JP5834639B2 - 通信装置、通信方法、通信システム、および基地局 - Google Patents
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Description
1.無線通信システムの概略
1−1.無線通信システムの構成
1−2.フレーム構成
1−3.ランダムアクセス
1−4.背景
2.第1の実施形態
2−1.第1の実施形態によるUEの構成
2−2.第1の実施形態による基地局の構成
2−3.第1の実施形態の動作
3.第2の実施形態
3−1.第2の実施形態によるUEの構成
3−2.第2の実施形態による基地局の構成
3−3.第2の実施形態の動作
4.第3の実施形態
4−1.第3の実施形態によるUEの構成
4−2.第3の実施形態による基地局の構成
4−3.第3の実施形態の動作
4−4.変形例
5.むすび
本開示による技術は、一例として「2.第1の実施形態」〜「4.第3の実施形態」において詳細に説明するように、多様な形態で実施され得る。また、各実施形態によるUE(通信装置)および基地局は、プリアンブルの送信によりデータ伝送を実現することが可能である。以下では、まず、このような各実施形態において共通する無線通信システムの概略を説明する。
図1は、本開示の実施形態による通信システム1の構成を示した説明図である。図1に示したように、本開示の実施形態による通信システム1は、基地局10と、コアネットワーク12と、UE(User Equipment)20A〜20Cと、を備える。
・移動がほとんどない(Low Mobility)
・小容量のデータ転送(Online Small Data Transmission)
・超低消費電力(Extra Low Power Consumption)
・各MTCをグルーピングしてハンドリング(Group based MTC Features)
続いて、上述した基地局10とUE20との間で共有されるフレームの構成について説明する。
ところで、UE20は、ランダムアクセスと呼ばれる一連の動作を基地局10との間で行う。このランダムアクセスは、例えば、UE20がアイドルモードから基地局10に初期アクセスする場合、ハンドオーバーを開始する場合、基地局10からの要求があった場合、送信系の同期が外れているときにダウンリンクデータを受信する場合などに行われる。本開示による技術は、このランダムアクセスと深く関連するので、ランダムアクセスについて以下詳細に説明する。
ランダムアクセスは、一般に、コンテンション型とノン・コンテンション型とに大別される。コンテンション型は、ランダムアクセスの初期に送信されるプリアンブルが他の端末との競合を許容する方法である。また、ノン・コンテンション型は、プリアンブルの競合が起こらないように事前に所定のシグネチャを報知する方法である。なお、シグニチャとは、プリアンブルが担っている特定の情報を指す。
図3に示したように、UE20は、まず基地局10からシステム情報を受信する(S81)。このシステム情報は、物理層ランダムアクセスチャネル(PRACH)の時間的な配置場所を示すPRACHコンフィギュレション・インデックス値、PRACHのシステム帯域内での周波数的な位置、PRACHの周波数上の幅、論理ルートシーケンス値、およびサイクリックシフト設定値などを含む。論理ルートシーケンス値は、プリアンブルのシグネチャの生成に用いられ、サイクリックシフト設定値は、シグネチャ間の距離を指定する。
続いて、UE20は、ランダムアクセスの要求が発生すると、論理ルートシーケンス値およびサイクリックシフト設定値から生成される64個のシグネチャ候補から1つのシグネチャを選択し、選択したシグネチャを有するプリアンブルを生成する(S82)。
その後、UE20は、PRACHコンフィギュレション・インデックス値で規定される通信リソース(タイムスロット)のうち、次に到来するリソースを用いてプリアンブルを送信する(S83)。
基地局10は、プリアンブルをUE20から受信すると、受信したプリアンブルのシグネチャ(Zadoff Chuシーケンス)と、64種類のシグネチャとの相関値を取得し、この相関値から、受信したプリアンブルのシグネチャを特定することができる。その後、基地局10は、ランダムアクセスリスポンスと呼ばれるメッセージをPDCCHによりUE20に送信する(S84)。
UE20は、正しいシグネチャのIDを含むランダムアクセスリスポンスを受信すると、L2/L3メッセージを基地局10に送信する(S85)。L2/L3メッセージは、レイヤー2情報、レイヤー3情報と呼ばれる、RRC接続要求、トラッキングエリア更新要求、およびスケジューリング要求などの制御メッセージを含むが、ユーザデータを含まない。
そして、基地局10が、UE20からL2/L3メッセージを受信して、UE20にコンテンション・リゾリューション・メッセージを送信すると(S86)、基地局10とUE20との接続が確立される。その後、UE20は、基地局10と任意のユーザデータを通信することが可能となる。
以上、無線通信システム1の概要を説明した。続いて、本開示の各実施形態の詳細な説明に先立ち、本開示の各実施形態に至る背景を説明する。
図6は、WCDMA方式によるランダムアクセス手順を示したシーケンス図である。まず、UEは、基地局からランダムアクセスに用いる基本的なシステム情報の報知を受けた後(S91)、基地局に対してプリアンブルを送信する(S92)。
上記のように、WCDMA方式では、ランダムアクセス手順により小容量のデータ通信を実現できる。しかし、セルラー方式は、WLANよりも複雑なプロトコルや信号処理を用いること、および、より大きな送信電力レベルを有する送信回路を用いることなどから、WCDMA方式での上記データ通信のための消費電力はWLANの消費電力よりも大きい。このため、WCDMA方式のランダムアクセス手順を用いたデータ通信では、WLANと同程度のバッテリ駆動時間を得ることは難しいと考えられる。
また、図3を参照して説明したLTE方式による一般的なランダムアクセス手順では、プリアンブルに続いてL2/L3メッセージの送信が許容されているが(S85)、ユーザデータの送信が許容されていない。このため、LTE方式による一般的なランダムアクセス手順では、WCDMA方式のように小容量データ通信を実現することが困難である。
本開示の各実施形態は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、本開示の各実施形態によれば、プリアンブルの送信によりデータ伝送を実現することが可能である。これにより、低消費電力を実現すると共に、RANオーバーロードの発生を抑制することが可能となる。以下、このような本開示の各実施形態について順次詳細に説明する。
本開示の第1の実施形態によるUE20−1は、プリアンブルのシグネチャを送信データの値に応じて選択する。これにより、プリアンブルを受信した基地局10−1は、プリアンブルのシグネチャから送信データを判定することが可能となる。
図7は、本開示の第1の実施形態によるUE20−1の構成を示した機能ブロック図である。図7に示したように、本開示の第1の実施形態によるUE20−1は、アンテナ群204と、無線処理部210と、ダウンリンク信号検出部230と、アップリンク信号生成部240と、送信データ生成部250と、マッピング記憶部260と、マッピング管理部264と、シグネチャ選択部268と、プリアンブル生成部270と、を備える。
以上、本開示の第1の実施形態によるUE20−1の構成を説明した。続いて、図11を参照し、本開示の第1の実施形態による基地局10−1の構成を説明する。
以上、本開示の第1の実施形態による基地局10−1およびUE20−1の構成を説明した。続いて、図12を参照して本開示の第1の実施形態による動作を整理する。
以上、本開示の第1の実施形態を説明した。続いて、本開示の第2の実施形態を説明する。本開示の第2の実施形態によるUE20−2は、プリアンブルを送信するランダムアクセスリソースを送信データの値に応じて選択する。これにより、プリアンブルを受信した基地局10−1は、プリアンブルを受信したランダムアクセスリソースから送信データを判定することが可能となる。
図14は、本開示の第2の実施形態によるUE20−2の構成を示した機能ブロック図である。図14に示したように、本開示の第2の実施形態によるUE20−2は、アンテナ群204と、無線処理部210と、ダウンリンク信号検出部230と、アップリンク信号検出部240と、送信データ生成部250と、マッピング記憶部261と、マッピング管理部264と、プリアンブル生成部270と、通信リソース選択部280と、を備える。アンテナ群204、無線処理部210、ダウンリンク信号検出部230、アップリンク信号検出部240、および送信データ生成部250などについては第1の実施形態で説明した通りであるので、ここでの詳細に説明を省略する。
なお、UE20−2に割り当てられたPRACHコンフィギュレション・インデックス値に応じ、UE20−2がランダムアクセスリソースの選択により表現できる送信データのビット数は異なる。例えば、図5に示したように、PRACHコンフィギュレション・インデックス値「0」、「1」、「2」、および「15」は、偶数のSFNのみをランダムアクセスリソースとして規定する。このため、「0」、「1」、「2」、または「15」が割り当てられたUE20−2は、0〜511までの9ビットをランダムアクセスリソースの選択により表現することができる。なお、「0」、「1」、「2」、または「15」が割り当てられたUE20−2のマッピング情報は、0〜511までの9ビットのデータと、偶数のSFNのいずれかとの対応関係を規定してもよい。
上記では、SFN内のサブフレーム選択の自由度や、周波数選択の自由度などにより送信データの拡大を図る例を説明したが、他の方法によっても送信データの拡大を図ることが可能である。他の方法の一つとして、所定数の10ms無線フレームごとにスーパーシステムフレームを定義する方法が挙げられる。以下、この方法について図16を参照してより具体的に説明する。
以上、本開示の第2の実施形態によるUE20−2の構成を説明した。続いて、図17を参照し、本開示の第2の実施形態による基地局10−2の構成を説明する。
以上、本開示の第2の実施形態による基地局10−2およびUE20−2の構成を説明した。続いて、図18を参照して本開示の第2の実施形態による動作を整理する。
以上、本開示の第2の実施形態を説明した。続いて、本開示の第3の実施形態を説明する。本開示の第3の実施形態では、第1の実施形態によるシグネチャの選択と、第2の実施形態によるランダムアクセスリソースの選択との組み合わせにより、プリアンブルを用いたより高容量のデータ通信を実現することが可能となる。
図19は、本開示の第3の実施形態によるUE20−3の構成を示した機能ブロック図である。図19に示したように、本開示の第3の実施形態によるUE20−3は、アンテナ群204と、無線処理部210と、ダウンリンク信号検出部230と、アップリンク信号検出部240と、送信データ生成部250と、マッピング記憶部262と、マッピング管理部264と、シグネチャ選択部268と、プリアンブル生成部270と、通信リソース選択部280と、を備える。アンテナ群204、無線処理部210、ダウンリンク信号検出部230、アップリンク信号検出部240、および送信データ生成部250などについては第1の実施形態で説明した通りであるので、ここでの詳細に説明を省略する。
続いて、図21を参照し、本開示の第3の実施形態による基地局10−3の構成を説明する。
以上、本開示の第3の実施形態による基地局10−3およびUE20−3の構成を説明した。続いて、図22を参照して本開示の第3の実施形態による動作を整理する。
続いて、以上説明した実施形態のいくつかの変形例を説明する。
一般に、送信データには、受信側にデータが正しく伝達されたか否かを判定する巡回冗長検査(CRC)のための符号ビットが付加される。また、データの秘匿性の観点から、データは暗号化して送信されることが多い。
第3の実施形態においては、シグネチャの選択、およびランダムアクセスリソースの選択により送信データを表現する例を説明したが、シグネチャの選択、またはランダムアクセスリソースの選択のいずれかにより送信データを表現してもよい。この場合、送信データ生成部250は、シグネチャまたはランダムアクセスリソースのいずれが送信データに対応しているかを示すフラグを送信データに付加してもよい。かかる構成により、基地局10−3においてシグネチャまたはランダムアクセスリソースのいずれに基づいて送信データを判定すべきかを判断することが可能となる。
基地局10−3は、プリアンブルの送信による送信データの伝送を認める時間帯をシステム情報で指定してもよい。例えば、基地局10−3は、30分間隔または1時間間隔のように所定間隔で上記伝送を認めてもよいし、月末や特定の時間帯で上記伝送を認めてもよい。この場合、UE20−3は、基地局10−3から指定された時間帯においてのみ上記伝送を行う。
以上説明したように、本開示の第1の実施形態によるUE20−1は、プリアンブルのシグネチャを送信データの値に応じて選択する。これにより、プリアンブルを受信した基地局10−1は、プリアンブルのシグネチャから送信データを判定することが可能となる。
(1)
複数のシグネチャから1のシグネチャを選択するシグネチャ選択部と、
前記シグネチャ選択部により選択されたシグネチャを用いてランダムアクセスにおけるプリアンブルを生成するプリアンブル生成部と、
を備え、
前記シグネチャ選択部は、送信データの値に対応するシグネチャを選択する、通信装置。
(2)
前記送信データの値に対応する通信リソースを前記プリアンブルの送信のために選択するリソース選択部をさらに備える、前記(1)に記載の通信装置。
(3)
前記リソース選択部による通信リソースの選択と、前記シグネチャ選択部によるシグネチャの選択との組み合わせにより、前記送信データの値を表現する、前記(2)に記載の通信装置。
(4)
前記通信装置は、前記複数のシグネチャとデータとの対応関係を示す第1のマッピング情報を記憶する第1の記憶部をさらに備え、
前記シグネチャ選択部は、前記第1のマッピング情報を参照して前記送信データの値に対応するシグネチャを選択する、前記(2)または(3)に記載の通信装置。
(5)
前記通信装置は、複数の通信リソースとデータとの対応関係を示す第2のマッピング情報を記憶する第2の記憶部をさらに備え、
前記リソース選択部は、前記第2のマッピング情報を参照して前記送信データの値に対応する通信リソースを選択する、前記(2)〜(4)のいずれか一項に記載の通信装置。
(6)
前記通信装置は、前記送信データ中で、シグネチャ選択のために用いるビットと、通信リソース選択のために用いるビットの位置を示す第3のマッピング情報を記憶する第3の記憶部をさらに備える、前記(2)〜(5)のいずれか一項に記載の通信装置。
(7)
前記第1のマッピング情報〜前記第3のマッピング情報は、前記プリアンブルの送信先である基地局との間で共有される、前記(6)に記載の通信装置。
(8)
前記通信装置は、前記第1のマッピング情報〜前記第3のマッピング情報の少なくともいずれかを前記基地局に送信する送信部を備える、前記(7)に記載の通信装置。
(9)
前記通信装置は、前記第1のマッピング情報〜前記第3のマッピング情報の少なくともいずれかを前記基地局から受信する受信部を備える、前記(7)に記載の通信装置。
(10)
前記通信装置は、前記第1のマッピング情報〜前記第3のマッピング情報の少なくともいずれかを変更するマッピング変更部を備える、前記(6)に記載の通信装置。
(11)
前記シグネチャ選択部または前記リソース選択部は、指定された時間帯において前記送信データの値に対応するシグネチャまたは通信リソースを選択する、前記(2)〜(10)のいずれか一項に記載の通信装置。
(12)
対象データを複数の分割データに分割して複数の前記送信データを生成する送信データ生成部を備え、
前記送信データは、前記分割データ、および前記対象データから生成された他の送信データとの関連を示す関連付けデータを含む、前記(1)〜(11)のいずれか一項に記載の通信装置。
(13)
LTEにおいて規定される所定数の無線フレームからスーパーシステムフレームが構成され、
前記リソース選択部は、複数の前記スーパーシステムフレームの範囲内から前記送信データの値に対応する通信リソースを選択する、前記(2)〜(12)のいずれか一項に記載の通信装置。
(14)
前記送信データは、前記通信装置の識別データを含む、前記(1)〜(13)のいずれか一項に記載の通信装置。
(15)
前記送信データは、暗号化データを含む、前記(1)〜(14)のいずれか一項に記載の通信装置。
(16)
複数のシグネチャから1のシグネチャを選択することと、
選択されたシグネチャを用いてランダムアクセスにおけるプリアンブルを生成することと、
を含み、
前記シグネチャを選択することは、送信データの値に対応するシグネチャを選択することを含む、通信方法。
(17)
複数のシグネチャから1のシグネチャを選択するシグネチャ選択部、および、
前記シグネチャ選択部により選択されたシグネチャを用いてランダムアクセスにおけるプリアンブルを生成するプリアンブル生成部、を有し、
前記シグネチャ選択部は、送信データの値に対応するシグネチャを選択する、通信装置と;
前記通信装置から受信されるプリアンブルのシグネチャに基づいて前記送信データを判定する基地局と;
を備える、通信システム。
(18)
送信データの値に対応するシグネチャを用いてランダムアクセスにおけるプリアンブルを生成する通信装置から前記プリアンブルを受信する受信部と、
前記プリアンブルのシグネチャに基づいて前記送信データを判定するデータ判定部と、
を備える、基地局。
(19)
送信データの値に対応するシグネチャを用いてランダムアクセスにおけるプリアンブルを生成する通信装置から前記プリアンブルを受信することと、
前記プリアンブルのシグネチャに基づいて前記送信データを判定することと、
を含む、通信方法。
12 コアネットワーク
20 UE
150、151、152、160、161、162 マッピング記憶部
154、264 マッピング管理部
158 シグネチャ判定部
160、161、162 送信データ判定部
180 通信リソース判定部
250 送信データ生成部
268 シグネチャ選択部
270 プリアンブル生成部
280 通信リソース選択部
Claims (18)
- 複数のシグネチャから1のシグネチャを選択するシグネチャ選択部と、
前記シグネチャ選択部により選択されたシグネチャを用いてランダムアクセスにおけるプリアンブルを生成するプリアンブル生成部と、
送信データの値に対応する時間リソースを前記プリアンブルの送信のために選択するリソース選択部と、
を備え、
前記シグネチャ選択部は、前記送信データの値に対応するシグネチャを選択する、通信装置。 - 前記リソース選択部による時間リソースの選択と、前記シグネチャ選択部によるシグネチャの選択との組み合わせにより、前記送信データの値を表現する、請求項1に記載の通信装置。
- 前記通信装置は、前記複数のシグネチャとデータとの対応関係を示す第1のマッピング情報を記憶する第1の記憶部をさらに備え、
前記シグネチャ選択部は、前記第1のマッピング情報を参照して前記送信データの値に対応するシグネチャを選択する、請求項1に記載の通信装置。 - 前記通信装置は、複数の時間リソースとデータとの対応関係を示す第2のマッピング情報を記憶する第2の記憶部をさらに備え、
前記リソース選択部は、前記第2のマッピング情報を参照して前記送信データの値に対応する時間リソースを選択する、請求項3に記載の通信装置。 - 前記通信装置は、前記送信データ中で、シグネチャ選択のために用いるビットと、時間リソース選択のために用いるビットの位置を示す第3のマッピング情報を記憶する第3の記憶部をさらに備える、請求項4に記載の通信装置。
- 前記第1のマッピング情報〜前記第3のマッピング情報は、前記プリアンブルの送信先である基地局との間で共有される、請求項5に記載の通信装置。
- 前記通信装置は、前記第1のマッピング情報〜前記第3のマッピング情報の少なくともいずれかを前記基地局に送信する送信部を備える、請求項6に記載の通信装置。
- 前記通信装置は、前記第1のマッピング情報〜前記第3のマッピング情報の少なくともいずれかを前記基地局から受信する受信部を備える、請求項6に記載の通信装置。
- 前記通信装置は、前記第1のマッピング情報〜前記第3のマッピング情報の少なくともいずれかを変更するマッピング変更部を備える、請求項5に記載の通信装置。
- 前記シグネチャ選択部または前記リソース選択部は、指定された時間帯において前記送信データの値に対応するシグネチャまたは時間リソースを選択する、請求項1に記載の通信装置。
- 対象データを複数の分割データに分割して複数の前記送信データを生成する送信データ生成部を備え、
前記送信データは、前記分割データ、および前記対象データから生成された他の送信データとの関連を示す関連付けデータを含む、請求項1に記載の通信装置。 - LTEにおいて規定される所定数の無線フレームからスーパーシステムフレームが構成され、
前記リソース選択部は、複数の前記スーパーシステムフレームの範囲内から前記送信データの値に対応する時間リソースを選択する、請求項1に記載の通信装置。 - 前記送信データは、前記通信装置の識別データを含む、請求項1に記載の通信装置。
- 前記送信データは、暗号化データを含む、請求項1に記載の通信装置。
- 複数のシグネチャから1のシグネチャを選択することと、
選択されたシグネチャを用いてランダムアクセスにおけるプリアンブルを生成することと、
送信データの値に対応する時間リソースを前記プリアンブルの送信のために選択すること、
を含み、
前記シグネチャを選択することは、前記送信データの値に対応するシグネチャを選択することを含む、通信方法。 - 複数のシグネチャから1のシグネチャを選択するシグネチャ選択部、
前記シグネチャ選択部により選択されたシグネチャを用いてランダムアクセスにおけるプリアンブルを生成するプリアンブル生成部、
送信データの値に対応する時間リソースを前記プリアンブルの送信のために選択するリソース選択部、を有し、
前記シグネチャ選択部は、送信データの値に対応するシグネチャを選択する、通信装置と;
前記通信装置から受信されるプリアンブルのシグネチャおよび時間リソースに基づいて前記送信データを判定する基地局と;
を備える、通信システム。 - 送信データの値に対応するシグネチャおよび時間リソースを用いてランダムアクセスにおけるプリアンブルを生成する通信装置から前記プリアンブルを受信する受信部と、
前記プリアンブルのシグネチャおよび時間リソースに基づいて前記送信データを判定するデータ判定部と、
を備える、基地局。 - 送信データの値に対応するシグネチャおよび時間リソースを用いてランダムアクセスにおけるプリアンブルを生成する通信装置から前記プリアンブルを受信することと、
前記プリアンブルのシグネチャおよび時間リソースに基づいて前記送信データを判定することと、
を含む、通信方法。
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