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
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Description
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。
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。
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。
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)。
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)。
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
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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における判定結果が否定的な場合は、ステップS802に進む。
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。
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。
そして、移動局装置は、このメッセージ2を受信する。
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。
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。
Claims (7)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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