(57)【要約】【課題】最適組合せパターンの特定に要する時間を短縮する。【解決手段】組合せ評価部２０が、候補組合せパターンの全体評価値を計算する際、Ｎ個のＴＰと各ＵＥとの組合せに関する評価値をＰ（ＰはＮを超えない１以上の整数）個分だけ並列的に計算し、評価値を計算する際、当該組合せのＵＥに対して電波干渉を与えうるＭ個の干渉ＴＰのうち、Ｑ（ＱはＭを超えない２以上の整数）個分の干渉ＴＰからの干渉電力を並列的に計算する。【選択図】  図１
2019212999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ（Ｎは２以上の整数）個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合せパターンを探索するスケジューリング装置であって、
入力された生成条件に基づいて前記Ｎ個の送信ポイントと前記各ユーザ端末との組合せを示す候補組合せパターンを生成する組合せ生成部と、
生成された前記候補組合せパターンごとに、当該候補組合せパターンに含まれる前記組合せのそれぞれに関する評価値を、予め設定されている計算式に基づいて当該組合せのユーザ端末における信号電力と干渉電力から計算し、これら評価値の和を当該候補組合せパターンの全体評価値として計算する組合せ評価部と、
前記候補組合せパターンのうち、前記全体評価値が最も高い候補組合せパターンを前記最適組合せパターンとして保持する最適組合せ保持部と、
前記組合せ評価部は、前記全体評価値を計算する際、前記候補組合せパターンに含まれる前記組合せに関する評価値をＰ（ＰはＮを超えない１以上の整数）個分だけ並列的に計算し、前記評価値を計算する際、前記組合せのユーザ端末に対して電波干渉を与えうるＭ個の送信ポイントのうち、Ｑ（ＱはＭを超えない２以上の整数）個分の送信ポイントからの干渉電力を並列的に計算する
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に記載のスケジューリング装置において、
前記組合せ評価部は、当該スケジューリング装置を構成するハードウェアのリソースに合わせて前記ＰおよびＱの値を決定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に記載のスケジューリング装置において、
前記組合せ評価部は、当該スケジューリング装置が収容するユーザ端末数に応じて前記ＰおよびＱの値を決定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１に記載のスケジューリング装置において、
前記組合せ評価部は、当該スケジューリング装置を用いるシステムが要求する無線スループット性能に応じて前記ＰおよびＱの値を決定することを特徴とするスケジューリング装置。
【請求項５】
Ｎ（Ｎは２以上の整数）個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合せパターンを探索するスケジューリング装置で用いられるスケジューリング方法であって、
組合せ生成部が、入力された生成条件に基づいて前記Ｎ個の送信ポイントと前記各ユーザ端末との組合せを示す候補組合せパターンを生成する組合せ生成ステップと、
組合せ評価部が、生成された前記候補組合せパターンごとに、当該候補組合せパターンに含まれる前記組合せのそれぞれに関する評価値を、予め設定されている計算式に基づいて当該組合せのユーザ端末における信号電力と干渉電力から計算し、これら評価値の和を当該候補組合せパターンの全体評価値として計算する組合せ評価ステップと、
最適組合せ保持部が、前記候補組合せパターンのうち、前記全体評価値が最も高い候補組合せパターンを前記最適組合せパターンとして保持する最適組合せ保持ステップとを備え、
前記組合せ評価ステップは、前記全体評価値を計算する際、前記候補組合せパターンに含まれる前記組合せに関する評価値をＰ（ＰはＮを超えない１以上の整数）個分だけ並列的に計算し、前記評価値を計算する際、前記組合せのユーザ端末に対して電波干渉を与えうるＭ個の送信ポイントのうち、Ｑ（ＱはＭを超えない２以上の整数）個分の送信ポイントからの干渉電力を並列的に計算するステップを含む
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、無線ネットワーク内の各送信ポイントの動作内容（送信状態）を指定することにより、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技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンの普及に伴って、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。この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：基地局）が協調してユーザ端末（ＵＥ：ユーザ無線端末）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など参照）。
【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、下り方向の通信（ＴＰからＵＥへの送信）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て、各ＵＥ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。しかし、各送信ポイントが異なるＵＥ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ＵＥ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。したがって、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。
【０００４】
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ＵＥ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など参照）。
さらに、ＬＴＥを発展させた次世代移動通信方式の研究開発が行われており、ＣｏＭＰを拡張した概念として協調無線リソース制御方式が提案されている。（非特許文献３など参照）。このように制御方式が複雑化するため、その処理を高速化するために専用回路によるハードウェア処理を行うスケジューラ構成が提案されている（非特許文献４など参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】田岡他，「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，pp.22-30，2010年7月，https://www.nttdocomo.co.jp/binary/pdf/corporate/technology/rd/technical_journal/bn/vol18_2/vol18_2_022jp.pdf
【非特許文献２】T. Girici，C. Zhu，J. R. Agre，and A. Ephremides，"Proportional Fair Scheduling Algorithm in OFDMA-Based Wireless Systems with QoS Constraints"，Journal of Communications and Networks，Vol.12，No.1，pp.30-42，February 2010
【非特許文献３】小林他，「5G 超高密度分散アンテナシステムにおける大容量化技術のアルゴリズム検討〜協調MU-MIMO における低演算量UE 選択方式〜」，2017年電子情報通信学会総合大会，B-5-23，2017年
【非特許文献４】Y. Arikawa，K. Kawai，H. Uzawa，and S. Shigematsu，"Practical resource scheduling in massive-cell deployment for 5G mobile communications systems"，International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems (ISPACS) ，Nusa Dua，pp. 456-461，November 2015
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、評価値が最大となるＴＰとＵＥの組合せとして、ＴＰ毎の送信状態、すなわちＴＰ毎に送信先となるＵＥあるいは送信停止を指定する情報を決定する。このような組合せパターンを決定するために、多数のＴＰとＵＥの組合せの評価値を計算し、評価値が最良の最適組合せパターンを探索する処理を行い、スケジューリング周期内（例えば１ミリ秒の時間内）に最適組合せパターンを特定する必要がある。
【０００７】
最適組合せパターンを特定する確実な方法は、可能性のある全ての組合せパターンの各々について評価値を計算し評価値が最大となる組合せを見つけ出す、つまり総当りで探索を行うことである。しかし、無線ネットワークの規模（含まれるＴＰ数やＵＥ数）が大きくなると、探索空間（可能性のある組合せ数）が膨大になる。このため、従来の無線ネットワークシステムのスケジューリング装置では、無線ネットワークの規模が大きくなると、最適組合せパターンを特定するまでの時間が長くなり、スケジューリング周期以内でより良い最適組合せパターンを特定することができない、という問題があった。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、最適組合せパターンの特定に要する時間を短縮できるスケジューリング技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明にかかるスケジューリング装置は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個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合せパターンを探索するスケジューリング装置であって、入力された生成条件に基づいて前記Ｎ個の送信ポイントと前記各ユーザ端末との組合せを示す候補組合せパターンを生成する組合せ生成部と、生成された前記候補組合せパターンごとに、当該候補組合せパターンに含まれる前記組合せのそれぞれに関する評価値を、予め設定されている計算式に基づいて当該組合せのユーザ端末における信号電力と干渉電力から計算し、これら評価値の和を当該候補組合せパターンの全体評価値として計算する組合せ評価部と、前記候補組合せパターンのうち、前記全体評価値が最も高い候補組合せパターンを前記最適組合せパターンとして保持する最適組合せ保持部と、前記組合せ評価部は、前記全体評価値を計算する際、前記候補組合せパターンに含まれる前記組合せに関する評価値をＰ（ＰはＮを超えない１以上の整数）個分だけ並列的に計算し、前記評価値を計算する際、前記組合せのユーザ端末に対して電波干渉を与えうるＭ個の送信ポイントのうち、Ｑ（ＱはＭを超えない２以上の整数）個分の送信ポイントからの干渉電力を並列的に計算するようにしたものである。
【００１０】
また、本発明にかかる上記スケジューリング装置の一構成例は、前記組合せ評価部が、当該スケジューリング装置を構成するハードウェアのリソースに合わせて前記ＰおよびＱの値を決定するようにしたものである。
【００１１】
また、本発明にかかる上記スケジューリング装置の一構成例は、前記組合せ評価部が、当該スケジューリング装置が収容するユーザ端末数に応じて前記ＰおよびＱの値を決定するようにしたものである。
【００１２】
また、本発明にかかる上記スケジューリング装置の一構成例は、前記組合せ評価部が、当該スケジューリング装置を用いるシステムが要求する無線スループット性能に応じて前記ＰおよびＱの値を決定するようにしたものである。
【００１３】
また、本発明にかかるスケジューリング方法は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個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合せパターンを探索するスケジューリング装置で用いられるスケジューリング方法であって、組合せ生成部が、入力された生成条件に基づいて前記Ｎ個の送信ポイントと前記各ユーザ端末との組合せを示す候補組合せパターンを生成する組合せ生成ステップと、組合せ評価部が、生成された前記候補組合せパターンごとに、当該候補組合せパターンに含まれる前記組合せのそれぞれに関する評価値を、予め設定されている計算式に基づいて当該組合せのユーザ端末における信号電力と干渉電力から計算し、これら評価値の和を当該候補組合せパターンの全体評価値として計算する組合せ評価ステップと、最適組合せ保持部が、前記候補組合せパターンのうち、前記全体評価値が最も高い候補組合せパターンを前記最適組合せパターンとして保持する最適組合せ保持ステップとを備え、前記組合せ評価ステップは、前記全体評価値を計算する際、前記候補組合せパターンに含まれる前記組合せに関する評価値をＰ（ＰはＮを超えない１以上の整数）個分だけ並列的に計算し、前記評価値を計算する際、前記組合せのユーザ端末に対して電波干渉を与えうるＭ個の送信ポイントのうち、Ｑ（ＱはＭを超えない２以上の整数）個分の送信ポイントからの干渉電力を並列的に計算するステップを含むものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ユーザ端末に対する各干渉送信ポイントからの干渉電力を１つずつ連続して求める場合と比較して、各組合せに関する評価値を求めるまでの時間を短縮することが可能となる。これにより、スケジューリング周期内において最適組合せパターンの特定に要する時間を短縮することが可能となる。このため、無線ネットワークの規模が大きくなって探索空間が拡大しても、十分な処理時間を確保することができ、決められたスケジューリング周期内でより良い最適組合せパターンを特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】スケジューリング装置の構成を示すブロック図である。
【図２】組合せ評価部の構成を示すブロック図である。
【図３】個別組合せ評価部の構成を示すブロック図である。
【図４】規格化部の構成を示すブロック図である。
【図５】ＵＥ多重未考慮ＳＮＲ推定部の構成を示すブロック図である。
【図６】ＳＩＮＲ推定部の構成を示すブロック図である。
【図７】スケジューリング処理を示すフローチャートである。
【図８】組合せ評価処理を示すフローチャートである。
【図９】従来のスケジューリング装置における個別組合せ評価部の構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
［スケジューリング装置］
まず、図１を参照して、本実施の形態にかかるスケジューリング装置１について説明する。図１は、スケジューリング装置の構成を示すブロック図である。
【００１７】
このスケジューリング装置１は、複数の送信ポイントＴＰ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ＴＰと各ユーザ端末ＵＥ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合せパターンを、これらＴＰとＵＥ（ＴＰとＴＰの送信状態：送信停止またはＵＥ）の組合せを示す複数の候補組合せパターンのうちから探索する装置である。
【００１８】
各ＴＰのデータの送信先となるＵＥを決めるために、ＴＰとＵＥの接続の候補となる組合せパターンの評価値を計算する。この試行をスケジューリング周期内繰り返し、スケジューリング時間が経過した時点で評価値が最大である最適組合せパターンを実際に送信に用いる組合せパターンとする。なお、スケジューリング時間とは、ＴＰとＵＥの組合せパターンを特定するための処理に費やすことができる時間であり、システムにより定められる。例えば、ＬＴＥの場合、当該時間は最小１ミリ秒であり、１ミリ秒周期でＴＰとＵＥの組合せパターンを特定する。
【００１９】
図１に示すように、スケジューリング装置１は、主な機能部として、組合せ生成部１０、組合せ評価部２０、および最適組合せ保持部３０を備えている。これら機能部は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのロジック回路により実現される。
【００２０】
組合せ生成部１０は、ＴＰごとの接続可能な候補ＵＥＩＤ（候補組合せパターンの生成条件）を入力として、所定の探索アルゴリズムにしたがって各ＴＰと各ＵＥとの組合せを示す候補組合せパターンを生成する機能を有している。組合せ生成部１０は、組合せの生成を開始した時点から所定の時間が経過した時点、または、所定の組合せ数の生成を終了した時点、で組合せの生成を止めることもある。また、組合せの生成方法は、一般に知られる探索アルゴリズムを用いる。例えば、全ての組合せを網羅的に生成する総当り法や、一般に知られる組合せ最適化問題の近似解法（例えば、山登り法、貪欲法など）を適用することができる。また、組合せを生成する際は、各ＴＰが送信停止状態となる組合せも含めて生成する。
【００２１】
組合せ評価部２０は、組合せ生成部１０が生成した候補組合せパターンについて、候補組合せパターンの評価に用いる基準である全体評価値を計算する機能を有している。全体評価値としては、例えば、当該ＴＰとＵＥの組合せパターンで送信を行う場合に得られる無線スループットの和（システム全体の無線スループット）や、無線ネットワークシステムにおいて一般に用いられている無線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）の和を用いる。
【００２２】
最適組合せ保持部３０は、組合せ評価部２０が計算した全体評価値が最も高いか否かを判定し、全体評価値が最も高い場合に当該組合せパターンを保持する機能を有している。例えば、組合せ評価部２０が計算した新たな組合せの評価値を、これまで保持していた最適組合せの評価値と比較し、新たな組合せの評価値が最適組合せの評価値よりも大きい場合は、新たな組合せおよびその評価値を、最適組合せおよびその評価値として保持する機能を有している。
【００２３】
［組合せ評価部］
次に、図２〜図６を参照して、本実施の形態にかかる組合せ評価部２０の詳細について説明する。図２は、組合せ評価部の構成を示すブロック図である。図３は、個別組合せ評価部の構成を示すブロック図である。図４は、規格化部の構成を示すブロック図である。図５は、ＵＥ多重未考慮ＳＮＲ推定部の構成を示すブロック図である。図６は、ＳＩＮＲ推定部の構成を示すブロック図である。
【００２４】
組合せ評価部２０は、候補組合せパターンおよびＴＰとＵＥとの間の無線状態を示すチャネル情報の２乗値を入力として、候補組合せパターンに含まれるＴＰとＵＥとの組合せのそれぞれに関する評価値を、予め設定されている計算式に基づいて、当該組合せのＵＥにおける、当該組合せのＴＰからの無線信号に関する信号電力と、ＵＥに対して電波干渉を与えうる干渉ＴＰからの無線信号に関する干渉電力とから計算し、これら評価値の和からなる全体評価値を、候補組合せパターンごとに計算する機能を有している。
【００２５】
また、組合せ評価部２０は、全体評価値を計算する際、ＴＰとＵＥとの組合せに関する評価値を、Ｐ（ＰはＮを超えない１以上の整数）個分だけ並列的に計算する機能を有している。なお、チャネル情報とは、無線信号が無線チャネルを経由した際に受けた減衰量および位相回転量であり、スケジューリング装置１はその推定値を用いる。
【００２６】
図２に示すように、組合せ評価部２０は、主な回路部として、Ｐ個の個別組合せ評価部２１＃１〜＃Ｐと、任意の個別組合せ評価部２１＃１〜＃Ｐで計算したＴＰ＃１〜＃Ｎの評価値の和を求める加算回路２２とを備えている。ＴＰとＵＥとの組合せの評価値をＰ個の個別組合せ評価部２１＃１〜＃Ｐを用いて並列処理することで、各組合せの評価値を１つずつ連続して求める場合と比較して、各組合せの評価値の和を求めるまでに要する時間を短縮可能である。例えば、ＰがＮと等しい場合（Ｐ＝Ｎ）、個別組合せ評価部２１＃１をＴＰ＃１の評価値計算に割り当てる。ＰがＮより少ない場合（Ｐ≦Ｎ：例えば、Ｐ＝８、Ｎ＝３２）、個別組合せ評価部２１＃１でＴＰ＃１〜＃４の評価値計算を行う。
【００２７】
個別組合せ評価部２１＃ｉ（ｉ＝１〜Ｐの整数）は、ＴＰとＵＥとの組合せの評価値を計算する際、当該組合せのＵＥに対して電波干渉を与えうるＭ個の干渉ＴＰのうち、Ｑ（ＱはＭを超えない２以上の整数）個分の干渉ＴＰからの干渉電力を並列的に計算する機能を有している。
【００２８】
図３に示すように、個別組合せ評価部２１＃ｉは、入力されるチャネル情報を２乗した値に対して規格化を行う規格化部２１Ａ、ＴＰ＃ＮとＴＰ＃Ｎを除くその他のＴＰとの行列乗算を行う行列乗算回路２１Ｂ＃１〜＃Ｑと、ＵＥ多重未考慮ＳＮＲ推定部２１Ｃ、行列乗算回路２１Ｂ＃１〜＃Ｑの出力値の和を求める加算回路２１Ｄ、ＵＥ多重未考慮ＳＮＲ推定部２１Ｃの出力値と加算回路２１Ｄの出力値と当該組合せに含まれるＵＥ数とからＳＩＮＲを推定するＳＩＮＲ推定部２１Ｅ、ＳＩＮＲ推定部２１Ｅの出力値を当該組合せにて無線送信を実行した場合に得られる無線スループットの値に変換する瞬時スループット変換部２１Ｆ、瞬時スループットを当該ＵＥの平均レートで除した値である当該ＵＥのＰＦメトリック値を求めるＰＦ計算部２１Ｇを備えている。
【００２９】
行列乗算をＱ個の行列乗算回路２１Ｂを用いて並列処理することで、Ｑ個分の行列乗算の出力値が同時に求まる。これにより、当該ＵＥに対する各干渉ＴＰの影響を１つずつ連続して求める場合と比較して、当該ＴＰと当該ＵＥとの組合せに関する評価値を求めるまでの時間を短縮可能である。例えば、ＱがＭと等しい場合（Ｑ＝Ｍ）、行列乗算回路２１Ｂ＃１を干渉ＴＰ＃１の行列乗算に割り当てる。ＱがＭより少ない場合（Ｑ≦Ｍ：例えば、Ｑ＝８、Ｍ＝１６）、行列乗算回路２１Ｂ＃１で干渉ＴＰ＃１および＃２の行列乗算を行う。
【００３０】
規格化部２１Ａは、図４に示すように、加算回路２３と乗算器２４＃１〜＃Ｑとを備えている。加算回路２３は、Ｑ個分のチャネル情報の２乗値の和を計算し、乗算器２４＃１〜＃Ｑは、それぞれ対応するチャネル情報の２乗値と加算回路２３で得られた和とを乗算することにより、Ｑ個分の規格化チャネル情報を出力する。
【００３１】
ＵＥ多重未考慮ＳＮＲ推定部２１Ｃは、図５に示すように、乗算器２５と乗算器２６とを備えている。乗算器２５は、規格化部２１ＡからのＱ個分の規格化チャネル情報と、外部設定パラメータである送信電力値との積を求め、乗算器２６は、乗算器２５で得られた積と外部設定パラメータである雑音分散との積を計算することにより、ＵＥ多重未考慮ＳＮＲ推定値を出力する。
【００３２】
ＳＩＮＲ推定部２１Ｅは、図６に示すように、逆数化回路２７、除算器２８、および乗算器２９を備えている。逆数化回路２７は、加算回路２１Ｄの加算結果の逆数を求め、除算器２８は、得られた逆数を当該組合せに含まれるＵＥ数で除算し、乗算器２９は、その商とＵＥ多重未考慮ＳＮＲ推定部２１Ｃで得られたＵＥ多重未考慮ＳＮＲ推定値との積を計算することにより、ＳＩＮＲ推定値を出力する。ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference plus Noise power Ratio）とは、ＵＥにおける干渉電力（干渉電力および雑音電力の和）に対する信号電力の比率を示す値である。
【００３３】
［パラメータＰ、Ｑの決定方法］
次に、組合せ評価部２０で用いられる並列数Ｐ，Ｑの決定方法について説明する。
Ｐ、Ｑは、それぞれ、スケジューリング装置１が対象とするＴＰ数（Ｎ）を超えない１以上の整数、各ＴＰに対して電波干渉を与えうる干渉ＴＰ数（Ｍ）を超えない２以上の整数、である。ここでは、スケジューリング装置１をＦＰＧＡデバイスにて実装する場合について、上記パラメータＰ、Ｑの決定方法について説明する。
【００３４】
一般にＦＰＧＡデバイスの使用可能なハードウェアリソース量には限りがあり、実装に用いるＦＰＧＡデバイスに依存して一意に定まる。そのため、ＦＰＧＡデバイスのハードウェアリソース量に収まる範囲でＰ、Ｑを決定する。ＦＰＧＡデバイスが十分なハードウェアリソースを有する場合、Ｐ、Ｑはそれぞれ最大値であるＰ＝Ｎ、Ｑ＝Ｍと定める。一方、ＦＰＧＡデバイスが十分なハードウェアリソースを有さない場合、Ｐ、ＱはＦＰＧＡのハードウェアリソース量に収まる範囲で最も大きい値を定める。このように、当該パラメータをＦＰＧＡデバイス等のハードウェアリソースに応じて、最適な並列数Ｐ、Ｑを定める。
【００３５】
なお、上記はＦＰＧＡリソース量に着目してＰ、Ｑの値を定めたが、その決め方は必ずしもこれに限らない。例えば、Ｐ、ＱはＦＰＧＡのハードウェアリソース量に収まる前提条件下で、ＰおよびＱの値を当該スケジューリング装置１が収容するＵＥ数に応じて定めることもある。一般に、収容ＵＥ数とＴＰ数が定まると、最適な組合せを求めるまでに必要な時間が明らかになる。そのため、当該時間を満たすことを制約として、Ｐ、Ｑを決める。
【００３６】
なお、最適な組合せを求めるまでに必要な時間は、例えば、非特許文献４に記載の計算方法によると、最適な組合せを求めるまでに必要な計算回数が（ＴＰ数）×（各ＴＰに接続可能なＵＥ数）×（当該文献の提案手法に依存する係数）で求められ、スケジューリング周期内で、計算回数を処理することになる。ＴＰ数が３２、各ＴＰに接続可能なＵＥ数が８、係数が３の場合、計算回数は、３２×８×３＝７６８であるため、スケジューリン周期が１ミリ秒のとき、１ミリ秒あたり７６８回の計算を行うことが可能であることがスケジューリング装置１の制約と考えることができる。
【００３７】
また、Ｐ、ＱはＦＰＧＡのハードウェアリソース量に収まる前提条件下で、ＰおよびＱの値を、当該スケジューリング装置１を用いるシステムが要求する無線スループット性能に応じて定めることもある。例えば、非特許文献４によると、無線スループット性能と当該性能を得るために必要な計算回数の関係が示されており、スケジューリング周期内で、計算回数を処理することになる。
【００３８】
図９は、従来のスケジューリング装置における個別組合せ評価部の構成例である。本発明のスケジューリング装置１と、従来のスケジューリング装置との違いは、従来の個別組合せ評価部５０は、当該ＵＥに対する各干渉ＴＰの影響を１つずつ連続して求めているのに対し、本発明は、当該ＵＥに対するＭ個の干渉ＴＰの影響を２以上の行列乗算回路２１Ｂを用いて並列計算する点である。また、Ｐ、Ｑの値をパラメータ化することにより、ＦＰＧＡのハードウェアリソースや当該スケジューリング装置１が対象とするＴＰ数やＵＥ数に応じたスケジューリング装置を生成可能とした。
【００３９】
［本実施の形態の動作］
次に、図７〜８を参照して、本実施の形態にかかるスケジューリング装置１の動作について説明する。図７は、スケジューリング処理を示すフローチャートである。図８は、組合せ評価処理を示すフローチャートである。
【００４０】
［組合せ生成部］
まず、組合せ生成部１０は、所定の探索アルゴリズムにしたがって組合せの候補を生成する（ステップ１００）。組合せの生成方法は、一般に知られる探索アルゴリズムを用いる。例えば、全ての組合せを網羅的に生成する総当り法や、一般に知られる組合せ最適化問題の近似解法（例えば、山登り法、貪欲法など）を適用することができる。また、組合せを生成する際は、各ＴＰが送信停止状態となる組合せも含めて生成する。なお、組合せ生成部１０は、組合せの生成を開始した時点から所定の時間が経過した時点、または、所定の組合せ数の生成を終了した時点、で組合せの生成を止めることもある。
【００４１】
［組合せ評価部］
次に、組合せ評価部２０は、組合せ生成部１０で生成された候補組合せパターンを入力として、スケジューリング装置１が対象とするＮ個のＴＰごとに所定の計算式に基づいて、ＴＰとＵＥの組合せに関する評価値をＰ（ＰはＮを超えない１以上の整数）個分だけ並列で計算して、Ｎ個のＴＰごとの評価値の和（全体評価値）を計算する（ステップ１０１）。組合せの評価に用いる基準、つまり、組合せ評価部２０が計算すべき値としては、各ＴＰの無線スループットの和、つまりシステム全体の無線スループットや、無線ネットワークシステムにおいて一般に用いられる、当該のＴＰとＵＥの組合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。
【００４２】
各ＴＰと当該ＴＰへの接続を試行するＵＥについて評価値を計算するために、組合せ評価部２０は、各ＴＰから当該ＴＰへの接続を試行するＵＥとの無線送信に対して電波干渉を与えうるＭ個のＴＰ（干渉ＴＰ）の電波干渉の度合い、すなわち干渉電力を考慮に入れて、当該ＴＰと当該ＴＰへの接続を試行するＵＥとの間の無線スループットを計算する。
【００４３】
図７のステップ１０１における計算は、図８に示すように、まず、規格化部２１Ａにおいて、各ＴＰと当該ＵＥとの間のチャネル情報を２乗した値に対して規格化を行う（ステップ１１０）。次に、行列乗算回路２１Ｂにおいて、ＴＰ＃Ｎと各ＵＥとの間の規格化チャネル情報からなる行列と、当該ＵＥとＴＰ＃Ｎを除くその他のＴＰとの間の規格化チャネル情報からなる行列との行列乗算を行う（ステップ１１１）。次に、加算回路２１Ｄにおいて、行列乗算の結果を加算する（ステップ１１２）。次に、ＵＥ多重未考慮ＳＮＲ推定部２１Ｃにおいて、規格化チャネル情報と、外部設定パラメータである送信電力値との積を求め、さらに、その積と外部設定パラメータである雑音分散との積を計算することにより、ＵＥ多重未考慮ＳＮＲ推定値を出力する（ステップ１１３）。
【００４４】
次に、ＳＩＮＲ推定部２１Ｅにおいて、加算回路２１Ｄの出力値の逆数を求め、さらにその値を当該組合せに含まれるＵＥ数にて除算を行い、その商とＵＥ多重未考慮ＳＮＲ推定部２１Ｃの出力値との積を求める（ステップ１１４）。次に、瞬時スループット変換部２１Ｆにおいて、ＳＩＮＲ推定部２１Ｅの出力値を瞬時スループットに変換する（ステップ１１５）。ＳＩＮＲから瞬時スループットへの変換は、ＳＩＮＲの値と対になる瞬時スループットとをテーブル変換形式にて変換する。
【００４５】
次に、ＰＦ計算部２１Ｇにおいて、瞬時スループットを当該ＵＥの平均レートにて除算して、その商を当該ＵＥのＰＦメトリック値とする（ステップ１１６）。
この後、全ＴＰのＰＦ計算が完了したか確認し（ステップ１１７）、未完了の場合には（ステップ１１７：ＮＯ）、ステップ１１０へ戻り、完了の場合には（ステップ１１７：ＹＥＳ）、一連の組合せ評価処理を終了する。
【００４６】
［最適組合せ保持部］
このようにして、図７のステップ１０１により、組合せの評価値を計算した後、最適組合せ保持部３０は、組合せ評価部２０が計算した評価値を基準に、その大小判定を行う（ステップ１０２）。ここで、これまで保持していた組合せの評価値よりも大きく、これまでの最大値である場合（ステップ１０２：ＹＥＳ）、保持する組合せと評価値を更新し（ステップ１０３）、小さい場合は（ステップ１０２：ＮＯ）、更新しない。
【００４７】
この後、最適組合せ保持部３０は、スケジューリングの処理を終了するか否かを判定する（ステップ１０４）。スケジューリング処理を終了しないと判定した場合（ステップ１０４：ＮＯ）、ステップ１００へ戻る。
一方、スケジューリング処理を終了すると判定した場合（ステップ１０４：ＹＥＳ）、最適組合せ保持部３０は、保持している最適組合せパターンを出力し（ステップ１０５）、一連のスケジューリング処理を終了する。
【００４８】
［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、組合せ評価部２０が、候補組合せパターンの全体評価値を計算する際、Ｎ個のＴＰと各ＵＥとの組合せに関する評価値をＰ（ＰはＮを超えない１以上の整数）個分だけ並列的に計算し、評価値を計算する際、当該組合せのＵＥに対して電波干渉を与えうるＭ個の干渉ＴＰのうち、Ｑ（ＱはＭを超えない２以上の整数）個分の干渉ＴＰからの干渉電力を並列的に計算するようにしたものである。
【００４９】
これにより、ＵＥに対する各干渉ＴＰの影響を１つずつ連続して求める場合と比較して、各組合せに関する評価値を求めるまでの時間を短縮することが可能となる。例えば、非特許文献４に記載の基本構成（Ｐ＝Ｎ＝３２、Ｑ＝1）を踏襲すると、１通りの組合せについて評価値を求める処理時間は、２．８マイクロ秒程度（見積り値）であるのに対し、本発明（Ｐ＝Ｎ＝３２、Ｑ＝８）では、１．４マイクロ秒程度（設計実績値）に短縮できる。
【００５０】
これにより、最適組合せパターンの特定に要する時間を短縮することが可能となる。このため、無線ネットワークの規模が大きくなって探索空間が拡大しても、十分な処理時間を確保することができ、決められたスケジューリング周期内でより良い最適組合せパターンを特定することが可能となる。
【００５１】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組合せて実施することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１…スケジューリング装置、１０…組合せ生成部、２０…組合せ評価部、２１…個別組合せ評価部、２１Ａ…規格化部、２１Ｂ…行列乗算回路、２１Ｃ…ＵＥ多重未考慮ＳＮＲ推定部、２１Ｄ…加算回路、２１Ｅ…ＳＩＮＲ推定部、２１Ｆ…瞬時スループット変換部、２１Ｇ…ＰＦ計算部、２２，２３…加算回路、２４，２５，２６，２９…乗算器、２７…逆数化回路、２８…除算器、３０…最適組合せ保持部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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