(57)【要約】【課題】本発明は、無線広帯域インターネット通信システムにおける上りリンクスケジューリングシステム及び方法を提供する。【解決手段】本発明の無線広帯域インターネット通信システムにおける上りリンクスケジューリング方法は、ＭＳの各々が追加的に使用可能なヘッドルームの大きさを考慮して、ＭＳの優先順位を計算するステップと、優先順位を計算した結果、スロットが優先的に割り当てられるように選択されたＭＳに対し、選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさと、選択されたＭＳ及びＢＳ間のチャンネル状態の変化に基づいたマージン(ＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎ)とを考慮して、選択されたＭＳの転送形式を決定するステップとを含む。【選択図】図２Ａ
2007028637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線広帯域インターネット通信システムにおける上りリンクスケジューリング方法において、
ＭＳの各々が追加的に使用可能なヘッドルームの大きさを考慮して、前記ＭＳの優先順位を計算するステップと、
前記優先順位を計算した結果、スロットが優先的に割り当てられるように選択されたＭＳに対し、前記選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさと、前記選択されたＭＳ及びＢＳ間のチャンネル状態の変化に基づいたマージン(ＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎ)とを考慮して、前記選択されたＭＳの転送形式を決定するステップと、
を含むことを特徴とする上りリンクスケジューリング方法。
【請求項２】
前記選択されたＭＳの転送形式を決定するステップは、前記選択されたＭＳのヘッドルームの大きさがＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎを超過する場合、前記選択されたＭＳのデータ転送率を、以前のスケジューリング時点におけるデータ転送率を超過するように決定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の上りリンクスケジューリング方法。
【請求項３】
前記決定されたＭＳの転送形式を決定するステップは、
前記選択されたＭＳのヘッドルームの大きさがＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎを超過する場合、前記選択されたＭＳに以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルが、前記無線広帯域インターネット通信システムで使用可能な最大ＭＣＳレベルか否かを検査するステップと、
前記検査結果、前記選択されたＭＳに前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルが、前記最大ＭＣＳレベルである場合、前記選択されたＭＳのＭＣＳレベルを、前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルに維持し、前記選択されたＭＳに前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたスロットの個数よりも増加した個数のスロットを前記ＭＳに割り当てるステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の上りリンクスケジューリング方法。
【請求項４】
前記検査結果、前記選択されたＭＳに前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルが、前記最大ＭＣＳレベルではない場合、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳが最大に得られる最大可能受信バーストの大きさが、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てられたＭＣＳレベルよりも予め設定されたレベル上位のＭＣＳレベルを割り当てる時に必要な受信バーストの大きさを超過するか否かを検査するステップと、
前記検査結果、前記最大可能受信バーストの大きさが、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルよりも前記設定レベル上位のＭＣＳレベルを割り当てる時に必要な受信バーストの大きさを超過すれば、前記選択されたＭＳのＭＣＳレベルに対して、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルよりも上位のＭＣＳレベルを割り当てるステップと、
前記選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさと、前記割り当てたＭＣＳレベルとを考慮して、前記選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を調整するステップと、
をさらに含み、
前記最大可能受信バーストの大きさは、前記選択されたＭＳの受信バーストの大きさの推定値と、ヘッドルームの大きさの情報とを用いて計算されることを特徴とする請求項３に記載の上りリンクスケジューリング方法。
【請求項５】
前記検査結果、前記最大可能受信バーストの大きさが、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルよりも上位のＭＣＳレベルを割り当てる時に必要な受信バーストの大きさ以下であれば、前記選択されたＭＳのＭＣＳレベルに対して、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルに維持するステップと、
前記選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさと、前記割り当てたＭＣＳレベルとを考慮して、前記選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を調整するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の上りリンクスケジューリング方法。
【請求項６】
前記選択されたＭＳの転送形式を決定するステップは、
前記選択されたＭＳのヘッドルームの大きさがＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎ以下である場合、前記選択されたＭＳに以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルが、前記無線広帯域インターネット通信システムで使用可能な最低のＭＣＳレベルか否かを検査するステップと、
前記検査結果、前記選択されたＭＳに前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルが、前記最低のＭＣＳレベルである場合、前記選択されたＭＳのＭＣＳレベルを前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルに維持し、前記選択されたＭＳに前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたスロットの個数よりも減少された個数のスロットを、前記選択されたＭＳに割り当てるステップと、
を含むこと特徴とする請求項１に記載の上りリンクスケジューリング方法。
【請求項７】
前記検査結果、前記選択されたＭＳに前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルが、前記最低のＭＣＳレベルではない場合、前記選択されたＭＳが最大に得られる最大可能受信バーストの大きさが、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てられたＭＣＳレベルを維持する時に必要な受信バーストの大きさを超過するか否かを検査するステップと、
前記検査結果、前記最大可能受信バーストの大きさが、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルを維持する時に必要な受信バーストの大きさの以下であれば、前記選択されたＭＳのＭＣＳレベルに対して、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルよりも下位のＭＣＳレベルを割り当てるステップと、
前記選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさと、前記割り当てたＭＣＳレベルとを考慮して、前記選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を調整するステップと、
をさらに含み、
前記最大可能受信バーストの大きさは、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳの受信バーストの大きさの推定値と、ヘッドルームの大きさの情報とを用いて計算されることを特徴とする請求項６に記載の上りリンクスケジューリング方法。
【請求項８】
前記検査結果、前記最大可能受信バーストの大きさが、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルを維持する時に必要な受信バーストの大きさを超過すれば、前記選択されたＭＳのＭＣＳレベルを、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルに維持するステップと、
前記選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさと、前記割り当てたＭＣＳレベルとを考慮して、前記選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を調整するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の上りリンクスケジューリング方法。
【請求項９】
前記選択されたＭＳの転送形式を決定するステップは、前記選択されたＭＳに設定されている接続の個数が複数である場合、以前の接続に対して決定された転送形式を考慮して、現在の接続に対する転送形式を決定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の上りリンクスケジューリングシステム。
【請求項１０】
無線広帯域インターネット通信システムにおける上りリンクスケジューリング方法において、
ＭＳの各々が追加的に使用可能なヘッドルームの大きさを考慮して、前記ＭＳの優先順位を計算し、前記優先順位を計算した結果、スロットが優先的に割り当てられるように選択されたＭＳに対し、前記選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさと、前記選択されたＭＳ及びＢＳ間のチャンネル状態の変化に基づいたマージン(ＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎ)とを考慮して、前記選択されたＭＳの転送形式を決定することを特徴とする上りリンクスケジューリングシステム。
【請求項１１】
前記上りリンクスケジューラーは、前記選択されたＭＳのヘッドルームの大きさがＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎを超過する場合、前記選択されたＭＳのデータ転送率を、以前のスケジューリング時点におけるデータ転送率を超過するように決定することを特徴とする請求項１０に記載の上りリンクスケジューリングシステム。
【請求項１２】
前記上りリンクスケジューラーは、前記選択されたＭＳのヘッドルームの大きさがＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎを超過する場合、前記選択されたＭＳに以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルが、前記無線広帯域インターネット通信システムで使用可能な最大ＭＣＳレベルか否かを検査し、
前記検査結果、前記選択されたＭＳに前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルが、前記最大ＭＣＳレベルである場合、前記選択されたＭＳのＭＣＳレベルを、前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルに維持し、前記選択されたＭＳに前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたスロットの個数よりも増加した個数のスロットを前記ＭＳに割り当てることを特徴とする請求項１０に記載の上りリンクスケジューリングシステム。
【請求項１３】
前記上りリンクスケジューラーは、前記検査結果、前記選択されたＭＳに前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルが、前記最大ＭＣＳレベルではない場合、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳが最大に得られる最大可能受信バーストの大きさが、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てられたＭＣＳレベルよりも上位のＭＣＳレベルを割り当てる時に必要な受信バーストの大きさを超過するか否かを検査し、
前記検査結果、前記最大可能受信バーストの大きさが、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルよりも上位のＭＣＳレベルを割り当てる時に必要な受信バーストの大きさを超過すれば、前記選択されたＭＳのＭＣＳレベルを、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルよりも上位のＭＣＳレベルを割り当て、
前記選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさと、前記割り当てたＭＣＳレベルとを考慮して、前記選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を調整し、
前記最大可能受信バーストの大きさは、前記選択されたＭＳの受信バーストの大きさの推定値と、ヘッドルームの大きさの情報とを用いて計算されることを特徴とする請求項１２に記載の上りリンクスケジューリングスステム。
【請求項１４】
前記上りリンクスケジューラーは、
前記検査結果、前記最大可能受信バーストの大きさが、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルよりも上位のＭＣＳレベルを割り当てる時に必要な受信バーストの大きさ以下であれば、前記選択されたＭＳのＭＣＳレベルを、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルに維持し、
前記選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさと、前記割り当てたＭＣＳレベルとを考慮して、前記選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を調整することを特徴とする請求項１３に記載の上りリンクスケジューリングシステム。
【請求項１５】
前記上りリンクスケジューラーは、
前記選択されたＭＳのヘッドルームの大きさがＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎ以下である場合、前記選択されたＭＳに以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルが、前記無線広帯域インターネット通信システムで使用可能な最低のＭＣＳレベルか否かを検査し、
前記検査結果、前記選択されたＭＳに前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルが、前記最低のＭＣＳレベルである場合、前記選択されたＭＳのＭＣＳレベルを、前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルに維持し、前記選択されたＭＳに前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたスロットの個数よりも減少された個数のスロットを、前記選択されたＭＳに割り当てること特徴とする請求項１０に記載の上りリンクスケジューリングシステム。
【請求項１６】
前記上りリンクスケジューラーは、
前記検査結果、前記選択されたＭＳに前記以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルが、前記最低のＭＣＳレベルではない場合、前記選択されたＭＳが最大に得られる最大可能受信バーストの大きさが、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てられたＭＣＳレベルを維持する時に必要な受信バーストの大きさを超過するか否かを検査し、
前記検査結果、前記最大可能受信バーストの大きさが、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルを維持する時に必要な受信バーストの大きさ以下であれば、前記選択されたＭＳのＭＣＳレベルに対して、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルよりも下位のＭＣＳレベルを割り当て、
前記選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさと、前記割り当てたＭＣＳレベルとを考慮して、前記選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を調整し、
前記最大可能受信バーストの大きさは、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳの受信バーストの大きさの推定値と、ヘッドルームの大きさの情報とを用いて計算されることを特徴とする請求項１５に記載の上りリンクスケジューリングシステム。
【請求項１７】
前記上りリンクスケジューラーは、
前記検査結果、前記最大可能受信バーストの大きさが、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルを維持する時に必要な受信バーストの大きさを超過すれば、前記選択されたＭＳのＭＣＳレベルを、前記以前のスケジューリング時点で前記選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルに維持し、
前記選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさと、前記割り当てたＭＣＳレベルとを考慮して、前記選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を調整することを特徴とする請求項１６に記載の上りリンクスケジューリングシステム。
【請求項１８】
前記上りリンクスケジューラーは、前記選択されたＭＳに設定されている接続の個数が複数である場合、以前の接続に対して決定された転送形式を考慮して、現在の接続に対する転送形式を決定することを特徴とする請求項１０に記載の上りリンクスケジューリングシステム。
【請求項１９】
前記上りリンクスケジューリングシステムは、
前記ＭＳの各々から報告されるヘッドルームの大きさを検出するＬ−ＭＡＣモジュールと、
前記決定されたＭＳの転送形式を前記選択されたＭＳに送信するモデムと、をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の上りリンクスケジューリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムのスケジューリング(scheduling)システム及び方法に関し、特に、通信システムにおける上りリンクスケジューリングを行うシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、次世代通信システムは、加入者端末機(ＳＳ：Subscriber Station、以下、“ＳＳ”とする)に高速の大容量データの送受信が可能なサービスを提供するための形態に発展しつつある。次世代通信システムの代表例として、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)８０２.１６ｅ規格に基づいた無線広帯域インターネット通信システムがある。無線広帯域インターネット通信システムにおけるデータ送信は、フレーム単位に分けられて行われ、各フレームは下りリンクデータを送信する領域と、上りリンクデータを送信する領域とに分けられる。ここで、上りリンクデータを送信する領域は、周波数領域×時間領域の２次元配列からなるが、２次元配列の各エレメントが上りリンク資源割り当て単位であるスロット(slot)になるものである。すなわち、周波数領域はサブキャリアの束であるサブチャンネル単位に分けられ、時間領域は複数、例えば３つのシンボル単位に分けられる。したがって、スロットは３つのシンボルを一つのサブチャンネルが占有する領域を示す。
【０００３】
また、各スロットは、一つのセルに存在する移動端末機(ＭＳ：Mobile Station、以下、“ＭＳ”とする)の何れか一つのみに割り当てられ、一つのセルに存在するＭＳの各々に割り当てられたスロットの集合がバースト(burst)である。このように、無線広帯域インターネット通信システムでは、各ＭＳがスロットを分割して使用する方式により上りリンク資源が割り当てられる。
【０００４】
一方、ＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)２０００通信システム及びＷＣＤＭＡ(Wideband Code Division Multiple Access)通信システムのような従来の通信システムの上りリンクでは、何れか一つのＭＳから送信された信号は、他のＭＳの干渉(interference)成分として作用する。したがって、従来の通信システムでは、ＭＳ及びＢＳ(Base Station)間のチャンネル状態に関係なく、全てのＭＳから送信される信号がＢＳにほぼ同一の受信電力で受信されるように制御する。
【０００５】
しかしながら、従来の通信システムのように、ＭＳ及びＢＳ間のチャンネル状態に関係なく、全てのＭＳから送信される信号がＢＳにほぼ同一の受信電力で受信されるように制御する場合、ＢＳとのチャンネル状態が良好なＭＳの送信電力資源を全部使用できない非効率性を招く。また、従来の通信システムでは、ソフトハンドオーバ(soft handover)やソフタハンドオーバ(softer handover)を介して、一つのＭＳから送信された信号を複数のＢＳが受信することができる。結果として、上りリンクスケジューリングは、ＢＳよりはむしろＢＳの上位階層になるべきであることを意味する。したがって、従来の通信システムにおける上りリンクでは、主にサーキット(circuit)方式にて負荷によりＭＳのそれぞれのデータ転送率を増加又は減少させる形態のデータ転送率制御方式を用いて、上りリンクスケジューリングを行う。
【０００６】
一方、無線広帯域インターネット通信システムの上りリンクは、従来の通信システムの上りリンクとは異なる特性を持つが、その特性は次の通りである。
【０００７】
第一に、無線広帯域インターネット通信システムは、特定のＭＳから送信された信号をＢＳが受信する際、同じセル内の他のＭＳから送信された信号が干渉として作用しないという特性を持つ。その理由は、同じセル内の全てのＭＳは、レンジング(ranging)動作により、互いに異なるＭＳから送信された信号がＢＳに同時に受信されるように同期を一致させ、マルチパス(multi-path)を介して互いに異なる時間にＢＳに受信される信号間で相互干渉作用しないように、サイクリックプレフィクス(Cyclic Prefix)やサイクリックポストフィクス(Cyclic Postfix)を使用するためである。
【０００８】
また、無線広帯域インターネット通信システムが使用するＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式の特性上、無線広帯域インターネット通信システムで使用するサブキャリア(sub-carrier)は互いに直交性(orthogonality)を持つ。したがって、無線広帯域インターネット通信システムにおいて、特定のスロットを介してＭＳから送信された信号は、他のスロットを介して送信される信号にあまり影響を及ぼさない。これは、従来の通信システムの下りリンクが、互いに異なる直交コードを使用することで、ＭＳの各々をターゲットとする信号間に干渉として作用しないようにするものと同様な効果を持つ。
【０００９】
第二に、無線広帯域インターネット通信システムの上りリンクは、ダイバシティサブチャンネル(diversity sub-channel)割り当て方式により、隣接ＢＳ又は隣接セクターが互いに異なるサブキャリア並べ換え(sub-carrier permutation)を使用するため、ハードハンドオーバ(hard handover)方式を用いるという特性を持つ。ここで、ダイバシティサブチャンネル割り当て方式は、無線広帯域インターネット通信システムで使用する全体周波数帯域が含まれる複数のサブキャリアをＢＳ(又はセクター)毎に異に合成して複数のダイバシティサブチャンネルを生成し、生成したダイバシティサブチャンネルを当該ＭＳに割り当てる方式である。
【００１０】
前述のような無線広帯域インターネット通信システムの上りリンク通信システムの特性により、従来の通信システムの上りリンクスケジューリング方式とは異なる新規な上りリンクスケジューリング方式の必要性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
よって、本発明の目的は、無線広帯域インターネット通信システムにおける上りリンクスケジューリングシステム及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明の無線広帯域インターネット通信システムにおける上りリンクスケジューリングシステムは、ＭＳの各々が追加的に使用可能なヘッドルームの大きさを考慮して、前記ＭＳの優先順位を計算し、前記優先順位を計算した結果、スロットが優先的に割り当てられるように選択されたＭＳに対し、前記選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさと、前記選択されたＭＳ及びＢＳ間のチャンネル状態の変化に基づいたマージン(ＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎ)とを考慮して、前記選択されたＭＳの転送形式を決定する上りリンクスケジューラーを含む。
【００１３】
また、本発明の無線広帯域インターネット通信システムにおける上りリンクスケジューリング方法は、ＭＳの各々が追加的に使用可能なヘッドルームの大きさを考慮して、前記ＭＳの優先順位を計算するステップと、前記優先順位を計算した結果、スロットが優先的に割り当てられるように選択されたＭＳに対し、前記選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさと、前記選択されたＭＳ及びＢＳ間のチャンネル状態の変化に基づいたマージン(ＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎ)とを考慮して、前記選択されたＭＳの転送形式を決定するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、無線広帯域インターネット通信システムにおける上りリンクスケジューリング方法を提案することにより、効率よく上りリンクデータ送信が可能である。特に、負荷制御を介して全てのＢＳが適正水準の負荷を持つことで、基準データ転送率を満足させるカバレッジを保証できる。且つ、各ＭＳ及びＢＳ間のチャンネル状態の変化を検出して公正性を保証しながら、無線資源の効率性を最大化させることができ、既設定の制限時間内において最適なスケジューリング結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。また、図面において、従来と同一の構成要素に対しては同じ符号を使用している。なお、下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にするために、公知の機能や構成についての具体的な説明は適宜省略する。
【００１６】
本発明は、通信システム、例えばＩＥＥＥ８０２.１６ｅ規格に基づいた無線広帯域インターネット通信システムの上りリンクスケジューリングシステム及び方法を提供する。本発明では、説明の便宜のため、無線広帯域インターネット通信システムを一例として説明するが、本発明で提案する上りリンクスケジューリングシステム及び方法は、無線広帯域インターネット通信システムだけでなく、他の通信システムにも適用可能である。
【００１７】
本発明で提案する無線広帯域インターネット通信システムの上りリンクスケジューリング方法は、３種類の設計目標に応じて具現されるが、３種類の設計目標については、以下に説明する。
【００１８】
第一の設計目標は、負荷制御により全てのＢＳが適正水準の負荷を持つようにすることで、基準データ転送率を満足させるカバレッジを保証すものである。
【００１９】
第二の設計目標は、各ＭＳ及びＢＳ間のチャンネル状態の変化を検出して、公正性を保証し、且つ、無線資源の効率性を最大化させるものである。
【００２０】
第三の設計目標は、既設定の制限時間内において最適なスケジューリング結果を得るものである。
【００２１】
前述した３種類の設計目標の各々について具体的に説明すれば、第一の設計目標は、セル内干渉(intra-cell interference)が存在しない場合の干渉量制御(interference control)方式を設計した後、干渉量制御方式を用いてセル中心領域だけでなく、セル警戒領域に存在するＭＳも基準データ転送率が保証されるようにするものである。
【００２２】
一般に、無線広帯域インターネット通信システムの上りリンクだけでなく、ＣＤＭＡ２０００通信システム及びＷＣＤＭＡ通信システムのような従来の通信システムの上りリンクも、ＲｏＴ(Rise over Thermal)上昇水準を既設定した臨界ＲｏＴ水準に維持するように制御したり、或いは、負荷を既設定した臨界負荷水準に維持するように制御する方式を使用する。
【００２３】
従来の通信システムにおける上りリンク干渉量は、殆どセル内干渉成分であるのに対し、無線広帯域インターネット通信システムの上りリンク干渉量は、殆どセル間干渉(inter-cell interference)成分である。このように、無線広帯域インターネット通信システムの上りリンク干渉量が殆どセル間干渉成分である理由は、無線広帯域インターネット通信システムは、特定のＭＳから送信された信号をＢＳが受信する際、同じセル内の他のＭＳから送信された信号が干渉作用しない特性を持つことにより、セル内干渉成分が存在しないためである。ところが、セル内干渉はセル内に存在するＭＳのデータ転送率を制御することにより、比較的容易に直接制御されるが、セル間干渉は直接制御することが難しくて間接的に制御せざるを得ない。
【００２４】
第二の設計目標は、各ＭＳ及びＢＳ間のチャンネル状態の変化を検出して、優先順位計算方式を用いて、公正性を保証し、且つ、無線資源効率性を最大化させるものである。
【００２５】
一般に、従来の通信システムや無線広帯域インターネット通信システムの下りリンクである場合、ＢＳから周期的に送信される基準信号、例えば、パイロット信号又はプリアンブル信号をＭＳが受信し、ＭＳが受信した基準信号の大きさを測定し、その測定した基準信号の大きさをＢＳに報知する。よって、ＢＳはＭＳが報知した基準信号の大きさにより、ＢＳ及びＭＳ間のチャンネル状態の変化を検出することができる。
【００２６】
しかしながら、無線広帯域インターネット通信システムの上りリンクである場合、ＢＳがＢＳ及びＭＳ間のチャンネル状態の変化を検出するためのＭＳから受信する基準信号が存在しないので、ＢＳはＢＳ及びＭＳ間のチャンネル状態の変化を検出することができない。一方、現在ＩＥＥＥ８０２.１６ｅ規格では、各ＭＳが現在使用する送信電力(以下、“ヘッドルーム”とする)の大きさをＢＳに報知したり、或いは、各ＭＳが追加的に使用し得るヘッドルームの大きさをＢＳに報知することが可能であるように提案している。
【００２７】
したがって、本発明によるＢＳは、各ＭＳが報知するヘッドルームの大きさを用いて、各ＭＳ及びＢＳ間のチャンネル状態の変化を検出する。また、ＢＳは、転送形式決定及び優先順位計算の際にも、各ＭＳが報知するヘッドルームの大きさを用いる。転送形式とは、ＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)レベル及び割り当てスロットの個数を示す。
【００２８】
ここで、ＢＳが優先順位を計算する動作について説明する。
【００２９】
まず、ＢＳは、ＭＳが報知したヘッドルームを既設定の基準状況に対する値に変換し、変換値をＭＳ別平均データ転送率で除算することにより優先順位を計算する。したがって、優先順位は、ＭＳが良好なチャンネル状態を持つほど、高い平均データ転送率を持つように計算され、ＭＳのチャンネル状態が比較的悪い場合にも、ある程度のスロットが割り当てられることで、公正性が保証されるように計算される。
【００３０】
一方、ＢＳは、帯域幅及び遅延制約要求があるＱｏＳ(Quality of Service)クラス(class)を持つデータを送信したいＭＳに対しては、別途にＱｏＳ スケジューリング階層を構成する。ここで、帯域幅及び遅延制約要求があるＱｏＳクラスとしては、ＵＧＳ(Unsolicited Grant Service)クラス、ｒｔＰＳ(real time Polling Service)クラス及びｅｒｔＰＳ(extended real time Polling Service)クラスなどがある。
即ち、無線広帯域インターネット通信システムの基地局では、スケジューリングタイプ(scheduling type)に応じてスケジューリングを遂行するが、このスケジューリングタイプはＱｏｓスケジューリングタイプとnon-Ｑｏｓスケジューリングタイプとに大別される。基地局はＱｏｓスケジューリングタイプに応じてスケジューリングを遂行する場合、そのスケジューリング階層をＵＧＳクラス、ｒｔＰＳクラス及びｅｒｔＰＳクラスのそれぞれに応じて生成する。しかし、本発明で提案するスケジューリングシステム及び方法は、non-Ｑｏｓスケジューリングタイプに応じたスケジューリングシステム及び方法であるから、別途のＱｏＳスケジューリング階層構成は、本発明と直接的な関連がないので、その詳細な説明を省略する。また、ＢＳは、優先順位の計算時にも、ヘッドルーム及び平均データ転送率以外に、最小帯域幅及び遅延制約要求を考慮し得る。
【００３１】
第三の設計目標は、既設定の制限時間内において最適なスケジューリング結果を得るものである。
【００３２】
まず、無線広帯域インターネット通信システムの各フレームは、下りリンクデータを送信する領域と、上りリンクデータを送信する領域とに分けられる。ここで、上りリンクデータを送信する領域は、周波数領域×時間領域の２次元配列からなるが、２次元配列の各エレメントが上りリンク資源割り当て単位であるスロットになるものである。すなわち、周波数領域はサブキャリアの束であるサブチャンネル単位に分けられ、時間領域は複数、例えば３つのシンボル単位に分けられる。したがって、スロットは３つのシンボルを一つのサブチャンネルが占有する領域を示す。各スロットは一つのセルに存在するＭＳの何れか一つのＭＳのみに割り当てられ、一つのセルに存在するＭＳの各々に割り当てられたスロットの集合がバーストになるものである。このように、無線広帯域インターネット通信システムでは、各ＭＳがスロットを分割して使用する方式により上りリンク資源が割り当てられる。
【００３３】
前述のような無線広帯域インターネット通信システムのフレーム構造では、各スロットは互いに異なるＭＳに割り当てられたり、或いは、各ＭＳに対して多数のスロットを割り当て、低いＭＣＳレベルを使用するように制御することができる。これとは異なり、少数のスロットを割り当て、高いＭＣＳレベルを使用するように制御することもできる。したがって、無線広帯域インターネット通信システムの上りリンクのスロットをＭＳに割り当て、各バーストの送信形式を決定する方式は、場合によって無限に多くなるが、本発明で提案する無線広帯域インターネット通信システムの上りリンクスケジューリング方式は、比較的簡単な方式により上りリンクスロットをＭＳに割り当て、各バーストの送信形式を決定することで、制限時間内において最適なスケジューリング結果を得るものである。
【００３４】
ここで、図１を参照して本発明の実施形態による無線広帯域インターネット通信システムの上りリンクスケジューリングシステム構造について説明する。
【００３５】
図１は、本発明の実施形態による無線広帯域インターネット通信システムの上りリンクスケジューリングシステムの構造図である。
【００３６】
図１によれば、まず、上りリンクスケジューリングシステムは、モデム１１０と、Ｌ−ＭＡＣ(Low-Medium Access Control)モジュール１２０と、上りリンクスケジューラー１３０とを含む。ここで、上りリンクスケジューラー１３０は、例えば、ＢＳのチャンネルカード内にＤＳＰ(Digital Signal Processor)上で具現可能である。
【００３７】
まず、モデム１１０は、ＭＳから受信される信号を復調及び復号して受信バーストを生成し、受信バーストをＬ−ＭＡＣモジュール１２０に出力する。また、モデム１１０は、受信バーストの大きさ、例えば、ＣＩＮＲ(Carrier to Interference and Noise Ratio)推定値及び負荷程度を計算して、上りリンクスケジューラー１３０に出力する。ここで、負荷程度は、全体の受信信号の大きさに対する負荷を示す総ＲｏＴと、実際干渉信号の大きさに対する負荷を示す有効ＲｏＴとを含む。
【００３８】
Ｌ−ＭＡＣモジュール１２０は、モデム１１０から出力された受信バーストを入力して、ＭＡＣヘッダに含まれる当該ＭＳのＣＩＤ(接続 Identifier)と、当該ＭＳのヘッドルームの大きさと、当該ＭＳが要求する帯域幅要求量とを検出して、前記上りリンクスケジューラー１３０に出力する。
【００３９】
上りリンクスケジューラー１３０は、モデム１１０から出力されたＣＩＮＲ推定値と、負荷程度及びＬ−ＭＡＣモジュール１２０から出力された当該ＭＳのＣＩＤと、当該ＭＳのヘッドルームの大きさと、当該ＭＳが要求する帯域幅要求量とを用いて、上りリンクスケジューリングを行う。上りリンクスケジューラー１３０が行う上りリンクスケジューリングについては、後で具体的に説明する。上りリンクスケジューラー１３０は、上りリンクスケジューリングを行うことにより、当該ＭＳに関するスロット割り当て情報と、バースト別ＭＣＳレベル情報とをモデム１１０に出力する。モデム１１０は、上りリンクスケジューラー１３０から出力された当該ＭＳに関するスロット割り当て情報と、バースト別ＭＣＳレベル情報とを入力して、既設定の符号化方式により符号化し、符号化した信号を既設定の変調方式により変調して、当該ＭＳに送信する。
【００４０】
ここで、上りリンクスケジューラー１３０が行う上りリンクスケジューリングについて説明する。
【００４１】
上りリンクスケジューラー１３０が行う上りリンクスケジューリングは、大別すれば、負荷制御動作、優先順位計算動作及び転送形式決定動作に分けられるが、その具体的な説明は次の通りである。
【００４２】
第一に、負荷制御動作は、ＢＳと隣接ＢＳとの間に及ぼす干渉量、すなわち、セル間干渉量を、既設定の臨界セル間干渉量に維持させるように制御する動作である。
【００４３】
前述したように、無線広帯域インターネット通信システムの上りリンクには、セル内干渉が存在しないので、隣接ＢＳ間に既設定の臨界セル間干渉量の水準にセル間干渉量を制御することは、従来の通信システムに比べて難しい。負荷制御動作結果に応じて各ＭＳがバーストの送信時に使用し得る最大のＭＣＳレベルが決定される。
【００４４】
上りリンクスケジューラー１３０は、ＭＳが送信したい情報データの特性に応じて階層化した上りリンクスケジューリングを行う。ここで、情報データの特性は、情報データが制御データかユーザーデータか、或いは、ＱｏＳクラスが高いＱｏＳクラスか低いＱｏＳクラスかに応じて決定される。
【００４５】
上りリンクスケジューラー１３０は、帯域幅要求(bandwidth request)や制御データを送信するＭＳに対しては、ＦＩＦＯ(First Input First Output)スケジューリング方式によりスロットを優先的に割り当てる。次に、上りリンクスケジューラー１３０は、ＵＧＳ、ｒｔＰＳ及びｅｒｔＰＳのように遅延制約要求があるＱｏＳクラスを持つデータを送信するＭＳに対しては、ＱｏＳスケジューリング方式によりスロットを割り当てる。最後に、上りリンクスケジューラー１３０は、ｎｒｔＰＳ(non-real time Polling Service)やＢＥ(Best Effort)サービスのように遅延制約要求が比較的弱かったり或いはなかったりするＱｏＳクラスを持つデータを送信するＭＳに対しては、Ｇ−Ｆａｉｒ(General Fair)スケジューリング方式によりスロットを割り当てる。
【００４６】
第二に、優先順位計算動作は、ＱｏＳスケジューリング方式及びＧ−Ｆａｉｒスケジューリング方式を用いる場合、同じＱｏＳクラスを持つデータを送信するＭＳのうち、優先的にスロットを割り当てるＭＳを選択するために優先順位を計算する動作である。優先順位は、ヘッドルーム情報を任意に同じ送信形式に変換したと仮定した後、これを当該ＭＳの平均データ転送率で除算し、遅延制約又はデータ転送率制約が存在する場合には、優先順位計算の際、別途の加重値が付与される。
【００４７】
第三に、転送形式決定動作は、優先順位計算動作により選択されたＭＳに対し、選択されたＭＳからＢＳに送信するデータの転送形式を決定する動作である。ここで、図２Ａ及び図２Ｂを参照して、選択されたＭＳに対して１つのconnection(以下、接続とする)のみが設定される場合、図１の上りリンクスケジューラー１３０が転送形式を決定する動作について説明する。
【００４８】
図２Ａ及び図２Ｂは、選択されたＭＳに対して１つの接続が設定される場合、図１の上りリンクスケジューラー１３０が転送形式を決定する動作を示すフローチャートである。
【００４９】
図２Ａ及び図２Ｂの説明に先立ち、選択されたＭＳに対して１つの接続が設定される場合、上りリンクスケジューラー１３０が転送形式を決定する動作について簡略に説明する。
【００５０】
まず、上りリンクスケジューラー１３０は、優先順位計算により、スロットが優先的に割り当てられるように選択されたＭＳに対し、決定されたＭＳが報知したヘッドルームの大きさと、選択されたＭＳ及びＢＳ間のチャンネル状態の変化に基づいたマージン(以下、ＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎとする)とを考慮して、次のスケジューリング時点の転送形式を決定する。また、上りリンクスケジューラー１３０は、上りリンクスケジューリングを行う時、以前の上りリンクスケジューリング時点で選択されたＭＳの転送形式と、以前の上りリンクスケジューリング時点で選択されたＭＳのＣＩＮＲ推定値とを考慮して、現時点で選択されたＭＳの転送形式を決定する。
【００５１】
すなわち、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳが報告したヘッドルームがＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎを超過すれば、選択されたＭＳに適用する転送形式を、以前のスケジューリング時点で選択されたＭＳに適用した転送形式よりもＭＣＳレベルを高めたり、或いは、選択されたＭＳに割り当てられるスロットの個数を増加させたりして、データ転送率を増加させる。これに対し、選択されたＭＳが報告したヘッドルームがＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎ以下であれば、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳに適用する転送形式を、以前のスケジューリング時点で選択されたＭＳに適用した転送形式よりもＭＣＳレベルを低くしたり、或いは、選択されたＭＳに割り当てられるスロットの個数を減少させたりして、データ転送率を減少させる。
【００５２】
図２Ａ及び図２Ｂによれば、まず、段階Ｓ２１１において、上りリンクスケジューラー１３０は、優先順位計算により選択されたＭＳに対し、選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさがＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎを超過するか否かを検査する。段階Ｓ２１１において、選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさがＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎを超過する場合、上りリンクスケジューラー１３０は段階Ｓ２１３に進行する。ここで、選択されたＭＳにより報告されたヘッドルームの大きさがＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎを超過することは、選択されたＭＳがより高いデータ転送率を支援できることを示す。よって、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳが使用しているＭＣＳレベルを高めたり、或いは、選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を増加させたりして、より高いデータ転送率を支援するようにする。
【００５３】
段階Ｓ２１３において、上りリンクスケジューラー１３０は、現在選択されたＭＳが使用しているＭＣＳレベルが、無線広帯域インターネット通信システムで使用可能な最大ＭＣＳレベルか否かを検査する。段階Ｓ２１３において、前記選択されたＭＳが使用しているＭＣＳレベルが、無線広帯域インターネット通信システムで使用可能な最大ＭＣＳレベルである場合、上りリンクスケジューラー１３０は段階Ｓ２１５に進行する。ここで、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳが使用しているＭＣＳレベルが、無線広帯域インターネット通信システムで使用可能な最大ＭＣＳレベルであるため、ＭＣＳレベルをより高めることができない。よって、選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を増加させることで、より高いデータ転送率を支援するようにする。
【００５４】
段階Ｓ２１５において、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を調整した後、終了する。ここで、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を、以前のスケジューリング時点で選択されたＭＳに割り当てたスロットの個数よりも増加させて割り当てるが、選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数は、下記式１に応じて決定される。
【００５５】
【数１】
2007028637.tif 000003
【００５６】
前記式１において、Ｎslotは現在のスケジューリング時点で選択されたＭＳに割り当てられるスロットの個数を示し、Ｎslot、prevは以前のスケジューリング時点で選択されたＭＳに割り当てられたスロットの個数を示し、ＣＩＮＲcandidateは以前のスケジューリング時点で選択されたＭＳのＣＩＮＲ推定値とヘッドルーム情報とを用いて計算した最大可能ＣＩＮＲ、すなわち以前のスケジューリング時点で選択されたＭＳが得ることができる最大ＣＩＮＲを示し、ＣＩＮＲrequired(ＭＣＳ)は、決定されたＭＣＳレベルでターゲットバーストエラー率(target burst error rate)を満足させるために必要なＣＩＮＲを示す。
【００５７】
ところが、式１に応じて決定されたスロットの個数が、選択されたＭＳが要求した帯域幅要求量を考慮して計算した必要スロットの個数を超過すれば、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳが要求した帯域幅要求量を考慮して計算した必要スロットの個数を、最終的に選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数として決定した後、終了する。
【００５８】
また、式１に応じて決定されたスロットの個数が、無線広帯域インターネット通信システムにおいて各ＭＣＳレベル別に制限された一つのＭＳが使用可能な最大のスロットの個数を超過する場合にも、上りリンクスケジューラー１３０は、各ＭＣＳレベル別に制限された一つのＭＳが使用可能な最大のスロットの個数を、最終的に選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数として決定した後、終了する。無線広帯域インターネット通信システムにおいて、各ＭＣＳレベル別に一つのＭＳが使用可能な最大のスロットの個数を制限する理由については、次に具体的に説明する。
【００５９】
一方、段階Ｓ２１３において、選択されたＭＳが使用しているＭＣＳレベルが、無線広帯域インターネット通信システムにおいて使用可能な最高のＭＣＳレベルではない場合、上りリンクスケジューラー１３０は段階Ｓ２１７に進行する。ここで、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳが使用しているＭＣＳレベルが、無線広帯域インターネット通信システムにおいて使用可能な最高のＭＣＳレベルではないため、ＭＣＳレベルを高めることが可能である。よって、選択されたＭＳに割り当てるＭＣＳレベルを高めたり、或いは、選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を増加させたりして、選択されたＭＳに高いデータ転送率を支援するようにする。
【００６０】
段階Ｓ２１７において、上りリンクスケジューラー１３０は、最大可能ＣＩＮＲが、以前のスケジューリング時点で選択されたＭＳに、以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベル、すなわち、選択されたＭＳが使用しているＭＣＳレベルよりも設定レベル、例えば、一段上位のＭＣＳレベルを割り当てる場合、必要なＣＩＮＲを超過するか否かを検査する。段階Ｓ２１７において、最大可能ＣＩＮＲが、以前のスケジューリング時点で選択されたＭＳに割り当てられたＭＣＳレベルよりも一段上位のＭＣＳレベルを割り当てる場合、必要なＣＩＮＲを超過すれば、上りリンクスケジューラー１３０は段階Ｓ２１９に進行する。段階Ｓ２１９において、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳに以前のスケジューリング時点で割り当てたＭＣＳレベルよりも一段上位のＭＣＳレベルを割り当て、選択されたＭＳが報告したヘッドルームと、割り当てたＭＣＳレベルとを考慮して、選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を調整した後、終了する。ここで、上りリンクスケジューラー１３０は、段階Ｓ２１５において説明したように、上記式１を用いて選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を決定し、式１のように計算したスロットの個数が、選択されたＭＳが要求した帯域幅要求量を考慮して計算した必要スロットの個数を超過する場合、選択されたＭＳが要求した帯域幅要求量を考慮して計算した必要スロットの個数を、最終的に選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数として決定する。また、上りリンクスケジューラー１３０は、式１のように計算したスロットの個数が、無線広帯域インターネット通信システムにおいて各ＭＣＳレベル別に制限された一つのＭＳが使用可能な最大のスロットの個数を超過する場合にも、各ＭＣＳレベル別に制限された一つのＭＳが使用可能な最大のスロットの個数を、最終的に選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数として決定した後、終了する。
【００６１】
一方、段階Ｓ２１７において、最大可能ＣＩＮＲが、以前のスケジューリング時点で選択されたＭＳに割り当てられたＭＣＳレベルよりも一段上位のＭＣＳレベルを割り当てる場合、必要なＣＩＮＲ以下であれば、上りリンクスケジューラー１３０は、段階Ｓ２２１に進行する。段階Ｓ２２１において、上りリンクスケジューラー１３０は、以前のスケジューリング時点で選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルをそのまま維持し、段階Ｓ２１５において説明したように、式１を用いて選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を決定し、式１のように計算したスロットの個数が、選択されたＭＳが要求した帯域幅要求量を考慮して計算した必要スロットの個数を超過する場合、選択されたＭＳが要求した帯域幅要求量を考慮して計算した必要スロットの個数を、最終的に選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数として決定する。また、上りリンクスケジューラー１３０は、式１のように計算したスロットの個数が、無線広帯域インターネット通信システムにおいて各ＭＣＳレベル別に制限された一のＭＳが使用可能な最大スロット個数を超過する場合にも、各ＭＣＳレベル別に制限された一つのＭＳが使用可能な最大スロット個数を、最終的に選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数として決定した後、終了する。
【００６２】
一方、選択されたＭＳ及びＢＳ間のチャンネル状態の変化がほとんどない場合、すなわち、選択されたＭＳ及びＢＳ間のチャンネル状態の変化が遅い場合、選択されたＭＳに割り当てられるＭＣＳレベルは変化せず、その割り当てられるスロットの個数は増加し得るが、これは、選択されたＭＳに割り当てられるＭＣＳレベルが低い場合、不要な無線資源の浪費を招きうる。したがって、不要な無線資源の浪費を防止するために、段階Ｓ２２１において、無線広帯域インターネット通信システムにおいて各ＭＣＳレベル別に一つのＭＳが使用可能な最大スロット個数を制限するものである。よって、選択されたＭＳに割り当てられるスロットの個数が増加する場合には、自動的にＭＣＳレベルを増加させなければならず、このこきにも、以前に割り当てられたＭＣＳレベル及び増加したＭＣＳレベル間の差を考慮して、スロットの個数が調整されなければならない。
【００６３】
段階Ｓ２１１において、選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさがＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎ以下である場合、上りリンクスケジューラー１３０は段階Ｓ２２３に進行する。ここで、選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさがＭＳ＿Ｔｘ＿ｍａｒｇｉｎ以下であることは、選択されたＭＳがより高いデータ転送率を支援できないことを示すので、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳが使用しているＭＣＳレベルを低くしたり、或いは、選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を減少させたりして、より低いデータ転送率を支援するようにする。
【００６４】
段階Ｓ２２３において、上りリンクスケジューラー１３０は、現在選択されたＭＳが使用しているＭＣＳレベルが、無線広帯域インターネット通信システムにおいて使用可能な最低のＭＣＳレベルか否かを検査する。段階Ｓ２２３において、選択されたＭＳが使用しているＭＣＳレベルが、無線広帯域インターネット通信システムにおいて使用可能な最低のＭＣＳレベルである場合、上りリンクスケジューラー１３０は段階Ｓ２２５に進行する。ここで、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳが使用しているＭＣＳレベルが、無線広帯域インターネット通信システムにおいて使用可能な最低のＭＣＳレベルなので、ＭＣＳレベルをより低くすることができない。よって、選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を減少させて、より低いデータ転送率を支援するようにする。
【００６５】
段階Ｓ２２５において、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を調整した後、終了する。ここで、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を、以前のスケジューリング時点で選択されたＭＳに割り当てたスロットの個数よりも減少させて割り当てるが、選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数は式１に応じて決定する。ところが、式１のように計算したスロットの個数が、選択されたＭＳが要求した帯域幅要求量を考慮して計算した必要スロットの個数を超過する場合、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳが要求した帯域幅要求量を考慮して計算した必要スロットの個数を、最終的に選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数として決定する。また、上りリンクスケジューラー１３０は、式１のように計算したスロットの個数が、無線広帯域インターネット通信システムにおいて各ＭＣＳレベル別に制限された一つのＭＳが使用可能な最大のスロットの個数を超過する場合にも、各ＭＣＳレベル別に制限された一つのＭＳが使用可能な最大のスロットの個数を、最終的に選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数として決定した後、終了する。
【００６６】
一方、段階Ｓ２２３において、選択されたＭＳが使用しているＭＣＳレベルが、無線広帯域インターネット通信システムにおいて使用可能な最低のＭＣＳレベルではない場合、上りリンクスケジューラー１３０は段階Ｓ２２７に進行する。ここで、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳが使用しているＭＣＳレベルが、無線広帯域インターネット通信システムにおいて使用可能な最低のＭＣＳレベルではないので、ＭＣＳレベルをより低くすることが可能である。よって、選択されたＭＳに割り当てるＭＣＳレベルを一段減少させて、より低いデータレートを支援するようにする。
【００６７】
段階Ｓ２２７において、上りリンクスケジューラー１３０は、最大可能ＣＩＮＲが、以前のスケジューリング時点で選択されたＭＳに以前のスケジューリング時点で割り当てられたＭＣＳレベルをそのまま割り当てる場合、必要なＣＩＮＲを超過するか否かを検査する。その結果、最大可能ＣＩＮＲが、以前のスケジューリング時点で選択されたＭＳに割り当てられたＭＣＳレベルをそのまま割り当てる場合、必要なＣＩＮＲ以下であれば、上りリンクスケジューラー１３０は段階Ｓ２２９に進行する。
【００６８】
段階Ｓ２２９において、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳに以前のスケジューリング時点で割り当てたＭＣＳレベルよりも設定レベル、例えば、一段下位のＭＣＳレベルを割り当て、選択されたＭＳが報告したヘッドルームと割り当てたＭＣＳレベルとを考慮して、選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を調整した後、終了する。ここで、上りリンクスケジューラー１３０は、段階Ｓ２１５において説明したように、式１を用いて選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を決定し、式１のように計算したスロットの個数が、選択されたＭＳが要求した帯域幅要求量を考慮して計算した必要スロットの個数を超過する場合、選択されたＭＳが要求した帯域幅要求量を考慮して計算した必要スロットの個数を、最終的に選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数として決定する。また、上りリンクスケジューラー１３０は、式１のように計算したスロットの個数が、無線広帯域インターネット通信システムにおいて各ＭＣＳレベル別に制限された一つのＭＳが使用可能な最大スロット個数を超過する場合にも、各ＭＣＳレベル別に制限された一つのＭＳが使用可能な最大スロット個数を、最終的に選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数として決定した後、終了する。
【００６９】
一方、段階Ｓ２２７において、最大可能ＣＩＮＲが、以前のスケジューリング時点で選択されたＭＳに割り当てられたＭＣＳレベルをそのまま割り当てる場合、必要なＣＩＮＲを超過すれば、上りリンクスケジューラー１３０は段階Ｓ２３１に進行する。
【００７０】
段階Ｓ２３１において、上りリンクスケジューラー１３０は、以前のスケジューリング時点で選択されたＭＳに割り当てたＭＣＳレベルをそのまま維持し、段階Ｓ２１５において説明したように、式１を用いて選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数を決定する。また、上りリンクスケジューラー１３０は、式１のように計算したスロットの個数が、選択されたＭＳが要求した帯域幅要求量を考慮して計算した必要スロットの個数を超過する場合、選択されたＭＳが要求した帯域幅要求量を考慮して計算した必要スロットの個数を、最終的に選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数として決定する。また、上りリンクスケジューラー１３０は、式１のように計算したスロットの個数が、無線広帯域インターネット通信システムにおいて各ＭＣＳレベル別に制限された一つのＭＳが使用可能な最大スロット個数を超過する場合にも、各ＭＣＳレベル別に制限された一つのＭＳが使用可能な最大スロット個数を、最終的に選択されたＭＳに割り当てるスロットの個数として決定した後、終了する。
【００７１】
一方、選択されたＭＳ及びＢＳ間のチャンネル状況が持続的に悪化する場合には、選択されたＭＳに対し、ＭＣＳレベルは変化せず、その割り当てられるスロットの個数は引続き減少して、ダイバシティゲインが少なくなり、バースト受信成功率が低下することになる。これを防止するために、無線広帯域インターネット通信システムでは、各ＭＣＳレベル別に減少させることができるスロットの個数を制限する。すなわち、段階Ｓ２３１において割り当てスロットを減少させる時、特定のＭＣＳレベル別に減少させることができる最小スロット個数の臨界値以下に低下すれば、ＭＣＳレベルを一段減少させる。この場合にも、以前に割り当てられたＭＣＳレベルと減少させたＭＣＳレベルとの間の差を考慮して、スロットの個数を調整しなければならない。
【００７２】
一方、図２Ａ及び図２Ｂで説明したように、選択されたＭＳに対する転送形式を決定する動作は、比較的少ない回数の乗算及び除算のみを介して行われ、比較的少ない演算量を介して上りリンクスケジューリングが可能であることが分かる。また、各ＭＣＳレベル別に一つのＭＳに割り当て可能なスロットの個数を制限することにより、不要な無線資源の浪費を除去すると共に、適正な周波数ダイバシティ及び時間ダイバシティゲインを獲得できることが分かる。
【００７３】
また、図２Ａ及び図２Ｂで説明したように、上りリンクスケジューラー１３０の転送形式を決定する動作は、上りリンクスケジューリングのために選択されたＭＳの特定の接続がバーストを転送する時の転送形式を決定する動作を示す。ところが、実際の無線広帯域インターネット通信システムの上りリンクでは、ＭＳの送信電力が複数の接続により共有できるため、同じＭＳに対して複数の接続が同時に設定できる。このように、同じＭＳに対して複数の接続が同時に設定される場合、転送形式の決定時にも、複数の接続を考慮しなければならない。ここで、図３を参照して選択されたＭＳに対して複数の接続が設定される場合、図１の上りリンクスケジューラー１３０が転送形式を決定する動作について説明する。
【００７４】
図３は、選択されたＭＳに対して複数の接続が設定される場合、図１の上りリンクスケジューラー１３０が転送形式を決定する動作を示すフローチャートである。
【００７５】
図３の説明に先立ち、選択されたＭＳに複数の接続が設定される場合、上りリンクスケジューラー１３０の転送形式を決定する動作について、簡略に説明する。
【００７６】
まず、同じＭＳに対して複数の接続が設定される場合には、複数の接続の各々に対して上りリンクスケジューリングを行うときに以前の接続に対する上りリンクスケジューリング結果を反映して当該接続に対する転送形式を決定すべきである。また、このときには、同じＭＳ内の複数の接続の各々に上りリンクスケジューリング結果に応じてバースト送信が遂行されるものではなく、複数の接続別に上りリンクスケジューリング結果に応じて一つのサブバースト形態で生成され、ＭＳ単位で送信が遂行される。すなわち、同じＭＳに対して複数の接続が設定される場合には、複数の接続の各々に対するスケジューリング結果を考慮して最終的に一つのバースト(ＭＳ別に一つのバースト生成)が生成され送信されるので、このバーストを基準として、ＭＳＣレベル及び割り当てスロットの個数が決定される。
【００７７】
図３によれば、段階Ｓ３１１において、上りリンクスケジューラー１３０は、現在の上りリンクスケジューリングを行う接続に対するＭＣＳレベルを負荷制御動作に応じて割り当て可能な最大値として決定した後、段階Ｓ３１３に進行する。ここで、図３では、記載の便宜上、現在の上りリンクスケジューリングを行う接続を“現在の接続”とした。段階Ｓ３１１のＭＣＳレベル決定動作は、図２Ａ及び図２Ｂの説明と同様なので、その具体的な説明は省略する。段階Ｓ３１３において、上りリンクスケジューラー１３０は、現在の上りリンクスケジューリングを行う接続以前に、同じＭＳに対し先に上りリンクスケジューリングされた接続に対して割り当てられたスロットを介して送信されるべき情報データビットの数と、現在の上りリンクスケジューリングを行う接続の帯域幅要求量とを考慮して、割り当て可能なスロットの個数を計算し、段階Ｓ３１５に進行する。ここで、先に上りリンクスケジューリングされた接続に割り当てられたスロットを介して送信する情報データビットの数は、各接続に対する全てのＭＡＣオーバーヘッド(overhead)を含む。上記のＭＡＣオーバヘッドについて説明すれば、次のようである。先ず、同じＭＳに対して複数の接続がなされている場合、上りリンクスケジューラー１３０は、以前のスケジューリング時点で選択された接続に対して送信すべき情報データビット数と現在スケジューリングが遂行される接続に対して送信すべき帯域幅要求(bandwidth request)量とを合わせたビット数を考慮してスロット個数を決定しなければならない。即ち、実際スケジューリング結果、送信できる情報データビット数と共にヘッダー(header)が送信されるので、以前のスケジューリング時点で上りリンクスケジューリングされた接続に割り当てられたスロットを通じて送信する情報データビット数は、各接続に対するＭＡＣオーバーヘッドをすべて含むものである。  
【００７８】
段階Ｓ３１５において、上りリンクスケジューラー１３０は、図２Ａ及び図２Ｂと同様な方式で、帯域幅要求量を考慮して転送形式を決定し、段階Ｓ３１７に進行する。段階Ｓ３１７において、上りリンクスケジューラー１３０は、段階Ｓ３１５において決定した転送形式が、同じＭＳの以前の接続をすべて考慮して決定した既存の転送形式と異なるか否かを検査する。その結果、決定した転送形式が以前のすべての接続を考慮して決定した転送形式と異なる場合、上りリンクスケジューラー１３０は段階Ｓ３１９に進行する。段階Ｓ３１９において、上りリンクスケジューラー１３０は、決定された割り当てスロットの個数が、残っているスロットの個数、すなわち割り当て可能なスロットの個数以下である場合のみに、決定された割り当てスロットの個数を最終的に割り当てるスロットの個数として決定し、現在の接続を追加に選択するようになり、決定した転送形式をＭＳに対する転送形式として決定し、終了する。
【００７９】
一方、段階Ｓ３１７において、決定した転送形式が以前の接続を含めて決定された転送形式と同一である場合、上りリンクスケジューラー１３０は段階Ｓ３２１に進行する。段階Ｓ３２１において、上りリンクスケジューラー１３０は、決定された割り当てスロットの個数が、残っているスロットの個数を超過する場合のみに、現在の上りリンクスケジューリングを行う接続に対する上りリンクスケジューリングが失敗したと判断し、以前までの接続に対して考慮した転送形式をＭＳに対する転送形式としてそのまま維持することに決定し、終了する。
【００８０】
一方、選択されたＭＳに対して設定されている全ての接続に対して転送形式を決定した後にも、割り当て可能なスロットが残り得るため、スロット利用効率が低下する恐れがある。その理由は、当該接続に対する転送形式の決定において、スロットの割り当て時、ＭＣＳレベル別に割り当て可能な最大スロット個数を制限するためである。したがって、スロット利用効率を増加させることができる方案が必要になるが、図２Ａ及び図２Ｂにおいて割り当てスロットの個数をＭＣＳレベル別最大スロット個数として制限したＭＳに多くのスロットを割り当てることにより具現可能である。ここで、図４を参照して、図１の上りリンクスケジューラー１３０がスロット利用効率を増加させる動作について説明する。
【００８１】
図４は、図１の上りリンクスケジューラー１３０がスロット利用効率を増加させる動作を示すフローチャートである。
【００８２】
図４によれば、段階Ｓ４１１において、上りリンクスケジューラー１３０は、転送形式の決定時、選択されたＭＳが報告したヘッドルームの大きさを用いて、割り当てスロットの個数を計算する場合、ＭＣＳレベル別に割り当て可能な最大のスロットの個数が制限されていない値(スロットの個数)を別途に格納し、段階Ｓ４１３に進行する。段階Ｓ４１３において、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳに対して設定されている全ての接続に対し、図２Ａ及び図２Ｂで説明したように、転送形式を決定した後、段階Ｓ４１５に進行する。段階Ｓ４１５におして、上りリンクスケジューラー１３０は、全ての接続に対して転送形式を決定した後、残っているスロットの個数が臨界スロットの個数未満か否かを検査する。
【００８３】
段階Ｓ４１５において、残っているスロットの個数が臨界スロットの個数未満である場合、上りリンクスケジューラー１３０は、段階Ｓ４１７に進行する。段階Ｓ４１７において、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳに対して設定されている全ての接続に対する転送形式の決定時、使用したＭＣＳレベル別臨界値を割り当て可能な最大スロット個数に変更した後、段階Ｓ４１９に進行する。段階Ｓ４１９において、上りリンクスケジューラー１３０は、割り当て可能な最大スロット個数を適用して、選択されたＭＳに対して設定されている全ての接続に対する転送形式の決定動作を更に行い、終了する。
【００８４】
一方、段階Ｓ４１５において、残っているスロットの個数が臨界スロットの個数未満ではない場合、上りリンクスケジューラー１３０は、段階Ｓ４２１に進行する。段階Ｓ４２１において、上りリンクスケジューラー１３０は、選択されたＭＳに対して設定されている全ての接続に対する転送形式の決定が完了したので、上りリンクスケジューリングを完了し、終了する。
【００８５】
なお、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態について説明したが、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で多様に変形できる。よって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態による無線広帯域インターネット通信システムの上りリンクスケジューリングシステムの構造図である。
【図２Ａ】選択されたＭＳに対して１つの接続が設定される場合、図１の上りリンクスケジューラー１３０が転送形式を決定する動作を示すフローチャートである。
【図２Ｂ】選択されたＭＳに対して１つの接続が設定される場合、図１の上りリンクスケジューラー１３０が転送形式を決定する動作を示すフローチャートである。
【図３】選択されたＭＳに対して複数の接続が設定される場合、図１の上りリンクスケジューラー１３０が転送形式を決定する動作を示すフローチャートである。
【図４】図１の上りリンクスケジューラー１３０がスリット利用効率を増加させる動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８７】
１１０  モデム
１２０  Ｌ−ＭＡＣモジュール
１３０  上りリンクスケジューラー
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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