JP5962772B2 - 無線通信システムにおける伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、基地局および端末を含む無線通信システムにおいて基地局に伝送データを伝送するための伝送方法に関する。本発明はさらに、端末、基地局および当該方法において使用するコンピュータプログラムに関する。

特に、他の例を排除するものではないが、本発明は、例えば、３ＧＰＰ ＴＳ３６シリーズ仕様書リリース９、１０およびそれに続く３ＧＰＰ仕様書シリーズに記載されたＬＴＥ（ロングタームエボリューション）およびＬＴＥアドバンスト無線技術標準に従った上りリンク通信手順に関する。しかしながら、本発明はまた、ＵＭＴＳ、ＷｉＭＡＸおよび他の通信システムのような、無線リソース割当て要求が端末（「加入者局」、「ユーザ装置」またはＵＥ、「移動端末」等とも称される）から基地局へと通信されるものに適用可能である。

無線通信システムは広く知られており、無線通信システムにおいては、基地局（ＢＳ）が「セル」を形成し、ＢＳの範囲内の端末と通信する。例えばＬＴＥにおいては、基地局は一般にｅＮｏｄｅＢまたはｅＮＢと呼ばれ、端末はユーザ装置またはＵＥと呼ばれる。配置を最も簡単にしたものが図２Ａに示されており、ＵＥ１０が単一のｅＮｏｄｅＢ２０と通信している。実際には、当業者には理解されるように、ｅＮｏｄｅＢ２０は、同時に多くのＵＥ１０との通信を維持することができる。

図２Ａにおいて矢印で示される、基地局からＵＥへの通信の向きは、下りリンク（ＤＬ）と称され、ＵＥから基地局への逆の向きは上りリンク（ＵＬ）である。無線通信システムのための２つの良く知られた伝送モードは、下りリンクと上りリンクの伝送が同じキャリア周波数上で発生し、時間的に分離されているＴＤＤ（時分割複信）と、異なるキャリア周波数を使用してＤＬ上とＵＬ上で同時に伝送が発生するＦＤＤ（周波数分割複信）である。

そのようなシステムにおいては、各ＢＳは、与えられたセルにおける、自身に利用可能な周波数および時間リソースを、自身がサービスを提供するユーザ装置のために、個々のリソース割当てに分割する。ユーザ装置は一般に動き回るものであり、従って、セル間を動き得、隣接するセルの基地局間の無線通信リンクのハンドオーバの必要性を促す。ユーザ装置は、同時に複数のセルの範囲内にあり得る（すなわち、複数のセルからの信号を検出できる）が、最も単純な場合には、１つのサービングセル、または主セルと通信する。無線通信システム、およびその中のセルは、ＦＤＤ（周波数分割複信）モード、またはＴＤＤ（時分割複信）モードで動作し得る。

図１Ａに示されるように、システムにおけるリソースには、サブキャリア単位に分割された周波数の次元と、シンボル時間または「スロット」（「スロット」は、一般的に７シンボル時間の期間を持つ）単位を持つ時間の次元の両方がある。時間領域のリソースはさらに、フレーム単位に整理され、各フレームには複数の「サブフレーム」が含まれる。図１Ｂに示されるように、ＬＴＥのための１フレーム構造においては、１０ミリ秒のフレームが２０個の０．５ミリ秒の同サイズのスロットに分けられる。１サブフレームは連続する２スロットから構成されるので、１無線フレームは１０サブフレームを含む。１ＦＤＤフレームは、同時に発生する１０個の上りリンクサブフレームと１０個の下りリンクサブフレームとから構成される。ＴＤＤにおいては、負荷状態に応じて、上りリンクおよび下りリンクへのサブフレームのさまざまな割当てが可能である。その結果、サブフレームは、上りリンクサブフレームまたは下りリンクサブフレームとして参照される。

ｅＮｏｄｅＢにおけるスケジューリング機能によって、所定量の時間に対して特定数のサブキャリアがＵＥに割り当てられる。そのような割当は一般的に各サブフレームに対して適用される。リソースは下りリンク伝送と上りリンク伝送の両方について（すなわち、下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームの両方について）ＵＥに割り当てられる。

各スロットにおいて伝送される信号は、サブキャリアと利用可能なＯＦＤＭシンボルのリソース格子によって記載される。リソース格子における各要素はリソースエレメント（ＲＥ）と呼ばれ、各リソースエレメントは１つのシンボルに対応する。図１Ａにおいて太い輪郭線で示されているように、ＬＴＥにおいては、決められた数のサブキャリアおよびＯＦＤＭシンボルから構成されたある量のリソースはリソースブロック（ＲＢ）と称される。

ＬＴＥ無線通信システムにおける上りリンクは、シングルキャリアＦＤＭＡ（ＳＣ−ＦＤＭＡ）と呼ばれるＯＦＤＭＡの派生を採用している。本質的にＳＣ−ＦＤＭＡは線形にプリコーディングされたＯＦＤＭＡ方式であり、ＯＦＤＭＡ処理の前に追加のＤＦＴステップが関連する。複数のＵＥによる上りリンクへの接続は、重ならない異なる１組のサブキャリアを各ＵＥに割り当てることにより可能にされている。こうしてまた、ＬＴＥベースのシステムにおいて使用される無線インターフェイスプロトコルの全体的な説明を提供する３ＧＰＰ ＴＳ３６．３００、特に、上りリンク伝送方式に関連する３ＧＰＰ ＴＳ３６．３００のセクション５．２が、参照により本明細書に取り込まれる。

ＬＴＥにおいて、データおよび制御シグナリングのためのいくつかのチャネルは、システム内のさまざまなレベルの抽象度で定義される。

図２Ｂは、ＬＴＥにおいて、論理レベル、トランスポート階層レベル、および物理階層レベルのそれぞれにおいて定義される上りリンクチャネルのいくつかと、それらの間のマッピングを示している。ユーザデータおよびあるシグナリングデータはまた、物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）上で運ばれる。ＰＵＳＣＨ上の周波数ホッピングによって、周波数ダイバーシティの効果が利用され、干渉を平均化して除くことができる。制御チャネルは物理上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨを含み、ＰＵＣＣＨは、ＵＥからの、例えばチャネル品質表示（ＣＱＩ）レポートおよびスケジューリング要求（ＳＲ）によって代表されるチャネル状態情報（ＣＳＩ）を含むシグナリングを運ぶために使用される。本発明のために特に興味のあるものとしてまた、トランスポート階層レベルではランダムアクセスチャネルＲＡＣＨに対応する物理ランダムアクセス制御チャネルＰＲＡＣＨがある。上記チャネルに加えて、上りリンクリソースはまた、参照信号、特にサウンディング参照信号ＳＲＳに割り当てられる。

一方、下りリンク上では（不図示）、ユーザデータおよび高次階層シグナリング（例、無線リソース制御（ＲＲＣ）のための）が物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）上で運ばれる。他の制御チャネルシグナリング（例、無線リソース割当てのための）は、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）によって運ばれる。下りリンクシグナリングは、ネットワークに接続するためにＵＥによって必要とされるセル固有およびネットワーク固有パラメータによって構成されるシステム情報（ＳＩ）を含む。ＳＩはＳＩブロック（ＳＩＢ）に分割され、各ＳＩブロックは１組の関連するパラメータを含む。

物理ランダムアクセスチャネルＰＲＡＣＨは、ＵＥが上りリンク伝送リソースを持たないときに、ネットワークにアクセスするためのランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）を運ぶために使用される。もし、例えば、ＰＵＳＣＨ上の伝送のためのデータが到来したことによりＵＥにおいてスケジューリング要求（ＳＲ）がトリガーされた場合、ＵＥにまだＰＵＳＣＨリソースが割り当てられていないとき、ＳＲは、このための専用リソース上で伝送される。そのようなリソースがＵＥに割り当てられていないとき、ＲＡＣＨ手順が開始される。ＳＲの伝送は、実質的には、データ伝送のためのＰＵＳＣＨ上の上り無線リソースの要求である。

こうして、利用可能な専用リソースを持たなくても、ＵＥが上りリンクにおいて信号を伝送できるようにするためにＲＡＣＨが提供され、そのため、２以上の端末が同時に同じＰＲＡＣＨリソースにおいて伝送できる。「ランダムアクセス」（ＲＡ）という用語が使用されるのは、（以下に説明される無競合ＲＡＣＨの場合を除いて）ある与えられた時間にそのリソースを使用しているＵＥ（または、複数のＵＥ）のＩＤは、ネットワークによってあらかじめ知られていないからである（ちなみに、本明細書において、用語「システム」と「ネットワーク」は交換可能に使用される）。プリアンブル（送信されるとき、ｅＮｏｄｅＢによって識別されることのできる署名付きの信号を生成する）がＵＥによって採用され、ｅＮｏｄｅＢが異なる伝送元を区別することを可能にする。

ＲＡＣＨは、ＵＥによって、競合ベースおよび無競合モードのどちらかで使用されることができる。競合ベースのＲＡにおいてＵＥは、もし２以上のＵＥが偶然同じプリアンブルを選択したならばｅＮｏｄｅＢにおいて衝突するというリスクのもとで、プリアンブルをランダムに選択する。無競合のＲＡは、ｅＮｏｄｅＢが各ＵＥにどのプリアンブルが使用され得るかを伝えることにより衝突を防ぐ。

図３を参照して、物理ランダムアクセスチャネルＰＲＡＣＨは一般に以下の通り動作する（競合ベースのアクセスに対して）：
（i）ＵＥ１０は、目的のセル（サービングセル）について下りリンクブロードキャストチャネルを受信する。
（ii）図３においてｅＮｏｄｅＢ２０によって代表されるネットワークは、以下のものを含むセル固有情報を示す：
・ＰＲＡＣＨのために利用可能なリソース
・利用可能なプリアンブル（６４まで）
・小さいメッセージサイズ、および大きいメッセージサイズに対応するプリアンブル
（iii）ＵＥは、競合ベースアクセスに対して利用可能なプリアンブルと、意図するメッセージサイズとに従ってＰＲＡＣＨプリアンブルを選択する。
（iv）ＵＥ１０は、サービングセルの上りリンク上でＰＲＡＣＨプリアンブル（「メッセージ１」とも呼ばれ、図において（１）で示されている）を伝送する。ネットワーク（より具体的にはサービングセルのｅＮｏｄｅＢ）は、メッセージ１を受信し、ＵＥの伝送タイミングを推定する。
（v）ＵＥ１０は、ネットワークから（換言すると、ｅＮｏｄｅＢから）の応答を求めて特定の下りリンクチャネルを監視する。ＵＥのメッセージ１の伝送に応答して、ＵＥ１０はネットワークからランダムアクセス応答またはＲＡＲ（図３において（２）で示されている「メッセージ２」）を受信する。これは、ＰＵＳＣＨ上の伝送のためのＵＬ許可と、ＵＥが送信タイミングを調整するためのタイミングアドバンス（ＴＡ）とを含む。
（vi）ネットワークからのメッセージ２の受信に応答して、ＵＥ１０は、メッセージ２中に含まれるＵＬ許可およびＴＡ情報を使用してＰＵＳＣＨ上で伝送する（「メッセージ３」、図において（３）で示される）。
（vii）ｅＮｏｄｅＢ２０が同じプリアンブルを同時に２以上のＵＥから受信し、これらの２以上のＵＥがメッセージ３を送信した場合、（４）で示されるように、競合解決メッセージが、ネットワークから（この場合は、ｅＮｏｄｅＢ２０から）送信され得る。

もし、ＵＥがｅＮｏｄｅＢから何も応答を受信しないならば、ＵＥは、ランダムなバックオフ時間後に、新しいプリアンブルを選択しＲＡＣＨサブフレームにおいて新しい伝送を送信する。

無競合ＲＡについては、手順はより単純である：
（i）ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥを、無競合アクセスのために利用可能なものからの１つのプリアンブルで構成する。
（ii）ＵＥは、サービングセルの上りリンク上でプリアンブル（メッセージ１）を伝送する。
（iii）ＵＥは、ネットワークからＲＡＲ（メッセージ２）を受信する、ＲＡＲ（メッセージ２）はＰＵＳＣＨ上の伝送のためのＵＬ許可を含む。

競合ベースおよび無競合の両方のＲＡＣＨ手順において、ＲＡＲは、ＵＥを識別するセル無線ネットワーク一時的識別子（Ｃ−ＲＮＴＩ）を含む。競合ベースの手順においては、ＵＥはこのＣ−ＲＮＴＩを、メッセージ３においてｅＮｏｄｅＢへ伝送し返し、そして、もし、２以上のＵＥがそのようにするならば、ｅＮｏｄｅＢで衝突が発生し、ｅＮｏｄｅＢは次に競合解決手順を開始し得る。

ＲＡＣＨ処理が使用される状況には以下が含まれる：
−ＲＲＣ＿ＩＤＬＥからの初期アクセス
−ＲＲＣ接続再確立
−ハンドオーバ
−ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ（非同期のとき）におけるＤＬデータの到来
−ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ（非同期のとき、または、ＳＲリソースが利用可能でないとき）におけるＵＬデータの到来
−ポジショニング（タイミングアドバンスに基づく）
ＲＡＣＨ手順は、ＰＤＣＣＨ命令（例、ＤＬデータの到来、またはポジショニングのための）に応答してトリガーされることができる。非競合ＲＡは、ハンドオーバ、ＤＬデータの到来およびポジショニングのためにのみ適用可能である。

図４は、ＬＴＥにおけるＰＲＡＣＨプリアンブルメッセージのフォーマットを示す。見ての通り、メッセージは（ここでは３０と表記される）、サイクリックプリフィックスＣＰ３１、プリアンブルシーケンス３２そのもの、および（ここでは示されていないが）ｅＮｏｄｅＢでの到来時間における差を許容するためのガードインターバル、で構成される。ＣＰはＴ_ＣＰ３３の期間を有し、シーケンス３２はＴ_ＳＥＱ３４の期間を有する。なお、従来のＰＲＡＣＨプリアンブルには追加情報のための余地は無い。

ＰＲＡＣＨプリアンブルのフォーマットが、図４において示されるようなＬＴＥにおいて指定されたものであるとすると、ＵＥは、ＲＡＣＨメッセージを用いて限られた制御情報しか示すことができない。もし、ＲＡＣＨ手順の早いうちにより多くの情報を運ぶことができたならば、システム性能を改善することができるであろう。例えば、ＲＡＣＨ手順の開始と、最大のデータレートまたはスペクトル効率を持つデータ伝送の開始との間の遅延を減らすことができるであろう。ＬＴＥにおいて、ＵＥによって送信されるプリアンブルは、ネットワークにおいて相関技術を使用して受信するように設計されており、一般に、１シーケンスに１つの相関器が用いられる。利用可能なプリアンブルの数を増やすことによってプリアンブルの情報の内容を直接増やすことは、ｅＮｏｄｅＢにおける複雑度を著しく増すことになるであろう。従って、異なる解決策が必要とされる。

一方、例えば、家庭におけるスマートメータとＬＴＥネットワークとの間のマシンタイプ通信（ＭＴＣ）の出現は、低価格、低消費電力でなければならず、一般に静的に展開され、低速で、潜在的に長いギャップ期間のある、可能性として周期的なデータ伝送を含む、展開される多数のデバイスを生み出す。

従って、そのようなデバイスを動かすために必要な電力を、現在指定されている低消費電力に分類されるＵＥ等よりも遙かに低いレベルまで低くすることが望ましい。これを実現する１つの方法は、ＭＴＣデバイスシナリオを対象とすることにより、既存のＬＴＥシグナリングよりも効率の良いシグナリングを設計することである。そのようなシナリオにおいて、ＬＴＥのＲＡ手順には以下のような問題がある：
殆どの場合において競合ベースのＲＡ手順が使用されなければならない。これは、たとえＭＴＣデバイスにおいて、アクセス要件が、遅延に寛容であり得、意味のある非ランダムパターンを有する場合であっても、ＰＲＡＣＨ上で繰り返し伝送することが必要になることになる。

単一のセルのカバレージ内には、かなりの数のＭＴＣデバイスが存在し得るが、与えられたセルの与えられた時間において、利用可能なプリアンブルはたった６４個しかない。なんらかの事象が多くのデバイスにＵＬデータを同時に伝送させるようにトリガーをかけ得、それは、多くのＲＡＣＨの衝突とＵＥによるＰＲＡＣＨ上の無駄な伝送につながる。これらの衝突や無駄な伝送を減らすことは、低価格、低消費電力デバイスにとって望ましい。

いくつかのＭＴＣデバイスのシナリオにおいて一般的で、サイレント期間の長い伝送プロフィールを持ち低価格のデバイスにおいて潜在的に頻繁に発生することだが、ＵＥが上りリンクに同期していないとき、あるいは、非同期になった（例、ＵＥのクロックのドリフトのせいで）ときにはいつでもＲＡ手順が使用されなければならない。

ネットワークは、ＬＴＥランダムアクセス手順における早い段階に、デバイスタイプを識別する能力は殆ど持っていない。従って、ネットワークは、ネットワークからサービスを受けている混ざり合ったデバイスのそれぞれのタイプに対して、必ずしも適切に応答することができない。

ＲＡ手順において、ｅＮｏｄｅＢとＵＥとの間では、殆ど情報を交換することができず、その結果、低価格デバイスにおいて利用可能な限られた伝送電力を粗末に利用することになる。

本発明の第１の側面によれば、基地局と１以上の端末を含む通信システムにおいて使用される伝送方法が提供される。該方法は、端末に信号を伝送し、端末から基地局への伝送のためのさらなる信号の可能な特性を端末に提供する基地局に関連し、可能な特性は、時間領域における更なる信号の伝送のための１以上の位置、および、周波数領域における更なる信号の伝送のための１以上の位置、のうちの少なくとも１つを含む。そして、可能な特性から端末によって選択された特性を伴った、端末からの更なる信号の伝送は、端末に関する更なる情報を示す。

ここで、「特性」は、限定するものではないが、信号の伝送のためのリソース割当てを含むことができる。こうして、時間領域における「位置」は、サブフレーム中の特定のタイミング、および／またはフレーム中の特定のサブフレーム、またはフレームのシーケンスを含むことができる。周波数領域における位置は、特定の周波数割当て（例：サブキャリアの組）を含むことができる。「可能な特性」は、その中から端末が選択するところの割当ての組または範囲を指すか、または、端末が端末に割当てられたリソース割当てによって提供される伝送機会を使用すると決め得る、または決め得ないという事実を指すことができる。

更なる信号の１以上の可能な特性を端末に提供するステップは、端末に信号を伝送する基地局によって実行されることができるか、または、端末に信号を伝送する基地局を少なくとも含み得る。

端末による伝送のための更なる信号は、ランダムアクセス手順における伝送のためのプリアンブルであり得る。この場合、可能な特性は、プリアンブルの特定の選択、または、システムにおいて定義されたプリアンブルの中からのプリアンブルの部分集合（パーティション）の特定の選択を含み得る。

代替的に、または追加的に、更なる信号は、スケジューリング要求、および、スケジューリング要求のために使用されるリソースの特性を含む１以上の可能な特性を含み得る。

端末からの更なる信号の伝送は、ランダムアクセス手順によって先行され得る。このランダムアクセス手順において端末によって採用されるプリアンブルは、更なる信号についての情報を意味するために、または、更なる信号のシーケンスが端末から伝送されるであろうということを意味するために、端末によって選択され得る。例えば、ＰＵＳＣＨ上の伝送、バッファ状態レポートＢＳＲ、チャネル状態情報レポートＣＳＩ、スケジューリング要求ＳＲ、およびサウンディング参照信号ＳＲＳのいずれか１以上が、このようにして意味され得る。

更なる信号の１以上の可能な特性を端末に提供するステップが、基地局によって実行されることは必須ではない。これは、基地局からのシグナリングを伴うことなく、例えば、端末をインストールする時に達成し得る。

１以上の可能な特性は、更なる信号を伝送することにおいて端末によって使用されることについて、期間限定なしでいつまでも適用可能とし得るが、代替的に、１以上の可能な特性は、期間限定で、端末に対して適用され得る。これは、端末にタイマをシグナリングする基地局によって、または、割当ての期間満了を示すＲＲＣレベルのフラグを立てる基地局によって、達成され得る。

更なる信号の伝送のための時間領域における１以上の位置は、そのサブフレームの中で更なる信号の伝送が許されるサブフレーム、を含み得る。このようにして、すべてのサブフレームにおいて伝送する必要のない端末（例えばＭＴＣデバイス）は、更なる信号を伝送するための特定のサブフレームを割当てられ得る。それにより、残りのサブフレームにおいて、同じリソースを他のデバイスに割当てることができる。

本発明のある実施形態は、パーティションの選択によって更なる情報が意味されることを可能とするために、可能なプリアンブルの集合をパーティションに分割する原理を採用する。このようにして、システムにおいて定義されたプリアンブルの集合が２以上のパーティションに分割されるとき、端末からのプリアンブルの伝送は、プリアンブルが属するパーティションのおかげで、端末に関係する更なる情報を示すことができる。

この原理を使用してさまざまな種類の更なる情報を伝えることができる。端末に関する更なる情報の場合には、更なる情報は以下の中の少なくとも１つを含むことができる：
端末のカテゴリー；
端末の帯域幅能力；
端末のバッファ状態；および
端末によって期待されるトラフィックプロフィール。

基地局またはシステムに関する更なる情報の場合、更なる情報は以下の中の少なくとも１つを含むことができる：
基地局の帯域幅能力表示；および
システム情報。

一実施形態では、更なる情報は２つの信号の特性の組合せによって運ばれる。２つの信号の１つは端末からの信号であり、もう１つの信号は基地局からの信号である。特に、例えば、ランダムアクセス手順が競合ベースのランダムアクセスを含み、その後に無競合のランダムアクセスが続く場合、基地局またはシステムに関係する更なる情報は、競合ベースのランダムアクセスのために端末から伝送されたプリアンブルの特性と、基地局によって提供される更なる信号の可能な特性との組合せによって示されることができる。該更なる信号は、無競合ランダムアクセスのためのプリアンブルである。

本発明の第２の側面によれば、上記で定義された方法のいずれかに従って動作する無線通信システムが提供される。該方法が適用されるシステムは、ＬＴＥベースのシステムであり得る。

本発明の第３の側面によれば、上記で定義された方法のいずれかにおいて使用するための端末であって、端末に関係する更なる情報を示すような方法で、１以上の可能な特性の少なくとも１つを用いて更なる信号を伝送するように構成された端末が提供される。

本発明の第４の側面によれば、上記で定義された方法のいずれかにおいて使用するための基地局であって、基地局またはシステムに関係する更なる情報を端末に示すような方法で、その信号によって１以上の可能な特性を端末に提供するところの信号を伝送するように構成された基地局が提供される。

本発明の第５の側面によれば、無線通信システムにおける送受信デバイスのプロセッサによってその命令が実行された場合に、上記で定義された端末または基地局を該デバイスが提供するようなコンピュータ可読命令が提供される。そのような命令は、１以上のコンピュータ可読媒体上に格納され得る。

本発明の更なる側面は、基地局および１以上の端末を含む無線通信システムにおいて使用される伝送方法であって、基地局が、端末から基地局に伝送するための更なる信号の１以上の可能な特性を端末に示す信号を端末に送信し、１以上の可能な特性は、
周波数領域における更なる信号の伝送のための１以上の位置；および
時間領域における更なる信号の伝送のための１以上の位置；
の少なくとも１つを含み、１以上の可能な特性は、基地局またはシステムに関係する更なる信号を端末に示す。

この側面の好適な実施形態において、１以上の可能な特性は、端末によるランダムアクセスのための利用可能なプリアンブルの部分集合である。基地局は、利用可能なプリアンブルをパーティションに分割し、基地局についてなんらかの情報を意味するように、選択されたパーティションを端末に知らせる。

こうして、好適には、更なる信号は、ランダムアクセス手順における伝送のためのプリアンブルを含み、可能な特性はさらに、端末によって使用されるプリアンブルを含む。そして、可能なプリアンブルの集合がシステムにおいて定義され、２以上のパーティションに分割され、基地局から端末への信号の伝送は、その端末によって使用されるべきプリアンブルが属するパーティションのおかげで、基地局またはシステムに関係のある更なる情報を示す。

この側面において、好適には、基地局またはシステムに関係する更なる情報は、
基地局のバンド幅能力表示；
システム情報；
基地局のＴＤＤ／ＦＤＤ能力；および
他の周波数バンドの利用可能性または代替の無線技術
の少なくとも１つを含む。

今述べたランダムアクセス手順は、競合ベースのランダムアクセスと、それに続く無競合ランダムアクセスを含み得る。この場合において、基地局またはシステムに関係する更なる情報は、競合ベースのランダムアクセスのために端末から伝送されるプリアンブルの特性と、基地局によって提供される更なる信号の可能な特性との組合せによって示され得る。更なる信号は、無競合ランダムアクセスのためのプリアンブルである。

上記の更なる側面は、第１の側面の方法の特徴および適用可能な好適な特徴のいずれかと組合せ得る。

本発明の別の側面は、基地局と１以上の端末を含む通信システムを提供する。基地局は、信号を端末に伝送するように配置されており、システムは、端末から基地局への伝送のための更なる信号の可能な特性を端末に提供するように配置されており、可能な特性は、
時間領域における更なる信号の伝送のための１以上の位置と；
周波数領域における更なる信号の伝送のための１以上の位置と；
の少なくとも１つを含み、可能な特性から端末によって選択された特性を用いた端末からの更なる信号の伝送は、端末に関係する更なる情報を示す。

本発明のさらに別の側面は、基地局と１以上の端末とを含む無線通信システムを提供する。基地局は、端末から基地局への伝送のための更なる信号の１以上の可能な特性を端末に示す信号を端末に伝送するように配置され、１以上の可能な特性は、
周波数領域における更なる信号の伝送のための１以上の位置と；
時間領域における更なる信号の伝送のための１以上の位置と；
の少なくとも１つを含み、１以上の可能な特性は、基地局またはシステムに関連する更なる情報を端末に示す。

一般に、そして、その反対であるという明確な意図がない限り、本発明の１つの側面について記載された特徴は、他のいかなる側面にも等しく、そしていかなる組合せにおいても、たとえそのような組合せが明示的に言及されていなくても、あるいは本明細書に記載されていなくても、適用され得る。

以上の説明から明らかなように、本発明は、無線通信ネットワーク（無線通信システム）における基地局と少なくとも１つの端末との間の信号伝送に関する。「端末」は、ここではそのような信号を送受信するために適切ないかなる形もとり得る。本発明を視覚化するためには、端末が携帯ハンドセットであると想像することは便利であり得るが、これから示唆されるものに関していかなる制限もない。本発明の好適の実施形態において、基地局は、一般的には３ＧＰＰ ＬＴＥおよび３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａの標準群における実施のために提案される形をとるであろう。そして、したがって、異なる状況において適切であるようにｅＮｏｄｅＢ（該用語はまた、ホームｅＮｏｄｅＢ、あるいはＨｅＮＢを含む）として説明され得る。しかしながら、本発明の機能的要求に従って、いくつかの、またはすべての基地局は、端末へ／から、信号を送／受信するために適切な、いかなる他の形をもとり得る。

あくまでも一例として、添付図面が参照される。
ＬＴＥ無線通信システムの上りリンク上のリソースブロック（ＲＢ）を説明する図である。 ＬＴＥ無線通信システムにおけるフレームおよびサブフレームを説明する図である。 基地局（ｅＮｏｄｅＢ）と無線通信状態にある端末（ＵＥ）を示す図である。 ＬＴＥにおいて定義されるさまざまな上りリンクチャネル間の関係を示す図である。 ＬＴＥにおける競合ベースのＲＡＣＨ手順を示す図である。 ＰＲＡＣＨプリアンブルのフォーマットを示す図である。 本発明の第１実施形態のフローチャートである。 本発明の第２実施形態のフローチャートである。 本発明の第３実施形態のフローチャートである。 本発明の第５から第８実施形態のフローチャートである。 本発明の第９実施形態のフローチャートである。 本発明の第１１実施形態のフローチャートである。

本発明の実施形態は、ＭＴＣ型シナリオの識別を補助するために設計されるように、消費電力を減らすことができるように、ネットワークによる適切な優先順位付けを可能にするように、シグナリングオーバヘッドを減らすように、そして、伝送ＰＲＡＣＨ信号をより効率的に利用できるように、ＲＡ手順および他の関連するＵＬおよびＤＬシグナリングの拡張を提供する。

より具体的には、本発明の実施形態は一方式を提供する。該方式においては、初期の従来の競合ベースのＲＡ手順に続いて、アイドルモードからＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態に入る必要があり、いくつかのＵＥ（この用語はＭＴＣデバイスも含むものとして理解される）に時間における（そして可能性として、周波数における）特定のＰＲＡＣＨリソースが割り当てられる。これは、そのようなＵＥ間における更なる競合を取り除き、無駄なＰＲＡＣＨ伝送を除き、そして、限られた数のＲＡプリアンブルの時間多重を、特定のＵＥのための特定の（半）永久的サブフレームへと拡張する。これは、ＵＥのＩＤをその固定のプリアンブルが現れ得るリソースに関連付け、ｅＮｏｄｅＢに、割当てられていないリソース内に現れるいかなる固定のリソースプリアンブルも廃棄することを認めることによって実行される。

この手順に参加していないＵＥからの他の無競合プリアンブルは影響を受けない。上記方式を使用する能力を持ち、その方式を実行するように構成されたＵＥは、その方式のために利用可能なプリアンブルと利用可能でないプリアンブルの集合の知識を持っていることが望ましい。衝突を回避するために、提案された方式を使用する能力を持たないＵＥは、自分たちの従来の競合ベースのＲＡのためにその中から選択するところのプリアンブルの知識を持つべきである。

この新しいＲＡ手順は、すべてのＬＴＥデバイスに適合するわけではない。そこで、本発明の更なる実施形態は、ＲＡ手順において、暗黙のうちに追加の情報を伝送するための手段をＵＥのために提供する。これらのさらなる実施形態において、（６４個までの）プリアンブルの集合は、パーティションに分割されて、ＵＥが示したいだけの状態の数（例えば、ＵＥが新しいＲＡ手順のために適合するか否かという場合には、２個）のパーティションに分割される。次にＵＥは、ランダムに選択されたプリアンブルではなく、適切なパーティションから選択されたプリアンブルを用いてＰＲＡＣＨにアクセスすることによってこの状態を示す。このようにしてＵＥは、別の信号によって明示的ではなく、パーティションの選択によって暗黙的に、情報を間接的に合図し得る。ｅＮｏｄｅＢは同様に、そのプリアンブルの選択、および／または、ＵＥのＲＡのためのリソースの選択により情報をＵＥに示し返し得る。

提案される方式はＬＴＥにおけるＭＴＣのためを意図しているが、そのようなアプリケーションに限定されない。

特にそうでないと示されない限り、以下に説明される実施形態は、例示としてＬＴＥの文脈で説明される。そこでは、無線通信システム（「ネットワーク」とも称される）がＦＤＤを使用して動作し、１以上の基地局（「ｅＮｏｄｅＢ」または「ｅＮＢ」とも称される）を含み、各基地局は、１以上の下りリンクセルを制御し、各下りリンク（ＤＬ）セルは、対応する上りリンクセルを有する。各ＤＬセルは、そのサービングセルにおいて伝送される信号を受信しデコードし得る１以上の端末（「ＵＥ」とも称される）にサービスし得る。ＵＥへ、および、ＵＥからの伝送のための時間、周波数および空間領域における伝送リソースの使用を制御するために、ｅＮｏｄｅＢは制御チャネルメッセージ（ＰＤＣＣＨ）をＵＥに送信する。ＰＤＣＣＨメッセージは一般にデータ伝送が上りリンクにおけるか（ＰＵＳＣＨを使用して）下りリンクにおけるか（ＰＤＳＣＨを使用して）を示し、また、伝送リソース、および、伝送モード、アンテナポートの数、データレート、イネーブルにされたコードワードの数、等の他の情報をも示す。加えて、ＰＤＣＣＨは、ＤＬ伝送の復調のための位相参照を導出するために、どの参照信号が使用され得るかを示し得る。異なるアンテナポートのための、しかし同じ位置を占有する、参照信号は、異なる拡散符号によって区別される。

（すでに図３に関して説明したように）ＵＥによるシステムへの初期のアクセスは、競合ベースのＲＡ手順を使用して実行される。ここで、ＵＥは、６４の利用可能な中から（これについては、あとで説明されるように、発明のある実施形態において、制限がある。）選択されたＲＡプリアンブルを伝送する。同じキャリア周波数で２以上のサービングセルを有するようにＵＥが構成され得る場合について、除外されていない。この場合、一般に、各セルにおいて異なるＲＡ手順を実行しているＵＥによって、ＰＲＡＣＨリソースの２以上の集合が定義されるであろう。セルにおけるＰＲＡＣＨリソース間には、いかなる特定の関係も必要ではない。

今から、本発明のある特定の実施形態が例示として説明される。

第１実施形態：ＵＥ識別のための拡張無競合ＲＡＣＨ
図５は、シンプルな形において、本発明の第１実施形態におけるステップのシーケンスを示す。第１実施形態においては、低価格ＬＴＥデバイスが、低レートまたは周期的データ伝送のための長期間ベースで無競合ＲＡリソースを取得しようとする。初期ステップ１１０において、この特性を有することをｅＮｏｄｅＢによって知られているＵＥが（以下の実施形態を参照）通常の方法でランダムに選択され得るプリアンブルを使用して、従来の競合ベースのＲＡ手順を実行する。ＵＥは最終的にＣ−ＲＮＴＩを取得する（ステップ１２０）。これに続いて、ネットワークは、このＣ−ＲＮＴＩから、ＵＥにとってユニークな文字通りの識別子、例えばＭＳＩＳＤＮ、へのマッピングを記録する。

次にｅＮｏｄｅＢは（ステップ１３０）、固定の無競合ＲＡプリアンブルでＵＥを構成し、そしてさらに、その中でそのプリアンブルをＰＲＡＣＨ上で送信し得る固定のサブフレームと時間領域におけるＰＲＡＣＨリソースをＵＥに許可する。１以上の上りリンクサブフレームが各ＵＥに割当てられ得る。プリアンブルは直交しているので、６４個までのＵＥは、与えられたサブフレームの中で各ＰＲＡＣＨリソースに割当てられ得る。異なるＵＥは、異なる周期性（サブフレーム間隔）で、上りリンクサブフレームを許可され得る。ｅＮｏｄｅＢは、プリアンブル＋ＰＲＡＣＨリソース＋サブフレームとＣ−ＲＮＴＩとの関連を記録する。好ましくは、プリアンブルとリソースは、ｅＮｏｄｅＢによって取り消されるまでＵＥにとって利用可能であろう。

こうして、一旦は従来の競合ベースのＲＡを実行後、ＵＥは、割当てられた無競合プリアンブルと、その伝送のためのリソースとの割当てを取得する。いくらか後に、ＵＥは、割当てられた時間リソースを使用して、そして、ｅＮｏｄｅＢによってそのＵＥに割当てられたサブフレームにおいて、割当てられたプリアンブルを伝送する（ステップ１４０）。そのプリアンブルに対して関連するＵＥにＰＲＡＣＨが許可されているプリアンブルがサブフレーム中に検出されると、ｅＮｏｄｅＢは、そのプリアンブルがどのＣ−ＲＮＴＩに対応するかを決定し、次に、それが文字通りどのＵＥ識別子に対応するかを決定し、次に、適切なＲＡＲを提供することができる。

もし、ｅＮｏｄｅＢが、まだ構成されていないサブフレームまたはＰＲＡＣＨリソースにおいてこの手順に従うことが知られているＵＥに割当てられたプリアンブルを検出したならば、伝送は無視される。（この手順に参加していないＵＥからの他の無競合プリアンブルは影響されない。）
上記で、ＵＥはＰＲＡＣＨ時間リソースが割り当てられ、周波数領域においてＵＥは全ＰＲＡＣＨ帯域幅を使用し得る。この実施形態の派生において、ＵＥはさらに特定の上りリンクＰＲＡＣＨ周波数リソースを割当てられ、その中で、ＵＥはそのプリアンブルをＰＲＡＣＨ上で伝送し得る。そのような周波数割当ては、通常のＰＲＡＣＨ周波数リソース、または、周波数領域におけるある異なるリソースの部分集合であり得る。６４個までのＵＥが、各ＰＲＡＣＨ時間周波数リソース割当ての中に収容され得る。

プリアンブル割当てに加えて、その伝送のための時間及び（オプション的に）周波数位置との組合せは、以下で「プリアンブル＋リソース」と称される。

第２の実施例：スケジューリング要求（ＳＲ）許可
第２の実施例において（図６）、第１の実施例におけるようなＵＥ構成の原理は、代替的または追加的に使用され、ＵＥに専用ＰＵＣＣＨリソースおよび１以上の上りリンクサブフレームを提供する。そこにおいてＵＥはスケジューリング要求（ＳＲ）を伝送し得る。

図６は、ｅＮｏｄｅＢに、第１実施形態におけるようなＰＲＡＣＨリソースの代わりにＰＵＣＣＨリソースが割当てられる場合を仮定する。

こうして、前と同様、ＵＥはまず、従来の競合ベースＲＡを実行し（ステップ２１０）、Ｃ−ＲＮＴＩの割当てへとつながる（ステップ２２０）。つぎに（ステップ２３０）、ｅＮｏｄｅＢは、ＳＲの伝送において使用するためのＰＵＣＣＨ上の特定のリソースを、特定のサブフレームに加えて、ＵＥに割当てる。次にＵＥはそのスケジューリング要求を、割当てられたリソースを使用して、そして特定されたサブフレーム内で、ｅＮｏｄｅＢに伝送する（ステップ２４０）。次にこれがｅＮｏｄｅＢによって検出される（ステップ２５０）。前と同様、対応するＵＥに割当てられていないサブフレーム中で検出されたＳＲは無視される。

これは、出願人の、参照によって本明細書に取り込まれる欧州特許出願番号１１１７８０２７．６に記載された発明の他の特徴の使用を可能にする。特に、これらの特徴は、予め構成された複数の伝送設定の１つを使用して、特定のリソースにおいてさらなるＵＥ伝送が後続することを意味するように（例えば、さらなるＰＵＳＣＨの伝送を示すようにＳＲの伝送を使用する）、ＵＥからの「メッセージ」（要求または表示）を使用するアイデアを含む。

こうして、１１１７８０２７．６における発明の１つの形において、スケジューリング要求がトリガーされるとき、ＳＲのための第１の利用可能なＰＵＣＣＨリソース上でＵＥはＳＲを伝送し、そして、ＳＲ伝送後に、第１の利用可能なリソース上でＰＵＳＣＨを伝送する。ＰＵＳＣＨはＢＳＲを含み、ＵＥバッファ状態についての早期情報をネットワークに提供する。ＰＤＣＣＨ上で合図されるＰＵＳＣＨ割当てを待たないことにより、潜在的な遅延を減少することができる。ネットワークがＳＲを受信するとき、ネットワークは、ＵＥがまたＰＵＳＣＨを送信するであろうことに気付き、いずれか他のＵＥに、同じリソースにおいて衝突し得るＰＵＳＣＨを送信するように要求することを回避し得る。

なお、この実施形態の特徴が第１実施形態に加えて提供される場合（すなわち、将来のＲＡのためのプリアンブル＋リソースの割当て）、プリアンブルが無競合プリアンブルであることは必須ではない。ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥに複数のプリアンブルを割当てることができ、その複数のプリアンブルは、そのＵＥによって排他的に使用されるためである必要、および、すべてのリソースがそのＵＥのために予約されている必要はない。

この実施形態の派生として、本発明のＰＲＡＣＨプリアンブル／リソースは、この「メッセージ」を実現する代替的な手段であり；そして、特定のリソースにおける特定のプリアンブルは、ＵＥからの別の伝送が後続することを示す（例：ＰＵＳＣＨ、ＢＳＲ、ＣＳＩ、ＳＲ、ＳＲＳ）。この特徴は２回以上適用することができる。換言すると、端末から一連の伝送が後続することを意味することができる。例えば、ＵＥが送信すべきＵＬデータを持っていて、しかしＰＵＳＣＨ（又はＳＲ）リソースを持っていないとき、ＰＲＡＣＨ−ＳＲ−ＰＵＳＣＨまたはＰＲＡＣＨ−ＳＲ−ＳＲＳ−ＰＵＳＣＨ等のシーケンスが可能である。逆に、異なるプリアンブル／リソースは、別の伝送が後続しないことを示す。

なお、欧州特許出願番号１１１７８０２７．６は主に低遅延の達成を目的としてしているが、これは、本発明にとっては必須要件ではない。また、本願は、特定のサブフレームの使用を特定のＵＥに限定することを考えるものではない。

第３実施形態：事前に割当てられた拡張無競合ＲＡＣＨ
図７に示された第３実施形態において、ＵＥは、第１実施形態において記載されたように固定のＰＲＡＣＨリソースおよびプリアンブルとともに構成され、および／または、第２実施形態において記載されたように専用のＰＵＣＣＨリソースとともに構成される。ＵＥがこのように構成されるのは、これらのパラメータが、ネットワークとのシグナリングの交換以外の手段によって、ある時点から固定されているおかげである。このアプローチは、永久的な、または疑似永久的な割当てが必要とされる場合に適しているであろう。換言すると、この実施形態において、ＵＥは初期の競合ベースのＲＡを実行する必要はなく、または、ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥをＰＲＡＣＨおよび／またはＰＵＣＣＨリソースとともに構成する必要はない。

図７は、例示として、ＰＲＡＣＨリソースが事前に構成されている場合を示す。

ステップ３１０は、固定されたＰＲＡＣＨリソースおよびプリアンブルを有するＵＥを事前に設定するステップである。例えば、これは、関連するｅＮｏｄｅＢによってサービスされている他のＵＥに割当てられているそのような固定のリソースのリストを入手できる設置者または製造者のおかげで、デバイスの設置の時点で行うことができる。ステップ３２０において、同様に、新しいＵＥの挿入およびプリアンブル＋リソースの割当てについてｅＮｏｄｅＢに与えられる。

そして、システムの運用中、ＵＥは、無競合ＲＡについて固定されたプリアンブルおよびリソースを使用する（ステップ３３０）。もはや従来の競合ベースのＲＡについてのいかなる必要性もないので、ＵＥは、無競合ＲＡのみを用いて動作することができる。ｅＮｏｄｅＢは、プリアンブルを検出し、通常の方法でＲＡ応答を用いて応答する（ステップ３４０）。

第４実施形態：ＲＡプリアンブルの解放
第４実施形態において（不図示）、先行する実施形態において記載された固定プリアンブルは、ＵＥのために、またはＵＥによって、永久には使用されない。第１実施形態において明らかなように、ＵＥは、新しい競合ベースのＲＡ手順を開始するときに、固定プリアンブルおよびあらゆる関連付けられたＰＲＡＣＨリソースを暗黙のうちに解放する。しかし、この実施形態においては、先行する実施形態において適切な情報をシグナリングするのと同時に、ｅＮｏｄｅＢは追加的にタイマを信号でＵＥに送る。このタイマが満了するとき、ＵＥは、次にＵＥがＰＲＡＣＨにアクセスしたいと望むときに、第１実施形態において記載された処理を実行し、競合ベースＲＡを開始することが求められる。

代替的に、ｅＮｏｄｅＢは、ＲＲＣレベルでフラグを立ててＵＥに対して、ＵＥの現在のプリアンブル＋リソース割当ての満了を示すことができる。例えば、適当なＲＲＣメッセージ（可能性としてＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）に、ＵＥのリソースが満了したときにネットワークが立てる新しい情報要素を含ませることができる。このアプローチはまた、第３実施形態における疑似永久割当てを終了させるためにも使用することができる。

この実施形態の派生において、タイマまたはフラグは、プリアンブル、および／または、時間領域の、および、もし適用可能であれば周波数領域の、先行する実施形態に関係するリソースに対して、ＵＥのためにｅＮｏｄｅＢによって別々に設定されることができる。

上記の実施形態は、初期の競合ベースＲＡに後続する無競合ＲＡに関係する。図８は、第５から第８実施形態の原理をシンプルにした形で示している。それら実施形態のすべては、ＵＥのプリアンブルの選択が、ＵＥに関するなんらかの情報をｅＮｏｄｅＢに対して意味するように、プリアンブルをパーティションに分割するというアイデアを採用している。

初期のステップ５１０においては、以下の実施形態において詳述されているように、プリアンブルはなんらかの方法でパーティションに分割される。パーティションに分割されるプリアンブルは、必ず含むというわけではないが、競合ベースのプリアンブルを含み得る。すべての利用可能なプリアンブルがパーティションの中に含まれている必要はない；いくつかのプリアンブルは、方式の外にいるＵＥによって使用されるために予約され得る（すなわち、情報を意味することなく）。ｅＮｏｄｅＢも、ｅＮｏｄｅＢによってサービスされているＵＥもどちらもパーティションおよびその意味に気づいている。このステップは、規則的な動作の一部である必要はなく、むしろ、通信規格に組み込まれ、または、システムの設置の時に定義される。代替的に、または、加えて、パーティションおよびその意義は、運用中に（再）定義され得る。

ステップ５２０において、ランダムアクセス、例えば競合ベースのＲＡ、の実行を望んでいるＵＥは、与えられたパーティション中にあるように定義されたプリアンブルからプリアンブルを選択することによりランダムアクセスを実行する。ここで、パーティションは、以下の実施形態において例示されるように、ＵＥに関する情報を意味するように選択される（または可能性として予め設定される）。オプション的に、後で説明されるように、第１のプリアンブルと一緒に、第２の、またはさらなる、プリアンブル（一般に、各プリアンブルは異なるパーティションからの）が伝送され得る。「一緒に」は、必ずしも同時を意味する必要はなく、例えば、整数の数のサブフレームの時間差を持つプリアンブルの伝送を含む。ｅＮｏｄｅＢは、そのような固定したタイミングの関係を持つプリアンブルを結びつけることができる。

ＵＥは選択したプリアンブルをｅＮｏｄｅＢに伝送し（ステップ５３０）、それは次にｅＮｏｄｅＢによって検出される（ステップ５４０）。通常の方法でプリアンブルを処理することに加えて、ｅＮｏｄｅＢは、そのプリアンブルがどのパーティションに入るかを決定し、これから、選択されたパーティションによってＵＥが意味される情報を推測する。さらなる手順、例えば、続く（無競合の）ＲＡのためのプリアンブルの割当て等は、その前の実施形態に従って、または、従来の方法で、後続する。以下の実施形態は、この原理の使用のいくつかの例を与える。

第５実施形態：ＵＥカテゴリー表示
第５実施形態において、特定のパーティションからＵＥがプリアンブルを選択し伝送したその特定のパーティションがｅＮｏｄｅＢにＵＥのカテゴリーを示すように、プリアンブルの集合は指定された方法でパーティションに分割される。例えば、競合ベースのプリアンブルの集合は、このようにパーティションされ得る。

例えば、ＬＴＥのリリース１０は、最大ピークデータレートおよびＭＩＭＯ能力に基づいて、以下のＵＥカテゴリーを定義する。

なお、上の表において、最大ピークデータレートは、与えられた帯域幅からどれだけ多くのリソースエレメントがデータのためにスケジュールされ得るかを暗示するが、帯域幅能力を暗示しない。

こうして、リリース１０においては、８個のカテゴリーがあり、８個のカテゴリーは各カテゴリーを一意に表すために８個のパーティション（またはプリアンブルの集合）を必要とする。パーティションは、等しい数のプリアンブル、または、等しくない数のプリアンブルを含むことができる。例えば第１実施形態の低価格デバイスを示すためのカテゴリー０等の新しいカテゴリーを収容するために、更なるパーティションを加えることができる。ＵＥカテゴリーの異なる分散を反映するために等しくないサイズのパーティションが使われることができるが、各パーティションに同じ数のプリアンブルを保持しつつ（各４個）、カテゴリーの数を１６に拡張することは可能であろう。

この実施形態の特定の場合において、プリアンブルの集合は、少なくとも第１および第２のパーティションを含む。ＵＥは、もしＵＥが最初の実施形態における固定ＰＲＡＣＨリソースプロビジョニングを使用するように構成されていなければ、第１のパーティションからプリアンブルを選択する。そして、もし、そのように構成されていれば、第２のパーティションからプリアンブルを選択する。ｅＮｏｄｅＢは、受信したプリアンブルが該当するパーティションから、ＵＥが固定ＰＲＡＣＨリソースプロビジョニングのために構成されているか否かを決定する。

第６実施形態：ＵＥ帯域幅能力表示
すでに言及した通り、ＵＥカテゴリーはＵＥの帯域幅能力を暗示しない。実際、現在すべてのＵＥは、いかなるｅＮｏｄｅＢにも接続できることを確実にするために、すべての指定されたシステム帯域幅をサポートすることが要求されている（ｅＮｏｄｅＢは、必ずしもすべてのシステム帯域幅をサポートする必要はない）。しかしながら、将来的には、ＵＥが、異なる帯域幅能力（先天的な、または、信号処理リソースまたは電池残量によって現在制限されている）を伝えられるようにすることが望ましいであろう。

第６実施形態において、プリアンブルの集合、例えば競合ベースのプリアンブル、は、ＵＥがどのパーティションからそのプリアンブルを選択するかによってＵＥの帯域幅能力を示すような、特定の方法でパーティションに分割されている。各ＬＴＥ帯域幅（１．４、５、１０、１５、２０ＭＨｚ）はプリアンブルの特定のパーティションに割当てられている。最大６４個の帯域幅能力が示されることができる。そして、リリース１０においては、３１個のそのような能力がある（キャリア毎に）。しかしながら、これを基礎とするシグナリングは、競合ベースＲＡの衝突を著しく増加させる可能性が高いであろう。この実施形態についての派生において、ＵＥは、その好適の帯域幅を各ＲＡ手順を用いて伝えることだけができる。ＵＥは、異なるそのような手順において異なる帯域幅の好みを伝えることができるであろう。ｅＮｏｄｅＢは、スケジューリングの役に立つように、自身がサービスしているＵＥからの最近の帯域幅能力表示の記録を取ることができる。

出願人の国際出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０６７０４８において記載された発明の拡張においては（これによって参照によって取り込まれる）、２以上のプリアンブルが、結合的に帯域幅能力を示すように伝送される。前と同様、パーティションの選択がこの情報を意味する。この場合、結合的に伝送されるプリアンブルの間でパーティションに分割されるであろう。結合プリアンブルの集合（６４×６４）は、個々のプリアンブルの集合よりもはるかに大きく、そうして、この目的のためにより役に立つようにパーティションに分割されることができる。

第７実施形態：バッファ状態レポート（ＢＳＲ）
バッファ状態レポーティング手順は、サービングｅＮｏｄｅＢに、ＵＥの上りリンクバッファにおける伝送について利用可能なデータ量についての情報を提供するために使用される。

第７実施形態において、プリアンブルの集合、例えば競合ベースのプリアンブル、は、ＵＥが自身のプリアンブルをどのパーティションから選択するかが、ＬＴＥにおいて既に定義されているＢＳＲの少なくとも一部を示すような特定の方法でパーティションに分割される。これにより、目的のために上りリンクリソースの許可を待つ必要性（例えばＳＲを介して）が回避され、ＵＬ伝送のためにネットワークがＵＥにリソースをすばやく割り当てることを可能にする。第５に実施形態におけるように、もし複数のプリアンブルが使用されるならば、ＢＳＲのより多くを示すことができる。すでにＬＴＥは、ＵＥが、上述の競合ベースＲＡ手順のステップ（vi）（メッセージ３）においてメッセージのサイズを示すことを可能にしているが、現在、そこから選択するための、競合ベースのシグネチャのパーティションは現在２つしかなく、ＲＡ手順のメッセージ３とは対照的に、ＢＳＲについての情報を明示的に運ばない。

第８実施形態：ＵＥトラフィックプロフィール
第８実施形態において、プリアンブルの集合、たとえば、競合ベースのプリアンブル、は、ＵＥが自身のプリアンブルをどのパーティションから選択するかが、ＵＥがＰＵＳＣＨ上で伝送すると期待されるトラフィックプロフィールについてのある情報を示すような特定の方法でパーティションに分割される。これは、トラフィックの周期性、ＰＵＳＣＨ伝送の期待されるサイズ、要求サービス品質表示および他の関連する事項、の観点を含むことができる。

先行する実施形態はｅＮｏｄｅＢへのＵＥシグナリング情報に関するものであったが、同様の原理を逆に適用すること、換言すると、ｅＮｏｄｅＢが自身（またはネットワーク）についての情報をＵＥに示すために適用することも可能である。これは、次に説明される第９から第１１実施形態の主題である。

第９実施形態：ｅＮｏｄｅＢ帯域幅能力表示
第９実施形態は、第１実施形態におけるプリアンブルの集合、またはプリアンブル＋許可が、ｅＮｏｄｅＢの帯域幅能力が何であるかを、ＲＡ構成を受信するＵＥに対して示すようにパーティションに分割されることを除いて、考え方において第６実施形態と類似している。パーティションへの分割は、プリアンブルだけの間の分割とすることもでき、あるいは、時間、および／または、周波数リソースと連携したプリアンブルの間の分割とすることもでき、特定のパーティションは更なる情報（すなわち、この場合は帯域幅能力）を示す。この実施形態が最も適用可能なのは、必ずしも限定的な適用可能ではないが、ＵＥによる初期競合ベースＲＡに対する応答において適用可能である。

図９は、プリアンブル＋リソースというよりもむしろ、プリアンブルだけがパーティションに分割されることを想定したステップのシーケンスを示している。

こうして、ステップ９１０において、プリアンブルはパーティションに分割される。このようなパーティションに分割されたプリアンブルは、一般に、無競合プリアンブルである。前と同様、パーティションへの分割は一般的に予め決定されており、ｅＮｏｄｅＢおよびＵＥは、パーティションとともに予め構成されている。

ステップ９２０において、ＵＥは、従来の方法で、または、第５から第８実施形態の１つを採用することにより、競合ベースＲＡ等のランダムアクセス手順を実行する。

ＵＥによって送信されたプリアンブルをｅＮｏｄｅＢが検出し、ネットワークは、Ｃ−ＲＮＴＩをＵＥに割当てる（ステップ９３０）。そしてステップ９４０において、ｅＮｏｄｅＢは、ｅＮｏｄｅＢについてのある情報を意味するようなパーティションを選択する。選択は毎回行われなくてもよい。もし意味される情報が変わらないならば、またはまれにのみ変わるならば、ｅＮｏｄｅＢは、前回決定したものと同じ選択を使用し得る。

選択されたパーティションから、ｅＮｏｄｅＢはプリアンブル（例えば、無競合プリアンブル）をＵＥに割当て、ＵＥの将来のＲＡのために使用されるリソースおよびサブフレームと一緒にそのプリアンブルをＵＥに通知する。

ＵＥはこの通知を受信し（ステップ９６０）、割当てられたプリアンブル／リソースを招来使用するために記録するとともに、そのプリアンブルが属するパーティションに基づいてｅＮｏｄｅＢについての情報を決定する。

この原理は、帯域幅能力とは離れたｅＮｏｄｅＢについての他の情報を意味するように拡張することができる。例えば、パーティションは、例えば、ＴＤＤ／ＦＤＤ能力、他の周波数バンドの利用可能性、またはＵＭＴＳ、ＷｉＭＭＡＸ、またはＷｉＦｉ等の代替的無線技術を表し得る。

第１０実施形態：システム情報シグナリング
第１０実施形態において（不図示）、時間が経っても変化しないシステム情報（ＳＩ）の部分が、第１実施形態におけるプリアンブル＋許可の集合をパーティションに分割することにより伝えられ、選択されたパーティション内のプリアンブルがＵＥに提供される。これにより、ＵＥがｅＮｏｄｅＢからのページングメッセージを処理するために必要な頻度を減らすことができる。

それ以外のプロセスは、第９実施形態において記載され、図９において概要が示された通りである。

第１１実施形態：結合的に選択された無競合プリアンブルおよび競合ベースプリアンブル
第１１実施形態においては、第９および第１０実施形態における情報のようにｅＮｏｄｅＢが静的にＵＥに示すことのできる情報が、Ｃ−ＲＮＴＩを確立する競合ベースのプリアンブルと第１実施形態における固定プリアンブル（＋許可）との間の関係によって示される。これは、出願人の国際出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０６７０４８における発明と原理的に類似しているが、ここでは、２つのプリアンブルは、異なるノードから伝送され、そのうちの1つは第１実施形態におけるもののようである。

単純化のためにプリアンブルだけを考えることが想定され、関係は、例えば、数的インデックスを各可能なプリアンブルに１から６４まで割当てることにより定量化される。こうして、もし個々のインデックスがｎ１およびｎ２によって表記されるならば、差ｎ１−ｎ２が情報を意味するために使用されることができる。そして、初期ステップ１１１０において、ＵＥは、通常の方法で競合ベースのプリアンブルを選択し、Ｃ−ＲＮＴＩが割当てられる（ステップ１１２０）。それに続くＵＥの無競合ＲＡのために、ｅＮｏｄｅＢはＵＥのために、ＵＥに対して必要とされた情報を意味するようなある関係（例、インデックスにおける数的差）を有するプリアンブルを選択する。ステップ１１４０において、ｅＮｏｄｅＢは、選択されたプリアンブルを、割当てられたリソース／サブフレームと一緒にＵＥへと運ぶ。そして（ステップ１１５０）、ＵＥは、初期に使用したプリアンブルに対する新たに割当てられたプリアンブルの関係を見つけ、必要とされた情報を決定する。例えば、ＵＥは、数的差ｎ１−ｎ２を見つけ得、検索テーブルにおける結果を検索し得る。

同様に、Ｃ−ＲＮＴＩを確立する競合ベースのプリアンブルと固定された無競合プリアンブル＋許可との間の関係は、1つの軸が無競合プリアンブル＋許可のすべての可能な組合せから成っている表によって定義することができる。

第９から第１１実施形態において、ｅＮｏｄｅＢによって採用されたパーティションまたは選択の意義をすべてのＵＥが理解することは必要ではない。ｅＮｏｄｅＢは、適切に構成されたＵＥに対しては情報をこのように伝え、一方、従来から使用されてきた別の（遅い）手順によって同じ情報を伝え続けることが可能であろう。

まとめると、本発明の実施形態は、多数の低価格、低能力ＬＴＥデバイスがカバレージエリア内で展開されている場合のシナリオのために設計された、新しいランダムアクセス（ＲＡ）手順を提供し得る。初期ＲＡ手順の後、ネットワークは、将来のＲＡ手順において使用するための、時間において（そして可能であれば周波数において）固定されたＰＲＡＣＨリソースと固定ＲＡプリアンブルとをＵＥに割当てる。従って、ＲＡプリアンブルは時間多重され、その実効的な数を増やす。ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥ−ＩＤとプリアンブル＋リソースとの関係のリストを管理し、そうして、与えられたサブフレームにおけるＰＲＡＣＨにどのＵＥがアクセスしているかを識別することができる。この新しい手順に含まれるために適していることを示すことをＵＥに許すために、アクセス手順の早い段階で情報を伝送するためにＲＡ手順を使用する手段が設計される。すべての許されるプリアンブルの集合は、パーティションに分割され、各パーティションは、ＵＥが伝送することを望む情報に関して、ＵＥの特定の状態と関連付けられている。本発明の一実施例において、その状態を示すために、ＵＥは、初期ＲＡ手順において、ランダムにではなく、関連するパーティションからプリアンブルを選択する。本発明の別の観点において、ｅＮｏｄｅＢは、同様に、新しいＲＡ手順におけるプリアンブル＋リソースの選択によって、ＵＥに情報を示すことができる。

理解されるべきは、クレームの範囲から逸脱することなく、今説明された特定の実施形態に対してさまざまな変更および／または修正が加えられ得るということである。

本発明はＬＴＥ ＦＤＤを参照して説明されてきた。しかし、ＬＴＥ ＴＤＤについて、また、ＵＭＴＳおよびＷｉＭＡＸ等の他の通信システムに対してもまた適用することができ得る。それに応じて、クレームにおける「端末」への参照は、固定式と移動式とを問わず、そしてＬＴＥのＵＥに限定されることなく、加入者局のいかなる種類もカバーすることを意図している。プリアンブルのパーティション分割について議論している実施形態において、示されているいかなる特定の情報の表示にも割当てられていないプリアンブルまたはプリアンブル＋リソースがあり得る。特定の実施形態において議論された情報を伝える必要のないＵＥまたはｅＮｏｄｅＢは、割当てられていないプリアンブルまたはプリアンブル＋リソースの中から選択することができる。

本発明は、例えば現在ＬＴＥにおいて定義されている６４を超える数のプリアンブルのいかなる拡張も必要としていない。しかしながら、本発明は、類似の競合ベースＲＡＣＨ手順に従いつつ、拡張された数のプリアンブルを用いて設計された将来のシステムにも、等しく適用可能である。

議論されたパーティション分割は、関連する仕様書および適切な拡張を伴うシステム情報ブロック（すでにＬＴＥにおいて定義されている）の、どちらか一方、または両方において定義されることができる。もし、仕様書内に含まれるならば、仕様書のそのリリースが適用されるすべてのＵＥは、自動的にパーティションを認識している。もし、ＳＩＢ内に含まれるならば、関連するＳＩＢが伝送され、パーティション分割情報を含む場合にのみＵＥはパーティションを認識しているであろう。そして、ＵＥはそのようなシグナリングを認識することができる。

従来、「無競合プリアンブル」は、特定のＵＥによって使用されるために予約された単一のプリアンブルである。本発明の実施形態において、２以上のプリアンブル、または２以上のプリアンブル＋リソースをＵＥが送信することを許すことが望ましいかもしれない。そのような場合、与えられたＵＥに対してｅＮｏｄｅＢは複数のプリアンブルを予約し得る。さらに、予約されたプリアンブルが、与えられたＵＥによって排他的に使用されるためにいつも利用可能であることが必ずしも必要ではない。したがって、「無競合プリアンブル」という表現は広く解釈される。

上述された観点、実施形態および派生のいずれも同じシステムにおいて組合せ得る。第７および第８実施形態において、ｅＮｏｄｅＢに対して意味される情報は、静的な、または、ゆっくり変化する情報が、第５および第６実施形態において運ばれるのとは対照的に、動的に変化している。しかしながら、第６実施形態におけるように、第２の、または、さらなるプリアンブルを伝送する特徴を適用することにより、これらの実施形態を組合せることが可能であり得る。

上述された発明の観点または実施形態のいずれにおいても、さまざまな特徴はハードウェアにおいて実装され得、または、１以上のプロセッサ上で実行されるソフトウェアモジュールとして実装され得る。一実施形態の特徴は、他の実施形態のいずれにも適用され得る。

ｅＮｏｄｅＢにおいて実行される動作に対して上記さまざまな参照がなされてきたが、少なくともいくつかのそのような動作は、ネットワークにおける高次レベルで実際に制御され得、ｅＮｏｄｅＢに通知され得る。

本発明はまた、本明細書において記載された方法のいずれかを実行するためのコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品、および、本明細書において記載された方法のいずれかを実行するためのプログラムをその上に格納したコンピュータ可読媒体を提供する。

本発明を具体化するコンピュータプログラムは、コンピュータ可読媒体上に格納され得、または、それはまた、例えば、インターネットウェブサイトから提供されるダウンロード可能なデータ信号のような信号の形式であり得、または、他のいかなる形式でも有り得る。

本発明は、密集したＭＴＣ可能なデバイスに関連する、低レート、低電力および比較的静的な展開のシナリオの特徴を活かしたＲＡ手順を設計する。これは、ＰＲＡＣＨ上の競争を減らし、そうして、電力を節約し、そして、そのようなデバイスに伴う可能性の高いトラフィックプロフィールが与えられた場合に、ＰＲＡＣＨリソースの効率的な割当てを可能にする。ＲＡ手順の一部としてさらなる情報を伝送する方法をさらに設計することにより、伝送電力と使用されるリソースの改善された使用を実現し、ｅＮｏｄｅＢに、ｅＮｏｄｅＢがサービスしなければならないＵＥのクラスおよび要件について早い段階で情報を提供する。これは、単純に利用可能なプリアンブルの数を増やすことによりもたらされる著しい追加の複雑さ無しで達成される。ＳＲ（スケジューリング要求）を使うことを上回る利点は、ＳＲを使う場合は、既に確立されたＵＬタイミングを必要とすることである。

Claims (17)

1. 基地局と１以上の端末を備えるシステムにおいて使用するための伝送する方法であって、
   前記基地局が前記端末に、信号を伝送するステップと、
   前記基地局が前記端末に、前記端末から前記基地局へ伝送するための更なる信号の可能な特性を提供するステップと、
   提供した前記更なる信号の可能な特性と前記端末との関連を記録するステップと、
   を備え、前記可能な特性は、少なくとも：
   時間領域における前記更なる信号の伝送のための１以上の位置；および
   周波数領域における前記更なる信号の伝送のための１以上の位置；
   の１つを含み、
   前記端末からの前記更なる信号は、前記端末によって前記可能な特性から選択された１以上の特性を用いて伝送され、前記基地局は伝送された前記更なる信号の特性によって伝送を行った端末を識別する、
   方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記端末に前記更なる信号の前記可能な特性を提供するステップは、前記基地局が、前記端末への前記信号によって前記可能な特性を伝送するステップを含む、
   方法。
3. 請求項１または２に記載の方法であって、前記更なる信号は、ランダムアクセス手順における伝送のためのプリアンブルを含む、
   方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、前記可能な特性はさらに、前記端末によって使用されるプリアンブルを含む、
   方法。
5. 請求項１、２、または３に記載の方法であって、前記更なる信号はスケジューリング要求を含み、前記可能な特性は、前記スケジューリング要求のために使用されるリソースの特性を含む、
   方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、前記更なる信号の可能な特性を前記端末に提供するステップは、前記基地局と独立して実行される手順を含む、
   方法。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法であって、前記１以上の可能な特性は前記端末に、限られた時間の間適用される、
   方法。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法であって、前記時間領域の前記更なる信号の伝送のための前記１以上の位置は、そのサブフレーム中で前記更なる信号の伝送が許されるところのサブフレームを含む、
   方法。
9. 請求項３または４、または請求項３に従属する請求項５、７若しくは８のいずれか１項に記載の方法であって、可能なプリアンブルの集合は、前記システムにおいて定義され、２以上のパーティションに分割され、前記端末からの前記プリアンブルの伝送は、前記プリアンブルの属する前記パーティションのおかげで、前記端末に関係する前記更なる情報を示す、
   方法。
10. 請求項９に記載の方法であって、前記端末に関係する前記更なる情報は、少なくとも：
    前記端末のカテゴリ；
    前記端末の帯域幅能力；
    前記端末のバッファ状態；および
    前記端末によって期待されるトラフィックプロフィール
    の１つを含む、
    方法。
11. 前記１以上の可能な特性は、前記基地局またはシステムに関係する更なる情報を、前記端末に示す、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 請求項３又は請求項３に従属する請求項１１に記載の方法であって、
    前記可能な特性はさらに、前記端末によって使用されるプリアンブルを含み、
    可能なプリアンブルの集合は前記システムにおいて定義され、２以上のパーティションに分割され、前記基地局から前記端末への前記信号の伝送は、前記端末によって使用される前記プリアンブルの属する前記パーティションのおかげで、前記基地局またはシステムに関係する更なる情報を示す、
    方法。
13. 請求項１２に記載の方法であって、前記基地局またはシステムに関係する前記更なる情報は、少なくとも：
    前記基地局の帯域幅能力表示；
    システム情報；
    前記基地局のＴＤＤ／ＦＤＤ能力；および
    他の周波数バンドの利用可能性または代替的無線技術
    の１つを含む、
    方法。
14. 請求項１２または１３に記載の方法であって、前記ランダムアクセス手順は、無競合ランダムアクセスが後に続く競合ベースのランダムアクセスを含み、前記基地局またはシステムに関係する前記更なる情報は、競合ベースのランダムアクセスのために前記端末から伝送されたプリアンブルの特性と、前記基地局によって提供された前記更なる信号の前記可能な特性との組合せによって示され、前記更なる信号は無競合ランダムアクセスのためのプリアンブルである、
    方法。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法に従って動作する無線通信システム。
16. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法において使用するための端末であって、前記１以上の可能な特性の少なくとも１つを用いて、前記端末に関係する更なる情報を示すような方法で、前記更なる信号を伝送するように構成された、端末。
17. 請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の方法において使用するための基地局であって、前記信号を伝送するように構成され、前記１以上の可能な特性を、前記基地局またはシステムに関係する更なる情報を前記端末に示すような方法で、前記端末に提供する、
    基地局。

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