JP2009524303A

JP2009524303A - 広帯域ｔｄｄ移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法、装置、及び端末

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Publication number: JP2009524303A
Application number: JP2008550612A
Authority: JP
Inventors: 韶▲輝▼ ▲孫▼; 映民王; 立波王; ▲海▼ ▲畢▼
Original assignee: 上海原動力通信科技有限公司
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2007-01-04
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2027-01-04
Also published as: EP1981188A4; CN101005308B; CN101005308A; JP4997577B2; US8072932B2; KR20080096550A; KR101050522B1; CN102724766A; CN102724766B; US20100226295A1; EP2592771A2; EP2592771A3; EP1981188A1; EP2592771B1; WO2007082458A1

Abstract

広帯域ＴＤＤ移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法を開示する。本方法は、セルのシステム同報通信メッセージを受信しかつセルのＵｐＰＴＳタイムスロットにおいて周波数領域内の周波数帯域の設定情報を取得することを含み、端末は、ＵｐＰＴＳタイムスロットにおける周波数帯域の設定情報に従ってＵｐＰＴＳタイムスロットにおいてＢＳへランダムアクセスシーケンスを送信する。ＵｐＰＴＳタイムスロットにおける周波数領域内の周波数帯域の設定情報は、使用される全帯域幅をＵｐＰＴＳタイムスロットにおいて分割してなる周波数帯域の数に関する情報と、各周波数帯域の帯域幅サイズに関する情報と、周波数点の位置に関する情報とを含む。本発明が提供する広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法、装置、及び端末は、ネットワークアクセスを実行するためにタイムスロットが異なる周波数帯域を使用することができ、これにより、ランダムアクセスシーケンスを送信する際の競合及び衝突の確率を低くすることができ、かつ効率的なランダムアクセス手順を実現することができる。

Description

本発明は移動通信の分野に関し、具体的には、広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法、装置、及び端末に関する。

本出願は、「広帯域ＴＤＤ移動通信システムにおける物理層のランダムアクセス方法」と題する、２００６年１月１７日に中国特許庁に提出された中国特許出願第２００６１０００５６７４．６号に対する優先権を主張するものである。前記中国特許出願は、本参照によりその全体が開示に含まれる。

第３世代の移動通信システムのための優勢な３つの国際標準の中で、時分割複信（ＴＤＤ）を採用しているのはＴＤ−ＳＣＤＭＡのみである。ＴＤ−ＳＣＤＭＡはアップリンク及びダウンリンクの非対称サービス伝送をサポートし、周波数スペクトルの利用に関してより優れた柔軟性を有する。

既存のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムは、１．２８Ｍｃｐｓのチップレート及び１．６ＭＨｚの帯域幅を与えられるシステムである。システムのデータ部分及びアップリンク／ダウンリンクパイロット部分には、同じ信号形式が使用される。図１は、既存のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムにおける１フレームの構造形式を示す。図１では、各サブフレームがさらに７つの通常のタイムスロットと、３つの特殊なタイムスロットとに分割されている。３つの特殊なタイムスロットは、各々、ＤｗＰＴＳ、ＧＰ、及びＵｐＰＴＳである。７つの通常のタイムスロットの中で、ＴＳ０は一般にダウンリンクに割り当てられ、ＴＳ１は一般にアップリンクに割り当てられる。アップリンクのタイムスロットとダウンリンクのタイムスロットは、切換ポイントで分離される。ＤｗＰＴＳタイムスロットは、セル内の初期探索用のダウンリンクパイロットの送信のために用いられ、ＵｐＰＴＳはランダムアクセス信号用のアップリンクアクセスタイムスロットの送信のために用いられ、ＧＰは、アップリンクとダウンリンクのチャネル間の相互干渉を防止するためのダウンリンクタイムスロットからアップリンクタイムスロットへの切換用のガード区間として機能し、かつセルのカバレッジの半径の最大値を決定する長さを有する。

この先行技術では、端末は、ＵｐＰＴＳタイムスロットにおいてランダムアクセスシーケンスを送信することによりランダムアクセスを可能にする。ランダムアクセスシーケンスは、端末毎に変わってもよい。しかしながら、ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムの帯域幅制限のために、全てのユーザの端末は、アップリンクのランダムアクセスシーケンスの送信中は同じ周波数帯域を占有しなければならない。

技術の発達に伴って、移動通信にますます高い要求を課す人々は、前記システムが大容量、高速度でしかも時間遅延の少ないデータ伝送サービスを提供することを希望する。ますます膨らむこの要求を満たすために、ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムは進化し、パフォーマンスを向上させ続けなければならない。ＴＤ−ＳＣＤＭＡの進化システムのための技術標準は、目下、３ＧＰＰ組織下のロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）研究プロジェクトにおいて確立されつつあり、この技術標準はＬＴＥＴＤＤシステムの優勢な技術ともなりつつある。高速度、大容量、且つより占有帯域幅の広いサービスを可能にするシステムは、ＴＤ−ＳＣＤＭＡの進化のソリューションにおいて提案され、広帯域時分割複信セルラシステムと称される。広帯域時分割複信セルラシステムでは、帯域幅は２００ＭＨｚまで、またはそれ以上とすることができ、端末は、１．２５ＭＨｚ、２．５ＭＨｚ、５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、及び２０ＭＨｚの周波数帯域上で動作するようにサポートされ得る。

ランダムアクセスは、セルラ移動通信システムの重要な機能である。ランダムアクセスの目的は、セルラネットワーク内の端末装置による前記セルラネットワークへの効率的なアクセスと、伝送チャネルの割当て及びデータの通信伝送の達成とを可能にすることである。ＴＤ−ＳＣＤＭＡ及びその進化システムにおいて、端末は、システムとの同期及びランダムアクセスによる電力制御を達成することができる。さらに、ＴＤ−ＳＣＤＭＡの進化システムの場合、ランダムアクセスによって、端末は、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）の長さ内で同期精度を制御するように基地局からの距離に従ってデータの送信時間を調整することができ、これにより、前記端末と他の端末との間の相互干渉が低減される。一方で、ランダムアクセスは、セル間の干渉が減るように、基地局が端末からの距離に従って信号を送信する端末の電力を制御することを可能にする。ランダムアクセスは、端末が通信するための主要なステップであり、端末は、伝送のためのアップリンクチャネルリソースを取得するために、このプロセスを介してセルラネットワークシステムへのアクセスを取得する。

この広帯域時分割複信セルラシステムでは、既存のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムにおいて符号分割多元接続によるランダムアクセスが実装されれば、ユーザは同じランダムシーケンスを選択する場合があることから、アクセスユーザの数の増大は、ランダムシーケンスの衝突の確率が増大するという問題を生じさせる結果となることがある。さらに、全ユーザが同じチャネルリソースを占有することによって、端末間に重大な干渉が発生する場合がある。したがって、如何にしてランダムアクセス機構を決定しかつランダムアクセスチャネルを設計するかが解決されるべき緊急の技術的課題となる。

ユーザが同一のランダムシーケンスを選択する場合があることに起因してランダムシーケンスの衝突の確率が増大するという先行技術におけるこの欠点に鑑みて、本発明は、衝突の確率及び干渉を低減するための広帯域時分割複信移動通信システムにおける端末物理層のランダムアクセスのための方法、装置、及び端末を提供する。

上述の課題を解決するために、本発明の実施形態に従って提供されている広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセス方法は、
ａ）セルのシステム同報通信メッセージを受信し、かつ周波数領域における前記セルのＵｐＰＴＳタイムスロットに関する周波数帯域の設定情報を取得することと、
ｂ）ランダムアクセスの間に、前記ＵｐＰＴＳタイムスロットに関する周波数帯域の設定情報に従って、ランダムアクセスシーケンスを前記ＵｐＰＴＳタイムスロットにおいて基地局へ送信することと、
ｃ）所定期間内に前記基地局から応答メッセージを受信しなければ、前記ランダムアクセスシーケンスを再送信し、前記所定期間内に応答メッセージを受信すれば、ランダムアクセスの後続の処理フローに進むこと、を含む。

本発明の実施形態に従って提供されている広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための装置は、
セルのシステム同報通信メッセージを受信しかつ周波数領域における前記セルのＵｐＰＴＳタイムスロットに関する周波数帯域の設定情報を取得するように適合化される情報取得ユニットと、
前記情報取得ユニットから取得した周波数領域における前記ＵｐＰＴＳタイムスロットに関する周波数帯域の設定情報に従って、前記ＵｐＰＴＳタイムスロットにおいて基地局へランダムアクセスシーケンスを送信するように適合化されるアクセスシーケンス送信ユニットと、
前記基地局から応答メッセージを受信するように適合化されるネットワークアクセスユニットとを備え、端末は、所定期間内に前記基地局から応答メッセージを受信しなければ、前記ランダムアクセスシーケンスを再送信し、前記所定期間内に応答メッセージを受信すれば、ランダムアクセスの後続の処理フローに進む。

本発明の実施形態に従って提供されている広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための端末は、物理層のランダムアクセスのための装置を含み、前記装置は、
セルのシステム同報通信メッセージを受信しかつ周波数領域における前記セルのＵｐＰＴＳタイムスロットに関する周波数帯域の設定情報を取得するように適合化される情報取得ユニットと、
前記情報取得ユニットから取得した周波数領域における前記ＵｐＰＴＳタイムスロットに関する周波数帯域の設定情報に従って、ランダムアクセスシーケンスを前記ＵｐＰＴＳタイムスロットにおいて基地局へ送信するように適合化されるアクセスシーケンス送信ユニットと、
前記基地局から応答メッセージを受信するように構成されるネットワークアクセスユニットとを含み、前記端末は、所定期間内に前記基地局から応答メッセージを受信しなければ、前記ランダムアクセスシーケンスを再送信し、前記所定期間内に応答メッセージを受信すれば、ランダムアクセスの後続の処理フローに進む。

本発明は、先行技術を凌ぐ下記の優位点を有する。

本発明の実施形態による、広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法は、セルがアップリンクのランダムアクセスチャネルを周波数領域において幾つかの部分に分割することから、異なる端末が異なる周波数帯域を使用することを可能にし、これにより、これらの端末によって送信されるランダムアクセスシーケンスの競合及び衝突の確率が低減され、アクセスに要する時間が短縮され、端末の電力消費が低減され、効率的かつ迅速なランダムアクセスが実装される。

さらに、本発明は、ＴＤＤシステムにおけるＤＦＴ−ｓＯＦＤＭ単一搬送波多元接続を使用する物理層のランダムアクセスのための前例のない方法を提供する。

ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムの広帯域時分割複信セルラシステムへの移行の間、１．６ＭＨｚの帯域幅を有する既存のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムは、幾つかの周波数帯域をその進化システムと共用することがあり、システムの基地局は同じ場所に配置される必要がある場合がある。ＴＤ−ＳＣＤＭＡ進化システム、即ち本発明による広帯域時分割複信移動通信システムと既存のＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムとが共存するための好適な選択肢は、２つのシステムのフレーム構造を可能な限り一致させることである。図１は、これらの２システムに使用される同一のフレーム構造を示す略図である。特殊なタイムスロットの名称及び機能の規格については、開示されている様々な文書または技術引例を参照することができる。但し、本発明はタイムスロットの数及び長さのパラメータのような上述のフレーム構造に限定されず、フレーム構造におけるＵｐＰＴＳタイムスロットの設計及び使用法の規約に依存するランダムアクセスのための方法を提供するためのものであることは認識されるであろう。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図２は、本発明の一実施形態による広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法を示すフローチャートである。図２に示すように、ステップ２０１において、端末はセルのシステム同報通信メッセージを受信し、かつ周波数領域におけるセルのＵｐＰＴＳタイムスロットの設定情報を取得する。ＴＤ−ＳＣＤＭＡの進化システムにおいて、本システムは、例えば５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚ、２０ＭＨｚなどのスケーラブルな周波数帯域幅の設定、またはより小さい、例えば１．２５ＭＨｚ、２．５ＭＨｚなどの周波数帯域もサポートすることができる。セルは、異なるネットワーク開発段階における異なる周波数帯域幅をサポートし、サポートされる周波数帯域幅はセル毎に変わる。端末のランダムアクセスをサポートするためには、各セルのＵｐＰＴＳタイムスロット内のランダムアクセスチャネルを周波数領域において複数の周波数帯域に分割することが必要であり、よって、ランダムアクセスの間に端末により送信されるランダムアクセスシーケンスの周波数帯域幅を周波数帯域内で定めることができ、これにより、端末のデバイス能力が最もよく利用される。ＵｐＰＴＳタイムスロットの全周波数帯域幅は、等しく分割されるか、異なる帯域幅を有する周波数帯域に分割されるかの何れかである。周波数帯域は、端末のアクセス能力及びこれに類似する要素を考慮してセル毎に分割される。周波数領域におけるＵｐＰＴＳタイムスロットの設定情報は、具体的には、使用される全帯域幅からＵｐＰＴＳタイムスロット用に分割された周波数帯域の数に関する情報、個々の周波数帯域の帯域幅に関する情報、及び個々の周波数帯域の周波数点の配置に関する情報を指す。この情報は、システム同報通信メッセージにおいてセルのカバレッジ範囲に同報通信することができ、端末は、システム同報通信メッセージを受信することによってそれが存在しているセルのＵｐＰＴＳタイムスロットのリソース設定を知ることができ、これにより、いつでもランダムアクセスを開始することができる。周波数領域におけるＵｐＰＴＳタイムスロットの分割については、本発明の実施形態に関する以下の説明においてさらに論じる。

ステップ２０２において、端末は、信号対雑音比またはダウンリンクパイロットチャネルの受信電力の測定結果に従って周波数帯域を選択する。ＴＤ−ＳＣＤＭＡの進化システムは比較的広い帯域幅を使用することから、そのパイロット信号は周波数帯域幅全体に渡って送信される。無線伝搬環境の周波数選択性に起因して、端末により受信されるパイロット信号の電力の大きさは部分周波数帯域毎に変わってもよい。信号対雑音比及びダウンリンクパイロットチャネルの受信した信号の電力を測定することにより、アップリンクのランダムアクセスのためのより良い信号品質を有する周波数帯域を選択することができ、これにより、ランダムアクセスの優れたパフォーマンスが保証される。また、周波数帯域は、端末のアクセス能力と組み合わせて選択することもできる。

或いは、ＵｐＰＴＳ周波数帯域分割とサービス優先順位またはアクセス優先順位との間の関係を事前に定めることもできる。ランダムアクセスを必要とするサービス開始側端末は、開始されるサービスのサービス優先順位または端末のアクセス優先順位に従って対応する周波数帯域を選択することができる。上述の２つの手法は、組み合わせることでより多面的なランダムアクセス機能を供給することができる。

分割された同じ周波数帯域幅を有するＵｐＰＴＳランダムアクセスチャネルの場合は、周波数帯域をランダムに選択することができる。２０ＭＨｚのアクセス及び例えば図５に示すようなシステムの帯域幅の設定を可能にする端末の場合、この端末は、ランダムアクセスシーケンス送信用の３つの５ＭＨｚ周波数帯域の中から周波数帯域をランダムに選択する。或いは、端末は、基地局から送信されるダウンリンクパイロットチャネルを測定することによって最良の周波数選択性の減衰性能を有する周波数帯域を決定し、この周波数帯域上で送信することができる。例えば、端末は、測定結果からｐａｒｔ３の周波数帯域が最良の送信品質を有することを決定し、こうしてランダムアクセスシーケンスが送信されるｐａｒｔ３の周波数帯域を選択する。

例えば、ユーザが１．２５ＭＨｚ、２．５ＭＨｚ、及び５ＭＨｚの帯域幅の全てを利用可能である場合、端末は、ユーザの端末の能力に従って、５ＭＨｚの部分帯域チャネルをアップリンクのランダムアクセスチャネルとして選択することができる（端末の送信帯域幅が５ＭＨｚである場合）。

次に、幾つかの送信パラメータが設定される。ステップ２０３では、最大送信数及び所定期間が設定される。一般に、端末は、基地局へランダムアクセスシーケンスを送信後、基地局からの応答メッセージを待ってアクセスが成功しているかどうかを決定する。基地局から応答メッセージを受信しなければ、典型的には、ランダムアクセスシーケンスが再送信される。最大送信回数は、送信回数の限度である。送信回数が最大送信回数を超えると、端末はそれ以上ランダムアクセスシーケンスを送信しない。さらに、端末は、ランダムアクセスシーケンスの送信後に応答メッセージを受信しないことがある。この場合は、所定期間のパラメータを使用して、ランダムアクセスシーケンスが送信後に基地局により受信されているかどうかを決定することができる。

対応するアクセス周波数帯域を選択した後、端末は、ステップ２０４において、この選択された周波数帯域上でランダムアクセスシーケンスを基地局へ送信する。これに先立って、端末は、ランダムアクセスシーケンスも選択する。ランダムアクセスシーケンスは、特有の方法で生成される。例えば、ランダムアクセスシーケンスは、ＤＦＴ−ｓＯＦＤＭによる単一搬送波から、または従来の搬送波から生成される。送信される各ランダムアクセスシーケンスは、異なる端末を表す。端末は、送信用のランダムアクセスシーケンス・セットから１つのランダムアクセスシーケンスを選択する。選択は、ランダムアクセスシーケンスの優先順位に従って行われてもよい。ＴＤＤモードでは、シーケンスを送信するための電力をダウンリンクのパイロット信号の測定によって取得することができ、送信用の初期電力は、チャネルの対称性を考慮して取得することが可能である。

この送信の後、端末は基地局から応答メッセージを受信する。応答メッセージは、端末から送信されるランダムアクセスシーケンスを受信した時点で基地局により作成される。基地局は、受信したランダムアクセスシーケンスを下記のように処理する。

端末から送信されるランダムアクセスシーケンスを受信した時点で、基地局はまず、受信したランダムアクセスシーケンスをコードセットに一致させてこれを濾波し、これによってランダムアクセスシーケンスが端末から送信されたと判断する。次に、端末から送信されたランダムアクセスシーケンスが決定された後、受信したランダムアクセスシーケンスは補間されて端末のアップリンク同期偏差が取得され、よって端末は、端末へ送信される応答メッセージにおける時間偏差を調整するように命令される。最後に、受信したランダムアクセスシーケンスが検出され、アクセスのために同じランダムアクセスシーケンスを使用する端末が存在するかどうかが決定される。即ち、衝突の検出が行われる。衝突が検出されれば、衝突処理フローへと移行する。衝突処理フローについては、後に詳述する。

上述の処理の後、基地局は、端末へ応答メッセージを送信する場合もあれば、送信しない場合もある。例えば、基地局が衝突を検出しない場合、基地局は端末へアクセスの成功を示す肯定の応答メッセージを送信し、信号の送信に対してさらなる調整を行うように端末に命令することができる。基地局が衝突を検出すると、基地局は、応答メッセージを端末に送信せず、代わりに端末からの再送信を待ってもよい。システムの応答がその時点で不十分であり、さらなるアクセス要求を受け入れることができなければ、基地局は、アクセスの失敗を示す否定の応答メッセージを端末に送信することができる。特に、送信される応答メッセージは、同期情報及び電力制御情報を含む。

従って、ステップ２０５において、端末は、基地局からの応答メッセージが所定期間内に受信されているかどうかを決定する。所定期間（例えば、５ｍｓ）内に基地局から応答メッセージを受信しなければ、ステップ２０７において、端末は、ランダムアクセスシーケンスが送信された回数を計数するカウンタに問合せを行う。カウンタは、端末内に配置されるソフトウェアまたはハードウェア論理ユニットによって実装することができる。カウンタは、現行のアップリンク・ランダムアクセスの間にランダムアクセスシーケンスが送信された回数を格納する。送信回数が予め決められた最大送信回数を超えると、システムはそれ以上ランダムアクセスを再送信しない。一方で、ステップ２０９において、端末は現行の物理層のランダムアクセスの失敗を決定する。送信回数が予め決められた最大送信回数を超えていなければ、端末は、ステップ２０８においてランダムアクセスシーケンスを再送信する。好適には、他の端末との衝突を回避するために、ある期間がこの再送信より先に経過する。

基地局からの応答メッセージを所定期間内に受信すれば、ステップ２０６において、基地局より受信した応答メッセージが肯定の応答メッセージであるか否かがさらに決定される。肯定または否定の応答メッセージは、端末と基地局との間の送信プロトコルに依存して決定される。受信した応答メッセージが肯定の応答メッセージであれば、即ち、基地局がランダムアクセスシーケンスのコードを送信する端末と通信することができれば、ステップ２１０において、端末は、現行の物理層のランダムアクセスの成功を決定し、さらに後続のプロセスへ進む。受信した応答メッセージが否定の応答メッセージであれば、即ち、基地局がランダムアクセスシーケンスのコードを送信する端末との通信を拒絶すれば、ステップ２０９において、端末は現行の物理層のランダムアクセスの失敗を決定し、同じくさらに対応する後続のプロセスへ進む。上述の説明は、端末の物理層のランダムアクセスのための全体のプロセスを説明したものである。

上述の物理層のランダムアクセスのための方法では、好適には、電力増加ステップが設定される。上述の再送信プロセスでは、端末は、ランダムアクセスシーケンスを送信するための電力を各再送信時に１ステップの大きさで増加し、よって、各再送信用の電力は先行送信の電力より高くなり、これにより、基地局が不十分な電力に起因してランダムアクセスシーケンスを受信できないことが回避される。

図３は、本発明の一実施形態によるＵｐＰＴＳタイムスロット配置を示す構造図である。ＵｐＰＴＳタイムスロットは、本発明による広帯域タイムスロット複信セルラシステムに配置される。ＵｐＰＴＳタイムスロットは２つの部分を含み、一方の部分はランダムアクセスシーケンスの送信期間であり、もう一方はガード期間である。ランダムアクセスシーケンスの送信期間は、端末により選択されるランダムアクセスシーケンスを送信するためのものであり、ガード期間は、ランダムアクセスシーケンスの送信期間を調整するためのものである。ランダムアクセスシーケンスを送信する場合、端末と基地局との距離が変わるので、端末は、ランダムアクセスシーケンスが基地局に到達する時間を正確に決定することができない。全ての端末から送信される信号が基地局に到達する時間を同期させるために、ランダムアクセスシーケンスの送信期間は、同期要求を満たすようにガード期間内で調整することができる。

本発明において、広帯域時分割複信セルラシステムの送信帯域幅が１．２５ＭＨｚ、２．５ＭＨｚ、及び５ＭＨｚである場合、周波数領域におけるＵｐＰＴＳタイムスロットの帯域幅は、各々１．２５ＭＨｚの周波数帯域幅が与えられる幾つかの部分に分割することができる。従って、異なるユーザが異なる周波数帯域上で基地局へランダムアクセスシーケンスを送信することができる。

図４は、本発明の一実施形態によるＵｐＰＴＳタイムスロット帯域幅の分割を示す略図である。この実施形態の広帯域時分割複信セルラシステムの場合、システムの送信帯域幅は５ＭＨｚである。ＵｐＰＴＳタイムスロットにおけるこの５ＭＨｚ帯域幅は、各々１．２５ＭＨｚの部分帯域幅を与える４つの部分に等しく分割される。このセル内のユーザは、ＵｐＰＴＳタイムスロットにおける任意の部分帯域幅上でもランダムアクセスのためのランダムアクセスシーケンスを送信することができる。

ランダムチャネルは、同じ部分帯域幅を有するランダムチャネルの中からランダムに選択することができる。異なる部分帯域幅を有するランダムチャネルの場合、端末は、基地局から送信されるダウンリンクパイロットチャネルを測定することによって最良の周波数選択性の減衰性能を有する部分帯域を選択し、かつ選択した部分帯域のチャネル上で送信することができる。

図５は、本発明の別の実施形態によるＵｐＰＴＳタイムスロットの帯域幅の分割を示す略図である。１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚ、及び２０ＭＨｚのシステム帯域幅または５ＭＨｚを超える他のシステム帯域幅を有するセルの場合、そのＵｐＰＴＳタイムスロットにおけるリソースを、周波数領域において幾つかの異なる周波数帯域に分割することができる。周波数帯域の幅は、１．２５ＭＨｚまたは５ＭＨｚであってもよい。図５は、２０ＭＨｚのシステム帯域幅の場合の実施形態を示す略図である。

図５に示すように、ＵｐＰＴＳタイムスロットのリソースは、周波数領域において７つの部分に分割され、ｐａｒｔ１からｐａｒｔ３までは５ＭＨｚの帯域幅を有する周波数帯域を示し、ｐａｒｔ４からｐａｒｔ７までは１．２５ＭＨｚの帯域幅を有する周波数帯域を示している。セル内の端末は、端末の能力に従って、ランダムアクセスシーケンスの送信用に５ＭＨｚまたは１．２５ＭＨｚの部分帯域を選択することができる。例えば、５ＭＨｚの送信が可能である端末は、ランダムアクセス用に５ＭＨｚまたは１．２５ＭＨｚの何れかの帯域幅を有する周波数帯域を選択することができる。ランダムシーケンスが５ＭＨｚの帯域幅を有する周波数帯域上で送信されると、基地局の受信性能及び判断性能を高めることができ、ランダムアクセスシーケンスを送信するための端末の電力は低減され、端末の電力消費及び隣接セルとの干渉が低減される。従って、典型的には、端末は、５ＭＨｚの帯域幅を有する周波数帯域を、好適にはアップリンクのランダムアクセスチャネルとして選択する。

図６は、本発明の一実施形態によるＤＦＴ−ｓＯＦＤＭによるランダムアクセスシーケンスの生成プロセスを示す略図である。図３に示すＵｐＰＴＳタイムスロットのランダムアクセスシーケンスは、ＤＦＴ−ｓＯＦＤＭによる単一搬送波から、または従来の信号搬送波から生成することができる。ＤＦＴ−ｓＯＦＤＭによる単一搬送波の場合、ランダムアクセスシーケンスの生成方法は、図６に示す通りである。

端末のＭＡＣ層により送信することが要求されるランダムシーケンスを、Ｓ＝｛ｓ_１,ｓ_２,_・・・,ｓ_Ｍ｝であるとする。このランダムシーケンスは、ＤＦＴプロセスの後に周波数領域の信号に変換される。周波数領域においてスペクトル拡散された後の周波数領域の信号は、時間領域におけるランダムシーケンスＳ'＝｛ｓ'_１,ｓ'_２,_・・・,ｓ'_Ｎ｝を生成するためにＩＦＦＴモジュールへ入力される。生成されるこのランダムシーケンスは、端末により、ＵｐＰＴＳタイムスロットの対応する周波数帯域上で基地局へ送信されるランダムアクセスシーケンスとして選択することができる。

異なる帯域幅を有するランダムアクセスの部分チャネル上で送信されるランダムアクセスシーケンスは、対応する帯域幅リソースに適合するように異なる長さであってもよい。例えば、１．２５ＭＨｚ及び５ＭＨｚの周波数帯域幅を有するランダムアクセスの部分チャネル上で送信されるランダムアクセスシーケンスの長さは異なる。５ＭＨｚの部分帯域チャネル上で送信されるランダムアクセスシーケンスの長さは、１．２５ＭＨｚの部分帯域チャネル上で送信されるランダムアクセスシーケンスの長さの４倍である。

図７は、ＤＦＴ−ｓＯＦＤＭにより生成されるランダムアクセスシーケンスの構造を示す略図である。ランダムアクセスシーケンスがＤＦＴ−ｓＯＦＤＭによって生成される場合、図７に示すようなＵｐＰＴＳタイムスロットの構造を設計することができる。

図７において、ランダムアクセスシーケンスは、各々ＤＦＴ−ｓＯＦＤＭにより生成されるＳＢ及びＬＢから成る。ＳＢはショートブロックを示し、ＬＢはロングブロックを示す。

図７に示すように、ＳＢの長さはＬＢの長さの２分の１である。これは、ＳＢシーケンスの生成に使用されるＩＦＦＴの長さがＬＢの場合のＩＦＦＴの長さの半分であることに起因する。図７に示すように、ＳＢの長さは３３．３μｓであり、ＬＢの長さは６６．６μｓである。この実施形態では、ランダムアクセスシーケンスはＣＰ（即ち、サイクリックプレフィックス）を含まないが、他の実施形態ではＣＰを含んでもよい。

図８は、本発明による装置の第１の実施形態を示すブロック図である。図８における実施形態のアプリケーションシステムでは、ＵｐＰＴＳアップリンクアクセスタイムスロットが存在し、装置１は、ランダムアクセス用にこのＵｐＰＴＳタイムスロットを利用する。装置１は、下記のユニットを含む。

情報取得ユニット１１は、セルのシステム同報通信メッセージを受信し、かつ周波数領域におけるセルのＵｐＰＴＳタイムスロットに関する設定情報を取得するように適合化される。

アクセスシーケンス送信ユニット１２は、情報取得ユニット１１から取得した周波数領域におけるＵｐＰＴＳタイムスロットに関する設定情報に従って、ランダムアクセスシーケンスをＵｐＰＴＳタイムスロットにおいて基地局へ送信するように適合化される。

ネットワークアクセスユニット１３は、基地局から応答メッセージを受信するように適合化され、所定期間内に基地局から応答メッセージを受信しなければ、端末はランダムアクセスシーケンスを再送信し、所定期間内に応答メッセージを受信すれば、端末はランダムアクセスのための後続の処理フローに移行する。

図９は、本発明による装置の第２の実施形態を示すブロック図である。図９における実施形態は、ランダムアクセスシーケンスの送信回数が最大送信回数を超えたかどうかを判断するように適合化される判断ユニット１４をさらに含むことにおいて図８の実施形態とは異なる。端末は、最大送信回数を超えていなければ、ランダムアクセスシーケンスを再送信し、最大送信回数を超えていれば、現行の物理層のランダムアクセスの失敗を決定する。

図１０は、本発明による装置の第３の実施形態を示すブロック図である。図１０における実施形態は、ダウンリンクパイロットチャネルの信号対雑音比または受信電力の測定結果に従って周波数帯域を選択し、かつアクセスシーケンス送信ユニットにこの周波数帯域上でランダムアクセスシーケンスを送信することを命令するように適合化される情報処理ユニット１５をさらに含むことにおいて、図９の実施形態とは異なる。

或いは、情報処理ユニット１５は、開始されるそのサービスのサービス優先順位またはそのアクセス優先順位に従って対応する周波数帯域を選択し、かつアクセスシーケンス送信ユニットにこの周波数帯域上でランダムアクセスシーケンスを送信することを命令するように構成されていてもよい。

図８から図１０における任意の装置を端末に組み込むことによって、広帯域時分割複信移動通信システムのための端末を得ることができる。図８における端末が組み込まれる場合を例にとると、端末内の物理層のランダムアクセスのための装置は下記のユニットを含む。

情報取得ユニットは、セルのシステム同報通信メッセージを受信し、かつ周波数領域におけるセルのＵｐＰＴＳタイムスロットに関する設定情報を取得するように適合化される。

アクセスシーケンス送信ユニットは、情報取得ユニットから取得した周波数領域におけるＵｐＰＴＳタイムスロットに関する設定情報に従って、ランダムアクセスシーケンスをＵｐＰＴＳタイムスロットにおいて基地局へ送信するように適合化される。

ネットワークアクセスユニットは、基地局から応答メッセージを受信するように適合化され、端末は、所定期間内に基地局から応答メッセージを受信しなければ、ランダムアクセスシーケンスを再送信し、所定期間内に応答メッセージを受信すれば、ランダムアクセスのための後続の処理フローに移行する。

明らかに、図９または図１０における装置が端末に組み込まれれば、端末はさらに向上した性能を有すると考えられる。

本発明による装置及びシステムを実装する詳細については、本発明による方法に関連してこれまでに記述した。よって、ここでは反復しない。

以上、本発明の実施形態を開示したが、これらの実施形態は本発明を限定するためのものではない。当業者は、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明を変更しかつ修正することができる。よって、本発明の範囲は、添付の請求の範囲において規定されるものとする。

既存のＴＤ−ＳＣＤＭＡ及びその進化システムにおけるフレームの構造形式を示す。本発明の一実施形態による広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法を示すフローチャートである。本発明の一実施形態によるＵｐＰＴＳタイムスロット配置を示す構造図である。本発明の一実施形態によるＵｐＰＴＳタイムスロット周波数帯域分割を示す略図である。本発明の別の実施形態によるＵｐＰＴＳタイムスロット周波数帯域分割を示す略図である。本発明の一実施形態による、ＤＦＴ−ｓＯＦＤＭによるランダムアクセスシーケンスの生成のプロセスを示す略図である。ＤＦＴ−ｓＯＦＤＭにより生成されるランダムアクセスシーケンスの構造を示す略図である。本発明による装置の第１の実施形態を示すブロック図である。本発明による装置の第２の実施形態を示すブロック図である。本発明による装置の第３の実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１装置
１１情報取得ユニット
１２アクセスシーケンス送信ユニット
１３ネットワークアクセスユニット
１４判断ユニット
１５情報処理ユニット

Claims

ランダムアクセスのためのＵｐＰＴＳアップリンクアクセスタイムスロットが存在する広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法であって、
ａ）セルのシステム同報通信メッセージを受信し、かつ周波数領域における前記セルのＵｐＰＴＳタイムスロットに関する周波数帯域の設定情報を取得することと、
ｂ）前記周波数領域における前記ＵｐＰＴＳタイムスロットに関する周波数帯域の設定情報に従って、ランダムアクセスシーケンスを前記ＵｐＰＴＳタイムスロットにおいて基地局へ送信することと、
ｃ）所定期間内に前記基地局から応答メッセージを受信しなければ、前記ランダムアクセスシーケンスを再送信し、前記所定期間内に応答メッセージを受信すれば、前記ランダムアクセスの後続の処理フローに進むこととを含んでいることを特徴とする広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法。
前記周波数領域における前記ＵｐＰＴＳタイムスロットに関する周波数帯域の設定情報は、使用する全帯域幅上で前記ＵｐＰＴＳタイムスロットより分割される周波数帯域の数に関する情報と、個々の周波数帯域の帯域幅に関する情報と、個々の周波数帯域の周波数点の配置に関する情報とを含むことを特徴とする請求項１記載の広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法。
前記送信されるランダムアクセスシーケンスは、前記周波数領域における前記周波数帯域のうちの１つを占有することを特徴とする請求項２記載の広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法。
前記システムに使用される帯域幅は、前記ＵｐＰＴＳタイムスロットの個々の周波数帯域の帯域幅に等しく分割されることを特徴とする請求項２記載の広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法。
前記システムに使用される全帯域幅が５ＭＨｚであるとき、前記ＵｐＰＴＳタイムスロットは、各々が前記周波数領域において１．２５ＭＨｚの帯域幅を有する４つの周波数帯域に分割されることを特徴とする請求項４記載の広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法。
前記ＵｐＰＴＳタイムスロットは、個々の周波数帯域の帯域幅に不均等に分割されることを特徴とする請求項２記載の広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法。
前記システムに使用される全帯域幅が１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚ、または２０ＭＨｚであるとき、前記帯域幅中の５ＭＨｚ帯域幅は、各々が１．２５ＭＨｚの帯域幅を有する４つの周波数帯域に分割され、前記帯域幅中の残りの帯域幅は５ＭＨｚの帯域幅を有する周波数帯域に分割されることを特徴とする請求項６記載の広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法。
前記ステップｂ）において送信されるランダムアクセスシーケンスは、ランダムシーケンスＳを離散型フーリエ変換により周波数領域に変換し、前記ランダムシーケンスをスペクトル拡散し、前記ランダムシーケンスを逆離散型フーリエ変換により時間領域におけるランダムシーケンスＳ’に変換し、かつ前記ランダムシーケンスを前記ＵｐＰＴＳタイムスロットにおける選択された周波数帯域へ送信することによって生成されることを特徴とする請求項１記載の広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法。
前記ランダムアクセスシーケンスＳ’はＳＢ（ショートブロック）及びＬＢ（ロングブロック）の２つの部分を含み、前記ＳＢの長さは前記ＬＢの長さより短いことを特徴とする請求項１記載の広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法。
前記ステップｃ）において、前記ランダムアクセスシーケンスの送信回数が前記最大送信回数を超えるかどうかが判断され、前記最大送信回数を超えていなければ、前記端末は前記ランダムアクセスシーケンスを再送信し、前記最大送信回数を超えていれば、前記端末は前記現行の物理層のランダムアクセスの失敗を決定することを特徴とする請求項１記載の広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法。
肯定の応答メッセージは、同期情報と電力制御情報とを含むことを特徴とする請求項１記載の広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法。
前記ステップｂ）において、ダウンリンクパイロットチャネルの信号対雑音比または受信電力の測定結果に従って前記ランダムアクセスシーケンスの送信用に１つの周波数帯域を選択することを特徴とする請求項１記載の広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法。
前記ステップｂ）において、開始されるサービスのサービス優先順位またはアクセス優先順位に従って前記ランダムアクセスシーケンスの送信用に対応する周波数帯域を選択することを特徴とする請求項１記載の広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための方法。
広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための装置であって、
セルのシステム同報通信メッセージを受信しかつ周波数領域における前記セルのＵｐＰＴＳタイムスロットに関する周波数帯域の設定情報を取得するように適合化される情報取得ユニットと、
前記情報取得ユニットから取得した前記周波数領域における前記ＵｐＰＴＳタイムスロットに関する前記周波数帯域の設定情報に従って、前記ＵｐＰＴＳタイムスロットにおいて基地局へランダムアクセスシーケンスを送信するように適合化されるアクセスシーケンス送信ユニットと、
前記基地局から応答メッセージを受信するように適合化されるネットワークアクセスユニットとを備え、
前記端末は、所定期間内に前記基地局から応答メッセージを受信しなければ、前記ランダムアクセスシーケンスを再送信し、前記所定期間内に応答メッセージを受信すれば、前記ランダムアクセスの後続の処理フローに進むことを特徴とする広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための装置。
前記ランダムアクセスシーケンスの送信回数が前記最大送信回数を超えるかどうかを判断するように適合化される判断ユニットをさらに備え、
前記端末は、前記最大送信回数を超えていなければ、前記ランダムアクセスシーケンスを再送信し、前記最大送信回数を超えていれば、前記現行の物理層のランダムアクセスの失敗を決定することを特徴とする請求項１４記載の広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための装置。
ダウンリンクパイロットチャネルの信号対雑音比または受信電力の測定結果に従って周波数帯域を選択し、かつ前記アクセスシーケンス送信ユニットに前記周波数帯域上で前記ランダムアクセスシーケンスを送信することを命令するように適合化される情報処理ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１５記載の広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための装置。
開始されるサービスのサービス優先順位またはアクセス優先順位に従って対応する周波数帯域を選択し、かつ前記アクセスシーケンス送信ユニットに前記周波数帯域上で前記ランダムアクセスシーケンスを送信することを命令するように適合化される情報処理ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１５記載の広帯域時分割複信移動通信システムにおける物理層のランダムアクセスのための装置。
広帯域時分割複信移動通信システムのための端末であって、
物理層のランダムアクセスのための装置を備え、
前記装置は、
セルのシステム同報通信メッセージを受信しかつ周波数領域における前記セルのＵｐＰＴＳタイムスロットに関する周波数帯域の設定情報を取得するように適合化される情報取得ユニットと、
前記情報取得ユニットから取得した前記周波数領域における前記ＵｐＰＴＳタイムスロットに関する前記周波数帯域の設定情報に従って、前記ＵｐＰＴＳタイムスロットにおいて基地局へランダムアクセスシーケンスを送信するように適合化されるアクセスシーケンス送信ユニットと、
前記基地局から応答メッセージを受信するように適合化されるネットワークアクセスユニットとを備え、
前記端末は、所定期間内に前記基地局から応答メッセージを受信しなければ、前記ランダムアクセスシーケンスを再送信し、前記所定期間内に応答メッセージを受信すれば、前記ランダムアクセスの後続の処理フローに進むことを特徴とする広帯域時分割複信移動通信システムのための端末。