JP6980899B2 - ランダム接続過程を行う方法及びそのための装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムに関し、より詳細には、効果的な範囲向上のためのランダム接続過程を行う方法及びそのための装置に関する。

多数の通信機器がより大きな通信容量を要求することにより、既存の無線接続技術（ｒａｄｉｏ ａｃｃｅｓｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＲＡＴ）に比べて向上された広帯域移動通信（ｍｏｂｉｌｅ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）の必要性が高まっている。また多数の機器及びモノを連結していつでもどこでも多様なサービスを提供する大規模ＭＴＣ（ｍａｓｓｉｖｅ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）も次世代通信において考慮すべき主要なイシューである。また、信頼度（ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ）及び遅延（ｌａｔｅｎｃｙ）に敏感なサービス／端末（ＵＥ）を考慮した通信システムデザインが論議されている。このように、向上された広帯域移動通信（ｅｎｈａｎｃｅｄ ｍｏｂｉｌｅ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、大規模ＭＴＣ（ｍａｓｓｉｖｅ ＭＴＣ，ｍＭＴＣ）、ＵＲＬＬＣ（Ｕｌｔｒａ−Ｒｅｌｉａｂｌｅ ａｎｄ Ｌｏｗ Ｌａｔｅｎｃｙ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）などを考慮した次世代無線接続技術の導入が論議されていて、本発明では、便宜のために、当該技術をＮＲ（ｎｅｗ ＲＡＴ）と呼ぶ。

本発明の目的は、無線通信システムにおいて、効果的な範囲向上のためのランダム接続過程を行う方法及びそのための装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、無線通信システムにおいて、互いに異なるフォーマットを有するプリアンブル間の干渉及び同一のフォーマットを有する互いに異なるプリアンブル間の干渉を最小化するためのランダム接続プリアンブルリソース割り当て、周波数ホッピング方法及びそのための装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、無線通信システムにおいて、ランダム接続プリアンブル間において効果的な周波数ホッピング方法及びそのための装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、無線通信システムにおいて、レガシープリアンブルとプリアンブルとの間のリソースマッピング及び／又は共有方法及びそのための装置を提供することにある。

本発明で遂げようとする技術的課題は以上で言及した事項に限定されず、言及していない別の技術的課題は、以下に説明する本発明の実施例から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。

本発明の第１の実施態様として、無線通信システムにおいて、端末がランダム接続過程を行う方法が提供され、前記方法は、ＮＰＲＡＣＨ（Ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）構成情報を受信するステップ及び前記受信されたＮＰＲＡＣＨ構成情報に基づいてランダム接続プリアンブルを送信するステップを含み、前記ランダム接続プリアンブルのためのサブキャリア間隔は３．７５／Ｎ ｋＨｚに設定され、Ｎは３より大きいか同一の整数であり、前記ランダム接続プリアンブルは複数のシンボルグループを含み、前記複数のシンボルグループは周波数ホッピングに基づいて送信され、前記複数のシンボルグループ間の周波数ホッピング距離は、３．７５／Ｎ ｋＨｚと６*３．７５ｋＨｚの中間値を含むことができる。

本発明の第２の実施態様として、無線通信システムにおいて、ランダム接続過程を行う端末が提供され、前記端末は、ＲＦ送受信器（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）及び前記ＲＦ送受信器に動作可能に接続する（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）プロセッサーを含み、前記プロセッサーは、ＮＰＲＡＣＨ（Ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）リソースを決定し、前記決定されたＮＰＲＡＣＨ リソースに基づいてランダム接続プリアンブルを送信するように構成され、前記ランダム接続プリアンブルのためのサブキャリア間隔は３．７５／Ｎ ｋＨｚに設定され、Ｎは３より大きいか同一の整数であり、前記ランダム接続プリアンブルは複数のシンボルグループを含み、前記複数のシンボルグループは周波数ホッピングに基づいて送信され、前記複数のシンボルグループ間の周波数ホッピング距離は、３．７５／Ｎ ｋＨｚと６*３．７５ｋＨｚの中間値を含むことができる。

好ましくは、前記ランダム接続プリアンブルのためのサブキャリア間隔は、１．２５ｋＨｚに設定される。

好ましくは、前記ＮＰＲＡＣＨリソースは、３６個のサブキャリアを含み、前記周波数ホッピングは、前記３６個のサブキャリア内において行われる。

好ましくは、前記中間値は、３*３．７５ｋＨｚに設定される。

好ましくは、前記複数のシンボルグループは、シンボルグループ０、シンボルグループ１、シンボルグループ２、シンボルグループ３を含み、前記シンボルグループ０と前記シンボルグループ１との間の周波数ホッピング距離は、３．７５／Ｎ ｋＨｚに設定され、前記シンボルグループ１と前記シンボルグループ２との間の周波数ホッピング距離は、前記中間値に設定される。

好ましくは、前記ランダム接続プリアンブルへの応答として、前記端末は、ランダム接続応答メッセージを受信するように構成され、前記ランダム接続応答メッセージは、前記第１のプリアンブルフォーマットと前記第２のプリアンブルフォーマットとに対して互いに異なるＲＡ-ＲＮＴＩ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｒａｄｉｏ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｅｍｐｏｒａｒｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を用いて受信される。

好ましくは、前記ランダム接続プリアンブルへの応答として、前記端末は、ランダム接続応答メッセージを受信するように構成され、前記ランダム接続応答メッセージは、前記第１のプリアンブルフォーマットと前記第２のプリアンブルフォーマットとに対して互いに異なるＲＡＰＩＤ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｒｅａｍｂｌｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を有する。

本発明によれば、無線通信システムにおいて、ランダム接続過程を行うとき、効果的に範囲を向上させることができる。

また、本発明によれば、無線通信システムにおいて、互いに異なるフォーマットを有するプリアンブル間の干渉及び同一のフォーマットを有する互いに異なるプリアンブル間の干渉を最小化することができる。

また、本発明によれば、無線通信システムにおいて、ランダム接続プリアンブル間において効果的に周波数ホッピングを行うことができる。

また、本発明によれば、無線通信システムにおいて、レガシープリアンブルと向上されたプリアンブルとの間においてリソースマッピング及び／又は共有が可能となる。

本発明で遂げようとする技術的課題は以上で言及した事項に限定されず、言及していない別の技術的課題は、以下に説明する本発明の実施例から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。

本発明に関する理解を助けるために詳細な説明の一部として含まれる添付の図面は、本発明に関する様々な実施例を提供する。また、添付の図面は、詳細な説明と共に本発明の実施形態を説明する。

本発明において用いられる無線フレーム（ｒａｄｉｏ ｆｒａｍｅ）の構造を例示する。 本発明において用いられる下りリンクスロットのためのリソースグリッドを例示する。 本発明において用いられる下りリンクサブフレームの構造を例示する。 本発明において用いられる上りリンクサブフレームの構造を例示する。 ランダム接続過程（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）を例示する。 ＮＰＲＡＣＨプリアンブル送信方法を例示する。 上りリンク−下りリンクのタイミング関係（ｔｉｍｉｎｇ ｒｅｌａｔｉｏｎ）を例示する。 本発明に係る向上されたプリアンブルフォーマットを例示する。 本発明に係るＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピング方法を例示する。 本発明に係るＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピング方法を例示する。 本発明に係るＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピング方法を例示する。 本発明に係るＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピング方法を例示する。 本発明に係るＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピング方法を例示する。 本発明に係るＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピング方法を例示する。 本発明に係るＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピング方法を例示する。 本発明に係るＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピング方法を例示する。 本発明に係るＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピング方法を例示する。 本発明に係るランダムインター−プリアンブル周波数ホッピング方法を例示する。 本発明に係るランダムインター−プリアンブル周波数ホッピング方法を例示する。 本発明に係るランダムインター−プリアンブル周波数ホッピング方法を例示する。 向上されたプリアンブル及びレガシープリアンブルのためのＮＰＲＡＣＨリソースをＦＤＭ方式によって区分する例である。 レガシーＵＥのためのＲＡＲメッセージヘッダーを例示する。 本発明に係るランダム接続過程の実行方法のフローチャートである。 本発明に適用可能な基地局及び端末を例示する。

以下の技術は、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）などのような様々な無線接続システムに用いることができる。ＣＤＭＡは、ＵＴＲＡＮ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＣＤＭＡ２０００のような無線技術（ｒａｄｉｏ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）によって具現することができる。ＴＤＭＡは、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）／ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ）／ＥＤＧＥ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ Ｒａｔｅｓ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のような無線技術によって具現することができる。ＯＦＤＭＡは、ＩＥＥＥ ８０２．１１（Ｗｉ−Ｆｉ）、ＩＥＥＥ ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ ８０２．２０、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡＮ）などのような無線技術によって具現することができる。ＵＴＲＡＮは、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）の一部である。３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）ＬＴＥ（ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）システムは、Ｅ−ＵＴＲＡＮを用いるＥ−ＵＭＴＳ（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＭＴＳ）の一部であり、３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａ（Ａｄｖａｎｃｅｄ）システムは、３ＧＰＰ ＬＴＥの進化したバージョンであり、ＬＥＴ−Ａプロシステムは、３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａの進化したバージョンである。

説明の明確性のために、以下では、３ＧＰＰ ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａ／ＬＴＥ−Ａプロを中心として説明するが、本発明の技術的原理はこれに制限されない。また、以下の説明で使われる特定用語は、本発明の理解を助けるために提供されたもので、これらの特定用語の使用は、本発明の技術的原理から逸脱することなく他の形態に変更されてもよい。例えば、本発明は、３ＧＰＰ ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａ／ＬＴＥ−Ａプロ標準によるシステムだけではなく、その他の３ＧＰＰ標準、ＩＥＥＥ ８０２．ｘｘ標準又は３ＧＰＰ２標準によるシステムにも適用可能であり、３ＧＰＰ ５Ｇ又はＮＲ（Ｎｅｗ ＲＡＴ）のような次世代通信システムにも適用できる。

本発明において、ユーザ機器（ｕｓｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ＵＥ）は、固定していても、移動性を有していてもよいもので、基地局（ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ，ＢＳ）と通信してデータ及び／又は制御情報を送受信する各種機器を含む。ＵＥを、端末（Ｔｅｒｍｉｎａｌ）、ＭＳ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＭＴ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）、ＵＴ（Ｕｓｅｒ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）、ＳＳ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）、無線機器（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、無線モデム（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｍｏｄｅｍ）、携帯機器（ｈａｎｄｈｅｌｄ ｄｅｖｉｃｅ）などと呼ぶこともできる。以下、ＵＥは端末と混用できる。

本発明において、基地局（ＢＳ）は一般に、ＵＥ及び／又は他のＢＳと通信する固定局（ｆｉｘｅｄ ｓｔａｔｉｏｎ）を意味し、ＵＥ及び他のＢＳと通信して各種データ及び制御情報を交換する。基地局（ＢＳ）を、ＡＢＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＮＢ（Ｎｏｄｅ−Ｂ）、ｅＮＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ−ＮｏｄｅＢ）、ｇＮＢ（ｎｅｘｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ＮｏｄｅＢ）、ＢＴＳ（Ｂａｓｅ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）、アクセスポイント（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ）、ＰＳ（Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｅｒｖｅｒ）、ノード（ｎｏｄｅ）、ＴＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｏｉｎｔ）などと呼ぶこともできる。以下、基地局（ＢＳ）はｅＮＢ又はｇＮＢと混用できる。

無線接続システムにおいて、端末は、下りリンク（ＤＬ：Ｄｏｗｎｌｉｎｋ）を介して基地局から情報を受信して、上りリンク（ＵＬ：Ｕｐｌｉｎｋ）を介して基地局へ情報を送信する。基地局及び端末が送受信する情報は、一般のデータ情報及び様々な制御情報を含み、基地局及び端末が送受信する情報の種類／用途に応じて様々な物理チャネルが存在する。

端末は、電源がオフ状態から再びオンになったり、新しくセルに進入したりした場合に、基地局と同期を取る等の初期セル探索（Ｉｎｉｔｉａｌ ｃｅｌｌ ｓｅａｒｃｈ）作業を行う。そのために、端末は、基地局からプライマリ同期チャネル（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ，ＰＳＳ）及びセカンダリ同期チャネル（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ，ＳＳＳ）を受信して基地局と同期を取り、セルＩＤ（ｃｅｌｌ ｉｄｅｎｔｉｔｙ）などの情報を取得すればよい。その後、端末は、基地局から物理ブロードキャストチャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ，ＰＢＣＨ）を介してセル内においてブロードキャストされるシステム情報を取得できる。一方、端末は、初期セル探索段階で、下りリンク参照信号（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ，ＤＬ ＲＳ）を受信し、下りリンクチャネル状態を確認できる。

初期セル探索を終えた端末は、物理下りリンク制御チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ，ＰＤＣＣＨ）、及び該物理下りリンク制御チャネル情報に基づく物理下りリンク共有チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ，ＰＤＳＣＨ）を受信することによって、より具体的なシステム情報を取得できる。

その後、端末は、基地局への接続を完了するために、ランダム接続過程（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）を行うことができる。このため、端末は、物理ランダム接続チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ，ＰＲＡＣＨ）を介してプリアンブル（ｐｒｅａｍｂｌｅ）を送信して、物理下りリンク制御チャネル及びそれに対応する物理下りリンク共有チャネルを介して、プリアンブルへの応答メッセージを受信することができる。競合ベースランダム接続（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ）の場合、追加の物理ランダム接続チャネルの送信、物理下りリンク制御チャネル及びこれに対応する物理下りリンク共有チャネル受信のような競合解決手順（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）を行うことができる。

上述したような手順を行った端末は、その後、一般的な上りリンク／下りリンク信号送信手順として、物理下りリンク制御チャネル／物理下りリンク共有チャネルの受信、及び物理上りリンク共有チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ，ＰＵＳＣＨ）／物理上りリンク制御チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ，ＰＵＣＣＨ）送信を行うことができる。端末が基地局へ送信する制御情報を総称して上りリンク制御情報（Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＵＣＩ）という。ＵＣＩは、ＨＡＲＱ ＡＣＫ／ＮＡＣＫ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ／Ｎｅｇａｔｉｖｅ−ＡＣＫ）、ＳＲ（Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｒｅｑｕｅｓｔ）、ＣＳＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）などを含む。ＣＳＩは、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＲＩ（Ｒａｎｋ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）などを含む。ＵＣＩは、一般に、ＰＵＣＣＨを介して送信されるが、制御情報とトラフィックデータが同時に送信される必要がある場合は、ＰＵＳＣＨを介して送信されてもよい。また、ネットワークの要請／指示によってＰＵＳＣＨを介してＵＣＩを非周期的に送信してもよい。

図１は、本発明において用いられる無線フレーム（ｒａｄｉｏ ｆｒａｍｅ）の構造を例示する。セルラーＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）無線パケット通信システムにおいて、上りリンク／下りリンクデータパケット送信は、サブフレーム（ｓｕｂｆｒａｍｅ，ＳＦ）単位で行われ、一サブフレームは、複数のＯＦＤＭシンボルを含む一定の時間区間で定義される。ＬＴＥ（−Ａ）システムでは、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）に適用可能なタイプ１の無線フレーム（ｒａｄｉｏ ｆｒａｍｅ）構造と、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）に適用可能なタイプ２の無線フレーム構造を支援する。

図１は、タイプ１の無線フレームの構造を例示する。例えば、下りリンク無線フレームは、１０個のサブフレームで構成され、１サブフレームは、時間ドメイン（ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ）において２個のスロット（ｓｌｏｔ）で構成される。１サブフレームを送信するのにかかる時間をＴＴＩ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）という。或いは、ＴＴＩは、１個のスロットを送信するのにかかる時間を称してもよい。例えば、１サブフレームの長さは１ｍｓであり、１スロットの長さは０．５ｍｓである。１スロットは時間ドメインにおいて複数のＯＦＤＭシンボルを含み、周波数ドメイン（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ）において複数のリソースブロック（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｂｌｏｃｋ，ＲＢ）を含む。ＬＴＥ（−Ａ）システムでは、下りリンクでＯＦＤＭを用いるため、ＯＦＤＭシンボルが１シンボル区間を表す。ＯＦＤＭシンボルは、ＳＣ−ＦＤＭＡシンボル又はシンボル区間とも呼ばれる。リソース割り当て単位としてのリソースブロック（ＲＢ）は、１スロットにおいて複数の連続したサブキャリア（ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）を含んでもよい。

１スロットに含まれるＯＦＤＭシンボルの数は、循環前置（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ，ＣＰ）の構成（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）によって変更可能である。ＣＰには、拡張ＣＰ（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＣＰ）と一般ＣＰ（ｎｏｒｍａｌ ＣＰ）とがある。例えば、ＯＦＤＭシンボルが一般ＣＰによって構成された場合、１スロットに含まれるＯＦＤＭシンボルの数は７個である。ＯＦＤＭシンボルが拡張ＣＰによって構成された場合、１ＯＦＤＭシンボルの長さが増加するため、１スロットに含まれるＯＦＤＭシンボルの数は、一般ＣＰの場合に比べて少ない。例えば、拡張ＣＰの場合に、１スロットに含まれるＯＦＤＭシンボルの数は６個である。端末が速い速度で移動する場合などのようにチャネル状態が不安定な場合は、シンボル間干渉をより減らすために、拡張ＣＰが用いられてもよい。

タイプ２の無線フレームは、２ハーフフレーム（ｈａｌｆ ｆｒａｍｅ）で構成され、各ハーフフレームは、５サブフレームで構成され、下りリンク区間（例えば、ＤｗＰＴＳ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐｉｌｏｔ Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ））、保護区間（Ｇｕａｒｄ Ｐｅｒｉｏｄ，ＧＰ）、上りリンク区間（例えば、ＵｐＰＴＳ（Ｕｐｌｉｎｋ Ｐｉｌｏｔ Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ））を含む。１サブフレームは２スロットで構成される。例えば、下りリンク区間（例えば、ＤｗＰＴＳ）は、端末における初期セル探索、同期化又はチャネル推定に用いられる。例えば、上りリンク区間（例えば、ＵｐＰＴＳ）は、基地局におけるチャネル推定と端末の上りリンク送信同期を取るために用いられる。例えば、上りリンク区間（例えば、ＵｐＰＴＳ）は、基地局においてチャネル推定のためのＳＲＳ（Ｓｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）が送信され、上りリンク送信同期を取るためのランダム接続プリアンブル（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｐｒｅａｍｂｌｅ）を運ぶＰＲＡＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）が送信される。保護区間は、上りリンクと下りリンクとの間に下りリンク信号の多重経路遅延によって上りリンクで生じる干渉を除去するための区間である。

上述した無線フレームの構造は例示に過ぎず、無線フレームに含まれるサブフレームの数、サブフレームに含まれるスロットの数、又はスロットに含まれるシンボルの数は様々に変更されてもよい。

図２は、本発明において用いられる下りリンクスロットのためのリソースグリッドを例示する。

図２を参照すると、下りリンクスロットは、時間ドメインにおいて複数のＯＦＤＭシンボルを含む。ここで、１下りリンクスロットは、７ＯＦＤＭシンボルを含み、１リソースブロック（ＲＢ）は、周波数ドメインにおいて１２サブキャリアを含むものと例示されている。しかし、本発明はこれらに限られない。リソースグリッド上のそれぞれの要素は、リソース要素（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ，ＲＥ）と呼ばれる。１ＲＢは１２×７ＲＥを含む。下りリンクスロットに含まれたＲＢの数Ｎ_ＤＬは下りリンク送信帯域に依存する。上りリンクスロットの構造は、下りリンクスロットの構造と同一であってもよい。

上述したスロットのリソースグリッドは例示に過ぎず、スロットに含まれるシンボル、リソース要素、ＲＢの数は様々に変更可能である。

図３は、本発明において用いられる下りリンクサブフレームの構造を例示する。

図３を参照すると、サブフレームにおいて最初のスロットの先頭部に位置する最大３（又は、４）個のＯＦＤＭシンボルが、制御チャネル割り当てのための制御領域に該当する。その他のＯＦＤＭシンボルは、ＰＤＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）が割り当てられるデータ領域に該当し、データ領域の基本リソース単位はＲＢである。ＬＴＥ（−Ａ）システムにおいて用いられる下りリンク制御チャネルの例は、ＰＣＦＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｏｒｍａｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＤＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＨＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ Ｃｈａｎｎｅｌ）などを含む。

ＰＣＦＩＣＨはサブフレームの最初のＯＦＤＭシンボルから送信され、サブフレームにおいて制御チャネルの送信に用いられるＯＦＤＭシンボルの数に関する情報を運ぶ。ＰＣＦＩＣＨは、４個のリソース要素グループ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ，ＲＥＧ）からなり、それぞれのＲＥＧは、セルＩＤに基づき、制御領域内に均等に分散される。１ＲＥＧ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）は４リソース要素で構成できる。ＰＣＦＩＣＨは、１〜３（又は、２〜４）の値を指示して、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）に変調される。ＰＨＩＣＨは、上りリンク送信への応答としてＨＡＲＱ ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を運ぶ。ＰＨＩＣＨ区間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）によって設定された１個以上のＯＦＤＭシンボルにおいて、ＣＲＳ及びＰＣＦＩＣＨ（最初のＯＦＤＭシンボル）を除くその他のＲＥＧ上にＰＨＩＣＨが割り当てられる。ＰＨＩＣＨは、周波数ドメイン上において最大に分散された３個のＲＥＧに割り当てられる。以下、ＰＨＩＣＨをより詳しく説明する。

ＰＤＣＣＨは、サブフレームの最初のｎ個のＯＦＤＭシンボル（以下、制御領域）内に割り当てられる。ここで、ｎは１以上の整数であって、ＰＣＦＩＣＨによって指示される。ＰＤＣＣＨを介して送信される制御情報をＤＣＩ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）という。ＰＤＣＣＨは、下りリンク共有チャネル（ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｓｈａｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ，ＤＬ−ＳＣＨ）の送信フォーマット及びリソース割り当て情報、上りリンク共有チャネル（ｕｐｌｉｎｋ ｓｈａｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ，ＵＬ−ＳＣＨ）の送信フォーマット及びリソース割り当て情報、ページングチャネル（ｐａｇｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌ，ＰＣＨ）上のページング情報、ＤＬ−ＳＣＨ上のシステム情報、ＰＤＳＣＨ上から送信されるランダム接続応答のような上位階層制御メッセージのリソース割り当て情報、端末グループ内の各々の端末へのＴｘパワー制御命令セット、Ｔｘパワー制御命令、ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）の活性化指示情報などを運ぶ。より具体的に、ＤＣＩフォーマットは、用途に応じて、ホッピングフラッグ（ｈｏｐｐｉｎｇ ｆｌａｇ）、ＲＢ割り当て、ＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）、ＲＶ（Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｖｅｒｓｉｏｎ）、ＮＤＩ（Ｎｅｗ Ｄａｔａ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＴＰＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、循環シフトＤＭ−ＲＳ（ＤｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）要請、ＨＡＲＱプロセス番号、ＴＰＭＩ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）確認（ｃｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎ）などの情報を選択的に含む。

基地局は端末に送信されるＤＣＩに応じてＰＤＣＣＨフォーマットを決定して、制御情報にＣＲＣ（ｃｙｃｌｉｃ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｃｈｅｃｋ）を付加する。ＣＲＣはＰＤＣＣＨの所有者又は用途に応じて識別子（例えば、ＲＮＴＩ（ｒａｄｉｏ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｅｍｐｏｒａｒｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ））でマスクされる。例えば、ＰＤＣＣＨが特定の端末のためのものである場合、該当端末の識別子（例えば、ｃｅｌｌ−ＲＮＴＩ（Ｃ−ＲＮＴＩ））がＣＲＣにマスクされる。ＰＤＣＣＨがページングメッセージのためのものである場合、ページング識別子（例えば、ｐａｇｉｎｇ−ＲＮＴＩ（Ｐ−ＲＮＴＩ））がＣＲＣにマスクされる。ＰＤＣＣＨがシステム情報（より具体的に、システム情報ブロック（ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｌｏｃｋ，ＳＩＣ））のためのものである場合、ＳＩ−ＲＮＴＩ（ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＲＮＴＩ）がＣＲＣにマスクされる。ＰＤＣＣＨがランダム接続応答のためのものである場合、ＲＡ−ＲＮＴＩ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ−ＲＮＴＩ）がＣＲＣにマスクされる。ＰＤＣＣＨが上りリンク電力制御のためのものである場合、ＴＰＣ−ＲＮＴＩ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ−ＲＮＴＩ）が用いられ、ＴＰＣ−ＲＮＴＩは、ＰＵＣＣＨ電力制御のためのＴＰＣ−ＰＵＣＣＨ−ＲＮＴＩとＰＵＳＣＨ電力制御のためのＴＰＣ−ＰＵＳＣＨ−ＲＮＴＩとを含むことができる。ＰＤＣＣＨがマルチキャスト制御チャネル（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ，ＭＣＣＨ）のためのものである場合、Ｍ−ＲＮＴＩ（Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ−ＲＮＴＩ）が用いられる。

ＰＤＣＣＨを介して送信される制御情報は、ＤＣＩ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）という。多様なＤＣＩフォーマットが用途に応じて定義される。具体的に、上りリンクスケジューリングのために、ＤＣＩフォーマット０、４（以下、ＵＬグラント）が定義され、下りリンクスケジューリングのために、ＤＣＩフォーマット１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ（以下、ＤＬグラント）が定義される。ＤＣＩフォーマットは、用途に応じて、ホッピングフラッグ（ｈｏｐｐｉｎｇ ｆｌａｇ）、ＲＢ割り当て、ＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）、ＲＶ（Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｖｅｒｓｉｏｎ）、ＮＤＩ（Ｎｅｗ Ｄａｔａ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＴＰＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、循環シフトＤＭ−ＲＳ（ＤｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）要請、ＨＡＲＱプロセス番号、ＴＰＭＩ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）確認（ｃｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎ）などの情報を選択的に含む。

ＬＴＥ（−Ａ）システムでは、各々の端末のためにＰＤＣＣＨが位置可能な制限されたセットのＣＣＥ位置を定義する。端末が自身のＰＤＣＣＨが検索可能な制限されたセットのＣＣＥ位置は、検索空間（Ｓｅａｒｃｈ Ｓｐａｃｅ，ＳＳ）と呼ばれる。ＬＴＥ（−Ａ）システムにおいて、検索空間は、各々のＰＤＣＣＨフォーマットに応じて異なるサイズを有する。また、ＵＥ−特定（ＵＥ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）及び共通（ｃｏｍｍｏｎ）検索空間が別に定義される。基地局は端末にＰＤＣＣＨが検索空間のどこに位置するかに関する情報を提供しないため、端末は検索空間内においてＰＤＣＣＨ候補（ｃａｎｄｉｄａｔｅ）の集合をモニタリングすることで自身のＰＤＣＣＨを探し出す。ここで、モニタリング（ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）とは、端末が受信されたＰＤＣＣＨ候補に対して各々のＤＣＩフォーマットに従って復号化を試みることを意味する。検索空間からＰＤＣＣＨを探すことをブラインド検出（ｂｌｉｎｄ ｄｅｃｏｄｉｎｇ又はｂｌｉｎｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）という。ブラインド検出によって、端末は自身に送信されたＰＤＣＣＨの識別（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と該当ＰＤＣＣＨを介して送信される制御情報の複合化とを同時に行う。

図４は、本発明において用いられる上りリンクサブフレームの構造を例示する。

図４を参照すると、上りリンクサブフレームは、複数（例えば、２）のスロットを含む。スロットは、ＣＰの長さに応じて互いに異なる数のＳＣ−ＦＤＭＡシンボルを含んでもよい。一例として、一般（ｎｏｒｍａｌ）ＣＰの場合、スロットは７個のＳＣ−ＦＤＭＡシンボルを含む。上りリンクサブフレームは、周波数ドメインにおいて、データ領域と制御領域とに区分できる。データ領域はＰＵＳＣＨを含み、音声などのデータ信号の送信に用いられる。制御領域はＰＵＣＣＨを含み、制御情報の送信に用いられる。ＰＵＣＣＨは周波数軸においてデータ領域の両端部に位置するＲＢ対（ＲＢ ｐａｉｒ）（例えば、ｍ＝０，１，２，３）を含み、スロットを境界としてホッピングする。

図５は、ランダム接続過程（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）を例示する。

ランダム接続過程は、上りリンクで（短い）データを送信するために用いられる。例えば、ランダム接続過程は、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥにおける初期接続、無線リンク失敗後の初期接続、ランダム接続過程を求めるハンドオーバー、ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ中にランダム接続過程が求められる上り／下りリンクデータが発生するときに行われる。ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）接続要請メッセージ（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｍｅｓｓａｇｅ）、セル更新メッセージ（Ｃｅｌｌ Ｕｐｄａｔｅ Ｍｅｓｓａｇｅ）、ＵＲＡ更新メッセージ（ＵＲＡ Ｕｐｄａｔｅ Ｍｅｓｓａｇｅ）などの一部のＲＲＣメッセージもランダム接続過程を用いて送信される。論理チャネルＣＣＣＨ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＤＣＣＨ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＤＴＣＨ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ）が送信チャネルＲＡＣＨにマッピングされてもよい。送信チャネルＲＡＣＨは、物理チャネルＰＲＡＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）にマッピングされる。端末のＭＡＣ階層が端末物理階層にＰＲＡＣＨ送信を指示すると、端末物理階層は、先に、１個の接続スロット（ａｃｃｅｓｓ ｓｌｏｔ）と１個のシグネチャー（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）を選択し、ＰＲＡＣＨプリアンブルを上りリンクで送信する。ランダム接続過程は、競合ベース（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ）過程と非競合ベース（ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ）過程とに区分できる。

図５を参照すると、端末は、システム情報により、基地局からランダム接続に関する情報を受信して格納する。その後、ランダム接続が必要である場合、端末はランダム接続プリアンブル（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｒｅａｍｂｌｅ；メッセージ１又はＭｓｇ１とも呼ぶ）を基地局へ 送信する（Ｓ５１０）。基地局が端末からランダム接続プリアンブルを受信すると、基地局はランダム接続応答メッセージ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ；メッセージ２又はＭｓｇ２とも呼ぶ）を端末へ送信する（Ｓ５２０）。具体的に、ランダム接続応答メッセージに対する下りスケジューリング情報は、ＲＡ−ＲＮＴＩ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ−ＲＮＴＩ）でＣＲＣにマスクされ、Ｌ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）上から送信できる。ＲＡ−ＲＮＴＩでマスクされた下りスケジューリング信号を受信した端末は、ＰＤＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）からランダム接続応答メッセージを受信してデコードすることができる。その後、端末は、ランダム接続応答メッセージに自身に指示されたランダム接続応答情報があるか否かを確認する。自身に指示されたランダム接続応答情報が存在するか否かは、端末が送信したプリアンブルに対するＲＡＩＤ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ ｐｒｅａｍｂｌｅ ＩＤ）が存在するか否かによって確認することができる。このランダム接続応答情報は、同期化のためのタイミングオフセット情報を示すタイミングアドバンス（Ｔｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅ；ＴＡ）、上りリンクに用いられる無線リソース割り当て情報、端末識別のための仮の識別子（例えば、Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｃ−ＲＮＴＩ）などを含む。端末はランダム接続応答情報を受信すると、応答情報に含まれた無線リソース割り当て情報に従って、上りリンクＳＣＨ（Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）でＲＲＣ接続要請メッセージを含む上りリンク送信（メッセージ３又はＭｓｇ３とも呼ぶ）を行う（Ｓ５３０）。基地局は端末から上りリンク送信を受信した後、競合解決（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）のためのメッセージ（メッセージ４又はＭｓｇ４とも呼ぶ）を端末に送信する（Ｓ５４０）。競合解決のためのメッセージは、競合解決メッセージとも呼び、ＲＲＣ接続設定メッセージを含むことができる。端末は基地局から競合解決メッセージを受信した後、接続設定を完了して、接続設定完了メッセージ（メッセージ５又はＭｓｇ５とも呼ぶ）を基地局へ送信する（Ｓ５５０）。

非競合ベース過程の場合、端末がランダム接続プリアンブルを送信（Ｓ５１０）する前に、基地局が非競合ランダム接続プリアンブル（Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｒｅａｍｂｌｅ）を端末に割り当ててもよい。非競合ランダム接続プリアンブルは、ハンドオーバー命令（ｈａｎｄｏｖｅｒ ｃｏｍｍａｎｄ）又はＰＤＣＣＨのような専用シグナリング（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）によって割り当てることができる。端末は、非競合ランダム接続プリアンブルが割り当てられた場合、ステップＳ５１０のように、割り当てられた非競合ランダム接続プリアンブルを基地局へ送信することができる。基地局は、端末から非競合ランダム接続プリアンブルを受信すると、ステップＳ５２０のように、基地局はランダム接続応答を端末へ送信することができる。

上述したランダム接続過程において、ランダム接続応答（Ｓ５２０）に対してはＨＡＲＱが適用されないものの、ランダム接続応答に対する上りリンク送信又は競合解決のためのメッセージに対してはＨＡＲＱが適用されてもよい。よって、ランダム接続応答に対して、端末はＡＣＫ／ＮＡＣＫを送信する必要がない。

一方、次世代システムでは、計量器の検針、水位測定、監視カメラの活用、自動販売機の在庫報告などのデータ通信を中心とする安価／低スペックの端末を構成することを考慮している。この端末は、低い機器複雑さ及び低い電力消耗を有するにもかかわらず、接続した機器間に適宜な処理率を提供することが求められ、便宜上、ＭＴＣ（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）又はＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）端末とも呼ばれ、本明細書では簡単に端末（ＵＥ）と総称する。

また、次世代システムは、セルラーネットワーク又は第３のネットワークを活用するに当って、狭帯域（ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ）を用いた通信（又は、ＮＢ−ＩｏＴ通信）を行うことができる。例えば、狭帯域は１８０ｋＨｚである。この領域内においてＵＥ（又は、ＮＢ−ＩｏＴ ＵＥ）又はｅＮＢは、単一又は複数の物理チャネルを多重化して送信してもよい。一方、ＮＢ−ＩｏＴ ＵＥは、橋梁下、海底、海上などチャネル環境の不良な領域において通信を行うこともあり、この場合、これを補償するために、特定チャネルの繰り返し（例えば、数ＴＴＩの間に繰り返し送信）及び／又は電力増幅（Ｐｏｗｅｒ ｂｏｏｓｔｉｎｇ）を行ってもよい。電力増幅の一例として、特定の帯域内で送信する周波数リソース領域をさらに減らし、時間当たり電力を特定のリソースに集中してもよい。一例として、１２ＲＥで構成されたＲＢ（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｂｌｏｃｋ）を介して特定のチャネルを送信するとき、ＲＢ単位のＲＥ割り当ての代わりに、特定のＲＥを選択して割り当てる方式によって、全体のＲＢにわたって分散する電力を特定のＲＥ（ら）に集中することもできる。特に、ＲＢ内において１個のＲＥにデータ及び電力を集中し、通信を行う方式を単一−トーン（Ｓｉｎｇｌｅ−ｔｏｎｅ）送信方式と総称してもよい。ＮＢ−ＩｏＴは、セルラーＩｏＴ（又は、ｃＩｏＴ）と混用されてもよい。

図６は、ＮＰＲＡＣＨプリアンブル送信方法を例示する。ＮＰＲＡＣＨプリアンブルは、ＬＴＥ−Ａプロシステムにおいて支援するＮＢ−ＩｏＴのためのＰＲＡＣＨプリアンブルを称し、ＰＲＡＣＨプリアンブルと総称してもよい。図６のランダム接続シンボルグループは、（Ｎ）ＰＲＡＣＨシンボルグループと称してもよく、単にシンボルグループとも称する。

ＮＰＲＡＣＨプリアンブルは、４個のシンボルグループ（シンボルグループ０〜シンボルグループ３）で構成され、それぞれのシンボルグループは、図６に示されたように、ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）とシーケンス部分（ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｐａｒｔ）とで構成できる。シーケンス部分は、５個のサブブロックで構成できるが、各サブブロックは同一のシンボルを含む。例えば、同一のシンボルは、固定されたシンボル値１を有する。

ＮＰＲＡＣＨプリアンブルは、指定された時間／周波数リソースを用いて送信され、ＮＰＲＡＣＨプリアンブル送信のための時間／周波数リソースは、ＮＰＲＡＣＨ構成情報（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）により設定される。ＮＰＡＲＣＨ構成情報は、上位階層信号（例えば、ＲＲＣ階層信号）又はシステム情報（例えば、ＳＩＢ２）によって端末へ送信される。ＮＰＲＡＣＨ構成情報は、以下のような情報を含む。

− 時間領域においてＮＰＲＡＣＨリソースの周期を指示する情報

− 周波数領域においてＮＰＲＡＣＨリソースの最初のサブキャリアを指示する情報

− ＮＰＲＡＣＨに割り当てられたサブキャリアの個数を指示する情報

− 競合ベースランダム接続に割り当てられた開始サブキャリアの個数を指示する情報

− ＮＰＲＡＣＨ繰り返し回数を指示する情報

− ＮＰＲＡＣＨ開始時間を指示する情報

時間領域においてＮＰＲＡＣＨプリアンブル送信は、

を満たす無線フレームの開始後に

が指示する位置から開始することができる。

ＮＰＲＡＣＨプリアンブル送信のための周波数領域は、上位階層信号（例えば、ＲＲＣ階層信号）又はシステム情報（例えば、ＳＩＢ２）によって設定されたサブキャリアオフセット

とサブキャリア個数

によって決定できる。ＮＰＲＡＣＨプリアンブルを構成する各々のシンボルグループは、間隔（ｇａｐ）なく送信され、指定された周波数領域内においてシンボルグループごとに周波数ホッピングする。周波数ホッピングにおいて（ i＋１）番目のシンボルグループ（即ち、シンボルグループ i、i＝０、１、２、３）の周波数位置は、

で示し、数式１によって決定できる。

数式１において、

は、ＮＰＲＡＣＨプリアンブルの開始サブキャリアインデックスを示し、数式２によって決定される。数式１において、

は、サブキャリアオフセットを示し、数式３によって決定される。数式２において

で与えられる。

数式３において、

は、ＮＰＲＡＣＨプリアンブルのシンボルグループ０のためのサブキャリアオフセットを示し、数式４によって決定できる。数式３において、

は、数式５によって決定され、数式４において、

は、

から上位階層（例えば、ＭＡＣ階層）によって選ばれる値である。

数式５において

であり、

で与えられる。

ＮＰＲＡＣＨプリアンブルは、カバレッジ向上又はカバレッジ拡張のために、特定の回数（例えば、図６のＮ）だけ繰り返し送信されることができる。特定の繰り返し回数は、上位階層信号（例えば、ＲＲＣ階層信号）又はシステム情報（例えば、ＳＩＢ２）によって設定できる。ＮＰＲＡＣＨプリアンブルを構成する４個のシンボルグループ（シンボルグループ０〜シンボルグループ３）は、シンボルグループごとに、数式１〜５を用いて決定された周波数位置にホッピングしながら送信され、このように、１番目のＮＰＲＡＣＨプリアンブルを送信した後、２番目のＮＰＲＡＣＨプリアンブルの各シンボルグループも数式１〜５に基づいて周波数ホッピングして送信することができる。同様な方式を適用して、ＮＰＲＡＣＨプリアンブルを特定の回数（例えば、Ｎ）だけ繰り返し送信することができる。繰り返し送信される各ＮＰＲＡＣＨプリアンブルの１番目のシンボルグループ（即ち、シンボルグループ０）の周波数位置は、ランダムに決定できる。

図６に示されたＮＰＲＡＣＨプリアンブルのシンボルグループは、間隔（ｇａｐ）なく送信されるため、ＮＰＲＡＣＨプリアンブルには保護時間が適用されない。よって、図６に示されたＮＰＲＡＣＨプリアンブルの場合、保護時間の代わりにＣＰ長さを考慮して支援するセル半径を決定することができる。一般に、セル半径とラウンドトリップ遅延（ＲＴＤ）との関係は、（セル半径）＝（光速）＊（ＲＴＤ／２）で表現でき、ＲＴＤは保護時間に該当するため、セル半径とＣＰ長さとの関係は、数式６のように表現できる。

［数６］
（セル半径）＝（光速）＊（ＣＰ長さ／２）

表１は、ＮＰＲＡＣＨプリアンブルフォーマットによるＣＰ長さ、セル半径の概略的な値を例示する。表１に示されたように、ＮＰＲＡＣＨプリアンブルフォーマットは、フォーマット０、１を有することができ、各々のＮＰＲＡＣＨプリアンブルフォーマットは、同一のシーケンス長さを有し、ＣＰ長さが異なるように設定されてもよい。ＣＰ長さは、上位階層信号（例えば、ＲＲＣ階層信号）又はシステム情報（例えば、ＳＩＢ２）によって設定され、ＣＰ長さに応じて該当するＮＰＲＡＣＨプリアンブルフォーマットが決定できる。表１では、ｕｓはマイクロ秒（ｍｉｃｒｏｓｅｃｏｎｄ）を示し、ｋｍはキロメータを示す。

また、セル半径によるラウンドトリップ遅延（ｒｏｕｎｄ ｔｒｉｐ ｄｅｌａｙ，ＲＴＤ）を考慮して保護時間（ｇｕａｒｄ ｔｉｍｅ，ＧＴ）が与えられる。例えば、セルエッジにある端末とセルの中心にある端末とが同一のＴＴＩ（例えば、サブフレーム又はスロット）においてＰＲＡＣＨプリアンブルを送信する場合、基地局が該当ＴＴＩ内で各端末のＰＲＡＣＨプリアンブルが受信できるようにするために、保護時間が与えられる。一般に、セル半径とラウンドトリップ遅延（ＲＴＤ）との関係は、（セル半径）＝（光速）＊（ＲＴＤ／２）で表現でき、ＲＴＤは保護時間に該当するため、セル半径と保護時間との関係は、数式７のように表現できる。

［数７］
（セル半径）＝（光速）＊（ＧＴ／２）

表２は、従来のＬＴＥ／ＬＴＥ−ＡシステムのプリアンブルフォーマットによるＣＰ長さ、ＧＴ長さ、セル半径の概略的な値を例示する。表２において、プリアンブルフォーマット値は、ＰＲＡＣＨ構成インデックスによって指示される。プリアンブルフォーマット０は、１個のＴＴＩ（例えば、１ｍｓ）で送信されてもよく、プリアンブルフォーマット１、２は、２個のＴＴＩ（例えば、２ｍｓ）で送信されてもよく、プリアンブルフォーマット３は、３個のＴＴＩ（例えば、３ｍｓ）で送信されてもよく、ｍｓはミリ秒（ｍｉｌｌｉｓｅｃｏｎｄ）を示す。表２において、ｕｓはマイクロ秒（ｍｉｃｒｏｓｅｃｏｎｄ）を示し、ｋｍはキロメータを示す。

表２から分かるように、現在のＬＴＥシステムで支援する最大のセル半径は１００．２ｋｍである。よって、ＮＢ−ＩｏＴのためのＵＥがＬＴＥネットワークを用いたインバンド動作（ｉｎ−ｂａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）を行うためには、少なくとも同一レベルのセル半径を支援する必要がある。

図７は、上りリンク−下りリンクのタイミング関係（ｔｉｍｉｎｇ ｒｅｌａｔｉｏｎ）を例示する。

上りリンク直交（Ｕｐｌｉｎｋ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）送受信のために、基地局が各々の端末の上りリンク送信タイミングを個別に管理（ｍａｎａｇｅ）又は調整（ａｄｊｕｓｔ）する必要がある。このように、基地局によって行われる送信タイミングの管理又は調整をタイミングアドバンス（ｔｉｍｉｎｇ ａｄｖａｎｃｅ）又はタイミング整列（ｔｉｍｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）と称してもよい。

タイミングアドバンス又はタイミング整列は、上述のように、ランダム接続過程によって行われることができる。ランダム接続過程中、基地局は端末からランダム接続プリアンブルを受信して、受信されたランダム接続プリアンブルを用いて、タイミングアドバンス値を算出することができる。算出されたタイミングアドバンス値は、ランダム接続応答によって端末へ送信され、端末は受信されたタイミングアドバンス値に基づき、信号送信タイミングを更新（ｕｐｄａｔｅ）することができる。或いは、基地局は端末から周期的に又はランダムに送信される上りリンク参照信号（例えば、ＳＲＳ（Ｓｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ））を受信してタイミングアドバンスを算出することができ、端末は算出されたタイミングアドバンス値に基づき、信号送信タイミングを更新することができる。

上述のように、基地局は、ランダム接続プリアンブル又は上りリンク参照信号を介して端末のタイミングアドバンスを測定することができ、タイミング整列のための調整値（ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｖａｌｕｅ）を端末に知らせることができる。この場合、タイミング整列のための調整値は、タイミングアドバンス命令（Ｔｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅ Ｃｏｍｍａｎｄ，ＴＡＣ）又はタイミングアドバンス値（ＴＡ ｖａｌｕｅ）と称してもよい。

図７を参照すると、端末からの上りリンク無線フレーム i の送信は、対応する下りリンク無線フレームを開始する（Ｎ_ＴＡ＋Ｎ_{ＴＡｏｆｆｓｅｔ}）×Ｔ_ｓ秒の前に開始することができる。０≦Ｎ_ＴＡ≦２０５１２であってもよく、ＦＤＤフレーム構造の場合、Ｎ_{ＴＡｏｆｆｓｅｔ}＝０、ＴＤＤフレーム構造の場合は、Ｎ_{ＴＡｏｆｆｓｅｔ}＝６２４であってもよい。Ｎ_ＴＡは、タイミングアドバンス命令によって指示されてもよい。Ｔ_ｓはサンプリングタイムを示す。上りリンク送信タイミングは、１６Ｔ_ｓの倍数の単位に調整可能である。ＴＡＣは、ランダム接続応答において１１ビットで与えられてもよく、０〜１２８２の値を指示することができる。Ｎ_ＴＡはＴＡ＊１６で与えられてもよい。或いは、ＴＡＣは６ビットであり、０〜６３の値を指示することができる。この場合、Ｎ_ＴＡはＮ_{ＴＡ,ｏｌｄ}＋（ＴＡ−３１）＊１６で与えられてもよい。サブフレームｎで受信されたタイミングアドバンス命令は、サブフレームｎ＋６から適用できる。

上述のように、従来のＮＢ−ＩｏＴシステムは、セル半径３５ｋｍを支援するＧＥＲＡＮ（ＧＳＭ ＥＤＧＥ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）ネットワークに基づいて設計されたため、ランダム接続プリアンブルの循環前置（ＣＰ）が最大４０ｋｍ程度のセル半径まで支援するように設計されている。しかし、ＮＢ−ＩｏＴシステムの代表的な展開シナリオ（ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ ｓｃｅｎａｒｉｏ）の１つであるＬＴＥネットワークにおけるインバンド動作（ｉｎ−ｂａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）を支援するためには、セル半径１００ｋｍまで支援することが必要である。また、ＮＢ−ＩｏＴシステムは、人跡まれな、換言すれば、ＬＴＥネットワークがよく整備されていないところでの移動式自律報告（ｍｏｂｉｌｅ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ）システムなどを含んでいるため、支援可能なセル半径を拡張した方が好ましい。

ランダム接続プリアンブルの支援可能な最大のセル半径を拡張するためには、（ＮＰＲＡＣＨ） プリアンブルのＣＰを拡張することができる。例えば、セル半径１００ｋｍを支援するためのＣＰの最小長さは、数式６に基づいて数式８のように演算できる。

［数８］
ＣＰ長さ（ｕｓ）＝２００ｋｍ／（３Ｅ８ｍ／ｓ）＝６６６．７ｕｓ

このように、拡張されたセル半径を支援するために拡張されたＣＰを拡張ＣＰ（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＣＰ，Ｅ−ＣＰ）と称する。さらに、遅延拡散（ｄｅｌａｙ ｓｐｒｅａｄ）を考慮して、少し余裕を有するようにＥ−ＣＰの長さを設計してもよい。このとき、基地局の観点から、端末から受信されたランダム接続プリアンブルと、直後の隣接するサブフレームが重なることを避けるために、Ｅ−ＣＰと同一長さ（例えば、６６６．７ｕｓ）の時間間隔（ｔｉｍｅ ｇａｐ）が必要となり、この時間間隔を保護時間（ＧＴ）という。

循環前置及び保護時間はいずれもシンボル間の干渉を避けるために追加されたものである。換言すれば、循環前置及び保護時間は、性能的な側面から付加的に追加された信号であるため、システム送信率（ｓｙｓｔｅｍ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）次元からオーバーヘッドとして分類される可能性がある。よって、より効率的なプリアンブル送信のために、このような循環前置や保護時間のパーセントオーバーヘッド（％ｏｖｅｒｈｅａｄ）を減らし、循環前置及び保護時間を除いたプリアンブル情報に該当する部分（例えば、シンボル又はシンボルグループ部分）を増加させることを考慮してもよい。

また、セル半径を拡張支援するために、ＣＰ拡張と共に、タイミングアドバンス（ＴＡ）動作のためのタイミング推定曖昧（ｔｉｍｉｎｇ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ａｍｂｉｇｕｉｔｙ）の問題を解決する必要がある。図７を参照して説明したように、上りリンク直交（ｕｐｌｉｎｋ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）の送受信のために、基地局が各ＵＥの上りリンク送信タイミングを個別に制御することが必要であり、この過程をタイミングアドバンス（ＴＡ）又はタイミング整列という。初期タイミングアドバンスは、ランダム接続過程を介して行われる。ＮＢ−ＩｏＴシステムでは、端末がランダム接続プリアンブルを送信すると、基地局は受信されたプリアンブルから上りリンク送信遅延（ｄｅｌａｙ）を推定して、ランダム接続応答（ＲＡＲ）メッセージを介してタイミングアドバンス命令の形態で端末へ伝達する。端末はＲＡＲメッセージを介して伝達されたＴＡ命令を用いて送信タイミングを調節する。

図６を参照して説明したように、ＮＢ−ＩｏＴのためのランダム接続プリアンブル（又は、ＮＰＲＡＣＨプリアンブル）は、単一のキャリア周波数ホッピング（ｓｉｎｇｌｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）方式によって送信され、タイミング推定（ｔｉｍｉｎｇ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）取得範囲及び精度をいずれも考慮して設計されている。従来のランダム接続プリアンブル（又は、ＮＰＲＡＣＨプリアンブル）のサブキャリア間隔（ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ ｓｐａｃｉｎｇ）は３．７５ｋＨｚで、４０ｋｍセル半径まで曖昧（ａｍｂｉｇｕｉｔｙ）なくタイミング推定ができるように設計されている。２個のサブキャリア間の間隔を用いてタイミング推定を行う場合、曖昧なく支援可能なセル半径は、以下のように算出できる。離れた２個のサブキャリア間の間隔を用いて推定する場合、２個のサブキャリア上で送信される信号の位相差は、２＊ｐｉ＊ｄｅｌｔａ＿ｆで表現でき、ｄｅｌｔａ＿ｆはサブキャリア間隔をＨｚ（Ｈｅｒｔｚ）単位に示したものである。また、ラウンドトリップ遅延を考慮した２個のサブキャリア上で送信される信号の位相差は、２＊ｐｉ＊ｄｅｌｔａ＿ｆ＊ｔａｕ＿ＲＴＴで表現でき、ｔａｕ＿ＲＴＴはラウンドトリップ遅延を示す。位相差とセル半径が一対一の対応値を有するには、２＊ｐｉ＊ｄｅｌｔａ＿ｆ＊ｔａｕ＿ＲＴＴ<２＊ｐｉの関係が成り立つ必要がある。よって、曖昧のない推定のためには、ｔａｕ＿ＲＴＴ<１／ｄｅｌｔａ＿ｆの関係が成り立つ必要がある。ラウンドトリップ距離は、ｔａｕ＿ＲＴＴ＊（光速）／２、光速＝３Ｅ８ｍ／ｓであるため、サブキャリア間隔が３．７５ｋＨｚである場合、セル半径は１／ｄｅｌｔａ＿ｆ＊３Ｅ８／２＝１／３．７５（ｋＨｚ）＊３Ｅ８（ｍ／ｓ）／２＝４０ｋｍである。従来のランダム接続プリアンブル（又は、ＮＰＲＡＣＨプリアンブル）の３．７５ｋＨｚサブキャリア間隔で曖昧なくタイミング推定が可能なセル半径が４０ｋｍであるため、１００ｋｍセル半径の支援のためには、サブキャリア間隔を１．５ｋＨｚ以下に縮小する必要がある。或いは、サブキャリア間隔をレガシープリアンブルと同様に３．７５ｋＨｚに保つが、小数点周波数ホッピング（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）を適用することで、タイミング推定曖昧（ｔｉｍｉｎｇ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ａｍｂｉｇｕｉｔｙ）の問題を解決することができる。

要するに、１００ｋｍのセル半径を支援するために、ランダム接続プリアンブルの循環前置を少なくとも６６６．７ｕｓ程度に拡張し、曖昧なくタイミング推定を行うために、ランダム接続プリアンブルのサブキャリア間隔を１．５ｋＨｚ以下に縮小するか、又は３．７５ｋＨｚのサブキャリア間隔を維持しながら、小数点周波数ホッピングを適用して、タイミング推定の曖昧を解決する。

本発明は、ＬＴＥネットワーク又はＬＴＥシステムの最大のセル半径を支援するネットワークにおいて、ＮＢ−ＩｏＴシステムを使用可能にするものであって、具体的には、ＬＴＥネットワーク又はＬＴＥシステムの最大のセル半径を支援するネットワークにおいて、ＮＢ−ＩｏＴ ＮＰＲＡＣＨのためのリソース割り当て及び周波数ホッピングを行う方法を提案する。

説明の便宜のために、本発明で提案する拡張されたセル半径（例えば、１００ｋｍ）を支援するランダム接続プリアンブルを「向上された（ｅｎｈａｎｃｅｄ）」プリアンブルと定義し、これに対して、従来のランダム接続プリアンブルを「レガシー（ｌｅｇａｃｙ）」プリアンブルと定義する。本発明において、レガシープリアンブルを第１のプリアンブルフォーマットと称してもよく、向上されたプリアンブルは第２のプリアンブルフォーマットと称してもよい。また、本発明では、ランダム接続プリアンブル又は（Ｎ）ＰＲＡＣＨプリアンブル又は（Ｎ）ＰＲＡＣＨ信号又は（Ｎ）ＰＲＡＣＨは混用されてもよく、単にプリアンブルと称してもよい。また、本発明では、（Ｎ）ＰＲＡＣＨシンボルグループ又はランダム接続シンボルグループは混用されてもよく、単にシンボルグループと称してもよい。また、従来のＮＢ−ＩｏＴ（又は、レガシープリアンブル）を支援する端末（ＵＥ）は、レガシー端末（ｌｅｇａｃｙ ＵＥ）と称してもよく、向上されたプリアンブル（又は、レガシープリアンブル及び向上されたプリアンブルをいずれも）を支援する端末は、向上された端末（ｅｎｈａｎｃｅｄ ＵＥ）と称してもよい。

本発明は、ＮＢ−ＩｏＴを支援する端末／基地局／システムに基づいて説明されるが、本発明はこれに限られない。本発明は、ＮＢ−ＩｏＴ通信を支援しない端末／基地局／システムにも同様に適用できる。例えば、本発明は、ｍＭＴＣ（ｍａｓｓｉｖｅ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を支援する端末／基地局／システムだけではなく、ＩｏＴ及びＭＴＣを支援しない一般の端末／基地局／システム（例えば、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａ／ＬＴＥ−Ａ Ｐｒｏ／５Ｇシステム及び該当システムにおいて動作可能な端末／基地局）にも同様に適用できる。本明細書において、端末／基地局／システムは、ＮＢ−ＩｏＴを支援する端末／基地局／システムとＮＢ−ＩｏＴを支援しない一般の 端末／基地局／システムを総称してもよい。

向上されたプリアンブルフォーマット（Ｅｎｈａｎｃｅｄ ｐｒｅａｍｂｌｅ ｆｏｒｍａｔ）

本明細書において、向上されたプリアンブルは、ＮＰＲＡＣＨ範囲向上のために、従来のプリアンブルに対して複数のシンボルに該当するようにＣＰ長さを増加させるか、３．７５／ＮｋＨｚ（Ｎ>１である整数）にサブキャリア間隔を縮小するなどで、レガシープリアンブルに比べてより大きいセル半径を支援するように設計されたプリアンブルを称する。向上されたプリアンブルは、従来のレガシープリアンブルに追加される新たな形態のＰＲＡＣＨフォーマットであってもよい。

向上されたプリアンブルの一例として、従来のＮＢ−ＩｏＴのためのランダム接続プリアンブル（又は、ＮＰＲＡＣＨプリアンブル）（例えば、図６及び関連説明を参照）を構成するシンボルグループ内においてＣＰとして用いられるシンボルの個数を増加させることができる。本発明において、シンボルグループ内において複数のシンボルに該当するＣＰをＥ−ＣＰ（ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＰ）と称する。例えば、Ｅ−ＣＰ（>６６６．７ｕｓ）を支援するために、レガシープリアンブルの６個のシンボルのうち、先頭の３個のシンボルをＣＰとして用いて、３個のシンボルをシーケンス部分として用いることができる（図８を参照）。この例では、ＵＥは、３個のシンボル長さに該当するＣＰ部分と５個のシンボル長さに該当するシーケンス部分とを含むフォーマットでランダム接続プリアンブルを送信し、基地局は、先頭の３個のシンボルをＥ−ＣＰ（ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＰ）とみなし、先頭の３個のシンボルを除くその他の５個のシンボルを用いて、プリアンブル検出及びタイミング推定を行う。図８のランダム接続プリアンブルフォーマットは例示に過ぎず、本発明は、図８のランダム接続プリアンブルフォーマットに限られるものではない。

向上されたプリアンブルの別の例として、タイミング推定を行うとき、曖昧なくセル半径１００ｋｍを支援するために、ランダム接続プリアンブル（又は、ＮＰＲＡＣＨプリアンブル）のサブキャリア間隔を１．５ｋＨｚ以下に縮小することができる。例えば、更なる遅延拡散（ｄｅｌａｙ ｓｐｒｅａｄ）及びＦＤＭにおける干渉まで考慮して、向上されたプリアンブルのサブキャリア間隔を３．７５／ＮｋＨｚ（Ｎ>１である整数）に設定することができ、より具体的に、１２０ｋｍセル半径まで支援するために、サブキャリア間隔を１．２５ｋＨｚ（Ｎ＝３）に設定することができる。このように、ランダム接続プリアンブル（又は、ＮＰＲＡＣＨプリアンブル）送信のために、小さいサブキャリア間隔を用いることで、タイミング推定時において曖昧なく範囲を向上させることができる。

ＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及びホッピング

レガシープリアンブルと向上されたプリアンブルとが共存するシステムにおいて、ＮＰＲＡＣＨ時間／周波数リソースの効率的な活用及び／又は逆互換性（ｂａｃｋｗａｒｄ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）のために、向上されたプリアンブルを送信するとき、レガシープリアンブルのＮＰＲＡＣＨリソースを共有するか、レガシープリアンブルと同一のＮＰＲＡＣＨリソース構成（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）方法を用いることができる。このために、（時間領域において）向上されたプリアンブルの長さをレガシープリアンブルの長さと同一に設計することができるが、このような動作をレガシープリアンブルと向上されたプリアンブルとのプリアンブル境界整列（ｐｒｅａｍｂｌｅ ｂｏｕｎｄａｒｙ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）という。

プリアンブル境界整列のために、シンボルグループ当たりのシンボル及び／又はプリアンブル当たりのシンボルグループの数を調整することができる。例えば、レガシープリアンブルは、１個のプリアンブルが４個のシンボルグループからなり、１個のシンボルグループが６個のシンボルからなるため（例えば、図６を参照）、プリアンブル当たりシンボル数は、４＊６＝２４個である。他方、例えば、向上されたプリアンブルにおいて８個のシンボルが１個のシンボルグループを構成する場合（例えば、図８を参照）、プリアンブル当たりシンボル数は、８＊４＝３２（即ち、プリアンブル当たりシンボル＝８シンボル／シンボルグループ＊４シンボルグループ／プリアンブル＝３２シンボル／プリアンブル）である。この例において、向上されたプリアンブルのプリアンブル当たりシンボルグループ数を３個に調整する場合、向上されたプリアンブルのプリアンブル当たりシンボル数は、８＊３＝２４（即ち、プリアンブル当たりシンボル＝８シンボル／シンボルグループ＊３シンボルグループ／プリアンブル＝２４シンボル／プリアンブル）である。よって、この例において、向上されたプリアンブルを構成するシンボルグループの数を３個に調整することで、レガシープリアンブルとプリアンブル境界整列を行うことができる。

プリアンブル境界整列に追加に又は独立に、シンボルグループ境界整列（ｓｙｍｂｏｌ ｇｒｏｕｐ ｂｏｕｎｄａｒｙ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を考慮してもよい。少数周波数ホッピング（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｈｏｐｐｉｎｇ）ベースの向上されたプリアンブルの場合、サブキャリア間隔がレガシープリアンブルと同様に３．７５ｋＨｚであるため、６個のシンボルで１個のシンボルグループを構成して、シンボルグループ境界整列を行うことができる。１．２５ｋＨｚのサブキャリアベースの向上されたプリアンブルの場合、１個のシンボルの長さがレガシープリアンブルに比べて３倍であるため、向上されたプリアンブルにおいて１個のシンボルグループを２個のシンボルで構成すれば、レガシープリアンブルとのシンボルグループ境界整列が可能である。

上述したプリアンブル境界整列及び／又はシンボルグループ境界整列の方法に追加に又は独立に、ＦＤＭでＮＰＲＡＣＨリソースを共有する方法が考えられる。より具体的に、ＦＤＭベースのＮＰＲＡＣＨリソース共有方法は、ＮＰＲＡＣＨ周波数リソースを区分して、一部をレガシープリアンブルに割り当てて、残りを向上されたプリアンブルに割り当てることで、レガシーＮＰＲＡＣＨリソース構成（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）領域においてレガシーＵＥの動作に影響を及ぼさずに、向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルとを共存させることができる。

これに基づいて、本発明では、向上されたプリアンブルのためのＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピングの方法を提案する。説明の便宜のために、１個のプリアンブルにおいて、最初のシンボルグループをシンボルグループ０又は第１のシンボルグループといい、第２番目のシンボルグループをシンボルグループ１又は第２のシンボルグループといい、第３番目のシンボルグループをシンボルグループ２又は第３のシンボルグループといい、第４番目のシンボルグループをシンボルグループ３又は第４のシンボルグループという。

ＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピングの方法１−１

本発明に係る方法１−１では、レガシープリアンブルのための方法を最小限に変更して、向上されたプリアンブルに適用する。具体的に、本発明に係る方法１−１によれば、プリアンブルのシンボルグループ０のためのサブキャリアインデックス情報

は、上位階層（例えば、ＭＡＣ階層）によって選択される値に基づいて決定され（例えば、数式３及び数式４を参照）、プリアンブルのシンボルグループ１のためのサブキャリアインデックス情報

は、シンボルグループ０のためのサブキャリアインデックス情報が奇数であるか偶数であるかによって、１／Ｎを足すか引いて決定され、プリアンブルのシンボルグループ２のためのサブキャリアインデックス情報

は、シンボルグループ１のためのサブキャリアインデックス情報に６を適用して決定され、プリアンブルのシンボルグループ３のためのサブキャリアインデックス情報

は、シンボルグループ２のためのサブキャリアインデックス情報が奇数であるか偶数であるかによって、１／Ｎを足すか引いて決定される。各々のシンボルグループの周波数位置は、該当サブキャリアインデックス情報

に開始サブキャリアインデックス

を足して決定される（例えば、数式１を参照）。その他のＮＰＲＡＣＨ構成情報は、図６に基づいて説明したように与えられる。

本発明の方法１−１は、最小周波数ホッピング距離＝３．７５ｋＨｚ／Ｎを仮定する。Ｎは、レガシープリアンブルと向上されたプリアンブルの最小周波数ホッピング距離（ｍｉｎｉｍｕｍ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ）又はサブキャリア間隔（ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ ｓｐａｃｉｎｇ）の比であってもよい。Ｎは１より大きい整数に設定されてもよいが、上述したように、Ｎが３より大きいか同一の場合、曖昧なく正確なＴＡ命令生成のためのタイミング推定が可能となる。

本発明の方法１−１は、数式９によって具現できる。数式９より分かるように、シンボルグループ１、３のためのサブキャリアインデックス情報を求めるとき、１／Ｎが適用される。具体的に、シンボルグループ０、２のためのサブキャリアインデックス情報が偶数である場合（即ち、ｍｏｄｕｌｏ−２値が０である場合）、シンボルグループ１、３のためのサブキャリアインデックス情報は、シンボルグループ０、２のためのサブキャリアインデックス情報に１／Ｎを足して決定できる。シンボルグループ０、２のためのサブキャリアインデックス情報が奇数である場合（即ち、ｍｏｄｕｌｏ−２値が１である場合）、シンボルグループ１、３のためのサブキャリアインデックス情報は、シンボルグループ０、２のためのサブキャリアインデックス情報から１／Ｎを引いて決定できる。

図９は、本発明の方法１−１に係るＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピングの方法を例示する。図９では、Ｎ＝３（例えば、サブキャリア間隔＝１．２５ｋＨｚ）を仮定したが、本発明はＮ＝３ではない場合にも同様に／類似に適用できる。また、図９では、開始サブキャリアインデックス

を０に仮定したが、本発明は、開始サブキャリアインデックスが０ではない場合にも同様に／類似に適用できる。この場合、開始サブキャリアインデックスを該当サブキャリアインデックスに足して、実際の周波数位置を求めることができる。

図９を参照すると、プリアンブル繰り返しの基本単位を例示する。プリアンブル繰り返しの基本単位は、３．７５ｋＨｚのサブキャリア間隔を基準として、１２個のサブキャリアと４個のシンボルグループからなる。シンボルグループは、複数のシンボルから構成されるが、構成されたシンボルのサブキャリア間隔に応じてシンボルグループを構成するシンボルの個数が変更される。また、図９では、シンボルグループ内のシンボルが同一の中心周波数を有する単一トーン（ｓｉｎｇｌｅ ｔｏｎｅ）であることを仮定した。図９では、互いに異なるプリアンブルを区別するために、各々のプリアンブルを互いに異なるパターンで示した。

例えば、プリアンブル（９１０）のシンボルグループ０は、サブキャリアインデックス２（の中心周波数）から送信され、シンボルグループ１は、＋１／３だけの少数周波数ホッピング（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）し、シンボルインデックス２から＋６だけサブキャリア間隔を整数周波数ホッピング（ｉｎｔｅｇｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）した後、シンボルインデックス３から再び−１／３だけ少数周波数ホッピングするように動作する。便宜のために、シンボルインデックス０から始めるプリアンブルホッピングパターンのうち、サブキャリアインデックス０〜５だけを示しているが、その他の上位サブキャリアインデックス６〜１１に対しても、図９に示されたパターンの鏡像（ｍｉｒｒｏｒ ｉｍａｇｅ）のように動作することが分かる。

ＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピングの方法１−２

図９のパターンから分かるように、本発明の方法１−１は、シンボルグループ１、２において互いに異なるプリアンブル間の最小周波数分離（ｍｉｎｉｍｕｍ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）がシンボルグループ０、３に比べて縮小することが分かる。例えば、図９のように、１／Ｎ（例えば、Ｎ＝３）を適用する場合、シンボルグループ０、３では、互いに異なるプリアンブル間の間隔が３．７５ｋＨｚであるのに対して、シンボルグループ１、２では、互いに異なるプリアンブル間の間隔が３．７５ｋＨｚから１．２５ｋＨｚに狭くなる。よって、本発明の方法１−１によれば、プリアンブル間の干渉に弱くなる可能性がある。

本発明の方法１−２は、互いに異なるプリアンブル間の最小周波数分離を一定にする方法である。具体的に、本発明の方法１−１に比べて、本発明の方法１−２では、プリアンブルのシンボルグループ１のためのサブキャリアインデックス情報

がシンボルグループ０のためのサブキャリアインデックス情報に１／Ｎを足して決定され、プリアンブルのシンボルグループ３のためのサブキャリアインデックス情報

がシンボルグループ２のためのサブキャリアインデックス情報から１／Ｎを引いて決定される点が異なる。より具体的に、本発明の方法１−２では、以前のシンボルグループ（シンボルグループ０、２）のサブキャリアインデックス情報が奇数であるか偶数であるかに関係なく、シンボルグループ１のためのサブキャリアインデックス情報

は、シンボルグループ０のためのサブキャリアインデックス情報に１／Ｎを足して決定され、シンボルグループ３のためのサブキャリアインデックス情報

は、シンボルグループ２のためのサブキャリアインデックス情報から１／Ｎを引いて決定される。各々のシンボルグループの周波数位置は、該当サブキャリア インデックス情報

に開始サブキャリアインデックス

を足して決定される（例えば、数式１を参照）。その他のＮＰＲＡＣＨ構成情報は、図６に基づいて説明したように与えられる。

本発明の方法１−２によれば、互いに異なるプリアンブル間の最小周波数分離が３．７５ｋＨｚに一定に与えられるため、本発明の方法１−１に比べて、互いに異なるプリアンブル間の干渉の側面においてメリットがある。

本発明の方法１−２は、最小周波数ホッピング距離＝３．７５ｋＨｚ／Ｎを仮定する。Ｎは、レガシープリアンブルと向上されたプリアンブルとの最小周波数ホッピング距離又はサブキャリア間隔の比であってもよい。Ｎは１より大きい整数に設定されてもよいが、上述したように、Ｎが３より大きいか同一の場合、曖昧なく正確なＴＡ命令生成のためのタイミング推定が可能となる。

本発明の方法１−２は、数式１０によって具現できる。数式１０より分かるように、シンボルグループ１、３（ i＝１、３）のためのサブキャリアインデックス情報は、数式９とは異なるが、シンボルグループ０、２（ i＝０、２）のためのサブキャリアインデックス情報は、数式９と同様に求められる。

図１０は、本発明の方法１−２に係るＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピングの方法を例示する。図１０では、Ｎ＝３（例えば、サブキャリア間隔＝１．２５ｋＨｚ）を仮定したが、本発明は、Ｎ＝３ではない場合にも同様に／類似に適用できる。また、図１０では、開始サブキャリアインデックス

を０に仮定したが、本発明は、開始サブキャリアインデックスが０ではない場合にも同様に／類似に適用できる。この場合、開始サブキャリアインデックスを該当サブキャリアインデックスに足して、実際の周波数位置を求めることができる。

図９に比べて、図１０のプリアンブルパターンでは、互いに異なるプリアンブル間の最小周波数分離が３．７５ｋＨｚに一定に与えられることが分かる。例えば、図９の場合、サブキャリアインデックス０及び１において、シンボルグループ０、３間の間隔は３．７５ｋＨｚであり、シンボルグループ１、２間の間隔は１．２５ｋＨｚに縮小されるが、一方、図１０の場合、シンボルグループ間の間隔は３．７５ｋＨｚに一定である。よって、本発明の方法１−２は、互いに異なるプリアンブル間の干渉の側面においてメリットがある。

図１０は、プリアンブル繰り返しの基本単位を例示し、互いに異なるプリアンブルを区別するために、各々のプリアンブルを互いに異なるパターンで示した。便宜のために、シンボルインデックス０から始めるプリアンブルホッピングパターンのうち、サブキャリアインデックス０〜５のみを示したが、その他の上位サブキャリアインデックス６〜１１に対しても同様な方式によって動作することが分かる。

本発明の方法１−１又は方法１−２に係る向上されたプリアンブルは、レガシープリアンブルとＦＤＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式によって動作することができる。ＦＤＭとは、レガシープリアンブルと向上されたプリアンブルを連続した互いに異なる周波数領域に区分して、互いに侵害せずに動作させる方法をいう。

ＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピングの方法１−３

上述した連続した周波数領域に区分するＦＤＭ方法は、ＮＰＲＡＣＨリソースを分割して使用する方法である。向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルのより効率的な共存のために、同一の周波数領域（例えば、同一のサブキャリア）において向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルを運用する方法が考えられる。向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルを同一の周波数領域において運用する場合、レガシープリアンブルのシンボルグループ０、３は、各々のサブキャリアの中心周波数から送信され、向上されたプリアンブルのシンボルグループ０、３も同一の中心周波数から送信されるため、レガシープリアンブルと向上されたプリアンブル間に衝突が発生する。よって、レガシープリアンブルと同一の周波数領域（例えば、同一のサブキャリア）において本発明の方法１−１及び方法１−２を運用する場合、向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルが衝突する可能性があるため、相互干渉による性能劣化が予想される。本発明の方法１−３は、かかる技術的な問題を改善するためのものである。

本発明の方法１−３は、向上されたプリアンブルをレガシープリアンブルのサブキャリア間隔の境界部分に位置付けることで、相互干渉を最小化し、向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルが同時に運用されるシステムにおいてより効率的にＮＰＲＡＣＨリソースを運用する方法である。

図１１は、本発明の方法１−３に係るＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピングの方法を例示する。図１１では、Ｎ＝３（例えば、サブキャリア間隔＝１．２５ｋＨｚ）を仮定するが、本発明は、Ｎ＝３ではない場合にも同様に／類似に適用できる。また、図１１では、開始サブキャリアインデックス

を０に仮定したが、本発明は、開始サブキャリアインデックスが０ではない場合にも同様に／類似に適用できる。この場合、開始サブキャリアインデックスを該当サブキャリアインデックスに足して、実際の周波数位置を求めることができる。また、図１１は、プリアンブル繰り返しの基本単位を例示して、互いに異なるプリアンブルを区別するために、各々のプリアンブルを互いに異なるパターンで示した。便宜のために、シンボルインデックス０から始めるプリアンブルホッピングパターンのうち、サブキャリアインデックス０〜５及び１１のみを示したが、その他の上位サブキャリアインデックス６〜１０に対しても同様な方式によって動作することが分かる。

図９及び図１０に基づいて説明したように、本発明の方法１−１及び方法１−２の場合、プリアンブルのシンボルグループ０が各々のサブキャリアの中心周波数にマッピングされて送信されるため、レガシープリアンブルとの干渉が発生する可能性がある。これに対して、図１１を参照すると、本発明の方法１−３によれば、プリアンブルのシンボルグループ０が各サブキャリアの境界部分にマッピングされて送信されるため、レガシープリアンブルとの干渉を最小化することができる。

一方、本発明の方法１−３によれば、ＮＰＲＡＣＨに割り当てられた周波数領域を超えてサブキャリアインデックスが決定されてもいい。図１１の例において、プリアンブル（１１１０）のシンボルグループ０は、サブキャリアインデックス１１の境界部分にマッピングされ、シンボルグループ１のサブキャリアインデックスは、ここに１／Ｎ（例えば、Ｎ＝３）を足して決定されるため、割り当てられた周波数領域から外れてマッピングされることがある。このような問題を防止するために、本発明の方法１−３の場合、割り当てられた周波数領域を超える部分に対しては、ｍｏｄｕｌｏ Ｍ動作などによって割り当てられた周波数領域の反対側に割り当てる。ここで、Ｍは、ＮＰＲＡＣＨリソース領域に割り当てられたサブキャリアの個数

となる。Ｍｏｄｕｌｏ Ｍ動作は、割り当てられた周波数領域において周波数ホッピング動作のために使用したサブキャリアインデックス

に対して行うことができる。

図１１に戻って、プリアンブル（１１１０）のシンボルグループ１のためのサブキャリアインデックスにｍｏｄｕｌｏ Ｍを適用する場合、プリアンブル（１１１０）のシンボルグループ１は、割り当てられた周波数領域の反対側にマッピングされる。同様に、プリアンブル（１１３０）のシンボルグループ２のためのサブキャリアインデックスにｍｏｄｕｌｏ Ｍを適用する場合、プリアンブル（１１３０）のシンボルグループ２は、割り当てられた周波数領域の反対側にマッピングされる。

割り当てられた周波数領域の境界においてｍｏｄｕｌｏ Ｍによって反対側に移動した向上されたプリアンブルに対しては、受信器でタイミング推定する動作が異なり得る。例えば、シンボルグループ０／１／２／３の位相をそれぞれｐ０／ｐ１／ｐ２／ｐ３とするとき、プリアンブル（１１２０）の場合、ｐ１とｐ０の位相差情報と、ｐ２とｐ３の位相差情報との組み合わせによって粗いタイミング推定（ｃｏａｒｓｅ ｔｉｍｉｎｇ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）を行い、ｐ２とｐ１の位相差情報と、ｐ３とｐ０の位相差情報を用いて、細密なタイミング推定（ｆｉｎｅ ｔｉｍｉｎｇ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）を行うことができる。これとは異なり、ＮＰＲＡＣＨ周波数割り当て領域から外れたｍｏｄｕｌｏ Ｍが適用されたプリアンブル（１１１０）の場合、ｐ２とｐ３の位相差情報の組み合わせのみで粗いタイミング推定を行い、ｐ２とｐ１の位相差情報と、ｐ０とｐ３の位相差情報を用いて、細密なタイミング推定を行った後、さらにｐ０とｐ１の位相差情報を用いて、細密なタイミング推定の正確度を向上させることができる。同様に、プリアンブル（１１３０）の場合、ｐ０とｐ１の位相差情報の組み合わせのみで粗いタイミング推定を行い、ｐ２とｐ１の位相差情報と、ｐ０とｐ３の位相差情報を用いて、細密なタイミング推定を行った後、さらにｐ２とｐ３の位相差情報を用いて、細密なタイミング推定の正確度を向上させることができる。

ＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピングの方法１−３−１

本発明の方法１−３では、ＮＰＲＡＣＨ周波数割り当て領域から外れてｍｏｄｕｌｏ Ｍが適用されたプリアンブル（１１１０）又はプリアンブル（１１３０）の場合、それぞれ、ｐ２とｐ３の位相差情報の組み合わせ又はｐ１とｐ０の位相差情報の組み合わせのみで粗いタイミング推定を行うことができる。この場合、ｐ１とｐ０の位相差情報と、ｐ２とｐ３の位相差情報をいずれも用いるＮＰＲＡＣＨ周波数割り当て領域内に全て存在するプリアンブルの場合に比べて粗いタイミング推定の性能が低下する可能性がある。本発明の方法１−３−１は、このようなプリアンブルリソース選択による性能差を防止するための方法であって、ＮＰＲＡＣＨ周波数割り当て領域から外れてｍｏｄｕｌｏ Ｍが適用されたプリアンブル（プリアンブル（１１１０）又はプリアンブル（１１３０））は選択可能なＮＰＲＡＣＨリソースから除く方法である。

図１２は、本発明の方法１−３−１に係るＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピングの方法を例示する。図１１に比べて、同じ仮定が図１２にも適用されるが、プリアンブル（１１１０）及びプリアンブル（１１３０）のためのサブキャリアインデックスは使用可能なＮＰＲＡＣＨリソースから除外され、該当周波数ではＮＰＲＡＣＨプリアンブルが送信されない。

ＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピングの方法１−４

向上されたプリアンブルは、タイミング推定の曖昧の問題を解決するために、最小周波数ホッピング距離３．７５／Ｎ ｋＨｚ（例えば、Ｎ>＝３）を満たすように設計される。本発明の方法１−１／１−２／１−３／１−３−１は、このように設計した向上されたプリアンブルに適用可能である。制限されたＮＰＲＡＣＨ周波数リソースを提案する方法１−１／１−２／１−３／１−３−１よりも効率的に用いるために、３．７５／Ｎ ｋＨｚ単位で向上されたプリアンブルを割り当てることができる。３．７５／Ｎ ｋＨｚ単位で向上されたプリアンブルを割り当てる方法は、サブキャリア間隔を３．７５ｋＨｚに維持しながら少数周波数ホッピング方法を用いるか、サブキャリア間隔を３．７５／Ｎ ｋＨｚに縮小する方法を用いることができる。本発明の方法１−１／１−２／１−３／１−３−１は、サブキャリア間隔を３．７５ｋＨｚに維持しながら少数周波数ホッピング方法を適用したものである。本発明の方法１−４では、サブキャリア間隔を３．７５／Ｎ ｋＨｚに縮小し、方法１−１／１−２／１−３／１−３−１を適用する。

図１３は、本発明の方法１−４に係るＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピングの方法を例示する。図１３ではＮ＝３を仮定したが、本発明はＮ＝３ではない場合にも同様に／類似に適用できる。

図１３を参照すると、縦軸は３．７５ｋＨｚを基準とするサブキャリアインデックスを示す。図１３ではＮ＝３を仮定して、１．２５ｋＨｚのサブキャリアを基準として、１２＊３＝３６個のサブキャリアが存在する。よって、方法１−４を用いる場合、従来の１２個のＮＰＲＡＣＨ送信のための周波数リソースが１２個から１２＊Ｎ個にＮ倍増加する。図１３において、０から３５までの周波数ホッピングパターンが例示され、例として２個のプリアンブル（１３１０、１３２０）の周波数ホッピングパターンが示される。本発明の方法１−４は、本発明の方法１−１／１−２／１−３／１−３−１と同様に、最小周波数ホッピング距離３．７５／Ｎ ｋＨｚ（例えば、シンボルグループ０と１との周波数ホッピング距離、シンボルグループ２と３との周波数ホッピング距離）を保障し、３．７５ｋＨｚのサブキャリアを基準とする６個のサブキャリア間隔のホッピング（例えば、シンボルグループ１と２との周波数ホッピング距離）を提供する。

方法１−４において３．７５／Ｎ ｋＨｚ単位で定義したＮＰＲＡＣＨリソースを向上されたＮＰＲＡＣＨリソースであると定義する場合、向上されたＮＰＲＡＣＨリソースにおいても方法１−３／１−３−１と同じ目的のために、向上されたプリアンブルをレガシープリアンブルのサブキャリア間隔の境界部分に位置付けてもよい。

図１４は、本発明の方法１−３に基づいて本発明の方法１−４を適用する例示である。

本発明の方法１−４は、向上されたＮＰＲＡＣＨリソースを用いて、向上されたプリアンブルの多重化能力を拡張させるために用いられるか、図１４に示されたように、レガシープリアンブルとの相互干渉を最小化し、レガシープリアンブルと共存するときに効率を高めるために用いられる。或いは、ＦＤＭのように分割し、一部の時間／周波数領域は、図１４に示されたような方式を適用して、レガシープリアンブルとの共存効率を高めるために用いて、一部の時間／周波数領域は、向上されたＵＥのＮＰＲＡＣＨリソースを拡張させるために用いることができる。

本発明の方法１−２／１−３／１−３−１／１−４はいずれも、図１０に示されるようなリソース割り当て及びホッピングパターンに基づいて説明したが、このパターンに限られず、様々なパターンに同様に／類似に適用される。図１５〜図１７は、本発明の方法１−２／１−３／１−３−１／１−４が適用可能な様々な基本パターンを例示する。

ＮＰＲＡＣＨインター−プリアンブル周波数ホッピング（ｉｎｔｅｒ−ｐｒｅａｍｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）

上述した方法１−１／１−２／１−３／１−３−１／１−４は、プリアンブルにおけるリソース割り当て及び周波数ホッピングに関する方法である。よって、上述した方法１−１／１−２／１−３／１−３−１／１−４は、イントラ−プリアンブル周波数ホッピング又はインター−シンボルグループ周波数ホッピングに関する。以下、向上されたプリアンブルが繰り返されて送信されるとき、プリアンブル間の周波数ホッピングパターンについて説明する。即ち、以下では、インター−プリアンブル周波数ホッピング方法について説明する。

ＮＰＲＡＣＨインター−プリアンブル周波数ホッピングの方法２−１

本発明の方法２−１は、ランダム（ｒａｎｄｏｍ）インター−プリアンブル周波数ホッピング方法である。ランダムインター−プリアンブル周波数ホッピングは、セル間又はＵＥ間の干渉ランダム化（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒａｎｄｏｍｉｚａｔｉｏｎ）又は周波数ダイバーシティ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）などのために適用され、本発明の方法２−１は、セル間又はＵＥ間の干渉を緩和し、周波数ダイバーシティ性能を向上させることができる。ランダムインター−プリアンブル周波数ホッピングのためのランダムシケーンスは、セルＩＤ、ＵＥ ＩＤ、開始時間／周波数位置などに基づいて初期化することができる。

図１８は、本発明の方法２−１に係るランダムインター−プリアンブル周波数ホッピングを例示する。プリアンブル間の周波数ホッピングについて説明するために、３個のプリアンブルが繰り返されることを仮定したが、本発明はその他の回数のプリアンブルの繰り返しにも同様に／類似に適用される。また、プリアンブル繰り返しインデックス０内では、本発明の方法１−４に従ってインター−シンボルグループ周波数ホッピングを行うことを例示するが、本発明の方法１−１／１−２／１−３／１−３−１が適用されてもよい。その他のプリアンブル繰り返しインデックスに対しても、本発明の方法１−１／１−２／１−３／１−３−１／１−４が適用できる。

図１８を参照すると、特定のプリアンブル繰り返しインデックス内では、本発明の方法１−４に従ってインター−シンボルグループ周波数ホッピングを行い、プリアンブル繰り返し間には、ランダム周波数ホッピングを行う。Ｒは、ホッピング間隔が一定数を示すのではなく、ランダムに生成された整数を示す。よって、本発明の方法２−１によれば、プリアンブル繰り返し間の周波数ホッピング距離は、Ｒ＊３．７５ｋＨｚに決定される。

ＮＰＲＡＣＨインター−プリアンブル周波数ホッピングの方法２−２

本発明の方法２−２は、最小周波数ホッピング距離が３．７５／Ｎ ｋＨｚに減少することで発生可能なタイミング推定における問題点を改善するための方法である。上述のように、タイミング推定は、サブキャリア間の位相差を用いるが、最小周波数ホッピング距離が減らすと、粗いタイミング推定の際に曖昧なく推定できる取得範囲が増加するものの、推定後の残余誤差は大きくなるため、細密なタイミング推定の際に、過度な残余誤差により細密なタイミング推定の取得範囲外に外れる可能性がある。

このような問題点を改善するために、方法２−２は、インター−プリアンブル周波数ホッピング値をランダムに生成せず、最小周波数ホッピング距離（例えば、３．７５／Ｎ ｋＨｚ）と最大周波数ホッピング距離（例えば、３．７５ｋＨｚを基準として６サブキャリア、又は６＊３．７５ｋＨｚ）の中間値を有するように設計する。このように、最小周波数ホッピング距離と最大周波数ホッピング距離の中間値を中間ホッピング周波数（ｍｅｄｉｕｍ ｈｏｐｐｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）といい、中間ホッピング周波数を用いた周波数ホッピング方法を中間周波数ホッピング（ｍｅｄｉｕｍ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）方法という。

図１９は、本発明の方法２−２に係るインター−プリアンブル周波数ホッピング方法を例示する。図１９の例では、中間ホッピング周波数を３．７５ｋＨｚを基準として３サブキャリアに設定するが、本発明はこれに制限されない。プリアンブル間の周波数ホッピングについて説明するために、３個のプリアンブルが繰り返されることを仮定したが、本発明は、その他の回数のプリアンブルの繰り返しにも同様に／類似に適用される。或いは、プリアンブル内では、本発明の方法１−４に従ってインター−シンボルグループ周波数ホッピングを行うことを例示したが、本発明の方法１−１／１−２／１−３／１−３−１が適用されてもよい。その他のプリアンブル繰り返しインデックスに対しても、本発明の方法１−１／１−２／１−３／１−３−１／１−４が適用される。

図１９を参照すると、各々のプリアンブル内では、本発明の方法１−４に従ってインター−シンボルグループ周波数ホッピングを行い、繰り返し間には中間値（即ち、中間ホッピング周波数）を有して周波数ホッピングを行う。図１９に示されたように、中間値は、３．７５ｋＨｚを基準として３サブキャリア（又は、３＊３．７５ｋＨｚ）を有するように設定されるため、プリアンブル繰り返しインデックス０と１の間では３．７５ｋＨｚを基準として３サブキャリア（又は、３＊３．７５ｋＨｚ）だけ周波数ホッピングを行う。

受信器は、粗いタイミング推定（ｃｏａｒｓｅ ｔｉｍｉｎｇ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）→中間タイミング推定（ｍｅｄｉｕｍ ｔｉｍｉｎｇ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）（中間値を用いる、例えば、３＊３．７５ｋＨｚ）→細密なタイミング推定（ｆｉｎｅ ｔｉｍｉｎｇ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）の順にタイミング推定を行うことができる。中間値を用いた中間タイミング推定は、精密なタイミング推定を行う前に残余誤差を細密なタイミング推定において問題にならないほどに小さくする役割を果たす。

図２０は、本発明の方法２−１と方法２−２とを比較する図である。図２０では、ＮＰＲＡＣＨプリアンブルが８回繰り返し送信されることを仮定するが、本発明はこれに限られない。

図２０（ａ）を参照すると、本発明の方法２−１により、各プリアンブル間においてランダム周波数ホッピングに基づいて周波数ホッピングを行う。よって、以前のプリアンブルの最後のシンボルグループ（例えば、シンボルグループ３）が送信されるサブキャリアインデックスと、現在のプリアンブルの最初のシンボルグループ（例えば、シンボルグループ０）が送信されるサブキャリアインデックス間の周波数ホッピング距離はランダムに決定される。例えば、プリアンブル間の周波数ホッピング距離は、セルＩＤ、ＵＥ ＩＤ、開始時間／周波数位置などに基づいて初期化されるランダムシケーンスによって決定される。

図２０（ｂ）を参照すると、ランダムインター−プリアンブル周波数ホッピングに比べて、両プリアンブル間に中間値（即ち、中間ホッピング周波数）を有するように周波数ホッピングするプリアンブルをペアードプリアンブル（ｐａｉｒｅｄ ｐｒｅａｍｂｌｅ）という。ペアードプリアンブル間にはランダム周波数ホッピングを行うことができ、ペアードプリアンブルのためのランダム周波数ホッピングの目的、及びランダムホッピング周波数の生成方法は、方法２−１と同様である。例えば、図２０（ｂ）の例において、プリアンブル０と１、又はプリアンブル２と３、又はプリアンブル４と５、又はプリアンブル６と７の間には中間値（例えば、３．７５／Ｎ ｋＨｚ〜３．７５＊６ｋＨｚの中間値）を有するように周波数ホッピングを行うことができ、プリアンブル０と１、又はプリアンブル２と３、又はプリアンブル４と５、又はプリアンブル６と７は、ペアードプリアンブルに該当する。しかし、ペアードプリアンブル間には（例えば、プリアンブル１と２の間に、プリアンブル３と４の間に、プリアンブル５と６の間には）ランダム周波数ホッピングを行う。

図２０（ｂ）の例においては、ペアードプリアンブルが２個のプリアンブルからなるが、ペアードプリアンブルは２個より多いプリアンブルの組み合わせで構成することができ、ペアードプリアンブル内のプリアンブル間の周波数ホッピングの中間値は、同一ではなく、互いに異なる値が適用されてもよい。

本発明の方法２−１及び方法２−２が適用される場合、各々のプリアンブルにおいてシンボルグループ間の周波数ホッピングは、本発明の方法１−１／１−２／１−３／１−３−１／１−４のうち、１つ又は２つ以上の組み合わせによって行われてもよい。

方法３：レガシーＮＰＲＡＣＨリソースにおいて向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルのＦＤＭ

本発明で提案したＮＰＲＡＣＨリソース割り当て及び周波数ホッピング方法（方法１−１／１−２／１−３／１−３−１／１−４）と、ＮＰＲＡＣＨインター−プリアンブル周波数ホッピング方法（方法２−１／２−２）はいずれも、向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルがレガシーＮＰＲＡＣＨリソースにＦＤＭの形態で共存する状況に適用できる。より具体的に、本発明の方法は、ＮＰＲＡＣＨ周波数リソースを区分して、一部をレガシープリアンブルに割り当てて、その他の部分を向上されたプリアンブルに割り当てることで、レガシーＮＰＲＡＣＨリソース設定（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）領域においてレガシーＵＥの動作に影響を及ぼさずに、向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルとを同時に支援するように適用される。

図２１は、向上されたプリアンブル及びレガシープリアンブルのためのＮＰＲＡＣＨリソースをＦＤＭ方式で区分した例である。図２１の例において、ＮＰＲＡＣＨに４８個のサブキャリアが割り当てられると仮定し

、ＮＰＲＡＣＨプリアンブルは、１２個のサブキャリア内で周波数ホッピングしながら送信され

、ＮＰＲＡＣＨプリアンブルの開始サブキャリアインデックス

は、０、１２、２４、３６のいずれか１つに決定され、３回以上繰り返し送信されると仮定するが、本発明はこれに限られず、その他のＮＰＲＡＣＨリソース設定（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）状況においても同様に／類似に適用される。

図２１を参照すると、ＮＰＲＡＣＨに割り当てられたサブキャリアインデックスのうち、最高値から１２個（例えば、サブキャリアインデックス３６〜４７）を向上されたプリアンブル送信のために割り当てて、その他のサブキャリア（例えば、サブキャリアインデックス０〜３５）をレガシープリアンブル送信のために割り当てる方式でレガシーＮＰＲＡＣＨリソース設定領域をＦＤＭ方式で区分する。この場合、向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルは互いに同一の時間／周波数リソースにおいて送信されないため、干渉の影響を最小化することができる。

図２１は例示に過ぎず、本発明の方法３では、他のＦＤＭ方式に基づいて、レガシープリアンブルのためのサブキャリアと向上されたプリアンブルのためのサブキャリアとを区分することができる。

方法４：向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルのＮＰＲＡＣＨリソース共有方法

本発明の方法４では、向上されたプリアンブルのリソースマッピング方法を提案する。向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルがＮＰＲＡＣＨリソースを共有する場合、以下のようなステップ又は手順で向上されたプリアンブルのＮＰＲＡＣＨリソース割り当てを行うことができる。

４−i）レガシープリアンブルとの衝突を回避するために境界マッピング（ｂｏｕｎｄａｒｙ ｍａｐｐｉｎｇ）を優先して行う。

４−ii）リソースが足りない場合、向上されたプリアンブルとの衝突を許容する。

４−iii）依然としてリソースが足りない場合、最終にレガシープリアンブルとの衝突を許容する。

４−i）ステップの場合、レガシープリアンブルとの衝突を回避するために、方法１−３／１−３−１／１−４にて説明した境界マッピングを行う。境界マッピングの際、向上されたプリアンブルとの衝突も回避するようにリソースを割り当てるか、又は向上されたプリアンブル間には衝突を許容するようにリソースを割り当てる。或いは、順次に、向上されたプリアンブル間の衝突を回避するようにリソース割り当てを行い、その後、リソースが足りない場合に限って向上されたプリアンブル間の衝突を許容するようにリソース割り当てを行ってもよい（４−iiステップ）。衝突する向上されたプリアンブルに対しては、競合ベースのランダム接続手順の競合解決（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）方法に依存してもよい。また、プリアンブル検出性能を向上させるために、各々のＵＥに互いに異なるホッピングパターン及び／又はホッピング距離、又はシンボル−／シンボルグループ−レベルスクランブリングを適用することができる。

向上されたプリアンブル間の衝突を許容してからも依然としてリソースが足りない場合、レガシープリアンブルとの衝突を許容する（４−iiiステップ）。衝突する向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルに対しては、基本的に競合ベースのランダム接続手順の競合解決方法に依存してもよい。

追加に又は代案として、ｍｓｇ２（又は、ＲＡＲメッセージ）を介して向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルとの衝突を区分する方法が考えられる。Ｍｓｇ２で区分する方法として、レガシーＵＥと互いに異なるＲＡ−ＲＮＴＩ値を用いるか、向上されたＵＥに対してＭＡＣサブヘッダー（ｓｕｂ−ｈｅａｄｅｒ）のＲＡＰＩＤ値をレガシーＵＥと区分される値に定義して用いることができる。

方法４−１：レガシーＵＥと向上されたＵＥが互いに異なるＲＡ−ＲＮＴＩ使用

方法４−１の場合、レガシーＵＥ（又は、レガシープリアンブル）と向上されたＵＥ（又は、向上されたプリアンブル）に互いに異なるＲＡ−ＲＮＴＩを付与することで、ＲＡＲメッセージがいずれのＵＥのものであるかを把握する方法である。

レガシーＵＥ（又は、レガシープリアンブル）の場合、ＲＡ−ＲＮＴＩはランダム接続プリアンブルの繰り返し送信を開始する最初（又は、開始）無線フレームのインデックス情報に基づいて決定される。具体例として、レガシーＵＥは、数式１１に基づいてＲＡ−ＲＮＴＩを決定することができ、数式１１においてＳＦＮ＿ｉｄは、ランダム接続プリアンブルの繰り返し送信を開始する最初（又は、開始）無線フレームのインデックス情報を示し、ｆｌｏｏｒ（）は小数点以下を切り捨てる床関数を示す。レガシーＵＥ、このように決定されたＲＡ−ＲＮＴＩを用いてＰＤＣＣＨを検出し、検出されたＰＤＣＣＨに基づいてＲＡＲメッセージを受信する。

［数１１］
ＲＡ−ＲＮＴＩ＝１＋ｆｌｏｏｒ（ＳＦＮ_ｉｄ／４）

レガシーＵＥのＲＡ−ＲＮＴＩと区分するために、向上されたＵＥ（又は、向上されたプリアンブル）のためのＲＡ−ＲＮＴＩは、数式１１に基づいて求められたＲＡ−ＲＮＴＩに特定のオフセット（例えば、１よりも大きい整数）を足して決定される。この場合、ＲＡ−ＲＮＴＩ値が異なるように決定されるため、レガシープリアンブルと向上されたプリアンブルが衝突しても、効果的に競合解決が行われる。

方法４−２：ＲＡＰＩＤ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｒｅａｍｂｌｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）で区分

図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、レガシーＵＥのためのＲＡＲメッセージヘッダーを例示する。図２２（ａ）は、ランダム接続プリアンブル識別子（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｐｒｅａｍｂｌｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ又はＲＡＰＩＤ）を含むタイプのＲＡＲメッセージヘッダーを示し、図２２（ｂ）は、バックオフ指示子（ｂａｃｋｏｆｆ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ又はＢＩ）を含むタイプのＲＡＲメッセージタイプを示す。図２２（ａ）及び図２２（ｂ）において、Ｅは、拡張フィールド（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｆｉｅｌｄ）であり、その後に他のフィールドがあるか否かを指示し、１の値を有する。Ｔは、タイプフィールドであり、１である場合、図２２（ａ）のＲＡＲヘッダーを指示し、０である場合、図２２（ｂ）のＲＡＲヘッダーを指示する。ＢＩは、バックオフ指示子フィールドであり、セルのオーバーロード状態（ｏｖｅｒｌｏａｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）を示す。ＲＡＰＩＤは、ランダム接続プリアンブル識別子フィールドであり、ＵＥによって送信されたランダム接続プリアンブルを識別する。Ｒは、予備ビット（ｒｅｓｅｒｖｅｄ ｂｉｔ）であり、０に設定される。

方法４−２では、向上されたＵＥ（又は、向上されたプリアンブル）のためのＲＡＰＩＤをランダム接続プリアンブル送信を開始するサブキャリアインデックスに対応する値に特定のオフセット（例えば、１よりも大きい整数）を足した値に設定することで、レガシーＵＥ（又は、レガシープリアンブル）と区分することができる。

Ｍｓｇ２で区分する方法（方法４−１又は４−２）を適用する場合、向上されたＵＥは、ｍｓｇ２ステップにおいて向上されたプリアンブル送信を確認し、早期データ送信（ｅａｒｌｙ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）などの動作を行うか、基地局がレガシープリアンブルを受信していることを早期に確認し、次の動作を行うことができるため、従来の競合ベースのランダム接続手順の競合解決方法に比べてメリットがある。

レガシープリアンブルと向上されたプリアンブルは、互いに異なる最小ホッピング距離（ｍｉｎｉｍｕｍ ｈｏｐｐｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ）を有するため、同一の開始周波数を指定しても、次のシンボルグループでは衝突を回避するか、他のプリアンブルと衝突する。よって、４−iii）ステップでは、レガシープリアンブルと向上されたプリアンブルはいずれもある程度の性能劣化が不可避であるが、これを克服するために、シンボル又はシンボルグループ−レベルスクランブリングなどの干渉ランダム化（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒａｎｄｏｍｉｚａｔｉｏｎ）方法を適用することができる。

干渉ランダム化方法に追加に又は独立に、４−iii）ステップのように、レガシープリアンブルとの衝突を許容しながら検出性能を向上させるために、向上されたプリアンブルにおいて最小周波数ホッピング距離を除いたシンボルグループ間の周波数ホッピング距離をレガシープリアンブルの最大周波数ホッピング距離（例えば、６＊３．７５ｋＨｚ）とは区分される値に設定する。例えば、区分される値は、上述した中間周波数ホッピング距離値（例えば、３．７５／Ｎ ｋＨｚと６＊３．７５ｋＨｚの中間値）であるか、最大又は中間周波数ホッピング距離に僅かなオフセットを足して決定される値である。ここで、オフセットは、レガシープリアンブルとの持続的な衝突を回避するための固定値であるか、干渉ランダム化のために各々のシンボル又はシンボルグループにおいて変化する値である。

図２３は、本発明によって、ランダム接続過程を行う方法のフローチャートである。説明の便宜のために、ＵＥを中心として説明するが、対応する動作は基地局によって行われてもよい。

図２３を参照すると、Ｓ２３０２ステップにおいて、ＵＥは、ＮＰＲＡＣＨ構成情報（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を受信する。例えば、図６に基づいて説明したように、ＮＰＲＡＣＨ構成情報は上位階層信号（例えば、ＲＲＣ階層信号）又はシステム情報（例えば、ＳＩＢ２）によって受信されることができ、周波数領域でＮＰＲＡＣＨリソースの最初のサブキャリアを指示する情報

、ＮＰＲＡＣＨに割り当てられたサブキャリアの個数を指示する情報

、ＮＰＲＡＣＨ繰り返し回数を指示する情報

などを含む。

ＵＥは、受信されたＮＰＲＡＣＨ構成情報に基づいてＮＰＲＡＣＨ送信に割り当てられた周波数領域を決定することができる。例えば、図６に基づいて説明したように、ＵＥは、ＮＰＲＡＣＨ構成情報によって受信された情報に基づいて、ランダム接続プリアンブルを送信するサブキャリア領域を決定することができる（例えば、数式２を参照）。例えば、決定された周波数領域は、ＮＰＲＡＣＨに割り当てられたサブキャリア

内で開始サブキャリアインデックス

から複数の

のサブキャリアを含む。

Ｓ２３０４ステップにおいて、ＵＥは、受信されたＮＰＲＡＣＨ構成情報に基づいてランダム接続プリアンブルを送信することができる。Ｓ２３０４ステップで送信されるランダム接続プリアンブルは、向上されたプリアンブルを含んでもよい。向上されたプリアンブルフォーマットにおいて説明したように（図８及び関連説明を参照）、向上されたプリアンブルは、Ｅ−ＣＰ（数式８及び関連説明を参照）を含むプリアンブルを示すか、及び／又はサブキャリア間隔が３．７５ｋＨｚ／Ｎ（Ｎ>３である整数）に設定されたプリアンブルを示す。

例えば、本発明の方法１−３／１−３−１／１−４を適用する場合、各々のサブキャリアは、中心周波数領域と境界周波数領域とに区分され、ランダム接続プリアンブルがレガシープリアンブルである場合、中心周波数領域にマッピング／送信され、ランダム接続プリアンブルが向上されたプリアンブルである場合、境界周波数領域にマッピング／送信される。或いは、本発明の方法１−３／１−３−１／１−４を適用する場合、各々のサブキャリアは、中心周波数領域と境界周波数領域とに区分され、ＵＥがレガシーＵＥである場合、中心周波数領域においてランダム接続プリアンブルをマッピング／送信し、ＵＥが向上されたＵＥである場合、境界周波数領域においてランダム接続プリアンブルをマッピング／送信することができる。

また、例えば、本発明の方法１−１／１−２／１−３／１−３−１／１−４を適用する場合、向上されたプリアンブルのための最小周波数ホッピング距離は３．７５／Ｎ ｋＨｚに設定され、Ｎは３より大きい同一の整数である。これに対して、レガシープリアンブルのための最小周波数ホッピング距離は３．７５ｋＨｚに設定される。向上されたプリアンブルのための最大周波数ホッピング距離は６＊３．７５ｋＨｚに設定され、レガシープリアンブルのための最大周波数ホッピング距離も６＊３．７５ｋＨｚに設定される。

向上されたプリアンブルがシンボルグループ０〜シンボルグループ３を含むと仮定する場合、本発明の方法１−１／１−２／１−３／１−３−１／１−４を適用すると、シンボルグループ０とシンボルグループ１との間の周波数ホッピング距離及び／又はシンボルグループ２とシンボルグループ３との間の周波数ホッピング距離は３．７５／Ｎ ｋＨｚに設定され、シンボルグループ１とシンボルグループ２との間の周波数ホッピング距離は６＊３．７５ｋＨｚに設定される。或いは、本発明の方法４にて説明したように、シンボルグループ０とシンボルグループ１との間の周波数ホッピング距離及び／又はシンボルグループ２とシンボルグループ３との間の周波数ホッピング距離は３．７５／Ｎ ｋＨｚに設定されるが、シンボルグループ１とシンボルグループ２との間の周波数ホッピング距離は６＊３．７５ｋＨｚではない値に設定されてもよい。例えば、６＊３．７５ｋＨｚではない値は、中間周波数ホッピング距離値（例えば、３．７５／Ｎ ｋＨｚと６＊３．７５ｋＨｚの中間値）に設定されるか、又は最大又は中間周波数ホッピング距離に特定のオフセット（例えば、１つ以上のサブキャリア間隔又はサブキャリアインデックスでは１よりも大きい整数）を足して決定される値である。

図２３の方法において、ランダム接続プリアンブルが繰り返し送信される場合、ランダム接続プリアンブルは、本発明の方法２−１及び／又は２−２に従って、プリアンブル間の周波数ホッピングに基づいて送信される。例えば、本発明の方法２−１が適用される場合、繰り返し送信されるランダム接続プリアンブル間の周波数ホッピング距離はランダムに決定されてもよい。また別の例として、本発明の方法２−２が適用される場合、繰り返し送信されるランダム接続プリアンブル間の周波数ホッピング距離は３．７５／Ｎ ｋＨｚと６＊３．７５ｋＨｚの中間値に決定される。或いは、ランダム接続プリアンブルが少なくとも２個のプリアンブルからなるペアードプリアンブルで構成される場合（例えば、図２０及び関連説明を参照）、ペアードプリアンブル間の周波数ホッピング距離はランダムに決定され、ペアードプリアンブル内においてランダム接続プリアンブル間の周波数ホッピング距離は、３．７５／Ｎ ｋＨｚと６＊３．７５ｋＨｚの中間値に決定される。

向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルが同一のＮＰＲＡＣＨリソースを介して送信される場合、本発明の方法４−１及び／又は方法４−２を適用して区分することができる。例えば、本発明の方法４−１を適用する場合、ＵＥは、ランダム接続プリアンブルへの応答として、向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルとに対して互いに異なるＲＡ−ＲＮＴＩを用いてランダム接続応答メッセージを受信することができる。また別の例として、本発明の方法４−２を適用する場合、ランダム接続応答メッセージは、向上されたプリアンブルとレガシープリアンブルとに対して互いに異なるＲＡＰＩＤ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｒｅａｍｂｌｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を有する。

その他にも、本発明で提案した他の方法を図２３の方法に適用することができる。例えば、基地局は、本発明の方法（例えば、方法１−３／１−３−１／２−２）で説明した方法に従ってタイミング推定を行うことができる。

図２４は、本発明に適用可能な基地局及び端末を例示する。

図２４を参照すると、無線通信システムは、基地局（ＢＳ）２４１０及び端末（ＵＥ）２４２０を含む。無線通信システムがリレーを含む場合、基地局又は端末はリレーに取り替えられてもよい。

基地局２４１０は、プロセッサー２４１２、メモリ２４１４及び無線周波数（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）送受信器（ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）２４１６を含む。プロセッサー２４１２は、本発明で提案した手順及び／又は方法を具現するように構成されてもよい。メモリ２４１４は、プロセッサー２４１２と接続して、プロセッサー２４１２の動作に関する様々な情報を格納する。ＲＦ送受信器２４１６は、プロセッサー２４１２と接続して、無線信号を送信及び／又は受信する。端末２４２０は、プロセッサー２４２２、メモリ２４２４及び無線周波数ユニット２４２６を含む。プロセッサー２４２２は、本発明で提案した手順及び／又は方法を具現するように構成されてもよい。メモリ２４２４は、プロセッサー２４２２と接続して、プロセッサー２４２２の動作に関する様々な情報を格納する。ＲＦ送受信器２４２６は、プロセッサー２４２２と接続して、無線信号を送信及び／又は受信する。

以上説明してきた実施例は、本発明の構成要素及び特徴を所定形態に結合したものである。各構成要素又は特徴は、別の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮される。各構成要素又は特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施することもでき、一部の構成要素及び／又は特徴を結合して本発明の実施例を構成することもできる。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更されてもよい。ある実施例の一部構成や特徴は、他の実施例に含まれてもよく、他の実施例の対応する構成又は特徴に取り替わってもよい。特許請求の範囲において明示的な引用関係にない請求項を結合して実施例を構成したり、出願後の補正により新たな請求項として含めたりできるということは明らかである。

本文書で基地局によって行われるとした特定動作は、場合によってはその上位ノード（ｕｐｐｅｒ ｎｏｄｅ）によって行われることもある。即ち、基地局を含む複数のネットワークノード（ｎｅｔｗｏｒｋ ｎｏｄｅｓ）からなるネットワークにおいて端末との通信のために行われる様々な動作は、基地局又は基地局以外の他のネットワークノードによって行われ得ることは明らかである。

本発明の実施例は、様々な手段、例えば、ハードウェア、ファームウエア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）、ソフトウェア又はそれらの結合などによって具現されてもよい。ハードウェアによる具現の場合、本発明の一実施例は、１つ又はそれ以上のＡＳＩＣｓ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙｓ）、プロセッサー、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサーなどによって具現されてもよい。

ファームウェアやソフトウェアによる具現の場合、本発明の実施例に係る方法は、以上で説明した機能又は動作を実行するモジュール、手順又は関数などの形態で具現することができる。ソフトウェアコードは命令語及び／又はデータのような形態でコンピューターで読み込み可能な媒体に格納され、プロセッサーによって駆動されてもよい。前記コンピューターで読み込み可能な媒体は、前記プロセッサーの内部又は外部に設けられ、公知の様々な手段によって前記プロセッサーとデータを交換することができる。

本発明は、本発明の特徴から逸脱しない範囲で、他の特定の形態に具体化することができることは当業者にとって自明であろう。よって、上記の詳細な説明はいずれの面においても制限的に解釈してはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付の請求項の合理的解釈によって定められなければならず、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。

本発明は、端末、基地局などのような無線通信装置に用いられることができる。

Claims (4)

1. 無線通信システムにおいて、端末がランダム接続過程を行う方法であって、
   ＮＰＲＡＣＨ（Ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）構成情報を受信するステップと、
   前記受信されたＮＰＲＡＣＨ構成情報に基づいてランダム接続プリアンブルを送信するステップを含み、
   前記ランダム接続プリアンブルのためのサブキャリア間隔は１．２５ｋＨｚに設定され、
   前記ランダム接続プリアンブルは、シンボルグループ０、シンボルグループ１、シンボルグループ２及びシンボルグループ３の複数のシンボルグループを含み、前記複数のシンボルグループは周波数ホッピングに基づいて送信され、
   前記シンボルグループ０と前記シンボルグループ１の間の周波数ホッピング距離と、前記シンボルグループ２と前記シンボルグループ３の間の周波数ホッピング距離は、１．２５ｋＨｚに設定され、前記シンボルグループ１と前記シンボルグループ２の間の周波数ホッピング距離は３＊３．７５ｋＨＺに設定される、方法。
2. 前記ＮＰＲＡＣＨリソースは３６個のサブキャリアを含み、
   前記周波数ホッピングは前記３６個のサブキャリア内において行われる、請求項１に記載の方法。
3. 無線通信システムにおいて、ランダム接続過程を行う端末であって、
   ＲＦ送受信器（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）と、
   前記ＲＦ送受信器に動作可能に接続する（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）プロセッサーを含み、
   前記プロセッサーは、
   ＮＰＲＡＣＨ（Ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）構成情報を受信し、前記受信されたＮＰＲＡＣＨ構成情報に基づいてランダム接続プリアンブルを送信するように構成され、
   前記ランダム接続プリアンブルのためのサブキャリア間隔は１．２５ｋＨｚに設定され、
   前記ランダム接続プリアンブルは、シンボルグループ０、シンボルグループ１、シンボルグループ２及びシンボルグループ３の複数のシンボルグループを含み、前記複数のシンボルグループは周波数ホッピングに基づいて送信され、
   前記シンボルグループ０と前記シンボルグループ１の間の周波数ホッピング距離と、前記シンボルグループ２と前記シンボルグループ３の間の周波数ホッピング距離は、１．２５ｋＨｚに設定され、前記シンボルグループ１と前記シンボルグループ２の間の周波数ホッピング距離は３＊３．７５ｋＨＺに設定される、端末。
4. 前記ＮＰＲＡＣＨリソースは３６個のサブキャリアを含み、
   前記周波数ホッピングは前記３６個のサブキャリア内において行われる、請求項３に記載の端末。

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