マルチセル環境においてアンテナ及び基地局の協調パターンの変化に応じてユーザと協調パターンの組み合わせをスケジュールする方法
【課題】マルチセル環境におけるスケジューリングのための方法及びシステムを提供すること。
【解決手段】一実施形態では、システムは、複数のユーザ端末と、複数のユーザ端末と通信する複数の基地局であって、複数のユーザ端末のサブセットとの送信を協調させるためにどのアンテナがクラスタとして共に動作するかを指定する協調パターンとして、基地局に属する複数のアンテナがグループ化され、さらに、複数のアンテナのうちの異なる組のアンテナが、異なるリソースにおいて共にグループ化されることでユーザの異なるサブセットへの送信を協調させるように、アンテナの組と関連するユーザの組との定義されたペアが、協調パターンの変化に基づいて送信リソースにおいて変化する、複数の基地局と、アンテナのどの組による、どの送信リソース上での、どんな送信レートを用いたサービスに対して、どのユーザ端末をスケジュールすべきかを指定することによって、ユーザ端末との送信をスケジュールする少なくとも１つのスケジューリングアルゴリズムを実行する、少なくとも１つのコントローラとを備える。
【解決手段】一実施形態では、システムは、複数のユーザ端末と、複数のユーザ端末と通信する複数の基地局であって、複数のユーザ端末のサブセットとの送信を協調させるためにどのアンテナがクラスタとして共に動作するかを指定する協調パターンとして、基地局に属する複数のアンテナがグループ化され、さらに、複数のアンテナのうちの異なる組のアンテナが、異なるリソースにおいて共にグループ化されることでユーザの異なるサブセットへの送信を協調させるように、アンテナの組と関連するユーザの組との定義されたペアが、協調パターンの変化に基づいて送信リソースにおいて変化する、複数の基地局と、アンテナのどの組による、どの送信リソース上での、どんな送信レートを用いたサービスに対して、どのユーザ端末をスケジュールすべきかを指定することによって、ユーザ端末との送信をスケジュールする少なくとも１つのスケジューリングアルゴリズムを実行する、少なくとも１つのコントローラとを備える。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
[0001]本特許出願は、２００８年８月１３日に出願された、「Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｕｓｅｒ ａｎｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｏｖｅｒ Ｖａｒｙｉｎｇ Ａｎｔｅｎｎａ ａｎｄ Ｂａｓｅ−Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｓ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」と題する、対応する特許仮出願第６１／０８８７１２号の優先権を主張し、同特許仮出願を参照により組み込む。
【関連出願】
【０００２】
[0002]本出願は、本出願と同時に出願された以下の出願に、すなわち、２００９年８月１０日に出願された、「Ａ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ ｏｒ Ｍｕｌｔｉ−Ａｎｔｅｎｎａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ」と題する、米国特許出願第１２／５３８７２９号、及び２００９年８月１０日に出願された、「Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｖａｒｙｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｐｏｗｅｒ Ｐａｔｔｅｒｎｓ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」と題する、米国特許出願第１２／５３８７３９号に関連する。
【発明の分野】
【０００３】
[0003]本発明の実施形態は、マルチセルワイヤレス環境におけるワイヤレス送信の分野に関し、より詳細には、本発明の実施形態は、協調パターン（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ）を変更する際に、何らかの基準（例えば公平性）に基づいてユーザ端末レートを変更することによって、ワイヤレス通信システムにおいてスケジューリングを行うことに関する。
【発明の背景】
【０００４】
セル及びマルチセル及びセルクラスタの動作
[0004]本明細書の目的に即して、「セル」は、１組の（多くの）送信アンテナによってサービスされる地理的エリアを表すために使用される。そのようなアンテナは、１つ又は複数の基地局に存在することができる。それらは、１つの地点に共存することができ、又はセル全域に地理的に分散することができる。それらは、セルの地理的境界には物理的に存在すらしないことがあるが、セル内に物理的に配置される場合がしばしばある。ダウンリンクトラフィックの場合、この１組のアンテナは、信号をセル内のユーザに合同で送信することによって、セル内のユーザ端末にサービスする。送信信号は、単一の共通的な物理層機構によって生成され、制御される。すなわち、与えられた「セル」内では、送信アンテナは協調させられる。そのような共通的な物理層機構は、多くの基地局にわたって分散できるが、共通的な結果を達成するために合同で制御される、多くの処理エンティティによって実施することができる。その機構は、単一の処理エンティティによっても実施することができる。そのような「セル」の古典的な例が、図１に示されている。ここでは、アンテナは、１つの基地局に共存している。図１を参照すると、古典的な六角形セル内のユーザ端末は、「地理的に最も近い」（例えば、コールの中央の）基地局サイトにマッピングされる。この最も近いマッピングは、古典的な六角形パターンをもたらす。例えば、セル１は、単一の基地局ＢＳ１における中央の１組の４つのアンテナからなり、ユーザ１、ユーザ２、ユーザ３、及びユーザ４を含むが、それらに限定されない、ユーザのグループをサポートする。この「地理的に最も近い」局というルールは、ユーザが任意の基地局（又はアンテナ）から取得する受信信号エネルギーが、その局からの距離につれて、どの局についても同じ数学的関数によって、単調に減少するモデルにおいては、道理にかなっている。一般に、シャドウイング（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ）及び他の影響がある場合、セル境界は、そのような規則的な構造に一致しない。ユーザを基地局に１対１でマッピングする固定的な古典的セル構造を有する、この古典的なマルチセルシナリオでは、単一の基地局が、そのセルに割り当てられたユーザにのみ送信する。
【０００５】
[0005]近隣基地局が、同じ送信リソースを使用した場合（例えば、同時に同じ周波数帯域上で信号を送信した場合）、セル内のユーザが、他のセルからの干渉を経験することがよく知られている。そのような「セル間干渉」（ＩＣＩ：ｉｎｔｅｒ−ｃｅｌｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）は、セルのエッジ付近では、非常に強烈になることがあり、したがって、そのようなエリアにおけるユーザに対する性能を制限する。これは、どのセルラ構造にもともなう古典的な問題である。例えば、図１のユーザ４及びユーザ５は、受信信号レベルに対して高い干渉レベルを経験する。対照的に、ユーザ１及びユーザ２などのユーザは、あまり干渉を経験せず、マルチセル環境からあまり影響を受けずにいることができる。それにも関わらず、すべてのユーザは、ＩＣＩを経験する。
【０００６】
[0006]ユーザ１及びユーザ２などのユーザが、ユーザ４及びユーザ５などのあまり好ましくないチャネル状態を経験しているユーザと、公平性（又は所望の方式）の面でバランスが取れることを保証するために、比例公平スケジューリングアルゴリズム（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｌｙ ｆａｉｒ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）などのスケジューリングアルゴリズムを使用することができる。そのようなメカニズムを用いず、システムが、セル毎の最大スループット（ｍａｘｉｍｕｍ ｐｅｒ ｃｅｌｌ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）で送信することを単純に望む場合、システムは、ユーザ４及びユーザ５などの他のユーザに深刻な不利益を負わせながら、最良のチャネル状態を有するユーザにのみ単純に送信する。
【０００７】
[0007]ＩＣＩの悪影響を軽減するために、セルが送信を協調させると仮定することができる。それを行う１つのそのような方法は、近隣基地局が同時に同じ周波数を使用しないように保証することである。これは、セルラシステムの古典的な周波数再使用手法をもたらす。別の方法は、近隣セルが、同時に同じ周波数を使用することを可能にしながらも、低いＩＣＩをもたらす信号を送信のために選択することである。それを行う１つ方法は、単一の基礎的な物理層機構に、近隣基地局に属するアンテナを合同で制御させることである。極端な場合、１つの機構が、すべての局にわたるすべての送信アンテナを制御し、システムは、本質的に、共通のＭＩＭＯ（ダウンリンク）ブロードキャスト（共用）チャネルを有する単一の分散アンテナシステム（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ａｎｔｅｎｎａ ｓｙｓｔｅｍ）に帰着する。この場合、セル１内のユーザ４などのユーザは、実際には、すべてのアンテナから来る信号によってサービスされる。そのような手法では、ＩＣＩは、著しく低減させることができ、線形ゼロ強制ビーム形成（Ｌｉｎｅａｒ Ｚｅｒｏ−Ｆｏｒｃｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）などのマルチユーザＭＩＭＯ技法によって、ゼロにさえ設定することができる。実際には、そのような極端な場合は、「セル」の境界は意味をもたず、セル境界を越えてＩＣＩを生じさせる非協調的な信号はもはや存在しない。しかし、そのようなシステムは非実用的である。
【０００８】
[0008]図２に示されるような部分的協調が、より実用的なことがある。図２を参照すると、グループをなすセル（このケースでは３つの近隣セル）が、互いに協調することができる。図示されるように、セル１とセル２とセル３が送信を協調させ、セル４とセル５とセル６が送信を協調させ、セル７とセル８が送信を協調させ、セル１０は他と協調することなく動作する。３つのセルからなるこれらのグループの各々は、単一の「セル」として、又は「クラスタ」と呼ばれるものとして動作する。基地局間のそのような協調が正しく行われる場合、ユーザ４及びユーザ５などのユーザは、もはや近隣クラスタとの境界にいないので、そのようなユーザには、より僅かな干渉項と、おそらくはより良好な信号項とをともに経験させることができる。そのようなユーザは、今では、３つのリモートロケーションにわたる最大１２個のアンテナからの送信を使用する選択肢を有する。したがって、システムはより効率的になる。加えて、セル１とセル２とセル３からなるクラスタ内のユーザのスケジューリングは、一緒に行うことができる。
【０００９】
[0009]しかし、協調は部分的であるので、そのようなシステムは、本質的には、ユーザがあまり好ましくない状態を経験する境界を常に有する。これは、２つの協調クラスタの境界にいる、図２のユーザ６及びユーザ７などのユーザの場合である。
【発明の概要】
【００１０】
[0010]本明細書では、マルチセル環境におけるスケジューリングのための方法及びシステムが開示される。一実施形態では、システムは、複数のユーザ端末と、複数のユーザ端末と通信する複数の基地局であって、複数のユーザ端末のサブセットとの送信を協調させるためにどのアンテナがクラスタとして共に動作するかを指定する協調パターンとして、基地局に属する複数のアンテナがグループ化され、さらに、複数のアンテナのうちの異なる組のアンテナが、異なるリソースにおいて共にグループ化されることでユーザの異なるサブセットへの送信を協調させるように、アンテナの組と関連するユーザの組との定義されたペアが、協調パターンの変化に基づいて送信リソースにおいて変化する、複数の基地局と、アンテナのどの組による、どの送信リソース上での、どんな送信レートを用いたサービスに対して、どのユーザ端末をスケジュールすべきかを指定することによって、ユーザ端末との送信をスケジュールする少なくとも１つのスケジューリングアルゴリズムを実行する、少なくとも１つのコントローラとを備える。
【００１１】
[0011]本発明は、以下で与えられる詳細な説明から、また本発明の様々な実施形態についての添付の図面からより十分に理解されるが、それらは、本発明を特定の実施形態に限定するものと解釈されるべきではなく、もっぱら説明及び理解のためのものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】セルの中央の基地局にマッピングされる古典的な六角形セル内のユーザ端末を示す図である。
【図２】グループをなすセル間での協調を有するマルチセル環境として構成されたワイヤレス通信システムの図である。
【図３】図２に示されるものとは協調パターンが異なる、グループをなすセル間での協調を有するマルチセルケースを示す図である。
【図４】図２の協調パターンで使用できる構成スケジューラ（ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ）を示す図である。
【図５】図３の協調パターンで使用できる構成スケジューラを示す図である。
【図６】図４及び図５の構成スケジューラ間で情報が共有され、いくつかのスケジューラが（異なる送信リソース上に存在する）異なる協調パターン上で同じ（共通の）ユーザにサービスするところを示す図である。
【図７】各構成スケジューラが独自のスケジューリングを実行するために必要な情報のいくつかが中央に保存される通信システムを示す図である。
【図８】中央リポジトリを使用するスケジューリングプロセスの一実施形態のフロー図である。
【図９】どの協調パターンを使用するかを決定する協調コントローラを含む通信システムの一実施形態の図である。
【図１０】スケジューリングプロセスの別の実施形態のフロー図である。
【図１１】複数のクラスタを扱う（に対して動作する）スケジューリングエンティティを使用する通信システムのブロック図である。
【図１２】本明細書で説明されるコントローラの一実施形態のブロック図である。
【本発明の詳細な説明】
【００１３】
[0012]マルチセルシステム内でユーザスケジューリングアルゴリズムを動作させるための方法及び通信システムが説明される。対象とするマルチセルシステムでは、ユーザの異なるサブセットに送信するために、アンテナの異なるサブセットが使用され、各サブセット内のアンテナは、送信中に協調させることができ、サブセットの定義は、異なる送信リソースにおいて変更することができる。アンテナのサブセットと、そのようなアンテナによってサービスされるユーザの関連サブセットは、アンテナ−ユーザペア（ａｎｔｅｎｎａ−ｕｓｅｒ ｐａｉｒ）と呼ばれるものを構成する。与えられた送信リソースに対するそのようなペアの全体が、協調パターンを構成する。そのようなパターンが、送信リソース上に、例えば、与えられた時間において、及び／又は与えられた周波数において、及び／又は与えられたトーンにおいて、及び／又は符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムにおける異なる符号において存在する。すべての実施形態において、システムは、送信リソースにともない協調パターンを変更し、その結果、少なくとも２つのそのようなパターンが存在する。例えば、協調パターンは、２００８年８月１３日に出願された、米国特許仮出願第６１／０８８７１４号の非仮出願である、２００９年８月１０日に出願された、「Ａ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ ｏｒ Ｍｕｌｔｉ−Ａｎｔｅｎｎａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ」と題する、米国特許出願第１２／５３８７２９号で説明されているように、時間において（例えば、周期的）、及び／若しくは周波数において（例えば、ある周波数上ではあるパターンのみ）、又は両方の何らかの組み合わせにおいて、或いは送信リソースの任意の単位において、変更することができる。協調パターンのそのような変更は、時間及び／又は周波数において、知られた及び／又は所定の制御された方式で起こることができる。本明細書で説明されるユーザ端末スケジューリングアルゴリズムの動作は、協調パターンのそのような変更を特に利用するようなシステムとともに使用するためのものである。様々な実施形態におけるその新規な実施は、変化する協調パターンを有するシステムの物理的な実施形態にも直接的に結び付けられる。例えば、スケジューリングアルゴリズムは、（すべての情報を知っている）単一のグローバルエンティティが行うのと等価なスケジューリング決定を行うのに十分な情報を交換する、多くの構成スケジューリングエンティティに分割することができる。一実施形態では、スケジューリングアルゴリズムは、適応的な方式で、どのリソース上ではどの協調パターンを使用すべきであるかも指示（決定）する。
【００１４】
[0013]本明細書で開示される技法は、マルチセル協調トポロジを変更する通信システムとともに動作するように使用される、合同又は準合同のスケジューリングアルゴリズムを含む。スケジューリングアルゴリズム自体が、マルチセルシステム協調トポロジを変更する方法に影響を与えることもできる。
【００１５】
[0014]以下の説明では、本発明のより完全な説明を提供するために、多くの詳細が説明される。しかし、本発明がこれらの特定の詳細なしでも実施できることは、当業者には明らかであろう。他の例では、よく知られた構造及びデバイスは、本発明を曖昧にしないために、詳細にではなく、ブロック図形式で示される。
【００１６】
[0015]以下の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内のデータビットに対する操作のアルゴリズム及びシンボル表現によって提示される。これらのアルゴリズムによる説明及び表現は、自分の仕事の内容を他の当業者に最も効果的に伝えるために、データ処理分野の当業者によって使用される手段である。アルゴリズムは、ここでは、また一般に、所望の結果に到達する自己矛盾のないステップの系列であると考えられる。ステップは、物理的量の物理的操作を必要とするステップである。必ずしも必要ではないが、通常は、これらの量は、保存し、転送し、組み合わせ、比較し、及び他の方法で操作することが可能な、電気的又は磁気的な信号の形態をとる。主として一般的な慣習上の理由で、これらの信号をビット、値、要素、シンボル、文字、項、又は数などと呼ぶことが便利であると分かることがある。
【００１７】
[0016]しかし、これらの用語及び類似の用語のすべては、適切な物理的量に関連付けられ、これらの量に付された単に便利なラベルであるにすぎないことに留意されたい。別途具体的に述べられない限り、以下の説明から明らかなように、説明の全体において、「処理する」、又は「計算する」、又は「算定する」、又は「決定する」、又は「表示する」などの用語を利用した説明は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内の物理的（電子的）量として表現されるデータを操作及び変形して、コンピュータシステムのメモリ若しくはレジスタ内の、又は他のそのような情報記憶デバイス、伝送デバイス、若しくは表示デバイス内の物理的量として同様に表現される他のデータにする、コンピュータシステム又は同様の電子的なコンピューティングデバイスのアクション及びプロセスを指すことが理解される。
【００１８】
[0017]本発明は、本明細書の動作を実行するための装置にも関する。この装置は、必要とされる目的のために特別に構成することができ、又はコンピュータに保存されたコンピュータプログラムによって選択的に活動化又は再構成される汎用コンピュータを含むことができる。そのようなコンピュータプログラムは、フロッピディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気光ディスクを含む任意のタイプのディスク、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気若しくは光カード、又は電子的命令を保存するのに適した任意のタイプの媒体などの、しかしそれらに限定されない、コンピュータ可読記憶媒体に保存することができ、各々は、コンピュータシステムバスに結合される。
【００１９】
[0018]本明細書で提示されるアルゴリズム及び表示は、特定のコンピュータ又は他の装置のいずれにも、本質的に関係しない。本明細書の教示に従ったプログラムとともに、様々な汎用システムを使用することができ、又は必要とされる方法ステップを実行するために、より専門的な装置を構成することが便利であると分かることもある。様々なこれらのシステムに必要とされる構造は、以下の説明から明らかとなる。加えて、本発明は、特定のプログラミング言語のいずれかに関連して説明されない。本明細書で説明される本発明の教示を実施するために、様々なプログラミング言語が使用できることが理解されよう。
【００２０】
[0019]機械可読媒体は、機械（例えばコンピュータ）によって可読な形式で、情報を保存又は伝送するための任意の機構を含む。例えば、機械可読媒体は、リードオンリメモリ（「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、フラッシュメモリデバイスなどを含む。
【００２１】
マルチセル環境におけるクラスタ、並びにユーザ及び協調パターンスケジューリング
[0020]本発明の実施形態は、アンテナの協調を指定するパターン、又は等価的に協調する基地局若しくは分散アンテナシステムを有する「セル」構造、又はセルの協調パターンが、送信リソースにおいて、制御された方式で変更される、ワイヤレスマルチセルシステムのためのユーザスケジューリングの方法及び動作を含む。そのようなリソースの例は、時間及び／又は周波数のスロットを含む。そのようなシステムは、２００９年８月１０日に出願された、「Ａ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ ｏｒ Ｍｕｌｔｉ−Ａｎｔｅｎｎａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ」と題する、米国特許出願第１２／５３８７２９号でより詳細に説明されている。そのようなシステムは、基地局からなるクラスタから構成され、それぞれのクラスタ内では、ユーザ端末との送信のために、基地局が互いに協調又は協力する。クラスタは、協調パターンで指定される。一実施形態では、通信システムは、ユーザが、時間（又は他の送信リソース）において、異なる干渉レベルを経験できるように、協調パターンを変更し、その結果、あるレベルが他のレベルよりも好ましくなる。より具体的には、複数のセルにわたって送信を協調させ、そのような協調パターンを変更することは、協調パターンが変化しないシステムにおけるエッジユーザに起こるような、高い干渉レベルによる永続的な不利益を、ユーザがこうむらないようにする上で助けとなることができる。
【００２２】
[0021]使用できる協調パターンの２つの例は、図２及び図３に示されるパターンである。陰影が同じセルは、送信を協調させる。すなわち、これらのセルに含まれるアンテナは、協調するアンテナからなる１つのサブセットを構成する。図２では、ユーザ「ユーザ４」及び「ユーザ５」は、協調するセル１とセル２とセル３からなるクラスタの中央にいる。対照的に、「ユーザ６」は、このクラスタのエッジにいる。セル１、セル２、及びセル３内のすべてのユーザは、これらのセル内のアンテナによって定義されるアンテナサブセットによってサービスされる、ユーザサブセットを形成する。図２ではまた、「ユーザ７」は、協調するセル４とセル５とセル６からなるクラスタのエッジにいる。このクラスタは、別のアンテナサブセットと、別のユーザサブセットを定義する。図３では、ユーザ「ユーザ６」及び「ユーザ７」は、今では、セル３とセル４とセル５から構成される、セルからなる異なる協調クラスタの中央付近にいる。この場合、今では、ユーザ４及びユーザ５などの他のユーザは、セル１とセル２から構成されるクラスタのエッジにいる。したがって、このシステムでは、ユーザ４及びユーザ５は、図３のパターンの下でよりも、図２のパターンの下でのほうが、一般により好ましい干渉レベルを有することを期待することができる。ユーザ「ユーザ６」及び「ユーザ７」については、それとは反対のことが言える。異なる送信リソース上で、例えば、異なる時間スロット及び／又は周波数スロット上で、複数のそのようなパターンを使用することによって（例えば、図２はある周波数上で使用され、図３は他の周波数上で使用される）、すべてのユーザに対して、性能を大きく高めることができる。これは、図１において最初に「セルエッジ」ユーザであったユーザに特に当てはまる。
【００２３】
[0022]今のところ、２００９年８月１０日に出願された、「Ａ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ ｏｒ Ｍｕｌｔｉ−Ａｎｔｅｎｎａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ」と題する、米国特許出願第１２／５３８７２９号で開示された発明は、ユーザが、複数のパターンによってサービスされることを可能にする。例えば、図３のクラスタパターンが有効な場合に限って、ユーザ６及びユーザ７がサービスされるように制限することは不可能ではない（又は好ましい）。それらは、（チャネル又は他の基準のランダムな変化により）他のクラスタパターン（例えば、図２のパターン又は他の任意のパターン）の場合にサービスされるほうが有利であることを見出すこともある。しかし、このシステムを機能させるには、ユーザが、多くの協調パターン及び送信リソースにわたる多くの機会、及びサービスを受けるインスタンスを有することに鑑みて、どのユーザが、どのクラスタパターンにおいて、いつ、どのようなレートでスケジュールされるかを決定するシステムを実施する必要がある。
ユーザ及び協調パターンスケジューリング
【００２４】
[0023]ワイヤレスシステム内のすべてのユーザにサービスするには、またそのようなユーザに効率的及び／又は公平な方式でサービスするには、利用可能な送信リソースを介していつユーザに送信すべきかを決定することが必要であり、及び／又は有益である場合がしばしばある。例えば、リソースが時間のスロットである場合、各スロットにおいて、どの１つ又は複数のユーザにサービスすべきかの決定が行われる。同様に、リソースが周波数の帯域又はトーンである場合、各トーン上又は各帯域内において、システムは、サービスすべきユーザの異なるサブセットを決定することができる。これには、もちろん、公平で許容可能と見なされる方式で、又はシステムの目標に従って、そのようなリソースをユーザ間に分配することが必要とされる。しかし、スケジューリングからさらなる利益を得ることができる。例えば、「ユーザダイバーシティ（ｕｓｅｒ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）」と呼ばれるものを利用することによって、利益を得ることができ、それによって、そうすることが有利である場合に（例えば、チャネル状態の変化が与えられた場合に）、ユーザがスケジュールされる。この動作は、スケジューリングアルゴリズムを実行するスケジューラによって実行され、多くのワイヤレスシステムに適用される。
【００２５】
[0024]本発明の実施形態は、ワイヤレスマルチセルシステムの、アンテナの協調、又は等価的に協調する基地局若しくは分散アンテナシステムを有する「セル」構造、又はセルの協調パターンが、送信リソースにおいて、制御された方式で変更される、ワイヤレスシステムのクラスに焦点を合わせる。そのようなリソースは、例えば、時間スロット及び／又は周波数帯域若しくはトーンに関して定義することができる。ここでは、パターンにそのような変更があり、効率的なスケジューラの動作及び設計は、単純な（固定された）単一のセル構造又は単一の協調パターンを有するシステムの明白又は自明な拡張ではない。そのような固定されたシステムでは、与えられたユーザは、１つのセルによってのみサービスされ、又は１組の協調するアンテナによってのみサービスされ、又は１つのクラスタによってのみサービスされる。このユーザにサービスする機会は、その単一のセル、又は協調する１組のアンテナ、又は単一のクラスタから利用可能な送信リソースに限定される。したがって、各セル、協調する１組のアンテナ（ＣＳｏＡｓ：ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｓｅｔ ｏｆ ａｎｔｅｎｎａｓ）、又はクラスタが、このユーザに関して、他のセル／ＣＳｏＡｓ／クラスタとは独立に動作する、独自のスケジューリングアルゴリズムをもてば十分である。そのような各アルゴリズムは、よく知られた方式で動作することができる。しかし、複数のパターンによってユーザにサービスできる場合、各パターン上の各クラスタに関する独立のアルゴリズムの使用は、非常に非効率的になることがある。ユーザは、複数の送信リソースにおいて、複数のセル／ＣＳｏＡｓ／クラスタのメンバになる。その場合、システムは、ＣＳｏＡｓとユーザの組からなる複数のペア（又はセルとユーザの組からなる複数のペア、又はクラスタとユーザの組からなる複数のペア）を有し、そのようなユーザの組は交わる（共通のメンバを有する）。簡潔にするため、組のそのようなペアは、本明細書では、単純に「アンテナ−ユーザペア」と呼ばれる。各ペアにおいてユーザがスケジュールされる場合にバランスを取るには、セル／ＣＳｏＡｓ／クラスタを越えた、またリソース及び送信機会を越えた、スケジューラ間の何らかの協調を必要とする。
【００２６】
[0025]本明細書で説明されるシステムは、可変協調パターンシステムのためのスケジューリングを実行するために、（１つ又は複数の）スケジューリングアルゴリズムを実行する、１つ以上のスケジューラを含む。複数の協調パターンにわたって合同（独立でない）方式で動作するスケジューリングアルゴリズムを実行するための方法及び構造。
【００２７】
[0026]いくつかの実施形態では、単一の効果的なグローバルスケジューリングアルゴリズムは、アンテナ−ユーザ関連付けペア（又は関連付けセル−ユーザペア、又は関連付けクラスタ−ユーザペア）の各々に焦点を当てた、より小さな構成スケジューリングアルゴリズムから構成することができる。グローバルアルゴリズムとして効果的に動作するために、これらの構成スケジューラは、合同又は準合同で動作するのに十分な情報を互いの間で渡し、共有する。いくつかの実施形態では、そのような「十分な情報」は、どのユーザがスケジュールされたか、及びそのようなユーザが所定の時間間隔にわたって経験した合計レート又は平均レートからなる。そのような十分な情報は、構成スケジューラの合同動作が、すべての必要な情報を有する単一の処理エンティティによって実施される単一の（グローバル）合同スケジューラと同じスケジューリング決定を行うことを可能にすることができる。
【００２８】
[0027]一実施形態では、構成スケジューリングアルゴリズムが実行される方法は、システムがユーザに対するアンテナの協調パターンを変更する方法にリンクされる。すなわち、構成スケジューリングアルゴリズムは、与えられたアンテナ−ユーザ関連付けペア若しくはグループに、又は与えられた送信リソース上に存在するペアに結び付けられる。
【００２９】
[0028]別の実施形態では、グローバルスケジューリングアルゴリズムは、与えられた送信リソースにおいて（例えば、与えられた時間及び周波数において）どの協調パターンを使用するかを決定することができ、したがって、（例えば、時間及び周波数に応じて）いつ、どの構成スケジューラを動作させるかを指示する。
【００３０】
[0029]また別の実施形態では、グローバル中央スケジューリングアルゴリズムが、送信リソースの与えられた組（又は系列）（例えば、時間インスタンス又は周波数インスタンスの組又は系列）について、すべてのユーザ、すべてのアンテナを検査し、いつ、どのアンテナがどのユーザ端末に伝送できるかについての制約に従って、ユーザ端末をスケジュールする。この場合、中央エンティティが、スケジューリング決定を行う。
【００３１】
公平スケジューリングの例
[0030]一実施形態では、（構成又はグローバルに関わらず）スケジューラは、どのユーザ端末に、どの送信リソース上で、どんなレートで送信すべきかを選択するために、スケジューリングアルゴリズムを実行する。与えられたリソースに関して、ユーザは、あるアンテナ−ユーザペアのメンバであり、アンテナ−ユーザペアは、このリソース上で、どのアンテナ／セル／クラスタが、そのユーザにサービスするかを指定する。スケジューリングアルゴリズムは、ユーザが送信リソースに対する公平なアクセスを与えられることを保証する。公平性は、ある基準（例えば、比例公平レート、ユーザ毎の最小レート（ｍｉｎｉｍｕｍ ｐｅｒ ｕｓｅｒ ｒａｔｅ）の最大化など）に関して決定される。当業者は、ユーザにサービスするために使用できるすべての可能なリソースにわたってアンテナ−ユーザペアが固定されるシステムに対して使用される場合の、そのようなアルゴリズムについて精通している。スケジューラがその下で動作する基準は、様々な基準のうちの１つとすることができ、必ずしも「公平基準」である必要がないことも強調されるべきである。基準は、例えば、コスト、収益、アプリケーション要件などの理由から、あるユーザに他のユーザよりも大きなレートを与えようと試みる、意図的に差別化されたサービスに基づいた基準とすることができる。
【００３２】
[0031]「公平基準」を満たすため、スケジューラは、意図した方式で動作させるために、どんなレートで、いつユーザがスケジュールされたかについて追跡する。ユーザが単一のアンテナ−ユーザペアにのみ関連付けられる場合、そのような各アンテナ−ユーザペアは、このペア内のユーザのみを扱う、独自の独立したスケジューリングアルゴリズムをもてば十分である。これは、例えば、固定されたセル構造において、又は固定されたクラスタ構造を有するクラスタシステムにおいて起こる。本発明で考察されるシステムでは、ユーザは、異なるセル／ＣＳｏＡｓ／クラスタ構成と、異なるスケジューラによってサービスされる。この場合、各スケジューラは、与えられたアンテナ−ユーザペアについてスケジューラがスケジュールするレート及びユーザのみを追跡するだけでは十分でない。
【００３３】
[0032]言及したように、本発明の一実施形態は、多くのタイプのスケジューラを使用することができる。一実施形態では、スケジューラは、加重和レート基準（ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｓｕｍ ｒａｔｅ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）
【数１】
を最大化するように、（セル又はセルクラスタ内の）ユーザをスケジュールすることを試み、ここで、Ｒ（ｋ）は、ユーザｋがサービスを受けるべき（又は受けている）平均レートであり、ｗ（ｋ）は、ｗ（ｋ）≧０であるような重みである。もちろん、システムの動作中にわたって、達成された値Ｒ（ｋ）からなるベクトルは、ｗ（ｋ）、物理層、及びスケジューラによって影響を受ける。したがって、これらの値はさらに、時間とともに変化する関数とすることができ、すなわち、Ｒ（ｋ）は、Ｒｔ（ｋ）とすることができ、「ｔ」が、時間「ｔ」における値を決定する。
【００３４】
[0033]一実施形態では、重みの選択は、オフラインで決定される。別の実施形態では、重みは、レートの比例公平分配と呼ばれるものを、スケジューラが各ユーザに与えるように選択され、レートが達成できるものに比例する。そのようなスケジューラは、比例公平スケジューラ（ＰＦＳ：Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｌｙ Ｆａｉｒ Ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ）と呼ばれ、当技術分野でよく知られている。例えば、Ｄ．Ｔｓｅ及びＰ．Ｖｉｓｗａｎａｔｈ、Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ、２００５年を参照されたい。そのような一実施形態では、ＰＦＳを近似的に達成するように重みを選択するために、第ｊのスケジューリングイベントにおいて、
【数２】
のように重みを選択することができ、ここで、
【数３】
は、第ｊのスケジューリングイベントまでにユーザが受け取るレートの推定値である（「ｊ」は「ｔ」に類似しているが、スケジューリングインスタンスを単位とする）。一実施形態では、推定は、過去にスケジュールされたイベントに基づいて行われる。一実施形態では、推定値は、その時点「ｊ」までにユーザが受け取る平均レートである。別の実施形態では、推定値は、加重平均レート（例えば、時間を遡った指数加重）である。所望の方式で動作するシステムの場合、推定値は、ユーザがそのユーザにサービスするすべての可能なリソースにわたって経験する平均レートを反映すべきである。
【００３５】
[0034]第ｊのスケジューリングイベントにおいてアンテナ−ユーザペア当たり１人のユーザにのみサービスするシステムでは、スケジューラは、重みが与えられた場合、加重メトリックに基づいて、スケジューラが各ユーザにサービスできるレートと、どのユーザにサービスすべきかを決定する。例えば、ユーザのチャネル状態情報又は信号対雑音比若しくは信号対干渉及び雑音比に基づいて、第ｊのスケジューリングイベントにおいて、ユーザｋが単独でスケジュールされた場合にユーザｋに送信されるレートを、レートＺｊ（ｋ）とすることができると決定されたと仮定する。その後、スケジューラは、第ｊのインターバルにおいてスケジュールされる加重和レートを最大化するために、以下の式
【数４】
を最大化するユーザ「ｋ＊」によって決定されるような、ユーザ「ｋ＊」を選択しようと試みる。この実施形態では、ユーザに対する重みは、この（又は１つの）スケジューラのアンテナ−ユーザペアだけでなく、すべての協調パターンにわたるユーザのスケジュールされたレートについての情報を使用して決定される。
【００３６】
[0035]与えられた送信機会において、２以上のユーザにサービスできるシステムでは、サービスすべきユーザのサブセットの決定が行われる。ユーザ端末のサブセットは、Ωで表される。したがって、Ｚは、今では、ｋ及びΩの関数、すなわち、Ｚｊ（ｋ，Ω）である。一実施形態では、スケジューラによって実行されるスケジューリングアルゴリズムは、第ｊのインターバルにおいて、
【数５】
を最大化するために、サブセットΩ＊を形成するユーザを選択しようと試みる。ＭＵ−ＭＩＭＯワイヤレス通信システムでは特に、ユーザレートＺｊ（ｋ，Ω）は、送信のためにスケジュールされるユーザのサブセットにしばしば依存することに留意されたい。例えば、線形ゼロ強制（ビーム／ゼロ強制ベクトル及びそれらのベクトルへの電力割り当て）又はダーティペーパ符号化（Ｄｉｒｔｙ Ｐａｐｅｒ Ｃｏｄｉｎｇ）ソリューションは、ユーザのサブセットΩに依存する。そのような手順は、当業者に知られている。この実施形態では、ユーザに対する重みは、この（又は１つの）スケジューラのアンテナ−ユーザペアだけでなく、すべての協調パターンにわたるユーザのスケジュールされたレートについての情報を使用して決定される。
【００３７】
[0036]所望の方式で動作するシステムの場合、レート推定値
【数６】
などの情報は、ユーザがそのユーザにサービスしているすべての可能なリソースにわたって経験する平均レートを反映すべきであることを思い出されたい。送信アンテナとユーザが関連付けられた各ペアに対して、単純で非効率的なシステムは、他のペアに対して実行されるスケジューリングアルゴリズムとは独立したスケジューリングアルゴリズムを動作させることができる。ここで、値「ｗｊ」（ＰＦＳなどのスケジューラの場合、値
【数７】
に等しい）は、ユーザｊが多くのアンテナ−ユーザペアに共通していることがあるという事実にも関わらず、各スケジューリングアルゴリズムについてのローカルな値であり、スケジューラ毎に独立である（異なっている）。この意味で、スケジューリングアルゴリズムの各々は、ペア毎に独立に動作し、そのペアにおいて表されるユーザダイバーシティ、送信オプションなどを何でも利用する。アンテナとユーザが関連付けられたペアは固定され、ユーザはそのようなただ１つのペアのメンバであるので、これが最も普及しているシステムにおける標準的な動作である。アンテナ−ユーザペアが、送信リソースにおいて変化し、その結果、ユーザが、少なくとも２つ以上のリソースにおいて、少なくとも２つ以上のペアのメンバになる場合、独立した動作は非効率的である。
【００３８】
[0037]ユーザが複数のアンテナ−ユーザペア上でサービスされる、本発明が対象とするシステムのためのスケジューリングアルゴリズムは、独立に動作しない。いくつかの実施形態では、独立のスケジューラは、グローバルスケジューリングアルゴリズムを効果的に実施するために一緒に機能する、「構成」スケジューリングアルゴリズムによって取って代わられる。これを行うため、アンテナとユーザの２つの異なるペアが、いくつかの共通ユーザを共有する場合、そのようなペアについてのスケジューラの動作は、依存的になる。一実施形態では、これは、重み「ｗｊ」の計算を変更することによって、効果的に達成される。具体的には、２つ以上のアンテナ−ユーザペアに共通する（２つ以上の構成スケジューラに共通する）ユーザｊの重み「ｗｊ」は、このユーザをスケジュールできるすべての対応するスケジューラの動作に依存した値である。一実施形態では、おそらくは中央リポジトリに保存され、必要とされる場合に構成スケジューラによって要求される、グローバルな共通値「ｗｊ」が存在する。この値を意味あるものにするため、中央リポジトリが、すべてのスケジューラにわたる平均レートを反映させて、グローバルな共通値「ｗｊ」をしかるべく調整及び更新できるように、スケジューラは、それがユーザｊにサービスしている平均レートの更新値も送信する。一実施形態では、ユーザｊをスケジュールできる構成スケジューラ間で転送される送信を介して共有される、グローバルな共通値「ｗｊ」が存在する。
【００３９】
[0038]別の実施形態では、各スケジューラは、「ｗｊ」の独自のコピーを有し、ローカルな値は、同じでないことがある。しかし、その値は、互いに依存し、近似的には同じである。このように値を依存的にするために、ユーザｊについての情報をスケジューラ間で交換して、重み「ｗｊ」の個々の値が同じであるか、又は十分に類似している（すなわち、依存的である）ことを保証する。例えば、一実施形態では、すべてのスケジューラが、「ｗｊ」の独自のローカルコピーを、ユーザｊを扱うすべてのスケジューラに送信する。各スケジューラは、「ｗｊ」の独自のローカルコピーを、他のスケジューラから受信した個々の「ｗｊ」値すべての（十分に）加重された平均によって置き換える。そのような平均の加重は、各スケジューラが自由に利用できるリソースをどれたけ有するかを反映することができ、より多くのリソースを有するスケジューラの「ｗｊ」値には、より大きな加重が与えられる。その後、各スケジューラは、多くの送信機会にわたって、この値を使用して、他のスケジューラとは独立して動作し、独自の独立したスケジューリングイベントに基づいて、「ｗｊ」のローカル測定値を更新し、その後、「ｗｊ」のローカルコピーが再び交換されて、プロセスが繰り返される。したがって、個々の加重値は、互いを「トラック（ｔｒａｃｋ）」しており、十分に近い。
【００４０】
[0039]そのようなシステムの興味深い特徴は、スケジューラは、あらゆるスケジューリングイベントについての情報を交換する必要がなく、又はあらゆるスケジューリングイベントについてスケジューラどうし対話する必要がないことである。（ＰＦＳを含む多くのスケジューラの場合）スケジューラは、スケジューラがある時間インターバルにわたってユーザにサービスするレートの合計などの情報を交換しさえすれば十分である。
【００４１】
構成スケジューラの配備及び相互接続性
[0040]一実施形態では、スケジューリングシステムは、多くの構成スケジューラから構成される。図６は、共通ユーザにサービスし、それらのユーザについての情報（[0038]〜[0039]で言及された情報など）を共有する、構成スケジューラを含む通信システムの図である。
【００４２】
[0041]図６を参照すると、図４及び図５に示される、２つの協調パターンを有するシステムが示されている。図４は、図２のクラスタに対応する、多くのそのようなスケジューラＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を示している。スケジューラＳ１は、それぞれセル１、２、３の基地局（ＢＳ）１、２、３のためのスケジューラであり、スケジューラＳ２は、それぞれセル４、５、６の基地局４、５、６のためのスケジューラであり、スケジューラＳ３は、それぞれセル７、８の基地局７、８のためのスケジューラであり、スケジューラＳ４は、セル１０の基地局１０のためのスケジューラである。図５は、図３のクラスタに対応する、多くのそのようなスケジューラＳ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８を示している。スケジューラＳ５は、それぞれセル３、４、５の基地局３、４、５のためのスケジューラであり、スケジューラＳ６は、それぞれセル１、２の基地局１、２のためのスケジューラであり、スケジューラＳ７は、それぞれセル６、１０の基地局６、１０のためのスケジューラであり、スケジューラＳ８は、セル８の基地局８のためのスケジューラである。スケジューラと基地局の間の接続は、スケジューラのそれぞれのクラスタにおいてどの基地局が使用されるかを示している。接続は有線通信又は無線通信を介することができることに留意されたい。
【００４３】
[0042]図４及び図５によって一緒に示されるように、ユーザ端末は、時間又は周波数において、異なるクラスタのメンバになることができる。例えば、ユーザ５及びユーザ６は、図４によって使用されるチャネルリソース（例えば、周波数及び／又は時間インターバル）においてはスケジューラＳ１によってスケジュールされ、図５によって使用されるチャネルリソース（例えば、周波数及び／又は時間インターバル）においてはスケジューラＳ５によってスケジュールされる。これは、対象とする変化するマルチセルシステムの動作を反映している。
【００４４】
[0043]再び図６を参照すると、スケジューラの各々は、クラスタ内のユーザ端末とクラスタ内のアンテナの間に存在するチャネルの状態についての情報を提供するチャネル状態情報を、物理層から受け取る。スケジューラは、どのユーザ端末がアンテナの各々に関連付けられるかも知っている。一実施形態では、スケジューラは、ユーザの推定サービスレート
【数８】
、ユーザのレート要件、ユーザの以前にスケジュールされたイベント、及びユーザの割り当てレートのうちの１つ以上についての情報にもアクセスする。
【００４５】
[0044]この実施形態では、スケジューラは、合同方式で振る舞い、異なるスケジューラが、異なる送信リソースにおいて、例えば、異なる時間及び／又は周波数インターバルにおいて、同じユーザを扱う。スケジューラは、スケジューリングのために十分な情報を十分に共有することによって、これを行う。図６では、そのような情報の共有は、スケジューラの間の通信のラインによって示されている。より具体的には、スケジューラＳ１、Ｓ６は、セル１及びセル２内の共通ユーザについての情報を共有し、スケジューラＳ８、Ｓ９は、セル３内の共通ユーザについての情報を共有し、スケジューラＳ２、Ｓ５は、セル４及びセル５内の共通ユーザについての情報を共有し、スケジューラＳ２、Ｓ７は、セル６内の共通ユーザについての情報を共有し、スケジューラＳ２、Ｓ８は、セル８内の共通ユーザについての情報を共有し、スケジューラＳ４、Ｓ７は、セル１０内の共通ユーザについての情報を共有する。例えば、比例公平スケジューラ（ＰＦＳ）の場合、スケジューラは、共通ユーザの「ｗｊ」値を同じに又は近似的に同じに作成するのに十分な情報を共有する。
【００４６】
[0045]一実施形態では、スケジューラは、（中央リポジトリを使用することなく）構成スケジューラ間でレート情報の決定に十分な情報を直接的に転送し、そのような情報だけを共有することによって、レート情報を決定する。一実施形態では、共有される唯一の情報は、スケジューラの各々によって与えられるそのようなユーザの合計レート又は平均レートである。例えば、一実施形態では、Ｓ１がＳ５に、またＳ５がＳ１に、それが、いつ、どんなレートで、両方のスケジューラに共通するユーザ５及びユーザ６などのユーザ端末をスケジュールしたかを告げれば十分である。他の実施形態では、これは十分すぎる情報であることがある。例えば、ｗｊ（ｋ）が、上で説明されたような平均レートとして設定される場合、Ｓ１がＳ５に、またＳ５がＳ１に、それが所定の数の送信機会にわたってそのようなユーザにサービスした平均レートを告げるだけでも十分である。したがって、各スケジューラは、各協調パターンについての平均を用いて、スケジューラが有するスケジューリング機会数にわたって各平均を計量することができ、各ユーザ端末がすべての協調パターンにわたってサービスされた平均レートを計算することができる。
【００４７】
[0046]Ｓ１がＳ５に、またＳ５がＳ１に、それが使用した重みを告げれば十分なこともある。一実施形態では、重みは、各スケジューラ（例えばＳ１）内で、ユーザ端末のスケジューリングに基づいて更新され、他のスケジューラ（例えばＳ５）がインターバルのたびに見るそのような重みの変更は、ユーザ端末がどのようにサービスされたかに関する情報を提供する。
【００４８】
[0047]一実施形態では、与えられたユーザ端末に対する重みは、ユーザ端末がいつ、どんなレートでスケジュールされたかに関する過去の情報を使用して決定される。一実施形態では、ユーザ端末に対するそのような重みは、すべての協調パターン（そのユーザを考慮するすべてのスケジューラ）にわたるユーザ端末のスケジュールされたレートについての情報を使用して決定される。同時に、構成スケジューラ（例えばスケジューラＳ１）が決定を下す場合、スケジューラが、そのユーザ端末の重み「ｗｊ」のみを知れば、又は決定すれば十分である。ＰＦＳの場合、これはちょうど平均レートの逆数である。
【００４９】
[0048]一実施形態では、スケジューラは、ユーザ端末が最大待ち時間でスケジュールされることも保証する。そのような最大待ち時間の値は、アプリケーション依存とすることができる。例えば、音声通信では、ｘミリ秒のブロック毎に少なくとも１回パケットを送信することが必要であり、「ｘ」はシステムに依存するが、一般には１０〜３０ミリ秒のオーダである。スケジューラが、（あるレートが与えられた場合に）ユーザがある最大待ち時間でスケジュールされることを保証するという、ある要件も有する場合、Ｓ１がＳ５に、Ｓ５がＳ１に、それがそのようなユーザ端末にサービスした平均レート（又は重み）と、それがそのようなユーザ端末にサービスした最後の時だけを告げれば十分である。
【００５０】
[0049]一実施形態では、重みは、他の何らかの基準（例えば、ユーザがいくら支払うか、ユーザが実行しているアプリケーションなど）によって決定される。重みが、他の何らかの１つ又は複数の基準によって決定される場合、スケジューラは、実際には、重みを更新しないこともあるが、その１つ又は複数の基準に従って重みを使用（又は設定）する。
【００５１】
[0050]一実施形態では、チャネル状態情報は、構成スケジューラ間で（必ずしも）交換されない。共有される情報は、スケジューリング情報（すなわち、スケジューリングするのに十分な情報）のみに十分に限定される。一実施形態では、各構成スケジューラは、チャネル状態情報を使用して、そのクラスタ内のユーザだけに適用される、可能なスケジュールされるレートＺｊ（ｋ）を、計算される重みとともに計算する。別の構成スケジューラは、そのようなチャネル状態情報を知る必要がなく、スケジュールされる各ユーザのレート（又は合計レート）を知る必要があるだけである。
【００５２】
[0051]上で説明されたのと同様のスケジューリング技法及び情報共有要件を使用できる別の実施形態では、合同又は準合同方式で動作するためにスケジューラによって使用される情報は、１つ以上の中央リポジトリロケーションに保存される。一実施形態では、ＰＦＳスケジューラの場合、中央リポジトリ内の情報は、ユーザが有するすべての可能な送信リソースにわたって所定の時間までにユーザが受け取った平均レートの大きさを提供にするのに十分でなければならない。したがって、そのような情報は、あらゆるスケジューリングインスタンスと、各インスタンスのレートを含む必要はなく、ユーザが経験した平均レートを決定するのに十分でありさえすればよい。そのような目的のために十分な情報は、各構成スケジューラがユーザに与えた総レートに対する定期的な（非リアルタイムの）更新とすることができる。そのようなものとして、すべてのスケジューラにわたる総レートを決定し、様々な時間インターバルにわたる平均の大きさに変換することができる。
【００５３】
[0052]図７は、スケジューリングエンティティＳ１〜Ｓ８のすべてをサービスする中央エンティティ７０１に単一の中央ロケーションを有するケースを示している。一実施形態では、この中央エンティティ７０１は、例えば、バックボーンネットワーク（例えばＩＰベースネットワーク）上に存在する。そのようなバックボーン上での待ち時間は、スケジューリングイベントのインターバルと比較して大きいことがある。一実施形態では、これが当てはまる場合、システムは、第ｊのインターバルにおいてスケジューリングを行うには、ある時間までの情報で十分であると見なす。例えば、中央エンティティ７０１は、第ｊのインターバルにおいて、第（ｊ−Ｋ）のインターバルまでの情報しかもたないことがあり得、ここで、Ｋはある許容可能な数である。このように、システム全体にわたるスケジューリングの協調は、物理層シグナリングにおける完全協調によって必要とされることがあるような厳しい待ち時間要件に対処する必要がない。
【００５４】
[0053]スケジューラＳ１〜Ｓ８は、それらが動作するすべてのスロットの前に、又はある規則的な間隔で、中央エンティティ７０１に更新を要求する。スケジューラＳ１〜Ｓ８はまた、それらが動作するすべてのスロットの後で、又はある規則的な間隔で、中央エンティティ７０１に更新を送信する。更新がインターバルにわたる場合、しばしば情報は、例えば、そのインターバル中にスケジューラがそのユーザの各々にサービスした合計レート又は平均レートなど、そのインターバル中のそのような情報の合計又は平均を反映しさえすればよい。
【００５５】
[0054]スケジューリングエンティティは、他のエンティティを介して情報を送信することもできる。図７に示されるように、スケジューラＳ６は、スケジューラＳ１を介して情報を送信し、スケジューラＳ５は、スケジューラＳ３を介して情報を送信し、スケジューラＳ７は、スケジューラＳ８を介して情報を送信する。これは、以下のことを可能にする。
１．いくつかのエンティティは、必要な情報が中央エンティティに送信される前に、それが必要とする情報を取得する。したがって、実際に、それらのエンティティは、そのような情報を中央リポジトリに要求する必要がない。
２．おそらく、エンティティのバックボーン相互接続が簡素化される。
３．特にすべての情報がエンティティ間で得られる場合、中央エンティティに要求される情報が削減される。例えば、それらのエンティティは、そのユーザのために必要とするすべての情報を、そのようなスケジューラ間交換と、情報の転送を介して、獲得できることがある。
【００５６】
[0055]別の実施形態では、中央エンティティからスケジューラに送信される情報は、重みｗｊ（ｋ）だけである。中央エンティティは、そのような重みを計算することができる。この計算は、すべてのスケジューラからの十分な量の過去のスケジューリング情報を調べ、その後、構成スケジューラの各々に必要とされる重みだけを送信することによって、行うことができる。
【００５７】
[0056]また別の実施形態では、コントローラのサブセットだけが、スケジューリングのために、任意の与えられたユーザ端末のレートを知り、追跡する必要がある。任意のユーザ端末ｋについて考える。Ａ（ｋ）が、ユーザｋをスケジュールできるコントローラ／スケジューラの集合を表すとする。一実施形態では、エンティティの別の集合Ｂは、異なるユーザ端末についてのスケジューリング情報を保存することに関連する。この実施形態では、集合Ａ（ｋ）と集合Ｂの和集合のうちの１つ以上のエンティティが、ユーザ端末ｋのためのスケジューリング情報リポジトリとして使用される。そのようなものとして、「第ｋ」のユーザ端末のためのリポジトリは、与えられた時間において、「第ｋ」のユーザ端末のためのスケジューリングアルゴリズム重みを、そのユーザ端末をスケジュールするコントローラに提供することに加え、「第ｋ」のユーザ端末のスケジュールされたレートを知り、その更新された重みを計算することにも責任を負う。
【００５８】
[0057]一実施形態では、リポジトリは、もっぱら集合Ａ（ｋ）に属するユーザ端末ｋから選択される。リポジトリは、例えば、以下の方法のうちの１つに従って選択することができ、すなわち、（ｉ）ユーザ端末ｋに最も近いコントローラが、そのユーザのための単一のリポジトリとして選択され、（ｉｉ）集合Ａ（ｋ）内のコントローラの各々が、所定の期間、リポジトリとして選択され（例えば、送信機会のある期間にわたるラウンドロビン方式）、（ｉｉｉ）すべてのコントローラが、リポジトリとして選択され、（ｉｖ）コントローラのサブセットが、事前にリポジトリとして指定され、集合Ａ（ｋ）内のすべての指定されたリポジトリが、ユーザｋのためのリポジトリとして選択される。
【００５９】
[0058]図８は、スケジューリング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（回路、専用ロジックなど）、（汎用コンピュータシステム若しくは専用マシン上で実行される）ソフトウェア、又は両方の組み合わせを含むことができる、処理ロジックによって実行される。スケジューリングプロセスは、スケジューラによって実行される。
【００６０】
[0059]図８を参照すると、プロセスは、処理ロジックが、どの協調パターンを使用すべきかについての情報を受け取ることによって開始する（処理ブロック８０１）。このパターンは、例えば、保存されたパターン決定の系列によって決定されるなど、事前に決定しておくことができる。どの協調パターンを使用すべきかについての情報を受け取った後、パターン内の各協調クラスタ（アンテナ−ユーザペア）について、このアンテナ−ユーザペアにサービスする構成スケジューラ内の処理ロジックは、中央リポジトリ又は他のスケジューラに情報を（まだそれを有していない場合は）要求して、それを獲得し（処理ブロック８０２）、ローカルスケジューリング決定を行うのに必要な情報を生成する（処理ブロック８０３）。一実施形態では、必要な情報は、ＰＦＳアルゴリズムにおいて重みを決定するための情報を含む。
【００６１】
[0060]次に、パターン内の各協調クラスタについて、処理ロジックは、それが１つ又は複数のユーザ端末に対してサポートできるレートの推定値を獲得する（処理ブロック８０４）。一実施形態では、推定値は、チャネル状態情報からのユーザ端末ＳＩＮＲの推定値を含む。別の実施形態では、推定値は、ユーザの様々なサブセットのためにサポートされるレートの推定値を含む。また別の実施形態では、推定値は、ユーザ端末ＳＩＮＲと、ユーザの様々なサブセットのためにサポートされるレートの両方を含む。
【００６２】
[0061]次に、パターン内の各協調クラスタについて、処理ロジックは、スケジュールされるユーザ端末又はユーザ端末のサブセットを選択し（処理ブロック８０５）、当該スケジューラ及び他のスケジューラが将来のスケジューリングのために必要とする情報を更新及び保存し（処理ブロック８０６）、必要であれば、（共通ユーザのための重み又は他の変数を更新するのに必要とされる）情報を中央リポジトリに送信する（処理ブロック８０７）。そのような更新は、先に説明したように、すべてのスケジューリングイベントの後で、又は多くのスケジューリングイベントの後で行うことができる。その後、プロセスは処理ブロック８０１に推移し、プロセスが繰り返される。
【００６３】
[0062]別の実施形態では、中央リポジトリは使用されない。この場合、処理ブロック８０２は、中央リポジトリから情報を取得せず、例えば、先に図６を説明するときに説明されたように、おそらく多くのリポジトリ及び／又は多くの他の構成スケジューラから取得する。
【００６４】
[0063]別の実施形態では、処理ブロック８０７は、更新情報を中央リポジトリに送信するが、例えば、先に図６を説明するときに説明されたように、おそらく多くのリポジトリ及び／又は多くの他の構成スケジューラに送信する。
【００６５】
協調コントローラの実施形態
[0064]一実施形態では、通信システムは、図６に示されるようなものであり、単一の中央エンティティと、本明細書では協調コントローラと呼ばれる付加的なエンティティとを含む。これが図９に示されている。そのようなシステムで使用されるスケジューリングプロセスの別の実施形態のフロー図が、図１０に示されている。
【００６６】
[0065]図９を参照すると、システムは、協調コントローラ９０１を含む。協調コントローラ９０１は、有線接続又は無線接続を介してアクセス可能なメモリ内に保存された、中央に集められたスケジューリング情報９０２にアクセスする。協調コントローラ９０１は、ＰＦＳであるスケジューラとともに動作する場合、そのような情報（例えば、重み、過去にスケジュールされたレートなど）に対する更新を求めて、構成エンティティに直接的にポーリングを行うこともできる。
【００６７】
[0066]一実施形態では、コントローラ９０１は、スケジューリング履歴が与えられた場合、協調パターンの動作を変更するのが有利かどうかを決定する。例えば、いくつかユーザ端末は必要以上に高いレートを得ており、これはある協調パターンが動作する場合に発生し、一方で、他のユーザは必要とするものを得ていないが、他の協調パターンによってより良いサービスを受けられることが分かった場合、コントローラは、関係するいくつかの送信機会又は割り当てられた送信リソース（例えば、時間スロット及び／又は周波数スロット）を変更すると決定することができる。例えば、ユーザ６及びユーザ７がユーザ４及びユーザ５よりもはるかに高いレート要件を有し、ユーザ１及びユーザ２などのユーザ端末は、どのパターンが使用されたとしても、必要とするレートを得られる場合、コントローラは、図２のパターンよりも図３のパターンをより多く使用すると決定することができる。これは、パターンの数が限られている場合、又はレート要件がＰＦＳの外で外部的に設定される場合に、等しい又は固定された共有パターンを用いた場合には不可能な利点を有することができる。
【００６８】
[0067]一実施形態では、コントローラ９０１は、必要とされる場合は、いくつかの協調パターンをシステムから削除すること、又はシステムに追加することもできる。
【００６９】
[0068]図１０は、スケジューリング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（回路、専用ロジックなど）、（汎用コンピュータシステム若しくは専用マシン上で実行される）ソフトウェア、又は両方の組み合わせを含むことができる、処理ロジックによって実行される。スケジューリングプロセスは、スケジューラによって実行される。
【００７０】
[0069]図１０を参照すると、プロセスは、処理ロジックが、協調パターンを決定することによって開始する（処理ブロック１００１）。どの協調パターンを使用すべきかについての情報を受け取った後、パターン内の各協調クラスタについて、スケジューラ内の処理ロジックは、中央リポジトリ又は他のスケジューラに情報を要求して、それを獲得し（処理ブロック１００２）、ローカルスケジューリング決定を行うのに必要な情報を生成する（処理ブロック１００３）。一実施形態では、必要な情報は、ＰＦＳアルゴリズムにおいて重みを指定することができる任意の情報を含む。
【００７１】
[0070]次に、パターン内の各協調クラスタについて、処理ロジックは、それが１つ又は複数のユーザ端末をサポートできるレートの推定値を獲得する（処理ブロック１００４）。一実施形態では、推定値は、チャネル状態情報からのユーザ端末ＳＩＮＲの推定値を含む。別の実施形態では、推定値は、ユーザの様々なサブセットのためにサポートされるレートの推定値を含む。また別の実施形態では、推定値は、ユーザ端末ＳＩＮＲと、ユーザの様々なサブセットのためにサポートされるレートの両方を含む。
【００７２】
[0071]次に、パターン内の各協調クラスタについて、処理ロジックは、スケジュールされるユーザ端末又はユーザ端末のサブセットを選択し（処理ブロック１００５）、当該スケジューラ及び他のスケジューラが将来のスケジューリングのために必要とする情報を更新及び保存し（処理ブロック１００６）、必要であれば、情報を中央リポジトリに送信する（処理ブロック１００７）。その後、プロセスは処理ブロック１００１に推移し、プロセスが繰り返される。
【００７３】
複数のクラスタのための構成スケジューラ
[0072]この実施形態は、先の実施形態の原理を共有する。相違は、複数のクラスタにわたってスケジュールを行うのに、単一のエンティティが使用されることである。これの一例が、図１１に示されている。
【００７４】
[0073]図１１を参照すると、単一のエンティティＣＳ１が、与えられた時間（又は周波数）において、図２から取られた２つのクラスタ上でスケジュールを行うのに使用される。一実施形態では、このスケジューラは、異なる時間又は異なる周波数においては、別のパターン上でも、例えば、図３のセル３＋セル４＋セル５によって表されるクラスタに対しても協調を司る。したがって、このスケジューラは、時間インターバル又は周波数インターバルにおいて共通するユーザ端末に対して同時合同決定を行うことができることがある。
【００７５】
[0074]また、一実施形態では、ＣＳ１などのスケジューラは、ユーザをスケジュールすること、及びどの協調パターンをユーザにスケジュールするかについて同時合同決定を行う。一実施形態では、１つの周波数帯域において図２が、別の周波数帯域において図３が、同時に動作する場合、ユーザ６とユーザ７のスケジューリングを合同で考えることができる。
【００７６】
[0075]一実施形態では、スケジューラＣＳ１は、ユーザ端末が同時に両方の（又は所定数を超える）帯域上でスケジュールされないような方法で、各帯域においてスケジューリングを行うことを決定する。別の実施形態では、スケジューラＣＳ１は、いくつかの帯域にわたって合同でスケジューリングを行うことを決定し、それは、周波数が異なるいくつかの協調パターンにわたって、さらに協力的なシグナリングを可能にする。例えば、ＯＦＤＭシステムでは、信号は、複数の帯域上に分割することができる。しかし、信号を形成する際に、サポートされるレートと、いくつの帯域が使用されるかを、あらかじめ知っている必要がある。
【００７７】
[0076]図１１に表される相互接続性は、これらのより広範なエンティティ間で渡される必要がある情報の量に関係する。一実施形態では、ただ１つのエンティティしか存在しないことがある。例えば、図９の協調コントローラが、もっぱらスケジューリングを行い、その場合は、「Ｓ１」、．．．、「Ｓ８」は、あまり複雑でないエンティティとすることができる。
【００７８】
さらなる設計上の検討事項
一実施形態における物理層及びパターン上の検討事項
[0077]上述の実施形態では、スケジューリングアルゴリズムは、情報（例えばチャネル状態情報）に基づいて、与えられた時点においてユーザをスケジュールできるレートを決定する。すべてのユーザにわたってレートが比較され、全体的な基準（例えば加重された基準）に合致するユーザのサブセットがスケジュールされる。実施形態は、必ずしも物理層に依存しない。マルチセルシステムでは、セルからなる各クラスタ内における物理層送信は、他のクラスタとは独立して動作する。本明細書の目的では、送信信号自体は、それが選択する任意の技法を、例えば、単入力単出力（ＳＩＳＯ）送信、多入力多出力（ＭＩＭＯ）送信、及び多数のアンテナが多数のユーザへの合同同時送信を協調させるマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）送信などを使用することができる。基礎となる送信は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）などに基づくことができる。
【００７９】
[0078]これらのマルチセル設計においては、ＭＵ−ＭＩＭＯが、特に興味深く、構成スケジューラは、各クラスタ内の干渉が制御されると実際に仮定することができるので、スケジューリングアルゴリズムにとって良好な特性を有する。基礎的なシグナリングとしてＭＵ−ＭＩＭＯを使用して、クラスタ内のすべてのセルにわたって送信を合同で協調させることによって、これらは、干渉に起因する問題を軽減する上で著しい利益とすることができる。線形ゼロ強制（ＬＺＦ）、ダーティペーパ符号化（ＤＰＣ）、又は最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）ドリブンのシグナリングの形態をとるＭＵ−ＭＩＭＯ送信は、すべて、各クラスタ内の干渉の影響を制御するという利点を有する。ＭＵ−ＭＩＭＯがＰＦＳとともに使用される場合、ユーザ端末とＭＵ−ＭＩＭＯ物理層シグナリングソリューションを合わせて選択する様々な技法を見ることができる。
【００８０】
[0079]線形ゼロ強制（ＬＺＦ）を用いる場合、貪欲スケジューリングアルゴリズムを考えることができ、このアルゴリズムは、ステップ１）において、クラスタ内のただ１つのユーザ端末を、それが単独でスケジュールされるという仮定に基づいて、選択することによって開始し（この場合、ＬＺＦ解は自明である）、その後、ステップ１）のユーザがユーザの１つであるように探索を制限しながら、２つのユーザの最良の組み合わせを探索し（２つのユーザを有するように、ＬＺＦ解が変化する）、最大数のユーザ端末が選択されるまで、同様のことを繰り返す（ユーザ端末が都度追加されて、ＬＺＦ解が変化する）。
【００８１】
[0080]一実施形態では、各ステップにおけるユーザ端末の選択は、決定を下す際に、個別及び合計加重レートｗｊ（ｋ）Ｚｊ（ｋ）と、潜在的なユーザにわたる合計ｗｊ（ｋ）Ｚｊ（ｋ）を見る。
【００８２】
別の実施形態における物理層及びパターン上の検討事項
[0081]一実施形態では、スケジューリングアルゴリズムは、レート項Ｚｊ（ｋ）内に、クラスタの外部から到来する干渉分を含む。
【００８３】
[0082]一実施形態では、図２において、異なるユーザによって経験される平均干渉レベルの推定値を提供することができる。この情報は、ユーザが経験する、ユーザにサービスしない局からの送信レベルを感知することによって、ユーザ自身によって推定することができる。そのような情報は、ユーザの地理的ロケーションに潜在することができる。一実施形態では、そのような推定値は、地理的考慮と、他の（１つ又は複数の）クラスタに属するアンテナから放射される仮定の電力とに基づいて導出される。例えば、ユーザ６は、おそらく、この協調パターンに関しては、（感知されたとしても、又はロケーションから決定されたとしても）ユーザ１、２、３、及び４とは異なる（より高い）推定干渉を与えられる。
【００８４】
[0083]さらに、ユーザは異なる時間には異なるクラスタのメンバであるので、一実施形態では、ユーザは、実際には、推定干渉を与える助けになる有益な部分情報も有する。例えば、図２では、ユーザ６は、基地局ＢＳ４又はＢＳ５からの送信によってサービスされていない。しかし、システムが図３におけるように動作している場合、ユーザ６は、それ自体とＢＳ４及びＢＳ５の間のチャネル上に情報を有する。一実施形態では、この情報は、図２の動作の下で干渉を決定する際に使用される。これは、例えば、ＢＳ４及びＢＳ５が、図２の下で、図３の下で行ったのとほぼ同じ電力／信号を放射することを仮定している。
【００８５】
他の物理層及びパターン上の検討事項
[0084]合同スケジューリング及び協調パターン変更の実施形態は、協調パターン上のクラスタにわたる異なる周波数帯域に適用される電力レベルをスケジューリングに役立つ方法で選択できる概念など、他のパターン変更方式において説明された概念を使用することができる。２００９年８月１０日に出願された、「Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｖａｒｙｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｐｏｗｅｒ Ｐａｔｔｅｒｎｓ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」と題する、米国特許出願第１２／５３８７３９号を参照されたい。
【００８６】
協調パターン及びそれらがサービスするユーザに関する目標
[0085]図２のユーザ１及びユーザ２などのユーザ端末は、それらにサービスできることがあるレートが、使用される協調パターンに関わりなく、良好であるため、他のユーザ端末を圧倒することがある。結果として、スケジューラがこの不均衡に反応しない場合には、スケジューラが、ユーザ４、ユーザ５、ユーザ６、又はユーザ７などのユーザに十分にサービスしないこともあり得る。これは、ＰＦＳなどのアルゴリズムを使用する場合にさえも当てはまる。
【００８７】
[0086]実施形態に対する拡張として、特に上で説明された概念のいくつかに対する拡張として、意図的な方式で、各構成スケジューラにおいてスケジュールされる、又は協調クラスタ内のユーザ端末のサブセットをさらに限定するスケジューラを考えることができる。一実施形態では、これは、例えば、ユーザの地理的ロケーション又はユーザの推定レートに依存する周波数帯域の関数として行うことができる。例えば、図２では、スケジューラは、ユーザ４及びユーザ５などのユーザ端末のためにいくつかの帯域を確保しておき、ユーザ１及びユーザ２などのユーザ端末が、そのような帯域においてスケジュールされることを禁止する。
【００８８】
[0087]一実施形態では、これを達成するために、スケジューリングアルゴリズムにおいて、重みが意図的に変更される。ユーザ端末の制限は、その重みｗ（ｋ）をゼロに設定することと等価である。一実施形態では、ユーザ端末のスケジューリングの抑制は、ｗ（ｋ）をさらに低減することによって達成される（例えば、ｗ（ｋ）をスケーリングし、新しい値ｐ（ｋ）ｗ（ｋ）を使用し、ここで、０≦ｐ（ｋ）≦１．０である）。このスケーリングは、与えられた帯域又は与えられた協調パターンにおいてスケジューリングを行う場合に使用することができ、ＰＦＳのデフォルト動作のいくつかを無効にする。
【００８９】
本発明の実施形態の利点
[0088]本発明の実施形態は、セル間の協調パターンが変化するマルチセル環境内での、合同ユーザ＋レート＋パターンスケジューリングアルゴリズムを含む。さらに、スケジューリング自体は、協調パターンのスケジューリングを決定することができる。
【００９０】
[0089]本発明の実施形態は、以下の利点のうちの１つ以上を有する。合同動作は、合同方式で動作する多くのより小さな「構成」スケジューリングアルゴリズムからなるスケジューリングアルゴリズムが、いつ、どのユーザ端末をスケジュールすべきかについてより良い決定を行うことを可能にする。スケジューリングアルゴリズムが、すべての協調パターン（すべての送信リソースにわたるすべての可能なアンテナ−ユーザペア）にわたって、すべての可能性（すべての可能なスケジューリング機会）を効果的にリンクすることを可能にすることによって、すべてのそのような可能性に関して最良である場合に、ユーザ端末をスケジュールすることができる。これは、ユーザ間の公平性に関する、ユーザ端末が経験する個々のレートに関する、及びユーザ端末にサービスする待ち時間に関する、ユーザ端末にサービスされる総レートに関して、利点を有する。合同動作は、スケジューリングアルゴリズムが、協調パターンの変更の動作にも影響を与えることを可能にする。スケジューリングアルゴリズムは、実際に、この動作を指示して、すべての構成スケジューラにおいてばかりでなく、パターン自体のスケジューリングにおいても完全合同決定を行うことができる。
【００９１】
スケジューラの一例
[0090]図１２は、クラスタ又は複数のクラスタのためのスケジューリングアルゴリズムの実行を含む、上で説明された機能の１つ以上を実行するスケジューラの一実施形態のブロック図である。一実施形態ではスケジューラは、基地局内に配置される。別の実施形態では、スケジューラは、基地局から離れている。
【００９２】
[0091]図１２を参照すると、スケジューラ１２００は、
【００９３】
[0092]制御情報を送受信するコントロールインタフェース１２０２を含む。スケジューラ１２００は、例えば、どの送信リソース上で、どのクラスタにおいて、どのユーザ端末をスケジュールすべきかを指定する情報、及びそのユーザ端末に対する送信レートなど、基地局を制御するための情報を、このインタフェースを使用して送信する。スケジューラ１２００は、ユーザの重み「ｗｊ」、他のスケジューラ及び又は中央リポジトリからのユーザの平均レート又は合計レート、ユーザのチャネル状態情報、ユーザの推定ＳＩＮＲなど、そのスケジューリング決定を行うのに必要とされる情報も、この情報を使用して受信する。コントロールインタフェース１２０２は、１つの基地局又は複数の基地局とインタフェースをとることができ、有線又は無線通信機能を含むことができる。
【００９４】
[0093]（１つ又は複数の）プロセッサ１２０１は、上で説明されたような、基地局の動作（若しくは他の基地局の動作）の多くを制御するために、又はそのような動作の多くが制御されるように、１つ以上のスケジューリングアルゴリズムを実行する。これは、スケジューリング基準と、コントロールインタフェース１２０２から受け取った情報が与えられた場合に、Ωなどのユーザの組を選択することを含む。ユーザのレートも、このユニットによって決定される。このユニットは、どんな協調パターンを使用すべきかについて決定を下すことができる。メモリ１２０３は、命令及び他のデータを、上で説明されたような、事前定義された協調パターン及び（１つ又は複数の）スケジューリングアルゴリズムとともに保存する。タイミング／クロックユニット１２０４は、当技術分野でよく知られた方法で、基地局にタイミング及び／又はクロックを提供する。
【００９５】
[0094]上述の説明を読んだ後には、本発明の多くの代替及び変更が、当業者には疑いもなく明らかになるが、例示によって示され、説明された特定の実施形態はいずれも、限定と見なされることはまったく意図していないことを理解されたい。したがって、様々な実施形態の詳細についての言及は、本発明にとって必須と見なされるような特徴のみをそれ自体が列挙する、特許請求の範囲を限定することを意図していない。
【優先権】
【０００１】
[0001]本特許出願は、２００８年８月１３日に出願された、「Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｕｓｅｒ ａｎｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｏｖｅｒ Ｖａｒｙｉｎｇ Ａｎｔｅｎｎａ ａｎｄ Ｂａｓｅ−Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｓ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」と題する、対応する特許仮出願第６１／０８８７１２号の優先権を主張し、同特許仮出願を参照により組み込む。
【関連出願】
【０００２】
[0002]本出願は、本出願と同時に出願された以下の出願に、すなわち、２００９年８月１０日に出願された、「Ａ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ ｏｒ Ｍｕｌｔｉ−Ａｎｔｅｎｎａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ」と題する、米国特許出願第１２／５３８７２９号、及び２００９年８月１０日に出願された、「Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｖａｒｙｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｐｏｗｅｒ Ｐａｔｔｅｒｎｓ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」と題する、米国特許出願第１２／５３８７３９号に関連する。
【発明の分野】
【０００３】
[0003]本発明の実施形態は、マルチセルワイヤレス環境におけるワイヤレス送信の分野に関し、より詳細には、本発明の実施形態は、協調パターン（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ）を変更する際に、何らかの基準（例えば公平性）に基づいてユーザ端末レートを変更することによって、ワイヤレス通信システムにおいてスケジューリングを行うことに関する。
【発明の背景】
【０００４】
セル及びマルチセル及びセルクラスタの動作
[0004]本明細書の目的に即して、「セル」は、１組の（多くの）送信アンテナによってサービスされる地理的エリアを表すために使用される。そのようなアンテナは、１つ又は複数の基地局に存在することができる。それらは、１つの地点に共存することができ、又はセル全域に地理的に分散することができる。それらは、セルの地理的境界には物理的に存在すらしないことがあるが、セル内に物理的に配置される場合がしばしばある。ダウンリンクトラフィックの場合、この１組のアンテナは、信号をセル内のユーザに合同で送信することによって、セル内のユーザ端末にサービスする。送信信号は、単一の共通的な物理層機構によって生成され、制御される。すなわち、与えられた「セル」内では、送信アンテナは協調させられる。そのような共通的な物理層機構は、多くの基地局にわたって分散できるが、共通的な結果を達成するために合同で制御される、多くの処理エンティティによって実施することができる。その機構は、単一の処理エンティティによっても実施することができる。そのような「セル」の古典的な例が、図１に示されている。ここでは、アンテナは、１つの基地局に共存している。図１を参照すると、古典的な六角形セル内のユーザ端末は、「地理的に最も近い」（例えば、コールの中央の）基地局サイトにマッピングされる。この最も近いマッピングは、古典的な六角形パターンをもたらす。例えば、セル１は、単一の基地局ＢＳ１における中央の１組の４つのアンテナからなり、ユーザ１、ユーザ２、ユーザ３、及びユーザ４を含むが、それらに限定されない、ユーザのグループをサポートする。この「地理的に最も近い」局というルールは、ユーザが任意の基地局（又はアンテナ）から取得する受信信号エネルギーが、その局からの距離につれて、どの局についても同じ数学的関数によって、単調に減少するモデルにおいては、道理にかなっている。一般に、シャドウイング（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ）及び他の影響がある場合、セル境界は、そのような規則的な構造に一致しない。ユーザを基地局に１対１でマッピングする固定的な古典的セル構造を有する、この古典的なマルチセルシナリオでは、単一の基地局が、そのセルに割り当てられたユーザにのみ送信する。
【０００５】
[0005]近隣基地局が、同じ送信リソースを使用した場合（例えば、同時に同じ周波数帯域上で信号を送信した場合）、セル内のユーザが、他のセルからの干渉を経験することがよく知られている。そのような「セル間干渉」（ＩＣＩ：ｉｎｔｅｒ−ｃｅｌｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）は、セルのエッジ付近では、非常に強烈になることがあり、したがって、そのようなエリアにおけるユーザに対する性能を制限する。これは、どのセルラ構造にもともなう古典的な問題である。例えば、図１のユーザ４及びユーザ５は、受信信号レベルに対して高い干渉レベルを経験する。対照的に、ユーザ１及びユーザ２などのユーザは、あまり干渉を経験せず、マルチセル環境からあまり影響を受けずにいることができる。それにも関わらず、すべてのユーザは、ＩＣＩを経験する。
【０００６】
[0006]ユーザ１及びユーザ２などのユーザが、ユーザ４及びユーザ５などのあまり好ましくないチャネル状態を経験しているユーザと、公平性（又は所望の方式）の面でバランスが取れることを保証するために、比例公平スケジューリングアルゴリズム（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｌｙ ｆａｉｒ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）などのスケジューリングアルゴリズムを使用することができる。そのようなメカニズムを用いず、システムが、セル毎の最大スループット（ｍａｘｉｍｕｍ ｐｅｒ ｃｅｌｌ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）で送信することを単純に望む場合、システムは、ユーザ４及びユーザ５などの他のユーザに深刻な不利益を負わせながら、最良のチャネル状態を有するユーザにのみ単純に送信する。
【０００７】
[0007]ＩＣＩの悪影響を軽減するために、セルが送信を協調させると仮定することができる。それを行う１つのそのような方法は、近隣基地局が同時に同じ周波数を使用しないように保証することである。これは、セルラシステムの古典的な周波数再使用手法をもたらす。別の方法は、近隣セルが、同時に同じ周波数を使用することを可能にしながらも、低いＩＣＩをもたらす信号を送信のために選択することである。それを行う１つ方法は、単一の基礎的な物理層機構に、近隣基地局に属するアンテナを合同で制御させることである。極端な場合、１つの機構が、すべての局にわたるすべての送信アンテナを制御し、システムは、本質的に、共通のＭＩＭＯ（ダウンリンク）ブロードキャスト（共用）チャネルを有する単一の分散アンテナシステム（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ａｎｔｅｎｎａ ｓｙｓｔｅｍ）に帰着する。この場合、セル１内のユーザ４などのユーザは、実際には、すべてのアンテナから来る信号によってサービスされる。そのような手法では、ＩＣＩは、著しく低減させることができ、線形ゼロ強制ビーム形成（Ｌｉｎｅａｒ Ｚｅｒｏ−Ｆｏｒｃｅｄ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）などのマルチユーザＭＩＭＯ技法によって、ゼロにさえ設定することができる。実際には、そのような極端な場合は、「セル」の境界は意味をもたず、セル境界を越えてＩＣＩを生じさせる非協調的な信号はもはや存在しない。しかし、そのようなシステムは非実用的である。
【０００８】
[0008]図２に示されるような部分的協調が、より実用的なことがある。図２を参照すると、グループをなすセル（このケースでは３つの近隣セル）が、互いに協調することができる。図示されるように、セル１とセル２とセル３が送信を協調させ、セル４とセル５とセル６が送信を協調させ、セル７とセル８が送信を協調させ、セル１０は他と協調することなく動作する。３つのセルからなるこれらのグループの各々は、単一の「セル」として、又は「クラスタ」と呼ばれるものとして動作する。基地局間のそのような協調が正しく行われる場合、ユーザ４及びユーザ５などのユーザは、もはや近隣クラスタとの境界にいないので、そのようなユーザには、より僅かな干渉項と、おそらくはより良好な信号項とをともに経験させることができる。そのようなユーザは、今では、３つのリモートロケーションにわたる最大１２個のアンテナからの送信を使用する選択肢を有する。したがって、システムはより効率的になる。加えて、セル１とセル２とセル３からなるクラスタ内のユーザのスケジューリングは、一緒に行うことができる。
【０００９】
[0009]しかし、協調は部分的であるので、そのようなシステムは、本質的には、ユーザがあまり好ましくない状態を経験する境界を常に有する。これは、２つの協調クラスタの境界にいる、図２のユーザ６及びユーザ７などのユーザの場合である。
【発明の概要】
【００１０】
[0010]本明細書では、マルチセル環境におけるスケジューリングのための方法及びシステムが開示される。一実施形態では、システムは、複数のユーザ端末と、複数のユーザ端末と通信する複数の基地局であって、複数のユーザ端末のサブセットとの送信を協調させるためにどのアンテナがクラスタとして共に動作するかを指定する協調パターンとして、基地局に属する複数のアンテナがグループ化され、さらに、複数のアンテナのうちの異なる組のアンテナが、異なるリソースにおいて共にグループ化されることでユーザの異なるサブセットへの送信を協調させるように、アンテナの組と関連するユーザの組との定義されたペアが、協調パターンの変化に基づいて送信リソースにおいて変化する、複数の基地局と、アンテナのどの組による、どの送信リソース上での、どんな送信レートを用いたサービスに対して、どのユーザ端末をスケジュールすべきかを指定することによって、ユーザ端末との送信をスケジュールする少なくとも１つのスケジューリングアルゴリズムを実行する、少なくとも１つのコントローラとを備える。
【００１１】
[0011]本発明は、以下で与えられる詳細な説明から、また本発明の様々な実施形態についての添付の図面からより十分に理解されるが、それらは、本発明を特定の実施形態に限定するものと解釈されるべきではなく、もっぱら説明及び理解のためのものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】セルの中央の基地局にマッピングされる古典的な六角形セル内のユーザ端末を示す図である。
【図２】グループをなすセル間での協調を有するマルチセル環境として構成されたワイヤレス通信システムの図である。
【図３】図２に示されるものとは協調パターンが異なる、グループをなすセル間での協調を有するマルチセルケースを示す図である。
【図４】図２の協調パターンで使用できる構成スケジューラ（ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ）を示す図である。
【図５】図３の協調パターンで使用できる構成スケジューラを示す図である。
【図６】図４及び図５の構成スケジューラ間で情報が共有され、いくつかのスケジューラが（異なる送信リソース上に存在する）異なる協調パターン上で同じ（共通の）ユーザにサービスするところを示す図である。
【図７】各構成スケジューラが独自のスケジューリングを実行するために必要な情報のいくつかが中央に保存される通信システムを示す図である。
【図８】中央リポジトリを使用するスケジューリングプロセスの一実施形態のフロー図である。
【図９】どの協調パターンを使用するかを決定する協調コントローラを含む通信システムの一実施形態の図である。
【図１０】スケジューリングプロセスの別の実施形態のフロー図である。
【図１１】複数のクラスタを扱う（に対して動作する）スケジューリングエンティティを使用する通信システムのブロック図である。
【図１２】本明細書で説明されるコントローラの一実施形態のブロック図である。
【本発明の詳細な説明】
【００１３】
[0012]マルチセルシステム内でユーザスケジューリングアルゴリズムを動作させるための方法及び通信システムが説明される。対象とするマルチセルシステムでは、ユーザの異なるサブセットに送信するために、アンテナの異なるサブセットが使用され、各サブセット内のアンテナは、送信中に協調させることができ、サブセットの定義は、異なる送信リソースにおいて変更することができる。アンテナのサブセットと、そのようなアンテナによってサービスされるユーザの関連サブセットは、アンテナ−ユーザペア（ａｎｔｅｎｎａ−ｕｓｅｒ ｐａｉｒ）と呼ばれるものを構成する。与えられた送信リソースに対するそのようなペアの全体が、協調パターンを構成する。そのようなパターンが、送信リソース上に、例えば、与えられた時間において、及び／又は与えられた周波数において、及び／又は与えられたトーンにおいて、及び／又は符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムにおける異なる符号において存在する。すべての実施形態において、システムは、送信リソースにともない協調パターンを変更し、その結果、少なくとも２つのそのようなパターンが存在する。例えば、協調パターンは、２００８年８月１３日に出願された、米国特許仮出願第６１／０８８７１４号の非仮出願である、２００９年８月１０日に出願された、「Ａ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ ｏｒ Ｍｕｌｔｉ−Ａｎｔｅｎｎａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ」と題する、米国特許出願第１２／５３８７２９号で説明されているように、時間において（例えば、周期的）、及び／若しくは周波数において（例えば、ある周波数上ではあるパターンのみ）、又は両方の何らかの組み合わせにおいて、或いは送信リソースの任意の単位において、変更することができる。協調パターンのそのような変更は、時間及び／又は周波数において、知られた及び／又は所定の制御された方式で起こることができる。本明細書で説明されるユーザ端末スケジューリングアルゴリズムの動作は、協調パターンのそのような変更を特に利用するようなシステムとともに使用するためのものである。様々な実施形態におけるその新規な実施は、変化する協調パターンを有するシステムの物理的な実施形態にも直接的に結び付けられる。例えば、スケジューリングアルゴリズムは、（すべての情報を知っている）単一のグローバルエンティティが行うのと等価なスケジューリング決定を行うのに十分な情報を交換する、多くの構成スケジューリングエンティティに分割することができる。一実施形態では、スケジューリングアルゴリズムは、適応的な方式で、どのリソース上ではどの協調パターンを使用すべきであるかも指示（決定）する。
【００１４】
[0013]本明細書で開示される技法は、マルチセル協調トポロジを変更する通信システムとともに動作するように使用される、合同又は準合同のスケジューリングアルゴリズムを含む。スケジューリングアルゴリズム自体が、マルチセルシステム協調トポロジを変更する方法に影響を与えることもできる。
【００１５】
[0014]以下の説明では、本発明のより完全な説明を提供するために、多くの詳細が説明される。しかし、本発明がこれらの特定の詳細なしでも実施できることは、当業者には明らかであろう。他の例では、よく知られた構造及びデバイスは、本発明を曖昧にしないために、詳細にではなく、ブロック図形式で示される。
【００１６】
[0015]以下の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内のデータビットに対する操作のアルゴリズム及びシンボル表現によって提示される。これらのアルゴリズムによる説明及び表現は、自分の仕事の内容を他の当業者に最も効果的に伝えるために、データ処理分野の当業者によって使用される手段である。アルゴリズムは、ここでは、また一般に、所望の結果に到達する自己矛盾のないステップの系列であると考えられる。ステップは、物理的量の物理的操作を必要とするステップである。必ずしも必要ではないが、通常は、これらの量は、保存し、転送し、組み合わせ、比較し、及び他の方法で操作することが可能な、電気的又は磁気的な信号の形態をとる。主として一般的な慣習上の理由で、これらの信号をビット、値、要素、シンボル、文字、項、又は数などと呼ぶことが便利であると分かることがある。
【００１７】
[0016]しかし、これらの用語及び類似の用語のすべては、適切な物理的量に関連付けられ、これらの量に付された単に便利なラベルであるにすぎないことに留意されたい。別途具体的に述べられない限り、以下の説明から明らかなように、説明の全体において、「処理する」、又は「計算する」、又は「算定する」、又は「決定する」、又は「表示する」などの用語を利用した説明は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内の物理的（電子的）量として表現されるデータを操作及び変形して、コンピュータシステムのメモリ若しくはレジスタ内の、又は他のそのような情報記憶デバイス、伝送デバイス、若しくは表示デバイス内の物理的量として同様に表現される他のデータにする、コンピュータシステム又は同様の電子的なコンピューティングデバイスのアクション及びプロセスを指すことが理解される。
【００１８】
[0017]本発明は、本明細書の動作を実行するための装置にも関する。この装置は、必要とされる目的のために特別に構成することができ、又はコンピュータに保存されたコンピュータプログラムによって選択的に活動化又は再構成される汎用コンピュータを含むことができる。そのようなコンピュータプログラムは、フロッピディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気光ディスクを含む任意のタイプのディスク、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気若しくは光カード、又は電子的命令を保存するのに適した任意のタイプの媒体などの、しかしそれらに限定されない、コンピュータ可読記憶媒体に保存することができ、各々は、コンピュータシステムバスに結合される。
【００１９】
[0018]本明細書で提示されるアルゴリズム及び表示は、特定のコンピュータ又は他の装置のいずれにも、本質的に関係しない。本明細書の教示に従ったプログラムとともに、様々な汎用システムを使用することができ、又は必要とされる方法ステップを実行するために、より専門的な装置を構成することが便利であると分かることもある。様々なこれらのシステムに必要とされる構造は、以下の説明から明らかとなる。加えて、本発明は、特定のプログラミング言語のいずれかに関連して説明されない。本明細書で説明される本発明の教示を実施するために、様々なプログラミング言語が使用できることが理解されよう。
【００２０】
[0019]機械可読媒体は、機械（例えばコンピュータ）によって可読な形式で、情報を保存又は伝送するための任意の機構を含む。例えば、機械可読媒体は、リードオンリメモリ（「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、フラッシュメモリデバイスなどを含む。
【００２１】
マルチセル環境におけるクラスタ、並びにユーザ及び協調パターンスケジューリング
[0020]本発明の実施形態は、アンテナの協調を指定するパターン、又は等価的に協調する基地局若しくは分散アンテナシステムを有する「セル」構造、又はセルの協調パターンが、送信リソースにおいて、制御された方式で変更される、ワイヤレスマルチセルシステムのためのユーザスケジューリングの方法及び動作を含む。そのようなリソースの例は、時間及び／又は周波数のスロットを含む。そのようなシステムは、２００９年８月１０日に出願された、「Ａ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ ｏｒ Ｍｕｌｔｉ−Ａｎｔｅｎｎａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ」と題する、米国特許出願第１２／５３８７２９号でより詳細に説明されている。そのようなシステムは、基地局からなるクラスタから構成され、それぞれのクラスタ内では、ユーザ端末との送信のために、基地局が互いに協調又は協力する。クラスタは、協調パターンで指定される。一実施形態では、通信システムは、ユーザが、時間（又は他の送信リソース）において、異なる干渉レベルを経験できるように、協調パターンを変更し、その結果、あるレベルが他のレベルよりも好ましくなる。より具体的には、複数のセルにわたって送信を協調させ、そのような協調パターンを変更することは、協調パターンが変化しないシステムにおけるエッジユーザに起こるような、高い干渉レベルによる永続的な不利益を、ユーザがこうむらないようにする上で助けとなることができる。
【００２２】
[0021]使用できる協調パターンの２つの例は、図２及び図３に示されるパターンである。陰影が同じセルは、送信を協調させる。すなわち、これらのセルに含まれるアンテナは、協調するアンテナからなる１つのサブセットを構成する。図２では、ユーザ「ユーザ４」及び「ユーザ５」は、協調するセル１とセル２とセル３からなるクラスタの中央にいる。対照的に、「ユーザ６」は、このクラスタのエッジにいる。セル１、セル２、及びセル３内のすべてのユーザは、これらのセル内のアンテナによって定義されるアンテナサブセットによってサービスされる、ユーザサブセットを形成する。図２ではまた、「ユーザ７」は、協調するセル４とセル５とセル６からなるクラスタのエッジにいる。このクラスタは、別のアンテナサブセットと、別のユーザサブセットを定義する。図３では、ユーザ「ユーザ６」及び「ユーザ７」は、今では、セル３とセル４とセル５から構成される、セルからなる異なる協調クラスタの中央付近にいる。この場合、今では、ユーザ４及びユーザ５などの他のユーザは、セル１とセル２から構成されるクラスタのエッジにいる。したがって、このシステムでは、ユーザ４及びユーザ５は、図３のパターンの下でよりも、図２のパターンの下でのほうが、一般により好ましい干渉レベルを有することを期待することができる。ユーザ「ユーザ６」及び「ユーザ７」については、それとは反対のことが言える。異なる送信リソース上で、例えば、異なる時間スロット及び／又は周波数スロット上で、複数のそのようなパターンを使用することによって（例えば、図２はある周波数上で使用され、図３は他の周波数上で使用される）、すべてのユーザに対して、性能を大きく高めることができる。これは、図１において最初に「セルエッジ」ユーザであったユーザに特に当てはまる。
【００２３】
[0022]今のところ、２００９年８月１０日に出願された、「Ａ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ ｏｒ Ｍｕｌｔｉ−Ａｎｔｅｎｎａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ」と題する、米国特許出願第１２／５３８７２９号で開示された発明は、ユーザが、複数のパターンによってサービスされることを可能にする。例えば、図３のクラスタパターンが有効な場合に限って、ユーザ６及びユーザ７がサービスされるように制限することは不可能ではない（又は好ましい）。それらは、（チャネル又は他の基準のランダムな変化により）他のクラスタパターン（例えば、図２のパターン又は他の任意のパターン）の場合にサービスされるほうが有利であることを見出すこともある。しかし、このシステムを機能させるには、ユーザが、多くの協調パターン及び送信リソースにわたる多くの機会、及びサービスを受けるインスタンスを有することに鑑みて、どのユーザが、どのクラスタパターンにおいて、いつ、どのようなレートでスケジュールされるかを決定するシステムを実施する必要がある。
ユーザ及び協調パターンスケジューリング
【００２４】
[0023]ワイヤレスシステム内のすべてのユーザにサービスするには、またそのようなユーザに効率的及び／又は公平な方式でサービスするには、利用可能な送信リソースを介していつユーザに送信すべきかを決定することが必要であり、及び／又は有益である場合がしばしばある。例えば、リソースが時間のスロットである場合、各スロットにおいて、どの１つ又は複数のユーザにサービスすべきかの決定が行われる。同様に、リソースが周波数の帯域又はトーンである場合、各トーン上又は各帯域内において、システムは、サービスすべきユーザの異なるサブセットを決定することができる。これには、もちろん、公平で許容可能と見なされる方式で、又はシステムの目標に従って、そのようなリソースをユーザ間に分配することが必要とされる。しかし、スケジューリングからさらなる利益を得ることができる。例えば、「ユーザダイバーシティ（ｕｓｅｒ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）」と呼ばれるものを利用することによって、利益を得ることができ、それによって、そうすることが有利である場合に（例えば、チャネル状態の変化が与えられた場合に）、ユーザがスケジュールされる。この動作は、スケジューリングアルゴリズムを実行するスケジューラによって実行され、多くのワイヤレスシステムに適用される。
【００２５】
[0024]本発明の実施形態は、ワイヤレスマルチセルシステムの、アンテナの協調、又は等価的に協調する基地局若しくは分散アンテナシステムを有する「セル」構造、又はセルの協調パターンが、送信リソースにおいて、制御された方式で変更される、ワイヤレスシステムのクラスに焦点を合わせる。そのようなリソースは、例えば、時間スロット及び／又は周波数帯域若しくはトーンに関して定義することができる。ここでは、パターンにそのような変更があり、効率的なスケジューラの動作及び設計は、単純な（固定された）単一のセル構造又は単一の協調パターンを有するシステムの明白又は自明な拡張ではない。そのような固定されたシステムでは、与えられたユーザは、１つのセルによってのみサービスされ、又は１組の協調するアンテナによってのみサービスされ、又は１つのクラスタによってのみサービスされる。このユーザにサービスする機会は、その単一のセル、又は協調する１組のアンテナ、又は単一のクラスタから利用可能な送信リソースに限定される。したがって、各セル、協調する１組のアンテナ（ＣＳｏＡｓ：ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｓｅｔ ｏｆ ａｎｔｅｎｎａｓ）、又はクラスタが、このユーザに関して、他のセル／ＣＳｏＡｓ／クラスタとは独立に動作する、独自のスケジューリングアルゴリズムをもてば十分である。そのような各アルゴリズムは、よく知られた方式で動作することができる。しかし、複数のパターンによってユーザにサービスできる場合、各パターン上の各クラスタに関する独立のアルゴリズムの使用は、非常に非効率的になることがある。ユーザは、複数の送信リソースにおいて、複数のセル／ＣＳｏＡｓ／クラスタのメンバになる。その場合、システムは、ＣＳｏＡｓとユーザの組からなる複数のペア（又はセルとユーザの組からなる複数のペア、又はクラスタとユーザの組からなる複数のペア）を有し、そのようなユーザの組は交わる（共通のメンバを有する）。簡潔にするため、組のそのようなペアは、本明細書では、単純に「アンテナ−ユーザペア」と呼ばれる。各ペアにおいてユーザがスケジュールされる場合にバランスを取るには、セル／ＣＳｏＡｓ／クラスタを越えた、またリソース及び送信機会を越えた、スケジューラ間の何らかの協調を必要とする。
【００２６】
[0025]本明細書で説明されるシステムは、可変協調パターンシステムのためのスケジューリングを実行するために、（１つ又は複数の）スケジューリングアルゴリズムを実行する、１つ以上のスケジューラを含む。複数の協調パターンにわたって合同（独立でない）方式で動作するスケジューリングアルゴリズムを実行するための方法及び構造。
【００２７】
[0026]いくつかの実施形態では、単一の効果的なグローバルスケジューリングアルゴリズムは、アンテナ−ユーザ関連付けペア（又は関連付けセル−ユーザペア、又は関連付けクラスタ−ユーザペア）の各々に焦点を当てた、より小さな構成スケジューリングアルゴリズムから構成することができる。グローバルアルゴリズムとして効果的に動作するために、これらの構成スケジューラは、合同又は準合同で動作するのに十分な情報を互いの間で渡し、共有する。いくつかの実施形態では、そのような「十分な情報」は、どのユーザがスケジュールされたか、及びそのようなユーザが所定の時間間隔にわたって経験した合計レート又は平均レートからなる。そのような十分な情報は、構成スケジューラの合同動作が、すべての必要な情報を有する単一の処理エンティティによって実施される単一の（グローバル）合同スケジューラと同じスケジューリング決定を行うことを可能にすることができる。
【００２８】
[0027]一実施形態では、構成スケジューリングアルゴリズムが実行される方法は、システムがユーザに対するアンテナの協調パターンを変更する方法にリンクされる。すなわち、構成スケジューリングアルゴリズムは、与えられたアンテナ−ユーザ関連付けペア若しくはグループに、又は与えられた送信リソース上に存在するペアに結び付けられる。
【００２９】
[0028]別の実施形態では、グローバルスケジューリングアルゴリズムは、与えられた送信リソースにおいて（例えば、与えられた時間及び周波数において）どの協調パターンを使用するかを決定することができ、したがって、（例えば、時間及び周波数に応じて）いつ、どの構成スケジューラを動作させるかを指示する。
【００３０】
[0029]また別の実施形態では、グローバル中央スケジューリングアルゴリズムが、送信リソースの与えられた組（又は系列）（例えば、時間インスタンス又は周波数インスタンスの組又は系列）について、すべてのユーザ、すべてのアンテナを検査し、いつ、どのアンテナがどのユーザ端末に伝送できるかについての制約に従って、ユーザ端末をスケジュールする。この場合、中央エンティティが、スケジューリング決定を行う。
【００３１】
公平スケジューリングの例
[0030]一実施形態では、（構成又はグローバルに関わらず）スケジューラは、どのユーザ端末に、どの送信リソース上で、どんなレートで送信すべきかを選択するために、スケジューリングアルゴリズムを実行する。与えられたリソースに関して、ユーザは、あるアンテナ−ユーザペアのメンバであり、アンテナ−ユーザペアは、このリソース上で、どのアンテナ／セル／クラスタが、そのユーザにサービスするかを指定する。スケジューリングアルゴリズムは、ユーザが送信リソースに対する公平なアクセスを与えられることを保証する。公平性は、ある基準（例えば、比例公平レート、ユーザ毎の最小レート（ｍｉｎｉｍｕｍ ｐｅｒ ｕｓｅｒ ｒａｔｅ）の最大化など）に関して決定される。当業者は、ユーザにサービスするために使用できるすべての可能なリソースにわたってアンテナ−ユーザペアが固定されるシステムに対して使用される場合の、そのようなアルゴリズムについて精通している。スケジューラがその下で動作する基準は、様々な基準のうちの１つとすることができ、必ずしも「公平基準」である必要がないことも強調されるべきである。基準は、例えば、コスト、収益、アプリケーション要件などの理由から、あるユーザに他のユーザよりも大きなレートを与えようと試みる、意図的に差別化されたサービスに基づいた基準とすることができる。
【００３２】
[0031]「公平基準」を満たすため、スケジューラは、意図した方式で動作させるために、どんなレートで、いつユーザがスケジュールされたかについて追跡する。ユーザが単一のアンテナ−ユーザペアにのみ関連付けられる場合、そのような各アンテナ−ユーザペアは、このペア内のユーザのみを扱う、独自の独立したスケジューリングアルゴリズムをもてば十分である。これは、例えば、固定されたセル構造において、又は固定されたクラスタ構造を有するクラスタシステムにおいて起こる。本発明で考察されるシステムでは、ユーザは、異なるセル／ＣＳｏＡｓ／クラスタ構成と、異なるスケジューラによってサービスされる。この場合、各スケジューラは、与えられたアンテナ−ユーザペアについてスケジューラがスケジュールするレート及びユーザのみを追跡するだけでは十分でない。
【００３３】
[0032]言及したように、本発明の一実施形態は、多くのタイプのスケジューラを使用することができる。一実施形態では、スケジューラは、加重和レート基準（ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｓｕｍ ｒａｔｅ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）
【数１】
を最大化するように、（セル又はセルクラスタ内の）ユーザをスケジュールすることを試み、ここで、Ｒ（ｋ）は、ユーザｋがサービスを受けるべき（又は受けている）平均レートであり、ｗ（ｋ）は、ｗ（ｋ）≧０であるような重みである。もちろん、システムの動作中にわたって、達成された値Ｒ（ｋ）からなるベクトルは、ｗ（ｋ）、物理層、及びスケジューラによって影響を受ける。したがって、これらの値はさらに、時間とともに変化する関数とすることができ、すなわち、Ｒ（ｋ）は、Ｒｔ（ｋ）とすることができ、「ｔ」が、時間「ｔ」における値を決定する。
【００３４】
[0033]一実施形態では、重みの選択は、オフラインで決定される。別の実施形態では、重みは、レートの比例公平分配と呼ばれるものを、スケジューラが各ユーザに与えるように選択され、レートが達成できるものに比例する。そのようなスケジューラは、比例公平スケジューラ（ＰＦＳ：Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｌｙ Ｆａｉｒ Ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ）と呼ばれ、当技術分野でよく知られている。例えば、Ｄ．Ｔｓｅ及びＰ．Ｖｉｓｗａｎａｔｈ、Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ、２００５年を参照されたい。そのような一実施形態では、ＰＦＳを近似的に達成するように重みを選択するために、第ｊのスケジューリングイベントにおいて、
【数２】
のように重みを選択することができ、ここで、
【数３】
は、第ｊのスケジューリングイベントまでにユーザが受け取るレートの推定値である（「ｊ」は「ｔ」に類似しているが、スケジューリングインスタンスを単位とする）。一実施形態では、推定は、過去にスケジュールされたイベントに基づいて行われる。一実施形態では、推定値は、その時点「ｊ」までにユーザが受け取る平均レートである。別の実施形態では、推定値は、加重平均レート（例えば、時間を遡った指数加重）である。所望の方式で動作するシステムの場合、推定値は、ユーザがそのユーザにサービスするすべての可能なリソースにわたって経験する平均レートを反映すべきである。
【００３５】
[0034]第ｊのスケジューリングイベントにおいてアンテナ−ユーザペア当たり１人のユーザにのみサービスするシステムでは、スケジューラは、重みが与えられた場合、加重メトリックに基づいて、スケジューラが各ユーザにサービスできるレートと、どのユーザにサービスすべきかを決定する。例えば、ユーザのチャネル状態情報又は信号対雑音比若しくは信号対干渉及び雑音比に基づいて、第ｊのスケジューリングイベントにおいて、ユーザｋが単独でスケジュールされた場合にユーザｋに送信されるレートを、レートＺｊ（ｋ）とすることができると決定されたと仮定する。その後、スケジューラは、第ｊのインターバルにおいてスケジュールされる加重和レートを最大化するために、以下の式
【数４】
を最大化するユーザ「ｋ＊」によって決定されるような、ユーザ「ｋ＊」を選択しようと試みる。この実施形態では、ユーザに対する重みは、この（又は１つの）スケジューラのアンテナ−ユーザペアだけでなく、すべての協調パターンにわたるユーザのスケジュールされたレートについての情報を使用して決定される。
【００３６】
[0035]与えられた送信機会において、２以上のユーザにサービスできるシステムでは、サービスすべきユーザのサブセットの決定が行われる。ユーザ端末のサブセットは、Ωで表される。したがって、Ｚは、今では、ｋ及びΩの関数、すなわち、Ｚｊ（ｋ，Ω）である。一実施形態では、スケジューラによって実行されるスケジューリングアルゴリズムは、第ｊのインターバルにおいて、
【数５】
を最大化するために、サブセットΩ＊を形成するユーザを選択しようと試みる。ＭＵ−ＭＩＭＯワイヤレス通信システムでは特に、ユーザレートＺｊ（ｋ，Ω）は、送信のためにスケジュールされるユーザのサブセットにしばしば依存することに留意されたい。例えば、線形ゼロ強制（ビーム／ゼロ強制ベクトル及びそれらのベクトルへの電力割り当て）又はダーティペーパ符号化（Ｄｉｒｔｙ Ｐａｐｅｒ Ｃｏｄｉｎｇ）ソリューションは、ユーザのサブセットΩに依存する。そのような手順は、当業者に知られている。この実施形態では、ユーザに対する重みは、この（又は１つの）スケジューラのアンテナ−ユーザペアだけでなく、すべての協調パターンにわたるユーザのスケジュールされたレートについての情報を使用して決定される。
【００３７】
[0036]所望の方式で動作するシステムの場合、レート推定値
【数６】
などの情報は、ユーザがそのユーザにサービスしているすべての可能なリソースにわたって経験する平均レートを反映すべきであることを思い出されたい。送信アンテナとユーザが関連付けられた各ペアに対して、単純で非効率的なシステムは、他のペアに対して実行されるスケジューリングアルゴリズムとは独立したスケジューリングアルゴリズムを動作させることができる。ここで、値「ｗｊ」（ＰＦＳなどのスケジューラの場合、値
【数７】
に等しい）は、ユーザｊが多くのアンテナ−ユーザペアに共通していることがあるという事実にも関わらず、各スケジューリングアルゴリズムについてのローカルな値であり、スケジューラ毎に独立である（異なっている）。この意味で、スケジューリングアルゴリズムの各々は、ペア毎に独立に動作し、そのペアにおいて表されるユーザダイバーシティ、送信オプションなどを何でも利用する。アンテナとユーザが関連付けられたペアは固定され、ユーザはそのようなただ１つのペアのメンバであるので、これが最も普及しているシステムにおける標準的な動作である。アンテナ−ユーザペアが、送信リソースにおいて変化し、その結果、ユーザが、少なくとも２つ以上のリソースにおいて、少なくとも２つ以上のペアのメンバになる場合、独立した動作は非効率的である。
【００３８】
[0037]ユーザが複数のアンテナ−ユーザペア上でサービスされる、本発明が対象とするシステムのためのスケジューリングアルゴリズムは、独立に動作しない。いくつかの実施形態では、独立のスケジューラは、グローバルスケジューリングアルゴリズムを効果的に実施するために一緒に機能する、「構成」スケジューリングアルゴリズムによって取って代わられる。これを行うため、アンテナとユーザの２つの異なるペアが、いくつかの共通ユーザを共有する場合、そのようなペアについてのスケジューラの動作は、依存的になる。一実施形態では、これは、重み「ｗｊ」の計算を変更することによって、効果的に達成される。具体的には、２つ以上のアンテナ−ユーザペアに共通する（２つ以上の構成スケジューラに共通する）ユーザｊの重み「ｗｊ」は、このユーザをスケジュールできるすべての対応するスケジューラの動作に依存した値である。一実施形態では、おそらくは中央リポジトリに保存され、必要とされる場合に構成スケジューラによって要求される、グローバルな共通値「ｗｊ」が存在する。この値を意味あるものにするため、中央リポジトリが、すべてのスケジューラにわたる平均レートを反映させて、グローバルな共通値「ｗｊ」をしかるべく調整及び更新できるように、スケジューラは、それがユーザｊにサービスしている平均レートの更新値も送信する。一実施形態では、ユーザｊをスケジュールできる構成スケジューラ間で転送される送信を介して共有される、グローバルな共通値「ｗｊ」が存在する。
【００３９】
[0038]別の実施形態では、各スケジューラは、「ｗｊ」の独自のコピーを有し、ローカルな値は、同じでないことがある。しかし、その値は、互いに依存し、近似的には同じである。このように値を依存的にするために、ユーザｊについての情報をスケジューラ間で交換して、重み「ｗｊ」の個々の値が同じであるか、又は十分に類似している（すなわち、依存的である）ことを保証する。例えば、一実施形態では、すべてのスケジューラが、「ｗｊ」の独自のローカルコピーを、ユーザｊを扱うすべてのスケジューラに送信する。各スケジューラは、「ｗｊ」の独自のローカルコピーを、他のスケジューラから受信した個々の「ｗｊ」値すべての（十分に）加重された平均によって置き換える。そのような平均の加重は、各スケジューラが自由に利用できるリソースをどれたけ有するかを反映することができ、より多くのリソースを有するスケジューラの「ｗｊ」値には、より大きな加重が与えられる。その後、各スケジューラは、多くの送信機会にわたって、この値を使用して、他のスケジューラとは独立して動作し、独自の独立したスケジューリングイベントに基づいて、「ｗｊ」のローカル測定値を更新し、その後、「ｗｊ」のローカルコピーが再び交換されて、プロセスが繰り返される。したがって、個々の加重値は、互いを「トラック（ｔｒａｃｋ）」しており、十分に近い。
【００４０】
[0039]そのようなシステムの興味深い特徴は、スケジューラは、あらゆるスケジューリングイベントについての情報を交換する必要がなく、又はあらゆるスケジューリングイベントについてスケジューラどうし対話する必要がないことである。（ＰＦＳを含む多くのスケジューラの場合）スケジューラは、スケジューラがある時間インターバルにわたってユーザにサービスするレートの合計などの情報を交換しさえすれば十分である。
【００４１】
構成スケジューラの配備及び相互接続性
[0040]一実施形態では、スケジューリングシステムは、多くの構成スケジューラから構成される。図６は、共通ユーザにサービスし、それらのユーザについての情報（[0038]〜[0039]で言及された情報など）を共有する、構成スケジューラを含む通信システムの図である。
【００４２】
[0041]図６を参照すると、図４及び図５に示される、２つの協調パターンを有するシステムが示されている。図４は、図２のクラスタに対応する、多くのそのようなスケジューラＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を示している。スケジューラＳ１は、それぞれセル１、２、３の基地局（ＢＳ）１、２、３のためのスケジューラであり、スケジューラＳ２は、それぞれセル４、５、６の基地局４、５、６のためのスケジューラであり、スケジューラＳ３は、それぞれセル７、８の基地局７、８のためのスケジューラであり、スケジューラＳ４は、セル１０の基地局１０のためのスケジューラである。図５は、図３のクラスタに対応する、多くのそのようなスケジューラＳ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８を示している。スケジューラＳ５は、それぞれセル３、４、５の基地局３、４、５のためのスケジューラであり、スケジューラＳ６は、それぞれセル１、２の基地局１、２のためのスケジューラであり、スケジューラＳ７は、それぞれセル６、１０の基地局６、１０のためのスケジューラであり、スケジューラＳ８は、セル８の基地局８のためのスケジューラである。スケジューラと基地局の間の接続は、スケジューラのそれぞれのクラスタにおいてどの基地局が使用されるかを示している。接続は有線通信又は無線通信を介することができることに留意されたい。
【００４３】
[0042]図４及び図５によって一緒に示されるように、ユーザ端末は、時間又は周波数において、異なるクラスタのメンバになることができる。例えば、ユーザ５及びユーザ６は、図４によって使用されるチャネルリソース（例えば、周波数及び／又は時間インターバル）においてはスケジューラＳ１によってスケジュールされ、図５によって使用されるチャネルリソース（例えば、周波数及び／又は時間インターバル）においてはスケジューラＳ５によってスケジュールされる。これは、対象とする変化するマルチセルシステムの動作を反映している。
【００４４】
[0043]再び図６を参照すると、スケジューラの各々は、クラスタ内のユーザ端末とクラスタ内のアンテナの間に存在するチャネルの状態についての情報を提供するチャネル状態情報を、物理層から受け取る。スケジューラは、どのユーザ端末がアンテナの各々に関連付けられるかも知っている。一実施形態では、スケジューラは、ユーザの推定サービスレート
【数８】
、ユーザのレート要件、ユーザの以前にスケジュールされたイベント、及びユーザの割り当てレートのうちの１つ以上についての情報にもアクセスする。
【００４５】
[0044]この実施形態では、スケジューラは、合同方式で振る舞い、異なるスケジューラが、異なる送信リソースにおいて、例えば、異なる時間及び／又は周波数インターバルにおいて、同じユーザを扱う。スケジューラは、スケジューリングのために十分な情報を十分に共有することによって、これを行う。図６では、そのような情報の共有は、スケジューラの間の通信のラインによって示されている。より具体的には、スケジューラＳ１、Ｓ６は、セル１及びセル２内の共通ユーザについての情報を共有し、スケジューラＳ８、Ｓ９は、セル３内の共通ユーザについての情報を共有し、スケジューラＳ２、Ｓ５は、セル４及びセル５内の共通ユーザについての情報を共有し、スケジューラＳ２、Ｓ７は、セル６内の共通ユーザについての情報を共有し、スケジューラＳ２、Ｓ８は、セル８内の共通ユーザについての情報を共有し、スケジューラＳ４、Ｓ７は、セル１０内の共通ユーザについての情報を共有する。例えば、比例公平スケジューラ（ＰＦＳ）の場合、スケジューラは、共通ユーザの「ｗｊ」値を同じに又は近似的に同じに作成するのに十分な情報を共有する。
【００４６】
[0045]一実施形態では、スケジューラは、（中央リポジトリを使用することなく）構成スケジューラ間でレート情報の決定に十分な情報を直接的に転送し、そのような情報だけを共有することによって、レート情報を決定する。一実施形態では、共有される唯一の情報は、スケジューラの各々によって与えられるそのようなユーザの合計レート又は平均レートである。例えば、一実施形態では、Ｓ１がＳ５に、またＳ５がＳ１に、それが、いつ、どんなレートで、両方のスケジューラに共通するユーザ５及びユーザ６などのユーザ端末をスケジュールしたかを告げれば十分である。他の実施形態では、これは十分すぎる情報であることがある。例えば、ｗｊ（ｋ）が、上で説明されたような平均レートとして設定される場合、Ｓ１がＳ５に、またＳ５がＳ１に、それが所定の数の送信機会にわたってそのようなユーザにサービスした平均レートを告げるだけでも十分である。したがって、各スケジューラは、各協調パターンについての平均を用いて、スケジューラが有するスケジューリング機会数にわたって各平均を計量することができ、各ユーザ端末がすべての協調パターンにわたってサービスされた平均レートを計算することができる。
【００４７】
[0046]Ｓ１がＳ５に、またＳ５がＳ１に、それが使用した重みを告げれば十分なこともある。一実施形態では、重みは、各スケジューラ（例えばＳ１）内で、ユーザ端末のスケジューリングに基づいて更新され、他のスケジューラ（例えばＳ５）がインターバルのたびに見るそのような重みの変更は、ユーザ端末がどのようにサービスされたかに関する情報を提供する。
【００４８】
[0047]一実施形態では、与えられたユーザ端末に対する重みは、ユーザ端末がいつ、どんなレートでスケジュールされたかに関する過去の情報を使用して決定される。一実施形態では、ユーザ端末に対するそのような重みは、すべての協調パターン（そのユーザを考慮するすべてのスケジューラ）にわたるユーザ端末のスケジュールされたレートについての情報を使用して決定される。同時に、構成スケジューラ（例えばスケジューラＳ１）が決定を下す場合、スケジューラが、そのユーザ端末の重み「ｗｊ」のみを知れば、又は決定すれば十分である。ＰＦＳの場合、これはちょうど平均レートの逆数である。
【００４９】
[0048]一実施形態では、スケジューラは、ユーザ端末が最大待ち時間でスケジュールされることも保証する。そのような最大待ち時間の値は、アプリケーション依存とすることができる。例えば、音声通信では、ｘミリ秒のブロック毎に少なくとも１回パケットを送信することが必要であり、「ｘ」はシステムに依存するが、一般には１０〜３０ミリ秒のオーダである。スケジューラが、（あるレートが与えられた場合に）ユーザがある最大待ち時間でスケジュールされることを保証するという、ある要件も有する場合、Ｓ１がＳ５に、Ｓ５がＳ１に、それがそのようなユーザ端末にサービスした平均レート（又は重み）と、それがそのようなユーザ端末にサービスした最後の時だけを告げれば十分である。
【００５０】
[0049]一実施形態では、重みは、他の何らかの基準（例えば、ユーザがいくら支払うか、ユーザが実行しているアプリケーションなど）によって決定される。重みが、他の何らかの１つ又は複数の基準によって決定される場合、スケジューラは、実際には、重みを更新しないこともあるが、その１つ又は複数の基準に従って重みを使用（又は設定）する。
【００５１】
[0050]一実施形態では、チャネル状態情報は、構成スケジューラ間で（必ずしも）交換されない。共有される情報は、スケジューリング情報（すなわち、スケジューリングするのに十分な情報）のみに十分に限定される。一実施形態では、各構成スケジューラは、チャネル状態情報を使用して、そのクラスタ内のユーザだけに適用される、可能なスケジュールされるレートＺｊ（ｋ）を、計算される重みとともに計算する。別の構成スケジューラは、そのようなチャネル状態情報を知る必要がなく、スケジュールされる各ユーザのレート（又は合計レート）を知る必要があるだけである。
【００５２】
[0051]上で説明されたのと同様のスケジューリング技法及び情報共有要件を使用できる別の実施形態では、合同又は準合同方式で動作するためにスケジューラによって使用される情報は、１つ以上の中央リポジトリロケーションに保存される。一実施形態では、ＰＦＳスケジューラの場合、中央リポジトリ内の情報は、ユーザが有するすべての可能な送信リソースにわたって所定の時間までにユーザが受け取った平均レートの大きさを提供にするのに十分でなければならない。したがって、そのような情報は、あらゆるスケジューリングインスタンスと、各インスタンスのレートを含む必要はなく、ユーザが経験した平均レートを決定するのに十分でありさえすればよい。そのような目的のために十分な情報は、各構成スケジューラがユーザに与えた総レートに対する定期的な（非リアルタイムの）更新とすることができる。そのようなものとして、すべてのスケジューラにわたる総レートを決定し、様々な時間インターバルにわたる平均の大きさに変換することができる。
【００５３】
[0052]図７は、スケジューリングエンティティＳ１〜Ｓ８のすべてをサービスする中央エンティティ７０１に単一の中央ロケーションを有するケースを示している。一実施形態では、この中央エンティティ７０１は、例えば、バックボーンネットワーク（例えばＩＰベースネットワーク）上に存在する。そのようなバックボーン上での待ち時間は、スケジューリングイベントのインターバルと比較して大きいことがある。一実施形態では、これが当てはまる場合、システムは、第ｊのインターバルにおいてスケジューリングを行うには、ある時間までの情報で十分であると見なす。例えば、中央エンティティ７０１は、第ｊのインターバルにおいて、第（ｊ−Ｋ）のインターバルまでの情報しかもたないことがあり得、ここで、Ｋはある許容可能な数である。このように、システム全体にわたるスケジューリングの協調は、物理層シグナリングにおける完全協調によって必要とされることがあるような厳しい待ち時間要件に対処する必要がない。
【００５４】
[0053]スケジューラＳ１〜Ｓ８は、それらが動作するすべてのスロットの前に、又はある規則的な間隔で、中央エンティティ７０１に更新を要求する。スケジューラＳ１〜Ｓ８はまた、それらが動作するすべてのスロットの後で、又はある規則的な間隔で、中央エンティティ７０１に更新を送信する。更新がインターバルにわたる場合、しばしば情報は、例えば、そのインターバル中にスケジューラがそのユーザの各々にサービスした合計レート又は平均レートなど、そのインターバル中のそのような情報の合計又は平均を反映しさえすればよい。
【００５５】
[0054]スケジューリングエンティティは、他のエンティティを介して情報を送信することもできる。図７に示されるように、スケジューラＳ６は、スケジューラＳ１を介して情報を送信し、スケジューラＳ５は、スケジューラＳ３を介して情報を送信し、スケジューラＳ７は、スケジューラＳ８を介して情報を送信する。これは、以下のことを可能にする。
１．いくつかのエンティティは、必要な情報が中央エンティティに送信される前に、それが必要とする情報を取得する。したがって、実際に、それらのエンティティは、そのような情報を中央リポジトリに要求する必要がない。
２．おそらく、エンティティのバックボーン相互接続が簡素化される。
３．特にすべての情報がエンティティ間で得られる場合、中央エンティティに要求される情報が削減される。例えば、それらのエンティティは、そのユーザのために必要とするすべての情報を、そのようなスケジューラ間交換と、情報の転送を介して、獲得できることがある。
【００５６】
[0055]別の実施形態では、中央エンティティからスケジューラに送信される情報は、重みｗｊ（ｋ）だけである。中央エンティティは、そのような重みを計算することができる。この計算は、すべてのスケジューラからの十分な量の過去のスケジューリング情報を調べ、その後、構成スケジューラの各々に必要とされる重みだけを送信することによって、行うことができる。
【００５７】
[0056]また別の実施形態では、コントローラのサブセットだけが、スケジューリングのために、任意の与えられたユーザ端末のレートを知り、追跡する必要がある。任意のユーザ端末ｋについて考える。Ａ（ｋ）が、ユーザｋをスケジュールできるコントローラ／スケジューラの集合を表すとする。一実施形態では、エンティティの別の集合Ｂは、異なるユーザ端末についてのスケジューリング情報を保存することに関連する。この実施形態では、集合Ａ（ｋ）と集合Ｂの和集合のうちの１つ以上のエンティティが、ユーザ端末ｋのためのスケジューリング情報リポジトリとして使用される。そのようなものとして、「第ｋ」のユーザ端末のためのリポジトリは、与えられた時間において、「第ｋ」のユーザ端末のためのスケジューリングアルゴリズム重みを、そのユーザ端末をスケジュールするコントローラに提供することに加え、「第ｋ」のユーザ端末のスケジュールされたレートを知り、その更新された重みを計算することにも責任を負う。
【００５８】
[0057]一実施形態では、リポジトリは、もっぱら集合Ａ（ｋ）に属するユーザ端末ｋから選択される。リポジトリは、例えば、以下の方法のうちの１つに従って選択することができ、すなわち、（ｉ）ユーザ端末ｋに最も近いコントローラが、そのユーザのための単一のリポジトリとして選択され、（ｉｉ）集合Ａ（ｋ）内のコントローラの各々が、所定の期間、リポジトリとして選択され（例えば、送信機会のある期間にわたるラウンドロビン方式）、（ｉｉｉ）すべてのコントローラが、リポジトリとして選択され、（ｉｖ）コントローラのサブセットが、事前にリポジトリとして指定され、集合Ａ（ｋ）内のすべての指定されたリポジトリが、ユーザｋのためのリポジトリとして選択される。
【００５９】
[0058]図８は、スケジューリング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（回路、専用ロジックなど）、（汎用コンピュータシステム若しくは専用マシン上で実行される）ソフトウェア、又は両方の組み合わせを含むことができる、処理ロジックによって実行される。スケジューリングプロセスは、スケジューラによって実行される。
【００６０】
[0059]図８を参照すると、プロセスは、処理ロジックが、どの協調パターンを使用すべきかについての情報を受け取ることによって開始する（処理ブロック８０１）。このパターンは、例えば、保存されたパターン決定の系列によって決定されるなど、事前に決定しておくことができる。どの協調パターンを使用すべきかについての情報を受け取った後、パターン内の各協調クラスタ（アンテナ−ユーザペア）について、このアンテナ−ユーザペアにサービスする構成スケジューラ内の処理ロジックは、中央リポジトリ又は他のスケジューラに情報を（まだそれを有していない場合は）要求して、それを獲得し（処理ブロック８０２）、ローカルスケジューリング決定を行うのに必要な情報を生成する（処理ブロック８０３）。一実施形態では、必要な情報は、ＰＦＳアルゴリズムにおいて重みを決定するための情報を含む。
【００６１】
[0060]次に、パターン内の各協調クラスタについて、処理ロジックは、それが１つ又は複数のユーザ端末に対してサポートできるレートの推定値を獲得する（処理ブロック８０４）。一実施形態では、推定値は、チャネル状態情報からのユーザ端末ＳＩＮＲの推定値を含む。別の実施形態では、推定値は、ユーザの様々なサブセットのためにサポートされるレートの推定値を含む。また別の実施形態では、推定値は、ユーザ端末ＳＩＮＲと、ユーザの様々なサブセットのためにサポートされるレートの両方を含む。
【００６２】
[0061]次に、パターン内の各協調クラスタについて、処理ロジックは、スケジュールされるユーザ端末又はユーザ端末のサブセットを選択し（処理ブロック８０５）、当該スケジューラ及び他のスケジューラが将来のスケジューリングのために必要とする情報を更新及び保存し（処理ブロック８０６）、必要であれば、（共通ユーザのための重み又は他の変数を更新するのに必要とされる）情報を中央リポジトリに送信する（処理ブロック８０７）。そのような更新は、先に説明したように、すべてのスケジューリングイベントの後で、又は多くのスケジューリングイベントの後で行うことができる。その後、プロセスは処理ブロック８０１に推移し、プロセスが繰り返される。
【００６３】
[0062]別の実施形態では、中央リポジトリは使用されない。この場合、処理ブロック８０２は、中央リポジトリから情報を取得せず、例えば、先に図６を説明するときに説明されたように、おそらく多くのリポジトリ及び／又は多くの他の構成スケジューラから取得する。
【００６４】
[0063]別の実施形態では、処理ブロック８０７は、更新情報を中央リポジトリに送信するが、例えば、先に図６を説明するときに説明されたように、おそらく多くのリポジトリ及び／又は多くの他の構成スケジューラに送信する。
【００６５】
協調コントローラの実施形態
[0064]一実施形態では、通信システムは、図６に示されるようなものであり、単一の中央エンティティと、本明細書では協調コントローラと呼ばれる付加的なエンティティとを含む。これが図９に示されている。そのようなシステムで使用されるスケジューリングプロセスの別の実施形態のフロー図が、図１０に示されている。
【００６６】
[0065]図９を参照すると、システムは、協調コントローラ９０１を含む。協調コントローラ９０１は、有線接続又は無線接続を介してアクセス可能なメモリ内に保存された、中央に集められたスケジューリング情報９０２にアクセスする。協調コントローラ９０１は、ＰＦＳであるスケジューラとともに動作する場合、そのような情報（例えば、重み、過去にスケジュールされたレートなど）に対する更新を求めて、構成エンティティに直接的にポーリングを行うこともできる。
【００６７】
[0066]一実施形態では、コントローラ９０１は、スケジューリング履歴が与えられた場合、協調パターンの動作を変更するのが有利かどうかを決定する。例えば、いくつかユーザ端末は必要以上に高いレートを得ており、これはある協調パターンが動作する場合に発生し、一方で、他のユーザは必要とするものを得ていないが、他の協調パターンによってより良いサービスを受けられることが分かった場合、コントローラは、関係するいくつかの送信機会又は割り当てられた送信リソース（例えば、時間スロット及び／又は周波数スロット）を変更すると決定することができる。例えば、ユーザ６及びユーザ７がユーザ４及びユーザ５よりもはるかに高いレート要件を有し、ユーザ１及びユーザ２などのユーザ端末は、どのパターンが使用されたとしても、必要とするレートを得られる場合、コントローラは、図２のパターンよりも図３のパターンをより多く使用すると決定することができる。これは、パターンの数が限られている場合、又はレート要件がＰＦＳの外で外部的に設定される場合に、等しい又は固定された共有パターンを用いた場合には不可能な利点を有することができる。
【００６８】
[0067]一実施形態では、コントローラ９０１は、必要とされる場合は、いくつかの協調パターンをシステムから削除すること、又はシステムに追加することもできる。
【００６９】
[0068]図１０は、スケジューリング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（回路、専用ロジックなど）、（汎用コンピュータシステム若しくは専用マシン上で実行される）ソフトウェア、又は両方の組み合わせを含むことができる、処理ロジックによって実行される。スケジューリングプロセスは、スケジューラによって実行される。
【００７０】
[0069]図１０を参照すると、プロセスは、処理ロジックが、協調パターンを決定することによって開始する（処理ブロック１００１）。どの協調パターンを使用すべきかについての情報を受け取った後、パターン内の各協調クラスタについて、スケジューラ内の処理ロジックは、中央リポジトリ又は他のスケジューラに情報を要求して、それを獲得し（処理ブロック１００２）、ローカルスケジューリング決定を行うのに必要な情報を生成する（処理ブロック１００３）。一実施形態では、必要な情報は、ＰＦＳアルゴリズムにおいて重みを指定することができる任意の情報を含む。
【００７１】
[0070]次に、パターン内の各協調クラスタについて、処理ロジックは、それが１つ又は複数のユーザ端末をサポートできるレートの推定値を獲得する（処理ブロック１００４）。一実施形態では、推定値は、チャネル状態情報からのユーザ端末ＳＩＮＲの推定値を含む。別の実施形態では、推定値は、ユーザの様々なサブセットのためにサポートされるレートの推定値を含む。また別の実施形態では、推定値は、ユーザ端末ＳＩＮＲと、ユーザの様々なサブセットのためにサポートされるレートの両方を含む。
【００７２】
[0071]次に、パターン内の各協調クラスタについて、処理ロジックは、スケジュールされるユーザ端末又はユーザ端末のサブセットを選択し（処理ブロック１００５）、当該スケジューラ及び他のスケジューラが将来のスケジューリングのために必要とする情報を更新及び保存し（処理ブロック１００６）、必要であれば、情報を中央リポジトリに送信する（処理ブロック１００７）。その後、プロセスは処理ブロック１００１に推移し、プロセスが繰り返される。
【００７３】
複数のクラスタのための構成スケジューラ
[0072]この実施形態は、先の実施形態の原理を共有する。相違は、複数のクラスタにわたってスケジュールを行うのに、単一のエンティティが使用されることである。これの一例が、図１１に示されている。
【００７４】
[0073]図１１を参照すると、単一のエンティティＣＳ１が、与えられた時間（又は周波数）において、図２から取られた２つのクラスタ上でスケジュールを行うのに使用される。一実施形態では、このスケジューラは、異なる時間又は異なる周波数においては、別のパターン上でも、例えば、図３のセル３＋セル４＋セル５によって表されるクラスタに対しても協調を司る。したがって、このスケジューラは、時間インターバル又は周波数インターバルにおいて共通するユーザ端末に対して同時合同決定を行うことができることがある。
【００７５】
[0074]また、一実施形態では、ＣＳ１などのスケジューラは、ユーザをスケジュールすること、及びどの協調パターンをユーザにスケジュールするかについて同時合同決定を行う。一実施形態では、１つの周波数帯域において図２が、別の周波数帯域において図３が、同時に動作する場合、ユーザ６とユーザ７のスケジューリングを合同で考えることができる。
【００７６】
[0075]一実施形態では、スケジューラＣＳ１は、ユーザ端末が同時に両方の（又は所定数を超える）帯域上でスケジュールされないような方法で、各帯域においてスケジューリングを行うことを決定する。別の実施形態では、スケジューラＣＳ１は、いくつかの帯域にわたって合同でスケジューリングを行うことを決定し、それは、周波数が異なるいくつかの協調パターンにわたって、さらに協力的なシグナリングを可能にする。例えば、ＯＦＤＭシステムでは、信号は、複数の帯域上に分割することができる。しかし、信号を形成する際に、サポートされるレートと、いくつの帯域が使用されるかを、あらかじめ知っている必要がある。
【００７７】
[0076]図１１に表される相互接続性は、これらのより広範なエンティティ間で渡される必要がある情報の量に関係する。一実施形態では、ただ１つのエンティティしか存在しないことがある。例えば、図９の協調コントローラが、もっぱらスケジューリングを行い、その場合は、「Ｓ１」、．．．、「Ｓ８」は、あまり複雑でないエンティティとすることができる。
【００７８】
さらなる設計上の検討事項
一実施形態における物理層及びパターン上の検討事項
[0077]上述の実施形態では、スケジューリングアルゴリズムは、情報（例えばチャネル状態情報）に基づいて、与えられた時点においてユーザをスケジュールできるレートを決定する。すべてのユーザにわたってレートが比較され、全体的な基準（例えば加重された基準）に合致するユーザのサブセットがスケジュールされる。実施形態は、必ずしも物理層に依存しない。マルチセルシステムでは、セルからなる各クラスタ内における物理層送信は、他のクラスタとは独立して動作する。本明細書の目的では、送信信号自体は、それが選択する任意の技法を、例えば、単入力単出力（ＳＩＳＯ）送信、多入力多出力（ＭＩＭＯ）送信、及び多数のアンテナが多数のユーザへの合同同時送信を協調させるマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）送信などを使用することができる。基礎となる送信は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）などに基づくことができる。
【００７９】
[0078]これらのマルチセル設計においては、ＭＵ−ＭＩＭＯが、特に興味深く、構成スケジューラは、各クラスタ内の干渉が制御されると実際に仮定することができるので、スケジューリングアルゴリズムにとって良好な特性を有する。基礎的なシグナリングとしてＭＵ−ＭＩＭＯを使用して、クラスタ内のすべてのセルにわたって送信を合同で協調させることによって、これらは、干渉に起因する問題を軽減する上で著しい利益とすることができる。線形ゼロ強制（ＬＺＦ）、ダーティペーパ符号化（ＤＰＣ）、又は最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）ドリブンのシグナリングの形態をとるＭＵ−ＭＩＭＯ送信は、すべて、各クラスタ内の干渉の影響を制御するという利点を有する。ＭＵ−ＭＩＭＯがＰＦＳとともに使用される場合、ユーザ端末とＭＵ−ＭＩＭＯ物理層シグナリングソリューションを合わせて選択する様々な技法を見ることができる。
【００８０】
[0079]線形ゼロ強制（ＬＺＦ）を用いる場合、貪欲スケジューリングアルゴリズムを考えることができ、このアルゴリズムは、ステップ１）において、クラスタ内のただ１つのユーザ端末を、それが単独でスケジュールされるという仮定に基づいて、選択することによって開始し（この場合、ＬＺＦ解は自明である）、その後、ステップ１）のユーザがユーザの１つであるように探索を制限しながら、２つのユーザの最良の組み合わせを探索し（２つのユーザを有するように、ＬＺＦ解が変化する）、最大数のユーザ端末が選択されるまで、同様のことを繰り返す（ユーザ端末が都度追加されて、ＬＺＦ解が変化する）。
【００８１】
[0080]一実施形態では、各ステップにおけるユーザ端末の選択は、決定を下す際に、個別及び合計加重レートｗｊ（ｋ）Ｚｊ（ｋ）と、潜在的なユーザにわたる合計ｗｊ（ｋ）Ｚｊ（ｋ）を見る。
【００８２】
別の実施形態における物理層及びパターン上の検討事項
[0081]一実施形態では、スケジューリングアルゴリズムは、レート項Ｚｊ（ｋ）内に、クラスタの外部から到来する干渉分を含む。
【００８３】
[0082]一実施形態では、図２において、異なるユーザによって経験される平均干渉レベルの推定値を提供することができる。この情報は、ユーザが経験する、ユーザにサービスしない局からの送信レベルを感知することによって、ユーザ自身によって推定することができる。そのような情報は、ユーザの地理的ロケーションに潜在することができる。一実施形態では、そのような推定値は、地理的考慮と、他の（１つ又は複数の）クラスタに属するアンテナから放射される仮定の電力とに基づいて導出される。例えば、ユーザ６は、おそらく、この協調パターンに関しては、（感知されたとしても、又はロケーションから決定されたとしても）ユーザ１、２、３、及び４とは異なる（より高い）推定干渉を与えられる。
【００８４】
[0083]さらに、ユーザは異なる時間には異なるクラスタのメンバであるので、一実施形態では、ユーザは、実際には、推定干渉を与える助けになる有益な部分情報も有する。例えば、図２では、ユーザ６は、基地局ＢＳ４又はＢＳ５からの送信によってサービスされていない。しかし、システムが図３におけるように動作している場合、ユーザ６は、それ自体とＢＳ４及びＢＳ５の間のチャネル上に情報を有する。一実施形態では、この情報は、図２の動作の下で干渉を決定する際に使用される。これは、例えば、ＢＳ４及びＢＳ５が、図２の下で、図３の下で行ったのとほぼ同じ電力／信号を放射することを仮定している。
【００８５】
他の物理層及びパターン上の検討事項
[0084]合同スケジューリング及び協調パターン変更の実施形態は、協調パターン上のクラスタにわたる異なる周波数帯域に適用される電力レベルをスケジューリングに役立つ方法で選択できる概念など、他のパターン変更方式において説明された概念を使用することができる。２００９年８月１０日に出願された、「Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｖａｒｙｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｐｏｗｅｒ Ｐａｔｔｅｒｎｓ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｅｌｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」と題する、米国特許出願第１２／５３８７３９号を参照されたい。
【００８６】
協調パターン及びそれらがサービスするユーザに関する目標
[0085]図２のユーザ１及びユーザ２などのユーザ端末は、それらにサービスできることがあるレートが、使用される協調パターンに関わりなく、良好であるため、他のユーザ端末を圧倒することがある。結果として、スケジューラがこの不均衡に反応しない場合には、スケジューラが、ユーザ４、ユーザ５、ユーザ６、又はユーザ７などのユーザに十分にサービスしないこともあり得る。これは、ＰＦＳなどのアルゴリズムを使用する場合にさえも当てはまる。
【００８７】
[0086]実施形態に対する拡張として、特に上で説明された概念のいくつかに対する拡張として、意図的な方式で、各構成スケジューラにおいてスケジュールされる、又は協調クラスタ内のユーザ端末のサブセットをさらに限定するスケジューラを考えることができる。一実施形態では、これは、例えば、ユーザの地理的ロケーション又はユーザの推定レートに依存する周波数帯域の関数として行うことができる。例えば、図２では、スケジューラは、ユーザ４及びユーザ５などのユーザ端末のためにいくつかの帯域を確保しておき、ユーザ１及びユーザ２などのユーザ端末が、そのような帯域においてスケジュールされることを禁止する。
【００８８】
[0087]一実施形態では、これを達成するために、スケジューリングアルゴリズムにおいて、重みが意図的に変更される。ユーザ端末の制限は、その重みｗ（ｋ）をゼロに設定することと等価である。一実施形態では、ユーザ端末のスケジューリングの抑制は、ｗ（ｋ）をさらに低減することによって達成される（例えば、ｗ（ｋ）をスケーリングし、新しい値ｐ（ｋ）ｗ（ｋ）を使用し、ここで、０≦ｐ（ｋ）≦１．０である）。このスケーリングは、与えられた帯域又は与えられた協調パターンにおいてスケジューリングを行う場合に使用することができ、ＰＦＳのデフォルト動作のいくつかを無効にする。
【００８９】
本発明の実施形態の利点
[0088]本発明の実施形態は、セル間の協調パターンが変化するマルチセル環境内での、合同ユーザ＋レート＋パターンスケジューリングアルゴリズムを含む。さらに、スケジューリング自体は、協調パターンのスケジューリングを決定することができる。
【００９０】
[0089]本発明の実施形態は、以下の利点のうちの１つ以上を有する。合同動作は、合同方式で動作する多くのより小さな「構成」スケジューリングアルゴリズムからなるスケジューリングアルゴリズムが、いつ、どのユーザ端末をスケジュールすべきかについてより良い決定を行うことを可能にする。スケジューリングアルゴリズムが、すべての協調パターン（すべての送信リソースにわたるすべての可能なアンテナ−ユーザペア）にわたって、すべての可能性（すべての可能なスケジューリング機会）を効果的にリンクすることを可能にすることによって、すべてのそのような可能性に関して最良である場合に、ユーザ端末をスケジュールすることができる。これは、ユーザ間の公平性に関する、ユーザ端末が経験する個々のレートに関する、及びユーザ端末にサービスする待ち時間に関する、ユーザ端末にサービスされる総レートに関して、利点を有する。合同動作は、スケジューリングアルゴリズムが、協調パターンの変更の動作にも影響を与えることを可能にする。スケジューリングアルゴリズムは、実際に、この動作を指示して、すべての構成スケジューラにおいてばかりでなく、パターン自体のスケジューリングにおいても完全合同決定を行うことができる。
【００９１】
スケジューラの一例
[0090]図１２は、クラスタ又は複数のクラスタのためのスケジューリングアルゴリズムの実行を含む、上で説明された機能の１つ以上を実行するスケジューラの一実施形態のブロック図である。一実施形態ではスケジューラは、基地局内に配置される。別の実施形態では、スケジューラは、基地局から離れている。
【００９２】
[0091]図１２を参照すると、スケジューラ１２００は、
【００９３】
[0092]制御情報を送受信するコントロールインタフェース１２０２を含む。スケジューラ１２００は、例えば、どの送信リソース上で、どのクラスタにおいて、どのユーザ端末をスケジュールすべきかを指定する情報、及びそのユーザ端末に対する送信レートなど、基地局を制御するための情報を、このインタフェースを使用して送信する。スケジューラ１２００は、ユーザの重み「ｗｊ」、他のスケジューラ及び又は中央リポジトリからのユーザの平均レート又は合計レート、ユーザのチャネル状態情報、ユーザの推定ＳＩＮＲなど、そのスケジューリング決定を行うのに必要とされる情報も、この情報を使用して受信する。コントロールインタフェース１２０２は、１つの基地局又は複数の基地局とインタフェースをとることができ、有線又は無線通信機能を含むことができる。
【００９４】
[0093]（１つ又は複数の）プロセッサ１２０１は、上で説明されたような、基地局の動作（若しくは他の基地局の動作）の多くを制御するために、又はそのような動作の多くが制御されるように、１つ以上のスケジューリングアルゴリズムを実行する。これは、スケジューリング基準と、コントロールインタフェース１２０２から受け取った情報が与えられた場合に、Ωなどのユーザの組を選択することを含む。ユーザのレートも、このユニットによって決定される。このユニットは、どんな協調パターンを使用すべきかについて決定を下すことができる。メモリ１２０３は、命令及び他のデータを、上で説明されたような、事前定義された協調パターン及び（１つ又は複数の）スケジューリングアルゴリズムとともに保存する。タイミング／クロックユニット１２０４は、当技術分野でよく知られた方法で、基地局にタイミング及び／又はクロックを提供する。
【００９５】
[0094]上述の説明を読んだ後には、本発明の多くの代替及び変更が、当業者には疑いもなく明らかになるが、例示によって示され、説明された特定の実施形態はいずれも、限定と見なされることはまったく意図していないことを理解されたい。したがって、様々な実施形態の詳細についての言及は、本発明にとって必須と見なされるような特徴のみをそれ自体が列挙する、特許請求の範囲を限定することを意図していない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のユーザ端末と、
前記複数のユーザ端末と通信する複数のアンテナであって、前記複数のユーザ端末のサブセットとの送信を協調させるためにどのアンテナがクラスタとして共に動作するかを指定する協調パターンとして、前記複数のアンテナがグループ化され、さらに、前記複数のアンテナのうちの異なる組のアンテナが、異なる時間において共にグループ化されることでユーザの異なるサブセットへの送信を協調させるように、アンテナの組と関連するユーザの組との定義されたペアが、協調パターンの変化に基づいて送信リソースにおいて変化する、複数のアンテナと、
アンテナのどの組による、どの送信リソース上での、どんな送信レートを用いたサービスに対して、どのユーザ端末をスケジュールすべきかを指定することによって、ユーザ端末との送信をスケジュールする少なくとも１つのスケジューリングアルゴリズムを実行する、少なくとも１つのコントローラと
を備えるワイヤレス通信システム。
【請求項２】
アンテナからなるクラスタを変更して、複数のユーザ端末のサブセットとの送信を協調させるためにどのアンテナがクラスタとして共に動作するかを指定する新しい協調パターンをなすステップであって、複数のアンテナのうちの異なる組のアンテナが、異なる時間において共にグループ化されることでユーザの異なるサブセットへの送信を協調させるように、クラスタが協調パターンの変化に基づいて送信リソースにおいて変化する、ステップと、
前記ユーザ端末について、どのクラスタにおいて、どの送信リソース及び送信レート上で、どのユーザ端末をスケジュールすべきかを指定することによって、ユーザ端末との送信をスケジュールする少なくとも１つのスケジューリングアルゴリズムを実行するステップと
を含む方法。
【請求項３】
複数のユーザ端末と、前記複数のユーザ端末のサブセットとの送信を協調させるためにどのアンテナがクラスタとして共に動作するかを指定する協調パターンに基づいてグループ化される複数のアンテナとを有する、ワイヤレス通信システムにおいてユーザ端末をスケジュールするための方法であって、
協調パターンで指定される各協調クラスタについて、
スケジューリング基準を実施するために必要とされる情報を受け取るサブステップと、
スケジューリング決定を行うための情報を生成するサブステップと、
アンテナの組を使用するシステムがユーザ端末に対してサポートできるレートの推定値を獲得するサブステップと、
前記レート推定値に基づいたスケジューリングのために前記ユーザ端末を選択するサブステップと、
スケジュールされる場合に、ユーザに与えられるレートを決定するサブステップと
を含む動作を実行するステップ
を含む方法。
【請求項１】
複数のユーザ端末と、
前記複数のユーザ端末と通信する複数のアンテナであって、前記複数のユーザ端末のサブセットとの送信を協調させるためにどのアンテナがクラスタとして共に動作するかを指定する協調パターンとして、前記複数のアンテナがグループ化され、さらに、前記複数のアンテナのうちの異なる組のアンテナが、異なる時間において共にグループ化されることでユーザの異なるサブセットへの送信を協調させるように、アンテナの組と関連するユーザの組との定義されたペアが、協調パターンの変化に基づいて送信リソースにおいて変化する、複数のアンテナと、
アンテナのどの組による、どの送信リソース上での、どんな送信レートを用いたサービスに対して、どのユーザ端末をスケジュールすべきかを指定することによって、ユーザ端末との送信をスケジュールする少なくとも１つのスケジューリングアルゴリズムを実行する、少なくとも１つのコントローラと
を備えるワイヤレス通信システム。
【請求項２】
アンテナからなるクラスタを変更して、複数のユーザ端末のサブセットとの送信を協調させるためにどのアンテナがクラスタとして共に動作するかを指定する新しい協調パターンをなすステップであって、複数のアンテナのうちの異なる組のアンテナが、異なる時間において共にグループ化されることでユーザの異なるサブセットへの送信を協調させるように、クラスタが協調パターンの変化に基づいて送信リソースにおいて変化する、ステップと、
前記ユーザ端末について、どのクラスタにおいて、どの送信リソース及び送信レート上で、どのユーザ端末をスケジュールすべきかを指定することによって、ユーザ端末との送信をスケジュールする少なくとも１つのスケジューリングアルゴリズムを実行するステップと
を含む方法。
【請求項３】
複数のユーザ端末と、前記複数のユーザ端末のサブセットとの送信を協調させるためにどのアンテナがクラスタとして共に動作するかを指定する協調パターンに基づいてグループ化される複数のアンテナとを有する、ワイヤレス通信システムにおいてユーザ端末をスケジュールするための方法であって、
協調パターンで指定される各協調クラスタについて、
スケジューリング基準を実施するために必要とされる情報を受け取るサブステップと、
スケジューリング決定を行うための情報を生成するサブステップと、
アンテナの組を使用するシステムがユーザ端末に対してサポートできるレートの推定値を獲得するサブステップと、
前記レート推定値に基づいたスケジューリングのために前記ユーザ端末を選択するサブステップと、
スケジュールされる場合に、ユーザに与えられるレートを決定するサブステップと
を含む動作を実行するステップ
を含む方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２０１２−５００５２２（Ｐ２０１２−５００５２２Ａ）
【公表日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２３１２２（Ｐ２０１１−５２３１２２）
【出願日】平成２１年８月１１日（２００９．８．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５３４６６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０１９６１３
【国際公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１１日（２００９．８．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５３４６６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０１９６１３
【国際公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
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