JP5259776B2 - 通信システムにおけるチャネル品質情報送受信装置及び方法 - Google Patents

通信システムにおけるチャネル品質情報送受信装置及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access；以下、‘ＯＦＤＭＡ’と称する）方式を使用する通信システムに関し、特に多重周波数再使用率（multiple frequency reuse factor）を使用するＯＦＤＭＡ通信システムにおけるチャネル品質情報を送受信する装置及び方法に関する。
次世代の通信システムである第４世代（4th Generation；以下、‘４Ｇ’と称する）通信システムでは、高速のデータ伝送速度を有する多様なサービス品質（Quality of Service；以下、‘ＱｏＳ’と称する）を有するサービスをユーザに提供するための活発な研究が進んでいる。したがって、現在の４Ｇ通信システムでは、比較的高いデータ伝送速度を保障する無線近距離通信ネットワーク（Local Area Network；以下、‘ＬＡＮ’と称する）システム及び無線都市地域ネットワーク（ＭＡＮ：Metropolitan Area Network；以下、‘ＭＡＮ’と称する）システムに移動性（mobility）とＱｏＳを保障する新しい通信システムを開発して高速サービスをサポートするようにする研究が活発に進んでいる。
上記無線ＭＡＮシステムの物理チャネル（physical channel）に広帯域（broadband）伝送ネットワークをサポートするために直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；以下、‘ＯＦＤＭ’と称する）方式及びＯＦＤＭＡ方式を適用したシステムがＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１６標準基盤の通信システムである。上記ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムは、上記無線ＭＡＮシステムにＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ方式を適用するために、多数のサブキャリヤ（sub-carrier）を使用して物理チャネル信号を送信することで、高速データ送信が可能な通信システムである。
一方、セルラー（cellular）構造を有する通信システム（以下、‘セルラー通信システム’と称する）では、限定された資源、即ち周波数（frequency）資源と、コード（code）資源と、タイムスロット（timeslot）資源などを、セルラー通信システムを構成する多数のセルが共通に使用できるために、セル間干渉（Inter-Cell Interference；以下、‘ＩＣＩ’と称する）を受けるおそれがある。ここで、ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムは、典型的なセルラー通信システムであるので、ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムをセルラー通信システムの一例として説明することにする。
ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおいて、周波数資源を多数のセルが分割して使用することになれば、ＩＣＩによりシステム性能の低下が発生することになるが、ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムの全体容量を増加させるために、周波数資源を再使用する場合がある。ここで、周波数資源を再使用する割合が周波数再使用率であり、周波数再使用率Ｋは、同一な１つの周波数資源、即ち周波数帯域をＫ個のセル／セクタ（sector）毎に反復使用することと定義され、結果的に周波数再使用率は同一な周波数資源を使用しないセル／セクタの個数により決まる。
次に、図１を参照して周波数再使用率の概念について説明する。
図１は、セルラー通信システムにおける周波数を再使用する概念を示す構成図である。
図１を参照すれば、半径Ｒのセルで使われた周波数（Ｆ１）はＤだけ離れた半径Ｒの他のセルでまた使われている。
図２は、一般的なＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおける多重周波数再使用率基盤の資源割り当て方法を概略的に示す図である。
図２を参照すれば、基地局と比較的近接した距離に存在するセル中心領域２０１は、キャリヤ対干渉雑音比（Carrier to Interference and Noise Ratio；以下、‘ＣＩＮＲ’と称する）が比較的高いので、周波数再使用率Ｋが１（Ｋ＝１）の資源を加入者端末機（Subscriber Station）に割り当てて、これとは反対に、基地局と比較的離れている距離に存在するセル境界領域２０３は、ＣＩＮＲが比較的低いので、周波数再使用率Ｋが１以上（Ｋ＞１）の資源を加入者端末機に割り当てる。このように、基地局（または、上位段）は、チャネル状態に対応するように周波数再使用率を相異するように適用して加入者端末機に資源を割り当てることによって、資源の活用度を向上させることができる。
図３は、ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおける周波数再使用率が‘１’の場合と‘１’以上の場合の、基地局からの距離とＣＩＮＲの間の関係を示すグラフである。
図３を参照すれば、周波数再使用率が１以上の場合、セル境界地域での周波数効率性を高められることが分かる。
したがって、ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおいて、基地局はセル境界地域に位置した移動局に円滑なサービスを提供するために、または制御情報のような重要情報を安全に伝送するために、１つのフレーム内で周波数再使用率‘１’と‘Ｋ’が同時に存在するフレームを使用している。
図４は、ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおけるＯＦＤＭＡ基盤のフレーム構造を示す図である。
図４を参照すれば、ＯＦＤＭＡフレームは多様なサブチャネル割り当て方式を有するサブチャネル割り当て領域を含む。即ち、ＯＦＤＭＡフレームは、部分使用サブチャネル（Partial Usage Subchannel；以下、‘ＰＵＳＣ’と称する）割り当て領域、全体使用サブチャネル（Full Usage Subchannel；以下、ＦＵＳＣ‘と称する）割り当て領域、選択的ＦＵＳＣ（Optional FUSC）割り当て領域、並びにバンド適応変調及びコーディング（Band Adaptive Modulation & Coding；以下、‘Ｂａｎｄ ＡＭＣ’と称する）割り当て領域を含む。
割り当て領域は、その長さが基地局により変更できる可変的領域である。このような割り当て領域の変更のために、基地局は移動局にダウンリンクマップ（ＤＬ−ＭＡＰ）をブロードキャストすることで、割り当て領域の変更を移動局に通知する。基地局は、割り当て領域のうち、ＦＵＳＣと選択的ＦＵＳＣは常に周波数再使用率‘１’で運用し、ＰＵＳＣとＢａｎｄ ＡＭＣは周波数再使用率を‘１’または‘Ｎ’で運用する。
一方、ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムは、高速データ伝送をサポートするために多様な方式が使われており、特に適応変調及びコーディング（Adaptive Modulation and Coding；以下、‘ＡＭＣ’と称する）方式が使われている。ＡＭＣ方式は、セル、即ち基地局と移動局との間のチャネル状態によって互いに異なる変調方式とコーディング方式を決定して、セル全体の使用効率を向上させるデータ伝送方式をいう。ＡＭＣ方式は多数個の変調方式と多数個のコーディング方式を有し、変調方式とコーディング方式とを組合せてチャネル信号を変調及びコーディングする。
通常、変調方式とコーディング方式の組合せの各々を変調及びコーディング方式（Modulation and Coding Scheme；以下、‘ＭＣＳ’と称する）といい、ＭＣＳの数によってレベル１からレベルＮまで、複数個のＭＣＳを定義することができる。即ち、ＡＭＣ方式は、ＭＣＳのレベルを移動局と基地局との間のチャネル状態によって適応的に決定して、全体システム効率を向上させる方式である。したがって、基地局のスケジューラ（scheduler）は、各移動局のチャネル品質情報（Channel Quality Information；以下、‘ＣＱＩ’と称する）を認知していなければならない。このため、移動局はチャネル状態を測定して基地局に関連するＣＱＩを報告し、基地局は報告されたＣＱＩを考慮して該当移動局のＭＳＣレベルを決定する。しかしながら、仮に移動局から報告されたＣＱＩが正確でない場合、基地局の適しないＭＣＳレベル割り当てにより無線資源損失及びシステム性能の低下をもたらすことがある。
一般に、ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおいて、移動局がＣＱＩを基地局へフィードバックする方法により、媒体アクセス制御（Medium Access Control；以下、‘ＭＡＣ’と称する）階層で定義するメッセージ、例えばＲＥＰ−ＲＥＱ（REPort REQuest）及びＲＥＰ−ＲＳＰ（REPort-ReSPonse）メッセージを利用してフィードバックする方法と、物理階層で定義するＣＱＩＣＨ（Channel Quality Indicator CHannel）を利用してフィードバックする方法とがある。勿論、メッセージの名称および／またはチャネル名称は変更することができる。
まず、ＭＡＣ階層でＣＱＩ送受信方法により、基地局は移動局へＣＱＩを報告せよとのＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを伝送し、移動局は測定したＣＱＩ報告のために基地局へＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを伝送する。ここで、ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージは、非要求（Unsolicited）メッセージに使われることもできる。
次に、物理階層でＣＱＩ送受信方法により、基地局は各移動局にＣＱＩチャネル割り当て情報エレメント（CQICH allocation Information Element）メッセージを伝送して専用ＣＱＩチャネルを割り当てて、移動局は割り当てられた専用ＣＱＩチャネルを利用してＣＱＩを報告する。ここで、ＣＱＩはＣＩＮＲになることができる。
一方、移動局は、特定のサブチャネルのチャネル品質を測定して報告することもでき、フレームの基準信号領域を測定したチャネル品質を報告することもできる。
移動局が特定のサブチャネルのチャネル品質を測定する場合、隣接セルまたはセクタからの干渉量（即ち、負荷量（loading））まで反映されたより正確なＣＱＩを報告することができる。しかしながら、移動局はチャネル品質測定のために特定サブチャネルに対応するデータ信号を処理しなければならない。これは、移動局がデータ信号を獲得するために発生することになる演算量の増加という問題点をもたらす。
これとは異なり、移動局が既に認知している基準信号を利用してチャネル品質を測定する場合、移動局はチャネル品質測定にかかる演算量を減らすことができる。しかしながら、この場合、移動局は隣接セルまたはセクタからの干渉量（負荷量）まで反映されたＣＱＩを報告することができない。したがって、移動局が最大干渉量（負荷量）を予め仮定して測定した等価ＣＱＩを報告することになる。等価ＣＱＩとは、移動局がブーストされた（boosted）基準信号の強さを測定し、ＣＱＩ報告時には基準信号の強さからブーストされた値だけを差し引いて報告するＣＱＩを意味する。基準信号は、プリアンブル（preamble）あるいはパイロット信号になることができる。
現在のＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおいて、移動局は、Ｂａｎｄ ＡＭＣに該当するサブチャネルが割り当てられた場合を除外したサブチャネルが割り当てられた全ての場合、測定された１つのＣＱＩ、即ち１つのＣＩＮＲ値だけをＲＥＰ−ＲＳＰメッセージまたは専用ＣＱＩチャネルを介して基地局にフィードバックする。これによって、基地局は、移動局から報告されたＣＩＮＲ値が周波数再使用率‘１’に対するものであるか、周波数再使用率‘Ｋ’（１より大きい定数）に対するものであるかを区分できる方法がない。
周波数再使用率が高いほど基地局は移動局から高いＣＩＮＲ値を有するＣＱＩを受信する。例えば、移動局に実際割り当てられたサブチャネルの周波数再使用率が‘Ｋ’である状態で周波数再使用率‘１’に対するＣＩＮＲ値を移動局が報告するならば、報告されるＣＩＮＲ値は実際より低いＣＩＮＲ値である。このようになれば、移動局はより高い変調次数と符号化率を有するＭＣＳレベルが割り当てられて高いデータレート（data rate）で通信を遂行できるにもかかわらず、実際より低く測定されたＣＩＮＲ報告により低いデータレートでサービスを受けることになる。これは無線資源の浪費をもたらす。
逆に、移動局に実際に割り当てられたサブチャネルの周波数再使用率が‘１’である状態で周波数再使用率‘Ｋ’に対するＣＩＮＲ値を移動局が報告するならば、報告されるＣＩＮＲ値は実際より高いＣＩＮＲ値である。このようになれば、移動局は干渉信号量を実際より低く報告することになることで、伝送誤りを起こす確率が大きくなる。結局、基地局がＡＭＣを効果的に活用するには、移動局がフレーム内に存在する周波数再使用率の相異するサブチャネル毎に各々ＣＱＩを報告することが好ましい。しかしながら、このような方案はＩＥＥＥ ８０２．１６標準規格に開示されていない。また、ＩＥＥＥ ８０２．１６標準規格には、移動局が特定サブチャネルのＣＱＩを報告するものであるか、等価ＣＱＩを報告するものであるかが分かる方法が定義されていない。
本発明は、上記のような問題点を解決するために発案したものであって、本発明の目的は、ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおいて、効率のよい無線資源割り当てのための装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおいて、周波数再使用率が相異するサブチャネルのチャネル品質情報を報告する移動局の装置及び方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおいて、隣接セルまたはセクタからの干渉量が反映されたか否かに対する情報が含まれたチャネル品質情報送受信装置及び方法を提供することにある。
前述したような目的を達成するための本発明の第１方法は、通信システムにおけるチャネル品質情報送受信方法であって、基地局は、基地局により指示された周波数再使用率に対応するダウンリンク資源に対するＣＱＩ（Channel Quality Information）を移動局に要求する過程と、移動局は、ＣＱＩ要求に対する応答でダウンリンク資源のチャネル品質を測定し、測定されたＣＱＩを前記基地局へ送信する過程とを含むことを特徴とする。
前述したような目的を達成するための本発明の第２方法は、サブチャネルを含むフレームが存在する通信システムにおけるチャネル品質情報を送受信する方法であって、基地局は、基地局により指定される周波数再使用率に対応するサブチャネルに対するＣＱＩ（Channel Quality Information）伝送要求を移動局へ送信する過程と、移動局はＣＱＩ要求に対する応答で基地局が指定したサブチャネル別チャネル品質を測定して基地局へ送信する過程とを含むことを特徴とする。
前述したような目的を達成するための本発明の第１装置は、通信システムにおけるチャネル品質情報を送信する装置であって、基地局が指定した周波数再使用率に対応するサブチャネルのチャネル品質情報を測定するチャネル品質測定器と、測定されたサブチャネルのチャネル品質情報を基地局へ送信するチャネル品質情報生成／送信機とを含むことを特徴とする。
前述したような目的を達成するための本発明の第２装置は、通信システムにおけるチャネル品質情報を受信する装置であって、受信しようとするサブチャネルの品質情報送信を移動局に要求し、移動局から受信したチャネル品質情報を利用してスケジューリングを遂行するスケジューラを含むことを特徴とする。
前述したような目的を達成するための本発明の第３方法は、通信システムにおける移動局がチャネル品質情報を送信する方法であって、基地局からサブチャネルのチャネル品質情報送信要求を受信する過程と、サブチャネルのチャネル品質を測定する過程と、測定されたサブチャネルのチャネル品質を送信する過程とを含むことを特徴とする。
前述したような目的を達成するための本発明の第４方法は、通信システムにおける基地局がチャネル品質情報を受信する方法であって、受信しようとするサブチャネルの品質情報送信を前記移動局に要求する過程と、移動局から各サブチャネル別チャネル品質情報を受信する過程とを含むことを特徴とする。
前述したように、本発明は、ＯＦＤＭＡ方式を使用する通信システムにおいて、チャネル品質情報を効率良く送受信するための新たなＲＥＰ−ＲＥＱ及びＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを利用することで、周波数再使用率が相異するサブチャネル別チャネル品質情報を正確に送受信できる利点がある。これによって、基地局はより効果的にＡＭＣを移動局に適用できることになって、システム全体伝送効率及び資源管理効率が増大する利点がある。
セルラー通信システムにおける周波数を再使用する概念を示す構成図である。 一般的なＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおける多重周波数再使用率基盤の資源割り当て方法を概略的に示す図である。 ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおける周波数再使用率が‘１’の場合と‘１’以上の場合、基地局からの距離とＣＩＮＲの間の関係を示すグラフである。 ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおけるＯＦＤＭＡ基盤のフレーム構造を示す図である。 本発明の実施形態によるＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおけるＣＱＩ報告を指示する基地局装置の構造を示す図である。 本発明の実施形態によるＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおけるＣＱＩを測定及び報告する移動局装置の構造を示す図である。 本発明の実施形態による信号送受信手続きを示す信号フローチャートである。 本発明の第３実施形態による基地局の動作過程を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態による移動局の動作過程を示すフローチャートである。
以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明では、本発明の動作の理解のために必要な部分だけを説明し、その他の部分に対する説明は本発明の要旨を簡単明瞭にするために省略する。
本発明は、直交周波数分割多重接続（Orthogonal Frequency Division Multiplex Access；以下、‘ＯＦＤＭＡ’と称する）方式を使用する通信システムにおいて、基地局は本発明で新しく提案するチャネル品質情報（Channel Quality Information；以下、‘ＣＱＩ’と称する）要求メッセージであるＲＥＰ−ＲＥＱ（REPort-REQuest）メッセージを移動局へ送信し、移動局は本発明で新しく提案するＲＥＰ−ＲＳＰ（REPort-ReSPonse）メッセージを利用してＣＱＩを基地局へ送信する。ＣＱＩは、キャリヤ対干渉雑音比（Carrier to Interference and Noise Ratio；以下、‘ＣＩＮＲ’と称する）、または受信信号強度指示子（Receive Signal Strength Indicator；以下、‘ＲＳＳＩ’と称する）になることができる。下記ではＣＩＮＲを用いて説明する。
ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージは、１つのフレーム内に周波数再使用率が相異するサブチャネルのＣＱＩ報告を指示しているメッセージであり、ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージは、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージのＣＱＩ報告指示によって測定したサブチャネル別ＣＩＮＲ値が記録されているメッセージである。また、ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージには移動局が隣接セルまたはセクタからの干渉量を反映したか否かに対する情報が含まれている。即ち、移動局はダウンリンクフレームのサブチャネルのチャネル品質を測定してＣＱＩを報告することもでき、基準信号（即ち、プリアンブルまたはパイロット信号）を利用してチャネル品質（等価ＣＱＩ）を測定してＣＱＩを報告することもできる。等価ＣＱＩは、ブーストされた（boosted）基準信号の強さを移動局が測定し、ＣＱＩ報告時、基準信号の強さからブーストされた値を差し引いて測定されたＣＱＩを指し示す。基準信号はプリアンブル（preamble）あるいはパイロット信号になることができる。
このように、移動局は基地局がサブチャネルまたは周波数再使用率別ＣＱＩ送信を要求しても移動局自身が選択したＣＱＩ測定方法によってチャネル品質を測定し、隣接セルまたはセクタからの干渉量を反映したか否かに対する情報をＲＥＰ−ＲＳＰメッセージに含んでＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを基地局へ送信する。基地局は干渉量を反映するか否かに対する情報（以下、‘Cell loading indicator’と称する）が含まれたＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを受信することによって、より効率のよくスケジューリングを遂行できることになる。
以下、ＯＦＤＭＡ方式を適用した通信システムのうち、ＩＥＥＥ （Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１６通信システムを一例として説明する。
本発明では、周波数再使用率によるＣＱＩ送受信方案を次のように３つの実施形態に定義することができる。
まず、第１実施形態において、基地局は移動局へダウンリンクフレームに存在する個別サブチャネル領域の全部または一部に対してＣＱＩを報告するようにＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを送信する。ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを受信した移動局は、ダウンリンクフレームに存在する個別サブチャネル領域の全部または一部に対するＣＱＩを各々測定して報告することもでき、等価ＣＱＩを報告することもできる。勿論、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージにはセルローディングインディケータ（Cell loading indicator）情報が常に含まれている。
第２実施形態において、基地局はダウンリンクフレームに存在するサブチャネルの個別ＣＱＩの代わりにサブチャネルを周波数再使用率‘１’及び‘Ｋ’（１より大きい正の定数値を有する）によって分類し、周波数再使用率別ＣＱＩを全部または一部を報告するように移動局へＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを送信し、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを受信した移動局はＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを基地局へ送信することで、周波数再使用率が‘１’または‘Ｋ’であるサブチャネルのＣＱＩまたは等価ＣＱＩの全部または一部を報告する。
第３実施形態において、基地局は移動局に特定周波数再使用率に該当するサブチャネルのＣＱＩ報告の伝送を要求し、移動局は基地局の要求に対応するように指定された周波数再使用率に該当するサブチャネルのＣＱＩまたは等価ＣＱＩを報告する。
次に、図５を参照しつつ本発明によるＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムの基地局構造を説明する。
図５は、ＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおけるＣＱＩ報告を指示する基地局装置の構造を示す図である。
図５を参照すれば、まず基地局は、データ及び媒体アクセス制御（Medium Access Control；以下、‘ＭＡＣ’と称する）メッセージを生成及び解析するＭＡＣ階層処理器５０１と、ＭＡＣ階層処理器５０１で生成したデータ及びＭＡＣメッセージを移動局へ送信するために時分割変／復調する時分割デュプレクシング（Time Division Duplexing；以下、‘ＴＤＤ’と称する）送信モデム（modem）５０２と、移動局から受信したデータ及びＭＡＣメッセージを時分割変／復調するＴＤＤ受信モデム５０４と、アンテナを介して送受信される信号を分離するデュプレックサー（duplexer）５０３と、ＭＡＣ階層処理器５０１と連結されて移動局をスケジューリングするスケジューラ５０５とを含む。
ここで、スケジューラ５０５は、運用環境によって移動局の周波数再使用率を決定し、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを移動局へ送信することにより決定された周波数再使用率に対するＣＱＩ報告を指示する。ここで、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージに含まれる情報は、前述した第１、第２及び第３実施形態により可変的に決定できることは勿論である。
図６は、本発明によるＩＥＥＥ ８０２．１６通信システムにおけるＣＱＩを測定及び報告する移動局装置の構造を示す図である。
図６を参照すれば、まず移動局は、データ及びＭＡＣメッセージを生成及び解析するＭＡＣ階層処理器６０１、ＭＡＣ階層処理器６０１で生成したデータ及びＭＡＣメッセージを基地局へ送信するために時分割変／復調するＴＤＤ送信モデム６０２、基地局から受信したデータ及びＭＡＣメッセージを時分割変／復調するＴＤＤ受信モデム６０４、アンテナを介して送受信される信号を分離するデュプレックサー６０３、ダウンリンクチャネルの品質を測定するチャネル品質測定器６０５、及び測定されたチャネル品質を基地局へ送信するために、ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージまたは専用ＣＱＩチャネルを介して伝送するチャネル品質測定値の符号化値を生成するチャネル品質情報生成／送信機６０６を含む。
チャネル品質測定器６０５は、基地局が指定したサブチャネル、若しくは特定の周波数再使用率によるサブチャネルのチャネル品質を測定するか、またはプリアンブルのチャネル品質を測定する。チャネル品質情報生成／送信機６０６は、測定されたチャネル品質に対応し、各実施形態別に相異するように設定できるＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを生成するか、または専用ＣＱＩチャネルを介して伝送するチャネル品質測定値を符号化してＭＡＣ階層処理器６０１へ出力する。
次に、各実施形態別に相異するように設定されるＲＥＰ−ＲＥＱメッセージ及びＲＥＰ−ＲＳＰメッセージに関して説明する。一方、従来のＲＥＰ−ＲＥＱ及びＲＥＰ−ＲＳＰメッセージは、ＩＥＥＥ ８０２．１６−ＲＥＶｄ／Ｄ５に明示されており、本発明では上記従来のＲＥＰ−ＲＥＱ及びＲＥＰ−ＲＳＰメッセージの一部を修正して下記の表１乃至表６に表した新たなＲＥＰ−ＲＥＱ及びＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを提案する。上記新しく提案されたメッセージを用いて、基地局及び移動局は、多重周波数再使用率を使用するチャネル環境のＣＱＩを送受信することができる。
（第１実施形態）
下記の表１は、本発明の第１実施形態によるＲＥＰ−ＲＥＱメッセージのＴＬＶ（Type Length Value）パラメータを表す表である。長さ（Length）はバイト（byte）単位である。
Figure 0005259776
前述したように、第１実施形態において、基地局はダウンリンクフレームに存在する個別サブチャネル領域の全部または一部に対してＣＱＩを報告するように移動局へＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを送信し、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを受信した移動局は、ダウンリンクフレームに存在する個別サブチャネル領域の全部または一部に対するＣＱＩまたは等価ＣＱＩを各々測定して報告する。
したがって、基地局は表１に表したＲＥＰ−ＲＥＱメッセージのチャネルタイプ要請フィールドのビットマップ値を決定してＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを移動局へ送信する。
ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを受信した移動局は、基地局が指定したサブチャネルのＣＩＮＲを測定するか、プリアンブルのＣＩＮＲ（等価ＣＩＮＲ）を測定して、下記の表２のＲＥＰ−ＲＳＰメッセージまたは専用ＣＱＩチャネルを介して基地局に測定されたＣＩＮＲを報告する。
下記の表２は、本発明の第１実施形態によるＲＥＰ−ＲＥＱメッセージの応答メッセージであるＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを表す表である。
Figure 0005259776
Figure 0005259776
表２に表すように、移動局は基地局から受信したＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを通じてサブチャネル領域に対するＣＱＩ報告要求を認知し、該当サブチャネルのＣＱＩまたは等価ＣＱＩを測定し、測定されたＣＱＩ値を記録したＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを基地局へ送信する。ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージの特定ビットはセルローディングインディケータ（Cell loading indicator）を表し、その値が‘０’である時は最大干渉量（負荷量）を仮定し、隣接セルまたはセクタからの干渉量は反映されていないことを意味する等価ＣＱＩ報告を意味し、‘１’である時は隣接セルまたはセクタからの干渉量を反映したサブチャネル領域の全部または一部に対するＣＱＩ報告を意味する。セルローディングインディケータ（Cell loading indicator）は、後述する第２及び第３実施形態のＲＥＰ−ＲＳＰメッセージにも含まれる。
一方、移動局は、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを利用せず、専用ＣＱＩチャネルを利用してＣＱＩを送信することもできる。このために、基地局は既存のＣＱＩチャネル割り当て情報エレメント（CQICH allocation IE）を多数回送信して多数個の専用ＣＱＩチャネルを移動局に割り当てて、移動局は割り当てられた多数個の専用ＣＱＩチャネルを利用して多数のサブチャネルまたはプリアンブルのＣＩＮＲ値を報告する。この際、移動局は最近に送信したＲＥＰ−ＲＳＰメッセージで指定したＣＱＩ報告方法に従う。仮に、最近に送信したＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを通じて送信したＣＱＩの数が現在割り当てられたＣＱＩチャネルの数（Ｑ、正の定数）より多い場合、ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを通じて送信した最初のＱ個のＣＱＩ情報報告方法を現在割り当てられたＣＱＩチャネルに適用する。これは、後述する第２実施形態及び第３実施形態でも同様に適用できることは勿論である。
（第２実施形態）
下記の表３は、本発明の第２実施形態によるＲＥＰ−ＲＥＱメッセージのＴＬＶパラメータを表す表である。長さ（Length）はバイト（byte）単位である。
Figure 0005259776
前述したように、第２実施形態において、基地局は周波数再使用率‘１’と‘Ｋ’に対するサブチャネルのＣＱＩを報告するように移動局に指示し、移動局は周波数再使用率‘１’と‘Ｋ’に対するサブチャネルのＣＱＩまたは等価ＣＱＩを測定して基地局に報告する。したがって、第２実施形態は、第１実施形態と比較してメッセージオーバーヘッド（overhead）を減らすことができる利点がある。
基地局は、表３に表したＲＥＰ−ＲＥＱメッセージのチャネルタイプ要請フィールドのビットマップ値を決定してＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを移動局へ送信する。例えば、基地局がＢｉｔ＃０=１にビットマップ値を決定したならば、移動局は周波数再使用率‘１’に該当するサブチャネルのＣＱＩまたは等価ＣＱＩを測定して報告することができる。したがって、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを受信した該当移動局は、基地局が指定した周波数再使用率‘１’と‘Ｋ’に対するサブチャネルのＣＱＩまたは等価ＣＱＩを測定して下記の表４のＲＥＰ−ＲＳＰメッセージまたは専用ＣＱＩチャネルを介して基地局に測定されたＣＱＩ（または、ＣＩＮＲ）を報告する。
下記の表４は、本発明の第２実施形態によるＲＥＰ−ＲＥＱメッセージの応答メッセージであるＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを表した表である。
Figure 0005259776
上記の表４に表すように、移動局は基地局から周波数再使用率‘１’及び‘Ｋ’に該当するサブチャネル領域に対するＣＱＩ報告要求を認知し、該当周波数再使用率サブチャネルのＣＱＩまたは等価ＣＱＩを測定し、測定されたＣＱＩまたは等価ＣＱＩ値を記録したＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを基地局へ送信する。Ｋは１より大きい定数値を有する。
（第３実施形態）
下記の表５は、本発明の第３実施形態によるＲＥＰ−ＲＥＱメッセージのＴＬＶパラメータを表した表である。長さ（Length）はバイト（byte）単位である。
Figure 0005259776
前述したように、第３実施形態において、基地局は運用環境によって個別移動局に対して１つの周波数再使用率に対するサブチャネルを割り当てることができる。したがって、基地局は移動局に特定周波数再使用率に対するサブチャネルのＣＱＩのみを報告するように指示することができる。勿論、第３実施形態でも移動局は等価ＣＱＩを送信することもできる。したがって、第３実施形態は、第１及び第２実施形態と比較してメッセージオーバーヘッド（overhead）を減らすことができる利点がある。
上記基地局は、移動局の初期接続時または必要時、上記移動局の周波数再使用率を決定してＲＥＰ−ＲＥＱメッセージ（表５）を通じてその結果を送信する。例えば、基地局がＲＥＰ−ＲＥＱメッセージのチャネルタイプを‘０００’に指定したならば、移動局は周波数再使用率‘１’に該当するサブチャネルのＣＱＩまたは等価ＣＱＩのみを測定して基地局に報告する。この際、移動局は下記の表６のＲＥＰ−ＲＳＰメッセージまたは専用ＣＱＩチャネルを介して基地局に測定されたＣＱＩまたは等価ＣＱＩを報告する。
下記の表６は、本発明の第３実施形態によるＲＥＰ−ＲＥＱメッセージの応答メッセージであるＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを表した表である。長さ（Length）はバイト（byte）単位である。
Figure 0005259776
上記の表６に表すように、移動局は基地局から周波数再使用率‘１’または‘Ｋ’に該当するサブチャネル領域のうち、特定周波数再使用率に対するサブチャネルＣＱＩまたは等価ＣＱＩ報告要求を認知し、該当周波数再使用率サブチャネルのＣＱＩまたは等価ＣＱＩを測定し、測定されたＣＱＩ値を記録したＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを基地局へ送信する。ここで、第３実施形態と第２実施形態との差異点は、第２実施形態において移動局は周波数再使用率‘１’と‘Ｋ’に対する各サブチャネルのＣＱＩを送信できるのに対し、第３実施例において移動局は自分に割り当てられた周波数再使用率サブチャネル、即ち周波数再使用率‘１’に該当するサブチャネルが割り当てられた場合、ＣＩＮＲを測定して報告すればよい。したがって、第３実施形態は第１及び第２実施形態と比較すると、メッセージオーバーヘッド（overhead）が最小であることが分かる。
次に、図７を参照しつつ本発明によるＣＱＩ送受信信号の流れに関して説明する。
図７は、本発明による信号送受信手続きを示す信号フローチャートである。
図７を参照すれば、基地局７５０は、移動局７００へチャネル品質測定要求メッセージであるＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを送信する（ステップ７０２）。ここで、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージは、各実施形態別に相異し、表１、表３及び表５のうち、どれか１つの形態となることができる。移動局７００は、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージに対する応答でＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを送信する（ステップ７０４）。ここで、ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージは、ＲＥＰ−ＲＥＱメッセージに対応するメッセージであり、表２、表４及び表６のうち、１つの形態になることができる。
一方、ステップ７０２及びステップ７０４は、ＭＡＣ階層で定義されたＲＥＰ−ＲＥＱ及びＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを使用してＣＱＩを送信することを表し、これとは異なり、物理階層で定義された専用ＣＱＩチャネルを利用してＣＱＩを送信することもできる。
即ち、基地局７５０はダウンリンクフレームのＤＬ／ＵＬ ＭＡＰを通じて移動局７００に専用ＣＱＩチャネルを割り当てる（ステップ７０６）。移動局７００は、最近に送信したＲＥＰ−ＲＳＰメッセージで指定したＣＱＩ報告方法に合うように割り当てられた専用ＣＱＩチャネルを利用して基地局７５０にＣＱＩを報告する（ステップ７０８）。
一方、移動局７００が非要求（Unsolicited）ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを利用してＣＱＩを報告（ステップ７１０）する場合も発生する。基地局７５０は、非要求ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを受信することによって、ＣＱＩ報告方式を認知することになる。
図８は、本発明の第３実施形態による基地局動作過程を示すフローチャートである。
図８を参照すれば、ステップ８０２で、基地局は運用環境によって移動局がＣＱＩ報告するサブチャネルまたは周波数再使用率を決定し、ステップ８０４に進行する。ステップ８０４で、基地局はＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを移動局へ送信して決定された周波数再使用率によるサブチャネルＣＱＩ報告を要求する。
図９は、本発明の第３実施形態による移動局の動作過程を示すフローチャートである。
図９を参照すれば、まずステップ９０２で、移動局は上位階層から非要求ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージの伝送命令を受信、または基地局からＲＥＰ−ＲＥＱメッセージを受信し、ステップ９０４に進行する。ステップ９０４で、移動局は基地局が通報した、または基地局の上位階層が決定した測定／報告方式によって測定するサブチャネル情報を変更し、ステップ９０６へ進行する。ステップ９０６で、移動局はステップ９０４で設定されたサブチャネルのＣＩＮＲまたはプリアンブルのＣＩＮＲを測定し、ステップ９０８へ進行する。ステップ９０８で、移動局はＲＥＰ−ＲＳＰメッセージまたは専用ＣＱＩチャネルを利用して測定されたＣＩＮＲを基地局に報告する。ここで、ＲＥＰ−ＲＳＰメッセージには報告されるチャネル品質が隣接セルまたはセクタからの干渉量（負荷量）を反映したか否かに対する情報であるセルローディングインディケータ（Cell loading indicator）情報が含まれることができる。
一方、本発明の具体的な実施形態に関して詳細に説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変形が可能であることは勿論である。したがって、本発明の範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及びこの特許請求の範囲と均等なものに基づいて定められるべきである。
５０１ ＭＡＣ階層処理器
５０２ 時分割デュプレクシング送信モデム
５０３ デュプレクサ
５０４ 時分割デュプレクシング受信モデム
５０５ スケジューラ

Claims (24)

  1. 通信システムにおける加入者端末機(ＳＳ:Subscriber Station)がチャネル品質情報(ＣＱＩ:Channel Quality Information)を送信する方法であって、
    基地局(ＢＳ:Base Station)から、前記ＢＳにより指定された周波数再使用率Ｋに対応する資源領域のＣＱＩに対する要求を受信する過程と、
    前記ＣＱＩに対する要求に対応して、ブーストされた基準信号を測定することによって前記周波数再使用率Ｋに対応するように前記資源領域のチャネル品質を測定する過程と、
    前記測定されたチャネル品質に対応するように前記資源領域のＣＱＩをＢＳへ送信する過程と、
    を含むことを特徴とするＣＱＩ送信方法。
  2. 前記チャネル品質は、プリアンブル信号、あるいは特定サブチャネル領域から測定されたキャリア対干渉雑音比(ＣＩＮＲ:Carrier-to-Interference and Noise Ratio)で測定されることを特徴とする請求項１に記載のＣＱＩ送信方法。
  3. 前記周波数再使用率Ｋは正の定数であり、一つの周波数帯域がＫ個のセルで反復的に使用されるように定義されることを特徴とする請求項１に記載のＣＱＩ送信方法。
  4. 前記ＣＱＩに対する要求は、ＳＳが周波数再使用率Ｋ＝１及び周波数再使用率Ｋ＝３のうち一つのプリアンブル信号から測定されたキャリア対干渉雑音比(ＣＩＮＲ:Carrier-to-Interference and Noise Ratio)を報告するように指示するためのビット値を含むことを特徴とする請求項１に記載のＣＱＩ送信方法。
  5. 前記通信システムはフレームを利用し、前記フレームのそれぞれは少なくとも一つの割り当て領域を含み、前記少なくとも一つの割り当て領域のそれぞれに周波数再使用率が個別的に設定されることを特徴とする請求項１に記載のＣＱＩ送信方法。
  6. 前記資源領域は、プリアンブル領域と、部分使用サブチャネル(Partial Usage of SubChannels)割り当て領域と、全体使用サブチャネル(Full Usage of SubChannels)割り当て領域と、選択的ＦＵＳＣ割り当て領域と、バンド適応変調及びコーディング(Band Adaptive Modulation&Coding)割り当て領域のうちの一つを含むことを特徴とする請求項１に記載のＣＱＩ送信方法。
  7. 通信システムにおける基地局(ＢＳ:Base Station)がチャネル品質情報(ＣＱＩ:Channel Quality Information)を受信する方法であって、
    加入者端末機(ＳＳ:Subscriber Station)にＢＳにより指定された周波数再使用率Ｋに対応する資源領域のＣＱＩに対する要求を送信する過程と、
    前記ＳＳから、前記ＳＳが測定したチャネル品質に対応するように前記資源領域のＣＱＩを受信する過程と、を含み、
    前記チャネル品質は、ブーストされた基準信号を測定することによって測定されることを特徴とするＣＱＩ受信方法。
  8. 前記チャネル品質は、プリアンブル信号、あるいは特定サブチャネル領域から測定されたキャリア対干渉雑音比(ＣＩＮＲ:Carrier-to-Interference and Noise Ratio)で測定されることを特徴とする請求項７に記載のＣＱＩ受信方法。
  9. 前記周波数再使用率Ｋは正の定数であり、一つの周波数帯域がＫ個のセルで反復的に使用されるように定義されることを特徴とする請求項７に記載のＣＱＩ受信方法。
  10. 前記ＣＱＩに対する要求は、ＳＳが周波数再使用率Ｋ＝１及び周波数再使用率Ｋ＝３のうちの一つのプリアンブル信号から測定されたキャリア対干渉雑音比(ＣＩＮＲ:Carrier-to-Interference and Noise Ratio)を報告するように指示するためのビット値を含むことを特徴とする請求項７に記載のＣＱＩ受信方法。
  11. 前記通信システムはフレームを利用し、前記フレームのそれぞれは少なくとも一つの割り当て領域を含み、前記少なくとも一つの割り当て領域のそれぞれに周波数再使用率が個別的に設定されることを特徴とする請求項７に記載のＣＱＩ受信方法。
  12. 前記資源領域は、プリアンブル領域と、部分使用サブチャネル(Partial Usage of SubChannels)割り当て領域と、全体使用サブチャネル(Full Usage of SubChannels)割り当て領域と、選択的ＦＵＳＣ割り当て領域と、バンド適応変調及びコーディング(Band Adaptive Modulation&Coding)割り当て領域のうちの一つを含むことを特徴とする請求項７に記載のＣＱＩ受信方法。
  13. 通信システムの加入者端末機(ＳＳ:Subscriber Station)におけるチャネル品質情報(ＣＱＩ:Channel Quality Information)を送信する装置であって、
    基地局(ＢＳ:Base Station)から、前記ＢＳにより指定された周波数再使用率Ｋに対応する資源領域のＣＱＩに対する要求を受信する受信機と、
    前記ＣＱＩに対する要求に対応して、ブーストされた基準信号を測定することによって前記周波数再使用率Ｋに対応するように前記資源領域のチャネル品質を測定するチャネル品質測定器と、
    前記測定されたチャネル品質に対応するように前記資源領域のＣＱＩをＢＳへ送信する送信機と、を含むことを特徴とするＣＱＩ送信装置。
  14. 前記チャネル品質は、プリアンブル信号、あるいは特定サブチャネル領域から測定されたキャリア対干渉雑音比(ＣＩＮＲ:Carrier-to-Interference and Noise Ratio)で測定されることを特徴とする請求項１３に記載のＣＱＩ送信装置。
  15. 前記周波数再使用率Ｋは正の定数であり、一つの周波数帯域がＫ個のセルで反復的に使用されるように定義されることを特徴とする請求項１３に記載のＣＱＩ送信装置。
  16. 前記ＣＱＩに対する要求は、ＳＳが周波数再使用率Ｋ＝１及び周波数再使用率Ｋ＝３のうちの一つのプリアンブル信号から測定されたキャリア対干渉雑音比(ＣＩＮＲ:Carrier-to-Interference and Noise Ratio)を報告するように指示するためのビット値を含むことを特徴とする請求項１３に記載のＣＱＩ送信装置。
  17. 前記通信システムはフレームを利用し、前記フレームのそれぞれは少なくとも一つの割り当て領域を含み、前記少なくとも一つの割り当て領域のそれぞれに周波数再使用率が個別的に設定されることを特徴とする請求項１３に記載のＣＱＩ送信装置。
  18. 前記資源領域は、プリアンブル領域と、部分使用サブチャネル(Partial Usage of SubChannels)割り当て領域と、全体使用サブチャネル(Full Usage of SubChannels)割り当て領域と、選択的ＦＵＳＣ割り当て領域と、バンド適応変調及びコーディング(Band Adaptive Modulation&Coding)割り当て領域のうちの一つを含むことを特徴とする請求項１３に記載のＣＱＩ送信装置。
  19. 通信システムの基地局(ＢＳ:Base Station)におけるチャネル品質情報(ＣＱＩ:Channel Quality Information)を受信する装置であって、
    加入者端末機(ＳＳ:Subscriber Station)にＢＳにより指定された周波数再使用率Ｋに対応する資源領域のＣＱＩに対する要求を送信するスケジューラと、
    前記ＳＳから、前記ＳＳが測定したチャネル品質に対応するように前記資源領域のＣＱＩを受信する受信機と、を含み、
    前記チャネル品質は、ブーストされた基準信号を測定することによって測定されることを特徴とするＣＱＩ受信装置。
  20. 前記チャネル品質は、プリアンブル信号、あるいは特定サブチャネル領域から測定されたキャリア対干渉雑音比(ＣＩＮＲ:Carrier-to-Interference and Noise Ratio)で測定されることを特徴とする請求項１９に記載のＣＱＩ受信装置。
  21. 前記周波数再使用率Ｋは正の定数であり、一つの周波数帯域がＫ個のセルで反復的に使用されるように定義されることを特徴とする請求項１９に記載のＣＱＩ受信装置。
  22. 前記ＣＱＩに対する要求は、ＳＳが周波数再使用率Ｋ＝１及び周波数再使用率Ｋ＝３のうちの一つのプリアンブル信号から測定されたキャリア対干渉雑音比(ＣＩＮＲ:Carrier-to-Interference and Noise Ratio)を報告するように指示するためのビット値を含むことを特徴とする請求項１９に記載のＣＱＩ受信装置。
  23. 前記通信システムはフレームを利用し、前記フレームのそれぞれは少なくとも一つの割り当て領域を含み、前記少なくとも一つの割り当て領域のそれぞれに周波数再使用率が個別的に設定されることを特徴とする請求項１９に記載のＣＱＩ受信装置。
  24. 前記資源領域は、プリアンブル領域と、部分使用サブチャネル(Partial Usage of SubChannels)割り当て領域と、全体使用サブチャネル(Full Usage of SubChannels)割り当て領域と、選択的ＦＵＳＣ割り当て領域と、バンド適応変調及びコーディング(Band Adaptive Modulation&Coding)割り当て領域のうちの一つを含むことを特徴とする請求項１９に記載のＣＱＩ受信装置。
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