(57)【要約】マルチキャリア、マルチ・サブスクライバ・システム用のサブキャリア割り振りおよびローディング方法について説明する。第１および第２の、一連のサブキャリアの、クラスタの少なくとも一つのクラスタ（１０４）が、第１および第２サブスクライバの各々との通信用に関連付けられる。その際、前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバとの通信用に関連付けられる各クラスタについて、そのクラスタの使用は第１時分割中の前記第１サブスクライバと第２時分割中の前記第２サブスクライバとの間で多重化される。
2004529527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチキャリア、マルチ・サブスクライバ・システム用のサブキャリア・アロケーションおよびローディングの方法であって、
第１サブキャリアとの通信に使用されるサブキャリアのクラスタの第１集合における少なくとも一つのクラスタを関連付けることと、
第２サブキャリアとの通信に使用されるサブキャリアのクラスタの第２集合における少なくとも一つのクラスタを関連付けることと、
前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバとの通信に使用するために関連付けられた各クラスタに対して、第１時分割期間における前記第１サブスクライバと第２時分割期間における前記第２サブスクライバとの間の前記各クラスタの使用を多重化することと、
を備える方法。
【請求項２】
多重化することは、前記各クラスタに関連付けられたサブスクライバの伝送速度の中で最高の伝送速度を有する前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバのうちの1つへ前記の各クラスタを割り当てること含む、請求項１の方法。
【請求項３】
前記伝送速度は重み付けされる、請求項２の方法。
【請求項４】
前記伝送速度の各々は、前記各クラスタ上でサブスクライバが送信をおこなった時間比に基づいて重み付けされる、請求項３の方法。
【請求項５】
多重化することは、前記各クラスタを前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバのうちの1つに定期的に再割り当てする、請求項１の方法。
【請求項６】
多重化することが、前記クラスタが前記第１サブスクライバに使用される確率および前記クラスタが前記第２サブスクライバに使用される確率に基づいて、前記各クラスタを前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバのうちの1つに対して割り当てること含む、請求項１の方法。
【請求項７】
前記第１サブスクライバとの通信に使用する前記第１集合における少なくとも一つのクラスタを関連付けることは、前記の少なくとも一つのクラスタの各々のＳＩＮＲおよびトラフィック負荷に基づいて、前記の少なくとも一つのクラスタを選択することを含む、請求項１の方法。
【請求項８】
前記の少なくとも一つのクラスタの各々の前記トラフィック負荷が、前記の少なくとも一つのクラスタ中の１つに関連付けられるのに充分なキューである、請求項７の方法。
【請求項９】
前記の少なくとも一つのクラスタの各々のＳＩＮＲおよびトラフィック負荷に基づいて前記の少なくとも一つのクラスタを選択することは、前記の少なくとも一つのクラスタの各々に関連付けられるキューの長さを平衡化することを含む、請求項７の方法。
【請求項１０】
多重化することは、前記第１サブスクライバのサービス要求の品質および前記第２サブスクライバのサービス要求の品質に基づいて、前記の各クラスタを前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバのうちの1つに割り当てることを含む、請求項１の方法。
【請求項１１】
割り当てることは、前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバのうちの他方より高い品質のサービス要求を有する前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバのうちの1つが前記の各クラスタ上で送信を行わない期間内に、前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバのうち一方より低い品質のサービス要求を有する前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバのうちの１つに前記の各クラスタを割り振ることと、を含む、請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記第１サブスクライバとの通信に使用される前記第１集合における少なくとも一つのクラスタを関連付けることが、前記第１サブスクライバの帯域幅要求に基づいて前記の少なくとも一つのクラスタを選択すること含む、請求項１の方法。
【請求項１３】
前記第１サブスクライバとの通信に使用される前記第１集合における少なくとも一つのクラスタを関連づけることは、前記第１集合のいずれかの部分集合の前記第１サブスクライバのためのいずれかの瞬時遅延率から、前記第１サブスクライバに対して最小の瞬時遅延率を有する前記第１集合の部分集合を選択することを含む、請求項１の方法。
【請求項１４】
前記第１サブスクライバとの通信に使用される前記第１集合における少なくとも一つのクラスタを関連付けることは、前記第１集合のいずれかの部分集合の前記第１サブスクライバのためのいずれかの統計遅延率から、前記第１サブスクライバに対して最小の統計遅延率を有する前記第１集合の部分集合を選択することを含む、請求項１の方法。
【請求項１５】
多重化することは、
前記第１サブスクライバに関連付けられたデータを、データパケットが前記第１サブスクライバに関連付けられたキューの中に存在すると判断すると、前記各クラスタに関連付けられたキューにロードすることと、
前記第２サブスクライバに関連付けられたデータを、データパケットが前記第２サブスクライバに関連付けられたキューの中に存在すると判断すると、前記の各クラスタに関連付けられたキューにロードすることと、
を含む、請求項１の方法。
【請求項１６】
前記第１サブスクライバと関連付けられたデータをロードすることおよび前記第２サブスクライバと関連付けられたデータをロードすることは、前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバのうちの他方より低い平均伝送速度を有する前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバのうちの１つと関連付けられたデータをロードする前に、前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバのうちの他方より高い平均伝送速度を有する前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバうちの１つ関連付けられたデータをロードすることを含む、請求項１５の方法。
【請求項１７】
前記第１サブスクライバの前記平均伝送速度および前記第２サブスクライバの前記平均伝送速度が重み付けされる、請求項１６の方法。
【請求項１８】
前記第１サブスクライバの前記平均伝送速度が前記の各クラスタ上で前記第１サブスクライバが伝送を行った時間比に基づいて重み付けされ、前記第２サブスクライバの前記平均伝送速度が前記の各クラスタ上で前記第２サブスクライバが伝送を行った時間比に基づいて重み付けされる、請求項１６の方法。
【請求項１９】
前記第１サブスクライバと関連づけられたデータをロードすることおよび前記第２サブスクライバと関連づけられたデータをロードすることは、前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバのうちの他方より低い品質のサービス要求を有する前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバのうちの１つと関連付けられるデータをロードする前に、前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバのうちの他方より高い品質のサービス要求を有する前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバのうちの１つと関連づけられるデータをロードすることを含む、請求項１５の方法。
【請求項２０】
前記第１サブスクライバと関連付けられたデータを前記各クラスタと関連付けられた前記キューにロードすることは、前記キューのいずれかのセグメントのいずれかのディレイの中で最小のディレイを有する前記キューのセグメントにロードすることを含む、請求項１５の方法。
【請求項２１】
前記第１サブスクライバと関連付けられたデータを前記各クラスタと関連付けられた前記キューにロードすることは、前記キューのいずれかのセグメントのいずれかのクラスタ・インデックスの中で最小のクラスタ・インデックスを有する前記キューのセグメントにデータをロードすることを含む、請求項２０の方法。
【請求項２２】
前記第１サブスクライバと関連付けられたデータを前記各クラスタと関連付けられたキューにロードすることは、前記第１サブスクライバと関連付けられた前記データが、第３のサブスクライバと関連付けられた前記データより高い品質のサービス要求を有すること判断されると、前記第３のサブスクライバと関連付けられたデータを前記キューにロードすることに対して割込み優先権をもつこと含む、請求項１５の方法。
【請求項２３】
前記第１サブスクライバと関連付けられたデータをロードすることは、前記第１サブスクライバと関連付けられた別のデータをロードする前に、前記第１サブスクライバと関連付けられた、いずれかのデータのサービス要求のうち、最高品質を有するデータをロードすることを含む、請求項１５の方法。
【請求項２４】
多重化することには、前記第１サブスクライバに対応して、前記のクラスタごとに、アロケーションフェーズの間に第１時分割多重化インデックスの前記第１サブスクライバを通知することを含む、請求項１の方法。
【請求項２５】
多重化することには、前記第１サブスクライバに対応して、前記第１サブスクライバの為の、前記各クラスタのセグメント中に、時分割多重化インデックスを埋め込むことを含む、請求項１の方法。
【請求項２６】
前記第１サブスクライバと対応する前記時分割多重化インデックスが、前記クラスタの異なる１つ一つの間で異なる、請求項２５の方法。
【請求項２７】
前記時分割多重化インデックスを埋め込むことが、前記時分割多重化インデックスをエンコードすることを含む、請求項２５の方法。
【請求項２８】
多重化することは、前記の各クラスタのセグメントにロードされた前記第１サブスクライバ用のデータと共に、前記第１サブスクライバに対応し前記各クラスタ用の時分割多重化インデックスを含む前記セグメント用のプリアンブルを伝送することを含む、請求項１の方法。
【請求項２９】
請求項２８の方法であって、
前記第１サブスクライバが該第１サブスクライバ用の前記データを前記プリアンブルと共に受信することと、
前記第１サブスクライバが、前記プリアンブルに含まれる前記時分割多重化インデックスが去り振り段階の間に前記第１サブスクライバに受信された時分割多重化インデックスと一致すると認識すると、前記第１サブスクライバが前記データをデコードし、前記データを上位層に渡すことと、
をさらに備える方法。
【請求項３０】
多重化することは、時分割多重化インデックスに対応するスクランブルシーケンスを使用して、前記各クラスタ用の前記第１サブスクライバに対応する前記第１サブスクライバ用のデータをスクランブルすることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３１】
請求項３０の方法であって、
前記第１サブスクライバが該第１サブスクライバ用の前記データを受信することと、
割り振り段階の間に前記第１サブスクライバに受信された時分割多重化インデックスに対応したスクランブルリングシーケンスを使用して前記第１サブスクライバが前記データのデスクランブルに成功すると、前記第１サブスクライバが前記データをデコードし、前記データを上位層に渡すことと、をさらに備える方法。
【請求項３２】
基地局であって、
サブスクライバから伝送されたデータを記憶するユーザ・データキューと、
サブスクライバからのフィードバック情報を受信し、前記フィードバック情報に基づいて、サブキャリアの1つ以上のクラスタを各サブキャリアおよび前記ユーザ・データキューから２つ以上のサブスクライバに割り振られた前記クラスタのキューに対応するクラスタ・データキューへの時分割多重データに割り振るために、前記ユーザ・データキューと結び付けられた多重化ロジックと、
前記多重化ロジックからのデータを受信し、用のデータをサブキャリアの対応するクラスタに記憶する、前記多重化ロジックに結び付けられた前記クラスタ・データキューと、
を備える基地局。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、参考資料として添付した仮出願「Multi-Carrier Communication With Time Division Multiplexing And Carrier-Selective Loading」、出願日：2001年１月１９日、シリアル番号：60/262,828に対する優先権を請求するものである。
【発明の分野】
【０００２】
本発明は通信システムに関するものである。  特に、本発明はマルチサブスクライバ・マルチ・キャリア・システムに関する。
【発明の背景】
【０００３】
時分割多重化（TDM）を採用するマルチサブスクライバ・シングルキャリア通信システムにおいて、多数のサブスクライバが、時分割方式においてチャネルを共有することができる。すなわち、チャネルを、ある時間にはあるサブスクライバが、別の時間には別のサブスクライバが使用することができる。
【０００４】
TDMのための時間使用割り振りは、固定もしくは可変とすることができる。固定使用の場合、各サブスクライバはチャネルを時分割多重アクセス（TDMA）システムに一般的に見られる固定の、前もって予定されたタイムスロットを利用する。したがって、頻繁なスケジューリング／再スケジューリングを必要としない。しかし、割り当てられたタイムスロットの間にサブスクライバから送信するものが何もない可能性があるので、固定チャネルの使用が、特にバースト状態のパケットデータ伝送において、リソースの浪費につながる可能性がある。これに対して、可変の時間使用の場合、チャネルは可変の期間（例：そのデータ負荷に依存する）あるサブスクライバに使用され、次にもう一つのサブスクライバに使用される場合がある。入念なスケジューリングにより、可変の時間使用が統計的多重化ゲインを得ることができ、一般的にはより効率的である。可変の時間使用を伴うTDMの例として、Bender、Black、Grob、Padovani、Sindhushayana、およびViterbiによる、「CDMA/HDR: A Bandwidth-Efficient High-Speed Wireless Data Service for Nomadic Users」、IEEE Communications Magazine Vol.38、No.7、pp.70-77, 2000年７月、を参照のこと。
【０００５】
マルチキャリア通信システムにおいて、各サブスクライバは多数のキャリアに割り振られる場合があり、多数のキャリアを同時に使用することが可能である。特定のサブスクライバに対して、異なるキャリア間の伝送速度／信頼性（性能）が異なる場合がある。さらに、特定のキャリアに対して、異なるサブスクライバ間の伝送速度／信頼性が異なる場合がある。その一例が直交周波数分割多重アクセス（OFDMA）である。OFDMAでは、周波数分割多重アクセス（FDMA）と類似した方法で、多数のサブスクライバが異なる周波数サブキャリアを同時に使用する。詳細については、SariおよびKaramによる「Orthogonal Frequency-Division Multiple Access and its Application to CATV Networks」、European Transactions on Telecommunications、Vol.9(6)、pp.507-516、1998年11月／12月、および、Nogueroles、Bossert、Donder、およびZyablovによる「Improved Performance of a Random OFDMA Mobile Communication System 」、IEEE VTC’98議事録、pp.2502-2506を参照のこと。
【０００６】
以上説明したマルチ・キャリア・システム特有の特性のために、シングルキャリア用に設計されたTDMスケジューリングアルゴリズムを直接適用出来ない場合がある。その少なくとも一部の理由として、マルチ・キャリア・システムでは、シングル・キャリア・システムと異なり、各キャリアのオペレーションは、他のキャリアの各々、つまり、その他の各々のキャリアの、各キャリア・インパクトにある程度依存することがある。シングル・キャリア・システムでは、マルチ・キャリア・システムとは異なり、キャリア間パケットの命令に関して複雑化することはない。マルチ・キャリア・システムでは、多数のキャリアと関連付けられる多様なディレイがシングル・キャリア・システムに計り知れない複雑さをもたらす。シングル・キャリア・システムでは、マルチ・キャリア・システムと異なり、複数のキャリア間の、データパケットの割り振りに対する考慮を必要としない。マルチ・キャリア・システムにおいて全体のスループットを潜在的に最適化するために必要な前記アルゴリズムは、シングル・キャリア・システムで使用されるアルゴリズムとは本質的に異なる。
【発明の概要】
【０００７】
マルチキャリア・マルチ・サブスクライバ・システムに対するサブキャリアの割り振りおよびロードの方法ついて説明する。サブキャリアのクラスタの第１および第２集合のうちの少なくとも一つのクラスタが、第１および第２サブスクライバ各々との通信用に関連付けされる。そして、前記第１サブスクライバおよび前記第２サブスクライバとの通信用に関連付けられた各クラスタに対して、そのクラスタの使用は第１時分割中の前記第１サブスクライバと第２時分割中の前記第２サブスクライバとの間で多重化される。
【詳細な説明】
【０００８】
キャリア割り振り、キャリアローディング、TDM信号方式、および他の多くの形態を含む高性能マルチキャリアTDMシステムを開示する。
【０００９】
ここで開示する方法を、キャリアがクラスタに対応し、多数のOFDM周波数サブキャリアを含むOFDMAの例を用いて説明する。しかし、この方法はOFDMAのみに限定されない。この方法は、キャリアが例えばOFDMAの周波数クラスタ、CDMAの拡散コード、SDMA（空間分割多重アクセス）システムのアンテナビーム、送信および受信側の両方にアンテナ・アレイを使用するマルチ入力・マルチ出力（MIMO）における送信アンテナの1つからのデータストリームである、はるかに一般的なマルチ・キャリア・システムに直接適用される。実際、この方法は各出力ポートの伝送速度が結合された入力ポートに依存するという特性を有するマルチ入力・マルチ出力・マルチプレクサ（スイッチ）を含むデータネットワーキングシステムのはるかに幅広い分野に応用することができる。
【００１０】
下記において、本発明の完全な理解のために多数の詳細を説明する。しかし、当業者にとって本発明はこれら特定の詳細なくしても実施可能であることは勿論である。別の例では、本発明を不明瞭にすることを避けるため、公知の構造およびデバイスが、詳細ではなくブロック図形式で示される。
【００１１】
以下の詳細な説明の一部は、コンピュータメモリ内のデータビット操作のアルゴリズムおよび記号による表現により示されている。これらのアルゴリズムの記述および表現は、データ処理の当業者が、彼等の仕事の内容をこの技術の当業者に最も効率的に伝えるために使用する方法である。アルゴリズムは、ここで、及び一般的に所望の結果に導く首尾一貫した一連のステップになると考えられる。これらのステップは、物理量の物理的な操作を必要とする。必要ではないが、通常はこれらの量は記憶、伝送、結合、比較、および別の方法の操作が可能な電気的もしくは磁気的信号の形を取る。主に一般的な用法の理由で、これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、言葉、数等として参照することが、時に、より便利であることが証明されている。
【００１２】
しかし、これらのすべておよび類似した用語は、適切な物理量と関連付けられ、これらの量に貼りつけられる便利なラベルにすぎないことを心に留めておかなければならない。以下の議論から明らかなように、特に言明されない限り、すべての説明の中で「処理」、「演算」、「計算」、「決定」、「表示」などの用語を使用する議論は、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内で物理（電子）量として表現されるデータを操作し、コンピュータシステムメモリもしくはレジスタ、あるいは別の同様の情報記憶装置、伝送もしくは表示装置内の物理量として同様に表示される他のデータに変換するコンピュータシステムもしくは類似した電子演算装置の動作およびプロセスを参照するものと理解される。
【００１３】
本発明は、さらにここでの操作を実行するための装置にも関する。この装置は、要求される用途のために特別に組み立てられた、もしくはそれはコンピュータに記憶されたコンピュータプログラムにより選択的に起動され、あるいは再構成された汎用コンピュータを含む場合がある。このようなコンピュータプログラムは、コンピュータによる読み取り可能な記憶媒体、例えばフロッピーディスク、光ディスク、CD-ROM、および光磁気ディスクを含むいずれかの種類のディスク、読み出し専用メモリ（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、EPROM、EEPROM、磁気もしくは光カード、もしくは電子命令の記憶に適したいずれかの種類の媒体、およびコンピュータシステムバスと連結した上記各々、に記憶されるが、これに限定されない。
【００１４】
ここに示すアルゴリズムおよび表示装置は、本来はいかなる特定のコンピュータもしくは別の装置とも結び付けられない。さまざまな汎用システムが、ここに示す手引きに応じてプログラムと共に使用される可能性がある。あるいは、要求された方法ステップを実行するため、特殊化された装置を組み立てる方が便利であると証明される場合がある。これらのさまざまなシステムに要求される構造は、以下の説明により明らかになるであろう。さらに、本発明はいかなる特定のプログラム言語を参照せず説明している。さまざまなプログラム言語が、ここで説明される本発明の手引きを遂行するために使用することは理解されるところである。
【００１５】
機械可読媒体は、機械（例えば、コンピュータ）による読み出しが可能な形式の、情報の記憶もしくは伝送のための何らかの機構を含む。この機械可読媒体として、例えば、読み出し専用メモリ（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリ装置、電気、光、音、もしくは他の形態の伝搬信号（例：搬送波、赤外線信号、デジタル信号、等）等がある。
【００１６】
典型的なサブスクライバ／クラスタ割り振りプロシージャ
図１は、クラスタをサブスクライバに割り振られるための、プロセスの一実施形態のフロー図である。プロセスは、ハードウェア（例えば、専用ロジック、回路等）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステムもしくは専用機で動作するようなもの等）、もしくは両方の組み合わせを備えることができる処理ロジックにより実行される。
【００１７】
図１を参照すると、各基地局がそのセル（もしくはセクタ）内のあらゆるサブスクライバにパイロットOFDMシンボルを周期的に送信する。（処理ブロック１０１）  パイロットシンボルは、探測シーケンスもしくは信号としてしばしば参照され、基地局およびサブスクライバの両方に知られている。一つの実施形態では、各々のパイロットシンボルがOFDM周波数帯域幅全体をカバーする。パイロットシンボルは異なるセル間（もしくはセクタ間）で異なる場合がある。パイロットシンボルは、多数の目的、すなわち時間および周波数の同期、クラスタ割り振りのためのチャネル評価および信号対干渉／ノイズ（SINR）比率測定、に利用することが可能である。
【００１８】
次に、各サブスクライバは、パイロットシンボルの受信を継続的に監視し、各クラスタのセル間干渉およびセル内トラフィックを含むSINRおよび／または別のパラメータを測定する（処理ブロック１０２）。この情報に基づいて、各サブスクライバがお互いを比較して、1つ以上の性能の良いクラスタ（例えば、高SINRおよび低トラフィック負荷）を選択し、定義済みアップリンク・アクセス・チャネルを通して基地局にこれらの候補クラスタの情報をフィードバックする（処理ブロック１０３）。例えば、SINR値が１０dBより高いときに良好な性能を示す場合がある。同様に、クラスタ利用率が５０％より少ないときに良好な性能を示す場合がある。各サブスクライバが、他のものより比較的良好な性能のクラスタを選択する。選択の結果、各サブスクライバは測定されたパラメータに基づいて使用したいクラスタを選択する。
【００１９】
一つの実施形態では、各サブスクライバは各サブキャリアクラスタのSINRを測定し、これらのSINRの測定値をそれらの基地局へアクセスチャネルを通して報告する。SINR値は、クラスタ内のサブスクライバの、各々のSINR値の平均から成る場合がある。あるいは、クラスタに対するSINR値が、クラスタ内のサブキャリアの、SINRの中で最悪のSINRとなる場合がある。さらに他の実施形態では、クラスタ内のサブキャリアの、SINR値の重み付けされた平均値が、クラスタのSINR値の形成に使用される。このことは、サブキャリアに適用される重み付けが異なることがあるダイバーシティクラスタにおいて特に有用である。
【００２０】
各サブスクライバから基地局への情報のフィードバックには各クラスタに対するSINR値を含み、サブスクライバが使用したいコーディング／変調速度を表示する。基地局がフィードバック中の情報の順序を知っていれば、フィードバックの中のどのSINR値がどのクラスタと対応するかを表示するために、クラスタ・インデックスは必要とされない。選択的な実施形態において、フィードバック中の情報は、どのクラスタがサブスクライバのために互いに比較して最高の性能を有するかによって順序付けされる。そのような場合、附随するSINR値がどのクラスタに対応するかを表示するためにインデックスが必要とされる。
【００２１】
サブスクライバからフィードバックを受信すると、基地局はさらに候補の中からサブスクライバ用の1つ以上のクラスタを選ぶ（処理ブロック１０４）。基地局は、基地局で得られる追加情報、例えば、各サブスクライバのトラフィック負荷情報、各周波数帯域用に基地局で待ち行列に入れられるトラフィック要求の総計、周波数帯域が過剰使用されているかどうか、およびサブスクライバが情報を送信するためにどれだけの時間待っているか、を利用する場合がある。隣接したセルのサブキャリアローディング情報は、基地局間で交換できる。基地局は、サブスクライバ割り振りの中のこの情報をセル間干渉低減のために使用できる。
【００２２】
クラスタ選択の後、基地局はダウンリンク共通性御チャネルを通して、もしくはサブスクライバとの接続が既に確立している場合は専用ダウンリンクトラフィックチャネルを通してサブスクライバにクラスタ割り当てについて通知する（処理ブロック１０５）。実施形態の1つでは、基地局はさらに、サブスクライバに適切な変調／コーディング速度について通知する。
【００２３】
一度基本通信リンクが確立されたら、各サブスクライバは専用トラフィックチャネル（例えば、1つ以上の定義済みアップリンク・アクセス・チャネル）を使って基地局にフィードバックを送信することができる。
【００２４】
一つの実施形態では、基地局がサブスクライバに同時に使用されるすべてのクラスタを割り振る。他の実施形態では、基地局が最初にここで基本クラスタとして参照される多数のクラスタを、基地局とサブスクライバとの間のデータリンクを確立するために割り振る。基地局は次に、ここで補助クラスタとして参照されるさらに多くのクラスタを、通信帯域を拡大するためにサブスクライバに続けて割り振る。基本クラスタの割り当てにはより高い優先権を与えることができ、補助クラスタのそれには、より低い優先権を与える場合がある。例えば、基地局は最初に、基本クラスタのサブスクライバへの割り当てを確保し、次にサブスクライバから補助クラスタに対するさらなる要求を満たそうとする。あるいは、基地局が基本クラスタを別のサブスクライバに割り振る前に、補助クラスタを1つ以上のサブスクライバに割り振る場合がある。例えば、基地局は基本および補助クラスタを、いずれかのクラスタを別のサブスクライバに割り振る前に、一つのサブスクライバに割り振ることができる。一つの実施形態では、基地局が基本クラスタを新しいサブスクライバに割り振り、次にクラスタを要求している他のサブスクライバがあるかどうかを判断する。他のサブスクライバがない場合、基地局が補助クラスタをその新しいサブスクライバに割り振る。
【００２５】
時々、処理ロジックが、上記処理を繰り返すことにより、リトレーニングを実行する（処理ブロック１０６）。リトレーニングは周期的に実行される場合がある。このリトレーニングが、サブスクライバの動作および干渉におけるいずれかの変更を補正する。一つの実施形態では、各サブスクライバが基地局に対して、更新されたクラスタの選択およびそれらが関連付けされるSINRを報告する。次に基地局がさらに再選択を実行し、サブスクライバに新しいクラスタ割り振りについて通知する。基地局がリトレーニングを開始することができ、その場合、基地局が特定のサブスクライバに対してその更新されたクラスタ選択を報告するよう要求する。サブスクライバがチャネル劣化を観測した場合、サブスクライバによってリトレーニングを開始することができる。
【００２６】
適応変調およびコーディング
一つの実施形態では、異なる変調およびコーディング速度が、異なるSINRを持つチャネル間の信頼性のある通信に使用される。多数のサブキャリア上に分散する信号が、SINRが非常に低い場合の信頼性の向上に使用される。
【００２７】
コーディング／変調の一例を表１に示す。
【００２８】
【表１】
2004529527.tif 000003
上記の例の中で、１／８分散は一つのQPSK変調シンボルがサブキャリア８個にわたって繰り返されることを表す。繰返し／分散は、さらに時間定義域にまで伸ばすことができる。例えば、一つのQPSKシンボルは、２つのOFDMシンボルのサブキャリア４個にわたって繰り返すことができ、結果としてこれもまた１／８拡散になる。
【００２９】
コーディング／変調速度は、初期クラスタ割り振りおよび速度選択の後に、受信機でチャネル状態に応じて順応的に変更することができる。
【００３０】
パイロットシンボルおよびSINR測定
一つの実施形態では、各基地局がパイロットシンボルを同時に送信し、図２Ａ〜図２Ｃに示すように各パイロットシンボルがOFDM周波数帯域全体を占めている。図２Ａ〜図２Ｃを参照すると、パイロットシンボル２０１が、セルＡ、Ｂ、およびＣのそれぞれのOFDM周波数帯域幅全体を横切る様子が示されている。一つの実施形態では、パイロットシンボルの各々が保護時間に加えて１２８マイクロ秒の長さもしくは持続時間を有し、その合計は約１５２マイクロ秒になる。各パイロット期間の後、所定の数のデータ期間に続いて別のパイロットシンボルの集合がある。一つの実施形態では、各パイロットの後でデータ伝送に使用される４つのデータ期間があり、各データ期間は１５２マイクロ秒である。
【００３１】
サブスクライバはパイロットシンボルから、各クラスタ用のSINRを予測する。一つの実施形態では、サブスクライバが最初に大きさおよびフェーズを含むチャネルレスポンスを、干渉もしくはノイズが全く存在しないように予測する。一度チャネルが予測されたら、サブスクライバは干渉／ノイズを受信信号から計算する。
【００３２】
予測されたSINR値は、最大から最小SINRの順に並べられ、大きなSINR値を持つクラスタが選択される。一つの実施形態では、選択されたクラスタが、システムによりサポートされた（低速だが）信頼性のある伝送が依然として可能な最小SINRより大きいSINR値を有する。選択されたクラスタの数は、フィードバック帯域幅および要求伝送速度に依存する場合がある。一つの実施形態では、サブスクライバが常にできる限り多くのクラスタに関する情報を伝送しようと試み、これらのクラスタから基地局が選択する。
【００３３】
SINR予測値は、先に述べたように、各クラスタに対する適切なコーディング／変調速度の選択にも使用される。適切なSINRインデックス方式を使用することにより、SINRインデックスもまた、サブスクライバが使用を望む特定のコーディングおよび変調速度を表示することが可能である。なお、同一のサブスクライバに対してさえ、異なるクラスタが異なる変調／コーディング速度を持つことが可能であることに注意すること。
【００３４】
パイロットシンボルは、セル間の干渉の決定における付加的な目的のために役立つ。多数のセルのパイロットが、同時に同報通信されるため、パイロットは（周波数帯域全体を占有するため）お互いに干渉することとなる。このパイロットシンボルの衝突を最悪の事態として、干渉の総数の決定に使用することができる。したがって、一つの実施形態では、全ての干渉源が作動していると仮定した場合、測定された干渉レベルの最悪の事態に対して、この方法を使用した上記SINR予測は控えめなものとなる。したがって、パイロットシンボルの構造は、周波数帯域全体を占有し、パケット通信システムにおける最悪ケースのSINRの検出に使用される、異なるセルの間で衝突を発生する。
【００３５】
データトラフィック期間中、サブスクライバ干渉のレベルを再度測定することができる。データトラフィック期間は、セル間干渉レベル及びセル内トラフィックを推定するために使用される。すなわちパイロットおよびトラフィック期間の間の電力差を、所望のクラスタを選択するために、（セル内）トラフィック負荷およびセル間干渉を検知するために使用することができる。
【００３６】
クラスタが隣接するセルで使用されない場合があるため、あるクラスタの干渉レベルが低くなる場合がある。例えば、セルＡにおいて、クラスタＡはセルＢ内で使用されないため（セルＣでは使用されるが）、クラスタＡに関して干渉は少ない。同様に、セルＡにおいて、クラスタＢはセルＢ内で使用されるがセルＣ内では使用されないため、クラスタＢがセルＢから被る干渉はより低いものとなる。
【００３７】
この推定に基づく変調／コーディング速度には、バースト状態のパケット伝送により引き起こされる頻繁な干渉変化に対するエラー強さがある。これは、速度予測が、すべての干渉源が伝送中という最悪の状況に基づいているためである。
【００３８】
一つの実施形態では、サブスクライバがパイロットシンボル期間およびデータトラフィック期間の両方から得られる情報を、セル内トラフィック負荷およびセル間干渉の両方の存在を分析するために使用する。サブスクライバの目的は、サブスクライバが使用を望むクラスタに応じて基地局に対する指示を与えることである。理想的にはサブスクライバによる選択の結果は、高いチャネルゲイン、別のセルからの低い干渉、および高いアベイラビリティのクラスタとなる。サブスクライバは、所望のクラスタをここに記載のとおりの順番で、あるいはそうではない順番でリストアップし、の結果を含むフィードバック情報を提供する。
【００３９】
図３はサブスクライバ処理の一つの実施形態を示す。処理はハードウェア（例えば、専用ロジック、回路等）、ソフトウェア（例えば、汎用コンピュータシステムもしくは専用機で動作するようなもの等）、もしくは両方の組み合わせを備えることができる処理ロジックにより実行される。
【００４０】
図３を参照すると、チャネル／干渉予測処理ブロック３０１が、パイロット期間にパイロットシンボルに応えてチャネルおよび干渉予測を実行する。トラフィック／干渉分析処理ブロック３０２が、データ期間に信号情報およびチャネル／干渉予測ブロック３０１からの情報に応えてトラフィックおよび干渉分析を実行する。
【００４１】
速度予測と同時にクラスタの順序付けおよび選択を実行するために、クラスタ順序付けおよび速度予測処理ブロック３０３が、チャネル／干渉予測処理ブロック３０１の出力およびトラフィック／干渉分析処理ブロック３０２と結合される。
【００４２】
クラスタ順序付け処理ブロック３０３の出力は、クラスタおよび変調／コーディング速度を要求するクラスタ要求処理ブロック３０４へ入力される。これらの選択の表示は基地局へ送られる。一つの実施形態では、各クラスタ上のSINRが、アクセスチャネルを通して基地局に報告される。情報は、重いセル内トラフィック負荷を伴うクラスタおよび／または別のセルからの強い干渉を避けるため、クラスタ選択に使用される。すなわち、重いセル内トラフィック負荷が既にそのクラスタに関して存在する場合、新しいサブスクライバには特定のクラスタの使用を割り振らない場合がある。さらに、干渉が強すぎてSINRが低速伝送のみを可能とする、もしくは信頼性のある伝送を全く可能としない場合、クラスタが割り振られない場合がある。
【００４３】
処理ブロック３０１によるチャネル／干渉予測は、全帯域パイロットシンボルが多数のセルにおいて同時に同報通信されることにより発生する干渉を監視することによりこの分野では熟知されている。インターフェース情報が処理ブロック３０２へ送られ、処理ブロック３０２は下記の式を解くためにその情報を使用する。
【００４４】
HiSi+ Ii+ ni= yi
ここでSiはサブキャリア（周波数帯域）iの信号を表し、Iiは、サブキャリアiの干渉、niはサブキャリアiに関連付けられるノイズ、yiはサブキャリアiの観察結果である。サブキャリアが５１２個ある場合、i は０から５１１まで変化する。Iiおよびniは別の値ではなく、一つの数量と考えることができる。干渉／ノイズおよびチャネルゲインHiは既知ではない。パイロット期間中、信号Siがパイロットシンボルを表し、観察結果yiは既知となり、その結果干渉もしくはノイズが全く無いケースにおけるチャネルゲインHiを決定することができる。いったんこの値が既知となれば、Hi、Siおよびyiのすべてが既知となるので、前記の式を解いてデータ期間の干渉／ノイズを決定することができる。
【００４５】
処理ブロック３０１および３０２からの干渉情報は、サブスクライバにより所望のクラスタを選択するために使用される。一つの実施形態では、サブスクライバが処理ブロック３０３を使用してクラスタを順序付けし、またそのようなクラスタを使用することにより利用可能となるデータ速度を予測する。予測データ速度情報は、あらかじめ計算されたデータ速度の値を含む参照用テーブルから得ることができる。そのような参照用テーブルは、各SINRおよびそれに関連付けられた所望の伝送速度を一組として記憶することができる。この情報に基づいて、サブスクライバは所定の性能基準に基づいて使用したいクラスタを選択する。順序付けられたクラスタのリストを使用して、サブスクライバは所望のデータ速度を達成するためにサブスクライバにとって既存のコーディングおよび変調速度と共に所望のクラスタを要求する。
【００４６】
図４は電力差に基づくクラスタ選択装置の一つの実施形態である。この手法はエネルギー検出の実行にパイロットシンボル期間およびデータトラフィック期間の両方の間利用可能な情報を利用する。図４の処理は、ハードウェア（例えば、専用ロジック、回路等）、ソフトウェア（例えば汎用コンピュータシステムもしくは専用機上で動作するようなもの等）、もしくは両方の組み合わせにおいて実行することができる。
【００４７】
図４を参照すると、サブスクライバがパイロット期間中に各クラスタのSINR予測を実行するSINR予測処理ブロック４０１、パイロット期間中に各クラスタの電力計算を実行する電力計算処理ブロック４０２、および各クラスタのデータ期間に電力計算を行う電力計算処理ブロック４０３を含む。減算器４０４は、処理ブロック４０３のデータ期間の電力計算結果を、処理ブロック４０２のパイロット期間中のものから減じる。この減算器４０４の出力は、SINRおよびパイロット期間とデータ期間の電力差に基づいてクラスタ順序付けおよび選択を実行する電力差順序付け（およびグループ選択）処理ブロック４０５へ入力される。いったんクラスタが選択されると、サブスクライバは処理ブロック４０６を伴う選択されたクラスタおよびコーディング／変調速度を要求する。
【００４８】
より具体的には、一つの実施形態では、パイロット期間の各クラスタの信号電力は、トラフィック期間のそれと下記に従って比較される。
【００４９】
【数１】
2004529527.tif 000004
ここで、PPはパイロット期間の各クラスタに対応する電力測定値であり、PDはトラフィック期間の電力測定値、PSは信号電力、PIは干渉電力、そしてPNはノイズ電力である。
【００５０】
一つの実施形態では、可能であれば、サブスクライバが比較的大きいPP/(PP-PD)（例えば、１０dBのしきい値より大きい）を有するクラスタを選択し、低いPP/(PP-PD)（例えば、１０dBのしきい値より低い）を有するクラスタを避ける。
【００５１】
また、この差は、以下のようなクラスタにおける各サブキャリアに関して、パイロット期間およびデータトラフィック期間に観察されたサンプルのエネルギー差に基づいていてもよい。
【００５２】
【数２】
2004529527.tif 000005
したがって、サブスクライバは、全てのサブキャリアの違いの合計となる。
【００５３】
実際のインプリメンテーションにより、サブスクライバが以下の測定基準、SINRとPP-PDの両方の結合関数をクラスタの選択に使用する場合がある。
【００５４】
【数３】
2004529527.tif 000006
ここでfは２つの入力関数である。fの一例が、重み付けされた平均である（例えば、同一の荷重値）。あるいは、サブスクライバがクラスタをそのSINRを基づいて選択し、類似のSINRを有するクラスタの識別に電力差PP-PDのみを利用する。前記の差はしきい値（例えば、１dB）以下になる場合がある。
【００５５】
変動を低減し正確さを向上させるため、長期間にわたってSINRの測定値およびPP-PD両方の平均をとることができる。一つの実施形態では、統計異常の平均を出せるほど長く、しかしチャネルおよび干渉の時間依存性をつかめるほど短い移動平均時間ウインドウ（例えば、１ミリ秒）が使用される。
【００５６】
フィードバックフォーマットおよびダウンリンククラスタ割り振り
一つの実施形態では、ダウンリンクに対して、フィードバックが、選択されたクラスタのインデックスと、それらのSINRとの両方を含む。任意のクラスタフィードバックのためのフォーマットの具体例を図５に示す。図５を参照すると、クラスタおよびそれに関連付けられるSINR値を表示するために、サブスクライバがクラスタ・インデックス（ID）を与える。例えば、フィードバックでは、サブスクライバがクラスタID１（５０１）およびクラスタに対するSINR、SINR１（５０２）、クラスタID２（５０３）およびクラスタに対するSINR、SINR2（５０４）、およびクラスタID３（５０５）、およびクラスタに対するSINR、SINR３（５０６）、等を与える。クラスタに対するSINRは、サブキャリアのSINRの平均値を使用して生成することができる。したがって、多数の任意のクラスタを候補として選択することができる。先に述べたように、前記の選択されたクラスタを、フィードバック中で優先権を示すように順序付けすることができる。一つの実施形態では、サブスクライバがクラスタの優先権リストを作成し、SINR情報を優先順位の高い順に送り返すことができる。
【００５７】
一般的に、SINRレベルに対するインデックスは、SINR自体に代わってクラスタの適切なコーディング／変調を充分表示できる。例えば、３ビットフィールドは、８つの異なる速度の適応性のあるコーディング／変調を表示するSINRインデックス作成に使用できる。
【００５８】
基地局の具体例
基地局がサブキャリアの所望のクラスタを、これら所望のクラスタを要求しているサブスクライバに割り当てる。先に説明したように、所望のクラスタは、基地局に対するフィードバック情報の中で、各サブスクライバにより表示される場合がある。一つの実施形態において、クラスタをサブスクライバに割り振るる有効性は、クラスタの総トラフィック負荷による。したがって、基地局は、別のクラスタが持つSINRより高いSINRを持つだけでなく別のクラスタが持つトラフィック負荷より低いトラフィック負荷を持つクラスタを選択しようとする場合がある。
【００５９】
基地局により、多数のアップリンク／ダウンリンククラスタを一つのサブスクライバに割り振ることが可能である。割り振りは、初期チャネル割り当ての間に、コントロールチャネルを使用して、さらに、一旦サブスクライバと基地局との間でリンクが確立されれば専用トラフィックチャネルを通して送られるチャネル割り当て制御パケットを使用して、実行される。
【００６０】
OFDMA-TDMシステムを、マルチ入力・マルチ出力・マルチプレクサのモデルとすることができる。各入力ポートが、ユーザ・データキューを伴うサブスクライバと結合され、各出力ポートが、クラスタ集合を通して（できれば多数の異なるユーザから）送信されるデータを含むクラスタ・データキューを伴うOFDM周波数クラスタ集合と結合される。各クラスタ集合のSINRが異なるユーザごとに異なるため、このマルチプレクサは、各出力ポートのデータ速度が異なる入力ポートごとに異なるという特性を持つ。メディア・アクセス・コントローラ（MAC）６０５のタスクの1つは、マルチプレクサに情報を提供することである。その結果、各ユーザのサービス品質（QoS）（例えば、ディレイ等）の要求を満たすという制約の下で、トータルシステムスループットが上昇し、潜在的に最大化する。ユーザ・データキューは、パケット送信の性質により、時間によって変化する。
【００６１】
基本的なセットアップ
基地局が所望のクラスタを、それらのクラスタを要求する各サブスクライバに割り当てようとする。図６は、基地局の一実施形態のブロック図である。図６を参照すると、ユーザ・データキュー６０１がサブスクライバから伝送されたデータを記憶する。実施形態の1つでは、少なくとも一つのユーザ・データキュー６０１が、各サブスクライバ専用となっている。ユーザ・データキューの出力は、多重化ロジック６０２の入力である。多重化ロジック６０２がチャネルアロケータ６０４と結合され、ここに記載の1つ以上のパラメータに基づいてサブキャリアのクラスタをサブスクライバに割り振る。チャネルアロケータ６０４もしくはメディア・アクセス・コントローラ（MAC）６０５のいずれかもまた、サブスクライバから受信したフィードバック情報を記憶する。チャネルアロケータ６０４が、サブスクライバが使用を望むサブキャリアのクラスタを表示するサブスクライバからのフィードバック情報を使用する。チャネルアロケータ６０４が、各サブスクライバによって指定されたクラスタを検査し、割り振りを行う。この割り振りは、クラスタの各々の負荷を基にする場合がある。一つの実施形態では、チャネルアロケータ６０４が、新しいユーザの各々がセルに加わると割り振りを実行する。
【００６２】
多重化ロジック６０２の各出力がクラスタ・データキュー６０３の1つに送られる。一つの実施形態では、クラスタ毎に一つのクラスタ・データキューが存在する。クラスタ・データキュー６０３の各々は、送信のために基地局の送信機ロジックへ出力し、その結果、チャネル（すなわちサブキャリアのクラスタ）の中へ出力する。
【００６３】
一つの実施形態では、基地局がクラスタごとのスケジューリングを実行する。そこで、基地局が各サブスクライバ（すなわちユーザ）用のキュー要素を、サブスクライバが使用を要求しているが、現在は別のサブスクライバにより使用されている、特定クラスタの時間多重化キューの中へ入れる。次に、クラスタが利用可能になった時、基地局が、クラスタをそのクラスタと関連付けられるすべてのサブスクライバ（もしくはユーザ）の中で最高の伝送速度（別のサブスクライバの欠乏を防ぐため、例えばそのサブスクライバによるそのクラスタの使用時間により重み付けされる）を有するサブスクライバ（もしくはユーザ）に割り当てる。この時間多重化キューが、各々が一つのサブスクライバと関連付けられる多数のキューを含む場合がある。一つの実施形態では、重み付けされた各サブスクライバの伝送速度が、そのサブスクライバによるそのクラスタの使用時間にある定数因子を掛けて、次にそのサブスクライバの実際の伝送速度から計算結果を減じることにより得られる。この実施形態では、非常に長い期間にわたるクラスタを使用したサブスクライバの重み付けされた伝送速度は最終的に低下し、別のサブスクライバがクラスタを使用することをより公平に可能とすることで全体の待ち時間を減少させる。例えば、重み付けされない伝送速度システムにおいて、サブスクライバＡおよびサブスクライバBが両方ともクラスタXに割り当てられた場合、そしてサブスクライバＡが１００kbpsの伝送速度を有し、サブスクライバBが８０kbpsの伝送速度を有する場合、サブスクライバＡは常にクラスタXに対する優先権を獲得し、サブスクライバBは欠乏する。しかし、重み付けされた伝送速度システムにおいて、サブスクライバＡがクラスタXに対して連続２秒間送信し、定数因子が１５の場合、サブスクライバＡは100 − 2 x 15、すなわち７０の重み付けされた伝送速度を有する。次にサブスクライバBは80 − 0 x 15、すなわち８０の重み付けされた伝送速度を有し、サブスクライバＡが送信した２秒間の後クラスタＸに対する優先権を獲得する。
【００６４】
時分割多重化により、多数のサブスクライバが一つのクラスタの使用を共有することができる。一つの実施形態では、共有量は、サブスクライバ使用係数、つまりサブスクライバがクラスタに対して能動的に送信している時間パーセンテージに依存する。一つの実施形態では、例えば８つのサブクラスタが一つのクラスタを共有する場合がある。各サブスクライバはクラスタ使用の一部分を獲得する。
【００６５】
実施形態の1つでは、クラスタのサブスクライバに対するアベイラビリティは、そのクラスタの総トラフィック負荷に依存する。したがって、基地局はそれらのクラスタを、別のクラスタが持つより高い、サブスクライバに対するSINRを持つクラスタだけでなく、別のクラスタが持つより低いトラフィック負荷を持つクラスタも、選択することを試みることができる。トラフィック負荷は、クラスタに関連付けられたキューの長さ、もしくは完全性について測定される。クラスタ選択において、実施形態の1つでは、基地局がSINR測定規準と各クラスタに関連付けられるキューの完全性を結合することができる。そのような状況では、キューの長さをより均一にするために、基地局は負荷の均一を実行できる。
【００６６】
ユーザおよびクラスタ・データキュー
ユーザ・データキュー６０１の各々が、ユーザの（サブスクライバの）データパケットを記憶する。各クラスタをデータセグメントに分割することができる。データセグメントはデータの一部で、クラスタ（すなわちある周波数の範囲に対する時間のフレーム）の時分割の間に伝送できる。各サブスクライバの特定のクラスタに対する伝送速度が異なる場合があるので、単一データセグメントに「ロード」することができるデータ量は、各クラスタの各サブスクライバにより異なることとなる。「ロード」することができる、言い換えれば、クラスタに「入れる」ことができるこのデータ量は、そのクラスタのサイズとすることができる。クラスタ・データキュー６０３の各々は、そのクラスタ・データキューに関連付けられたクラスタを通して伝送されるデータセグメントを記憶する。クラスタ・データキュー６０３の1つ1つに記憶される各データセグメントは、特定のユーザ（すなわちサブスクライバ）に対する各クラスタの伝送速度に応じて、フレーム期間一回（例えば、１０ms）にわたって一つのクラスタに入る（すなわち、そのクラスタに対する各サブスクライバの伝送速度に対してロードされたデータ量を調整し、各データセグメントにロードされたデータを所定の期間にわたって送信することができる）。言い換えると、データセグメントはフレーム境界に沿って時間的に配列されている。ここで使用されているように、フレームとは一つの時間スロットを意味する。先に説明した通り、そのクラスタの伝送速度がサブスクライバ間で異なるように、クラスタ内のデータセグメントのサイズはサブスクライバ間で異なる場合がある。
【００６７】
メディア・アクセス・コントローラ６０５（MAC）は、ユーザ・データキュー６０１からのユーザパケットをデータセグメントに分割する。各データセグメントは、そこから送信機でユーザ・データパケットが生じ、受信機でクラスタセグメントを再び集めてユーザ・データパケットにするサブスクライバに対する伝送速度に基づく正しいサイズを有する。
【００６８】
一つの実施形態では、ユーザ・データキュー６０１の内容をクラスタ・データキュー６０３にコピーする必要がない。その代わり、一つの実施形態では、MAC６０５が目的のユーザのインデックス、変調速度、およびユーザパケットキュー内のセグメントのデータポインタを含む、各データセグメント用のデータ構造を記憶する。一つの実施形態によると、このデータ構造は、各データセグメントの伝送用の物理層に必要な唯一の情報を含む。
【００６９】
マルチサブスクライバ・マルチクラスタ伝送速度表
一つの実施形態では、MAC６０５がマルチサブスクライバ・マルチクラスタ伝送速度表を保存する。ここで説明されるこの表および他の表が、記憶装置（例えば、RAM）内など基地局内に記憶されるデータの構造を概念化する方法で説明されていることは明らかである。さらに、そのような記憶されたデータの実際の物理的な表示および配置が表形式である必要はない。マルチサブスクライバ・マルチクラスタ伝送速度表は、各クラスタと関連付けられる各サブスクライバ用の伝送速度インデックスを含む。各伝送速度は、変調およびエラー修正コーディング法の組み合わせに基づく。例えば、８個のインデックス（例えば、０〜７）を８つの異なる伝送速度を表示するために使うことができる。MAC６０５は、セル内の各セクタのための基地局における表を保存する。最初のうちは、MAC６０５がマルチサブスクライバ・マルチクラスタ速度表の全ての要素をリセット（すなわち０のような中立的初期値に設定）し、次にいずれかのユーザ（すなわちサブスクライバ）接続もしくはリトレーニングの間に表を更新する。MAC６０５が、サブスクライバの接続解除後にサブスクライバ用の行をリセットする（すなわち、行の各列を０のような中立的な値に設定する）。
【００７０】
一つの実施形態では、表のサイズが減少する場合がある。例えば、MAC６０５がサブスクライバプール全体ではなくアクティブなサブスクライバ用の列のみを保存する場合がある。
【００７１】
下の表２に基地局に保存されるクラスタ割り振りを含むマルチサブスクライバ・マルチクラスタ伝送表の具体例を示す。
【００７２】
【表２】
2004529527.tif 000007
表２の中で、変調速度「０」は、その列に対応するクラスタが、サブスクライバ（ユーザ）に割り振られていないことを示す。０を超える速度は、そのクラスタがサブスクライバに割り振られることを表し、その数字は、クラスタが実際にサブスクライバに使用される場合、そのクラスタに対するサブスクライバの伝送速度である。
【００７３】
クラスタ割り振り
一つの実施形態では、クラスタ割り振りはプログレッシブ割り振りにより達成される。クラスタ集合は、ユーザによるアクセスもしくはページング応答時間の間に各ユーザ（すなわちサブスクライバ）に割り当てられる。ここで参照されるように、プログレッシブ割り振りとは、各サブスクライバに対する割り振りが、そのサブスクライバのユーザ・データキューの完全性だけでなくサブスクライバが要求するデータ速度（例えば、帯域幅）によって、初期割り当ての後増加する可能性があることを意味する。
【００７４】
一つの実施形態では、クラスタ割り振りは瞬時ディレイの測定値および統計トラフィック負荷平衡の組み合わせに基づく場合がある。瞬時および統計による測定値および平衡を結合するアルゴリズムの具体例の詳細を以下に説明する。
【００７５】
一つの実施形態では、SINRの単独使用とは反対に、クラスタ割り振りに特定のクラスタに対するサブスクライバのSINRを、そのサブスクライバおよびクラスタに対する負荷率と組み合わせて使用する。クラスタがサブスクライバにより使用される場合、SINRが伝送速度を決定する。負荷率、すなわち占有確率は、クラスタが時分割多重化（TDM）を通して多数のサブスクライバに共有される環境で、クラスタがサブスクライバにより使用される確率である。
【００７６】
一つの実施形態では、クラスタ割り振りが異なるサービス品質（QoS）要求を持つ、異なるデータトラフィックの混合を含む。これにより、異なるサブスクライバのQoS要求を満たしながら、クラスタの使用が増加し、潜在的に最大化する。以下に説明するインテリジェントクラスタローディングと組み合わせることにより、この割り振り技術は処理量およびQoSを増加し、潜在的に最大化する。例えば、リアルタイム音声アプリケーションで使用されるデータを伝達している一つのサブスクライバと、非リアルタイムの電子メールアプリケーションで使用されるデータを伝達しているもう一つのサブスクライバとの、２つのサブスクライバに一つのクラスタが割り振られる場合、リアルタイムアプリケーションで使用されるデータを伝達しているサブスクライバがクラスタ使用の高い優先権を受け取り、一方、非リアルタイムアプリケーションで使用されるデータを伝達しているサブスクライバは、最初のサブスクライバのパケット伝送ギャップ間のみ伝送を行う。
【００７７】
一つの実施形態では、クラスタ割り振りにリトレーニングを含む。リトレーニングにおいて、各サブスクライバの割り振りは定期的に修正され、性能を改善し、潜在的に最適化する。強い干渉を経験しているクラスタは、長いキューディレイを形成しやすく、リトレーニングの後使用されにくくなるため、これは負荷平衡と組み合わされて間接的に自動干渉回避として機能する。
【００７８】
クラスタ割り振りアルゴリズム１  短期ディレイベース
一つの実施形態では、1つ以上のクラスタを1つ以上のサブスクライバに割り振られるアルゴリズムは、短期、もしくは瞬時ディレイに基づく。アクセスチャネルに伝送される移動フィードバック情報は、選択的に伝達されたN個のクラスタのSINR情報を含む。一つの実施形態では、フィードバック情報およびクラスタキュー６０３（もしくは残余負荷の伝送時間）の各々の完全性に基づいて、基地局が報告されたN個のクラスタから以下の原則に従ってM個のクラスタを選択する。ここでMは、予め定められたサブスクライバに対する帯域幅要求パラメータである。普遍性を失うことなく表記を単純化するために、次の例ではM=3 と仮定する。 次に、基地局がクラスタを選択する。
【００７９】
【数４】
2004529527.tif 000008
ここでPは、割り当て時のサブスクライバの、ユーザ・データキューのサイズである。Di、 Dj、 Dkは、クラスタｉ、ｊ、ｋの残余伝送速度であり、Ri、 Rj、 Rkは、クラスタｉ、ｊ、ｋに対するサブスクライバの伝送速度である。上記の式は、選択されたクラスタの瞬時伝送ディレイを与えることができると言える。そのような瞬時伝送ディレイは、クラスタのいずれかの部分集合に対して同様に計算することができる。この目的は、クラスタ割り振りが行われるサブスクライバの瞬時伝送ディレイを減らし、潜在的に最小化することである。
【００８０】
いくつか興味深い事例がある。M=1の場合、ただ一つのクラスタがユーザに対して割り当てられる。前記式の表記を単純化して、
【００８１】
【数５】
2004529527.tif 000009
となる。この目的は、サブスクライバに対するクラスタの総伝送ディレイを減少させ、潜在的に最小化することである。
【００８２】
もうひとつの興味深い事例では、N個のクラスタすべてに対して同一の伝送速度が存在する場合があることが明らかになる。この場合、前記式の表記を単純化して、
【００８３】
【数６】
2004529527.tif 000010
となる。最終的に、P >> DnRn, n=1,…,N、 次に、（i, j, k）= maxijk（Ri+ Rj+ Rk）となる。
すなわち、非常に長いユーザ・データキューもしくは連続伝送に対して、基地局は最高の伝送速度を有するクラスタを選択する。
【００８４】
理論上の手引きを提供すると同時に、上記の公式はデータセグメント粒度を考慮するよう修正することができる。例えば、クラスタの単一のデータセグメントを完全に満たしそうにないデータを含む非常に短いユーザ・データキュー６０１（例えば、1kBのデータパケット一つのみを含むデータキュー）に対して、アルゴリズムは最短の残余時間を有するクラスタを選択しようと努める。
【００８５】
さらにDi, i=1,…,Nにより完全に記号化された瞬時キュー状態は、クラスタ割り当て（すなわち、割り振り）と実際のクラスタローディングの間で異なる場合がある。データパケットが、クラスタと関連付けられたユーザ・データキューの中に存在する場合に、ローディングが発生する。例えば、移動初期化結合に対して、クラスタ割り当ての間、ダウンリンクパケットが存在しない場合がある。この場合、クラスタ割り当てに対する以下の長期トラフィック統計を使用できる。
クラスタ割り振りアルゴリズム２  長期負荷平衡
Ｄｎバーがディレイ測定値の統計値（例えば、平均値もしくは代表値）で、Ｐｎバーが前記サブスクライバのユーザ・データキューの、大きさの統計値（例えば、平均値もしくは代表値）である場合、
【００８６】
【数７】
2004529527.tif 000011
ということがわかる。したがって、一つの実施形態では、短期ディレイ用の、公式の瞬時ディレイの測定値が、統計ディレイに置き換えられる。さらに、瞬時キューの大きさが、統計キューの大きさに置き換えられる。
【００８７】
クラスタ割り振りアルゴリズム３  長期負荷平衡
一つの実施形態では、より多くの単純化されたアルゴリズムが伝送速度
【００８８】
【数８】
2004529527.tif 000012
を調整する。hは負荷率、すなわちサブスクライバがクラスタを利用する機会を得る確率である。これらのクラスタとして、比較的大きな調整された伝送速度R’nを持つものが選択される。
【００８９】
クラスタローディング
上述のように、ローディングはデータパケットがクラスタと関連付けられたユーザ・データキューの中に存在する場合に発生する。一つの実施形態では、クラスタのローディングはマルチクラスタ環境下であってもユーザ・データパケットを順番に届けるMAC６０５を含む。一つの実施形態では、クラスタのローディングに割込優先権がある。これは、高い優先権（例えば、より高いQoS要求による）を持つ別のサブスクライバがそのクラスタに同時に関連付けられた場合、クラスタの使用のために現在割り振られているサブスクライバがそのクラスタから外れる場合があることを意味する。他の実施形態では、クラスタローディングに割込優先権はなく、各クラスタキューにおいて先入れ先出し動作を維持する。更なる他の実施形態では、クラスタローディングは各サブスクライバに対する最大化能力および公正な重み付けを含む。他の実施形態の1つでは、クラスタローディングがこれらのアルゴリズムを２つ以上組み合わせて含むことができる。これらクラスタローディングの各々の形態について、下記に詳細を説明する。
【００９０】
上述の表（マルチサブスクライバ・マルチクラスタ伝送表）から、MAC６０５はクラスタローディングを実行できる。クラスタローディングは、データをユーザ・データキュー６０１から送信し、各クラスタのデータセグメント（１フレーム相当のデータ）を満たすことを含む。一つの実施形態では、クラスタローディングにシステム全体の処理量を最大化しようと試みるアルゴリズムを使用する。一つの実施形態では、クラスタローディングに各サブスクライバおよびユーザ・データキューに対するQoS要求を維持しようと試みるアルゴリズムを使用する。一つの実施形態では、クラスタローディングに公平さを作り出そうと試みる。すなわち、別のデータキューにより割込まれない使用により、データパケットを同じクラスタに割り振られた別のユーザ・データキューより低い伝送速度を持つユーザ・データキューからのデータパケットが弱まること（すなわち欠乏すること）を妨げるアルゴリズムを使用する。このアルゴリズムは、ここで説明した重み付けされた伝送速度を使用するアルゴリズムのようなものである。別の実施形態では、クラスタローディングがこれらアルゴリズムを２つ以上組み合わせたものを使用する。
【００９１】
ローディング：スケジューリングおよびパケット順位付け
クラスタ割り振りの後、基地局MAC６０５がそのサブスクライバのユーザ・データキューからのデータ伝送のために、サブスクライバに割り当てられたクラスタの一部もしくは全部を使用することができる。これをローディングと呼ぶ。
【００９２】
MAC６０５がデータを多数のサブスクライバに送る必要があり、それらのサブスクライバが重複するクラスタ集合に割り振られている（すなわち一つのクラスタが多数のサブスクライバに割り振られている）場合、MAC６０５が異なるユーザ・データキュー６０１からロードするべき順序を決定しなければならない。使用可能なローディング順序がいくつかある。一つの実施形態では、クラスタが総当たり方式で割り当てられるユーザ・データキューの各々からデータがロードされる。他の実施形態では、クラスタが割り振られ、より低い伝送速度を持つ別のサブスクライバのユーザ・データキューからデータがロードされる前に、そのクラスタが同様に割り当てられた別のサブスクライバのいずれよりも速い伝送速度を持つサブスクライバのユーザ・データキューからデータがロードされる。一つの実施形態では、この伝送速度機構の修正版で、伝送速度が（上記のように）使用時間によって重み付けされるものがローディング順序の決定に使用される。一つの実施形態では、ローディング順序はクラスタが割り振られる各サブスクライバもしくはユーザ・データキューのQoS要求に基づく。上述の通り、ゆるやかなディレイ要求を持つデータは、クラスタ内で厳しいディレイ要求を持つクラスタと混合されて伝送中の中断をうめ、容量およびクラスタの利用を増加し、潜在的に最大化することができる。別の実施形態では、この方式を二対以上組み合わせたものを使用してローディング順序を決定する。
【００９３】
ローディング中に、サブスクライバがクラスタの集合を使う順番になり、少なくとも一つのデータパケットがそのサブスクライバのユーザ・データキューの中に存在する場合、MAC６０５はそれらデータパケットを物理層伝送に適したデータセグメントに変換し、セグメントをクラスタキューに「ロード」する。
【００９４】
ユーザ・データパケットの整列配送
ネットワーク設計の上位層を単純化するために、MAC６０５がユーザ・データパケットを順番に配送することが望まれることがしばしばある。各移動ユニットもしくはサブスクライバが一つのデータパケットキューを維持するだけである場合、これは比較的単純である。その場合、移動ユニットもしくはサブスクライバが割り当てられたクラスタを使用する順番になったら、MAC６０５は、移動ユニットもしくはサブスクライバのユーザ・データキューからデータを取得し、下記のようにセグメントを再組立て／ロードする。MAC６０５は、最初にそのサブスクライバに対して最小のディレイを有するデータセグメントをロードしようとする。次に、ディレイが同じ場合、MAC６０５は、データセグメントのクラスタ・インデックスを基に、最小から最大へデータセグメントをロードする。この方法で、一つのサブスクライバのデータパケットシーケンスは自動的に順序付けされる。
【００９５】
ユーザ優先権および割込優先権
ワイヤレスネットワークは、ピーク時間帯に加入過多モードで稼動する場合がある。このような状態では少なくとも高い加入料金でユーザのサービス品質要求を維持することが望まれる。たとえ同じサブスクライバに使用されている場合でも、いくつかのアプリケーションが他のものより高いQoS要求を持つ場合がある。QoSを保証するために、優先権を基準にした割込優先権操作を実行することができる。しかし、高い優先権を持つパケットの割込優先伝送はデータパケットの順位付けに深刻な問題を引き起こす。一つの実施形態によると、一つの解決法は各クラスタキューにおいて一つのデータセグメントしか維持しない。すなわち、次の物理層伝送フレームのためにデータセグメントがオンラインで形成される。
【００９６】
図７は、単一セグメントクラスタキューを有する基地局の、他の実施形態のブロック図である。図７を参照すると、２つのユーザが３つのクラスタを共有している。ユーザ２は高い優先権を持っている。ユーザ２のためのユーザ・データキューが、キュー１およびキュー２の２つあり、その中でキュー２が高い優先権を持つ。一つの実施形態によると、MAC６０５は最初キュー２から、次にキュー１からデータセグメントを形成する。各々のキューに対してパケットは順番に届けられる。
【００９７】
異なるユーザに対するデータセグメントは、埋め込まれたユーザ・インデックスにより識別される。一つの実施形態によると、一つのデータセグメントは一つのサブスクライバに対するデータのみを含む。充分なユーザ・データがない場合は、パディングが使用される。
【００９８】
同じサブスクライバの異なるユーザ・データキューからのパケットを一つのセグメントにつなぎ合わせることができる。一つの実施形態では、異なるユーザ・データキューからのデータパケットを識別するために、異なるパケットヘッダパターンが使用される。
【００９９】
TDM信号送信
初期接続設定におけるクラスタ割り振りの間、基地局がサブスクライバに、そのサブスクライバに割り振られたクラスタ・インデックスおよびそのサブスクライバの割り振られた各々のクラスタに対するTDMインデックスを通知する。同じサブスクライバに割り振られた、異なるクラスタに対して、TDMインデックスが異なる場合がある。このことにより、上記表２に示すように、重複しているクラスタ割り振りを持つ多数のサブスクライバ間でクラスタを柔軟に使用することができる。
【０１００】
一つの実施形態では、ダウンリンク制御チャネルに引き継がれたクラスタ割り当てにおいて、MAC６０５が割り振られた各クラスタに対してクラスタ・インデックス、サブスクライバに対するTDMインデックス、（一つの実施形態よると、最大８ユーザがクラスタの共有を許可されている場合は３ビット、専用の使用を含む）、および初期変調速度を指定する。
【０１０１】
一つの実施形態では、TDMインデックスが各データセグメントに埋め込まれる。一つの実施形態では、基地局が目的の受信機のTDMインデックスを表示するプリアンブルを伝送する。これを明示TDMインデックス化とする。プリアンブルは通常のデータ伝送に先立つ、特別な短い伝送である。インデックスはさらにエンコードされて信頼性を向上させ、エラー保護を与える。各サブスクライバは常に割り当てられた各クラスタを監視し、プリアンブルに含まれるTDMインデックスがそのサブスクライバ自身のクラスタ用TDMインデックスと一致する場合、データセグメントを上位層に届ける。したがって、すべてのデータセグメントが、明示TDMインデックス化を使用してあらゆるサブスクライバにより受信される場合があるが、受信者以外のサブスクライバ向けのデータセグメントは上位層へ届けられない。
【０１０２】
表３は、TDMインデックス化の例、および対応するコーディング方法を示す。コーディングは冗長性をもたらすため、エラー保護を向上する。
【０１０３】
【表３】
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他の実施形態では、図８および９に示すように、異なるデータスクランブリングが、送信機で異なるTDMインデックスに対して使用される。これを、暗示TDMインデックス化とする。
【０１０４】
図８は、送信機の一実施形態のブロック図である。送信側において、目的の受信サブスクライバのTDMインデックスと対応するシーケンスを使用して、データがスクランブルされる。一つの実施形態では、このスクランブリングは、シーケンスとデータの間のビット計算排他的OR（XOR）操作を実行することにより成し遂げられる。
【０１０５】
図８を参照すると、処理ブロック８０１が、ユーザ・データ上でエンコードする巡回冗長検査（CRC）を実行する。処理ブロック８０２は、TDMインデックス上で、スクランブリング／インターリービングシーケンス作成を実行する。処理ブロック８０３は、ユーザ・データのスクランブリング／インターリービングを実行する。処理ブロック８０２で生成されたシーケンスは、処理ブロック８０３内のユーザ・データのスクランブルおよびインターリーブに使用される。処理ブロック８０４が、ユーザ・データ上でエンコードする前方エラー訂正（FEC）を実行する。処理ブロック８０５が、ユーザ・データ上でスクランブリング／インターリービングを実行する。処理ブロック８０２において生成されるシーケンスが、処理ブロック８０５におけるユーザ・データのスクランブルおよびインターリーブに使用される。処理ブロック８０６が、ユーザ・データ上で変調を実行する。処理ブロック８０７がユーザ・データ上で高速フーリエ逆変換（IFFT）を実行する。上記処理ブロックの各々が機械可読媒体、例えば特定用途向けIC（ASIC）、もしくはデジタルシグナルプロセッサ（DSP）上に記憶されたソフトウェアコードとして実行される場合がある。
【０１０６】
図９は、受信機の一つの、実施形態のブロック図である。受信側で、各サブスクライバが、そのサブスクライバのTDMインデックスに対応したシーケンスを使用して受信したデータをデスクランブルする。一つの実施形態では、シーケンスはTDMインデックスをシードとして使い、乱数発生により生成される場合がある。異なるTDMインデックスに対するスクランブリングシーケンスは異なる。したがって、目的のサブスクライバのみがデータを正確に受信し、データを上位層に送ることができる。それに対してデータが指定されなかった別のサブスクライバに関しては、デスクランブルされたデータは、巡回冗長検査（CRC）を通過できず、したがって黙って捨てられる可能性がある。クラスタ使用の正しいインデックス化を確保するために、この明示および暗示という２つのTDMインデックス化方法を同時に使用することができる。
【０１０７】
図９を参照すると、処理ブロック９０１が、ユーザ・データ上で高速フーリエ変換（FFT）を実行する。処理ブロック９０２が、ユーザ・データ上で復調を実行する。処理ブロック９０３が、TDMインデックスを使用して、デスクランブリング／デインターリービングシーケンスの生成を行う。処理ブロック９０４が、ユーザ・データ上で、デスクランブリング／デインターリービングを実行する。処理ブロック９０３において生成されたシーケンスが、処理ブロック９０４において、ユーザ・データをデスクランブルおよびデインターリーブするために使用される。処理ブロック９０５が、FECデコーディングを実行する。処理ブロック９０６が、ユーザ・データ上でデスクランブリング／デインターリービングを行う。処理ブロック９０３において生成されたシーケンスが、処理ブロック９０６において、ユーザ・データをデスクランブルおよびデインターリーブするために使用される。処理ブロック９０７が、ユーザ・データ上で、CRCデコーディングを実行する。上記処理ブロックの各々が、機械可読媒体、例えば特定用途向けIC（ASIC）、もしくはデジタルシグナルプロセッサ（DSP）、上に記憶されたソフトウェアコードとして実行される場合がある。
【０１０８】
当該技術分野において通常の技術を有する者には、本発明の多数の変更および修正が以上の説明を一読した後には疑いなく明らかとなるため、図によって示され、説明されたいかなる特定の実施形態も、決して制限するものと考えられることを意図しない。したがって、さまざまな実施形態の詳細への参照は、その中で本発明に不可欠とみなされる特徴のみを挙げている本クレームの範囲を限定することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】サブキャリア割り振り処理の、一実施形態の一つのフロー図である。
【図２】OFDMシンボルの時間および周波数グリッド、パイロットおよびクラスタを示す図である。
【図３】サブスクライバ処理を示す図である。
【図４】図３の一例を示す図である。
【図５】任意のクラスタフィードバック用フォーマットの、一実施形態を示す図である。
【図６】時分割多重化を採用するマルチサブスクライバ・マルチ・キャリア・システムの基地局の、一実施形態のブロック図である。
【図７】シングルセグメントクラスタキューを使用する基地局の、他の実施形態のブロック図である。
【図８】送信機の一実施形態のブロック図である。
【図９】受信機の一実施形態のブロック図である。
【符号の説明】
【０１１０】
６０１：ユーザキュー
６０２：多重化ロジック
６０３：クラスタキュー
６０４：チャネルアロケータ
６０５：メディア・アクセス・コントローラ
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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