(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信が周波数選択性チャネルを通じて行われる通信ネットワークを介してデータパケットを送信する時間周波数リソースを該データパケットに配分する方法であって、該方法は、前記通信ネットワークのスケジューラデバイスによって実行され、該方法は、
送信されるデータパケットまたはそれらの記述を取得することであって、各データパケットは、レイテンシー制約付きデータパケットまたは非レイテンシー制約付きデータパケットのいずれかであることと、
少なくとも１つの取得されたデータパケットを既定の期間内に送信することができる各チャネルの送信状態を表す情報を取得することと
を含み、
該方法は、
前記取得された送信状態を表す情報に従って、非レイテンシー制約付きデータパケットのデータを送信する前記既定の期間内の時間周波数リソースの割り当てを実行することと、
少なくとも１つの時間周波数リソースが、前記非レイテンシー制約付きデータパケットのデータの代わりに前記レイテンシー制約付きデータパケットのデータの少なくとも１つのそれぞれの送信に配分されるように、前記割り当ての改定を実行することであって、該改定は、前記非レイテンシー制約付きデータパケットの前記送信に関係したグローバル性能メトリックに対する該改定のコスト影響を最小にする制約下で実行されることと、
前記割り当て改定を受けなかった前記非レイテンシー制約付きデータには割り当てどおりに前記時間周波数リソースを配分することであって、これに対して、前記割り当て改定を受けた前記非レイテンシー制約付きデータは、後続の期間における後のスケジューリングにまわされることと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記非レイテンシー制約付きデータパケットは、前記通信ネットワークの２つの通信アイテム間の通信コンテキストであるセッションに属することを特徴とし、前記割り当てを実行するために、前記スケジューラデバイスは、以下のこと、すなわち、
まだ割り当てられておらず、かつ、まだ配分されていない前記既定の期間の第１の時間周波数リソース候補を求めることと、
各第１の時間周波数リソース候補について、セッションごとに、前記送信状態を表す前記取得された情報に従って第１の性能メトリックを求めることと、
前記第１の性能メトリックによる最良の性能を示す時間周波数リソース候補とセッションの対を見つけることと、
前記対の前記セッションの非レイテンシー制約付きデータを送信する前記対の時間周波数リソース候補を割り当てることと
の複数のループ反復を実行することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記割り当ての前記改定と、前記レイテンシー制約付きデータパケットの前記データを送信する前記時間周波数リソースの配分とを実行するために、前記スケジューラデバイスは、以下のこと、すなわち、
まだ配分されていない前記既定の期間の第２の時間周波数リソース候補を求めることと、
各第２の時間周波数リソース候補について、非レイテンシー制約付きデータパケットごとに、前記送信状態を表す前記取得された情報に従って第２の性能メトリックを求めることと、
非レイテンシー制約付きデータを送信するために事前に割り当てられているときに前記時間周波数リソースをプリエンプトすることの前記グローバル性能メトリックに対する前記コスト影響を最小にする制約下で、前記第２の性能メトリックによる最良の性能を示す時間周波数リソース候補と非レイテンシー制約付きデータパケットの対を見つけることと、
前記対の前記レイテンシー制約付きデータパケットのデータを送信する前記対の前記時間周波数リソース候補を配分することと
の複数のループ反復を実行することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の性能メトリックは、選択された時間周波数リソース候補ｉについて、以下のように定義されることを特徴とし、
【数１】
0006433600.tif 000028
ここで、ｋは、検討対象のセッションを表し、ｒｋ（ｉ）は、前記取得された送信状態を表す情報に従って前記セッションの前記時間周波数リソース候補ｉを介して達成可能なデータレートを表し、Ｒｋは、前記セッションについて、前記ループ反復の実行においてその非レイテンシー制約付きデータ転送の開始以降に達成されるデータレートを表し、αは、α≧０であるような既定の整数パラメーターである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記グローバル性能メトリックは、以下のように定義されることを特徴とし、
【数２】
0006433600.tif 000029
ここで、Ｒｋは、前記既定の期間の前記ループ反復の実行後におけるｋによって識別される前記セッションの平均レートであり、ｆαは、前記既定のパラメーターαに依存し、以下のように定義される効用関数であり、
【数３】
0006433600.tif 000030
ここで、ｆ’αは、該効用関数ｆαの導関数である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の性能メトリックは、前記選択された時間周波数リソース候補ｉについて、以下のように定義されることを特徴とし、
【数４】
0006433600.tif 000031
ここで、ｋ’は、前記検討対象のレイテンシー制約付きデータパケットを表し、ｒｋ’（ｉ）は、前記取得された送信状態を表す情報に従って、前記レイテンシー制約付きデータパケットについて前記時間周波数リソース候補ｉを介して達成可能な前記データレートを表し、Ｒｋ’は、前記レイテンシー制約付きデータパケットについて、その送信の開始以降に達成される前記データレートを表し、βは、既定のパラメーターであり、ρｋ’は、前記レイテンシー制約付きデータパケットのレイテンシー制約を満たす最小データレートを表し、ｃ（ｉ）は、非レイテンシー制約付きデータを送信するために事前に割り当てられたときの前記時間周波数リソース候補ｉを潜在的にプリエンプトすることによって関係する前記グローバル性能メトリックに対する前記コスト影響を表し、λは、非ゼロの定数を表す、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記コスト影響ｃ（ｉ）は、以下のように表されることを特徴とし、
【数５】
0006433600.tif 000032
ここで、
【数６】
0006433600.tif 000033
は、前記時間周波数リソース候補ｉのプリエンプションが行われるかのように、ｋによって表される前記セッションについて再計算された前記平均レートである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
【数７】
0006433600.tif 000034
は、以下のように定義されることを特徴とし、
【数８】
0006433600.tif 000035
ここで、μは、０＜μ＜１であるような既定の忘却因子である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記スケジューラデバイスは、各レイテンシー制約付きデータパケットｋ’について、該レイテンシー制約付きデータパケットによって満たされるべき前記レイテンシー制約の前記最小データレートρｋ’への変換を、以下のように実行することを特徴とし、
【数９】
0006433600.tif 000036
ここで、ｐｋ’は、レイテンシー制約下で前記レイテンシー制約付きパケットについて送信されるデータの量を表し、ｌｋ’は、前記レイテンシー制約付きデータパケットによって満たされるべき前記レイテンシー制約のデッドライン時点に達する前の遅延を表す、請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
プログラマブルデバイスにロードすることができるプログラムコード命令であって、該プログラマブルデバイスによって実行されると、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法を実施するプログラムコード命令を含むことを特徴とする、コンピュータープログラム。
【請求項１１】
プログラマブルデバイスにロードすることができるプログラムコード命令であって、該プログラマブルデバイスによって実行されると、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法を実施するプログラムコード命令を含むコンピュータープログラムを記憶することを特徴とする、情報記憶媒体。
【請求項１２】
通信が周波数選択性チャネルを通じて行われる通信ネットワークを介してデータパケットを送信する時間周波数リソースを該データパケットに配分するスケジューラデバイスであって、該スケジューラデバイスは、
送信されるデータパケットまたはそれらの記述を取得する手段であって、各データパケットは、レイテンシー制約付きデータパケットまたは非レイテンシー制約付きデータパケットのいずれかである、手段と、
少なくとも１つの取得されたデータパケットを既定の期間内に送信することができる各チャネルの送信状態を表す情報を取得する手段と、
を備え、
該スケジューラデバイスは、
前記取得された送信状態を表す情報に従って、非レイテンシー制約付きデータパケットのデータを送信する前記既定の期間内の時間周波数リソースの割り当てを実行する手段と、
少なくとも１つの時間周波数リソースが、前記非レイテンシー制約付きデータパケットのデータの代わりに前記レイテンシー制約付きデータパケットのデータの少なくとも１つのそれぞれの送信に配分されるように、前記割り当ての改定を実行する手段であって、該改定は、前記非レイテンシー制約付きデータパケットの前記送信に関係したグローバル性能メトリックに対する該改定のコスト影響を最小にすることによって実行される、手段と、
前記割り当て改定を受けなかった前記非レイテンシー制約付きデータには割り当てどおりに前記時間周波数リソースを配分する手段であって、これに対して、前記割り当て改定を受けた前記レイテンシー制約付きデータは、後続の期間におけるその後のスケジューリングについて無視される、手段と
を備えることを特徴とする、スケジューラデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、通信ネットワークのデバイス間の周波数選択性フェージングチャネルを通じたデータ送信のための時間周波数リソースを配分することに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信ネットワークにおいて、いくつかのデータパケットの送信には、いくつかの送信レイテンシー制約を満たすことが必要とされるのに対して、他のいくつかのデータパケットについては、実際の送信レイテンシーはあまり重要ではない。
【０００３】
前者のデータパケットは、例えば、通信ネットワークの管理用の制御パケット、またはビデオストリーミング等のリアルタイムアプリケーションに関係したデータパケットである。これらのデータパケットの場合、重要なことはレイテンシー制約を満たすことである。
【０００４】
後者のデータパケットは、例えば、通信デバイスに対してダウンロードまたはアップロードされるファイルコンテンツである。これらのデータパケットの場合、重要なことは、アプリケーションの見地から全体の転送期間を削減するために、スループットを最大にすることである。この後者のデータパケットは、ベストエフォート型データパケットと一般に呼ばれる。
【０００５】
一般に、これらの２つの態様を考慮に入れるために、スケジューラデバイスは、レイテンシー制約付きデータパケットを最初にサービングして、レイテンシー制約が満たされることを確保し、次に、残っているリソースを用いて他のデータパケットをサービングすることによって、データパケットをスケジューリングする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、周波数選択性フェージングチャネルの状況では、このスケジューリングの結果、他のデータパケットのスループットを最大にするために、これらの他のデータパケットの送信により適切に用いられていたはずである時間周波数リソースが、レイテンシー制約付きデータパケットの送信に配分されるおそれがある。そのような周波数選択性フェージングチャネルは、モバイルフォンと通信する固定基地局の状況において見られる場合もあるし、移動基地局、例えば、列車または他の移動輸送機関において電気通信インフラストラクチャを提供する基地局の状況であっても見られる場合がある。
【０００７】
他方、スケジューラデバイスが、レイテンシー制約付きでないデータパケットを最初にサービングすることによってデータパケットをスケジューリングした場合、その結果として、いくつかのレイテンシー制約付きデータパケットのレイテンシー制約が満たされないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
通信ネットワークのデバイス間の周波数選択性フェージングチャネルを通じたデータパケットの送信をスケジューリングするときに発生する前述の問題を克服することが望ましい。
【０００９】
特に、レイテンシー制約付きデータパケットを送信するためのレイテンシー制約を満たすとともに、他のデータパケットのスループットを向上させることを可能にする解決策を提供することが望ましい。
【００１０】
周波数／時間選択性フェージングチャネルを通じたデータパケットの送信をスケジューリングするとき、レイテンシー制約付きデータパケットを送信するためのレイテンシー制約を満たすとともに、他のデータパケットのスループットを向上させることを可能にする解決策を提供することも望ましい。
【００１１】
時間周波数配分プロセスの実行速度を高めることおよびこのプロセスの複雑度を低減することを更に可能にする解決策を提供することも望ましい。
【００１２】
したがって、本発明は、通信が周波数選択性チャネルを通じて行われる通信ネットワークを介してデータパケットを送信する時間周波数リソースを該データパケットに配分する方法であって、該方法は、前記通信ネットワークのスケジューラデバイスによって実行され、該方法は、送信されるデータパケットまたはそれらの記述を取得することであって、各データパケットは、レイテンシー制約付きデータパケットまたは非レイテンシー制約付きデータパケットのいずれかであることと、少なくとも１つの取得されたデータパケットを既定の期間内に送信することができる各チャネルの送信状態を表す情報を取得することと、を含む方法に関する。本方法は、前記取得された送信状態を表す情報に従って、非レイテンシー制約付きデータパケットのデータを送信する前記既定の期間内の時間周波数リソースの割り当てを実行することと、少なくとも１つの時間周波数リソースが、前記非レイテンシー制約付きデータパケットのデータの代わりに前記レイテンシー制約付きデータパケットのデータの少なくとも１つのそれぞれの送信に配分されるように、前記割り当ての改定を実行することであって、該改定は、前記非レイテンシー制約付きデータパケットの前記送信に関係したグローバル性能メトリックに対する該改定のコスト影響を最小にする制約下で実行されることと、前記割り当て改定を受けなかった前記非レイテンシー制約付きデータには割り当てどおりに前記時間周波数リソースを配分することであって、これに対して、前記割り当て改定を受けた前記非レイテンシー制約付きデータは、後続の期間における後のスケジューリングにまわされることと、を更に含む。
【００１３】
したがって、本方法によって、レイテンシー制約付きデータパケットを送信するレイテンシー制約を満たすことが可能になるとともに、コスト効率のよい手法を用いて、他のデータパケットのスループットを向上させることが可能になる。
【００１４】
特定の特徴によれば、前記非レイテンシー制約付きデータパケットは、前記通信ネットワークの２つの通信アイテム間の通信コンテキストであるセッションに属し、前記割り当てを実行するために、前記スケジューラデバイスは、以下のこと、すなわち、まだ割り当てられておらず、かつ、まだ配分されていない前記既定の期間の第１の時間周波数リソース候補を求めることと、各第１の時間周波数リソース候補について、セッションごとに、前記送信状態を表す前記取得された情報に従って第１の性能メトリックを求めることと、前記第１の性能メトリックによる最良の性能を示す前記時間周波数リソース候補とセッションの対を見つけることと、前記対の前記セッションの非レイテンシー制約付きデータを送信する前記対の前記時間周波数リソース候補を割り当てることと、の複数のループ反復を実行する。
【００１５】
したがって、最適化は、アルゴリズムの各反復において時間周波数リソース候補を非レイテンシー制約付きデータパケット送信のセッションに関連付ける単純なアルゴリズムを用いることによって、低い複雑度を用いて達成される。
【００１６】
特定の特徴によれば、前記割り当ての前記改定と、前記レイテンシー制約付きデータパケットの前記データを送信する前記時間周波数リソースの配分とを実行するために、前記スケジューラデバイスは、以下のこと、すなわち、まだ配分されていない前記既定の期間の第２の時間周波数リソース候補を求めることと、各第２の時間周波数リソース候補について、非レイテンシー制約付きデータパケットごとに、前記送信状態を表す前記取得された情報に従って第２の性能メトリックを求めることと、非レイテンシー制約付きデータを送信するために事前に割り当てられているときに前記時間周波数リソースをプリエンプトすることの前記グローバル性能メトリックに対する前記コスト影響を最小にする制約下で、前記第２の性能メトリックによる最良の性能を示す前記時間周波数リソース候補と非レイテンシー制約付きデータパケットの対を見つけることと、前記対の前記レイテンシー制約付きデータパケットのデータを送信する前記対の前記時間周波数リソース候補を配分することと、の複数のループ反復を実行する。
【００１７】
したがって、割り当ての改定は、アルゴリズムの各反復において時間周波数リソース候補をレイテンシー制約付きデータパケットに関連付ける単純なアルゴリズムを用いることによって、低い複雑度を用いて解決される最適化問題である。
【００１８】
特定の特徴によれば、前記第１の性能メトリックは、前記選択された時間周波数リソース候補ｉについて、以下のように定義され、
【数１】
0006433600.tif 000002
ここで、ｋは、検討対象のセッションを表し、ｒｋ（ｉ）は、前記取得された送信状態を表す情報に従って前記セッションの前記時間周波数リソース候補ｉを介して達成可能なデータレートを表し、Ｒｋは、前記セッションについて、前記ループ反復の前記実行においてその非レイテンシー制約付きデータ転送の開始以降に達成されるデータレートを表し、αは、α≧０であるような既定の整数パラメーターである。
【００１９】
したがって、前記アルゴリズムにおいて用いられる効用関数は、計算するのが簡単であり、かつ、パラメーターαが、サービス品質と送信効率との間のトレードオフの調節を可能にするという意味で柔軟性を有する。
【００２０】
特定の特徴によれば、前記グローバル性能メトリックは、以下のように定義され、
【数２】
0006433600.tif 000003
ここで、Ｒｋは、前記既定の期間の前記ループ反復の前記実行後におけるｋによって識別される前記セッションの前記平均レートであり、ｆαは、前記既定のパラメーターαに依存し、以下のように定義される効用関数であり、
【数３】
0006433600.tif 000004
ここで、ｆ’αは、該効用関数ｆαの導関数である。
【００２１】
したがって、グローバル性能メトリックは、第１の性能メトリックに結び付けられ、このことは、第１の性能メトリックを用いた最適化の実行後の最終性能を容易に評価することができることを伴う。
【００２２】
特定の特徴によれば、前記第２の性能メトリックは、前記選択された時間周波数リソース候補ｉについて、以下のように定義され、
【数４】
0006433600.tif 000005
ここで、ｋ’は、前記検討対象のレイテンシー制約付きデータパケットを表し、ｒｋ’（ｉ）は、前記取得された送信状態を表す情報に従って、前記レイテンシー制約付きデータパケットについて前記時間周波数リソース候補ｉを介して達成可能な前記データレートを表し、Ｒｋ’は、前記レイテンシー制約付きデータパケットについて、その送信の開始以降に達成される前記データレートを表し、βは、既定のパラメーターであり、ρｋ’は、前記レイテンシー制約付きデータパケットの前記レイテンシー制約を満たす最小データレートを表し、ｃ（ｉ）は、非レイテンシー制約付きデータを送信するために事前に割り当てられたときの前記時間周波数リソース候補ｉを潜在的にプリエンプトすることによって関係する前記グローバル性能メトリックに対する前記コスト影響を表し、λは、非ゼロの定数を表す。
【００２３】
したがって、割り当ての改定は、レイテンシー制約付きデータを送信する前記時間周波数リソースを選択する利得と、非レイテンシー制約付きセッションに対する潜在的なプリエンプションによって誘発される損失との双方を考慮に入れる。
【００２４】
特定の特徴によれば、前記コスト影響ｃ（ｉ）は、以下のように表され、
【数５】
0006433600.tif 000006
ここで、
【数６】
0006433600.tif 000007
は、前記時間周波数リソース候補ｉのプリエンプションが行われるかのように、ｋによって表される前記セッションについて再計算された前記平均レートである。
【００２５】
したがって、レイテンシー制約付きデータを送信する利益を得るために、非レイテンシー制約付きデータを送信する事前に割り当てられた時間周波数リソースをプリエンプトするコストは容易に計算される。
【００２６】
特定の特徴によれば、
【数７】
0006433600.tif 000008
は、以下のように定義され、
【数８】
0006433600.tif 000009
ここで、μは、０＜μ＜１であるような既定の忘却因子である。
【００２７】
したがって、前記時間周波数リソースの仮定的なプリエンプション後の平均レートの推定値は容易に計算される。
【００２８】
特定の特徴によれば、前記スケジューラデバイスは、各レイテンシー制約付きデータパケットｋ’について、該レイテンシー制約付きデータパケットによって満たされるべき前記レイテンシー制約の前記最小データレートρｋ’への変換を、以下のように実行し、
【数９】
0006433600.tif 000010
ここで、ｐｋ’は、前記レイテンシー制約下で前記レイテンシー制約付きパケットについて送信されるデータの量を表し、ｌｋ’は、前記レイテンシー制約付きデータパケットによって満たされるべき前記レイテンシー制約のデッドライン時点に達する前の遅延を表す。
【００２９】
したがって、レイテンシー制約は、マルチユーザースケジューリングの状況におけるチャネル品質を考慮に入れるのにより関連のあるメトリックであるレート制約に変換される。
【００３０】
本発明はまた、通信が周波数選択性チャネルを通じて行われる通信ネットワークを介してデータパケットを送信する時間周波数リソースを該データパケットに配分するスケジューラデバイスであって、該スケジューラデバイスは、送信されるデータパケットまたはそれらの記述を取得する手段であって、各データパケットは、レイテンシー制約付きデータパケットまたは非レイテンシー制約付きデータパケットのいずれかである、手段と、少なくとも１つの取得されたデータパケットを既定の期間内に送信することができる各チャネルの送信状態を表す情報を取得する手段と、を備えるスケジューラデバイスに関する。このスケジューラデバイスは、前記取得された送信状態を表す情報に従って、非レイテンシー制約付きデータパケットのデータを送信する前記既定の期間内の時間周波数リソースの割り当てを実行する手段と、少なくとも１つの時間周波数リソースが、前記非レイテンシー制約付きデータパケットのデータの代わりに前記レイテンシー制約付きデータパケットのデータの少なくとも１つのそれぞれの送信に配分されるように、前記割り当ての改定を実行する手段であって、該改定は、前記非レイテンシー制約付きデータパケットの前記送信に関係したグローバル性能メトリックに対する該改定のコスト影響を最小にすることによって実行される、手段と、前記割り当て改定を受けなかった前記非レイテンシー制約付きデータには割り当てどおりに前記時間周波数リソースを配分する手段であって、これに対して、前記割り当て改定を受けた前記レイテンシー制約付きデータは、後続の期間における後のスケジューリングにまわされる、手段と、を更に備える。
【００３１】
本発明は、少なくとも１つの実施の形態では、通信ネットワークからダウンロードすることができおよび／またはコンピューターによって読み出すことができる媒体に記憶することができ、プロセッサによって実行することができるコンピュータープログラムにも関する。このコンピュータープログラムは、当該プログラムがプロセッサによって実行されると、前述の方法をその様々な実施の形態のうちの任意の１つにおいて実施する命令を含む。
【００３２】
本発明は、記憶された情報がコンピューターによって情報記憶媒体から読み出され、プロセッサによって実行されると、前述の方法をその様々な実施の形態のうちの任意の１つにおいて実施する、プロセッサによって実行することができる一組の命令を含むコンピュータープログラムを記憶する情報記憶媒体にも関する。
【００３３】
スケジューラデバイスおよびコンピュータープログラムに関連する特徴および利点は、上述した方法に関して既に言及されたのと同じであるので、ここでは繰り返されない。
【００３４】
本発明の特性は、実施形態の一例の以下の説明を読むことから更に明らかになり、その説明は添付の図面を参照しながら行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を実施することができる無線通信ネットワークのアーキテクチャを概略的に表す図である。
【図２Ａ】図１の無線通信ネットワークの通信端末のアーキテクチャを概略的に表す図である。
【図２Ｂ】図１の無線通信ネットワークのスケジューラデバイスのアーキテクチャを概略的に表す図である。
【図３】図１の無線通信ネットワークにおける通信をスケジューリングする時間周波数リソースグリッドを概略的に表す図である。
【図４】図１の無線通信ネットワークを介してデータパケットを送信する時間周波数リソースを配分するアルゴリズムを概略的に表す図である。
【図５】本発明の特定の実施形態において、図１の無線通信ネットワークを介して非レイテンシー制約付きデータパケットを送信する時間周波数リソースを割り当てるアルゴリズムを概略的に表す図である。
【図６】本発明の特定の実施形態において、図１の無線通信ネットワークを介してレイテンシー制約付きデータパケットを送信する時間周波数リソースを割り当てるアルゴリズムを概略的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下の説明は、無線通信ネットワークの範囲において行われるが、以下で詳述される原理は、周波数選択性伝送媒体が共有される光通信ネットワークまたは有線通信ネットワーク等の他の種類の通信ネットワークに適用することができる。物理レイヤでは、送信は、チャネル変動が周波数に依存する周波数選択性フェージングチャネルを通じて行われることになる。無線通信ネットワークでは、そのようなチャネル変動は、主としてマルチパス効果に起因して生じる。送信は、更に、チャネル変動が時間に依存する時間選択性フェージングチャネルであるチャネルを通じて行われる場合もある。無線通信ネットワークでは、そのようなチャネル変動は、主として、環境変化をもたらす通信デバイス間の相対的移動に起因して生じる。
【００３７】
レイテンシー制約付きデータパケットを送信するレイテンシー制約が満たされるとともに非レイテンシー制約付きデータパケットのスループットが向上されるように、既定の期間内における周波数選択性フェージングチャネルを通じたレイテンシー制約付きデータパケットおよび非レイテンシー制約付きデータパケットの送信をスケジューリングするために、（ａ）非レイテンシー制約付きデータパケットへの時間周波数リソースの割り当てを実行し；次に、（ｂ）場合によって（上記期間内にレイテンシー制約付きデータパケットに十分な時間周波数が残っていないとき）、時間周波数リソースが非レイテンシー制約付きデータパケットの代わりにレイテンシー制約付きデータパケットに配分されるように、割り当ての改定を実行し、なお、当該改定は、上記非レイテンシー制約付きデータパケットの送信に関係したグローバル性能メトリックに対する改定のコスト影響を最小にすることによって実行され；次に、（ｃ）割り当て改定を受けなかった非レイテンシー制約付きデータパケットには割り当てどおりに時間周波数リソースを配分する一方、割り当て改定を受けたレイテンシー制約付きデータパケットは、次の期間における後のスケジューリングにまわされる、ことが提案される。
【００３８】
図１は、本発明を実施することができる無線通信ネットワーク１００のアーキテクチャを概略的に表している。
【００３９】
無線通信ネットワーク１００は、スケジューラデバイス１２０と、通信デバイス１１０ａ、１１０ｂおよび１１０ｃとを備える。通信デバイス１１０ａ、１１０ｂおよび１１０ｃは、以下では、通信端末と呼ばれる。
【００４０】
スケジューラデバイス１２０は、図４に関して以下で説明するように、無線通信ネットワーク１００における通信をスケジューリングすることを担当する。換言すれば、スケジューラデバイス１２０は、無線通信ネットワーク１００を介したデータパケットの送信を可能にする時間周波数リソースの配分を担当する。
【００４１】
スケジューラデバイス１２０は、固定基地局または移動基地局のいずれにも含めることができる。例えば、そのような基地局は、列車等の移動輸送機関に配置することができる。
【００４２】
一変形形態では、スケジューラデバイス１２０は、そのような基地局の外部の専用デバイスとすることができる。
【００４３】
別の変形形態では、スケジューラデバイス１２０は、３ＧＰＰ（第３世代パートナーシッププロジェクト）標準規格の術語によれば、「発展型ノードＢ（ｅＮｏｄｅＢ）」に含めることができる。このｅＮｏｄｅＢは、ＬＴＥ（ロングタームエボリューション）システムおよびＬＴＥアドバンストの範囲において無線リソース管理を行う。
【００４４】
更に別の変形形態では、スケジューラデバイス１２０は、「ホームｅＮｏｄｅＢ（ＨｅＮＢ）」に更に含めることができる。このＨｅＮＢは、既存の家庭用ブロードバンドサービスに接続され、家庭内のＬＴＥハンドセットのＬＴＥ無線カバレッジを提供する。
【００４５】
更に別の変形形態では、スケジューラデバイス１２０は、中継ノードに含めることができ、デバイス間通信のスケジューリングを実行することができる。
【００４６】
各通信端末１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、その場合、３ＧＰＰ標準規格の術語によれば、ユーザー機器（ＵＥ）である。
【００４７】
無線通信ネットワーク１００を介して送信されるデータパケットは、レイテンシー制約付きデータパケットと、他のデータパケット、すなわち、非レイテンシー制約付きデータパケット（ベストエフォート型データパケット）との２つの主なタイプのものである。
【００４８】
レイテンシー制約付きデータパケットは、所与の時間枠内で宛先通信端末に提供される必要がある。レイテンシー制約付きデータパケットは、例えば、無線通信ネットワーク１００の管理用の制御データ、またはゲーミングアプリケーション、ＶｏＩＰ（インターネットプロトコル上の音声）アプリケーション、オーディオおよび／またはビデオのストリーミングアプリケーションのリアルタイムデータを含む。レイテンシー制約付きデータパケットは、制御データパケットのように、小さなサイズであるが、通常は、送信中の損傷を与え得るあらゆる損失を回避するために高い冗長比を有するもの、または、オーディオおよび／またはビデオのストリーミングデータパケットのように、大きなサイズであるが、損失がアプリケーションの全体の性能に厳密に損傷を与え得るものではないので、通常は非常に低い冗長比を有するもののいずれかである。
【００４９】
これに反して、レイテンシー制約付きでないデータパケットは、所与の時間枠内に宛先通信端末に提供される必要はないが、一般により多くの数のリソースを必要とする。しかしながら、そのようなデータパケットを可能な限り短い時間枠内で送信することが好ましい。レイテンシー制約付きでないそのようなデータパケットは、例えば、通信端末に対してダウンロードまたはアップロードされるファイルコンテンツデータを含む。レイテンシー制約付きでないそのようなデータパケットは、送信中の損傷を与え得るあらゆる損失を回避するために通常は高い冗長比を有する大きなサイズのものである。したがって、そのようなデータパケットは、高い帯域幅消費を伴う。
【００５０】
無線通信ネットワーク１００内の通信は、スケジューラデバイス１２０から通信端末１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃへのダウンリンク通信および／または通信端末１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃからスケジューラデバイス１２０へのアップリンク通信および／または通信端末１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ間の直接通信とすることができる。
【００５１】
無線通信ネットワーク１００内の通信は、スケジューラデバイス１２０によって時間周波数リソースグリッドに従ってスケジューリングされ、時間周波数リソースが配分される。
【００５２】
図３は、無線通信ネットワーク１００における通信をスケジューリングするそのような時間周波数リソースグリッドの一例を概略的に表している。
【００５３】
無線通信ネットワーク１００における通信は、好ましくは、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重化）を用いる。通信リソースは、その場合、複数の周波数または複数の周波数セットｆｎと、複数の時間区間ｔｍとに分割することができる。ここで、ｎは、０〜Ｎの値を取ることができるインデックスであり、Ｎ＋１は、上記周波数または周波数セットの総数を表し、ｍは、０〜Ｍの値を取ることができるインデックスであり、Ｍ＋１は、既定の継続時間の期間Ｔの上記時間区間の総数である。全ての時間区間ｔｍは、予め規定された同じ継続時間を有する。
【００５４】
例えば、ＬＴＥ要件によれば、各周波数セットｆｎは、１２個のサブキャリアからなることができる。
【００５５】
所与の周波数または周波数セットｆｎの各時間区間ｔｍは、物理リソースブロックＰＲＢｎ，ｍとも呼ばれる時間周波数リソースを形成する。そのような時間周波数リソースは、以下ではＰＲＢと総称される。
【００５６】
したがって、所与の周波数または周波数セットｆｎについて、時間周波数リソースグリッドは、ＰＲＢｎ，０〜ＰＲＢｎ，Ｍで示されるＭ＋１個のＰＲＢを含み、所与の時間区間ｔｍについて、時間周波数リソースグリッドは、ＰＲＢ０，ｍ〜ＰＲＢＮ，ｍで示されるＮ＋１個のＰＲＢを含む。
【００５７】
ＰＲＢを埋めるいくつかの手法が存在する。以下の説明において明らかになるように、ＰＲＢの有効な容量は、上記ＰＲＢ内のデータが送信されるチャネルに依存する。１つの手法は、データパケットが任意のＰＲＢに適合するように規定されることである。一方、スペクトル効率を改善することができる。
【００５８】
好ましい手法は、非レイテンシー制約付きデータパケットが、当該データパケットが属するセッションに従って、独立したバッファーに記憶されることである。セッションは、データパケットが非接続モードまたは接続モードのいずれでトランスポートされようとも、このデータパケットを交換する２つの通信アイテム間の通信コンテキストである。上記セッションは、制御データパケットが交換される制御セッションとすることができる。上記セッションは、データパケットが制御パケットまたはユーザーデータパケットであり、双方が、転送されるファイルまたはその管理のいずれかに関係しているファイル転送セッションとすることができる。当業者によってよく知られているように、データパケット交換プロトコルにおけるセッションの他の多くの例が、現行の技術水準に存在する。したがって、ＰＲＢがセッションに配分されると、送信は、上記ＰＲＢがそれらのそれぞれの容量を考慮してトランスポートすることができるデータ（セグメンテーション）の量を対応するバッファーからピックアップすることによって上記ＰＲＢ内で行われる。上記容量は、上記通信アイテム間の伝播状態に依存する。レイテンシー制約付きデータに関して、パケットは、それぞれのセッションにおけるデータフローに属する。一方、好ましい手法は、データパケット単位で動作し、これは、各データパケットがスタンドアローンセッションであると考えることと等価である。この考えは、各データパケットが、他のレイテンシー制約付きデータパケットとは独立に満たすべき自身のレイテンシー制約を有するということに起因している。
【００５９】
図２Ａは、通信端末１１０のアーキテクチャを概略的に表している。この通信端末は、任意の通信端末１１０ａ、１１０ｂまたは１１０ｃとすることができる。
【００６０】
図示したアーキテクチャによれば、通信端末１１０は、通信バス２０６によって相互接続された次の構成要素、すなわち、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラーまたはＣＰＵ（中央処理ユニット）２００と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２０１と、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）２０２と、ＳＤ（セキュアデジタル）カードリーダー２０３、または記憶手段に記憶された情報を読み出すように適合された他の任意のデバイスと、無線通信インターフェース２０４とを備える。
【００６１】
ＣＰＵ２００は、ＲＯＭ２０２から、またはＨＤＤ（ハードディスクドライブ）若しくはＳＤカード等の外部メモリからＲＡＭ２０１内にロードされた命令を実行することが可能である。通信端末１１０に電源が投入された後、ＣＰＵ２００は、ＲＡＭ２０１から命令を読み出して、１つのコンピュータープログラムを形成するこれらの命令を実行することが可能である。
【００６２】
通信端末１１０によって実行されるありとあらゆるステップは、ＰＣ（パーソナルコンピューター）、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）若しくはマイクロコントローラー等のプログラム可能な計算機によって１組の命令若しくはプログラムを実行することによってソフトウェアにおいて実施することができるか、またはＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）若しくはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等の、機械若しくは専用構成要素によってハードウェアにおいて実施することができる。
【００６３】
無線通信インターフェース２０４は、通信端末１１０がスケジューラデバイス１２０と信号を交換することを可能にする。無線通信インターフェース２０４は、通信端末１１０が無線通信ネットワーク１００の他の通信端末と信号を交換することを可能にすることができる。
【００６４】
図２Ｂは、スケジューラデバイス１２０のアーキテクチャを概略的に表している。
【００６５】
図示したアーキテクチャによれば、スケジューラデバイス１２０は、通信バス３０６によって相互接続された次の構成要素、すなわち、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラーまたはＣＰＵ３００と、ＲＡＭ３０１と、ＲＯＭ３０２と、ＨＤＤ３０３、または記憶手段に記憶された情報を読み出すように適合された他の任意のデバイスと、第１の無線通信インターフェース３０４と、第２の無線通信インターフェース３０５とを備える。
【００６６】
ＣＰＵ３００は、ＲＯＭ３０２からまたはＨＤＤ３０３等の外部メモリからＲＡＭ３０１内にロードされた命令を実行することが可能である。スケジューラデバイス１２０に電源が投入された後、ＣＰＵ３００は、ＲＡＭ３０１から命令を読み出し、これらの命令を実行することが可能である。これらの命令は、図４に関して以下で説明するアルゴリズムのステップのうちのいくつかまたは全てをＣＰＵ３００に実行させる１つのコンピュータープログラムを形成する。
【００６７】
図４に関して後に説明されるアルゴリズムのありとあらゆるステップは、ＰＣ、ＤＳＰ若しくはマイクロコントローラー等のプログラム可能な計算機によって１組の命令若しくはプログラムを実行することによってソフトウェアにおいて実施することができるか、またはＦＰＧＡ若しくはＡＳＩＣ等の、機械若しくは専用構成要素によってハードウェアにおいて実施することができる。
【００６８】
第１の無線通信インターフェース３０４は、スケジューラデバイス１２０が任意の通信端末１１０ａ、１１０ｂまたは１１０ｃと信号を交換することを可能にする。
【００６９】
第２の無線通信インターフェース３０５は、スケジューラデバイス１２０が、電話通信システムにおけるコアネットワーク等の別の通信ネットワークのデバイスと信号を交換することを可能にする。
【００７０】
図４は、無線通信ネットワーク１００を介してデータパケットを送信する時間周波数リソース（ＰＲＢ）を配分するための、スケジューラデバイス１２０によって実行されるアルゴリズムを概略的に表している。スケジューラデバイス１２０は、既定の継続時間Ｔの期間ごとにＰＲＢ配分を実行する。図４のアルゴリズムは、連続したそのような期間の既定の継続時間Ｔの期間ごとに実行することもできるし、既定の継続時間Ｔのスライディングウィンドウに依拠することによって実行することもできる。
【００７１】
ステップＳ４０１において、スケジューラデバイス１２０は、無線通信ネットワーク１００を介して送信されるデータパケットまたはそれらの記述を取得し、取得されたデータパケットまたはそれらの記述に関係した情報を記憶する。
【００７２】
ダウンリンク送信の場合、スケジューラデバイス１２０が基地局に含まれているとき、スケジューラデバイス１２０は、基地局によって送信されるデータパケットの記述または当該データパケット自体を受信する。これらのデータパケットは、ＡＰＩ（アプリケーションプログラミングインターフェース）を介してスケジューラデバイス１２０に送信することができ、スケジューラデバイス１２０は、データパケットに存在するプロトコルヘッダーをパースし、送信されるデータパケットの少なくともタイプ、すなわち、レイテンシー制約付きデータパケットまたは他のデータパケットのいずれかを判断することができる。
【００７３】
例えば、スケジューラデバイス１２０が、基地局のＭＡＣ（媒体アクセス制御）レイヤにおいて実施されると、スケジューラデバイス１２０は、上位レイヤから受信されたデータパケットのヘッダーフィールドをパースし、データパケットがＴＣＰ（トランスポート制御プロトコル、標準規格ＲＦＣ７９３によって仕様化されている）データを含むのか、またはＵＤＰ（ユーザーデータグラムプロトコル、標準規格ＲＦＣ７６８によって仕様化されている）データを含むのか、またはＳＣＴＰ（ストリーム制御伝送プロトコル、標準規格ＲＦＣ４９６０によって仕様化されている）データを含むのかを判断することができる。スケジューラデバイス１２０は、データパケットがＴＦＴＰ（トリビアルファイル転送プロトコル、標準規格ＲＦＣ１３５０によって規定されている）ヘッダー等のアプリケーションレイヤプロトコルヘッダーを更に含むか否かを判断することによって、より詳細な情報を取得することもできる。この例によれば、ＴＣＰデータパケットは、レイテンシー制約付きでないデータパケットとみなすことができるのに対して、ＵＤＰデータパケットは、当該ＵＤＰデータパケットがＴＦＴＰデータをカプセル化しているときを除き、レイテンシー制約付きデータパケットとみなされる。したがって、データパケットのヘッダーフィールドをパースすることによって、スケジューラデバイス１２０は、送信されるデータパケットを、レイテンシー制約付きデータパケットと非レイテンシー制約付きデータパケット（ベストエフォート型データパケット）とにカテゴリー化することができる。
【００７４】
アップリンク送信の場合、スケジューラデバイス１２０が基地局に含まれているとき、スケジューラデバイス１２０は、通信端末１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃから、当該通信端末によって送信されるデータパケットの記述を受信する。同じ状況は、スケジューラデバイス１２０が、通信端末間で直接セットアップされた通信を管理するときに発生する。
【００７５】
データパケットの記述は、スケジューラデバイス１２０が、関係しているデータパケットの少なくともタイプ、すなわち、レイテンシー制約付きデータパケットまたは他のデータパケット（ベストエフォート型データパケット）のいずれかを判断することを可能にするのに十分な情報を含むものとする。
【００７６】
上記データパケットの記述は、例えば、ＵＭＴＳ（ユニバーサルモバイル電気通信システム）またはＬＴＥ技術に依拠する電気通信システムにおいて実施されるような無線ベアラを介して取得することができる。実際、そのような電気通信システム内でサービスをアクティブ化すると、無線ベアラは、上記サービス内で送信されるデータパケットの特性に関係した情報、より詳細には、上記データパケットがレイテンシー制約付きであるか否かを示す情報、および上記データパケットによって満たされるべきレイテンシー制約を表す情報があればこの情報を交換することを可能にする。
【００７７】
次のステップＳ４０２において、スケジューラデバイス１２０は、少なくとも１つのデータパケットを送信することができる各チャネルの送信状態を表す情報を取得する。換言すれば、スケジューラデバイス１２０は、集合Ωｊの中の各ＰＲＢの送信状態を表す情報を取得する。この集合Ωｊは、固定継続時間Ｔを有するとともに図４のアルゴリズムのｊ番目の実行に対応する期間Ｔｊの全ての可能なＰＲＢ、すなわち、図３に示すような時間周波数リソースグリッドにおける、期間Ｔｊの全てのＰＲＢを収集したものである。
【００７８】
スケジューラデバイス１２０は、少なくとも１つのデータパケットを送信することができる各チャネルのＣＳＩ（チャネル状態情報）を取得することができる。ＣＳＩは、受信機デバイスによって求められる。通信チャネルが可逆的（reciprocal）であるとき、第１の通信デバイスから第２の通信デバイスへの通信チャネルについて求められたＣＳＩは、第２の通信デバイスから第１の通信デバイスへの通信チャネルのＣＳＩとして用いることができる。通信端末１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、スケジューラデバイス１２０または他の通信端末から信号を受信すると、ＣＳＩを求めることができ、その後、スケジューラデバイス１２０に送信することができる。スケジューラデバイス１２０は、通信端末１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃから信号を受信すると、ＣＳＩを求めることができる。
【００７９】
ＬＴＥ伝送の場合のように、複数のサブキャリアが各ＰＲＢに用いられているとき、これらの複数のサブキャリアについて取得されたＣＳＩを組み合わせることによって、等価なＣＳＩが求められる。
【００８０】
通信端末１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、チャネルに対して実行される短期間の測定によってそのような情報を取得することができる。そのような短期間のチャネル状態情報は、低速に変動するチャネル状態に特に適している。
【００８１】
通信端末１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、ＳＩＮＲ（信号対干渉プラス雑音比）に基づいてチャネルに対して実行される長期間の測定によってもそのような情報を取得することができる。そのような長期間のチャネル状態情報は、高速に変動するチャネル状態に特に適している。このことは、無線通信ネットワーク１００におけるいくつかのチャネルを、期間Ｔｊの継続時間Ｔにわたって周波数フラットチャネルとみなすことができることを意味する。
【００８２】
ＣＳＩを求める手法は、トレーニングシーケンスまたはパイロットシーケンスに基づいている。この場合、既知の信号が送信され、チャネル状態を表すチャネル行列が、送信および受信された信号の組み合わされた知識を用いて推定される。
【００８３】
更に時間選択性であるフェージングチャネルの場合に、カルマンフィルターを用いて、以前の短期間のチャネル状態情報に基づいて次のチャネル状態の予測を行うことができる。
【００８４】
次のステップＳ４０３において、スケジューラデバイス１２０は、非レイテンシー制約付きデータパケットのデータを期間Ｔｊ内に送信するのにどのＰＲＢを用いることができるのかを求める。実際は、いくつかの時間周波数リソースが、別の送信への以前の配分に起因して利用可能でない場合がある。そのような状況は、連続する期間Ｔｊを管理するスライディングウィンドウ手法に依拠しているときに顕著に発生する。したがって、ステップＳ４０３において求められたＰＲＢは、期間Ｔｊ内に非レイテンシー制約付きデータパケットのデータを送信する候補ＰＲＢを形成する。これらの候補ＰＲＢは、まだいずれのレイテンシー制約付きデータ送信にも配分されておらず、更に、まだいずれの非レイテンシー制約付きデータ送信にも割り当てられていない期間ＴｊのＰＲＢである。
【００８５】
次のステップＳ４０４において、スケジューラデバイス１２０は、ステップＳ４０３において求められた候補ＰＲＢの中で、ステップＳ４０１において取得されたデータパケットまたはそれらの記述の中からの非レイテンシー制約付きデータ（ベストエフォート型データパケット）を送信する少なくとも１つのＰＲＢを割り当てる。そのような割り当ては、好ましくは、期間Ｔｊにおける割り当てられていないＰＲＢがなくなるまで、または未決定の非レイテンシー制約付きデータパケットがなくなるまで実行される。図５に関して以下で詳述するように、上記割り当ては、当該割り当てが、非レイテンシー制約付きデータパケットの送信に関係した第１の性能メトリックによる最良の性能を提供するように、当該第１の性能メトリックに従って実行される。この第１の性能メトリックは、サービス品質と送信効率（例えば、セッション当たりのスループット、全体のスループット、スペクトル占有率、エネルギー消費、発生した干渉レベル等）との間のトレードオフ基準を表す。
【００８６】
ステップＳ４０４において実行されるようなＰＲＢ割り当ては、上記ＰＲＢの最終的な配分ではない。実際は、以下の説明において明らかになるように、上記ＰＲＢは、期間Ｔｊ内のレイテンシー制約付きデータの送信のために引き続きプリエンプトすることもできるし、スライディングウィンドウ手法が用いられているときは、上記ＰＲＢが後続の期間によって形成されるＰＲＢグリッドに引き続き存在する限り、この後続の期間内のレイテンシー制約付きデータの送信のためにも引き続きプリエンプトすることができる。ステップＳ４０４のＰＲＢ割り当てを実行する特定の実施形態は、図５に関して以下で詳述される。
【００８７】
次のステップＳ４０５において、スケジューラデバイス１２０は、期間Ｔｊ内にレイテンシー制約付きデータパケットのデータを送信するのに、どの単数または複数のＰＲＢを用いることができるのかを（上記時間周波数リソースが、ステップＳ４０４において非レイテンシー制約付きデータの送信に割り当てられているか否かとは無関係に）求める。実際は、他のレイテンシー制約付きデータ送信への以前の配分に起因して、いくつかのＰＲＢが利用可能でない場合がある。そのような状況は、連続する期間Ｔｊを管理するスライディングウィンドウ手法に依拠しているときに顕著に発生する。また、そのような状況は、満たされるべきレイテンシー制約によって、送信のデッドライン時点が検討対象の期間Ｔｊの終了よりも早くなるときにも発生する。この早くなるということは、上記送信のデッドライン時点よりも後のＰＲＢが、上記レイテンシー制約を満たすことになるレイテンシー制約付きデータを送信する候補ＰＲＢではないことを意味する。したがって、ステップＳ４０５において求められたＰＲＢは、期間Ｔｊ内にレイテンシー制約付きデータを送信する候補ＰＲＢを形成する。上記候補ＰＲＢは、いずれのレイテンシー制約付きデータ送信にもまだ配分されていない期間ＴｊのＰＲＢであり、これらのＰＲＢがステップＳ４０４において非レイテンシー制約付きデータ送信に割り当てられていた場合であっても、候補ＰＲＢとみなされる。
【００８８】
次のステップＳ４０６において、スケジューラデバイス１２０は、非レイテンシー制約付きデータを送信するためにステップＳ４０４において割り当てられたＰＲＢ  ｉ（もしあれば）を、レイテンシー制約付きデータを送信するためにプリエンプトする、コスト影響ｃ（ｉ）を求める。したがって、スケジューラデバイス１２０は、期間Ｔｊ内のレイテンシー制約付きデータの送信にＰＲＢプリエンプションを実行する必要があるとき、非レイテンシー制約付きデータの送信に関係したグローバル性能メトリックに対してコスト影響を求める。
【００８９】
次のステップＳ４０７において、スケジューラデバイス１２０は、ステップＳ４０５において求められた候補ＰＲＢの中で、ステップＳ４０１において取得されたレイテンシー制約付きデータまたはそれらの記述の中からのレイテンシー制約付きデータを送信する少なくとも１つのＰＲＢを配分する。レイテンシー制約付きデータを送信するこの配分は、非レイテンシー制約付きデータ（ベストエフォート型データ）を送信する、ステップＳ４０４において割り当てられた少なくとも１つのＰＲＢをプリエンプトすることを必要とする場合がある。図６に関して以下で詳述するように、プリエンプションは、好ましくは、上記配分が、レイテンシー制約付きデータパケットの送信に関係した第２の性能メトリックによる最良の性能を提供するように、この第２の性能メトリックを最適化することによって実行される。第２の性能メトリックは、サービス品質と送信効率との間のトレードオフ基準を表す。プリエンプションは、グローバル性能メトリックによって示されるような、非レイテンシー制約付きデータパケットの送信の性能に対するプリエンプションのコスト影響を最小にする制約下で実行される。（調べられる任意のプリエンプションのコスト影響を求めることと併せて）ステップＳ４０７のＰＲＢ配分を実行する特定の実施形態は、図６に関して以下で詳述される。
【００９０】
次に、スケジューラデバイス１２０は、ステップＳ４０４において非レイテンシー制約付きデータ送信に割り当てられたが、ステップＳ４０７においてレイテンシー制約付きデータの送信にプリエンプトされなかった期間ＴｊのＰＲＢを、当該ＰＲＢがステップＳ４０４において割り当てられた非レイテンシー制約付きデータパケットのデータの送信に配分する。換言すれば、ステップＳ４０７においてＰＲＢプリエンプションを受けなかった非レイテンシー制約付きデータパケットについて、スケジューラデバイス１２０は、ステップＳ４０４において実行された割り当てを確認する。スケジューラデバイス１２０は、次に、ステップＳ４０７においてＰＲＢプリエンプションを受けた非レイテンシー制約付きデータを、後の（ｊ’≧ｊである別の期間Ｔｊ’における）送信にまわす。
【００９１】
図５は、本発明の特定の実施形態において無線通信ネットワーク１００を介して非レイテンシー制約付きデータパケットを送信する時間周波数リソース（ＰＲＢ）を割り当てるアルゴリズムを概略的に表している。
【００９２】
以下の説明において明らかになるように、図５のアルゴリズムは、（ステップＳ５０１とＳ５０７との間の）ループのインデックスｑによって表される複数の反復を含む。非レイテンシー制約付きデータを送信する１つのＰＲＢは、以下で詳述するように、ループごとに割り当てられる。ループ反復は、好ましくは、検討対象の期間Ｔｊにおける割り当てられていないＰＲＢがなくなるまでまたは未決定の非レイテンシー制約付きデータがなくなるまで実行される。
【００９３】
図５のアルゴリズムの実行中においてステップＳ５０１が最初に実行される際に、インデックスｑは値「１」に設定され、インデックスｑは、ステップＳ５０１が繰り返されるごとに（新たなループ反復ごとに）１つずつインクリメントされる。
【００９４】
ステップＳ５０１において、スケジューラデバイス１２０は、検討対象の期間Ｔｊ内に非レイテンシー制約付きデータを送信する候補ＰＲＢの記述を取得する。図５のアルゴリズムの実行中においてステップＳ５０１が最初に実行される際に、候補ＰＲＢのこの記述は、ステップＳ４０３の実行の結果として得られる。後続のループ反復中、候補ＰＲＢは、以下で詳述するようなＰＲＢ割り当てに起因して進展していく。したがって、スケジューラデバイス１２０は、各ループ反復において候補ＰＲＢの異なる集合Ωｑを検討する。
【００９５】
次のステップＳ５０２において、スケジューラデバイス１２０は、候補ＰＲＢの中で１つの候補ＰＲＢを選択する。この候補ＰＲＢの記述は、ステップＳ５０１において取得されたものである。例えば、この選択は、任意に行われるかまたは既定の基準に従って行われる。
【００９６】
次のステップＳ５０３において、スケジューラデバイス１２０は、ステップＳ５０２において選択された候補ＰＲＢについて、各セッションの第１の性能メトリックを、ステップＳ４０２において取得されたチャネル状態情報の関数として計算する。実際は、特に無線通信ネットワークの領域では、１つのＰＲＢの性能は、このＰＲＢを介して送信されるデータパケットが属するセッションによって関係しているデバイスの異なる相対的な位置に起因してユーザーごとに異なる。
【００９７】
特定の実施形態では、第１の性能メトリックは、以下のように定義される。
【数１０】
0006433600.tif 000011
ここで、ｋは、検討対象のセッションを表し、ｒｋ（ｉ）は、ステップＳ４０２において取得された送信状態を表す情報に従って、ｋによって識別される上記セッションについて集合Ωｑの中のＰＲＢ  ｉを介して達成可能なデータレートを表し、Ｒｋは、ｋによって識別される上記セッションについて、図５のアルゴリズムの実行におけるその非レイテンシー制約付きデータ転送の開始以降に達成される（すなわち、ｑ回目のループ反復において達成されるような）データレートを表し、αは、α≧０であるような既定の整数パラメーターである。上記で表されるような第１の性能メトリックは、グローバル性能メトリックを最適化する適切なＰＲＢ選択基準を表す。このグローバル性能メトリックは、以下において、図５のアルゴリズムの範囲に特に関係するものについて定義される。
【００９８】
次のステップＳ５０４において、スケジューラデバイス１２０は、第１の性能メトリックに関してまだ検討する必要がある少なくとも１つの他のＰＲＢが存在するか否かを調べる。第１の性能メトリックに関してまだ検討する必要がある少なくとも１つの他のＰＲＢが存在するとき、この１つのＰＲＢを選択することによって、ステップＳ５０２が繰り返され、そうでない場合、ステップＳ５０５が実行される。
【００９９】
ステップＳ５０５において、スケジューラデバイス１２０は、候補ＰＲＢの中でかつセッションの中で、第１の性能メトリックによる最良の性能を示すＰＲＢとセッションの対を見つける。第１の性能メトリックの有効な定義に応じて、最良の性能を示すＰＲＢとセッションの対は、第１の性能メトリックの最高値を示すものまたは第１の性能メトリックの最低値を示すものとすることができる。
【０１００】
次のステップＳ５０６において、スケジューラデバイス１２０は、上記対のセッションの非レイテンシー制約付きデータを送信する上記対のＰＲＢを割り当て、それに応じて、全てのセッションの平均レートＲｋを更新する（１つのＰＲＢを１つのセッションに割り当てることによって、このセッションの平均レートは増加する場合があり、他のセッションの平均レートは減少する）。
【０１０１】
第１の性能メトリックの上記特定の実施形態では、ｋによって識別されるセッションが、ステップＳ５０６の間にＰＲＢ  ｉを割り当てられると、平均レートＲｋは、データレートｒｋ（ｉ）を用いて割り当てを検討することによって更新される。ｋによって識別されるセッションの開始（セッション確立）時には、平均レートＲｋはゼロであると考えられる。データレートｒｋ（ｉ）を提供するＰＲＢ  ｉをステップＳ５０６において割り当てられたｋによって識別されるセッションの平均レートＲｋを更新することは、例えば、以下のように実行される。
【数１１】
0006433600.tif 000012
ここで、μは、０＜μ＜１であるような既定の忘却因子である。
【０１０２】
その上、ｋによって識別されるセッションが、ステップＳ５０６の間に任意のＰＲＢを割り当てられていないとき、平均レートＲｋは、割り当てを考慮しないことによって更新され、その結果、平均レートＲｋは減少する。ステップＳ５０６においていずれのＰＲＢも割り当てられていないｋによって識別されるセッションの平均レートＲｋを更新することは、例えば、以下のように実行される。
【数１２】
0006433600.tif 000013
【０１０３】
次のステップＳ５０７において、スケジューラデバイス１２０は、少なくとも１つの他のループ反復が実行されずに残っているか否かを調べる。既述したように、ループ反復は、好ましくは、検討対象の期間Ｔｊにおける候補ＰＲＢの中の割り当てられていないＰＲＢがなくなるまで、または未決定の非レイテンシー制約付きデータパケットがなくなるまで実行される。代わりにまたは追加で用いることができる別の基準は、検討対象の期間Ｔｊについて、図５のアルゴリズムの実行の開始以降、既定の処理タイムアウトが満了していない限り、ループ反復が実行されるというものである。少なくとも１つのループ反復が実行されずに残っているとき、ステップＳ５０１が、新たなループ反復について候補ＰＲＢの更新されたリストを用いて繰り返される。ステップＳ５０６の直前の実行において割り当てられたＰＲＢは、この候補ＰＲＢのリストから除去されている。実行されずに残っているループ反復がないときは、ステップＳ５０８が実行される。
【０１０４】
ステップＳ５０８において、スケジューラデバイス１２０は、検討対象の期間Ｔｊ内に非レイテンシー制約付きデータパケットを送信するグローバル性能メトリックを計算する。第１の性能メトリックの上記特定の実施形態の範囲において、グローバル性能メトリックは、以下のように定義される。
【数１３】
0006433600.tif 000014
ここで、Ｒｋは、検討対象の期間Ｔｊについて図５のアルゴリズムの実行後にｋによって識別されるセッションの平均レートの結果であり、ｆαは、既定のパラメーターαに依存し、以下のように定義される効用関数である。
【数１４】
0006433600.tif 000015
ここで、ｆ’αは、効用関数ｆαの導関数である。
【０１０５】
Ｒｋの周りの効用関数ｆαのテイラー展開によって、上記に表されるような第１の性能メトリックに基づくループ反復は、上記に表されるようにグローバル性能メトリックの最大化をもたらすことに気付くことができる。これは、（期間Ｔｊにおける総スループットに関係した）システムスペクトル効率と、非レイテンシー制約付きデータの各セッションのエクスペリエンス品質との間のトレードオフを提供する。換言すれば、非レイテンシー制約付きデータを送信する期間ＴｊのＰＲＢ割り当ては、以下のようになる。
【数１５】
0006433600.tif 000016
ここで、
【数１６】
0006433600.tif 000017
は、ｑ回目のループ反復におけるステップＳ５０５において見つかったＰＲＢ（このＰＲＢは、
【数１７】
0006433600.tif 000018
によって識別される）とセッション（
【数１８】
0006433600.tif 000019
によって識別される）の対を表す。
【０１０６】
図６は、本発明の特定の実施形態において、無線通信ネットワーク１００を介してレイテンシー制約付きデータパケットを送信する時間周波数リソース（ＰＲＢ）を配分するアルゴリズムを概略的に表している。
【０１０７】
以下の説明において明らかになるように、図６のアルゴリズムは、（ステップＳ６０１とＳ６０７との間の）ループのインデックスｑ’によって表される複数の反復を含む。レイテンシー制約付きデータを送信する１つのＰＲＢは、以下で詳述するように、ループごとに割り当てられる。ループ反復は、好ましくは、検討対象の期間Ｔｊ内に送信される未決定のレイテンシー制約付きデータがなくなるまでまたは期間Ｔｊの全てのＰＲＢが配分されるまで実行される。
【０１０８】
図６のアルゴリズムの実行中においてステップＳ６０１が最初に実行される際に、インデックスｑ’は値「１」に設定され、インデックスｑ’は、ステップＳ６０１が繰り返されるごとに（新たなループ反復ごとに）１つずつインクリメントされる。
【０１０９】
ステップＳ６０１において、スケジューラデバイス１２０は、検討対象の期間Ｔｊ内にレイテンシー制約付きデータを送信する候補ＰＲＢの記述を取得する。図６のアルゴリズムの実行中においてステップＳ６０１が最初に実行される際に、上記候補ＰＲＢの記述は、ステップＳ４０５の実行の結果から得られる。後続のループ反復の間、候補ＰＲＢは、以下で詳述するようなＰＲＢ配分に起因して進展していく。したがって、スケジューラデバイス１２０は、各ループ反復において候補ＰＲＢの異なる集合Ωｑ’を検討する。
【０１１０】
次のステップＳ６０２において、スケジューラデバイス１２０は、候補ＰＲＢの中で１つの候補ＰＲＢを選択する。この候補ＰＲＢの記述は、ステップＳ６０１において取得されたものである。例えば、この選択は、任意に行われるかまたは既定の基準に従って行われる。
【０１１１】
次のステップＳ６０３において、スケジューラデバイス１２０は、ステップＳ６０２において選択された候補ＰＲＢについて、各レイテンシー制約付きパケットの第２の性能メトリックを、ステップＳ４０２において取得されたチャネル状態情報の関数として計算する。実際は、特に無線通信ネットワークの領域では、１つのＰＲＢの性能は、このＰＲＢを介して送信されるデータパケットが属するデータフローによって関係しているデバイスの異なる相対的な位置に起因してレイテンシー制約付きパケットごとに異なる。
【０１１２】
特定の実施形態では、第２の性能メトリックは、以下のように定義される。
【数１９】
0006433600.tif 000020
ここで、ｋ’は、検討対象のレイテンシー制約付きデータパケットを表し、ｒｋ’（ｉ）は、ステップＳ４０２において取得された送信状態を表す情報に従って、ｋ’によって識別される上記レイテンシー制約付きデータパケットについて、集合Ωｑ’の中のＰＲＢ  ｉを介して達成可能なデータレートを表し、Ｒｋ’は、ｋ’によって識別される上記レイテンシー制約付きデータパケットについて、その送信の開始以降に達成されるデータレートを表し、βは、レイテンシー制約付きパケットの優先順位付けを互いに１に調節することを可能にする既定のパラメーターであり、レイテンシー制約付きデータを送信するのに必要とされる時間周波数リソースの量が、検討対象の期間Ｔｊの利用可能な時間周波数リソースの量に近いときに廃棄率を最小にするために、例えば、「１０」に等しく選ぶことができ、ρｋ’は、ｋ’によって識別されるレイテンシー制約付きデータパケットのレイテンシー制約を満たす最小データレートを表し、ｃ（ｉ）は、非レイテンシー制約付きデータを送信するために事前に割り当てられたＰＲＢ  ｉを潜在的にプリエンプトすることによって関係する前述の（非レイテンシー制約付きデータパケットの送信に関係した）グローバル性能メトリックに対するコスト影響を表し、λは、そのようなプリエンプションがない場合に上記式の除数がゼロになることを回避する非ゼロの定数を表す。上記に表されるような第２の性能メトリックは、前述の（非レイテンシー制約付きデータパケットの送信に関係した）グローバル性能メトリックに対する影響を考慮に入れることによってレイテンシー制約付きデータパケットの廃棄率を最適化する選択基準を表す。
【０１１３】
第１の性能メトリックの上記特定の実施形態の範囲において上記に表されるようなグローバル性能メトリックを考慮すると、ＰＲＢ  ｉをプリエンプトするコスト影響ｃ（ｉ）は、以下のように表される。
【数２０】
0006433600.tif 000021
ここで、
【数２１】
0006433600.tif 000022
は、ＰＲＢ  ｉのプリエンプションが行われるかのように再計算された平均レートであり、例えば、以下のように計算される。
【数２２】
0006433600.tif 000023
ここで、ｋは、ＰＲＢ  ｉが事前に割り当てられ、コスト影響ｃ（ｉ）を求めなければならないセッションを表し、Ｒｋは、図５のアルゴリズムの直前の実行後における、ｋによって識別されるセッションの平均レートである。
【０１１４】
第２の性能メトリックの上記特定の実施形態では、ｋ’によって識別されるレイテンシー制約付きデータパケットに関して選択されたＰＲＢ  ｉについて上記第２の性能メトリックを計算するために、スケジューラデバイス１２０は、好ましくは、レイテンシー制約（対応するデータを送信したデッドライン）の最小データレートρｋ’への変換を実行して、上記レイテンシー制約を満たす目的を達成する。最小データレートρｋ’は、以下のように取得される。
【数２３】
0006433600.tif 000024
ここで、ｐｋ’は、上記レイテンシー制約下で、ｋ’によって識別される上記レイテンシー制約付きパケットについて送信されるデータの量を表し、ｌｋ’は、ｋ’によって識別される上記レイテンシー制約付きデータパケットによって満たされるべきレイテンシー制約のデッドライン時点に達する前の遅延を表す。
【０１１５】
次のステップＳ６０４において、スケジューラデバイス１２０は、第２の性能メトリックに関してまだ検討する必要がある少なくとも１つの他のＰＲＢが存在するか否かを調べる。第２の性能メトリックに関してまだ検討する必要がある少なくとも１つの他のＰＲＢが存在するとき、１つの上記ＰＲＢを選択することによって、ステップＳ６０２が繰り返される。存在しないとき、ステップＳ６０５が実行される。
【０１１６】
ステップＳ６０５において、スケジューラデバイス１２０は、候補ＰＲＢの中でかつ非レイテンシー制約付きパケットの中で、第２の性能メトリックによる最良の性能を示すＰＲＢと非レイテンシー制約付きパケットの対を見つける。第２の性能メトリックの有効な定義に応じて、最良の性能を示すＰＲＢと非レイテンシー制約付きパケットの対は、第１の性能メトリックの最高値を示すものまたは第１の性能メトリックの最低値を示すものとすることができる。
【０１１７】
次のステップＳ６０６において、スケジューラデバイス１２０は、上記対の非レイテンシー制約付きパケットに関係したレイテンシー制約付きデータを送信する上記対のＰＲＢを配分する。この配分は、今後は、（非レイテンシー制約付きデータパケットに関して実行される割り当てに反して）プリエンプトされることにはならない。プリエンプションが必要とされた場合、プリエンプションを受けた非レイテンシー制約付きデータは、後の（ｊ’≧ｊである別の期間Ｔｊ’における）送信にまわされる。
【０１１８】
ｋ’によって識別されるレイテンシー制約付きデータパケットがステップＳ６０６の間にＰＲＢ  ｉを配分されると、平均データレートＲｋ’は、データレートｒｋ’（ｉ）を有する配分を考慮することによって更新される。これは、ｋ’によって識別される上記レイテンシー制約付きデータパケットの送信の開始時に考慮される。平均レートＲｋ’はゼロである。データレートｒｋ’（ｉ）を提供するＰＲＢをステップＳ６０６において配分されたｋ’によって識別されるレイテンシー制約付きデータパケットの平均レートＲｋ’の更新は、例えば、第２の性能メトリックの上記特定の実施形態については以下のとおりである。
【数２４】
0006433600.tif 000025
【０１１９】
ｋ’によって識別されるレイテンシー制約付きデータパケットが、ステップＳ６０６の間にＰＲＢを配分されなかったとき、平均データレートＲｋ’は、配分を考慮しないことによって更新され、その結果、平均データレートＲｋ’は減少する。ステップＳ６０６においてＰＲＢを配分されていないｋ’によって識別されるレイテンシー制約付きパケットの平均レートＲｋ’の更新は、例えば、第２の性能メトリックの上記特定の実施形態については以下のとおりである。
【数２５】
0006433600.tif 000026
【０１２０】
ｋによって識別されるセッションの非レイテンシー制約付きデータの送信に最初に割り当てられたＰＲＢ  ｉがプリエンプトされると、ｋによって識別されるセッションの平均レートＲｋは、それに応じて、例えば、第１の性能メトリックの上記特定の実施形態については以下のように補正される。
【数２６】
0006433600.tif 000027
【０１２１】
その上、スケジューラデバイス１２０は、その場合、ＰＲＢプリエンプションを受けた非レイテンシー制約付きデータを、後の（ｊ’≧ｊである別の期間Ｔｊ’における）送信にまわす。
【０１２２】
次のステップＳ６０７において、スケジューラデバイス１２０は、少なくとも１つの他のループ反復が実行されずに残っているか否かを調べる。既述したように、ループ反復は、好ましくは、検討対象の期間Ｔｊ内に送信される未決定のレイテンシー制約付きデータがなくなるまで、または期間Ｔｊの全てのＰＲＢが配分されるまで実行される。代わりにまたは追加で用いることができる別の基準は、検討対象の期間Ｔｊについて、図６のアルゴリズムの実行の開始以降、既定の処理タイムアウトが満了していない限り、ループ反復が実行されるというものである。少なくとも１つのループ反復が行われずに残っているとき、ステップＳ６０１が、新たなループ反復について候補ＰＲＢの更新されたリストを用いて繰り返される。ステップＳ６０６の直前の実行において割り当てられたＰＲＢは、この候補ＰＲＢのリストから除去されている。実行されずに残っているループ反復がないときは、ステップＳ６０８が実行され、このステップにおいて、図６のアルゴリズムは終了する。
【図１】
0006433600.tif 000037
【図２Ａ】
0006433600.tif 000038
【図２Ｂ】
0006433600.tif 000039
【図３】
0006433600.tif 000040
【図４】
0006433600.tif 000041
【図５】
0006433600.tif 000042
【図６】
0006433600.tif 000043