JP5158978B2 - 移動局装置、基地局装置、通信システム、通信方法、及びプログラム - Google Patents

移動局装置、基地局装置、通信システム、通信方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、移動局装置、基地局装置、通信システム、通信方法、及びプログラムに関する。
本願は、2007年8月9日に、日本に出願された特願2007−207955号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
固定系通信および移動系通信に共通に適用できる携帯電話系のネットワークのため、3GPP(3rd Generation Partnership Project、第三世代パートナーシッププロジェクト)では、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)方式が第三世代セルラー移動通信方式として標準化され、順次サービスが開始されている。また、通信速度を更に上げたHSDPA(High Speed Downlink Packet Access)も標準化され、サービスが開始されつつある。さらに、3GPPでは、第三世代無線アクセスの進化(Evolved Universal Terrestrial Radio Access,以下,EUTRAと称する)が検討されている。
EUTRAの下りリンクとして、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing、直交周波数分割多重)方式が提案されている。また、EUTRAの上りリンクとして、DFT(Discrete Fourier Transform、離散フーリエ変換)−Spread OFDM方式のシングルキャリア通信方式が提案されている。
図21は、EUTRAにおける通信方式を示す概略図であり、基地局BSと、移動局MS1,MS2,MS3との間で無線通信が行なわれる。図示するように、EUTRAの下りリンクは、下りリンクパイロットチャネルと、下りリンク同期チャネルと、報知チャネル(BCH)と、下りリンク共通制御チャネルと、下りリンク共用制御チャネル(PDCCH:Physical Downlink Control Channel)と、下りリンク共用データチャネル(DL−SCH:Downlink-Shared Channel)とにより構成されている。
また、EUTRAの上りリンクは、上りリンクパイロットチャネル(UPiCH:Uplink Pilot Channel)と、ランダムアクセスチャネル(RACH:Random Access Channel)と、上りリンク共用データチャネル(UL−SCH:Uplink-Shared Channel)と、上りリンク共用制御チャネル(PUCCH:Physical Uplink Control Channel)とにより構成されている。これらについては、例えば、非特許文献1に記載されている。
図22は、EUTRAの上りリンクにおける、ランダムアクセスチャネル(RACH)と、上りリンク共用データチャネル(UL−SCH)と、上りリンク共用制御チャネル(PUCCH)とを、無線リソース上へ配置した例をハッチングパターンにより示した概略図である。なお、上りリンクパイロットチャネル(UPiCH)は、図示されていない。
上りリンクパイロットチャネル(UPiCH)は、上りリンク共用データチャネル(UL−SCH)または上りリンク共用制御チャネル(PUCCH)の領域内に、シンボル単位、サブキャリア単位で分散して配置される。
図22は、横軸に時間をとり、縦軸に周波数をとっている。この図に示される、時間および周波数の2次元平面の各領域はリソースユニットと呼ばれる時間周波数領域である。
この図の例では、各リソースユニットが、周波数方向に1.25MHz(メガヘルツ)の幅、時間方向に1ms(ミリ秒、すなわち1TTI(Transmit Time Interval))の幅を有して構成される場合を示している。このように、EUTRAでは、ランダムアクセスチャネル(RACH)の最小単位は、1リソースユニットで構成されることが想定されている。また、ランダムアクセスチャネル(RACH)は、1TTI内に複数個用意されることが想定されており、同時に複数の移動局が異なる周波数を用いてランダムアクセスを行うことが可能である。
ここで、ランダムアクセス手順(contention based random access procedure、競合型ランダムアクセス手順)について説明を行う。代表的なランダムアクセスの手順については、例えば非特許文献2に記載されている。
図23は、そのような代表的なランダムアクセス手順の概略を示すシーケンス図である。現在EUTRAで想定されるランダムアクセスでは、移動局と基地局との間で4つのメッセージの交換を行う。
まず、移動局が、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用して、ランダムアクセスプリアンブル(Random Access Preamble)を送信する(メッセージ1)。
現在、EUTRAでは、ランダムアクセスプリアンブルには、情報を表す信号パターンであるプリアンブルIDが含まれ、このプリアンブルIDは6ビットで構成されることが想定されている。すなわち、64種類(2の6乗)のプリアンブルIDが用意される。そしてこの6ビットのプリアンブルIDの内訳としては、5ビットがランダムID、残りの1ビットがランダムアクセスの理由や下りリンクのパスロス/CQI(Channel Quality Indicator、チャネル品質指標)などの情報、を割当てることが想定されている(非特許文献2を参照)。
基地局は、移動局からのランダムアクセスプリアンブル(Random Access Preamble)を受信すると、ランダムアクセスプリアンブル(Random Access Preamble)から、移動局−基地局間の同期タイミングずれを算出し、L2/L3(Layer2/Layer3)メッセージ(メッセージ3)を送信するためのスケジューリングを行う。そして、基地局は、ランダムアクセスの理由から、移動局識別情報であるC−RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identity)が必要な移動局にはC−RNTIを割当てる。そして、基地局は、同期タイミングずれ情報、メッセージ3に対するスケジューリング情報、C−RNTI及びプリアンブルIDを含んだランダムアクセスレスポンス(Random Access Response)を送信する(メッセージ2)。
次に、移動局は、送信したプリアンブルIDが含まれる基地局からの応答を抽出して、スケジューリング情報を読み取り、スケジューリングされた無線リソースを用いてL2/L3メッセージを送信する(メッセージ3)。
移動局からL2/L3メッセージを受信すると、基地局は、移動局間で衝突が起こっているかどうかを判断させるために、コンテンションレゾリューション(Contention Resolution)を移動局に送信する(メッセージ4)。
このようなランダムアクセス(contention based random access procedure)の問題点の一つは、異なる複数の移動局が、同一ランダムアクセスチャネル(RACH)を使用し、かつ、同一のプリアンブルIDを選択してプリアンブルを送信した場合に、プリアンブルが衝突することである。
そこで、前記ランダムアクセスによる衝突の問題を解決するための仕組みが検討されている。衝突問題を解決するランダムアクセス手順は、ノン・コンテンション・ベースト・ランダムアクセス手順(non-contention-based random access procedure)と呼び、基地局が予め、移動局が送信するべきプリアンブルID(これを専用プリアンブルIDと呼ぶ)を割当てる方式である。この方式を利用することで、移動局間でのプリアンブルの衝突はなくなる。また現在、セル間のハンドオーバ時や、移動局が下りリンクデータを受信するために上りリンクの再同期が必要な場合には、この方式を使用することが想定されている。
図24は、専用プリアンブルを利用したランダムアクセス手順(non-contention-based random access procedure)の概略を示すシーケンス図である。
図示するように、まず、基地局は、移動局に対する専用プリアンブルIDの割当てを行い、その専用プリアンブルを含むメッセージを送信する(メッセージ0)。
次に、移動局は、専用プリアンブル割当てで受信した専用プリアンブルIDを使って、ランダムアクセスを行う(メッセージ1)。
そして、専用プリアンブルを受信した基地局は、移動局に対して、同期タイミングのずれを示すTA(Timing Advance)コマンド(同期情報)をランダムアクセスレスポンス(プリアンブル応答)として送信する(メッセージ2)。
R1-050850 "Physical Channel and Multiplexing in Evolved UTRA Uplink",3GPP TSG RAN WG1 Meeting#42 London, UK, August 29-September 2,2005 3GPP TS(Technical Specification)36.300、V0.9.0(2007-03)、Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network(E-UTRAN)、Overall description Stage2
上述の専用プリアンブルを利用したランダムアクセス手順(non-contention-based random access procedure)を利用した場合においても、基地局が指定した専用プリアンブル(図24のメッセージ1)を移動局が送信した場合に、移動局−基地局間の無線状況によっては、基地局がその専用プリアンブルを正常に検出できない場合がある。
解決しようとする問題点は、このように専用プリアンブルを正常に検出できない場合に、一定時間が経過した後、基地局がプリアンブルの割り当てから再試行することとなり、一連のランダムアクセス手順を完了するまでに遅延が発生してしまうという点である。
本発明は、設定時間内に(ランダムアクセス応答受信不確定期間内に)専用プリアンブルを用いたランダムアクセスを行うことが可能な場合には、該設定時間内に(ランダムアクセス応答受信不確定期間内に)ランダムアクセスチャネル(RACH)を送信する。
(1)移動局装置: つまり、本発明の一態様による移動局装置は、専用プリアンブルを用いて基地局装置に対してランダムアクセスを行う移動局装置であって、専用プリアンブルを用いて第1のメッセージを送信し、前記第1のメッセージに対する応答である基地局装置からの第2のメッセージが送信される可能性のある期間であるランダムアクセス応答受信不確定期間内に、再度、専用プリアンブルを用いた第1のメッセージを送信する無線部、を備えることを特徴とする。
(2)移動局装置: 本発明の一態様による移動局装置は、無線信号の送受信を行う無線部と、前記無線部による送信のチャネルのスケジューリングを行うスケジューリング部と、ランダムアクセスチャネルによる通信を制御するランダムアクセス制御部と、を備える移動局装置であって、前記スケジューリング部は、ランダムアクセスチャネルのスケジューリングを行い、前記ランダムアクセス制御部は、前記スケジューリング部によるスケジューリングに基づき、専用プリアンブルを用いて第1のメッセージを送信する制御を行うとともに、前記第1のメッセージに対する応答である基地局装置からの第2のメッセージが送信される可能性のある期間であるランダムアクセス応答受信不確定期間内に前記第1のメッセージを繰り返し送信するよう制御し、前記無線部は前記ランダムアクセス制御部による制御に基づいて前記ランダムアクセスチャネルを用いて前記第1のメッセージを送信する、ことを特徴とする。
(3)移動局装置(ウィンドウタイム1を初期化): また、本発明の一態様による移動局装置は、前記ランダムアクセス制御部は、前記ランダムアクセス応答受信不確定期間が満了しても前記第2のメッセージが検出されなかった場合にも所定の第2設定時間内においては前記ランダムアクセス応答受信不確定期間を再設定するとともに、引き続き、前記第1のメッセージの送信を制御する、ことを特徴とする。
(4)移動局装置: また、本発明の一態様による移動局装置は、上記の移動局装置において、前記無線部は、予め基地局装置から許可情報メッセージを受信し、前記許可情報メッセージには、当該移動局装置に割り当てられた複数のランダムアクセスチャネル資源位置の情報と当該移動局装置に割り当てられた専用プリアンブルの情報が含まれており、前記スケジューリング部は、前記許可情報メッセージに含まれるランダムアクセスチャネル資源位置の情報に基づいてランダムアクセスチャネルのスケジューリングを行い、前記ランダムアクセス制御部は、前記許可情報メッセージに含まれる専用プリアンブルの情報を用いて前記第1のメッセージを送信する制御を行うことを特徴とする。
(5)移動局装置: また、本発明の一態様による移動局装置は、上記の移動局装置において、前記ランダムアクセス制御部は、前記スケジューリング部によってスケジューリングされる複数のランダムアクセスチャネル資源位置のそれぞれに対して、個別の前記専用プリアンブルを用いて前記第1のメッセージの送信を制御することを特徴とする。
(6)移動局装置(周波数ホッピング): また、本発明の一態様による移動局装置は、上記の移動局装置において、前記スケジューリング部は、時間位置および周波数位置によって表わされるランダムアクセス資源位置を複数指定するスケジューリングを行う際に、選択可能な前記ランダムアクセス資源位置の候補の中から、前回時間位置における周波数位置とは異なる周波数位置を、使用するランダムアクセス資源位置として選択するものであることを特徴とする。
(7)基地局装置: また、本発明の一態様による基地局装置は、無線信号の送受信を行う無線部と、前記無線部による送受信のチャネルのスケジューリングを行うスケジューリング部と、ランダムアクセスチャネルによる通信を制御するランダムアクセス管理部と、を備える基地局装置であって、前記スケジューリング部は、ランダムアクセスチャネルのスケジューリングを行い、前記ランダムアクセス管理部は、前記スケジューリング部によるスケジューリングに基づき、専用プリアンブルを用いた移動局装置からの第1のメッセージを受信するよう制御を行うとともに、スケジューリング通りに第1のメッセージを受信できなかった場合にも所定の第1設定時間内には、引き続き、前記第1のメッセージを受信するよう制御を行い、前記第1設定時間内に前記第1のメッセージを受信できた場合には応答として第2のメッセージを前記移動局装置に送信する制御を行い、前記無線部は、前記ランダムアクセス管理部による制御に基づいて、前記第1のメッセージの受信および前記第2のメッセージの送信を行う、ことを特徴とする。
(8)基地局装置(ウィンドウタイム1を初期化): また、本発明の一態様による基地局装置は、上記の基地局装置において、前記ランダムアクセス管理部は、前記第1設定時間が満了しても前記第1のメッセージを受信できなかった場合にも所定の第2設定時間内においては前記第1設定時間を再設定するとともに、引き続き、前記第2のメッセージを受信するよう制御する、ことを特徴とする請求項6に記載の基地局装置。
(9)基地局装置: また、本発明の一態様による基地局装置は、上記の基地局装置において、前記スケジューリング部は、前記ランダムアクセスチャネルの複数の資源位置を移動局装置に割り当て、前記ランダムアクセス管理部は、前記スケジューリング部によって前記移動局装置に割り当てられた前記資源位置の情報を、当該移動局装置に割り当てた専用プリアンブルの情報とともに許可情報メッセージに含め、前記無線部は、前記許可情報メッセージを、予め、送信する、ことを特徴とする。
(10)基地局装置: また、本発明の一態様による基地局装置は、上記の基地局装置において、前記スケジューリング部は、時間位置および周波数位置によって表わされる複数のランダムアクセス資源位置を移動局装置に割り当てるスケジューリングを行い、前記ランダムアクセス管理部は、前記スケジューリング部によるスケジューリングに基づき、前記移動局装置に割り当てられる前記ランダムアクセス資源位置が時間方向に複数含まれるように前記第1設定時間を設定する、ことを特徴とする。
(11)基地局装置: また、本発明の一態様による基地局装置は、上記の基地局装置において、前記ランダムアクセス管理部は、前記第2設定時間の長さが前記第1設定時間の長さと同じまたは前記第1設定時間の長さより大きくなるように前記第2設定時間を設定する、ことを特徴とする。
(12)基地局装置: また、本発明の一態様による基地局装置は、上記の基地局装置において、前記ランダムアクセス管理部は、前記スケジューリング部によって前記移動局装置に割り当てられる複数のランダムアクセスチャネル資源位置のそれぞれに対して、個別の前記専用プリアンブルを割り当て、それら割り当てられた専用プリアンブルの情報を前記許可情報メッセージに含める、ことを特徴とする請求項8に記載の基地局装置。
(13)基地局装置(周波数ホッピング): また、本発明の一態様による基地局装置は、上記の基地局装置において、前記スケジューリング部は、時間位置および周波数位置によって表わされるランダムアクセス資源位置を複数指定して移動局装置に割り当てるスケジューリングを行う際に、前回時間位置における周波数位置とは異なる周波数位置を、使用するランダムアクセス資源位置として移動局装置に割り当てる、ことを特徴とする。
(14)基地局装置(移動局装置に周波数ホッピングを許容): また、本発明の一態様による基地局装置は、上記の基地局装置において、前記スケジューリング部は、時間位置および周波数位置によって表わされるランダムアクセス資源位置を複数指定して移動局装置に割り当てるスケジューリングを行う際に、ある時間位置における複数の周波数位置を、選択可能なランダムアクセス資源位置として移動局装置に割り当て、前記ランダムアクセス管理部は、前記時間位置において前記移動局装置に割り当てた複数の周波数位置の少なくともいずれかで、前記第1のメッセージを受信するよう制御する、ことを特徴とする。
(15)基地局装置: また、本発明の一態様による基地局装置は、上記の基地局装置において、前記ランダムアクセス管理部は、移動局装置からの前記第1のメッセージの前記第1設定時間内におけるすべての受信予定時刻における受信を試みた後、1つまたは複数の前記第1のメッセージの受信に成功した場合には応答として前記第2のメッセージを前記移動局装置に送信する制御を行う、ことを特徴とする。
(16)基地局装置: また、本発明の一態様による基地局装置は、上記の基地局装置において、前記ランダムアクセス管理部は、移動局装置からの前記第1のメッセージの受信に成功した場合には、前記第1設定時間内におけるその後の受信予定時刻を待たずに応答として前記第2のメッセージを前記移動局装置に送信する制御を行う、ことを特徴とする。
(17)基地局装置(個別のウィンドウタイム1): また、本発明の一態様による基地局装置においては、前記ランダムアクセス管理部は、各々の前記第1のメッセージに対して個別に前記第1設定時間を設定し、前記第1のメッセージを受信できた場合には、受信できた当該第1のメッセージに対応する前記第1設定時間内に前記第2のメッセージを前記移動局装置に送信する制御を行う、ことを特徴とする。
(18)通信システム: また、本発明の一態様による通信システムは、上記のいずれかに記載の移動局装置と、上記の基地局装置と、を含み、前記移動局装置から前記基地局装置に対して前記第1のメッセージを送信し、前記第1のメッセージを受信した前記基地局装置から前記移動局装置に対して前記第2のメッセージを送信する、ことを特徴とするものである。
(19)通信方法: また、本発明の一態様による通信方法は、基地局装置と移動局装置とを含んで構成される通信システムにおける通信方法であって、前記基地局装置側でランダムアクセスチャネルのスケジューリングを行なう第1の過程と、前記基地局装置側でのランダムアクセスチャネルのスケジューリングに対応して前記移動局装置側でランダムアクセスチャネルのスケジューリングを行う第2の過程と、前記移動局装置側でのスケジューリングに基づき、前記移動局装置が、割り当てられた専用プリアンブルを用いて第1のメッセージを送信する第3の過程と、前記第1のメッセージに対する応答である前記基地局装置からの第2のメッセージが前記基地局装置側で検出されない場合には、前記移動局装置は、所定の第1設定時間内には引き続き前記第1のメッセージを繰り返し送信する第4の過程と、前記基地局装置が、スケジューリングに基づき前記移動局装置からの前記第1のメッセージを受信するよう制御を行う第5の過程と、前記基地局装置が、スケジューリング通りに前記第1のメッセージを受信できなかった場合にも所定の第1設定時間内には、引き続き、前記第1のメッセージを受信するよう制御を行う第6の過程と、前記基地局装置が、前記第1設定時間内に前記第1のメッセージを受信できた場合には応答として前記第2のメッセージを前記移動局装置に送信する第7の過程と、を含むことを特徴とする。
(20)移動局装置側プログラム: また、本発明の一態様によるコンピュータプログラムは、信号の送受信を行う移動局装置が備えるコンピュータに、送信のチャネルのスケジューリングを行うスケジューリング処理と、ランダムアクセスチャネルによる通信を制御するランダムアクセス制御処理と、を実行させるコンピュータプログラムであって、前記スケジューリング処理は、ランダムアクセスチャネルのスケジューリングを行う処理を含み、前記ランダムアクセス制御処理は、前記スケジューリング処理によるスケジューリングに基づき、専用プリアンブルを用いて第1のメッセージを送信する制御を行うとともに、前記第1のメッセージに対する応答である基地局装置からの第2のメッセージが検出されない場合には所定の第1設定時間内に前記第1のメッセージを繰り返し送信するよう制御する処理を含む、ことを特徴とする。
(21)基地局装置側プログラム: また、本発明の一態様によるコンピュータプログラムは、信号の送受信を行う基地局装置が備えるコンピュータに、送受信のチャネルのスケジューリングを行うスケジューリング処理と、ランダムアクセスチャネルによる通信を制御するランダムアクセス管理処理と、を実行させるコンピュータプログラムであって、前記スケジューリング処理は、ランダムアクセスチャネルのスケジューリングを行う処理を含み、前記ランダムアクセス管理処理は、前記スケジューリング部によるスケジューリングに基づき、専用プリアンブルを用いた移動局装置からの第1のメッセージを受信するよう制御を行うとともに、スケジューリング通りに第1のメッセージを受信できなかった場合にも所定の第1設定時間内には、引き続き、前記第1のメッセージを受信するよう制御を行い、前記第1設定時間内に前記第1のメッセージを受信できた場合には応答として第2のメッセージを前記移動局装置に送信する制御を行う処理を含む、ことを特徴とする。
本発明は、専用プリアンブルを用いてランダムアクセスを行う際に、単位時間内に(ランダムアクセス応答受信不確定期間内に)ランダムアクセスチャネル(RACH)を送信することが可能な場合には、ランダムアクセスチャネル(RACH)を送信することで、1度のランダムアクセス手順(non-contention-based random access procedure)において、ランダムアクセスチャネル(RACH)の成功確率を高めることができる利点がある。
本発明の第1の実施形態による移動通信システムの構成全体を示す概略図である。 同実施形態における基地局装置の機能構成を示すブロック図である。 同実施形態における移動局装置の機能構成を示すブロック図である。 同実施形態において基地局装置が割り当てるチャネルの配置例を示す概略図である。 同実施形態における、基地局装置と移動局装置との間でのメッセージのシーケンスを示す概略図である。 同実施形態におけるプリアンブルの種類を表わす概略図である。 同実施形態における基地局装置がメッセージ0を送信するまでの処理の流れを示すフローチャートである。 同実施形態において基地局装置が割り当てるチャネルの配置例を示す概略図であり、移動局装置に対して複数のランダムアクセスチャネルを割り当てない場合の例である。 同実施形態において基地局装置が複数のランダムアクセスチャネルの送信を許可するか否かを判断する処理手順を示すフローチャートである。 同実施形態において、移動局装置がメッセージ0の受信から専用プリアンブルの送信までの処理の手順を示すフローチャートである。 図10に示したフローチャートの中のさらに詳細な処理の手順を示すフローチャートである。 同実施形態における基地局装置による専用プリアンブル検出処理の手順を示すフローチャートである。 同実施形態において基地局装置がメッセージ2を送信する際の処理の手順を示すフローチャートである。 同実施形態において検出方法2を使用する場合のメッセージのシーケンスの例を示す概略図である。 同実施形態において検出方法1を使用する場合のメッセージのシーケンスの例を示す概略図である。 同実施形態においてウィンドウタイム2内に基地局装置がメッセージ1を正常に受信できなかった場合の、メッセージのシーケンスを示す概略図である。 同実施形態の変形例において基地局装置が移動局装置に対して割り当てるランダムアクセスチャネル位置の配置を示す概略図である。 同実施形態の別の変形例において基地局装置が移動局装置に対して割り当てるランダムアクセスチャネル位置の配置を示す概略図である。 本発明の第2の実施形態における、移動局装置と基地局装置との間のメッセージのシーケンスと、ウィンドウタイム1および2の設定について示した、概略図である。 同実施形態において移動局装置がメッセージ1を送信するための処理手順を示すフローチャートである。 従来技術であり、EUTRAにおける通信方式を示す概略図である。 従来技術であり、EUTRAの上りリンクにおける、ランダムアクセスチャネル(RACH)と、上りリンク共用データチャネル(UL−SCH)と、上りリンク共用制御チャネル(PUCCH)との配置例を示す概略図である。 従来技術であり、代表的なランダムアクセス手順の概略を示すシーケンス図である。 従来技術であり、専用プリアンブルを利用したランダムアクセス手順の概略を示すシーケンス図である。
符号の説明
100…基地局装置 101…データ制御部 102…OFDM変調部 103…制御部 104…無線部 105…チャネル推定部 106…DFT−S−OFDM復調部 107…制御データ抽出部 108…スケジューリング部 109…ランダムアクセス管理部 200…移動局装置 201…データ制御部 202…DFT−S−OFDM変調部 203…制御部 204…スケジューリング部 205…ランダムアクセス制御部 207…無線部 208…チャネル推定部 209…OFDM復調部 210…制御データ抽出部
以下、図を参照しながら、本発明の最良の実施形態を説明する。本実施形態は、例として、EUTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)に対応した通信システムに本発明を適用したものである。
[第1の実施形態]<移動通信システムの構成>
図1は、本実施形態による移動通信システムの構成を示す概略図である。図示するように、移動通信システムは、基地局装置100と移動局装置200とを含んで構成される。
移動局装置は1個だけ存在していても良いが、通常は複数存在する(この図では、3個の移動局装置200を示す)。また、基地局装置は1個だけ図示しているが、移動通信システム全体としては複数の基地局装置100が存在する。この移動通信システムでは、基地局装置100(基地局)に対して移動局装置200(移動局)が接続される。つまり、基地局装置と移動局装置とが無線信号により互いに通信する。
<基地局装置の構成>
図2は、本実施形態における通信システムが有する基地局装置の機能構成を示すブロック図である。この図において、符号100は基地局装置である。そして、基地局装置100は、データ制御部101と、OFDM変調部102と、制御部103と、無線部104と、チャネル推定部105と、DFT−Spread−OFDM復調部(DFT−S−OFDM復調部)106と、制御データ抽出部107とを含んで構成される。
制御部103は、スケジューリング部108と、ランダムアクセス管理部109とを含んで構成され、下で述べる処理全般について、基地局装置100全体の制御を行う。
ランダムアクセス管理部109は、専用プリアンブルを用いたランダムアクセスの制御を行う制御部であり、ウィンドウタイム(window time, 窓時間)管理部1091と、メッセージ処理部1092と、プリアンブル検出部1093と、プリアンブル管理部1094とを含んで構成される。
スケジューリング部108は、下りリンクのスケジューリングを行うDLスケジューリング部1081と、上りリンクのスケジューリングを行うULスケジューリング部1082とを含んで構成される。つまり、スケジューリング部108は、無線部104による送受信のチャネルのスケジューリングを行う。
データ制御部101は、制御データおよびユーザデータの入力を受け、スケジューリング部108からの指示に応じて制御データを下りリンク共用制御チャネル(PDCCH)、下りリンク同期チャネル、下りリンク共通制御チャネル、下りリンクパイロットチャネル、報知チャネル(BCH)、および下りリンク共用データチャネル(DL−SCH)にマッピングする一方、各移動局に対する送信データ(ユーザデータ)を下りリンク共用データチャネル(DL−SCH)にマッピングする。ここで、下りリンク共用制御チャネル(PDCCH)にマッピングされる制御データは、L1/L2 control signalingとも呼ばれ、下りリンク共用データチャネル(DL−SCH)にマッピングされる制御データは、L3 control signalingとも呼ばれる。
OFDM変調部102は、データ制御部101で各チャネルにマッピングされたデータを受け、データ変調、入力信号の直列/並列変換、IFFT(Inverse Fast
Fourier Transform、逆高速フーリエ変換)、CP(Cyclic Prefix)挿入、並びに、フィルタリングなどOFDM信号処理を行い、OFDM信号を生成する。
無線部104は、ODFM変調部102によってOFDM変調されたデータを無線周波数にアップコンバートして、アンテナ(図示せず)を介して無線信号を移動局に送信する。
また、無線部104は、移動局からの上りリンクのデータで変調された無線信号をアンテナ(図示せず)を介して受信し、ベースバンド信号にダウンコンバートして、受信データをチャネル推定部105とDFT−S−OFDM復調部106に出力する。また、無線部104は、プリアンブル(メッセージ1、第1のメッセージ)受信時には、プリアンブル(メッセージ1)を、プリアンブル検出部1093に出力する。
チャネル推定部105は、上りリンクパイロットチャネル(UPiCH)から無線伝搬路特性を推定し、DFT−S−OFDM復調部106に推定結果を渡す。また、上りリンクのスケジューリングを行なうために無線伝搬路推定結果をULスケジューリング部1082に渡す。なお、上りリンクの通信方式は、DFT−S−OFDM等のようなシングルキャリア方式を想定しているが、OFDM方式のようなマルチキャリア方式を用いてもよい。
DFT−S−OFDM復調部106は、チャネル推定部105からの無線伝搬路推定結果に応じて、無線部104から渡された受信データを復調し、制御データ抽出部107に出力する。
制御データ抽出部107は、DFT−S−OFDM復調部106からの入力データを、ユーザデータと、制御データとに分離する。この制御データには、移動局から通知された下りリンクのCQI情報と、その他の制御データとが含まれている。そして、制御データ抽出部107は、分離した制御データのうち、下りリンクのCQI情報をDLスケジューリング部1081に渡し、その他の制御データおよびユーザデータを上位層に渡す。
DLスケジューリング部1081は、移動局から通知される下りリンクのCQI情報や上位層から通知される各ユーザーのデータ情報から、下りリンクの各チャネルに、制御データおよびユーザデータをマッピングするためのスケジューリングを行なう。特に、専用プリアンブルを用いたランダムアクセスでは、メッセージ0とメッセージ2のスケジューリングを行う。
また、ULスケジューリング部1082は、チャネル推定部105からの上りリンクの無線伝搬路推定結果および移動局からのリソース割り当て要求などの情報をもとに、上りリンクの各チャネルにユーザデータをマッピングするためのスケジューリングを行なう。
特に、専用プリアンブルを用いたランダムアクセスでは、ULスケジューリング部1082は、ランダムアクセス管理部109と協調して、移動局に対してどのランダムアクセスチャネル(RACH)資源を割当てるかを決定する(ランダムアクセスチャネルのスケジューリング)。
ウィンドウタイム管理部1091は、ULスケジューリング部1082と協調して、ウィンドウタイム1(第1設定時間)およびウィンドウタイム2(第2設定時間)の生成・管理・設定を行う。また、ウィンドウタイム管理部1091は、タイマを備えている。なお、ウィンドウタイム1およびウィンドウタイム2については、後で処理手順を説明する際にも詳しく述べる。
メッセージ処理部1092は、メッセージ0(許可情報メッセージ)、メッセージ2(第2のメッセージ)の生成を行う。メッセージ処理部1092は、ULスケジューリング部1082と協調して、ランダムアクセス許可情報を生成する。メッセージ0は、基地局装置から移動局装置に対して送られるメッセージであり、移動局装置に割り当てる専用プリアンブルIDを通知するための専用プリアンブル割り当てメッセージである。メッセージ2は、移動局装置から基地局装置へのプリアンブルに応じて基地局装置から移動局装置に対して送られるレスポンス(プリアンブル応答)のメッセージである。メッセージ処理部1092は、メッセージ0の作成に際しては、ウィンドウタイム管理部1091から通知されるウィンドウタイム1およびウィンドウタイム2、プリアンブル管理部1094から通知されるプリアンブルID(専用プリアンブル群)、ランダムアクセス許可情報を含める。また、メッセージ処理部1092は、メッセージ2の作成には、上位層から通知された同期タイミングずれ量(同期情報)を含める。作成されたメッセージ0およびメッセージ2は、データ制御部101を経由して、OFDM変調部102でOFDM変調され、無線部104を経由して、移動局へ通知される。
プリアンブル検出部1093は、プリアンブル管理部1094から通知されているプリアンブルIDと、ウィンドウタイム管理部1091から通知された情報を基に、移動局からのプリアンブル(メッセージ1)の検出を行う。割当てたプリアンブルIDを検出できた場合は、プリアンブル検出部1093は、同期タイミングずれ量を算出し、この同期タイミングずれ量を上位層に報告する。
プリアンブル管理部1094は、プリアンブルIDの管理を行なう。プリアンブル管理部1094は、上位層からの指示により、ULスケジューリング部1082と協調して、プリアンブルを選択し、選択したプリアンブルIDを、上位層と、プリアンブル検出部1093と、メッセージ処理部1092に通知する。なお、プリアンブル管理部1094は、現在、使用されているプリアンブルIDを確認し、使用されているプリアンブルIDを除いた中から割り当てるプリアンブルIDを選択する。また、プリアンブル管理部1094は、プリアンブルIDを割当てた場合、そのプリアンブルIDを使用されているプリアンブルIDとして保存するとともに、割り当て可能なプリアンブルIDのリストから削除する。なお、プリアンブル管理部1094がプリアンブルを選択するのは、移動局装置に専用プリアンブルを割り当てるためのものである。
<移動局装置の構成>
図3は、本実施形態における移動局装置の機能構成を示すブロック図である。図示するように、移動局装置200は、データ制御部201と、DFT−S−OFDM変調部202と、制御部203と、無線部207と、チャネル推定部208と、OFDM復調部209と、制御データ抽出部210とを含んで構成される。
制御部203は、スケジューリング部204と、ランダムアクセス制御部205とを含んで構成され、下に述べる移動局装置の処理全般について、移動局装置全体を制御する。
データ制御部201は、上位層から、ユーザデータと制御データの入力を受け、スケジューリング部204からの指示に応じて、これらのデータを上りリンクの各チャネルにマッピングする。
DFT−S−OFDM変調部202は、データ変調を行ない、DFT変換(離散フーリエ変換)、サブキャリアマッピング、IFFT変換(逆高速フーリエ変換)、CP(Cyclic Prefix)挿入、フィルタリングなどDFT−S−OFDM信号処理を行ない、DFT−Spread−OFDM信号を生成する。なお、上りリンクの通信方式は、DFT−Spread OFDM等のようなシングルキャリア方式を想定しているが、代わりにOFDM方式のようなマルチキャリア方式を用いてもかまわない。
無線部207は、DFT−S−OFDM変調部202から入力された変調データを無線周波数にアップコンバートした無線信号を、アンテナ(図示せず)を介して、基地局装置100に対して送信する。また、無線部207は、基地局装置100からの下りリンクのデータで変調された無線信号を、アンテナ(図示せず)を介して受信し、ベースバンド信号にダウンコンバートして、受信データを、チャネル推定部208およびOFDM復調部209に渡す。
チャネル推定部208は、下りリンクパイロットチャネルの信号に基づいて無線伝搬路特性を推定し、その推定結果をOFDM復調部209に渡す。また、チャネル推定部208は、基地局装置100に無線伝搬路推定結果を通知するために、この推定結果を下りリンクのCQI情報に変換する。そして、チャネル推定部208は、スケジューリング部204に下りリンクのCQI情報を通知する。
OFDM復調部209は、チャネル推定部208から受け取った無線伝搬路推定結果に応じて、無線部207から渡された受信データを復調し、復調した受信データを制御データ抽出部210に通知する。
制御データ抽出部210は、復調された受信データを、ユーザデータと制御データとに分離する。制御データには、基地局からのメッセージ0やメッセージ2と、スケジューリング情報と、その他の制御データとが含まれる。分離された制御データのうち、基地局からのメッセージ0やメッセージ2は、メッセージ処理部2053に渡される。また、これ以外の制御データ(スケジューリング情報を含む)およびユーザデータは上位層に渡される。
スケジューリング部204は、チャネル推定部208から通知される下りリンクのCQI情報や、上位層から通知されるスケジューリング情報を基に、上りリンクの各チャネル(ランダムアクセスチャネルを含む)にユーザデータと制御データをマッピングするためのスケジューリングを行なう。無線部207が送信する信号は、スケジューリング部204によるスケジューリングに従うものである。
ランダムアクセス制御部205は、専用プリアンブルを用いたランダムアクセスの制御を行う制御部であり、ウィンドウタイム(窓時間)管理部2051と、プリアンブル選択部2052と、メッセージ処理部2053とを含んで構成される。ランダムアクセス制御部205は、下記の通り、ランダムアクセスチャネルによる通信を制御する。
ウィンドウタイム管理部2051は、基地局装置100から通知されたウィンドウタイム1(第1設定時間)、および ウィンドウタイム2(第2設定時間)の設定を行う。また、ウィンドウタイム管理部2051は、タイマを備えている。
プリアンブル選択部2052は、基地局装置100から受信したメッセージ0に付加されているプリアンブルIDを選択し、選択したプリアンブルIDをメッセージ処理部2053に出力する。
メッセージ処理部2053は、基地局から通知されたメッセージ0とメッセージ2の処理を行うとともに、メッセージ1の生成を行う。メッセージ処理部2053は、基地局からのメッセージ0を受信すると、ウィンドウタイム2と、プリアンブルID(専用プリアンブル群)と、ランダムアクセス許可情報を取り出し、プリアンブルID(専用プリアンブル群)をプリアンブル選択部2052へ通知し、ウィンドウタイム2をウィンドウタイム管理部2051へ通知する。また、メッセージ処理部2053は、プリアンブル選択部2052が選択したプリアンブルIDを用いてプリアンブル(メッセージ1)を生成する。生成されたプリアンブルは、DFT−S−OFDM変調部202で変調され、無線部207を経由して、基地局に対して送信される。また、メッセージ処理部2053はプリアンブル(メッセージ1)の送信後に基地局から送られてくるメッセージ2を受信するためのモニタリングも行う。
<本実施形態における処理手順>
本実施形態では、2つのウィンドウタイム(ウィンドウタイム1およびウィンドウタイム2)を利用する。移動局装置は、最初にメッセージ1を送信した後のウィンドウタイム1内において基地局装置からのメッセージ2を受信しない場合、且つ、次のランダムアクセスチャネル(RACH)の送信機会がある場合は、引き続き、メッセージ1を送信する。
本実施形態によれば、2つのウィンドウタイム(ウィンドウタイム1およびウィンドウタイム2)を利用することにより、移動局装置は、最初にメッセージ1を送信した後のウィンドウタイム1において基地局装置からのメッセージ2の受信検出に失敗した場合には、ウィンドウタイム2の範囲内であれば、再びランダムアクセス手順(non-contention-based random access procedure)をやり直すことなく、ウィンドウタイム1を初期化・再設定した後、引き続き、メッセージ1を送信することができる。
以下、上述した基地局装置1及び移動局装置3における通信について、図2、図3、図4、および図5を参照しながら具体的に説明する。
ここで述べる処理手順では、基地局装置は、報知チャネル(BCH)あるいは下りリンク共用データチャネル(DL−SCH)を通して、ランダムアクセスチャネル(RACH)の位置を通知する。また、移動局装置は、この位置の通知を受信して、ランダムアクセスチャネル(RACH)の時間位置・周波数位置を正確に把握する。なお、ここで、基地局装置から移動局装置に通知されるランダムアクセスチャネルの位置とは、時間軸と周波数軸とにより構成される2次元空間において、ランダムアクセスチャネル(RACH)が割り当てられる資源を特定するための情報である。
なお、本実施形態においては、ランダムアクセスチャネル(RACH)が5ミリ秒間隔で存在する。
図4は、基地局装置が割り当てるチャネルの配置例を示す概略図である。この図において、横軸は時間軸であり、縦軸は周波数軸である。この時間軸と周波数軸で構成される2次元空間は、時間軸方向に1ミリ秒ごとのサブフレームに、また周波数軸方向に1.25MHzごとに、それぞれ区切られている。これら縦横に区切られた区画を資源の最小単位として、基地局装置は資源位置にチャネルを割り当てる。図において白く表わす資源位置は、上りリンク共用データチャネル(UL−SCH)に割り当てられている。また、斜線で表わす資源位置は、ランダムアクセスチャネル(RACH)に割り当てられている。そして、それらランダムアクセスチャネル(RACH)に割り当てられた資源のうちの一部が、実際に移動局に割り当てられている。この図の例では、左端から2番目、7番目、12番目、17番目、22番目、27番目、32番目、37番目、42番目、47番目の時間(サブフレーム)がランダムアクセス用に使用される資源であり、これらのサブフレームにおける周波数軸方向のすべての資源位置がランダムアクセス用に使用される資源である。また、この例では、移動局に割り当てられたランダムアクセスチャネル(RACH)は、時間方向に5ミリ秒間隔であり、周波数方向には一定の資源位置が割り当てられている。なお、1つのフレームは10個のサブフレームで構成され、フレームの時間軸方向の長さは10ミリ秒であり、図の中では、フレームとフレームの区切りを太線で示している。
また、この図においてはウィンドウタイム1およびウィンドウタイム2を示している。
図示するウィンドウタイム1は、移動局に割り当てられている最初のランダムアクセスチャネル(RACH)の資源位置から19ミリ秒間である。また、ウィンドウタイム2は、同資源位置から40ミリ秒間である。なお、ウィンドウタイム1は適宜更新されることがあり、更新後にはウィンドウタイム1の位置が変わるが、その点については後で述べる。
図5は、基地局装置と移動局装置との間でのメッセージのシーケンスを示す概略図である。図示するように、基地局装置はまず、移動局装置に割り当てた専用プリアンブルIDなどの情報を含むメッセージ0(Msg.0)を送信する。移動局装置は、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、基地局装置から割り当てられたランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してメッセージ1(Msg.1)を送信する。なお、基地局装置および移動局装置において、ウィンドウタイム1用およびウィンドウタイム2用のタイマを用いて、時間の管理を行う。この図の例では、ウィンドウタイム1およびウィンドウタイム2の開始位置は、最初のメッセージ1が送信される予定の時刻となっている。この図の例では、基地局装置は、ウィンドウタイム1内に移動局装置からのメッセージ1の受信に成功しているため、ウィンドウタイム1内に、メッセージ2(Msg.2)を移動局装置に対して送信している。なお、この図で示すシーケンスについては、後で、さらに詳細に説明する。
<基地局装置でのメッセージ0送信動作>
基地局装置がメッセージ0を送信する動作に関して説明する。
基地局装置は、移動局装置に対してメッセージ0を送信する。メッセージ0の生成は、基地局装置のメッセージ処理部1092が行う。このメッセージ0には、ランダムアクセス許可情報、6ビットの専用プリアンブル群、ウィンドウタイム2が含まれている。
なお、ウィンドウタイム2をメッセージ0に含ませて送る本実施形態の手法の代わりに、ウィンドウタイム2を予め定めておいて基地局装置と移動局装置の双方が事前に知っているようにしても良い。
ウィンドウタイム2は、ウィンドウタイム管理部1091において生成され、メッセージ処理部1092に通知される。
ここで、窓時間1および窓時間2、即ちウィンドウタイム1およびウィンドウタイム2について説明する。ウィンドウタイム2とは、基地局装置から移動局装置へメッセージ0で通知される情報が有効である期間を表す。ウィンドウタイム2は、移動局装置ごとに設定され、ウィンドウタイム1と同じ値またはウィンドウタイム1より大きい値に設定される。移動局装置は、ウィンドウタイム1内にメッセージ2が受信できない場合、かつ、ウィンドウタイム2の範囲内である場合に限り、メッセージ0によって指定された情報を利用して、メッセージ1の再送を行う。移動局装置は、この制御のためにウィンドウタイム2を利用する。また、ウィンドウタイム1とは、移動局装置が最初にメッセージ1を送信する予定の時刻から、基地装置局がメッセージ2を送信することができる期間を表す。このウィンドウタイム1は、通常のランダムアクセス手順(contention-based random access procedure、および、non-contention-based random access procedure)にも使用されるものであり、報知チャネル(BCH)などを利用して、事前に通知されている。本実施形態では、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)の資源位置が時間方向に複数個存在するように、ウィンドウタイム1を設定する。
本実施形態では、ウィンドウタイム1が19ミリ秒に設定されており、またウィンドウタイム2が40ミリ秒に設定されている。
ウィンドウタイム1とは、基地局装置が、最初にメッセージ1を受信する予定の位置(時刻)からメッセージ2を送信可能な期間を示す。基地局装置は、メッセージ1を正常に受信して以降、ウィンドウタイム1の範囲の期間内であれば、いつでも柔軟に、メッセージ2を送信することができる。そのため、移動局装置は、メッセージ1を送信した後、ウィンドウタイム1内の任意のタイミングで基地局装置からのメッセージ2を受信できるよう制御する。そして、ウィンドウタイム1内でメッセージ2を受信できた場合には、移動局装置は、基地局装置がメッセージ1を正常に受信したものと判断する。
また、ウィンドウタイム2の値としては、異なる移動局装置間で共通の値が設定されても良いし、移動局装置ごとに異なるように設定されても良い。
なお、ウィンドウタイム1およびウィンドウタイム2の生成・管理・設定は、基地局装置のウィンドウタイム管理部1091および移動局装置のウィンドウタイム管理部2051が行っている。
次に、ランダムアクセス許可情報は、ULスケジューリング部1082と協調しているメッセージ処理部1092によって作成される。基地局装置から移動局装置に送られるメッセージ0に含まれるランダムアクセス許可情報とは、ウィンドウタイム2内に移動局装置が複数回のランダムアクセスチャネル(RACH)を利用して送信することを許可することを表わす情報である。本実施形態では、ランダムアクセス許可情報には、ウィンドウタイム2内に移動局装置が使用可能なランダムアクセスチャネル(RACH)の周波数位置(資源位置)の情報が含まれる。
そして、基地局装置は、移動局装置に対する専用プリアンブル群の割当てを、以下のように行う。すなわち、専用プリアンブル群は、1個または複数個の専用プリアンブルIDで構成され、プリアンブル管理部1094によって、以下に述べる手順で割り当てられた後、メッセージ処理部1092に通知される。
図6は、プリアンブルの種類を表わす概略図である。プリアンブルIDは6ビットで表わされ、64種類のプリアンブルが存在する。図示するように、プリアンブルには、専用プリアンブルとそれ以外のプリアンブル(本明細書においては、これを一般プリアンブルと呼ぶ)の2種類が存在する。プリアンブル管理部1094は、各プリアンブルをRRCレベル(Layer3レベル)でグループ化し、管理している。
そして、プリアンブル管理部1094が移動局装置に専用プリアンブルを割り当てる際には、専用プリアンブルと一般プリアンブルという2種類のプリアンブルのうち、専用プリアンブルを選択する。そして、現在使用されている専用プリアンブルIDを確認し、使用されていない専用プリアンブルの中から、その移動局装置に対して割当てる専用プリアンブルIDを選択する。
また、ランダムアクセス許可情報と専用プリアンブルは、互いに関連づけられている。
すなわち、ウィンドウタイム2の期間内に複数のランダムアクセスチャネル(RACH)が割当てられる場合、移動局装置に対しては、各ランダムアクセスチャネル(RACH)の資源位置と、その位置で送信する専用プリアンブルを関連付けた指定が行われる。つまり、基地局装置は、ウィンドウタイム2内の複数の時間周波数位置(資源位置)を、前記移動局装置が使用するランダムアクセスチャネル(RACH)として割り当てるとともに、各位置に関連付けた専用プリアンブルを移動局装置に対して指定する。
なお、本実施形態では、ランダムアクセスチャネル(RACH)の資源位置ごとに別々の専用プリアンブルを割当てることとするが、資源位置ごとに1つの(共通の)専用プリアンブルを割当てても良い。
図7は、基地局装置においてメッセージ0を送信するまでの処理の流れを示すフローチャートである。この図に沿って、基地局装置の処理を説明する。
まず、ステップS101において、基地局装置のULスケジューリング部1082は、ランダムアクセス管理部109と協調して、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)の送信を許可するかどうかを判断する。この判断基準の一例については後述する。ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)の送信を許可する場合にはステップS102に進み、許可しない場合にはステップS104に進む。
ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネルの送信を許可する場合、続いて、ステップS102において、ウィンドウタイム管理部1091は、ULスケジューリング部1082と協調し、移動局装置と基地局装置との間で使用するウィンドウタイム2の割り当てを行う。同じくステップS102において、さらに、ULスケジューリング部1082が、ランダムアクセス管理部109と協調して、ランダムアクセスチャネル(RACH)の時間周波数位置の決定を行う。
ここで、ウィンドウタイム2の割当てに際しては、その期間の範囲内に複数個のランダムアクセスチャネル(RACH)が存在するような割り当て方による設定を行う。本実施形態においては、前述したように、ウィンドウタイム2の長さを40ミリ秒に設定する。
また、前述のように、ランダムアクセスチャネル(RACH)のスロット間隔は5ミリ秒に設定され、ウィンドウタイム1は19ミリ秒に設定されている。
また、ランダムアクセスチャネル(RACH)の時間周波数位置の決定に際しては、ウィンドウタイム2内に存在するランダムアクセスチャネル(RACH)のうち、移動局装置に対して、どの資源を割当てるかを決定する。本実施形態では、ULスケジューリング部1082は、時間方向に5ミリ秒ごとに設けられている複数個のランダムアクセスチャネル(RACH)のうち、ウィンドウタイム2内の8つのランダムアクセスチャネル(RACH)を移動局装置に割り当てている(図4参照)。この例の場合は、移動局装置に割り当てた8つのランダムアクセスチャネル(RACH)の周波数方向の位置は同一としている。
ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネルの送信を許可する場合、続いて、ステップS103において、プリアンブル管理部1094が、上で移動局装置に対して割当てたウィンドウタイム2内の8つのランダムアクセスチャネル(RACH)位置の各々で使用する専用プリアンブルを割当てる。本実施形態においては、これら8つのランダムアクセスチャネル(RACH)それぞれに対し、別々の専用プリアンブルを割当てる。ここでは、専用プリアンブル「A」、「B」、「C」、「D」、「E」、「F」、「G」、「H」の8つの専用プリアンブルを割り当てる。これらの専用プリアンブルをまとめて専用プリアンブル群と呼ぶこととする。
ステップS103の処理が完了すると、次にステップS106において、メッセージ処理部1092は、専用プリアンブル群(6ビット×8つ)と、ウィンドウタイム2などの通知を受ける。そして、メッセージ処理部1092は、ランダムアクセス許可情報と、6ビットの専用プリアンブル群と、ウィンドウタイム2の情報を含んだメッセージ0を作成する。そして、基地局装置は、RRCシグナリング(Layer3レベルのシグナリング)あるいはMACシグナリング(Layer2レベルのシグナリング)を利用して、作成したメッセージ0を移動局装置に送信する。
一方、ステップS101において、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネルの送信を許可しないと判断した場合は、ウィンドウタイム1の中で、1つのランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してメッセージ1を送信するための制御を行う。
すなわち、ステップS104において、ウィンドウタイム管理部1091がULスケジューリング部1082と協調し、移動局装置と基地局装置との間で使用するウィンドウタイム2の割り当てを行う。同じくステップS104において、ULスケジューリング部1082は、ランダムアクセス管理部109と協調して、ランダムアクセスチャネル(RACH)の時間周波数位置の決定を行う。そして、ステップS105において、プリアンブル管理部1094は、そのランダムアクセスチャネル(RACH)資源位置で使用する1つの専用プリアンブルの割り当てを行う。この専用プリアンブルは、移動局装置がメッセージ1で送信すべきものである。
図8は、移動局装置に対して、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)を割り当てない場合のチャネル配置を示す概略図である。この図は、チャネルに割り当てる資源の位置を示しており、横軸は時間方向、縦軸は周波数方向である。図示するように、ULスケジューリング部1082は、ハッチングで示したランダムアクセスチャネル(RACH)の中から、ウィンドウタイム2内の2つの資源位置を移動局装置に割り当てる。つまり、図の下から2つ目の周波数の位置における、左から2つ目と左から22個目の時間の位置が、移動局装置に割り当てられている。そして、プリアンブル管理部1094は、それぞれに対して、専用プリアンブル「A」と専用プリアンブル「E」を指定する。
そして、専用プリアンブル群(6ビット×2つ)とウィンドウタイム2の情報は、メッセージ処理部1092に通知される。
ステップS105の処理が完了すると、次にステップS106において、メッセージ処理部1092は、ランダムアクセス許可情報と、専用プリアンブル群(6ビット×2つ)と、ウィンドウタイム2などの情報を含んだメッセージ0を作成する。そして、基地局装置は、作成したメッセージ0を移動局装置に送信する。
なおこの場合は、ウィンドウタイム1の範囲内では、移動局に対して割当てるランダムアクセスチャネル(RACH)資源はないように、ウィンドウタイム1を設定する。またこの場合は、ランダムアクセス再送間隔は、ウィンドウタイム1と同じまたはウィンドウタイム1より大きい値であり、ウィンドウタイム1の満了後にランダムアクセス再送を行うことを示している。
図9は、上述したステップS101において、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)の送信を許可するか否かを判断する処理手順の一例を示すフローチャートである。この図に沿って、判断の基準および手順について説明する。
まず、ステップS201において、ULスケジューリング部1082が、プリアンブル管理部1094と協調して、移動局に対して割当て可能な専用プリアンブルIDが残っているかどうかを判断する。残っている場合にはステップS202に進み、残っていない場合にはステップS205に進む。
ステップS202において、ランダムアクセスチャネル(RACH)を送信する移動局装置数(RACH送信ユーザ数)が一定値以下であるか否かを判断する。ここで、ランダムアクセスチャネル(RACH)を送信する移動局装置数とは、専用プリアンブルあるいは一般プリアンブルを利用してランダムアクセスを行う移動局装置の総数である。また、そのような移動局装置の数を所定時間観測することによって統計を取り、その統計的平均値が上記一定値以下であるか否かを判断する。なお、この「一定値」とは、基地局において設定される値である。一定値以下である場合はステップS203に進み、そうでない場合はステップS205に進む。
ステップS203において、通常の専用プリアンブルを利用してランダムアクセスを行う移動局装置の中から、無作為に移動局装置を選択する。
そして、ステップS204において、上で選択された移動局装置について、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)の送信を許可すると判断する。
上記ステップS201またはS202のいずれかの判断において否定的な判断結果となった場合には、ステップS205において、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)の送信は不許可と判断する。
<メッセージ0の構成>
メッセージ0の構成についてここで補足説明する。基地局装置が、移動局装置に対して、メッセージ0を用いて、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)資源を利用した専用プリアンブルの送信を許可する場合に、2つの方法がある。1つは、基地局装置が、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、専用プリアンブルの送信を移動局装置に許可し、且つランダムアクセスチャネル(RACH)位置を指定する場合である。もう1つは、基地局装置が、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、専用プリアンブルの送信を移動局装置に許可するが、ランダムアクセスチャネル(RACH)位置を指定しない場合である。
基地局装置がランダムアクセスチャネル(RACH)位置を指定する場合には、専用プリアンブル送信許可の情報(ランダムアクセスチャネル(RACH)位置の情報を含む)と、専用プリアンブルと、ウィンドウタイム2の情報を含んで、メッセージ0が構成される。
基地局装置がランダムアクセスチャネル(RACH)位置を指定しない場合には、専用プリアンブル送信許可の情報(ランダムアクセスチャネル(RACH)位置の情報を含まない)と、専用プリアンブルと、ウィンドウタイム2の情報を含んで、メッセージ0が構成される。
メッセージ0にランダムアクセスチャネル(RACH)位置の情報を含む場合には、それを受けた移動局装置は、その情報によって指定されたランダムアクセスチャネル(RACH)位置で、それに対応する専用プリアンブルを送信することとなる。
メッセージ0にランダムアクセスチャネル(RACH)位置の情報を含まない場合には、それを受けた移動局装置は、ランダムアクセスチャネル(RACH)位置を決定してから、基地局装置から指定された専用プリアンブルを用いて、専用プリアンブルを送信することとなる。
<移動局装置での専用プリアンブル(メッセージ1)送信動作>
移動局装置がメッセージ1を送信する動作に関して説明する。
図10は、メッセージ0の受信から、専用プリアンブルの送信までの処理の手順を示すフローチャートである。
この図のステップS301において、移動局装置は、基地局装置から送られたメッセージ0を受信する。
そして、ステップS302において、移動局装置のメッセージ処理部2053は、受信したメッセージ0に含まれる情報を取り出し、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してメッセージ1を送信することが許可されているかを判定する。このとき、メッセージ0に、ランダムアクセス許可情報が含まれるかどうかによってこの判定を行うようにする。判定の結果、許可されていればステップS303に進み、許可されていなければステップS304に進む。
ステップS303では、移動局装置は、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してメッセージ1を送信する制御を行う(後で説明する図11を参照)。
ステップS304では、移動局装置は、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してプリアンブルを送信しない制御を行う(後で説明する図11を参照)。
ステップS303又はS304の処理が終了すれば、このフローチャートの処理全体を終了する。
図11は、上記のステップS303およびS304における処理の、さらに詳細な手順を示したフローチャートである。以下、この図に沿って、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してメッセージ1を送信することが許可されていない場合の処理について説明する。なお、移動局装置が受信したメッセージ0では、専用プリアンブル「A」と専用プリアンブル「E」が指定されている。
そして、メッセージ処理部2053は予め、メッセージ0に含まれる情報のうち、専用プリアンブルID群(専用プリアンブル「A」と専用プリアンブル「E」)をプリアンブル選択部2052に通知し、ウィンドウタイム2をウィンドウタイム管理部2051に通知する。
なお、移動局装置のウィンドウタイム管理部2051は、ウィンドウタイム1およびウィンドウタイム2に基づく制御のためのタイマを備えており、以下では、これらをそれぞれタイマ1およびタイマ2と称する。各タイマの計時開始時刻は、最初のプリアンブルを送信する時刻である。また、各タイマは、計時開始後、以下の処理とは独立に計時を継続する。つまり、実時間の経過に伴って、各タイマの値は増加していく。
まずステップS401において、移動局装置のウィンドウタイム管理部2051は、ウィンドウタイム2の設定を行い、タイマ2を「0」に初期化し、そして、タイマ2の最大値(満了値)をメッセージ0に含まれるウィンドウタイム2の値(本実施形態では、40ミリ秒)に設定する。
次に、ステップS402において、移動局装置のウィンドウタイム管理部2051は、ウィンドウタイム1の設定を行い、タイマ1を「0」に初期化し、そして、タイマ1の最大値をウィンドウタイム1の値(本実施形態では、19ミリ秒)に設定する。
次に、ステップS403において、移動局装置のプリアンブル選択部2052は、基地局装置から指定された専用プリアンブルを選択し、メッセージ処理部2053に通知する。そして、移動局装置は、基地局装置から指定されたランダムアクセスチャネル(RACH)を利用して、基地局装置に対して専用プリアンブルIDを含む専用プリアンブル(メッセージ1)を送信する。
そして、移動局のメッセージ処理部2053は、ウィンドウタイム管理部2051と協調し、基地局装置からのメッセージ2をモニタリングする。
つまり、ステップS404において、移動局装置は、メッセージ2を受信したかどうかを判断する。メッセージ2を受信した場合はこのフローチャート全体の処理を終了する(正常終了)。メッセージ2を受信しなかった場合はステップS405に進む。
ステップS405においては、移動局装置のウィンドウタイム管理部2051は、タイマ1の値が上で設定したタイマ1の最大値より大きくなっているかどうかを判定する。この判定結果が肯定的な場合にはステップS406に進み、判定結果が否定的な場合にはステップS403に進む。
ステップS406においては、移動局装置のウィンドウタイム管理部2051は、タイマ2の値が上で設定したタイマ2の最大値より大きくなっているかどうかを判定する。ステップS406における判定結果が肯定的な場合は、つまりウィンドウタイム2の期間内に基地局装置からのメッセージ2を正常に受信できなかった場合であり、このときはエラーが起こったことを上位層に報告して、本フローチャート全体の処理を終了する。
ステップS406における判定結果が否定的な場合は、ステップS402に進む。
つまり、ステップS401からS406までの処理をまとめると、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、基地局装置からのメッセージ2を正常に受信できなかった場合は、ウィンドウタイム2の期間の範囲内である限り、タイマ1の初期化を行うとともに、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用した専用プリアンブル(メッセージ1)の送信を繰り返す。
なお、上記のステップS403で送信する際の専用プリアンブルは、ウィンドウタイム1の経過前は専用プリアンブル「A」であり、ウィンドウタイム1の経過後は専用プリアンブル「E」である。
なお、専用プリアンブルによるランダムアクセスを行う場合には、ランダムアクセス応答受信不確定期間内にランダムアクセスチャネル(RACH)の送信を許可するか否かを判断することなく、常にランダムアクセス応答受信不確定期間内に、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してプリアンブルを送信するようにシステムを構成しても良い。その場合、上記S101、S104、S105、S201〜205、S302、S304の各ステップの処理は省略される。
次に、図11を参照しながら、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してメッセージ1を送信することが許可されている場合の処理について説明する。なお、移動局装置が受信したメッセージ0では、専用プリアンブル「A」、「B」、「C」、「D」、「E」、「F」、「G」、「H」が指定されている。
まずステップS401において、移動局装置のウィンドウタイム管理部2051は、ウィンドウタイム2の設定を行い、タイマ2を「0」に初期化し、そして、タイマ2の最大値(満了値)をメッセージ0に含まれるウィンドウタイム2の値(本実施形態では、40ミリ秒)に設定する。
次に、ステップS402において、移動局装置のウィンドウタイム管理部2051は、ウィンドウタイム1の設定を行い、タイマ1を「0」に初期化し、そして、タイマ1の最大値をウィンドウタイム1の値(本実施形態では、19ミリ秒)に設定する。
次に、ステップS403において、移動局装置のプリアンブル選択部2052は、基地局装置から指定された専用プリアンブルを選択し、メッセージ処理部2053に通知する。そして、移動局装置は、基地局装置から指定されたランダムアクセスチャネル(RACH)を利用して、基地局装置に対して専用プリアンブルIDを含む専用プリアンブル(メッセージ1)を送信する。
そして、移動局のメッセージ処理部2053は、ウィンドウタイム管理部2051と協調し、基地局装置からのメッセージ2をモニタリングする。
つまり、ステップS404において、移動局装置は、メッセージ2を受信したかどうかを判断する。メッセージ2を受信した場合はこのフローチャート全体の処理を終了する(正常終了)。メッセージ2を受信しなかった場合はステップS405に進む。
ステップS405においては、移動局装置のウィンドウタイム管理部2051は、タイマ1の値が上で設定したタイマ1の最大値より大きくなっているかどうかを判定する。この判定結果が肯定的な場合にはステップS406に進み、判定結果が否定的な場合にはステップS403に進む。
ステップS406においては、移動局装置のウィンドウタイム管理部2051は、タイマ2の値が上で設定したタイマ2の最大値より大きくなっているかどうかを判定する。ステップS406における判定結果が肯定的な場合は、つまりウィンドウタイム2の期間内に基地局装置からのメッセージ2を正常に受信できなかった場合であり、このときはエラーが起こったことを上位層に報告して、本フローチャート全体の処理を終了する。
ステップS406における判定結果が否定的な場合は、ステップS402に進む。
つまり、ステップS401からS406までの処理をまとめると、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用した専用プリアンブル(メッセージ1)の送信を繰り返す。ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、基地局装置からのメッセージ2を正常に受信できなかった場合は、ウィンドウタイム2の期間の範囲内である限り、タイマ1の初期化を行うとともに、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用した専用プリアンブル(メッセージ1)の送信を繰り返す。繰り返しの周期は、5ミリ秒である。
繰り返しの途中でメッセージ2の受信が確認された場合には、その後は、専用プリアンブルを送信する必要はないため、送信は行われない。
なお、上記のステップS403で送信する際の専用プリアンブルは、ウィンドウタイム1の経過前は専用プリアンブル「A」、「B」、「C」、「D」の順に順次選択され、ウィンドウタイム1の経過後は専用プリアンブル「E」、「F」、「G」、「H」の順に順次選択される。
なお、上記のステップS404において、移動局装置はメッセージ2を受信したかどうかを判断すると述べたが、メッセージ2の検出処理について以下に説明する。
メッセージ処理部2053は、最初のプリアンブルを送信した後(タイマ1およびタイマ2の計時開始後)ウィンドウタイム1の期間内において、下りリンク共用制御チャネル(PDCCH)を、常時監視している。これは、メッセージ2が、下りリンク共用制御チャネル(PDCCH)によってスケジューリングされるためである。
ここで、この下りリンク共用制御チャネル(PDCCH)には、ランダムアクセスレスポンス用の識別情報であるRA−RNTIまたは移動局識別情報であるC−RNTIのどちらかが含まれている。下りリンク共用制御チャネル(PDCCH)にRA−RNTIとC−RNTIのどちらが含まれるかについては、報知チャネル(BCH)などの制御チャネルを通じて移動局に通知されるか、あるいは、システム全体で共通のものとして設定される。
下りリンク共用制御チャネル(PDCCH)がランダムアクセスレスポンス用の識別情報RA−RNTIでスケジューリングされる場合には、移動局(メッセージ処理部2053)は、まず、下りリンク共用制御チャネル(PDCCH)において、ランダムアクセスレスポンス用の識別情報RA−RNTIの検出を行う。これが検出できた場合には、次に、下りリンク共用データチャネル(DL−SCH)を受信し、下りリンク共用データチャネル(DL−SCH)の中に、メッセージ1で送信した専用プリアンブルIDが含まれるかを検出する。これが検出できた場合、移動局(メッセージ処理部2053)は、メッセージ2を正常に受信できたことを検出し、このフローチャート全体の処理を終了する(正常終了)。また、上記どちらかが検出できなかった場合、メッセージ2を正常に受信できなかったことを検出し、ステップS405に進む。
一方、下りリンク共用制御チャネル(PDCCH)が自局の移動局識別子C−RNTIでスケジューリングされる場合には、メッセージ処理部2053は、下りリンク共用制御チャネル(PDCCH)において、C−RNTIの検出を行う。これが検出できた場合には、次に、下りリンク共用データチャネル(DL−SCH)を受信し、メッセージ2を検出する。これが検出できた場合、メッセージ処理部2053は、メッセージ2を正常に受信できたことを検出し、このフローチャート全体の処理を終了する(正常終了)。また、上記どちらかが検出できない場合は、正常に受信できなかったことを検出し、ステップS405に進む。
以上述べたように、移動局装置のランダムアクセス制御部205は、スケジューリング部204によるスケジューリングに基づき、専用プリアンブルを用いてメッセージ1を送信する制御を行うとともに、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、プリアンブル(メッセージ1)の送信が許可されている場合には、所定のウィンドウタイム1の時間内に、プリアンブル(メッセージ1)を繰り返し送信するよう制御する。なおこの場合は、ランダムアクセス再送間隔は、ウィンドウタイム1以下であり、ウィンドウタイム1の満了前にランダムアクセス再送を行うことを示している。
また、ランダムアクセス制御部205は、ウィンドウタイム1が満了してもメッセージ2が検出されなかった場合にも、所定のウィンドウタイム2の時間内においてはウィンドウタイム1を再設定するとともに、引き続き、メッセージ1の送信を制御する。
なお、移動局装置は、メッセージ0を受信する。このメッセージ0には、当該移動局装置に割り当てられた複数のランダムアクセスチャネル資源位置の情報と当該移動局装置に割り当てられた専用プリアンブルの情報が含まれており、スケジューリング部204は、メッセージ0に含まれるランダムアクセスチャネル資源位置の情報に基づいてランダムアクセスチャネルのスケジューリングを行う。また、ランダムアクセス制御部205は、メッセージ0に含まれる専用プリアンブルの情報を用いてメッセージ1を送信する制御を行う。
また、基地局装置のランダムアクセス管理部109は、スケジューリング部108によるスケジューリングに基づき、専用プリアンブルを用いた移動局装置からのメッセージ1を受信するよう制御を行うとともに、スケジューリング通りにメッセージ1を受信できなかった場合にも所定のウィンドウタイム1の時間内には、引き続き、メッセージ1を受信するよう制御を行い、ウィンドウタイム1の時間内にメッセージ1を受信できた場合には応答としてメッセージ2を前記移動局装置に送信する制御を行う。
また、ランダムアクセス管理部109は、ウィンドウタイム1の時間が満了してもメッセージ1を受信できなかった場合にも、ウィンドウタイム2の時間内においてはウィンドウタイム1を再設定するとともに、引き続き、メッセージ1を受信するよう制御する。
また、スケジューリング部108は、ランダムアクセスチャネルの複数の資源位置を移動局装置に割り当てる。ランダムアクセス管理部109は、スケジューリング部108によって移動局装置に割り当てられた資源位置の情報を、当該移動局装置に割り当てた専用プリアンブルの情報とともにメッセージ0に含める。無線部104は、このメッセージ0を送信する。
<基地局装置での専用プリアンブル受信動作>
基地局装置は、基地局装置が事前にメッセージ0を用いて異動局装置に対して割当てたランダムアクセスチャネル(RACH)において、対応する専用プリアンブルの検出処理を行う。
なお、基地局装置のウィンドウタイム管理部1091も、ウィンドウタイム1およびウィンドウタイム2をカウントするためのタイマを備えており、これらをそれぞれタイマ1およびタイマ2と称する。ウィンドウタイム管理部1091は、移動局装置に対して割当てた最初のランダムアクセスチャネル(RACH)の受信予定位置の時刻に各タイマの計時が開始されるように、各タイマを制御する。各タイマの計時開始後は、以下の処理とは独立に計時を継続する。つまり、実時間の経過に伴って、各タイマの値は増加していく。
図12は、基地局装置による専用プリアンブル検出処理の手順を示すフローチャートである。
まず、この図を参照しながら、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してメッセージ1を送信することが移動局装置に許可されていない場合の処理について説明する。
まず、ステップS601において、基地局装置のウィンドウタイム管理部1091は、ウィンドウタイム2の設定を行い、タイマ2を「0」に初期化し、そして、タイマ2の最大値(満了値)をウィンドウタイム2の値(本実施形態では、40ミリ秒)に設定する。
次に、ステップS602において、基地局装置のウィンドウタイム管理部1091は、ウィンドウタイム1の設定を行ない、タイマ1を「0」に初期化し、そして、タイマ1の最大値(満了値)をウィンドウタイム1の値(本実施形態では、19ミリ秒)に設定する。
基地局装置のプリアンブル検出部1093は、移動局装置から受信予定のランダムアクセスチャネル(RACH)位置において、つまり移動局装置に対してメッセージ0を用いて事前に割り当てたランダムアクセスチャネル(RACH)位置において、対応する専用プリアンブルID(メッセージ1)の検出処理を行う。また上述のように、基地局装置のウィンドウタイム管理部1091は、このプリアンブル(メッセージ1)の受信予定時刻と同時に、タイマ1とタイマ2の計時を開始する。
ステップS603において、基地局装置のプリアンブル検出部1093は、メッセージ1を受信できたか否かを判定する。そして、受信できた場合にはステップS604に進み、受信できなかった場合にはステップS605に進む。
メッセージ1を検出できたら、ステップS604において、基地局装置は、メッセージ2の送信処理を行なう。この処理については後で別の図を参照しながら説明する。ステップS604の処理を終了すると、このフローチャート全体の処理を終了する。
ステップS605において、ウィンドウタイム管理部1091は、タイマ1の値が上で設定されたタイマ1の最大値よりも大きいか否かを判定する。判定結果が肯定的な場合はステップS606に進み、否定的な場合はステップS603に進む。
ステップS606において、ウィンドウタイム管理部1091は、タイマ2の値が上で設定されたタイマ2の最大値よりも大きいか否かを判定する。判定結果が肯定的な場合はこのフローチャート全体の処理を終了し、否定的な場合はステップS602に進む。
つまり、ステップS601〜S606の処理全体としては、基地局装置のプリアンブル検出部1093は、プリアンブルの受信予定位置(時刻)において、前記プリアンブルを検出できなかった場合は、移動局装置からの次の受信予定のランダムアクセスチャネル(RACH)位置において、対応する専用プリアンブルの受信検出を繰り返す。つまり、ウィンドウタイム1満了の直後のランダムアクセスチャネルにて専用プリアンブルの再送が行われるので、基地局のプリアンブル検出部は、そのタイミングで専用プリアンブルの受信検出を行う。
ウィンドウタイム1内に、移動局からメッセージ1を受信しなかった場合は、ウィンドウタイム2の範囲内である限り、基地局装置のプリアンブル検出部1093は、上記手順を繰り返すこととする。このとき、ウィンドウタイム管理部1091と協調して、ウィンドウタイム1の初期化を行う。
そして、ウィンドウタイム2内に、移動局からメッセージ1を正常に受信できなかった場合は、処理を終了する。
一方、基地局1が前記プリアンブルを正常に検出できた場合、そのウィンドウタイム1内にメッセージ2(ランダムアクセスレスポンス)を送信する。
なお、最初の受信予定のランダムアクセスチャネル(RACH)位置で検出すべき専用プリアンブルは、専用プリアンブル「A」である。その次の受信予定のランダムアクセスチャネル(RACH)位置(つまり、ウィンドウタイム1経過後)において検出すべき専用プリアンブルは、専用プリアンブル「E」である。
次に、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してメッセージ1を送信することが移動局装置に許可されている場合について、説明する。
ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してメッセージ1を送信することが移動局装置に許可されている場合も、ステップS601からS606までの処理手順そのものについては、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してメッセージ1を送信することが移動局装置に許可されていない場合の処理手順と同様である。
異なるのは、受信予定のランダムアクセスチャネル(RACH)位置が8個ある点と、それらの位置で検出すべき専用プリアンブルが、それぞれ、専用プリアンブル「A」、「B」、「C」、「D」、「E」、「F」、「G」、「H」である点である。
つまり、ステップS601〜S606の処理全体としては、基地局のプリアンブル検出部1093は、移動局装置から受信予定の最初のランダムアクセスチャネル(RACH)位置において、対応する専用プリアンブル「A」(メッセージ1)の検出を行う。また、基地局1のウィンドウタイム管理部1091は、このプリアンブル(メッセージ1)の受信予定時刻と同時に、タイマ1とタイマ2の計時を開始する。基地局装置のプリアンブル検出部1093は、プリアンブルの受信予定位置において、前記プリアンブルを検出できなかった場合は、移動局装置からの次の受信予定のランダムアクセスチャネル(RACH)位置において、対応する専用プリアンブルの受信検出を繰り返す。
最初のランダムアクセスチャネル(RACH)位置において専用プリアンブル「A」の検出ができなかった場合も、ウィンドウタイム1の期間内である限り、基地局装置は、移動局から受信予定のランダムアクセスチャネル(RACH)位置において、それぞれ、専用プリアンブル「B」、「C」、「D」の受信検出のための処理を繰り返す。本実施形態では、前述の通り、5ミリ秒間隔で、専用プリアンブルの受信検出のための処理を繰り返す。この際、専用プリアンブル「A」、「B」、「C」、「D」の受信検出の判定は、複数のプリアンブルの受信後に行っても良い。これにより、より高い確度をもって移動局装置が送信したことを判定することが可能である。
そして、ウィンドウタイム1の期間内に移動局装置からメッセージ1を受信しなかった場合は、ウィンドウタイム2の範囲内である限り、基地局装置のプリアンブル検出部1093は、5ミリ秒間隔で、ランダムアクセスチャネル(RACH)位置においてメッセージ1の受信のための処理を繰り返す。このとき、ウィンドウタイム管理部1091と協調して、ウィンドウタイム1の制御のためのタイマ1の初期化を行う。
なお、当初のウィンドウタイム1の満了後、ウィンドウタイム2の期間内に検出すべき専用プリアンブルは、それぞれ、専用プリアンブル「E」、「F」、「G」、「H」である。
そして、ウィンドウタイム2の期間内に、移動局装置からメッセージ1を正常に受信できなかった場合は、処理を終了する。
一方、基地局装置がいずれかの専用プリアンブルを正常に検出できた場合、そのウィンドウタイム1内にメッセージ2(ランダムアクセスレスポンス)を送信する(ステップS604)。メッセージ2の送信の処理については次に述べる。
図13は、上述したステップS604における処理であり、基地局装置がメッセージ2を送信する際の処理の手順を示すフローチャートである。
基地局装置のプリアンブル検出部1093では、以下で説明する2種類のプリアンブル検出方法(これらを検出方法1および検出方法2と呼ぶ)のいずれを用いるかが、予め設定されている。
検出方法1とは、ウィンドウタイム1の期間内にメッセージ1を複数回受信することを前提とした検出手法であって、ウィンドウタイム1の期間内のプリアンブル(メッセージ1)の検出をまとめて行う手法である。つまり、ウィンドウタイム1内の全てのメッセージ1の受信予定時刻が経過した後で、各受信予定時刻で受信されたプリアンブル(メッセージ1)の検出をまとめて行う。この場合、基地局装置は、ウィンドウタイム1内のメッセージ1を全て受信した後に、メッセージ2を送信する。
また、検出方法2とは、ウィンドウタイム1内のメッセージ1を1つずつ検出する手法である。この場合、ウィンドウタイム1内のメッセージ1を正常に受信すると、基地局装置は、その直後にメッセージ2を送信する。
以下、フローチャートに沿って説明する。
ステップS701において、基地局装置のプリアンブル検出部1093は、上記のプリアンブル検出方法の設定を参照することにより、検出方法1を選択するか否かを判定する。検出方法1を選択する場合はステップS702に進み、その他の場合(すなわち、検出方法2を選択する場合)は、ステップS704に進む。
ステップS702においては、プリアンブル検出部1093は、ウィンドウタイム1の期間内にまだ受信予定のメッセージ1が残っているか否か、すなわち、ウィンドウタイム1の期間内にまだ受信予定のランダムアクセスチャネル(RACH)位置があるか否かを判定する。そして、ある場合にはステップS703に進み、ない場合にはステップS704に進む。
ステップS703では、基地局装置は、メッセージ1を受信して、ステップS702に進む。
ステップS704では、基地局装置は、移動局装置に対してメッセージ2を送信する。
つまり、ステップS701からS704までの処理全体としては、検出方法1が選択される場合には、ウィンドウタイム1内にまだ送信されてくるメッセージ1があるかを判定し、ある場合には、さらに送信されてくるメッセージ1をウィンドウタイム1内で受信し続ける。そして、受信予定のメッセージ1がなくなったことを検出した段階で、最後に受信したメッセージ1の後に(ただし、ウィンドウタイム1内に)、メッセージ2を送信する。
一方で、検出方法2が選択される場合は、正常にメッセージ1を受信した後すぐに(ただし、ウィンドウタイム1内に)、メッセージ2を送信する。
検出方法1をとる場合、基地局装置はメッセージ1の検出の確度を上昇させることが可能となる。
このように、基地局装置は、メッセージ1を正常に検出できた後のウィンドウタイム1内にメッセージ2を送信する。なお、基地局装置は、移動局装置に対する同期タイミングのずれを示すTA(Timing Advance、タイミングアドバンス、信号遅延時間情報)コマンドを含んだメッセージ2を作成し、送信する。
以下、いくつかのメッセージのシーケンスの例について説明する。
先に説明した図5は、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してメッセージ1を送信することが移動局装置に許可されている場合であって、検出方法1を使用することが設定されている場合のシーケンスを示している。この図では、まず、基地局装置から移動局装置に対して専用プリアンブル(dedicated preamble)の割り当て情報などを含んだメッセージ0(Msg.0)が送られている。その後、移動局装置は基地局装置に対して専用プリアンブル「A」を用いたメッセージ1(Msg.1)を送るが、基地局装置はこれの受信に失敗する(図では「×」印で示す)。次に、移動局装置は専用プリアンブル「B」そして「C」を用いたメッセージ1を順次送り、基地局装置はこれらの受信に成功する(図では「○」印で示す)。そして、移動局装置は専用プリアンブル「D」を用いたメッセージ1を送り、基地局装置はこれの受信に失敗する。
基地局装置のプリアンブル検出部1093は、専用プリアンブル「A」、「B」、「C」、「D」をそれぞれ含む全てのプリアンブル(メッセージ1)の検出判定を行った結果、専用プリアンブル「B」と「C」のプリアンブルが正常に受信できたことを検出する。
その後、メッセージ処理部1092はメッセージ2(Msg.2)を作成し、基地局装置はウィンドウタイム1内に移動局装置に対してメッセージ2(Msg.2)を送り、移動局装置はこれの受信に成功する。つまり、この図の例では、検出方法1を選択しているため、基地局装置は、専用プリアンブル「B」の受信に成功した後も、直ちにメッセージ2を送信することをせず、ウィンドウタイム1内で最後の専用プリアンブルである専用プリアンブル「D」が送られる予定だった時刻の後(但し、ウィンドウタイム1の期間内)に、メッセージ2を送信している。
なお、この例は、最初のウィンドウタイム1内にランダムアクセスが終了する場合を示しており、基地局装置では、メッセージ0の送信後、最初のウィンドウタイム1内において、移動局装置からメッセージ1に正常に受信したものがあったため、ウィンドウタイム1内のメッセージ1を全て受信した段階で、メッセージ2を送信している。
なお、ウィンドウタイム2は、メッセージ0ではなく、報知チャネル(BCH)など他のチャネルを利用して通知しても良い。
次に、図14は、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してメッセージ1を送信することが移動局装置に許可されている場合で、検出方法2を使用することが設定されている場合のメッセージのシーケンスの例を示す概略図である。この図では、まず、基地局装置から移動局装置に対して専用プリアンブルの割り当て情報などを含んだメッセージ0が送られている。次に、移動局装置から基地局装置にメッセージ1(専用プリアンブル「A」)が送信され、基地局装置はこの受信に失敗する。次に、移動局装置から基地局装置にメッセージ1(専用プリアンブル「B」)が送信され、基地局装置はこの受信に成功する。検出方法2が選択されているため、専用プリアンブル「B」の受信が成功すると、基地局装置は、次のランダムアクセスチャネル(RACH)の受信予定時刻を待たずに、移動局装置に対してメッセージ2を送信する。そして、このメッセージ2の受信に成功した移動局装置は、後続する専用プリアンブル「C」および「D」を送信することは行わない。
なお、この例は、最初のウィンドウタイム1内にランダムアクセスが終了する場合を示しており、基地局装置は、メッセージ0の送信後、最初のウィンドウタイム1内において、移動局装置からのメッセージ1を正常に受信した直後にメッセージ2を送信している。
なお、メッセージ2の受信に成功した移動局装置は、残りのメッセージ1の送信を行わない。
検出方法2が選択される場合、移動局装置にとっては、ウィンドウタイム1が、専用プリアンブルのスケジューリング間隔に短縮されたとも言える。すなわち、検出方法2が選択される場合、移動局装置にとって、ウィンドウタイム1が5ミリ秒と指定され(これは例えばメッセージ0によって移動局装置に通知される)、ウィンドウタイム2内に8つの専用プリアンブル(「A」、「B」、「C」、「D」、「E」、「F」、「G」、「H」)が割り当てられたのと同様のことになり、移動局装置の動作もそれと同様になる。このとき、移動局装置は、まず専用プリアンブル「A」を含むプリアンブル(メッセージ1)を送信し、そのウィンドウタイム1内でメッセージ2を受信できない場合には、ウィンドウタイム1を初期化再設定した後、次の専用プリアンブルを用いてプリアンブル(メッセージ1)の再送を行う。
なおこの場合、ランダムアクセス再送間隔は、ウィンドウタイム1と同じまたはウィンドウタイム1より大きい値であり、ウィンドウタイム1の満了後にランダムアクセス再送を行うことを示している。ただし、このウィンドウタイム1は、通常の競合型ランダムアクセス手順(contention-based random access procedure)において使用されるウィンドウタイム1や、前記ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)にランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してメッセージ1を送信しない場合のランダムアクセス手順において使用されるウィンドウタイム1よりも、短縮されることを意味する。
次に、図15は、検出方法1を使用することが設定されている場合のメッセージのシーケンスの例を示す概略図である。この図の例では、最初のウィンドウタイム1の期間内でランダムアクセスの手順が終了せず、タイマ1のリセット後の、次のウィンドウタイム1内でランダムアクセスの手順が終了する場合を示している。基地局は、メッセージ0の送信後、最初のウィンドウタイム1内において、繰り返しメッセージ1を受信したものの、そのメッセージ1に正常に受信したものがなかった例を示している。つまり、まず、基地局装置から移動局装置に対して専用プリアンブルの割り当て情報などを含んだメッセージ0が送られている。次に、最初のウィンドウタイム1内に、移動局装置から基地局装置に4個のメッセージ1が順次送られる(それぞれ、専用プリアンブル「A」、「B」、「C」、「D」を使用)が、基地局装置はこれらの受信を失敗する。よって、最初のウィンドウタイム1内には、基地局装置から移動局装置にメッセージ2は送られない。そして、ウィンドウタイム1の制御のためのタイマ1が初期化された後で、移動局装置からさらに4個のメッセージ1が順次送られる(それぞれ、専用プリアンブル「E」、「F」、「G」、「H」を使用)。そして、これらのうち、基地局装置は、専用プリアンブル「E」の受信に失敗し、続く専用プリアンブル「F」、「G」、「H」の受信に成功する。基地局装置は、当該ウィンドウタイム1の期間内にメッセージ1の受信に成功したため、全てのメッセージ1の予定時刻の後で、且つ当該ウィンドウタイム1の期間内に、移動局装置に対してメッセージ2を送信する。
次に、図16は、ウィンドウタイム2内に、すなわちウィンドウタイム1が2回満了した段階においても、基地局装置が移動局装置からのメッセージ1を正常に受信できなかった場合の、メッセージのシーケンスを示す概略図である。図示するように、基地局装置から移動局装置へのメッセージ0の送信後、最初のウィンドウタイム1内に4回、タイマ1を初期化してリスタートさせた後の次のウィンドウタイム1内に4回、合計8回、移動局装置から基地局装置にメッセージ1を送信するが、基地局装置は、それらのメッセージ1の受信に失敗している。よって、ウィンドウタイム2内に、基地局装置から移動局装置に対してメッセージ2は送られない。
なお上記のように、移動局装置側で、ウィンドウタイム2内に基地局装置からのメッセージ2が受信できなかった場合、すなわちウィンドウタイム1が2回経過した段階においても基地局装置からのメッセージ2が受信できなかった場合は、移動局装置は、最初にメッセージ0で通知された情報(ランダムアクセスチャネル(RACH)の割当、専用プリアンブルの割当などを含む情報)を全て消去・破棄するとともに、このランダムアクセスの手順を一旦終了する。
また、ウィンドウタイム2内に移動局装置からのメッセージ1を1度も正常に受信できなかった場合、基地局装置は、移動局に対するメッセージ0の送信から再試行することができる。
移動局装置側は、基地局から再度メッセージ0を受信した段階で、また上述した一連の手順に従って新たなランダムアクセス手順を開始するか、或いは通常の競合型のランダムアクセス手順(contention-based random access procedure)のランダムアクセスを行う。
以上述べたように、図4に示したようなランダムアクセスチャネル(RACH)資源および専用プリアンブルを基地局が事前に予約し、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、移動局装置からのメッセージ1の送信を一定期間許容することにより、1度のランダムアクセス(メッセージ0からメッセージ2までの処理)において、基地局装置がメッセージ1を正常に受信できる確率を向上させることができる。
一方、移動局装置側にとっては、基地局装置から指定された情報を利用して、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、メッセージ1の送信を一定期間行うことにより、1度のランダムアクセス(メッセージ0からメッセージ2までの処理)において、基地局装置からのメッセージ2を受信できる確率を向上させることができる。
<第1の実施形態の変形例>
次に、本実施形態の変形例について説明する。
図17は、基地局装置が移動局装置に対して割り当てるランダムアクセスチャネル(RACH)位置の変形例を示す概略図である。この図は、時間方向と周波数方向の2次元の空間における資源位置のチャネルへの割り当てを示している。この図に示す例では、ウィンドウタイム2を40ミリ秒に設定し、ウィンドウタイム1を19ミリ秒に設定している。そして、ある移動局装置に対して、複数個あるランダムアクセスチャネル(RACH)位置のうち、ウィンドウタイム1内に4つ割当てるようにしており、かつ、あるサブフレーム(1ミリ秒)内では1つだけのランダムアクセスチャネル(RACH)を割り当てている。そして、時間とともに、ランダムアクセスチャネル(RACH)の周波数方向の位置も変更するようにしている。つまり、この例では、最初のランダムアクセスチャネル(RACH)の周波数方向の位置(1.25MHzの幅を有する。この帯域を便宜上f1と呼ぶ。)と、2番目のランダムアクセスチャネル(RACH)(最初のランダムアクセスチャネルから5ミリ秒後)の周波数方向の位置(これも1.25MHzの幅を有する。この帯域を便宜上f2と呼ぶ。)とは異なる。以後、3番目、5番目、7番目のランダムアクセスチャネル(RACH)の周波数方向の位置は前記f1とし、一方で、4番目、6番目、8番目のランダムアクセスチャネル(RACH)の周波数方向の位置はf2とするように割り当てている。これを周波数ホッピングと呼び、この周波数ホッピングのパターンも、メッセージ0を利用して基地局装置から移動局装置に通知される。特に、ある特定の周波数の伝搬路特性が悪い場合には、周波数ホッピングを利用することで、基地局装置におけるメッセージ1の検出率を改善することができる場合がある。
このように、周波数ホッピングを利用して移動局装置にランダムアクセスチャネル(RACH)位置を割当てる場合でも、移動局装置は最初にプリアンブル(メッセージ1)を送信した後のウィンドウタイム1において、基地局装置からのメッセージ2を受信しない場合、かつ、次のランダムアクセスチャネル(RACH)位置での送信機会がある場合は、メッセージ1を続けて送信することができる。
また、ウィンドウタイム1ごとにホッピングパターンを設定し直すようにしても良いし、ウィンドウタイム2の期間に渡って1種類のホッピングパターンの設定を使い続けるようにしても良い。
なお、1番目から8番目までのランダムアクセスチャネル(RACH)の時間方向の位置は、5ミリ秒毎として割り当てている。
また、ランダムアクセスチャネル(RACH)位置ごとに割当てる専用プリアンブルは、すべて共通でも、個別に変更しても良い。
つまり、この変形例では、スケジューリング部108は、時間位置および周波数位置によって表わされるランダムアクセス資源位置を複数個指定して移動局装置に割り当てるスケジューリングを行う際に、前回時間位置における周波数位置とは異なる周波数位置を、使用するランダムアクセス資源位置として移動局装置に割り当てる。
図18は、基地局装置が移動局装置に対して割り当てるランダムアクセスチャネル(RACH)位置の更なる変形例を示す概略図である。この図も、時間方向と周波数方向の2次元の空間における資源位置のチャネルへの割り当てを示している。この図に示す例でも、ウィンドウタイム2を40ミリ秒に設定し、ウィンドウタイム1を19ミリ秒に設定している。この例では、移動局装置側が、ホッピングパターンを決定する。そのために、基地局装置のULスケジューリング部1082は、ウィンドウタイム2内のランダムアクセスチャネル(RACH)の時間位置のみを予約し、移動局装置に割り当てる。つまり、ランダムアクセスサブフレーム(時間方向に1ミリ秒幅)において、周波数方向の位置は指定されていない。言い換えると、当該ランダムアクセスサブフレームにおいて、周波数方向の全ての資源位置がその移動局装置に予約されている。そして、基地局のプリアンブル管理部1094は、これらのウィンドウタイム2に渡るランダムアクセスチャネル(RACH)位置に共通の専用プリアンブル「A」を、移動局装置に割り当てる。基地局から移動局へのメッセージ0では、ランダムアクセス許可情報と、6ビットの専用プリアンブル(「A」)と、ウィンドウタイム2の情報が含まれている。このときのランダムアクセス許可情報には、ランダムアクセスチャネル(RACH)の時間位置も周波数位置も含まれておらず、ランダムアクセス応答受信不確定期間内(ウィンドウタイム1内)で、メッセージ1の送信が許可されることを表わす情報(識別子)のみが含まれる。なお、このとき、移動局装置は、ランダムアクセスチャネル(RACH)の時間位置を予め知っている。
よって、移動局装置は、それらの時間位置のランダムアクセスチャネル(RACH)の中から、周波数位置を適宜選択(例えば、ランダムに選択したり、所定のパターンに従って複数の周波数位置を使用できるように選択したり)する。所定のパターンに従う場合、例えば、移動局装置は、周波数方向の4種類の位置(これらを便宜上、f1、f2、f3、f4と呼ぶ。これら各位置は、周波数方向に1.25MHzの幅を持つ。)を用いて、1番目と5番目のランダムアクセスサブフレームでは位置f1を選び、2番目と6番目のランダムアクセスサブフレームでは位置f2を選び、3番目と7番目のランダムアクセスサブフレームでは位置f3を選び、4番目と8番目のランダムアクセスサブフレームでは位置f4を選ぶ。つまり、移動局側でホッピングパターンを決定することが可能となり、ランダムアクセスの成功確率を改善することができるようになる。なおこの場合、基地局装置側では、移動局装置に対して割当てたランダムアクセスサブフレーム内の全ての位置において、移動局装置に対して割当てた専用プリアンブル(上記の「A」)の検出を行う。
つまり、この変形例は、移動局装置のスケジューリング部204は、時間位置および周波数位置によって表わされるランダムアクセス資源位置を複数個指定するスケジューリングを行う際に、選択可能なランダムアクセス資源位置の候補の中から、前回時間位置における周波数位置とは異なる周波数位置を、使用するランダムアクセス資源位置として選択する。
また一方で、基地局装置のランダムアクセス管理部109は、指定されている時間位置において移動局装置がメッセージ1を送信してくる可能性のある複数個の周波数位置の少なくともいずれかで、メッセージ1を受信するよう制御する。
このように、移動局によって周波数位置を選択・決定する場合でも、移動局装置は最初にプリアンブル(メッセージ1)を送信した後のウィンドウタイム1において、基地局装置からのメッセージ2を受信しない場合、かつ、次のランダムアクセスチャネル(RACH)位置での送信機会がある場合は、メッセージ1を続けて送信することができる。
なお、このように移動局装置側がランダムアクセスチャネル(RACH)の周波数位置を決定する場合でも、基地局装置が移動局装置に時間位置ごとに異なる専用プリアンブルを割り当てるようにしても良い。
また、本実施例における「ランダムアクセス応答受信不確定期間」とは、移動局装置がランダムアクセス応答を受け取れる可能性のある状態の期間を意味するが、これは、移動局装置がランダムアクセス失敗不確定状態(ランダムアクセスを失敗したと確定していない状態)の期間であっても良い。
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態では、移動局装置が、ランダムアクセス応答受信不確定期間内で、メッセージ1の送信を許可された場合であって、基地局装置は、各メッセージ1に対して、ウィンドウタイム1に対するタイマを初期設定する形態である。
また、本実施例における「ランダムアクセス応答受信不確定期間」とは、移動局装置がランダムアクセス応答を受け取れる可能性のある状態の期間を意味するが、これは、移動局装置がランダムアクセス失敗不確定状態(ランダムアクセスを失敗したと確定していない状態)の期間であっても良い。
移動局装置は、メッセージ1の送信後、ウィンドウタイム2の範囲内において、基地局からのメッセージ2を受信していない場合で、かつ、次のランダムアクセスチャネル(RACH)の送信機会がある場合は、プリアンブル(メッセージ1)を送信する。
本実施形態においても、ランダムアクセスチャネル(RACH)のためのランダムアクセスサブフレームは、5ミリ秒間隔で存在する。また、本実施形態では、ウィンドウタイム2は、第1の実施形態と同様に、メッセージ0で通知される情報の有効期間を表し、基地局と移動局双方で使用される。一方、ウィンドウタイム1は、本実施形態では、メッセージ1の受信予定時刻から基地局装置がメッセージ2を送信することができる期間を表わし、基地局装置においてのみ使用される。従って、本実施形態では、移動局装置は、ウィンドウタイム1について知る必要はない。また、ウィンドウタイム1は、メッセージ1ごとに設定・適用される。
なお、本実施形態における基地局装置および移動局装置それぞれの機能構成を示すブロック図は、第1の実施形態におけるそれらと同様である。
図19は、本実施形態における、移動局装置と基地局装置との間のメッセージのシーケンスと、ウィンドウタイム1および2の設定について示した、概略図である。以下、この図の手順に沿って、本実施形態におけるメッセージのやり取りを説明する。
なお、ここで述べる処理手順においても、第1の実施形態と同様に、基地局装置は、報知チャネル(BCH)あるいは下りリンク共用データチャネル(DL−SCH)を通して、ランダムアクセスチャネル(RACH)の位置を通知する。また、移動局装置は、この位置の通知を受信して、ランダムアクセスチャネル(RACH)の時間位置・周波数位置を正確に把握する。
<メッセージ0(Msg.0)の送信>
まず、基地局装置は、移動局装置に対して、メッセージ0を送信する。
第1の実施形態と同様に、メッセージ0には、ランダムアクセス許可情報と、6ビットの専用プリアンブル群と、ウィンドウタイム2の情報が含まれている。ここでのランダムアクセス許可情報には、ランダムアクセスチャネル(RACH)の時間位置も周波数位置も含まれておらず、ランダムアクセス応答受信不確定期間内で、メッセージ1の送信を移動局に許可するか否かを示す識別子を含んでいる。そして、6ビットの専用プリアンブル群としては、専用プリアンブル「A」のみを割当てる。
もちろん、メッセージ0に時間位置、周波数位置、専用プリアンブル群を含むように構成しても良い。
本実施形態におけるチャネルの割り当ては、第1の実施形態の図19で示したものと同様である。そして、ウィンドウタイム2は40ミリ秒に設定され、ウィンドウタイム1は19ミリ秒に設定されている。
<メッセージ0の受信>
移動局装置では、基地局装置からメッセージ0を受信し、そのメッセージ0から、ランダムアクセス許可情報と、6ビットの専用プリアンブル群と、ウィンドウタイム2の情報を取り出す。
<メッセージ1(Msg.1)の送信>
次に、移動局装置は、基地局装置によって指定されたランダムアクセスチャネル(RACH)の時間位置において、周波数位置を適宜決定してから、基地局に対して、専用プリアンブル「A」を含む、最初のメッセージ1(メッセージ1−1、Msg.1−1)を送信する。
移動局装置は、上記のメッセージ1−1の送信と同時に、ウィンドウタイム2を制御するためのタイマ2の計時を開始する。そして、移動局装置は、上記のタイマ2の満了値を、ウィンドウタイム2に設定する。一方、基地局装置では、上記のメッセージ1−1の受信予定時刻において、ウィンドウタイム1およびウィンドウタイム2をそれぞれ制御するためのタイマ1およびタイマ2の計時を開始する。そして、基地局装置では、上記のタイマ1およびタイマ2の満了値を、それぞれ、ウィンドウタイム1およびウィンドウタイム2に設定する。なお、基地局装置では、メッセージ1を受信する予定時刻の都度、ウィンドウタイム1に対するタイマ1を別々に起動する。つまり、基地局装置では、各メッセージ1(メッセージ1−1、メッセージ1−2、メッセージ1−3、・・・以下同様)に対して独立に計時可能な複数のタイマ1(これらをそれぞれ、タイマ1−1、タイマ1−2、タイマ1−3、・・・以下同様、と呼ぶ)を有する。なお、これらのタイマ1の満了値は、同一の値に設定される。
ここで、移動局装置は、基地局装置から通知されている情報を通じて、送信可能な全てのランダムアクセスチャネル(RACH)の位置を既に知っているため、それらの位置の中から使用する周波数位置を決定する。
図19を参照して説明すると、移動局装置は、送信可能なランダムアクセスチャネル(RACH)の位置は、「移動局に割り当てられたランダムアクセスチャネル」のハッチングを有する資源位置(時間位置)であることを予め知っており、ある時間位置においてこれらの中から1箇所の周波数位置を選択して、プリアンブル(メッセージ1)を送信する。
<メッセージ1の受信>
一方で、基地局装置は、各ランダムアクセスチャネル(RACH)時間位置において、移動局がどの周波数位置を利用して専用プリアンブル「A」を含むプリアンブル(メッセージ1)を送信するかを予め知らないため、可能性のある各周波数位置においてメッセージ1−1の検出を行うことを試みる。そして、移動局装置からのメッセージ1−1受信予定時刻において、メッセージ1を正常に受信できたかどうかに関わらず、ウィンドウタイム1およびウィンドウタイム2にそれぞれ対するタイマ1およびタイマ2の計時を開始する。
以上、メッセージ1−1の送信および受信について手順を説明したが、メッセージ1−2以降についても移動局装置および基地局装置での処理手順は同様である。但し、メッセージ1−2以降においては、ウィンドウタイム2のためのタイマ2を初期化して計時を開始することはなく、メッセージ1−1の時刻からのタイマ2の計時が継続されている。
<メッセージ2(Msg.2)の送信>
基地局装置は、メッセージ1を正常に受信した場合、そのメッセージ1に対するウィンドウタイム1の期間内のどこかのタイミングで、メッセージ2を移動局に送信する。
<メッセージ2の受信>
移動局は、メッセージ1を送信して、タイマ2を起動した後、そのタイマ2内でメッセージ2の受信を確認する。移動局は、そのタイマ2内で、メッセージ2の受信がなく、次のメッセージ1送信機会がある場合は、メッセージ1の送信を行う。一方、移動局は、そのタイマ2内で、メッセージ2を受信した場合、まだ残りのメッセージ1の送信機会がある場合は、メッセージ1の送信を停止する。このとき、基地局装置では、メッセージ1−2に対するタイマ1−2を起動しない。
図19に示したシーケンスでは、最初に設定されたウィンドウタイム2の期間内に、移動局装置がプリアンブル(メッセージ1)を送信する機会が8回ある。それらは、メッセージ1−1、メッセージ1−2、メッセージ1−3、メッセージ1−4、メッセージ1−5、メッセージ1−6、メッセージ1−7(図示せず)およびメッセージ1−8(図示せず)の送信機会である。
そして、基地局装置側のプリアンブル検出部1093では、第1の実施形態において説明した検出方法1を選択するように設定されている。
図示する通り、基地局装置は、メッセージ1−1とメッセージ1−2とメッセージ1−5とメッセージ1−6の受信に失敗し、メッセージ1−3とメッセージ1−4の受信に成功している。基地局装置は、最初に成功したメッセージ1−3を受信した直後にメッセージ2を送信しても良いし、メッセージ1−6の受信予定時刻の直後にメッセージ2を送信しても良い。但し、いずれの場合も、受信成功したメッセージ1−3に対するウィンドウタイム1の満了前に、メッセージ2を送信する必要がある。この範囲内において、基地局装置のDLスケジューリング部1081がメッセージ2の送信時刻を決定する。図示する例では、基地局装置は、メッセージ1−6の受信予定時刻の後で、メッセージ1−3用のタイマ1が満了する前までの間に、メッセージ2を送信している。
次に、上述したシーケンスにおける、移動局装置および基地局装置でのより詳細な処理手順について説明する。
<メッセージ0受信>
移動局のメッセージ処理部2053は、基地局装置からメッセージ0を受信し、このメッセージ0から、ランダムアクセス許可情報と、6ビットの専用プリアンブル群と、ウィンドウタイム2の情報を取り出す。
なお、基地局装置において、メッセージ0を送信するまでの処理の流れは、第1の実施形態と同様に、図7に記載の手順に従って行われるため、ここでは説明を省略する。
また、移動局装置において、メッセージ0の受信から、専用プリアンブルの送信までの処理の手順も、第1の実施形態と同様に、図10に記載の手順に従って行われるため、ここでは説明を省略する。ここでは、ステップS302における判断の結果、ステップS303に進み、移動局は、ランダムアクセス応答受信不確定期間内で、ランダムアクセスチャネル(RACH)を送信するための制御を行うための制御を行う。
<メッセージ1送受信>
図20は、本実施形態において移動局装置がメッセージ1を送信するための処理手順を示すフローチャートである。以下、この図を参照しながら、ランダムアクセス応答受信不確定期間内で、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してメッセージ1を送信することが許可されている場合の処理について説明する。なお、前述のように、移動局装置が受信したメッセージ0では、専用プリアンブル「A」が指定されている。
まずステップS801において、移動局装置のウィンドウタイム管理部2051は、ウィンドウタイム2の設定を行い、タイマ2を「0」に初期化し、そして、タイマ2の最大値(満了値)をメッセージ0に含まれるウィンドウタイム2の値(本実施形態では、40ミリ秒)に設定する。
次に、ステップS802において、移動局装置のプリアンブル選択部2052は、基地局装置から指定された専用プリアンブルを選択し、メッセージ処理部2053に通知する。そして、移動局装置は、基地局装置から指定されたランダムアクセスチャネル(RACH)を利用して、基地局装置に対して専用プリアンブルIDを含む専用プリアンブル(メッセージ1)を送信する。
そして、移動局のメッセージ処理部2053は、ウィンドウタイム管理部2051と協調し、基地局装置からのメッセージ2をモニタリングする。
つまり、ステップS803において、移動局装置は、メッセージ2を受信したかどうかを判断する。メッセージ2を受信した場合はこのフローチャート全体の処理を終了する(正常終了)。メッセージ2を受信しなかった場合はステップS804に進む。
ステップS804においては、移動局装置のウィンドウタイム管理部2051は、タイマ2の値が上で設定したタイマ2の最大値より大きくなっているかどうかを判定する。ステップS804における判定結果が肯定的な場合は、つまりウィンドウタイム2の期間内に基地局装置からのメッセージ2を正常に受信できなかった場合であり、このときはエラーが起こったことを上位層に報告して、本フローチャート全体の処理を終了する。
ステップS804における判定結果が否定的な場合は、ステップS802に進む。
つまり、ステップS801からS804までの処理をまとめると、ウィンドウタイム2の期間内に、基地局装置からのメッセージ2を正常に受信できなかった場合は、ウィンドウタイム2の期間の範囲内である限り、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用した専用プリアンブル(メッセージ1)の送信を繰り返す。繰り返しの周期は、5ミリ秒である。
繰り返しの途中でメッセージ2の受信が確認された場合には、その後は、専用プリアンブルを送信する必要はないため、送信は行われない。
なお、上記のステップS802で送信する際の専用プリアンブルは、全て専用プリアンブル「A」選択されている。
移動局のメッセージ処理部2053は、メッセージ1−1を送信する。基地局のウィンドウタイム管理部1091は、メッセージ1−1の受信予定時刻の直後に、タイマ1−1を起動する。なお、各メッセージ1に対して起動されたタイマは、満了値として設定した値まで(つまり、ウィンドウタイム1の時間だけ)経過した段階で、消去される。
また、基地局装置のプリアンブル検出部1093は、第1の実施形態と同様に、図12および図13に記載の手順に従って、メッセージ1の受信を行う。
また、基地局装置のプリアンブル検出部1093は、検出方法1が設定されているため、メッセージ1−1に対するタイマ1−1が満了するまでの、4回のメッセージ1受信予定時刻が経過した段階で(メッセージ1−1からメッセージ1−4までの受信予定時刻が過ぎた段階で)、メッセージ1の検出判定を行う。すなわち、各タイマに対して、4つのメッセージ1の受信予定時刻が経過した段階で、メッセージ1の検出判定を行う。
移動局装置は、(次のメッセージ1である)メッセージ1−2の送信予定時刻までの間に、メッセージ2を正常受信しなかった場合、周波数位置を適宜決定して、専用プリアンブル「A」を含むメッセージ1−2を送信する。このとき、基地局装置ではメッセージ1−2の受信予定時刻にタイマ1−2を起動する。なお、この段階では、基地局装置では、タイマ1−1とタイマ1−2が計時を行っている。
次に、移動局装置は、(次のメッセージ1である)メッセージ1−3の送信時刻までの間に、メッセージ2を正常受信しなかった場合、周波数位置を適宜決定して、専用プリアンブル「A」を含むメッセージ1−3を送信する。このとき、基地局装置ではメッセージ1−3の受信予定時刻にタイマ1−3を起動する。なお、この段階は、基地局装置では、タイマ1−1とタイマ1−2とタイマ1−3が計時を行っている。
そして、移動局装置は、(次のメッセージ1である)メッセージ1−4の送信時刻までの間に、メッセージ2を正常受信しなかった場合、周波数位置を適宜決定して、専用プリアンブル「A」を含むメッセージ1−4を送信する。このとき、基地局装置ではメッセージ1−4の受信予定時刻にタイマ1−4を起動する。なお、この段階では、基地局装置では、タイマ1−1とタイマ1−2とタイマ1−3とタイマ1−4が計時を行っている。
この段階で、基地局装置のプリアンブル検出部1093は、タイマ1−1の計時期間内に含まれる4つのメッセージ1、すなわちメッセージ1−1からメッセージ1−4までの4つのメッセージ1について、まとめての検出判定を行う。その結果、プリアンブル検出部1093では、メッセージ1−3とメッセージ1−4を正常に受信していることを検出する。そして、基地局装置のDLスケジューリング部1081は、2つのメッセージ(メッセージ1−3とメッセージ1−4)のうち、早期に検出できたメッセージ1である、メッセージ1−3に対するタイマ1−3が消滅(満了)するまでの間に、メッセージ2を送信する。図19に示したシーケンスでは、メッセージ1−6の受信予定時刻の後に、基地局装置がメッセージ2を送信するようなスケジューリングが行われている。
さらに、移動局装置は、(次のメッセージ1である)メッセージ1−5の送信時刻までの間に、メッセージ2を正常受信しなかった場合、周波数位置を適宜決定して、専用プリアンブル「A」を含むメッセージ1−5を送信する。このとき、基地局装置ではメッセージ1−5の受信予定時刻にタイマ1−5を起動する。なお、基地局装置では、メッセージ1−5の受信予定時刻において、タイマ1−1が消滅(満了)している。すなわち、この段階では、基地局装置では、タイマ1−2とタイマ1−3とタイマ1−4とタイマ1−5が計時を行っている。
次に、移動局装置は、(次のメッセージ1である)メッセージ1−6の送信時刻までの間に、メッセージ2を正常受信しなかった場合、周波数位置を適宜決定して、専用プリアンブル「A」を含むメッセージ1−6を送信する。このとき、基地局装置ではメッセージ1−6の受信予定時刻にタイマ1−6を起動する。なお、基地局装置では、メッセージ1−6の受信予定時刻において、タイマ1−2が消滅している。すなわち、この段階では、基地局装置では、タイマ1−3とタイマ1−4とタイマ1−5とタイマ1−6が計時を行っている。
一方、基地局装置は、メッセージ1−6の受信予定時刻の後であって、タイマ1−3が消滅(満了)する前まで(メッセージ1−7の受信予定時刻まで)の間に、前述したスケジューリングの通りに、メッセージ2を送信する。
そして、移動局装置は、このメッセージ2を受信する。
そして、移動局装置は、次のメッセージ1(図示せず)の送信予定時刻までの間に、基地局装置からのメッセージ2を受信したため、更なるメッセージ1の送信を行わないように制御を行う。このとき、当該メッセージ1に対するタイマ1の計時は、開始されない。
基地局装置では、これ以降、タイマについては、タイマ1−3とタイマ1−4とタイマ1−5とタイマ1−6の計時が消滅するまで待つ。
以上のように、各メッセージ1に対して、ウィンドウタイム1に対するタイマが設定される場合であっても、専用プリアンブルを用いてランダムアクセスを行う際に、単位時間内に(ランダムアクセス応答受信不確定期間内に)ランダムアクセスチャネル(RACH)を送信することが可能な場合には、ランダムアクセスチャネル(RACH)を利用してメッセージ1を送信することで、1度のランダムアクセス手順(non-contention based random access procedure)において、ランダムアクセスチャネル(RACH)の成功確率を高めることができる。
この場合、ランダムアクセス再送間隔は、ウィンドウタイム1以下であり、ウィンドウタイム1の満了前にランダムアクセス再送を行うことを示している。また、移動局装置にとっては、ウィンドウタイム1とウィンドウタイム2は同一である。
<更なる変形例>
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施形態において、添付図面に図示されている構成等については、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
また、本実施形態で説明した機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、ここまでの説明では、便宜上、基地局装置と移動局装置が1対1で処理する場合についてのみ説明しているが、基地局が複数有ったり、移動局が複数有ったりしても良いことは勿論である。
また、無線アクセス手段の種別としては、W−CDMAやcdma2000、無線LAN、PHS等の既存の手段に限らず、将来実用化される通信手段に対しても、本発明は適用可能である。

Claims (7)

  1. ノン・コンテンション・ベースのランダムアクセスを行う通信システムにおける移動局装置であって、
    基地局装置から初送及び再送に使用される専用プリアンブルIDおよび初送及び再送に使用されるランダムアクセスリソース情報を受信し、
    前記専用プリアンブルIDを用いて生成したプリアンブルを、前記ランダムアクセスリソース情報により特定されるリソースを用いて前記基地局装置に送信し、
    前記プリアンブルに対する応答の受信に成功しなかった場合、前記ランダムアクセスリソース情報により特定されるリソースを用いて、前記専用プリアンブルIDを用いて生成したプリアンブルを再送することを特徴とする移動局装置。
  2. ノン・コンテンション・ベースのランダムアクセスを行う通信システムにおける移動局装置であって、
    基地局装置から専用プリアンブルIDおよびランダムアクセスリソース情報を受信し、
    前記専用プリアンブルIDを用いて生成したプリアンブルを、前記ランダムアクセスリソース情報により特定されるリソースを用いて前記基地局装置に送信し、
    前記プリアンブルに対する応答の受信をプリアンブルの送信をしないで所定期間モニタリングし、前記受信に成功しなかった場合、前記ランダムアクセスリソース情報により特定されるリソースを用いて、前記専用プリアンブルIDを用いて生成したプリアンブルを再送することを特徴とする移動局装置。
  3. 前記成功しなかった場合とは、前記プリアンブルを送信してから所定期間内に前記応答を受信しなかった場合であることを特徴とする請求項1記載の移動局装置。
  4. 前記所定期間は、前記基地局装置から通知される情報により決定されることを特徴とする請求項2または3記載の移動局装置。
  5. 前記初送に使用される専用プリアンブルIDと前記再送に使用される専用プリアンブルIDが共通であることを特徴とする請求項1記載の移動局装置。
  6. 前記ランダムアクセスリソース情報は、周期的に時間リソースを割り当てることを特徴とする請求項1または2記載の移動局装置。
  7. 移動局装置におけるノン・コンテンション・ベースのランダムアクセス方法であって、
    基地局装置から初送及び再送に使用される専用プリアンブルIDおよび初送及び再送に使用されるランダムアクセスリソース情報を受信し、
    前記専用プリアンブルIDを用いて生成したプリアンブルを、前記ランダムアクセスリソース情報により特定されるリソースを用いて前記基地局装置に送信し、
    前記プリアンブルに対する応答の受信に成功しなかった場合、前記ランダムアクセスリソース情報により特定されるリソースを用いて、前記専用プリアンブルIDを用いて生成したプリアンブルを再送することを特徴とするランダムアクセス方法。
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