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私は国際的に有名な端末メーカーで働いており、モデム チップの研究開発を担当しています。
5G黎明期には端末データサービス層とコアネットワークの開発を担当し、現在は6Gコンピューティングパワーネットワークの技術標準の研究をリードしている。
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RSRP、RSRQ、SINRの意味と計算過程を詳しく紹介
1. NR SS-RSRP
UE は SS-RSRP を測定し、それをセル選択、セル再選択、電力制御、モビリティ、およびビーム管理手順に使用します。L1 (Phy) と L3 (RRC) は、RSRP 測定値を生成して報告します。たとえば、UE は CSI を gNB に送信するときに L1 で SS-RSRP を測定し、測定レポートを送信するときに測定結果を L3 に提供できます。
SS-RSRP 結果を生成する場合、UE は PBCH-DMRS 測定結果を使用できます。DMRS と SS-Signal は同じ電力で送信されるため、結果を直接平均化できます。UE が測定した SS-RSRP を L1 に報告するとき、UE は CSI-RS 測定値を追加の入力として使用するように設定できます。SS-Signal や PBCH DMRS と比較すると、CSI-RS は送信電力が異なる場合があります。gNB は、オフセット情報を UE に提供して、測定プロセスを支援します。
1.1 SS-RSRPの特徴
- SS-RSRP は、SS-Signal に割り当てられた単一の RE (リソース エレメント) から受信した平均電力です。
- 平均値は、dBm ではなくミリワット (mWatts) の線形単位で計算されます。
- 電力は、サイクリック プレフィックス部分を除く、シンボルの有用な部分で受信したエネルギーを測定することによって計算されます。
- FR1 の場合、測定は UE アンテナ コネクタで実行されます。これは、UE がアンテナ アレイではなく、受信パスごとに 1 つのアンテナ素子を持っていることを前提としています。
- FR2 の場合、UE が各受信パスにアンテナ アレイを持っていると仮定すると、測定は単一の受信パスに属するすべてのアンテナ要素の結合信号強度に基づいています。
- 測定値はL1とL3でフィルタリングされます。
- SS-RSRP L1 測定は、UE がビームをすばやく切り替える必要があるため、ビーム管理手順に役立ちます。
- 3GPP 仕様 38.133 は、報告された値と L1 および L3 RSRP の測定値との間のマッピング関係を規定しています。
- 3GPP 仕様によると、LTE で定義されている最小 RSRP は -140 dBm ですが、eMTC アプリケーションのカバレッジ パフォーマンスを満たすために、この値は -156 dBm に引き下げられます。UE のビーム ゲインを考慮するために、LTE システムの最大 RSRP -44dBm は -31dBm に増加します。
1.2 SS-RSRP の L1 フィルタリング
- L1 フィルタリングは、ノイズの影響を排除することです。
- L3 RSRP と比較すると、L1 RSRP の報告範囲は小さくなります。
- CSI-ReportConfigのreportQuantity が「ssb-Index-RSRP」に設定されている場合、L1 の SS-RSRP を報告するように UE を設定します。
- L1測定はビームレベルそれ以外のコミュニティレベルこれは、各 SS-RSRP 結果が特定の SS/PBCH ブロックに関連付けられていることを意味します。
- 使用される RSRP 値7桁ペイロードが表され、マッピングが次の表に示されています。
- L1 SS-RSRP または CSI-RSRP は、16 (-140dBm) から 113 (-44dBm) の間で表すことができます。
1.3 SS-RSRP の L3 フィルタリング
- L3 フィルタリングが実行されます。速い退色をなくすと測定結果の短期変動を低減；
- SS-RSRP L3 測定は、ハンドオーバー手順に役立ちます。
- 定義された最大 L3 RSRP は -31dBm で、最小 L3 RSRP は -156dBm です。
- RSRP の全範囲には 128 のエントリ（-31 dBm ～ -156 dBm）があり、7桁表現します;
- L3 測定は、ビームレベルすることもできますコミュニティレベル、および測定報告メッセージでgNBに報告できます。
- L3 測定の場合、gNB は UE に SS/PBCH ブロック測定タイミング設定 (Measurement Timing Configuration) を提供します。
2. NR SINR
SINR (Singal to Interference Noise Ratio、信号対雑音比) は、信号の品質を測定する指標です。これは、不要な干渉とノイズに対する目的の信号強度の比率として定義できます。
優れた SINR は、より高い変調符号化方式 (MCS) をデコードできるため、より高いスペクトル効率を達成するのに役立ちます。ネットワーク オペレータは常に、すべてのサイトで SINR を最大化して、送信電力を増やすか、干渉とノイズを減らすことによって、最高のユーザー エクスペリエンスを提供しようとします。シャノンのチャネル容量 (C) によると、理論上のチャネル容量は帯域幅 (B) と SINR の関数です。
したがって、SINR を最適化すると、セル容量が改善され、高次 QAM 変調がサポートされるため、ピーク データ レートが向上し、通話のドロップ数が減少し、最終的にユーザー エクスペリエンスが向上します。
5G NR では、次の 2 種類の SINR が定義されています。
- SS-SINR : 接続モードでのスイッチング プロセスに使用できます。希望する信号電力と干渉と雑音電力の両方が、SSS によって使用される RE から測定されます。
- CSI-SINR : SS-SINR と同様に、接続モードでのハンドオーバー プロセスにも使用できます。ここで必要な信号電力と干渉および雑音電力は、CSI 参照信号によって使用される RE によって測定されます。
2.1 5G NR SINR キー情報のまとめ
- SS-SINR はオプションの UE 機能であり、UE は FR1 と FR2 に対して別々に宣言する必要があります。
- UE は、ss-SINR-measフラグを使用してMeasAndMobParametersFRX-Diffパラメータ構造でSS-SINR 機能を通知し、 CSI-SINR-measフラグを使用して CSI-SINR 機能を通知します。
- UE は、SS-SINR の結果を生成するときに PBCH 復調基準信号 (DMRS) を測定します。
- 5G ネットワークでは、SINR の値は測定レポートを通じて gNB に送信されます。
- 3GPP 仕様 38.133 は、報告された値と測定された値の間のマッピング関係を指定します。
- 報告範囲は 0 ～ 127、合計 128 の値で、報告値 0 は SINR < -23 dB に等しく、報告値 127 は SINR > 40 dB を意味します。
- 3GPP 仕様では、測定レポートの精度は 0.5 dB と定義されています。
2.2 SINR と報告値のマッピング関係
次の表は、SINR の報告値と測定値の間のマッピング関係を示しています。この表は、SS-SINR と CSI-SINR の両方に適用されます。
2.3 SINR の計算例
測定レポートで UE によって報告された値に従って、dB 単位の SINR 値を計算できます。
- UE によって報告された SINR のインデックス値 = 73。
- SINR (デシベル) = 73/2 -23 = 36.5 – 23;
- SINR (デシベル) = 13.5 デシベル;
3. NR RSRQ
RSRQ (参照信号受信品質) は、受信した参照信号の品質を知るために UE によって実行される測定です。5G NR では、RSRQ は SS-Reference Siganl および CSI-Reference Siganl にすることができます。SS-RSRQ 測定はセル選択、セル再選択、モビリティに使用できますが、CSI-RSRQ 測定はモビリティにしか使用できません。
3.1 5G NR RSRQの主要情報のまとめ
- これは、受信した SS (同期信号) または CSI (チャネル状態情報) 基準信号の定量的な尺度です。
- RSRQ の測定単位は dB ですが、RSSI と RSRP の測定単位は dBm です。
- RSRQ 測定は、セルの選択、再選択、およびハンドオーバー プロセスに使用できます。
- RSRQ には、SS-RSRQ と CSI-RSRQ の 2 つの形式があります。
- 5G RSRQ の範囲は -43dB ～ 20dB と定義されています。
- 5G RSRQ は正にも負にもなり得ますが、LTE RSRQ は常に負です。
- 仕様で定義されている RSRQ の精度は 0.5dB です。
- UE は RSRQ を dB で報告しませんが、インデックス値を報告します。
- 0.5 dB の精度、全範囲 RSRQ (-43dB ~ 20dB) で 128 のインデックス値 (7 ビットで表される) にマッピングできます。インデックス 0 = -43dB RSRQ、インデックス 127 = 20dB;
- 3GPP 仕様 TS 38.133 は、これらのインデックス値と絶対 RSRQ 値の間のマッピング関係を提供します。
- マッピング関係は、SS-RSRQ と CSI-RSRQ の両方に共通です。
- 5G RSRQ 測定値は L3 でフィルタリングされ、高速フェージングの影響を取り除き、測定値の短期的な変動を減らすのに役立ちます。
3.2 RSRQ測定値と指標値のマッピング関係
次の表は、測定値とインデックス値の間のマッピングを示しています。
3.3 RSRQ 計算プロセス
SS-RSRQ は、RSSI に対する SS-RSRP の比率に RB 番号を掛けたものとして定義できます。
CSI-RSRQ は、RSSI に対する CSI-RSRP の比率に RB 数を掛けたものとして定義できます。
上記の式を使用して、RSRQ の理論値を計算できます。
- 5G NR の RSRP 範囲は -156 dBm ～ -31 dBm です。
- 5G NR の RSSI 範囲は -120 dBm ～ -13 dBm です。
- 5G リソース ブロック (N) の範囲は 24 ~ 275 RB です。
RSRP (dBm) と RSSI (dBm) は対数であるため、上記の RSRQ 計算式を対数変換する必要があります。対数では、除算 (/) は減算 (-) として表すことができ、乗算は加算 (+) として表すことができます。RB については、それらを 10 log (RB) に変換する必要があります。
- RSRQ の最小値 = -156 – (-120) + 10*log(24) = -22.19 dB
- 対応するインデックス値は 42 です。
- RSRQ の最大値 = -31 – (-13) + 10*log (275) = 6.39 dB
- 対応するインデックス値は 99 です。
3.4 RSRQ 計算プロセスの例
測定レポートで UE によって報告された値に従って、dB 単位の RSRQ 値を計算できます。
- UE は RSRQ インデックス値 = 45 をレポートします。
- RSRQ (dB) = 45/2 -43 = 22.5 – 43
- RSRQ (dB) = -20.5 dB
参考：
3GPP TS 38.215 – 5G NR、物理層測定
3GPP TS 38.133 – 5G NR、無線リソース管理をサポートするための要件
3GPP TS 38.214 – 5G NR、データの物理層手順
