JP2011523819A - 帯域幅及びアンテナ構成を使用した同期検出 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザ機器がネットワークと同期外れ状態にあるかどうかを検出する際にダウンリンク・チャネル帯域幅及び送信機アンテナ構成情報を考慮する。
【解決手段】無線通信ネットワーク内のユーザ機器は、同期外れ（ＯｏＳ）閾値及び同期確立（ＩＳ）閾値ならびにフィルタ期間の設定時に、ダウンリンク・チャネル帯域幅を考慮する。また、ＵＥは、ＯｏＳ閾値及びＩＳ閾値の設定時に、送信機アンテナ構成、即ちＭＩＭＯシステム内の送信アンテナ数を考慮することもできる。ＵＥは、監視及びフィルタリング対象の基準シンボルＳＩＮＲのようなダウンリンク・チャネル品質メトリックがＯｏＳ閾値を下回る場合は、それ自体がＯｏＳ状態にあると判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は一般に、無線通信ネットワークに関し、特に、ユーザ機器がネットワークと同期外れ状態にあるかどうかを検出する際にダウンリンク・チャネル帯域幅及び送信機アンテナ構成情報を利用する方法に関する。

セルラー無線通信システムでは、移動端末（本明細書ではユーザ機器又はＵＥと呼ぶ）は、ネットワーク送信機（基地局又はＮｏｄｅＢ）からダウンリンク・チャネル上で送信される信号を受信する。ＵＥは、最良の信号を送信するＮｏｄｅＢに接続するためにチャネル品質を継続的に監視する。信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）等のメトリックにより、チャネル品質が閾値を下回ることが判定された場合は、典型的にはＵＥによる制御チャネル及びデータ・チャネルの検出及び読み取りに問題が生じる。その結果、ＵＥが重要な情報を見落とす恐れ及び／又は制御信号を誤解釈する恐れがある。例えば、制御信号を誤解釈したＵＥが、別のＵＥのために予約された時間／周波数／符号位置において情報の送信を行う恐れもある。したがって、ネットワークのカバレージ・エリア又はセル外のＵＥが不必要な干渉をもたらす可能性がある。この場合、ＵＥは、ネットワークと同期外れ状態にあると言われる。

従来技術の同期外れ（Out of Synchronization：ＯｏＳ）検出器は、所定の制御シグナリングのＳＩＮＲのような特定のチャネル品質メトリックを監視することに基づく。所定の期間Ｔにわたって平均ＳＩＮＲが制御チャネル上の過剰なブロック誤り率（Block Error Rate：ＢＬＥＲ）（例えば１０〜３０％又はそれ以上）に対応する閾値を下回る場合、そのＵＥはＯｏＳ状態と見なされる。期間Ｔは、ＯｏＳ検出が瞬間的なフェージング・ディップによってトリガされることがないように、即ち、現在定義されているセルラー・システムでは１００ｍｓの範囲内で選択すべきである。

正式なＯｏＳ条件は、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）で導入された。ＵＥは、ダウンリンク専用物理チャネル（Downlink Dedicated Physical Channel：ＤＬ‐ＤＰＣＨ）ＳＩＮＲを監視する。ＤＬ‐ＤＰＣＨ ＳＩＮＲが低すぎるために信頼性のある制御デコーディングが実現されないときは、ＵＥは、他のＵＥに干渉しないようにアップリンク上の伝送を中止しなければならない。更に、ダウンリンクＳＩＮＲの低い状態が持続すると、ＵＥからのパワー・アップ・コマンドの送信によって基地局送信電力の飽和が生じることになる。このようなＯｏＳ検出手順の一例は、米国特許第７，１４９，５３８号に記載されている。ＵＥがＯｏＳ状態にあると判定された場合、そのＵＥは、ダウンリンク制御シグナリングを検出するのに十分な品質の信号が受信されたときにネットワークとの同期状態を回復することができるように、ダウンリンク・チャネル品質を監視し続けることが重要となる。接続セットアップ又はハンドオフならびにＯｏＳ検出後の正確な同期確立（In Synchronization：ＩＳ）検出が重要となる。

従来技術のＯｏＳ及びＩＳ検出方法では、ダウンリンク・チャネルの帯域幅あるいは送信機アンテナ構成が考慮されていない。ＵＴＲＡＮ ＬＴＥ（ＵＭＴＳ地上無線アクセス・ネットワーク・ロング・ターム・エボリューション）プロトコルに準拠するネットワーク等の進化型無線通信ネットワークは、ダウンリンクにおいて定義される複数の異なる帯域幅と連動するように構成され得る。また、ＬＴＥは、複数の送信アンテナを利用するＭＩＭＯ（複数入力複数出力）技法をサポートする。利用される帯域幅と送信機アンテナ構成は共に、ダウンリンク制御チャネル・デコーディング性能に大きな影響を与える。

本明細書に開示する１つ又は複数の実施形態によれば、無線通信ネットワーク内のＵＥは、同期外れ（ＯｏＳ）閾値及び同期確立（ＩＳ）閾値ならびにフィルタ期間の設定時に、ダウンリンク・チャネル帯域幅を考慮する。また、ＵＥは、ＯｏＳ閾値及びＩＳ閾値の設定時に、送信機アンテナ構成、即ちＭＩＭＯシステム内の送信アンテナ数も考慮することができる。

一実施形態は、無線通信ネットワーク内のＵＥの同期判定方法に関するものである。前記ＵＥに対するダウンリンク通信チャネルの帯域幅（ＢＷ）が判定され、前記ダウンリンクＢＷに基づいてＯｏＳ閾値が設定される。ダウンリンク通信チャネル品質の少なくとも１つのメトリックが監視され、前記ＯｏＳ閾値と比較される。前記チャネル品質メトリックが前記ＯｏＳ閾値を下回る場合は、前記ＵＥが前記ネットワークと同期外れ状態にあることが判定される。

別の実施形態は、無線通信ネットワーク内で動作可能なＵＥに関するものである。前記ＵＥは、受信機と、コントローラと、を含む。前記コントローラは、前記受信機を制御するように動作可能であり、更に、前記ＵＥに対するダウンリンク通信チャネルの前記ＢＷを判定し、前記ダウンリンクＢＷに基づいてＯｏＳ閾値を設定し、ダウンリンク通信チャネル品質の少なくとも１つのメトリックを監視し、前記チャネル品質メトリックと前記ＯｏＳ閾値とを比較し、前記チャネル品質メトリックが前記ＯｏＳ閾値を下回る場合は、前記ＵＥが前記ネットワークと同期外れ状態にあることを判定するように動作可能である。

無線通信ネットワークの一部の機能ブロック図である。 ユーザ機器（ＵＥ）が無線通信ネットワークと同期外れ状態にあることを判定する方法のフロー図である。

図１は、送信機１０２と、移動端末又はユーザ機器（ＵＥ）１０８と、を含む無線通信ネットワーク１００の一部分を示す。ネットワーク１００は、例えばＵＴＲＡＮ ＬＴＥネットワーク、あるいは当業界で知られる又は将来開発される他の任意の無線通信システム・プロトコルを含むことができる。ＬＴＥシステムは、可変帯域幅のＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）を利用するとともに、ＳＩＭＯ及びＭＩＭＯ（単一入力複数出力／複数入力複数出力）の両方のアンテナ構成をサポートする。

無線ネットワーク送信機１０２は、ＵＭＴＳではＮｏｄｅＢと呼ばれ、図１に示すＭＩＭＯ実装環境では、複数のアンテナ１０４、１０６からダウンリンク方向（ＮｏｄｅＢ１０２からＵＥ１０８）に信号を送信する。複数のアンテナ１０４、１０６は、帯域幅効率を高めるのに使用される。ＭＩＭＯシステムは、単一のチャネルに対して複数の入力及び複数の出力を提供し、したがって空間ダイバシティ及び空間多重化を利用することが可能である。ダウンリンク方向の様々なＭＩＭＯ伝送モードは、チャネル情報を利用してリンク・アダプテーションを実施する。ＵＥ１０８は、ダウンリンク・チャネル品質を監視し、チャネル状態情報をＮｏｄｅＢ１０２にフィード・バックする。その後、ＮｏｄｅＢ１０２は、マルチ・ユーザ・スケジューリング、電力及び変調アダプテーション、ビーム形成、時空間符号化のような適切な時空間処理を実行することが可能となる。ＬＴＥプロトコルは、１．４、３、５、１０、１５、２０ＭＨｚといったシステム帯域幅とも呼ばれる複数のダウンリンク・セル伝送帯域幅をサポートする。プライマリＢＣＨ（Ｐ‐ＢＣＨ）や同期チャネルのような共通チャネルは、セル帯域幅に関わらず、セル帯域幅の限られた部分を介して（中心の６リソース・ブロックを介して）伝送される。一方、共用チャネル及び関連する制御チャネルは、セル帯域幅全体を利用して送信され得る。本明細書でダウンリンク帯域幅の判定と言う場合、セル全体のダウンリンク帯域幅を指す。

ＵＥ１０８は、ダウンリンク伝送を１つ又は複数のアンテナ１１０において受信する。受信信号は、フロント・エンド受信機回路１１２で増幅及び処理され、アナログ・フィルタ１１４によってフィルタリングされ、ＡＤＣ１１６によってデジタル形式に変換される。その後、デジタル信号は、デジタル・フィルタ１１８によって更にフィルタリングされ、受信信号の周波数領域サンプルを判別する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）機能１２０に提示される。チャネル係数ならびに干渉基準シンボルＳＩＮＲを推定するチャネル推定機能１２４には、基準（パイロット）シンボルに対応する副搬送波が供給される。データ及び制御チャネル情報をデコードする検出器１２２には、チャネル推定値が提供される。コントローラ１２６には、瞬間ＳＩＮＲが提供される。コントローラ１２６には、制御チャネル・デコーディング性能に関する情報、例えばＰＣＦＩＣＨソフト値等が提示される可能性もある。コントローラ１２６は、例えばより上位のレイヤのシグナリングからシステム帯域幅及び送信機アンテナ構成に関する情報も受信する。この情報（セル内の帯域幅及びアンテナ構成）は、アイドル・モードのＵＥに関するブロードキャスト・チャネル上で送信される。接続モードのＵＥは、ハンドオーバに先立ってサービング（古いセル）からのハンドオーバ・コマンドにおいてターゲット・セルの帯域幅及びアンテナ構成を取得する。

コントローラ１２６は、基準シンボルＳＩＮＲ（又は他のチャネル品質メトリック）、システムＢＷ、及び任意選択で送信機アンテナ構成に基づいて、ＯｏＳ（ＵＥがＯｏＳの場合はＩＳ）ステータスを判定する。次に、コントローラ１２６は、判定されたＩＳ及びＯｏＳ状態に基づいて更なるアクションを実行し、例えば送信機回路（図示せず）内の信号の一部又は全部の伝送を中止する。コントローラ１２６は、汎用ストアード・プログラム方式マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブル・ロジック、専用フル・カスタム・コントローラ、あるいは当業界で知られるハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアの任意の組み合わせを含むことができる。また、デジタル・フィルタ１１８、ＦＦＴ１２０、検出器１２２、及びチャネル推定値１２４の各機能は、１つ又は複数のプロセッサ及び／又はＤＳＰ上で実行されるソフトウェア・ルーチンを含むことも、当業界で知られるハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアの任意の組み合わせとして実施されることもある。

上述のとおり、ダウンリンク・チャネルで利用される帯域幅及び送信機アンテナ構成は、（例えばＮｏｄｅＢ１０２からの信号の送信にアンテナ１０４、１０６のうちの１つが使用される場合であれ、２つのアンテナが使用される場合であれ、３つ以上のアンテナが使用される場合であれ）ダウンリンク制御チャネル・デコーディング性能に大きな影響を与える。本明細書に記載される本発明の１つ又は複数の実施形態によれば、これらのチャネル特性は、ＵＥ１０８によって判定され、ＯｏＳ及びＩＳ検出の閾値を設定する際に考慮される。また、ダウンリンクＢＷはフェージング・ディップの長さに影響を与えるので、ＯｏＳ及びＩＳフィルタの時間定数をシステムＢＷに基づいて調整することも可能である。

図２には、ＯｏＳ及びＩＳ検出方法２００が示される。ＵＥ１０８は、ダウンリンク・チャネルの帯域幅を判定する（ステップ２０２）。この判定は、より上位のレイヤのシグナリング・メッセージを介して実行することもでき、また、１つ又は複数の制御チャネル上のブロードキャスト情報に基づいて判定を行うこともできる。ＵＥ１０８は、任意選択でＮｏｄｅＢ１０２の送信機アンテナ構成も判定する（ステップ２０４）。この判定も、より上位のレイヤのシグナリング・メッセージを介して実行することができ、また、送信機アンテナ固有のスクランブル・コードでスクランブルされるＬＴＥのプライマリ・ブロードキャスト信号の読み取りや判定等の明示的な検出によって実行することも可能である。ＵＥ１０８は、ダウンリンクＢＷ及び任意選択で送信機アンテナ構成に基づいて、ＯｏＳ及びＩＳ閾値ならびにフィルタ値を設定する（ステップ２０６）。より大きいダウンリンク・チャネル帯域幅値、例えば５ＭＨｚを上回るダウンリンク・チャネル帯域幅値では、（アンテナ毎の）基準シンボルＳＩＮＲが約−４〜−５ｄＢであるとき、制御チャネル・デコーディングの信頼性が失われる可能性がある。一方、例えば１．４〜３ＭＨｚのようなより低いダウンリンク・チャネル帯域幅値では、対応するＳＩＮＲ閾値は、約−２〜−３ｄＢとなる。ＩＳ閾値は、ＯｏＳ閾値と同じである可能性がある。一方、ＩＳ閾値は、ＯｏＳ閾値と異なる可能性もある。例えば、ＩＳ閾値は、より大きい帯域幅では約−２〜−３ｄＢ ＳＩＮＲ、より低い帯域幅値では０〜−１ｄＢとなる可能性がある。

ＯｏＳフィルタ期間、即ち高速フェージングの影響を緩和するためにＳＩＮＲが平均化される長さは、より大きい帯域幅では１００〜２００ｍｓの範囲内、より小さい帯域幅値では３００〜４００ｍｓの範囲内である可能性がある。ＩＳフィルタ期間は、ＯｏＳフィルタ期間と同じにすることも、それより短くすること、例えばＯｏＳフィルタ期間の約２０〜４０％とすることもできる。間欠受信（discontinuous reception：ＤＲＸ）モードでは、フィルタ長は、上述の値よりも長くなり、典型的にはＤＲＸサイクル長に比例する。

ＵＥ１０８は、例えばダウンリンク基準シンボルのＳＩＮＲや制御チャネルのＢＬＥＲ等を監視することによってダウンリンク・チャネル品質を監視する（ステップ２０８）。ダウンリンクＢＷ及び／又は送信機アンテナ構成に応じて決定される期間にわたってフィルタリングされ又は平均化された測定ダウンリンク・チャネル品質メトリックがＯｏＳ閾値を下回る場合には（ステップ２１０）、ＵＥ１０８は、それ自体が無線通信ネットワーク１００と同期外れ状態にあることを判定する（ステップ２１２）。このとき、ＵＥ１０８は、いくつかのアクションを実行することができる。例えば、ＵＥ１０８は、アップリンク上のチャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）の伝送を中止することができる。これにより、ＯｏＳが発生したことをネットワークに指示することができる。別の実施形態では、ＵＥ１０８は、それ自体のトランシーバの送信機側をディスエーブルすること等によってすべてのアップリンク伝送を終了させることができる。別の実施形態では、ＵＥ１０８は、より上位のプロトコル・レイヤにおいて接続解放タイマを開始することができる。

ＵＥ１０８は、ネットワーク１００と同期外れ状態にあることを検出する際にとる措置に関わらず、ダウンリンク信号の探索及びダウンリンク・チャネル品質の監視を継続する（ステップ２１４）。この場合も、ダウンリンク・セルＢＷ及び／又は送信機アンテナ構成に応じて決定され得る期間（ＯｏＳフィルタ期間と異なる可能性もある）にわたってフィルタリングされた測定ダウンリンク・チャネル品質メトリックがＩＳ閾値を上回る場合には（ステップ２１６）、ＵＥ１０８は、それ自体が再び無線通信ネットワーク１００と同期確立状態になったことを判定する（ステップ２１８）。その後、ＵＥ１０８は、それ自体の送信機をイネーブルし、ＣＱＩの送信を再開し、接続解放タイマをディスエーブルし、且つ／又はＵＥ１０８と無線通信ネットワーク１００との間の通信を有効にすることが可能な他のアクションを実行することができる。ＵＥ１０８は、ダウンリンク・チャネル品質の監視を継続して（ステップ２０８）、それ自体が再びＯｏＳ状態になっているかどうかを検出する（ステップ２１０）。

以下の表１は、１組の例示的なＯｏＳ閾値及びフィルタ長を、ダウンリンク・セル帯域幅及び送信機アンテナ構成の関数として提示する。

以下の表２は、１組の例示的なＩＳ閾値及びフィルタ長を、ダウンリンク・セル帯域幅及び送信機アンテナ構成の関数として提示する。

言うまでもなく、本発明は、本発明の本質的な特徴から逸脱しない限り、本明細書に具体的に記載したものと異なる手法で実施することも可能である。本明細書に記載する諸実施形態は、決して限定的なものではなく、例示的なものと解釈すべきであり、添付の特許請求の範囲には各請求項の意味及び均等範囲に含まれるすべての変更形態が包含されるものとする。

Claims (17)

1. 無線通信ネットワーク内のユーザ機器（ＵＥ）の同期判定方法であって、
   ダウンリンク・セル伝送帯域幅（ＢＷ）を判定するステップと、
   前記ダウンリンクＢＷに基づいて同期外れ（ＯｏＳ）閾値を設定するステップと、
   ダウンリンク通信チャネル品質の少なくとも１つのメトリックを監視するステップと、
   前記チャネル品質メトリックと前記ＯｏＳ閾値とを比較するステップと、
   前記チャネル品質メトリックが前記ＯｏＳ閾値を下回る場合は、前記ＵＥが前記ネットワークと同期外れ状態にあることを判定するステップと、
   を含む方法。
2. ダウンリンク通信チャネル品質の少なくとも１つのメトリックを監視する前記ステップは、前記ダウンリンクＢＷに応じて決定される期間にわたって前記チャネル品質メトリックの値を平均化するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 無線通信ネットワーク送信機のアンテナ構成を判定するステップを更に含み、前記ダウンリンクＢＷに基づいてＯｏＳ閾値を設定する前記ステップは、前記ダウンリンクＢＷと前記送信機アンテナ構成とに基づいてＯｏＳ閾値を設定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記ＵＥがＯｏＳ状態にあることが判定された後に、
   ダウンリンク通信チャネル品質の少なくとも１つのメトリックを監視するステップと、
   前記チャネル品質メトリックが同期確立（ＩＳ）閾値を上回る場合は、前記ＵＥが前記ネットワークと同期確立状態にあることを判定するステップと、
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記ＩＳ閾値は、前記ＯｏＳ閾値と同じである、請求項４に記載の方法。
6. 前記ＩＳ閾値は、前記ＯｏＳ閾値と異なる、請求項４に記載の方法。
7. 前記ＩＳ閾値は、前記ＯｏＳ閾値未満である、請求項６に記載の方法。
8. 前記ＩＳ閾値は、前記ダウンリンクＢＷに応じて決定される、請求項６に記載の方法。
9. 前記ＩＳ閾値は、前記ダウンリンクＢＷと無線通信ネットワーク送信機のアンテナ構成とに応じて決定される、請求項８に記載の方法。
10. 無線通信ネットワーク内で動作するユーザ機器（ＵＥ）であって、
    受信機と、
    前記受信機を制御するコントローラであって、更に、
    セル伝送帯域幅（ＢＷ）を判定し、
    前記ダウンリンクＢＷに基づいて同期外れ（ＯｏＳ）閾値を設定し、
    ダウンリンク通信チャネル品質の少なくとも１つのメトリックを監視し、
    前記チャネル品質メトリックと前記ＯｏＳ閾値とを比較し、
    前記チャネル品質メトリックが前記ＯｏＳ閾値を下回る場合は、前記ＵＥが前記ネットワークと同期外れ状態にあることを判定する、
    コントローラと、
    を備えるユーザ機器（ＵＥ）。
11. 前記コントローラは、ダウンリンク通信チャネル品質の少なくとも１つのメトリックを、前記ダウンリンクＢＷに応じて決定される期間にわたって前記チャネル品質メトリックの値を平均化することによって監視する、請求項１０に記載のユーザ機器。
12. 前記コントローラは、更に無線通信ネットワーク送信機のアンテナ構成を判定し、前記ダウンリンクＢＷに基づくＯｏＳ閾値の前記設定は、前記ダウンリンクＢＷと前記送信機アンテナ構成とに基づくＯｏＳ閾値の設定を含む、請求項１０に記載のユーザ機器。
13. 前記ＵＥがＯｏＳ状態にあることが判定された後に、前記コントローラは、
    ダウンリンク通信チャネル品質の少なくとも１つのメトリックを監視し、
    前記チャネル品質メトリックが同期確立（ＩＳ）閾値を上回る場合は、前記ＵＥが前記ネットワークと同期確立状態にあることを判定する、
    請求項１０に記載のユーザ機器。
14. 前記ＩＳ閾値は、前記ＯｏＳ閾値と同じである、請求項１３に記載のユーザ機器。
15. 前記ＩＳ閾値は、前記ＯｏＳ閾値と異なる、請求項１３に記載のユーザ機器。
16. 前記コントローラは、前記ＩＳ閾値を前記ダウンリンクＢＷに応じて決定する、請求項１５に記載のユーザ機器。
17. 前記コントローラは、前記ＩＳ閾値を前記ダウンリンクＢＷと無線通信ネットワーク送信機のアンテナ構成とに応じて決定する、請求項１６に記載のユーザ機器。

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