(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局（MS）によるターゲット基地局（BS）とのレンジングのための方法であって、
現在のサービングBSまでと前記ターゲットBSまでとの無線周波数（RF）信号伝播遅延の相対的な時間差を計算することと、
前記計算された相対的な時間差および前記現在のサービングBSまでの既知の伝播遅延に基づいて、前記ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延を推定することと、
前記推定された前記ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延に基づいて、前記ターゲットBSへ送信されるレンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を調整することと、を含み、
前記調整することは、前記ターゲットBSに対する絶対アップリンク開始時から、前記推定されたRF信号伝播遅延を差し引くことにより、前記レンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を決定することを含む、
方法。
【請求項２】
前記現在のサービングBSまでと前記ターゲットBSまでとの無線周波数（RF）信号伝播遅延の相対的な時間差を計算することは、前記ターゲットBSから送信されるプリアンブルシーケンスの受信と、前記現在のサービングBSから送信されるプリアンブルシーケンスの受信との間の時間差を計算することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記推定された前記ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延に基づいて、前記ターゲットBSへ送信される前記レンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を調整することは、
前記ターゲットBSからのフレーム送信の開始時、ダウンリンクサブフレーム期間、およびダウンリンクからアップリンクへのガード時間に基づいて、前記ターゲットBSに対する前記絶対アップリンク開始時を計算すること、
を含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記現在のサービングBSとの初期レンジング動作、および
前記現在のサービングBSとの周期的なレンジング動作、
のうちの少なくとも1つによって、前記現在のサービングBSまでの前記既知の伝播遅延を得ることをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記サービングBSおよび前記ターゲットBSは、それぞれがフレーム送信を他方と同時に開始するように、時間同期される、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記ターゲットBSからの送信の受信信号強度（RSS）、最大の等価等方放射電力値、および基地局実効等方放射電力値に基づいて前記レンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の送信電力を調整することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
移動局（MS）によるターゲット基地局（BS）とのレンジングのための装置であって、
現在のサービングBSまでとターゲットBSまでとの無線周波数（RF）信号伝播遅延の相対的な時間差を計算するロジックと、
前記計算された相対的な時間差および前記現在のサービングBSまでの既知の伝播遅延に基づいて、前記ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延を推定するロジックと、
前記推定された前記ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延に基づいて、前記ターゲットBSへ送信されるレンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を調整するロジックと、を備え、
前記調整するロジックは、前記ターゲットBSに対する絶対アップリンク開始時から、前記推定されたRF信号伝播遅延を差し引くことにより、前記レンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を決定するロジックを備える、
装置。
【請求項８】
前記現在のサービングBSまでと前記ターゲットBSまでとの無線周波数（RF）信号伝播遅延の相対的な時間差を計算する前記ロジックは、前記ターゲットBSから送信されるプリアンブルシーケンスの受信と、前記現在のサービングBSから送信されるプリアンブルシーケンスの受信との間の時間差を計算するロジックを備える、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記推定された前記ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延に基づいて、前記ターゲットBSへ送信される前記レンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を調整する前記ロジックは、
前記ターゲットBSからのフレーム送信の開始時、ダウンリンクサブフレーム期間、およびダウンリンクからアップリンクへのガード時間に基づいて、前記ターゲットBSに対する前記絶対アップリンク開始時を計算するロジック、
を備える、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記現在のサービングBSとの初期レンジング動作、および
前記現在のサービングBSとの周期的なレンジング動作、
のうちの少なくとも1つによって、前記現在のサービングBSまでの前記既知の伝播遅延を得る前記ロジックをさらに備える、請求項７記載の装置。
【請求項１１】
前記サービングBSおよび前記ターゲットBSは、それぞれがフレーム送信を他方と同時に開始するように、時間同期される、請求項７記載の装置。
【請求項１２】
前記ターゲットBSからの送信の受信信号強度（RSS）、最大の等価等方放射電力値、および基地局実効等方放射電力値に基づいて、前記レンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の送信電力を調整するロジックをさらに備える、請求項７記載の装置。
【請求項１３】
移動局（MS）によるターゲット基地局（BS）とのレンジングのための装置であって、
現在のサービングBSまでとターゲットBSまでとの無線周波数（RF）信号伝播遅延の相対的な時間差を計算する手段と、
前記計算された相対的な時間差および前記現在のサービングBSまでの既知の伝播遅延に基づいて、前記ターゲットBSへのRF信号伝播遅延を推定する手段と、
前記推定された前記ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延に基づいて、前記ターゲットBSへ送信されるレンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を調整する手段と、を備え、
前記調整する手段は、前記ターゲットBSに対する絶対アップリンク開始時から、前記推定されたRF信号伝播遅延を差し引くことにより、前記レンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を決定する手段を備える、
装置。
【請求項１４】
前記現在のサービングBSまでと前記ターゲットBSまでとの無線周波数（RF）信号伝播遅延の相対的な時間差を計算する前記手段は、前記ターゲットBSから送信されるプリアンブルシーケンスの受信と、前記現在のサービングBSから送信されるプリアンブルシーケンスの受信との間の時間差を計算する手段を備える、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記推定された前記ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延に基づいて、前記ターゲットBSへ送信される前記レンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を調整する前記手段は、
前記ターゲットBSからのフレーム送信の開始時、ダウンリンクサブフレーム期間、およびダウンリンクからアップリンクへのガード時間に基づいて、前記ターゲットBSに対する前記絶対アップリンク開始時を計算する手段、
を備える、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記現在のサービングBSとの初期レンジング動作、および
前記現在のサービングBSとの周期的なレンジング動作、
のうちの少なくとも1つによって、前記現在のサービングBSまでの前記既知の伝播遅延を得る手段をさらに備える、請求項１３記載の装置。
【請求項１７】
前記サービングBSおよび前記ターゲットBSは、それぞれがフレーム送信を他方と同時に開始するように、時間同期される、請求項１３記載の装置。
【請求項１８】
前記ターゲットBSからの送信の受信信号強度（RSS）、最大の等価等方放射電力値、および基地局実効等方放射電力値に基づいて、前記レンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の送信電力を調整する手段をさらに備える、請求項１３記載の装置。
【請求項１９】
移動局（MS）によるターゲット基地局（BS）とのレンジングのためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは１つまたは複数のプロセッサにより実行可能な命令を備え、前記命令は、
現在のサービングBSまでと前記ターゲットBSまでとの無線周波数（RF）信号伝播遅延の相対的な時間差を計算する命令と、
前記計算された相対的な時間差および前記現在のサービングBSまでの既知の伝播遅延に基づいて、前記ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延を推定する命令と、
前記推定された前記ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延に基づいて、前記ターゲットBSへ送信されるレンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を調整する命令と、を備え、
前記調整する命令は、前記ターゲットBSに対する絶対アップリンク開始時から、前記推定されたRF信号伝播遅延を差し引くことにより、前記レンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を決定する命令を備える、
コンピュータプログラム。
【請求項２０】
前記現在のサービングBSまでと前記ターゲットBSまでとの無線周波数（RF）信号伝播遅延の相対的な時間差を計算する前記命令は、前記ターゲットBSから送信されるプリアンブルシーケンスの受信と、前記現在のサービングBSから送信されるプリアンブルシーケンスの受信との間の時間差を計算する命令を備える、請求項１９記載のコンピュータプログラム。
【請求項２１】
前記推定された前記ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延に基づいて、前記ターゲットBSへ送信される前記レンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を調整する前記命令は、
前記ターゲットBSからのフレーム送信の開始時、ダウンリンクサブフレーム期間、およびダウンリンクからアップリンクへのガード時間に基づいて、前記ターゲットBSに対する前記絶対アップリンク開始時を計算する命令、
を備える、請求項２０記載のコンピュータプログラム。
【請求項２２】
前記命令は、
前記現在のサービングBSとの初期レンジング動作、および
前記現在のサービングBSとの周期的なレンジング動作、
のうちの少なくとも1つによって、前記現在のサービングBSまでの前記既知の伝播遅延を得る命令をさらに備える、請求項１９記載のコンピュータプログラム。
【請求項２３】
前記サービングBSおよび前記ターゲットBSは、それぞれがフレーム送信を他方と同時に開始するように、時間同期される、請求項１９記載のコンピュータプログラム。
【請求項２４】
前記命令は、前記ターゲットBSからの送信の受信信号強度（RSS）、最大の等価等方放射電力値、および基地局実効等方放射電力値に基づいて、前記レンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の送信電力を調整する命令をさらに備える、請求項１９記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の特定の実施形態は一般に無線通信に関し、さらに詳細には、プライマリ同期プロセス中に、移動局と基地局との間のRF信号伝播遅延を確実に推定することによってハンドオーバの性能を向上する方法に関する。
【発明の概要】
【０００２】
特定の実施形態は、移動局（MS）によるターゲット基地局（BS）とのレンジングのための方法を提供する。方法は、一般的に、現在のサービングBSまでとターゲットBSまでとの無線周波数（RF）信号伝播遅延の相対的な時間差を計算することと、計算された相対的な時間差および現在のサービングBSまでの既知の伝播遅延に基づいて、ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延を推定することと、ターゲットBSまでの推定されたRF信号伝播遅延に基づいて、ターゲットBSへ送信されるレンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を調整することとを含む。
【０００３】
特定の実施形態は、移動局（MS）によるターゲット基地局（BS）とのレンジングのための装置を提供する。装置は、一般的に、現在のサービングBSまでとターゲットBSまでとの無線周波数（RF）信号伝播遅延の相対的な時間差を計算するロジックと、計算された相対的な時間差および現在のサービングBSまでの既知の伝播遅延に基づいて、ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延を推定するロジックと、ターゲットBSまでの推定されたRF信号伝播遅延に基づいて、ターゲットBSへ送信されるレンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を調整するロジックとを含む。
【０００４】
特定の実施形態は、移動局（MS）によるターゲット基地局（BS）とのレンジングのための装置を提供する。装置は、一般的に、現在のサービングBSまでとターゲットBSまでとの無線周波数（RF）信号伝播遅延の相対的な時間差を計算する手段と、計算された相対的な時間差および現在のサービングBSまでの既知の伝播遅延に基づいて、ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延を推定する手段と、ターゲットBSまでの推定されたRF信号伝播遅延に基づいて、ターゲットBSへ送信されるレンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を調整する手段とを含む。
【０００５】
特定の実施形態は、１つ以上のプロセッサによって実行可能な命令が記憶されたコンピュータ読出可能媒体を備える、移動局（MS）によるターゲット基地局（BS）とのレンジングのためのコンピュータプログラム製品を提供する。命令は、一般に、現在のサービングBSまでとターゲットBSまでとの無線周波数（RF）信号伝播遅延の相対的な時間差を計算する命令と、計算された相対的な時間差および現在のサービングBSまでの既知の伝播遅延に基づいて、ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延を推定する命令と、ターゲットBSまでの推定されたRF信号伝播遅延に基づいて、ターゲットBSへ送信されるレンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時を調整する命令とを含む。
【０００６】
上述された本開示の特徴が詳細に理解され得るように、いくつかが添付図に示される実施形態を参照して、より詳細な記述（上記に簡潔に要約された）が示される。しかし、添付図が、単に本開示の典型的な実施形態を例示していること、ゆえに、範囲の限定であるとみなされないこと、また、記述が同等に効果のある別の実施形態を認めることに注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の特定の実施形態に従った無線通信システムの例を示す。
【図２】本開示の特定の実施形態に従って、無線デバイスで用いられ得る様々なコンポーネントを示す。
【図３】本開示の特定の実施形態に従って、無線通信システムの中で使用され得る送信機の例および受信機の例を示す。
【図４】本開示の特定の実施形態に従って、サービング基地局のエリアからターゲット基地局のエリアへの移動局の動きを示す。
【図５】本開示の特定の実施形態に従ったハンドオーバ手順を示す。
【図６】本開示の特定の実施形態に従って、ターゲット基地局までのレンジ（range）が異なる2つの移動局という例示的な場合に対する、WiMAX通信システムにおけるシステムタイミングの例を示す。
【図７】本開示の特定の実施形態に従って、レンジング要求メッセージの開始時を調整する動作例を示す。
【図７Ａ】図7に示された動作を実行可能なコンポーネントの例を示す。
【図８】本開示の特定の実施形態に従って、サービング基地局からターゲット基地局へのハンドオーバ手順の間の、WiMAX通信システムにおけるシステムタイミングの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
「例示的」という単語は、ここでは「例（example, instance, illustration）として役立つ」という意味で使用される。「例示的」として本明細書に記述されている任意の実施形態は、必ずしも他の実施形態より有利または優先されるとして解釈されるわけではない。
【０００９】
ここに記述される技術は、直交多重スキームに基づく通信システムを含む様々な広帯域無線通信システムに使用される。そのような通信システムの例は、直交周波数分割多元アクセス（OFDMA）システム、シングルキャリア周波数分割多元アクセス（SC-FDMA）システムなどを含む。OFDMAシステムは、システム帯域幅全体を複数の直交サブキャリアに分割する変調技術である直交周波数分割多重（OFDM）を用いる。これらのサブキャリアはトーン（tone）、ビン（bin）等とも呼ばれる。OFDMの場合、各サブキャリアはデータで個々に変調され得る。SC-FDMAシステムは、システム帯域幅にわたって分配されるサブキャリア上で送信するためにインターリーブ型FDMA（interleaved FDMA：IFDMA）を利用し、隣接サブキャリアのブロック上で送信するために局所型FDMA（localized FDMA：LFDMA）を用いて、または、隣接サブキャリアの複数のブロック上で送信するために拡張型FDMA（enhanced FDMA：EFDMA）を用いる。一般的に、変調シンボルは、OFDMを用いて周波数ドメインで送信され、SC-FDMAを用いて時間ドメインで送信される。
【００１０】
直交多重スキームに基づく通信システムの1つの特定の例はWiMAXシステムである。WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Accessの略）は、長距離にわたって高スループットの広帯域接続を提供する標準ベースの広帯域無線技術である。今日、WiMAXの2つの主要アプリケーション（固定WiMAXおよびモバイルWiMAX）が存在する。固定WiMAXアプリケーションは、ポイントツーマルチポイントであり、例えば、ホームおよびビジネスへの広帯域アクセスを可能にする。モバイルWiMAXは、広帯域速度でセルラネットワークの十分なモビリティを提供する。
【００１１】
WiMAX標準は、IEEE 802.16標準によっても定められるハードハンドオーバ手順を要求する。IEEE 802.16標準によると、ターゲット基地局（BS）は、専用の時間−周波数リソースを、ターゲットBSの領域に入りつつある移動局（MS）に割り当てるために、高速レンジング情報エレメント（IE）を送信する。その後、MSは、割り当てられたデータバーストリソースを通して、競合（contention）がない状態でレンジング要求（RNG-REQ）メッセージをターゲットBSへ送信する。
【００１２】
MSからターゲットBSへ送信されるRF信号の伝播遅延が明らかでないため、MSは、スケジュールされたアップリンクOFDM／OFDMAシンボル境界にそれが到達することを確実にするためにRNG-REQメッセージをいつ送信開始すべきか分からない。結果として、RNG-REQは、スケジュールされたOFDM／OFDMAシンボル境界辺りの所与の許容範囲外でBSに到達し、それは、BSがRNG-REQメッセージを正確に復号することを難しくする。
【００１３】
IEEE 802.16xは、固定およびモバイル広帯域無線アクセス（ＢＷＡ：broadband wireless access）システムのためのエアーインタフェース（air interface）を定義する新しい標準組織である。これらの標準は、少なくとも4つの異なる物理層（PHY）および１つのメディアアクセス制御（MAC）層を定義する。4つの物理層のうちのOFDMおよびOFDMA物理層は、それぞれ、固定BWAエリアまたはモバイルBWAエリアにおいて最も普及している。
【００１４】
図1は、本開示の実施形態が用いられる無線通信システム100の例を示す。無線通信システム100は広帯域無線通信システムであり得る。無線通信システム100は、各々が基地局104によってサービスされる多数のセル102に通信を提供する。基地局104は、ユーザ端末106と通信する固定局であり得る。基地局104は、アクセスポイント、ノードBまたは他の用語で呼ばれ得る。
【００１５】
図1は、システム100全体に分散された様々なユーザ端末106を表す。ユーザ端末106は固定式か（すなわち、静止している）または移動式であり得る。ユーザ端末106は、遠隔局、アクセス端末、端末、加入者ユニット、移動局、局、ユーザ機器などとも呼ばれ得る。ユーザ端末106は、携帯電話、携帯情報端末（PDA）、ハンドヘルドデバイス（handheld device）、無線モデム、ラップトップコンピュータ、パソコンなどのような無線デバイスであり得る。
【００１６】
様々なアルゴリズムおよび方法は、基地局104とユーザ端末106との間の無線通信システム100における送信に使用され得る。例えば、信号は、OFDM／OFDMA技術に従って、基地局104とユーザ端末106との間で送信および受信される。その場合、無線通信システム100はOFDM／OFDMAシステムと呼ばれる。
【００１７】
基地局104からユーザ端末106への送信を容易にする通信リンクはダウンリンク（DL）108と呼ばれ、また、ユーザ端末106から基地局104への送信を容易にする通信リンクはアップリンク（UL）110と呼ばれ得る。あるいは、ダウンリンク108は順方向リンクまたは順方向チャネルと呼ばれ得、また、アップリンク110は逆方向リンクまたは逆方向チャネルと呼ばれ得る。
【００１８】
セル102は複数のセクタ112に分割され得る。セクタ112は、セル102内での物理カバレッジエリア（physical coverage area）である。無線通信システム100内の基地局104は、セル102の特定のセクタ112内の電力の流れを集めるアンテナを用いることができる。そのようなアンテナは指向性アンテナと呼ばれ得る。
【００１９】
図2は、無線通信システム100内で用いられ得る無線デバイス202に用いられ得る様々なコンポーネントを示す。無線デバイス202は、ここで記述される様々な方法を実装するように構成され得るデバイスの例である。無線デバイス202は基地局104またはユーザ端末106であり得る。
【００２０】
無線デバイス202は、無線デバイス202の動作を制御するプロセッサ204を含み得る。プロセッサ204は中央処理装置（CPU）とも呼ばれ得る。読出専用メモリ（ROM）およびランダムアクセスメモリ（RAM）の両方を含み得るメモリ206は、命令およびデータをプロセッサ204に提供する。メモリ206の一部は不揮発性ランダムアクセスメモリ（NVRAM）も含み得る。プロセッサ204は、通常、メモリ206内に記憶されたプログラム命令に基づいて論理演算および算術演算を実行する。メモリ206内の命令は、ここに記述される方法を実装するために実行可能である。
【００２１】
無線デバイス202は、また、無線デバイス202と遠隔地との間でのデータの送信および受信を可能にするために、送信機210および受信機212を含み得る筐体208を含み得る。送信機210および受信機212は送受信機214に統合され得る。アンテナ216は筐体208に取り付けられ、送受信機214に電気的に連結され得る。無線デバイス202は、また、複数の送信機、複数の受信機、複数の送受信機、および／または複数のアンテナを含み得る（図示せず）。
【００２２】
無線デバイス202は、送受信機214によって受信される信号のレベルを検知および測定するために使用され得る信号検出器218も含み得る。信号検出器218は、総エネルギー、１シンボル１サブキャリア当たりのエネルギー（energy per subcarrier per symbol）、電力スペクトル密度（power spectral density）および他の信号としてそのような信号を検知し得る。無線デバイス202は、また、信号処理に用いるためのデジタルシグナルプロセッサ（DSP）220を含み得る。
【００２３】
無線デバイス202の様々なコンポーネントは、データバスに加えて、電力バス、制御信号バス、およびステータス信号バスを含み得るバスシステム222によって共に連結され得る。
【００２４】
図3は、OFDM／OFDMAを用いる無線通信システム100内で使用され得る送信機302の例を示す。送信機302のいくつかの部分には、無線デバイス202の送信機210に実装され得る。送信機302は、ダウンリンク108によってユーザ端末106へデータ306を送信するため基地局104において実装され得る。送信機302は、アップリンク110によって基地局104へデータ306を送信するためユーザ端末106においても実装され得る。
【００２５】
送信されるデータ306は、シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）コンバータ308への入力として提供されるものとして示される。S／Pコンバータ308は、送信データをM個のパラレルデータストリーム310へ分割し得る。
【００２６】
その後、M個のパラレルデータストリーム310は、マッパー（mapper）312への入力として提供され得る。マッパー312は、M個のパラレルデータストリーム310をM個のコンステレーション（constellation）ポイントにマッピングし得る。マッピングは、２相位相変調（BPSK）、４相位相変調（QPSK）、８相位相変調（8PSK）、直交振幅変調（QAM）などのようなある変調コンステレーションを使用して行われ得る。従って、マッパー312は、Ｍ個のパラレルシンボルストリーム３１６を出力し、各シンボルストリーム３１６は高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）３２０のＭ個の直交サブキャリアのうちの１つに対応する。これらM個のパラレルシンボルストリーム316は周波数ドメインで表され、IFFTコンポーネント320によってM個のパラレル時間ドメインサンプルストリーム318へ変換され得る。
【００２７】
用語についての簡潔な注釈はこの後提供されるであろう。周波数ドメインにおけるM個のパラレル変調は、周波数ドメインにおけるM個の変調シンボルに等しく、それは周波数ドメイン内のMマッピングおよびMポイントIFFTに等しく、さらにそれは時間ドメインにおける1つの（有益な）OFDMシンボルに等しく、また、時間ドメインにおけるM個のサンプルに等しい。時間ドメインにおける1つのOFDMシンボル、Nsは、Ncp（OFDMシンボル毎のガードサンプルの数）＋M（OFDMシンボル毎の有用なサンプルの数）に等しい。
【００２８】
M個のパラレル時間ドメインサンプルストリーム318は、パラレル／シリアル（P／S）コンバータ324によってOFDM／OFDMAシンボルストリーム322に変換され得る。ガード挿入コンポーネント326は、OFDM／OFDMAシンボルストリーム322内の連続するOFDM／OFDMAシンボル間に、ガードインターバルを挿入し得る。その後、ガード挿入コンポーネント326の出力は、無線周波数（RF）のフロントエンド328によって所望の送信周波数帯域にアップコンバートされ得る。その後、アンテナ３３０は、結果として得られた信号３３２を送信し得る。
【００２９】
図3は、また、OFDM／OFDMAを用いる無線デバイス202内で使用され得る受信機304の例を示す。受信機304のいくつかの部分は、無線デバイス202の受信機212に実装され得る。受信機304は、ダウンリンク108で基地局104からデータ306を受信するためにユーザ端末106に実装され得る。受信機304は、また、アップリンク110でユーザ端末106からデータ306を受信するために基地局104に実装され得る。
【００３０】
送信された信号332は、無線チャネル334により伝わるものとして示される。信号332’がアンテナ330’によって受信されるとき、受信された信号332’はRFフロントエンド328’によってベースバンド信号にダウンコンバートされ得る。その後、ガード除去コンポーネント326’は、ガード挿入コンポーネント326によってOFDM／OFDMAシンボル間に挿入されたガードインターバルを除去し得る。
【００３１】
ガード除去コンポーネント326’の出力はS／Pコンバータ324’に提供され得る。S／Pコンバータ324’は、OFDM／OFMDAシンボルストリーム322’を、Ｍ個の直交サブキャリアのうちの１つにそれぞれ対応するＭ個のパラレル時間ドメインシンボルストリーム３１８’に分割し得る。高速フーリエ変換（FFT）コンポーネント320’は、M個のパラレル時間ドメインシンボルストリーム318’を周波数ドメインへ変換し、M個のパラレル周波数ドメインシンボルストリーム316'を出力し得る。
【００３２】
デマッパー312’は、マッパー312によって実行されたシンボルマッピング動作の逆を実行し、その結果、M個のパラレルデータストリーム310’を出力し得る。P／Sコンバータ308’は、M個のパラレルデータストリーム310’を単一のデータストリーム306’に混合し得る。理想的には、このデータストリーム306’は、送信機302に入力として提供されたデータ306に対応する。エレメント３０８’、３１０’、３１２’、３１６’、３２０’、３１８’および３２４’は、ベースバンドプロセッサ３４０’内に全て見られ得ることに留意されたい。
【００３３】
ハンドオーバ中の例示的なレンジング動作
特定のバージョンのWiMAX標準は、関連走査アルゴリズムを用いることによって、ハンドオーバ手順中に、MSとターゲットBSとの間のRF信号伝播遅延を推定する方法を提供する。しかし、関連走査アルゴリズムのサポートは必須ではない。一方、代替の高速レンジング手順はWiMAX標準によって必須であると定められる。さらに、高速レンジングアルゴリズムは、関連走査よりも計算上簡潔である。RF信号伝播遅延が高速レンジング手順を用いて正確に推定される場合、その後、ハンドオーバプロセス中に、MSからターゲットBSへ送信されるRNG-REQメッセージの伝達および復号が成功する確率は実質的に高まる。
【００３４】
図4は、移動局（MS）430がサービング基地局（BS）のエリア410からターゲットBSのエリア420へ移動するときのハンドオーバ（HO）プロセスを示す。HOプロセスは、サービング基地局およびターゲット基地局（次のサービング基地局）と移動局との間の通信リンクを保つために要求される。ハンドオーバが成功するために、MSとターゲットBSとの間のRF信号伝播遅延は、ハンドオーバプロセスの一部として実行される初期レンジングプロセスの間に正確に推定される必要がある。ハンドオーバ手順の間にレンジング要求メッセージ（RNG-REQメッセージ）の受信および復号が成功するために、RNG-REQメッセージは、スケジュールされたOFDM／OFDMAシンボル境界との並びの所与の許容範囲内で、ターゲットBSに伝えられる必要があり得る。本開示の特定の実施形態について、WiMAX標準によって定められる無線システムは、ここに開示される技術の利用に適している。
【００３５】
図5は、高速レンジングに基づくハンドオーバ（HO）手順に関するメッセージ交換500の例を示す。サービング基地局（図5のBS 1）は、隣接するBSの情報を含む隣接基地局広告（Mobile Neighbor Advertisement：MOB_NBR-ADV）メッセージを使用して、周期的にネットワークトポロジ情報をブロードキャストし得る。隣接BS走査510を通して、MSは、HOプロセスのための特定の候補BSを選択する。HOプロセスが必要になると（512で決定されたように）、MSは、サービングBSからターゲットBS（図5のBS 2）へのハンドオーバを要求するために、モバイルMSハンドオーバ要求（MOB_MSHO-REQ）メッセージを現在のサービングBSへ送信し得る。MOB_MSHO-REQメッセージは、候補ターゲットBSのセット、並びに、通信リンクのMS側にあるキャリア対干渉及び雑音比（Carrier to Interference-plus-Noise Ratio：CINR）、受信信号強度表示（RSSI：Received Signal Strength Indication）および往復遅延（RTD ：Round Trip Delay）についての情報を特定する。
【００３６】
MOB_MSHO-REQメッセージに基づいて、サービングBSは、MSに関する特定の情報を含むHO通知（HO-notification）メッセージを送信することによって、選択されたターゲットBSにHOプロセスについての通知を行う。その後、ターゲットBSは、HOプロセスに対するサポートを認めるために、HO通知応答（HO-notification-response）メッセージを現在のサービングBSへ送信する。その後、サービングBSは、HO確認（HO-confirmation）メッセージをターゲットBSへ送信する。
【００３７】
HO要求確認に続き、サービングBSは、ターゲットBSに関する特定の情報と共に、モバイルBSハンドオーバ応答（MOB_BSHO-RSP）メッセージをMSへ送信する。ここで留意すべきは、ターゲットBSも、また、MOB_BSHO-REQメッセージを用いてHOを開始し得ることである。514において、HOについての最終決定はどちらの場合においても確認され得る。最終決定後、MSは、モバイルハンドオーバ表示（MOB_HO-IND）メッセージを現在のサービングBSへ送信し得る。MOB_HO-INDメッセージは、ターゲットBSの識別子（ID）を含み、現在のサービングBSを解放するように要求し得る。一旦リソース保持時間が経過すると、516において、サービングBSはMSを解放する。
【００３８】
一旦MSがサービングBSから解放されると、ターゲットBS（すなわち、次のサービングBS）は、非競合（non-contention）ベースの初期レンジングリソースをMSに提供するために、高速レンジング情報エレメント（Fast Ranging IE）と共にUL-MAPメッセージをMSへ送信し得る。UL-MAPメッセージに続き、MSは、レンジング要求（RNG-REQ）メッセージをターゲットBSへ送信し得る。RNG-REQメッセージのタイミングは、MSとターゲットBSとの間のRF信号伝播遅延についての情報を含み得る。本開示の特定の実施形態は、RNG-REQメッセージの送信開始時が、MSとターゲットBSとの間の推定された伝播遅延に基づいて調整されることを可能にする。
【００３９】
RNG-REQメッセージへの応答として、ターゲットBSは、プライマリ同期（primary synchronization）の間に調整される必要のあるパラメータをMSに通知するレンジング応答（RNG-RSP）メッセージをMSへ送信し得る。要求された調整は、推定されたRF信号伝播遅延に基づく。最後に、ターゲットBSはサービングBSとなり、サービングBSとMSとの間のデータトラフィック（data traffic）は確実に確立され得る。
【００４０】
レンジングプロセスは、HO手順の一部として、ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延に基づき、正確なタイミングオフセット、キャリア周波数オフセット、およびMSで電力割当を得るプロセスとして定義され得る。レンジングプロセスの一部として、MSは、3つの重要な目的を達成し得る。第1に、MSはターゲットBSと時間を合わせ、それはアップリンク送信の成功に必要である。第2に、MSは、ターゲットBS（すなわち、次のサービングBS）の受信周波数とより正確に同期するために、送信周波数を調整し得る。第3に、MSでの送信電力は、ターゲットBSまでの距離および必要条件を考慮して調整され得る。
【００４１】
一旦初期レンジングプロセスが正しく実行されると、MSからの送信は、受信許容範囲内でBSのアップリンクサブフレームと整列する。さらに、図6に示されるように、サービングBSからの距離が異なる移動局は伝播遅延が異なるため、アップリンク送信のために異なるタイミングオフセットおよび電力割当を必要とし得る。
【００４２】
図6は、ターゲット基地局610までのレンジ（range）が異なる2つの移動局という例示的な場合に、アップリンク（UL）およびダウンリンク（DL）送信の間の、WiMAX通信システムにおけるタイミングを示す。理想的な場合、ULサブフレームは、全てのアクティブ移動局がターゲットBSの近くに配置されたかのように基地局に同時に到達する。しかし、ターゲットBSからより遠くに位置する移動局（図6のMS2 630のような）は、ターゲットBSにより近いMS（図6のMS1 620のような）よりも早くULサブフレームを送信する必要がある。
【００４３】
特定のMSに対するタイミングおよび周波数の調整量は、ハンドオーバレンジングプロセスの一部としてターゲットBSによって決定され得る。時間および周波数の調整についての情報は、レンジング応答（RNG-RSP）メッセージの不可欠な部分として特定のMSへ送信され得る。しかし、RNG-RSPメッセージよりも前に、MSから送信されるレンジング要求（RNG-REQ）メッセージの復号に成功するために、ターゲットBSへのRNG-REQメッセージの到達は、ULサブフレーム境界と、所与の許容範囲内に整列される必要がある。従って、RNG-REQメッセージの開始時は、RNG-RSPメッセージの受信の前に調整される必要がある。
【００４４】
図7は、本開示の特定の実施形態に従って、ハンドオーバ手順の間にレンジング要求メッセージの開始時を調整するために移動局で実行され得る動作例を示す。図8は、サービング基地局からターゲット基地局へのハンドオーバ中のWiMAX通信システムにおけるタイミングを示し、それは、図7の動作の例示に役立つ。
【００４５】
動作は、710において、MSと現在のサービングBSとの間、および、MSとターゲットBSとの間の伝播遅延の相対的な差を計算することによって（例えば、ターゲットBSから送信されるプリアンブルシーケンスの受信と、現在のサービングBSから送信されるプリアンブルシーケンスの受信との時間差を計算することによって）開始し得る。
【００４６】
複数のプリアンブルシーケンスの開始の間の差を計算するよりはむしろ、MSは、現在のサービングBSとターゲットBSとから既知の相対的な時刻に送信されるデータ構造における任意の2つのポイントの差を利用する。
【００４７】
720において、RF信号伝播遅延は、計算された時間差およびサービングBSまでの既知の伝播遅延に基づいて推定される。730において、レンジング要求メッセージ（RNG-REQ）の開始時は、推定されたターゲットBSまでの伝播遅延に基づいて調整される。
【００４８】
ハンドオーバを開始する前に、MS 830は、図5に記述された初期レンジングプロセスおよび周期的なレンジングプロセスの実行によって、現在のサービングBS820までのRF信号伝播遅延Daを既に知っている。サービングBSおよびターゲットBS 810は、図8に示されるように、実質的に同一の時刻Tfにフレーム送信を開始するために、互いに時間同期されるように通常要求される。MSは、時刻Taで現在のサービングBS 820からプリアンブル（フレームのデリミタ（delimiter））を受信し、時刻TbでターゲットBS 810からプリアンブル（フレームのデリミタ）を受信する。
【００４９】
このように、MSは、ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延Dbを以下の通り推定する。
【００５０】
Da=Ta-Tf                        (1)
Db=Tb-Tf=(Tb-Ta)+Da             (2)
式（2）は、MSが、ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延を推定するために、絶対フレーム境界（absolute frame boundary）Tfを知る必要がないことを示す。代わりとして、MSは、ターゲットBSから送信されるプリアンブルシーケンス受信と、現在のサービングBSから送信されるプリアンブルシーケンス受信との時間差、すなわち（Tb−Ta）を計算する。ターゲットBSまでのRF信号伝播遅延は、その後、ターゲットBSから送信されるプリアンブルシーケンス受信と、現在のサービングBSから送信されるプリアンブルシーケンス受信との間の計算された時間差を使用し、サービングBSまでの既知の伝播遅延Daを使用して推定され得る。
【００５１】
MSは、図8に示されるように、ターゲットBS 810での絶対DLサブフレーム開始時刻（すなわち、Tf）を式（1）から下記の通り計算する。
【００５２】
Tf=Ta-Da                        (3)
DLサブフレーム境界の開始時刻、DLサブフレーム期間、およびダウンリンクからアップリンクへのガード時間（downlink-to-uplink guard time）を知ることによって、MSは、図8に示されるように、絶対UL開始時刻（すなわち、Tr）を下記の通り計算する。
【００５３】
Tr=Tf+DLサブフレーム期間+DLからULへのガード時間                                  (4)
MSは、レンジング要求（RNG-REQ）メッセージの送信についてのターゲットBSの伝播遅延を差し引くことにより、ULサブフレームの送信を開始する開始時刻（Tu）を調整する。
【００５４】
Tu=Tr-Db                        (5)
RNG-REQメッセージの開始時の調整に加え、MSのキャリア周波数も、また、初期レンジングプロセス中に、ターゲットBSのキャリア周波数と調整される必要がある。本開示において考慮されうる時分割複信方式（TDD）システムの場合、アップリンクおよびダウンリンク送信は同一のキャリア周波数を共有する。従って、初期レンジングプロセス中のキャリア周波数の調整の一部として、MSは、ダウンリンクのキャリア周波数オフセット測定を用いることによって、アップリンク送信に関するキャリア周波数オフセットを計算する。
【００５５】
初期レンジングパラメータを用いることによって達成され得る時間および周波数調整に加えて、MSは開ループ電力制御もサポートする。MSは、初期レンジング（IR）に対して許容される最大送信信号強度（PTR_IR_MAX）を下記の通り計算する。
【００５６】
PTR_IR_MAX=EIRxPIR_MAX+BS_EIRP-RSS   (6)
ここで、最大の等価等方受信電力（EIRxPIR_MAX）および基地局実効等価放射電力（BS_EIRP：Base Station Effective Isotropic Radiated Power）は、ダウンリンクチャネルディスクリプタ（Downlink Channel Descriptor：DCD）メッセージから得られる。受信信号強度（RSS）は、MS側の測定された受信信号強度表示（RSSI）を表す。MSは、初期レンジングに関する送信電力を調整するために、許容される最大送信信号強度についての情報を用い、従って、ハンドオーバプロセス中にレンジング要求（RNG-REQ）メッセージをターゲットBSへ、より確実に伝達することを容易にする。
【００５７】
上述された方法の様々な動作は、複数の図に示されたミーンズプラスファンクションブロック（means-plus-function block）に対応する様々はハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントおよび／またはモジュールによって実行され得る。一般的に、複数の図に示された方法が、対応するミーンズプラスファンクション図を有する場合、動作ブロックは、同様の番号をもつミーンズプラスファンクションブロックに対応する。例えば、図7に示されたブロック710−730は、図7Aに示されたミーンズプラスファンクションブロック710A−730Aに対応する。
【００５８】
本開示に関連して記述される様々な実例となる論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、DSP（digital signal processor）、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（field programmable gate array signal）または他のプログラム可能な論理デバイス（PLD）、個別のゲート（gate）またはトランジスタロジック（transistor logic）、個別のハードウェアコンポーネントまたはここに記述された機能を実行するために設計された任意のそれらの組み合わせを用いて実装または実行され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサでもよいが、代案では、プロセッサは任意の市販のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシン（state machine）でもよい。プロセッサは、また、例えば、DSPとマクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコア（core）と連結した１つ以上のマイクロプロセッサ、またはその他のそのような構成のような、コンピュータデバイスの組合せとして実現できる。
【００５９】
本開示に関連して記述される方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュール、またはその２つの組合せで直接的に具体化され得る。ソフトウェアモジュールは、当技術分野で知られている任意の形態の記憶媒体に存在し得る。用いられ得る記憶媒体のいくつかの例には、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読出専用メモリ（ROM）、フラッシュメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD-ROMなどを含む。ソフトウェアモジュールは、単一の命令または多数の命令を備え、様々なプログラムの間で、および、複数の記憶媒体を通して、様々なコードセグメント上で分配され得る。記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体へ情報を書き込めるようにプロセッサに連結され得る。代案では、記憶媒体はプロセッサに不可欠であり得る。
【００６０】
ここに開示された方法は、記述された方法を実現するために1つ以上のステップまたはアクションを備える。方法ステップおよび／またはアクションは、特許請求の範囲から逸脱することなく互いに交換され得る。換言すると、ステップまたはアクションの特定の順序が命令されなければ、特定のステップおよび／またはアクションの順序および／または使用は、クレームの範囲から逸脱することなく変更され得る。
【００６１】
記述された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実装され得る。ソフトウェアの中で実装された場合、機能は、コンピュータ読出可能媒体で1つ以上の命令として記憶され得る。記憶媒体はコンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。例として、また制限はなく、そのようなコンピュータ読出可能媒体にはRAM、ROM、EEPROM、CD-ROMまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶装置、もしくはコンピュータによってアクセスされることができ、命令またはデータ構造の形で所望のプログラムコードを伝送または記憶するために使用される任意の他の媒体を備えることができる。ここで使用されるディスク（disk and disc）は、本明細書で使用されているように、コンパクトディスク（CD）、レーザーディスク（登録商標）、光ディスク、DVD（digital versatile disc）、フロッピー（登録商標）ディスク、およびブルーレイ（登録商標）ディスクを含み、ディスク（disk）は通常磁気的にデータを再生し、ディスク（disc）はレーザーで光学的にデータを再生する。
【００６２】
ソフトウェアまたは命令は、また、送信媒体を通して送信され得る。例えば、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア（twisted pair）、ＤＳＬ（digital subscriber line）、または赤外線、無線、およびマイクロ波のような無線技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、または他のリモートソース（remote source）からソフトウェアが送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、DSL、または赤外線、無線、およびマイクロ波のような無線技術は、送信媒体の定義に含まれる。
【００６３】
さらに、ここに記述された方法および技術を実行するためのモジュールおよび／または他の適切な手段が、適用可能なものとして、ユーザ端末および／または基地局によってダウンロードおよび／またはそうでなければ得られたことは、認識されるべきである。例えば、そのようなデバイスは、ここに記述された方法を実行するための手段の移行を容易にするためにサーバへ連結されることができる。代替として、ここに記述された様々な方法は、記憶手段（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、コンパクトディスク（ＣＤ）またはフロッピー（登録商標）ディスクのような物理的な記憶媒体など）によって提供されることができ、それにより、ユーザ端末および／または基地局は、デバイスに記憶手段を連結または提供することで様々な方法を得ることができる。さらに、ここに記述された方法および技術をデバイスへ提供するのに適した他の任意技術が用いられる。
【００６４】
クレームは、上記示された通りの構成およびコンポーネントに限定されないことは理解される。クレームの範囲から逸脱することなく、前述された方法および装置の配置、動作、および詳細の中で、様々な変更（modifications, changes and variations）が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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