JP5549561B2 - 移動局、無線基地局装置 - Google Patents
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Description
無線基地局装置は、移動局からプリアンブルを受信すると、予めプリアンブルとして記憶している信号パターンとこの受信したプリアンブルを比較することで、自装置と移動局の間の同期タイミングずれを算出する。すなわち、無線基地局装置は、同期タイミングずれの算出結果に基づき、移動局に対して指示すべき送信タイミングの進み量(正の値またはゼロ)を算出する。さらに無線基地局装置は、L2/L3(Layer2/Layer3)メッセージを送信するためスケジューリング等を行う。そして、無線基地局装置は、下りの共有チャネル(DL-SCH: Downlink-Shared CHannel)を用いて、プリアンブルに対する応答(プリアンブル応答)であるメッセージ2を送信する(ステップS2)。このメッセージ2には、送信タイミングの進み量を指示するためのTA(Timing Advance)コマンドとスケジューリング情報等を含む。
移動局は、メッセージ2を受信すると、メッセージ2内のスケジューリング情報を参照し、スケジューリングされた無線リソースを用いてメッセージ3を送信する(ステップS3)。メッセージ3には、移動局の固有識別子(UE identifier)が含まれる。無線基地局装置は、メッセージ3を受信すると、移動局間で衝突が生じているか否かを判断して競合解決(contention resolution)を行うためのメッセージ4を移動局宛に送信する(ステップS4)。
図3において、移動局と無線信号の送受信を直接行うアンテナ装置は、セルの中心付近に設けられるため、このアンテナ装置における信号のタイミングが移動局との間で信号の送受信を行うに当たっての基準タイミング(アンテナ端)となる。一方、アンテナ装置で送受信される信号は、無線基地局装置内の送受信データ処理部で処理される。この送受信データ処理部では、アンテナ装置と無線基地局装置の間の信号の遅延量Tを基準タイミング(アンテナ端)からキャンセルしたタイミングに基づいて信号処理を行う。このとき、基準タイミング(アンテナ端)に対して、ケーブルによる信号の遅延量Tを考慮したタイミングを、基準タイミング(アンテナ端)と区別し、以下の説明では「処理基準タイミング」という。光ケーブルを適用する場合、信号伝送による遅延量は、例えば10km当たり数10μsである。
無線基地局装置宛に信号を送信する無線送信部;
無線基地局装置から信号を受信する無線受信部;
無線基地局装置と無線リンクを確立するに当たって、無線基地局装置から受信する信号の中から、無線基地局装置から指示される、移動局の送信タイミングの進み量(正の値またはゼロ)を取得するタイミング取得部;
無線送信部から無線基地局装置宛に送信される信号の送信タイミングを調整するタイミング処理部であって、上記進み量が正の値のときには、新たに送信する信号の送信タイミングを前に送信した信号の送信タイミングよりも上記進み量だけ早め、上記進み量がゼロのときには、新たに送信する信号の送信タイミングを前に送信した信号の送信タイミングよりも所定時間だけ遅延させる、タイミング処理部;
を備えた移動局が提供される。
移動局宛に信号を送信する無線送信部;
移動局から信号を受信する無線受信部;
各移動局から自装置と無線リンクを確立するための第1の信号を受信すると、その受信タイミングを検出し、各移動局に対して指示すべき送信タイミングの進み量(正の値またはゼロ)を検出するタイミング検出部;
前記進み量をゼロとして指示すべき移動局の数が所定数を超えるか否か判定し、当該所定数を超える場合には、その後に各移動局から受信する信号の受信タイミングをすべて所定時間遅延させるタイミング処理部;
を備えた無線基地局装置が提供される。
(1−1)実施形態のタイミング調整方法
本実施形態のタイミング調整方法は、移動通信システムにおけるランダムアクセスプロシージャにおいて、移動局と無線基地局装置の間でより確実に同期タイミングをとれるようにしたものである。ランダムアクセスプロシージャでは、無線基地局装置から送出されるTAコマンドによって移動局に対して送信タイミングの進み量(正の値またはゼロ)が指示される。以下の説明では、この進み量(正の値またはゼロ)を「TA」あるいは「TA値」と適宜表記する。従来のランダムアクセスプロシージャにおいて、移動局と無線基地局装置の間の同期タイミングずれが解消されない場合があるのは、無線基地局装置が移動局に対して送信タイミングの進み量(正の値またはゼロ)の指示のみが可能であり、送信タイミングを遅延させる指示を出すことができないことに起因する。そこで、本実施形態のタイミング調整方法では、移動局が無線基地局装置から、進み量をゼロとする指示を受信すると、その後の送信タイミングを所定時間だけ遅延させる処理を行うことで、新たに無線基地局装置によって指示される進み量が正の値となるようにする。
なお、ここで想定される移動通信システムでは、図1に示したように、アンテナ装置と無線基地局装置が比較的長距離のケーブルによって接続されており、両者の間でケーブルによる信号伝送時間に起因した送受信タイミングの遅延が存在する。
図7に示すように、図6の場合と同様、ステップS1で移動局から送信されるメッセージ1が無線基地局装置において、処理基準タイミングよりも早いタイミングで受信される場合が想定される。この場合に、ステップS2において移動局に与えられるTAコマンドで指示されるTA値はゼロである。
次に、本実施形態の移動局および無線基地局装置の構成について、図8および図9を参照して説明する。なお、図8および図9を参照した各構成の説明では適宜、LTE(Long Term Evolution)に従った通信仕様、すなわち、下り通信がOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、上り通信がSC−FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)を採る場合の例について言及するが、通信仕様は、これらの方式に限定されない。
復調部13は、無線受信部12により得られたデジタルベースバンド信号に対してFFT(Fast Fourier Transform)処理を行うことで周波数領域信号を生成する。さらに復調部13は、無線基地局装置からの共通チャネルの情報、あるいは自局宛に割り当てられたチャネルの情報を周波数領域信号から抽出して復調処理を施すことで、無線基地局装置からの受信データを取得する。受信データである無線基地局装置からのメッセージまたは下りデータは、上位レイヤの処理のために受信データ処理部14へ送出される。
送信タイミング処理部16は、TAコマンド検出部15によって取得されたTA値に基づいて、移動局から無線基地局装置宛に送信されるメッセージあるいはデータの送信タイミングを調整する処理を行う。具体的には、送信タイミング処理部16は、取得したTA値が正の値である場合には、その正の値のTA値に相当する時間だけ送信タイミングを早めるように送信タイミングを制御することを、送信タイミング制御部19へ指示する。また、送信タイミング処理部16は、取得したTA値がゼロである場合には、所定時間だけ送信タイミングを遅延させるように送信タイミングを制御することを、送信タイミング制御部19へ指示する。
送信タイミング制御部19は、送信タイミング処理部16からの指示に基づいて、無線基地局装置宛の送信タイミングを早める、あるいは遅延させる処理を行う。
また、図9に示す構成は、アンテナ装置を包含したものとなっている。図9では、例えば、受信アンテナ31、無線受信部32、無線送信部40および送信アンテナ41がアンテナ装置に対応する。
復調部33は、無線受信部32により得られたデジタルベースバンド信号に対してFFT処理を行うことで周波数領域信号を生成する。さらに復調部33は、特定の移動局に割り当てられたチャネルの情報、あるいはランダムアクセスチャネルの情報を周波数領域信号から抽出して復調処理を施すことで、その特定の移動局からの受信データを取得する。受信データである移動局からのメッセージまたは上りデータは、上位レイヤの処理のために受信データ処理部34へ送出される。
受信タイミング処理部36は、受信タイミング検出部35によって検出された受信タイミングと自装置の処理基準タイミングを比較する。その結果、受信タイミングが処理基準タイミングと一致しているか、または遅延している場合には、受信タイミング処理部36は、その遅延量に応じたTA値(ゼロまたは正の値)を送信データ処理部38へ通知する。受信タイミングが処理基準タイミングよりも進んでいる場合には、受信タイミング処理部36は、ゼロのTA値を送信データ処理部38へ通知する。なお、処理基準タイミングは、アンテナ装置と無線基地局装置とがケーブルを介して離間して配置されている場合に、そのケーブルによる信号伝送時間に応じた遅延量が考慮されて予め設定されている。
変調部39は、送信データ処理部38から与えられる送信データについて所定の変調処理を行う。変調部39は、移動局に対して特定の無線リソースが割り当てられていれば、その無線リソースへのマッピング処理、および、IFFTによる時間領域信号(送信信号)への変換処理を行う。なお、移動局に対して無線リソースが割り当てられていない場合には、下り共有チャネルを用いて移動局宛にメッセージを送信するように、変調部39が設定されている。
次に、本実施形態の移動局の動作について、図10および図11を参照して説明する。図10は、ランダムアクセスプロシージャにおける本実施形態の移動局の動作を示すフローチャートである。図11は、図10に示す動作に伴って無線基地局装置で受信されるメッセージおよび受信データの受信タイミングの変化を、(a),(b),(c)の順に時刻の経過に沿って示す図である。
ステップS16を経た後は、既にTA≠0となっているTAコマンドを検出しているため、ステップS20へ進む(ステップS18のYes)。
一方、移動局の送信タイミング処理部16は、取得されたTA値が正の値(つまり、TA≠0)である場合(ステップS22のNo)、TA値が示す時間だけ送信タイミングを早める処理を行う(ステップS26)。これにより、移動局と無線基地局装置の間の同期タイミングがとれるようになる。例えば、図11の(c)に示す例では、メッセージ3に続く移動局からの上りデータの送信タイミングがNTAだけ早められ、無線基地局装置においてその上りデータの受信データが処理基準タイミングと一致するようになる。
以下、好ましいαの設定の一例について説明する。
例えばプリアンブルの前方にCPを付加して送信する場合、そのCPはプリアンブルのうち最後の所定量のデータがコピーして付加されるため、無線基地局装置は、処理基準タイミングがCPの受信期間とオーバラップしていれば、プリアンブルを正しく受信できる。処理基準タイミングから見てCPの長さ以上にメッセージ1の受信タイミングが進んでいる場合には、プリアンブルを正しく受信できず、無線基地局装置は、プリアンブル応答であるメッセージ2を移動局宛に送信することはできない。つまり、処理基準タイミングからのメッセージ1の受信タイミングの進み量が最大でもCPの長さ以下となる場合に、無線基地局装置は、メッセージ2を送信でき、移動局の送信タイミングの遅延によって同期タイミングをとることができる。そのため、移動局の送信タイミングの遅延量αの最大値は、CPの長さの最小値(例えば、LTEでは最小幅100μs)以下とすることが、タイミング調整が有効に機能する観点から好ましい。一方、TAコマンドで設定可能なTA値の単位(例えば、アンテナ装置から受信する信号処理におけるサンプリング時間;例えば0.52μs)を考慮すると、αの好ましい範囲の一例は、0.52μs〜100.52μsとすることができる。
以下、第2の実施形態について説明する。
本実施形態の移動通信システムでは、無線基地局装置が複数の移動局との間で無線リンクを確立するときに、後述する所定の条件を満足するときに、すべての移動局からのメッセージまたは上りデータの受信タイミングを無線基地局装置側で所定時間遅延させる。これによって、移動局と無線基地局装置の間の同期タイミングずれを解消するようにする。このとき、すべての移動局からのメッセージまたは上りデータの受信タイミングを無条件に遅延させてしまうと、正常な場合(無線基地局装置とアンテナ装置の間のケーブルによる信号の遅延量の設定が適切であり、すべての移動局が故障していない場合等)にも関わらず、受信処理が遅延することになり好ましくない。そこで、所定の条件(TA=0と指示すべき移動局の数が所定数を超えること)を満足する場合に、すべての移動局からのメッセージまたは上りデータの受信タイミングを無線基地局装置側で所定時間遅延させるようにする。
次に、本実施形態の無線基地局装置の構成について、図13を参照して説明する。なお、本実施形態の移動局の構成は、図8に示したものと同一でよい。また、図13に示した各構成要素において、図9に示したものと同一の構成要素については、特記しない限り、同一の符号を付して重複説明を省略する。
また、図13に示す無線基地局装置において、受信タイミング処理部36は、ランダムアクセスプロシージャのプリアンブル(メッセージ1)の受信タイミングが自装置の処理基準タイミングよりも進んでいる移動局の数、つまりTA=0と指示すべき移動局の数、を計数するカウンタを備える。そして、受信タイミング処理部36は、カウンタの値が所定数を超える場合には、受信タイミング制御部37に対して、移動局からのメッセージまたは上りデータの受信タイミングをすべて所定時間だけ遅延させることを指示する。
次に、本実施形態の無線基地局装置の動作について、図14を参照して説明する。図14は、ランダムアクセスプロシージャにおける本実施形態の無線基地局装置の動作を示すフローチャートである。
図14において先ず、無線基地局装置の受信タイミング検出部35は、各移動局からのメッセージおよび上りデータの受信タイミングを検出する(ステップS30)。無線基地局装置の受信タイミング処理部36は、受信タイミング処理部36は、検出された受信タイミングと自装置の処理基準タイミングを比較し、各移動局宛のTAコマンドに含めるTA値を算出する(ステップS32)。そして、受信タイミング処理部36は、ランダムアクセスプロシージャにおけるプリアンブル(メッセージ1)の受信に対して算出されるTA値がゼロである(TA=0)ときに(ステップS34のYes)、カウンタをインクリメントする(ステップS36)。
なお、図14において、受信タイミングを所定時間αだけ遅延させる処理は、ステップS38においてカウント値がβ以下となるまで継続して行われる。つまり、ステップS40の後、ステップS30に戻る。これは、所定時間αの値が小さ過ぎる場合には、1回の受信タイミングの遅延処理のみではS38におけるカウント値がβ以下とはならない場合が考えられるためである。
本実施形態において、遅延量αは、第1の実施形態の遅延量αと同じである必要はないが、無線基地局装置内の処理能力を考慮して設定されてよい。例えば無線基地局装置では、1msのサブフレーム単位でタイミングが管理されており、8ms単位(8サブフレーム)でHARQ(Hybrid-ARQ)の処理タイミングについて移動局のスケジューリングを行っている場合がある。そのため、無線基地局装置において受信タイミングに対する遅延量が大き過ぎて1ms内で処理が完了しない場合には、スケジューリングに影響が出る。よって、受信タイミングに遅延量が設定するに当たっては、1msのサブフレーム内で移動局の受信処理が完了するように遅延量を設定することが好ましい。つまり、遅延量をどれだけ大きく設定できるかについては、無線基地局装置の処理能力に依存する。
一方、本実施形態において、所定値βは、移動局の故障率と無線基地局装置のセル内に収容可能な移動局の数を乗算することで決定することができる。移動局の故障率、セル内に収容可能な移動局の数は、測定値あるいは測定値に基づく統計値等を用いてよい。
以下、第3の実施形態について説明する。
無線基地局装置のセル内に故障した移動局が存在し、この故障した移動局が常時、予定したタイミングよりも早いタイミングでメッセージおよび上りデータを送信することが考えられる。このとき、その故障した移動局が何度も無線基地局装置との無線リンクを確立することを試みる場合には、その都度、故障した移動局からのプリアンブル(メッセージ1)が無線基地局装置の処理基準タイミングよりも早くなることが考えられる。このような場合、第2の実施形態のタイミング調整方法では、同一の故障した移動局からのプリアンブル(メッセージ1)の送信によって、無線基地局装置の受信タイミング処理部36のカウンタのカウント値が所定値βを超えることになる。これでは、特定の故障した移動局の動作によって、無線基地局装置が受信するすべてのメッセージおよび上りデータを遅延させることになって好ましくない。そこで、本実施形態のタイミング調整方法は、故障した移動局による影響を除外し、より確実に第2の実施形態のタイミング調整方法を実行できるようにすることを意図している。
本実施形態の無線基地局装置の構成について、図15を参照して説明する。なお、本実施形態の移動局の構成は、図8に示したものと同一でよい。また、図15に示した各構成要素において、図13に示したものと同一の構成要素については、特記しない限り、同一の符号を付して重複説明を省略する。
移動局情報格納部45には、移動局の固有識別子と、対応する移動局からのプリアンブル(メッセージ1)の受信タイミングに基づくTA値がゼロである回数とが、対応付けられて記録される。移動局情報格納部45は例えば不揮発性メモリによって構成される。移動局の固有識別子は、例えばLTEのランダムアクセスプロシージャではUE identifierでよいが、無線基地局装置が個々の移動局を識別可能なコードであれば如何なる形式の情報でもよい。
受信タイミング処理部36は、受信タイミング検出部35によって検出された移動局からのプリアンブル(メッセージ1)の受信タイミングと自装置の処理基準タイミングを比較する。そして、受信タイミング処理部36は、プリアンブル(メッセージ1)の受信タイミングが処理基準タイミングよりも進んでいる場合には、ゼロのTA値を送信データ処理部38へ通知するとともに、移動局情報格納部45内の移動局の固有識別子に対応する、TA値がゼロである回数をインクリメントする。
本実施形態の無線基地局装置において、受信タイミング処理部36は、移動局情報格納部45を参照し、TA値がゼロである回数が所定回数θを超える固有識別子が存在するか否か逐次判定する。また、受信タイミング処理部36は、移動局情報格納部45に記録されている固有識別子ごとの回数のデータを積算することで、TA=0と指示すべき移動局の数を算出する。
次に、本実施形態の無線基地局装置の動作について、図16を参照して説明する。図16は、ランダムアクセスプロシージャにおける本実施形態の無線基地局装置の動作を示すフローチャートである。
次に、受信タイミング処理部36は、移動局情報格納部45内において、回数CAが所定回数θを超える固有識別子(CA>θ)が存在するか判定し(ステップS58)、存在する場合にはその固有識別子の移動局が故障していると判断する(ステップS60)。つまり、何度もプリアンブル(メッセージ1)の受信タイミングが無線基地局装置の処理基準タイミングよりも早くなるようなプリアンブルを送信する移動局は故障していると判断される。
無線基地局装置宛に信号を送信する無線送信部と、
無線基地局装置から信号を受信する無線受信部と、
無線基地局装置と無線リンクを確立するに当たって、無線基地局装置から受信する信号の中から、無線基地局装置から指示される、移動局の送信タイミングの進み量(正の値またはゼロ)を取得するタイミング取得部と、
無線送信部から無線基地局装置宛に送信される信号の送信タイミングを調整するタイミング処理部であって、前記進み量が正の値のときには、新たに送信する信号の送信タイミングを前に送信した信号の送信タイミングよりも前記進み量だけ早め、前記進み量がゼロのときには、新たに送信する信号の送信タイミングを前に送信した信号の送信タイミングよりも所定時間だけ遅延させる、タイミング処理部と、
を備えた移動局。
前記タイミング処理部は、無線基地局装置から指示される進み量がゼロでなくなるまで、新たに送信する信号の送信タイミングを前に送信した信号の送信タイミングよりも所定時間だけ遅延させることを繰り返す、
付記1に記載された移動局。
移動局宛に信号を送信する無線送信部と、
移動局から信号を受信する無線受信部と、
各移動局から自装置と無線リンクを確立するための第1の信号を受信すると、その受信タイミングを検出し、各移動局に対して指示すべき送信タイミングの進み量(正の値またはゼロ)を検出するタイミング検出部と、
前記進み量をゼロとして指示すべき移動局の数が所定数を超えるか否か判定し、当該所定数を超える場合には、その後に各移動局から受信する信号の受信タイミングをすべて所定時間遅延させるタイミング処理部と、
を備えた無線基地局装置。
前記進み量をゼロとして指示すべき移動局の情報を格納する情報格納部、をさらに備え、
前記タイミング処理部は、前記情報格納部を参照して、特定の移動局に対して進み量をゼロとして指示する回数が所定回数を超える場合には、進み量をゼロとして指示すべき移動局の数が前記所定数を超えたか否かを判定するに当たって、前記特定の移動局を除外する、
付記3に記載された無線基地局装置。
移動局が無線基地局装置との間で無線リンクを確立するときのタイミング調整方法であって、
移動局は、無線基地局装置と無線リンクを確立するための第1の信号を無線基地局装置宛に送信し、
無線基地局装置は、前記第1の信号を受信すると、第1の信号の受信タイミングに基づいて移動局の送信タイミングの進み量(正の値またはゼロ)を指示する第2の信号を移動局宛に送信し、
移動局は、前記第2の信号を受信すると、前記進み量が正の値のときには、前記第1の信号よりも前記進み量だけ送信タイミングを早めて第3の信号を無線基地局装置宛に送信し、前記進み量がゼロのときには、前記第1の信号よりも所定時間だけ送信タイミングを遅延させて第3の信号を無線基地局装置宛に送信する、
ことを含む、タイミング調整方法。
移動局は、無線基地局装置から指示される進み量がゼロでなくなるまで、無線基地局装置宛に新たに送信する信号の送信タイミングを、前に送信した信号の送信タイミングよりも前記所定時間だけ遅延させることを繰り返すことをさらに含む、
付記5に記載されたタイミング調整方法。
無線基地局装置が複数の移動局との間で無線リンクを確立するときのタイミング調整方法であって、
各移動局は、無線基地局装置と無線リンクを確立するための第1の信号を無線基地局装置宛に送信し、
無線基地局装置は、各移動局から前記第1の信号を受信すると、第1の信号の受信タイミングに基づいて各移動局に対して指示すべき送信タイミングの進み量(正の値またはゼロ)を算出し、
無線基地局装置は、前記第1の信号に基づいて前記進み量をゼロとして指示すべき移動局の数が所定数を超える場合には、その後に各移動局から受信する信号の受信タイミングをすべて所定時間遅延させる、
ことを含む、タイミング調整方法。
特定の移動局に対して前記進み量をゼロとして指示する回数が所定回数を超える場合には、進み量をゼロとして指示すべき移動局の数が前記所定数を超えたか否かを判定するに当たって、前記特定の移動局を除外する、
ことをさらに含む、付記7に記載されたタイミング調整方法。
11…受信アンテナ
12…無線受信部
13…復調部
14…受信データ処理部
15…TAコマンド検出部
16…送信タイミング処理部
17…送信データ処理部
18…変調部
19…送信タイミング制御部
20…無線送信部
21…送信アンテナ
eNB…無線基地局装置
31…受信アンテナ
32…無線受信部
33…復調部
34…受信データ処理部
35…受信タイミング検出部
36…受信タイミング処理部
37…受信タイミング制御部
38…送信データ処理部
39…変調部
40…無線送信部
41…送信アンテナ
45…移動局情報格納部
Claims (4)
- 無線基地局装置宛に信号を送信する無線送信部と、
無線基地局装置から信号を受信する無線受信部と、
無線基地局装置と無線リンクを確立するに当たって、無線基地局装置から受信する信号の中から、無線基地局装置から指示される、移動局の送信タイミングの進み量(正の値またはゼロ)を取得するタイミング取得部と、
無線送信部から無線基地局装置宛に送信される信号の送信タイミングを調整するタイミング処理部であって、前記進み量が正の値のときには、新たに送信する信号の送信タイミングを前に送信した信号の送信タイミングよりも前記進み量だけ早め、前記進み量がゼロのときには、新たに送信する信号の送信タイミングを前に送信した信号の送信タイミングよりも所定時間だけ遅延させる、タイミング処理部と、
を備えた移動局。 - 前記タイミング処理部は、無線基地局装置から指示される進み量がゼロでなくなるまで、新たに送信する信号の送信タイミングを前に送信した信号の送信タイミングよりも所定時間だけ遅延させることを繰り返す、
請求項1に記載された移動局。 - 移動局宛に信号を送信する無線送信部と、
移動局から信号を受信する無線受信部と、
各移動局から自装置と無線リンクを確立するための第1の信号を受信すると、その受信タイミングを検出し、各移動局に対して指示すべき送信タイミングの進み量(正の値またはゼロ)を検出するタイミング検出部と、
前記進み量をゼロとして指示すべき移動局の数が所定数を超えるか否か判定し、当該所定数を超える場合には、その後に各移動局から受信する信号の受信タイミングをすべて所定時間遅延させるタイミング処理部と、
を備えた無線基地局装置。 - 前記進み量をゼロとして指示すべき移動局の情報を格納する情報格納部、をさらに備え、
前記タイミング処理部は、前記情報格納部を参照して、特定の移動局に対して進み量をゼロとして指示する回数が所定回数を超える場合には、進み量をゼロとして指示すべき移動局の数が前記所定数を超えたか否かを判定するに当たって、前記特定の移動局を除外する、
請求項3に記載された無線基地局装置。
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