特許 6442761 無線リソース制御方法、中央コントローラ、及び適応グラフ彩色方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6442761

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26日

(54)【発明の名称】無線リソース制御方法、中央コントローラ、及び適応グラフ彩色方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 24/02 20090101AFI20181217BHJP

   H04W 16/18 20090101ALI20181217BHJP

   H04W 92/12 20090101ALI20181217BHJP

【ＦＩ】

   H04W24/02

   H04W16/18

   H04W92/12

【請求項の数】15

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2014-161157(P2014-161157)

(22)【出願日】2014年8月7日

(65)【公開番号】特開2015-56885(P2015-56885A)

(43)【公開日】2015年3月23日

【審査請求日】2017年5月11日

(31)【優先権主張番号】14/027,063

(32)【優先日】2013年9月13日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】318012780

【氏名又は名称】富士通コネクテッドテクノロジーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100113608

【弁理士】

【氏名又は名称】平川 明

(74)【代理人】

【識別番号】100105407

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100175190

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 裕明

(72)【発明者】

【氏名】チェン・ウェイ−ペン

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 章

(72)【発明者】

【氏名】エルシェリフ・アハメド ラガブ

【審査官】 齋藤 浩兵

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２４６５３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００６４４９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１０９９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５１４９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５１７１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Hierarchcial Reaource Allocation in Femtocell Networks using Graph Algorithms[online]，Cornell University Library，２０１２年 ２月２４日，[retrieved on 2018.02.14]，ＵＲＬ，https://arxiv.org/pdf/1202.5528.pdf

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／２４−７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１−４

ＳＡ ＷＧ１−４

ＣＴ ＷＧ１，４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の基地局の推定される無線リソース負荷に関連する初期負荷推定の単一組に基づき、スケーリングされた負荷推定の複数組を計算し、該スケーリングされた負荷推定の複数組の各組は、複数のスケールファクタのうちの１のスケールファクタによってスケーリングされた前記初期負荷推定の単一組を含み、
複数の目的関数結果を決定し、該複数の目的関数結果の各目的関数結果は、前記スケーリングされた負荷推定の複数組のうちの個々の組ごとの目的関数の結果に少なくとも部分的に基づき、
前記複数の目的関数結果に少なくとも部分的に基づき前記複数の基地局のための無線リソースの第１の動作組を決定し、
前記複数の基地局から、前記第１の動作組に基づく性能測定に関するフィードバックを受信し、該フィードバックに基づき前記複数の基地局により取得される実際のレートを決定し、前記実際のレートを最大化する無線リソースの第２の動作組を決定する
無線リソース制御方法。

【請求項2】

前記第２の動作組の決定は、更に、ノイズレベル、基地局の数、基地局間の距離、及び端末密度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づく、
請求項１に記載の無線リソース制御方法。

【請求項3】

前記第２の動作組の決定は、前記複数の目的関数結果に対して最適な目的関数結果に関連するスケーリングされた負荷推定の相対的な最適な組を識別することを含む、
請求項１に記載の無線リソース制御方法。

【請求項4】

前記目的関数はリワード関数を含み、
前記スケーリングされた負荷推定の前記相対的な最適な組は、更に、前記複数の基地局について最大化される前記リワード関数に関連する、
請求項３に記載の無線リソース制御方法。

【請求項5】

前記最大化されるリワード関数は、前記複数の基地局に関連する複数の端末についての推定される最大最小比を含む、
請求項４に記載の無線リソース制御方法。

【請求項6】

前記複数の目的関数の決定は、
前記スケーリングされた負荷推定の複数組の夫々に基づき前記複数の基地局へリソースを割り当てることと、
前記複数の基地局の各基地局によって達成されるレートを含むフィードバックを受信することと
を更に含む、請求項３に記載の無線リソース制御方法。

【請求項7】

複数の基地局の推定される無線リソース負荷に関連する初期負荷推定の単一組に基づき、スケーリングされた負荷推定の複数組を計算し、該スケーリングされた負荷推定の複数組の各組は、複数のスケールファクタのうちの１のスケールファクタによってスケーリングされた前記初期負荷推定の単一組を含み、
複数の目的関数結果を決定し、該複数の目的関数結果の各目的関数結果は、前記スケーリングされた負荷推定の複数組のうちの個々の組ごとの目的関数の結果に少なくとも部分的に基づき、
前記複数の目的関数結果に少なくとも部分的に基づき前記複数の基地局のための無線リソースの第１の動作組を決定し、
前記複数の基地局から、前記第１の動作組に基づく性能測定に関するフィードバックを受信し、該フィードバックに基づき前記複数の基地局により取得される実際のレートを決定し、前記実際のレートを最大化する無線リソースの第２の動作組を決定する
動作を実行するようプロセッサによって実行可能なプログラミングコードが符号化されている非一時的なコンピュータ可読媒体を含む中央コントローラ。

【請求項8】

前記第２の動作組の決定は、更に、ノイズレベル、基地局の数、基地局間の距離、及び端末密度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づく、
請求項７に記載の中央コントローラ。

【請求項9】

前記第２の動作組の決定は、前記複数の目的関数結果に対して最適な目的関数結果に関連するスケーリングされた負荷推定の相対的な最適な組を識別することを含む、
請求項７に記載の中央コントローラ。

【請求項10】

前記目的関数はリワード関数を含み、
前記スケーリングされた負荷推定の前記相対的な最適な組は、更に、前記複数の基地局について最大化される前記リワード関数に関連する、
請求項９に記載の中央コントローラ。

【請求項11】

前記最大化されるリワード関数は、前記複数の基地局に関連する複数の端末についての推定される最大最小比を含む、
請求項１０に記載の中央コントローラ。

【請求項12】

前記複数の目的関数の決定は、
前記スケーリングされた負荷推定の複数組の夫々に基づき前記複数の基地局へリソースを割り当てることと、
前記複数の基地局の各基地局によって達成されるレートを含むフィードバックを受信することと
を更に含む、請求項９に記載の中央コントローラ。

【請求項13】

複数の基地局の推定される無線リソース負荷に関連する初期負荷推定の単一組を受信し、
複数のスケールファクタのうちの第１のスケールファクタによってスケーリングされた前記初期負荷推定の単一組を含むスケーリングされた負荷推定の第１の組を計算し、
前記スケーリングされた負荷推定の第１の組についての目的関数の第１の結果に少なくとも部分的に基づき第１の目的関数結果を決定し、
前記複数のスケールファクタのうちの第１のスケールファクタによってスケーリングされた前記初期負荷推定の単一組を含むスケーリングされた負荷推定の第２の組を計算し、
前記スケーリングされた負荷推定の第２の組についての前記目的関数の第２の結果に少なくとも部分的に基づき第２の目的関数結果を決定し、
前記第１の目的関数結果及び前記第２の目的関数結果に少なくとも部分的に基づき前記複数の基地局のための無線リソースの第１の動作組を決定し、
前記複数の基地局から、前記第１の動作組に基づく性能測定に関するフィードバックを受信し、該フィードバックに基づき前記複数の基地局により取得される実際のレートを決定し、前記実際のレートを最大化する無線リソースの第２の動作組を決定する
適応グラフ彩色方法。

【請求項14】

前記第１の目的関数結果は、前記複数の基地局の第１の総和レートを含み、前記第２の目的関数結果は、前記複数の基地局の第２の総和レートを含む、
請求項１３に記載の適応グラフ彩色方法。

【請求項15】

前記第１の総和レート及び前記第２の総和レートは、前記複数の基地局から前記フィードバックとして受信される、
請求項１４に記載の適応グラフ彩色方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願で論じられる実施形態は、干渉管理に関する。

【背景技術】

【0002】

スマートフォン及び他のモバイル機器の人気の高まりは、モバイルインターネットアプリケーションの使用の増加とともに、許可された無線スペクトル（“許可スペクトル”）リソースを概して用いるセルラーシステムにおけるデータレート要求の指数関数的成長をもたらした。同時に、限られたスペクトルリソースは、モバイルネットワークオペレータ（ＭＮＯ；mobile network operator）が現在及び将来のデータレート要求を満足することを可能にするために利用可能である。

【0003】

ＭＮＯは更に、特に電気通信システムセルの端で、貧弱な屋内カバレッジの課題に直面している。貧弱な屋内カバレッジは、ほとんどのデータトラフィック及びボイスコールが屋内から発せられ得るので、ＭＮＯにとって有意な課題であり得る。

【0004】

増え続けるデータレート及び要求を満足すること並びに貧弱な屋内カバレッジの課題に対処するよう、幾つかの提案されている解決法には、フェムトセルへの依存の増大がある。一般に、フェムトセルは、屋内カバレッジを強化し且つマクロセルから一部のトラフィックをオフロードするために展開され得る短距離低電力セルである。フェムトセルへのトラフィックのオフロードは、マクロセルネットワークにおける過密を減らすことができ、よって、マクロセルを介して電気通信システムへ接続されるユーザにとっての経験を改善するのに役立つことができる。フェムトセルと同様に、ピコセルのような他の小セルがまた、マクロセルの過密を減らし及び／又は屋内カバレッジを改善するために使用されてよい。

【0005】

本願で請求される対象は、上述されたような環境においてのみ動作し又はいずれかの欠点を解消する実施形態に制限されない。むしろ、この背景は、本願で記載される幾つかの実施形態が実施され得る技術範囲の一例を説明するためにのみ与えられる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

フェムトセル及び他の小セルは、多数の環境において使用され得る。エンタープライズ環境として概して本願では記載される、比較的狭い範囲内で高い要求データレート及び数多くのモバイル機器を経験する環境において、高密度のフェムトセルを用いることが好ましいことがある。エンタープライズ環境は、会社建物、ショッピングモール、スタジアム、アリーナ、会議会場、密集した居住地域、密集した商業地域、交通量の多い都市地域、及び同様のものを含んでよい。

【0007】

多数のフェムトセル又は他の小セルが比較的狭い範囲内で展開される場合に、隣接するフェムトセル間の干渉は大きな課題を提示することがある。これより、許可スペクトルにおけるリソース割り当てとともに小セル又はフェムトセルの間の干渉管理が可能な無線リソース制御方法、中央コントローラ、及び適応グラフ彩色方法を提供することが好ましい。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一実施形態の一態様に従って、無線リソース制御方法は、複数の基地局の推定される無線リソース負荷に関連する初期負荷推定の単一組に基づき、スケーリングされた負荷推定の複数組を計算することを含む。前記スケーリングされた負荷推定の複数組の各組は、複数のスケールファクタのうちの１のスケールファクタによってスケーリングされた前記初期負荷推定の単一組を含む。当該無線リソース制御方法は、複数の目的関数結果を決定することを更に含む。前記複数の目的関数結果の各目的関数結果は、前記スケーリングされた負荷推定の複数組のうちの個々の組ごとの目的関数の結果に少なくとも部分的に基づく。当該無線リソース制御方法は、前記複数の目的関数結果に少なくとも部分的に基づき前記複数の基地局のための無線リソースの動作組を決定することを更に含む。

【0009】

実施形態の目的及び利点は、特許請求の範囲において特に指し示されている要素、特徴、及び組み合わせによって少なくとも実現され達成されるであろう。

【0010】

前述の概要及び以下の詳細な説明は、例及び説明であり、請求される発明の限定ではない点が理解されるべきである。

【発明の効果】

【0011】

本発明の実施形態によれば、許可スペクトルにおけるリソース割り当てとともに小セル又はフェムトセルの間の干渉管理が可能な無線リソース制御方法、中央コントローラ、及び適応グラフ彩色方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

実施形態の例は、添付の図面の使用を通じて更なる特定及び詳細とともに記載され説明されるであろう。

【0013】

【図1】電気通信システムのネットワークアーキテクチャの例の線図である。

【図2】中央コントローラ及び基地局によって実行される電気通信プロセスの線図である。

【図3】グラフ彩色コアとして用いられ得るグラフ彩色方法の例のフローチャートである。

【図4】無線リソース制御方法の例のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

フェムトセル及び他の小セルは、多数の環境において使用され得る。エンタープライズ環境として概して本願では記載される、比較的狭い範囲内で高い要求データレート及び数多くのモバイル機器を経験する環境において、高密度のフェムトセルを用いることが好ましいことがある。エンタープライズ環境は、会社建物、ショッピングモール、スタジアム、アリーナ、会議会場、密集した居住地域、密集した商業地域、交通量の多い都市地域、及び同様のものを含んでよい。

【0015】

多数のフェムトセル又は他の小セルが比較的狭い範囲内で展開される場合に、隣接するフェムトセル間の干渉は大きな課題を提示することがある。本願で記載される実施形態は、直交周波数割り当てと周波数再利用割り当てとの間のトレードオフを考慮するリソース割り当て及び干渉管理を含んでよい。直交周波数割り当ては、フェムトセル間の干渉を回避することができる。周波数再利用は、フェムトセルの干渉をもたらし得るが、幾つかの場合に、直交周波数割り当てと比較してスループットを増大させることができる。

【0016】

本願で記載される幾つかの実施形態では、直交周波数割り当ての程度及び周波数再利用の程度は、目的関数が相対的に最適化され得るように選択されてよい。適応グラフ彩色は、目的関数を相対的に最適化するよう直交周波数及び再利用される周波数を割り当てるために使用されてよい。目的関数は、無線ネットワークの端末へ供給される総データレート、端末への最大最小（“ｍａｘ−ｍｉｎ”）公平性、及び同様のものを含むがそれらに限られない無線ネットワークの動作に関する目的に関連付けられてよい。

【0017】

本願で記載される幾つかの実施形態は、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）のロングタームエボリューション（ＬＴＥ）無線アクセスネットワークに基づく通信システムに関係があってよい。ＬＴＥに関する記載はまた、３ＧＰＰのロングタームエボリューションアドバンスド（ＬＴＥ−Ａ）無線アクセスネットワークを対象としてよい。なお、本願で記載される実施形態は、記載される通信システムの例に制限されない。むしろ、本願で記載される実施形態は、他の通信システムに適用可能であってよい。

【0018】

本発明の実施形態は、添付の図面を参照して説明されるであろう。

【0019】

図１は、本願で記載される少なくとも１つの実施形態に従って配置される電気通信システム１００のネットワークアーキテクチャの例の線図である。幾つかの実施形態において、ネットワークアーキテクチャは、Ｅ−ＵＭＴＳ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）のネットワークアーキテクチャを含んでよい。Ｅ−ＵＭＴＳは、ＬＴＥ無線アクセスネットワーク又は同様のものを含んでよい。無線アクセスネットワークは、ｅＵＴＲＡＮ（Ｅ−ＵＭＴＳ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を含んでよい。なお、他のタイプのネットワークアーキテクチャが使用されてよい。

【0020】

電気通信システム１００は、第１の基地局１０４ａ（“基地局１０４ａ”）乃至第Ｎ番目の基地局１０４ｂ（“基地局１０４ｂ”）として概して指定されている複数の基地局（集合的に“基地局１０４”）を含んでよい。基地局１０４は、無線通信可能なノード（“無線ノード”）との無線通信を可能にするハードウェア及び／又はソフトウェアを含む基地局設備を含んでよい。基地局１０４は、概して、無線ノードが互いに無線通信を行い且つ／あるいはコアネットワーク及び／又はインターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワーク、あるいは同様のものに無線によりアクセスすることを可能にすることができる。

【0021】

幾つかの実施形態において、基地局１０４は、エンタープライズ設定において展開されている複数の小セル基地局１０４を含む。例えば、基地局１０４は、会社建物、ショッピングモール、スタジアム、アリーナ、会議会場、密集した居住地域、密集した商業地域、交通量の多い都市地域、及び同様のもののような、地理的に近い範囲において配置されているホームｅノードＢ（ＨｅＮＢ）のような複数のフェムトセルを含んでよい。

【0022】

概して、基地局１０４は、許可スペクトル上での無線通信を可能にするハードウェア及びソフトウェアを含んでよい。許可スペクトルは、概して、セルラーデータのような無線データの伝送のために許可された無線スペクトルの部分を含んでよい。例えば、基地局１０４は、３ＧＰＰ仕様リリース８−１２のようなＬＴＥに従うセルラーデータを送信するよう構成されてよい。

【0023】

基地局１０４は、基地局１０４と中央コントローラ１０２との間に形成されているインターフェースを介して中央コントローラ１０２と通信してよい。例えば、インターフェース１０５ａは基地局１０４ａと中央コントローラ１０２との間に形成されてよく、インターフェース１０５ｂは基地局１０４ｂと中央コントローラ１０２との間に形成されてよい。インターフェース１０５ａ及びインターフェース１０５ｂ（集合的に“インターフェース１０５”）は有線接続を含んでよいが、幾つかの場合に、インターフェース１０５は代替的に無線接続を含んでよい。本願で開示されるように、中央コントローラ１０２は、基地局１０４がエンタープライズ環境において展開され得るように、許可スペクトルにおけるリソース管理を及び／又は基地局１０４の間の干渉管理を支援してよい。代替的に、又は追加的に、中央コントローラ１０２は、電気通信システム１００において基地局１０４の１つの一部であってよい。

【0024】

中央コントローラ１０２は、概して、プロセッサ１０７及びメモリ１０９を含んでよい。命令がメモリ１０９に記憶されてよい。命令がプロセッサ１０７によって実行される場合に、中央コントローラ１０２は、本願で記載されるプロセスに関連する及び／又はそれらのプロセスを含む動作を実行してよい。

【0025】

電気通信システム１００は、許可スペクトル上で基地局１０４と通信する複数の無線ノードを含んでよい。許可スペクトル上で通信することができる無線ノードは、概して、端末として本願で記載される。例えば、端末は、ＬＴＥセルラー通信を可能にするスマートフォン、コンピュータ、スマートメータ、及び同様のものを含んでよい。

【0026】

図１で開示されるように、複数の端末１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ及び１１０ｄ（集合的に“端末１１０”）は、基地局１０４に関連付けられてよい。例えば、第１の端末１１０ａ（端末１_１として指定される“端末１１０ａ”）乃至第Ｓ番目の端末１１０ｂ（Ｓ_１として指定される“端末１１０ｂ”）は、基地局１０４ａと関連付けられてよい。他の第１の端末１１０ｃ（１_Ｎとして指定される“端末１１０ｃ”）乃至第Ｓ番目の端末１１０ｄ（Ｓ_Ｎとして指定される“端末１１０ｄ”）は、基地局１０４ｂと関連付けられてよい。

【0027】

端末１１０は、それらの関連付けられている基地局１０４とともに、許可スペクトルインターフェース１０６ａ及び１０６ｂ（集合的に“許可スペクトルインターフェース１０６”）を形成してよい。例えば、端末１１０ａ乃至端末１００ｂは、基地局１０４ａとともに許可スペクトルインターフェース１０６ａを形成してよい。許可スペクトルインターフェース１０６は、概して、データが端末１１０と基地局１０４との間でやり取りされることを可能にすることができる、端末１１０と基地局１０４との間の無線接続である。端末１１０はまた、関連付けられていない基地局１０４からの干渉１１４ａ及び１１４ｂ（集合的に“干渉１１４”）を経験することがある。例えば、端末１１０ａ乃至１１０ｂは、基地局１０４ｂからの環境１１４ｂを経験することがある。端末１１０ｃ乃至端末１１０ｄは、基地局１０４ａからの干渉１１４ａを経験することがある。

【0028】

基地局１０４及び端末１１０は、中央コントローラ１０２のプロセッサ１０７及びメモリ１０９と同じプロセッサ及びメモリ（図示せず。）を含んでよい。

【0029】

端末１１０の夫々は、概して異なる最低通信レート要求を有する多数の接続を有してよい。夫々の最低通信レート要求は、夫々の接続のトラフィックタイプの関数であってよい。例えば、端末１１０ａは、会話音声接続（conversational voice connection）及び伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）に基づく接続を同時に有してよい。端末１１０ごとの夫々の接続のクオリティオブサービス（ＱｏＳ）に従って、基地局１０４は、端末１１０の夫々に最低レート要求を設定してよい。特定の端末１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ又は１１０ｄのための最低レート要求は、特定の端末１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ又は１１０ｄの全ての接続のための最低レート要求の和に設定されてよい。例えば、端末１１０ａは、会話音声通信のための“ａ”の最低レート要求と、ＴＣＰ接続のための“ｂ”の最低レート要求とを有してよい。結果として、端末１１０ａのための最低レート要求はａ＋ｂであってよい。

【0030】

本願で記載される実施形態は、例えば、端末１１０によって経験される最低レートを最大化するために、用いられてよい。なお、代替の目的は、電気通信システム１００を使用することができる１以上のモバイルネットワークオペレータ（ＭＮＯ）の選好に応じて考慮されてよい。例えば、目的関数は、電気通信システム１００全体の総和レートを最大にしてよい。端末１１０によって経験される最低レートを最大化する最適化式の例は、式１として以下で記載され得る。

【0031】

本願で記載される式及び関連する議論は、概して、基地局１０４から端末１１０へのダウンリンク通信を参照して記載される。端末１１０から基地局１０４へのアップリンク通信は、代替的に、又は追加的に、同じように考えられてよい。加えて、ＬＴＥレート計算に関連して本願で開示される計算は、開示を簡単にするためにシャノン容量を使用してよい。なお、他のレート計算が行われてよい。例えば、レート計算は、サイクリックプレフィックス及びパイロットのような異なるオーバヘッドに起因するバンド幅効率から成ってよい。加えて、レート計算は、受信機アルゴリズム及びサポートされる変調符号化方式（ＭＣＳ）に起因する信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）から成ってよい。

【0032】

式１及び／又は本願で開示される他の式において使用される多数の変数が以下で記載される。更なる変数は、特定の式に関連して記載されてよく、及び／又は変数のコンテキストから理解され得る。

【0033】

変数Ｎは、基地局１０４の数を表す。変数ｎは、Ｎ個の基地局１０４のうちの特定の基地局１０４を表し、よって、ｎは概して、１からＮの間の整数の組を含む。

【0034】

Ｓ_ｎは、基地局ｎへ接続されている許可スペクトルインターフェース１０６を有する端末１１０の数を表す。Ｓは、ネットワーク内の端末１１０の総数を表す。すなわち、Ｎ個の全ての基地局１０４についてのＳ_ｎの和である。式１で、ｉは概して、全体の電気通信システム１００内の特定の端末１１０を表し、よって、式１に関し、ｉは概して、１からＳの間の整数の組に含まれる。なお、全ての他の式において、ｉは概して、特定の基地局ｎに関連する特定の端末１１０を表し、よって、他の式に関し、ｉは概して、１からＳ_ｎの間の整数の組に含まれる。

【0035】

Ｐ_ｍａｘ^（ｎ）は、基地局ｎの最大伝送電力を表す。

【0036】

Ｋは、許可されたスペクトルに関連する物理リソースブロック（ＰＲＢ）の総数を表す。物理リソースブロックｋは概して、特定のＰＲＢを表す。よって、ｋは概して、１からＫの間の整数の組に含まれる。なお、幾つかの例で、ｋは、ＰＲＢの１以上のサブキャリアを表してよい。ＰＲＢを参照して記載されているが、本願で記載される実施形態は、電気通信システム１００のあらゆる無線リソースとともに同様に用いられてよい。

【0037】

ｐ_ｉ，ｋ^（ｎ）は、ＰＲＢ又はサブキャリアｋでの基地局ｎから端末ｉへの割り当て電力を表す。

【0038】

ｈ_{ｉ，ｋ（ｎ）}は、ＰＲＢ又はサブキャリアｋでの基地局ｎから端末ｉへのチャネルゲインを表す。

【0039】

σ^２は、許可されたスペクトルにおけるＰＲＢごとの雑音分散を表す。

【0040】

Ｂは、総システムバンド幅を表す。

【0041】

Ω_ｎは、基地局ｎへ接続されている端末の組を表す。

【0042】

Ｍ_ｎは、基地局ｎへ割り当てられるＰＲＢの潜在的な組を表す。

【0043】

Ψ_ｎは、基地局ｎへ割り当てられるＰＲＢの組を表す。

【0044】

式１：

【数1】

【0045】

派生式１ｂ〜１ｅは、式１の様々な制約を表す。例えば、派生式１ｂは、基地局１０４の夫々の送電総電力制約を表す。

【0046】

加えて、派生式１ｃは、基地局１０４の伝送電力を負でないと表す。電気通信システム１００がＳ個全ての端末１１０を扱うことができるほど十分な容量を有する場合は、全基地局ｎのための組Ω_ｎの和集合は組｛１，２，．．．，Ｓ｝に等しく、そうでない場合は、一部の端末１１０はアドミッションを認められず、従って、組Ω_ｎの和集合は、派生式１ｄによって表されるように｛１，２，．．．，Ｓ｝の部分集合であり得る。

【0047】

派生式１ｅは、端末１１０の夫々が基地局１０４のうちのただ１つへ接続されることを表す。

【0048】

式１は、端末ｉごとに及びＰＲＢｋごとに最適な電力割り当てを表す組Ω_ｎを見つけることによって、基地局１０４への端末１１０の最適な割り当てを表す。端末１１０の夫々について及びＫ個のＰＲＢの夫々について最適な電力割り当てを見つけることは、電気通信システム１００における最適なｍａｘ−ｍｉｎ公平性を進展させることができる。

【0049】

式１は、部分的に、Ω_ｎに関連する二進関連付け変数に起因して、非凸混合整数プログラミング問題である。加えて、中央コントローラ１０２で式１の解を見つけることは、概して、全てのＰＲＢについて端末１１０のチャネルゲインを知ることを中央コントローラ１０２に期待する。結果として、式１を解くことは、多くの場合に極めて困難であり且つ計算上実用的でないことがある。

【0050】

幾つかの実施形態において、次善の階層アプローチが、式１を解く代わりに使用されてよい。次善の階層アプローチに関連するタスクは、基地局１０４と中央コントローラ１０２との間で分けられてよい。

【0051】

幾つかの実施形態において、端末１１０の夫々は、個々の端末１１０で最大平均受信信号電力及び最大観測信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）を有する基地局１０４の１つに関連付けられてよいと推測され得る。この推測は、Ω_ｎに関連付けられる二進関連付け変数が知られ得るので、式１を解くことを容易にすることができる。

【0052】

続けて図１を参照して、図２は、本願で記載される少なくとも１つの実施形態に従って配置される、中央コントローラ１０２及び基地局１０４によって実行される電気通信プロセス２００の線図である。１つの基地局１０４ａしか図２に示されていないが、電気通信プロセス２００は、以下で記載される基地局１０４ａの機能と同じように機能することができる複数の基地局１０４によって実行されてよい。

【0053】

ブロック２０２によって表されるように、基地局１０４ａは、端末１１０ａ乃至端末１１０ｂが基地局１０４ａに関連付けられるように、基地局１０４ａへの端末の関連付けを実行してよい。幾つかの実施形態において、基地局１０４ａは、線２０４によって表されるように、中央コントローラ１０２に、基地局１０４ａに関連付けられる端末の数を知らせてよい。

【0054】

幾つかの実施形態において、中央コントローラ１０２は、基地局１０４に関連付けられる端末の数に基づき、初期負荷推定２０６を実行してよい。初期負荷推定２０６は、基地局１０４について実行されてよく、基地局１０４の負荷は、基地局１０４によって望まれるリソースとして定義されてよい。

【0055】

中央コントローラ１０２は最初に、式２において開示されるように決定され得る
（外１）

として表される初期負荷推定に従って、基地局１０４の間でリソースを分配してよい。

【0056】

式２：

【数2】

【0057】

中央コントローラ１０２は、適応グラフ彩色２０８を介して基地局１０４について干渉管理及び許可スペクトルリソース割り当てを実行してよい。適応グラフ彩色２０８は、初期負荷推定２０６の出力
（外２）

に基づいてよい。グラフ彩色に基づき、中央コントローラ１０２は、線２１０によって表されるように、許可スペクトルリソース、すなわち、ＰＲＢの組を、基地局１０４ａを含む基地局１０４の夫々へ割り当ててよい。以下で記載されるように、適応グラフ彩色２０８は、線２１２によって表されるように、基地局１０４ａのような基地局１０４からのフィードバックに基づいてよい。

【0058】

式２における初期負荷推定に基づく初期グラフ彩色は、
（外３）

としてリソースの直交周波数割り当てをもたらすことができる。ここで、近似符号は、式２における丸め演算子から得られる。本願で開示される実施形態によれば、リソースは、
（外４）

であるように割り当てられ得る。

【0059】

適応グラフ彩色２０８の部分として、中央コントローラ１０２は、基地局１０４からの基地局測定及び／又は端末１００からのリポートに基づき干渉グラフを構成してよい。幾つかの実施形態において、基地局測定は、基地局１０４ａがオンされる場合に、少なくとも部分的に基地局１０４ａによって決定されてよい。例えば、基地局１０４ａは、隣接する基地局１０４のリファレンス信号伝送及び制御チャネルを捕捉してよい。隣接する基地局１０４から収集された情報から、基地局１０４ａは、隣接する基地局１０４のセル識別を決定し、且つ、隣接する基地局１０４の夫々から基地局１０４ａへの経路損失を決定してよい。端末１１０からのリポートは、ハンドオーバプロセスの間に端末１１０が受信することができる隣接する基地局１０４の受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を含んでよい。

【0060】

中央コントローラ１０２は、基地局１０４を表す頂点と、基地局１０４の間の干渉及び／又はジャミング状態を表す有向辺との干渉グラフを構成することができる。幾つかの実施形態において、干渉及び／又はジャミング状態は、関連する基地局及び干渉する基地局から端末によって経験されるチャネルゲイン間の差が所定の閾値を超える場合に認定されてよい。結果として、弱干渉信号は無視され得る。有利に、弱干渉信号を無視することによって、干渉グラフの複雑性は低減され得、本願で記載されるグラフ彩色は簡素化され得る。代わりに、全ての起こり得る干渉状態は、基地局１０４のいずれか２つの間の有向辺について考えられてよい。

【0061】

適応グラフ彩色２０８は、リソースの複数の潜在的な割り当てについてグラフ彩色コア２１１を実行し、リソースのどの潜在的な割り当てが目的関数への最適な結果を提供することができるのかに関して決定２１５を行うことを含んでよい。

【0062】

目的関数への最適な結果を決定するためのＭ_ｎの全数検索の複雑性は、基地局１０４の数に対して指数関数的であってよい。以下で記載される幾つかの実施形態において、相対的な最適な結果を決定する複雑性は、基地局１０４の数に対して線形であってよい。

【0063】

幾つかの実施形態において、グラフ彩色コア２１１は、スケーリングされた負荷推定の複数組について実行されてよく、これは、スケールファクタによってスケーリングされる、初期負荷推定２０６によって決定された初期負荷推定に基づいてよい。スケールファクタはλによって表され、ブロック２０９において最初に設定されてよい。グラフ彩色コア２１１を実行した後、スケールファクタは変更２１３されてよく、グラフ彩色コア２１１は、変更されたスケールファクタによってスケーリングされた初期負荷推定に基づく新しいスケーリングされた負荷推定により、再度実行されてよい。

【0064】

スケールファクタによって負荷推定をスケーリングし、グラフ彩色コア２１１を実行し、スケールファクタを変更２１３することは、決定ブロック２１５へ続く前に、スケールファクタの組について繰り返されてよい。例えば、プロセスは、λ∈［１：Δ：Ｎ］によって表されるスケールファクタの組を線形増分することによって繰り返されてよい。ここで、Δはステップサイズを表し、Ｎは考慮される最大スケールファクタを表す。幾つかの実施形態において、Ｎは、基地局１０４の数に等しくてよい。代替的に、二分法が適切なスケールファクタを決定するために使用されてよい。

【0065】

（外５）

によって表される候補負荷を決定する例は、式３において開示されるように決定されてよい。

【0066】

式３：

【数3】

【0067】

式３において、初期負荷推定
（外６）

は、スケールファクタλによってスケーリングされる。Ｍ_ｎ^＊によって表される相対的な最適な負荷を決定する例は、式４において開示されるように決定されてよい。

【0068】

式４：

【数4】

【0069】

式４において、λ^＊は、相対的な最適なスケールファクタを表す。

【0070】

ブロック２１５で、適応グラフ彩色２０８は、目的関数への相対的な最適な結果を提供するＰＲＢの動作組を決定することを含んでよい。相対的な最適な結果は、考えられているスケーリングされた負荷推定の組の全てに対するスケーリングされた負荷推定の相対的な最適な組に関連付けられてよい。

【0071】

スケールファクタが線形に増分される場合に、スケールファクタの相対的により小さいステップサイズ、すなわち、より小さいΔは、概して、スケーリングされた負荷推定の相対的な最適な組が実際に最適である程度を高めることができる。しかし、相対的により小さいステップサイズは、グラフ彩色コア２１１が実行される回数を増やし、且つ、適応グラフ彩色２０８を実行するために使用される計算リソースを増大させ得る。ステップサイズは、適応グラフ彩色２０８を実行するために使用される計算リソースと、スケーリングされた負荷推定の動作組が最適であるべき程度との釣り合いを取るよう選択され得る。

【0072】

同様に、スケールファクタが二分法に従って変更される場合は、スケールファクタを二分する更なる繰り返しは、概して、スケーリングされた負荷推定の相対的な最適な組が実際に最適である程度を高めることができる。しかし、更なる繰り返しの実行は、グラフ彩色コア２１１が実行される回数を増やし、且つ、適応グラフ彩色２０８を実行するために使用される計算リソースを増大させ得る。繰り返しの回数及び／又は二分分解能は、適応グラフ彩色２０８を実行するために使用される計算リソースと、スケーリングされた負荷推定の動作組が最適であるべき程度との釣り合いを取るよう選択され得る。

【0073】

グラフ彩色コア２１１に関して、最適なグラフ彩色は、従来ヒューリスティックスを用いて解決されてきた非決定性多項式時間困難（ＮＰ−ｈａｒｄ；non-deterministic polynomial-time hard）である。幾つかの実施形態において、本願で開示される反復グリーディ算法（iterative greedy algorithm）が使用されてよい。反復グリーディ算法は、有意な干渉が期待されない場合に、基地局１０４の間の周波数再利用を可能にしてよい。結果として、システム容量は増大され得る。反復グリーディ算法を実行するよう、従来の干渉グラフ式は、夫々の有向辺の重み、すなわち、ρ_ｎｍが式５によって与えられる重み付き干渉グラフに変更されてよい。

【0074】

式５：

【数5】

【0075】

式５の変数Ｇ_ｎｍは、基地局ｎと基地局ｍとの間の平均経路損失を表し、これは、基地局ｎと基地局ｍに関連する端末との間の平均経路損失として定義され得る。代替的に、Ｇ_ｎｍは、基地局ｎと基地局ｍにある仮想端末との間の経路損失として定義され得る。

【0076】

値Ｐ_ｍａｘ^（ｎ）／Ｍ_ｎは、基地局ｎについてのＰＲＢごとの平均電力を表す。

【0077】

干渉グラフに重み付けを導入することは、要求される負荷に関して基地局１０４の需要に適応するようグラフ彩色スキームを進展させることができる。例えば、全ての基地局１０４の全体的な要求される負荷が、システムにおける利用可能なＰＲＢ及び／又はチャネルの総数より少ないか又はそれに等しい場合、すなわち、
（外７）

である場合に、直交周波数割り当ては、基地局１０４の間の相互干渉を伴わずにグラフ彩色アルゴリズムによって提供され得る。しかし、基地局１０４が、電気通信プロセス２００に利用可能であるよりも多いＰＲＢを要求する場合は、本願で開示されるグラフ彩色アルゴリズムは、要求されるよりも少ないＰＲＢを基地局１０４の夫々に割り当てるのではなく、基地局１０４の夫々によって見られる干渉を最小限とするように、ＰＲＢの周波数、すなわち、色を再利用することができる。

【0078】

図３は、本願で記載される少なくとも１つの実施形態に従って配置される図２のグラフ彩色コア２１１として用いられ得るグラフ彩色方法３００の例のフローチャートである。グラフ彩色方法３００は周波数再利用を用いてよい。方法３００はブロック３０２から開始してよく、関連付けテーブル及びコストテーブルが、それらのテーブル内の全てのエントリを０に設定することで初期化され得る。加えて、構成される干渉グラフにおける無彩色の頂点の組を表す組Ｖ’は、構成される干渉グラフにおける全ての頂点の組を表すＶに等しいよう定義されてよい。構成される干渉グラフの夫々の頂点は、基地局１０４の１つを表してよい。

【0079】

関連付けテーブルは、二進エントリａ_ｎｉを有するＮ×Ｊのテーブルであってよい。Ｎは基地局１０４の総数であってよく、Ｊは色の総数であってよい。パラメータＪはＫに等しく設定されてよく、すなわち、１つの色は、夫々の利用可能なＰＲＢごとに示されてよい。代替的に、パラメータＪはＫ／ｖに等しく設定されてよく、すなわち、１つの色は、ｖ個のＰＲＢごとに示されてよい。１よりも大きいｖの値は、より粗く且つより柔軟でないチャネル割り当てを引き起こすが、グラフ彩色の複雑性を低減することができる。関連付けテーブルにおけるエントリａ_ｎｊは、基地局ｎが色ｊを割り当てられる場合に１に設定されてよい。そうでない場合は、エントリａ_ｎｊは０に設定されてよい。

【0080】

コストテーブルは、基地局ｎについて色ｊを用いるコストを表す実数値のエントリｃ_ｎｊを有するＮ×Ｊのテーブルであってよい。コストは、色ｊを割り当てられている全ての他の基地局１０４からの干渉電力の和として定義されてよい。エントリｃ_ｎｊは、式６において開示されるように定義されてよい。

【0081】

式６：

【数6】

【0082】

方法３００はブロック３０４で続いてよく、最大総和干渉を引き起こす基地局ｎ’が見つけられ得る。幾つかの実施形態において、これは、式７において開示される外向枝重みの最大和を有する基地局ｎ’を選択することを含んでよい。

【0083】

式７：

【数7】

【0084】

最大総和干渉を引き起こす基地局を選択することは、選択された基地局ｎ’が基地局１０４の中で最も厄介であると考えられ得るので、有利であり得る。幾つかの実施形態において、１よりも多い基地局ｎ’が外向枝重みの同じ最大和を有する場合は、最大Ｍ_ｎを有する基地局ｎ’が選択されてよい。

【0085】

方法３００はブロック３０６で続いてよく、Ｍ_ｎ’個の色が、ブロック３０４で選択された基地局ｎ’について選択されてよい。Ｍ_ｎ’個の色は、目的関数に基づき選択されてよい。目的関数は、図１の電気通信システム１００のような電気通信システムの目的の定量化を含んでよい。Ｍ_ｎ’個の色は、目的関数を最大化し、最小化し、又は別なふうに最適化することに基づき選択されてよい。

【0086】

幾つかの実施形態において、Ｍ_ｎ’個の色は、電気通信システムの端末１１０と基地局１０４との間の通信の総和レート（“総和レート”）を最大化するよう選択されてよい。幾つかの場合に、干渉は、負荷が軽い基地局１０４において増大し、一方、干渉は、負荷が重い基地局１０４において低減又は除去され、電気通信システムの総和レートを高める。

【0087】

一例として、基地局ｎ’について推定されるレートを最大化するＭ_ｎ’個の色が選択されてよい。コストｃ_ｎｊに基づき、色ｊに対して基地局ｎ’によって取得される推定レートは、式８において開示されるように決定されてよい。

【0088】

式８：

【数8】

【0089】

式８において
（外８）

は、基地局ｎ’からその端末１１０への平均チャネルゲインを表す。色ｊが基地局ｎ’へ割り当てられる場合に基地局ｎ’によって取得される潜在的な総和レートは、式９において開示されるように決定されてよい。

【0090】

式９：

【数9】

式９において、ｑ≠ｊの場合に
（外９）

であり、ｑ＝１の場合に
（外１０）

である。よって、
（外１１）

は、ブロック３０４乃至３１０の前の繰り返しから、すなわち、以下で開示されるように、方法がブロック３１２又はブロック３１４からブロック３０４へ戻る場合に、基地局ｎ’の関連付けテーブルのエントリを持ち越してよい。ｊ番目のキャリアにおけるエントリ、すなわち、評価段階にあるエントリは、１に設定されてよい。最初に、ブロック３０６の第１の繰り返しは、ｑ≠１の場合に
（外１２）

であり、ｑ＝１の場合に
（外１３）

である。

【0091】

Ｒ_ｊによって象徴されるリワード関数（reward function）は、色ｊが基地局ｎ’に割り当てられる場合に、潜在的なネットワークレートを表してよい。リワード関数Ｒ_ｊは、式１０において開示されるように決定されてよい。

【0092】

式１０：

【数10】

【0093】

最大リワード関数Ｒ_ｊを有するＭ_ｎ’個の色が決定されてよい。幾つかの実施形態において、Ｍ_ｎ’個よりも多い色が同じ最小コストをもたらす場合は、最も頻繁に使用される色が選択される。最も頻繁に使用される色は関連付けテーブルから識別されてよい。最も頻繁に使用される色を選択することは、最も頻繁に使用されない色が、概して、次の基地局１０４へより低いコストを有するより高い可能性を有するので、彩色プロセスにおける次の基地局１０４のためにより低い干渉を提供してよい。

【0094】

方法３００はブロック３０８へ続いてよく、割り当てテーブル及びコストテーブルが更新される。割り当てテーブル及びコストテーブルは、概して、ブロック３０６で基地局ｎ’へ割り当てられた色、すなわち、ＰＲＢを反映するよう更新される。ブロック３１０で、無彩色の頂点の組Ｖ’は、その組から基地局ｎ’に関連する頂点を除くことによって更新される。

【0095】

ブロック３１２で、無彩色の頂点の組Ｖ’は、その組が空であるかどうかを決定するよう確認される。Ｖ’が空である場合、すなわち、頂点の全てが彩色されている場合は、方法３００はブロック３１４へ続く。しかし、Ｖ’が空でない場合、すなわち、１以上の頂点が彩色されていない場合は、方法３００はブロック３０４へ戻り、新しい基地局ｎ’が選択され、その後にブロック３０６で彩色される。

【0096】

ブロック３１４で、収束判定条件が満足されているかどうかが決定されてよい。収束判定基準が満足される場合は、方法３００はブロック３１８へ続いてよい。収束判定基準が満足されない場合は、方法３００はブロック３２０へ続いてよく、無彩色の頂点の組Ｖ’は再び全ての頂点の組Ｖとして定義されてよく、方法３００のブロック３０４〜３１４が繰り返されてよい。ブロック３１４及び３２０によって導入されるグラフ彩色に対する反復アプローチは、グラフ彩色方法３００を強化することができる。幾つかの実施形態において、方法３００は順次的な様態において頂点の彩色を実行するので、彩色された基地局の影響は、前に彩色された基地局の目的関数において考慮されない。これは、ブロック３０４で基地局が引き起こす干渉の量の降順において基地局を彩色することによって緩和され得る。この順次的なやり方は、ブロック３０４〜３１４を繰り返すことによる反復アプローチによって強化される。ブロック３２０で、関連付けテーブル及びコストテーブルは、前の繰り返しにおいて実行された基地局の彩色が順次的な反復においてブロック３０６における色選択に作用することができるように、再初期化され得ない。収束判定基準は、繰り返しの最大数、レートメトリックのための定常状態値、又は同様のものを含んでよい。

【0097】

収束判定基準がブロック３１４で満足されている場合に、方法３００はブロック３１８へ続いてよい。方法３００は、関連付けテーブルに従って、Ψ_ｎによって表されるＰＲＢの最終の組を基地局ｎに割り当てることによって、ブロック３１８で終了してよい。

【0098】

再び図２を参照すると、方法３００の出力は、方法３００がグラフ彩色コア２１１でスケーリングされた負荷推定の複数の組について繰り返され得るので、決定ブロック２１５へのΨ_ｎの複数組を含んでよい。

【0099】

決定ブロック２１５で、適応グラフ彩色２０８は、Ψ_ｎの複数組を考慮し、Ψ_ｎ^＊によって表される割り当てられたリソースの動作組を決定してよい。割り当てられたリソースの動作組を決定することは、概して、λ^＊によって表される動作スケールファクタを決定すること、及び／又はＭ_ｎ^＊によって表されるスケーリングされた負荷推定の動作組を決定することに対応してよい。

【0100】

幾つかの実施形態において、Ψ_ｎ^＊は、目的関数に従ってΨ_ｎの各組がネットワークに対して有し得る影響を推定することによって、選択されてよい（“推定に基づく適応グラフ彩色”）。代替的に、又は追加的に、Ψ_ｎ^＊は、Ψ_ｎの各組によりネットワークを動作し、目的関数に従ってΨ_ｎの各組がネットワークに対して有する影響を考慮することによって、選択されてよい（“フィードバックに基づく適応グラフ彩色”）。

【0101】

１．推定に基づく適応グラフ彩色
中央コントローラ１０２は、Ψ_ｎの各組がネットワークに対して有し得る影響を推定するよう、決定ブロック２１５で目的関数の結果を計算してよい。例えば、中央コントローラ１０２は、Ψ_ｎの組に関連する基地局１０４の推定されるレートを決定してよい。リソースΨ_ｎを用いて基地局１０４によって取得される潜在的なレートは、式１１において開示されるように決定されてよい。

【0102】

式１１：

【数11】

【0103】

基地局１０４の夫々についての端末１１０の平均レートは、式１２において開示されるように決定されてよい。

【0104】

式１２：

【数12】

【0105】

中央コントローラ１０２は、基地局１０４によって取得された推定レートを最大化するΨ_ｎ^＊を決定してよい。例えば、中央コントローラ１０２は、式１２における
（外１４）

を最大化するλに対応するΨ_ｎとしてΨ_ｎ^＊を設定してよい。代替的に、他の目的関数が、式１２において開示される目的関数の代わりに使用されてよい。

【0106】

中央コントローラ１０２は、線２１０によって示されるように、基地局１０４ａを含む基地局１０４へ、割り当てられたリソースの動作組、すなわち、Ψ_ｎ^＊を提供してよい。

【0107】

２．フィードバックに基づき適応グラフ彩色
中央コントローラ１０２は、線２１０によって示されるように、基地局１０４ａを含む基地局１０４へΨ_ｎの各組を提供してよい。幾つかの実施形態において、Ψ_ｎの各組は、代替的に、又は追加的に、Ψ_ｎの組がグラフ彩色コア２１１によって生成された後に、基地局１０４へ提供されてよい。

【0108】

基地局１０４は、Ψ_ｎの各組を用いて動作してよく、線２１２によって示されるように、中央コントローラ１０２へフィードバックを提供してよい。フィードバック２１２は、Ψ_ｎの各組について基地局１０４によって経験される性能の何らかの測定に関係があってよい。例えば、基地局１０４ａは、Ψ_ｎの提供された組に従って、以下で開示されるリソース及び電力割り当て２１４を実行してよく、式１３において開示されるように、関連する端末１１０のレートの和から基地局１０４ａの実際の達成されるレートを決定してよい。

【0109】

式１３：

【数13】

【0110】

中央コントローラ１０２は、次いで、式１２を介して、Ψ_ｎを用いて基地局１０４によって取得された実際のレートを決定してよい。中央コントローラ１０２は、基地局１０４によって取得された実際のレートを最大化するΨ_ｎ^＊を決定してよい。代替的に、他の基準及び／又は他の目的関数が使用されてよい。

【0111】

３．リソース及び電力割り当て
基地局１０４ａは、基地局１０４ａに割り当てられる端末１１０の夫々についてリソース及び電力割り当て２１４を実行してよい。リソース及び電力割り当て２１４は、端末１１０の夫々へのリソース割り当てを微調整すること、及び許可スペクトルにおけるリソースについてＰＲＢごとに電力割り当てを実行することを含んでよい。

【0112】

中央コントローラ１０２は、概して、一般に基地局１０４ａが端末１１０の夫々へのリソース割り当てを微調整するよりも長い時間スケールで、適応グラフ彩色２０８を通じて粗分解能のリソース割り当てを実行してよい。夫々の基地局１０４へ割り当てられるＰＲＢの組２１０は、電気通信システムにおいて総スループットを高めるために、基地局１０４の間の干渉制御とスペクトル再利用との間のトレードオフを達成するよう割り当てられてよい。

【0113】

基地局１０４ａは、一般に粗分解能のリソース割り当てを実行する中央コントローラ１０２よりも短い時間スケールにおいて、リソース及び電力割り当て２１４を介して、基地局１０４ａへ割り当てられている端末１１０への細分解能のリソース割り当てを実行してよい。例えば、ＬＴＥ−Ａを用いる実施形態では、リソース割り当ては、概して１ミリ秒（ｍｓ）に等しい伝送時間インターバル（ＴＴＩ）ごとに可能にされ得る。幾つかの実施形態において、中央コントローラ１０２は、数百のＴＴＩの時間スケールにおいて適応グラフ彩色２０８及びＰＲＢ割り当て２１０を実行してよく、一方、基地局１０４ａは、ＴＴＩごと又は数ＴＴＩごとにリソース及び電力割り当て２１４を実行してよい。

【0114】

幾つかの実施形態において、端末の間の公平性を確かにするよう、基地局１０４ａは、式１４において記載されるｍａｘ−ｍｉｎ公平性基準に従って、ブロック２１４で、許可スペクトル割り当て及びＰＲＢごと電力割り当てを実行する。

【0115】

式１４：

【数14】

【0116】

割り当てられたＰＲＢ、すなわち、Ψ_ｎとともに、中央コントローラ１０２はまた、Ｉ_ｋによって表される、夫々のＰＲＢｋに対する干渉基地局１０４の組を、基地局１０４の夫々に送信してよい。中央コントローラ１０２はまた、Ｐ_ｋ^（ｍ）によって表される、Ｉ_ｋにおける全ての干渉基地局ｍの平均伝送電力及びＰＲＢｋを、基地局１０４の夫々に送信してよい。Ｐｋ（ｍ）の値は、値Ｐ_ｍａｘ^（ｍ）／Ｍ_ｍにより近似されてよい。

【0117】

式１４において、Ｇ_ｍｎｉは、基地局ｍから基地局ｎに関連する端末ｉへの経路損失を表す。幾つかの実施形態において、中央コントローラ１０２は、ネットワーク内の全ての基地局１０４へ基地局１０４の位置を送信してよい。代替的に、中央コントローラ１０２は、基地局１０４の夫々に、特定の基地局１０４との干渉を引き起こす可能性が高い隣接する基地局１０４の位置を提供してよい。例えば、中央コントローラ１０２は、基地局１０４ａが基地局１０４とともに密集構造にある場合に、基地局１０４ａに、基地局１０４ａとの干渉を引き起こす可能性が高い隣接する基地局１０４の位置を提供してよい。基地局１０４の位置は、基地局１０４の位置が静的又は半静的である場合には頻繁に更新される必要がない。

【0118】

Ｉ_ｋにおける干渉基地局ｍの位置によれば、基地局ｎは、Ω_ｎにおける関連する端末の位置を用いてＧ_ｍｎｉの値を推定してよい。基地局１０４は、このようにして、関連する端末１１０の夫々が隣接する基地局１０４から受けるかもしれない潜在的な干渉を計算することができる。幾つかの実施形態において、Ｇ_ｍｎｉの値の大まかな推定は、適応グラフ彩色２０８において使用され得るような、基地局ｍから基地局ｎへの平均経路損失を考慮することによって、取得されてよい。平均経路損失は、式３、４、５及び９においてＧ_ｍｎによって表される。

【0119】

変数ｓ_ｉ，ｋ^（ｎ）は、基地局ｎにおける端末ｉについてのＰＲＢｋの時間共有係数を表す。リソースがＴＴＩごとに割り当てられ得る場合に、基地局１０４は、複数のＴＴＩの期間にわたってＰＲＢを端末１１０へ割り当ててよい。夫々のＰＲＢｋの時間共有は、潜在的に、夫々の端末ｉへ割り当てられてよい。

【0120】

式１４は、基地局ｎに関連する端末１１０の間で最小の達成レートを最大化してよい。派生式１４ｂは、基地局ｎが、基地局ｎに関連する端末１１０の全て及びΨ_ｎにおけるＰＲＢの全てにわたるＰＲＢごとの電力の和の上限境界を基地局ｎの最大伝送電力、すなわち、Ｐ_ｍａｘ^（ｎ）とすることによって、無制限の電力を有さないことを表す。

【0121】

派生式１４ｃは、基地局ｎに関連する端末１１０についてのＰＲＢｋの時間共有の和が１に等しいことを表す。派生式１４ｄ及び１４ｅは、最適化変数ｐ_ｉ，ｋ^（ｎ）及びｓ_ｉ，ｋ^（ｎ）の範囲を表す。

【0122】

式１４は、効率的に且つ容易に解かれ得る凸最適化問題である。なお、幾つかの実施形態において、式１４は簡略化されてよい。例えば、ｐ_ｉ，ｋ^（ｎ）／ｓ_ｉ，ｋ^（ｎ）はｐ_ｍａｘ^（ｎ）／Ｍ_ｎとして近似されてよい。ここで、Ｍ_ｎは、中央コントローラ１０２によって基地局ｎへ割り当てられるＰＲＢの組のサイズを表す。式１４は、式１５において開示されるように簡略化してよい。

【0123】

式１５：

【数15】

【0124】

式１５は、式１４よりも計算的に容易に解くことができる線形プログラミング問題である。

【0125】

式１４及び式１５において、基地局１０４は、中央コントローラ１０２から受信された平均干渉情報を用いる。平均干渉情報は、実際の達成されるレートに比較的近い夫々の最適化問題からの達成レートをもたらすことができる。なお、幾つかの実施形態において、平均干渉情報は、中央コントローラ１０２と基地局１０４との間の通信オーバヘッドが低減されるように、中央コントローラ１０２によって基地局１０４へ送信されなくてよい。

【0126】

幾つかの実施形態において、ＳＮＲは、ＳＩＮＲとは対照的に、考慮されてよい。ＳＮＲが考慮される場合、中央コントローラ１０２は、割り当てられるＰＲＢの組のみを基地局１０４へ送信してよく、中央コントローラ１０２と基地局１０４との間の通信オーバヘッドを低減する。しかし、性能は、特に、全ての端末１００の平均要求レートが比較的高く且つ干渉が無視することが不利益となり得るほど大きい場合に、悪化することがある。

【0127】

干渉が無視されない実施形態では、最適化問題は、式１４において見られるように、しかし、干渉項が分母から削除された状態で、定式化されてよい。結果として得られる式は、式１６において開示されるように、式１５と同様に更に簡略化されてよい。式１６は、式１５よりも通信オーバヘッドを必要としない線形プログラミング問題である。

【0128】

式１６：

【数16】

【0129】

基地局１０４ａは、付加的なスケジューリング要件を管理することができる任意の許可スペクトルスケジューラ２１６を含んでよい。例えば、ＬＴＥを用いる実施形態では、許可スペクトルスケジューラ２１６は、ＨＡＲＱ（hybrid automatic repeat request）エラー訂正スケジューリングを適応させてよい。他の実施形態では、許可スペクトルスケジューラ２１６は、他のエラー確認及び／又はスケジューリング機能を適応させてよい。

【0130】

許可スペクトルスケジューラ２１６は、従来の許可スペクトルスケジューリングメカニズムを適用してよい。例えば、許可スペクトルスケジューラ２１６は、チャネルの可変な性質、端末のアップリンクＣＱＩリポート、及び／又は端末からの肯定応答（ＡＣＫ）若しくは否定応答（ＮＡＫ）を考慮するスケジューリングメカニズムに従って、ダウンリンクパケットをスケジューリングしてよい。

【0131】

許可スペクトルスケジューラ２１６は、よりチャネル条件に適応したより細かいスケジューリング分解能を進めるよう、リソース及び電力割り当て２１４よりも頻繁に実行されてよい。

【0132】

図４は、無線リソース制御方法４００の例のフローチャートである。方法４００は、図１の中央コントローラ１０２のような、電気通信システム内の中央コントローラによって実行されてよい。

【0133】

方法４００は、スケーリングされた負荷推定の複数組を初期負荷推定の単一組に基づき計算することによって、ブロック４０２で開始してよい。初期負荷推定の単一組は、複数の基地局の推定される無線リソース負荷に関連する。スケーリングされた負荷推定の組の夫々は、複数のスケールファクタのうちの１つのスケールファクタによってスケーリングされた初期負荷推定の単一組を含んでよい。

【0134】

方法４００は、複数の目的関数結果を決定することによって、ブロック４０４で続いてよい。夫々の目的関数結果は、スケーリングされた負荷推定の複数組のうちの個々の組ごとの目的関数の結果に少なくとも部分的に基づいてよい。

【0135】

幾つかの実施形態において、目的関数は、上記の式１２のようなリワード関数を含んでよい。スケーリングされた負荷推定の相対的な最適な組は更に、複数の基地局について最大化されるリワード関数と関連してよい。

【0136】

幾つかの実施形態において、最大化されるリワード関数は、複数の基地局の夫々に関連する複数の端末についての推定される最大最小レートを含んでよい。

【0137】

幾つかの実施形態において、複数の目的関数の夫々は、複数の基地局の推定されるレートを含んでよい。スケーリングされた負荷推定の動作組を決定することは、複数の基地局の推定されるレートに少なくとも部分的に基づいてよい。推定されるレートは、複数の基地局の夫々についての平均端末位置に基づいてよい。

【0138】

幾つかの実施形態において、複数の目的関数結果を決定することは、スケーリングされた負荷推定の複数組の夫々に基づき複数の基地局へリソースを割り当てることと、複数の基地局の夫々によって達成されるレートを含むフィードバックを受信することとを更に含んでよい。複数の目的関数結果は、複数の基地局によって達成されるレートの和に基づいてよい。最大化されるリワード関数は、複数の基地局の夫々に関連する複数の端末についての最大最小レートを含んでよい。

【0139】

方法４００は、複数の目的関数結果に少なくとも部分的に基づき複数の基地局のためのＰＲＢの動作組を決定することによって、ブロック４０６で続いてよい。

【0140】

幾つかの実施形態において、ＰＲＢの動作組を決定することは、ノイズレベル、基地局の数、基地局間の距離、及び端末密度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいてよい。代替的に、又は追加的に、ＰＲＢの動作組を決定することは、無線ネットワークの目的に従って複数の目的関数結果に対して最適な目的関数結果に関連するスケーリングされた負荷推定の相対的な最適な組を識別することを含んでよい。

【0141】

当業者は、この及び他のプロセスが異なる順序で実施されてよいことを認識するであろう。加えて、概説されているステップ及び動作は例としてのみ与えられており、一部のステップ及び動作は、開示されている実施形態の本質から逸脱することなしに、任意であっても、より少ないステップ及び動作にまとめられても、あるいは、更なるステップ及び動作に拡張されてもよい。

【0142】

本願で記載される実施形態は、以下でより詳細に論じられるように、様々なコンピュータハードウェア又はソフトウェアモジュールを含む特別目的の又は汎用のコンピュータの使用を含んでよい。

【0143】

本願で記載される実施形態は、コンピュータにより実行可能な命令又はデータ構造を搬送又は記憶するコンピュータ可読媒体を用いて実施されてよい。そのようなコンピュータ可読媒体は、汎用の又は特別目的のコンピュータによってアクセスされ得る如何なる利用可能な媒体であってもよい。一例として、しかし制限なしに、そのようなコンピュータ可読媒体には、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能なプログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）若しくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置若しくは他の磁気記憶装置、フラッシュメモリ装置（例えば、固体状態メモリ装置）、又はコンピュータにより実行可能な命令若しくはデータ構造の形で所望のプログラムコードを搬送又は記憶するために使用され且つ汎用若しくは特別目的のコンピュータによってアクセスされ得る何らかの他の記憶媒体を含む有形なコンピュータ可読記憶媒体がある。上記の組み合わせもコンピュータ可読媒体の適用範囲内に含まれてよい。

【0144】

コンピュータにより実行可能な命令は、例えば、汎用のコンピュータ、特別目的のコンピュータ、又は特別目的のプロセッシング装置（例えば、１又はそれ以上のプロセッサ）に特定の機能又は機能のグループを実行させる命令及びデータを有する。対象は構造上の特徴及び／又は方法論的動作に特有の言語において記載されてきたが、添付の特許請求の範囲で定義される態様は必ずしも、上述された具体的な特徴又は動作に制限されないことが理解されるべきである。むしろ、上述された具体的な特徴又は動作は、特許請求の範囲を実施する形態の例として開示されている。

【0145】

本願で使用されるように、語“モジュール”又は“コンポーネント”は、モジュール若しくはコンポーネントの動作を実行するよう構成される具体的なハードウェア実施及び／又は、コンピュータシステムの汎用ハードウェア（例えば、コンピュータ可読媒体、プロセッシング装置、等）に記憶され及び／又はそれによって実行され得るソフトウェアオブジェクト若しくはソフトウェアルーチンを指すことができる。幾つかの実施形態において、本願で記載される異なるコンポーネント、モジュール、エンジン、及びサービスは、（例えば、別個のスレッドとして）コンピュータシステムで実行するオブジェクト又はプロセスとして実施されてよい。本願で記載されるシステム及び方法の一部は概して、ソフトウェア（汎用ハードウェアによって記憶及び／又は実行される。）において実施されているように記載されるが、具体的なハードウェア実施又はソフトウェアと具体的なハードウェア実施との組み合わせも可能であり且つ考えられる。本明細書において、“コンピューティングエンティティ”は、本願で先に定義されたあらゆるコンピュータシステム、又はコンピュータシステムで実行されるあらゆるモジュール又はモジュールの組み合わせであってよい。

【0146】

本願で挙げられている全ての例及び条件付き言語は、当該技術を増進することに対して本発明者によって寄与される概念及び発明を読者が理解することを助けるよう教育上の目的のために意図され、そのような具体的に挙げられている例及び条件に制限されないと解されるべきである。本発明の実施形態が詳細に記載されてきたが、当然に、様々な変更、置換及び代替が、本発明の精神及び適用範囲から逸脱することなしにそれらの実施形態に対してなされ得る。

【0147】

以下、上述された実施形態に加えて、以下の付記を記載する。
（付記１）
複数の基地局の推定される無線リソース負荷に関連する初期負荷推定の単一組に基づき、スケーリングされた負荷推定の複数組を計算し、該スケーリングされた負荷推定の複数組の各組は、複数のスケールファクタのうちの１のスケールファクタによってスケーリングされた前記初期負荷推定の単一組を含み、
複数の目的関数結果を決定し、該複数の目的関数結果の各目的関数結果は、前記スケーリングされた負荷推定の複数組のうちの個々の組ごとの目的関数の結果に少なくとも部分的に基づき、
前記複数の目的関数結果に少なくとも部分的に基づき前記複数の基地局のための無線リソースの動作組を決定する
無線リソース制御方法。
（付記２）
前記無線リソースの動作組の決定は、更に、ノイズレベル、基地局の数、基地局間の距離、及び端末密度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づく、
付記１に記載の無線リソース制御方法。
（付記３）
前記無線リソースの動作組の決定は、電気通信システムの目的に従って前記複数の目的関数結果に対して最適な目的関数結果に関連するスケーリングされた負荷推定の相対的な最適な組を識別することを含む、
付記１に記載の無線リソース制御方法。
（付記４）
前記目的関数はリワード関数を含み、
前記スケーリングされた負荷推定の前記相対的な最適な組は、更に、前記複数の基地局について最大化される前記リワード関数に関連する、
付記３に記載の無線リソース制御方法。
（付記５）
前記最大化されるリワード関数は、前記複数の基地局に関連する複数の端末についての推定される最大最小比を含む、
付記４に記載の無線リソース制御方法。
（付記６）
前記複数の目的関数結果の夫々は、前記複数の基地局の推定されるレートを含み、
前記無線リソースの動作組の決定は、前記複数の基地局の前記推定されるレートに少なくとも部分的に基づく、
付記３に記載の無線リソース制御方法。
（付記７）
前記推定されるレートは、前記複数の基地局の夫々についての平均端末位置に基づく、
付記６に記載の無線リソース制御方法。
（付記８）
前記複数の目的関数の決定は、
前記スケーリングされた負荷推定の複数組の夫々に基づき前記複数の基地局へリソースを割り当てることと、
前記複数の基地局の各基地局によって達成されるレートを含むフィードバックを受信することと
を更に含む、付記３に記載の無線リソース制御方法。
（付記９）
複数の基地局の推定される無線リソース負荷に関連する初期負荷推定の単一組に基づき、スケーリングされた負荷推定の複数組を計算し、該スケーリングされた負荷推定の複数組の各組は、複数のスケールファクタのうちの１のスケールファクタによってスケーリングされた前記初期負荷推定の単一組を含み、
複数の目的関数結果を決定し、該複数の目的関数結果の各目的関数結果は、前記スケーリングされた負荷推定の複数組のうちの個々の組ごとの目的関数の結果に少なくとも部分的に基づき、
前記複数の目的関数結果に少なくとも部分的に基づき前記複数の基地局のための無線リソースの動作組を決定する
動作を実行するようプロセッサによって実行可能なプログラミングコードが符号化されている非一時的なコンピュータ可読媒体を含む中央コントローラ。
（付記１０）
前記無線リソースの動作組の決定は、更に、ノイズレベル、基地局の数、基地局間の距離、及び端末密度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づく、
付記９に記載の中央コントローラ。
（付記１１）
前記無線リソースの動作組の決定は、電気通信システムの目的に従って前記複数の目的関数結果に対して最適な目的関数結果に関連するスケーリングされた負荷推定の相対的な最適な組を識別することを含む、
付記９に記載の中央コントローラ。
（付記１２）
前記目的関数はリワード関数を含み、
前記スケーリングされた負荷推定の前記相対的な最適な組は、更に、前記複数の基地局について最大化される前記リワード関数に関連する、
付記１１に記載の中央コントローラ。
（付記１３）
前記最大化されるリワード関数は、前記複数の基地局に関連する複数の端末についての推定される最大最小比を含む、
付記１２に記載の中央コントローラ。
（付記１４）
前記複数の目的関数結果の夫々は、前記複数の基地局の推定されるレートを含み、
前記無線リソースの動作組の決定は、前記複数の基地局の前記推定されるレートに少なくとも部分的に基づく、
付記１１に記載の中央コントローラ。
（付記１５）
前記推定されるレートは、前記複数の基地局の夫々についての平均端末位置に基づく、
付記１４に記載の中央コントローラ。
（付記１６）
前記複数の目的関数の決定は、
前記スケーリングされた負荷推定の複数組の夫々に基づき前記複数の基地局へリソースを割り当てることと、
前記複数の基地局の各基地局によって達成されるレートを含むフィードバックを受信することと
を更に含む、付記１１に記載の中央コントローラ。
（付記１７）
複数の基地局の推定される無線リソース負荷に関連する初期負荷推定の単一組を受信し、
複数のスケールファクタのうちの第１のスケールファクタによってスケーリングされた前記初期負荷推定の単一組を含むスケーリングされた負荷推定の第１の組を計算し、
前記スケーリングされた負荷推定の第１の組についての目的関数の第１の結果に少なくとも部分的に基づき第１の目的関数結果を決定し、
前記複数のスケールファクタのうちの第１のスケールファクタによってスケーリングされた前記初期負荷推定の単一組を含むスケーリングされた負荷推定の第２の組を計算し、
前記スケーリングされた負荷推定の第２の組についての前記目的関数の第２の結果に少なくとも部分的に基づき第２の目的関数結果を決定し、
前記第１の目的関数結果及び前記第２の目的関数結果に少なくとも部分的に基づき前記複数の基地局のための無線リソースの動作組を決定する
適応グラフ彩色方法。
（付記１８）
前記第１の目的関数結果は、前記複数の基地局の第１の総和レートを含み、前記第２の目的関数結果は、前記複数の基地局の第２の総和レートを含む、
付記１７に記載の適応グラフ彩色方法。
（付記１９）
前記第１の総和レート及び前記第２の総和レートは推定される、
付記１８に記載の適応グラフ彩色方法。
（付記２０）
前記第１の総和レート及び前記第２の総和レートは、前記複数の基地局からフィードバックとして受信される、
付記１８に記載の適応グラフ彩色方法。

【符号の説明】

【0148】

１００ 電気通信システム
１０２ 中央コントローラ
１０４ 基地局
１０５ インターフェース
１０６ 許可スペクトルインターフェース
１０７ プロセッサ
１０９ メモリ
１１０ 端末
１１４ 干渉

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】