JP2012511278A - 通信ネットワークシステムにおける方法および装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、通信ネットワークシステムにおけるランダムアクセス・プリアンブルフォーマット使用の自動最適化を可能にする方法および通信ネットワークノードに関する。ネットワークは、ユーザ装置がアクセスしている少なくとも1つのセルにサービスを提供している通信ネットワークノードを備える。ランダムアクセス・プリアンブルフォーマットは、各セルに対して設定され、ランダムアクセス・シーケンス長TSEQとランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPとを備える。まず、ランダムアクセス・シーケンス長TSEQが選択され、次いで、ランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPが選択される。選択されたランダムアクセス・シーケンス長TSEQとランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPとに基づき、前述のセルにおいてどのランダムアクセス・プリアンブルフォーマットを使用すべきかが選択される。

Description

本発明は、通信ネットワークシステムにおける方法および装置に関し、より詳細には、ランダムアクセス・フォーマット使用の自動最適化を可能にする効果のある装置およびそれを可能にする方法に関する。
第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)は、第3世代(3G)LTE(Long Term Evolution)コンセプトの第1のリリースの標準化に現在取り組んでいる。LTEでは、ダウンリンクが直交周波数分割多重(OFDM)方式を基本としているのに対して、アップリンクは離散フーリエ変換−spread−OFDM(DFT−S−OFDM)として知られるシングルキャリア変調方式を基本としている。
ランダムアクセス(RA)手順は、ユーザ装置(UE)が開始し、ネットワークへのアクセスをリクエストし、その存在を通知する。これは、最初のアクセス中、またはUEがアップリンク同期を失ったとき、またはUEがアイドルモードもしくは低電力モードのときに行われる。
基本的なRA手順は、図2に概要を示すように4段階の手順である。
・フェーズ1は、UE18からeNodeB(eNB)15へのランダムアクセス・プリアンブルの送信(ステップ21)を実行し、eNBがUEの送信タイミングを推定するのを可能にする。
・フェーズ2は、ネットワークによる、第1のステップにおける到着タイミングの測定に基づく、アップリンクタイミングを修正するためのタイミングアドバンスコマンドの送信(ステップ22)を実行するフェーズである。アップリンクリソースおよび一時識別子がUEに割り当てられる。
・フェーズ3は、スケジューリングされた通常のデータと同様にアップリンク同期チャネル(UL−SCH)を使用した、UEからネットワークへのシグナリングを実行するフェーズである。このメッセージの主要な機能は、UEを一意的に識別することである。このシグナリングの正確な内容は、例えばUEについてネットワークが既に知っているか否かなどの、UEの状態に依存する。こうして、無線リソース制御(RRC)接続要求が、UE18からeNB15に送信される(ステップ23)。
・フェーズ4は、最後のフェーズであり、複数のUEが同じリソースでシステムにアクセスを試みた場合の接続解決を担当する。こうして、RRC接続設定が行われる(ステップ24)。
RAプリアンブルは、Zadoff−Chu(ZC)ルートシーケンスおよびこの循環シフトを基礎としたプリアンブルであり、正確なアップリンクチャネル推定を可能にする時間領域における良好な自己相関特性を与える。
LTE周波数分割複信(FDD)に関して、3GPPにおいて4つの異なるプリアンブルフォーマットが規定されている。LTE時分割複信(TDD)に関しては、プリアンブルフォーマットが1つだけ規定されている。それ故、TDDに関するプリアンブルフォーマットの選択については、本願の中では述べない。しかし、本明細書に記載の方法は、LTEのFDDだけに限定されない。
プリアンブルフォーマットは、サイクリックプレフィックス長とRAシーケンスの繰り返し回数の両方を指定する。LTE FDDに関する様々なプリアンブルフォーマットについては、下表および図8に示されており(より詳細に以下でさらに説明する)、その中で、TCPはサイクリックプレフィックス時間であり、TSEQはシーケンス時間すなわちRAプリアンブルの中のRAシーケンスを送信するために使用される時間である。
Figure 2012511278
3GPP TS36.211 技術仕様書
RAプリアンブルフォーマット・パラメータは、あらゆるセルにおいて設定される必要があり、セルサイズおよび無線状態に依存する。RAプリアンブルフォーマット・パラメータは手動で設定されてもよいが、この場合に最適のパラメータ設定を見つけるためには、既知の方法に従って、多大な時間を必要とするコストの高いシミュレーションおよび運用試験が行われなければならないであろう。
例えば干渉レベルの増加またはアンテナの傾きの変化などでネットワーク特性が変化する場合、RAプリアンブルフォーマットを変更する必要があるかもしれない。比較的遅い手動のプロセスでは、RAプリアンブルフォーマットの設定が、ネットワークにおける変化に十分素早く対応できないであろう。
それ故、RAプリアンブルフォーマットの自動調整を可能にするように改良した方法および装置が必要とされている。
従って、本発明の1つの目的は、通信ネットワークシステムにおけるランダムアクセス・プリアンブルフォーマットの使用の自動最適化を可能にする改良された方法および通信ネットワークノードを提供することである。ネットワークは、ユーザ装置がアクセスしている少なくとも1つのセルにサービスを提供している通信ネットワークノードを備える。ランダムアクセス・プリアンブルフォーマットは、各セルに対して設定され、ランダムアクセス・シーケンス長TSEQとランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPとを備える。
本発明の第1の態様によれば、この目的は、請求項1の特徴部分に規定される方法によって達成され、この特徴部分は、ランダムアクセス・プリアンブルフォーマットの使用の自動最適化が、
・前述のランダムアクセス・シーケンス長TSEQを選択する工程と、
・前述のランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPを選択する工程と、
・この選択したランダムアクセス・シーケンス長TSEQとランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPとに基づいて、前述のセルにおいてどのランダムアクセス・プリアンブルフォーマットを使用すべきかを選択する工程と
を実行する方法によって可能になる。
本発明の第2の態様によれば、この目的は、請求項19の特徴部分に規定される通信ネットワークノードによって達成され、この特徴部分は、ランダムアクセス・プリアンブルフォーマットの使用の自動最適化が、
・前述のランダムアクセス・シーケンス長TSEQを選択するように構成され、
・前述のランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPを選択するように構成され、
・この選択したランダムアクセス・シーケンス長TSEQとランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPとに基づいて、前述のセルにおいてどのランダムアクセス・プリアンブルフォーマットを使用すべきかを選択するように構成され
た通信ネットワークノードによって可能になる。
さらなる実施形態は、従属請求項に記載されている。
RAシーケンス長およびサイクリックプレフィックス長などのRACHパラメータすなわちRACHフォーマットの自動最適化を可能にする方法および通信ネットワークノードによって、RACHの計画および調整におけるオペレータ費用の低下ならびにシステム性能の向上が達成される。さらに、RACHパラメータを最適化するとき、人間の介入をごくわずかしか必要としないかまたは全く必要とせず、運営費用を減少することになる。また、本方法は、無線環境の変化に対応する。本発明はユーザ装置からの報告および/またはeNBが行う測定に頼るので、例えばトポロジなどに基づく無線伝播モデルは必要ない。
本発明のさらに他の目的および特徴は、添付の図面とともに考慮される以下の詳細な説明から明らかになるであろう。しかし、理解すべきは、図面は説明目的だけに記載されていて、本発明の範囲を定める目的では記載されておらず、本発明の範囲については添付の特許請求の範囲を参照すべきことである。図面は必ずしも一定の割合で拡大縮小されておらず、特段の表示がない限り、本明細書に記載の構造および手順を概念的に説明することを意図しているに過ぎないことをさらに理解すべきである。
図面では、同様の参照文字は、いくつかの図面を通して類似の要素を示す。
LTE通信ネットワークアーキテクチャの一例を示す図である。 ランダムアクセス手順の図である。 受信信号の相関を示す図である。 遅延スプレッドに起因する相関ピークを示す図である。 サイクリックプレフィックスおよびガード期間がアップリンクタイミングの不確実性に対処する(account for)ためにどのように使用されるかを示す図である。 サイクリックプレフィックスの短いプリアンブルのサンプリングの一例を示す図である。 ランダムアクセス・シーケンスの繰り返しがあるランダムアクセス・プリアンブルを示す図である。 3GPPが仕様を定めているLTE FDD用のプリアンブルフォーマットを示す図である。 一般的な実施形態によるLTE用のランダムアクセス・プリアンブルフォーマットの最適化を示すフロー図である。 テスト期間前における成功したランダムアクセス試行の受信エネルギーの累積分布関数を示す図である。 テスト期間中における成功したランダムアクセス試行の受信エネルギーの累積分布関数を示す図である。 テスト期間中にDより大きい受信エネルギーを有して検出されたランダムアクセス試行の受信エネルギーの累積分布関数を示す図である。 テスト期間中にDより大きい受信エネルギーを有して検出されたランダムアクセス試行の受信エネルギーの別の累積分布関数を示す図である。 周波数相関関数とコヒーレンス帯域幅との関係を示す図である。 本発明の第1の実施形態による、LTE用のランダムアクセス・シーケンス長の最適化を示すフロー図である。 LTE用のサイクリックプレフィックス時間の最適化を示すフロー図である。 本発明の第1の実施形態による、LTE用のランダムアクセス・プリアンブルフォーマットの最適化を示すフロー図である。 本発明の第2の実施形態による、LTE用のランダムアクセス・プリアンブルフォーマットの最適化を示すフロー図である。 ユーザ装置および本発明の無線基地局および本発明のOSSユニットの単純化したブロック図である。
図1は、進化型NodeB(eNB)15a、15b、15cなどの無線基地局(RBS)を少なくとも1つ備えるE−UTRANなどの無線アクセスシステム(RAN)を有する通信システムを表す。RANは、S1インタフェース17などのインタフェースを通じて、少なくとも1つの進化型パケットコア(EPC)ネットワーク10a、10bに接続されている。このネットワークは、公衆交換電話網(PSTN)またはサービス総合デジタル網(ISDN)および/またはインターネットのようなコネクションレス外部ネットワークなどの外部ネットワーク(図1に示されていない)に接続されている。EPC10aおよび10bのそれぞれは、例えばモビリティ管理エンティティ(MME)を備え、このモビリティ管理エンティティは、例としてモビリティ管理用などの制御シグナリングを処理する。
RANは、複数のユーザ装置(UE)18(図1では1つだけ示されている)に通信および制御を提供しており、eNB15a〜15cのそれぞれは、UE18が移動および進入している少なくとも1つのセル19にサービスを提供している。eNB15a〜15cは、X2などの通信インタフェース16を通じて互いに通信している。UEはそれぞれ、ダウンリンク(DL)チャネル12およびアップリンク(UL)チャネル13を使用して、無線またはエアインタフェースを通じて少なくとも1つのeNBと通信する。
本発明の好ましい実施形態に照らして、本明細書では通信システムをLTEシステムとして述べる。しかし、本発明の方法および装置が異なるフォーマットを使用する他の通信システムでもまた非常に上手く働くことを当業者は認識する。ユーザ装置18は、移動電話機(「セルラ」電話機)などの移動機および移動終端(mobile termination)を有するラップトップでもよく、従って、RANと音声および/またはデータを通信する、例えばポータブル、ポケット、ハンドヘルド、コンピュータ内蔵または車載などの移動デバイスでもよい。
上述のように、ランダムアクセス手順は、UEがネットワークにアクセスするときに実行する。この手順は、UEがランダムアクセス・プリアンブルをeNBに送信することで開始される。以下で、RAプリアンブルおよび入力パラメータについてより詳細に説明する。
<RAプリアンブル検出>
RAプリアンブルは、Zadoff−Chu(ZC)ルートシーケンスおよびこの循環シフトに基づいて生成されたプリアンブルであり、正確なアップリンクチャネル推定を可能にする時間領域における良好な自己相関特性を与える。
eNBで受信される信号は、そのeNBに割り当てられたすべてのルートシーケンスと相関する。相関が見つけられたルートシーケンスおよび相関のピークが見つけられたゾーンは、どのルートシーケンスおよびどの循環シフトが使用されているかをそれぞれ示す。これについては図3に示されており、この図は、UEがほとんどセル境界にあるときの相関ピークを示す。時間遅延35は、ラウンドトリップ時間を示し、矢印は、送信されたシーケンスを示すゾーン0〜5を示す。
相関ピークはまた、異なるルートシーケンスに由来するプリアンブルからのノイズまたは相互干渉に起因しても起こることがある。検出閾値は、ノイズから本当の相関ピークを分離するために使用される。
相関ピークが見つけられると直ぐに、相関ゾーン内のピークの配置に基づいて、ラウンドトリップ時間が推定され得る。
<遅延スプレッド>
受信機において行われるルートシーケンスの相関において、遅延スプレッドに起因するマルチパス成分が現れることがある。これについては図4に示されており、この図ではラウンドトリップ時間は45で示されている。メイン相関ピーク46とマルチパス相関ピーク47との間の距離48は、その成分に関する遅延を示す。メイン相関ピークだけが検出されるように、プリアンブル検出閾値が設定されるべきである。
<サイクリックプレフィックスおよびガード期間>
アップリンクタイミングの不確実性に対処するため、および、以降のサブフレームとの干渉を避けるために、ガード期間(GP)が使用されるが、これは、実際のプリアンブル送信時間より大きいタイムスロットがプリアンブル送信に割り当てられることを意味する。
受信機において、サンプリングウインドウの間じゅうサンプルが収集される。タイミングの不確実性に対処するため、および周波数領域における複雑さの少ない処理を可能にするために、RAシーケンスにサイクリックプレフィックス(CP)が付加される。サイクリックプレフィックスは、RAシーケンスの最後の部分と同一の単なる複写である。
図5は、eNBから近距離にいるユーザ18a、中距離にいるユーザ18b、および、遠距離にいるユーザ18cに対してアップリンクタイミングの不確実性に対処するために、サイクリックプレフィックス52およびガード期間53がどのように使用されるかを示す。他のユーザは55で示され、RAシーケンスは51で示されている。ユーザ18aに関しては、RAシーケンス51は、サンプリングウインドウの範囲内に収まる。ユーザ18bおよび18cに関しては、RAシーケンス51はより遅く到着するが、サイクリックプレフィックス52がRAシーケンス51の最後の部分と同一であるために、RAシーケンスはやはり同じサンプリングウインドウの中で読み出され得る。
プリアンブルを検出できるためには、サイクリックプレフィックス時間TCPは信号遅延以上でなければならないことを当業者なら容易に認識する。検出確率を高くするために、サイクリックプレフィックス時間TCPは、起こり得る最大遅延すなわちラウンドトリップ時間と最大マルチパス遅延との合計以上であるべきである。図4を参照されたい。
CP=CP・T≧TRT+TMD (1)
上式で、
は基本単位時間(LTEに関しては、T=1/30720000秒)であり、
RTはラウンドトリップ遅延であり、
MDは最大マルチパス遅延である。
図5では、サイクリックプレフィックス52は式(1)に従って選択されている。
図6は、TCP<TRT+TMDすなわちTCPが短すぎるプリアンブルのサンプリングの一例を示す。ユーザ18cがeNBから遠く離れている場合に関しては、RAシーケンスの全部は読まれないだろう。サンプリングされないRAシーケンスの部分は66で示されている。図6はさらに、eNBから近距離のユーザ18aおよび中距離のユーザ18bに関して式(1)に従ってアップリンクタイミングの不確実性に対処するために、サイクリックプレフィックス52およびガード期間53がどのように使用されるかを示す。図6では、他のユーザは55で示され、RAシーケンスは51で示されている。
<RAシーケンスの繰り返し>
無線伝播特性の劣悪な環境においては、受信信号エネルギーは、同じ時間量の間の送信電力を増やすことによってか、または同じ電力でより長い時間送信することによって、増加されてもよい。後の方法では、RAシーケンスが繰り返される。図7を参照されたい。図7は、RAシーケンス51を繰り返すRAプリアンブルを示す。サイクリックプレフィックスは52、ガード期間は53、他のユーザは55で示されている。
RAシーケンスが例えば2回送信される場合、これは、RAシーケンスが1回だけ送信される場合に比べて、2倍の送信エネルギーに相当する。デシベル単位では、差は3dBである。シーケンス時間すなわちRAプリアンブルの中のRAシーケンスを送信するために使用される時間は、TSEQで示されている。
<プリアンブルフォーマット>
背景セクションで前述のように、3GPPにおいてLTEの周波数分割複信(FDD)に関して4つの異なるプリアンブルフォーマットを規定しており、本願の背景技術のセクションの表1および図8に示されている。
図8a〜8dは、3GPPが仕様を定めているプリアンブルフォーマット0〜3をそれぞれ示す。図8a〜8dでは、サイクリックプレフィックスは52で示され、RAシーケンスは51で示されている。
以下では、「通常の長さの(ノーマルロング)プリアンブル」はプリアンブルフォーマット0または1を指し、「長い(ロング)プリアンブル」はプリアンブルフォーマット2または3を指す。しかし、本願で説明する通常の長さのプリアンブルまたは長いプリアンブルをどのように選択するかについての論拠は、他のプリアンブル長に適用されてもよいし、また任意数の起こり得るプリアンブル長に適用されてもよい。
LTEのFDDに関して、プリアンブル送信電力は、プリアンブル電力制御ループによって制御される。
PRACH=min{P0_PRACH−PL+(N−1)・ΔRACH+ΔPreamble,Pmax} (2)
上式で、
0_PRACHは、最初の送信試行(ΔPreamble=0の場合)におけるターゲット受信電力[dBm]であり、
PL[dB]はパスロス推定値であり、
NはPRACH送信試行回数であり、
ΔRACH[dB]は増分(ramping step)であり、
ΔPreambleはプリアンブルフォーマットベースのオフセットであり、
maxは最大UE電力である。
ΔPreambleは、通常の長さのプリアンブルフォーマットに対しては0dBに設定され、長いプリアンブルフォーマットに対しては−3dBに設定される。Pmaxの値は、異なるUEタイプの間で変わってもよい。
上述のように、十分な受信信号エネルギーは、特定の電力レベルと1つのプリアンブルを使用するか、またはこの半分の電力レベルと2つのプリアンブルを使用して達成される。それ故、電力が制約されたユーザは、長いプリアンブルフォーマットを使用することで益を得てもよく、このことは、ひいてはカバレッジがより広くなることに相当する。
本発明の一般的な実施形態によれば、その時点の無線状態およびセルサイズに関してセル内で使用するのに最適のRAプリアンブルフォーマットが自動的に選択される。この場合の最適のRAプリアンブルフォーマットは、最も多くのUEがランダムアクセスに成功するのを可能にするRAプリアンブルフォーマットを指す。例えばRA試行の失敗回数を最小にするなどのRAの他の面は、電力および検出閾値の最適化などの他の最適メカニズムによって制御される。本発明は、RAシーケンス長の選択と、RAプリアンブル・サイクリックプレフィックス長の選択との2つの部分から成る。サイクリックプレフィックス時間は、高い検出確率を達成するために、起こり得る最大遅延以上であるべきである。
例として、通信ネットワークシステムにおけるランダムアクセス・プリアンブルフォーマット・パラメータの自動調整を可能にする一般的手順について、図9に示す。
・電力推定値/測定値に基づきRAシーケンス長を選択する(ステップ91)。これについては、以下で別に述べる実施形態でより詳細にさらに説明する。上述のように、受信信号エネルギーは、送信電力の増大またはRA繰り返しすなわち長いプリアンブルフォーマットの使用によって増強されてもよい。好ましくは、長いプリアンブルフォーマットは、より大きい受信信号エネルギーが望ましいが、一定の量または一定の割合のUEに関して送信電力がその最大値に達しているときに使用される。
・通常の長さのプリアンブルフォーマットが選択された場合、プリアンブルフォーマット0または1を使用する(ステップ92)。
・TCP_format0とTCP_format1からRAプリアンブル・サイクリックプレフィックス長を選択する(ステップ93)。
・TCP_format1が選択された場合、プリアンブルフォーマット1を使用する(ステップ94)。
・それ以外の場合、プリアンブルフォーマット0を使用する(ステップ95)。
・長いプリアンブルフォーマットが選択された場合、長いプリアンブルフォーマット2または3を使用する(ステップ96)。
・TCP_format2とTCP_format3からRAプリアンブル・サイクリックプレフィックス長を選択する(ステップ97)。
・TCP_format3が選択された場合、プリアンブルフォーマット3を使用する(ステップ98)。
・それ以外の場合、プリアンブルフォーマット2を使用する(ステップ99)。
以下では、本発明の別の実施形態についてより詳細に説明する。
<RAシーケンス長の選択−第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態によれば、RAシーケンス長は、セル内のUEが使用する電力を推定し、これを最大許容電力と比較することで選択される。式2
PRACH=min{P0_PRACH−PL+(N−1)・ΔRACH+ΔPreamble,Pmax
に関して上述のように、
上式で、
通常の長さのプリアンブルに関して、ΔPreamble=0dB
長いプリアンブルに関して、ΔPreamble=−3dB
である。
最大許容電力Pmaxと長いプリアンブル受信時の3dB大きい信号電力について考慮すると、ただ1回のRA試行の検出は、フォーマットに関係ない所望のRACH電力Pが最大UE電力Pmaxより大きい場合だけ、長いプリアンブルフォーマットから益を得るであろうことが認識される。所望のRACH電力Pについて以下に定義する。
=P0_PRACH−PL+(N−1)・ΔRACH (3)
RAプリアンブルフォーマットの最適化は、再送信回数に関係なく、ランダムアクセスに成功するUE数を最大にすることを目指している。RAシーケンス長を選択するとき、RA試行の成功のために、この電力Pだけが考慮される。セルにおけるRAの性能が長いプリアンブルから益を得るであろうか否であろうかの判定は、セル内の様々なUEのすべての所望のRACH電力の分布に基づくべきである。
所望のRACH電力の推定方法について、この推定に基づきRAシーケンス長を選択する2つの異なる代替方法とともに、以下で説明する。これらの2つの代替方法では、セル内のUEの一部または全部に関してPmaxの値がわかっていると想定している。この値は、例えば、ランダムアクセスを行っているUEが報告するか、またはUEの製造業者からの情報に基づき推定することができよう。以下でさらに説明するが2つの代替方法のうち、方法a)はPmaxのあり得る最小値の知識だけを必要とするので、方法a)が好ましい方法である。
<所望のRACH電力の推定>
どのRAシーケンス長を使用すべきかを決定するために、考慮すべき成功した各ランダムアクセス試行kに関して、所望のRACH電力P
=P0_PRACH−PL+(N−1)・ΔRACH (4)
が推定される。
eNBは、P0_PRACHおよびΔRACHの値を知っている。現在のプリアンブルフォーマットも知っており、ひいてはΔpreambleの値も知っている。Pは、例えば以下の方法の1つを使用して推定され得る。
a)成功した各ランダムアクセスkに関して、UE送信電力PPRACH,kがUEからeNBに報告されると想定
D,k=P0_PRACH−PL+(N−1)・ΔRACH≒PPRACH,k−ΔPreamble (5)
b)成功した各ランダムアクセスkに関して、ダウンリンクパスロス推定値PLおよびRA試行回数NがUEからeNBに報告されると想定
D,k≒P0_PRACH−PL+(N−1)・ΔRACH (6)
c)成功した各ランダムアクセスkに関して、ランダムアクセス試行回数NがUEからeNBに報告され、例えばアップリンクパスロス測定を使用して、eNBによってパスロスがPLe,kと推定されると想定
D,k≒P0_PRACH−PLe,k+(N−1)・ΔRACH (7)
d)成功した各ランダムアクセス試行kに関して、eNBで受信プリアンブル電力PPRACH_rec,kが測定され、例えばアップリンクパスロス測定値を使用して、eNBによってパスロスがPLe,kに推定されると想定
D,k≒PPRACH_rec,k−PLe,k−ΔPreamble (8)
e)成功した各ランダムアクセス試行kに関して、eNBで受信プリアンブル電力PPRACH_rec,kが測定され、成功した各ランダムアクセスに関して、ダウンリンクパスロスの推定値PLがUEからeNBに報告されると想定
D,k≒PPRACH_rec,k−PL−ΔPreamble (9)
方法a)、d)またはe)を使用すると、推定値が実際に送信または受信された電力すなわちPmaxによって制限された電力レベルに基づいているので、PD,kがPmax以上かどうかを見分けることが可能でないことに注意されたい。しかし、PD,kの推定値がPmaxに等しいことは、UEが長いプリアンブルフォーマットの使用から利益を得ることができることを示す。方法d)はUEからの測定値の報告を少しも必要としないので、これは好ましい方法である。
<RAシーケンス長の選択−代替方法A>
考慮すべき成功した各ランダムアクセス試行に関する様々な所望のRACH電力Pの基準値として、所望のRACH電力基準値PDRを導入する。例えば、PDRは、PDR≧Pである確率pが所与のセルにおけるランダムアクセス試行に関してαであるように推定されてもよい。
p(PDR≧P)=α 0≦α≦1 (10)
上式で、αは1または1に近い値に設定されるのが好ましい。
DRは、例えば、k=1,2,...,Mに対するPD,kのすべての値の100・α百分位数として見つけられてもよい。ここで、Mは、考慮すべき成功したランダムアクセス試行の所与の数である。
さらに、異なるUEタイプに関して異なるPmax値を考慮に入れるために、基準電力限界値Pを導入する。例えばPは、P≧Pmaxである確率pが所与のセル内のUEに関してλ以下であるような値に設定されてもよい。
P{P>Pmax}≦λ (11)
上式で、λは0または0に近い値に設定されるのが好ましい。
基準電力限界値Pは、例えば以下の方法の1つを使用して見つけられてもよい。
a)Pが、セル内のPmaxのあり得るすべての値の100・λ百分位数に設定される。この方法は、セル内のPmaxのあり得るすべての値を知っている必要がある。この方法の特殊な場合であるλ=0のときは、Pmaxのあり得る最小値を知れば十分であり、これについては以降で述べる。
b)Pが、成功した最後のM回のランダムアクセス試行に対応するPmaxのすべての値の100・λ百分位数に設定される。この方法は、成功した最後のM回のランダムアクセス試行に対応するPmaxのすべての値を知っている必要がある。
この場合、RAシーケンス長は次の手順に従って選択される。
・開始時にデフォルトとして長いプリアンブルフォーマットを使用する。
・長いプリアンブルフォーマットを使用しているとき、以下の場合に通常の長さのプリアンブルフォーマットに変更する。
DR<P−γ 0<γ<P (12)
上式で、γは、PDRがPに近い値の周りで変化するとき、プリアンブルフォーマットが揺れ動くのを防ぐための基準電力マージンである。
・通常の長さのプリアンブルを使用しているときは、PDR≧Pである場合に、長いプリアンブルフォーマットに変更する。
<RAシーケンス長の選択−代替方法Aの方法a):λ=0の特殊事例>
代替方法Aの方法a)はλ=0の特殊事例で、RAシーケンス長を選択する仕事を単純化するが、それでもRAシーケンスを短く選択しないのを確実にする安全なやり方を提供する。λ=0であるから、基準電力限界値をPmaxのあり得る最小値に設定する。
=Pmax_min=min(P) (13)
上式で、PはPmaxのあり得るすべての値のセットである。
RAシーケンス長は、次の手順に従って選択される。
・開始時にデフォルトとして長いプリアンブルフォーマットを使用する。
・長いプリアンブルフォーマットを使用しているとき、以下の場合に通常の長さのプリアンブルフォーマットに変更する。
DR<Pmax_min−γ 0<γ<Pmax_min (14)
上式で、γは、PDRがPmax_minに近い値の周りで変化するとき、プリアンブルフォーマットが揺れ動くのを防ぐための基準電力マージンである。
・通常の長さのプリアンブルを使用しているときは、PDR≧Pmax_minである場合に、長いプリアンブルフォーマットに変更する。
<RAシーケンス長の選択−代替方法B>
考慮すべき成功した各ランダムアクセス試行kに関する所望のRACH電力推定値Pおよび最大電力Pmaxに基づき、UE電力使用負担(UE power usage weight)wを導入する。
=PD,k/Pmax,k (15)
セル内のUEに関する様々なUE電力使用負担wの基準値として、基準電力使用負担wを導入する。例えば、wは、所与のセルにおけるランダムアクセス試行に関してw≧wである確率pがβであるように推定されてもよい。
P(w≧w)=β 0≦β≦1 (16)
βは0と1の間の値であり、好ましくは1または1に近い値に設定されるべきである。例えば、wは推定値w(k=1,2,...,M)の100・β百分位数として見つけられてもよい。ここで、Mは、考慮すべき成功したランダムアクセス試行の所与の数である。
この場合、RAシーケンス長は、次の手順に従って選択される。
・開始時にデフォルトとして長いプリアンブルフォーマットを使用する。
・長いプリアンブルフォーマットを使用しているとき、以下の場合に通常の長さのプリアンブルフォーマットに変更する。
<1−γ 0<γ<1 (17)
上式で、γは、wが1に近い値の周りで変化するとき、プリアンブルフォーマットが揺れ動くのを防ぐための基準電力負担マージンである。
・通常の長さのプリアンブルを使用しているときは、w≧1である場合に、長いプリアンブルフォーマットに変更する。
<RAシーケンス長の選択−第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態では、所与のテスト期間中に成功した各RA試行に関して受信エネルギーの分布を調べることで、RAシーケンス長を選択する。目的は、テスト期間中、より大きい電力の使用を移動機に強制して、RAシーケンス長によってカバレッジ制限されているか否かについての統計を集めることである。
テスト期間中、長いプリアンブルフォーマット(好ましくはフォーマット3)を使用する。プリアンブル検出閾値Dが、調整されていて、安定値Dに設定されている、すなわちD=Dであると想定する。また、ターゲット受信電力値P0_PRACHも安定値P0_PRACH_Sに設定されている、すなわちP0_PRACH=P0_PRACH_Sであるとも想定する。成功したRA試行に関する受信エネルギーの累積分布関数(CDF)が、図10に示されている。
テスト期間中にP0_PRACHおよびDの値を3dBだけ増加してP0_PRACH'およびD'にする。
0_PRACH'=P0_PRACH_S+3dB (18)
D'=D+3dB (19)
DおよびP0_PRACHについてより大きい値を使用して成功したRA試行の受信エネルギーのCDFを調査すると、右側に3dB移動した同じ曲線が得られる。図11を参照されたい。この意味することは、成功したRA試行の分布がテスト期間中変わらないということである。この実施形態の一例として、P0_PRACHおよびDの値が3dB増加されている。3dB以外の他の所定の値も、もちろん使用することが可能である。好ましくは、増加値はプリアンブルの繰り返し回数に応じて選択される。
しかし、元の閾値Dより大きい受信エネルギーを有するすべてのRA試行に関する受信エネルギーのCDFを調査することによって、セル内のUEについての追加情報を見つけ得る。図12および図13を参照されたい。P0_PRACHが高められているので、送信電力を元の構成において必要としたより大きくできるUEがセルのカバレッジエリア内にあるかどうかを検出することが可能である。これらのUEは、電力制約されておらず、通常の長さのプリアンブルフォーマットが使用されるであろう場合でさえ、依然としてRA試行に成功できるであろう。
RAシーケンス長は、次の手順に従って選択される。
・RA受信電力がD'より小さいRA試行の割合が値α未満である場合、通常の長さのプリアンブルが使用されるべきである。図12を参照されたい。
・それ以外の場合、長いプリアンブルが使用されるべきである。図13を参照されたい。
いったんプリアンブルフォーマット長が評価され、必要に応じて変更された場合は、P0_PRACHおよびDはそれらの元の値にリセットされる。
0_PRACHおよびDの値が増加されるテスト期間は、例えば、定期的に実行する、問題の検出時にトリガする、または手動でトリガすることができよう。
<プリアンブル・サイクリックプレフィックスの選択>
上述のように、サイクリックプレフィックス時間は、最大ラウンドトリップ時間と最大マルチパス遅延の合計以上であるべきである。
CP≧TRT+TMD (20)
プリアンブル・サイクリックプレフィックスを選択するために、ターゲット・サイクリックプレフィックス時間TCP_targetが推定される。ターゲット・サイクリックプレフィックス時間は、検出した最後のM回のRA試行に関するTRTおよびTMDの推定値に基づいてもよい。より正確な推定のために、検出した最後のM回の専用プリアンブルのRA試行が使用されてもよい。ラウンドトリップ時間および最大マルチパス遅延を推定するための様々な方法について、以下でより詳細に説明する。
RTを考慮すべきM回検出したRA試行に関するTRTの推定値のセットとする。さらに、SMDを考慮すべきM回検出したRA試行に関するTMDの推定値のセットとする。最後に、Sを考慮すべきM回検出したRA試行に関するT=TMD+TRTの推定値のセットとする。ターゲット・サイクリックプレフィックス時間は、次の方法の1つを使用して見つけられてもよいが、方法bが好ましい。
a) TCP_target=max{SRT}+max{SMD} (21)
b) TCP_target=max{S} (22)
この場合、所望のRAシーケンス長とTCP_targetより長い最短のサイクリックプレフィックス時間とを有するプリアンブルフォーマットが使用される。
<ラウンドトリップ遅延の推定>
最大ラウンドトリップ遅延は、eNBが最大ラウンドトリップ遅延値を既に知っているであろうように、ルートシーケンスの循環シフトを選択するとき、入力データとして使用されるべきである。しかし、無線状態の変化とともに、セルサイズ、同様に最大ラウンドトリップ時間も変わり得る。
循環シフトおよびサイクリックプレフィックスがRA試行を検出するのに十分大きく作られていると想定すると、ラウンドトリップ遅延は、相関ゾーン内で検出された相関ピークの配置に基づき推定され得る。当業者はこの推定がどのように行われるかを認識しており、これについて本明細書ではこれ以上検討しない。
<マルチパス成分検出閾値を使用する最大マルチパス遅延の推定>
マルチパス相関成分をノイズから分離するために、マルチパス成分検出閾値Dを定める。検出されたメイン相関ピークに続く閾値Dを超える相関ピークは、マルチパス相関ピークと見なされる。マルチパス成分のノイズからの分離を容易にするために、最大マルチパス遅延を推定する間、ターゲット受信電力P0_PRACHを一時的に高めることができよう。その一時的期間中にRA試行を妨げないように、検出閾値Dも同様に高められてもよい。最大マルチパス遅延を見つけるために、検出されたメイン相関ピークの配置と比べた相関ゾーン内の最後のマルチパス成分の配置を調査する。
閾値Dは、例えばノイズフロア推定値Fに基づくことができよう。
ノイズフロアFを推定する1つのやり方は、タイムスロット内の専用プリアンブル用相関ゾーンにおけるノイズ成分と、使用されていないプリアンブル用相関ゾーンにおけるノイズ成分とを調査することである。この使用されていないゾーンで見つけられた相関ピークはノイズ成分と呼ばれ、N、N、...、Nで示される。ここでLは、最後のM回の使用されていない専用プリアンブル相関ゾーンで見つけられた相関ピーク数である。この場合、ノイズフロアFは以下のように推定され得る。
a)ノイズ成分N、N、...、Nのδ百分位数(0<δ≦100)、ここでδは、例えば90などの100に近い値に設定されるのが好ましい。
b)N、N、...、Nの平均値
次いで、マルチパス成分検出閾値が、ノイズフロアを超える値に設定されてもよい。
=F+ε、ここでε>0 (23)
閾値Dは、セル内のノイズ状況のどんな変化も捕えるために、定期的に更新されるべきである。マルチパス成分検出閾値の最適化は、RAプリアンブルフォーマットの最適化とは切り離されたプロセスではあるが、RAプリアンブルフォーマットの最適化で使用する精度の高い最大マルチパス遅延推定値を見つけるために、使用されてもよいことに注意されたい。
<遅延スプレッドを使用する最大マルチパス遅延の推定>
遅延スプレッドTは、最初のマルチパス信号の到着と最後のマルチパス信号の到着との間の最大時間差の尺度である。従って、最大マルチパス遅延は、遅延スプレッド推定値Tを使用して近似されてもよい。
MD≒T (24)
当業者に周知であるはずの遅延スプレッドの推定方法は、コヒーレンス帯域幅Bを見つけるために、受信信号成分の周波数相関関数φ(Δf)を調査することである。図14を参照されたい。
この場合、遅延スプレッドTは以下のように推定される。
≒1/2πB (25)
これは、最大マルチパス遅延の推定値を以下のように与える。
MD≒1/2πB (26)
以下では、これまでに説明した本発明の様々な実施形態を集約し、図15〜18のフロー図で示す。
RAプリアンブルフォーマット最適化プロセスは、例えば以下の時に開始されてもよい。
・新しいセルの開始時
・オペレータの手動要求時
・例えば電力制御最適化によって解決されない高い割合のプリアンブル再送信試行などの、プリアンブルフォーマットと関係があるかもしれない問題の検出時
RAプリアンブルフォーマット最適化プロセスはまた、継続的にまたは所与の時間間隔で定期的に実行されてもよい。
最適化アルゴリズムは、好ましくは、RAシーケンスの長いおよびサイクリックプレフィックスの長いプリアンブルフォーマットを使用して開始されるべきである。LTEに関しては、開始するのに適したプリアンブルフォーマットは、フォーマット3であろう。
RAシーケンスが短すぎるかまたはサイクリックプレフィックスが短すぎるプリアンブルフォーマットは、相関ピークを見つけられなくすることがあるので、上述の最適化基準で必要な推定を行うには不十分なことがある。それ故、プリアンブルフォーマットに関係があるかもしれないRAプリアンブルの問題の検出時に、プロセスが、RAシーケンスがより長いおよび/またはサイクリックプレフィックスがより長いプリアンブルフォーマットを選択することは重要である。
RAサイクリックプレフィックスの選択メカニズムとRAシーケンス長の選択メカニズムとは、フォーマットのすべての面を調節するように一緒に実行されてもよいし、またいろいろな面の中の1面だけをその時点で調節するように別々に実行されてもよい。
RAシーケンス長を個別に調節するとき重要なことは、フォーマット変更に起因してサイクリックプレフィックス時間が短くされることのないようにすることである。LTEに関しては、RAシーケンス長の個別の調節では、プリアンブルフォーマットを長いフォーマットすなわちフォーマット2または3から、フォーマット0に決して変更しない。この理由は、フォーマット0のサイクリックプレフィックス時間が、フォーマット2と3の両方のサイクリックプレフィックス時間より短いからである。
図15は、LTE用のRAシーケンス長最適化個別実行手順の第1の実施形態の一例を示す。
・開始時にデフォルトとして長いRAプリアンブルフォーマットを使用する(ステップ151)。
・所望のRACH電力基準値を推定する(ステップ152)。
・現在のフォーマットが長く(フォーマット2または3)且つPDR<P−γである場合、プリアンブルフォーマット1を使用する(ステップ153)。
・そうでなくて、現在のフォーマットが長く(フォーマット2または3)且つPDR≧P−γである場合、現在のプリアンブルフォーマットを維持する(ステップ154)。
・現在のフォーマットが通常の長さ(フォーマット0または1)で、且つPDR<Pである場合、現在のプリアンブルフォーマットを維持する(ステップ154)。
・そうでなくて、現在のフォーマットが通常の長さ(フォーマット0または1)で、且つPDR≧Pで、且つ現在のフォーマットがプリアンブルフォーマット0である場合、プリアンブルフォーマット2を使用する(ステップ155)。
・そうでなくて、現在のフォーマットが通常の長さ(フォーマット0または1)で、且つPDR≧Pで、且つ現在のフォーマットがプリアンブルフォーマット1である場合、プリアンブルフォーマット3を使用する(ステップ156)。
・問題が検出された場合、ステップ151から長いプリアンブルを使用してやり直す。
・それ以外の場合、ステップ152の所望のRACH電力基準値の推定からやり直す。
・停止基準が満たされたとき、最適化手順を終了する(図示せず)。
LTEに関してサイクリックプレフィックス時間を個別に調節することは、あまり複雑ではない。プリアンブルフォーマット0と2が同じRAシーケンス長を有し、プリアンブルフォーマット1と3も同じRAシーケンス長を有するからである。図16は、LTE用のサイクリックプレフィックス時間最適化個別実行手順の一例を示す。
・サイクリックプレフィックスの長いRAプリアンブルフォーマットを使用する(ステップ161)。
・現在のフォーマットが通常の長さ(フォーマット0または1)で、且つTCP_target≦TCP_format0である場合、プリアンブルフォーマット0を使用する(ステップ162)。
・そうでなくて、現在のフォーマットが通常の長さ(フォーマット0または1)で、且つTCP_target>TCP_format0である場合、プリアンブルフォーマット1を使用する(ステップ163)。
・現在のフォーマットが長く(フォーマット2または3)且つTCP_target≦TCP_format2である場合、プリアンブルフォーマット2を使用する(ステップ164)。
・そうでなくて、現在のフォーマットが長く(フォーマット2または3)且つTCP_target>TCP_format2である場合、プリアンブルフォーマット3を使用する(ステップ165)。
・問題が検出された場合、プリアンブルフォーマットをサイクリックプレフィックスのより長いフォーマットに変更し(ステップ166)、ステップ161の後からやり直す。
・それ以外の場合、ステップ161の後からやり直す。
・停止基準が満たされたとき、最適化手順を終了する(図示せず)。
LTEに関して使用し得るサイクリックプレフィックスフォーマットは、物理ランダムアクセスチャネル(PRACH)構成に依存する、すなわちどのくらいの頻度でRAの機会が発生するか、および特に各ランダムアクセス試行でサブフレームをいくつ利用可能かに依存する。例えば、非特許文献1に規定されているPRACH構成14を使用するとき、RAの機会が各サブフレームで発生し、結果としてRA試行に用いられる最大時間を1ミリ秒にする。1ミリ秒より短い唯一のプリアンブルフォーマットはフォーマット0なので、これが、PRACH構成14を使用するとき使用し得る唯一のフォーマットである。PRACH構成は、RACH容量と物理アップリンク共用チャネル(PUSCH)容量との間のトレードオフであり、別々に最適化されてもよい。PRACH構成とRAプリアンブルフォーマットとの間のトレードオフは、優先順位付けを行って取り扱われてもよい。
図17は、RAシーケンス長とサイクリックプレフィックス時間の最適化を同時に実行するRAプリアンブルフォーマット最適化手順の第1の実施形態の一例を示す。
・開始時にデフォルトとして長いRAプリアンブルフォーマットを使用する(ステップ171)。
・基準電力使用負担およびターゲット・サイクリックプレフィックス長を推定する(ステップ172)。
・現在のフォーマットが通常の長さ(フォーマット0または1)で、且つW<1である場合、通常の長さのプリアンブルフォーマット(フォーマット0または1)を使用する(ステップ173)。
・そうでなくて、現在のフォーマットが通常の長さ(フォーマット0または1)で、且つW≧1である場合、長いプリアンブルフォーマット(フォーマット2または3)を使用する(ステップ174)。
・そうでなくて、現在のフォーマットが長く(フォーマット2または3)、且つW<1−γである場合、通常のプリアンブルフォーマット(フォーマット0または1)を使用する(ステップ173)。
・そうでなくて、現在のフォーマットが長く(フォーマット2または3)、且つW≧1−γである場合、長いプリアンブルフォーマット(フォーマット2または3)を使用する(ステップ174)。
・ステップ173の後、TCP_target≦TCP_format0である場合、プリアンブルフォーマット0を使用する(ステップ175)。
・そうでなくて、TCP_target>TCP_format0である場合、プリアンブルフォーマット1を使用する(ステップ176)。
・ステップ174の後、TCP_target≦TCP_format2である場合、プリアンブルフォーマット2を使用する(ステップ177)。
・そうでなくて、TCP_target>TCP_format2である場合、プリアンブルフォーマット3を使用する(ステップ178)。
・問題が検出された場合、プリアンブルフォーマットをRAシーケンスのより長いおよび/またはサイクリックプレフィックスのより長いフォーマットに変更し(ステップ179)、ステップ172からやり直す。
・それ以外の場合、ステップ172からやり直す。
・停止基準が満たされたとき、最適化手順を終了する(図示せず)。
RAプリアンブルフォーマット最適化手順の第2の実施形態の一例が図18に見つけられる。
・長いサイクリックプレフィックスを有する長いプリアンブルフォーマットを使用し、P0_PRACHおよびDを例えば3dBだけ増加してP0_PRACH'およびD'にする(ステップ181)。
・Prec<D'であるのが100α%未満の場合、通常の長さのプリアンブルフォーマット(フォーマット0または1)を使用する(ステップ182)・
・P0_PRACHおよびDをリセットし、ターゲット・サイクリックプレフィックス時間を推定する(ステップ183)。
・TCP_target≦TCP_format0である場合、プリアンブルフォーマット0を使用する(ステップ184)。
・そうでなくて、TCP_target>TCP_format0である場合、プリアンブルフォーマット1を使用する(ステップ185)。
・それ以外の場合、長いプリアンブルフォーマット(フォーマット2または3)を使用する(ステップ186)。
・P0_PRACHおよびDをリセットし、ターゲット・サイクリックプレフィックス時間を推定する(ステップ187)。
・TCP_target≦TCP_format2である場合、プリアンブルフォーマット2を使用する(ステップ188)。
・そうでなくて、TCP_target>TCP_format2である場合、プリアンブルフォーマット3を使用する(ステップ189)。
・問題が検出された場合、ステップ181からやり直す。
・それ以外の場合、それぞれステップ183および187の前からやり直す。
・停止基準が満たされたとき、最適化手順を終了する(図示せず)。
所望のサイクリックプレフィックス長を確保するために、所望の長さより長いランダムアクセス・シーケンス長を有するプリアンブルフォーマットを選択すること、または所望のランダムアクセス・シーケンス長を確保するために、所望の長さより長いサイクリックプレフィックス長を有するプリアンブルフォーマットを選択することも可能であろうことに注意されたい。LTEに関してこれが意味することは、例えば、通常の長さのプリアンブルフォーマット0がランダムアクセス・シーケンス長の要求を満足する場合でさえ、より長いサイクリックプレフィックス長を得るために、長いプリアンブルフォーマット2を選択することであろう。
図19は、ユーザ装置18、eNodeBなどの無線基地局(RBS)15、運用支援システム(OSS)195を示すブロック図であり、ユーザ装置がアクセスしている少なくとも1つのセルにサービスを提供しているRBSまたはOSSなどの通信ネットワークノードを備える通信ネットワークシステムにおいて、ランダムアクセス・プリアンブルフォーマット使用の自動最適化を可能にする。ここで、ランダムアクセス・プリアンブルフォーマットは、各セルに対して設定され、ランダムアクセス・シーケンス長TSEQとランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPとを備える。
RBS15は、無線送信部192および受信部191を備える。送信部192は、ダウンリンクチャネル12上の無線インタフェースを通じて、ユーザ装置18の受信部197にデータを送信している。受信部191は、ユーザ装置18からアップリンクチャネル13でデータを受信している。RBS15は、以下のように構成された処理部194をオプションでさらに備える。
・前述のランダムアクセス・シーケンス長TSEQを選択する。
・前述のランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPを選択する。
・この選択したランダムアクセス・シーケンス長TSEQとランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPとに基づき、前述のセルにおいてどのランダムアクセス・プリアンブルフォーマットを使用すべきかを選択する。
ユーザ装置18は、アップリンクチャネル13上の無線インタフェースを通じてRBS15の受信部191にデータパケットを送信するように構成された無線送信部196と、RBS15の送信部192から送信されたデータパケットをダウンリンクチャネル12で受信するように構成された受信部197とを備える。
OSS195は、インタフェース17を通してRBS15と通信しており、以下のように構成された処理部194をオプションで備える。
・前述のランダムアクセス・シーケンス長TSEQを選択する。
・前述のランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPを選択する。
・この選択したランダムアクセス・シーケンス長TSEQとランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPとに基づき、前述のセルにおいてどのランダムアクセス・プリアンブルフォーマットを使用すべきかを選択する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、処理部は、以下のようにさらに構成される。
・前述のセル内のユーザ装置が使用する送信電力を推定する。
・これらのユーザ装置に関して前述の送信電力推定値と最大許容電力とを比較する。
・この比較に基づき、前述のランダムアクセス・シーケンス長TSEQを選択する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、処理部は以下のようにさらに構成される。
・開始時に長いプリアンブルフォーマットを使用する。
・考慮すべき成功した各ランダムアクセス試行に関して、所望のランダムアクセスチャネル電力Pを推定する。
・長いプリアンブルフォーマットが使用されており、且つこの所望のランダムアクセスチャネル電力推定値に基づく基準値PDRが、基準電力限界値Pから基準電力マージンγを引いた値より小さい、従ってPDR<P−γ(ここで、0<γ<P)の場合、通常の長さのプリアンブルフォーマットに変更する。
・それ以外の場合、前述の長いプリアンブルフォーマットを維持する。
・通常の長さのプリアンブルフォーマットが使用されており、且つ前述の基準値PDRが前述の基準電力限界値P以上である、従ってPDR≧Pの場合、長いプリアンブルフォーマットに変更する。
・それ以外の場合、前述の長さのプリアンブルフォーマットを維持する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、処理部は以下のようにさらに構成される。
・開始時に長いプリアンブルフォーマットを使用する。
・考慮すべき成功した各ランダムアクセス試行に関して、所望のランダムアクセスチャネル電力Pを推定する。
・長いプリアンブルフォーマットが使用されており、且つ前述の所望のランダムアクセスチャネル電力推定値に基づく基準値PDRが前述の最大許容電力のあり得る最小値Pmax_minから基準電力マージンγを引いた値より小さい、従ってPDR<Pmax_min−γ(ここで、0<γ<Pmax_min)の場合、通常の長さのプリアンブルフォーマットに変更する。
・それ以外の場合、前述の長いプリアンブルフォーマットを維持する。
・通常の長さのプリアンブルフォーマットが使用されており、且つ前述の基準値PDRが前述の最大許容電力の前述のあり得る最小値Pmax_min以上である、従ってPDR≧Pmax_minの場合、長いプリアンブルフォーマットに変更する。
・それ以外の場合、前述の長さのプリアンブルフォーマットを維持する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、処理部は、以下のようにさらに構成される。
・開始時に長いプリアンブルフォーマットを使用する。
・考慮すべき成功した各ランダムアクセス試行に関して、所望のランダムアクセスチャネル電力Pを推定する。
・長いプリアンブルフォーマットが使用されており、且つ前述の所望のランダムアクセスチャネル電力推定値と前述の最大許容電力とに基づく基準電力使用負担wが、1から基準電力マージンγを引いた値より小さい、従ってw<1−γ(ここで、0<γ<1)の場合、通常の長さのプリアンブルフォーマットに変更する。
・それ以外の場合、前述の長いプリアンブルフォーマットを維持する。
・通常の長さのプリアンブルフォーマットが使用されており、且つ前述の基準電力使用負担wが1以上である、従ってPDR≧1の場合、長いプリアンブルフォーマットに変更する。
・それ以外の場合、前述の長さのプリアンブルフォーマットを維持する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、成功した各ランダムアクセスに関して、このユーザ装置からユーザ装置送信電力PPRACH,kが前述の通信ネットワークノードに報告されると想定して、処理部は、前述の所望のランダムアクセスチャネル電力Pを推定するようにさらに構成される。
本発明のいくつかの実施形態によれば、成功した各ランダムアクセスに関して、このユーザ装置からダウンリンクパスロス推定値およびランダムアクセス試行回数が前述の通信ネットワークノードに報告されると想定して、処理部は、前述の所望のランダムアクセスチャネル電力Pを推定するようにさらに構成される。
本発明のいくつかの実施形態によれば、成功した各ランダムアクセスに関して、このユーザ装置からランダムアクセス試行回数が前述の通信ネットワークノードに報告され、パスロスが前述の通信ネットワークノードによってアップリンクパスロス測定を使用してPLと推定されると想定して、処理部は、前述の所望のランダムアクセスチャネル電力Pを推定するようにさらに構成される。
本発明のいくつかの実施形態によれば、成功した各ランダムアクセス試行に関して受信プリアンブル電力が前述の通信ネットワークノードで測定され、パスロスが前述の通信ネットワークノードによってアップリンクパスロス測定を使用してPLと推定されると想定して、処理部は、前述の所望のランダムアクセスチャネル電力Pを推定するようにさらに構成される。
本発明のいくつかの実施形態によれば、成功した各ランダムアクセス試行に関して受信プリアンブル電力が前述の通信ネットワークノードで測定され、成功した各ランダムアクセスに関して前述のユーザ装置からパスロスが前述の通信ネットワークノードに報告されると想定して、処理部は、前述の所望のランダムアクセスチャネル電力Pを推定するようにさらに構成される。
本発明のいくつかの実施形態によれば、処理部は以下のようにさらに構成される。
・所定のテスト期間中、ユーザ装置送信電力を増加する。
・ランダムアクセス送信の受信電力の分布を判定する。
・この分布の判定に基づき前述のランダムアクセス・シーケンス長TSEQを選択する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、処理部は、以下のようにさらに構成される。
・前述のテスト期間中、長いプリアンブルフォーマットを使用する。
・このテスト期間中、ランダムアクセス送信のターゲット受信電力P0_PRACHおよびプリアンブル検出閾値Dの値を所定の値だけ増加する。
・このテスト期間の後で、前述の判定される分布を調査する。
・前述のランダムアクセス送信の受信電力が前述の増加したプリアンブル検出閾値D'より小さいランダムアクセス試行の割合が、所定の値αより小さい場合、通常の長さのプリアンブルフォーマットを使用する。
・それ以外の場合、長いプリアンブルフォーマットを使用する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、前述のテスト期間は、定期的に実行される、または問題検出時にトリガされる、または手動でトリガされる、の中の少なくとも1つである。
本発明のいくつかの実施形態によれば、処理部は、以下のようにさらに構成される。
・最大ラウンドトリップ遅延および最大マルチパス遅延を推定する。
・これらの推定値に基づき前述のランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長を選択する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、処理部は、相関ゾーン内の相関ピークの配置に基づき前述の最大ラウンドトリップ遅延を推定するようにさらに構成される。
本発明のいくつかの実施形態によれば、処理部は、マルチパス成分検出閾値および相関ピークの配置を使用して、前述の最大マルチパス遅延を推定するようにさらに構成される。
本発明のいくつかの実施形態によれば、処理部は、遅延スプレッドを使用して、この最大マルチパス遅延を推定するようにさらに構成される。
本発明のいくつかの実施形態によれば、処理部は、ランダムアクセス・プリアンブルフォーマットと物理ランダムアクセスチャネル構成との優先順位付けに応じて、このランダムアクセス・プリアンブルフォーマットを選択するようにさらに構成される。
本発明のいくつかの実施形態によれば、処理部は、新しいセルの開始時、またはオペレータの手動要求時、またはプリアンブルフォーマットに関係する問題の検出時の少なくとも1つの時に前述のランダムアクセス・プリアンブルフォーマット最適化手順を開始するようにか、あるいは前述のランダムアクセス・プリアンブルフォーマット最適化手順を継続的に実行するように、さらに構成される。
上述の手順の少なくとも一部は、送信部と受信部との間のチャネルの時間的に変化する特性に対応するために必要に応じて繰り返し実行されることは理解されるであろう。理解を促進するために、本発明の多くの様相について、例えばプログラム可能なコンピュータシステムの要素などによって実行される動作のシーケンスに関して説明している。種々の動作が専用回路(例えば、特殊機能を実行するように相互接続された個別論理ゲートまたは特定用途向け集積回路)によって、または1つ以上のプロセッサによって実行されるプログラム命令によって、または両方の組み合わせによって実行できることは認識されるであろう。
さらに、本発明はまた、コンピュータベースのシステム、プロセッサ内蔵システム、または媒体から命令をフェッチしその命令を実行し得る他のシステムなどの、命令実行システム、装置またはデバイスが使用するかまたはそれらに関連して使用する適切な命令セットをその中に格納した任意の形態のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体内に完全に具体化されると見なしてもよい。ここで使用する限り、「コンピュータで読み取り可能な媒体」は、命令実行システム、装置、またはデバイスが使用するかまたはそれらに関連して使用するプログラムを収容、格納、通信、伝播、または伝送し得る任意の手段でもよい。コンピュータで読み取り可能な媒体は、例えば、電子、磁気、光、電磁気、赤外線または半導体のシステム、装置、デバイスまたは伝播媒体でもよいが、これらに限定されない。コンピュータで読み取り可能な媒体のより具体的な例(網羅的なリストではない)には、1つ以上の線を有する電気的接続、ポータブルコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memoryまたはフラッシュメモリ)、光ファイバ、およびCD−ROM(portable Compact Disc Read Only Memory)を含む。
これまで本発明の好ましい実施形態に適用した本発明の基本的な新奇の特徴について図示および記述および指摘をしてきたが、図示のデバイスの形態および詳細ならびにそのデバイスの動作について、当業者が、本発明の精神から逸脱することなしに種々の省略および置換および変更を行い得ることは理解されるであろう。例えば、同じ結果を達成するために実質的に同じ機能を実質的に同じやり方で実行する要素および/または方法ステップのすべての組み合わせは、本発明の範囲内にあることを明示的に意図している。さらに、本発明のあらゆる開示の形態または実施形態に関連して図示および/または記述された構造および/または要素および/または方法ステップは、設計上の選択の一般問題として、任意の他の開示または記述または提案された形態または実施形態に組み込まれ得ることは認識されるべきである。それ故、本明細書に添付の特許請求の範囲に示されるようにだけ限定されることを意図している。
本発明を記述および請求するために使用される「有する(including)」「備える(comprising)」「組み込む(incorporating)」「から成る(consisting of)」「有する(have)」「である(is)」などの表現は、非排他的に解釈される、すなわち明示的に記述されていない項目、コンポーネントまたは要素も存在することを許容すると解釈されるものである。単数での言及は複数にも関連すると解釈され、逆もまた同様である。
添付の請求項の括弧内に含まれる数字は請求項の理解を助けることを意図しており、これらの請求項が請求する対象を限定すると決して解釈されるべきでない。

Claims (20)

  1. 通信ネットワークシステムにおいてランダムアクセス・プリアンブルフォーマットの使用を自動的に最適化する方法であって、前記通信ネットワークシステムは、ユーザ装置がアクセスする少なくとも1つのセルにサービスを提供する通信ネットワークノードを備え、各セルごとにランダムアクセス・プリアンブルフォーマットが設定されており、前記ランダムアクセス・プリアンブルフォーマットのランダムアクセス・シーケンス長はTSEQであり、ランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長はTCPであり、
    前記方法は、
    前記ランダムアクセス・シーケンス長TSEQを選択するステップと、
    前記ランダムアクセス・プリアンブル・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPを選択するステップと、
    前記選択されたランダムアクセス・シーケンス長TSEQとランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPとに基づいて前記セルにおいて使用するランダムアクセス・プリアンブルフォーマットを選択するステップと
    を有することを特徴とする方法。
  2. 前記セルにおける複数のユーザ装置によって使用されている送信電力を推定するステップと、
    前記複数のユーザ装置に許可されている最大許容電力と前記送信電力の推定値とを比較するステップと、
    前記比較の結果に基づいて前記ランダムアクセス・シーケンス長TSEQを選択するステップと
    をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. スタートアップの際にロングプリアンブルフォーマットを使用するステップと、
    所望のランダムアクセスチャネル電力Pを推定するステップと、
    ロングプリアンブルフォーマットが使用され、かつ、前記所望のランダムアクセスチャネル電力Pの推定値に基づいた基準値PDRが、基準電力制限値Pから基準電力マージンγを減算して得られた値よりも小さければ、前記ロングプリアンブルフォーマットをノーマルロングプリアンブルフォーマットに変更するステップと、
    ロングプリアンブルフォーマットが使用され、かつ、前記所望のランダムアクセスチャネル電力Pの推定値に基づいた基準値PDRが、基準電力制限値Pから基準電力マージンγを減算して得られた値よりも小さくなければ、前記ロングプリアンブルフォーマットを変更せずに使用するステップと、
    ノーマルロングプリアンブルフォーマットが使用され、かつ、前記基準値PDRが、前記基準電力制限値P以上であれば、前記ノーマルロングプリアンブルフォーマットをロングプリアンブルフォーマットに変更するステップと、
    ノーマルロングプリアンブルフォーマットが使用され、かつ、前記基準値PDRが、前記基準電力制限値P以上でなければ、前記ノーマルロングプリアンブルフォーマットを変更せずに使用するステップと
    をさらに有し、前記基準電力マージンγは、ゼロよりも大きく、かつ、前記基準電力制限値よりも小さい値であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. スタートアップの際にロングプリアンブルフォーマットを使用するステップと、
    所望のランダムアクセスチャネル電力Pを推定するステップと、
    ロングプリアンブルフォーマットが使用され、かつ、前記所望のランダムアクセスチャネル電力Pの推定値に基づいた基準値PDRが、前記最大許容電力が取りうる最小可能値Pmax_minから基準電力マージンγを減算して得られた値よりも小さければ、前記ロングプリアンブルフォーマットをノーマルロングプリアンブルフォーマットに変更するステップと、
    ロングプリアンブルフォーマットが使用され、かつ、前記所望のランダムアクセスチャネル電力Pの推定値に基づいた基準値PDRが、前記最大許容電力が取りうる最小可能値Pmax_minから基準電力マージンγを減算して得られた値よりも小さくなければ、前記ロングプリアンブルフォーマットを変更せずに使用するステップと、
    ノーマルロングプリアンブルフォーマットが使用され、かつ、前記基準値PDRが、前記最大許容電力が取りうる前記最小可能値Pmax_min以上であれば、前記ノーマルロングプリアンブルフォーマットをロングプリアンブルフォーマットに変更するステップと、
    ノーマルロングプリアンブルフォーマットが使用され、かつ、前記基準値PDRが、前記最大許容電力が取りうる前記最小可能値Pmax_min以上でなければ、前記ノーマルロングプリアンブルフォーマットを変更せずに使用するステップと
    をさらに有し、前記基準電力マージンγは、ゼロよりも大きく、かつ、前記最大許容電力よりも小さい値であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  5. スタートアップの際にロングプリアンブルフォーマットを使用するステップと、
    所望のランダムアクセスチャネル電力Pを推定するステップと、
    ロングプリアンブルフォーマットが使用され、かつ、前記所望のランダムアクセスチャネル電力Pの推定値と前記最大許容電力とに基づいた基準電力使用量重みWが、1から基準電力マージンγを減算して得られた値よりも小さければ、前記ロングプリアンブルフォーマットをノーマルロングプリアンブルフォーマットに変更するステップと、
    ロングプリアンブルフォーマットが使用され、かつ、前記所望のランダムアクセスチャネル電力Pの推定値と前記最大許容電力とに基づいた基準電力使用量重みWが、1から基準電力マージンγを減算して得られた値よりも小さくなければ、前記ロングプリアンブルフォーマットを変更せずに使用するステップと、
    ノーマルロングプリアンブルフォーマットが使用され、かつ、前記基準電力使用量重みWが、1以上であれば、前記ノーマルロングプリアンブルフォーマットをロングプリアンブルフォーマットに変更するステップと、
    ノーマルロングプリアンブルフォーマットが使用され、かつ、前記基準電力使用量重みWが、1以上でなければ、前記ノーマルロングプリアンブルフォーマットを変更せずに使用するステップと
    をさらに有し、前記基準電力マージンγは、ゼロよりも大きく、かつ、1よりも小さい値であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  6. 前記所望のランダムアクセスチャネル電力Pは、ランダムアクセスに成功するたびに前記ユーザ装置から前記通信ネットワークノードにユーザ装置送信電力PPRACHが報告されることを前提として、推定されることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記所望のランダムアクセスチャネル電力Pは、ランダムアクセスに成功するたびに前記ユーザ装置から前記通信ネットワークノードにダウンリンクにおける伝搬損失の推定値と、ランダムアクセスの試行回数とが報告されることを前提として、推定されることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記所望のランダムアクセスチャネル電力Pは、ランダムアクセスに成功するたびに前記ユーザ装置から前記通信ネットワークノードにランダムアクセスの試行回数が報告されること、および、ダウンリンクにおける伝搬損失の推定値PLeが前記通信ネットワークノードによってアップリンクの伝搬損失の測定値を使用して推定されること、を前提として推定されることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記所望のランダムアクセスチャネル電力Pは、ランダムアクセスに成功するたびに受信されたプリアンブルの電力が前記通信ネットワークノードにおいて測定されること、および、伝搬損失の推定値PLeが前記通信ネットワークノードによってアップリンクの伝搬損失の測定値を使用して推定されること、を前提として推定されることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記所望のランダムアクセスチャネル電力Pは、ランダムアクセス試行に成功するたびに受信されたプリアンブルの電力が前記通信ネットワークノードにおいて測定されること、および、ダウンリンクの伝搬損失の推定値がランダムアクセスに成功するたびに前記ユーザ装置から前記通信ネットワークノードに報告されること、を前提として推定されることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1項に記載の方法。
  11. 所定のテスト期間においてユーザ装置送信電力を増加するステップと、
    受信したランダムアクセス送信電力についての分散を求めるステップと、
    前記分散に基づいて前記ランダムアクセス・シーケンス長TSEQを選択するステップと
    をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  12. 前記所定のテスト期間においてロングプリアンブルフォーマットを使用するステップと、
    前記テスト期間においてランダムアクセス送信電力の目標値P0_PRACHと、プリアンブル検出閾値Dとをそれぞれ所定値だけ増加するステップと、
    前記テスト期間が終了した後で、前記分散値を調査するステップと、
    前記増加したプリアンブル検出閾値Dよりも小さな前記ランダムアクセス送信電力についてのランダムアクセスの試行の割合が、所定値αよりも小さければ、ノーマルロングプリアンブルフォーマットを使用するステップと、
    前記増加したプリアンブル検出閾値Dよりも小さな前記ランダムアクセス送信電力についてのランダムアクセスの試行の割合が、所定値αよりも小さくなければ、ロングプリアンブルフォーマットを使用するステップと
    をさらに有することを特徴とする請求項11に記載の方法。
  13. 前記テスト期間は、定期的、問題を検出するたび、および、手動的のうちすくなくとも1つにしたがって開始されることを特徴とする請求項11または12に記載の方法。
  14. ラウンドトリップ遅延の最大値と、マルチパス遅延の最大値とを推定するステップと、
    前記ラウンドトリップ遅延の最大値の推定値と前記マルチパス遅延の最大値の推定値とに基づいて、前記ランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPを選択するステップと
    をさらに有することを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記ラウンドトリップ遅延の最大値は、相関領域内で相関ピークの位置に基づいて推定されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
  16. 前記マルチパス遅延の最大値は、マルチパス成分検出閾値と相関ピークの位置とを使用して推定されることを特徴とする請求項14または15に記載の方法。
  17. 前記マルチパス遅延の最大値は、遅延分散を使用して推定されることを特徴とする請求項14または15に記載の方法。
  18. 前記ランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPは、前記ランダムアクセス・プリアンブルフォーマットと物理ランダムアクセスチャネルの構成との間における優先順位にしたがって、選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  19. 前記ランダムアクセス・プリアンブルフォーマットの最適化手続は、新規のセルをスタートアップする際、オペレータによる手動の要求が入力されたとき、および、前記プリアンブルフォーマットに関連した問題が検出されたときの少なくとも1つにしたがって実行されるか、または、継続的に実行されることを特徴とする請求項1ないし18のいずれか1項に記載の方法。
  20. 通信ネットワークシステムにおいてランダムアクセス・プリアンブルフォーマットの使用を自動的に最適化する通信ネットワークノードであって、前記通信ネットワークシステムは、ユーザ装置がアクセスする少なくとも1つのセルにサービスを提供する前記通信ネットワークノードを備え、各セルごとにランダムアクセス・プリアンブルフォーマットが設定されており、前記ランダムアクセス・プリアンブルフォーマットのランダムアクセス・シーケンス長はTSEQであり、ランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長はTCPであり、
    前記通信ネットワークノードは、
    前記ランダムアクセス・シーケンス長TSEQを選択し、
    前記ランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPを選択し、
    前記選択されたランダムアクセス・シーケンス長TSEQとランダムアクセス・プリアンブル・サイクリックプレフィックス長TCPとに基づいて前記セルにおいて使用するランダムアクセス・プリアンブルフォーマットを選択する
    ように構成された処理ユニットを備えていることを特徴とする通信ネットワークノード。
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