JP2013034256A - 無線基地局、移動局および通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動局から無線基地局へのランダムアクセスの処理効率を向上させる。
【解決手段】無線基地局１は、移動局２への下りデータ送信を行う際、ランダムアクセス信号を指定する。移動局２は、指定されたランダムアクセス信号を無線基地局１に送信する。無線基地局１は、ランダムアクセス信号の受信結果に基づくタイミング調整情報と上り無線リソースの割当情報とを含むランダムアクセス応答信号を、移動局２に送信する。移動局２は、割当情報が示す上り無線リソースを用いて制御データを送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は無線基地局、移動局および通信方法に関する。

現在、無線基地局と移動局との間で無線通信を行う移動通信システムが広く利用されている。移動通信システムでは、無線基地局から移動局への通信（下り通信）および移動局から無線基地局への通信（上り通信）の両方について、無線基地局が無線リソース（周波数リソースや時間リソースなど）を管理することが可能である。この場合、移動局は無線基地局から上り無線リソースの割り当てを受け、割り当てられた上り無線リソースを用いて上りデータ送信などを行う。

このような移動通信システムでは、一部の上り無線リソースが予めランダムアクセスチャネルに割り当てられていることがある。移動局は、リソース割り当てを受けていない状態でも、ランダムアクセスチャネルにて信号（ランダムアクセス信号）を送信することができる。このとき、複数の移動局からのランダムアクセス信号の衝突に備えて、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル部で送信すべき信号（プリアンブル信号）を無線基地局が各移動局に個別に指定することもある。ランダムアクセスチャネルの用途としては、例えば、以下のようなものが考えられる（例えば、非特許文献１参照）。

無線基地局が移動局に対し下りデータ送信を行う場合の例を考えると、無線基地局は、まず使用を許可するプリアンブル信号を指定する。移動局は、指定されたプリアンブル信号をランダムアクセスチャネルで送信する。無線基地局は、移動局から受信したランダムアクセス信号（無線基地局が指定したプリアンブル信号）に基づいてタイミングのずれを測定し、タイミング調整を移動局に指示する。移動局は、送信タイミングの補正を行う。その後、無線基地局は、移動局に対し下りデータ送信を行う。移動局は、補正後のタイミングで、データの受信結果を示すＡＣＫ（ACKnowledgement）／ＮＡＣＫ（Negative ACKnowledgement）を無線基地局に送信する。このように、下りデータ通信の際、ランダムアクセスチャネルを用いて上りタイミングの同期をとることができる。

また、移動局が無線基地局に対して上りデータ送信を行う場合の例を考えると、移動局は、まず乱数に基づいて複数の候補からプリアンブル信号を選択し、ランダムアクセスチャネルで送信する。無線基地局は、移動局からランダムアクセス信号（無線基地局の指定でないプリアンブル信号）を受信すると、制御データ用の上り無線リソースを移動局に割り当てる。移動局は、割り当てられた上り無線リソースにより、データ送信要求（例えば、ＢＳＲ：Buffer Status Report）を送信する。無線基地局は、移動局からのデータ送信要求に応じたサイズの上り無線リソースを割り当てる。その後、移動局は、無線基地局に対し上りデータ送信を行う。このように、ランダムアクセスチャネルを用いて、移動局が上りデータ送信を開始することができる。

3rd Generation Partnership Project, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (Release 8)", 3GPP TS36.300, 2008-03 V8.4.0.

しかし、上記のようなランダムアクセス方法では、ランダムアクセスの発生要因毎に独立に手続きが実行され、処理が非効率であるという問題がある。すなわち、下りデータ通信の際のランダムアクセスでは、上りタイミング同期がとれればよいため、上り無線リソースの割り当ては不要であると判断されてしまう。このため、下りデータ通信の際、移動局が制御データの送信も行いたい場合（例えば、上りデータ通信を開始する場合）には、上り無線リソースの割り当てのために別途ランダムアクセスの手続きが必要になる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ランダムアクセスの処理効率を向上させることができる無線基地局、移動局および通信方法を提供することを目的とする。

１つの態様では、移動局への下りデータ送信を行う際に、移動局にランダムアクセス信号を指定し、指定したランダムアクセス信号を移動局から受信する無線基地局が提供される。この無線基地局は、ランダムアクセス信号の受信結果に基づくタイミング調整情報と、移動局による制御データの送信に用いられる上り無線リソースの割当情報とを含むランダムアクセス応答信号を、移動局に送信する送信部を有する。

また、１つの態様では、下りデータ受信を行う際に、無線基地局からランダムアクセス信号の指定を受け、指定されたランダムアクセス信号を無線基地局に送信する移動局が提供される。この移動局は、受信部と送信部とを有する。受信部は、無線基地局におけるランダムアクセス信号の受信結果に基づくタイミング調整情報と、上り無線リソースの割当情報とを含むランダムアクセス応答信号を、無線基地局から受信する。送信部は、受信部で受信した割当情報が示す上り無線リソースを用いて制御データを無線基地局に送信する。

また、１つの態様では、通信方法が提供される。この通信方法では、無線基地局が、移動局への下りデータ送信を行う際に、移動局にランダムアクセス信号を指定する。移動局が、指定されたランダムアクセス信号を無線基地局に送信する。無線基地局が、ランダムアクセス信号の受信結果に基づくタイミング調整情報と、移動局による制御データの送信に用いられる上り無線リソースの割当情報とを含むランダムアクセス応答信号を、移動局に送信する。

上記無線基地局、移動局および通信方法によれば、ランダムアクセスの処理効率が向上する。

無線通信システムの概要を示す図である。 無線通信システムのシステム構成を示す図である。 無線基地局のブロック構成を示す図である。 移動局のブロック構成を示す図である。 無線フレーム構造を示す図である。 下り通信チャネルを示す図である。 上り通信チャネルを示す図である。 プリアンブル信号の種類を示す図である。 ＲＡレスポンス後に伝送されるデータの構造を示す図である。 無線基地局のＲＡ制御を示すフローチャートである。 移動局のＲＡ制御を示すフローチャートである。 下りデータ通信を示すシーケンス図である。 上りデータ通信を示すシーケンス図である。 上りおよび下りデータ通信を示す第１のシーケンス図である。 上りおよび下りデータ通信を示す第２のシーケンス図である。 ハンドオーバ処理を示すシーケンス図である。

以下、本実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、無線通信システムの概要を示す図である。この無線通信システムは、無線基地局１および移動局２を有する。無線基地局１と移動局２との間では、下り方向（無線基地局１から移動局２）および上り方向（移動局２から無線基地局１）の無線通信を行うことができる。

無線基地局１は、受信部１ａおよび送信部１ｂを有する。受信部１ａは、上りデータチャネルや上り制御チャネルを介して、制御データを含む各種データを移動局２から受信する。また、受信部１ａは、ランダムアクセスチャネルを介して、ランダムアクセス信号を受信する。送信部１ｂは、下りデータチャネルや下り制御チャネルを介して、制御データを含む各種データを移動局２に送信する。

移動局２は、受信部２ａおよび送信部２ｂを有する。受信部２ａは、下りデータチャネルや下り制御チャネルを介して、制御データを含む各種データを無線基地局１から受信する。送信部２ｂは、上りデータチャネルや上り制御チャネルを介して、制御データを含む各種データを無線基地局１に送信する。また、送信部２ｂは、ランダムアクセスチャネルを介して、ランダムアクセス信号を無線基地局１に送信する。

ここで、無線基地局１から移動局２への下りデータ通信を行う場合、無線基地局１の送信部１ｂは、移動局２に使用を許可するランダムアクセス信号の指定情報を送信する。指定情報には、例えば、プリアンブル信号の種類を示す番号が含まれる。移動局２の送信部２ｂは、指定されたランダムアクセス信号を無線基地局１に送信する。

無線基地局１は、受信部１ａで受信したランダムアクセス信号（例えば、プリアンブル信号）に基づいて、上り通信タイミングのずれを測定する。また、無線基地局１は、移動局２に上り無線リソースを割り当てる。ランダムアクセス信号を受けて割り当てる上り無線リソースは、ランダムアクセスの発生要因に拘わらず、全て所定のサイズ（リソース量）に統一してもよい。そして、無線基地局１の送信部１ｂは、ランダムアクセス信号の応答として、タイミング調整情報と上り無線リソースの割当情報とを移動局２に送信する。

移動局２は、受信部２ａで受信したタイミング調整情報に基づいて、上り送信タイミングを補正する。そして、移動局２の送信部２ｂは、割り当てられた上り無線リソースを用いて制御データを送信する。送信する制御データとしては、例えば、同期完了報告、データ送信要求（例えば、ＢＳＲ）、接続制御に関するＲＲＣ（Radio Resource Control）メッセージなどが考えられる。

同期完了報告は、他に送信すべき制御データがある場合は、送信を省略してもよい。また、割り当てられた上り無線リソースのサイズ内であれば、複数種類の制御データを同時に送信することもできる。一方、送信したい制御データの量が割当サイズを超える場合には、一部の制御データと残りデータ量の情報とを送信することが考えられる。

その後、無線基地局１の送信部１ｂは、移動局２に対し下りデータ送信を行う。このとき、無線基地局１は、受信部１ａで制御データ（同期完了報告または同期完了報告に代えて送信される他の種類の制御データ）が受信されることで、移動局２とタイミング同期がとれたことを知ることができる。また、無線基地局１は、受信部１ａでデータ送信要求や残りデータ量の情報が制御データとして受信された場合には、それらの内容に応じたサイズの上り無線リソースを更に移動局２に割り当てる。

このような無線通信システムによれば、無線基地局１から移動局２への下りデータ通信の際、無線基地局１の送信部１ｂにより、移動局２にランダムアクセス信号の指定情報が送信される。移動局２の送信部２ｂにより、指定されたランダムアクセス信号が無線基地局１に送信される。無線基地局１の送信部１ｂにより、ランダムアクセス信号の受信結果に基づくタイミング調整情報と、制御データの送信に用いられる上り無線リソースの割当情報とが、移動局２に送信される。

これにより、ランダムアクセスの処理効率が向上する。すなわち、下りデータ通信の際のタイミング同期を目的としたランダムアクセスにおいても、移動局２に上り無線リソースが割り当てられる。このため、移動局２は、下りデータ通信と共に制御データの送信も行いたい場合、割り当てられた上り無線リソースを使用することができ、別途のランダムアクセスを行わずに済む。また、タイミング調整情報を含むランダムアクセス応答後に、移動局２が無線基地局１に対して何らかの制御データを送信することで、無線基地局１はタイミング同期に成功したことを早期に確実に知ることができる。

以下、本実施の形態の具体的内容を説明する。
図２は、無線通信システムのシステム構成を示す図である。図２に示す無線通信ステムは、無線基地局１００，１００ａおよび移動局２００，２００ａを有する。

無線基地局１００，１００ａは、それぞれの電波到達範囲内に存在する無線端末装置と通信可能な無線通信装置である。無線基地局１００，１００ａは、図示しない上位局を介して互いに通信が可能である。移動局２００，２００ａは、無線基地局１００，１００ａと通信可能な無線端末装置であり、例えば、携帯電話機である。

無線基地局１００，１００ａと移動局２００，２００ａとは、双方向通信（上り通信および下り通信）が可能である。このとき、無線通信で用いる無線リソースは、無線基地局１００，１００ａ側で管理される。すなわち、移動局２００，２００ａは、無線基地局１００，１００ａから上り無線リソースの割り当てを受けることで、上りデータ送信を行うことができる。

図３は、無線基地局のブロック構成を示す図である。無線基地局１００は、アンテナ１１０、受信部１２０、データ処理部１３０、送信バッファ１４０、制御部１５０および送信部１６０を有する。無線基地局１００ａも、無線基地局１００と同様の構成によって実現できる。

アンテナ１１０は、送信・受信共用のアンテナである。アンテナ１１０は、移動局２００，２００ａから受信した無線信号を受信部１２０に出力する。また、アンテナ１１０は、送信部１６０から取得した送信信号を無線出力する。なお、送信用アンテナと受信用アンテナとを別々に設けてもよい。

受信部１２０は、アンテナ１１０から取得した受信信号を復調・復号し、上りデータチャネルに含まれるユーザデータ（例えば、音声データ、電子メールのデータ、画像データなど）と、上りデータチャネルや上り制御チャネルに含まれる制御データとを抽出する。また、受信部１２０は、ランダムアクセスチャネルの信号（ランダムアクセス信号）を抽出する。そして、受信部１２０は、抽出したユーザデータをデータ処理部１３０に出力する。また、抽出した制御データおよびランダムアクセス信号を制御部１５０に出力する。

データ処理部１３０は、受信部１２０から取得したユーザデータおよび他の無線基地局から上位局経由で取得したユーザデータを処理する。例えば、データ処理部１３０は、ユーザデータの種類に応じた処理を実行する。そして、データ処理部１３０は、無線基地局１００の電波到達範囲内に存在する移動局宛てに送信するユーザデータを、送信バッファ１４０に出力する。

送信バッファ１４０は、ユーザデータを一時的に保持するバッファメモリである。送信バッファ１４０は、データ処理部１３０から取得したユーザデータを保持する。また、送信バッファ１４０は、制御部１５０からの指示に応じてユーザデータを送信部１６０に出力する。このとき、送信バッファ１４０は、ユーザデータをその宛先や種類毎に分類して保持しておき、制御部１５０から指示された特定の宛先および種類のユーザデータを優先して出力することも可能である。

制御部１５０は、無線基地局１００の無線通信処理を制御する。制御部１５０は、タイミング測定部１５１、ＵＬ（UpLink）リソース割当部１５２、送信制御部１５３およびプリアンブル番号指定部１５４を有する。

タイミング測定部１５１は、受信部１２０から取得したランダムアクセス信号に基づいて、無線基地局１００が期待する受信タイミングと移動局２００，２００ａからの実際の受信タイミングとのずれを測定する。タイミング測定には、プリアンブル部の信号（プリアンブル信号）を用いることができる。そして、タイミング測定部１５１は、タイミング補正のための同期コマンドを生成し、送信部１６０に出力する。また、タイミング測定部１５１は、ランダムアクセス信号を受信した旨をＵＬリソース割当部１５２に通知する。

ＵＬリソース割当部１５２は、タイミング測定部１５１からランダムアクセス信号を受信した旨の通知があると、ランダムアクセス信号の送信元に、上りデータチャネルとして所定サイズの上り無線リソースを割り当てる。ランダムアクセス信号を受けて割り当てる上り無線リソースのサイズは、例えば、ＢＳＲのデータ量程度とすることが考えられる。

また、ＵＬリソース割当部１５２は、受信部１２０から制御データを取得すると、制御データの送信元に、制御データの内容に応じたサイズの上り無線リソースを割り当てる。上り無線リソースの割り当て後、ＵＬリソース割当部１５２は、割当情報（ＵＬ ｇｒａｎｔ）を生成し、送信部１６０に出力する。割当情報には、割当サイズの情報（例えば、ビット数やブロック数）が含まれる。

送信制御部１５３は、ランダムアクセスに対する応答（ランダムアクセスレスポンス）が行われた後に、移動局２００，２００ａからの制御データを取得すると、送信バッファ１４０に対し、移動局２００，２００ａ宛てのユーザデータを出力するよう指示する。このとき取得する制御データとしては、例えば、同期完了報告、同期完了報告に代えて送信されるＢＳＲやＲＲＣメッセージなどが考えられる。

プリアンブル番号指定部１５４は、送信バッファ１４０へのユーザデータの到着状況を監視する。移動局２００，２００ａ宛てのユーザデータが到着すると、プリアンブル番号指定部１５４は、予め用意された複数の候補から移動局２００，２００ａにそれぞれ使用させるプリアンブルを指定する。指定したプリアンブルは、その後所定時間は他の移動局には使用させない。そして、プリアンブル番号指定部１５４は、指定したプリアンブルを示すプリアンブル番号を送信部１６０に出力する。

送信部１６０は、送信バッファ１４０から取得したユーザデータと制御部１５０から取得した各種制御データ（同期コマンド、割当情報、プリアンブル番号など）とを符号化・変調し、下りデータチャネルおよび下り制御データチャネルの送信信号を生成する。そして、送信部１６０は、生成した送信信号をアンテナ１１０に出力する。

図４は、移動局のブロック構成を示す図である。移動局２００は、アンテナ２１０、受信部２２０、データ処理部２３０、送信バッファ２４０、制御部２５０および送信部２６０を有する。移動局２００ａも、移動局２００と同様の構成によって実現できる。

アンテナ２１０は、送信・受信共用のアンテナである。無線基地局１００，１００ａから受信した無線信号を受信部２２０に出力する。また、アンテナ２１０は、送信部２６０から取得した送信信号を無線出力する。なお、送信用アンテナと受信用アンテナとを別々に設けてもよい。

受信部２２０は、アンテナ２１０から取得した受信信号を復調・復号し、下りデータチャネルに含まれるユーザデータと、下りデータチャネルや下り制御チャネルに含まれる制御データとを抽出する。そして、受信部２２０は、抽出したユーザデータをデータ処理部２３０に出力する。また、抽出した制御データを制御部２５０に出力する。

データ処理部２３０は、受信部２２０から取得したユーザデータを、その種類に応じて処理する。例えば、データ処理部２３０は、テキストや画像の表示処理や音声再生処理などを実行する。また、データ処理部２３０は、無線基地局１００に対して送信するユーザデータを生成し、送信バッファ２４０に出力する。

送信バッファ２４０は、ユーザデータを一時的に保持するバッファメモリである。送信バッファ２４０は、データ処理部２３０から取得したユーザデータを保持する。また、送信バッファ２４０は、制御部２５０から指示された量のユーザデータを送信部２６０に出力する。

制御部２５０は、移動局２００の無線通信処理を制御する。制御部２５０は、タイミング補正部２５１、プリアンブル生成部２５２、送信制御部２５３および制御データ生成部２５４を有する。

タイミング補正部２５１は、受信部２２０から制御データとして同期コマンドを取得すると、同期コマンドに基づいて上り送信タイミングを補正する。そして、タイミング補正部２５１は、タイミング補正が完了した旨を制御データ生成部２５４に通知する。

プリアンブル生成部２５２は、受信部２２０から制御データとしてプリアンブル番号を取得すると、プリアンブル番号が示すプリアンブルの信号列（シーケンス）を生成し、送信部２６０に出力する。指定された個別のプリアンブル信号を生成する場合としては、例えば、下りデータ通信の開始時やハンドオーバ時などが考えられる。

また、プリアンブル生成部２５２は、プリアンブル番号が指定されていない状況で制御データの送信が必要な場合、乱数によりプリアンブル番号を選択し、選択したプリアンブル番号に対応するプリアンブル信号を生成する。指定されていない非個別のプリアンブル信号を生成する場合としては、例えば、電源投入後の初期接続やコネクション切断に伴う再接続時、上りデータ送信の開始時などが考えられる。

なお、プリアンブル生成部２５２は、プリアンブル番号とプリアンブル信号の種類との対応関係を、予め無線基地局１００，１００ａと合意しておく。この対応関係は固定であってもよいし、通信開始時に無線基地局１００，１００ａから対応関係の情報を取得してもよい。また、無線基地局毎に対応関係が異なってもよい。

送信制御部２５３は、受信部２２０から制御データとして取得した上り無線リソースの割当情報（ＵＬ ｇｒａｎｔ）に基づいて、ユーザデータおよび制御データの送信を制御する。送信制御部２５３は、ユーザデータを送信する場合、送信可能なユーザデータの量を送信バッファ２４０に通知する。制御データを送信する場合、送信可能な制御データの量を制御データ生成部２５４に通知する。

制御データ生成部２５４は、各種制御データを生成し、送信制御部２５３からの通知に応じて送信部２６０に出力する。例えば、制御データ生成部２５４は、送信バッファ２４０へのユーザデータの到着状況を監視し、ユーザデータの量を示すＢＳＲを生成する。また、無線基地局１００，１００ａへの初期接続や再接続、ハンドオーバの際に、ＲＲＣメッセージを生成する。また、無線基地局１００，１００ａからデータを受信した際に、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを生成する。

また、制御データ生成部２５４は、タイミング補正部２５１からタイミング補正の完了通知を受けたとき、送信すべき制御データが特にない場合は、同期完了報告を生成する。一方、上り無線リソースの割当サイズが送信すべき制御データの量より小さい場合は、送信すべき制御データの一部を送信部２６０に出力すると共に、残りデータ量を示し制御データを生成して送信部２６０に出力する。

送信部２６０は、送信バッファ２４０から取得したユーザデータと制御部２５０から取得した制御データとを符号化・変調し、上りデータチャネルおよび上り制御チャネルの送信信号を生成する。また、送信部２６０は、制御部２５０から取得したプリアンブルをランダムアクセスチャネルのプリアンブル部の送信信号とする。そして、送信部２６０は、得られた送信信号をアンテナ２１０に出力する。

図５は、無線フレーム構造を示す図である。本実施の形態では、多重通信方式として、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）やＳＣ−ＦＤＭ（Single Carrier - Frequency Division Multiplexing）を採用することができる。無線基地局１００，１００ａと移動局２００，２００ａとの間では、例えば、図５に示すような無線フレームが送受信される。この例では、１フレームの時間幅は１０ｍｓ（ミリ秒）である。１フレームは複数のサブフレームを含む。１サブフレームの時間幅は１ｍｓである。

各サブフレームでは、周波数リソース×時間リソースが細分化されて管理が行われる。周波数軸方向の最小単位はサブキャリアと呼ばれる。時間軸方向の最小単位はシンボルと呼ばれる。１サブキャリア・１シンボルで特定される最小単位はリソースエレメントと呼ばれる。無線リソースの割り当ては、複数のサブキャリア（例えば、１２サブキャリア）に跨るリソースブロックという単位で行われる。なお、サブフレームの１ｍｓの時間幅のうち前半０．５ｍｓおよび後半０．５ｍｓはそれぞれスロットと呼ばれる。

このような無線リソースの一部が、それぞれ、下りデータチャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared CHannel）、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control CHannel）、上りデータチャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared CHannel）、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control CHannel）およびランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ：Random Access CHannel）として用いられる。

図６は、下り通信チャネルを示す図である。無線基地局１００，１００ａから移動局２００，２００ａへの下り通信では、例えば、各サブフレームで図６に示すような通信チャネルが形成される。下り通信チャネルには、下り制御チャネルおよび下りデータチャネルが含まれる。

下り制御チャネルには、サブフレームの先頭から所定のシンボル長（例えば、１〜３シンボル）の無線リソースが割り当てられる。複数の下り制御チャネルは、周波数多重される。移動局２００，２００ａは、自局宛ての制御データの伝送に用いられる可能性のある下り制御チャネルを、無線基地局１００，１００ａから通知されている。移動局２００，２００ａは、通知された下り制御チャネルを監視し、自局宛ての下り制御データを検出する。下り制御チャネルでは、各種制御データ（例えば、移動局２００，２００ａ宛てのデータが含まれている下りデータチャネルの位置情報、上り無線リソースの割当情報など）が伝送される。

下りデータチャネルには、下り制御チャネルに用いられる無線リソース以外の無線リソースの一部が割り当てられる。複数の下りデータチャネルは、周波数多重される。また、下りデータチャネルは、下り制御チャネルと時間多重される。各下りデータチャネルで使用される無線リソースの量は可変である。移動局２００，２００ａは、下り制御チャネルで取得した制御データに基づいて、自局宛てのデータが含まれる下りデータチャネルを特定する。下りデータチャネルでは、ユーザデータおよび一部の制御データ（例えば、ランダムアクセスレスポンスなど）が伝送される。

図７は、上り通信チャネルを示す図である。移動局２００，２００ａから無線基地局１００，１００ａへの上り通信では、例えば、各サブフレームで図７に示すような通信チャネルが形成される。上り通信チャネルには、上り制御チャネル、上りデータチャネルおよびランダムアクセスチャネルが含まれる。

上り制御チャネルには、無線基地局１００，１００ａが使用可能な全周波数帯域（システム帯域）の両端から所定の周波数幅の無線リソースが割り当てられる。各上りサブフレームは２つの制御チャネルを含む。１つ目の制御チャネル（上り制御チャネルｉ）は、前半スロットの高周波数側と後半スロットの低周波数側とに割り当てられる。２つ目の制御チャネル（上り制御チャネルｊ）は、前半スロットの低周波数側と後半スロットの高周波数側とに割り当てられる。

各上り制御チャネルでは、複数の移動局分のデータが符号多重されて伝送される。移動局２００，２００ａは、上り制御チャネルｉ，ｊの一方を用いて、ＡＣＫ／ＮＡＣＫなどの所定の種類の制御データを送信することができる。ただし、上りデータチャネルの割り当てを受けている場合、移動局２００，２００ａは、上り制御チャネルを使用せずに上りデータチャネルを使用する。無線基地局１００，１００ａが収容する移動局が多い場合、上り制御チャネルｉ，ｊの内側に更に別の上り制御チャネルを設けることもできる。

上りデータチャネルには、上り制御チャネルに用いられる周波数帯域以外の周波数帯域の一部が割り当てられる。複数の上りデータチャネルは、周波数多重される。移動局２００，２００ａは、下り制御チャネルで受信した割当情報に基づいて、自局に割り当てられた上りデータチャネルを特定する。上りデータチャネルでは、ユーザデータおよび各種制御データ（例えば、ＢＳＲやＲＲＣメッセージ、ＡＣＫ／ＮＡＣＫなど）が伝送される。

ランダムアクセスチャネルには、上り制御チャネルに用いられる周波数帯域以外の周波数帯域の一部が割り当てられる。ランダムアクセスチャネルは、必ずしも全てのサブフレームに含まれているわけではない。ランダムアクセスチャネルは、例えば、１フレームに少なくとも１つ設けられる。ランダムアクセスチャネルの位置は、無線基地局１００，１００ａと移動局２００，２００ａとの間で合意しておく。

ランダムアクセスチャネルでは、プリアンブル部を含むランダムアクセス信号が伝送される。無線基地局１００，１００ａは、プリアンブル信号の種類が互いに異なれば（プリアンブル番号が異なれば）、同一のランダムアクセスチャネルで受信した複数の信号を個々に識別することができる。一方、プリアンブル信号の種類が同一のランダムアクセス信号は個々に識別することができない。この場合、そのランダムアクセスは失敗となる。

図８は、プリアンブル信号の種類を示す図である。無線基地局１００，１００ａは、それぞれ、プリアンブルとして第１番から第Ｎ番（１＜Ｎ）までのＮ種類のプリアンブル信号列（シーケンス）を用意している。このうち、第１番から第Ｋ番（１＜Ｋ＜Ｎ）までのプリアンブルが、個別割当用として予約されている。第Ｋ＋１番から第Ｎ番までのプリアンブルが、個別割当なしに移動局２００，２００ａが使用可能である。

すなわち、第１番から第Ｋ番までのプリアンブルは、無線基地局１００，１００ａによって使用許可の管理が行われる。従って、これらのプリアンブルを用いた場合、ランダムアクセスの衝突を防止できる。一方、第Ｋ＋１番から第Ｎ番までのプリアンブルは、使用許可の管理が行われず、移動局２００，２００ａの判断で使用される。従って、これらのプリアンブルを用いた場合、ランダムアクセスが衝突により失敗する可能性がある。なお、個別割当用に予約するプリアンブルは、必ずしも図８に示したように番号の小さいものとする必要はなく、任意の番号のプリアンブルを選択することが可能である。

図９は、ＲＡレスポンス後に伝送されるデータの構造を示す図である。移動局２００，２００ａは、無線基地局１００，１００ａからランダムアクセスレスポンスを受信したとき、例えば、図９に示すようなフォーマットで制御データを送信する。このフォーマットは、ヘッダ部と情報部とを有する。ヘッダ部には、制御データの種類を示す識別子（Logical Channel ID）が含まれる。情報部には、制御データの内容が含まれる。

複数の制御データを一時に送信する場合、ヘッダ部と情報部とにそれぞれ複数の項目が設けられる。図９の例では、ヘッダ＃１と情報＃１、ヘッダ＃２と情報＃２、ヘッダ＃Ｎと情報＃Ｎとがそれぞれ対応する。例えば、移動局２００，２００ａは、ヘッダ＃Ｎとして残りデータ量の制御データであることを示す識別子を送信し、情報＃Ｎとして残りデータ量を示す数値（例えば、ビット数）を送信することができる。無線基地局１００，１００ａは、ヘッダ部を参照することで、受信した制御データそれぞれの種類を認識し、制御データの種類に応じた処理を実行することができる。

次に、以上のような無線通信システムにおいて実行される処理の詳細を説明する。
図１０は、無線基地局のＲＡ制御を示すフローチャートである。ここでは、無線基地局１００と移動局２００とが無線通信を行う場合を考える。以下、図１０に示す処理をステップ番号に沿って説明する。

［ステップＳ１１］プリアンブル番号指定部１５４は、移動局２００に送信するユーザデータがあるか判断する。送信するユーザデータがある場合、処理をステップＳ１２に進める。送信するユーザデータがない場合、処理をステップＳ１３に進める。

［ステップＳ１２］プリアンブル番号指定部１５４は、個別割当用のプリアンブルの中から移動局２００ａなどの他の移動局に割り当てていないものを１つ選択し、移動局２００に割り当てる。送信部１６０は、プリアンブル番号を、下りデータチャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ１３］受信部１２０は、ステップＳ１２で指定したプリアンブルまたは移動局２００が選択したプリアンブルを含むランダムアクセス信号を、ランダムアクセスチャネルで移動局２００から受信する。

［ステップＳ１４］タイミング測定部１５１は、ステップＳ１３で受信したランダムアクセス信号のプリアンブル信号に基づいて、期待する受信タイミングと実際の受信タイミングのずれを測定する。そして、タイミング測定部１５１は、送信タイミングを補正するための同期コマンドを生成する。

［ステップＳ１５］ＵＬリソース割当部１５２は、ランダムアクセスの発生要因に依存しない固定サイズ（例えば、ＢＳＲのデータ量相当のサイズ）の上り無線リソースを、上りデータチャネルとして移動局２００に割り当てる。そして、ＵＬリソース割当部１５２は、上り無線リソースの割当情報を生成する。

［ステップＳ１６］送信部１６０は、ステップＳ１４で生成された同期コマンドとステップＳ１５で生成された割当情報とを含むランダムアクセスレスポンスを、下りデータチャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ１７］受信部１２０は、制御データを、ステップＳ１５で割り当てた上り無線リソース（上りデータチャネル）で移動局２００から受信する。ここで受信する制御データとしては、例えば、同期完了報告、ＢＳＲ、ＲＲＣメッセージ、残りデータ量の情報などが考えられる。また、複数の制御データを受信する場合もある。

［ステップＳ１８］ＵＬリソース割当部１５２は、ステップＳ１７で受信した制御データに、残りデータ量の情報が含まれているか判断する。これは、例えば、受信データのヘッダ部に含まれている識別子に基づいて判断することができる。残りデータ量の情報が含まれている場合、処理をステップＳ１９に進める。残りデータ量の情報が含まれていない場合、処理をステップＳ２０に進める。

［ステップＳ１９］ＵＬリソース割当部１５２は、残りデータ量に応じたサイズの上り無線リソースを、上りデータチャネルとして移動局２００に割り当てる。そして、ＵＬリソース割当部１５２は、上り無線リソースの割当情報を生成する。送信部１６０は、生成された割当情報を、下り制御チャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ２０］制御部１５０は、ステップＳ１７で受信した制御データに応じた制御処理を実行する。例えば、ＢＳＲを受信した場合、ＢＳＲに応じたサイズの上り無線リソースを、上りデータチャネルとして移動局２００に割り当てる。また、ＲＲＣメッセージを受信した場合、ＲＲＣメッセージの内容に応じて、初期接続や再接続、ハンドオーバなどの接続制御を行う。また、ステップＳ１１で送信データがあると判断された場合、送信部１６０は、ユーザデータを下りデータチャネルで移動局２００に送信する。

このようにして、無線基地局１００は、ランダムアクセスチャネルでプリアンブル信号を受信すると、ランダムアクセスの発生要因に依存しない所定サイズの上り無線リソースを移動局２００に割り当てる。そして、割当情報を含むランダムアクセスレスポンスを移動局２００に送信する。その後、無線基地局１００は、割り当てた上り無線リソースで制御データを受信し、制御データに応じた処理を実行する。このとき、移動局２００に未送信の制御データがある場合には、追加で上り無線リソースを割り当てる。

なお、上記のステップＳ１４のタイミング測定とステップＳ１５のリソース割当とは、処理の順序を逆にしてもよい。また、上記では割当情報をランダムアクセスレスポンスに含めて送信するとしたが、ランダムアクセスレスポンスとは別のタイミングで送信してもよい。また、上記ではプリアンブル番号およびランダムアクセスレスポンスを下りデータチャネルで送信するとしたが、下り制御チャネルで送信してもよい。同様に、上記ではランダムアクセスレスポンスを除く割当情報を下り制御チャネルで送信するとしたが、下りデータチャネルで送信してもよい。

図１１は、移動局のＲＡ制御を示すフローチャートである。ここでは、移動局２００と無線基地局１００とが無線通信を行う場合を考える。以下、図１１に示す処理をステップ番号に沿って説明する。

［ステップＳ２１］プリアンブル生成部２５２は、無線基地局１００からプリアンブル番号を受信したか判断する。個別のプリアンブルの指定を受ける場合としては、例えば、下りデータ通信の開始時やハンドオーバ時などが考えられる。プリアンブル番号を受信した場合、処理をステップＳ２２に進める。プリアンブル番号を受信していない場合、処理をステップＳ２３に進める。

［ステップＳ２２］プリアンブル生成部２５２は、無線基地局１００から個別に指定されたプリアンブルの信号列を生成する。送信部２６０は、生成されたプリアンブル信号をランダムアクセスチャネルで無線基地局１００に送信する。その後、処理をステップＳ２６に進める。

［ステップＳ２３］プリアンブル生成部２５２は、無線基地局１００に送信する制御データがあるか判断する。個別のプリアンブルの指定がない状況で制御データの送信を行う場合としては、例えば、無線基地局１００への初期接続時や再接続時、上りデータ送信の開始時（送信バッファ２４０へのユーザデータの到着を制御データ生成部２５４が検出したとき）などが考えられる。送信する制御データがある場合、処理をステップＳ２４に進める。送信する制御データがない場合、処理をステップＳ２１に進める。

［ステップＳ２４］プリアンブル生成部２５２は、乱数により、移動局２００の判断で使用できるプリアンブルの番号を１つ選択する。そして、プリアンブル生成部２５２は、選択した番号のプリアンブルの信号列を生成する。送信部２６０は、生成されたプリアンブル信号をランダムアクセスチャネルで無線基地局１００に送信する。

［ステップＳ２５］プリアンブル生成部２５２は、ステップＳ２４のランダムアクセスが成功したか判断する。これは、所定時間内に無線基地局１００からランダムアクセスレスポンスを受けたか否かで判断することができる。ランダムアクセスが成功した場合、処理をステップＳ２６に進める。ランダムアクセスが失敗した場合、処理をステップＳ２１に進める。

［ステップＳ２６］タイミング補正部２５１は、無線基地局１００から受信したランダムアクセスレスポンスに含まれる同期コマンドに基づいて、上りタイミングを補正する。
［ステップＳ２７］制御データ生成部２５４は、無線基地局１００に送信する制御データがあるか判断する。送信する制御データがある場合、処理をステップＳ２８に進める。送信する制御データがない場合、処理をステップＳ３２に進める。なお、送信する制御データとしては、例えば、ＢＳＲやＲＲＣメッセージなどが考えられる。送信する制御データが複数ある場合も考えられる。また、ステップＳ２３の判断後に制御データを送信する必要が生じる場合もあるため、ここでの判断結果とステップＳ２３の判断結果とが異なることも考えられる。

［ステップＳ２８］制御データ生成部２５４は、無線基地局１００から受信したランダムアクセスレスポンスに含まれる割当情報に基づいて、送信する制御データのデータ量と上り無線リソースの割当量とを比較する。送信量が割当量より大きい場合、処理をステップＳ２９に進める。送信量が割当量以下である場合、処理をステップＳ３１に進める。

［ステップＳ２９］制御データ生成部２５４は、最初に送信する制御データ（例えば、割当量から残りデータ量の情報分を差し引いた量の制御データ）を選択する。また、制御データ生成部２５４は、残りデータ量の情報を生成し、最初に送信する制御データに追加する。送信部２６０は、これらの制御データを割り当てられた上りデータチャネルで無線基地局１００に送信する。

［ステップＳ３０］送信部２６０は、ステップＳ２９で選択されなかった残りの制御データを、ステップＳ２９の後に無線基地局１００から追加で割り当てられた上りデータチャネルで無線基地局１００に送信する。

［ステップＳ３１］送信部２６０は、制御データを無線基地局１００から割り当てられた上りデータチャネルで無線基地局１００に送信する。
［ステップＳ３２］制御データ生成部２５４は、上りタイミングの補正が完了したことを示す同期完了報告を制御データとして生成する。送信部２６０は、生成された同期完了報告を、無線基地局１００から割り当てられた上りデータチャネルで無線基地局１００に送信する。

［ステップＳ３３］制御部２５０は、ランダムアクセスの発生要因に応じた制御処理を実行する。例えば、無線基地局１００からユーザデータを受信した場合、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを生成する。ＡＣＫ／ＮＡＣＫは、上りデータチャネルまたは上り制御チャネルで送信される。また、ＢＳＲを送信後に上り無線リソースの割り当てを受けた場合、送信バッファ２４０に保持されたユーザデータを出力させる。また、ＲＲＣメッセージを送信した場合、初期接続や再接続、ハンドオーバなどの接続制御を行う。

このようにして、移動局２００は、無線基地局１００から指定された個別のプリアンブルまたは乱数で選択したプリアンブルの信号を、ランダムアクセスチャネルで送信する。そして、割当情報を含むランダムアクセスレスポンスを無線基地局１００から受信する。その後、移動局２００は、割り当てられた固定サイズの上り無線リソースで制御データを送信する。このとき、特段の送信する制御データがない場合、同期完了報告を送信する。一方、割当量よりも多くの送信する制御データがある場合、残りデータ量の情報も合わせて送信し、無線基地局１００から追加の割り当てを受ける。

なお、上記では他に送信する制御データがない場合に同期完了報告を送信するとしたが、他に送信する制御データがある場合も同期完了報告を合わせて送信してもよい。
次に、無線基地局１００と移動局２００との間の通信の流れの具体例を説明する。

図１２は、下りデータ通信を示すシーケンス図である。以下、図１２に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
［ステップＳ４１］無線基地局１００は、移動局２００に送信するユーザデータが到着すると、移動局２００に個別のプリアンブル番号を割り当てる。そして、無線基地局１００は、プリアンブル番号を下りデータチャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ４２］移動局２００は、ステップＳ４１で指定されたプリアンブル番号のプリアンブル信号を、ランダムアクセスチャネルで無線基地局１００に送信する。なお、個別のプリアンブルの割り当ては所定時間だけ有効である。このため、移動局２００は、プリアンブル番号の通知を受けてから所定時間の何れかのランダムアクセスで送信する。

［ステップＳ４３］無線基地局１００は、移動局２００から受信したランダムアクセス信号（プリアンブル信号）に基づいて、上り通信タイミングを測定する。また、所定のサイズの上り無線リソース（上りデータチャネル）を移動局２００に割り当てる。そして、無線基地局１００は、同期コマンドと割当情報とを含むランダムアクセスレスポンスを、下りデータチャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ４４］移動局２００は、ランダムアクセスレスポンスに含まれる同期コマンドに基づいて、上りタイミングを補正する。そして、移動局２００は、ランダムアクセスレスポンスに含まれる割当情報が示す上りデータチャネルで、同期完了報告を無線基地局１００に送信する。

［ステップＳ４５］無線基地局１００は、移動局２００から同期完了報告を受信すると、移動局２００宛てのユーザデータを、下りデータチャネルで移動局２００に送信する。
［ステップＳ４６］移動局２００は、無線基地局１００からの下りデータチャネルの受信状況に応じて、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを上りデータチャネルまたは上り制御チャネルで無線基地局１００に送信する。

このようにして、無線基地局１００から移動局２００への下りデータ通信のみを行う場合、移動局２００は、ランダムアクセスレスポンスで割り当てられた上り無線リソースを用いて同期完了報告を送信する。無線基地局１００は、移動局２００から同期完了報告を受信すると、下りデータ送信を開始することができる。

図１３は、上りデータ通信を示すシーケンス図である。以下、図１３に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
［ステップＳ５１］移動局２００は、無線基地局１００に送信するユーザデータが到着すると、ランダムにプリアンブル番号を選択する。そして、移動局２００は、選択したプリアンブル番号のプリアンブル信号を、ランダムアクセスチャネルで無線基地局１００に送信する。なお、非個別のプリアンブルは移動局２００ａなどの他の移動局と衝突する可能性がある。衝突により送信に失敗した場合、移動局２００は、成功するまで繰り返し送信を行う。

［ステップＳ５２］無線基地局１００は、移動局２００から受信したランダムアクセス信号（プリアンブル信号）に基づいて、上り通信タイミングを測定する。また、所定のサイズの上り無線リソース（上りデータチャネル）を移動局２００に割り当てる。そして、無線基地局１００は、同期コマンドと割当情報とを含むランダムアクセスレスポンスを、データチャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ５３］移動局２００は、ランダムアクセスレスポンスに含まれる同期コマンドに基づいて、上りタイミングを補正する。そして、移動局２００は、ランダムアクセスレスポンスに含まれる割当情報が示す上りデータチャネルで、ＢＳＲ（データ量を含むデータ送信要求）を無線基地局１００に送信する。

［ステップＳ５４］無線基地局１００は、移動局２００から受信したＢＳＲが示すデータ量相当の上り無線リソース（上りデータチャネル）を移動局２００に割り当てる。そして、無線基地局１００は、割当情報を下り制御チャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ５５］移動局２００は、無線基地局１００から受信した割当情報が示す上りデータチャネルで、ユーザデータを無線基地局１００に送信する。
［ステップＳ５６］無線基地局１００は、移動局２００からの上りデータチャネルの受信状況に応じて、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを下りデータチャネルで移動局２００に送信する。

このようにして、移動局２００から無線基地局１００への上りデータ通信のみを行う場合、移動局２００は、ランダムアクセスレスポンスで割り当てられた上り無線リソースを用いてＢＳＲを送信する。無線基地局１００は、移動局２００からＢＳＲを受信すると、ＢＳＲに応じたサイズの上り無線リソースを移動局２００に割り当てる。その後、移動局２００は、上りデータ送信を開始することができる。

図１４は、上りおよび下りデータ通信を示す第１のシーケンス図である。以下、図１４に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
［ステップＳ６１］無線基地局１００は、移動局２００に送信するユーザデータが到着すると、移動局２００に個別のプリアンブル番号を割り当てる。そして、無線基地局１００は、プリアンブル番号を下りデータチャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ６２］移動局２００は、ステップＳ６１で指定されたプリアンブル番号のプリアンブル信号を、ランダムアクセスチャネルで無線基地局１００に送信する。
［ステップＳ６３］無線基地局１００は、移動局２００から受信したランダムアクセス信号（プリアンブル信号）に基づいて、上り通信タイミングを測定する。また、所定のサイズの上り無線リソース（上りデータチャネル）を移動局２００に割り当てる。そして、無線基地局１００は、同期コマンドと割当情報とを含むランダムアクセスレスポンスを、下りデータチャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ６４］移動局２００は、ランダムアクセスレスポンスに含まれる同期コマンドに基づいて、上りタイミングを補正する。ここで、移動局２００は、無線基地局１００に送信するユーザデータが到着していることを検知し、ランダムアクセスレスポンスに含まれる割当情報が示す上りデータチャネルで、ＢＳＲを無線基地局１００に送信する。このＢＳＲは、同期完了報告の意味も兼ねている。

［ステップＳ６５］無線基地局１００は、移動局２００から受信したＢＳＲが示すデータ量相当の上り無線リソース（上りデータチャネル）を移動局２００に割り当てる。そして、無線基地局１００は、割当情報を下り制御チャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ６６］無線基地局１００は、移動局２００からのＢＳＲを受けて、移動局２００宛てのユーザデータを下りデータチャネルで移動局２００に送信する。すなわち、無線基地局１００は、ＢＳＲの受信により、上りタイミング補正が完了したと判断する。

［ステップＳ６７］移動局２００は、無線基地局１００からの下りデータチャネルの受信状況に応じて、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを上りデータチャネルまたは上り制御チャネルで無線基地局１００に送信する。

［ステップＳ６８］移動局２００は、ステップＳ６５で受信した割当情報が示す上りデータチャネルで、ユーザデータを無線基地局１００に送信する。
［ステップＳ６９］無線基地局１００は、移動局２００からの上りデータチャネルの受信状況に応じて、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを下りデータチャネルで移動局２００に送信する。

このようにして、無線基地局１００から移動局２００への下りデータ通信開始時に、移動局２００から無線基地局１００への上りデータ通信も行う場合、移動局２００は、下りデータ通信の際のランダムアクセスレスポンスで割り当てられた上り無線リソースを流用してＢＳＲを送信する。無線基地局１００は、移動局２００からＢＳＲを受信すると、ＢＳＲに応じたサイズの上り無線リソースを移動局２００に割り当てる。これにより、無線基地局１００は、下りデータ送信を開始することができ、移動局２００は、上りデータ送信を開始することができる。

なお、上記のステップＳ６５以後の上りデータ通信に関するメッセージと下りデータ通信に関するメッセージとは、独立に送受信することができ、上記と異なる送信順序になることも考えられる。例えば、無線基地局１００は、上りユーザデータの受信後に下りユーザデータの送信を開始することもできるし、下りユーザデータの送信完了後に上りユーザデータの受信のためのリソース割当を行うこともできる。

また、移動局２００は、上記ステップＳ６７のＡＣＫ／ＮＡＣＫを、ステップＳ６８のユーザデータと合わせて同じ上りデータチャネルで送信することも可能である。また、上記では下りデータ通信開始時に割り当てられた上り無線リソースでＢＳＲを送信する（上りユーザデータの送信を開始する）例を挙げたが、ＢＳＲに代えてまたはＢＳＲと共にＲＲＣメッセージを送信することも可能である。

図１５は、上りおよび下りデータ通信を示す第２のシーケンス図である。以下、図１５に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
［ステップＳ７１］移動局２００は、無線基地局１００に送信するユーザデータが到着すると、ランダムにプリアンブル番号を選択する。そして、移動局２００は、選択したプリアンブル番号のプリアンブル信号を、ランダムアクセスチャネルで無線基地局１００に送信する。

［ステップＳ７２］移動局２００は、移動局２００ａなどの他の移動局との衝突により、ステップＳ７１のランダムアクセス信号の送信に失敗したことを検知すると、ステップＳ７１で選択したプリアンブル番号のプリアンブル信号を再送信する。このとき、移動局２００は、再度衝突する確率を減らすため、前回の送信から適切な間隔を空けて再送信する。無線基地局１００から送信間隔を指定された場合は、指定された間隔を空けて再送信する。

［ステップＳ７３］無線基地局１００は、移動局２００に送信するユーザデータが到着すると、移動局２００に個別のプリアンブル番号を割り当てる。そして、無線基地局１００は、プリアンブル番号を下りデータチャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ７４］移動局２００は、ステップＳ７２以後まだランダムアクセスに成功しない場合、ステップＳ７１で選択したプリアンブル番号からステップＳ７３で指定されたプリアンブル番号に変更して、プリアンブル番号を無線基地局１００に送信する。

［ステップＳ７５］無線基地局１００は、移動局２００から受信したランダムアクセス信号（プリアンブル信号）に基づいて、上り通信タイミングを測定する。また、所定のサイズの上り無線リソース（上りデータチャネル）を移動局２００に割り当てる。そして、無線基地局１００は、同期コマンドと割当情報とを含むランダムアクセスレスポンスを、下りデータチャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ７６］移動局２００は、ランダムアクセスレスポンスに含まれる同期コマンドに基づいて、上りタイミングを補正する。そして、移動局２００は、ランダムアクセスレスポンスに含まれる割当情報が示す上りデータチャネルで、ＢＳＲを無線基地局１００に送信する。このＢＳＲは、同期完了報告の意味も兼ねている。

［ステップＳ７７］無線基地局１００は、移動局２００から受信したＢＳＲが示すデータ量相当の上り無線リソース（上りデータチャネル）を移動局２００に割り当てる。そして、無線基地局１００は、割当情報を下り制御チャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ７８］移動局２００は、無線基地局１００から受信した割当情報が示す上りデータチャネルで、ユーザデータを無線基地局１００に送信する。
［ステップＳ７９］無線基地局１００は、移動局２００からの上りデータチャネルの受信状況に応じて、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを下りデータチャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ８０］無線基地局１００は、移動局２００宛てのユーザデータを下りデータチャネルで移動局２００に送信する。
［ステップＳ８１］移動局２００は、無線基地局１００からの下りデータチャネルの受信状況に応じて、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを上りデータチャネルまたは上り制御チャネルで無線基地局１００に送信する。

このようにして、移動局２００から無線基地局１００へのランダムアクセスが失敗しているときに、無線基地局１００から個別プリアンブルが指定されると、移動局２００は、送信するプリアンブル信号を指定されたものに変更する。そして、移動局２００は、割り当てられた上り無線リソースを流用してＢＳＲを送信する。これにより、無線基地局１００は、下りデータ送信を開始することができ、移動局２００は、上りデータ送信を開始することができる。

なお、上記のステップＳ７７以後の上りデータ通信に関するメッセージと下りデータ通信に関するメッセージとは、独立に送受信することができ、上記と異なる送信順序になることも考えられる。例えば、無線基地局１００は、下りユーザデータの送信完了後に上りユーザデータの受信のためのリソース割当を行うこともできる。また、上記では上り無線リソースでＢＳＲを送信する（上りユーザデータの送信を開始する）例を挙げたが、ＢＳＲに代えてまたはＢＳＲと共にＲＲＣメッセージを送信することも可能である。

また、上記ステップＳ７４の送信は、ステップＳ７１，Ｓ７２の送信間隔（例えば、無線基地局１００から指定された送信間隔）を引き継いだタイミングで行ってもよいし、ステップＳ７１，Ｓ７２の送信間隔と無関係のタイミングで行ってもよい。また、上記ステップＳ７２では最初に選択したプリアンブル番号のプリアンブルを用いるとしたが、改めてプリアンブル番号をランダムに選択してもよい。

図１６は、ハンドオーバ処理を示すシーケンス図である。ここでは、移動局２００が無線基地局１００ａから無線基地局１００へとハンドオーバを行う場合を考える。以下、図１６に示す処理をステップ番号に沿って説明する。

［ステップＳ９１］無線基地局１００ａは、無線基地局１００へのハンドオーバが必要と判断すると、プリアンブル番号を下りデータチャネルで移動局２００に送信する。このプリアンブル番号は、例えば、無線基地局１００が無線基地局１００ａからのハンドオーバ開始通知を受けて移動局２００のために割り当てたものである。

［ステップＳ９２］移動局２００は、ステップＳ９１で指定されたプリアンブル番号のプリアンブル信号を、ランダムアクセスチャネルで無線基地局１００に送信する。
［ステップＳ９３］無線基地局１００は、移動局２００から受信したランダムアクセス信号（プリアンブル信号）に基づいて、上り通信タイミングを測定する。また、所定のサイズの上り無線リソース（上りデータチャネル）を移動局２００に割り当てる。そして、無線基地局１００は、同期コマンドと割当情報とを含むランダムアクセスレスポンスを、下りデータチャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ９４］移動局２００は、ランダムアクセスレスポンスに含まれる同期コマンドに基づいて、上りタイミングを補正する。ここで、移動局２００は、送信するＲＲＣメッセージのデータ量が割当量より大きいことを検知し、割り当てられた上りデータチャネルでＲＲＣメッセージの一部と残りデータ量の情報とを無線基地局１００に送信する。

［ステップＳ９５］無線基地局１００は、移動局２００から受信した残りデータ量の情報に基づいて、上り無線リソース（上りデータチャネル）を移動局２００に割り当てる。そして、無線基地局１００は、割当情報を下り制御チャネルで移動局２００に送信する。

［ステップＳ９６］移動局２００は、無線基地局１００から受信した割当情報が上りデータチャネルで、ＲＲＣメッセージの残りを無線基地局１００に送信する。
このようにして、移動局２００は、無線基地局１００ａから無線基地局１００へハンドオーバを行う場合、ハンドオーバ元の無線基地局１００ａから受信したプリアンブル番号のプリアンブル信号を、ハンドオーバ先の無線基地局１００に送信する。その後、移動局２００は、ＲＲＣメッセージを無線基地局１００に送信する。

ここで、移動局２００は、ランダムアクセスレスポンスで割り当てられる無線リソースでは、ＲＲＣメッセージの一部と残りデータ量の情報とを送信し、その後に追加で割り当てられる上り無線リソースで、ＲＲＣメッセージの残りを送信する。このように、ハンドオーバ時のＲＲＣメッセージのようにデータ量の大きい制御データ（例えば、ＢＳＲよりデータ量の大きい制御データ）も、無線基地局１００に円滑に送信することができる。

以上のような無線通信システムによれば、下りデータ通信の際のタイミング同期を目的としたランダムアクセスでも、移動局２００，２００ａに上り無線リソースが割り当てられる。このため、移動局２００，２００ａは、送信する制御データが発生した場合、ランダムアクセスレスポンスで割り当てられた上り無線リソースを流用することができ、別途ランダムアクセスを行わずに済む。特に、個別に割り当てられたプリアンブルを用いてリソース割当を受けることができるため、乱数で選択したプリアンブルを用いた場合に生じるアクセス衝突を回避することができる。

また、無線基地局１００，１００ａは、ランダムアクセスレスポンス後に移動局２００，２００ａから何らかの制御データ（同期完了報告または同期完了報告に代えて送信される他の種類の制御データ）を受信することで、上りタイミング同期が完了したことを早期に確実に知ることができる。このため、より早いタイミングでその後の通信（例えば、下りデータ送信）を開始することができる。

また、無線基地局１００，１００ａは、ランダムアクセスの発生要因に非依存な固定サイズの上り無線リソースを割り当てるようにすることで、ランダムアクセスの処理負担が軽減される。この場合、移動局２００，２００ａは、残りデータ量の情報を付加することで、上り無線リソースの追加の割り当てを受けることもできる。このため、例えば、ランダムアクセス時の割当サイズをＢＳＲのデータ量程度に固定しても、ＢＳＲよりデータ量が大きくなりやすいハンドオーバ時のＲＲＣメッセージを円滑に送信できる。

なお、上記のランダムアクセス制御は、図２に示したものと異なるシステム構成の無線通信システムにも応用可能である。また、図５〜７に示したものと異なる多重通信方式、多元接続方式およびチャネル構成を有する無線通信システムにも応用可能である。

また、上記の無線通信システムでは、ランダムアクセスの発生要因に非依存な固定サイズの上り無線リースを割り当てたが、割当サイズを完全に統一しなくてもよい。例えば、個別に割り当てたプリアンブル信号の場合とランダムに選択された非個別のプリアンブル信号の場合とで、割当サイズに差を設けてもよい。また、上記の無線通信システムでは、ランダムアクセスレスポンスで指定された上り無線リソースにおいて種々の制御データを送信できるとしたが、制御データと共に上りユーザデータも送信するようにしてもよい。

以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 移動局への下りデータ送信を行う際に、前記移動局にランダムアクセス信号を指定し、指定したランダムアクセス信号を前記移動局から受信する無線基地局であって、
前記ランダムアクセス信号の受信結果に基づくタイミング調整情報と、前記移動局による制御データの送信に用いられる上り無線リソースの割当情報とを、前記移動局に送信する送信部、
を有することを特徴とする無線基地局。

（付記２） 前記送信部は、ハンドオーバの際に、下りデータ送信の際と同サイズの上り無線リソースの割当情報を前記移動局に送信することを特徴とする付記１記載の無線基地局。

（付記３） 前記送信部は、前記移動局からの再接続要求の際に、下りデータ送信の際と同サイズの上り無線リソースの割当情報を前記移動局に送信することを特徴とする付記１記載の無線基地局。

（付記４） 前記送信部は、指定したランダムアクセス信号の受信に応答して前記移動局に送信する全ての割当情報について、上り無線リソースの割当サイズを同一とすることを特徴とする付記１記載の無線基地局。

（付記５） 前記制御データとして前記移動局からデータ送信要求を受信する受信部を更に有し、
前記送信部は、前記受信部で受信した前記データ送信要求に応じた上り無線リソースの割当情報を前記移動局に送信する、
ことを特徴とする付記１記載の無線基地局。

（付記６） 前記制御データとして前記移動局から同期完了報告を受信する受信部を更に有することを特徴とする付記１記載の無線基地局。
（付記７） 残りデータ量の情報を含んだ前記制御データを受信する受信部を更に有し、
前記送信部は、前記受信部で受信した前記残りデータ量に応じた上り無線リソースの割当情報を前記移動局に送信する、
ことを特徴とする付記１記載の無線基地局。

（付記８） 下りデータ受信を行う際に、無線基地局からランダムアクセス信号の指定を受け、指定されたランダムアクセス信号を前記無線基地局に送信する移動局であって、
前記無線基地局における前記ランダムアクセス信号の受信結果に基づくタイミング調整情報と、上り無線リソースの割当情報とを、前記無線基地局から受信する受信部と、
前記受信部で受信した前記割当情報が示す上り無線リソースを用いて制御データを前記無線基地局に送信する送信部と、
を有することを特徴とする移動局。

（付記９） 前記送信部は、前記制御データとしてデータ送信要求を送信することを特徴とする付記８記載の移動局。
（付記１０） 前記送信部は、前記受信部で受信した前記タイミング調整情報に基づく同期完了報告を前記制御データとして送信することを特徴とする付記８記載の移動局。

（付記１１） 前記送信部は、前記同期完了報告の他に送信する制御データがあるときは、前記同期完了報告の送信を省略することを特徴とする付記１０記載の移動局。
（付記１２） 前記送信部は、前記割当情報が示す上り無線リソースを用いて複数種類の制御データを送信することを特徴とする付記８記載の移動局。

（付記１３） 前記送信部は、前記割当情報が示す上り無線リソースの割当サイズが送信する制御データ量より小さいとき、残りデータ量の情報を含めて送信することを特徴とする付記８記載の移動局。

（付記１４） 前記送信部は、前記残りデータ量の情報が含まれていることを示すヘッダ情報を前記制御データに含めることを特徴とする付記１３記載の移動局。
（付記１５） 無線基地局が、移動局への下りデータ送信を行う際に、前記移動局にランダムアクセス信号を指定し、
前記移動局が、指定されたランダムアクセス信号を前記無線基地局に送信し、
前記無線基地局が、前記ランダムアクセス信号の受信結果に基づくタイミング調整情報と、前記移動局による制御データの送信に用いられる上り無線リソースの割当情報とを、前記移動局に送信する、
ことを特徴とする通信方法。

（付記１６） 移動局が、無線基地局への上りデータ送信を行う際に、前記無線基地局から指定されていない非個別のランダムアクセス信号を前記無線基地局に送信し、
前記無線基地局が、前記移動局への下りデータ送信を行う際に、前記移動局に個別のランダムアクセス信号を指定し、
前記移動局が、前記非個別のランダムアクセス信号の送信失敗時、前記非個別のランダムアクセス信号に代えて前記個別のランダムアクセス信号を前記無線基地局に送信し、
前記無線基地局が、前記個別のランダムアクセス信号の受信結果に基づくタイミング調整情報と、上り無線リソースの割当情報とを、前記移動局に送信する、
ことを特徴とする通信方法。

（付記１７） 前記移動局が、前記無線基地局から受信した前記割当情報が示す上り無線リソースを用いて、データ送信要求を送信することを特徴とする付記１６記載の通信方法。

１ 無線基地局
１ａ 受信部
１ｂ 送信部
２ 移動局
２ａ 受信部
２ｂ 送信部

Claims (5)

1. 移動局への下りデータ送信を行う際に、前記移動局にランダムアクセス信号を指定し、指定したランダムアクセス信号を前記移動局から受信する無線基地局であって、
   前記ランダムアクセス信号の受信結果に基づくタイミング調整情報と、前記移動局による制御データの送信に用いられる上り無線リソースの割当情報とを含むランダムアクセス応答信号を、前記移動局に送信する送信部、
   を有することを特徴とする無線基地局。
2. 下りデータ受信を行う際に、無線基地局からランダムアクセス信号の指定を受け、指定されたランダムアクセス信号を前記無線基地局に送信する移動局であって、
   前記無線基地局における前記ランダムアクセス信号の受信結果に基づくタイミング調整情報と、上り無線リソースの割当情報とを含むランダムアクセス応答信号を、前記無線基地局から受信する受信部と、
   前記受信部で受信した前記割当情報が示す上り無線リソースを用いて制御データを前記無線基地局に送信する送信部と、
   を有することを特徴とする移動局。
3. 下りデータ受信を行う際に基地局からの指示に応じてランダムアクセスプリアンブルを送信する移動局であって、
   前記基地局から前記ランダムアクセスプリアンブルに応じて送信される、上り無線リソース情報を含む応答信号を受信する受信部と、
   前記上り無線リソース情報の受信に基づいて前記基地局にデータを送信する送信部と、
   を有することを特徴とする移動局。
4. 下りデータ受信を行う際に基地局からの指示に応じてランダムアクセスプリアンブルを送信する移動局であって、
   前記基地局から前記ランダムアクセスプリアンブルに応じて送信される、上り無線リソースの割当情報を含む応答信号を受信する受信部と、
   前記ランダムアクセスプリアンブルを送信した後、前記応答信号を受信する前に上りデータが発生した場合、前記応答信号の受信を待って前記上りデータを送信する送信部と、
   を有することを特徴とする移動局。
5. 無線基地局が、移動局への下りデータ送信を行う際に、前記移動局にランダムアクセス信号を指定し、
   前記移動局が、指定されたランダムアクセス信号を前記無線基地局に送信し、
   前記無線基地局が、前記ランダムアクセス信号の受信結果に基づくタイミング調整情報と、前記移動局による制御データの送信に用いられる上り無線リソースの割当情報とを含むランダムアクセス応答信号を、前記移動局に送信する、
   ことを特徴とする通信方法。

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