JP4541353B2 - Umtsサブネットワークで干渉・カバレッジ状況を解析する方法 - Google Patents
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Description
本発明は、トラフィック負荷を考慮した上で種々のサービスについて干渉・カバレッジ状況を調べ、トラフィック負荷のないベースへと測定データをフィードバックすることを可能にする。
ここで説明する方法のベースとなるのは、いわゆるWCDMAスキャナで収集された測定データである。この測定機器は、トラフィックに関わりなく恒常的に送信される、いわゆる共通コントロールチャネル(移動局との接続開始をするための共通の制御チャネル)をダウンリンクで検知する。これは、以下においてはパイロットチャネルと呼ぶ1次共通パイロットチャネル、1次同期チャネル、および2次同期チャネルである。本件で重要なのはパイロットチャネルだけである。以下において重要な測定データは、パイロットチャネルの受信出力(=Ec)、該当する5MHzの周波数帯域に存在している総干渉出力(=I0)、ならびに、総(妨害)信号出力との比率でパイロットチャネルの測定出力を定義するEc/I0の比率である。基地局への測定値の割当は、同じく測定機器によって定義されて証明されるスクランブリングコード(SC)を通じて行われる。これらのデータはすべて測定点ごとに複数の基地局について、例えば8つの基地局について、同時に検出することができる。
より高い統計的な確実性を得るために、ここで説明する方法の基礎としてはオリジナル測定データが用いられるのではなく、むしろ、一定の距離インターバルの範囲内でオリジナル測定データの平均が算出される。走査レートならびに無線チャネルの統計的特性の関係上、距離インターバルは少なくとも20mであるのが望ましい。
干渉解析では、いわゆる雑音出力密度Ec/N0、すなわち受信機の入力部におけるスペクトル雑音出力密度との比率における情報ビットごとのエネルギーと、パイロットポリューションとが大きな役割を果たす。複数の基地局のパイロット信号を互いに匹敵する出力で受信することができる場所に移動局がある場合、いわゆるパイロットポリューションすなわちパイロット信号の相互の妨害が生じる。Ec/N0とパイロットポリューションの解析はWCDMAネットワークの品質を表す目安ではあるが、これらは、容認できない位置/エリアを最適化するために必要な措置に照準を合わせてつながるわけでなない。例えばパイロットポリューションやEc/N0に関して無線カバレッジを最適化するには、既存のネットワークでのアンテナ降下すなわちアンテナの高さの縮小や、CPICH出力(共通パイロットチャネルの出力)の修正が好適である。そのための基礎として干渉解析が必要である。干渉解析は干渉マトリクスを用いて行うことができる。
方法をどのように具体化するかに応じて、妨害者のウインドはベストサーバーを基準とするか、またはベストサーバー(負の値)+加算ウインドを基準とする。
例:セルSC48は10.000回の測定(=10.000個の面積要素)でベストサーバーであることが判明した。そのとき、セルSC88は1903回妨害者として現われる。したがって、図4からわかるように、測定された面積を基準とする妨害の確率は19,03%である。
WCDMAネットワークにおける干渉関係の前処理は、測定データに基づいて、例えばSC88などの特定の局の妨害可能性を、CPICH出力のアンテナ降下または変更によって低くするという可能性をもたらす。こうして、ベストサーバー(Ec)、Ec/N0、パイロットポリューション、位置認識といった他の表示事項とともに、最適化すべき局を的確に選別することができる。引き続いて対照測定をすれば、Ec/N0およびパイロットポリューションの改善を認識することができる。
そして本発明によれば、トラフィック負荷に依存してカバレッジ状況の推定を行うことができる。
以下に説明する方法の基礎となるのは、まずアクティブユーザーなしで、すなわちトラフィック負荷なしで、UMTSネットワークにおいて実施されるパイロットチャネル測定に基づく測定値である。アップリンクとダウンリンクにおけるユーザーの利用率を設定した上で、上記の測定値に基づき、アップリンクおよびダウンリンクについてのカバレッジ判定が下される。いっそう高い統計的な確実性を得るために、測定値を一定の距離インターバルの範囲内で平均化することができ、これらの平均値に基づいてカバレッジ判定を行うことができる。
最初に、記号表記についていくつか注記しておく。通常、ECはパイロットチャネルのチップエネルギーを表し、I0は干渉出力密度を表す。以下においては出力だけを前提としているが、通常の記号表記をそのまま維持して用いることとし、すなわち、ECは1次共通パイロットチャネル(pCPICH)の受信出力に相当している。さらに送信出力を記号S、受信出力を記号Pでそれぞれ表す。
パイロット信号の測定された受信レベルECに基づいて、アップリンクでの受信レベルPULを次式により計算することができる。
SMS max 移動局の最大送信出力
SpCPICH 基地局のパイロットチャネル送信出力
式(1)によってPULを求めるときには、測定されたパイロットチャネルの受信出力を直接的に算定ことはできず、相関受信の後で初めて算定することができることに留意する。したがってECには直交性指数が影響する。パイロット信号は受信機のRAKEフィンガでしか検知されないので、RAKEフィンガの直交性指数を利用することができる。したがって、測定機器により検出された受信出力EC,messから、実際の受信出力が次式によって求められる。
k ボルツマン定数(=1,38・10−23Ws/ケルビン)
T0 周囲温度(単位ケルビン度)
Nf,BS 基地局の雑音指数(dB)
(Eb/N0)soll サービスの利用性のために存在していなくてはならないEb/N0の目標値(dB)
R 有効データ率(サービス固有)(kb/s)
Lpen 透過損(dB)
Nr 交信による雑音の上昇(=ノイズ増加)(dB)
GTMA アンテナ付近の前置増幅器による利得(TMA)
式(3)でサービスがアップリンクで利用可能とみなされるのは、次式が成り立つ場合である。
あるサービスがダウンリンクで利用可能であるためには、次の2つの条件が満たされていなくてはならない。
−受信レベルが所要の最低受信レベルを上回っている。
−Eb/N0の既存の値が相応の目標値よりも大きい。
1番目の条件は2番目の条件から直接導き出すことができるが、それでもここでは個別に考察する。
まず最初に1番目の条件について考察する。
ダウンリンクでは、パイロット信号の測定された受信レベルECに基づいて、トラフィックチャネルPTCHの受信出力を次式で算出することができる。
STCH max 個々のユーザーに割り当てられたトラフィックチャネルの最大の送信出力
SpCPICH 基地局のパイロットチャネル送信出力
最低受信レベルPerf,DL(単位dBm)は次式で算出される。
上に掲げた2番目の条件(Eb/N0の既存の値が相応の目標値よりも大きい)は、Eb/N0の最新の値について判定を下せるようにすることを必要とする。そのための基礎となるのは、測定値ECおよびEC/I0である。以下においては、いくつかの仮定を定めたときに、これらの測定値に基づいてEb/N0の値をどのように特定することができるかを説明する。
ダウンリンクでのEb/N0値を算出するためには、自己のセル(Ieig)に由来する受信出力と、すべての他者のセル(Ifr)に由来する受信出力とを求めることが必要である。「自己のセル」は、ある距離インターバルの範囲内でもっとも高い平均のパイロットチャネル受信レベルをもたらす基地局に相当する(=ベストサーバー)。
まず最初にIeigを求める。トラフィック負荷のないネットワークでパイロットチャネル測定が行われると仮定すると、恒常的に送信をするダウンリンク共通コントロールチャネルから受信出力I0が導き出される。
PCCH 恒常的に送信をするすべてのダウンリンク共通コントロールチャネルの受信出力
EC パイロットチャネルの受信出力
PpSCH 1次同期チャネル(pSCH)の受信出力
PsSCH 2次同期チャネル(pSCH)の受信出力
PBCH ブロードキャストチャネル(BCH)の受信出力
その他のダウンリンク共通コントロールチャネルの送信出力は、パイロットチャネルの送信出力に対して相対的に表される。したがって式(7)は次のように書き直すことができる。
トラフィックなしで測定されたEc/I0の値から、ダウンリンクでの基地局の利用率についての特定の仮定に基づいて、サービスのEb/N0の値を求めることができる。そのための前提条件は、総受信出力I0を、式(10)および式(14)のIeigとIfrとに区分することである。
PTCH 特定のサービスのユーザーのためのトラフィックチャネルの受信出力(ダウンリンク)
W チップレート
α 直交性指数。ただし、ここでは1つを超えるRAKEフィンガ、例えば4つのRAKEフィンガについての直交性指数を表す。
パイロットチャネルの送信出力SpCPICHは、基地局の総送信出力SBSに対して相対的に表される。
個々のユーザーが利用することができる最大の送信出力STCHmaxも、同じく基地局の総送信出力SBSに対して相対的に表される。
トラフィックチャネルによる追加の干渉PaTCHを加味した上での他者セル干渉出力I’frについては、次式が成り立つ。
自己セルのすべてのトラフィックチャネルによる追加の干渉IaTCHを加味した上での自己セル干渉出力I’eigについては、次式が成り立つ。
前提条件を要約して次に再度掲げておく。
・受信出力I0は、アクティブユーザーのトラフィックチャネルによる干渉出力を含んでいない。
・ユーザーのトラフィックチャネル送信出力については、最大限許容される送信出力を包括的に想定する。
・ダウンリンクにおけるセルの利用率は、すべてのセルについて統一的に設定する。
カバレッジ状況を見積るための上に説明した方法の主要な前提条件は、アクティブな加入者のいないネットワークで(すなわちトラフィック負荷なしで)測定が行われることである。これは、作動中のネットワークで実施される以後の測定ではもはや当てはまらない。そのため、WCDMAスキャナの測定データの利用と解析に疑問が投げかけられることになり、もしくは少なくともその利用範囲が制限されることになる。そこで以下においては、トラフィック負荷が生じているネットワークから得られた測定データを、先ほど説明した干渉解析のため、およびスキャナ測定データに基づくカバレッジ判定のために引き続き利用することができる方法について説明する。
この方法のもう1つの不確実性は、測定受信機が、関連するすべての基地局のパイロットチャネルを検出し、それによってI0が正確に計算されるか否かという点にある。その意味からすると、ネットワークにトラフィックが存在しておらず、測定されたI0に基づいてカバレッジ判定を行うほうが望ましいであろう。
Claims (5)
- UMTSサブネットワークで干渉状況及び無線カバレッジを解析する方法において、
限定されたエリアの所定の面積要素の内部で測定データを取得する際に、各面積要素の内部で、該面積要素で受信可能な複数の基地局からの少なくとも1つのダウンリンクパイロットチャネルの受信信号電力と、着目する周波数帯域における総干渉電力とを測定し、当該方法は、
受信したパイロットチャネルの電力Ecと、5MHzの所与の周波数帯域に存在する総干渉電力I0と、測定されたパイロットチャネルの電力及び前記総干渉電力の比率Ec/I0とを含む測定データを、前記UMTSサブネットワークがトラフィック負荷のないアイドルの場合に取得するステップと、
各基地局のスクランブルコードSCを検出するステップと、
検出したスクランブルコードSCが割り当てられている基地局に、取得した前記測定データを対応付けるステップと、
取得した前記測定データを用いて、基地局同士の干渉関係を表す干渉マトリクスを作成するステップと
を有し、面積要素各々について前記干渉マトリクスを作成する際、ベストサーバーの電力を10dB下回る範囲内の電力を有する基地局のうち、ソフトハンドオーバに必要な基地局でない基地局は、妨害局として登録される、UMTSサブネットワークで干渉状況及び無線カバレッジを解析する方法。 - 複数の基地局から連続的にパイロットチャネルが送信される場合に、面積要素各々において受信可能な信号電力が面積要素各々について判定され、着目するセルに由来する受信信号電力(Ieig)と、他の全てのセルに由来する受信信号電力(Ifr)との比率を算出することで、アップリンクとダウンリンクの前記無線カバレッジが判定される、請求項1記載の方法。
- 前記無線カバレッジが、利用可能な各々のサービスについて判定される、請求項1記載の方法。
- サービス固有の有効データレート(R)が、前記無線カバレッジを判定するための基準として利用される、請求項1記載の方法。
- 信号対雑音比についてのサービス固有の目標値(Eb/N0)sollが、前記無線カバレッジを判定するための基準として利用される、請求項1記載の方法。
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