JP5550735B2 - ワイヤレス通信システムにおけるレンジ拡張のための方法 - Google Patents

ワイヤレス通信システムにおけるレンジ拡張のための方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００７年４月２７日に出願された米国特許出願第１１／７４１，０６８号に関する。本出願はまた、２００９年１０月２９日に出願された米国仮特許出願第６１／２８０，０７１号の利益を主張するものである。
本発明は、一般に通信システムに関し、より詳細には、ワイヤレス通信システムに関する。
ワイヤレス通信システムは、一般的に、各基地局またはアクセス・ポイントに関連する地理的地域（またはセル）において、モバイル・ユニット（ｍｏｂｉｌｅ ｕｎｉｔ）に対してワイヤレス接続性を提供するための１つまたは複数の基地局またはアクセス・ポイントを含んでいる。モバイル・ユニットと基地局とは、ワイヤレス通信リンク、またはエア・インターフェース（ａｉｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を介して変調された無線周波数信号を送信することにより通信する。エア・インターフェースは、基地局からモバイル・ユニットへと情報を送信するためのダウンリンク（または順方向リンク）チャネルと、モバイル・ユニットから基地局へと情報を送信するためのアップリンク（または逆方向リンク）チャネルとを含む。アップリンク・チャネルと、ダウンリンク・チャネルとは、一般的にデータ・チャネル、ランダム・アクセス・チャネル（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｃｈａｎｎｅｌｓ）、ブロードキャスト・チャネル（ｂｒｏａｄｃａｓｔ ｃｈａｎｎｅｌｓ）、ページング・チャネル（ｐａｇｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌｓ）、制御チャネルなどへと分割される。
モバイル・ユニットは、１つまたは複数のランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）上でメッセージを送信することにより、基地局との通信を開始することができる。アップリンク・ランダム・アクセス・チャネルは、同期化されておらず、またそれゆえに、基地局のカバレッジ・エリアの内部の任意のモバイル・ユニットにより同期化されたダウンリンク・タイミングと相対的な任意の時刻に送信され得る。基地局の中のレシーバは、それゆえに、ランダム・アクセス・チャネルを絶えず監視し、またモバイル・ユニットによって送信されるランダム・アクセス・チャネルにおいて、シンボルのあらかじめ決定されたシーケンス（時に、ＲＡＣＨプリアンブル（ＲＡＣＨ ｐｒｅａｍｂｌｅ）と称されることもある）を求めてランダム・アクセス・チャネル上で受信される信号を検索する必要がある。検索プロセスを実現可能なものにするために、ランダム・アクセス・チャネルのフォーマットは、標準化される必要がある。例えば、ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・サービス（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）（ＵＭＴＳ）ロング・ターム・エボリューション（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）（ＬＴＥ）システムにおける従来のランダム・アクセス・チャネルは、１．０８ＭＨｚの帯域幅における１ｍｓの伝送時間間隔（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｎｔｅｒｖａｌ）（ＴＴＩ）中のサブフレームにおいて送信される。
セルの中心の近くのモバイル・ユニットと、セルのエッジの近くのモバイル・ユニットとによって送信される信号のアップリンク・ランダム・アクセスのための受信時間は、セル半径に対応するラウンド・トリップ遅延と同じ量だけオフセットされることが可能である。特定のサブフレームについての同期化されていないランダム・アクセス・アップリンク信号は、対応する同期化されたダウンリンク・サブフレームの到着時刻と相対的に送信されるので、そのオフセットは、生ずる。セルの中心におけるモバイル・ユニットは、セルのエッジにおけるモバイル・ユニットよりも（おおよそセル半径に対応する一方向遅延だけ）前に同期化されたダウンリンク・サブフレームを受信し、また中心のモバイル・ユニットから送信されるアップリンク信号は、エッジのモバイル・ユニットから送信されるアップリンク信号よりも（おおよそセル半径に対応する一方向遅延だけ）前に基地局に到着する。異なるサブフレームに関連するランダム・アクセス・チャネルの間のシンボル間の干渉は、１つのサブフレームに関連するランダム・アクセス信号が、後続のサブフレームとオーバーラップし、またそれゆえに後続のサブフレームに関連するランダム・アクセス信号と干渉する場合に、起こる。シンボル間の干渉は、その間にシンボル間の干渉を低減または防止するためにアップリンク信号が送信されない、各ランダム・アクセス・チャネル・サブフレームの中のガード・タイム（ｇｕａｒｄ ｔｉｍｅ）を含めることにより低減されることが可能である。例えば、ランダム・アクセス・チャネル・サブフレームは、０．８ｍｓのプリアンブルと、プリアンブルの中にシンボルのシーケンスの一部分のコピーを含む１０２．６μｓの巡回プレフィックス（ｃｙｃｌｉｃ ｐｒｅｆｉｘ）とに分割されることが可能である。伝送時間間隔の中の残りの９７．４μｓは、ガード・タイムとして予約される。
基地局のカバレッジ・エリアは、巡回プレフィックスの持続時間と、ガード・タイムとに関係づけられる。例えば、約０．１ｍｓの従来のガード・タイムは、約１５キロメートルを移動する信号についてのラウンド・トリップ遅延に対応する。それゆえに、ガード・タイムについて約０．１ｍｓを含むランダム・アクセス・チャネル・フォーマットは、約１５キロメートルまでの半径を有するカバレッジ・エリアまたはセル・サイズの場合に、シンボル間の干渉を低減させ、または防止するために適切である。同様に、巡回プレフィックスの持続時間は、カバレッジ・エリアのサイズに関係づけられる。例えば、約０．１ｍｓの巡回プレフィックスは、約１５キロメートルまでの半径を有するカバレッジ・エリアの場合に適している。１５ｋｍのレンジは、従来のワイヤレス通信システムのために十分であると考えられてよいが、ＵＭＴＳ ＬＴＥなど、提案されたワイヤレス通信システムの基地局のレンジは、沿岸エリアにおけるカバレッジなど、良好な無線伝搬状態を有するシナリオにおいては、少なくとも１００ｋｍへと増大することが期待される。
基地局によってサポートされるランダム・アクセス・チャネルのレンジを拡張する提案は、伝送時間間隔を２ｍｓへと増大させることを含んでいる。例えば、１つの提案は、ランダム・アクセス・チャネルの構造を変更することを含んでいる。この提案においては、拡張された伝送時間間隔は、０．８ｍｓのＲＡＣＨプリアンブルを含んでいる。巡回プレフィックス（ＣＰ）の長さはまた、望ましいカバレッジ・エリアに比例して増大する。例えば、追加の巡回プレフィックス長のあらゆる０．１ｍｓは、追加の１５キロメートルのカバレッジを明らかにすることになる。ガード・タイムはまた、巡回プレフィックス長と同じレートで増大する。したがって、０．８ｍｓのＲＡＣＨプリアンブルを用いて、ガード・タイムと巡回プレフィックスとのために使用可能な時間は、２ｍｓ−０．８ｍｓ＝１．２ｍｓとなる。このＲＡＣＨレンジ拡張の提案は、ＲＡＣＨプリアンブル検出のレシーバの複雑さを低減させようと試みる。しかしながら、新しい情報は、これらの間隔中に送信される可能性がないので、ガード・タイムと、巡回プレフィックスとは、純粋なオーバーヘッドと考えられる。それゆえに、０．１ｍｓの現在の値をずっと超えてガード・タイムまたは巡回プレフィックス長を増大させることは、高いリソース・コストのためにセルのレンジを拡張する望ましいやり方とは考えられない。
他の提案においては、巡回プレフィックスと、ガード・タイム（またはガード期間）との間の２つの区分が、想定されることが可能であり、１つの場合には、プリアンブルに割り付けられないサブフレームの１．２ｍｓの部分が、巡回プレフィックスと、ガード・タイムとに均一に割り付けられることが可能であり、その結果、ＲＡＣＨカバレッジは、９０ｋｍまで拡張される。代わりに、プリアンブルに割り付けられないサブフレームの１．２ｍｓの部分は、巡回プレフィックス長と、ガード・タイムとの間で不均一に分配されることも可能である。巡回プレフィックスと、ガード・タイムとに対する割り付けられた時間の不均一な分布は、巡回プレフィックス長が０．６６７ｍｓ以上である場合に、カバレッジを１００ｋｍまで拡張することが可能である。しかしながら、シンボル間の干渉は、プリアンブルが、セル・エッジの近くのモバイル・ユニットによって送信されるという場合においては、巡回プレフィックスとガード・タイムとの割付けとが不均一であるときに起こる可能性がある。さらに、拡張されたセルのエッジにあるモバイル・ユニットから、例えば、基地局から９０ｋｍまたは１００ｋｍほどもあるモバイル・ユニットから受信される信号強度は、非常に低い可能性があり、これは、ランダム・アクセス・チャネルのプリアンブルを検出する可能性を低減させる可能性がある。
開示された本主題は、上記で述べられた１つまたは複数の問題の影響に対処することを対象としている。以下は、開示された本主題のいくつかの態様の基本的な理解を提供するために、開示された本主題の簡略化された概要を提示している。本概要は、開示された本主題についての網羅的な概説ではない。開示された本主題の主要な要素、または重要な要素を識別すること、あるいは開示された本主題の範囲を示すことは、意図されてはいない。その唯一の目的は、後で論じられる、より詳細な説明に対する前置きとして簡略化された形式でいくつかの概念を提示することである。
一実施形態においては、ワイヤレス通信システムにおけるレンジ拡張（ｒａｎｇｅ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）のための一方法が、提供される。本方法の一実施形態は、モバイル・ユニットが、タイミング・アドバンス・コマンド（ｔｉｍｉｎｇ ａｄｖａｎｃｅ ｃｏｍｍａｎｄ）によってサポートされるタイミング・アドバンス（ｔｉｍｉｎｇ ａｄｖａｎｃｅｓ）のレンジに対応する第１のレンジの内部にあるかどうかを決定するステップを含んでいる。この実施形態はまた、モバイル・ユニットが、第１のレンジの外側にあるときに、複数のタイミング・アドバンス・コマンドをモバイル・ユニットに対して送信するステップも含んでおり、その結果、モバイル・ユニットは、複数のタイミング・アドバンス・コマンドの中の情報を組み合わせることにより基地局と同期することができる。
別の実施形態においては、レンジ拡張のワイヤレス通信システムのための一方法が、提供される。本方法のこの実施形態は、モバイル・ユニットが、タイミング・アドバンス・コマンドによってサポートされるタイミング・アドバンスのレンジに対応する第１のレンジの外側にあるときに、モバイル・ユニットにおいて、また基地局から、複数のタイミング・アドバンス・コマンドを受信するステップを含んでいる。この実施形態はまた、複数のタイミング・アドバンス・コマンドの中の情報を組み合わせることによりモバイル・ユニットを基地局に同期させるステップも含んでいる。
開示された本主題は、添付図面と組み合わせて解釈される以下の説明を参照することにより理解されることが可能であり、これらの図面の中で同様な参照番号は、同様な要素を識別するものである。
ワイヤレス通信システムの例示の一実施形態を概念的に示す図である。 ランダム・アクセス・チャネルの例示の一実施形態を示す図である。 図２に示されるランダム・アクセス・チャネルなど、ＲＡＣＨプリアンブルを送信するために使用され得るトランスミッタの例示の一実施形態を概念的に示す図である。 ＲＡＣＨプリアンブルの構造に関連するレンジの上のＲＡＣＨプリアンブルを検出するために使用され得るレシーバの一実施形態を概念的に示す図である。 モバイル・ユニットが、モバイル・ユニットによって使用されるタイミング・アドバンス・コマンドおよび／またはＲＡＣＨプリアンブル構造によってサポートされるレンジの内部にあるかどうかを決定することができる基地局の例示の一実施形態を概念的に示す図である。 タイミング・アドバンスの値を示すために使用され得るタイミング・アドバンス・コマンドの例示の一実施形態を概念的に示す図である。 単一のタイミング・アドバンス・コマンドの中のビットを使用して信号で伝えられ得るタイミング・アドバンスの最大値よりも大きいタイミング・アドバンスを信号で伝えるために組み合わせられ得る２つのタイミング・アドバンス・コマンドを概念的に示す図である。 タイミング・アドバンス・コマンドをモバイル・ユニットに対して送信するための一方法についての例示の一実施形態を概念的に示す図である。 モバイル・ユニットにおいてタイミング・アドバンス・コマンドを受信するための一方法についての例示の一実施形態を概念的に示す図である。
開示された本主題は、様々な修正および代替形態の影響を受けやすいものであるが、その特定の実施形態は、例として図面の中に示されており、また本明細書において詳細に説明される。しかしながら、特定の実施形態についての本明細書における説明は、開示された本主題を開示される特定の形態だけに限定するようには意図されず、それとは逆に、その意図は、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれるすべての修正、均等物、および代替案をカバーすることであることを理解すべきである。
例示の実施形態が、下記で説明される。明確にするために、必ずしも実際の実施についてのすべての特徴が、本明細書において説明されるものとは限らない。そのような任意の実際の実施形態の開発においては、非常に多くの実施特有の決定が、システム関連の制約条件と、ビジネス関連の制約条件との準拠など、開発者の特定の目標を達成するために行われるべきであり、これらは、実施毎に変化することになることが、もちろん理解されるであろう。さらに、そのような開発の努力は、複雑であり、多大な時間を必要とするかも知れないが、それにもかかわらず、本開示の恩恵を有する当業者にとって日常的作業であろうことが理解されるであろう。
開示された本主題は、次に添付された図面を参照して説明されることになる。様々な構造、システム、およびデバイスは、説明の目的だけのために、また当業者によく知られている詳細により本発明をあいまいにしてしまわないようにするために、図面の中に概略的に示される。しかしながら、添付の図面は、開示された本主題の例証的な例を記述し説明するために含められる。本明細書において使用される単語および言いまわしは、当業者による単語および言いまわしの理解と整合した意味を有するように理解され、また解釈されるべきである。用語または言いまわしの特別な定義、すなわち当業者によって理解されるような通常の、また慣例的な意味とは異なる定義は、本明細書における用語または言いまわしの一貫性のある使用によって意味されるようには意図されない。用語、または言いまわしが、特別な意味、すなわち特別な定義など、当業者によって理解される意味以外の意味を有するように意図される限りでは、そのような特別な定義は、用語または言いまわしについての特別な定義を直接に、またはっきりと提供する定義の方法で、明細書の中で明示的に説明されるであろう。
一般に、本出願は、ワイヤレス通信システムの内部の基地局のレンジを拡張するために使用され得る技法を説明している。本明細書において論じられるように、基地局のレンジは、モバイル・ユニットが、基地局に対してそれらの存在を信号で伝えるために送信するランダム・アクセス・プリアンブルの構造に関係づけられる。例えば、プリアンブルの中の追加の巡回プレフィックス長（および対応するガード・タイム間隔）のあらゆる０．１ｍｓは、追加の１５ｋｍのカバレッジを追加することができる。しかしながら、ガード・タイムと、巡回プレフィックスとは、新しい情報が、これらの間隔中に送信される可能性がないので、純粋なオーバーヘッドと考えられる。０．１ｍｓの現在の値をずっと超えてガード・タイムまたは巡回プレフィックス長を増大させることは、それゆえに高いリソース・コストのためにセルのレンジを拡張する望ましいやり方とは考えられない。
他の技法を使用して、レンジ拡張をサポートすることもできる。例えば、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）の物理レイヤ・プロシージャおよび物理レイヤ・パラメータは、１００ｋｍのターゲット・セル半径に基づいて設計されることが可能である。１００ｋｍを超える所までのセル・レンジ拡張は、基地局および／またはｅＮＢの中で実施されることが可能であり、すなわち一実施形態においては、ランダム・アクセス（ＲＡ）プリアンブル検出が、使用されることが可能であり、すなわち、ＲＡプリアンブルのＣＰ長は、１００ｋｍまでサポートするように、また効率的な周波数ドメイン相関器の実施を可能にするように設計される。レンジ拡張をサポートするために、タイム・ドメイン相関器が、使用されてもよく、あるいは代わりに、周波数ドメイン相関器が、検出性能におけるトレードオフを用いて使用される可能性もある。ＰＵＳＣＨ伝送では、タイミング・アドバンス（ＴＡ）コマンド・レンジにおける制限は、リモート・ユーザからの受信されたアップリンク信号に、タイム・アラインメントを失うように、また隣接したサブフレームに対してスピル・オーバーするようにさせる可能性があり、干渉を引き起こす。ＲＡメッセージ３では、ＲＡメッセージ３の受信タイミングは、ある種のウィンドウ・サイズ内で構成可能である。異なるレンジの中のユーザのためのＲＡメッセージ３は、異なるサブフレーム（ＴＤＭ）においてスケジュールされることが可能である。代わりに、ＦＤＭが使用されてもよい。ＴＤＭ／ＦＤＭの分離もまた、トラフィック・チャネルのために実現可能とすることができる。時間とともに、アップリンク・タイミング・オフセットは、例えば、基地局が、同期されたアップリンク伝送が基地局タイミング基準と適切に合っていないことを決定するときに、相対的ＴＡコマンドを送信することにより、訂正されることが可能である。一実施形態においては、ｅＮＢレシーバは、リモート・ユーザからの信号の特別な取り扱いをサポートして、ｅＮＢに対して相対的なそれらのロケーションを決定することができる。例えば、ｅＮＢは、ユーザのレンジ（例えば、０〜１００ｋｍ、１００〜２００ｋｍ）に応じて、受信されたランダム・アクセス信号上に異なる高速フーリエ変換（ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）（ＦＦＴ）ウィンドウを配置することができる。上記の解決法を有する基本的な問題は、期待される容量損失である。単一のタイミング・アドバンス・コマンドは、遠く離れたユーザのための必要とされるタイミング・アドバンスを示す十分なレンジを有していないので、リモート・ユーザからの信号は、少なくとも部分的にスケジューラによって使えるように設定される２つのサブフレームにスピル・オーバーしてしまう可能性がある。容量損失を回避するために、より大きなレンジ上で受信信号を合わせることができることが、望ましいことになる。
本出願において説明される技法の実施形態は、それゆえに、ランダム・アクセス・メッセージの構造を修正することに依存しない。本明細書において説明される技法はまた、モバイル・ユニットが、必要なタイミング・アドバンス情報を受信することを可能にするタイム・アラインメント・メカニズムを提供することもでき、その結果、モバイル・ユニットは、すぐに基地局に同期することができる。いくつかの実施形態は、それゆえに、アップリンク伝送の複数のサブフレームへのスピル・オーバーを低減させ、または取り除くことができる。一実施形態においては、基地局は、モバイル・ユニットが、タイミング・アドバンス・コマンドによってサポートされるタイミング・アドバンスのレンジの内部にある距離だけ基地局から引き離されるかどうかを決定することができる。そうである場合、モバイル・ユニットのための必要とされるタイミング・アドバンスは、単一のタイミング・アドバンス・コマンドを使用して信号で伝えられることが可能である。そうでない場合には、基地局は、複数のタイミング・アドバンス・コマンドをモバイル・ユニットに対して送信することができ、このモバイル・ユニットは、タイミング・アドバンス・コマンドの中の情報を組み合わせて、基地局に同期させるために使用されるタイミング・アドバンスを決定することができる。
図１は、ワイヤレス通信システム１００の例示の一実施形態を概念的に示すものである。例示の実施形態においては、基地局１０５は、エア・インターフェース、またはワイヤレス通信リンク１１５を介してモバイル・ユニット１１０に対するワイヤレスの接続性を提供する。ワイヤレス通信リンク１１５を確立するための、維持するための、動作させるための、割付けを解除するための、かつ／または取り壊すための技法は、当技術分野において知られており、また明確にするためだけに、これらの、特許請求の範囲の主題に関連のあるワイヤレス通信リンク１１５を確立する態様、維持する態様、動作させる態様、割付けを解除する態様、および／または取り壊す態様は、本明細書において論じられるであろう。さらに、本開示を利用する当業者は、図１に示される特定のワイヤレス通信システムが、例示的であるように、また特許請求の範囲の主題を限定しないように意図されることを理解すべきである。例えば、ワイヤレス通信システム１００の代替的実施形態は、他の数の基地局１０５、および／またはモバイル・ユニット１１５を含むことができる。
基地局１０５と、モバイル・ユニット１１０とは、ランダム・アクセス・メッセージと、タイミング・アドバンス・コマンドとを交換することにより、ワイヤレス通信リンク１１５を介してワイヤレス通信を開始することができる。例示の実施形態においては、基地局１０５と、モバイル・ユニット１１０とは、時刻同期されたトラフィック・チャネルまたはデータ・チャネル上で通信するように構成される。例えば、周波数分割二重化（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘ）（ＦＤＤ）チャネルおよび／または時分割二重化（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｄｕｐｌｅｘ）（ＴＤＤ）チャネルは、各チャネルが、おのおのサブフレームまたはスロット、例えば、０．５ｍｓタイムスロットへとさらに分割される５ｍｓまたは１０ｍｓのフレームへと分割される、アップリンク伝送および／またはダウンリンク伝送のためのフレーム構造を使用することができる。しかしながら、基地局１０５と、モバイル・ユニット１１０とは、少なくとも部分的に基地局１０５と各モバイル・ユニット１１０との間の可変な（また最初に知られていない）ラウンド・トリップ時間遅延のために最初に同期化されていない可能性がある。基地局１０５および／またはモバイル・ユニット１１０の内部の信号処理時間もまた、同期の欠如に寄与する可能性がある。本明細書において論じられるように、モバイル・ユニット１１０から基地局１０５へと送信されるランダム・アクセス・チャネルの構造は、基地局１０５のレンジ（Ｒ）に対応する。
図２は、ランダム・アクセス・チャネル２００の例示の一実施形態を示すものである。この実施形態においては、ランダム・アクセス・チャネル２００は、巡回プレフィックス２０５と、ランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）プリアンブルを含むことができる伝送シーケンス２１０とを含む。例えば、物理レイヤ・ランダム・アクセス・プリアンブル（ランダム・アクセス・チャネル２００など）は、長さＴＣＰの巡回プレフィックス２０５と、長さＴＳＥＱのシーケンス部分２１０とから成ることができる。例示のパラメータ値は、テーブル１の中にリストアップされ、またフレーム構造と、ランダム・アクセス・コンフィギュレーションとに依存する。プロトコル・スタックにおける上位レイヤは、プリアンブル・フォーマットを制御することができる。テーブル１の中にリストアップされるプリアンブル・フォーマットは、第３世代パートナーシップ・プロジェクト（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）（３ＧＰＰ）により、また特に、３ＧＰＰ技術仕様グループの無線アクセス・ネットワーク（３ＧＰＰ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、進化型ユニバーサル地上波無線アクセス（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ）（Ｅ−ＵＴＲＡ）、物理チャネルおよび変調と称される３ＧＰＰ ＴＳ ３６．２１１ ｖ９．１．０の中で説明される規格および／またはプロトコルに従って定義される。基本的なタイム・ユニット（Ｔｓ）はまた、３ＧＰＰ規格および／またはプロトコルに従って定義されることも可能である。
Figure 0005550735
これらのフォーマットが、比較的長い巡回プレフィックスを使用するので、テーブル１の中のフォーマット１および３を使用して、約１００ｋｍのレンジを達成することができる。本明細書において使用されるように、用語「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」は、完全な状態の下では、これらのフォーマットについての巡回プレフィックスの持続時間に対応するラウンド・トリップ遅延が１００ｋｍのレンジに対応することを示すために使用される。しかしながら、環境状態および他のファクタにより、実際に達成される現実のレンジが、この理想的な値から変化することがあるが、当業者は、依然としてレンジを「１００ｋｍ」または「約１００ｋｍ」であるとして言及するであろう。
３ＧＰＰの規格および／またはプロトコルにおいて採用され得る一実施形態においては、サポートされるＴＡコマンドのレンジは、例えば、ＴＳ３６．２１３および対応するＲＡＮ２仕様ＴＳ３６．３２１の中の、［０，...，１２８２］に限定される可能性がある。ＴＡコマンドのレンジは、本明細書において説明される技法の実施形態を使用してＭＡＣ ＰＤＵ構造を変更することなく、［０，...，２０４７］まで拡張されることが可能である。例えば、１１−ビットのタイミング・アドバンス・コマンドを有するランダム・アクセス（ＲＡ）応答の場合には、ＴＡは、ＴＡ＝０、１、２、...、１２８２のインデックス値によってＮＴＡ値を示し、ここで、タイム・アラインメントの量は、ＮＴＡ＝ＴＡ×１６によって与えられ、またＮＴＡは、関連のある３ＧＰＰ仕様において定義される。タイミング・アドバンス・コマンド・フィールドは、モバイル・ユニットによって適用されるタイミング調整の量を制御するために使用され得るインデックス値ＴＡ（０、１、２...１２８２）を示す。一実施形態においては、タイミング・アドバンス・コマンド・フィールドのサイズは、１１ビットである。適用可能なタイミング・アドバンスは、１６Ｔｓのステップとして定義されることが可能であるので、２０５１２＝１６＊１２８２であることに注意すべきである。基地局と、モバイル・ユニットとは、タイミング・アドバンスを使用して同期させることができ、その結果、モバイル・ユニットからのアップリンク無線フレーム番号ｉの伝送は、モバイル・ユニットにおける対応するダウンリンク無線フレームの開始の（ＮＴＡ＋ＮＴＡ ｏｆｆｓｅｔ）×Ｔｓ秒前に開始することができるようになり、ここで、０≦ＮＴＡ≦２０５１２であり、フレーム構造タイプ１の場合にＮＴＡ ｏｆｆｓｅｔ＝０であり、またフレーム構造タイプ２の場合にＮＴＡ ｏｆｆｓｅｔ＝６２４である。無線フレームにおける必ずしもすべてのスロットが、送信されることが可能であるとは限らないことに注意すべきである。その一例は、ＴＤＤであり、ここで、無線フレームの中のスロットのサブセットだけが、送信される。
図３は、図２に示されるランダム・アクセス・チャネル２００などのＲＡＣＨプリアンブルを送信するために使用され得るトランスミッタ３００の例示の一実施形態を概念的に示すものである。例示の実施形態においては、トランスミッタ３００は、同期化されないＲＡＣＨ伝送のために構成される。例えば、長さＬのＣＡＺＡＣシーケンスが、ＲＡＣＨバースト３０５として使用されることが可能である。そのシーケンスは、直列／並列コンバータ３１０と、ＤＦＴユニット３１５との中で離散フーリエ変換（ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）（ＤＦＴ）プリコーディングにより周波数ドメインへと変換される。次いで、マッパー３２０を使用してプリコーディング信号を適切なＲＡＣＨサブキャリアにマッピングすることができる。次いで、シーケンスは、逆高速フーリエ変換（ｉｎｖｅｒｓｅ ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）（ＩＦＦＴ）要素３２５によってタイム・ドメイン・サンプルに変換され、次いでまた直列信号ストリームに変換して（並列／直列コンバータ３３０において）戻されることが可能である。タイム・ドメインにおいては、ゼロのサンプルが、ギャップ挿入器３３５を使用して伝送の前のギャップ期間において追加される。
図１に戻って参照すると、基地局１０５は、受信されたランダム・アクセス・メッセージを使用して、基地局１０５と、ランダム・アクセス・メッセージを送信したモバイル・ユニット１１０との間の距離を推定することができる。一実施形態においては、基地局１０５は、基準信号と受信されたランダム・アクセス・メッセージを相互に関連づけることができる。基地局のレンジ（Ｒ）に対応するタイミング・ウィンドウの上でこの相互関係を実行することにより、基地局１０５は、基地局１０５におけるタイミング基準と、ランダム・アクセス・メッセージの受信時刻との間の相対的遅延を推定することができる。
図４は、ＲＡＣＨプリアンブルの構造に関連するレンジの上でＲＡＣＨプリアンブルを検出するために使用され得るレシーバ４００の一実施形態を概念的に示すものである。例示の実施形態においては、レシーバ４００は、同期されないＲＡＣＨプリアンブルを検出するように構成され、また図４は、相関検出器４００の周波数ドメインの実施を示すものである。例示の実施形態においては、受信信号は、オーバーラップ−加算オペレーション（ｏｖｅｒｌａｐ−ａｄｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）４０５によって前処理が行われる。次いで、信号は、周波数ドメイン相関器４１０の中の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）要素によって周波数ドメインへと変換される。基準ＲＡＣＨシーケンス４１５による乗算の後に、信号は、逆離散フーリエ変換（ｉｎｖｅｒｓｅ ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）（ＩＤＦＴ）を使用してタイム・ドメインへと変換して戻される。次いで、タイム・ドメイン信号エネルギーは、限られた検索ウィンドウ（４２０における）の内部で決定され、またエネルギー検出器４２５の中のしきい値と比較されることが可能である。ＲＡＣＨプリアンブルが、受信信号の内部で検出される場合、レシーバ４００の出力は、検出されたＲＡＣＨシーケンスのラウンド・トリップ遅延の推定値を示す。
単一の基準シーケンス４１５を使用する代わりに、レシーバ４００の代替的実施形態における周波数ドメイン相関器４１０の代替的実施形態は、おのおのが可能性のあるＲＡＣＨ伝送ロケーションの互いに素なレンジを検出する並列なＲＡＣＨプリアンブル検出プロセスの組を実施することができる。例えば、並列なＲＡＣＨプリアンブル検出プロセスのおのおのは、複数の基準信号１〜Ｎと受信信号を比較することができる。基準信号１〜Ｎのおのおのを使用して、異なる距離レンジの中のユーザからのＲＡＣＨプリアンブルを検出することができる。例えば、１つの基準信号（および関連する並列な検出プロセス）を使用して、０〜１５ｋｍのレンジの中のユーザを検出することができ、別の基準信号（および関連する並列な検出プロセス）を使用して、１５〜３０キロメートルのレンジの中のユーザを検出することができ、また別の基準信号（および関連する並列な検出プロセス）を使用して、３０〜４５ｋｍのレンジの中のユーザを検出することができる。
図１に戻って参照すると、ひとたび基地局１０５が、ランダム・アクセス・メッセージを送信したモバイル・ユニット１１５までの距離を推定した後に、基地局１０５は、基地局１０５と、モバイル・ユニット１１５との間の伝送を同期させるために使用され得るタイミング・アドバンスを決定することができる。例えば、モバイル・ユニット１１５（１）が、ランダム・アクセス・メッセージを基地局１０５へと送信する場合に、基地局１０５は、モバイル・ユニット１１５（１）に対するラウンド・トリップ遅延を決定し、次いでまた基地局１０５と同期させるようにそのタイミングを調整するためにモバイル・ユニット１１５（１）によって使用され得る適切なタイミング・アドバンスを定義することができる。タイミング・アドバンス・コマンドは、基地局１０５のレンジ（Ｒ）に対応するタイミング・アドバンスの値のレンジをサポートするように定義されることが可能である。タイミング・アドバンス・コマンドによってサポートされる値のレンジは、それゆえに、ＲＡＣＨプリアンブルの構造によって定義されるレンジ（Ｒ）に対応することもできる。例えば、タイミング・アドバンス・コマンドは、サポートされたレンジ（Ｒ）の内部のタイミング・アドバンスの異なる値を搬送するために使用され得る選択された数のビットを含むことができる。
基地局１０５のレンジは、複数のタイミング・アドバンス・コマンドを使用して、単一のタイミング・アドバンス・コマンドによって示され得る最大のタイミング・アドバンスよりも大きな正味のタイミング・アドバンスを示す情報を搬送することにより、拡張されることが可能である。例示の実施形態においては、基地局１０５は、モバイル・ユニット１１５が、モバイル・ユニット１１５によって送信される、タイミング・アドバンス・コマンド、および／またはＲＡＣＨプリアンブルの構造によってサポートされるレンジ（Ｒ）を超えているかどうかを決定することができる。次いで、基地局１０５は、レンジ（Ｒ）の外側にあるモバイル・ユニット１１５を同期させるために必要とされるタイミング・アドバンスのより大きな値を示す複数のタイミング・アドバンス・コマンドを送信することができる。例えば、基地局１０５は、モバイル・ユニット１１５（２）が基地局１１５と同期するために必要になるタイミング・アドバンスの値を示すために２つの（またはいくつかの場合にはもっと多くの）タイミング・アドバンス・コマンドを送信することができる。
図５は、モバイル・ユニットが、モバイル・ユニットによって使用されるタイミング・アドバンス・コマンドおよび／またはＲＡＣＨプリアンブル構造によってサポートされるレンジの内部にあるかどうかを決定することができる基地局５００の例示の一実施形態を概念的に示すものである。例示の実施形態において、基地局５００は、アンテナ５０５においてワイヤレス信号を受信する。受信信号の１つのバージョンは、図４に示されるレシーバ４００などのレシーバ５１０へと搬送される。レシーバ５１０は、基地局５００のレンジに対応するタイミング・ウィンドウの内部で受信信号を検索するように構成されている。例えば、レシーバ５１０は、レンジ０〜１００ｋｍにおける距離についてのラウンド・トリップ遅延に対応するタイミング・ウィンドウを検索することができる。ＲＡＣＨプリアンブルが、タイミング・ウィンドウの内部で検出される場合、そのときにはレシーバ５１０は、受信信号のラウンド・トリップ遅延を推定し、またこの情報をタイミング・アドバンス・ロジック５１５へと送信することができ、このタイミング・アドバンス・ロジックは、ラウンド・トリップ遅延について訂正するために、また基地局５００をモバイル・ユニットと同期させるために使用され得るタイミング・アドバンスの値を示す適切なタイミング・アドバンス・コマンドを生成することができる。次いで、タイミング・アドバンス・コマンドは、アンテナ５０５を使用して送信されることが可能である。
レシーバ５２０を使用して、モバイル・ユニットによって使用されるタイミング・アドバンス・コマンドおよび／またはＲＡＣＨプリアンブル構造によってサポートされるレンジの外側の距離に対応するタイミング・ウィンドウの内部の受信信号を検索することもできる。例示の実施形態においては、受信信号は、タイミング・アドバンス・コマンドおよび／またはＲＡＣＨプリアンブル構造によってサポートされる最大レンジにおけるラウンド・トリップ遅延に対応する時間だけ遅延要素５２５において遅延される。例えば、遅延要素５２５は、１００ｋｍのレンジに対応するラウンド・トリップ遅延だけ、受信信号を遅延させることができる。次いで、レシーバ５２０は、タイミング・アドバンス・コマンドおよび／またはＲＡＣＨプリアンブル構造によってサポートされるレンジに対応するタイミング・ウィンドウの内部で遅延された信号を検索することができる。例えば、受信信号が、レシーバ５２０に到達する前に遅延される場合、レシーバ５２０は、レンジ１００〜２００ｋｍの中の距離についてのラウンド・トリップ遅延に対応するタイミング・ウィンドウを検索することができる。ＲＡＣＨプリアンブルが、タイミング・ウィンドウの内部で検出される場合、そのときにはレシーバ５２０は、受信信号のラウンド・トリップ遅延を推定し、またタイミング・アドバンス・ロジック５１５に対してこの情報を送信することができ、このタイミング・アドバンス・ロジックは、ラウンド・トリップ遅延について訂正するために、また基地局５００をモバイル・ユニットと同期させるために使用され得るタイミング・アドバンスの値を、組み合わせて、示すタイミング・アドバンス・コマンドの適切な組を生成することができる。次いで、タイミング・アドバンス・コマンドは、アンテナ５０５を使用して送信されることが可能である。
例示の実施形態においては、レシーバ５１０、５２０は、基地局５００の内部の別個の機能エンティティとして示されている。レシーバ５１０、５２０は、それゆえに、受信信号と、受信信号の遅延されたバージョンとを同時に処理して、異なるタイミング・ウィンドウの内部のＲＡＣＨプリアンブルについて検索することができる。しかしながら、代替的実施形態においては、レシーバ５１０、５２０は、受信信号と、受信信号の遅延されたバージョンとの両方についての検索を実行するように構成された単一の物理的レシーバを表すものとすることもできる。その場合には、レシーバ５１０、５２０をインプリメントする物理的レシーバは、第１の時間間隔中の第１のウィンドウにおいて、また第２の時間間隔中の第２のウィンドウにおいて受信信号を検索することができる。
図６Ａは、タイミング・アドバンスの値を示すために使用され得るタイミング・アドバンス・コマンド６００の例示の一実施形態を概念的に示すものである。例示の実施形態においては、タイミング・アドバンス・コマンド６００は、タイミング・アドバンスの値を搬送するために使用され得る複数のビット６０５を含んでいる。ビット６０５の数は，あらかじめ決定されていてもよく、またタイミング・アドバンス・コマンド６００が、基地局のレンジおよび／またはＲＡＣＨプリアンブル構造によってサポートされるレンジに対応するレンジなどのレンジの内部のタイミング・アドバンスの値を搬送することを可能にするように選択されることが可能である。タイミング・アドバンス・コマンド６００はまた、１つまたは複数の予約ビット６１０を含むこともできる。例示の実施形態においては、予約ビット６１０は、「０」の値に設定される。
図６Ｂは、単一のタイミング・アドバンス・コマンドの中のビットを使用して信号で伝えられ得るタイミング・アドバンスの最大値よりも大きなタイミング・アドバンスを信号で伝えるために組み合わせられ得る２つのタイミング・アドバンス・コマンド６１５、６２０を概念的に示すものである。例えば、各タイミング・アドバンス・コマンド６１５、６２０は、基地局のレンジおよび／またはＲＡＣＨプリアンブル構造によってサポートされるレンジに対応するレンジの内部のタイミング・アドバンスを示すために使用される許可されたインデックス値ＴＡ（０、１、２...１２８２）のレンジをサポートするビット幅を有することができる。より大きなタイミング・アドバンスを信号で伝えるために、第１のタイミング・アドバンス・コマンド６１５は、例えば、インデックスについての１２８３の値を示すために１つまたは複数の予約ビット６１０を「１」の値に設定することにより、許可されたレンジの外側のインデックス値を送信することができる。モバイル・ユニットが、第１のタイミング・アドバンス・コマンド６１５を受信するときに、そのモバイル・ユニットは、インデックス値が、許可されたレンジの外側にあるので、第２のタイミング・アドバンス・コマンド６２０が、送信されようとしていることを認識する。
第２のタイミング・アドバンス・コマンド６２０の中のインデックスの値は、最大値（例えば、１２８２）と、第２のタイミング・アドバンス・コマンドの中に示される値との合計が、基地局と同期させるために、拡張されたレンジの内部のモバイル・ユニットによって使用されるタイミング・アドバンスの拡張された値に等しくなるように選択されることが可能である。２つのタイミング・アドバンス・コマンド６１５、６２０が、図６に示されているが、代替的実施形態は、より多くのタイミング・アドバンス・コマンドを使用して、タイミング・アドバンスのより大きな値を信号で伝えることができる。例えば、第２のタイミング・アドバンス・コマンド６２０は、例えば、インデックスについての１２８３の値を示すために、１つまたは複数の予約ビット６１０を「１」の値に設定することにより、許可されたレンジの外側のインデックス値を送信することができる。次いで、モバイル・ユニットは、少なくとも１つの追加のタイミング・アドバンス・コマンドが、送信されようとしていること、およびモバイル・ユニットが、拡張されたレンジの中で使用されるべきタイミング・アドバンスの値を決定するために、すべてのタイミング・アドバンス・コマンドの中の情報を組み合わせるべきことを知ることができる。この技法の実施形態により、基地局のレンジは、任意の数のタイミング・アドバンス・コマンドを連結することにより必要に応じてより大きな値へと拡張することができるようになり、これは、潜在的にこのアプローチを「将来的に保証する（ｆｕｔｕｒｅ−ｐｒｏｏｆ）」ことができる。そのような基地局の実施形態はまた、０〜１００ｋｍ、１００〜２００ｋｍ、２００〜３００ｋｍなどの追加のレンジの内部でモバイル・ユニットの距離を決定することもできる。
図７は、タイミング・アドバンス・コマンドをモバイル・ユニットに対して送信するための方法７００の例示の一実施形態を概念的に示すものである。例示の実施形態においては、基地局は、モバイル・ユニットからランダム・アクセス・メッセージを受信し、またこのメッセージを使用して、モバイル・ユニットと、基地局との間の距離または離隔距離（Ｒ）を（７０５において）推定し、または決定する。例えば、初期のアクセス・プロシージャ中に、モバイル・ユニットは、あらかじめ決定されたサブフレームの中でランダム・アクセス・プリアンブルを送信することができ、また基地局は、ランダム・アクセス・プリアンブルを使用して距離（Ｒ）を（７００において）決定することができる。次いで、基地局は、モバイル・ユニットが、プリアンブルの構造によってサポートされる距離、および／またはタイミング・アドバンス・コマンドによってサポートされるタイミング・アドバンスのレンジに対応する距離に対応する距離（Ｒ１）の内部にあるかどうかを（７１０において）決定することができる。モバイル・ユニットが、その距離（Ｒ１）の内部にある場合、そのときには基地局は、モバイル・ユニットを同期させるための適切なタイミング・アドバンスを決定し、またモバイル・ユニットに対してこのタイミング・アドバンスを示すタイミング・アドバンス・コマンドを送信することができる。一実施形態においては、基地局はまた、基準タイミング信号を同時に送信することもでき、その結果、モバイル・ユニットは、タイミング・アドバンスを使用して、アップリンク伝送を基準タイミング信号に同期させることができるようになる。
複数のタイミング・アドバンス・コマンドは、基地局が、モバイル・ユニットが距離（Ｒ１）を超えている、またはその外側にあることを（７１０において）決定するときに、送信されることが可能である。例示の実施形態においては、基地局は、モバイル・ユニットを基地局と同期させるために必要とされるタイミング・アドバンスを決定し、また必要とされるタイミング・アドバンスの一部分を示し、また後続のタイミング・アドバンス・コマンドが送信されるべきであることを示してもいるタイミング・アドバンス・コマンドを（７２０において）送信する。例えば、タイミング・アドバンス・コマンドは、タイミング・アドバンス・コマンドによってサポートされる最大値（１２８２）についてのタイミング・アドバンスを示す１２８３の値を含むことができる。タイミング・アドバンス・コマンドの中の１２８３の値はまた、１２８３の値が、タイミング・アドバンス・コマンドによってサポートされるレンジ（０〜１２８２）の外側にあるので、別のタイミング・アドバンス・コマンドが送信されようとしていることも示す。次いで、１つまたは複数の後続のタイミング・アドバンス・コマンドは、追加のタイミング・アドバンスを示すために（７２５において）送信されることが可能である。例えば、２０００の合計のタイミング・アドバンスを示すために、初期のＲＡ応答（ＲＡ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）が、１２８３の値を用いて（７２０において）送信され、次いで別のＲＡ応答が、７１８のタイミング・アドバンス値を有する後続のサブフレームの中で（７２５において）送信される。
図８は、モバイル・ユニットにおいてタイミング・アドバンス・コマンドを受信するための方法８００についての例示の一実施形態を概念的に示すものである。例示の実施形態において、モバイル・ユニットは、基地局に対してエア・インターフェースを介してランダム・アクセス・メッセージを送信している。例えば、初期のアクセス・プロシージャ中に、モバイル・ユニットは、あらかじめ決定されたサブフレームの中でランダム・アクセス・プリアンブルを送信することができる。次いで、モバイル・ユニットは、基地局からの応答を待つことができる。例えば、モバイル・ユニットは、あらかじめ構成されたウィンドウの内部でＲＡ−ＲＮＴＩによって識別されるランダム・アクセス応答（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を求めて共通の検索空間（例えば、物理的ダウンリンク制御チャネル（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＤＣＣＨ）を監視することができる。ＲＡ応答ウィンドウは、プリアンブル伝送の終りから３つのサブフレーム後に開始される。ウィンドウ長は、例えば、無線リソース制御（ＲＲＣメッセージ）の中のＲＡＣＨ−コンフィグ・コモン（ＣｏｎｆｉｇＣｏｍｍｏｎ）情報要素（ＩＥ）の中の応答ウィンドウ・サイズ（ＲｅｓｐｏｎｓｅＷｉｎｄｏｗＳｉｚｅ）を使用して、上位レイヤ・パラメータによって構成される。
例示の実施形態においては、モバイル・ユニットは、基地局からタイミング・アドバンス・コマンドを含む応答を（８０５において）受信する。次いで、モバイル・ユニットは、タイミング・アドバンス・コマンドが、単一のタイミング・アドバンス・コマンドによってサポートされるレンジの内部にあるかどうかを（８１０において）決定する。そうである場合、モバイル・ユニットは、タイミング・アドバンス・コマンドを処理し、またそのタイミングを（８１５において）進めて、基地局と同期することができる。例えば、ランダム・アクセス応答が、送信されたランダム・アクセス・プリアンブルに対応するランダム・アクセス・プリアンブル識別子を含む場合、モバイル・ユニットは、このランダム・アクセス応答の受信が正常であると考え、受信されたタイミング・アドバンス・コマンドを処理し、また例えば、ＴＳ３６．３２１のセクション５．２において説明されるように、タイム・アラインメント・プロシージャを（８１５において）実行することができる。一実施形態においては、モバイル・ユニットは、どれだけ長くモバイル・ユニットがアップリンク・タイムと合わされていると考えられるかを制御するために使用される構成可能なタイマーのタイム・アラインメント・タイマー（ｔｉｍｅＡｌｉｇｎｍｅｎｔＴｉｍｅｒ）を有することができる。一実施形態においては、モバイル・ユニットは、タイミング・アドバンス・コマンドのＭＡＣ制御要素が、ランダム・アクセス応答メッセージの中で受信されるときにタイミング・アドバンス・コマンドを適用することもできる。モバイル・ユニットはまた、タイム・アラインメント・タイマーを起動し、または再起動することもできる。ランダム・アクセス・プリアンブルが、モバイル・ユニットにおいてＭＡＣレイヤで選択されなかったときには、モバイル・ユニットは、タイミング・アドバンス・コマンドを適用し、またタイム・アラインメント・タイマーを起動し、または再起動することができる。そうではなくて、タイム・アラインメント・タイマーが、実行されていない場合、モバイル・ユニットは、タイミング・アドバンス・コマンドを適用し、またタイム・アラインメント・タイマーを起動することができる。競合解決が、成功していないと考えられるときに、モバイル・ユニットは、タイム・アラインメント・タイマーを停止することができる。そうでない場合には、モバイル・ユニットは、受信されたタイミング・アドバンス・コマンドを無視することができる。タイム・アラインメント・タイマーが、満了するときに、モバイル・ユニットは、すべてのＨＡＲＱバッファを一気に消去し、ＲＲＣに物理的アップリンク制御チャネル・リソース（ＰＵＣＣＨ／ＳＲＳ）をリリースするように通知し、また構成された任意のダウンリンク割当てと、アップリンク認可とをクリアすることができる。
モバイル・ユニットが、タイミング・アドバンス・コマンドが単一のタイミング・アドバンス・コマンドによってサポートされるレンジの外側にあることを（８１０において）決定するときに、モバイル・ユニットは、追加のタイミング・アドバンス・コマンドを待ち、また（８２０において）受信することができる。次いで、モバイル・ユニットは、本明細書において論じられるように、初期および追加のタイミング・アドバンス・コマンドの中に示されるようなタイミング・アドバンスを（８２５において）組み合わせることができる。モバイル・ユニットのタイミングは、複数のタイミング・アドバンス・コマンドの中で示されるような組み合わされたタイミング・アドバンスを使用して、（８３０において）進められることが可能である。一実施形態においては、ひとたびタイミング・アドバンス・コマンドが、ＲＡ応答メッセージの中で受信されると、モバイル・ユニットは、複数のサブフレームの中のＴＡコマンドの受信を可能にするように構成される。例えば、受信されたタイミング・アドバンス・コマンドが、許可されたインデックス値ＴＡ（０、１、２...１２８２）の内部にある場合、モバイル・ユニットは、タイミング・アドバンス・コマンドを（８１５において）適用することができる。そうではなくて、受信されたタイミング・アドバンス・コマンドが、許可されたインデックス値ＴＡ（０、１、２...１２８２）の外側にある場合、モバイル・ユニットは、１２８２というインデックス値ＴＡを仮定してタイミング・アドバンス・コマンドを適用し、また受信されたタイミング・アドバンス・コマンドが、許可されたインデックス値ＴＡ（０、１、２...１２８２）に含まれるまで、許可されたインデックス値ＴＡ（０、１、２...１２８２）の内部のランダム・アクセス応答メッセージを待つことができる。例えば、基地局が、必要とされるタイミング・アドバンス・インデックス値２０００を決定する場合、モバイル・ユニットは、１２８３のタイミング・アドバンス値を有する初期のＲＡ応答を（８０５において）受信することができる。次いで、別のＲＡ応答は、７１８のタイミング・アドバンス値を有する後続のサブフレームの中で（８２０において）受信されることが可能である。次いで、モバイル・ユニットは、ＲＡメッセージ３の伝送のための２０００という組み合わされたタイミング・アドバンス値を（８３０において）適用することができる。
要約すれば、本出願は、セル・レンジ拡張のための代替的アプローチの実施形態について説明している。提案された技法は、大きなセル半径に対応するラウンド・トリップ遅延を推定し、また複数のＲＡ応答メッセージの中で送信されるタイミング・アドバンス・コマンドを生成する、基地局および／またはｅＮＢの機能に基づいたものである。本明細書において説明される技法の実施形態は、タイミング・アドバンス・コマンド・レンジを超える拡張されたセル・レンジをサポートするモジュール式の方法を提供するものであり、このタイミング・アドバンス・コマンド・レンジは、現在、１００ｋｍに制限される。
開示された本主題と、対応する詳細な説明との一部分は、ソフトウェア、またはコンピュータ・メモリの内部のデータ・ビット上のオペレーションのアルゴリズムおよびシンボリック表現の観点から提示される。これらの説明および表現は、当業者が、他の当業者に対してそれらの作業の本質を効果的に伝える説明および表現である。アルゴリズムは、その用語がここで使用されるように、またそれが一般に使用されるように、望ましい結果をもたらすステップの自己矛盾のないシーケンスであるものと考えられる。それらのステップは、物理的量の物理的操作を必要とするステップである。通常、必ずしも必要であるとは限らないが、これらの量は、記憶され、転送され、組み合わされ、比較され、またそうでなければ操作されることが可能である光信号、電気信号、または磁気信号の形態をとる。ビット、値、要素、シンボル、文字、用語、数などとして、これらの信号について言及することは、時には、主として共通使用の理由のために便利であると証明されている。
しかしながら、これらおよび類似した用語のすべては、適切な物理量に関連づけられるべきであり、これらの量に適用される単に便利なラベルにすぎないことを心に留めるべきである。その他の方法で特に述べられていない限り、または考察から明らかであるように、「処理すること」、「計算すること」、「算出すること」、「決定すること」、または「表示すること」などの用語は、コンピュータ・システムのメモリもしくはレジスタ、または他のそのような情報ストレージ、伝送デバイス、あるいはディスプレイ・デバイスの内部の物理量として同様に表される他のデータへと、コンピュータ・システムのレジスタおよびメモリの内部の物理量、電子量として表されるデータを操作し、また変換するコンピュータ・システム、または類似した電子的コンピューティング・デバイスのアクションおよびプロセスを意味する。
開示された本主題のソフトウェアにより実施された態様は、一般的にある形態のプログラム・ストレージ媒体上で符号化され、あるいはあるタイプの伝送媒体上で実施されることにも注意すべきである。プログラム・ストレージ媒体は、磁気的なもの（例えば、フロッピー（登録商標）・ディスクもしくはハード・ドライブ）または光学的なもの（例えば、コンパクト・ディスク・リード・オンリー・メモリ、すなわち「ＣＤ ＲＯＭ」）とすることができ、またリード・オンリーまたはランダム・アクセスのものとすることができる。同様に、伝送媒体は、ツイスト・ペア線、同軸ケーブル、光ファイバ、または当技術分野に知られている何らかの他の適切な伝送媒体とすることができる。開示された本主題は、与えられた任意の実施のこれらの態様によって限定されない。
上記で開示された特定の実施形態は、開示された本主題が、本明細書における教示を利用する当業者にとって明らかな、異なるが、しかし同等な方法で修正され、実行され得るので、例示的なものにすぎない。さらに、添付の特許請求の範囲に記載される以外のように示される、本明細書における構造または設計の詳細に対しては、少しも限定は意図されない。それゆえに、上記で開示される特定の実施形態は、変更され、または修正されることが可能であり、またすべてのそのような変形は、開示された本主題の範囲内にあるものと考えられることは、明らかである。したがって、本明細書において求められる保護は、添付の特許請求の範囲に記載されるようなものである。

Claims (10)

  1. 基地局における実施のための方法であって、
    モバイル・ユニットが、タイミング・アドバンス・コマンドによってサポートされるタイミング・アドバンスのレンジに対応する第１のレンジの内部にあるかどうかを決定するステップと、
    前記モバイル・ユニットが、前記第１のレンジの外側にあるときに、複数のタイミング・アドバンス・コマンドを前記モバイル・ユニットに対して送信し、その結果、前記モバイル・ユニットが、前記複数のタイミング・アドバンス・コマンドの中の情報を組み合わせることにより、前記基地局と同期することができるようになるステップと
    を備える方法。
  2. 前記モバイル・ユニットが、前記第１のレンジの内部にあるかどうかを決定するステップは、前記第１のレンジに対応する少なくとも１つの第１のタイミング・ウィンドウの中のランダム・アクセス・チャネル上で受信される信号を検索するステップと、前記第１のレンジを超えている少なくとも１つの第２のレンジに対応する少なくとも１つの第２のタイミング・ウィンドウの中の前記ランダム・アクセス・チャネル上で受信される前記信号を検索するステップとを備える、請求項１に記載の方法。
  3. 前記モバイル・ユニットが、前記第１のレンジの内部にあるかどうかを決定するステップは、約１００ｋｍの第１のレンジに対応する少なくとも１つの第１のタイミング・ウィンドウの中のランダム・アクセス・チャネル上で受信される信号を検索するステップと、約１００ｋｍから約２００ｋｍの少なくとも１つの第２のレンジに対応する少なくとも１つの第２のタイミング・ウィンドウの中の前記ランダム・アクセス・チャネル上で受信される前記信号を検索するステップとを備える、請求項２に記載の方法。
  4. 前記モバイル・ユニットが、前記第１のレンジの内部にあるかどうかを決定するステップは、前記モバイル・ユニットが、あらかじめ決定された数のビットを有するタイミング・アドバンス・メッセージを使用して信号で伝えられ得るタイミング・アドバンスのレンジの内部にあるかどうかを決定するステップを備える、請求項１に記載の方法。
  5. 前記複数のタイミング・アドバンス・コマンドを送信するステップは、少なくとも１つの第２のタイミング・アドバンス・コマンドが送信されようとしていることを示すために、前記タイミング・アドバンス・コマンドによってサポートされる前記レンジの外側にあるタイミング・アドバンスの第１の値を含む第１のタイミング・アドバンス・コマンドを送信するステップを備え、前記複数のタイミング・アドバンス・コマンドを送信するステップは、前記第１の値と少なくとも１つの第２の値とが、前記第１のレンジの外側の距離に対応するタイミング・アドバンスを示すように組み合わされ得るように、前記タイミング・アドバンスの前記少なくとも１つの第２の値を含む前記少なくとも１つの第２のタイミング・アドバンス・コマンドを送信するステップを備える、請求項１に記載の方法。
  6. 前記複数のタイミング・アドバンス・コマンドと同時に基準タイミング信号を送信するステップを備え、その結果、前記モバイル・ユニットは、前記複数のタイミング・アドバンス・コマンドを使用して前記基準タイミング信号に同期することができるようになる、請求項１に記載の方法。
  7. モバイル・ユニットにおける実施のための方法であって、
    前記モバイル・ユニットが、タイミング・アドバンス・コマンドによってサポートされるタイミング・アドバンスのレンジに対応する第１のレンジの外側にあるときに、複数のタイミング・アドバンス・コマンドを基地局から受信するステップと、
    前記複数のタイミング・アドバンス・コマンドの中の情報を組み合わせることにより前記モバイル・ユニットを前記基地局に同期させるステップと
    を備える方法。
  8. 前記複数のタイミング・アドバンス・コマンドを受信するステップは、前記基地局が、前記モバイル・ユニットが約１００ｋｍの第１のレンジの外側にあることを決定するときに、前記複数のタイミング・アドバンス・コマンドを受信するステップを備える、請求項７に記載の方法。
  9. 前記複数のタイミング・アドバンス・コマンドを受信するステップは、前記タイミング・アドバンス・コマンドによってサポートされる前記レンジの外側にあるタイミング・アドバンスの第１の値を含む第１のタイミング・アドバンス・コマンドを受信するステップを備え、
    前記第１の値は、少なくとも１つの第２のタイミング・アドバンス・コマンドが送信されようとしていることを示し、
    前記複数のタイミング・アドバンス・コマンドを受信するステップは、前記第１の値と少なくとも１つの第２の値とが、前記第１のレンジの外側の距離に対応するタイミング・アドバンスを示すように組み合わされ得るように、前記タイミング・アドバンスの前記少なくとも１つの第２の値を含む前記少なくとも１つの第２のタイミング・アドバンス・コマンドを送信するステップを備える、請求項７に記載の方法。
  10. 前記複数のタイミング・アドバンス・コマンドを受信するステップと同時に基準タイミング信号を受信するステップと、前記複数のタイミング・アドバンス・コマンドを使用して前記基準タイミング信号に同期させるステップとを備える、請求項７に記載の方法。
JP2012536931A 2009-10-29 2010-10-26 ワイヤレス通信システムにおけるレンジ拡張のための方法 Active JP5550735B2 (ja)

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