JP5314017B2

JP5314017B2 - 通信システム、基地局装置および移動局装置

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Publication number: JP5314017B2
Application number: JP2010517855A
Authority: JP
Inventors: 恭之加藤; 昇平山田
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Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2013-10-16
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Description

本発明は、上りリンクにおける移動局装置と基地局装置との間の無線リンク接続処理の技術に関する。

３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）では、Ｗ−ＣＤＭＡ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も標準化され、サービスが開始されようとしている。

一方、３ＧＰＰでは、第三世代無線アクセスの進化（Evolved Universal Terrestrial Radio Access；以下、「ＥＵＴＲＡ」と呼称する。）が検討されている。ＥＵＴＲＡの下りリンクとして、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）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）−ｓｐｒｅａｄＯＦＤＭ方式のシングルキャリア通信方式が提案されている。

ＥＵＴＲＡの下りリンクでは、下りリンクパイロットチャネルＤＰｉＣＨ（Downlink Pilot Channel）、下りリンク同期チャネルＤＳＣＨ（Downlink Synchronization Channel）、下りリンク共用チャネルＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）、下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）、共通制御チャネルＣＣＰＣＨ（Common Control Physical Channel）により構成されている。

図８は、ＥＵＴＲＡの上りリンクおよび下りリンクのチャネルを示す図である。図８に示すように、ＥＵＴＲＡの上りリンクでは、上りリンクパイロットチャネルＵＰｉＣＨ（Uplink Pilot Channel）、ランダムアクセスチャネルＲＡＣＨ（Random Access Channel）、上りリンク共用チャネルＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）、上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）により構成されている（非特許文献１、２）。

上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨは、下りリンク共用チャネルＰＤＳＣＨで基地局装置から移動局装置に送信されるデータの応答や下りリンクのＣＱＩ（Channel Quality Indicator）の報告および移動局装置からのデータ送信の要求のために各移動局装置に割り当てられる。

図９は、上りリンクのチャネル構成を示す図である。Ｅ−ＵＴＲＡの上りリンクのランダムアクセスチャネルＲＡＣＨは、１．２５ＭＨｚ帯域を使用し、複数のランダムアクセスチャネルＲＡＣＨを用意して、多数の移動局装置からのアクセスに対応することになっている。ランダムアクセスチャネルＲＡＣＨの使用目的は、上りリンクにおいて基地局装置と同期していない移動局装置を同期させることを最大目的とし、無線リソースを割当てるスケジューリングのリクエストなどの数ビットの情報も送信して、接続時間を短くすることも考えられている（非特許文献２）。

ランダムアクセスチャネルＲＡＣＨには、競合ベースランダムアクセス（Contention based Random Access）と非競合ベースランダムアクセス（Non-contention based Random Access）の２つのアクセス方法があり、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓは、移動局装置間で衝突する可能性のあるランダムアクセスであり、通常行なわれるランダムアクセスである。Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓは、移動局装置間で衝突が発生しないランダムアクセスであり、迅速に移動局装置−基地局装置間の同期をとるためにハンドオーバー等の特別な場合に基地局装置主導で行なわれる。なお、基地局装置は、移動局装置にＮｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓを実行させることができない場合は、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓを移動局装置に実行させる場合もある。

ランダムアクセスチャネルＲＡＣＨでは、同期をとるためにランダムアクセスプリアンブルのみ送信する。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が含まれ、数十種類のランダムアクセスプリアンブルを用意して数ビットの情報を表現することができる。現在では、６ビットの情報を送信することが想定され、６４種類のランダムアクセスプリアンブルが用意されることが想定されている。６ビットの情報は、５ビットがランダムＩＤ、残りの１ビットが下りリンクのパスロス／ＣＱＩなどのような情報を割り当てるように想定されている（非特許文献３）。

図１０は、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓの手順の例を示す図であり、図１１は、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓの手順の例を示す図である。また、図１２は、ランダムアクセスレスポンスのフォーマット例を示す図である。図１０において、移動局装置が、ランダムＩＤ、下りリンクのパスロス／ＣＱＩ情報などから、ランダムアクセスプリアンブルを選択し、ランダムアクセスチャネルＲＡＣＨでランダムアクセスプリアンブルを送信する（メッセージ１（Ｍａ１））。

基地局装置は、移動局装置からのランダムアクセスプリアンブルを受信すると、ランダムアクセスプリアンブルから移動局装置と基地局装置との間の同期タイミングずれ量を算出し、Ｌ２／Ｌ３（Layer2/Layer3）メッセージを送信するためスケジューリングを行ない、ＴｅｍｐｏｒａｒｙＣ−ＲＮＴＩ（Temporary Cell-Radio Network Temporary Identity）を割り当てる。そして、図１２に示すように、下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨにランダムアクセスチャネルＲＡＣＨにランダムアクセスプリアンブルを送信した移動局装置宛の応答を示すＲＡ−ＲＮＴＩ（Random Access-Radio Network Temporary Identity）を配置し、下りリンク共用チャネルＰＤＳＣＨに算出した同期タイミングずれの同期情報（Timing Advance CommandまたはTime Alignment Command）、スケジューリング情報、ＴｅｍｐｏｒａｒｙＣ−ＲＮＴＩおよび受信したランダムアクセスプリアンブルのランダムアクセスプリアンブル番号（またはランダムＩＤ）を含んだランダムアクセスレスポンスを送信する（メッセージ２（Ｍａ２））。この時、基地局装置は、同期タイマーをスタートさせる。

移動局装置は、下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨにＲＡ−ＲＮＴＩがあることを確認すると、下りリンク共用チャネルＰＤＳＣＨに配置されたランダムアクセスレスポンスの中身を確認し、送信したランダムアクセスプリアンブル番号（またはランダムＩＤ）が含まれる応答を抽出し、同期情報を取得して上りリンクの送信タイミングを補正し、同期タイマーをスタートさせ、スケジューリングされた無線リソースで少なくともＣ−ＲＮＴＩ（またはＴｅｍｐｏｒａｒｙＣ−ＲＮＴＩ）を含むＬ２／Ｌ３メッセージを送信する（メッセージ３（Ｍａ３））。基地局装置は、移動局装置からのＬ２／Ｌ３メッセージを受信すると、受信したＬ２／Ｌ３メッセージに含まれるＣ−ＲＮＴＩ（またはＴｅｍｐｏｒａｒｙＣ−ＲＮＴＩ）を使用して移動局装置間で衝突が起こっているかどうか判断するためのコンテンションレゾリューションを移動局装置に送信する（メッセージ４（Ｍａ４））（非特許文献３）。

なお、上りリンクの同期中に行なうＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓの場合、ランダムアクセスレスポンスに含まれる同期情報を使用せず同期を補正しない場合がある。

図１１は、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓの手順の例を示す図である。まず、基地局装置が、ランダムアクセスプリアンブル番号を選択し、移動局装置にランダムアクセスプリアンブル番号を下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨまたは下りリンク共用チャネルＰＤＳＣＨを通して通知する（メッセージ１（Ｍｂ１））。移動局装置は、通知されたランダムアクセスプリアンブル番号からランダムアクセスプリアンブルを生成し、ランダムアクセスチャネルＲＡＣＨでランダムアクセスプリアンブルを送信する（メッセージ２（Ｍｂ２））。

基地局装置は、移動局装置からのランダムアクセスプリアンブルを受信すると、ランダムアクセスプリアンブルから移動局装置と基地局装置との間の同期タイミングずれ量を算出し、下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨにランダムアクセスチャネルＲＡＣＨにランダムアクセスプリアンブルを送信した移動局装置宛の応答を示すＲＡ−ＲＮＴＩを配置し、算出した同期タイミングずれの同期情報を含んだランダムアクセスレスポンスを送信する（メッセージ３（Ｍｂ３））。この時、基地局装置は、同期タイマーをスタートさせる。移動局装置は、受信したランダムアクセスレスポンスから同期情報を取得し、上りリンクの送信タイミングを補正し、同期タイマーをスタートさせる（非特許文献３）。

上りリンクパイロットチャネルＵＰｉＣＨは、ｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳ（Reference Signal：測定用参照信号）とｄｅｍｏｄｕｌａｔｅｄＲＳ（復調用参照信号）の２種類がある。ｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳは、上りリンクのデータスケジューリングのための伝搬路推定用の参照信号として使用される。ｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳは、データスケジューリングを行なうために使用されるので、データ送信する帯域よりも広帯域の送信帯域が割り当てられ、データ送信とは別に定期的に送信される。ｄｅｍｏｄｕｌａｔｅｄＲＳは、スケジューリングされたデータ復調のための伝搬路推定用の参照信号として使用される。ｄｅｍｏｄｕｌａｔｅｄＲＳは、データ復調のために使用されるので、データと同じ帯域の送信帯域で、データ送信の場合にのみ送信される。

また、上りリンクパイロットチャネルＵＰｉＣＨは、上りリンクで基地局装置と接続している移動局装置と基地局装置間の上りリンクの同期維持のためにも使用することが考えられている。基地局装置は、上りリンクパイロットチャネルＵＰｉＣＨを使用してランダムアクセスチャネルＲＡＣＨのランダムアクセスプリアンブルと同じように移動局装置−基地局装置間の同期タイミングずれ量を算出し、算出した同期タイミングずれの同期情報（Timing Advance CommandまたはTime Alignment Command）を下りリンク共用チャネルＰＤＳＣＨを通して移動局装置に通知し、同期タイマーをリセット（リスタート）する。移動局装置は、同期情報を取得すると、同期情報から上りリンクの送信タイミングを補正し、同期タイマーをリセット（リスタート）する（非特許文献４）。

図１３および図１４は、上りリンクの同期確立、同期維持、同期外れの各状態遷移の例を示す図である。まず、図１３において、基地局装置と非接続・非同期状態の移動局装置は、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓのランダムアクセスを行ない（丸１）、基地局装置と移動局装置との間の上りリンクの同期がとられ、接続・同期状態になる。上りリンクのデータや制御情報の送信中は、基地局装置と移動局装置が上りリンクの同期タイマー（タイミング調整タイマー）を使用して同期状態を管理し、同期タイマー内に基地局装置が一定期間毎に送信される上りリンクパイロットチャネルＵＰｉＣＨ（sounding RS）やデータ送信時に送信される上りリンクパイロットチャネルＵＰｉＣＨ（demodulated RS）を測定する。また、同期タイミングずれ量を算出し、基地局装置が移動局装置に同期情報（Timing Advance CommandまたはTime Alignment Command）を通知し、移動局装置が同期情報から上りリンクの送信タイミングを補正することで、上りリンクの同期状態が維持される。

このとき、同期タイマーが走っている間は、同期状態が維持される。なお、基地局装置は移動局装置へ同期情報を送信完了すると、同期タイマーをリセット（リスタート）し（丸２）、移動局装置は同期情報を受信すると、同期タイマーをリセット（リスタート）する。基地局装置と移動局装置間の接続状態が解除されると非接続で同期が外れた状態になり（丸３）、接続・同期状態になるためには、移動局装置が、再度、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓのランダムアクセス（丸１）を行なう（図１３）。

図１４に示すもう１つの例では、基地局装置と非接続・非同期状態の移動局装置は、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓのランダムアクセスを行ない（丸１）、基地局装置と移動局装置との間の上りリンクの同期がとられ、接続・同期状態になる。上りリンクのデータや制御情報の送信中は、基地局装置と移動局装置が上りリンクの同期タイマーを使用して同期状態を管理し、同期タイマー内に基地局装置が一定期間毎に送信される上りリンクパイロットチャネルＵＰｉＣＨ（sounding RS）やデータ送信時に送信される上りリンクパイロットチャネルＵＰｉＣＨ（demodulated RS）を測定する。そして、基地局装置が移動局装置に同期情報を通知し、同期タイミングずれ量を算出し、移動局装置が同期情報から上りリンクの送信タイミングを補正することで、上りリンクの同期状態が維持される。なお、基地局装置は移動局装置へ同期情報を送信完了すると、同期タイマーをリセット（リスタート）し（丸２）、移動局装置が同期情報を受信すると、同期タイマーをリセット（リスタート）する（丸２）。

同期タイマーが満了する前に同期情報が通知されないで、同期タイマーが満了すると同期が外れた状態（接続・非同期状態）になる（丸３）。この時、移動局装置に割り当てられている上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨおよびｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳは解放される。この非同期状態でネットワークから基地局装置に移動局装置宛のデータが届いた場合、基地局装置は、移動局装置と上りリンクの同期をとるために、下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨを通して、ランダムアクセスプリアンブル番号を通知し、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓを移動局装置に実行させる（丸４）。移動局装置は、基地局装置からランダムアクセスプリアンブルの割り当てがあった場合、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓを実行し、そして、再度、同期状態になる（丸５）。

なお、基地局装置は、下りリンク共用チャネルＰＤＳＣＨを通して移動局装置毎に個別の同期タイマー値を設定してもよく、また、共通制御チャネルＣＣＰＣＨまたはシステム情報を通して共通の同期タイマー値を報知して設定してもよいことになっている。

図１５は、移動局装置が無線リンクの異常（無線リンクの問題）を検出した処理を示す図である。移動局装置が下りリンクパイロットチャネルＤＰｉＣＨを常に測定して、下りリンクパイロットチャネルＤＰｉＣＨの受信品質がある一定の閾値ａ未満になると、通常の通信状態から無線リンク問題（radio link problem）検出（丸１）になる。そして、タイマーＴ１をスタートさせ、復旧期間Ａが開始される。復旧期間Ａでは移動局装置は、下りリンクパイロットチャネルＤＰｉＣＨの品質をチェックする（丸２）。ここで、閾値ｂ以上に回復していた場合は、通常状態に戻る。閾値ｂ未満の場合、無線リンクエラーとなり、タイマーＴ２をスタートさせ、復旧期間Ｂに移る。

復旧期間Ｂでは、移動局装置はＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓを行ない、基地局装置と再接続を行なう。タイマーＴ２以内に基地局装置と再接続できた場合は、通常状態に移行し、失敗した場合は、非接続状態に移行する。

３ＧＰＰＴＳ（ＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）３６．２１１、Ｖ８．２０（２００８−０３）、ＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎＧｒｏｕｐＲａｄｉｏＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ、ＰｈｙｓｉｃａｌＣｈａｎｎｅｌａｎｄＭｕｄｕｌａｔｉｏｎ（Ｒｅｌｅａｓｅ８）３ＧＰＰＴＳ（ＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）３６．２１２、Ｖ８．２０（２００８−０３）、ＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎＧｒｏｕｐＲａｄｉｏＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ、Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇａｎｄｃｈａｎｎｅｌｃｏｄｉｎｇ（Ｒｅｌｅａｓｅ８）３ＧＰＰＴＳ（ＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）３６．３００、Ｖ８．４０（２００８−０３）、ＥｖｏｌｖｅｄＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＲａｄｉｏＡｃｃｅｓｓ（Ｅ−ＵＴＲＡ）ａｎｄＥｖｏｌｖｅｄＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＲａｄｉｏＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）、ＯｖｅｒａｌｌｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＳｔａｇｅ２３ＧＰＰＴＲ（ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ）２５.８１４、Ｖ７.０.０（２００６−０６）、ＰｈｙｓｉｃａｌｌａｙｅｒａｓｐｅｃｔｓｆｏｒｅｖｏｌｖｅｄＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＲａｄｉｏＡｃｃｅｓｓ（ＵＴＲＡ）

上記のように、現状では、移動局装置での無線リンク異常検出処理および復旧処理が可能であるが、基地局装置での無線リンク異常処理および復旧処理ができない。すなわち、基地局装置は、無線リンク異常を検出した場合に、移動局装置に対して、上りリンクの送信を停止させることができない。さらに、基地局装置は、移動局装置の上りリンク同期を回復させるために、移動局装置に対してランダムアクセスを要求する必要がある。

一方、基地局装置は、上りリンクの同期状態を維持させながら、タイミング情報の更新のためランダムアクセスを移動局装置に要求することもできる必要がある。その場合、移動局装置の上りリンクの送信を停止させることなくランダムアクセスを要求する必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、基地局装置が上りリンクの無線の異常を検出し、上りリンクを復旧させることができる通信システム、基地局装置および移動局装置を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の通信システムは、基地局装置および移動局装置から構成される通信システムであって、前記基地局装置が、前記移動局装置に対して競合ベースのランダムアクセスを指示した場合、前記基地局装置および前記移動局装置は、上りリンク同期を解放する一方、前記基地局装置が、前記移動局装置に対して非競合ベースのランダムアクセスを指示した場合、前記基地局装置および前記移動局装置は、上りリンク同期を維持することを特徴としている。

このように、基地局装置が、移動局装置に対して競合ベースのランダムアクセスを指示した場合、基地局装置および移動局装置は、上りリンク同期を解放する一方、基地局装置が、移動局装置に対して非競合ベースのランダムアクセスを指示した場合、基地局装置および移動局装置は、上りリンク同期を維持するので、基地局装置が上りリンクの無線状態の異常を検出した場合に、基地局装置が無線リンクの異常処理および復旧処理を行なうことが可能となる。基地局装置で無線リンク異常検出処理を行なうことによって、早期に無線リンクの回復処理を行なうことが可能となり、上りリンクの無線リソースを有効に活用することが可能となる。

（２）また、本発明の通信システムにおいて、前記基地局装置および前記移動局装置が、上りリンク同期を解放した場合、前記移動局装置に割り当てられている上りリンク無線リソースを解放することを特徴としている。

このように、基地局装置および移動局装置は上りリンク同期を解放した場合、移動局装置に割り当てられている上りリンク無線リソースを解放することが可能となるので、上りリンクの無線リソースを有効に活用することが可能となる。

（３）また、本発明の通信システムにおいて、前記基地局装置は、上りリンクの受信品質を測定し、測定した受信品質が、第１の閾値未満の場合は、前記移動局装置に対して非競合ベースのランダムアクセスを指示することを特徴としている。

このように、基地局装置は、上りリンクの受信品質を測定し、測定した受信品質が、第１の閾値未満の場合は、移動局装置に対して非競合ベースのランダムアクセスを指示するので、基地局装置において無線リンク異常検出処理を行なうことが可能となる。その結果、早期に無線リンクの回復処理を行なうことが可能となり、上りリンクの無線リソースを有効に活用することが可能となる。

（４）また、本発明の通信システムにおいて、前記基地局装置は、非競合ベースのランダムアクセス用のランダムアクセスプリアンブル番号がすべて使用されている場合は、競合ベースのランダムアクセスを指示することを特徴としている。

このように、基地局装置は、非競合ベースのランダムアクセス用のランダムアクセスプリアンブル番号がすべて使用されている場合は、競合ベースのランダムアクセスを指示するので、複数の移動局装置の間で衝突が生じない非競合ベースのランダムアクセスを優先することができる。

（５）また、本発明の通信システムにおいて、前記基地局装置は、前記測定した受信品質が、第１の閾値未満となってから経過した時間をカウントし、所定時間内に受信品質が第２の閾値以上とならない場合は、前記移動局装置に対して非競合ベースのランダムアクセスを指示することを特徴としている。

このように、基地局装置は、測定した受信品質が、第１の閾値未満となってから経過した時間をカウントし、所定時間内に受信品質が第２の閾値以上とならない場合は、移動局装置に対して非競合ベースのランダムアクセスを指示するので、基地局装置において無線リンク異常検出処理を行なうことが可能となる。その結果、早期に無線リンクの回復処理を行なうことが可能となり、上りリンクの無線リソースを有効に活用することが可能となる。

（６）また、本発明の基地局装置は、移動局装置に対して、ランダムアクセスプリアンブル番号を通知し、ランダムアクセスを実行させる基地局装置であって、非競合ベースのランダムアクセスプリアンブル番号を選択し、または非競合ベースのランダムアクセス用のランダムアクセスプリアンブル番号がすべて使用されている場合は、競合ベースのランダムアクセス用のランダムアクセスプリアンブル番号を選択するプリアンブル選択部と、前記プリアンブル選択部が、競合ベースのランダムアクセスを選択した場合は、上りリンク同期を解放する上りリンク制御チャネル管理部と、前記選択したランダムアクセスプリアンブル番号を前記移動局装置に対して送信する送信部と、を備えることを特徴としている。

このように、非競合ベースのランダムアクセスプリアンブル番号を選択し、または非競合ベースのランダムアクセス用のランダムアクセスプリアンブル番号がすべて使用されている場合は、競合ベースのランダムアクセス用のランダムアクセスプリアンブル番号を選択するので、複数の移動局装置の間で衝突が生じない非競合ベースのランダムアクセスを優先することができる。また、競合ベースのランダムアクセスを選択した場合は、上りリンク同期を解放するので、上りリンクの無線リソースを有効に活用することが可能となる。これにより、基地局装置が無線リンク異常検出処理を行ない、無線リンクの異常処理および復旧処理を行なうことが可能となる。その結果、早期に無線リンクの回復処理を行なうことが可能となる。

（７）また、本発明の基地局装置は、上りリンクの受信品質を測定する受信品質測定部と、前記上りリンクの受信品質が、第１の閾値未満となったときに経過時間のカウントを開始するタイマーと、を備え、前記プリアンブル選択部は、所定時間内に受信品質が第２の閾値以上とならない場合は、非競合ベースのランダムアクセスプリアンブル番号を選択することを特徴としている。

このように、所定時間内に受信品質が第２の閾値以上とならない場合は、非競合ベースのランダムアクセスプリアンブル番号を選択するので、基地局装置において無線リンク異常検出処理を行なうことが可能となる。その結果、早期に無線リンクの回復処理を行なうことが可能となり、上りリンクの無線リソースを有効に活用することが可能となる。

（８）また、本発明の基地局装置において、前記上りリンク制御チャネル管理部は、上りリンク同期を解放した場合、移動局装置に割り当てた上りリンク無線リソースを解放することを特徴としている。

このように、基地局装置が上りリンク同期を解放した場合、移動局装置に割り当てられている上りリンク無線リソースを解放することが可能となるので、上りリンクの無線リソースを有効に活用することが可能となる。

（９）また、本発明の移動局装置は、基地局装置から通知されたランダムアクセスプリアンブル番号に基づいて、ランダムアクセスを実行する移動局装置であって、受信したランダムアクセスプリアンブル番号に基づいて、前記基地局装置から競合ベースのランダムアクセスを指示されたのか、または非競合ベースのランダムアクセスを指示されたのかを判断し、前記判断の結果、非競合ベースのランダムアクセスである場合、非競合ベースのランダムアクセスプリアンブル番号を出力する一方、競合ベースのランダムアクセスである場合、上りリンク同期を解放する旨の信号を出力すると共に、競合ベースのランダムアクセスプリアンブル番号を出力する制御データ解析部と、前記出力された競合ベースまたは非競合ベースのランダムアクセスプリアンブル番号に基づいて、ランダムアクセスを実行するランダムアクセス実行部と、を備えることを特徴としている。

このように、基地局装置から受信した受信したランダムアクセスプリアンブル番号に基づいてランダムアクセスを実行するので、基地局装置が無線リンクの異常処理および復旧処理を行なうことが可能となる。基地局装置で無線リンク異常検出処理を行なうことによって、早期に無線リンクの回復処理を行なうことが可能となり、上りリンクの無線リソースを有効に活用することが可能となる。

（１０）また、本発明の移動局装置において、前記制御データ解析部から、上りリンク同期を解放する旨の信号が出力されたときに、上りリンク同期の解放を行なう移動局側上りリンク制御チャネル管理部を備えることを特徴としている。

このように、制御データ解析部から、上りリンク同期を解放する旨の信号が出力されたときに、上りリンク同期の解放を行なうので、基地局装置が無線リンクの異常処理および復旧処理を行なうことが可能となる。基地局装置で無線リンク異常検出処理を行なうことによって、早期に無線リンクの回復処理を行なうことが可能となり、上りリンクの無線リソースを有効に活用することが可能となる。

（１１）また、本発明の移動局装置において、前記移動局側上りリンク制御チャネル管理部は、上りリンク同期を解放した場合、割り当てられている上りリンク無線リソースを解放することを特徴としている。

このように、上りリンク同期を解放した場合、割り当てられている上りリンク無線リソースを解放するので、上りリンクの無線リソースを有効に活用することが可能となる。

本発明によれば、基地局装置で無線リンク異常検出処理を行なうことにより、早期に無線リンクの回復処理を行なうことができ、上りリンクの無線リソースを有効に活用することができる。

基地局装置が無線リンクの異常を検出した場合の処理を示す図である。基地局装置の概略構成を示すブロック図である。上りリンク無線監視部２１０の概略構成を示すブロック図である。移動局装置の概略構成を示すブロック図である。基地局装置の動作を示すフローチャートである。移動局装置の動作を示すフローチャートである。下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨのフォーマット例である。ＥＵＴＲＡの上りリンクおよび下りリンクのチャネルを示す図である。上りリンクのチャネル構成を示す図である。ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓの手順の例を示す図である。Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓの手順の例を示す図である。ランダムアクセスレスポンスのフォーマット例を示す図である。上りリンクの同期確立、同期維持、同期外れの各状態遷移の例を示す図である。上りリンクの同期確立、同期維持、同期外れの各状態遷移の例を示す図である。移動局装置が無線リンクの異常（無線リンクの問題）を検出した処理を示す図である。

次に、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、上りリンクおよび下りリンクのチャネル構成は、図８に示すような構成を想定する。また、本実施形態に係る通信システムには、図１３、図１４に示したように、基地局装置と移動局装置との間での接続状態および非接続状態がある。また、本通信システムでは、基地局装置および移動局装置が、同期タイマーを使用して上りリンクの同期状態（同期状態および非同期状態）を、それぞれ管理する。

図１は、基地局装置が無線リンクの異常を検出した場合の処理を示す図である。基地局装置は、上りリンクパイロットチャネルＵＰｉＣＨの受信品質を測定し、受信品質が閾値α未満になった場合、ｒａｄｉｏｌｉｎｋｐｒｏｂｌｅｍ状態に移行する（図１中、丸１で示す）。このｒａｄｉｏｌｉｎｋｐｒｏｂｌｅｍ状態では、移動局装置宛の下りリンク共用チャネルＰＤＳＣＨ上へのデータ送信を停止する。そして、タイマーＴａをスタートさせ、復旧期間Ａに入る。復旧期間Ａの間、上りリンクパイロットチャネルＵＰｉＣＨを測定し、受信品質が閾値β以上になった場合、通常状態に戻り、移動局装置へのデータ送信を再開する。

一方、受信品質が閾値β未満の状態が継続している場合、タイマーＴｂをスタートさせ、移動局装置に、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ（非競合ベースランダムアクセス）を実行させるために、ランダムアクセスプリアンブルの割り当てを行ない、移動局装置にランダムアクセスプリアンブル番号を通知する。なお、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ用のランダムアクセスプリアンブルがすべて使用されている場合は、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ（競合ベースランダムアクセス）用のランダムアクセスプリアンブル番号を通知する。タイマーＴｂ期間にランダムアクセスが成功しない場合は、非接続状態に移行する。そして、移動局装置に割り当てられた上りリンクの無線リソース（上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨやｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳ（ＳＲＳ：測定用参照信号）および上りリンク共用チャネルＰＵＳＣＨ）を解放する。ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓが成功した場合は、通常状態に戻る。

このランダムアクセスプリアンブル番号の通知、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ、またはＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓの起動には、下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨを使用する。この下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨによるランダムアクセスの起動は、主に上りリンク同期が外れた移動局装置に対して下りリンクデータの到着を検知した場合に使用される。ただし、このランダムアクセスの起動を基地局装置−移動局装置間の上りリンクの同期制御にも使用することもできる。つまり、同期を更新するために基地局装置は、移動局装置にランダムアクセスプリアンブル番号の通知し、ランダムアクセスを実行させる。

基地局装置は、移動局装置にランダムアクセスを実行させる場合、同期が外れてしまっていると認識する。しかし、移動局装置は、無線リンクエラー（同期外れ）を認識していない。このため、同期・非同期の状態の不一致が起こり、移動局装置に割り当てられている上り制御チャネルＰＵＣＣＨや、ｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳおよび上りリンク共用チャネルＰＵＳＣＨはそのまま維持している。

このため、基地局装置が、移動局装置に対してＮｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓを行なわせる場合、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓでは衝突が発生せず、また、上りリンクの再同期には時間がかからないので、基地局装置は、上りリンクの同期を維持している（同期状態：同期タイマーを継続して走らせている状態）こととし、Ｔｂタイマー内では、移動局装置に割り当てている上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨ、ｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳおよび上りリンク共用チャネルＰＵＳＣＨを解放しない。移動局装置は、基地局装置からのＮｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓを実行するように指示があった（専用プリアンブルの通知があった）場合、同期状態であるとして基地局装置と移動局装置との間の上りリンクの同期を維持し、同期タイマーを継続して走らせる。移動局装置は、同期タイマーが走っている間は、割り当てられている上り制御チャネルＰＵＣＣＨ、ｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳおよび上りリンク共用チャネルＰＵＳＣＨを解放しない。

このようにすることによって、基地局装置と移動局装置との間で、同期・非同期状態の不一致が起こらず、上り制御チャネルＰＵＣＣＨなどの無線リソースの割り当ての不一致が起こらない。また、上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨなどの無線リソースの再設定をする必要がないので、設定のために使用される無駄な無線リソースを消費することはない。

一方、基地局装置が、移動局装置に対してＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓを行なわせる場合、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓでは衝突が発生する場合があり、ランダムアクセス手順もＮｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓに比べ多いので、上りリンクの再度同期には時間がかかり、ランダムアクセス手順が失敗する可能性も高い。

このため、基地局装置は、基地局装置と移動局装置との間の上りリンクの同期が外れた（非同期状態：同期タイマーが停止している状態）こととし、移動局装置に割り当てた上りリンクの無線リソース（上り制御チャネルＰＵＣＣＨ、ｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳおよび上りリンク共用チャネルＰＵＳＣＨ）を解放する。移動局装置は、基地局装置からのＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓを実行するように指示があった（専用プリアンブルの通知なしでランダムアクセスの指示があった）場合、基地局装置と移動局装置との間の上りリンクの同期が外れたこととし、同期タイマーが走っている場合は、同期タイマーを停止または強制満了させる。移動局装置は、同期タイマーの停止に伴い、割り当てられている上り制御チャネルＰＵＣＣＨ、ｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳおよび上りリンク共用チャネルＰＵＳＣＨを解放する。

このようにすることによって、基地局装置と移動局装置との間で、同期・非同期状態の不一致が起こらず、上り制御チャネルＰＵＣＣＨの割り当ての不一致が起こらない。また、他の移動局装置に対して、解放された上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨなどの無線リソースを割り当てることができるので、無駄に上り制御チャネルＰＵＣＣＨなどの無線リソースを消費することがなく、効率的に上り制御チャネルＰＵＣＣＨを使用することができる。

ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓを実行させ、成功した場合は、上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨやｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳおよび上りリンク共用チャネルＰＵＳＣＨの再割り当てを行なう。

移動局装置は、基地局装置から指示された場合のランダムアクセスでは、同期状態、非同期状態に関わらずランダムアクセスレスポンスメッセージで通知された同期情報（Timing Advance CommandまたはTime Alignment Command）を使用して、送信タイミングを必ず補正する。

なお、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓとは、図１０を用いて説明したランダムアクセス手順のことを意味し、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓとは、図１１を用いて説明したランダムアクセス手順のことを意味する。

図２は、基地局装置の概略構成を示すブロック図である。基地局装置２００は、データ制御部２０１、ＯＦＤＭ変調部２０２、スケジューリング部２０３、チャネル推定部２０４、ＤＦＴ−ｓｐｒｅａｄ−ＯＦＤＭ復調部２０５、制御データ抽出部２０６、プリアンブル検出部２０７、同期タイミング測定部２０８、同期管理部２０９、上りリンク無線監視部２１０、および無線部２１１から構成されている。スケジューリング部２０３は、ＤＬスケジューリング部２０３ａ、ＵＬスケジューリング部２０３ｂ、制御データ作成部２０３ｃ、上りリンク制御チャネル管理部２０３ｄ、およびプリアンブル選択部２０３ｅから構成される。

データ制御部２０１は、スケジューリング部２０３からの指示により、入力されたユーザーデータおよび制御データのうち、制御データを下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨ、下りリンク同期チャネルＤＳＣＨ、下りリンクパイロットチャネルＤＰｉＣＨ、および共通制御チャネルＣＣＰＣＨにマッピングする。また、各移動局装置に対する送信データや制御データを、下りリンク共用チャネルＰＤＳＣＨにマッピングする。ＯＦＤＭ変調部２０２は、データ変調、入力信号の直列／並列変換し、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）変換、ＣＰ（Cyclic Prefix）挿入、フィルタリングなどのＯＦＤＭ信号処理を行ない、ＯＦＤＭ信号を生成する。無線部２１１は、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、移動局装置に送信する。

また、無線部２１１は、移動局装置からの上りリンクのデータを受信し、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ＤＦＴ−ｓｐｒｅａｄ−ＯＦＤＭ復調部２０５、チャネル推定部２０４、プリアンブル検出部２０７、および同期タイミング測定部２０８に出力する。

チャネル推定部２０４は、上りリンクパイロットチャネルＵＰｉＣＨのｄｅｍｏｄｕｌａｔｅＲＳ（ＤＲＳ：復調用参照信号）から無線伝搬路特性を推定し、ＤＦＴ−ｓｐｒｅａｄ−ＯＦＤＭ復調部２０５に無線伝搬路推定結果を出力する。また、チャネル推定部２０４は、上りリンクパイロットチャネルＵＰｉＣＨのｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳ（ＳＲＳ：測定用参照信号）から上りリンクのスケジューリングを行なうために、スケジューリング部２０３に無線伝搬路推定結果を出力する。また、上りリンク無線監視部２１０に、測定した無線伝搬路推定結果を通知する。

なお、上りリンクの通信方式は、ＤＦＴ−ｓｐｒｅｄＯＦＤＭ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でも構わない。

制御データ抽出部２０６は、受信データの正誤を確認し、確認結果をスケジューリング部２０３に通知する。制御データ抽出部２０６は、受信データが正しい場合、受信データをユーザーデータと制御データに分離する。制御データ抽出部２０６は、制御データの中で下りリンクのＣＱＩ情報、下りリンクデータのＡＣＫ／ＮＡＣＫなどのレイヤー２の制御データを、スケジューリング部２０３に出力し、その他のレイヤー３等の制御データとユーザーデータを、上位層に出力する。一方、制御データ抽出部２０６は、受信データが誤りである場合、再送データと合成するために保存しておき、再送データを受信した時に合成処理を行なう。

スケジューリング部２０３は、下りリンクのスケジューリングを行なうＤＬスケジューリング部２０３ａ、上りリンクのスケジューリングを行なうＵＬスケジューリング部２０３ｂ、制御データ作成部２０３ｃ、上りリンク制御チャネル管理部２０３ｄおよびランダムアクセスプリアンブル番号を選択するプリアンブル選択部２０３ｅから構成される。ＤＬスケジューリング部２０３ａは、移動局装置から通知されるＣＱＩ情報、下りリンクデータのＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報や、上位層から通知される各ユーザーのデータ情報、制御データ作成部２０３ｃで作成される制御データから下りリンクの各チャネルに、ユーザーデータや制御データを、下りリンク共用チャネルＰＤＳＣＨや、下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨにマッピングするためのスケジューリングを行なう。

ＵＬスケジューリング部２０３ｂは、チャネル推定部２０４からの上りリンクの無線伝搬路推定結果と移動局装置からの無線リソース割り当て要求から、上りリンクの各チャネルにユーザー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。制御データ作成部２０３ｃは、上りリンクの受信データの正誤からＡＣＫ／ＮＡＣＫ、プリアンブル検出部２０７からのプリアンブル検出結果からランダムアクセスレスポンスメッセージ、同期管理部２０９からの同期タイミングずれ量から同期情報（Timing Advance CommandまたはTime Alignment Command）メッセージおよびランダムアクセスプリアンブル割り当てメッセージなどの制御データを作成する。

上りリンク制御チャネル管理部２０３ｄは、上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨを管理し、基地局装置と接続した移動局装置にＣＱＩを定期的に送信するため、および下りリンクのユーザーデータや制御データのＡＣＫ／ＮＡＣＫを送信するための上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨのリソースを割り当てる。移動局装置が、非接続状態または接続状態で非同期状態になった場合、移動局装置の上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨの無線リソースを解放する。また、移動局装置がスケジューリングのために定期的に送信するｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳのリソースも同様に割り当て、解放などの管理を行なう。

プリアンブル選択部２０３ｅは、移動局装置にＮｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓを実行させるためにランダムアクセスプリアンブル番号を選択し、選択したランダムアクセスプリアンブル番号を制御データ作成部２０３ｃに通知する。なお、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓのランダムアクセスプリアンブルが全部使用されている場合、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓの中から選択する。

また、スケジューリング部２０３は、ランダムアクセスレスポンスメッセージを移動局装置に送信した場合、同期情報メッセージのＡＣＫを受信した場合または移動局装置にランダムアクセスを実行させる場合に、同期タイマーをスタートし、停止し、または、リセットするように同期管理部２０９に指示する。

プリアンブル検出部２０７は、ランダムアクセスプリアンブルを検出し、同期タイミングずれ量算出し、ランダムアクセスプリアンブル番号と同期タイミングずれ量をスケジューリング部２０３に報告する。同期タイミング測定部２０８は、ｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳやｄｅｍｏｄｕｌａｔｅｄＲＳ（ＤＲＳ：復調用参照信号）から同期タイミングずれ量を算出し、同期タイミングずれ量を同期管理部２０９に報告する。

同期管理部２０９は、同期状態および非同期状態を管理し、同期タイミングずれ量から同期情報を移動局装置に通知する必要があるかどうか判断する。この判断の結果、同期情報を移動局装置に通知する必要がある場合は、同期タイミングずれ量をスケジューリング部に出力する。また、スケジューリング部２０３からの指示により、同期タイマーをスタートし、停止し、またはリセットする。ここで、同期タイマーが動いている場合を同期状態とし、同期タイマーが停止している場合を非同期状態とする。上りリンク無線監視部２１０は、チャネル推定部２０４からの無線伝搬路推定結果によって上りリンクの無線状態を監視する。

図３は、上りリンク無線監視部２１０の概略構成を示すブロック図である。上りリンク無線監視部２１０は、無線管理部２１０ａ、無線品質判定部２１０ｂ、タイマーＴａ２１０ｃ、およびタイマーＴｂ２１０ｄから構成される。チャネル推定部２０４からの無線伝搬路推定結果が無線品質判定部２１０ｂに入力される。無線品質判定部２１０ｂは、無線伝搬路推定結果と品質閾値αとを比較し、比較結果を無線管理部２１０ａに通知する。

無線管理部２１０ａは、無線品質判定部２１０ｂからの比較結果応じて、処理を行なう。つまり、無線伝搬路推定結果が、通常状態で品質閾値α以上の場合は、何もしない。また、無線伝搬路推定結果が、品質閾値α未満の場合には、図１の状態を管理し、タイマーＴａ２１０ｃ、タイマーＴｂ２１０ｄをスタート、停止させる。また、スケジューリング部２０３にＲａｎｄｏｍＡｃｃｓｅｓｓを実行するように指示する。タイマーＴａ２１０ｃおよびタイマーＴｂ２１０ｄは、無線管理部２１０ａからの指示により、スタート、停止、リセットを行なう。

図４は、移動局装置の概略構成を示すブロック図である。移動局装置４００は、データ制御部４０１、ＤＦＴ−ｓｐｒｅａｄ−ＯＦＤＭ変調部４０２、スケジューリング部４０３、ＯＦＤＭ復調部４０４、チャネル推定部４０５、制御データ抽出部４０６、同期補正部４０７、プリアンブル生成部４０８、プリアンブル選択部４０９、同期管理部４１０、無線部４１１から構成される。スケジューリング部４０３は、ＵＬスケジューリング部４０３ａ、制御データ解析部４０３ｂ、制御データ作成部４０３ｃ、および上りリンク制御チャネル管理部４０３ｄから構成される。

ユーザーデータと制御データは、データ制御部４０１に入力され、スケジューリング部４０３からの指示により、上りリンクスケジューリングチャネルで送られるように配置する。また、ｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳ（ＳＲＳ）やｄｅｍｏｄｕｌａｔｅｄＲＳ（ＤＲＳ）を上りリンクパイロットチャネルＵＰｉＣＨに配置する。ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ変調部４０２は、データ変調を行ない、ＤＦＴ変換、サブキャリアマッピング、ＩＦＦＴ変換、ＣＰ（Cyclic Prefix）挿入、フィルタリングなどのＤＦＴ−ｓｐｒｅａｄ−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でも構わない。

同期補正部４０７は、制御データ抽出部４０６から入力された同期タイミングずれ量から、送信タイミングを補正し、送信タイミングに合うように設定されたデータを無線部４１１に出力する。無線部４１１は、変調されたデータをシステムにおいて予め定められた無線周波数にアップコンバートして、基地局装置に送信する。また、無線部４１１は、基地局装置からの下りリンクのデータを受信し、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ＯＦＤＭ復調部４０４に出力する。

チャネル推定部４０５は、下りリンクパイロットチャネルＤＰｉＣＨから無線伝搬路特性を推定し、ＯＦＤＭ復調部４０４に推定結果を出力する。また、基地局装置に無線伝搬路推定結果を通知するためにＣＱＩ情報に変換し、スケジューリング部４０３にＣＱＩ情報を出力する。ＯＦＤＭ復調部４０４は、チャネル推定部４０５の無線伝搬路推定結果から受信データを復調する。制御データ抽出部４０６は、受信データをユーザーデータと制御データに分離する。制御データ抽出部４０６は、ランダムアクセスプリアンブル番号の割り当て情報、上りリンクの同期情報、スケジューリング情報、ランダムアクセスレスポンスメッセージやその他のレイヤー２の制御データをスケジューリング部４０３に出力し、ユーザーデータを上位層に出力する。

スケジューリング部４０３は、ＵＬスケジューリング部４０３ａ、制御データ解析部４０３ｂ、制御データ作成部４０３ｃ、および上りリンク制御チャネル管理部４０３ｄから構成される。制御データ解析部４０３ｂは、制御データ抽出部４０６から制御情報を解析し、スケジューリング情報をＵＬスケジューリング部４０３ａに出力し、ランダムアクセスレスポンスメッセージおよび同期情報（Timing Advance CommandまたはTime Alignment
Command）に含まれる同期タイミングずれ量を同期補正部４０７に出力する。また、ＡＣＫを返すよう制御データ作成部４０３ｃに指示する。

また、制御データ解析部４０３ｂは、ランダムアクセスプリアンブル番号を受信するとランダムアクセスプリアンブル番号がＮｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ手順のランダムアクセスプリアンブル番号か、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ手順のランダムアクセスプリアンブル番号か判断する。その判断の結果、Ｎｏ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｄｎｏｍＡｃｃｅｓｓである場合、ランダムアクセスプリアンブル番号をプリアンブル選択部４０９に通知してランダムアクセスを実行させる。一方、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓである場合、同期が外れていると判断し、同期管理部４１０に同期タイマーを停止するように指示し、ＵＬスケジューリング部４０３ａにランダムアクセス以外の制御データやユーザーデータのデータを送信しないように指示し、上りリンク制御チャネル管理部４０３ｄに割り当てられている上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨを解放するように指示して、プリアンブル選択部４０９にランダムアクセスを行なうように指示する。

制御データ作成部４０３ｃは、ＡＣＫ／ＮＡＣＫやその他の制御データを作成し、データ制御部４０１に出力する。また、スケジューリング部２０３は、上位層からの指示や、同期管理部４１０からの同期外れの報告により、ランダムアクセスするようにプリアンブル選択部４０９に指示する。

プリアンブル選択部４０９は、スケジューリング部４０３からの指示により、ランダムアクセスで使用するランダムアクセスプリアンブル番号をランダムに選択し、選択したランダムアクセスプリアンブル番号をプリアンブル生成部４０８に出力する。スケジューリング部４０３からランダムアクセスプリアンブル番号が指示された場合には、指示されたランダムアクセスプリアンブル番号をプリアンブル生成部４０８に出力する。プリアンブル生成部４０８は、プリアンブル選択部４０９が選択したランダムアクセスプリアンブル番号でランダムアクセスプリアンブルを生成し、ＤＦＴ−ｓｐｒｅａｄ−ＯＦＤＭ変調部４０２に出力する。

同期管理部４１０は、上りリンクの同期を管理し、スケジューリング部４０３から同期タイマー値が入力されるとタイマー値をセットし、スケジューリング部４０３からの指示により、同期タイマーをスタートさせ、停止させ、またはリセットさせる。また、同期タイマーが満了になると同期が外れたことをスケジューリング部４０３に通知する。なお、同期タイマーが動いている場合を同期状態、同期タイマーが停止している場合を非同期状態とする。

図５は、基地局装置の動作を示すフローチャートである。まず、基地局装置は、上りリンクパイロットチャネルＵＰｉＣＨ（ＳＲＳおよびＤＲＳ）の品質を測定する（ステップＳ５０１）。次に、測定結果の受信品質が、品質閾値α未満であるかどうかを判断し（ステップＳ５０２）、品質閾値α未満でない場合、通常状態のままでステップＳ５０１における測定を繰り返す。一方、ステップＳ５０２において、測定結果の受信品質が、品質閾値α未満である場合、基地局装置は、移動局装置向けの下りリンク共用チャネルＰＤＳＣＨへのデータ送信を停止し、タイマーＴａをスタートまたはリセットする（ステップＳ５０３）。

タイマーＴａの間、受信品質を測定し（ステップＳ５０４）、受信品質が品質閾値β未満であるかどうかを判断する（ステップＳ５０５）。ステップＳ５０５において、受信品質が品質閾値β未満でない場合は、タイマーＴａを停止し（ステップＳ５０６）、通常状態に戻り、移動局装置向けの下りリンク共用チャネルＰＤＳＣＨへのデータ送信を再開する。一方、ステップＳ５０５において、受信品質が品質閾値β未満である場合は、基地局装置は、タイマーＴａが満了したかどうかを判断する（ステップＳ５０７）。ステップＳ５０７において、タイマーＴａが満了していない場合は、ステップＳ５０４へ遷移する一方、タイマーＴａが満了した場合は、タイマーＴｂをスタートさせる（ステップＳ５０８）。

基地局装置は、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓで使用するランダムアクセスプリアンブル番号を選択して、移動局装置に下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨを通してランダムアクセスプリアンブル番号を通知する（ステップＳ５０９）。なお、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓで使用するランダムアクセスプリアンブルがない場合は、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓのランダムアクセスプリアンブルを選択して移動局装置に下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨを通してランダムアクセスプリアンブル番号を通知する。

次に、実行するランダムアクセスが、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓであるか、または、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓであるかを判断する（ステップＳ５１０）。ステップＳ５１０において、実行するランダムアクセスが、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓである場合で、かつ、移動局装置が上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨやｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳを割り当てられている場合、基地局装置は、同期タイマーを停止して非同期状態に移行して、上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨやｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳの上りリンク無線リソースを解放して（ステップＳ５１１）、ステップＳ５１２へ遷移する。一方、ステップＳ５１０において、実行するランダムアクセスが、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓである場合、ステップＳ５１２に遷移する。

ステップＳ５１２において、タイマーＴｂ内にランダムアクセスが成功したかどうかを判断し（ステップＳ５１２）、タイマーＴｂ内にランダムアクセスが成功しない場合、非接続状態へ移行し（ステップＳ５１３）、移動局装置との接続を切断する。一方、ステップＳ５１２において、タイマーＴｂ内にランダムアクセスが成功した場合、タイマーＴｂを停止し（ステップＳ５１４）、通常状態に戻る。この時、上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨやｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳが割り当てられていない移動局装置に上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨやｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳを再割り当てしてもよい。

なお、ランダムアクセスレスポンスを送信した場合に同期タイマーをリセット・リスタートし、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓの場合は、非同期状態から同期状態に移行する。

図６は、移動局装置の動作を示すフローチャートである。まず、基地局装置からランダムアクセスプリアンブル番号を受信すると（ステップＳ６０１）、制御データ解析部４０３ｂは、ランダムアクセスプリアンブル番号がＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓであるか、または、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓであるかを判断する（ステップＳ６０２）。または、基地局装置からランダムアクセス指示を受信すると制御データ解析部でＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓかＮｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓかを判定する。

ステップＳ６０２において、ランダムアクセスプリアンブル番号が、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓであった場合（専用プリアンブルの通知があった場合）、プリアンブル選択部４０９にランダムアクセスプリアンブル番号を通知して（ステップＳ６０３）、ランダムアクセスを実行する（ステップＳ６０４）。一方、ステップＳ６０２において、ランダムアクセスプリアンブル番号が、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓであった場合（専用プリアンブルの通知なしでランダムアクセスの指示があった場合）、移動局装置は、基地局装置と移動局装置との間の上りリンクの同期が外れた（非同期）こととし、同期タイマーが走っている場合は、同期タイマーを停止または強制満了させ、上りリンク制御チャネル管理部で移動局装置に割り当てられている上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨやｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳなどの無線リソースを解放する（ステップＳ６０５）。

そして、移動局装置が、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ用のプリアンブル群から選択したランダムアクセスプリアンブルでＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓを実行する（ステップＳ６０６）。次に、ランダムアクセスが成功したかどうかを判断し（ステップＳ６０７）、ランダムアクセスが成功した場合、下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨのモニタリングしながら通信を継続する（ステップＳ６０８）。一方、ステップＳ６０７において、ランダムアクセスが失敗した場合、ある一定の回数、ＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓを再実行し、成功しない場合は、非接続状態へ移行し、基地局装置との接続を切断する（ステップＳ６０９）。

なお、ランダムアクセス実行時、移動局装置はランダムアクセスレスポンスメッセージで通知された同期情報の同期タイミングずれ量を使用して、送信タイミングを必ず補正する。つまり、基地局装置から専用プリアンブルの通知があった場合、ランダムアクセスレスポンスメッセージで通知された同期情報の同期タイミングずれ量を使用して、送信タイミングを補正し、走っている同期タイマーをリセット・リスタートする。基地局装置から専用プリアンブルの通知なしでランダムアクセスの指示があった場合、ランダムアクセスレスポンスメッセージで通知された同期情報の同期タイミングずれ量を使用して、送信タイミングを補正し、同期状態に移行し、同期タイマーをスタートさせる。

上記の例では、上りリンク同期が外れた移動局装置に対して下りリンクデータの到着を検知した場合の例を示したが、上記のような基地局装置によるランダムアクセスの起動を基地局装置−移動局装置間の上りリンクの同期制御（同期の更新）にも使用できる。

以上説明したように、基地局装置で無線リンク異常検出処理を行なうことにより、早期に無線リンクの回復処理ができ、上りリンクの無線リソースを有効に活用することができる。また、上記の例では、基地局装置は検出した無線リンクの異常の復旧処理を復旧期間Ｂで行なっているが、復旧期間Ａで行なっても特に問題ない。この場合、基地局装置は復旧期間Ｂでは、移動局装置によるランダムアクセスを待つ。基地局装置が選択するランダムアクセスの種類（Contention based、Non-contention based Random Access）によって、同期の維持、解放を示したが、基地局装置がランダムアクセスプリアンブル番号と一緒に同期維持・解放を示す情報（同期維持／同期解放を１ｂｉｔで示すような情報でもよい）または、同期タイマーのスタート（リセット）／停止を示す情報を移動局装置に通知することによっても上記の内容を実施することができる。

図７は、下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨのフォーマットを示す図である。例えば、図７に示すようなフォーマットを使用して、基地局装置は、ランダムアクセスプリアンブル番号を通知する下りリンク制御チャネルＰＤＣＣＨに上記同期維持・解放を示す情報、または同期タイマーのスタート（リセット）／停止を示す情報を含めて移動局装置に通知する。

この場合、図４において、基地局装置からランダムアクセスプリアンブル番号を受信すると、移動局装置の制御データ解析部４０３ｂは、ランダムアクセスプリアンブル番号と共に通知される同期維持・解放を示す情報から、同期を維持するか、同期を解放するのかを判断する。または、制御データ解析部４０３ｂは、ランダムアクセスプリアンブル番号と共に通知される同期タイマーのスタート（リセット）／停止を示す情報から、同期タイマーをスタート（リセット）するか、停止するかを判断する。制御データ解析部４０３ｂが、同期を解放するまたは同期タイマーを停止することを判断した場合は、移動局装置は、基地局装置と移動局装置の間の上りリンクの同期が外れた（非同期）こととし、同期タイマーが走っている場合は、同期管理部４１０に同期タイマーを停止または強制満了させ、上りリンク制御チャネル管理部４０３ｄに移動局装置に割り当てられている上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨやｓｏｕｎｄｉｎｇＲＳなどの上りリンクの無線リソースを解放させる。

この場合、基地局装置による基地局装置と移動局装置との間の同期管理を容易に行なうことが可能となる。また、基地局装置は、上記同期維持・解放を示す情報だけを下りリンク制御チャネルを通して、単独で送信してもよい。この場合、上りリンクの無線リソースをあまり使用していない移動局装置に同期解放を指示することが可能となるので、基地局装置は基地局装置と移動局装置との間の同期管理を容易に行なうことが可能となるだけでなく、上りリンクの無線リソースの管理も容易になる。

また、上記の例では、Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ（非競合ベースランダムアクセス）のランダムアクセスプリアンブルがすべて使用されている場合に、基地局装置はＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ（競合ベースランダムアクセス）を選択していたが、同期維持（同期タイマーの更新）の為にＮｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓを選択し、ｒａｄｉｏｌｉｎｋｐｒｏｂｌｅｍ状態を検出し、復旧期間にランダムアクセスさせる場合にＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎｂａｓｅｄＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓを選択するようにすることにしても良い。この場合も基地局装置による基地局装置と移動局装置との間の同期管理を容易に行なうことが可能となる。

２００基地局装置
２０１データ制御部
２０２ＯＦＤＭ変調部
２０３スケジューリング部
２０３ａＤＬスケジューリング部
２０３ｂＵＬスケジューリング部
２０３ｃ制御データ作成部
２０３ｄ上りリンク制御チャネル管理部
２０３ｅプリアンブル選択部
２０４チャネル推定部
２０５ＤＦＴ−ｓｐｒｅａｄ−ＯＦＤＭ復調部
２０６制御データ抽出部
２０７プリアンブル検出部
２０８同期タイミング測定部
２０９同期管理部
２１０上りリンク無線監視部
２１０ａ無線管理部
２１０ｂ無線品質判定部
２１１無線部４００移動局装置
４０１データ制御部
４０２ＤＦＴ−ｓｐｒｅａｄ−ＯＦＤＭ変調部
４０３スケジューリング部
４０３ａＵＬスケジューリング部
４０３ｂ制御データ解析部
４０３ｃ制御データ作成部
４０３ｄ上りリンク制御チャネル管理部
４０４ＯＦＤＭ復調部
４０５チャネル推定部
４０６制御データ抽出部
４０７同期補正部
４０８プリアンブル生成部
４０９プリアンブル選択部
４１０同期管理部
４１１無線部

Claims

基地局装置および移動局装置から構成される通信システムであって、
前記基地局装置が、前記移動局装置に対して競合ベースのランダムアクセスを指示した場合、前記基地局装置および前記移動局装置は、上りリンク同期を解放する一方、
前記基地局装置が、前記移動局装置に対して非競合ベースのランダムアクセスを指示した場合、前記基地局装置および前記移動局装置は、上りリンク同期を維持することを特徴とする通信システム。
前記基地局装置および前記移動局装置が、上りリンク同期を解放した場合、前記移動局装置に割り当てられている上りリンク無線リソースを解放することを特徴とする請求項１記載の通信システム
前記基地局装置は、上りリンクの受信品質を測定し、測定した受信品質が、第１の閾値未満の場合は、前記移動局装置に対して非競合ベースのランダムアクセスを指示することを特徴とする請求項１または請求項２記載の通信システム。
前記基地局装置は、非競合ベースのランダムアクセス用のランダムアクセスプリアンブル番号がすべて使用されている場合は、競合ベースのランダムアクセスを指示することを特徴とする請求項３記載の通信システム。
前記基地局装置は、前記測定した受信品質が、第１の閾値未満となってから経過した時間をカウントし、所定時間内に受信品質が第２の閾値以上とならない場合は、前記移動局装置に対して非競合ベースのランダムアクセスを指示することを特徴とする請求項３または請求項４記載の通信システム。
移動局装置に対して、ランダムアクセスプリアンブル番号を通知し、ランダムアクセスを実行させる基地局装置であって、
非競合ベースのランダムアクセスプリアンブル番号を選択し、または非競合ベースのランダムアクセス用のランダムアクセスプリアンブル番号がすべて使用されている場合は、競合ベースのランダムアクセス用のランダムアクセスプリアンブル番号を選択するプリアンブル選択部と、
前記プリアンブル選択部が、競合ベースのランダムアクセスを選択した場合は、上りリンク同期を解放する上りリンク制御チャネル管理部と、
前記選択したランダムアクセスプリアンブル番号を前記移動局装置に対して送信する送信部と、を備えることを特徴とする基地局装置。
上りリンクの受信品質を測定する受信品質測定部と、
前記上りリンクの受信品質が、第１の閾値未満となったときに経過時間のカウントを開始するタイマーと、を備え、
前記プリアンブル選択部は、所定時間内に受信品質が第２の閾値以上とならない場合は、非競合ベースのランダムアクセスプリアンブル番号を選択することを特徴とする請求項６記載の基地局装置。
前記上りリンク制御チャネル管理部は、上りリンク同期を解放した場合、移動局装置に割り当てた上りリンク無線リソースを解放することを特徴とする請求項６または請求項７記載の基地局装置。
基地局装置から通知されたランダムアクセスプリアンブル番号に基づいて、ランダムアクセスを実行する移動局装置であって、
受信したランダムアクセスプリアンブル番号に基づいて、前記基地局装置から競合ベースのランダムアクセスを指示されたのか、または非競合ベースのランダムアクセスを指示されたのかを判断し、前記判断の結果、非競合ベースのランダムアクセスである場合、非競合ベースのランダムアクセスプリアンブル番号を出力する一方、競合ベースのランダムアクセスである場合、上りリンク同期を解放する旨の信号を出力すると共に、競合ベースのランダムアクセスプリアンブル番号を出力する制御データ解析部と、
前記出力された競合ベースまたは非競合ベースのランダムアクセスプリアンブル番号に基づいて、ランダムアクセスを実行するランダムアクセス実行部と、を備えることを特徴とする移動局装置。
前記制御データ解析部から、上りリンク同期を解放する旨の信号が出力されたときに、上りリンク同期の解放を行なう移動局側上りリンク制御チャネル管理部を備えることを特徴とする請求項９記載の移動局装置。
前記移動局側上りリンク制御チャネル管理部は、上りリンク同期を解放した場合、割り当てられている上りリンク無線リソースを解放することを特徴とする請求項１０記載の移動局装置。