JP2013521702A - 無線ネットワークにおける信号品質値を判定する方法及び移動局 - Google Patents

無線ネットワークにおける信号品質値を判定する方法及び移動局 Download PDF

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Abstract

信号品質値を判定する移動局(MS)が開示される。MSは送信機及び受信機を有し、受信機は、アンテナから受信した信号について、信号電力値、ノイズ電力値及び干渉電力値を判定する。受信機は、信号のスーパーフレームに含まれているセル情報を含む第2プリアンブルを用いて、信号電力値及び干渉電力値を判定する。受信機は、信号のスーパーフレームに含まれているキャリア情報を含む第1プリアンブルにおいて使用されていない直交周波数分割多重接続(OFDMA)方式のトーンを用いて、複数のアンテナにより受信した信号のノイズ電力値を判定する。受信機は、部分的な周波数再利用(FFR)及びMIMO方式を用いて、信号電力値、ノイズ電力値及び干渉電力値の内の1つ以上を用いて信号品質値を判定する。

Description

開示される発明は無線ネットワークにおける信号品質値を判定する方法及び移動局等に関連する。
通信技術の急速な進歩により高速かつ高品質の有線及び無線通信システムが進歩してきた。しかしながら、無線技術の進歩と共に、信号品質を向上させる要請が依然として増えている。例えば、ワイマックス(Worldwide Interoperability for Microwave Access：WiMAX)のような無線メトロポリタンエリアネットワーク(WMAN)及び/又はロングタームエボリューション(LTE)のようなセルラシステムは、IEEE802.16のような現在の無線通信標準仕様を含む優れた通信技術を使用する。電気電子技術者協会(IEEE)802.16e/m標準仕様を使用するWiMAX移動局は、アップリンク(UL)及びダウンリンク(DL)で信号を送受信するために複数入力複数出力(MIMO)方式を使用する。モバイルWiMAXは固定のモバイルブロードバンドネットワークのためのブロードバンド無線方式を使用できるように(サポート)し、データ、ストリーミングビデオ及び音声を含むブロードバンドデータサービスを可能にする。モバイルWiMAXシステムは、「Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems, (February 2005)」電気電子技術者協会(IEEE)802.16e-2005標準仕様及びその改訂版であるIEEE802.16m標準仕様「Advanced Air Interface」のような標準規格に従って動作する。802.16mの場合、リンクアダプテーションはチャネル品質情報(CQI)に基づいて行われ、これは異なるMIMO方式に基づいて導出される実効的なキャリア対干渉プラス雑音比(CINR)であってもよい。物理CINR及び受信信号強度インジケータ(RSSI)は部分的な周波数再利用(Fractional Frequency Reuse：FFR)応答、ハンドオーバ(HO)及びSCANに主に使用される。信号の有効性に関する重要なインジケータ(CINR及びRSSI)等を測定する現在の方法は、制御信号中のパイロット部分を使用している。しかしながらそのようなパイロット部分は事前に符号化されかつ電力がブーストされている。事前の符号化利得(pre-coding gain)は未知であるので、信号品質を判定するためにパイロット又はパイロットの一部分を使用することは、信号品質の不正確な指標(インジケータ)となってしまう。
開示される発明の課題は、信号品質を正確に推定することである。
開示される発明による方法は、
無線ネットワークにおける信号品質値を判定する方法であって、
信号のスーパーフレームに含まれているセル情報を含む第2プリアンブルを用いて、複数のアンテナにより受信した前記信号の信号電力値を判定するステップと、
前記信号のスーパーフレームに含まれているキャリア情報を含む第1プリアンブルを用いて、前記複数のアンテナにより受信した前記信号のノイズ電力値を判定するステップと、
前記第2プリアンブルを用いてセル内のセクタ各々の干渉電力値を判定するステップと、
前記セル内のセクタ各々において前記干渉電力に部分的な周波数再利用による電力ブーストを適用するステップと、
前記信号電力値、前記ノイズ電力値及び前記干渉電力値の内の1つ以上を用いて1つ以上の信号品質値を判定するステップと
を有する方法である。
一実施形態による通信システム100の一部分を示す図。 一実施形態におけるプリアンブルシーケンスを利用して信号品質を推定するアドバンスト移動局(AMS)のブロック図。 セルのセクタ0に関し、3つの再利用パーティションを使用する場合における電力ブースト干渉源を示す図。 一実施形態によるフラクショナル周波数再利用(FFR)の様子を示す図。 一実施形態において信号品質を推定するのに使用されるプライマリプリアンブル及び1つ以上のセカンダリプリアンブルを含むスーパーフレームの構造を示す図。 一実施形態によりCINRを推定する動作例を示すフローチャート。 一実施形態により信号対干渉比(SIR)を推定する動作例を示すフローチャート。 一実施形態によりダウンリンクノイズ干渉(NI)を推定する動作例を示すフローチャート。
本願において説明される発明は具体例であるにすぎず、添付図面に限定して解釈してはならない。説明の簡明化を図るため、図中の要素は必ずしも寸法を描いてはいない。例えば、いくつかの要素の寸法は他の要素の寸法よりも説明の便宜上誇張されているかもしれない。更に、適切な場合には、対応する又は類似する要素を指すために図面の間で参照ラベルが反復的に使用されている。
以下の説明はモバイル無線通信システムにおける信号品質を推定する方法の形態を示す。以下の詳細な説明において、以下の実施の形態の十分な理解を促すために多くの具体的詳細が説明される。しかしながら本願で説明される形態はそのような具体的詳細によらず実現できることを当業者は理解できる。また、既知の方法、要素、コンポーネント及び回路等については、開示される実施の形態を曖昧にしないように詳細には説明されない。以下の詳細な説明の一部はデータビット又はバイナリディジタル信号に関する処理のアルゴリズム及びシンボル表現の観点から行われる。これらのアルゴリズム的な説明及び表現は、信号処理の技術分野及び/又は無線通信の技術分野における当業者が彼の仕事を他の当業者に伝えるために使用される方法である。
特段の断りがない限り、いかの説明から明らかであるように、本明細書を通じて、「処理」、「演算」、「計算」、「判定」等のような用語を用いた説明は、コンピュータ等(コンピュータ及び/又はコンピュータシステム及び/又は媒体アクセスコントローラ(MAC)及び/又は通信プロセッサ又は同様な電子計算装置等)のための動作及び/又は処理に関連し、コンピュータ等は、コンピュータシステムのレジスタ及び/又はメモリ内の物理的な量(例えば、電子)として表現されるデータを処理し及び/又は、コンピュータシステムのメモリ、レジスタ又はその他の情報ストレージ又は伝送媒体の中の物理量として表現される同様な他のデータに変換する。更に、本願で使用されている「複数」及び「複数の」という用語は、本明細書を通じて、素子、装置、要素、パラメータ等が2つ以上であることを示すように使用されている。例えば、「複数の移動局」は2つ以上の移動局を示す。
本願で説明される実施の形態は様々なアプリケーション、応用例又は適用例に使用されてもよいことに留意すべきである。本願で説明される発明は実施の形態に限定されず、本願で説明された回路及び技法は無線システムの通信装置のような多くの装置で使用されてもよい。本発明の範囲に属するように意図されている通信装置は、例えば、移動局、基地局、アクセスポイント等の無線システムの要素(例えば、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)、無線メトロポリタンエリアネットワーク(WMAN)、双方向無線送信機、ディジタルシステム送信機、アナログシステム送信機、セルラ無線電話送信機、ディジタルサブスクライバ回線、LTEセルラシステム等)であるが、これらに限定されない。開示される実施の形態の範囲に属するように意図されるWMAN、LTE、WLAN移動局及び/又は基地局は、例えば、拡散スペクトル信号を送信及び受信するための送信機及び受信機を含み、その拡散スペクトル信号は例えば周波数ポッピング拡散スペクトル(FHSS)、直接シーケンス拡散スペクトル(DSSS)等であるがこれらに限定されない。拡散スペクトル信号は、必要に応じて、周波数分割多重(FDM)方式(例えば、直交周波数分割多重/直交周波数分割多重接続(OFDM/OFDMA)方式)、時分割多重(TDM)方式又は符号分割多重接続(CDMA)方式であってよい。
本願で説明される実施の形態は、例えば、命令又は命令群を格納するマシン読み取り可能な媒体又は製品を用いて実現されてもよく、その命令又は命令群はマシンによって実行された場合に、本願で説明された実施の形態による方法及び/又は処理をマシンに実行させる。そのようなマシンは、例えば、任意の適切な処理プラットフォーム、コンピュータプラットフォーム、コンピュータ装置、処理装置、コンピュータシステム、処理システム、コンピュータ、プロセッサ等である。マシン読み取り可能な媒体又は製品は、例えば、メモリユニット、メモリ装置、メモリ製品、メモリ媒体、ストレージ装置、ストレージ製品、ストレージ媒体及び/又はストレージユニット等の適切な任意のタイプを含んでよい。命令は、ソースコード、コンパイルされたコード、解釈されたコード、実行可能なコード、スタティックコード、ダイナミックコード等のような任意のタイプを含み、高レベル、低レベル、オブジェクト指向、ビジュアル、コンパイル及び/又は解釈されたプログラミング言語(例えば、C、C++、アセンブリ言語、マシンコード)等のような適切なものを用いて実現されてよい。
本願において説明される実施の形態によれば、チャネルは物理伝送媒体であってもよい。物理伝送媒体は、例えば、情報を提供するデータ信号、トレーニング信号、パイロット信号、サブキャリア信号、プリアンブル信号等のような信号を伝送するために使用され、その信号は1つ以上の変調方式で変調されてもよい。更に、チャネルは、物理伝送媒体と、送信機及び/又は受信機の要素(例えば、伝搬損失(パスロス)、ノイズ、雑音、干渉等)との組み合わせであってもよい。本発明の実施の形態は多種多様なタイプの信号(一部については上述した)と共に動作可能であり、本発明は上記の信号に限定されないことが当業者に理解される。
図1には、例えば無線メトロポリタンエリアネットワーク(WMAN)のような通信システム100の一例が示されている。例えば、通信システム100は、基地局、アドバンスト基地局(ABS)、加入者局、移動局及び/又はアドバンストモバイルSTA(AMS)を含む1つ以上のプラットフォーム又は通信局(STA)を含み、複数の無線ネットワーク及び/又は有線ネットワークにアクセスすることでヘテロジーニアス(heterogeneous)無線通信を実行することが可能でありかつ単独の無線ネットワーク又は一度に複数の無線ネットワークにアクセスすることが可能である。例えばAMS130は無線電子装置を含み、無線電子装置は、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯用コンピュータ、タブレットコンピュータ、セルラ電話機、ページャ、オーディオ及び/又はビデオプレーヤ(例えば、MP3プレーヤ又はDVDプレーヤ)、ゲーム装置、ビデオカメラ、ディジタルカメラ、ナビゲーション装置(例えば、GPS受信機)、無線周辺装置(例えば、プリンタ、スキャナ、ヘッドセット、キーボード、マウス等)、医療機器(例えば、心拍モニタ、血圧モニタ等)、及び／又はその他の適切な固定式の、携帯式の又はモバイル式の電子装置である。
通信システム100はアドバンスト基地局ABS110、アドバンスト移動局AMS130、アップリンク(UL)131及びダウンリンク(DL)113を含む。UL131及びDL113は1つ以上のチャネルを含んでもよい。一実施形態において、ABS110及びAMS130は1つ以上のアンテナ112-Aないし112-N及び132-Aないし132-Nをそれぞれ有する。一実施形態において、アンテナ112及び132はダイポールアンテナ、オムニ指向性アンテナ、内蔵アンテナ、八木アンテナ等を含む。
一実施形態において、ABS110は、「品質推定(quality estimate)」信号のような制御信号を送信することで信号品質値の測定を指示してもよい。一実施形態において、ABS110はそのような信号を一定の時間間隔で又は可変の時間間隔で又は或るイベントが生じたことに応じて送信してもよい。一実施形態において、ABS110はそのような制御信号を他の情報ユニット又は情報フレームと共にDL113で送信してもよい。
一実施形態において、AMS130は、1つ以上のアンテナ(MIMO)により受信した信号の信号品質値を判定する。一実施形態において、AMS130は、送信機及び受信機の部分を含み、受信機は信号電力値、雑音電力値、干渉電力値等のような複数のアンテナから受信した信号に対する値を判定する。一実施形態において、受信機は、信号のスーパーフレームのプリアンブルに含まれている情報(セグメント及びセル情報)を用いて、信号電力値及び干渉電力値を判定してもよい。一実施形態において、受信機は、信号のスーパーフレームに含まれているプリアンブルの不使用のOFDM(直交周波数分割多重)トーンを用いて、複数のアンテナから受信した信号の雑音電力値を判定する。一実施形態において、受信機は、部分的な周波数再利用(Fractional Frequency Reuse：FFR)方式及びMIMO方式を利用して、信号電力値、雑音電力値及び干渉電力値による信号品質値を判定する。
一実施形態において、AMS130は、「品質推定」信号を受信したことに応じて、DL113で受信したスーパーフレームに含まれているプリアンブルを用いて信号品質値(例えば、CINR、SIR及びDL-NI)を推定してもよい。一実施形態において、大きな干渉、同期チャネルや同期プリアンブルの高速検出に対するロバスト性(robustness)には、高速なセル選択、システムタイミング及び周波数捕捉セルカバレッジ、セルエッジパフォーマンスに加えてAMSのスキャン遅延時間が非常に重要である。一実施形態において、プリアンブルは、タイミング及びキャリア同期に使用され、かつ隣接するABSが固有のプリアンブルを有するように十分多くの数の個別コードを有する。一実施形態において、スーパーフレームの各々は、一次アドバンストプリアンブル(PAプリアンブル)及び二次アドバンストプリアンブル(SAプリアンブル)という2つのアドバンストプリアンブルを含む。
一実施形態において、AMS130は、各フレームに含まれている一次アドバンストプリアンブル(PAプリアンブル)及び二次アドバンストプリアンブル(SAプリアンブル)の中にエンコードされている情報を利用する。一実施形態において、AMS130は、追加的に、MIMO及びFFRのような技術を利用して、信号品質の推定値を判定する。一実施形態において、AMS130は、適切なメッセージを用いて信号品質値等をABS110に報告する前に、信号品質各々の平均及び分散のような推定値を判定する。
図2には、プリアンブルシーケンスを用いて信号品質値を推定する一実施形態によるAMS130のブロック図が示されている。一実施形態において、AMS130は、インターフェース201、情報処理部202、メモリ203及びコントローラ205を含むホスト209を有する。一実施形態において、AMS130は、1つ以上のトランシーバ210-Aないし210-N、スイッチ230及び複数のアンテナ290-Aないし290-Kを有する。一実施形態において、AMS130は、コンピュータプラットフォーム、ラップトップコンピュータ、モバイルインターネット装置、携帯装置、スマートフォン及びテレビジョン等であってもよいし、それらに含まれていてもよい。
一実施形態において、インターフェース201はAMS130の通信部(トランシーバ210、スイッチ230及びアンテナ290を含む)をホスト209に結合する。一実施形態において、インターフェース201は、AMS130の通信部とホスト209内の他の処理ブロックとの間の物理的、電気的又はプロトコル的なインターフェースを提供する。一実施形態において、コントローラ205はトランシーバ210で使用されている変調及び復調技術を制御する。一実施形態において、コントローラ205は、送信レート及びビットエラーレートのような通信パラメータやそのような他のパラメータを制御する。一実施形態において、ホスト209は、AMS130の通信部から情報ユニットを受信し、かつAMS130の通信部に提供する情報ユニットを生成する。
一実施形態において、例えば、スイッチ230は送信機210のうちの送信機を時間共有方式でアンテナ290に結合する。一実施形態において、スイッチ230は、コントローラ205の選択制御信号のような或るイベントに応じて特定のトランシーバ210をアンテナ290に結合してもよい。他の実施形態においては、適切な送信機210をアンテナ290に結合するための情報がスイッチ230に与えられてもよい。一実施形態において、スイッチ230がアンテナ290を送信機250に結合する一方、送信機250は他のシステムの受信機に信号を送出する準備をしてもよい。一実施形態において、スイッチ230はアンテナ290を受信機270に結合する一方、アンテナ290は受信機270に与える信号を生成する。一実施形態において、アンテナ290はスイッチ230に結合される。一実施形態において、トランシーバ210-Aはフロントエンド220、送信機250及び受信機270を有する。一実施形態において、トランシーバ210-Bないし210-Nの各々は、トランシーバ210-Aの送信機250及び受信機270と同様に、送信機及び受信機を有する。一実施形態において、送信機250は1つ以上の情報ユニットを受信し、符号化及び変調のような機能を実行し、変調された信号をフロントエンドブロック220に送る前に、PAプリアンブル及びSAプリアンブルのようなプリアンブルを付加する。一実施形態において、フロントエンドブロック220は、アンテナ290、送信機250及び受信機270の間で信号をやり取りする。一実施形態において、フロントエンドブロック220は無線送信を行うために変調された信号を準備する。そして、変調された信号は何れかのアンテナを介して無線で送信される。また、アンテナ290により信号を受信すると、フロントエンドブロック220は、受信機270において、何れかのアンテナ290から受信した無線信号について、信号品質値の復調及び推定の準備を行う。一実施形態において、フロントエンドブロック220は、増幅器、フィルタ、アップコンバータ、ダウンコンバータ及びその他の要素を含んでもよい。
一実施形態において、受信機270は、受信信号のアナログディジタル変換、受信したディジタル信号の復調、信号品質値の推定等のような様々な機能を実行する。復調ブロック275は、高速フーリエ変換(FFT)のような方法で復調を実行してもよい。そのようにして生成された復調信号は、信号品質推定部260及びチャネル復号化部276により更に処理される。チャネル復号化部276は復調信号のプリアンブルでない部分(非プリアンブル部分)を処理する。チャネル復号化部276は、復調信号の非プリアンブル部分を処理した結果からシンボルを生成する。また、チャネル復号化部276は、デインタリーブ、FECデコード(誤り訂正復号化)、及び/又は情報ユニットをホストモジュール209へ送信する前の非ランダム化などのような様々な処理をこれらのシンボルに対して実行する。
一実施形態において、信号品質推定部260は、PAプリアンブル及びSAプリアンブルのようなプリアンブルの受信の後に、信号品質値を推定する。一実施形態において、信号品質推定部260は、CINR推定部251、SIR推定部254及びDL-NI推定部258を含んでもよい。一実施形態において、CINRを測定するABS110からの指示に応じて、CINR推定部251は、ハンドオーバ(HO)、スキャン及び部分的な周波数再利用(FFR)によりCINR測定値を取得してもよい。CINRの連続的な測定値から、CINR推定部251は、CINRの平均及び分散を推定し、推定したCINRの平均及び分散の値を適切なメッセージ(例えば、AAI_FFR-REP、AAI_HO-REQ、AAI_SCN-REPメッセージ等のようなIEEE802.16m標準仕様で規定されているメッセージ)を介して更新してもよい。CINRの平均及び分散の統計値は、各メッセージでの量子化条件に従って、デシベル(dB)単位で報告されてもよい。一実施形態において、CINR推定部251は、(図5に示すような)スーパーフレームに含まれているフレームのPAプリアンブル及びSAプリアンブル部分の様々なフィールドに存在する情報を用いて、CINR品質値(CINRの平均及び分散)を判定してもよい。一実施形態において、PAプリアンブルはシステム帯域幅及びキャリア配置を表すパラメータを含み、SAプリアンブルはセグメント識別子(セグメントID)及びセル識別子(セルID)を表すパラメータを含み、アドバンスト基地局及びフェムト基地局をサポートするように区分けされている。一実施形態において、CINR推定部251はMIMO及びFFRのような技術を使用してもよい。一実施形態において、CINR推定部251は平均及び分散を判定する。一実施形態におけるCINR品質値の推定値を算出するための数式については後述する。
一実施形態において、信号対干渉比の推定を要する指示をABS110から受信したことに応じて、SIR推定部254はアップリンクオープンループ(UL OL)電力制御用のSAプリアンブルによりSIR測定値を推定する。これらの一連の測定により、SIR推定部254は、SIR品質値を推定し、推定されたSIR値(SIR平均値)を更新し、アップリンク電力ステータスレポートヘッダを通じてSIR品質値を報告する。SIR品質値は、アップリンク電力ステータスレポートヘッダにおける量子化条件に従って、デシベル(dB)単位で報告されてもよい。一実施形態におけるSIR品質値の推定値を算出するための数式については後述する。
一実施形態において、ダウンリンクノイズ及び干渉比(DL-NI)の推定を要する指示をABS110から受信したことに応じて、DL-NI推定ブロック258は、ダウンリンクFFR処理用のSAプリアンブルによるDL-NI測定値を推定する。一実施形態において、DL-NI推定部258は、ABS110からFFR-CMDメッセージを受信した後に、FEP-REPメッセージを用いてDL-NIレベルを報告してもよい。連続的なDL-NI測定値から、DL-NI推定部256はDL-NI値を判定し、推定したDL-NI平均及び分散値を更新する。一実施形態において、SIR品質値の推定値を算出する数式については後述する。
CINR、SIR及びDL-NIを推定するための数式を考察する前に、図3及び図4を参照しながら、セルのセクタに影響を及ぼす干渉源及び部分的な周波数再利用(FFR)方式を説明する。
図3には、セルが3つのセクタ(セクタ0)に区分けされ周波数が再利用され電力がブースト又は増加されている場合(a power boosted reuse 3 partition of a sector(sector 0) of a cell)の干渉源を示すセル構造300の例が示されている。一実施形態において、セル構造300は図3に示すように配置された3つのセル310、320及び330を含み、このような配置は追加的なセル350(セル330、310及び320のセクタ0、1及び2により形成される)も形成される。一実施形態において、セル310、320、330及び350の各々はセクタ0、1及び2を含む。セル310及び320のセクタ0の部分（3区分で再利用する場合の1つ）において強くした電力(FP1_Power)は、セル330のセクタ0における干渉を引き起こしてしまう。一実施形態において、セル310及び320のセクタ0においてブーストされた又は強められた電力によって、セル330のセクタ0に引き起こされる干渉は、それぞれ矢印311及び321により示されている。
しかしながら、一実施形態において、セル310、320及び330のセクタ1におけるブーストされていない電力(FP2_Power)もセル330のセクタ0における干渉を引き起こす。一実施形態において、セル310、320及び330のセクタ1におけるブーストされていない電力(FP2_Power)によって、セル330のセクタ0に引き起こされる干渉は、それぞれ(破線)矢印313、323及び333により表現されている。一実施形態において、セル310、320及び330のセクタ2におけるブーストされていない電力(FP3_Power)もセル330のセクタ0における干渉を引き起こす。一実施形態において、セル310、320及び330のセクタ2におけるブーストされていない電力(FP3_Power)によって、セル330のセクタ0に引き起こされる干渉は、それぞれ矢印312、322及び323により表現されている。
図4には、部分的な周波数再利用(FFR)の概念を示す具体例が示されている。一実施形態において、部分的な周波数再利用を行う場合、周波数帯域全体のサブキャリアは、例えば周波数パーティション401、周波数パーティション402、周波数パーティション403、周波数パーティション404のような周波数区域(周波数パーティション)にグループ化される(これらはそれぞれ領域410、420、430、440として示されている)。一実施形態において、周波数パーティション(周波数パーティション401、周波数パーティション402、周波数パーティション403、周波数パーティション404)の各々は、異なる再利用因子に関連付けられている。例えば、周波数パーティション401、402、403及び404はそれぞれRU1、RU2、RU3及びRU4という周波数再利用因子に関連付けられている。
一実施形態において、より高い周波数再利用因子に関連付けられている周波数パーティションにAMSを収容することで、受信信号品質は改善される。一実施形態において、セル350のセクタ0、1及び2のようなセル端に位置するAMSは、より高い周波数再利用因子に関連する周波数パーティションに収容される。セル間干渉を被っているAMSの受信信号品質は、より高い周波数再利用因子の周波数パーティションにそのAMSを収容することで改善される。一方、一実施形態において、アドバンスト基地局は、セル間干渉を被っていないAMS又はセルの中央領域内で動作しているAMSに対して、より低い周波数再利用因子の周波数パーティションを使用する。この方法は、より多くのアドバンス移動局を良好なスペクトル効率と共に収容できるようにする。一実施形態において、部分的な周波数再利用(FFR)方式は、干渉を緩和させるために効果的に使用される。ハード再利用配置と比較して、FFR方式は送信電力を調整することで干渉回避能力及びスループット利得の間の均衡を保つように使用できる。
一実施形態において、関係図400は周波数パーティション401及び周波数パーティション402ないし404を含む。一実施形態において、周波数パーティション401は1である再利用因子に関連付けられており、周波数パーティション402ないし404は3である再利用因子に関連付けられている。一実施形態において、周波数パーティション401ないし404はSAプリアンブルを表現してもよい。一実施形態において、SAプリアンブルにおける3つの隣接するトーンの内の唯1つのトーン(又は周波数パーティション)のみが使用(占有)されてもよい。例えば、周波数パーティション402の場合、3つの隣接するトーン411、FP2_Power431、FP3_Power441以外のトーンFP1_Power421が使用(占有)される。同様に、周波数パーティション430の場合、隣接するトーン421、FP3_Power422、FP2_Power442以外の周波数パーティション403におけるトーンFP1_Power432が使用(占有)される。同様に、周波数パーティション440の場合、3つの隣接するトーン413、FP2_Power423、FP3_Power433以外のトーンFP1_Power443が使用(占有)される。その結果、信号電力はSAプリアンブルのうち使用(占有)されているトーンのみを用いて測定される。
図5にはスーパーフレームの実施の形態が示されている。一実施形態において、スーパーフレーム500は4つのフレーム510、520、530及び540を含み、PAプリアンブル503はフレーム520の先頭に位置し、SAプリアンブル505-1、505-2、505-3はフレーム510、530及び540の先頭にそれぞれ位置している。また、スーパーフレームヘッダ502はＳＡプリアンブル505-1とフレーム510の先頭との間に位置している。各フレームは更に時分割多重方式でサブフレームDL511-AないしDL511-E及びUE512-Aないし512-Cに分割されている。なお、フレーム510は、周波数分割多重方式を用いてUL/DL521-AないしUL/DL521-Hに分割されてもよい。
一実施形態において、PAプリアンブル503はシステム帯域幅及びキャリア配置に関する情報を含んでもよい。一実施形態において、システム帯域幅情報(例えば、5MHz、10MHz、20MHzであること)はフィールド「BW503-D」に含まれてもよく、キャリア配置情報(例えば、完全に構築(fully configured)、部分的に構築(partially configured)はフィールド「キャリア503-B」に含まれてもよい。一実施形態において、ABSのタイプについての情報(例えば、ABSがNBR_ADVに含まれていること、ABSがNBR_ADVに含まれていないこと)はフィールド「ABSタイプ503-C」に含まれてもよく、変調用シリーズフィールド(Series to modulate field)503-Eは変調されるべき情報列を含む。一実施形態において、SAプリアンブル505はセグメントID及びセルIDに関する情報を含む。例えば、SAプリアンブル505-1は区分けセグメントID(PARTITIONED SEGMENT ID)フィールド505-A及び区分けセルID(PARTITIONED CELL ID)フィールド505-Bを含む。
＜CINRの平均及び分散の測定＞
一実施形態において、ABS110は「品質推定」信号を送信することでCINRの測定を指示し、(AMS130の)CINR推定部251がHO、スキャン及びAAI_FFR-REPに関するSAプリアンブル505を用いてCINR測定を実行する。一連の測定値により、CINR推定部251は、CINRの平均及び分散の推定値を判定及び更新し、その推定値を或るメッセージ(例えば、AAI_FFR-REP、AAI_HO-REQ、AAI_SCN-REPメッセージ)で報告する。
一実施形態において、CINRの平均及び分散の統計値は、各メッセージの量子化条件に従ってdB単位で報告されてもよい。一実施形態において、単独の測定におけるCINRを推定するのに使用される方法は、信号品質推定部260を用いて実行されてもよい。一実施形態において、CINRの推定された平均及び分散は、以下の数式(1)により一般性を失うことなく決定される。
Figure 2013521702
 ここで、CINR[k]はk番目の測定(測定k)に対するCINRである。
CINR[k]jはアンテナ290-Aないし290-Kのうちj番目のアンテナによる測定kに対するCINRである。
Psignal[k]jはSAプリアンブルブーストを除くj番目の受信アンテナにおける測定kに対する信号電力である。
Pinterference[k]jはSAプリアンブルブーストを除くj番目の受信アンテナにおける測定kに対する干渉電力である。
Pnoise[k]jはj番目の受信アンテナにおける測定kに対する雑音電力である。
NrはAMS130における受信アンテナ(290-Aないし290-K)の数である。
Pnoise[k]jの推定値はAMS130の実施形態に固有の干渉のない領域により測定されてもよい。一実施形態において、Pinterference[k]jの推定値は以下の数式(2)を用いて判定されてもよい。
Figure 2013521702
 ここで、Tsはセグメント「s」(＝0，1，2，．．．)のSAプリアンブル505トーンインデックスから導出された一群の測定を表す。
Pinterference_Ts[k]jはSAプリアンブル(505)測定から判定されたj番目の受信アンテナ(290-C)におけるセグメント「s」の干渉電力レベルを表す。
PSegiはセグメント「i」の線形電力ブーストレベル又はブーストしないレベル(非ブーストレベル)を表す。例えば、再利用1配置の場合、PSeg0＝PSeg1＝PSeg2＝1である。例えば、再利用3配置の場合のセグメント「0」の場合、PSeg0＝1及びPSeg1＝PSeg2＝0である。FFR配置のセグメント0のパワーブースト再利用3配置の場合、PSeg0＝FP1_Power、PSeg1＝FP2_Power、PSeg2＝FP3_Powerであり、FP1_Powerは線形電力ブーストレベルであり、FP2_Power及びFP3_Powerは線形電力ブーストレベル及び非ブーストレベルである。
一実施形態において、ブースト再利用3FPについて測定された信号電力にはPSeg0＝FP1_Powerが乗算され、Psignal[k]jが取得される。平均CINR統計値(デシベル単位)は以下の数式(3)を用いて単独のメッセージの多重度(multiplicity)から導出される。
Figure 2013521702
 ここで、CINR[k]dB＝10log10(CINR[k])であり、
αavgは特定の利用形態に基づいてABS110により指定される平均化パラメータである。
「n」は測定が行われなかった連続フレーム数を表す。
一実施形態において、分散(σ)を取得するため、二乗期待値統計量(expectation squared statistic)は以下の数式(4)及び(5)を用いて更新される。
Figure 2013521702
 及び
Figure 2013521702
 ＜SIRの平均及び分散の測定＞
SIR測定がABSにより指示された場合、AMSはUL OL電力制御用のSAプリアンブルからSIR測定値を取得する必要がある。これらの一連の測定により、AMSはSIR平均の推定値を導出及び更新し、アップリンク電力ステータスレポートヘッダを通じてそれらを報告する。SIRの平均統計値は、アップリンク電力スター足すレポートにおける量子化条件に従ってdB単位で報告される。単独の測定でSIRを推定するのに使用される方法は個々の実施形態に依存する。推定されたSIRは、一般性を失うことなく以下の数式(6)により表現できる。
Figure 2013521702
 ここで、SIR[k]はk番目の測定(測定k)に対するSIRである。
SIR[k]jはj番目のアンテナによる測定kに対するSIRである。
Psignal[k]jはSAプリアンブルブーストを除くj番目の受信アンテナにおける測定kに対する信号電力である。
Pinterference[k]jはSAプリアンブルブーストを除くj番目の受信アンテナにおける測定kに対する干渉電力である。
NrはAMSにおける受信アンテナの数である。
干渉電力の推定値は以下の数式(7)を用いて判定されてもよい。
Figure 2013521702
 ここで、Tsはセグメント「s」(＝0，1，2，．．．)のSAプリアンブルトーンインデックスから導出された一群の測定を表す。
Pinterference_Ts[k]jはSAプリアンブル測定から算出されたj番目の受信アンテナにおけるセグメントsの干渉電力レベルを表す。
PSegiはセグメント「i」の線形電力ブーストレベル又はブーストしないレベル(非ブーストレベル)を表す。例えば、再利用1配置の場合、PSeg0＝PSeg1＝PSeg2＝1である。例えば、再利用3配置の場合のセグメント「0」の場合、PSeg0＝1及びPSeg1＝PSeg2＝0である。FFR配置のセグメント0のパワーブースト再利用3配置の場合、PSeg0＝FP1_Power、PSeg1＝FP2_Power、PSeg2＝FP3_Powerであり、FP1_Powerは線形電力ブーストレベルであり、FP2_Power及びFP3_Powerは線形電力ブーストレベル及び非ブーストレベルである。
ブースト再利用3FPについて測定された信号電力にはPSeg0が乗算され、Psignal[k]jが取得される。平均SIR統計値(デシベル単位)は以下の数式(8)を用いて単独のメッセージの多重度(multiplicity)から導出される。
Figure 2013521702
 ここで、SIR[k]dB＝10log10(SIRInst[k])であり、
αavgは特定の利用形態に基づいてABS110により指定される平均化パラメータである。
nは測定が行われなかった連続フレーム数を表す。
＜下りリンクノイズ及び干渉レベル(DL-NI)の平均及び分散の測定＞
一実施形態において、FFR-REPによるダウンリンクノイズ及び干渉(DL NI)レベルレポートはABS110により指示されたFFR-CMDに対する応答であり、DL-NIに関し、AMS130はダウンリンクFFR動作に対するSAプリアンブル(例えば、505-1ないし505-3)からDL-NI測定値を決定してもよい。一連のDL-NIの測定により、AMSはDL-NI平均の推定値を導出及び更新し、推定されたDL-NIの平均及び分散をFFR-REPメッセージを用いて報告する。
単独の測定でDL-NIを推定するのに使用される方法はAMS130の実施形態に依存する。一実施形態において、推定されたDL-NIは以下の数式(9)により表現できる。
Figure 2013521702
 ここで、NI[k]はk番目の測定(測定k)に対するNIである。
NI[k]jはj番目のアンテナによる測定kに対するNIである。
Psignal[k]jはSAプリアンブルブーストを除くj番目の受信アンテナにおける測定kに対する信号電力である。
Pnoise[k]jはj番目の受信アンテナにおける測定kに対するノイズ電力である。
NrはAMSにおける受信アンテナの数である。
一実施形態において、干渉のない領域により測定された雑音電力の推定値はAMS130の具体的な実施形態に依存する。干渉電力の推定値は以下の数式(10)を用いて判定されてもよい。
Figure 2013521702
 ここで、Tsはセグメント「s」(＝0，1，2，．．．)のSAプリアンブル(例えば、505-1ないし505-3)トーンインデックスから導出された一群の測定を表す。
Pinterference_Ts[k]jはSAプリアンブル測定から算出されたj番目の受信アンテナにおけるセグメントsの干渉電力レベルを表す。
PSegiはセグメント「i」の線形電力ブーストレベル又はブーストしないレベル(非ブーストレベル)を表す。例えば、再利用1配置の場合、PSeg0＝PSeg1＝PSeg2＝1である。例えば、再利用3配置の場合のセグメント「0」の場合、PSeg0＝1及びPSeg1＝PSeg2＝0である。FFR配置のセグメント0のパワーブースト再利用3配置の場合、PSeg0＝FP1_Power、PSeg1＝FP2_Power、PSeg2＝FP3_Powerであり、FP1_Powerは線形電力ブーストレベルであり、FP2_Power及びFP3_Powerは線形電力ブーストレベル及び非ブーストレベルである。
NI測定に関し、再利用1周波数配置が使用されてもよい。平均的なNIの統計値は以下の数式(11)を用いて単独のメッセージの多重度(multiplicity)から導出される。
Figure 2013521702
 ここで、NI[k]dB＝10log10(NI[k])であり、
αavgは特定の利用形態に基づいてABS110により指定される平均化パラメータである。
nは測定が行われなかった連続フレーム数を表す。分散を求めるため、二乗期待値統計量(expectation squared statistic)は以下の数式(12)及び(13)を用いて更新される。
Figure 2013521702
 図6には、CINR推定部251がCINR値を判定するために使用する方法のフローチャートの一例が示されている。ブロック610において、CINR推定部251はSAプリアンブル505-1、505-2及び505-3のうちの1つ以上を用いて信号電力を判定する。一実施形態において、CINR推定部251は、上記の数式(1)に示されているように、1つ以上のSAプリアンブル505-1ないし505-3の中で使用又は占有されている信号トーン(図4における421、432及び443)を用いて信号電力を測定する(Psignal[k]jはSAプリアンブルブーストを除くj番目の受信アンテナにおける測定kに対する信号電力である)。
ブロック620において、CINR推定部251はPAプリアンブル503の不使用トーンを用いてノイズ電力を判定する。例えば、PAプリアンブル503の1つおきのすべてのトーンが中央の5MHzチャネル内で使用され、使用されているトーン以外の他のトーンを用いてノイズ電力が判定されてもよい。一実施形態において、ノイズ電力Pnoise[k]jはAMS130の実施形態に特有の干渉のない領域(interference-free region)から導出されてもよい。
ブロック640において、CINR推定部251はSAプリアンブルを用いてセクタ毎の干渉電力を判定する。一実施形態において、CINR推定部251は上記の数式(2)を用いて干渉電力Pinterference[k]jを判定してもよい。一実施形態において、干渉電力は使用されていないトーン及び使用されているトーンの双方を用いて判定されてもよい。例えば、CINR推定部251は図4において使用されているトーン421と、使用されていない2つのトーン431及び441とを用いて干渉を判定してもよい。
ブロック660において、CINR推定部251は、セクタ310、320、330及び350の各々の平均電力を用いて各セクタ(0，1，2)において干渉電力にFFR電力ブーストを適用する。一実施形態において、セル310、320、330及び350内の各セクタ(0，1，2)に関する電力レベルが同じであった場合、CINR推定部は、実際のCINR値に実質的に等しいCINR推定値を提供する。しかしながら、セル310、320、330及び350内の各セクタ(0，1，2)に関する電力レベルが異なっていた場合、CINR推定部は、実際のCINR値の近似となるCINR推定値を提供する。ブロック680において、CINR推定部251は、上記の数式(3)を用いてCINRの平均値を算出しかつ上記の数式(4)及び(5)を用いてCINRの分散値を算出する。
図7には、SIR推定部254がSIR値を判定するために使用する方法のフローチャートの一例が示されている。ブロック710において、SIR推定部254はSAプリアンブル505-1、505-2及び505-3のうちの1つ以上を用いて信号電力を判定する。一実施形態において、SIR推定部254は、上記の数式(6)を用いて、1つ以上のSAプリアンブル505-1ないし505-3の中で使用又は占有されている信号トーン(図4における421、432及び443)を用いて信号電力を測定する(Psignal[k]jはSAプリアンブルブーストを除くj番目の受信アンテナにおける測定kに対する信号電力である)。
ブロック740において、SIR推定部254はSAプリアンブル505-1ないし505-3を用いてセクタ毎の干渉電力を判定する。一実施形態において、SIR推定部254は上記の数式(7)を用いて干渉電力Pinterference[k]jを判定してもよい。一実施形態において、干渉電力は使用されていないトーン及び使用されているトーンの双方を用いて判定されてもよい。例えば、SIR推定部254は図4において使用されているトーン421と、使用されていない2つのトーン431及び441とを用いて干渉を判定してもよい。
ブロック760において、SIR推定部254は、セル310、320、330及び350各々の各セクタ(0，1，2)において干渉電力にFFR電力ブーストを適用する。ブロック780において、SIR推定部254は、上記の数式(8)を用いてSIRの平均値を判定する。
図8には、DL-NI推定部258がDL-NI値を判定するために使用する方法のフローチャートの一例が示されている。ブロック810において、DL-NI推定部258はPAプリアンブル503の不使用トーンを用いて信号電力を判定する。例えば、PAプリアンブル503における1つおきの全てのトーンが中央の5MHzチャネルを占有していた場合に、使用されているトーン以外のトーンがノイズ電力を判定するために使用される。一実施形態において、ノイズ電力Pnoise[k]jはAMS130の実施形態に固有の干渉のない領域から判定されてもよい。
ブロック840において、DL-NI推定部258はSAプリアンブル505を用いてセクタ毎の干渉電力を判定する。一実施形態において、DL-NI推定部258は上記の数式(10)を用いて干渉電力Pinterference[k]jを判定してもよい。一実施形態において、干渉電力は使用されていないトーン及び使用されているトーンの双方を用いて判定されてもよい。例えば、DL-NI推定部258は図4において使用されているトーン421と、使用されていない2つのトーン431及び441とを用いて干渉を判定してもよい。
ブロック860において、DL-NI推定部258は、セル310、320、330及び350各々の平均電力を用いて各セクタ(0，1，2)において干渉電力にFFR電力ブーストを適用する。一実施形態において、セル310、320、330及び350各々における各セクタ(0，1，2)に関する電力レベルが同じであった場合、DL-NI推定部は、実際のDL-NI値に実質的に等しいDL-NI推定値を提供する。しかしながら、セル310、320、330及び350各々における各セクタ(0，1，2)に関する電力レベルが異なっていた場合、DL-NI推定部は、実際のDL-NI値の近似となるDL-NI推定値を提供する。ブロック880において、DL-NI推定部258は、上記の数式(11)を用いてDL-NIの平均値を算出しかつ上記の数式(12)及び(13)を用いてDL-NIの分散値を算出する。
以上、本発明の特徴が具体的な実施の形態を参照しながら説明されてきた。しかしながらその説明を限定的に解釈してはならない。上記の実施形態に対する変形例に加えて本発明の他の実施の形態が当業者にとって自明であり、それらは本発明の精神及び範囲内に含まれる。

Claims (22)

  1. 無線ネットワークにおける信号品質値を判定する方法であって、
    信号のスーパーフレームに含まれているセル情報を含む第2プリアンブルを用いて、複数のアンテナにより受信した前記信号の信号電力値を判定するステップと、
    前記信号のスーパーフレームに含まれているキャリア情報を含む第1プリアンブルを用いて、前記複数のアンテナにより受信した前記信号のノイズ電力値を判定するステップと、
    前記第2プリアンブルを用いてセル内のセクタ各々の干渉電力値を判定するステップと、
    前記セル内のセクタ各々において前記干渉電力に部分的な周波数再利用による電力ブーストを適用するステップと、
    前記信号電力値、前記ノイズ電力値及び前記干渉電力値の内の1つ以上を用いて1つ以上の信号品質値を判定するステップと
    を有する方法。
  2. 前記第2プリアンブルはセグメント識別子の値及びセル識別子の値を有し、前記信号電力値及び前記干渉電力値を判定するように使用される、請求項1記載の方法。
  3. 前記第1プリアンブルは前記信号品質値を判定する無線装置の帯域幅情報を含み、前記キャリア情報及び前記帯域幅情報は前記ノイズ電力値を判定するのに使用される、請求項1記載の方法。
  4. 1つ以上の基地局に対応できるように前記セグメント識別子の値及び前記セル識別子の値を区分けするステップを更に有する請求項2記載の方法。
  5. 前記第2プリアンブルにおいて使用されている1つ以上のトーンを用いて前記信号電力値を判定するステップを更に有する請求項2記載の方法。
  6. 前記第1プリアンブルにおいて使用されていないトーンを用いて前記ノイズ電力を判定するステップを更に有する請求項1記載の方法。
  7. 前記第2プリアンブルで使用されていないトーン及び使用されているトーンの双方を用いて前記干渉電力を判定する請求項1記載の方法。
  8. 前記セル各々の平均電力を用いて各セクタにおける干渉電力に部分的な周波数再利用(FFR)による電力ブーストを適用するステップを更に有する請求項1記載の方法。
  9. 前記信号電力値、前記ノイズ電力値及び前記干渉電力値を用いてキャリアと干渉プラスノイズとの比率の平均値及び分散値を判定するステップを更に有する請求項1記載の方法。
  10. 前記信号電力値及び前記干渉電力値を用いて信号と干渉との比率の平均値を判定する請求項1記載の方法。
  11. 前記ノイズ電力値及び前記干渉電力値を用いてダウンリンクノイズと干渉との比率の平均値及び分散値を判定する請求項1記載の方法。
  12. 無線ネットワークにおける信号品質値を判定する移動局であって、
    ホスト装置と、
    前記ホスト装置及び複数のアンテナに結合されている送信機と、
    前記ホスト装置及び前記複数のアンテナに結合されている受信機と
    を有し、前記受信機は、
    信号のスーパーフレームに含まれているセル情報を含む第2プリアンブルを用いて、複数のアンテナにより受信した前記信号の信号電力値を判定し、
    前記信号のスーパーフレームに含まれているキャリア情報を含む第1プリアンブルにおいて使用されていない直交周波数分割多重接続(OFDMA)方式のトーンを用いて、前記複数のアンテナにより受信した前記信号のノイズ電力値を判定し、
    前記第2プリアンブルを用いてセル内のセクタ各々の干渉電力値を判定するステップと、
    前記セル内のセクタ各々において前記干渉電力に部分的な周波数再利用による電力ブーストを適用し、
    前記信号電力値、前記ノイズ電力値及び前記干渉電力値の内の1つ以上を用いて1つ以上の信号品質値を判定する、移動局。
  13. 前記受信機は、前記第2プリアンブルのセグメント識別子の値及びセル識別子の値を用いて、前記信号電力値及び前記干渉電力値を判定する、請求項12記載の移動局。
  14. 前記受信機は、前記帯域幅情報及び前記キャリア情報を用いて前記ノイズ電力値を判定する、請求項12記載の移動局。
  15. 1つ以上の基地局に対応できるように前記セグメント識別子の値及び前記セル識別子の値が区分けされている、請求項13記載の移動局。
  16. 前記受信機は、前記第2プリアンブルにおいて使用されている1つ以上のトーンを用いて前記信号電力値を判定する、請求項13記載の移動局。
  17. 前記受信機は、前記第1プリアンブルにおいて使用されていないトーンを用いて前記ノイズ電力を判定する、請求項12記載の移動局。
  18. 前記受信機は、前記第2プリアンブルで使用されていないトーン及び使用されているトーンの双方を用いて前記干渉電力を判定する、請求項12記載の移動局。
  19. 前記セル各々の平均電力を用いて各セクタにおける干渉電力に部分的な周波数再利用(FFR)による電力ブーストを適用する、請求項12記載の移動局。
  20. 前記受信機がキャリア対干渉プラスノイズ比の推定部を更に有し、前記キャリア対干渉プラスノイズ比の推定部は、前記信号電力値、前記ノイズ電力値及び前記干渉電力値を用いてキャリアと干渉プラスノイズとの比率の平均値及び分散値を判定する、請求項12記載の移動局。
  21. 前記受信機は信号対干渉比の推定部を更に有し、前記信号対干渉比の推定部は前記信号電力値及び前記干渉電力値を用いて信号と干渉との比率の平均値を判定する、請求項12記載の移動局。
  22. 前記受信機はダウンリンクノイズ干渉推定部を更に有し、前記ダウンリンクノイズ干渉推定部は、前記ノイズ電力値及び前記干渉電力値を用いてダウンリンクノイズと干渉との比率の平均値及び分散値を判定する、請求項11記載の移動局。
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