CN101569231B - 无线通信系统和基站以及随机访问信道发送方法 - Google Patents

无线通信系统和基站以及随机访问信道发送方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供无线通信系统和基站以及随机访问信道发送方法，其中由用户终端从已知的多个前导码模式中选择一个前导码模式并将其发送到基站，该发送方法具有执行以下处理的步骤，即：将小区划分为多个区域，并在各区域内设定一个以上的前导码模式和该前导码模式的重复数；以及由存在于离基站近的区域内的用户终端发送一次规定的前导码模式，并由存在于离基站远的区域内的用户终端发送多次规定的前导码模式。

Description

无线通信系统和基站以及随机访问信道发送方法
技术领域
本发明涉及无线通信系统和基站以及随机访问信道发送方法，特别涉及由用户终端从已知的多个前导码模式中选择一个前导码模式并将其发送到基站的无线通信系统和基站以及随机访问信道发送方法。
背景技术
在3GPP等的蜂窝式系统中，用户终端在刚接通电源后或者在刚切换后进行小区检索，在小区检索完成后使用随机访问信道RACH来与基站进行初始通信。基站通过报知信道周期报知在小区内使用的初始通信用的多个前导码模式，之后用户终端从接收到的报知信息内包含的多个前导码模式中选择一个适当的前导码模式并将其发送到基站。在该情况下，前导码模式的数量被设定成使相同前导码从多个用户同时被发送的概率充分小。在基站中进行接收信号与有发送来的可能性的全部前导码模式的相关处理，根据是否检测出设定值以上的相关峰值来判断是否发送了相应前导码模式，并进行回送。用户终端在前导码送达基站之前按设定次数重复进行，当确认了送达时，将终端序号、数据类别、数据量等的消息发送到基站，建立通信链路。在即使按设定次数发送前导码也未送达基站的情况下，用户终端中止前导码的发送。
基站的前导码检测概率依赖于接收功率和前导码长度。在3GPP中的下一代系统3GPP LTE中，用户终端估计来自基站的下行信号的传播损失，根据该损失量决定初次的前导码的发送功率，因此无论是来自小区端的信号还是来自中心的信号，在基站中的接收功率大致相同，检测概率也大致相同。
不过，在3GPP LTE中，对于小区大小对应于至少半径达100km，对于小小区和大小区，最大传播损失大大不同。另一方面，用户终端的最大发送功率相同而与小小区和大小区无关。因此，在相同前导码长度时发生检测概率因小区大小而不同的问题。
因此，提出了一种根据小区大小改变前导码长度的方式（参照非专利文献1）。具体地说，如图17所示根据小区尺寸改变前导码的单位序列C（x）的重复数n来改变长度。同时，1个RACH时隙的大小也变为单位访问时隙×（n＋1）。TG1是设定成使RACH中的前导码不受之前信道的影响的保护时间（Guard Time），TG2是设定成不给继RACH之后的信道带来影响的保护时间。另外，为了能在频率区域处理中容易实现接收时所需要的相关运算，也可以取代设定保护时间TG1而附上循环前缀（CyclicPrefix）（参照非专利文献2）。该循环前缀自身是单位序列的一部分的重复。
并且，在3GPP LTE中作为构成前导码模式的单位序列，可考虑使用CAZAC（Constant Amplitude Zero Auto-Correlation，等幅零自相关）序列。CAZAC序列如名称那样具有理想的自相关特性，因而序列号相同而循环移位间隔不同的序列之间相互正交。使用CAZAC序列的前导码模式可定义为序列号k、循环移位间隔s、重复数r的函数即P（k，s，r）。为了改变循环移位间隔而能将相同序列号的CAZAC序列作为前导码模式供不同用户使用，必须使循环移位间隔s大于从各用户所发送的前导码的基站到达时间差。在通过循环移位形成的前导码模式的数量不足的情况下，使用不同序列号的序列。
作为典型的CAZAC序列的Zadoff-Chu序列由式（1）表示（参照非专利文献3）。
ZCk(n)=exp{-j2πk/L·(qn+n(n+L%2)/2)}                (1)
这里，L、k互素，分别表示序列长度和序列号。n是码元序号（0，1，....L－1），q是任意整数，L%2是L除以2时的余数，有时也表记为Lmod（2）。在L是素数的情况下，CAZAC序列的序列数M为（L－1）。因此，在L＝149的情况下CAZAC序列的序列数M是148，在L＝73的情况下M＝72，在L＝37的情况下M＝36。使ZCk（n）循环移位s后的序列表示为ZCk（n＋s）。CAZAC序列的峰均功率比PAPR（Peak to Average Power Ratio）特性因序列号而大幅变化。图18（A）示出L＝149、73、37的Raw Cubic Metric（原始立方米制）（与PAPR大致同等的评价指标），图18（B）示出L＝37的情况的Raw Cubic Metric。在图中为了对比而示出数据调制方式（BPSK，QPSK，16QAM）的Raw Cubic Metric。并且，在图18（B）中，按照Raw Cubic Metric小的顺序将序列号从1号分配来表示。
在非专利文献1、2（3GPP R1－061367、R1－061870）的提案中，以从小区端用户的发送所需要的重复数和循环移位间隔为基准设计了小区的前导码模式。因此，在小区端和小区中心用户终端使用的前导码模式相同，用户终端只需根据位置改变发送功率即可。然而，在该前导码模式的设计法中，发生以下问题。
即，与小小区相比在大小区中，由于前导码模式的重复数多，因而前导码整体尺寸变长，发生在接收侧（基站）的处理负荷增大的问题。并且，循环移位间隔s有必要设定为从小区端用户的最大延迟时间以上。因此，在大小区中必须增大循环移位间隔，从相互干扰小的相同序列号的母序列通过循环移位取出的序列数（前导码模式数）减少，发生不得不大量使用相关干扰大的不同序列号的母序列的问题。
非专利文献1：TSG-RAN WG1#45，R1-061367
非专利文献2：TSG-RAN WG1LTE Ad-Hoc，R1-061870
非专利文献3：B.M.Popovic，“Generalized Chirp-Like PolyphaseSequences with Optimum Correlation Properties”，IEEE Trans.Info.Theory，Vol.38，pp.1406-1409，July 1992.
发明内容
因此，本发明的目的是，即使是大小区，也减轻基站中的处理负荷。
本发明的另一目的是，即使是大小区，也使从相互干扰小的相同序列号的母序列取出的能使用的前导码模式数增多。
本发明的另一目的是，防止从小区端存在的用户终端的发送放大器输出的信号的非线性失真，而且提高放大器的效率。
本发明的另一目的是，在重复数少的前导码模式的情况下，例如在重复次数是0次的前导码模式的情况下，通过使该前导码模式的发送定时不重合来使用户终端同时能使用同一前导码模式。
本发明的另一目的是，在从用户终端所发送的前导码模式未送达基站后的再发送中，通过选择重复数更大的前导码模式来发送，使前导码模式能可靠地送达基站。
本发明的另一目的是，在使用重复数是1以上的前导码模式的情况下，通过使第1次的前导码的发送频率、第2次的前导码的发送频率、…不同（跳频），使前导码接收功率根据频率分集效应增大而可靠地送达基站。
·随机访问信道发送方法
本发明的第1方式是一种随机访问信道发送方法，其中由用户终端识别自身存在的区域而从已知的多个前导码模式中选择分配给该区域的规定的前导码模式并将其发送到基站。在该随机访问信道发送方法中，将小区划分为多个区域，从基站针对每个区域将表示在该区域中可使用的前导码模式的信息报知给用户终端，用户终端检测自身存在的区域，从所述报知的前导码模式中选择与自身存在的区域相应的规定的前导码模式，存在于离基站近的区域内的用户终端通过重复M次发送与该近的区域对应的前导码模式，存在于离基站远的区域内的用户终端通过重复N（M＜N）次发送与该远的区域对应的前导码模式。
在所述发送方法中，基站利用CAZAC序列设定所述各区域的前导码模式，用户终端通过变更该CAZAC序列的循环移位间隔，将该CAZAC序列用作多个前导码模式。
在所述发送方法中，使重复数少的区域的CAZAC序列的循环移位间隔变窄，使重复数多的区域的CAZAC序列的循环移位间隔变宽。并且，在所述发送方法中，设定峰均功率比（PAPR）小的序列，作为重复数多的区域的CAZAC序列。
·基站
本发明的第2方式是一种无线通信系统的基站，在该无线通信系统中，由用户终端识别自身存在的区域而从已知的多个前导码模式中选择分配给该区域的规定的前导码模式并将其发送到基站，该基站具有：报知单元，其将小区划分为多个区域，针对每个区域将在该区域中可使用的前导码模式和发送重复数报知给用户终端；前导码检测单元，其检测从用户终端发送的前导码模式；以及进行如下处理的单元：在接收到所述前导码模式的情况下，生成前导码接收确认信息并将其发送，存在于离该基站近的区域内的用户终端选择的前导码模式与存在于离该基站远的区域内的用户终端选择的前导码模式相比重复数少。
所述前导码检测单元具有：相关部，其按所述报知的每个前导码模式运算该前导码模式与接收信号的相关度；加法部，其针对重复数是多个的前导码模式加上多次相关运算结果；以及比较部，其比较相关峰值是否是设定值以上，当相关峰值是设定值以上时，判定为接收到与该相关峰值对应的前导码模式。
·无线通信系统
本发明的第3方式是一种无线通信系统，其中由用户终端识别自身存在的区域而从已知的多个前导码模式中选择分配给该区域的规定的前导码模式并将其发送到基站。在该无线通信系统中，基站具有：报知单元，其将小区划分为多个区域，在各区域内设定一个以上的前导码模式和该前导码模式的发送重复数并将其报知给用户终端；前导码检测单元，其检测从用户终端发送的前导码模式；以及执行如下处理的单元：在接收到所述前导码模式时，生成前导码接收确认信息并将其发送，用户终端具有：保存部，其保存从基站所发送的报知信息；区域检测单元，其检测该用户终端存在的区域；前导码模式选择部，其从所述保存部选择与该区域对应的前导码模式；以及前导码发送部，其生成该前导码模式，并发送与所述区域对应的重复数和该前导码模式，设置在基站中的所述报知单元将存在于离该基站近的区域内的用户终端选择的前导码模式的发送重复数设定得少于存在于离该基站远的区域内的用户终端选择的前导码模式的发送重复数来报知给用户终端。
所述用户终端还具有：接收单元，其接收从基站发送的前导码接收确认信息；接收确认单元，其根据该前导码接收确认信息判定自身所发送的前导码模式是否由基站接收到；以及执行如下处理的单元：在所发送的前导码模式未由基站接收到的情况下，增加前导码模式的发送重复数，所述前导码发送部按该发送重复数连续发送该前导码模式。
在将发送一次前导码模式所需要的时间设定为一个访问时隙、并将最大重复数设定为M时，存在于重复数是1的区域内的用户终端的所述前导码发送部将所述前导码模式在（M＋1）个访问时隙中的规定的访问时隙中发送到基站。
基站的所述报知单元除了所述各区域中的前导码模式和重复数以外，还将跳频模式通过报知信道报知给用户终端，存在于重复数是1以上的区域内的用户终端的所述前导码发送部根据所述跳频模式改变发送频率来发送规定的前导码模式。
附图说明
图1是本发明的概略说明图。
图2是区域和前导码重复数的关系图。
图3是在邻接的3个小区分别被划分为2个区域的情况下的分配给各区域的前导码模式的一例的说明图。
图4是基站的结构图。
图5是基站通过RACH信道向存在于小区内的用户终端报知的前导码模式信息的说明图。
图6是前导码检测部的结构图。
图7是用户终端（移动站）的结构图。
图8是用户终端中的RACH控制部的结构图。
图9是用户终端中的前导码生成部的结构图。
图10是RACH控制部的处理流程。
图11是基站的另一结构图。
图12是第2实施例的用户终端中的RACH控制部的处理流程。
图13是第3实施例的概略说明图。
图14是第3实施例中的基站的前导码检测部的结构图。
图15是第4实施例的说明图。
图16是第4实施例中的用户终端的前导码生成部的结构图。
图17是根据小区尺寸改变前导码的单位序列C（x）的重复数n的现有技术说明图。
图18是CAZAC序列的Raw Cubic Metric（原始立方米制）（与PAPR大致同等的评价指标）。
具体实施方式
（A）本发明的概略
图1是本发明的概略说明图，示出基站BS、该基站覆盖的小区CL、以及用户终端（移动站）MS 1～MS3。基站BS根据与用户终端之间的距离控制前导码的发送功率和前导码模式的重复数。
在图1中，小区CL被划分为：离基站BS近的区域1（区域A）；离基站BS远的区域，即包含小区端的区域3（区域C）；以及区域A和区域B的中间的区域2（区域B）。如图2所示，基站BS准备了格式1的前导码模式C（l）作为区域A中的前导码，将其重复数设定为0，准备了格式2的前导码模式C（m）作为区域B中的前导码，将其重复数设定为1，以及准备了格式3的前导码模式C（n）作为区域C中的前导码，将其重复数设定为2。根据重复数，1个RACH时隙的大小变化为单位访问时隙×n，在前导码的前后分别设有保护时间TG1、TG2。
各前导码模式C（l）、C（m）、C（n）例如是CAZAC序列，可定义P（k，s，r）作为序列号k、循环移位间隔s、重复数r的函数，改变循环移位间隔，可将相同序列号的CAZAC序列作为多个前导码模式供不同用户使用。并且，还能在各区域A、B、C内准备2个以上的CAZAC序列。
如上所述，通过将离基站BS近的区域的前导码模式的重复数设定为0或1，可缩短存在于离基站BS近的区域内的用户终端的前导码尺寸。结果，基站BS能进行与重复数对应的接收处理，从而基站中的重复数少的前导码的接收处理变得简单。另外，优选的是，将离基站BS最近的区域的前导码模式的重复数设定为0。
用户终端根据下行链路信号的传播损失估计距基站BS的距离或者自身存在的区域。即，在从基站BS将各区域的前导码模式和下行信号发送功率值定期地报知给小区内之后，用户终端求出实际的下行信号接收功率与所报知的下行信号发送功率值的差（传播损失），从该传播损失判断自身存在的区域，根据该区域选择要发送的前导码模式并识别发送重复数n，将该前导码模式重复n次发送。
即，基站BS通过报知多个前导码模式和与各前导码模式对应的重复数的信息，控制由用户终端选择的前导码模式和重复数。
另外，与前导码模式对应的重复数的信息也可以预先存储在用户终端内，从而不从基站BS进行报知。
即，用户终端根据报知信息从基站BS取得在该基站BS使用的前导码模式的种类信息，根据存储内容确定各前导码模式的重复数，在离基站BS近的情况下，选择重复数少的前导码模式来使用。
在传播损失比预先决定的阈值小的区域，即离基站近的区域中，由于从各用户终端到基站的前导码的到达延迟时间差小，因而可减小循环移位间隔。在减小循环移位间隔的情况下，可使从相同CAZAC序列的母序列通过循环移位取出的前导码模式数增多，因而即使多个前导码模式从多个用户终端同时被发送，平均的相互干扰也小，检测概率提高。
（B）第1实施例
（a）前导码模式的一例
图3是在邻接的3个小区分别被划分为2个区域的情况下的分配给各区域的前导码模式的一例的说明图。将CAZAC序列应用于前导码模式的母序列，针对序列号k和循环移位量s的任意组合仅定义一个重复数r，该前导码模式由P（k，s，r）表现。
离小区A～C的中心（基站）近的区域A1～C1中的前导码模式是
P（30，si，0）、P（31，si，0）、P（32，si，0）即，在区域A1～C1中前导码模式的重复数是0，在该情况下使用的CAZAC序列的序列号是30、31、32，循环移位量是si。设CAZAC序列的序列长度为L，则可在区域A1～C1中从序列号30、31、32的母序列取出［L/si］个前导码模式来使用，各区域的重复数的种类（＝1）与能使用的前导码模式数（＝［L/si］）的比是1∶［L/si］。其中，［L/si］是大于L/si的最小整数。设J＝［L/si］，则
si＝i×［L/J］i＝0，1，....I－1
离小区A～C的中心（基站）远的区域A2～C2中的前导码模式是
P（1，si，1）、P（2，si，1）、P（3，si，1）
即，在区域A2～C2中前导码模式的重复数是1，在该情况下使用的CAZAC序列的序列号是1、2、3，循环移位量是sj。设CAZAC序列的序列长度为L，则可在区域A2～C2中从序列号1、2、3的母序列取出［L/sj］个前导码模式来使用，各区域的重复数的种类（＝1）与能使用的前导码模式数（＝［L/sj］）的比是1∶［L/sj］。设J＝［L/si］，则
sj＝j×［L/J］j＝0，1，....J－1
如上所述，通过将离基站近的区域的前导码模式的重复数设定为0，可缩短存在于离基站近的区域内的用户终端的前导码尺寸。结果，基站BS能进行与重复数对应的接收处理，从而基站中的重复数少的前导码的接收处理变得简单。
·区域中的循环移位间隔的控制
在离基站近的区域A1～C1中，由于从各用户终端到基站的前导码的到达延迟时间差小，因而可减少循环移位间隔，可使从相同母序列通过循环移位取出的前导码模式数增多。结果，即使多个前导码从多个用户终端同时被发送，平均的相互干扰也小，检测概率提高。
·对PAPR作了考虑的CAZAC序列的分配
并且，CAZAC序列的峰均功率比PAPR（Peak to Average PowerRatio）特性因序列号而不同（参照图18），因而向增大发送功率进行发送的前导码模式分配PAPR小的CAZAC序列。由于离基站越远，发送功率就越大，因而向重复数多的前导码模式分配PAPR小的CAZAC序列。这样，可提高来自小区端用户的前导码模式的检测特性。在图3中，PAPR小的序列号1、2、3的CAZAC序列作为重复数2的前导码模式被分配。
·用户终端的存在区域的识别
下行信号发送功率值与在各小区中可使用的前导码模式一起从基站定期地被报知给小区内。用户终端将实际的下行信号接收功率Pr与发送功率进行比较，在其差小的情况下，判断为用户终端是在存在于离基站近的区域A1～C1内的用户终端，选择重复数是0的前导码模式，在不是这样的情况下，选择重复数是1的前导码模式并将其发送。
另外，还可以这样构成，即：从基站接收下行信号接收功率基准值THa，将实际的下行信号接收功率Pr与该接收功率基准值THa进行比较，在Pr＞THa的情况下，判断为用户终端是在离基站近的区域A1～C1内存在的用户终端，选择重复数是0的前导码模式，在不是这样的情况下，选择重复数是1的前导码模式并将其发送。
（b）基站
图4是基站的结构图。下行信号基带处理部11定期地通过报知信道将报知信息经由无线部12报知给小区内的用户终端，并通过数据信道向规定的用户终端发送数据/控制信息。在报知信息内包含有为使用户终端在刚接通电源后或在刚切换后与基站进行初始通信所需要的RACH信息（前导码模式（优选的是，包含与前导码模式对应的重复数信息）、前导码发送周期等）和基站的发送功率信息。并且，无线部12将从用户终端接收到的无线信号转换成基带信号，分离部13将该接收信号分离为通信中接收数据和初始通信时的前导码信号，输入到数据处理部14和前导码检测部15。数据处理部14对从用户终端发送来的信号实施解码处理，输出所得到的数据/控制信息。前导码检测部15通过接收前导码信号和已知的前导码信号的相关运算来检测由用户终端所发送的前导码，并将检测结果通知给前导码接收确认部16。前导码接收确认部16生成包含确定检测出的前导码的数据的前导码接收确认信息，并将该接收确认信息经由下行信号基带处理部11和无线部12发送。
图5是基站通过RACH信道向小区内存在的用户终端报知的前导码模式信息的说明图，并且是小区如图1所示被划分为3个区域A、B、C的情况。假定向小区报知例如合计64个前导码模式，即：报知重复数r＝0的小区A的20个前导码模式即C（1）～C（20），报知重复数r＝1的小区B的20个前导码模式即C（21）～C（40），以及报知重复数r＝2的小区C的24个前导码模式即C（41）～C（64）。
具体地说，前导码模式的报知如下所述。设CAZAC序列的序列号为k、序列长度为L、循环移位间隔为s、以及重复数为r时的前导码模式表现为P（k，L，s，r），通过确定64组的k、L、s、r来确定上述64个前导码。图5（B）是该情况的前导码模式报知方法的说明图，r＝0的前导码模式P（k01，L01，i×s0，0）、P（k02，L02，i×s0，0）分别利用
k01，L01，i×s0，0i＝0，1，....［L01/s0］
k02，L02，i×s0，0i＝0，1，....［L02/s0］
来报知。
并且，r＝1的前导码模式P（k11，L11，j×s1，1）、P（k12，L12，j×s1，1）分别利用
k11，L11，j×s1，1j＝0，1，....［L11/s1］
k12，L12，j×s1，1j＝0，1，....［L12/s1］
来报知。
而且，r＝2的前导码模式P（k21，L21，m×s2，2）、P（k22，L22，m×s2，2）分别利用
k21，L21，j×s2，2m＝0，1，....［L21/s2］
k22，L22，j×s2，2m＝0，1，....［L22/s2］
来报知。在图5中是以重复数r＝0、1、2的各方报知2个CAZAC序列的情况，然而可以适当地报知1个CAZAC序列或报知3个以上。图5（C）是图3的小区A的前导码模式报知方法说明图，是使用序列长度L＝37的CAZAC序列（参照图18（B））的情况。r＝0的前导码模式P（30，37，i×［L/I］，0）利用
30，37，i×［L/I］，0i＝0，1，....I－1
来报知，r＝1的前导码模式P（1，37，j×［L/J］，1）利用
1，37，j×［L/J］，1j＝0，1，....J－1
来报知。
图6是前导码检测部的结构图，是在报知了重复数r＝0的小区A的20个前导码模式即C（1）～C（20）、报知了重复数r＝1的小区B的20个前导码模式即C（21）～C（40）、以及报知了重复数r＝2的小区C的24个前导码模式即C（41）～C（64）的情况下的结构例。
设有重复数0用的第1前导码部15A、重复数1用的第2前导码部15B、重复数2用的第3前导码部15C以及前导码检测信号输出部15D。重复数0用的第1前导码部15A具有：相关器21a01～21a20，其进行接收前导码信号和重复数r＝0的前导码模式C（1）～C（20）的相关运算；峰值检测部22a01～22a20，其检测各相关器输出的峰值；以及比较部23a01～23a20，其比较各检测出的峰值是否是设定值TH以上并进行输出。在前导码模式C（i）（i＝1～20）的相关器输出的峰值是设定值TH以上的情况下，前导码检测信号输出部15D判断为该前导码模式C（i）从规定的用户终端进行发送，并将表示该意思的前导码检测信号输入到前导码接收确认部16（图4）。
重复数1用的第2前导码部15B具有：相关器21b01～21b20，其进行接收前导码信号和重复数r＝1的前导码模式C（21）～C（40）的相关运算；累计加法部22b01～22b20，其将相关器结果进行2次累计相加；峰值检测部23b01～23b20，其检测从各累计加法部输出的各相关器输出的峰值；以及比较部24b01～24b20，其比较各检测出的峰值是否是设定值TH以上并进行输出。在前导码模式C（j）（j＝21～40）的相关器输出的峰值是设定值TH以上的情况下，前导码检测信号输出部15D判断为该前导码模式C（j）从规定的用户终端进行发送，并将表示该意思的前导码检测信号输入到前导码接收确认部16。
重复数2用的第3前导码部15C具有：相关器21c01～21c24，其进行接收前导码信号和重复数r＝2的前导码模式C（41）～C（64）的相关运算；累计加法部22c01～22c24，其将相关器结果进行3次累计相加；峰值检测部23c01～23c24，其检测从各累计加法部输出的各相关器输出的峰值；以及比较部24c01～24c24，其比较各检测出的峰值是否是设定值TH以上并进行输出。在前导码模式C（m）（m＝41～64）的相关器输出的峰值是设定值TH以上的情况下，前导码检测信号输出部15D判断为该前导码模式C（m）从规定的用户终端进行发送，并将表示该意思的前导码检测信号输入到前导码接收确认部16。
（c）用户终端（移动站）
图7是用户终端（移动站）的结构图，图8是用户终端中的RACH控制部的结构图，图9是用户终端中的前导码生成部的结构图。
无线部51接收从基站所发送的无线信号，并将无线信号转换成基带信号，分离部（未作图示）将RACH信息和数据/控制信号及其他信息输入到接收数据处理部52，并将导频信号输入到传播路径估计部53。接收数据处理部52根据信道估计值对接收信号实施信道补偿处理，之后进行解调、解码处理并输出解码结果。接收数据处理部52在初始通信时，将从基站接收到的RACH信息和基站发送功率信息输入到RACH控制部54，并将前导码接收确认信息输入到前导码送达确认部55。传播路径估计部53根据要输入的导频信号进行信道估计，并测定下行信号接收功率，将其输入到RACH控制部54。
RACH控制部54具有图8所示的结构。前导码模式管理部54a保存从基站通过报知信道发送来的RACH信息内包含的前导码模式信息（参照图5）。前导码模式信息如上所述针对构成小区的各区域，规定重复数r、CAZAC序列（序列号、序列长度）以及循环移位量。传播损失量计算部54b保存从基站通过报知信道发送来的基站发送功率信息Pt，当从传播路径估计部53输入了下行信号接收功率Pr时，根据下式
PLOSS＝Pt－Pr    （2）
计算传播损失量PLOSS并将其输入到前导码模式选择部54c。前导码模式选择部54c根据传播损失量PLOSS决定用户终端存在的区域。即，传播损失量PLOSS越大，从基站到用户终端的距离就越大，因而可根据该传播损失量PLOSS决定用户终端存在的区域。具体地说，具有传播损失量PLOSS和区域的对应表，参照该表来决定用户终端存在的区域。
然后，前导码模式选择部54c从保持在前导码模式管理部54a内的前导码模式中、与用户终端存在的区域对应的多个前导码模式中选择一个前导码模式，将其输入到前导码生成部56，并将确定发送前导码的前导码确定数据输入到前导码送达确认部55。发送次数计数部54d对前导码发送次数进行计数并将其存储，在未从基站发来前导码接收确认的情况下，前导码模式选择部54c将前导码模式输入到前导码生成部56，以便以规定周期将相同前导码或别的前导码发送到基站。在从基站发来前导码接收确认的情况下，或者在前导码发送次数等于设定次数且未从基站发来前导码接收确认的情况下，前导码模式选择部54c中止前导码的发送。
前导码生成部56当从RACH控制部54输入了确定前导码模式P（k，L，i×s，r）的参数k、L、i×s、r时，重复r次产生使序列号k、序列长度L的CAZAC序列循环移位i×s后的前导码模式，并将其经由无线部51向基站发送。即，CAZAC序列生成部56a产生序列号k、序列长度L的CAZAC序列ZCk（n），循环移位部56b产生使CAZAC序列ZCk（n）循环移位i×s后的前导码模式ZCk（n－i×s），重复处理部56c将前导码模式ZCk（n－i×s）重复r次输入到无线部51。
前导码送达确认部55将从基站接收到的前导码接收确认信息内包含的前导码确定数据与所发送的前导码确定数据进行比较，在一致的情况下，判断为所发送的前导码到达了基站，并通知给信道选择部57。信道选择部57立即将前导码送达确认信号输入到RACH控制部54的前导码模式选择部54c和数据信道处理部58。前导码模式选择部54c在接收到前导码送达确认信号的情况下，立即停止前导码模式的送出，并且，数据信道处理部58将为了建立无线通信链路所需要的终端序号和数据类别、数据量等发送到基站。
图10是RACH控制部54的处理流程。
RACH控制部54保存从基站通过报知信道发送来的RACH信息内包含的前导码模式信息和发送功率信息Pt（步骤101），然后，根据（2）式计算传播损失量PLOSS（步骤102），根据该传播损失量PLOSS决定用户终端存在的区域（步骤103）。在决定了用户终端存在的区域的情况下，RACH控制部54从与该区域对应的多个前导码模式中选择一个前导码模式并将其输入到前导码生成部56，并发送到基站（步骤104）。以后，检查是否从基站发送来前导码接收确认信息（步骤105），在发送来前导码接收确认信息的情况下，结束前导码的发送。
然而，在等待了规定时间也未发送前导码接收确认信息的情况下，检查发送次数C是否是预先设定的规定次数Cend，在C＝Cend的情况下，中止前导码的发送（步骤107），结束前导码发送处理。另一方面，在步骤106中，前导码发送次数不是设定次数的情况下（Cend＜C），对前导码发送次数C进行向上计数（C＋1→C，步骤108），重复步骤102以后的处理。
图11是基站的另一结构图，对与图4的基站相同的部分附上相同标号。不同点是具有控制向用户终端的发送功率的发送功率控制部17。可根据前导码模式的重复数r估计用户终端的传播路径状态。即，在r＝0的情况下，用户终端存在于离基站近的区域内，因而可估计为该用户终端与基站间的传播路径状态良好，在r＝2的情况下，用户终端存在于离基站远的区域内，因而可估计为该用户终端与基站间的传播路径状态不良，在r＝1的情况下，可估计为传播路径状态一般。因此，基站的发送功率控制部17当从规定的用户终端接收到前导码模式时，根据该前导码模式的重复数r，决定以后要发送到该用户终端的功率。即，在重复数r小的情况下，减小发送功率，在重复数r大的情况下，增大发送功率。这样可简单地进行发送功率控制。
根据第1实施例，将小区划分为多个区域，并控制各个区域中的前导码模式的重复数，因而即使是大小区，也能减轻基站中的处理负荷。并且，根据第1实施例，由于在离基站近的区域中可减小循环移位间隔，因而即使是大小区，也能使从相互干扰小的相同序列号的母序列取出的能使用的序列数增多。并且，根据第1实施例，由于将PAPR小的序列的前导码模式分配给小区端存在的用户终端，因而可防止从该用户终端的发送放大器输出的信号的非线性失真，而且可提高放大器的效率。
（C）第2实施例
在第1实施例中，在用户终端所发送的前导码不能在基站接收到的情况下，发送重复数r相同的前导码模式。在第2实施例中，在前导码模式连续规定次数不能在基站接收到的情况下，用户终端增加重复数r，将该增加后的重复数的前导码模式重复r次发送。这样当增大了重复数r时，可增大基站的前导码检测概率。
图12是第2实施例的用户终端中的RACH控制部的处理流程。另外，用户终端和RACH控制部以及前导码生成部的结构与第1实施例相同。另外，当连续R次接收前导码失败时，使重复数r增加1。
RACH控制部54保存从基站通过报知信道发送来的RACH信息内包含的前导码模式信息和发送功率信息Pt（步骤201），然后，根据（2）式计算传播损失量PLOSS（步骤202），根据该传播损失量PLOSS决定用户终端存在的区域和重复数r（步骤203）。在决定了用户终端存在的区域的情况下，RACH控制部54检查发送次数C是否是R的倍数（步骤204），在发送次数C不是R的倍数的情况下，从与在步骤203中所决定的区域对应的多个前导码模式中选择一个前导码模式并将其输入到前导码生成部56，并发送到基站（步骤205）。以后，检查是否从基站发送来前导码接收确认信息（步骤206），在发送来前导码接收确认信息的情况下，结束前导码的发送。
然而，在等待了规定时间也未发送来前导码接收确认信息的情况下，检查发送次数C是否是预先设定的规定次数Cend（步骤207），在C＝Cend的情况下，中止前导码的发送（步骤208），结束前导码发送处理。另一方面，在步骤207中，前导码发送次数不是设定次数的情况下（Cend＜C），对前导码发送次数C进行向上计数（C＋1→C，步骤209），重复步骤202以后的处理。
在步骤204中，发送次数C是R的倍数的情况下，检查重复数r是否是最大值（步骤210），在“是”的情况下，进行步骤205以后的处理，在重复数r不是最大值的情况下，使重复数r增加1（步骤211），以后，重复步骤205以后的处理。
在第2实施例中，在用户终端不改变前导码模式而仅增加了重复数r的情况下，基站不知道用户终端是否增加了重复数r。因此，前导码检测部15的相关器（参照图6）有必要全部构成为，按最大重复数进行相关运算，将运算结果相加来进行峰值检测。另一方面，当发送次数C是R的倍数时使用重复数多1个的区域的前导码，从而可使前导码检测部15的相关器仍然采用图6的结构。
根据第2实施例，当基站连续R次接收前导码模式失败时，通过增加重复数r，可增大基站的前导码检测概率。
（D）第3实施例
在第1实施例中，参照图1和图2，小区被划分为3个区域A～C，作为区域A中的前导码设定了格式1的前导码模式C（l），将其重复数设定为0，作为区域B中的前导码设定了格式2的前导码模式C（m），将其重复数设定为1，以及作为区域C中的前导码设定了格式3的前导码模式C（n），将其重复数设定为2。然后，用户终端在规定时间T向基站发送一次前导码而与重复数r无关，在其间未从基站发来前导码接收确认信息的情况下，再发送前导码。
图13是第3实施例的概略说明图，在第3实施例中，在规定时间T期间设定多个访问时隙，该多个访问时隙可发送重复数少的前导码，例如重复数r＝0的前导码。图中是在第1、第2、第3访问时隙ASL中发送重复数r＝0的前导码C（1）的情况的例子。这样通过增加重复数少的前导码的发送机会，可减少在相同定时从多个用户终端发送相同前导码的可能性，能减少干扰。
图14是基站的前导码检测部15（参照图4）的结构图，示出仅重复数0用的第1前导码检测部15A的详细结构，省略了重复数1用的第2前导码检测部15B和重复数2用的第3前导码检测部15C的详情。另外，第2、第3前导码检测部15B、15C具有与图6相同的结构。
重复数0用的第1前导码检测部15A具有：第1前导码部15A1，其在第1访问时隙中进行前导码检测处理；第2前导码部15A2，其在第2访问时隙中进行前导码检测处理；以及第3前导码部15A3，其在第3访问时隙中进行前导码检测处理。
第1前导码部15A1具有：相关器21a01～21a20，其在第1访问时隙中进行接收前导码信号和重复数r＝0的前导码模式C（1）～C（20）的相关运算；峰值检测部22a01～22a20，其检测各相关器输出的峰值；以及比较部23a01～23a20，其比较各检测出的峰值是否是设定值TH以上并输出比较结果。
第2前导码部15A2具有：相关器24a01～24a20，其在第2访问时隙中进行接收前导码信号和重复数r＝0的前导码模式C（1）～C（20）的相关运算；峰值检测部25a01～25a20，其检测各相关器输出的峰值；以及比较部26a01～26a20，其比较各检测出的峰值是否是设定值TH以上并输出比较结果。
第3前导码部15A3具有：相关器27a01～27a20，其在第3访问时隙中进行接收前导码信号和重复数r＝0的前导码模式C（1）～C（20）的相关运算；峰值检测部28a01～28a20，其检测各相关器输出的峰值；以及比较部29a01～29a20，其比较各检测出的峰值是否是设定值TH以上并输出比较结果。
在第1～第3访问时隙中前导码模式C（i）（i＝1～20）的相关器输出的峰值是设定值TH以上的情况下，前导码检测信号输出部15D将访问时隙序号和具有前导码模式C（i）的前导码检测信号输入到前导码接收确认部16（图4）。
根据第3实施例，通过增加重复数r少的前导码的发送机会，可减少在相同定时从多个用户终端发送相同前导码的可能性，能减少干扰。
（E）第4实施例
在第1实施例中，即使在重复数r是1以上的情况下，也使用同一频率载波将前导码模式发送到基站。在第4实施例中，在前导码模式的重复数r是1以上的情况下，使第1次、第2次、…发送的前导码模式的发送频率不同（跳频）。
图15是第4实施例的说明图，在发送重复数r＝2的前导码模式C（k，sj）的情况下，用户终端以频率f3发送在第1访问时隙中发送的第1前导码模式C（k，sj），以频率f4发送在第2访问时隙中发送的第2前导码模式C（k，sj），以及以频率f1发送在第3访问时隙中发送的第3前导码模式C（k，sj）。在进行该跳频的情况下，有必要从基站通过报知信道包含跳频模式信息h1在内报知前导码信息。在图15的情况下，前导码信息是
P（k，sj，2，hl），hl＝f3，f4，f1
图16是用户终端的前导码生成部56（图7）的结构图，对与图9的第1实施例相同的部分附上相同标号。不同点是设有发送频率切换部56d。发送频率切换部56d根据跳频模式hl，以频率f3调制在第1访问时隙中发送的第1前导码模式C（k，sj），以频率f4调制在第2访问时隙中发送的第2前导码模式C（k，sj），以及以频率f1调制在第3访问时隙中发送的第3前导码模式C（k，sj），并输入到无线部。
根据第4实施例，在使用重复数是1以上的前导码模式的情况下，通过使第1次的前导码模式的发送频率、第2次的前导码模式的发送频率、…不同，前导码接收功率根据频率分集效果增大，从而能可靠地送达基站。
以上根据本发明，将小区划分为多个区域，并控制各个区域中的前导码模式的重复数，因而即使是大小区，也能减轻基站中的处理负荷。
根据本发明，由于在离基站近的区域中可减小循环移位间隔，因而即使是大小区，也能使从相互干扰小的相同序列号的母序列取出的序列数增多。
根据本发明，由于将PAPR小的序列的前导码模式分配给小区端存在的用户终端，因而可防止从该用户终端的发送放大器输出的信号的非线性失真，而且可提高放大器的效率。
根据本发明，当基站连续R次接收前导码模式失败时，通过增加重复数r，可增大基站的前导码检测概率。
根据本发明，通过增加重复数少的前导码的发送机会，可减少在相同定时从多个用户终端发送相同前导码的可能性，能减少干扰。
根据本发明，在使用重复数是1以上的前导码模式的情况下，通过使第1次的前导码模式的发送频率、第2次的前导码模式的发送频率、...不同，前导码接收功率根据频率分集效果增大，从而能可靠地送达基站。

Claims (21)

1.一种随机访问信道发送方法，由用户终端识别自身存在的区域而从已知的多个前导码模式中选择分配给该区域的规定的前导码模式并将其发送到基站，该随机访问信道发送方法的特征在于，
将小区划分为多个区域，从基站针对每个区域将表示在该区域中可使用的前导码模式的信息报知给用户终端，
用户终端检测自身存在的区域，从所述报知的前导码模式中选择与自身存在的区域相应的规定的前导码模式，
存在于离基站近的区域内的用户终端通过重复M次发送与该近的区域对应的前导码模式，存在于离基站远的区域内的用户终端通过重复N次发送与该远的区域对应的前导码模式，其中，M＜N。
2.根据权利要求1所述的随机访问信道发送方法，其特征在于，所述M是0。
3.根据权利要求1所述的随机访问信道发送方法，其特征在于，基站利用CAZAC序列设定所述各区域的前导码模式，用户终端通过变更该CAZAC序列的循环移位间隔，将该CAZAC序列用作多个前导码模式。
4.根据权利要求3所述的随机访问信道发送方法，其特征在于，使重复数少的区域的CAZAC序列的循环移位间隔变窄，使重复数多的区域的CAZAC序列的循环移位间隔变宽。
5.根据权利要求3所述的随机访问信道发送方法，其特征在于，设定峰均功率比（PAPR）小的序列，作为重复数多的区域的CAZAC序列。
6.根据权利要求1所述的随机访问信道发送方法，其特征在于，将所述各区域中的前导码模式和重复数从基站通过报知信道报知给用户终端。
7.根据权利要求6所述的随机访问信道发送方法，其特征在于，
基站将发送功率通过所述报知信道报知给用户终端，
用户终端求出所述发送功率与接收功率的差，根据该差识别自身存在的区域，选择分配给该区域的规定的前导码模式，按照与所述重复数对应的次数连续发送该前导码模式。
8.根据权利要求7所述的随机访问信道发送方法，其特征在于，在所发送的前导码模式未由基站接收到的情况下，用户终端有间隔地增加重复数并连续发送所述前导码模式。
9.根据权利要求7所述的随机访问信道发送方法，其特征在于，在基站中，按所述报知的每个前导码模式运算该前导码模式与接收信号的相关度，针对重复数是多个的前导码模式加上多次相关运算结果，检测相关峰值是设定值以上的前导码模式，向用户终端通知接收到该前导码模式。
10.根据权利要求9所述的随机访问信道发送方法，其特征在于，基站在将信息发送到规定的用户终端的情况下，按照与从该用户终端接收到的前导码模式的重复数对应的发送功率发送该信息。
11.根据权利要求1所述的随机访问信道发送方法，其特征在于，在将发送一次前导码模式所需要的时间设定为一个访问时隙、并将最大重复数设定为M时，存在于重复数是0的区域内的用户终端将分配给该区域的规定的前导码模式在（M＋1）个访问时隙中的规定的访问时隙中发送到基站。
12.根据权利要求1所述的随机访问信道发送方法，其特征在于，将所述各区域中的所述前导码模式、所述重复数以及跳频模式从基站通过报知信道报知给用户终端，
存在于重复数是1以上的区域内的用户终端根据所述跳频模式改变发送频率来发送规定的前导码模式。
13.一种无线通信系统的基站，该无线通信系统中，由用户终端识别自身存在的区域而从已知的多个前导码模式中选择分配给该区域的规定的前导码模式并将其发送到基站，该基站的特征在于，该基站具有：
报知单元，其将小区划分为多个区域，针对每个区域将在该区域中可使用的前导码模式和发送重复数报知给用户终端；
前导码检测单元，其检测从用户终端发送的前导码模式；以及
执行如下处理的单元：在接收到所述前导码模式的情况下，生成前导码接收确认信息并将其发送，
存在于离该基站近的区域内的用户终端选择的前导码模式与存在于离该基站远的区域内的用户终端选择的前导码模式相比重复数少。
14.根据权利要求13所述的基站，其特征在于，所述报知单元指定一个以上的CAZAC序列和各CAZAC序列的循环移位间隔作为所述前导码模式，所述用户终端使规定的CAZAC序列按所指定的循环移位间隔进行移位来生成前导码模式。
15.根据权利要求13所述的基站，其特征在于，所述前导码检测单元具有：
相关部，其按所述报知的每个前导码模式运算该前导码模式与接收信号的相关度；
加法部，其针对重复数是多个的前导码模式加上多次相关运算结果；以及
比较部，其比较相关峰值是否是设定值以上，
当相关峰值是设定值以上时，判定为接收到与该相关峰值对应的前导码模式。
16.根据权利要求13所述的基站，其特征在于，所述基站具有发送功率控制部，该发送功率控制部在从基站向规定的用户终端发送信息时，根据从该用户终端接收到的前导码模式的重复数决定发送功率。
17.一种无线通信系统，由用户终端识别自身存在的区域而从已知的多个前导码模式中选择分配给该区域的规定的前导码模式并将其发送到基站，该无线通信系统的特征在于，该基站具有：
报知单元，其将小区划分为多个区域，在各区域内设定一个以上的前导码模式和该前导码模式的发送重复数并将其报知给用户终端；
前导码检测单元，其检测从用户终端发送的前导码模式；以及
执行如下处理的单元：在接收到所述前导码模式时，生成前导码接收确认信息并将其进行发送，
用户终端具有：
保存部，其保存从基站所发送的报知信息；
区域检测单元，其检测该用户终端存在的区域；
前导码模式选择部，其从所述保存部选择与该区域对应的前导码模式；以及
前导码发送部，其生成该前导码模式，并发送与所述区域对应的重复数和该前导码模式，
设置在基站中的所述报知单元将存在于离该基站近的区域内的用户终端选择的前导码模式的发送重复数设定得少于存在于离该基站远的区域内的用户终端选择的前导码模式的发送重复数来报知给用户终端。
18.根据权利要求17所述的无线通信系统，其特征在于，所述区域检测单元具有：
运算单元，其运算从基站报知的发送功率与用户终端的信号接收功率的差；以及
区域检测单元，其根据该差识别自身存在的区域。
19.根据权利要求17所述的无线通信系统，其特征在于，所述用户终端具有：
接收单元，其接收从基站发送的前导码接收确认信息；
接收确认单元，其根据该前导码接收确认信息判断自身所发送的前导码模式是否由基站接收到；以及
执行如下处理的单元：在所发送的前导码模式未由基站接收到的情况下，增加用户模式的发送重复数，
所述前导码发送部按该发送重复数连续发送该前导码模式。
20.根据权利要求17所述的无线通信系统，其特征在于，在将发送一次前导码模式所需要的时间设定为一个访问时隙、并将最大重复数设定为M时，存在于重复数是0的区域内的用户终端的所述前导码发送部将所述前导码模式在（M＋1）个访问时隙中的规定的访问时隙中发送到基站。
21.根据权利要求17所述的无线通信系统，其特征在于，基站的所述报知单元除了所述各区域中的前导码模式和重复数以外，还将跳频模式通过报知信道报知给用户终端，存在于重复数是1以上的区域内的用户终端的所述前导码发送部根据所述跳频模式改变发送频率来发送规定的前导码模式。
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