(57)【要約】  本発明の実施例は、通信媒体（１０）においてバンド幅を管理し、割り当てるための方法およびシステムを含む。
2008515244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）あるレンジの周波数を複数のトーンに分割するステップと、
ｂ）前記複数のトーンの各々で送信できるシンボルあたりのビットの最大数を推定するステップと、
ｃ）シンボルあたりのより多い数のビットを有する前記トーンのうちの少なくとも１つをバンド幅リクエストに割り当てるステップとから成ることを特徴とする、コンピュータネットワークにおいてバンド幅を割り当てるための方法。
【請求項２】
トーンの隣接する単一ブロックを割り当てることにより前記割り当てを実行することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
１つのフレームの全期間にわたって前記割り当てられたトーンを使用することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
１つのフレームの全期間にわたって前記割り当てられたトーンを使用することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記複数のトーンを更にタイムスロットに分割することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記最大数が、ビットローディング推定値（ＢＬＥ）であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項７】
ａ）バンド幅を複数のトーンに分割するステップと、
ｂ）前記トーンをタイムスロットに分割するステップと、
ｃ）前記トーンの各々で送信できるシンボルあたりのビットの最大数を推定するステップと、
ｄ）シンボルあたり最も多いと推定された数のビットを有するトーンを選択するステップと、
ｅ）バンド幅リクエストに対して適当な前記トーン内のタイムスロットを選択するステップと、
ｆ）前記バンド幅リクエストに対して前記トーンおよびタイムスロットを割り当てるステップとから成ることを特徴とする、コンピュータネットワークにおいてバンド幅を割り当てるための方法。
【請求項８】
ａ）トーンおよびタイムスロットに分割されている、ジョイント周波数および時間分割媒体を通してバンド幅に対するリクエストを受信するステップと、
ｂ）前記トーンの各々に対するビットローディング推定値を推定するステップと、
ｃ）最大のＢＬＥを有するトーンのグループを選択するステップと、
ｄ）前記最大のＢＬＥを有する前記グループが、前記リクエストを満たすのに充分なタイムスロットを有するかどうかを判断するステップと、
ｅ）前記タイムスロットが充分であるときに、充分な数のタイムスロットに対し前記トーンを割り当てるステップと、
ｆ）前記タイムスロットが不充分であるときに、最大の次のＢＬＥを有するトーンのグループを選択するステップと、
ｇ）前記最大の次のＢＬＥを有するグループが、前記リクエストを満たすのに充分なタイムスロットを有するかどうかを判断するステップと、
ｈ）前記タイムスロットが充分なとき、充分な数のタイムスロットに対し前記最大の次の数のＢＬＥを有する前記トーンを割り当てるステップと、
ｉ）前記リクエストが割り当てられるか、前記トーンが消尽するまで前記ステップｆ，ｇ，およびｈを繰り返すステップと、
ｊ）前記トーンが消尽した場合、前記リクエストを拒否するステップとから成ることを特徴とする、コンピュータネットワークにおいてバンド幅を割り当てるための方法。
【請求項９】
ａ）トーングループおよびタイムスロットに分割されている、ジョイント周波数および時間分割媒体を通してバンド幅に対するリクエストを受信するステップと、
ｂ）前記トーングループ各々に対するビットローディング推定値を推定するステップと、
ｃ）前記トーングループに対する利用可能なタイムスロットを見つけるステップと、
ｄ）利用可能なタイムスロットおよび最大のＢＬＥを有する第１トーングループを選択するステップと、
ｅ）前記第１トーングループのための前記タイムスロットを前記リクエストに割り当てるステップと、
ｆ）前記割り当てが前記リクエストを満たしているかどうかを判断するステップと、
ｇ）前記リクエストが満たされていない場合に、利用できるタイムスロットおよび最大の次のＢＬＥを有する次のトーングループを選択するステップと、
ｈ）前記次のトーングループ内のタイムスロットを前記リクエストに割り当てるステップと、
ｉ）前記次のトーングループ内のタイムスロットの前記割り当てが前記リクエストを満たしているかどうかを判断するステップと、
ｇ）前記リクエストが満たされていない場合に、前記リクエストが満たされるか、または前記トーングループが消尽するまで、前記ステップｇ、ｈおよびｉを繰り返すステップと、
ｋ）前記トーングループが消尽した場合に前記リクエストを拒否するステップとから成ることを特徴とする、コンピュータネットワークにおいてバンド幅を割り当てるための方法。
【請求項１０】
ａ）トーングループおよびタイムスロットに分割されている、ジョイント周波数および時間分割媒体を通してバンド幅に対するリクエストを受信するステップと、
ｂ）前記トーングループ各々に対するビットローディング推定値を推定するステップと、
ｃ）前記リクエストのための基本利用パターン（ＢＵＰ）を決定するステップと、
ｄ）前記ＢＵＰの組み合わせを見つけるステップと、
ｅ）ＢＬＥの最大値から最小値までの順にトーングループを割り当てるときに、前記組み合わせの各々に対し、前記リクエストを満たすのに必要なトーン−スロットユニットの数を計算するステップと、
ｆ）前記組み合わせから最小数のトーン−スロットユニットを使用する最終組み合わせを選択するステップと、
ｇ）前記最終組み合わせを前記リクエストに割り当てるステップとから成ることを特徴とする、コンピュータネットワークにおいてバンド幅を割り当てるための方法。
【請求項１１】
ａ）バンド幅を複数のトーングループに分割するステップと、
ｂ）前記トーングループをタイムスロットに分割するステップと、
ｃ）前記トーングループの各々に対するビットローディング推定値（ＢＬＥ）を推定するステップと、
ｄ）デバイスペアのための基本利用パターン（ＢＵＰ）を決定するステップと、
ｅ）前記デバイスペアのためのリクエストを満たすのに充分なバンド幅を提供するＢＵＰの組み合わせを見つけるステップと、
ｆ）ＢＬＥの最大値から最小値の順にトーングループを割り当てるときに、前記組み合わせの各々に対する前記リクエストを満たすのに必要なトーン−スロットユニットの数を計算するステップと、
ｇ）前記組み合わせから最小数のトーン−スロットユニットを使用する最終組み合わせを選択するステップと、
ｈ）前記最終組み合わせを前記リクエストに割り当てるステップとから成ることを特徴とする、通信媒体においてバンド幅を区切るための方法。
【請求項１２】
ａ）バンド幅を複数のトーングループに分割するステップと、
ｂ）前記トーングループをタイムスロットに分割するステップと、
ｃ）前記トーングループの各々に対するビットローディング推定値（ＢＬＥ）を推定するステップと、
ｄ）デバイスペアのための基本利用パターン（ＢＵＰ）を決定するステップと、
ｅ）前記デバイスペアのためのリクエストを満たすのに充分なバンド幅を提供するＢＵＰの組み合わせをサーチするステップと、
ｆ）前記サーチに成功した場合に、
ｉ）ＢＬＥの最大値から最小値の順にトーングループを割り当てるときに、前記組み合わせの各々に対する前記リクエストを満たすのに必要なトーン−スロットユニットの数を計算するステップと、
ｉｉ）最小数のトーン−スロットユニットを利用する最終組み合わせを前記組み合わせから選択するステップと、
ｉｉｉ）前記最終組み合わせを前記リクエストに割り当てるステップと、
ｇ）ＢＵＰの組み合わせの前記サーチに成功しなかった場合に、
ｉ）前記ＢＵＰに対する誘導された利用パターン（ＤＵＰ）を決定するステップと、
ｉｉ）前記ＤＵＰの各々に対するビットローディング推定値（ＢＬＥ）を推定するステップと、
ｉｉｉ）前記デバイスペアに対する前記リクエストを満たすのに充分なバンド幅を提供するＤＵＰの組み合わせをサーチするステップと、
ｈ）ＤＵＰの組み合わせの前記サーチに成功した場合に、
ｉ）ＢＬＥの最大値から最小値の順にトーングループを割り当てるときに、前記組み合わせの各々に対する前記リクエストを満たすのに必要なトーン−スロットユニットの数を計算するステップと、
ｉｉ）最小数のトーン−スロットユニットを利用する最終ＤＵＰの組み合わせを前記ＤＵＰの組み合わせから選択するステップと、
ｉｉｉ）前記最終ＤＵＰの組み合わせを前記リクエストに割り当てるステップとから成ることを特徴とする、通信媒体におけるバンド幅を区切るための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
一部のデジタル通信方法は、利用できるバンド幅を周波数レンジまたはトーンに分割することにより、通信バンド幅（ＢＷ）を割り当てることができる。これら方法の一部では、トーンを更に時間スロットに分割できる。これら方法の一例として直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）がある。このＯＦＤＭ方法は、周波数領域および時間領域におけるバンド幅およびバンド幅管理を可能にするものであり、バンド幅割り当てはスケジューリングまたはメディアアクセス制御（ＭＡＣ）とも称され、ＯＦＤＭアクセスまたはスケジューリングはＯＦＤＭＡと簡略化できる。
【背景技術】
【０００２】
周波数分割通信システムでは、ネットワーク制御機構により、利用できるバンド幅を多数のデバイスおよびアプリケーションの間で分配できる。このことは、一部のデバイスまたはアプリケーションのためにあるレベルのクオリティオブサービス（ＱｏＳ）を提供しようと試みる優先順位システムを使って行うことができる。ほとんどの通信システムでは、アクセス制御およびバンド幅管理は、周波数ドメイン管理（ＦＤＭ）として知られる周波数ドメイン、または時間ドメイン管理（ＴＤＭ）として知られる時間ドメイン内でしか行われない。しかしながら、現在のシステムでＦＤＭとＴＤＭとの組み合わせを使用するものはない。ＦＤＭとＴＤＭとを組み合わせるシステムは一般に設計および実現が困難であり、複雑で、かつ計算上、集約的となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＯＦＤＭ  ＰＨＹにおけるＢＷスケジューリングおよびアクセス制御（ＡＣ）方法は、ＴＤＭＡシステムの場合のように時間ドメインまたはＦＤＭＡのように周波数ドメインを使用できる。時間および周波数ドメインのＡＣおよびスケジューリングは理論を十分に発展させた。ＴＤＭＡおよびＦＤＭＡシステムに対し、種々のスケジューラが存在する。今日、マルチトーンシステム、例えばＦＦＴまたはウェーブレットＯＦＤＭおよびＤＭＴが広く採用されている。しかしながら、これらシステムにおけるスケジューリングおよびアクセス制御は通常、ＦＤＭまたはＴＤＭに基づくものである。
【０００４】
ＯＦＤＭＡスケジューリングの問題は、理論的な用語で定式化されており、研究サークル内で研究されている。しかしながら、選択された制限および仮定は問題を簡略化し、分析的な追跡性を可能にしている。かなり一般的に使用される非現実的な仮定は次のとおりである。
１．ガウスチャンネル。しかしながら現実には電力ラインチャンネルは全くガウスチャンネルではない。
２．すべてのユーザはデータレートを同じにしなければならない。これに反し、多くのネットワークでは種々のアプリケーション（ＡＶ，ＩＰ）は広い範囲のＱｏＳ条件を有する。
３．個々のデバイスにおける送信パワーおよびエネルギーが限られている。このことは、移動／セルラーデバイスには当てはまるが、電力ライン通信デバイスには当てはまらない。
４．ネットワークにおけるデバイスの数が限られている（あるケースでは２）。
５．ダウンリンクのみのＢＷの割り当て（多くのデバイスに対し、１つの中央局）をモデル化し、アップリンクでの割り当てはモデル化しない。
【０００５】
ほとんどのアプローチは、ＢＷの割り当ての問題を２ステッププロセスに分けている。
すなわち、リソース割り当てとサブキャリアの割り当てに分けている。リソース割り当ては新しいリクエストが必要とするトーンまたは周波数の数を決定するものであり、サブキャリア割り当てはリクエストに割り当てられる利用可能なトーンの組から実際のトーンを識別するものである。異なる仮定および制限に基づき、これら割り当て方式に対し、異なるアルゴリズムが提案されている。
【０００６】
（ネットワーク全体の容量を最大にするという意味で定義される）最適性を達成するのに最も近いアルゴリズムは計算集約的（Ｏ（Ｎ＾３）ここでＮ＝トーンの数）である。他のアルゴリズムは準最適であり、実際のシステムにおけるこれらの性能は未知である。更に、２ステップアプローチがこの問題を解決するための正しい方法であるかどうかは明らかでない。この理由は、すべての利用可能なトーンの組からのリクエストに対し、どのトーンが割り当てられているか（サブキャリア割り当て）の事前の知識なしに、必要なトーンの数（リソース割り当て）を正確かつ厳密に決定することが不可能であるからである。
【０００７】
これら方法は現実の問題、例えば異なるリクエスト発生パターン（ネットワーク内のアプリケーションのミックスに依存する）から生じる周波数−時間マップのフラグメンテーション、プロトコルのオーバーヘッドおよびリクエスト変更トーンなどをアクティブにすることから生じる性能の低下の問題をモデル化するものではない。本発明の実施例はこれら問題および制限を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の簡単な概要
本発明の実施例は、ＦＤＭとＴＤＭとの組み合わせを使用してバンド幅を割り当てるための方法およびシステムを含む。
【０００９】
添付図面を参照し、本発明の次の詳細な説明を検討すれば、本発明の上記およびそれ以外の目的、特徴および利点についてより容易に理解できよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（好ましい実施例の詳細な説明）
本発明の実施例は、ＴＤＭおよびＦＤＭ技術を使用してバンド幅を割り当てるためのシステムおよび方法を含む。以下、ＯＦＤＭシステムを参照し、これら実施例の多くについて説明するが、ＴＤＭとＦＤＭとの組み合わせを可能にする他の通信システムも、このＯＦＤＭシステムと組み合わせて使用できると留意すべきである。ジョイント周波数−時間分割メディアアクセス（ＪＦＴＤＭＡ）なる用語は、割り当て目的のためにＴＤＭとＦＤＭの双方を使用する任意のシステムまたは方法を意味するものである。ＪＦＴＤＭＡは、ＯＦＤＭＡとその他の方法およびシステムを含む。
【００１１】
ＪＦＴＤＭＡは、応答が周波数選択的であり、時間とともに変化し、デバイスペア間のチャンネル応答が大きく変化するときに、チャンネルにおけるバンド幅のより高い利用率を提供できる。マルチメディアアプリケーションのためのＱｏＳ保証をサポートするが、バンド幅が限られているシステムでは、ＪＦＴＤＭＡ  ＭＡＣはより大きいスループットを送ることができる。
【００１２】
本発明の一部の実施例では、システムワイドな情報、例えばネットワーク内の任意の２つのデバイス間のリンクのクオリティを使って特定のデバイスにどのトーンまたは周波数およびどのタイムスロットを最良に割り当てるかを決定できる。これらデバイスは、各パケットに対するデータレート条件および最大許容遅延を指定するバンド幅（ＢＷ）リクエストを行うことができる。
【００１３】
本発明の実施例は、性能および複雑さが変化する異なるアルゴリズムを利用できる。例えば、一部の実施例では、トーンの隣接するブロックだけを割り当ててもよいし、別の実施例では、トーンの任意の組み合わせを割り当ててもよい。これら実施例はネットワーク全体にわたって集められた経験的な情報を使用し、チャンネルのタイプ、デバイスの数およびその他パラメータに関する制限を課すことなく作動できる。本発明の実施例は、実施上の複雑さが許容できる程度に低く、従来システムによって行われる仮定を一般に回避できる。
【００１４】
公知の一部のシステムは、ＯＦＤＭ送信技術（ＰＨＹ）を使用するが、この物理層技術に依存するＭＡＣは一般にＦＤＭＡ、ＴＤＭＡまたはそのいずれかの変形例である。ＣＤＭＡまたは符号分割多重アクセス方法はスペクトル拡散物理層にわたって作動すると理解すべきである。
【００１５】
本発明の実施例は、ＪＦＴＤＭＡシステム、例えばＯＦＤＭＡシステムにおけるＢＷのスケジューリングを行うためのアルゴリズムを利用する。一部の実施例は、ＯＦＤＭ物理送信技術によって可能とされる周波数ドメインおよび時間ドメインの双方におけるＢＷの割り当てを行う。これらアルゴリズムは特定のチャンネル、例えば電力ラインチャンネルまたは無線チャンネルに固有のものではなく、他のメディアに対しても使用できる。
【００１６】
これら実施例のための入力は次のものを含む。すなわちデータレート条件および／または遅延条件を指定するＢＷリクエスト、（各トーンに対し、１つのフレーム内の使用タイムスロットおよびフリータイムスロットを識別する）フレームコンフィギュレーション、すなわちトーンマップデータ、ビットローディング推定値（所定の誤り確率に対する各トーンで使用できる最大ビット／シンボル）およびシステムパラメータ、例えばトーンの数、スロット／フレームの数などを含むことができる。
【００１７】
スケジューラの出力は、リクエストが受け入れられた場合、ＢＷ割り当てとなる。このＢＷ割り当ては、リクエストを発生したデバイスによって使用すべきトーン（またはトーンのグループ、トーンの組）およびタイムスロットを指定する。ＢＷの割り当ては異なる方法で指定できる。割り当てを指定する各方法は、次のことに対する影響を有し得る。
・システムハードウェアにおけるメモリ条件
・ＢＷネゴシエーションまたは接続オーバーヘッド中の信号／プロトコルオーバーヘッド
【００１８】
スケジューラ１（Sch-1）として説明する１つの実施例を参照し、本発明のいくつかの実施例について説明できる。これらスケジュール方法は、トーンマップ内のフリートーンの組からのリクエストに最も適合するトーンの組みを選択することにより、ネットワーク内の異なるデバイス間の変化するチャンネル特性を利用するものである。この特定の実施例はスケジューリングへのＦＤＭだけの方法である。これら実施例では、各ＢＷリクエストはフレームの全期間（フレーム内のすべてのスロット）中に割り当てられたトーンを使用できる。このＢＷ割り当ては、トーンの単一の隣接ブロックから成る。このＢＷの割り当ては、リクエストに割り当てられたトーンブロック内の最初のトーンＩＤおよび最終トーンＩＤによって指定できる。この方法の利点は次のとおりである。
・メモリ条件が極めて低いこと。
・信号オーバーヘッドが極めて低いこと。
・ＢＷコントローラにおけるアルゴリズムの計算上の複雑さが低いこと。
これら実施例の一部は、時間ドメインを使用しないときに準最適性能を有することができ、隣接トーンブロックは一部のアプリケーションに対し、最良の組のトーンとなることはできない（リクエストを満たすための最も少ないトーンが最適である）。
【００１９】
スケジューラ２（Sch-2）と称される第２実施例を参照し、本発明のいくつかの実施例について説明する。これら実施例は、スケジューラ１の実施例のように任意の２つのパスの間の変化するチャンネル特性を利用できる。しかしながら、Sch-1と異なり、Sch-2はフリートーンの組から最良のトーンを選択することができ、隣接トーンを搬送するためだけのトーンの割り当てられた組を必要としない。更に、Sch-2は各割り当てられたトーンに対する時間フレーム内の必要な数のタイムスロットだけをリクエストに割り当て、他のリクエストに対し、各トーンにおける残りのタイムスロットを使用できる。ＢＷリクエスト内で指定された遅延制限を検討し、タイムスロット割り当てを行うことができる。従って、Sch-2は周波数および時間の双方においてＢＷ割り当てをするので、真のＪＦＴＤＭＡまたはＯＦＤＭＡスケジューラである。
【００２０】
トーンマップ全体を伝送することにより、一部のSch-2実施例におけるＢＷ割り当てを行うことができる。１つの割り当ては次のように定めることができる。すなわちトーングループｇおよびスロットｓをリクエストに割り当てる場合、割り当てA(g,s)＝1であり、そうでない場合、割り当てA(g,s)＝0である。しかしながら、バンド幅割り当てを示すのに他の方法を使用してもよい。Sch-2の実施例は極めてメモリ集約的となり、より多くの信号オーバーヘッドを必要とし、他の方法よりも計算上、より複雑となる。しかしながら、Sch-2の実施例は“単一のリクエストに最適”である（すなわち、これら実施例は各リクエストを満たすのに最小のタイムスロットおよびトーンを割り当てる）。この実施例は“全体的に最適”ではない（すなわち、ALLアクティブリクエスト−アクティブ割り当てを有するリクエストに対し最小の数のタイムスロットおよびトーンを割り当てる）。
【００２１】
スケジューラ３（Sch-3）と称される第３実施例を参照し、本発明の一部の実施例について説明する。多くのシステムでは、割り当てできるトーンまたはトーングループの数はプロトコルによって限られている。Sch-3の実施例は、ＢＷ割り当てがＭ個より多いトーンブロックを搬送できないという制限で“最良の”割り当てを見つけるようになっている。トーンBLOCKは１×Ｎベクトル（ここでトーングループｎが割り当てられる場合、ｎ番目のエントリー＝１であり、リクエストに割り当てられない場合、ｎ番目のエントリー＝０である）と表現することができる。１つのトーングループは１つ以上のトーンを含むことができ、更に一部の実施例では、すべての割り当てられるトーングループは隣接するブロックに制限され得る。
【００２２】
割り当てに対する実際の制限の他に、Sch-2の実施例を使用する結果、トーンマップが“分割”され得ることは明らかである。このことは、割り当てがリクエストされ、許可され、消滅する時に起こり得る。このことが起きると、トーンマップは使用されたトーンスロットのフリートーンスロットの真中のポケットの多くのホールで終了する。このような分割は否定的な影響を与え得る。Sch-3の実施例は、割り当てを限られた数のブロックに制限することにより、トーンマップの分割を制限し、Sch-2の実施例と比較してメモリの条件を低減し、更に信号オーバーヘッドも少なくしている。分割を少なくした結果、Sch-3の実施例はSch-2の実施例よりも利用率およびＱｏＳ性能（遅延制限サポート）をより良好にできるが、Sch-3の実施例は“単一のリクエストに最適”ではない。
【００２３】
電力ラインおよび無線通信システムで使用されるような多くの環境では、通信チャンネルは周波数選択的であり、時間可変である。更に、異なるデバイスペア間のチャンネルは異なる特性を呈し得る。Sch-1の実施例は、２つのデバイス間のチャンネルの可変性を利用し、最良の性能（最高のデータレート）を提供するトーンを選択することによってＢＷリクエストを行う。トーンの選択は、一部は公知の方法によって決定できるビットローディング推定（ＢＬＥ）に基づくことができる。このＢＬＥは、所定のトーンで送信できるビット／シンボルの最大数を示す。これら実施例では、周波数分割アクセス、時間分割アクセス、デュアル周波数−時間分割アクセスおよびマルチトーンＰＨＹのためのＢＷスケジューリングを行うのにＢＬＥを使用できる。
【００２４】
Sch-1の実施例は、他のすべてのＯＦＤＭＡアルゴリズムと比較し、極めて低いハードウェア条件、プロトコルオーバーヘッドおよび実現上の複雑さを有する。Sch-1の実施例は、トーンの最良の利用可能な単一隣接ブロックを割り当てることにより、周波数−時間トーン−スロットマップ（またはトーンマップと略称される）のフラグメント（分割）化を制限する。単一トーンブロック割り当てはＯＦＤＭ  ＰＨＹで共通するガードトーンに起因するＢＷの損失を減少させる。
【００２５】
Sch-2の実施例は、各リクエストに対する周波数およびタイムスロット割り当てを決定するのにＢＬＥ推定値も使用できる。このSch-2実施例は周波数（トーン）および時間（タイムスロット）双方でのＢＷ割り当てを行う。公知のシステムでマルチトーン（ＯＦＤＭ）ＰＨＹに対し、デュアル周波数−時間分割アクセスおよびＢＷスケジューリングを行うのに、ＢＬＥを使用するものはない。Sch-2実施例は、データレートだけでなく遅延条件にも基づいて、周波数およびタイムスロット割り当てを行うことができる。
【００２６】
Sch-2実施例は“単一のリクエストに最適”とすることができ、ここでSch-2実施例は最も高いＢＬＥを有するトーンを探し、これを割り当てるので、リクエストにサービスするのに最小数のトーンおよびタイムスロットを使用する。全体的に最適な解決案は、現在のアクティブなすべての割り当ての再割り当て、すなわち高価な作動を必要とし得るので、一部のSch-2実施例は全体的に最適とならないことがある。一般に公知のシステムは、単一のリクエストに最適ではない。Sch-2実施例は一般に複雑な仮定および制限、例えばピーク送信パワー、フラット、すなわちガウスチャンネル、各デバイスに対する制限されたデータレートまたはネットワークにおけるデバイスの数の制限を必要としない。
【００２７】
Sch-3実施例は、ＢＷ割り当てをＭ個のブロックの最大値に制限できる。一部の実施例では、マルチトーンのトーンマップでのＢＷ割り当ては、所定の数のトーン−スロットブロックに制限される。Sch-3実施例はトーン−スロットマップの‘フラグメント化’を減少するようになっている。このことには大きな利点がある。例えばガード時間およびガードスロット（ガードオーバーヘッド）が短くなり、メッセージサイズ（信号オーバーヘッド）を小さくでき、（トーンマップにより多数のリクエストを成功裏にはめ込みできるにつれ）ハーフデュプレクス動作および全スループットをサポートする能力が改善される。公知の方法のうち、単一のリクエストに最適な状態の近くとなるように設計されている方法もなければ、割り当て時のブロック数に対する制限によりトーンマップのフラグメント化を制限しようとする方法もない。Sch-3実施例は（メモリおよび信号オーバーヘッドの見地から）ＢＷ割り当てを効率的にコード化するように働く。一部のSch-3実施例はSch-2実施例の新規な属性を有するが、一部のSch-3実施例は単一のリクエストに最適とならないことがある。
【００２８】
本発明の実施例のスケジューリングアルゴリズムは、マルチトーンＰＨＹを有するシステムに実施可能である。トーンまたは周波数の数は設定可能なシステムパラメータである。一般に、ＢＷをリクエストする１つのデバイスに１つ以上のトーンを割り当てできる。
【００２９】
これらシステムでは時間は一般にスロット化され、フレーム化される。フレームの時間長さ、スロットの時間長さおよびスロット／フレームの数は設定可能なシステムパラメータである。多くの実施例では、ＢＷをリクエストする１つのデバイスに対し、割り当てられたトーンごとに１つ以上のスロットを割り当てできる。
【００３０】
１つのネットワーク内の多数のデバイスはＢＷを共用する。一般に、ネットワーク内のデバイスの数には制限がない。
【００３１】
本発明の一部の実施例は、中央コントローラ（ＣＣ）、すなわちマスターによりＢＷ割り当てを行う。このＣＣは制御されたネットワーク内の任意の２つのデバイス間のチャンネルの状態について知っており、利用可能なＢＷを共用するデバイス間を仲裁する。このＣＣは、ＢＬＥを得ることによりチャンネル情報を取得できる。本発明の実施例のコントローラは、ネットワーク内のデバイスから受信したＢＷリクエストに応答し、スケジュール機能を実行できる。
【００３２】
一部の実施例では、個々のデバイスの送信パワーには制限がない。この送信パワーは、無線デバイスの場合のように、いずれかのデバイスの制限によって抑制される。この送信パワーは、電力ラインデバイスの場合のように、近接周波数におけるバンド外の放射によっても制限され得る。ピークパワーの制限は、各デバイスペアに対する各トーンのためのビットローディング推定値（ＢＬＥ）の計算に反映される。
【００３３】
ビットローディング推定値は、任意の所定のトーンでサポートできる最大変調密度（ビット／シンボル）として定義できる。このＢＬＥは、誤りの所定の受け入れ可能な確率および所定の最大送信パワーを仮定する。このＢＬＥは変化する干渉環境を完全には考慮しないので近似にすぎない。干渉は、干渉のソース、そのデバイスへの近接度およびＰＨＹの特性に応じて異なる態様で所定のトーンをデジタル変調できる最大ビット／シンボルに影響する。本発明の一部の実施例では、ＢＷ割り当てを制御するオーソリティ（中央コントローラ、すなわちマスター）は、ＢＷリクエストを行うデバイスのペアに対し、トーンマップ内のすべてのトーンに対するＢＬＥ推定値について知っている。一部の実施例では、高まる性能に対し、コントローラはネットワークの一部であるすべてのデバイスペアに対するすべてのトーンに対するＢＬＥについて知っていなければならない。チャンネル条件が変化するので、ＢＬＥを頻繁に更新しなければならない。
【００３４】
マルチトーンＰＨＹは、異なるデバイスに対して行われる割り当ての間で、ガードタイムスロットおよび／またはガードトーン（使用されないタイムスロットおよび周波数）を必要とする。本発明の実施例はこの機能を有することができる。
【００３５】
本発明の実施例は、ハーフデュプレクス状に作動するネットワーク内のデバイスに適合できる。これら実施例は、双方のデバイスがフルデュプレクスで作動する（同時に送受信する）場合にも適合できるが、これにはＢＷ割り当てのために異なるフォームが必要である。
【００３６】
ＢＷ割り当ては、タイムフレーム内のすべてのトーンとスロットの組からの周波数トーンおよびタイムスロットの割り当てから成る。図１には、簡潔にするために、トーン−スロットマップまたはトーンマップ（ＴＭ）の一例が示されている。
【００３７】
このトーン−スロットマップ１０の例では、垂直軸２に周波数、すなわちトーンが表示されており、水平軸４に沿ってタイムスロットが表示されている。各マップ１０は行として示された利用可能なトーン、例えばトーン６のグループを含むフレームを示し、マップ１０は更にコラムに分割されており、このコラムはタイムスロット、例えばスロット８を示す。従って、ＢＷ割り当ては１つ以上のトーンと１つ以上のスロットとの交差、例えば割り当て１２、１４または１６によって定義される。放送期間、競合期間、ビーコン期間、その他のコーディネートまたは管理機能、もしくは他のある目的のために、ＴＭ部分、例えば保留ブロック１８を保留できる。割り当てされていないＴＭのエリア２０は、一般に利用可能である。
【００３８】
周波数またはトーンを“グループ”、すなわちトーンの隣接する組に集めることができる。１つのグループ内のトーンの数は１以上とすることができる。この数は設定可能なシステムパラメータである。リクエストに対するＢＷ割り当ては、割り当て１２、１４および１６のようにトーングループおよびタイムスロットのユニットとして行うことができる。ＴＭ内のグループの数が増えるにつれ、提案されるスケジューラの計算上の複雑さも増す。例えば、システムが総計５００個のトーンを有する場合、これらトーンは２０グループの隣接するトーンにグループ分けでき、この場合、各グループは２５個のトーンを搬送する。１つの表示では、タイムスロットｊの間にトーングループｉがフリーの場合、または割り当てられない場合に限り、ＴＭ（グループｉ、スロットｊ）＝１となるようにエントリーを定めた表としてＴＭを見ることができる。それ以外の場合、ＴＭ（グループｉ、スロットｊ）＝０となる。
【００３９】
本発明の実施例は、バンド幅リクエストを入力として使用できる。媒体へのアクセスを仲裁する制御オーソリティに対し、デバイスによりＢＷリクエストを発生できる。１つのＢＷリクエストは次の情報を含むことができる。
・ソースデバイスおよび宛て先デバイスの識別
・データレート仕様（バイト／フレームの数）
・遅延仕様（タイムスロットの最大数）
【００４０】
本発明の実施例は、入力としてフレームコンフィギュレーションまたはトーン−スロットマップも使用できる。この入力は、各トーングループに対するフレーム内の使用されているタイムスロットおよびフリータイムスロットの識別を含むことができる。
【００４１】
本発明の実施例は、特定のソース−宛て先リンクのための各トーンのＢＬＥ（ビットローディング推定値）も利用できる。システム内のリンクごとのＢＬＥはサウンディング関数によって計算できる。ＢＬＥ推定値は中央コントローラによって維持できる。
【００４２】
コントローラ入力はシステムパラメータ、例えばフレームサイズ、スロット／フレームの数、ＯＦＤＭシンボル／スロットの数、トーングループの数なども含むことができる。
【００４３】
リクエストが受信されると、本発明の実施例の中央コントローラ（ＣＣ）は、トーンマップに示されるような現在のＢＷの利用に対してＢＷのリクエストを評価できる。リクエストに応え、リクエスト内で指定されるデータレートおよび遅延条件を満たすのに利用できる充分なフリーＢＷが存在する場合、ＣＣはＢＷ割り当てを発生できる。このＢＷ割り当ては、リクエストを発生したデバイスが使用するトーン（またはトーングループ）およびタイムスロットを指定する。ＢＷ割り当てを指定し、ＣＣにより異なる方法でデバイスに伝えることができる。ＢＷ割り当ての形態は、プロトコルおよびスケジューラによって決まる。割り当ての形態は、ハードウェア（ＨＷ）内のメモリ条件だけでなく、接続設定中、またはＢＷリクエストの手続き中に、信号オーバーヘッドにも影響し得る。従って、スケジューラの実施例が異なれば、システム条件または性能に対する影響も異なる。
【００４４】
本発明の種々の実施例は、異なる方法で割り当てを指定できる。スケジューラ１の実施例では、トーンブロック内の最初のトーン（またはグループ）のＩＤおよび最終トーン（またはグループ）のＩＤによって指定できる。一般にスロットの割り当ては指定されない。デバイスは、１つのフレーム内のすべてのスロットに対する指定されたトーン（グループ）のすべてを使用できる。このフォーマットは極めて少ないメモリおよび信号オーバーヘッドでよい。スケジューラ２の実施例では、トーングループｇおよびスロットｓをリクエストに割り当てる場合、割り当てトーンマップＡ（ｇ，ｓ）＝１、それ以外の場合は０によりＢＷ割り当てを指定できる。このフォーマットは極めてメモリ集約的とすることができ、より多くの信号オーバーヘッドを必要とする。スケジューラ３の実施例では、スケジューラ＃２の実施例の場合のように割り当てトーンマップによりＢＷ割り当てを指定できる。トーン“ブロック”を指定し、割り当て内のトーンブロックの数を制限することによって割り当てサイズを制限する。
【００４５】
１つのトーンブロックは、１×Ｎベクトル（ここでｎ番目のエントリー＝１のときには、このブロック内にトーングループｎが含まれ、ｎ番目のエントリー＝０のとき、このブロックにはトーングループは含まれない）として定義できる。従って、ブロック内のすべてのトーングループは隣接している必要はない。Sch-3実施例では、割り当て内のトーンブロックの最大数はＭに制限される。ＢＷ割り当てはタイムスロットごとに、割り当てに対してどのブロックがアクティブであるかを表示する。スケジューラ２の実施例では割り当てを指定するのに同じ手順を使用できる。スケジューラ＃２の実施例では、ブロック／割り当ての数をトーンまたはトーングループの数に等しくできる。Sch-3の実施例のための、このコーディング手順が必要とするバイト数の一例は次のように示される。
【００４６】
ブロック＝１×Ｎベクトル。ｎ番目のエントリー＝１であることはトーングループｎが含まれることを意味し、０は含まれないことを意味する。
・ブロック内のトーングループは必ずしも隣接しない。
・各ブロックを定めるのにセイル（Ｎ／８）バイト。（例えば、Ｎ＝３７＝＞５バイト）
割り当て内でＭ個の異なるブロックが使用されると仮定する。タイムスロットごとに、１つ以上のブロックを使用するかどうかを示すのにＭビットが必要である。
・２５６スロット＝＞２５６×Ｍ／８＝３２×必要なＭバイト（例えば、Ｍ＝２＝＞６４バイト）
計＝（すべてのＭブロックを定義）＋（各スロットでどのブロックを使用するかを指定）＝セイル（Ｎ／８）×Ｍ＋３２×Ｍ
・例えば、Ｎ＝３７、Ｍ＝２＝＞５×２＋３２×２＝７４バイト
【００４７】
スケジューラ１（Sch-1）実施例として認める特定の実施例の詳細な説明により、本発明の一部の実施例について良好に理解できよう。これらSch-1の実施例の目的は、個々のデバイスペアの間のチャンネルに対するＢＬＥの周波数選択的性質を利用することへの簡単なアプローチを定めることにある。Sch-1の実施例は、連続的にアクティブな大きいＢＷ接続、例えばＨＤＴＶまたはＳＤＴＶまたはストリーミングＩＰアプリケーションに対して適当である。Sch-1実施例では、単一ブロック割り当て条件によりトーンマップ内のより少ないフリーブロックの使用が防止される。これら実施例は静粛期間でのバースト状トラヒックに対しては効率が低くなり得る。
【００４８】
これら特定のSch-1実施例では、リクエストを満たすトーン／グループの隣接ブロックとしてＢＷ割り当てを割り当てる。ＰＨＹの制限に基づき、異なるソースデバイスに対して行われる割り当ての間でも、ガードトーンを割り当てる必要がある。
【００４９】
これら特定のSch-1実施例では、次のシンボルまたは用語を下記のように定義する。
Ｎ＝トーングループの数。（各トーングループは１つ以上のトーンを有することができ、すべてのグループは同じ数のトーンを有する。）
n＿first＝割り当て内の最初のトーングループ。（１≦ｎ＿first≦Ｎ）
n＿last＝割り当て内の最終トーングループ。（（１≦ｎ＿last≦Ｎ）
n＿first＜＝n＿lastはトーングループ{n＿first,ｎ＿first+1,...n＿last｝を割り当てることを意味する。
n＿first＞n＿lastはトーングループ{n＿first,ｎ＿first+1,...,N｝および｛1,2,...,n＿last｝を割り当てることを意味する。
【００５０】
図２のフローチャートには、Sch-1実施例のためのアルゴリズムの一例が示されている。この実施例では、スケジューラがスタートされ（３０）、バンド幅リクエストが受信される。次に、スケジューラは各トーングループ内の各トーンに対するＢＬＥを得る（３２）。次に、下記のステップを含むプロセスにより、各トーングループの実現可能性が判断される（３４）。
（n＿first,n＿last）の各組み合わせに対し、次のことが行われる。
ａ．n＿first＜＝n＿lastの場合、トーングループ{n＿first,ｎ＿first+1,...,n＿last｝を検討する。n＿first＞n＿lastの場合、トーングループ{n＿first,ｎ＿first+1,...,N｝および｛1,2,...,n＿last｝を検討する。
ｂ．各アウトレットペアに対するＢＬＥに基づき、１つのスロットにおけるトーングループ内のビット数を計算する。
ｃ．リクエストをサポートするのに必要なスロットの数を見つける。
ｄ．この多くのスロットが利用できる場合、（n＿first,n＿last）は実現可能であり、必要なトーン−スロットユニットの総数を見つける。
【００５１】
１つ以上の実現可能なトーン−スロットユニットが見つかった場合、次のステップに従い、トーン−スロットユニットの数を最小にするトーングループを見つけ、リクエストに割り当てる（３６）。
ａ．実現可能でない場合（n＿first，n＿last）、リクエストを拒否する。
ｂ．実現可能なペアの組（n＿first，n＿last）から、最小数のトーン−スロットユニットを使用するペアを選択する。
ｃ．n＿first*およびn＿last*により割り当てを与え、リクエストをサポートするのに充分なスロットを割り当てる。
【００５２】
実現可能なトーングループが見つからなければ、リクエストを拒否する。
【００５３】
図３Ａおよび図３Ｂには、図１と同じようなフォーマットでスケジューラ１の実施例によって行われる割り当ての一例が示されており、この場合、垂直軸線２には周波数またはトーンが示され、水平軸線４にはタイムスロットが示されている。マップには同じように保有されたトーンスロット１８が示されている。これら実施例では、グループ内の最初のトーンおよび最終トーン（n＿first*およびn＿last*）によってトーングループが定義される。しかしながら、これらトーンの順序は割り当てを定めることを助ける。
【００５４】
n＿first*が、n＿last*未満であれば、図３Ａに示されるようなトーングループ割り当てを割り当てる。この場合、n＿first*４０でスタートし、n＿last*４２で終了するトーングループを単一の四角形のトーングループ割り当て４４で割り当てる。
【００５５】
n＿first*が、n＿last*より大であれば、図３Ｂに示されるようなトーングループ割り当てを割り当てる。この場合、n＿last*４２でスタートし、n＿first*４０で終了するトーングループを多数の四角形のトーングループ割り当て４６ａおよび４６ｂで割り当てる。
【００５６】
スケジューラ１の実施例によって行われる割り当ては常に四角形のブロックとなる。これによって割り当ての仕様を定めることが容易となる。トーンマップ内にアクティブな割り当てが存在する場合でも、Sch-1の方法は使用可能である。この条件は、フリートーングループしか示さないトーンマップにアルゴリズムを送ることにより解決できる。  
【００５７】
スケジューラ−２の実施例の一部では、１つの目的は、割り当てを制限することなくＢＷリクエストに対する“最良の割り当て”を見つけることである。ここで、“最良”とは、トーン−スロットマップから最小のトーン−タイムスロットを使用する割り当てとして定義できる。
【００５８】
一部のSch-2実施例は、ＢＷ選択に適用される制限を有し得るが、ほとんどのケースでは、これら実施例は適当なトーングループおよびタイムスロットを選択できる（すなわち、トーンおよびスロットの数またはロケーションに関する制限はない）。更に、トーングループは隣接している必要はない。一部の実施例では、ＰＨＹの制限に基づき、異なるソースデバイスに対して行われる割り当ての間でガードトーンおよびガードタイムスロットが割り当てられる必要がある。
【００５９】
図４にはフローチャートとしてSch-2の実施例のためのアルゴリズムの一例が示されている。この実施例では、スケジューラがスタートし（５０）、ＢＷリクエストが受信される（５２）。次に、トーングループ内の各トーンに対するＢＬＥからシンボルごとの平均ビットを得る（５４）。次に、トーングループはソートされる（５６）。このソーティングはシンボル当たりの平均ビットの降順で実行できる。一部の実施例では、グループ内の各トーンのＢＬＥ（ソース、宛て先）から得られる平均変調密度の降順でトーングループをソートできる。グループ内のすべてのトーンに対するＢＬＥの合計をグループ内のトーンの数で割った値としてこのトーングループの平均変調密度を表示できる。
【００６０】
トーンマップに各トーングループに対するフリースロットを設ける（５８）。利用可能なスロットが一旦見つかると、これらを割り当てることができる。まず最初に、シンボルごとに最も高い平均ビットを有するトーングループ内のスロットを一般に割り当てる。一般に、シンボルごとに最も高い平均ビットを有する、割り当てられていない（当初はすべてのグループが割り当てられていない）トーングループを選択する（６０）。次に、このグループ内のトーンスロットをリクエストに割り当てる（６２）。ＢＷリクエストが満たされた場合（６４）、プロセスは終了できる（６６）。ＢＷリクエストが満たされない場合（６４）、リクエスト内のバイト数を前のサイクル６２で割り当てられた値だけデクリメントする（６８）。この時点で、利用できるトーンが消尽しているかどうかを見るために、利用可能なトーンをチェックできる（７０）。消尽している場合、リクエストを拒否できる（７２）。トーンが消尽していなければ、ルーチンは再びグループ選択に戻り（６０）、シンボル当たりの最大の次のビット数を有する割り当てられていないグループを選択し、上記のように割り当てできる。
【００６１】
これら実施例に対し、リクエスト内で（例えばリアルタイムのアプリケーションに対し）遅延値を指定する場合、ＢＷ割り当て内で遅延が終了する前に生じるタイムスロットだけを使用できる。この制限は、遅延時間が≦１フレーム時間の場合にしか適用できない。Sch-2の実施例はこの遅延の制限を考慮できる。
【００６２】
一部のSch-2実施例は、時間遅延を生じることなくリクエストに対する割り当てを実行できる。これら割り当ては、割り当て用のトーンマップとなっている図５に示されるように付与される。これらケースでは、現存する割り当て７６は前に付与されたものであり得る。トーングループは１番目に最良のトーングループ７８、２番目の最良のトーングループ８０および次に最良のトーングループ８２にソートされている。リクエストが必要とするとき、全フレームの間でこれらすべてのグループが割り当てられる（８４）。
【００６３】
一部のSch-2実施例は、時間遅延条件をもってリクエストに対する割り当てを実行できる。これら割り当ては、時間遅延割り当てのためのトーンマップである図６に示されるように付与できる。これらケースでは、現存する割り当て７６は前に付与されたものであり得る。トーングループは１番目に最良のトーングループ８８、２番目に最良のトーングループ９０および次に最良のトーングループ９２にソートされている。リクエストが必要としたとき、遅延制限がグループの使用を排除するときのタイムスロット８６まで、これらグループ内の割り当てられていないスロットに対し、これらすべてのグループを割り当てる（９４）。
【００６４】
データレート条件が満たされるまで（すなわち、Num Tone/Group＞１の場合に対し）最良のトーングループが１つずつ割り当てられるので、一部のSch-2実施例は“単一のリクエストに最適”となる状態に近い。各トーングループ内に１つのトーンがある場合、一部のSch-2実施例は真に“単一のリクエストに最適”である。
【００６５】
一部のSch-2実施例は、全体のデータレートを最大にするという意味で全体的に最適ではない。Sch-2実施例のための割り当ては、多数の“トーンブロック”を含み得る。大きなサイズの割り当ては、プロトコル（信号）オーバーヘッドを大幅に増加するだけでなく、デバイス内のメモリ条件も大幅に増加させる。
【００６６】
スケジュール−３実施例として説明されている本発明の実施例は、一般に“優れた”トーン−スロット割り当てを見つけるようになっているが、この割り当ては、その内部の“ブロック”の数によって制限される。一部の実施例では、“優れた”割り当てはトーン−スロットマップからの、より少ないか、または最小の量のトーングループまたはタイムスロットを使用する割り当てとして定義できる。
【００６７】
他のスケジューラに対し、これまで説明した仮定および制限の他に、Sch-3アルゴリズムの例に達するのにSch-2実施例には割り当て内のブロックの数に対する更なる制限が加えられる。従って、Sch-3の実施例は次の制限を有し得る。
・“BLOCKS”に関して指定されたトーングループの割り当て
・ブロック＝１×Ｎベクトル（ここでＮ番目のエントリー＝１はトーングループＮが割り当てられていることを意味し、０は割り当てられていないことを意味する）
・限定された割り当て仕様におけるBLOCKSの数、すなわちＭブロック。すなわち１つの割り当てはトーングループを指定するＭ１×Ｎベクトルしか有することができない）
・オプションの制限；ブロック内の割り当てられたすべてのトーングループは隣接していなければならない。このことはオプションの制限である。
【００６８】
スケジューラ３の実施例は、割り当てにおける固定された最大数のブロック（≦Ｍ個のブロック）を使用する制限を取り扱うSch-2の実施例の延長とし得る。このブロックの数に対する制限は、スケジューラに隣接するトーングループ−タイムスロット割り当てを見つけさせる。Sch-3の実施例によって行われるＢＷ割り当ての結果、“フラグメント化される”トーンマップが小さくなる。
【００６９】
使用されるトーンおよびタイムスロットと、使用されないトーンおよびタイムスロットの多数の隣接しない領域が形成されることをＴＭのフラグメンテーションと称す。このフラグメンテーションは、１つの割り当てが隣接しないトーングループおよびタイムスロットを使用するときに生じる。ＢＷ割り当ての仕様のサイズが限られている結果、Sch-3の割り当てはＨＷにおける少ない量のメモリしか必要とせず、Sch-3の割り当ては少ない信号オーバーヘッドしか必要としない。プロトコルは各リクエストに対するトーンマップ全体の送信も制限し（すなわち、アバランシェＰＬＣは４ブロック／割り当て制限を有する）、このことはSch-3の実施例を適用する別の理由でもある。
【００７０】
１つの割り当てが隣接しないトーンとタイムスロットとから成るとき、ほとんどのマルチトーンＰＨＹシステムは隣接する割り当ての間でガード時間およびガードスロットを割り当てなければならない。フラグメンテーションが増加するにつれ、ＢＷ割り当ては次第に増加する非隣接トーングループとタイムスロットから成る。異なる割り当てに対して割り当てられているグループおよびスロット間のガードトーンおよびガードタイムスロットからの更なるオーバーヘッドは、利用できる容量のかなりの部分を使い得るので、容量の利用率を大幅に低下させる。
【００７１】
フラグメント化されたトーンマップは、ハーフデュプレクス動作（この場合、デバイスは同時に送受信できない）をサポートするネットワークの能力も低下させる。フラグメンテーションの結果、ハーフデュプレクス動作のために利用できるスロットおよびグループの数はより少なくなる。最終的に、ほとんどのマルチトーンＰＨＹでは、各割り当てられたトーングループのためのプレアンブルをスロット配列しなければならない。トーンマップのフラグメンテーションにより、整合できるトーングループを見つけることはより困難となる。これによって、リクエストを満たす適当なＢＷ割り当てを見つける機会が少なくなり、これにより、システム内に利用できる容量があった場合でも、リクエストがブロックされる確率が高くなる。
【００７２】
本発明の実施例は、基本利用パターン（ＢＵＰ）を使用でき、このパターンは１×Ｎ行ベクトル（一部の実施例ではＮ＝２５６）の形態をとることができ、この場合、エントリー＝０または１（０＝使用；１＝フリー）である。ＢＵＰは次のような特徴も含むことができる。
・ＢＵＰのｔ番目のエントリーはスロットｔが特定のトーングループに対してフリーであるか否かを示す。
・各トーングループは初期のトーン−スロットマップによって示されたＢＵＰを有する。
・すべてのトーングループのＢＵＰからユニークなすべてのＢＵＰの組であるＳＢを得る。
・更に、ＢＵＰａに属すトーングループの組であるＧＢ（ａ）を見つける。
・ＳＢ内のｕ、ｖ、ｕ≠ｖ＝＞ＧＢ（ｕ）∩ＧＢ（ｖ）＝Φ
【００７３】
一部の実施例では、ＳＢ（ユニークなＢＵＰの組）およびＧＢ（ａ）（基本利用パターンａに属すトーングループの組）を見つけるアルゴリズムを使用できる。図７にはこのアルゴリズムが示されている。ＳＢを見つけるためにアルゴリズムをスタートさせ（１００）、このアルゴリズムを初期トーン−スロットマップに適用する（１０２）。ＢＵＰの初期の組を空であるとして初期化する（１０４）。次にトーン−スロットマップの各行を分析し（１０６）、ＳＢ内に記憶された行パターンと比較する。現在の行がＳＢ内に含まれていない場合、このパターンを追加する（１１０）。トーンマップ内の各行に対してこのことが生じる。
【００７４】
各トーングループに対して同じプロセスが続く。トーングループの初期の組ＧＢを空として初期化し（１１２）、この組に各ユニークなトーングループを加える（１１４）。マップ内のすべてのトーングループを考慮するまで、このプロセスを繰り返す。
【００７５】
トーンマップを含む図である図８を参照し、本発明の実施例のＢＵＰについて更に説明できる。本明細書における他のトーンマップと同じように、この図のマップ部分はトーングループに分割された周波数を示す垂直軸２を含み、水平軸４は時間を示し、この時間はタイムスロットに分割されている。このマップでは、デバイスへの割り当てに利用できない保留領域１８が示されており、前に割り当てられたマップ部分は現在の割り当て９６として示されている。現在の使用に対し、マップの残りの部分が割り当てられる。トーンマップの右側の表は、ＢＵＰをＢＵＰ識別子（ａ１〜ａ３）９８と共に二進ストリング１２０として示している。トーンマップの右側には＃１〜＃１２までのトーングループ番号１２２も示されており、このマップでは３つの基本利用パターン（ＢＵＰ）（ａ１、ａ２およびａ３）９８が識別されている。トーンマップの最初の４つのトーングループ（行）にはＢＵＰ識別子ａ１を有する第１ＢＵＰ１２４が示されており、この第１ＢＵＰ１２４は保留領域１８および現在の割り当て９６ａに割り当てられているタイムスロットを除く、すべてのタイムスロットを使用するように定められている。図８のマップに示されているように、この領域はタイムスロットｃ−ｎおよびｒ−ｔである。このパターンは最初の４つのトーングループ（＃１〜＃４）に対して繰り返される。
【００７６】
第５番目のトーングループでは、ＢＵＰ識別子ａ２を有する第２ＢＵＰ１２６が識別されている。この第２ＢＵＰは、保留領域１８に割り当てられているタイムスロットを除くすべてのタイムスロットを使用するものであり、この領域はタイムスロットｃ−ｔである。このＢＵＰはトーングループ＃１０、＃１１および＃１２で再び生じる。
【００７７】
トーングループ＃６内には、ＢＵＰ識別子ａ３を有する第３ＢＵＰ１２８が識別されている。このＢＵＰは、保留領域１８および現在の割り当て９６ｂに割り当てられているタイムスロットを除くすべてのタイムスロットを使用する。図８のマップに示されているように、これはタイムスロットｃ−ｅおよびｊ−ｔである。
【００７８】
図８において、トーンマップの右側の表はＢＵＰ識別子（ａ１、ａ２およびａ３）を有するコラム９８を示し、コラム１２０は各タイムスロットに対し１つのビットを有する二進ストリングとして各ＢＵＰを示している。デバイスに割り当てられるタイムスロットは、シンボル１で割り当てられるように指定されており、シンボル０で割り当てられないように指定されている。
【００７９】
本発明の実施例は、誘導された利用パターン（ＤＵＰ）を使用できる。ＢＷ割り当てにおけるＭ−ブロックの制限は、Sch-3が多くてＭ個の基本利用パターンからトーングループを割り当てできることを意味する。しかしながら、Ｍ個のＢＵＰだけからのトーングループの割り当ては、これらＭ個のＢＵＰにおける不適当な容量に起因し、リクエストのデータレートを満足させることができないことがある。この問題を解消するために、誘導された利用パターン（ＤＵＰ）を形成し、これらトーングループを共にプールするようにいくつかのＢＵＰを組み合わせることができる。誘導された利用パターンは１つ以上のＢＵＰをＡＮＤ論理演算することによって得られる。この結果生じるＤＵＰはユニークでなくてもよい。ＤＵＰは次のような特徴を有し得る。
〇いくつかのＢＵＰの利用できる共通スロットを使用し、すべてのトーングループを使用すること
〇ＤＵＰの数＝２（ＢＵＰの数）−１
【００８０】
ＤＵＰ１３０の例では、ＤＵＰは図９に示されるように２つのＢＵＰ（ｄ４＝ａ１およびａ２）１２４および１２６を含むことができる。この例は、ＤＵＰの合体動作によりフリートーン−スロットの数をどのように増加できるかを示す。１ブロックだけの場合、フリーバイト（ｄ４）の数＞フリーバイト（ａ１）またはフリーバイト（ａ２）である。このＤＵＰ１３０の例では、ＢＵＰａ１  １２４およびＢＵＰａ２  １２６（スロットｃ−ｍおよびｒ−ｔ）に共通するタイムスロットを１つのＤＵＰ１３０の割り当てとして、２つのＢＵＰ１２４および１２６の８つのすべてのトーングループに対して組み合わせる。図９のマップから判るように、ＤＵＰを形成するのに使用されるＢＵＰ１２４および１２６のいずれかよりも、単一ＤＵＰによってより広いバンド幅が割り当てられる。
【００８１】
図１０に示される例では、ＢＵＰ１３２の組は各ＢＵＰに対してわずか４つのトーングループ１３４しか割り当てできないことに更に留意すべきである。この同じ例では、１２個もの多い数のトーングループ１３６をすべて割り当てるのに、７つの可能なＤＵＰ１３８のうちの１つのＤＵＰ１４０しか使用できない（しかしながら、そのうちのいくつかは、利用できるタイムスロットがより少ない）。
【００８２】
一部のSch-3の実施例は、一般に２つのメイン関数fun＿bup()およびfun＿dup()を含む。一実施例では、fun＿bup()はＢＷ割り当てを行うときのみにしか基本利用パターンを使用しない。Sch-3スケジューラは、割り当てにおけるトーングループの数に関する制限を満たすために≦Ｍ  ＢＵＰからトーングループを割り当てる。fun＿dup()は割り当て時にＤＵＰを使用する（ＢＵＰは定義によればＤＵＰであるが、ＤＵＰは必ずしもＢＵＰではない）。fun＿dup()は≦Ｍ  ＤＵＰからトーングループを割り当て、これは割り当てのサイズに関する制限を満たす。fun＿bupおよびfun＿dupの双方は多くてＭ個の基本利用パターンまたは誘導された利用パターンを使用するので、このことはＢＷ割り当てが多くてＭ個のブロックから成ることを意味する。
【００８３】
図１１は、一部のSch-3実施例のためのアルゴリズムの例を示す。これら実施例では、スケジューラによりリクエストが受信され（１５０）、スケジューラは次に、利用できるバンド幅のサーチをスタートする（１５２）。このスケジューラはフレーム毎に必要なバイト数およびアウトレットペアに必要な変調密度を決定する（１５４）。このSch-3実施例は最初に関数fun＿bupを使ってＢＵＰを計算し、検査することによりＢＷリクエスト（１５０）を満足するように試みる（１５６）。割り当てが見つかった場合（１５８）、リクエストを受け入れ、ＢＵＰだけを使ってこのリクエストを満たし（１６０）、トーンマップを更新する。これが行われると、プロセスは終了する（１７０ｂ）。
【００８４】
ＢＵＰを使って割り当てができない場合、スケジューラは次にfun＿bupによって計算されたすべてのＢＵＰに基づいてＤＵＰを計算し、検査する。ＤＵＰを使用する割り当ては関数fun＿dupにより行われる（１６２）。ＤＵＰを使って割り当てが見つかった場合（１６４）、リクエストが受け入れられ、ＤＵＰが割り当てられ（１６６）、トーンマップが更新される。このプロセスは次に終了する（１７０ｂ）。
【００８５】
fun＿bupを使用し（１５８）、またはfun＿dupを使用（１６４）しても割り当てが見つからない場合、リクエストを拒否し（１６８）、プロセスは終了する（１７０ａ）。
【００８６】
図１２にフローチャートが示されているfun＿bup()関数の例を次のステップで実行する。
〇各ＢＵＰ１８０内のすべてのトーングループを使用することによってサポートできるバイト数を計算する。
〇≦Ｍ  ＢＵＰを使用できると仮定することにより、リクエストをサポートできるＢＵＰのすべての組み合わせのリストを見つける（１８２）。
〇実現可能なリストが存在していない場合（１８４）、
〇脱出し、fun＿dup()を実行する（１９８）。
〇存在している場合、
リスト内のＢＵＰの各実現可能な組み合わせに対し、
〇平均ビット密度の降順で、対応するトーングループをソートする（１８６）。
〇リクエストが満たされるまで、残りの最良のトーングループの割り当てを維持する（１８８）。
〇使用されているトーン−スロットユニットの数を記録する（１９０）。
〇最も少ないトーン−スロットユニットを使用するＢＵＰの最良の組み合わせを選択する（１９２）。
〇平均ビット密度の降順で、対応するトーングループをソートする（１９４）。
〇リクエストが満たされるまで、最良のトーングループを割り当てる（１９６）。
【００８７】
図１３にフローチャートが示されているfun＿dup()関数の例を次のステップで実行できる。
〇各ＤＵＰ内のすべてのトーングループを使用することによってサポートできるバイト数を計算する（２００）。
〇≦Ｍ  ＤＵＰを使用できると仮定し、リクエストをサポートできるＤＵＰのすべての組み合わせのリストを見つける（２０２）。
〇注：同じＢＵＰを共用しないＤＵＰだけを検討する。
〇実現可能なリストが存在しない場合（２０４）、
〇リクエストを拒否する（２０６）。
〇存在する場合、
〇ＤＵＰの実現可能な各組み合わせに対し、
〇平均ビット密度の降順で、対応するトーングループをソートする（２０８）。
〇リクエストが満たされるまで、残りの最良のトーングループの割り当てを維持する（２１０）。
〇使用されているトーン−スロットユニットの数を記録する（２１２）。
〇最も少ないトーン−スロットユニットを使用するＤＵＰの最良の組み合わせを選択する（２１４）。
〇ビット密度の降順で、対応するトーングループをソートする（２１６）。
〇リクエストが満たされるまで、最良のトーングループを割り当てる（２１８）。
【００８８】
これまで明細書で使用した用語および表現は、本発明を説明する用語として用いたものであり、発明を限定するために用いたものではない。かかる用語および表現の使用にあたり、ここに示し、説明した特徴の均等物またはその一部を排除する意図はなく、発明の範囲は特許請求の範囲のみによって限定されると認識できよう。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】トーンマップの一例を示す図である。
【図２】スケジューラ１の割り当て方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図３Ａ】トーンマップでのスケジューラ１の割り当ての一例を示す図である。
【図３Ｂ】トーンマップでのスケジューラ１の割り当ての別の例を示す図である。
【図４】スケジューラ２の割り当て方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図５】遅延条件がない場合のスケジューラ２の割り当ての例を示す図である。
【図６】遅延条件がある場合のスケジューラ２の割り当ての例を示す図である。
【図７】基本利用パターンを見つけるための方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】トーンマップ上の基本利用パターンを示す図である。
【図９】トーンマップ上の基本利用パターンおよび誘導された利用パターンを示す図である。
【図１０】基本利用パターンおよび誘導された利用パターンの相対的容量を示す図である。
【図１１】スケジューラ３の実施例のための割り当て方法の一例を示すフローチャートである。
【図１２】基本利用パターンによるバンド幅を割り当てるための方法の一例を示すフローチャートである。
【図１３】誘導された利用パターンによるバンド幅を割り当てるための方法の一例を示すフローチャートである。
【図１】
2008515244.tif 000003
【図２】
2008515244.tif 000004
【図３Ａ】
2008515244.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008515244.tif 000009
【図７】
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【図８】
2008515244.tif 000011
【図９】
2008515244.tif 000012
【図１０】
2008515244.tif 000013
【図１１】
2008515244.tif 000014
【図１２】
2008515244.tif 000015
【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年3月28日(2007.3.28)
【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】
ａ）あるレンジの周波数を複数のトーンに分割するステップと、
ｂ）前記複数のトーンの各々で送信できるシンボルあたりのビットの最大数を推定するステップと、
ｃ）シンボルあたりのより多い数のビットを有する前記トーンのうちの少なくとも１つをバンド幅リクエストに割り当てるステップとから成ることを特徴とする、コンピュータネットワークにおいてバンド幅を割り当てるための方法。
【請求項２】
トーンの隣接する単一ブロックを割り当てることにより前記割り当てを実行することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
１つのフレームの全期間にわたって前記割り当てられたトーンを使用することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記複数のトーンを更にタイムスロットに分割することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記最大数が、ビットローディング推定値（ＢＬＥ）であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項６】
ａ）バンド幅を複数のトーンに分割するステップと、
ｂ）前記トーンをタイムスロットに分割するステップと、
ｃ）前記トーンの各々で送信できるシンボルあたりのビットの最大数を推定するステップと、
ｄ）シンボルあたり最も多いと推定された数のビットを有するトーンを選択するステップと、
ｅ）バンド幅リクエストに対して適当な前記トーン内のタイムスロットを選択するステップと、
ｆ）前記バンド幅リクエストに対して前記トーンおよびタイムスロットを割り当てるステップとから成ることを特徴とする、コンピュータネットワークにおいてバンド幅を割り当てるための方法。
【請求項７】
ａ）トーンおよびタイムスロットに分割されている、ジョイント周波数および時間分割媒体を通してバンド幅に対するリクエストを受信するステップと、
ｂ）前記トーンの各々に対するビットローディング推定値を推定するステップと、
ｃ）最大のＢＬＥを有するトーンのグループを選択するステップと、
ｄ）前記最大のＢＬＥを有する前記グループが、前記リクエストを満たすのに充分なタイムスロットを有するかどうかを判断するステップと、
ｅ）前記タイムスロットが充分であるときに、充分な数のタイムスロットに対し前記トーンを割り当てるステップと、
ｆ）前記タイムスロットが不充分であるときに、最大の次のＢＬＥを有するトーンのグループを選択するステップと、
ｇ）前記最大の次のＢＬＥを有するグループが、前記リクエストを満たすのに充分なタイムスロットを有するかどうかを判断するステップと、
ｈ）前記タイムスロットが充分なとき、充分な数のタイムスロットに対し前記最大の次の数のＢＬＥを有する前記トーンを割り当てるステップと、
ｉ）前記リクエストが割り当てられるか、前記トーンが消尽するまで前記ステップｆ，ｇ，およびｈを繰り返すステップと、
ｊ）前記トーンが消尽した場合、前記リクエストを拒否するステップとから成ることを特徴とする、コンピュータネットワークにおいてバンド幅を割り当てるための方法。
【請求項８】
ａ）トーングループおよびタイムスロットに分割されている、ジョイント周波数および時間分割媒体を通してバンド幅に対するリクエストを受信するステップと、
ｂ）前記トーングループ各々に対するビットローディング推定値を推定するステップと、
ｃ）前記トーングループに対する利用可能なタイムスロットを見つけるステップと、
ｄ）利用可能なタイムスロットおよび最大のＢＬＥを有する第１トーングループを選択するステップと、
ｅ）前記第１トーングループのための前記タイムスロットを前記リクエストに割り当てるステップと、
ｆ）前記割り当てが前記リクエストを満たしているかどうかを判断するステップと、
ｇ）前記リクエストが満たされていない場合に、利用できるタイムスロットおよび最大の次のＢＬＥを有する次のトーングループを選択するステップと、
ｈ）前記次のトーングループ内のタイムスロットを前記リクエストに割り当てるステップと、
ｉ）前記次のトーングループ内のタイムスロットの前記割り当てが前記リクエストを満たしているかどうかを判断するステップと、
ｇ）前記リクエストが満たされていない場合に、前記リクエストが満たされるか、または前記トーングループが消尽するまで、前記ステップｇ、ｈおよびｉを繰り返すステップと、
ｋ）前記トーングループが消尽した場合に前記リクエストを拒否するステップとから成ることを特徴とする、コンピュータネットワークにおいてバンド幅を割り当てるための方法。
【請求項９】
ａ）トーングループおよびタイムスロットに分割されている、ジョイント周波数および時間分割媒体を通してバンド幅に対するリクエストを受信するステップと、
ｂ）前記トーングループ各々に対するビットローディング推定値を推定するステップと、
ｃ）前記リクエストのための基本利用パターン（ＢＵＰ）を決定するステップと、
ｄ）前記ＢＵＰの組み合わせを見つけるステップと、
ｅ）ＢＬＥの最大値から最小値までの順にトーングループを割り当てるときに、前記組み合わせの各々に対し、前記リクエストを満たすのに必要なトーン−スロットユニットの数を計算するステップと、
ｆ）前記組み合わせから最小数のトーン−スロットユニットを使用する最終組み合わせを選択するステップと、
ｇ）前記最終組み合わせを前記リクエストに割り当てるステップとから成ることを特徴とする、コンピュータネットワークにおいてバンド幅を割り当てるための方法。
【請求項１０】
ａ）バンド幅を複数のトーングループに分割するステップと、
ｂ）前記トーングループをタイムスロットに分割するステップと、
ｃ）前記トーングループの各々に対するビットローディング推定値（ＢＬＥ）を推定するステップと、
ｄ）デバイスペアのための基本利用パターン（ＢＵＰ）を決定するステップと、
ｅ）前記デバイスペアのためのリクエストを満たすのに充分なバンド幅を提供するＢＵＰの組み合わせを見つけるステップと、
ｆ）ＢＬＥの最大値から最小値の順にトーングループを割り当てるときに、前記組み合わせの各々に対する前記リクエストを満たすのに必要なトーン−スロットユニットの数を計算するステップと、
ｇ）前記組み合わせから最小数のトーン−スロットユニットを使用する最終組み合わせを選択するステップと、
ｈ）前記最終組み合わせを前記リクエストに割り当てるステップとから成ることを特徴とする、通信媒体においてバンド幅を区切るための方法。
【請求項１１】
ａ）バンド幅を複数のトーングループに分割するステップと、
ｂ）前記トーングループをタイムスロットに分割するステップと、
ｃ）前記トーングループの各々に対するビットローディング推定値（ＢＬＥ）を推定するステップと、
ｄ）デバイスペアのための基本利用パターン（ＢＵＰ）を決定するステップと、
ｅ）前記デバイスペアのためのリクエストを満たすのに充分なバンド幅を提供するＢＵＰの組み合わせをサーチするステップと、
ｆ）前記サーチに成功した場合に、
ｉ）ＢＬＥの最大値から最小値の順にトーングループを割り当てるときに、前記組み合わせの各々に対する前記リクエストを満たすのに必要なトーン−スロットユニットの数を計算するステップと、
ｉｉ）最小数のトーン−スロットユニットを利用する最終組み合わせを前記組み合わせから選択するステップと、
ｉｉｉ）前記最終組み合わせを前記リクエストに割り当てるステップと、
ｇ）ＢＵＰの組み合わせの前記サーチに成功しなかった場合に、
ｉ）前記ＢＵＰに対する誘導された利用パターン（ＤＵＰ）を決定するステップと、
ｉｉ）前記ＤＵＰの各々に対するビットローディング推定値（ＢＬＥ）を推定するステップと、
ｉｉｉ）前記デバイスペアに対する前記リクエストを満たすのに充分なバンド幅を提供するＤＵＰの組み合わせをサーチするステップと、
ｈ）ＤＵＰの組み合わせの前記サーチに成功した場合に、
ｉ）ＢＬＥの最大値から最小値の順にトーングループを割り当てるときに、前記組み合わせの各々に対する前記リクエストを満たすのに必要なトーン−スロットユニットの数を計算するステップと、
ｉｉ）最小数のトーン−スロットユニットを利用する最終ＤＵＰの組み合わせを前記ＤＵＰの組み合わせから選択するステップと、
ｉｉｉ）前記最終ＤＵＰの組み合わせを前記リクエストに割り当てるステップとから成ることを特徴とする、通信媒体におけるバンド幅を区切るための方法。
【国際調査報告】
2008515244.tif 000017
2008515244.tif 000018