JP4482587B2 - 無線通信システム、無線送信装置、およびｒａｃｈ送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＲＡＣＨ（Random Access Channel）等を送信する無線送信装置および当該無線送信装置からなる無線通信システムに関する。

現在、３ＧＰＰ ＲＡＮ ＬＴＥ（Long Term Evolution）では、ＲＡＣＨの送信方法が検討されている。ＲＡＣＨは、通信端末である移動局がアイドル状態から発呼手順に移るときに用いる上り回線のチャネルである。このＲＡＣＨを用いて、スケジュールド・チャネル（Scheduled Channel）を確立するために必要な通信端末識別情報（ＵＥ−ＩＤ）、パイロット、アソシエーション・リクエスト（Association request）、リソース・リクエスト（Resource Request）、送信電力等の情報が基地局へ伝送される。

ＲＡＣＨは、コンテンション・ベースド・チャネル（Contention based Channel）であり、基地局によってスケジューリングできないため、移動局主導で送信リソース（送信タイミング、周波数、コード等）をランダムに選択する。もし、複数ユーザ間で周波数帯域等の送信リソースブロックが重なり、ＲＡＣＨが衝突すると、基地局はこれらを正しく受信・復調することができず、移動局は基地局に対しＲＡＣＨを再送することになる。

例えば、非特許文献１に開示されるＷ−ＣＤＭＡのスロッテッドアロハ（Slotted ALOHA）を適用すると、図１に示すように、移動局は、所定のリソースブロック（スロットＡ〜Ｅ）の中から１つをランダムに選択して、ＲＡＣＨを送信する。
"6.Random access procedure", 3GPP, TS25.214 V6.6.0(2005-06)

しかしながら、非特許文献１に開示の技術では、一旦衝突が起こると、伝送情報の全てをＲＡＣＨで再送しなければならない。そして、ＲＡＣＨの再送回数が増加すると、次に送信すべき他のＲＡＣＨとの衝突確率が増加することに繋がり、さらにＲＡＣＨの伝送性能が低下する悪循環となる。その結果、ＲＡＣＨで伝送される情報の通信遅延時間が増大する。

本発明は、ＲＡＣＨの再送を防止し、通信システムのスループットを向上させることができる無線通信システム、無線送信装置および無線送信方法を提供することを目的とする。

本発明の無線通信システムは、複数の無線送信装置がそれぞれランダムなタイミングで送信するチャネルのリソースブロックが、第１リソースブロックと、第２リソースブロックとから構成される無線通信システムであって、複数の送信スロットの中から１つのスロットをランダムに選択する送信スロット選択手段と、選択された送信スロットのうち第１領域を構成する複数のサブスロットの中からいずれかのサブスロットをランダムに選択するサブスロット選択手段と、選択されたサブスロットに割り当てられた前記第１リソースブロックに衝突を回避すべきデータを割り当てる第１割当手段と、選択された送信スロットのうち第２領域に割り当てられた前記第２リソースブロックに前記衝突を回避すべきデータ以外のデータを割り当てる第２割当手段と、データが割り当てられた前記第１リソースブロックおよび前記第２リソースブロックを送信する送信手段と、を具備する構成を採る。

本発明によれば、ＲＡＣＨ等のランダムなタイミングで送信されるチャネルにおいて、重要情報の衝突確率を低減させ、通信システムのスループットを向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、Ｎｏｄｅ Ｂとは基地局のことであり、ＵＥとは移動局のことである。また、各実施の形態において、以下のことを前提条件とする。
（１）ＲＡＣＨは、移動局識別情報（ＵＥ−ＩＤ）、パイロット、およびその他の伝送情報を伝送する。
（２）ＵＥ−ＩＤとは、基地局が移動局を識別できる情報である。
（３）パイロットとは、送受信間で既知のデータであり、受信タイミング検出、チャネル推定等に用いる。
（４）その他の伝送情報とは、アソシエーション・リクエスト、リソース・リクエスト、送信電力等の情報を指す。
（５）本発明に係る無線送信装置は、移動局に搭載されており、移動局から基地局への上り回線の送信を行っている。

（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る無線送信装置（移動局）の主要な構成を示すブロック図である。

本実施の形態に係る無線送信装置は、符号化部１０１−１、１０１−２、変調部１０２−１、１０２−２、ＤＦＴ部１０３−１、１０３−２、マッピング部１０４−１、１０４−２、ＩＦＦＴ部１０５−１、１０５−２、ＣＰ付加部１０６−１、１０６−２、送信スロット選択部１０７、送信サブスロット選択部１０８、ＴＤＭ部１０９、無線部１１０、およびアンテナ１１１を備える。

なお、本実施の形態に係る無線送信装置は、送信データのうち、ＵＥ−ＩＤ／パイロットの処理を行う系統と、その他の伝送情報の処理を行う系統とを有する。よって、各系統は同様の機能を有する複数の構成からなるので、これらに対し同一の符号を付すこととし、さらに各符号に続けて異なる枝番（ＵＥ−ＩＤ／パイロットの処理を行う系統は１、その他の伝送情報の処理を行う系統は２）を付して互いを区別する。

本実施の形態に係る無線送信装置の各部は以下の動作を行う。

符号化部１０１−１、１０１−２は、送信データに対して、誤り検出、誤り訂正符号化処理を行う。変調部１０２−１、１０２−２は、符号化部１０１−１、１０１−２から出力されるデータに対して、ＰＳＫ変調、ＱＡＭ変調等の変調方式で変調する。ＤＦＴ部１０３−１、１０３−２は、変調後の送信信号を時間波形から周波数成分に変換する。

送信スロット選択部１０７は、送信するスロット（＝周波数帯域）をランダムに１つ選択し、送信サブスロット選択部１０８へ出力すると共に、マッピング部１０４−２へも出力する。

送信サブスロット選択部１０８は、送信スロット選択部１０７で選択されたスロットの中からサブスロットを１つランダムに選択し、マッピング部１０４−１へ出力する。

マッピング部１０４−１、１０４−２は、送信スロット選択部１０７から出力されるスロット番号、および、送信サブスロット選択部１０８から出力されるサブスロット番号に従って、周波数成分に変換されたデータを無線フレームの周波数リソース上へマッピングする。

ＩＦＦＴ部１０５−１、１０５−２は、周波数領域においてマッピングされたデータを時間波形に変換する。ＣＰ付加部１０６−１、１０６−２は、ＩＦＦＴ部１０５−１、１０５−２の出力信号の後端から所定の一部をコピーすることによりＣＰ（Cyclic Prefix）を生成し、生成したＣＰをデータ部先頭に付加する。ＴＤＭ部１０９は、ＣＰ付加部１０６−１、１０６−２から出力される重要データと非重要データとを時間多重（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）する。無線部１１０は、ＴＤＭ部１０９から出力された信号にＤ／Ａ変換、アップコンバート等の所定の無線送信処理を行い、アンテナ１１１を介して送信する。

図３は、本実施の形態に係る無線通信システムで使用されるフレーム構成を示す図である。なお、本実施の形態に係るフレーム構成の特徴を明確にするために、図４に、非特許文献１開示のフレーム構成を示す。

本実施の形態では、図３に示すように、ＲＡＣＨスロットはＡ〜Ｄの４つである。一方、非特許文献１では、図４に示すように、ＲＡＣＨスロットはＡ〜Ｅの５つである。これは、本実施の形態では、ＲＡＣＨのスロット数を１つ減少させ（例えば、図４の例では、スロットＥをなくし）、このスロット分のリソースを他のスロット（図４の例ではスロットＡ〜Ｄ）に均等に割り当てたためである。

また、本実施の形態では、図３に示すように、各ＲＡＣＨは、パイロットおよびＵＥ−ＩＤをマッピングするパイロット／ＵＥ−ＩＤ部を有し、残りの部分は、その他の伝送情報をマッピングする部分に割り当てられる。すなわち、パイロット／ＵＥ−ＩＤ部とその他の伝送情報とでリソースブロックが分かれている。一方、非特許文献１では、パイロット／ＵＥ−ＩＤ部とその他の伝送情報とでリソースブロックは分かれていない（図４では、以下の説明においてリソース量の比較を行うために、便宜的にパイロット／ＵＥ−ＩＤ部のリソースブロックとその他の伝送情報のリソースブロックとを分けた図を下段に示しているが、実際は、このように２分されているわけではない。）

また、本実施の形態では、図３に示すように、パイロット／ＵＥ−ＩＤ部のリソースブロックは、さらに複数のサブスロットに分割されている。

これらの差異点は、本実施の形態に係る無線通信システムが、以下の思想によってフレーム構成を規定しているため現れる。すなわち、本実施の形態では、ＲＡＣＨのスロット数を１つ減少させ、このスロット分のリソースを他のスロットに均等に割り当てる。そして、各スロットに新たに割り当てられたリソースはパイロット／ＵＥ−ＩＤ用のリソースとして使用する。すると、既にパイロット／ＵＥ−ＩＤ用に割り当てられていたリソースも存在するため、これらを合わせると、パイロット／ＵＥ−ＩＤ部のリソース量（図面では面積に相当）が増加する。そこで、本実施の形態では、さらにこのパイロット／ＵＥ−ＩＤ部のリソースを複数に分割して、細分化されたサブスロットを生成し、これらを各移動局用のリソースブロックとして割り当てるのである。

本実施の形態では、上記フレーム構成を採ることにより、ＵＥ−ＩＤならびにパイロットに割り当てられるリソース量は増加するのに対し、その他の伝送情報のリソース量は低下する。よって、ＵＥ−ＩＤならびにパイロットの衝突確率は低下するのに対し、その他の伝送情報の衝突確率は増加する。これは、その他の伝送情報よりもＵＥ−ＩＤ等の情報の受信を優先していることになる。

一方、非特許文献１では、パイロット、ＵＥ−ＩＤ、アソシエーション・リクエスト、リソース・リクエスト、送信電力情報等のＲＡＣＨ伝送情報の全てに対し同一割合のリソース量が割り当てられている。よって、複数の移動局から送信されたＲＡＣＨ伝送情報において、パイロット／ＵＥ−ＩＤと、その他の伝送情報の衝突確率は同じである。

なお、本実施の形態において、１スロットだけを見ると（例えばスロットＡだけに着目すると）、その他の伝送情報に対し割り当てられるリソース量（図３下段の other partの面積）は、非特許文献１の場合（図４下段の other partの面積）と同一である。すなわち、アソシエーション・リクエスト、リソース・リクエスト、送信電力情報等の伝送に必要な最低限のリソース量が存在し、そのリソース量が確保されているからである。

次いで、上記フレーム構成を採用する本実施の形態に係る無線通信システムにおいて、無線送信装置がどのように動作するか、具体的には、送信スロット選択部１０７、送信サブスロット選択部１０８、およびマッピング部１０４−１、１０４−２がどのように動作するか、について以下説明する。

まず、本実施の形態に係る無線送信装置内の送信スロット選択部１０７は、複数のＲＡＣＨスロットＡ〜Ｄの中からランダムに１つのスロットを選択し、マッピング部１０４−２に指示する。ここでは、スロットＡ〜Ｄの中からスロットＡを選択した例を示している。

次に、送信サブスロット選択部１０８は、送信スロット選択部１０７で選択したスロットＡに設けられている複数のサブスロットの中からランダムに１つのサブスロットを選択し、マッピング部１０４−１に指示する。図３の例では、スロットＡの中にスロット１〜４がそれぞれ複数存在し（リソースブロックとしては全１６個）、これら４個のサブスロットの中から、さらに１つのサブスロットを選択することとなる（リソースブロックとしては４個のリソースブロックを選択）。

マッピング部１０４−１は、ＤＦＴ部１０３−１から出力されるパイロット／ＵＥ−ＩＤを送信スロット選択部１０７から指示されたスロットにマッピングする。一方、マッピング部１０４−２は、ＤＦＴ部１０３−２から出力されるその他の伝送情報を送信サブスロット選択部１０８から指示されたサブスロットにマッピングする。

なお、リソースブロックの周波数領域での分割方法については、図３に示したような Distributed-ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）を用いることがより有効である。何故なら、図５に示すような Localized-ＦＤＭＡを用いた場合のＲＡＣＨのフレーム構成と比べて、図３のフレーム構成を用いれば、周波数ダイバーシチ利得を得ることができ、また、その他の伝送情報と周波数帯域が同じなので、取得したパイロットをその他の伝送情報を復調する際のチャネル推定に利用できるためである。

図６は、本実施の形態における効果を説明するための図である。この図に示すように、本実施の形態に係る通信システム全体で見ると、複数のＵＥから送信されたＲＡＣＨのパイロット／ＵＥ−ＩＤ部は、周波数分割されているため、それぞれ異なる周波数帯域のスロットに割り当てられており、衝突が発生し得ない。よって、複数のＵＥから送信されたＲＡＣＨのその他の伝送情報が同一のタイムスロットＡにおいて衝突を起こし、この情報を受信・復調することができなかったとしても、基地局は、ＵＥ−ＩＤとパイロットとを最低限復調することができる。パイロット／ＵＥ−ＩＤ部をその他の伝送情報よりも優先する理由はこのためである。

このように、本実施の形態では、ＲＡＣＨ送信において、ＵＥ−ＩＤならびにパイロットに割り当てられる送信リソースブロック（スロット）を、アソシエーション・リクエスト、リソース・リクエスト、送信電力等に割り当てられる送信リソースブロックよりも大きく設定する。すなわち、本実施の形態では、ＵＥ−ＩＤ等の重要な制御情報の送信リソースブロックの割合を、その他の伝送情報の送信リソースブロックの割合よりも大きく設定する。ここで、ＲＡＣＨとは、複数の移動局からスケジューリングもしくは送信タイミング制御されることなく、ランダムなタイミングで送信されるチャネルである。また、ＵＥ−ＩＤ、パイロット等の制御情報は、衝突が発生することによって、スケジュールド・チャネルが設定できず、ＲＡＣＨを再送しなければならないという意味で、ＲＡＣＨで伝送される情報の中でも、特に重要なデータであり、衝突を回避すべきデータである。ＵＥ−ＩＤ、パイロット等の制御情報が衝突しなければ、たとえその他の制御情報が衝突したとしても、その他の制御情報は、スケジュールド・チャネルの設定により衝突することなく送信することができる。すなわち、ＵＥ−ＩＤ、パイロット等の制御情報が衝突しなければ、ＲＡＣＨの再送は起こらない。

よって、本実施の形態は、ＲＡＣＨで伝送されるＵＥ−ＩＤ、パイロット等の重要な制御情報間の衝突確率を低減することにより、ＲＡＣＨの再送を防止し、通信システムのスループットを向上させることができる。

また、以上の構成において、ＵＥ−ＩＤならびにパイロットに割り当てられる送信リソースブロックの割合が大きくなっているので、これをさらに周波数分割して、各ＵＥごとのリソースブロック（サブスロット）を割り当てる。すなわち、ＦＤＭＡ方式によってサブスロットを生成する。

よって、ＵＥ−ＩＤならびにパイロットについては他のＵＥからの送信信号と干渉を起こさず、例えば、その他の伝送情報が衝突により受信できなくても、ＵＥ−ＩＤ（どのＵＥが送信を行ったかを識別する情報）とパイロット（受信タイミングを判断する信号）とを最低限取得することができる。また、これにより、その他の伝送情報をＲＡＣＨではなくスケジュールド・チャネルに割り当てて再送することが可能となり、ＲＡＣＨの再送回数を低減することができる。また、その他の伝送情報の通信遅延時間が過大となることを防止することができる。

なお、本実施の形態では、重要データを割り当てるリソースブロックの分割方法として、周波数領域において分割するＦＤＭＡを使用する構成を例にとって説明したが、他にも、コード領域において分割するＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）、時間軸領域において分割するＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）、空間領域において分割するＳＤＭＡ（Space Division Multiple Access）等を適用することができる。すなわち送信リソースブロックとしては、時間、周波数、コード等を利用することができる。

例えば、時間軸領域において分割するＴＤＭＡの場合、ＲＡＣＨのフレーム構成は図７のようになる。この図に示すように、パイロット／ＵＥ−ＩＤ部は時分割され、スロット１〜４が形成される。

また、本実施の形態では、送信リソースブロックを２分する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、送信リソースブロックを２以上に分けても良い。例えば、図８に示すＲＡＣＨのフレーム構成のように、第１重要データ（例えば、ＵＥ−ＩＤおよびパイロット）、第２重要データ（例えば、アソシエーション・リクエスト、リソース・リクエスト）、非重要データ（例えば、送信電力情報等）とで送信リソースブロックを分けても良い。

また、ＵＥ−ＩＤならびにパイロットのリソースブロックと、その他の伝送情報のリソースブロックとのリソース配分、すなわち重要データと非重要データとのリソース配分は、基地局を単位として基地局ごとに変えるような構成としても良い。例えば、都市部等のＲＡＣＨ衝突確率が高いエリアに設置された基地局は、図９に示すフレーム構成を使用する。この例のように、ＵＥ−ＩＤならびにパイロットのリソース配分をその他の伝送情報のリソース配分よりも多く設定することで、ＵＥ−ＩＤならびにパイロットの衝突確率をより低減することができる。かかる場合、リソース配分比およびフレームフォーマット情報は、例えば、基地局が報知チャネル（ＢＣＨ：Broadcast Channel）等を用いてエリア内の移動局にシグナリングすればよい。

また、本実施の形態では、パイロット／ＵＥ−ＩＤを重要情報とする例を示したが、重要度の判断は、例えば、スケジュールド・チャネルの設定における重要度を基準にしてもよい。例えば、この判断基準においては、重要度が大の情報とは、スケジュールド・チャネルを設定するために必須となる情報のことであり、重要度が中の情報とは、スケジュールド・チャネルの所要リソースブロック、最適ＭＣＳパラメータ（符号化レートおよび変調方式）を決めるために必要な情報のことであり、重要度が小の情報とは、スケジュールド・チャネルの送信電力を最適化するために必要な情報のことである。具体的には、重要度が中の情報とは、例えば、アソシエーション・リクエスト、リソース・リクエスト等であり、この情報を無線受信装置（基地局）が受信・復調できない場合でも、無線受信装置は、ある固定のリソースブロック、固定のＭＣＳ等を代わりに使用すれば済む情報である。また、重要度が小の情報とは、例えば移動局の送信電力情報であり、この情報を無線受信装置が受信・復調できない場合でも、無線受信装置は、最大電力でスケジュールド・チャネルを送信すれば良い。

（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２に係る無線送信装置の主要な構成を示すブロック図である。なお、この無線送信装置は、実施の形態１に示した無線送信装置（図２参照）と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、ここでは、ＳＣ（Single Carrier）−ＦＤＭＡ、ＯＦＤＭ等の方式、すなわちＣＰを用いる伝送方式が採用されている場合を例にとって説明する。

本実施の形態に係る無線送信装置は、ロングＣＰ付加部２０１を備え、ＲＡＣＨ送信において、ＵＥ−ＩＤならびにパイロットに付加するＣＰ長を、その他の伝送情報（アソシエーション・リクエスト、リソース・リクエスト、送信電力等）に付加するＣＰ長よりも長く設定する。

具体的には、ロングＣＰ付加部２０１は、想定される伝搬遅延時間の最大時間（シミュレーション等により求める）に基づいて定まる信号長を有するＣＰを、ＵＥ−ＩＤならびにパイロットに対して付加する。このロングＣＰ付加部２０１によって付加されるＣＰの信号長は、その他の伝送情報に対して付加されるＣＰの信号長よりも長いものが使用される。その他の構成は、実施の形態１で述べた通りである。

図１１は、本実施の形態における効果を説明するための図である。この図に示すように、ロングＣＰを用いることで、伝播遅延が大きくなっても、ＵＥ１用の信号とＵＥ２用の信号間の干渉（ＭＡＩ：Multiple Access Interference）の発生を防止することができる。

このように、本実施の形態によれば、ロングＣＰを用いることで、伝播遅延が大きいために受信タイミング誤差が大きくなる場合にも、干渉が起こる可能性を低減させ、重要データであるＵＥ−ＩＤの受信品質劣化と受信タイミングの検出性能低下とを防止することができる。その結果、ＲＡＣＨの再送回数を低減することができる。また、その他の伝送情報の通信遅延時間が過大となることを防止することができる。

なお、その他の伝送情報に対してもロングＣＰを使い、その他の伝送情報の受信品質劣化を防止する構成も考え得るが、かかる場合、ＣＰのオーバヘッドが増加する。

また、本実施の形態では、ＣＰの信号長を長く設定する構成を例にとって説明したが、ＣＰを長くする代わりに、ＵＥ−ＩＤおよびパイロットを時間領域においてレピティションするような構成としても良い。かかる場合、ＣＰを長く設定するのと同様な効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、実施の形態１の構成に加え、さらにロングＣＰを用いる場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば、実施の形態１の特徴的な構成、すなわち、送信スロット選択部１０７および送信サブスロット選択部１０８を設けずに、ロングＣＰ付加部２０１のみを備えるような構成としても良い。

（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３に係る無線送信装置の主要な構成を示すブロック図である。なお、この無線送信装置も、実施の形態１に示した無線送信装置（図２参照）と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、本実施の形態では、説明をわかり易くするために、無線送信装置／無線受信装置という名称の代わりに移動局／基地局を用いることとする。

本実施の形態に係る移動局は、送信スロットタイプ設定部３０１をさらに備える。

送信スロットタイプ設定部３０１には、予め複数種類の送信スロットタイプが記憶されている。図１３は、この複数の送信スロットタイプの例を示した図である。各送信スロットタイプにおいて、重要データの送信用リソースおよび非重要データの送信用リソースの割合がそれぞれ異なっている。

より詳細には、図１３において、右に示すスロットタイプほど重要データが割り当てられるリソースブロックの全体に占める割合が小さくなっており、このスロットタイプを使用することにより移動局間の衝突確率は増加する。また、非重要データに着目すると、右に示すスロットタイプほど非重要データのリソースブロックの割合は大きくなっており、非重要データのデータ伝送レートは向上する。一方、左に示すスロットタイプほど重要データのリソースブロックの割合が大きくなっており、このスロットタイプを使用することにより、移動局間の衝突確率は減少する。

送信スロットタイプ設定部３０１は、基地局からのスロットタイプ制御情報のシグナリング（通知）に従って、複数の送信スロットタイプから、ＲＡＣＨ送信時に使用する１つの送信スロットタイプを選択する。

基地局は、ＵＥアクセス数の大小を基に送信スロットタイプを制御し、移動局へ報知チャネルを介してスロットタイプ制御情報をシグナリングする。ＵＥアクセス数とは、例えば、通信システムのカバーエリア内に位置し、基地局に位置登録されている移動局の個数のことである。図１４は、ＵＥアクセス数（Ｍ）に基づいて送信スロットタイプを選択する際に使用されるデータテーブルの一例を示す図である。このように、ＵＥアクセス数の増加に伴い、重要データの割合が高いスロットタイプ１へと移行していく。基地局は、このテーブルに従い、ＵＥアクセス数に従って、対応する送信スロットタイプを選択し、選択結果を移動局に通知する。

送信スロットタイプ設定部３０１は、選択した送信スロットタイプを送信スロット選択部１０７へ出力する。

送信スロット選択部１０７は、送信スロットタイプ設定部３０１から出力されたスロットタイプに対応する送信スロットを選択し、送信サブスロット選択部１０８およびマッピング部１０４−２へ出力する。

複数タイプの送信スロットの多重方法としては、例えば、図１５に示す周波数多重を使用したり、図１６に示す時間多重を使用することができる。図１５の例では、スケジュールド・チャネルに続くＲＡＣＨの送信スロットにおいて、周波数帯域が４つに分割され、それぞれにスロットタイプ１〜４が適用される。一方、図１６の例では、スケジュールド・チャネルに続くＲＡＣＨの送信スロットＴ１およびＴ２の各々が、４つのタイムスロットに分割されている（スロット１〜４）。そして、送信スロットＴ１においてはスロットタイプ２が適用され、送信スロットＴ２においてはスロットタイプ３が適用される。このように時間多重の場合には、比較的長いレンジにおいてスロットタイプの切替を行う。基地局からのシグナリングによってスロットタイプを切り替えるような上記の移動局に対しては、時間領域においてスロットタイプが切り替わるこの構成が適している。

このように、本実施の形態によれば、基地局が、スロットタイプをＵＥアクセス数に基づいて制御する。すなわち、ＵＥアクセス数が多く衝突確率が高いと予想される場合には、複数のスロットタイプのうち、パイロット、ＵＥ−ＩＤ等の重要データに割り当てられるリソースの割合が大きいスロットタイプ（例えば、図１３のスロットタイプ１あるいは２）を選択し、移動局に通知する。よって、移動局間におけるＲＡＣＨの衝突確率を低減することができる。また、逆に、ＵＥアクセス数が少なく衝突確率が低いと予想される場合には、非重要データ（その他の伝送情報）のリソースの割合が大きいスロットタイプ（例えば、図１３のスロットタイプ３あるいは４）を選択し、移動局に通知することで、通信システムの伝送レートを増大させることができる。

伝送レートが増大すると以下のメリットもある。すなわち、伝送レートが増大すると、図１７に示すように、データ送信用チャネルであるスケジュールド・チャネルを効率良く設定（送信電力、変調方式、符号化率、送信帯域を最適に設定）することができるため、ＲＡＣＨの送信を開始してから実際のデータを送信するまでにおける制御情報のやり取りが短縮され、実際のデータを送信するまでの遅延時間を低減することができる。図１７Ａの遅延時間に比べ、図１７Ｂの遅延時間は低減している。

なお、本実施の形態では、送信スロットタイプ設定部３０１が、基地局からのスロットタイプ制御情報のシグナリングに従って、ＲＡＣＨ送信時のスロットタイプを選択する構成を例にとって説明したが、予め定まった固定の周波数帯域において、送信スロットタイプ設定部３０１が自局（移動局）において検出されるＲＡＣＨの再送回数に基づいてスロットタイプを選択するような構成としても良い。

このように、予め定まった固定帯域においてスロットタイプを切り替えることで、移動機は、ＲＡＣＨの再送回数が多い場合には、パイロット、ＵＥ−ＩＤ等の重要データのリソースが多いスロットタイプ（例えば、図１３に示したスロットタイプ１あるいは２）を使用することにより、衝突確率を低減させることができる。図１８は、このＲＡＣＨ再送数（Ｎ）に基づいてスロットタイプを選択する際に使用されるデータテーブルの一例を示す図である。

また、移動局がＲＡＣＨ再送数に応じてスロットタイプを選択することで、ＲＡＣＨの再送回数が低減し、その他の伝送情報の通信遅延時間が大きくなりすぎることを防止することができる。かかる場合、図１５に示すような、周波数領域において異なるスロットタイプが配置される構成が適している。

また、本実施の形態では、例えば、周波数多重の場合において、スロットタイプ１〜４を同一帯域に適用しない構成を示し、時間多重の場合には、スロットタイプ１〜４を同一タイミングで多重しない構成を示したが、無線受信装置において各スロットタイプを検出し識別できるならば、異なるスロットタイプを同一帯域（周波数多重）または同一タイミング（時間多重）に多重するような構成としても良い。

以上、本発明の各実施の形態について説明した。

なお、本発明に係る無線送信装置および無線送信方法は、上記各実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。

また、本発明に係る無線送信装置は、移動体通信システムにおける通信端末装置および基地局装置に搭載することが可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置、基地局装置、および移動体通信システムを提供することができる。

また、ここでは、ＵＥ−ＩＤには、プリアンブルすなわちシグナチャ（拡散コード系列）の繰り返しデータ系列も含まれる。また、ＵＥ−ＩＤがプリアンブルの場合、プリアンブルを既知ビットとして使用することができるので、本発明の無線送信装置は、必ずしもパイロットを送信しなくてもよい。

また、ここでは、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を用いる場合を例にとって説明したが、入力データ数が２のべき乗の場合は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いても良い。

また、ここでは逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いる場合を例にとって説明したが、これの代わりに逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）を用いても良い。

また、ここでは、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ構成である場合を例にとって説明したが、これに限定されず、ＩＦＤＭＡ（Interleaved Frequency Division Multiple Access）構成であっても良い。

また、ＵＥ−ＩＤ、パイロット等の重要データは、３ＧＰＰ ＲＡＮ ＬＴＥにおいては、プリアンブル（Preamble）と呼ばれることがあり、その他制御情報等の非重要データはメッセージ（Message）と呼ばれることがある。

ＵＥ−ＩＤとは、基地局がＲＡＣＨを送信した移動局を区別することが可能な情報であり、下記の情報を含む。
１．全セル固有のＩＤ（通信端末固有のＩＤ）。例えば、位置登録用に用いるＩＤ。
２．セル内で固有のＩＤ。
３．コードパターンによって移動局が区別できるならば、パイロットやシグネチャ（Signature）でも良い。ここで、シグネチャとは、送受信間で既知のコードパターン群であり、コードパターンによって、一意に移動局を特定できる情報を指す。
４．パイロットがＵＥ−ＩＤ（シグネチャを含む）である場合、全セル固有のＩＤは、重要データでなく非重要データに含めてもよい。

また、ここでは、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係る無線送信方法のアルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明に係る無線送信装置と同様の機能を実現することができる。

また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されても良い。

また、ここではＬＳＩとしたが、集積度の違いによって、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩ等と呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラム化することが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続もしくは設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。

さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。

２００６年１月３１日出願の特願２００６−０２３６０７の日本出願及び２００６年３月２４日出願の特願２００６−０８３３８０の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明に係る無線送信装置および無線送信方法は、移動体通信システムにおける通信端末装置、基地局装置等の用途に適用することができる。

非特許文献１開示のフレーム構成を示す図 本発明の実施の形態１に係る無線送信装置の主要な構成を示すブロック図 実施の形態１に係る無線通信システムで使用されるフレーム構成を示す図 非特許文献１開示のフレーム構成を示す図 Localized-ＦＤＭＡを用いた場合のＲＡＣＨのフレーム構成を示す図 実施の形態１の効果を説明するための図 実施の形態１に係るＲＡＣＨのフレーム構成のバリエーションを示す図 実施の形態１に係るＲＡＣＨのフレーム構成のバリエーションを示す図 実施の形態１に係るフレーム構成のバリエーションを示す図 本発明の実施の形態２に係る無線送信装置の主要な構成を示すブロック図 実施の形態２の効果を説明するための図 本発明の実施の形態３に係る無線送信装置の主要な構成を示すブロック図 複数の送信スロットタイプの例を示した図 ＵＥアクセス数に基づいて送信スロットタイプを選択する際に使用されるデータテーブルの一例を示す図 複数タイプの送信スロットの多重方法を示す図（周波数多重） 複数タイプの送信スロットの多重方法を示す図（時間多重） 伝送レート増大のメリットを説明する図 ＲＡＣＨ再送数に基づいてスロットタイプを選択する際に使用されるデータテーブルの一例を示す図

Claims (24)

1. 複数の無線送信装置がそれぞれランダムなタイミングで送信するチャネルのリソースブロックが、第１リソースブロックと、第２リソースブロックとから構成される無線通信システムであって、
   複数の送信スロットの中から１つのスロットをランダムに選択する送信スロット選択手段と、
   選択された送信スロットのうち第１領域を構成する複数のサブスロットの中からいずれかのサブスロットをランダムに選択するサブスロット選択手段と、
   選択されたサブスロットに割り当てられた前記第１リソースブロックに衝突を回避すべきデータを割り当てる第１割当手段と、
   選択された送信スロットのうち第２領域に割り当てられた前記第２リソースブロックに前記衝突を回避すべきデータ以外のデータを割り当てる第２割当手段と、
   データが割り当てられた前記第１リソースブロックおよび前記第２リソースブロックを送信する送信手段と、
   を具備する無線通信システム。
2. 前記チャネルのリソースブロック全体における前記第１リソースブロックの割合が、前記第２リソースブロックの割合よりも大きく設定され、かつ、前記第１リソースブロックに割り当てられる無線送信装置数が、前記第２リソースブロックに割り当てられる無線送信装置数よりも多く設定されている、
   請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記チャネルのリソースブロック全体における前記第１リソースブロックの割合を適応的に変化させる変化手段、
   をさらに具備する請求項１記載の無線通信システム。
4. 前記変化手段は、
   前記複数の無線送信装置のアクセス状況に応じて、前記第１リソースブロックの割合を適応的に変化させる、
   請求項３記載の無線通信システム。
5. 前記第１リソースブロックは、さらに各無線送信装置用のリソースブロックに分割されている、
   請求項１記載の無線通信システム。
6. 前記衝突を回避すべきデータとして、各無線送信装置の識別情報およびパイロットが用いられる、
   請求項１記載の無線通信システム。
7. 前記チャネルとして、ＲＡＣＨ（Random Access Channel）が用いられる、
   請求項１記載の無線通信システム。
8. 前記チャネルとして、コンテンション・ベースド・チャネル（Contention based Channel）が用いられる、
   請求項１記載の無線通信システム。
9. 前記第１リソースブロックと前記第２リソースブロックの割合がそれぞれ異なる複数の送信スロットタイプの中から送信に使用する送信スロットタイプを選択する送信スロットタイプ設定手段を具備し、
   前記送信手段は、
   選択された送信スロットタイプを用いて、データが割り当てられた前記第１リソースブロックおよび前記第２リソースブロックを送信する、
   請求項１記載の無線通信システム。
10. 前記スロットタイプ設定手段は、
    周波数帯域毎に前記複数の送信スロットタイプが対応付けられ、前記チャネルの再送回数が多い場合には、前記第１リソースブロックの割合が多い送信スロットタイプを選択し、前記チャネルの再送回数が少ない場合には、前記第１リソースブロックの割合が少ない送信スロットタイプを選択する、
    請求項９記載の無線通信システム。
11. ＲＡＣＨのリソースブロックが第１リソースブロックと、第２リソースブロックとから構成される無線送信装置であって、
    複数の送信スロットの中から１つのスロットをランダムに選択する送信スロット選択手段と、
    選択された送信スロットのうち第１領域を構成する複数のサブスロットの中からいずれかのサブスロットをランダムに選択するサブスロット選択手段と、
    選択されたサブスロットに割り当てられた前記第１リソースブロックに衝突を回避すべきデータを割り当てる第１割当手段と、
    選択された送信スロットのうち第２領域に割り当てられた前記第２リソースブロックに前記衝突を回避すべきデータ以外のデータを割り当てる第２割当手段と、
    データが割り当てられた前記第１リソースブロックおよび前記第２リソースブロックを送信する送信手段と、
    を具備する無線送信装置。
12. 前記第１リソースブロックの割合は、前記第２リソースブロックの割合よりも大きく設定されている、
    請求項１１記載の無線送信装置。
13. 前記第１リソースブロックに第１ＣＰ（Cyclic Prefix）を付加する第１付加手段と、
    前記第２リソースブロックに第２ＣＰを付加する第２付加手段と、
    をさらに具備し、
    前記第１付加手段は、
    前記第１ＣＰの信号長を前記第２ＣＰの信号長よりも長く設定する、
    請求項１１記載の無線送信装置。
14. 前記第１割当手段は、前記一の第１リソースブロックに自装置のＩＤを割り当てる請求項１１記載の無線送信装置。
15. 前記複数の第１のリソースブロックは、共通の時間スロットを周波数方向に分割した複数の周波数分割ブロックである請求項１１記載の無線送信装置。
16. 前記チャネルのリソースブロック全体における前記第１リソースブロックの割合を変化させる変化手段をさらに具備する請求項１１記載の無線送信装置。
17. 前記変化手段は、他の無線通信装置から受信した情報に基づいて、前記割合を変化させる請求項１６記載の無線送信装置。
18. 他の無線通信装置から受信した情報は、前記他の無線通信装置のアクセス状況に関連する情報である請求項１７記載の無線送信装置。
19. 前記変化手段は、前記アクセス状況に関連する情報が、アクセスが多いことを示すほど、前記第１リソースブロックの割合をより大きく変化させる請求項１８記載の無線送信装置。
20. 前記第１リソースブロックと前記第２リソースブロックの割合がそれぞれ異なる複数の送信スロットタイプの中から送信に使用する送信スロットタイプを選択する送信スロットタイプ設定手段を具備し、
    前記送信手段は、
    選択された送信スロットタイプを用いて、データが割り当てられた前記第１リソースブロックおよび前記第２リソースブロックを送信する、
    請求項１１記載の無線送信装置。
21. 前記スロットタイプ設定手段は、
    周波数帯域毎に前記複数の送信スロットタイプが対応付けられ、前記チャネルの再送回数が多い場合には、前記第１リソースブロックの割合が多い送信スロットタイプを選択し、前記チャネルの再送回数が少ない場合には、前記第１リソースブロックの割合が少ない送信スロットタイプを選択する、
    請求項１１記載の無線送信装置。
22. 請求項１１記載の無線送信装置を具備する通信端末装置。
23. 請求項１１記載の無線送信装置を具備する基地局装置。
24. 無線送信装置が、
    複数の送信スロットの中から１つのスロットをランダムに選択し、
    選択された送信スロットのうち第１領域を構成する複数のサブスロットの中からいずれかのサブスロットをランダムに選択し、
    選択されたサブスロットに割り当てられたＲＡＣＨの第１リソースブロックに衝突を回避すべきデータを割り当て、
    選択された送信スロットのうち第２領域に割り当てられたＲＡＣＨの第２リソースブロックに前記衝突を回避すべきデータ以外のデータを割り当て、
    データが割り当てられた前記第１リソースブロックおよび前記第２リソースブロックを送信する
    ＲＡＣＨ送信方法。

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