(57)【要約】【課題】前記アルゴリズムはいずれも、最低ユーザ・スループット要件を明示的に満たそうとするものではないため、これらのアルゴリズムを使用すると、ユーザ間で不満が高まる可能性がある。さらに、前記アルゴリズムでは、ネットワークまたはシステム内のユーザが経験するチャネル品質のピークを利用するために最高ユーザ・スループットを強制するという方法を重視していない。【解決手段】通信ネットワーク内の複数のユーザへの伝送をスケジューリングする方法により、ユーザの１人への次のスケジューリングされた伝送に使用される指定されたタイムスロット内の各ユーザの満足度測定基準および不満度測定基準が決定される。各ユーザは、ユーザの満足度測定基準、ユーザの不満渡測定基準、およびユーザによって要求されたレートのうちの少なくとも１つの値に基づく重みが割り当てられる。最高の重みが設定されているユーザが、指定タイムスロット内の次のスケジューリング済み伝送のサービスを受けるものとして選択される。【選択図】図１
2004320774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信ネットワーク内の複数のユーザへの伝送をスケジューリングする方法であって、
少なくとも１つのタイムスロット内の各ユーザについて、満足度測定基準および不満度測定基準を判定するステップ、
各ユーザに、該ユーザの満足度測定基準、該ユーザの不満度測定基準、および該ユーザによって要求されたレートのうちの少なくとも１つの値に基づく重みを割り当てるステップ、及び、
前記少なくとも１つのタイムスロットにおいて次のスケジューリングされた伝送についてサービスを受けるべき最も高い重みを設定されているユーザを選択するステップからなる方法。
【請求項２】
該満足度測定基準は、ターゲット最高スループットに相対的な該ユーザの達成パフォーマンスを追跡する第１のトークン・カウンタのトークン・カウントであり、
該不満度測定基準は、ターゲット最低スループットに相対的な該ユーザの達成パフォーマンスを追跡する第２のトークン・カウンタのトークン・カウントである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該ユーザのターゲット最高スループットおよびターゲット最低スループットは、該ネットワークによって割り当てられたユーザのサービスの質（ＱｏＳ）クラスとデータ・セッションの開始時に該ユーザによって要求されたＱｏＳのうち少なくとも１つの関数であり、さらに、
少なくとも１回は、該第１のトークン・カウンタと該第２のトークン・カウンタのうちの少なくとも１つのトークン・カウントを、該ユーザに対して保証されているターゲット最高スループットと該ユーザに対して保証されているターゲット最低スループットのうちの１つに基づき該トークン・カウントを増分または減分することにより更新するステップからなる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
通信ネットワーク内で最低スループット制約条件を強制するために複数のユーザへの伝送をスケジューリングする方法であって、
次のスケジューリングされた伝送においてサービスを受けるべき指定されたタイムスロット内の前記複数のユーザのうちの少なくとも１人を、ユーザのターゲット最低スループットに相対的な該ユーザの現在の不満度レベルと該ユーザによって要求されたレートに基づいてスケジューリングするステップからなる方法。
【請求項５】
さらに、
各ユーザのトークン・カウンタを保持するステップからなり、トークンは該ユーザの現在の不満度レベルの測定であり、トークン・カウンタはユーザがスケジューリングされるときに減分され、該ユーザのターゲット最低スループットのときに増分される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
通信ネットワーク内で最高スループット制約条件を強制するために複数のユーザへの伝送をスケジューリングする方法であって、
指定されたタイムスロット内の各ユーザについて、満足度測定基準を判定するステップ、及び、
次のスケジューリングされた伝送においてサービスを受けるべき指定されたタイムスロット内の前記複数のユーザのうちの少なくとも１人を、前記ユーザについて最高スループット制約条件を強制しながら、該満足度測定基準の符号に基づいてスケジューリングするステップからなる方法。
【請求項７】
さらに、
ユーザのターゲット最高スループットに相対的な該ユーザの達成パフォーマンスを追跡する、各ユーザのトークン・カウンタを保持するステップからなり、
該トークン・カウンタは、各スロット内の該ユーザのターゲット最高スループットの関数として増分され、ユーザがスケジューリングされているときに伝送されたビットの個数分だけ減分され、
該トークン・カウンタのトークン・カウントは指定されたタイムスロットでの該ユーザの満足度測定基準である請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記スケジューリングは、さらに、各ユーザについて、
第１の重み関数と第２の重み関数を、該満足度測定基準の符号に基づいて計算するステップ、及び、
該第１の重み関数と該第２の重み関数のゼロでない最高の重み関数を持つユーザを、次のスケジューリングされた伝送でサービスを受けるべきユーザとして選択するステップからなり、
非負の満足度測定基準を持つすべてのユーザについて、前記第１の重み関数が計算される請求項６に記載の方法。
【請求項９】
通信ネットワーク内の複数のユーザへの伝送をスケジューリングする方法であって、チャンネル状態情報を使用して、ネットワーク・スループットを最大にするように割り当てられた、ユーザのターゲット最低データ・レートを満たすように現在のタイムスロットを割り当てるかどうか、または該現在のタイムスロットがアイドル状態かどうかを判定し、前記ユーザのターゲット最高スループットが達成されたときに現在のタイムスロットがアイドル状態になるステップからなる方法。
【請求項１０】
エアリンク・タイムスロットの個数に関してネットワーク資源の利用が低減される複数セル通信ネットワークのセル内の複数のユーザへの伝送をスケジューリングする方法であって、隣接セル内のユーザのチャンネル状態を改善するために該ネットワークの無線チャネルを含む残りのネットワーク資源をアイドル状態にして、該セル内のスケジューリングされた各ユーザがターゲット最低ユーザ・スループットとターゲット最高ユーザ・スループットの間にある実際のサービスを受ける伝送レートを達成するように該セル内のユーザをスケジューリングするステップからなる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、通信システムにおける伝送スケジューリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
純粋な音声サービスを提供する第二世代システムから音声とデータの混合サービスを提供する第三世代システムへ発展する段階で新しい技術上の課題が出現している。データ・サービスに対する需要に応えるために、最適なデータ転送効率を目指す新しいパフォーマンス基準およびアルゴリズムを定義する必要がある。
【０００３】
ＣＤＭＡ  ３Ｇ−１ｘ  Evolution Data Onlyシステム（１ｘ−ＥＶ−ＤＯ、High Rate Packet Data（ＨＲＰＤ）システムとも呼ばれる）は、ｃｄｍａ２０００  ３Ｇ−１ｘシステムの進化したシステムであり、データ・サービスを移動体ユーザに提供する純粋なデータ・システムである。１ｘ−ＥＶ−ＤＯでは、スケジューラ、つまりスケジューリング機能が基地局コントローラに搭載されており、１つまたは複数の移動体からのチャネル品質フィードバックに基づきシステム資源のスケジューリングまたは管理を高速に実行できる。一般に、スケジューラは、指定された時刻での送信について移動体を選択し、適応する変調及び符号化により、移動体から見える現在のチャネル条件に適したトランスポート形式（変調および符号化）を選択できる。
【０００４】
ＩＳ−９５規格のシステムなど第二世代の無線通信システムでは、アプリケーションにおいて使用されているのは通常、音声ベースの通信方式であり、基地局と移動体との間の接続は専用接続である。これらは本質的に固定接続なので、このシステムによりサービスが提供されるアクティブ・ユーザへの伝送の優先順位を決める必要はない（アクティブ・ユーザとは、現時点に送信すべきデータのあるユーザのことである）。しかし、ＣＤＭＡ−２０００標準システムおよび１ｘ−ＥＶ−ＤＯなどの第三世代の無線データ通信システムが登場すると、システム資源の管理が非常に重視されるようになった。これは、データの特性が音声の特性と著しく異なるからである。例えば、データ伝送は、音声伝送と異なり、必ずしも連続しておらず、基地局と移動体との間のバースト伝送または断続的伝送として実現することができる。したがって、第三世代システムの基地局では、伝送に関する無線資源を各ユーザに割り当てることにより大きなデータ・ユーザのプールを管理しようと試みる。通常、この管理作業は、基地局コントローラ内のスケジューラにより制御される優先順位付け方式を利用して行う。従来の優先順位付け方式では、アイドル状態の移動体には、送信するデータがある移動体よりも低い優先度が割り当てられる。
【０００５】
したがって、スケジューラは、通信システムの無線資源を無駄にせずに多数のユーザを管理できなければならない。基地局においてＱｏＳ（サービスの質）要件を満たそうと試みているため、この管理機能がますます重要なものになってきている。ＱｏＳは、多数の異なる要件を表す一般的な用語である。基本的に、ＱｏＳは、無線通信システムにおいて保証されたパフォーマンス（例えば、最低／最高データ・ネットワーク・スループット、最小遅延要件、パケット損失率、およびパケット・ダウンロード時間など）を発揮することを示す。
【０００６】
無線データ・ネットワークにおけるサービスの質（ＱｏＳ）の差別化により、ネットワーク事業者はベストエフォート型のスケジューリング・ポリシの場合よりも大きな収益を生み出すことができる。収益増大が見込めるかどうかは、改善されたと認められるサービスの内容（例えば、待ち時間の短縮、スループットの向上、またはパフォーマンス予測精度の向上）に対しより多くの対価をエンド・ユーザ（加入者）が進んで支払う意志があるかによる。また、ＱｏＳ差別化により、Highest Rate User First（ＨＲＵＦ）スケジューリング、Maximum Carrier to Interference Ratio（Ｍａｘ  Ｃ／Ｉ）スケジューリング、およびProportional Fair（ＰＦ）スケジューリングなどのベストエフォート型スケジューリング・ポリシまたはアルゴリズムでは許容可能な品質を付加できない新しいサービス（例えば、ストリーミング・オーディオ／ビデオ、パケット音声など）を展開することができる。
【０００７】
これまで、基地局コントローラのスケジューラ用のスケジューリング・アルゴリズムとして、有線および無線ネットワークのＱｏＳ保証条件を満たすアルゴリズムを開発する努力が続けられてきた。こうした努力の結果として、例えば、純粋なピーク・ピッキング・スケジューリング（つまり、前述のＨＲＵＦまたはＭａｘ  Ｃ／Ｉ）およびProportional Fair（ＰＦ）スケジューリングなどのスケジューリング手法が得られた。ＨＲＵＦでは、チャネル状態が悪いユーザに対しては不公平であることと引き換えにシステム・スループットを最大にする。例えば、ＨＲＵＦスケジューリングでは、セルの縁部にいる可能性のあるユーザなど、管轄基地局からかなり遠い所にいるユーザは、セル内の基地局に近い位置にいるユーザと比べて概して優先度が著しく低くなる。チャネルの変動が小さければ、このことにより、セルの縁部にいるユーザはほとんどサービスを受けられないおそれが生じる。同様に、Ｍａｘ  Ｃ／Ｉでは、ユーザの最高信号対雑音比（ＳＮＲ）に基づいて優先度をユーザに割り当てる。
【０００８】
ＰＦアルゴリズムでは、ある程度の公平さを保証しながらマルチユーザの多様性を活用しようと試みる。Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｆａｉｒスケジューリングでは、スケジューラは、ＤＲＣおよびＲという２つの値を特に各ユーザについて追跡する。例えば、無線ネットワークのダウンリンクでは、各ユーザは次のタイムスロットに対する信号対雑音比（ＳＮＲ）を推定し、それに基づき、基地局からのダウンリンク・データの伝送レートを選択する。選択結果は、通常、指定されたフレーム・エラー率、または他のそのようなエラー率と矛盾しない使用可能な最高レートとなる。指定されたタイムスロットにおいて指定されたユーザによって要求された伝送レートがＤＲＣである。
【０００９】
第２の値Ｒは、指定された移動局（ユーザ）が基地局、または他のハブからデータを受信したときのデータ・レートを、望む時定数を使用する指数関数重み付き平均などの適切なプロシージャにより平均した値である。各タイムスロットｎにおいて、比ＤＲＣ／Ｒが最大になっているそのユーザに対し、Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｆａｉｒスケジューラが使用される。したがって、各ユーザは、要求されたレートが最高−絶対的な意味ではなく、むしろ、その特定のユーザがここしばらくデータを受信していた平均レート（平均ユーザ・スループット）に対して相対的に最高のレート−であるタイムスロットでサービスを受ける傾向がある。その平均ユーザ・スループット・レートは、サービスを受けることの少ないユーザについては小さいため、チャネル品質が劣化しているユーザであっても最終的にはサービスを受けることになる。つまり、平均レートは動的量であり、各ユーザが十分頻繁にサービスを受けられる状態に向かって収束する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のアルゴリズムはいずれも、最低ユーザ・スループット要件を明示的に満たそうとするものではないため、これらのアルゴリズムを使用すると、ユーザ間で不満が高まる可能性がある。例えば、オーディオまたはビデオ・ストリーミングなどのいくつかのサービスを提供するためにいくつかの最低スループットが要求されるので、それらの最低スループット要件を満たさないスケジューリング・アルゴリズムがそのようなサービスを提供できない場合がある。さらに、上記のアルゴリズムでは、ネットワークまたはシステム内のユーザが経験するチャネル品質のピークを利用するために最大ユーザ・スループットを強制するという方法を重視していない。ネットワーク内のユーザによって達成される最大スループットを制約するために、上記のＨＲＵＦおよびＰＦアルゴリズムを含む、ほとんどのスケジューリング・アルゴリズムでは、単に、ユーザがターゲットの最大スループット制約条件に達した後スケジューリングされるのを禁止するだけである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
通信ネットワーク内の複数のユーザへの伝送をスケジューリングする方法により、ユーザの１人への次のスケジューリング済み伝送に使用される指定タイムスロットにおいて各ユーザの満足度測定基準および不満度測定基準を決める。各ユーザは、ユーザの満足度測定基準、ユーザの不満度測定基準、およびユーザによって要求されたレートのうちの少なくとも１つの値に基づく重みが割り当てられる。最高の重みが設定されているユーザが、指定タイムスロット内の次のスケジューリング済み伝送のサービスを受けるものとして選択される。
【００１２】
本発明の実施例は、以下で述べる詳細な説明と付属の図面からより完全に理解され、類似の要素は類似の参照番号で表され、複数のプライム表記は他の実施形態における類似の要素を示し、これらは説明のためのみ取りあげられており、本発明の実施例を制限するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の説明は、ｃｍｄａ２０００  １ｘ−ＥＶ−ＤＯ規格により動作する無線通信システムに基づいて説明することができる。本発明の実施例はこの例を用いて説明されるが、図に示され、本明細書で説明されている実施例は説明のみを目的としており、いかなる形でも制限する意図はないことに注意されたい。したがって、当業者であれば、例えば高速ダウンリンク・パケット・アクセス（ＨＳＤＰＡ）システム規格に反映されているようなユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（ＵＭＴＳ）などの他の通信システムにさまざまな修正を加えられることを理解するであろうし、またさまざまな修正については本明細書の教示により考察される。
【００１４】
本発明の実施例は、（１）ＱｏＳクラス固有の最低スループット・ターゲットを達成することによりユーザの満足度を最大にし、（２）ＱｏＳクラス固有の最大スループットを強制して、サービスをアップグレードし、潜在的にセクタ活動を低減することをユーザに奨励するために、伝送のスケジューリングを行う方法を対象とする。
【００１５】
以下で使用する移動局とは、ユーザにデータ接続性を提供するデバイスのことである。移動局は、ラップトップ、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などのコンピューティング・デバイスに接続できるものでも、またパーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）または携帯電話などの自己完結型のデータ・デバイスであってもよい。したがって、移動局は、アクセス端末、無線移動体、リモート局、ユーザ、ユーザ機器（ＵＥ）、加入者または無線通信ネットワークにおける無線資源のその他のリモート・ユーザと同等であり、またそのように呼ばれることもある。さらに、移動局は、ポイント・ツー・ポイント・プロトコル（ＰＰＰ）およびより上位の後の方のプロトコル（ＩＰ、ＴＣＰ、ＲＴＰ、ＨＴＴＰなど）を受け持つＰＣなどのコンピューティング・デバイスとアクセス端末（ＡＴ）に分けられ機能する。ＡＴは、エアリンクおよび無線リンク・プロトコル（ＲＬＰ）層の処理を受け持つ。
【００１６】
さらに、本明細書で使用しているように、基地局は、パケット・データ・ネットワーク（例えば、インターネット）と１つまたは複数の移動局との間のデータ接続性を提供するネットワーク機器も意味する。基地局は、基地送信機局またはノードＢと同等であり、そのように呼ばれることもある。アクセス・ネットワークまたはＲＡＮは、１つまたは複数の基地局で構成することができる。
【００１７】
本明細書で使用しているように、指定されたスロット内で指定されたユーザによって要求される伝送レート、および／または指定されたスロットでユーザにより達成可能な最大ダウンリンク・データ・レートは、ＤＲＣと呼ばれる。ＤＲＣは、リバーストラフィック・チャネルの一部またはリバース制御チャネルつまりＤＲＣチャネルの一部として実現することができる。ＤＲＣチャネルは、ユーザに固有の情報を搬送するフォワードトラフィック・チャネルをそのユーザが受信できるデータ・レート、およびユーザにサービスを提供している基地局からフォワードトラフィック・チャネルをユーザが受信する際に使用したいセルのセクタを示す。
【００１８】
さらに、以下の説明では、伝送レートは、ビット／タイムスロットで表され、その数値はそのタイムスロット上のレートに等しい。さらに、処理されるデータの量つまり「トークン・カウント」が、「レート」で増分または減分されると言う場合、正確には、１タイムスロット内のそのレートで送出されるデータの量のことを意味している。
【００１９】
図１は、本発明の実施例による送信システムのブロック図である。システム１００は、１ｘ−ＥＶ−ＤＯ技術を採用するHigh Rate Packet Data（ＨＲＰＤ）システムとして構成することもでき、例えば、基地局１１５と通信する、または基地局１１５によるサービスを受ける１つまたは複数の移動局１０５を含むセル１０２で表すことができる。移動局１０５は、基地局１１５を通じて交信し、インターネット１２０または例えば非公開企業ネットワーク（例えば、イントラネット）などの他の何らかのパケット・データ・ネットワーク１２５とパケット・データを交換することができる。パケット・データの例としては、Ｗｅｂページへのアクセスおよび電子メールの取り出しなどのアプリケーションに使用されるインターネット・プロトコル（ＩＰ）データグラムがある。このようなパケット・データ・アプリケーションは、移動局１０５上で実行することができるが、移動局１０５を無線モデムとして使用する独立のコンピュータ・デバイス上で実行することもできる。一実施例では、移動局１０５は、エア・インターフェースを介して無線ネットワーク１１５と通信することができるが、このインターフェースは例えば一組の順方向チャネルおよび逆方向チャネルとすることができる。これは、順方向リンク１０７および逆方向リンク１１０として示すことができる。
【００２０】
基地局１１５は、単一の基地局と基地局コントローラからなる。各基地局は、移動局１０５とデータを交換するために使用される所定の個数のトラフィック・チャネルを設定できる。トラフィック・チャネルの１つが移動局１０５に割り当てられると、その移動局１０５をアクティブな移動局１０５と呼ぶことができる。少なくとも１つのトラフィック・チャネルをそれぞれのアクティブな移動局１０５に割り当てる。
【００２１】
基地局１１５は、Ｔ１／Ｅ１、ＳＴＭ−ｘなどの迂回中継機能、あるいは無線または有線Ｔ３、光ファイバ接続、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）などの他の適切な種類のネットワーク接続を使用してパケット・データ・ネットワーク１２０と接続することができる。基地局１１５は、複数の種類のネットワークを含む複数のパケット・データ・ネットワークに接続することができる。例えば、イントラネットの代わりに、別のネットワーク１２５を、データ・サービス・インターワーキング機能（ＩＷＦ）を介して基地局１１５に接続された公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）とすることもできる。
【００２２】
図１では、基地局１１５は複数のトランシーバ１１６Ａ〜Ｄ、各トランシーバに接続されているアンテナ１１７、トランシーバ１１６Ａ〜１１６Ｄのそれぞれに接続され、制御する基地局コントローラ１１８を備えることを示している。コントローラ１１８は、例えば、スケジューリング機能またはアルゴリズムを実装することができるエアリンク・スケジューラ１１９を備えることができる。移動局１０５は、機能に関して互いに同一であるか、または実質的に類似している。したがって、トランシーバ１０６、トランシーバに接続されているアンテナ１０７、およびトランシーバ１０６にさらに接続されているコントローラ１０８を備えることが図に示されている単一移動局１０５を説明するだけで十分である。コントローラ１０８は基地局１１５の一部として示されているが、基地局コントローラの機能は、例えば、プライベートＩＰネットワーク（図に示されていない）を経由して基地局１１５と通信する外部サーバによって実装することも可能である。
【００２３】
複数の移動局１０５のそれぞれが、基地局１１５と通信し、その基地局に、逆方向リンク１１０で、要求されたサービス・レート（例えば、データ・レート要求）ＤＲＣ（ｎ，ｉ）を送信するが、ただし、ｎはデータ伝送のためのｎ番目のスロットを表し、ｉは要求されたサービス・レートを伝送する移動局を示す。基地局１１５では、ｎ番目のタイムスロットにデータの次の伝送を割り当てる。基地局コントローラ１１８により実装された場合にスループット制御を効率よく実行するように、複数の移動局１０５を優先順位付けできるスケジューラにより実行されるスケジューリング・オペレーションに従って割り当てを行うことができる。
【００２４】
順方向リンク１０７では、時分割多重化（ＴＤＭ）方式を使用して、基地局１１５からデータを移動局１０５に伝送することができる。ダウンリンク伝送は一定時間間隔、つまりタイムスロット（これ以降、「スロット」と呼び、各スロットの一定継続時間は１．６６７ｍｓである）単位で行われる。各スロット内のプリアンブルは、このスロットの割り当て先であるユーザを示す。基地局１１５のパイロットを復号化することができるすべての移動局１０５は、そのパイロットを伝送した基地局とそれ自体との間のチャネルの推定を実行する。移動局１０５が最良のチャネルを持つ基地局１１５のセクタは、ＩＳ−９５およびｃｄｍａ２０００システムの場合のように移動局１０５のアクティブ集合に含まれる。しかし、それらのシステムとは異なり、移動局１０５は、指定された時刻に基地局１１５によるサービスを受けるただ１つのセクタ（最も強いセクタ）に伝送を要求する。
【００２５】
スケジューラ１１９は、各スロットにおける送信先の移動局１０５を決定する。スケジューラ１１９は基地局１１５に置かれるため、スケジューラ１１９は、異なるユーザの（移動局１０５）チャネル状態（後で詳述するが、チャネル状態は移動局１０５により暗黙のうちに報告される）の一時的ピークに素早く反応してそれを利用することができ、システム１００の全体的なパフォーマンスおよび容量が最適化される可能性がある。
【００２６】
順方向リンク１０７では、サポート物理層の肯定応答／否定応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）手順が採用されているIncremental Redundancy（ＩＲ）を使用することができる。ＩＲは、潜在的に異なる変調方式を使用するオリジナルの伝送のコピーをハイブリッド自動反復要求（ＨＡＲＱ）で組み合わせることができる柔軟なアプローチである。一般に、ＨＡＲＱでは、オリジナルの伝送を破棄するのではなく、オリジナルの伝送を新しい伝送と組み合わせることができる。このため、パケットの復号化を正しく行える可能性が大幅に高まる。ＨＡＲＱの中の「ハイブリッド」という単語は、ＡＲＱ手法に加えて前進型誤信号訂正（ＦＥＣ）手法が使用されていることを示す。ＩＲを使用すると、結果として復号化に失敗した伝送をそれだけ無駄にならないようにできる。
【００２７】
すべての移動体は、ダウンリンク・チャネルの品質を推定する。この推定に基づき、各移動局１０５はダウンリンク・チャネルのある指定された瞬間に受信されるＳＮＲを予測する。次に、予測されたＳＮＲを使用して、約１％のターゲットのパケット・エラー率について達成可能な最大ダウンリンク・データ・レート、つまりＤＲＣを予測する。ＤＲＣは、ＤＲＣチャネル上の４ビット値として実現される。この４ビットＤＲＣ値は、例えば、３８．４、７６．８、１５３．６、３０７．２、６１４．４、９２１．６、１２２８．８、１８４３．２、および２４５７．６Ｋｂ／ｓの各レートにマッピングされ、逆方向リンク１１０内のＤＲＣチャネル上の各移動局１０５によりフィードバックされる。スケジューラ１１９では、この情報を使用して、各ユーザのダウンリンク・チャネルの品質を評価し、ピーク・ピッキング、例えば、ダウンリンク伝送を受信する現在のスロット内でＨｉｇｈｅｓｔ  Ｒａｔｅ  Ｕｓｅｒ  Ｆｉｒｓｔをスケジューリングすることが可能である。
【００２８】
選択された符号化レートおよびチャネルの品質に応じて、基地局１１５からの無線リンク・プロトコル（ＲＬＰ）フレームなどの単一フレームの伝送は複数のエアリンク・スロットにまたがる可能性がある。１ｘ−ＥＶ−ＤＯでは、ユーザに属するＩＰパケットは、基地局の一部である、または一部でない基地局コントローラで、固定された１２８バイトＲＬＰフレームにセグメント分割される。基地局コントローラの機能は、例えば、プライベートＩＰネットワークを介して基地局と通信する外部サーバにより実装し、その後、基地局にトランスポートすることができる。移動局からＤＲＣチャネルで受信したＤＲＣフィードバックに応じて、基地局は、一スロットで送信できるＲＬＰフレームの数、および対応する変調符号化方式を決定する。移動局はエラーでＲＬＰフレームを受信した場合にＮＡＣＫ（否定応答）を送信し、ＲＬＰフレームは再送される。ＲＬＰフレーム毎に１回だけ再送が許される。移動局がＰＰＰフレームに属するすべてのＲＬＰフレームを受信すると、ＰＰＰフレームは再構築され、ＰＰＰ層にハンド・オーバされ、後で処理される。
【００２９】
いくつかのスロットは、物理層ＡＣＫ／ＮＡＣＫメカニズムを介して移動局によりエラーがあると指示されたＲＬＰフレーム用に「予約」されており、したがって移動局１０５に伝送中である。しかし、予約されていないスロットは、どの移動局１０５にも割り当てることができる。スロットが予約されていない場合、スケジューラ１１９では本発明の一実施例によるスケジューリング機能を呼び出して、ダウンリンク・データが保留され、適当なリンク・パフォーマンスを持つ、スロットを割り当てるべき移動局１０５を判別することができる。移動局１０５ではＤＲＣ値として０を使用し、ダウンリンク・チャネルのエラー率が許容できないくらい高いことを基地局１１５に知らせる。スロットが予約されている場合、前に伝送のためＮＡＣＫを送信した移動局１０５があったことを暗示しており、基地局１１５は現在のスロットで移動局１０５にさらに多くの符号化されたビットを伝送する。
【００３０】
以下で詳述するが、本発明の一実施例による方法では、クラス固有の最低および最高レートを使用する。クラス固有は、例えば、指定されたサービスおよびデータ・レートについて各ユーザまたは加入者が支払う対価に基づいて配列されているユーザのクラスとして定義することができる。あるいは、クラスは、ユーザが、例えばリアルタイム、非リアルタイムなどで伝送しているトラフィックの性質に基づくようにすることも可能である。各未予約スロットでは、最低および最高レートが適当な対象期間にわたって強制されるような方法で、スケジューラ１１９によりユーザ（移動局１０５）が選択される。
【００３１】
図２は、本発明の一実施例によるスケジューリング方法を説明する流れ図である。図２を参照すると、一般に、スケジューラ１１９により、特定の時刻（スロットｎ）で各移動局１０５の満足度測定基準および不満度測定基準を決定できる（機能２１０）。後で詳述するが、満足度測定基準は、ターゲット最高スループットに関して移動局１０５の（ｉ番目のユーザの）達成パフォーマンスを追跡するスケジュール１１９内の第１のトークン・カウンタのトークン・カウントとして実現でき、これ以降Ｒｉｍａｘと呼ぶ。不満度測定基準は、ターゲット最低スループットに関して移動局１０５の（ｉ番目のユーザの）達成パフォーマンスを追跡する第２のトークン・カウンタのトークン・カウントとして実現でき、これ以降Ｒｉｍｉｎと呼ぶ。ＲｉｍａｘおよびＲｉｍｉｎは、スケジューラ１１９により、ネットワークにより割り当てられているような移動局１０５のサービスの質（ＱｏＳ）クラスの関数として決定することができる。あるいは、ＲｉｍａｘおよびＲｉｍｉｎは、移動局１０５と基地局１１５との間のデータ・セッションの開始時に移動局１０５により要求されるＱｏＳクラスの関数とすることもできる。後で詳述するが、第１のカウンタおよび第２のカウンタのトークン・カウントは、例えば、スケジューリングされた伝送毎に移動局１０５に対し一時的に更新することができ（時間的に更新）、また所定のトークン範囲内に制限することもできる。トークン・カウンタは、スケジューラ１１９により実装されたソフトウェア・ルーチンとすることができる。
【００３２】
満足度および不満度測定基準は、正の値でも負の値でもよい。満足度および不満度測定基準が決定された後、スケジューラ１１９により各移動局１０５に重みが割り当てられる（機能２２０）。重みは、移動局１０５により要求された移動局１０５の満足度測定基準、不満度測定基準、およびレート（ＤＲＣ）の値の１つまたは複数に基づく。移動局１０５がＳＮＲデータを基地局１１５に送信した場合、ＳＮＲ値は、ＤＲＣ値に変換することができる。後で詳述するが、満足度測定基準、不満度測定基準、およびＤＲＣの１つまたは複数に基づき、移動局１０５毎に特定の重み関数を計算することができる。
【００３３】
機能２２０で計算される重みは、正でも負でもよい。したがって、スケジューリングされたユーザは、正である（０でも負でもない）高い重み関数を持つスケジューラ１１９による決定と一致するように選択される。そのため、得られる重み関数が０または負であるユーザがいない場合（機能２３０の出力はＮＯ）、ユーザはいっさいスケジュールされることはなく、エアリンク・スロットはアイドル状態に置かれる（機能２４０）。したがって、最大の正値の重みを持つ移動局１０５が、現在のエアリンク・スロットで次のスケジューリングされた伝送を受け取るように、サービスを受けるユーザとして選択され（機能２５０）、つまりスケジューリングされる。
【００３４】
最低スループット強制によるスケジューリング
スケジューラ１１９は、実質的に大きな部分、移動局１０５の約９０％以上について最低スループット要件（Ｒｉｍｉｎ）を満たしていなければならない。スケジューラ１１９は、そのように満たしていながら、さらに、チャネル品質の時間による変動から生じるマルチユーザの多様性を利用して、システム１００の効率を高める必要がある。
【００３５】
したがって、スケジューラ１１９は、ユーザを満足させるように設計されている制御メカニズムの利点とピーク・ピッキングの利点（容量の増大、干渉の低減、および収益向上）とを併せ持つように構成することができる。例えば、スケジューリングの瞬間毎に（つまりスロットｎで）、スケジューラ１１９は、Ｒｉｍｉｎに達しないユーザであることを示す比較的高い値の不満度測定基準を持つ困窮ユーザ（移動局１０５）をスケジューリングするかどうか、あるいはピーク・ピッキングを実行する（つまり、最高の要求レート（最高ＤＲＣ）を持つユーザをスケジューリングする）かどうかを決定する。ピーク・ピッキングを使用することで、システム１００のスループットを最大にすることができ、また「善良」ユーザ（移動局１０５）にパケット通話の完了を許可し、それにより、「困窮」ユーザのためにシステム１００の資源を開放することもできる。
【００３６】
一般に、ユーザ満足度は、困窮ユーザへの資源割り当てによりひどく制限される可能性があるが、それは、通常、満足させることが最も困難だからである。困窮ユーザは、通常、そのターゲット最低スループットを満たすために頻繁なスケジューリングを必要とする。しかし、実施例によれば、困窮ユーザがスケジューリングされる時刻またはスロットは、（ａ）不満度測定基準、つまり、Ｒｉｍｉｎに相対的な現在の不満度レベル、および（ｂ）現在の要求されている（または達成可能な）レート（つまり、ＤＲＣ）によって決まる。
【００３７】
スケジューラ１１９が各ユーザの最低スループット・ターゲット値をどのように満たすかを追跡するために、スケジューラ１１９はよく知られている「水漏れするバケツ・アルゴリズム」を採用することができる。水漏れするバケツアルゴリズムでは、ｎ番目のスロット内のｉ番目のユーザに対するビットのトークン・プールＴｉ（ｎ）を保持するトークン・カウンタを使用する。このトークン・カウンタは、前記の第２のトークン・カウンタであり、トークン・カウントを増分または減分する。トークン・カウントは、指定されたスロット内の各移動局１０５について判定される前記の不満度測定基準を表す。
【００３８】
カウンタは、ユーザｉのターゲット最低スループット、つまりＲｉｍｉｎ（ｂｐｓ）で増分されるか、またはｎ番目のスロットのＲｉｍｉｎに比例する量だけ増分される。スケジューラ１１９がｂｉ個のスケジューリングされたビットをユーザｉに送信した場合、必ず、ｂｉ個のビットをユーザｉの「トークン・バケツ」から回収することができる。ｂｉ（ｎ）項は、枯渇レートと呼ばれ、ｎ番目のスロット内のｉ番目のユーザに送信されるビットの数を表す（ビット／スロット）。実際、従来の水漏れするバケツ・アルゴリズムは、１ｘ−ＥＶ−ＤＯスケジューリングのコンテクストの範囲内で許容される動作となるように修正しなければならない。
【００３９】
例えば、ユーザがＷｅｂサーフィングをしていたり散発的にトラフィックを発生する他のアプリケーションを実行している場合のように、移動体が長期間にわたりアイドル状態の場合、トークンの累積を停止するために微調整が必要になる。さらに、伝送の開始時に各ユーザのバケツに最初に入れられているトークンの量は、散発的にデータを送信するアプリケーションの遅延パフォーマンスに大きな影響を及ぼす。したがって、トークン・カウンタのトークン・カウントを指定された範囲に制限し、例えば、散発的にデータを送信するアプリケーションの許容可能な遅延パフォーマンスが得られるように初期化することができる。
【００４０】
Ａ．範囲制限−トークン・バケツの深さの制限
トークン・プールＴｉ（ｎ）のサイズは、ユーザｉの不満度を示す適切な指標である。相当の期間サービスを受けていなかった移動局１０５は、かなり多くのトークンを貯めている可能性がある。逆に、頻繁にサービスを受けている移動局１０５では、トークン・プールのサイズは、負の値を取ることすらあり得る。したがって、トークン・ベースのスケジューリング方式では、一定期間にわたりユーザに与えられたサービスを反映する組込メモリを用意している。この実施例では、このメモリは、スケジューラ１１９内のスライディング・ウィンドウとすることができる。メモリは、ある程度のユーザ満足度を与える際に有効もしれないが、トークンが「暴走する」、つまり過度に大きな負または正の値を取ることが許される場合には不利になる可能性がある。このような状況だと、システム復旧は遅くなり、一部のユーザに不要なサービスが提供される一方で他のユーザがしばらくの間サービスを受けられない状態になる可能性がある。
【００４１】
本発明による実施例では、この問題は、トークン値に上限を設定する、つまり、指定範囲（ＴＭＩＮ、ＴＭＡＸ）に制限することにより対処される。最大許容バケツ・サイズＴＭＡＸでは、トークン・バケツがすでにトークンで一杯である場合に、入ってくるトークンがオーバーフローし、将来それを利用できないという意味でメモリを制限している。したがって、いつでも、ユーザがネットワーク（つまり、システム１００）内に送り込むことができる最大バーストはバケツのサイズにほぼ比例する。同様に、トークン・カウントは、最低値ＴＭＩＮを下回ることはできない。
【００４２】
トークンが各スロット内のユーザの（移動局１０５）バケツ内に入るレートは、通常、枯渇レートｂｉ（ｎ）よりもかなり小さい。したがって、非常に大きな負のトークン値からの復旧は遅くなる。例えば、最初に反復サービスを受けている、少し負荷がかかっているシステム内で良好なチャネル状態にあるユーザを考えると、これは、大きな負のトークン値を取る。システム負荷が増大し始めると、あるいはシステムのチャネル状態が急激に著しく劣化すると、そのユーザは、高いトークン値を持つ他のユーザに太刀打ちできなくなる。
【００４３】
その結果、そのユーザは、かなりの期間、スケジューリングされなくなる。そこで、この問題を解決するために、負のトークンを持つバックログ状態にあるユーザがサービスを受けていない期間の長さを追跡する。この期間がある指定されたまたは所定の閾値を横切ったときに、ユーザのトークンはトークン値初期化プロシージャによりリセットされる。したがって、この「効率的トークン方式」では、一方で、長期にわたり、バックログ状態にあるユーザｉの伝送レートがトークン置換率を超えないことを保証しようとしながら、バーストの程度を制御し、マルチユーザの多様性により得られる効果を最大にすることができる。
【００４４】
Ｂ．新規ユーザに対するトークン値の初期化
システム１００に入る新しい移動局１０５のトークン値を設定しなければならない。スケジューラ１１９が設定する新規ユーザに対する初期トークン値が低くすぎると、新しい移動局１０５に送信される初期パケットに、望ましい遅延よりも大きな遅延が生じる。これは、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）に影響を及ぼす可能性がある。ＴＣＰは、ＴＣＰの動作を説明するＩｎｔｅｒｎｅｔ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｔａｓｋ  Ｆｏｒｃｅ（ＩＥＴＦ）によって規定されている規格文書であるＩＥＴＦ  ＲＦＣ  ７９３に現在文書化されているバイトストリーム、コネクション型の信頼できる配信トランスポート層である。ＴＣＰ／ＩＰモデルでは、ＴＣＰは、下のネットワーク層と上のアプリケーション層との間のインターフェースを提供する。
【００４５】
ＴＣＰの場合、この初期遅延により、ＴＣＰがスロースタート段階に留まる時間を長くすることができる。ＴＣＰのスロースタート段階は、ＴＣＰが利用可能なチャネル帯域幅を発見する作業を続けている段階である。このプロセスが遅いと、ＴＣＰが学習するのに要する時間は長くなり、したがって、その結果得られるスループットは低くなり、移動局１０５から見えるＴＣＰスループットが低くなる。しかし、トークンの設定が高すぎると、移動局１０５にサービスを保証する期間が不当に長くなり、システム１００内の他の移動局１０５にペナルティが発生する。
【００４６】
ユーザ（つまり、移動局１０５）が時刻ｎにシステム１００に入ると、トークンＴｊ（ｎ）は初期化され、ｍ個のスロット内でサービスを受けられない場合、ユーザの見積もり重みは現在サービスを受けているユーザの重みに等しくなる。つまり、パラメータＡｍａｘ［ｎ−１］はスロット（ｎ−１）内でスケジューリングされているユーザに対応する複数の重みを表し、Ｔｊ（ｎ）と表されているユーザｊのトークンは、以下の式（１）が示す値に初期化される。
【数１】
2004320774.tif 000003
式（１）において、δｊはユーザｊのレート要求指数であり、ＤＲＣｊはユーザｊによって要求された現在のレートであり、ａｊはユーザｊのユーザ満足度偏向を表す。パラメータＸｊは、Ｒｊｍｉｎに比例し、特に、以下の式（２）で与えられるトークン・レートである。
【数２】
2004320774.tif 000004
ただし、αｊは調整可能なパラメータであり、Ｒｊｍｉｎはユーザｊに対するターゲット最低スループット（例えば、Ｒｉｍｉｎ）を表す。トークン・レートはＲｊｍｉｎから直接計算されるので、ＱｏＳクラス依存である。ＤＲＣｊ（ｎ）＝０ならば、Ｔｊ（ｎ）を式（３）で定義されているように計算することができる。
【数３】
2004320774.tif 000005
ただし、ｍは要求通りに選択できる。したがって、初期トークン値を式（１）〜（３）に従って設定し、例えば、散発的にデータを送信するアプリケーションによる遅延がこれで決まる。
【００４７】
Ｃ．Ｒｉｍｉｎ強制のための重み関数
スケジューラ１１９は、以下の２つのスケジューリング・ルーチンにより計算された個々の重み関数を比較することにより、比較的不満足な状態にあるユーザのスケジューリングおよびピーク・ピッキングの相対的便益を評価する。第１のスケジューリング・ルーチンは、チャネル品質およびユーザ不満度に敏感なスケジューリング・ルーチンであり、これにより、式（４）により定義されている重み関数を計算する。
【数４】
2004320774.tif 000006
ただし、ＤＲＣｉは要求されたレートを表し、δｉはレート要求指数を表し、ａｉはユーザのＱｏＳクラスに関係する小さな正数値を表す。アルゴリズムの安定性を保証するために、パラメータａｉは小さい値、例えば、ブロンズ・クラス（安い加入料金を支払うユーザのクラス）に対しては０．０００１、ゴールド・クラスに対しては０．０００５などと設定することができる。Ｔｉは、ｉ番目のユーザに対する現在のトークン・カウント値をそれぞれ表す。
【００４８】
第２のスケジューリング・ルーチンは、式（５）によって重み関数が与えられる純粋なピーク・ピッキング・スケジューラである。
Ｗｉ２＝ＤＲＣｉ      （５）
式（４）および（５）は、各移動局１０５についてスケジューラ１１９により実装される。スケジューリングされたユーザがスケジューラ１１９により選択され、得られるより高い重み関数を持つ式（４）および（５）においてスケジューリング・ルーチンによる決定を照合する。つまり以下のとおりである。
【数５】
2004320774.tif 000007
上の式（６）で、ｗｉ１およびｗｉ２は両方とも正でなければならない。したがって、ｗｉ１およびｗｉ２が両方とも正であるユーザがいない場合、ユーザはスケジューリングされず、エアリンク・スロットはアイドル状態になる（例えば、図２の機能２３０および２４０を参照）。
【００４９】
本発明の実施例により伝送をスケジューリングするときにＲｉｍｉｎを強制するために、ユーザ・トークンは一時的な不満度の測定基準として使用され、したがって、Ｔｉは、前記の不満度測定基準を表すトークン・カウンタ値である。トークンは、ユーザ（つまり、移動局１０５）がスケジューリングされると減分される。トークンは、ユーザがスケジューリングされているかいないかに関係なく、ユーザのターゲット最低スループット（Ｒｉｍｉｎ）に比例する量だけ増分される。任意の時点において、累積したトークンは、少なくともＲｉｍｉｎに設定されているレートでもよいトークン・レートとユーザ側に発生するサービスを受ける実際のレートとの差にほぼ比例すると考えられる。ユーザが不満な場合（つまり、認知されたレートがトークン・レートよりも小さい）、トークンは累積される。式（４）の指数関数項は最終的に、ユーザ・チャネル品質を決定する主要な要因となり始め、ユーザはスケジューリングされる。すべてのユーザが満足する場合、そのトークンは負であり、スケジューリング方法は、式のスケジューリング・ルーチンにより示されているように、ユーザ・チャネル品質にのみ依存し、スケジューリングの決定を下す。つまり、ユーザへの過剰な帯域幅の分配は、主にユーザ・チャネル品質によって決まり、ＤＣＲが高いユーザによるチャネルの占有分は大きくなる。
【００５０】
最高スループットＲｉｍａｘ強制によるスケジューリング
最高スループット強制では、上述の最低スループットのケースに似たアプローチに従うことができる。前述の第１のトークン・カウンタである、新しいトークン・カウンタを定義できるが、これは、スケジューラ１１９により実装される別のソフトウェア・ルーチンであってもよい。ｉ番目のユーザに対するトークン・カウント値ＴｉＲｍａｘは、前記の満足度測定基準を表し、ユーザｉのターゲット最高スループットＲｉｍａｘを追跡するためにトークン・カウンタにより増分または減分できる。このトークン・カウンタは、各スロット内のユーザのターゲット最高スループット（Ｒｉｍａｘ）で増分され、すでにユーザに伝送されたビットの個数ｂｉだけ減分される。上のセクションＡおよびセクションＢで説明されているように、同一の上限、下限、および初期化プロシージャを最低および最高レート・トークン値の両方に適用することができる。
【００５１】
Ｒｉｍａｘ強制によるスケジューリングでは、２つの異なるシナリオ、（ａ）トークン閾値方式（ＴＴＳ）および（ｂ）ピーク・ピッキング強化エアリンクＲｉｍａｘ強制（ＰＥＡＲｍａｘ）方式を考察する。
【００５２】
Ａ．トークン閾値方式（ＴＴＳ）
ＴＴＳでは、すべてのユーザに対する最高レート・トークンＴｉＲｍａｘが負の場合、最高レート・トークンが特定の閾値（閾値は例えば、０に設定することもできる）よりも低いユーザは、スケジューリングから除外される。その後、前の方で説明した式（４）から（６）のスケジューリング・ルーチンを残りのユーザに適用し、重みｗｉ１およびｗｉ２を計算し、ｗｉ１およびｗｉ２が０でないユーザがいる限り、ユーザを１人選択する。そうでない場合、ユーザはスケジューリングされず、エアリンク・スロットはアイドル状態になる（例えば、図２の機能２３０および２４０を参照）。
【００５３】
Ｂ．ピーク・ピッキング強化エアリンクＲｉｍａｘ強化（ＰＥＡＲｍａｘ）
この場合、チャネルにより敏感なアプローチを適用し、すべてのユーザに対しＲｉｍａｘを強制する際にチャネルをいつアイドリング状態にするかを決定することができる。これにより、セクタの活動が低減されるが、それでも、ターゲット最小およびターゲット最高スループット要件を満たす。ＰＥＡＲｍａｘ方式では、以下の工程を順に適用する。
【００５４】
工程１：ＴｉＲｍａｘの非負トークン・カウント値を持つ、つまりＴｉＲｍａｘ≧０であるユーザの部分集合について、（４）から（６）の式により重み計算を実行できるが、式（４）および（５）は以下の式（７）にまとめることができる。
【数６】
2004320774.tif 000008
ただし、ＤＲＣｉ（ｎ）はスロットｎ内のｉ番目のユーザにより要求されたレートを表し、δはレート要求指数を表し、ａはユーザのＱｏＳクラスに関係する小さな正数値を表す。パラメータａは調整可能であり、アルゴリズムの安定性を保証するために、パラメータａは小さい値、例えば、ブロンズ・クラス（安い加入料金を支払うユーザのクラス）に対しては０．０００１、ゴールド・クラスに対しては０．０００５などと設定することができる。Ｔｉ（ｎ）は、スロットｎ内のｉ番目のユーザに対する現在のトークン・カウント値（つまり、不満度測定基準）を表す。スロットｎ内のｉ番目のユーザについては、ＴｉＲｍａｘは、式（８）に従って増分または減分できる。
【数７】
2004320774.tif 000009
ただし、ＸｉＲｍａｘはＲｉｍａｘに比例し、Ｒｉｍａｘとスロット持続時間との積を表すトークン・レートであり、αは、トークン・レートを指定された期間にターゲット最高スループットよりも高い値に設定できる調整可能なパラメータであり、ｂｉ（ｎ）はｎ番目のスロット内のｉ番目のユーザに伝送されるビットの個数を表す。
工程２：負のトークン・カウント値ＴｉＲｍａｘを持つ、つまりＴｉＲｍａｘ＜０であるすべてのユーザについて、式（９）を使って重み計算を実行できる。
【数８】
2004320774.tif 000010
【００５５】
式（９）は、式（４）の第１のチャネル品質およびユーザ満足度に敏感なスケジューリング・ルーチンに類似している。式（９）を実装する際に、スケジューラ１１９はすべてのユーザに対し最低レートＲｉｍａｘを達成しようとする。例えば、Ｗｉ３＜Ｒｍａｘであれば、Ｗｉ３は０に設定される。そこで、工程２では、すでにＲｉｍａｘを超えているユーザ（つまり、満足度測定基準またはトークン・カウント値ＴｉＲｍａｘが大きな負の値である）に例外的によいチャネル状態が生じている場合にそのユーザのスケジューリングを行うことができる。同様に、すでにＲｉｍａｘを満たしている（つまり、ＴｉＲｍａｘが小さな負の値である）ユーザは、比較的悪いチャネル状態にある場合にはスケーリングされない。
工程３：次に、スケジューリングされたユーザｊは、式（１０）に示されているように、選択される。
【数９】
2004320774.tif 000011
ユーザが条件Ｗｉ１ｘＷｉ２ｘＷｉ３＞０を満たしていない場合、スケジューラ１１９は、すでに説明しているように、スロットをアイドル状態にする。これにより、ターゲット最低スループット（つまり、Ｒｉｍｉｎ）が達成された後であっても、ピーク・ピッキングおよびユーザ満足度スケジューリングを選択的に使用し、すべてのユーザのターゲット最高スループット（つまり、Ｒｉｍａｘ）を効率よく達成することができる。これにより、セクタにおいてどのユーザのスケジューリングも行う必要がないタイムスロットの数を増やし、それらのアイドル・タイムスロットの期間中に伝送を停止することができ、それにより、干渉を低減し、エネルギー効率を改善できる可能性がある。
【００５６】
例と結果
この最初の例では、ｎｓ−２（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ  Ｖｅｒｓｉｏｎ  ２、よく知られているシミュレーション・ツール）をシミュレーション・ツールとして使用するシミュレーションを実施し、すべてのスロットに対するＤＲＣフィードバックを供給するリンク・レベル・データを使用した。このリンク・レベル・データでは、移動体の速度として時速３ｋｍおよび単一経路レーリー・フェーディングを仮定した。このリンク・レベル・データはＩＲを含み、移動体がそのスロット内でスケジューリングされる場合にＤＲＣフィードバック、つまり、スロットがいくつ必要かということに関する情報を与えるものであった。リンク・レベル・データはさらに、Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ（ＩＲ）再送最高回数の後にリンク・レベル・データを伝送するフレームが正しく受信されたかどうかも示した。
【００５７】
さらに、エアリンク上で失われたＲＬＰフレームの再送のため無線リンク・プロトコル（ＲＬＰ）が採用された。ＴＣＰセグメントが喪失すると、得られるＴＣＰスループットに重大な影響が生じる可能性があるため、ＲＬＰプロトコルの機能をモデル化する必要があった。ファイル転送プロトコル（ＦＴＰ）は、アプリケーション層プロトコルとして使用された。ファイル転送プロトコル（ＦＴＰ）は、オペレーティング・システムが大きく異なるマシン間でファイルを転送することができるプロトコルである。ＦＴＰは、８ビット・プロトコルであり、多目的インターネット・メール拡張仕様（ＭＩＭＥ）などの処理をさらに行うことなくどのような種類のファイルでも扱うことができる。
【００５８】
ＭＳＳ（最高セグメント・サイズ−ノードが１つのセグメント内で送信できるＴＣＰデータの最高量）を１４６０バイト、最高ウィンドウ（ＭＷ）を６４ＫＢとしてＴＣＰ  Ｒｅｎｏが使用された。基地局とホストとを接続するコア・ネットワークは、５Ｍｂ／ｓの速度で動作し、遅延時間は１５０ｍｓであると仮定した。ＲＬＰ送信者と受信者との間の固定遅延時間は、１００ｍｓであると仮定した。
【００５９】
数値に関する結果を分析する際に、（ａ）Ｒｉｍａｘ条件が課されていたか、および（ｂ）Ｒｉｍａｘを満たすのにシステム資源をどれだけ必要としたか（つまり、エアリンクの活動がどれだけ必要だったか）という２つの問題を評価した。これらの問題が重要だったのは、他のすべてのパラメータまたは条件が等しいとすれば、できる限り少ないスロットでＲｉｍａｘを達成し、残りのスロットをアイドル状態にするのがよいからである。これらのスロットをアイドル状態にすることにより、セルは、隣接セルから見える干渉レベルを効果的に低減し、それらの隣接セルのスループットを高められる可能性がある。
【００６０】
シミュレーションのため、Ｒｉｍｉｎは、１９．２Ｋｂ／ｓに設定し、Ｒｉｍａｘは、２つの異なる値を取った。ある場合には、Ｒｉｍａｘを２．５Ｍｂ／ｓに設定し、Ｒｉｍａｘ制約条件が非アクティブである場合を示した。他のスケジューリング・パラメータは、すべてのユーザについて、δｉ＝０、ａｉ＝３ｅ−５、Ｔｉ＝Ｒｉｍｉｎ／６００と設定した。以下の表１は、（１）Ｒｉｍａｘ制約条件が非アクティブのときにスケジューリングが実行された場合、（２）上述のＰＥＡＲｍａｘ方式に従ってスケジューリングが実行された場合、および（３）上述のＴＴＳ方式に従ってスケジューリングが実行された場合の３つのケースについて結果を比較したものである。
【表１】
2004320774.tif 000012
【００６１】
表１では、簡単のため、３人のユーザを含むシステムを仮定し、この３人のユーザを、その平均ＤＲＣ値が８０Ｋｂ／ｓを超えるように選択した。ユーザ１は、最良のロケーションにいる（つまり、平均ＤＲＣが最高の）ユーザであり、次によいのはユーザ２、そしてユーザ３と続く。表１は、異なるＲｉｍａｘ強制方式を使用して得られた結果を示している。Ｒｉｍａｘ制約条件が課されなかった場合について考察する。この場合、すべてのユーザは、少なくとも１９．２Ｋｂ／ｓのスループットを達成しているが、それは、設計上、上述のＰＥＡＲｍａｘ方式により、最低（１９．２Ｋｂ／ｓ）と最高（２．５Ｍｂ／ｓ）のスループット制約条件に応じてシステム・スループットが最高化されるからである。ユーザ３、２、１とチャネル状態は次第によくなっていくため、スループットもその順序である。しかし、エアリンク活動は、「Ｒｉｍａｘなし」のケースについてはほとんど１００％である。この活動は、３人のユーザすべてがＤＲＣが０であると報告し、かつ／または３人のユーザすべてのバックログが０である（例えば、ＴＣＰスロースタート時に）短い期間があったため全く１００％であるとはいえない。
【００６２】
上の例では、伝送のスケジューリングにＰＥＡＲｍａｘ方式を使用してＲｉｍａｘを８０Ｋｂ／ｓに制限した場合について考察した。表１から、設計上、ＰＥＡＲｍａｘ方式では最高ユーザ・スループットをＲｉｍａｘに制限するため、８０Ｋｂ／ｓのスループットを超えるユーザはいなかったことがわかる。１つ気づいたのは、エアリンク活動が７０％以上低下し、２９．１７％になっていることである。この結果をＴＴＳ方式の結果とともに使用すると、ＴＴＳ方式ではさらにＲｉｍａｘを強制するが、ＰＥＡＲｍａｘより約６２％も多いエアリンク資源（２９．１７％から４７．４％に上昇）を使用することによりそのように強制する。したがって、この例では、チャネルに敏感なスケジューリング方式のシステム・レベルの影響を強調している。
【００６３】
次の例では、ＲｉｍｉｎおよびＲｉｍａｘが１９．２Ｋｂ／ｓに設定されているケースについて考察した。これは、ストリーミング・オーディオまたはビデオなど、ジッタ要求条件が厳しいアプリケーションを実装するシステムのユーザのターゲット・スループットに対応すると思われる。あるいは、Ｒｉｍｉｎ＝Ｒｉｍａｘと設定するのを、エンド・ユーザに予測可能なサービスを提供する手段とみなすことができる、つまり、広い範囲のチャネル条件に対するスループットの変化がユーザからはほとんど見えない場合に、サービスは一段と予測可能なものになり始めるということである。以下の表２は、前述の３つのケースの結果の比較をまとめたものである。
【表２】
2004320774.tif 000013
【００６４】
表２は、ＲｉｍｉｎとＲｉｍａｘを１９．２Ｋｂ／ｓに設定した場合の結果をまとめたものである。ここでもまた、Ｒｉｍａｘ制限がない場合、エアリンク活動はほとんど１００％である。ＰＥＡＲｍａｘでは、３人のユーザはすべて、約１９．２Ｋｂ／ｓのスループットを達成し、エアリンク活動は、９３％以上低下する。ＴＴＳはさらに、個々のユーザ・スループット１９．２Ｋｂ／ｓを達成するが、使用するエアリンク資源はＰＥＡＲｍａｘよりも６７％以上多い。したがって、ＰＥＡＲｍａｘスケジューリング法は、システム資源の量を著しく節約しながら最低および最高スループット制約条件を満たすことができる。さらに、隣接セクタ内で見える干渉を低減することにより、それらのセクタ内のスループットが改善される可能性がある。
【００６５】
したがって、これらの実施例では、移動局（ユーザ）が指定された期間以外に最高スループット制約条件を超えることをスケジューラ側で許可しないことを保証できるようにする、通信システム内の伝送をスケジューリングする方法を実現する。指定された期間内であれば、例えば、満足度測定基準ＴｉＲｍａｘの値により示されるように瞬間的チャネル条件が好都合なものである場合に、ユーザは一時的に、これらの制約条件を超えることもできる。ユーザの達成した（実際の）データ・レートがＲｉｍａｘを超える場合でもユーザはスケジューリングを妨げられることはないが、現在のチャネル状態だけでなくユーザがこれまでに達成したサービス品質（スループット）に基づいてｎ番目のタイムスロットでのスケジューリングを妨げられる可能性はある。
【００６６】
これらの実施例では、チャネル状態に敏感なスケジューラおよびスケジューリング方法を実現しており、（ｉ）この方法を使用してＱｏＳクラス固有の最低スループット・ターゲットを達成することによりユーザの満足度を最大にし、（ｉｉ）ＱｏＳクラス固有の最高スループットを強制して、サービスをアップグレードすることをユーザに奨励し、（ｉｉｉ）エアリンク・スロットに関して、例えば、システムまたはネットワークで使用する必要のある資源の数を減らすことによりセクタ活動を低減することができる。
【００６７】
最高スループットを達成するために必要な資源の量を減らすために、スケジューラはチャネル状態情報を使用して、（ａ）ユーザに対する最低レートを満たすか、または（ｂ）ネットワークまたはシステム・スループットを満たすために現在のタイムスロットを割り当てる必要があるかどうか、または（ｃ）すべてのユーザについて最高スループット制約条件または制限が達成されている場合に現在のタイムスロットをアイドル状態にする必要があるかどうかを動的に決定することができる。この方法で使用するパラメータは、容易に調整することができ、またユーザが認めるパフォーマンスに関して直接的な関係を持つ場合がある。シミュレーション結果から、これらの実施例による方法を使用して最低および最高スループットを効率よく強制することができ、通常の１ｘ−ＥＶ−ＤＯの動作シナリオでは、６０％を超えるシステム資源の節約を達成することも可能であることがわかる。本発明の実施例ではさらに、干渉を減らすことで、干渉による制限を受ける展開でのネットワークおよび／またはシステム全体の能力を改善できる可能性がある。
【００６８】
したがって、本発明の実施例は、ＱｏＳクラス固有の最低スループット・ターゲットを達成することによりユーザの満足度を最大にすること、およびＱｏＳクラス固有の最大スループットを強制して、サービスをアップグレードし、潜在的にセクタ活動を低減することをユーザに奨励することを目的として通信システムにおいて伝送をスケジューリングする方法を実現する。これらの実施例によるスケジューリング方法を使用することで、認知可能な違いを異なるＱｏＳクラスに属するエンド・ユーザに示し、明白な利点（つまり、システム容量の増大、データ転送の予測可能性の向上、収益の拡大）をネットワーク事業者にもたらすことができる。また、方法におけるパラメータとユーザによって認知されるパフォーマンスにおけるパラメータとの間に直接的関係があることにより、実装される方法は実質的に調整が容易であり、パフォーマンスは予測可能であることが保証される。
【００６９】
以上のように本発明の実施例を説明してきたが、さまざま点で本発明を変更できることは明白であろう。例えば、本発明の実施例では、ｃｄｍａ２０００  １ｘ  ＥＶ−ＤＯ規格に従って動作するＣＤＭＡネットワークなどのＣＤＭＡネットワークの基地局から移動局へのパケット伝送のスケジューリングの具体的応用例を示している。したがって、上述の実施例は、このようなネットワークにおいてスケジューラにより実装することができ、基地局コントローラにより実装されるスケジューラまたはスケジューリング機能のコンテクストにおいて説明されている。
【００７０】
しかし、本発明の実施例は、他の有用な応用が有線ネットワークおよび無線ネットワークをはじめとする他の種類の通信ネットワークにおいても考えられるため、応用範囲について一般性が高い。特に、これらの実施例は、ダウンリンク伝送のスケーリングに適用可能であるだけでなく、ＣＤＭＡシステムまたはその他の無線ネットワークでのアップリンク伝送のスケジューリングにも適用可能である。このようなバリエーションは、本発明の実施例の精神と範囲から逸脱したものとみなされず、このようなすべての修正は、当業者には明らかなことであろうが、請求項の範囲内に収まる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例による送信システムのブロック図である。
【図２】本発明の一実施例によるスケジューリング方法を説明する流れ図である。
【図１】
2004320774.tif 000014
【図２】
2004320774.tif 000015