CN105210442A - 无线通信系统以及终端装置 - Google Patents

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Abstract

在包含无线基站和终端装置的无线通信系统中，在所述终端装置和所述无线基站之间共享对应信息，所述对应信息是将所述无线通信系统中能够使用的前导序列分割为多个子集后的各子集，与所述终端装置中的信号接收电平和所述前导序列的发送重复次数建立对应的对应信息，所述终端装置基于来自所述无线基站的信号的接收电平，参照所述对应信息来选择与所述接收电平对应的子集，将所选择的所述子集中包含的任意的前导序列，按与所述子集对应的发送重复次数而发送至所述无线基站。

Description

无线通信系统以及终端装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术的领域，尤其是涉及能够对随机接入的覆盖范围进行强化的无线通信系统和终端装置。
背景技术
不经由人类的操作而实现终端间的自主的通信的机器通信(机器对机器通信(Machine-to-MachineCommunication))的开发正在推进。在3GPP(第三代合作伙伴计划(ThirdGenerationPartnershipProject))中的机器通信被称为MTC(MachineTypeCommunication：机器类型通信)。在Release11中，讨论了面向MTC终端的网络最优化功能。在Release12中，讨论了伴随建筑物穿透损耗的覆盖范围的强化。
覆盖范围的强化，对于SCH(SharedChannel：共享信道)、PBCH(PhysicalBroadcastChannel：物理广播信道)，PRACH(PhysicalRandomAccessChannel：物理随机接入信道)，PDCCH(PhysicalDownlinkControlChannel：物理下行控制信道)，PDSCH(PhysicalDownlinkSharedChannel：物理下行共享信道)，PUSCH(PhysicalUplinkSharedChannel：物理上行共享信道)，PUCCH(PhysicalUplinkControlChannel：物理上行控制信道)等成为必要。
MTC终端的种类是多样的，既有如燃气表或电表、温度/湿度探测器等那样定期地发送数据的MTC终端，也有在发生了特定的事件时发送数据的MTC终端。为了无论MTC终端的种类或所放置的位置、环境，哪个终端都能够迅速地建立无线链路，随机接入的覆盖范围的强化特别地重要。
为了强化覆盖范围，考虑到将相同的信息在时域上进行重复发送。在PUCCH中，采用ARQ或混合ARQ，其中，所述ARQ是发送侧发送了数据帧后，在经过预定时间也没有能够接收到ACK的情况下，将相同的数据帧重复发送直到成为既定次数为止的ARQ(AutomaticRetransmissionRequest：自动重发请求)，所述混合ARQ是与纠错进行组合的混合ARQ(例如，参照非专利文献1)。
此外，提出通过PRACH来发送较长的序列的前导码格式(例如，参照非专利文献2)。在随机接入步骤的一部分中应用混合ARQ也是已知的。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：3GPPTS36.213，10.1.4HARQ-ACKRepetition
非专利文献2：3GPPTS36.211，5.7Physicalrandomaccesschannel
发明内容
发明要解决的课题
课题在于，提供一种能够支持终端装置的随机接入的覆盖范围强化的无线通信系统、和在这样的无线通信系统中使用的终端装置。
用于解决课题的手段
在第一方式中，提供包含无线基站和终端装置的无线通信系统。该无线通信系统的特征在于，
在所述终端装置和所述无线基站之间，共享对应信息，所述对应信息是将所述无线通信系统中能够使用的前导序列分割为多个子集后的各子集，与所述终端装置中的信号接收电平(level)和所述前导序列的发送重复次数建立对应的对应信息，
所述终端装置基于来自所述无线基站的信号的接收电平，参照所述对应信息来选择与所述接收电平对应的子集，将所选择的所述子集中包含的任意的前导序列，按与所述子集对应的发送重复次数而发送至所述无线基站。
在第二方式中，提供在通信系统中使用的终端装置。终端装置具有：
测定单元，对来自无线基站的信号的接收强度进行测定；
将无线通信系统中能够使用的前导序列分割为多个子集后的各子集，与所述信号的接收强度和所述前导序列的发送重复次数建立对应的表格；
控制单元，基于所述信号的所述接收强度，参照所述表格，选择与所述接收强度对应的子集中包含的任意的前导序列，决定与所述子集对应的所述发送重复次数；以及
通信单元，将所述选择的前导序列，按所述发送重复次数进行发送。
发明的效果
根据上述结构，能够实现终端装置的随机接入的覆盖范围强化。
附图说明
图1是应用本发明的无线通信系统的概略结构图。
图2是表示在随机接入步骤中被交换的消息的图。
图3是说明在图1的结构中产生的不利状况、和通过实施方式而实现的结构的图。
图4是表示将前导序列的子集与重复次数建立对应的映射表格的一例的图。
图5是表示第1实施方式的MTC终端和无线基站(eNB)的结构、和随机接入步骤的图。
图6是说明第1实施方式的效果的图。
图7是说明在第2实施方式中对随机接入的覆盖范围进一步强化的例的图。
图8是说明在第2实施方式中对随机接入的覆盖范围进一步强化的例的图。
图9是说明在第2实施方式中对随机接入的覆盖范围进一步强化的例的图。
图10是表示在第2实施方式中使用的映射表格的一例的图。
图11是表示第2实施方式的MTC终端和无线基站(eNB)的结构、以及随机接入步骤的图。
具体实施方式
图1是应用本发明的无线通信系统1的概略结构图。图1还表示在完成本发明的过程中考虑到的随机接入步骤中的重复次数的设定。
无线通信系统1包含：无线基站(eNB)10、终端装置20-1以及20-2。终端装置20-1以及20-2是MTC终端(MTC-UE)20。从MTC终端20-1、20-2收集到的信息从eNB10被传输至网络上的未图示的服务器等。此外，来自服务器的控制信息从无线基站10被发送至MTC终端20-1、20-2。
在图1中，为了图示的方便，仅描绘了MTC终端20-1和20-2，但是，实际上配置了非常多的MTC终端20。eNB10也可以被连接到光纤等的传输网或者能够通信的供电线。
在随机接入步骤中应用时域上的重复动作的情况下，首先考虑到的是，对进行随机接入的全部的MTC终端20-1、20-2，定义相同次数的重复次数。此外，考虑对在随机接入步骤中被交换的全部的消息，定义相同次数的重复次数。
例如，如图1所示那样，对位于无线基站10的管辖区域内或其邻近的MTC终端20-1和20-2，分别定义100次的重复次数。在该情况下，对于位于小区边缘的MTC终端20-1而言，为了保证覆盖范围，100次的重复次数是适合的情况下，对于位于基地局10的邻近的MTC终端20-2而言，存在10次的重复次数就足够的情况。因此，要求更灵活的重复次数的设定。
同样的情况，在对在随机接入步骤中使用的消息一律既定相同的重复次数的情况下也是如此。
图2表示基于争用的随机接入步骤。MTC终端20为了在与eNB10之间建立连接(connection)，首先发送随机接入(RA)前导码(消息1)。接收到RA前导码的eNB10在下行链路共享信道中返回RA响应(response)(消息2)。
接受到RA响应的MTC终端20使用通过RA响应而分配的上行链路资源，将连接请求消息与终端ID一并发送至eNB10(消息3)。eNB10对包含终端ID的争用解决消息进行输出(消息4)。
如图3(A)所示那样，在对MTC终端20-1、20-2的全部一律，且对消息1～4的全部一律既定了相同的重复次数的情况下，MTC终端20-2为了建立与eNB10的通信，通过RACH将前导码发送既定的次数(S11)。
在MTC终端20-2的通信环境是良好的情况下，eNB10在从开始消息1(前导码)的重复发送起时间t1后检测出前导码，开始RA响应(消息2)的重复发送(S12)。可是，MTC终端20-2由于没有结束既定的重复次数的发送，因此，持续重复发送前导码。
MTC终端20-2在既定的次数的前导码的发送结束了的时刻t2，已经实施了RA响应(消息2)的重复发送，MTC终端20-2从中途起开始进行RA响应(消息2)的检测。若消息2被检测出，则MTC终端20-2对eNB10，重复发送包含终端ID的消息3(S13)。eNB10在消息3的发送达到既定的重复次数前，在时间t3检测出消息3，开始进行对于MTC终端20-2的消息4的重复发送(S14)。
MTC终端20-2在重复进行消息3的发送直到达到既定的次数后，在时间t4开始进行消息4的检测。
在上述的例中，在从时间t1到t2之间，MTC终端20-2重复进行不必要的前导码的发送，eNB10必须无用地重复进行消息2的发送。此外，在从时间t3到t4之间，MTC终端20-2不必要地重复进行消息3的发送，eNB10必须无用地重复进行消息4的发送。
因此，在实施方式中，如图3(B)所示那样，提供一种结构，该结构能够减少不必要的消息的发送接收，且各MTC终端20能够迅速地在与eNB10(或者网络)之间建立通信。
<第1实施方式>
通过实施方式，将在系统中能够使用的前导序列分组为多个子集。按每个子集，将MTC终端中的接收功率、和在随机接入步骤中的消息的发送重复次数建立对应。将该对应关系在MTC终端和无线基站(eNB)之间相同地进行保持。
图4表示在第1实施方式的MTC终端20中使用的映射表格22的一例。如参照图5后述那样，eNB10也具有主要部分与映射表格22相同的映射表格。
映射表格22规定了将前导序列分割为多个组后的子集22a、MTC终端20的接收功率电平22c、和重复次数22b的对应关系。接收功率电平22c是例如从eNB10发送的参考信号的接收功率(RSRP：ReferenceSignalReceivedPower)。
通过参照映射表格22，MTC终端20能够确定与本终端的接收功率相应的子集，从子集之中选择前导序列。
例如，在MTC终端20中测定到的RSRP电平比X1高的情况下，从子集1中使用索引号为1～32的前导序列的其中一个。在该情况下，RA前导码和消息2～4的发送重复次数为1次。子集1在以往的UE或覆盖范围强化的需要较少的MTC终端20中使用。
在MTC终端20中测定到的RSRP的电平为X1以下但比X10高的情况下，MTC终端20选择索引号为33～40的子集2。在使用子集2中包含的前导序列时的发送重复次数例如为10次。
以下同样地，根据测定到的RSRP的范围而选择不同的子集，且与子集对应的重复次数被既定。位于小区边缘的MTC终端等、RSRP电平低的MTC终端20选择前导码索引为60～64的子集N，按重复次数100而重复发送RA前导码。
eNB10具有的映射表格可以是与MTC终端20的映射表格22相同的表格，也可以是仅将子集22a和重复次数22b建立对应的表格。
通过使将前导序列的子集和每个子集的重复次数建立对应的信息，在MTC终端20和eNB10中共享，从而在随机接入时，在MTC终端20A和eNB10之间决定适当的重复次数。此外，MTC终端20能够根据本终端的无线状态而选择适当的重复次数，因此，能够减少无用的重复。
图5是表示第1实施方式的MTC终端(MTC-UE)20A和无线基站(eNB)10的结构、以及随机接入步骤的图。
MTC终端20A具有：随机接入(RA)控制单元21A、以及接收功率(RSRP)测定单元27。RA控制单元21A具有：将前导序列的子集与接收功率电平和重复次数建立对应的映射表格22、前导码选择单元23、以及上行链路重复次数决定单元24。
eNB10具有：映射表格12、以及下行链路重复次数决定单元13。映射表格12是主要部分与MTC终端20A的映射表格22相同的表格，例如，如上述那样，将前导序列的子集与重复次数建立对应的表格。
eNB10对管辖区域发送参考信号(RS)。MTC终端20A在建立与eNB10的通信之前，接收从eNB10发送的参考信号，通过RSRP测定单元27对其接收强度进行测定。
MTC终端20A的前导码选择单元23参照映射表格22，选择与RSRP测定值相应的子集。上行链路重复次数决定单元24参照映射表格22，决定上行链路重复次数。
MTC终端20A将由前导码选择单元23选择的前导序列，按由上行链路重复次数决定单元24决定的重复次数进行发送(S101)。例如，所测定的RSRP的电平比X10高且为X1以下的情况下，从索引号为33～40的子集2中选择任意的前导序列(例如索引35的前导序列)，该前导序列按重复次数10次进行发送。
eNB10接收来自MTC终端20A的RA前导码。下行链路重复次数决定单元13参照映射表格12，判断所接收到的前导序列是属于哪个子集，决定与该子集对应的重复次数。eNB10按所决定的重复次数(例如10次)，对MTC终端20A发送消息2(S102)。
MTC终端20A若接收到消息2(RA响应)，则按在S101中决定的重复次数，发送消息3(S103)。eNB10若接收到消息3，则按在S102中决定的重复次数，发送消息4(S104)。
图6是表示第1实施方式的效果的图。图6(A)是在图3(A)的方式和第1实施方式的方式中，比较了通过RA步骤而总共的重复次数的图表。与如图3(A)那样，无论MTC终端20的位置、无线环境等如何而重复次数被一律既定的情况相比，在第1实施方式的方式中选择了重复次数10次的情况下，简单计算能够将重复次数减少为1/10。在MTC终端20中测定到的RSRP电平较低的情况下，减少率变小，但是，即使在该情况下，与图3(A)的方式相比，重复次数变得非常小。
图6(B)是在图3(A)的方式和第1实施方式的方式中，比较了RA步骤所需的时间的图表。在根据RSRP电平而选择了重复次数10次的情况下，与图3(A)的方式相比，建立通信所需的时间减少82％。
在第1实施方式中，构成为MTC终端20A和eNB10预先保持主要部分相同的映射表格22、12，但是，也可以构成为通过上位层而半静态地设定(configure)映射表格22、12所记述的规则(rule)。
另外，作为参考信号，CSI-RS(信道状态信息参考信号(ChannelStateInformationReferenceSignal))、CRS(小区专用参考信号(Cell-specificReferenceSignal))、DM-RS(解调参考信号(DemodulationReferenceSignal))、新规定的RS等，并没有特别地限定。
<第2实施方式>
图7～图9是在第2实施方式中对随机接入的覆盖范围进一步强化的例的图。
在图7的映射表格22中，与第1实施方式相同地，根据接收电平的范围而对应前导序列的子集，根据子集而设定重复次数。通过该方式，无用的重复减少得相当多，但是，也存在发生无用的重复的情况。
例如，如图8所示那样，设为根据RSRP电平而从子集2中选择前导序列，且选择重复次数10次。可是实际上，设为在上行链路中的消息发送的重复次数8次就足够了。
在该情况下，如圆圈A、B所示那样，虽然很少，但是，在RA前导码和消息3中发生无用的重复。
因此，在第2实施方式中，如图9的虚线所示那样，对RA前导码和消息3的重复次数进行微调整，进一步强化随机接入的覆盖范围。
图10表示在第2实施方式的MTC终端中使用的映射表格42的一例。如参照图11后述的那样，eNB也具有主要部分与映射表格42相同的表格。
在第2实施方式中，将从MTC终端发送到eNB的RA前导码以及消息3的重复次数、和对从eNB发送到MTC终端的消息2以及4设定的重复次数，分别进行设定。
映射表格42规定将能够使用的前导序列分组后的子集42a、RSRP电平42c、消息2以及4的重复次数42b、RA前导码以及消息3的重复次数42d的对应关系。
在MTC终端中测定到的RSRP电平超过X1的情况下，使用从索引号为1～32的子集1中选择的前导序列。在该情况下，RA前导码和消息3的重复次数、消息2和消息4的重复次数都是1次。
在MTC终端中测定到的RSRP电平为X1以下且比X10高的情况下，MTC终端选择子集2，并选择索引号为33～48的前导序列的其中一个。在使用子集2的前导序列的情况下，RA前导码和消息3的重复次数N由式(1)表示。
[数1]
在式(1)中，基于实际上接收到的参考信号的功率电平、与RSRP范围的下限值X10的差异，对与RSRP电平对应而既定的重复次数10，进行重复次数的微调整。MTC终端将从子集2中选择的RA前导码，按微调整后的重复次数进行发送。关于消息3也是同样的。
在MTC终端中测定到的RSRP电平处于比X20高且为X10以下的范围的情况下，MTC终端选择索引号为49～59的子集3。在使用子集3中包含的前导序列的情况下，RA前导码和消息3的重复次数N由式(2)表示。
[数2]
在式(2)中，基于实际上接收到的参考信号的功率电平、与RSRP范围的下限值X20的差异，对与RSRP电平对应而既定的重复次数20，进行重复次数的微调整。
同样地，在MTC终端中测定到的RSRP电平处于比X30高且为X20以下的范围的情况下，MTC终端选择索引号为60～64的子集4。在使用子集4中包含的前导序列的情况下，RA前导码和消息3的重复次数N由式(3)表示。
[数3]
在式(3)中，基于实际上接收到的参考信号的功率电平、与RSRP范围的下限值X30的差异，对与RSRP范围对应而既定的重复次数30，进行重复次数的微调整。
从MTC终端接收到RA前导码的eNB参照映射表格而确定接收到的前导序列所属的子集，按对应的重复次数来发送消息2。关于消息4也是同样的。
图11是表示第2实施方式的MTC终端(MTC-UE)20B和无线基站(eNB)10的结构、以及随机接入步骤的图。
MTC终端20B具有：随机接入(RA)控制单元21B、以及接收功率(RSRP)测定单元27。RA控制单元21B具有：将前导序列的子集与接收功率电平和重复次数建立对应的映射表格42、前导码选择单元23、上行链路重复次数决定单元24、以及上行链路重复次数调整单元25。
映射表格42可以是与图10所示的映射表格42相同的表格，也可以是仅包含子集42a、RSRP范围42c、前导码以及消息3的重复次数42d的表格。
eNB10具有：映射表格32、以及下行链路重复次数决定单元13。映射表格32可以是与MTC终端20B的映射表格42相同的表格。或者，也可以是仅包含映射表格42之中的子集42a和消息2以及4的重复次数42b的表格。
MTC终端20B若检测出来自eNB10的参考信号，则通过RSRP测定单元27对RSRP电平进行测定。前导码选择单元23参照映射表格42，选择与RSRP测定值相应的子集。上行链路重复次数决定单元24参照映射表格22，决定上行链路重复次数。
上行链路重复次数调整单元25根据RSRP测定值，使用由映射表格42既定的式子，对RA前导码的重复次数进行调整。
MTC终端20B将所选择的前导序列，按通过上行链路重复次数调整单元25调整后的重复次数进行发送(S201)。
eNB10接收来自MTC终端20B的RA前导码。下行链路重复次数决定单元13参照映射表格32，判断所接收的前导序列属于哪个子集，并决定与该子集对应的重复次数。eNB10按所决定的重复次数，对MTC终端20B发送消息2(S202)。
MTC终端20A若接收到消息2(RA响应)，则按在S201中调整后的重复次数，发送消息3(S303)。eNB10若接收到消息3，则按在S202中决定的重复次数，发送消息4(S104)。
如此，通过调整在上行链路中的重复次数，随机接入步骤变得接近图3(B)的理想的状态。
另外，图10的前导码以及消息3的重复次数的调整方法充其量是一例，能够采用任意的调整方法。例如，在图10中，基于实际的接收电平与RSRP范围的下限值之差进行了调整，但是，可以基于实际的接收电平与RSRP范围的上限值之差进行调整，也可以基于实际的接收电平与RSRP范围的中值进行调整。
在上述的例中，作为终端装置以MTC终端为例进行了说明，但是，也能够应用于移动台的随机接入。
本申请基于2013年5月8日申请的日本专利申请第2013-098878号并主张其优先权，将同日本专利申请的全部内容通过参照而援用到本申请。

Claims (10)

1.一种包含无线基站和终端装置的无线通信系统，其特征在于，
在所述终端装置和所述无线基站之间，共享对应信息，所述对应信息是将所述无线通信系统中能够使用的前导序列分割为多个子集后的各子集，与所述终端装置中的信号接收电平和所述前导序列的发送重复次数建立对应的对应信息，
所述终端装置基于来自所述无线基站的信号的接收电平，参照所述对应信息来选择与所述接收电平对应的子集，将所选择的所述子集中包含的任意的前导序列，按与所述子集对应的发送重复次数而发送至所述无线基站。
2.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，
所述无线基站在从所述终端装置接收到所述前导序列时，参照所述对应信息，决定与包含所述前导序列的子集对应的所述发送重复次数，
按所决定的所述发送重复次数，对所述终端装置发送响应。
3.如权利要求2所述的无线通信系统，其特征在于，
在所述对应信息中，将包含所述前导序列的上行链路的消息的发送重复次数和包含所述响应的下行链路的消息的发送重复次数，分别与所述子集建立对应。
4.如权利要求1～3的任一项所述的无线通信系统，其特征在于，
所述对应信息包含用于调整包含所述前导序列的上行链路的消息的发送重复次数的调整信息，
所述终端装置按基于所述调整信息调整后的所述发送重复次数，发送所述上行链路的消息。
5.如权利要求4所述的无线通信系统，其特征在于，
在所述对应信息中，将所述子集与一定范围的所述接收电平建立对应，
所述调整信息基于所述终端装置中的所述接收电平的实测值、和表示所述一定范围的值，对所述发送重复次数进行调整。
6.一种终端装置，具有：
测定单元，对来自无线基站的信号的接收强度进行测定；
将无线通信系统中能够使用的前导序列分割为多个子集后的各子集，与所述信号的接收强度和所述前导序列的发送重复次数建立对应的表格；
控制单元，基于所述信号的所述接收强度，参照所述表格，选择与所述接收强度对应的子集中包含的任意的前导序列，决定与所述子集对应的所述发送重复次数；以及
通信单元，将所述选择的前导序列，按所述发送重复次数进行发送。
7.如权利要求6所述的终端装置，其特征在于，
所述表格是主要部分与在所述无线基站中所使用的对应表格相同的表格，
所述通信单元接收对于所述前导序列的响应，所述前导序列是从所述无线基站按基于所述对应表格决定的重复次数而发送来的前导序列。
8.如权利要求7所述的终端装置，其特征在于，
在所述表格中，将包含所述前导序列的上行链路的消息的发送重复次数和包含所述响应的下行链路的消息的发送重复次数，分别与所述子集建立对应。
9.如权利要求6～8的任一项所述的终端装置，其特征在于，
所述表格包含用于调整包含所述前导序列的上行链路的消息的发送重复次数的调整信息，
所述通信单元按基于所述调整信息调整后的所述发送重复次数，发送所述上行链路的消息。
10.如权利要求9所述的终端装置，其特征在于，
在所述表格中，将所述子集与一定范围的所述接收电平建立对应，
所述调整信息基于所述接收电平的实测值和表示所述一定范围的值，对所述发送重复次数进行调整。
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