポイントを有する無線ネットワークに対して、これら送信ポイントと各ユーザ無線端末との間で無線通信を行うための無線リソースを割り当てる際に用いる最適組み合わせパターンを探索する。
【００２５】
ユーザ記憶部１０１は、スケジューリングの対象となるユーザ無線端末の情報を記憶する。例えば、ユーザ無線端末を識別するための識別情報、ユーザ無線端末の所有者情報などが記憶されている。
【００２６】
組み合わせ記憶部１０２は、ユーザ記憶部１０１に記憶されているユーザ無線端末と、ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイントとの現状の組み合わせを記憶する。評価値記憶部１０３は、組み合わせ記憶部１０２に記憶されている現状の組み合わせの各々の評価値を記憶する。
【００２７】
組み合わせ生成部１０４は、ユーザ記憶部１０１に記憶されているユーザ無線端末と、ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイントとの新たな組み合わせを生成する。組み合わせ生成部１０４は、例えば設定されている数の組み合わせを生成する。また、組み合わせ生成部１０４は、例えば、設定されている時間動作すると組み合わせ生成を停止することで、所定数の組み合わせを生成する。
【００２８】
組み合わせ生成部１０４は、所定の探索アルゴリズムに従って組み合わせの候補を生成する。例えば、全ての組み合わせを網羅的に生成する総当たり法や、一般に知られる組み合わせ最適化問題の近似解法（例えば、山登り法、貪欲法など）により、組み合わせの候補を生成する。また、組み合わせを生成する際は、各送信ポイントが送信停止状態となる組み合わせも含めて生成する。
【００２９】
送信ポイント選択部１０５は、組み合わせ生成部１０４が生成した新組み合わせと組み合わせ記憶部１０２に記憶されている現組み合わせとを比較し、通信状態に差がある組み合わせの送信ポイントの中より送信ポイントを選択する。送信ポイント選択部１０５は、上述した通信状態に差がある組み合わせの送信ポイントの中より、設定されている数の範囲で、通信状態のよい順に上位の送信ポイントを選択する。
【００３０】
例えば、送信ポイント選択部１０５は、まず、新組み合わせと現組み合わせとの差分より、差分送信ポイントまたは差分ユーザ無線端末を検出する。次に、送信ポイント選択部１０５は、最大選択数Ｎｍａｘを差分送信ポイントまたはユーザ無線端末の数で除した値Ｎを求め、各差分ユーザ無線端末について、チャネル状態の良い順に上位Ｎ個の送信ポイントを選択する。最大選択数Ｎｍａｘは、予め設定されている値である。
【００３１】
また、送信ポイント選択部１０５は、選択した送信ポイントにおいて、組み合わせられているユーザ無線端末が重複しているか否かを判定する。組み合わせられているユーザ無線端末が重複している送信ポイントがない場合、選択した上位Ｎ個の送信ポイントの選択を決定する。
【００３２】
一方、組み合わせられているユーザ無線端末が重複している送信ポイントがある場合、選択されていない送信ポイントの中から、各差分ユーザ無線端末とのチャネル状態が良い順に追加で選択する。追加の選択は、選択数が最大選択数Ｎｍａｘに達するまで実施する。追加選択により、選択数が最大選択数Ｎｍａｘに達したら、選択した上位Ｎ個の送信ポイントの選択を決定する。
【００３３】
評価値算出部１０６は、組み合わせ生成部１０４が生成した組み合わせの中で、送信ポイント選択部１０５が選択した送信ポイントの組み合わせの各々について、組み合わせにおけるユーザ無線端末と送信ポイントとの間の通信の品質を評価する評価値を算出する。評価値算出部１０６は、設定に基づいて評価値を算出する。
【００３４】
評価値算出部１０６は、チャネル行列生成機能部１６１、送信ウェイト行列生成機能部１６２、評価値算出機能部１６３を備える。
【００３５】
チャネル行列生成機能部１６１は、チャネル情報記憶部１０９に記憶されているチャネル情報により、送信ポイント選択部１０５が選択した送信ポイントの全ての組み合わせ（計算対象の組み合わせ）に対応するチャネル行列を生成する。チャネル情報記憶部１０９は、ユーザ記憶部１０１に記憶されているユーザ無線端末についてユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイント毎のチャネル情報を記憶する。
【００３６】
送信ウェイト行列生成機能部１６２は、チャネル行列生成機能部１６１が生成したチャネル行列に対し、計算対象の組み合わせ毎に送信ウェイト行列を生成する。送信ウェイト行列生成機能部１６２は、設定されている所定の計算式により送信ウェイト行列を生成する。
【００３７】
評価値算出機能部１６３は、送信ウェイト行列生成機能部１６２が生成した送信ウェイト行列に基づいて、計算対象の組み合わせの評価値を算出する。評価値算出機能部１６３は、例えば、送信ウェイト行列生成機能部１６２が生成した送信ウェイト行列に基づき、対応する送信ポイントの無線スループットを対象となる組み合わせの評価値として算出する。なお、評価値は、無線スループットに限るものではない。例えば、無線ネットワークシステムでは、評価値として、当該の送信ポイントとユーザ無線端末の組み合わせで送信を行う場合に得られるスループット値を、所定の期間積算した平均スループット値で除した値（Proportional Fairness、ＰＦメトリック）を用いることもある。
【００３８】
合計評価値算出部１０７は、まず、評価値算出部１０６が算出した各評価値の合計を求める。また、合計評価値算出部１０７は、評価値記憶部１０３に記憶されている送信ポイント選択部１０５が選択した送信ポイント以外の送信ポイントの組み合わせの各々の評価値の合計を求める。合計評価値算出部１０７は、求めた２つの評価値を合算して合計評価値として算出する。
【００３９】
更新制御部１０８は、合計評価値算出部１０７が算出した合計評価値が最も高い組み合わせで組み合わせ記憶部１０２に記憶されている組み合わせを更新する。また、更新制御部１０８は、合計評価値算出部１０７が算出した合計評価値が最も高い組み合わせにおける各評価値で評価値記憶部１０３に記憶されている各評価値を更新する。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態１におけるスケジューリング装置の動作例（スケジューリング方法）について、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００４１】
まず、ステップＳ１０１で、組み合わせ生成部１０４が、ユーザ記憶部１０１に記憶されているユーザ無線端末と、ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイントとの新たな組み合わせ（新組み合わせ）を生成する［第１ステップ］。
【００４２】
次に、ステップＳ１０２で、送信ポイント選択部１０５が、組み合わせ生成部１０４が生成した新組み合わせと組み合わせ記憶部１０２に記憶されている現組み合わせとを比較し、通信状態に差がある組み合わせの送信ポイントの中より送信ポイントを選択する［第２ステップ、第６ステップ］。送信ポイント選択部１０５は、上述した通信状態に差がある組み合わせの送信ポイントの中より、設定されている数の範囲で、通信状態のよい順に上位の送信ポイントを選択する。
【００４３】
次に、ステップＳ１０３で、評価値算出部１０６は、組み合わせ生成部１０４が生成した組み合わせの中で、送信ポイント選択部１０５が選択した送信ポイントの組み合わせの各々について評価値を算出する。評価値算出部１０６は、設定に基づき、選択された送信ポイントの組み合わせ毎に評価値を算出する［第３ステップ］。
【００４４】
例えば、チャネル行列生成機能部１６１が、チャネル情報記憶部１０９に記憶されているチャネル情報により、計算対象の組み合わせに対応するチャネル行列を生成し［第８ステップ］。次に、送信ウェイト行列生成機能部１６２が、チャネル行列生成機能部１６１により生成されたチャネル行列に対し、計算対象の組み合わせ毎に送信ウェイト行列を生成する［第９ステップ］。次に、評価値算出機能部１６３が、送信ウェイト行列生成機能部１６２により生成された送信ウェイト行列に基づいて計算対象の組み合わせの評価値を算出する［第１０ステップ］。
【００４５】
次に、ステップＳ１０４で、合計評価値算出部１０７が、まず、評価値算出部１０６が算出した各評価値の合計を求める。次に、合計評価値算出部１０７が、評価値記憶部１０３に記憶されている送信ポイント選択部１０５が選択した送信ポイント以外の送信ポイントの組み合わせの各々の評価値の合計を求める。次に、合計評価値算出部１０７が、求めた２つの評価値の合計を合算して合計評価値として算出する［第４ステップ］。
【００４６】
次に、ステップＳ１０５で、合計評価値算出部１０７が算出した合計評価値が、今まで算出してきた値の中で最大値となっているかどうかを判定する。合計評価値算出部１０７が算出した合計評価値が最大値と判定された場合（ステップＳ１０５のｙｅｓ）、ステップＳ１０６で、更新制御部１０８が、合計評価値算出部１０７が合計評価値を算出した組み合わせで、組み合わせ記憶部１０２に記憶されている組み合わせを更新する［第５ステップ］。加えて、更新制御部１０８は、合計評価値算出部１０７が合計評価値を算出した高い組み合わせにおける各評価値で評価値記憶部１０３に記憶されている各評価値を更新する［第５ステップ］。
【００４７】
一方、合計評価値算出部１０７が算出した合計評価値が最大値ではないと判定された場合（ステップＳ１０５のｎｏ）、組み合わせ記憶部１０２に記憶されている組み合わせ、および評価値記憶部１０３に記憶されている各評価値の更新はせずに、終了する。
【００４８】
以上に説明したように、実施の形態１によれば、組み合わせ生成部１０４が生成した全ての組み合わせについて評価値を算出するのではなく、送信ポイント選択部１０５で選択した送信ポイントの組み合わせの各々については、新たに評価値を算出するようにした。
【００４９】
ここで、本発明では、前処理部で、設定されている条件で、組み合わせ生成部が生成した組み合わせより一部の組み合わを取り出し、評価値算出部で、前処理部が取り出した組み合わせの各々について通信の品質を評価する評価値を算出し、合計評価値算出部で、評価値算出部が算出した各評価値の合計を元に組み合わせ生成部が生成した全ての組み合わせの合計評価値を求めるようにしたところに大きな特徴がある。
【００５０】
実施の形態１では、まず、組み合わせ記憶部に記憶されている現状の組み合わせの各々の評価値を記憶する評価値記憶部を備える。また、前処理部として送信ポイント選択部を設け、送信ポイント選択部で、組み合わせ生成部が生成した新組み合わせと組み合わせ記憶部に記憶されている現組み合わせとを比較し、通信状態に差がある組み合わせの送信ポイントの中で、設定されている数の範囲で、通信状態のよい順に上位の送信ポイントを選択する。また、評価値算出部は、組み合わせ生成部が生成した組み合わせの中で、送信ポイント選択部が選択した送信ポイントの組み合わせの各々について評価値を算出し、合計評価値算出部は、評価値算出部が算出した各評価値の合計に、評価値記憶部に記憶されている送信ポイント選択部が選択した送信ポイント以外の送信ポイントの組み合わせの各々の評価値の合計を加算して合計評価値を算出する。
【００５１】
この結果、実施の形態１によれば、組み合わせ候補の評価値計算量（加算・乗算等の演算回数）が削減でき、最適な組み合わせの特定に要する処理時間を大幅に短縮でき、送信ポイントとユーザ無線端末との最適な組み合わせがより迅速に特定できるようになる。
【００５２】
また、実施の形態１によれば、組み合わせ候補の全ての送信ポイントまたはユーザ無線端末について計算する場合と比較し、送信ウェイト行列のサイズが小さく済み、また評価値算出機能を全送信ポイント数分備えずに済むため、計算リソース（例えば、回路規模）が削減できる効果がある。また、計算量の削減と、回路規模の削減が可能となるため、低電力化の効果もある。
【００５３】
また、計算量を削減するために、スケジューリング対象の送信ポイントを複数のグループ（探索ドメイン）に分割し、各々の探索ドメインにて、送信ウェイト行列などの計算を行う方法と比較し、実施の形態１によれば、分割した際に生じる際の部分（探索ドメインの境界）にて生じる電波干渉の影響を考慮できるようになるため、スケジューリング対象の全ての送信ポイントを対象とした全体最適化（例えば、ビームフォーミングによる電波干渉制御等）が可能となる。
【００５４】
例えば、図３の実線に示すように、選択するアンテナ数が減るほど、計算量は減少する。計算対象となるアンテナ数が半分になれば、計算量は１／１０になる。なお、図３は、選択する送信ポイント数と計算量との関係を示すグラフであり、点線は、生成した組み合わせ全ての評価値を算出する場合の計算量を示している。図３では、送信ポイント数を３２、ユーザ無線端末数を２５６とした場合に、送信ポイント選択部１０５が選択する送信ポイント数に対する計算量（送信ポイント数の３乗）を示している。点線で示すように、全ての送信ポイントについて評価値を計算する場合、３２×３２の送信ウェイト行列の計算が必要になり、計算量は３２3程度になる。それに対し、実施の形態１によれば、生成した組み合わせ候補の一部を選択して送信ウェイト行列を計算するため、実線で示すように、選択する送信ポイントを少なくするほど計算量を削減できる。
【００５５】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態２におけるスケジューリング装置の構成を示す構成図である。このスケジューリング装置は、ユーザ記憶部２０１、組み合わせ記憶部２０２、組み合わせ生成部２０３、分割部２０４、評価値算出部２０５、合計評価値算出部２０６、更新制御部２０７を備える。このスケジューリング装置は、複数の送信ポイントを有する無線ネットワークに対して、これら送信ポイントと各ユーザ無線端末との間で無線通信を行うための無線リソースを割り当てる際に用いる最適組み合わせパターンを探索する。
【００５６】
組み合わせ記憶部２０２は、ユーザ記憶部２０１に記憶されているユーザ無線端末と、ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイントとの現状の組み合わせを記憶する。
【００５７】
組み合わせ生成部２０３は、ユーザ記憶部２０１に記憶されているユーザ無線端末と、ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイントとの新たな組み合わせを生成する。組み合わせ生成部２０３は、例えば設定されている数の組み合わせを生成する。また、組み合わせ生成部２０３は、例えば、設定されている時間動作すると組み合わせ生成を停止することで、所定数の組み合わせを生成する。
【００５８】
組み合わせ生成部２０３は、所定の探索アルゴリズムに従って組み合わせの候補を生成する。例えば、全ての組み合わせを網羅的に生成する総当たり法や、一般に知られる組み合わせ最適化問題の近似解法（例えば、山登り法、貪欲法など）により、組み合わせの候補を生成する。また、組み合わせを生成する際は、各送信ポイントが送信停止状態となる組み合わせも含めて生成する。
【００５９】
分割部２０４は、組み合わせ生成部２０３が生成した組み合わせを複数のグループに分割する。分割部２０４は、組み合わせ生成部２０３が生成した組み合わせを、組み合わせに含まれるユーザ無線端末と各送信ポイントとの間の無線の電波状態（チャネル情報）に基づき、組み合わせパターンを複数のグループに分割する。
【００６０】
評価値算出部２０５は、分割部２０４が分割したグループ毎に、グループ内の組み合わせの各々について設定に基づいて評価値を算出し、グループ毎にグループ内の組み合わせの各々の評価値の合計を加算してグループ評価値を算出する。評価値算出部２０５は、設定に基づいて評価値を算出する。
【００６１】
評価値算出部２０５は、チャネル行列生成機能部２５１、送信ウェイト行列生成機能部２５２、評価値算出機能部２５３を備える。
【００６２】
チャネル行列生成機能部２５１は、チャネル情報記憶部２０８に記憶されているチャネル情報により、送信ポイント選択部１０５が選択した送信ポイントの全ての組み合わせ（計算対象の組み合わせ）について対応するチャネル行列を生成する。チャネル情報記憶部は、ユーザ記憶部２０１に記憶されているユーザ無線端末についてユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイント毎のチャネル情報を記憶している。
【００６３】
送信ウェイト行列生成機能部２５２は、チャネル行列生成機能部２５１が生成したチャネル行列に対し、送信ポイント毎に送信ウェイト行列を生成する。送信ウェイト行列生成機能部２５２は、設定されている所定の計算式により送信ウェイト行列を生成する。
【００６４】
評価値算出機能部２５３は、送信ウェイト行列生成機能部２５２が生成した送信ウェイト行列に基づいて対象となる組み合わせの評価値を算出する。評価値算出機能部２５３は、例えば、送信ウェイト行列生成機能部２５２が生成した送信ウェイト行列に基づき、対応する送信ポイントの無線スループットを対象となる組み合わせの評価値として算出する。なお、評価値は、無線スループットに限るものではない。例えば、無線ネットワークシステムでは、評価値として、当該の送信ポイントとユーザ無線端末の組み合わせで送信を行う場合に得られるスループット値を、所定の期間積算した平均スループット値で除した値（Proportional Fairness、ＰＦメトリック）を用いることもある。
【００６５】
合計評価値算出部２０６は、評価値算出部２０５がグループ毎に算出したグループ評価値を合計した合計評価値を算出する。更新制御部２０７は、合計評価値算出部２０６が算出した合計評価値が最も高い組み合わせで組み合わせ記憶部２０２に記憶されている組み合わせを更新する。
【００６６】
まず、ステップＳ２０１で、組み合わせ生成部２０３が、ユーザ記憶部２０１に記憶されているユーザ無線端末と、ユーザ無線端末との間で無線通信を行う送信ポイントとの新たな組み合わせを生成する［第１ステップ］。
【００６７】
次に、ステップＳ２０２で、分割部２０４が、組み合わせ生成部２０３が生成した組み合わせを、所定の基準に則って複数のグループに分割する［第２ステップ、第７ステップ］。
【００６８】
次に、ステップＳ２０３で、評価値算出部２０５が、分割部２０４が分割したグループ毎に、グループ内の組み合わせの各々について設定に基づいて評価値を算出する［第３ステップ］。評価値算出部２０５は、設定に基づき、選択された送信ポイントの組み合わせ毎に評価値を算出する。
【００６９】
例えば、チャネル行列生成機能部２５１が、チャネル情報記憶部２０８に記憶されているチャネル情報により、計算対象の組み合わせに対応するチャネル行列を生成し［第８ステップ］。次に、送信ウェイト行列生成機能部２５２が、チャネル行列生成機能部２５１により生成されたチャネル行列に対し、計算対象の組み合わせ毎に送信ウェイト行列を生成する［第９ステップ］。次に、評価値算出機能部２５３が、送信ウェイト行列生成機能部２５２により生成された送信ウェイト行列に基づいて計算対象の組み合わせの評価値を算出する［第１０ステップ］。
【００７０】
次に、ステップＳ２０４で、合計評価値算出部２０６が、グループ毎にグループ内の組み合わせの各々の評価値の合計を加算してグループ評価値を算出する［第４ステップ］。
【００７１】
次に、ステップＳ２０５で、合計評価値算出部２０６が算出した合計評価値が、今まで算出してきた値の中で最大値となっているかどうかを判定する。合計評価値算出部２０６が算出した合計評価値が最大値と判定された場合（ステップＳ２０５のｙｅｓ）、ステップＳ２０６で、更新制御部２０７が、合計評価値算出部２０６が合計評価値を算出した組み合わせで、組み合わせ記憶部２０２に記憶されている組み合わせを更新する［第５ステップ］。
【００７２】
一方、合計評価値算出部２０６が算出した合計評価値が最大値ではないと判定された場合（ステップＳ２０５のｎｏ）、組み合わせ記憶部２０２に記憶されている組み合わせの更新はせずに終了する。
【００７３】
以上に説明したように、実施の形態２によれば、組み合わせ生成部２０３が生成した組み合わせを分割部２０４で複数のグループに分割し、分割したグループ毎に、グループ内の組み合わせの各々についてグループ評価値を算出し、合計評価値算出部２０６でこれらを合計する。
【００７４】
ここで、本発明では、前処理部で、設定されている条件で、組み合わせ生成部が生成した組み合わせより一部の組み合わを取り出し、評価値算出部で、前処理部が取り出した組み合わせの各々について通信の品質を評価する評価値を算出し、合計評価値算出部で、評価値算出部が算出した各評価値の合計を元に組み合わせ生成部が生成した全ての組み合わせの合計評価値を求めるようにしたところに大きな特徴がある。
【００７５】
実施の形態２では、前処理部として、分割部を設け、分割部で、組み合わせ生成部が生成した組み合わせを複数のグループに分割する。評価値算出部では、分割部が分割したグループ毎に、グループ内の組み合わせの各々について設定に基づいて評価値を算出し、グループ毎にグループ内の組み合わせの各々の評価値の合計を加算してグループ評価値を算出し、合計評価値算出部は、評価値算出部がグループ毎に算出したグループ評価値を合計した合計評価値を算出する。
【００７６】
この結果、実施の形態２によれば、組み合わせ候補の評価値計算量（加算・乗算等の演算回数）が削減でき、最適な組み合わせの特定に要する処理時間を大幅に短縮でき、送信ポイントとユーザ無線端末との最適な組み合わせがより迅速に特定できるようになる。
【００７７】
実施の形態２によれば、組み合わせ生成部２０３が生成した組み合わせ候補の全ての送信ポイントまたはユーザ無線端末について同時に計算する場合と比較し、ある１つの組み合わせ候補の評価値を計算するのに要する計算量（加算・乗算等の演算回数）が削減できるため、最適な組み合わせの特定に要する処理時間を大幅に短縮できる効果がある。
【００７８】
また、組み合わせ候補の全ての送信ポイントまたはユーザ無線端末について同時に計算する場合と比較し、送信ウェイト行列のサイズが小さく済み、また評価値算出機能を全送信ポイント数分備えずに済むため、計算リソース（例えば、回路規模）が削減できる効果がある。また、計算量の削減と、回路規模の削減が可能となるため、低電力化の効果もある。
【００７９】
さらに、実施の形態２では、組み合わせ生成部２０３が生成した組み合わせ候補における全ての送信ポイントまたはユーザ無線端末について計算するため、より高い精度で最適な組み合わせが特定できるようになる。
【００８０】
以上に説明したように、本発明によれば、前処理部で、組み合わせ生成部が生成した組み合わせより設定されている条件で一部の組み合わを取り出し、取り出した組み合わせの各々について設定に基づいて評価値を算出し、算出した各評価値の合計を元に組み合わせ生成部が生成した全ての組み合わせの合計評価値を求めるようにしたので、送信ポイントとユーザ無線端末との最適な組み合わせがより迅速に特定できるようになる。
【００８１】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、実施の形態１の送信ポイント選択部で選択した送信ポイントの組み合わせを、実施の形態２のように複数のグループに分割し、グループ毎に評価値を算出し、これらを合計するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１０１…ユーザ記憶部、１０２…組み合わせ記憶部、１０３…評価値記憶部、１０４…組み合わせ生成部、１０５…送信ポイント選択部、１０６…評価値算出部、１０７…合計評価値算出部、１０８…更新制御部、１０９…チャネル情報記憶部、１６１…チャネル行列生成機能部、１６２…送信ウェイト行列生成機能部、１６３…評価値算出機能部、２０１…ユーザ記憶部、２０２…組み合わせ記憶部、２０３…組み合わせ生成部、２０４…分割部、２０５…評価値算出部、２０６…合計評価値算出部、２０７…更新制御部、２５１…チャネル行列生成機能部、２５２…送信ウェイト行列生成機能部、２５３…評価値算出機能部。
【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５】
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