JP4956674B2 - 無線チャネル上での通信のための方法及びデバイス - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、電気通信システムにおける、特に無線チャネル上でデータを送信／受信するための、方法及びデバイスに関する。

背景
最新のセル式無線システムにおいては、無線ネットワークは、端末の挙動に対して厳密な制御を有する。周波数、タイミング、及び電力のようなアップリンク伝送パラメータは、基地局から端末へのダウンリンク制御信号伝達によって規制される。

起動時又は長期のスタンバイ時間の後には、ユーザ機器（ＵＥ）はアップリンクで同期されていない。ＵＥは、ダウンリンク（制御）信号から、アップリンク周波数及び電力の推定値を導出することができる。しかしながら、基地局、ｅＮｏｄｅＢ、及びＵＥ間の往復伝播遅延が未知であるので、タイミング推定値は生成するのが難しい。このため、ＵＥアップリンクタイミングがダウンリンクに同期されている場合であっても、それは（ＵＥアップリンクタイミングは）伝播遅延のためにｅＮｏｄｅＢ受信器に到着するのが遅すぎることがある。従って、トラヒックを開始する前に、ＵＥはネットワークに対するランダムアクセス（ＲＡ）手順を実行しなければならない。ＲＡの後、ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥアップリンクのタイミング調整不良を推定し、補正メッセージを送信することができる。ＲＡの間、タイミング及び電力のようなアップリンクパラメータは、あまり正確でない。このことが、ＲＡ手順のディメンショニング（dimensioning）にとって更に別の問題となる。

通常は、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：Physical Random Access Channel）をＵＥに提供して、ネットワークに対するアクセスを要求する。良好な自動補正特性を有する特定のシーケンスを有するプリアンブルを含むアクセスバーストが用いられる。ＰＲＡＣＨは、トラヒックチャネルに対して直交している。例えば、ＧＳＭにおいては、特別なＰＲＡＣＨタイムスロットが規定されている。多数のＵＥが同時にアクセスを要求する場合があるので、要求側のＵＥ間で衝突が生じる恐れがある。ＵＥ伝送を分離するためにコンテンション解決方式を実施しなければならない。ＲＡ方式は通常、ランダムバックオフ機構を含む。ＰＲＡＣＨスロットにおいて、余分なガードタイムによってタイミングの不確実性を補償する。ＰＲＡＣＨがトラヒックチャネルに対して直交しているので、電力の不確実性は通常あまり問題にならない。

ＲＡを実行している異なる要求側ＵＥを区別するために、通例、多くの異なるＲＡプリアンブルが存在する。ＲＡを実行しているＵＥは、プールからランダムにプリアンブルを選択し、それを送信する。プリアンブルは、ランダムなＵＥ ＩＤを表し、これは、ｅＮｏｄｅＢを介したネットワークに対するアクセスをＵＥに与える場合に、ｅＮｏｄｅＢによって用いられる。ｅＮｏｄｅＢ受信器は、異なるプリアンブルによって実行されるＲＡの試行を解決して、対応するランダムなＵＥ ＩＤを用いて各ＵＥに応答メッセージを送信することができる。要求側のＵＥが同時に同じプリアンブルを用いた場合には、衝突が起こり、おそらくＲＡの試行は成功しない。ｅＮｏｄｅＢが、異なるランダムなＵＥ ＩＤを有する２人のユーザを区別することができないからである。

Ｅ−ＵＴＲＡＮ（evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network）においては、各セルで６４のプリアンブルが提供される。通常、隣接するセルには異なるプリアンブルを割り当てて、あるセルにおけるＲＡが近接セルにおけるＲＡイベントをトリガしないことが保証される。従って、同報通信しなければならない情報は、現在のセルにおけるＲＡのために使用可能な１組のプリアンブルである。

Ｅ−ＵＴＲＡＮは、フェムト及びピコ‐セルからマクロ‐セルまで、極めて異なる動作状況下で動作することができるので、ＲＡには様々な要求事項が課される。ＲＡについて達成可能な信号品質は、小さいセルではあまり問題ではなく、大きいセルではもっと厳しい。また、充分なＲＡプリアンブルエネルギを受信することを保証するために、Ｅ−ＵＴＲＡＮは、様々なプリアンブルフォーマットを規定する。セルにおいて、かかるプリアンブルフォーマットは１つだけ使用可能であり、従って、このパラメータを同報通信しなければならない。周波数分割二重すなわちＦＤＤ（Frequency Division Duplex）では、４つのプリアンブルフォーマットが規定されている。

同報通信しなければならない更に別のパラメータは、スロット又はオポチュニティ（opportunity）とも呼ばれる、ＲＡリソースの正確な時間−周波数位置である。かかるＲＡ時間リソースは、プリアンブルフォーマットに応じて、常に、周波数で１．０８ＭＨｚ、時間で１、２、又は３ｍｓの範囲に及ぶ。ＦＤＤでは、１６のコンフィギュレーションが存在し、各々が異なるＲＡ時間リソースコンフィギュレーションを規定する。

ＦＤＤシステムにおいては、現在のセルで使用可能な６４のプリアンブルを指し示すために必要な信号伝達に加えて、プリアンブルフォーマット（２ビット）及びＲＡサブフレームコンフィギュレーション（４ビット）を示すために、更に６ビットが必要である。

例えば、Ｅ−ＵＴＲＡＮ時間分割二重すなわちＴＤＤモードを参照すると、ＴＤＤモードは、ＦＤＤモードに比べてある特色を有する。例えば、ＴＤＤが規定するＲＡプリアンブルフォーマットは４でなく合計５つであり、フォーマットを信号で伝達するために３ビットを必要とする。この特色により、単純な再使用は不可能又は実施不可能となる。この追加のプリアンブルフォーマットを、以下ではフォーマット４と呼ぶ。プリアンブルフォーマットの数が増えたため、伝送容量を増大させなければならない。

概要
いくつかの実施形態の目的は、２つの通信デバイス間の効率的なランダムアクセスコンフィギュレーション信号伝達を提供することである。

実施形態は、無線チャネル上でデータを送信するための第２の通信デバイスにおける方法を開示する。この方法は、プリアンブルフォーマットを第１のランダムアクセスコンフィギュレーションと共同符号化し、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを形成することと、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを無線チャネル上で送信することと、を含む。

拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションによって、伝送容量を増大する必要なく、信号伝達がいっそう効率的となる。

実施形態は、プリアンブルフォーマットを第１のランダムアクセスコンフィギュレーションと共同符号化するように構成された制御ユニットを含む第２の通信デバイスを開示する。これによって、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを形成する。第２の通信デバイスは、更に、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを無線チャネル上で送信するように適合された送信構成（arrangement）を含む。

実施形態は、ランダムアクセスプロセスを実行するための第１のデバイスにおける方法を開示する。この方法は、無線チャネル上で拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを含むデータを受信することを含む。拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを復号し、これによってプリアンブルフォーマット及び第１のランダムアクセスコンフィギュレーションを検索する。次いで、ランダムアクセスプロセスを実行するために、プリアンブルフォーマット及び第１のランダムアクセスコンフィギュレーションを用いる。

実施形態は、無線チャネル上で第２の通信デバイスからデータを受信するように適合された受信構成を含む第１の通信デバイスを開示する。データは、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを含む。第１の通信デバイスは、更に制御ユニットを含み、これは、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを復号してプリアンブルフォーマット及び第１のランダムアクセスコンフィギュレーションを取得するように構成され、ランダムアクセスプロセスを実行する場合にプリアンブルフォーマット及び第１のランダムアクセスコンフィギュレーションを用いるように更に構成されている。

ＲＡコンフィギュレーション及びプリアンブルフォーマットの共同符号化によって、合理的な組み合わせのみを符号化し、その結果、例えば信号伝達のオーバーヘッドを減らす。

図面の簡単な説明
これより、添付図面に関連付けて、実施形態について更に詳細に説明する。

第２の通信デバイスと通信を行う第１の通信デバイスの概略図を示す。 ランダムアクセス手順の組み合わせ信号伝達及び方法の図を示す。 拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションの表を示す。 第２の通信デバイスにおける方法のフローチャートを示す。 第２の通信デバイスの概略図を示す。 第１の通信デバイスにおける方法のフローチャートを示す。 第１の通信デバイスの概略図を示す。 １つのＲＡ接続期間内のＵＬサブフレームの概略図を示す。 ＲＡオポチュニティがどのようにアップリンクサブフレームにマッピングされるかの例の概略図を示す。 周波数ホッピングを用いる場合のマッピングされたリソースの概略図を示す。

実施形態の詳細な説明
以下で、本解決策の実施形態について、解決策の実施形態を示した添付図面を参照していっそう充分に説明する。しかしながら、この解決策は、多くの異なる形態で具現化することができ、ここに述べる実施形態に限定されるものとして解釈すべきではない。これらの実施形態は、本開示が網羅的かつ完全になり、解決策の範囲を当業者に充分に伝えるように、提供されるものである。図面全体を通して同様の番号は同様の要素を表す。

本明細書において用いる用語は、特定の実施形態を説明する目的のためだけのものであり、本発明の限定を意図するものではない。本明細書において用いる場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈によって明確に示されない限り、複数形も含むことが意図される。更に、「備える」「備えている」「含む」及び／又は「含んでいる」という言葉は、本明細書において用いる場合、提示したフィーチャ、整数、ステップ、動作、要素、及び／又はコンポーネントの存在を明示するが、１つ以上の他のフィーチャ、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではないことは理解されよう。

特に規定しない限り、本明細書において用いる全ての言葉（技術的及び科学的な言葉を含む）は、本発明が属する当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。更に、本明細書において用いる言葉は、本明細書及び関連する技術の文脈における意味と一致する意味を有するものと解釈されなければならず、本明細書においてそのように明示的に規定しない限り、理想化された又は過度に形式的な意味に解釈されないことは理解されよう。

本発明の実施形態による方法、装置（システム）、及び／又はコンピュータプログラム製品のブロック図及び／又はフローチャート図を参照して、本解決策について以下に説明する。ブロック図及び／又はフローチャート図のいくつかのブロック、及びブロック図及び／又はフローチャート図におけるブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実施可能であることは理解されよう。これらのコンピュータプログラム命令を、汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータ、及び／又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに提供して、機械を生成することで、コンピュータ及び／又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサによって実行する命令が、ブロック図及び／又はフローチャートのブロック又は複数のブロックにおいて特定された機能／行為を実施するための手段を生成することが可能となっている。

また、これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ読み取り可能メモリに記憶することができ、このメモリが、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置に、特定の方法で機能するように指示することによって、コンピュータ読み取り可能メモリに記憶された命令が、ブロック図及び／又はフローチャートのブロック又は複数のブロックにおいて特定された機能／行為を実施する命令を含む製造品を生成することが可能となっている。

また、コンピュータプログラム命令を、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置上にロードして、そのコンピュータ又は他のプログラマブル装置上で一連の動作ステップを実行させ、コンピュータ実施プロセスを生成することによって、コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行する命令が、ブロック図及び／又はフローチャートのブロック又は複数のブロックにおいて特定された機能／行為を実施するためのステップを提供することが可能となっている。

従って、本発明は、方法、ハードウェア及び／又はソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）において具現化することができる。更に、本発明は、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能な媒体上のコンピュータプログラム製品の形態を取ることができ、この媒体が、命令実行システムによって用いるか、又は命令実行システムと関連付けて用いるための、媒体において具現化されたコンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能プログラムコードを有する。この文書の文脈において、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能な媒体は、命令実行システム、装置、もしくはデバイスによって用いるか、又はそれらと関連付けて用いるプログラムを含有、記憶、伝達、伝搬、又は移送することができるいずれかの媒体とすれば良い。

コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能な媒体は、限定ではないが、例えば、電子、磁気、光、電磁、赤外線、又は半導体システム、装置、デバイス、又は伝搬媒体とすることができる。コンピュータ読み取り可能媒体の更に具体的な例（非網羅的なリスト）は、以下を含む。すなわち、１つ以上のワイヤを有する電気的接続、携帯型コンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭもしくはフラッシュメモリ）、光ファイバ、及び携帯型コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）である。コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能な媒体は、プログラムが印刷された紙又は別の適切な媒体とすることも可能であることに留意すべきであり、この場合は、プログラムを、例えば紙又は他の媒体の光学スキャンによって電子的に捕獲し、次いでコンパイルし、解釈、又は必要な場合には他の適切な方法で処理し、次いでコンピュータメモリに記憶することができる。

本明細書において用いる場合、通信デバイスは、無線通信デバイスとすることができる。本発明の文脈において、無線通信デバイスは、例えば、基地局等のネットワークにおけるノード、移動電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、又は、ラップトップコンピュータ等の他のいずれかのタイプの携帯型コンピュータとすれば良い。

通信デバイス間の無線ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１タイプのＷＬＡＮ、ＷｉＭＡＸ、ＨｉｐｅｒＬＡＮ、ブルートゥース（Bluetooth）ＬＡＮ、又は、ＧＰＲＳネットワーク、第３世代ＷＣＤＭＡネットワーク、又はＥ−ＵＴＲＡＮ等のセル式移動通信ネットワーク等のいずれかのネットワークとすることができる。通信が急速に発展している状況から、むろん、今後のタイプの無線通信ネットワークを用いても本発明を具現化可能であろうが、ネットワークの実際の設計及び機能は、この解決策にとって最も重要というわけではない。

図１において、第２の通信デバイス２０と通信を行う第１の通信デバイス１０の概略的な図が示されている。通信は、エアインタフェース等の第１のインタフェース３１上で実行される。図示した例では、第１の通信デバイス１０は、モバイルフォン、ＰＤＡ等の携帯型ユニットであり、第２の通信デバイス２０は、ｅＮｏｄｅＢ、ＮｏｄｅＢ、ＲＢＳ等の基地局である。

第２の通信デバイスは、第１の通信デバイスがランダムアクセスプロセスを実行するために、ランダムアクセスすなわちＲＡコンフィギュレーションをセットアップして送信する。ＲＡ関連データは、ランダムアクセスのために用いられる、プリアンブルフォーマットと、循環けた送り長、サブフレーム等のＲＡコンフィギュレーションとを含む。

本発明は、プリアンブルフォーマットとＲＡコンフィギュレーションとの間の共同符号化を提案する。全てのＲＡコンフィギュレーションが全てのＲＡプリアンブルに適用可能というわけではなく、例えば、３ｍｓのＲＡリソース持続時間を必要とするＲＡプリアンブルフォーマットは、２つのサブフレームごとにすなわち２ｍｓごとにスケジュールすることができないので、共同符号化によって信号伝達が改善する。

ＲＡコンフィギュレーション及びプリアンブルフォーマットの共同符号化によって、合理的な組み合わせの数を減らして、ＦＤＤ信号伝達の再使用を可能とすることができる。

Ｅ−ＵＴＲＡＮのＦＤＤモードにおいては、ＲＡオポチュニティの６つの異なる「密度」、すなわち、システムの帯域幅とは無関係に１０ｍｓ内の０．５、１、２、３、５、及び１０のＲＡオポチュニティを規定して、ＰＲＡＣＨに対して予想される様々な負荷に対処する。従って、開始点として、ＴＤＤについてもこれらの密度を想定することには意味がある。ＴＤＤには合計５のプリアンブルフォーマットがあり、各プリアンブルフォーマットには６つまでの密度があり、この結果、３０の異なる組み合わせが生じる。更に、各組み合わせの異なる「バージョン」を有することが望ましい。例えば、１０ｍｓ当たり１のＲＡオポチュニティ及びプリアンブルフォーマット０（基本プリアンブル）の場合、同じ密度で３つの異なるパターンを有することが望ましいが、この場合、ＲＡオポチュニティは異なるサブフレームで割り当てられる。これによって、多数のセルに供するｅＮｏｄｅＢは、供するセルを通して異なるＲＡパターンを用い、これによって処理負荷を時間的に拡散することができる。

このため、６の密度に５のプリアンブルを乗算して更に３つのバージョンを乗算した結果、合計で９０の組み合わせが符号化を必要とする。しかしながら、これは６ビットの利用可能数を超えている。異なる組み合わせをもっと詳細に見ると、全ての組み合わせが実際に意味を成すわけではないことがわかる。すなわち、プリアンブルフォーマット１から３は、極めて大きいセルのために指定され、ＲＡ負荷は通常それほど高くない。おそらく、これらのフォーマットでは、最高の密度をサポートすることはあまり重要でない。プリアンブルフォーマット３は、更に、３つのサブフレームを必要とし、最も一般的なＤＬ／ＵＬ分割について、時間的に重複していない３つの異なるバージョンのサポートを不可能とする。従って、密度及びバージョンの数は、フォーマット１については３×４＝１２、フォーマット３については２×２＝４まで減らすことができる。

フォーマット１について合理的な１組のサポートされる密度は、１０ｍｓ内で０．５、１、２、及び３ＲＡオポチュニティとすることができる。フォーマット３では、１０ｍｓ内で密度０．５及び１ＲＡオポチュニティのみがサポートされる。この結果、フォーマット０から３では、合計で３×６＋３×４＋３×６＋２×２＝５２の組み合わせが符号化の対象である。

６ビットでは、６４の組み合わせを符号化して、フォーマット４に対して１２の組み合わせを残すことができる。このフォーマット４は、極めて短く、アップリンクパイロットタイムスロットすなわちＵｐＰＴＳと呼ばれる特別なフィールドでのみ発生可能であるので、特別である。その短い持続期間のために、このプリアンブルのリンクバジェット（link budget）は、他のプリアンブルに比べると劣っているので、「干渉のない」スロットを生成するために、異なる重複しないＲＡオポチュニティを有することが重要である。３つの異なるバージョンをサポートして、プリアンブルフォーマット４について４つの密度のためのスペースを残すことが重要である。合計で、５２＋３×４＝６４の組み合わせが存在する。表１は、異なるプリアンブルについてのこれらの割り当てをまとめる。提案するコンフィギュレーションは単なる例示であり、むろん、１つのプリアンブルフォーマットについてもっと多くの組み合わせを有し、別のものについてもっと少なくすること、又はバージョン数と密度数を天秤にかけることも可能である。

別の可能性は、６番目の密度（１０ｍｓにおける１０のＲＡオポチュニティ）が極めて高いと想定する場合、６でなく、多くても５つの密度を一般的にサポートすることである。上述したものと同じ考察を用いて、様々なプリアンブルフォーマットについて、表２に示す密度及びバージョン数が得られる。ここで、１つの組み合わせは今後の使用のために残しておく。また、この１組の組み合わせは単なる例であり、ここで、プリアンブルフォーマット及び密度対バージョン間の異なるトレードオフも行うことができる。

以下では、プリアンブルフォーマット、密度、及びバージョンの組み合わせを、拡張ＲＡコンフィギュレーションと呼ぶ。

上述の説明はＴＤＤシステムの文脈において行ったが、半二重ＦＤＤシステムにも同じ考えが適用可能である。

図２において、第１の通信デバイス１０と第２の通信デバイス２０との間の概略的な組み合わせの信号伝達及び方法の図の一例が示されている。第１の通信デバイス１０は、モバイルフォン、ＰＤＡ等のユーザ機器ＵＥとすることができる。第２の通信デバイス２０は、ＲＢＳ、ＮｏｄｅＢ、ｅＮｏｄｅＢ、組み合わせたＲＢＳ及びＲＮＣ等の基地局とすることができる。

ステップＳ１０において、第２の通信デバイス２０は、プリアンブルフォーマットを第１のランダムアクセスコンフィギュレーションと共同符号化し、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを形成する。

ステップＳ２０において、第２の通信デバイス２０は、同報通信チャネル等の無線チャネル上で、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを送信する。

ステップＳ３０において、第１の通信デバイス１０は、同報通信チャネル上で拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを受信し、例えば、記憶された拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションテーブルにおいて拡張ランダムアクセスコンフィギュレーション値を参照することによって、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを処理する。これによって、第１の通信デバイス１０は、ランダムアクセスプロセスを実行する場合に用いるプリアンブルフォーマット及びランダムアクセスコンフィギュレーションを決定する。

ステップＳ４０において、第１の通信デバイス１０は、例えば、プリアンブルフォーマット及びランダムアクセスコンフィギュレーションを用いて、物理ランダムアクセスチャネルＰＲＡＣＨ上でネットワークに対するアクセスを得るために、第２の通信デバイス２０にランダムアクセス要求を送信する。

ステップＳ５０において、第２の通信デバイス２０は、ネットワークに対するアクセスを許可するか又は拒否するために、ランダムアクセス要求を処理する。また、第２の通信デバイス２０は、ランダムアクセス要求の受信を確認することができる。

ＵＥは、別の通信デバイス、基地局に対してアクセス要求を送信可能であることに留意すべきである。これは、例えば接続移行中の場合に起こり得る。この場合、第１の通信デバイス１０は別の通信デバイスとランダムアクセス手順を実行し、この別の通信デバイスがランダムアクセス要求を処理する。

図３において、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーション及び対応するプリアンブルフォーマット、ＰＲＡＣＨ密度値、及びバージョン指標を列挙した表の概略図が与えられている。

第１の列Ｃ１には、ＰＲＡＣＨコンフィギュレーション指標が示されている。各ＰＲＡＣＨコンフィギュレーション指標すなわち拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションは、プリアンブルフォーマット、ＰＲＡＣＨ密度、及びバージョン指標の何らかの組み合わせに対応する。プリアンブルフォーマットは第２の列Ｃ２に、１０ｍｓ当たりの密度は第３の列Ｃ３に、バージョンは第４の列Ｃ４に列挙されている。

図４には、第２の通信デバイスにおける方法の概略的なフローチャートが示されている。

任意のステップＳ２において、第２の通信デバイスは、第２の通信デバイスのセルにおいて用いるための第１のランダムアクセスコンフィギュレーション及びプリアンブルフォーマットを決定する。この決定は、セルのサイズ等に基づいて行うことができる。また、これらのランダムアクセス設定は、インストール又はセットアップの間に手作業で入力することも可能である。

ステップＳ４において、第２の通信デバイスは、決定したプリアンブルフォーマットを第１のランダムアクセスコンフィギュレーションと共同符号化し、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを形成する。拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションは、いくつかの実施形態では、表において規定されたプリアンブルフォーマット、物理ランダムアクセスチャネルの密度値、及びバージョン指標の組み合わせに対応することができる。

１つの無線フレーム内で、ＲＡ密度に従って多数のＲＡオポチュニティを有する。各ＲＡオポチュニティは、プリアンブルフォーマットに応じて、例えば１つ、２つ、又は３つのサブフレームのように多数のサブフレームから成る。

バージョンは、第２の通信デバイスのセルに属するランダムアクセスオポチュニティの集合によって規定することができる。

拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションは、いくつかの実施形態において、最大６ビットを必要とする場合がある。

プリアンブルフォーマットは、５つのプリアンブルフォーマットのうち１つとすることができる。

ステップＳ６において、第２の通信デバイスは、第２の通信デバイスのセルにおいて、無線チャネル上で、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを送信する。

無線チャネルは、いくつかの実施形態では、同報通信チャネルとすることができる。

これらの方法ステップを実行するために、第２の通信デバイスが提供される。第２の通信デバイス２０は、ＲＢＳ、ＮｏｄｅＢ、ｅＮｏｄｅＢ、組み合わせたＲＢＳ及びＲＮＣ等の基地局とすることができる。

図５において、第２の通信デバイス２０の概略的な図が示されている。

第２の通信デバイス２０は、マイクロプロセッサ、複数のプロセッサ等の制御ユニットＣＰＵ２０１を含み、これは、プリアンブルフォーマットを第１のランダムアクセスコンフィギュレーションと共同符号化し、これによって拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを形成するように構成されている。第１のランダムアクセスコンフィギュレーションは、物理ランダムアクセスチャネルの密度値及びバージョン指標の組み合わせに対応することができる。制御ユニット２０１は、更に、例えば６ビットの値のような拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを含むデータパケットを生成する。

更に、制御ユニット２０１は、いくつかの実施形態において、第１のランダムアクセスコンフィギュレーション、プリアンブルフォーマット等のセル関連パラメータを決定するように構成することができる。この決定は、セルの負荷、サイズ等に基づいて、リアルタイムで実行することができる。また、プリアンブルフォーマット、ランダムアクセスコンフィギュレーション等の値を手作業で入力することも可能である。

第２の通信デバイス２０は、更に、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを含むデータパケットを送信するように適合された送信構成２０５を含む。データパケットは、第２の通信デバイス２０のセルの無線チャネル上で送信される。無線チャネルは、例えば同報通信チャネルとすれば良い。

第２の通信デバイス２０は、更に受信構成２０３を含み、これは、例えば物理ランダムアクセスチャネル上で、プリアンブルフォーマット及び第１のランダムアクセスコンフィギュレーションを用いて、例えば第１の通信デバイスのような異なる通信デバイスからデータを受信するように適合されている。

図示する例では、第２の通信デバイス２０はメモリユニット２０７を含み、これは、制御ユニット上で実行された場合にこの方法ステップを制御ユニットに実行させるアプリケーションをインストールするように構成されている。更に、メモリユニット２０７は、ランダムアクセス関連データ等のデータを記憶することができる。データは、データパケットを生成する場合に使用可能な拡張ランダムアクセスコンフィギュレーション及び対応するプリアンブルフォーマット、ＰＲＡＣＨ密度、及びバージョン指標を列挙する表を含むことができる。メモリユニット２０７は、単一のユニット又は多数のメモリユニットとすることができる。

更に、第２の通信デバイス２０は、例えば、第１の通信デバイスがアクセスを要求するネットワークと通信を行うためのインタフェース２０９を含むことができる。

図６には、第１の通信デバイスにおける方法の概略的なフローチャートが示されている。

ステップＲ４において、第１の通信デバイスは、無線チャネル上で、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを含むデータを受信する。無線チャネルは、同報通信チャネル等とすれば良い。

ステップＲ６において、第１の通信デバイスは、受信したデータを復号し、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを、例えば最大６ビットの値として読む。拡張ランダムアクセスコンフィギュレーション値は、表から、プリアンブルフォーマット及びランダムアクセスコンフィギュレーションを発生することができる。いくつかの実施形態では、ランダムアクセスコンフィギュレーションは、ＰＲＡＣＨ密度及びバージョン指標の組み合わせを含む。上述のように、バージョンは、第２の通信デバイスのセルに属するランダムアクセスオポチュニティの集合によって規定することができる。

任意のステップＲ８において、第１の通信デバイスは、プリアンブルフォーマット及び第１のランダムアクセスコンフィギュレーションを用いて、ランダムアクセスプロセスを実行する。

ランダムアクセスプロセスは、第２の通信デバイス、基地局、又は別の基地局等の別の通信デバイスに対して実行することができる。これは、接続移行が実行される場合に起こり得る。

ランダムアクセス手順を実行するために、第１の通信デバイスが提供される。第１の通信デバイスは、モバイルフォン、ＰＤＡ等のユーザ機器とすることができる。

図７には、第１の通信デバイス１０の概略的な図が示されている。

第１の通信デバイス１０は受信構成１０３を含み、これは、第２の通信デバイスから同報通信チャネル等の無線チャネル上でデータを受信するように適合されている。データは、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを含む。

第１の通信デバイス１０は、更に制御ユニット１０１を含み、これは、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを復号してプリアンブルフォーマット及び第１の無線アクセスコンフィギュレーションを取得するように構成されている。拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションは、最大６ビットの値とすることができ、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを表における指標値と比較することによって、値が一致すると、プリアンブルフォーマット、ＰＲＡＣＨの密度値、及びバージョン指標を検索することができる。

制御ユニット１０１は、更に、ネットワークにアクセスするために、ランダムアクセスプロセスを実行するように構成することができる。ランダムアクセスプロセスにおいて、制御ユニット１０１は、プリアンブルフォーマット及びランダムアクセスコンフィギュレーションを用い、送信装置１０５を用いて接続要求を送信する。

第１の通信デバイス１０は、更に、単一のメモリユニット又は多数のメモリユニットを含むメモリ構成１０７を含むことができる。このメモリに、制御ユニット上で実行するように構成されたアプリケーションを記憶することができ、これが制御ユニット上で実行されると、この方法ステップを制御ユニットに実行させる。更に、メモリユニット２０７は、プリアンブルフォーマット、ランダムアクセスコンフィギュレーション等のＲＡコンフィギュレーションデータ等のデータを記憶することができる。このデータは、データパケットを生成する場合に使用可能な拡張ランダムアクセスコンフィギュレーション及び対応するプリアンブルフォーマット、ＰＲＡＣＨ密度値、及びバージョン指標を列挙した表を含むことができる。メモリユニット２０７は、単一のユニット又は多数のメモリユニットとすることができる。

バージョンは、第２の通信デバイスのセルに属するランダムアクセスオポチュニティの集合によって規定することができることに留意すべきである。

拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションは、いくつかの実施形態では、最大６ビットを必要とすることがある。

プリアンブルフォーマットは、５つのプリアンブルフォーマットのうち１つとすることができる。

通信デバイスにおける受信構成及び送信構成は、別個のデバイスとすることができ、又は、送受信ユニット等の組み合わせデバイスとして構成することも可能であることは理解されよう。

ＤＬ／ＵＬ割り当てに応じて、異なるＲＡコンフィギュレーションは異なる解釈を有する。従って、必要な信号伝達を低減するために、サブフレームでなくＵＬサブフレームの点でＲＡに割り当てたサブフレームの数を定めることが提案される。

１つの可能性は、各拡張ＲＡコンフィギュレーション及び可能な各ＤＬ／ＵＬ割り当てごとに、ＲＡに割り当てたＵＬサブフレーム及び周波数領域を記述するパターンを規定することであろう。ＤＬ／ＵＬ分割に加えて、システムの帯域幅も影響を与える。なぜなら、低いシステム帯域幅では、高い帯域幅よりも、利用可能な周波数領域が狭いからである。

以下に、いっそうシステマチックな手法を記載する。図８に、１つのＲＡ持続時間内の全てのＵＬサブフレーム８つが示されている。ＲＡサブフレームは８１と示し、ＲＡサブフレームでないものは８３と示す。ＲＡ期間は、１０ｍｓ当たり１以上のＲＡ密度について１０ｍｓであり、１０ｍｓ当たり０．５ＲＡオポチュニティについて２０ｍｓである。ＲＡ期間内のＵＬサブフレーム数をＬと示す。各ＲＡリソースに割り当てられたサブフレーム数をＭと示す。そして、Ｎは、各ＲＡ期間において重複せずに配置することができるＲＡリソース数である。考慮する拡張ＲＡコンフィギュレーションは、ＲＡ期間内で密度ＤのＲＡオポチュニティを有する。差Δ１及びΔ２は、それぞれ、２つの連続するＲＡリソース間のＵＬサブフレーム数及び最後のＲＡサブフレーム後に残ったＲＡサブフレーム数である。Ｒは、所定の拡張ＲＡコンフィギュレーションの存在する異なるバージョンの数を示す。

数ｔ_l,kは、所定の拡張ＲＡコンフィギュレーションのバージョンｌのＲＡオポチュニティｋが開始する場合のＵＬサブフレーム番号である。ここで、ＵＬサブフレーム及びバージョンの付番が０から始まると想定する。１つのＲＡ期間内に、充分なバージョンが重複せずに配置されない場合、別の周波数でＵＬサブフレーム０から配置をやり直す。更に、数ｆ_l,kは、バージョンｌのＲＡオポチュニティｋが位置している予め規定された周波数に対する論理指標を示す（予め規定された周波数は、連続的である必要はなく、単調な上昇／下降周波数に割り当てる必要もないので、論理指標である）。合計では、Ｎ_RA/BWの予め規定されたＲＡ周波数領域だけが存在するので、割り当てられた周波数帯をそれらの予め規定した周波数に抑制するために、モジューロ演算（a modulo operations）が必要である。もっと小さいシステム帯域幅では、充分なＲＡ周波数帯Ｎ_RA/BWは存在しない場合があり、異なるＲＡリソースの配置は重複する。

図９は、拡張ＲＡコンフィギュレーション及びそれらの実際のＵＬサブフレームに対するマッピングの異なる例を示す。

上の図では、バージョン０のＲＡオポチュニティ０を最初に割り当て、その後、バージョン１及び２、すなわちｌ＝１及び２のオポチュニティ０を割り当てる。次いで、時間領域に沿ってバージョン０のＲＡオポチュニティ１を割り当て、異なる周波数でバージョン１及び２のＲＡオポチュニティ１を割り当てる。

中央の図では、ＲＡオポチュニティ０、バージョン０の後が、バージョン１のＲＡオポチュニティ０である。次いで、バージョン２のＲＡオポチュニティ０を、バージョン０のＲＡオポチュニティ０と同じＵＬサブフレーム内に周波数多重化する。ここで、１つのＲＡオポチュニティは２つのＵＬサブフレームから成る。

下の図では、各バージョンは異なる周波数に割り当てられる。

予め規定したＲＡ周波数領域を規定するための最も簡単な方法は、これらの領域がアップリンク共有チャネルの帯境界部に配置されたＦＤＤから概念を拡張することである。１つのＲＡ期間内に多数のＲＡリソースが時間的に分散されている場合（すなわちＮ＞１）、これらの周波数領域の位置は、予め規定されたホッピングパターンに応じてホップする場合がある。最も単純な場合、許されたホッピング位置のみが、アップリンク共有チャネルの２つの帯境界部にある。

図１０は、かかる周波数ホッピングがどのように見えるかの例を示す。図１０において、上の式においてｆ_l,kとも示した論理指標Ｌｌを、どのように物理周波数にマッピングするかが示されている。

記載した方法は、ＲＡサブフレームに対するＵＬサブフレームの正確なマッピングをどのように計算するかの一例である。重要なのは、１）オポチュニティを時間的に分散させること、及び、２）（バージョンの全てのオポチュニティを時間的に分離するために充分なＵＬサブフレームが利用可能でない場合）多数のＲＡサブフレームを異なる周波数で同一のＵＬサブフレーム（複数のサブフレーム）に配置すること、である。

図面及び明細書において、本発明の例示的な実施形態を開示した。しかしながら、本発明の原理から実質的に逸脱することなく、これらの実施形態には多くの変形及び変更を行うことができる。従って、具体的な用語を用いたが、それらは一般的かつ説明的な意味でのみ用いたもので、限定の目的では用いておらず、本発明の範囲は特許請求の範囲によって規定される。

Claims (16)

1. 無線チャネル上でデータを送信するための、時分割二重（ＴＤＤ）モードで動作するＥ−ＵＴＲＡＮ（evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network）の基地局（２０）における方法であって、
   プリアンブルフォーマットを第１のランダムアクセスコンフィギュレーションと共同符号化し、拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを形成すること（Ｓ４）であって、前記第１のランダムアクセスコンフィギュレーションが物理ランダムアクセスチャネルの密度値及びバージョン指標の組み合わせを含み、バージョン指標が、ランダムアクセスオポチュニティが異なるサブフレームで割り当てられた同一の密度を有する異なるパターンによって規定される、ことと、
   前記拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを前記無線チャネル上で送信すること（Ｓ６）と、
   を含むことを特徴とする、方法。
2. 前記拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションが最大６ビットを必要とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記無線チャネルが同報通信チャネルを含む、請求項１から２のいずれかに記載の方法。
4. 前記基地局（２０）のセルにおいて用いる前記第１のランダムアクセスコンフィギュレーション及び前記プリアンブルフォーマットを決定する最初のステップ（Ｓ２）を更に含む、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 時分割二重（ＴＤＤ）モードで動作するように構成されたＥ−ＵＴＲＡＮの基地局（２０）であって、プリアンブルフォーマットを第１のランダムアクセスコンフィギュレーションと共同符号化し、これによって拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを形成するように構成された制御ユニット（２０１）であって、前記第１のランダムアクセスコンフィギュレーションが物理ランダムアクセスチャネルの密度値及びバージョン指標の組み合わせを含み、バージョン指標が、ランダムアクセスオポチュニティが異なるサブフレームで割り当てられた同一の密度を有する異なるパターンによって規定される、制御ユニットと、前記拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを無線チャネル上で送信するように適合された送信構成（２０５）と、を含むことを特徴とする、基地局（２０）。
6. ユーザ機器（１０）からランダムアクセスデータを受信するように適合された受信構成（２０３）を含み、前記制御ユニット（２０１）が前記ランダムアクセスデータを処理するように構成されている、請求項５に記載の基地局（２０）。
7. 前記拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションが最大６ビットを必要とする、請求項５から６のいずれかに記載の基地局（２０）。
8. 前記無線チャネルが同報通信チャネルを含む、請求項５から７のいずれかに記載の基地局（２０）。
9. 前記制御ユニットが、前記基地局（２０）のセルにおいて用いる前記第１のランダムアクセスコンフィギュレーション及び前記プリアンブルフォーマットを決定するように更に構成されている、請求項５から８のいずれかに記載の基地局（２０）。
10. ランダムアクセスプロセスを実行するための、時分割二重（ＴＤＤ）モードで動作するＥ−ＵＴＲＡＮのユーザ機器（１０）における方法であって、
    無線チャネル上で拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを含むデータを受信するステップ（Ｒ４）と、
    前記拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを復号し、これによってプリアンブルフォーマット及び第１のランダムアクセスコンフィギュレーションを検索するステップ（Ｒ６）であって、前記第１のランダムアクセスコンフィギュレーションが物理ランダムアクセスチャネルの密度値及びバージョン指標の組み合わせを含み、バージョン指標が、ランダムアクセスオポチュニティが異なるサブフレームで割り当てられた同一の密度を有する異なるパターンによって規定される、ステップと、
    前記プリアンブルフォーマット及び前記第１のランダムアクセスコンフィギュレーションを用いてランダムアクセスプロセスを実行するステップ（Ｒ８）と、
    を含むことを特徴とする、方法。
11. 前記拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションが最大６ビットを必要とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記データが同報通信チャネル上で受信される、請求項１０から１１のいずれかに記載の方法。
13. 時分割二重（ＴＤＤ）モードで動作するＥ−ＵＴＲＡＮの基地局（２０）のユーザ機器（１０）であって、無線チャネル上で基地局（２０）から拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを含むデータを受信するように適合された受信構成（１０３）と、前記拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションを復号してプリアンブルフォーマット及び第１のランダムアクセスコンフィギュレーションを取得するように構成された制御ユニット（１０１）と、を含み、前記第１のランダムアクセスコンフィギュレーションが物理ランダムアクセスチャネルの密度値及びバージョン指標の組み合わせを含み、バージョン指標が、ランダムアクセスオポチュニティが異なるサブフレームで割り当てられた同一の密度を有する異なるパターンによって規定され、前記制御ユニット（１０１）が、ランダムアクセスプロセスを実行する際に、前記プリアンブルフォーマット及び前記第１のランダムアクセスコンフィギュレーションを用いるように更に構成されていることを特徴とする、ユーザ機器（１０）。
14. 前記拡張ランダムアクセスコンフィギュレーションが最大６ビットを必要とする、請求項１３に記載のユーザ機器（１０）。
15. 前記プリアンブルフォーマット及び前記ランダムアクセスコンフィギュレーションを用いてランダムアクセス要求を送信するように適合された送信構成（１０５）を更に含む、請求項１３から１４のいずれかに記載のユーザ機器（１０）。
16. 前記受信構成（１０３）が、同報通信チャネルである無線チャネル上でデータを受信するように適合されている、請求項１３から１５のいずれかに記載のユーザ機器（１０）。