JPWO2005086520A1 - ランダムアクセス方法及び無線通信端末装置 - Google Patents

Abstract

無線通信端末装置と基地局装置との間の個別チャネルを短期間で確立させるランダムアクセス方法、並びにこのランダムアクセス方法を実行する無線通信端末装置を開示する。この装置において、ステップＳＴ３２０では、ＲＡＣＨサブチャネル割当部（２１１）が複製部（２０２）から入力されてくる送信パケットをＲＡＣＨの任意のタイムスロットで任意のサブキャリアにランダムに割り当てる。ステップＳＴ３３０では、割当部（２１０）が、ＲＡＣＨサブチャネル割当部（２１１）による割当結果に重複が生じているか否かを判定する。この割当結果に重複が生じていると割当部（２１０）が判定した場合には、割当部（２１０）がその重複を生じさせたＲＡＣＨサブチャネル割当部（２１１）のいずれか一方に対して、改めてステップＳＴ３２０における割当を行わせる。一方で、その割当結果に重複が生じていないと判定した場合には、ステップＳＴ３４０が実行される。

Description

本発明は、複数の無線通信端末装置と基地局装置とを含んで構成される無線通信システムにおけるランダムアクセス方法及びその無線通信端末装置に関する。

従来、セルラー方式による無線通信システムでは、無線通信端末装置が通信を開始又は再開するときに、無線通信端末装置と基地局装置との間に個別チャネルが未だ確立されていないため、無線通信端末装置はランダムアクセスチャネル（以下、「ＲＡＣＨ」：Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌと称す）を用いて基地局装置にアクセスを試みるように規定されている。例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ方式による無線通信システムでは、スロッテッドアロハ（ｓｌｏｔｔｅｄ ＡＬＯＨＡ）方式が採用され、複数の無線通信端末装置はそれぞれ、通信を開始又は再開するときに、開始タイミング候補の中の任意のタイミング（ＲＡＣＨサブチャネル）で基地局装置にアクセスを試みて、そのアクセスしたタイミングから所定時間内に基地局装置から応答がなければ、そのアクセスが失敗したと判定して、基地局装置に再度アクセスを試みるようになっている（例えば非特許文献１参照）。

また、マルチキャリア伝送方式による無線通信システムにおいて、無線通信端末装置が、個別チャネルの確立のために送信パケットをＲＡＣＨで基地局装置に送信するときに、ある条件に基づいてＲＡＣＨのタイムスロット（タイミング）及びサブキャリア（周波数）と拡散符号とを選択して、選択された拡散符号で送信パケットを拡散した後に、選択されたタイミングと周波数とで基地局装置に送信する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。そして、特許文献１に記載された技術においても、無線通信端末装置が基地局装置にアクセスを試みて、そのアクセスしたタイミングから所定時間内に基地局装置から応答がなければ、無線通信端末装置が基地局装置に再度アクセスを試みるようになっている。
特開２００１−２６８０５１号公報 立川 敬二 監修、「Ｗ−ＣＤＭＡ 移動通信方式」、丸善社、平成１３年６月２５日発行、ｐ．４５

しかしながら、特許文献１や非特許文献１に記載された技術では、複数の無線通信端末装置がそれぞれ、ＲＡＣＨで基地局装置にアクセスを試みて、個別チャネルの確立の成否を判定した後に基地局装置に再度アクセスを行うため、基地局装置への最初のアクセスから個別チャネルの確立までに時間を要する場合がある。さらに、同一セルに所属する無線通信端末装置の数が増えるほど、ＲＡＣＨで送信される送信パケットの数が増加するため、その送信パケット同士の衝突確率が高くなって個別チャネルの確立に要する時間が長くなり易い。そのため、従来の技術では、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）遅延要求の厳しいサービスを予定している無線通信端末装置において通信品質の低下や通信不能等の問題が生じ易い。

本発明の目的は、無線通信端末装置と基地局装置との間の個別チャネルを短期間で確立させるランダムアクセス方法、並びにこのランダムアクセス方法を実行する無線通信端末装置を提供することである。

本発明に係るランダムアクセス方法は、送信パケットを複製する複製ステップと、複製された複数の前記送信パケットそれぞれをランダムアクセスチャネルに割り当てる割当ステップと、前記割当ステップでの割当結果に従って複数の前記送信パケットを送信する送信ステップと、を具備するようにした。

この方法によれば、無線通信端末装置が複数の送信パケットをＲＡＣＨに割り当てて基地局装置に送信するため、同一セルに無線通信端末装置が多く所属していても、複数の送信パケットの中のいずれかが他の無線通信端末装置から送信された送信パケットと衝突することなく、基地局装置に受信される確率が高くなる。その結果、この方法によれば、無線通信端末装置は、ＲＡＣＨに送信した送信パケットが基地局装置に受信されたか否かを確認するための基地局装置からの応答を待たずに、複製された送信パケットをＲＡＣＨに送信するため、基地局装置との間に個別チャネルを短期間で確立することができる。

本発明に係るランダムアクセス方法は、前記発明において、前記複製ステップでの送信パケットの複製数を、通信開始後に予定されているサービスの優先度に応じて決定する決定ステップと、を具備するようにした。

この方法によれば、前記発明による効果に加えて、無線通信端末装置がＲＡＣＨに送信する送信パケットの数を個別チャネル確立後に予定されているサービスの種類によって決定するため、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置の中で緊急度の高いものほど個別チャネルを確立し易くなる。その結果、この方法によれば、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置全体において、通信品質の低下や通信不能等の問題を生じ難くすることができる。

本発明に係るランダムアクセス方法は、前記発明において、前記複製ステップでの送信パケットの複製数を、前記送信パケットの再送回数に応じて決定する決定ステップと、を具備するようにした。

この方法によれば、前記発明による効果に加えて、送信パケットの再送回数に応じて送信パケットの複製数が増えるため、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置の中で緊急度の高いものほど個別チャネルを確立し易くなる。その結果、この方法によれば、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置全体において、通信品質の低下や通信不能等の問題を生じ難くすることができる。

本発明に係るランダムアクセス方法は、前記発明において、前記複製ステップでの送信パケットの複製数を、同一セルに所属する前記ランダムアクセスチャネルを使用する無線通信端末装置の数に応じて決定する決定ステップと、を具備するようにした。

この方法によれば、前記発明による効果に加えて、同一セルに所属する無線通信端末装置の数が多くなれば、無線通信端末装置それぞれが送信パケットの複製数を少なくするため、送信パケット同士の衝突確率を低下させることができる。その結果、この方法によれば、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置全体において、通信品質の低下や通信不能等の問題を生じ難くすることができる。

本発明に係るランダムアクセス方法は、前記発明において、前記割当ステップでは、複製された複数の前記送信パケットそれぞれを、ランダムアクセスチャネルのいずれかのタイムスロットに割り当てる、ようにした。

本発明に係るランダムアクセス方法は、前記発明において、前記割当ステップでは、複製された複数の前記送信パケットそれぞれを、ランダムアクセスチャネルのいずれかのサブキャリアに割り当てる、ようにした。

これらの方法によれば、前記発明による効果に加えて、無線通信端末装置がＲＡＣＨのタイムスロット又はサブキャリアのいずれか一方に対して複数の送信パケットをランダムに割り当てるため、無線通信端末装置において送信パケットの割り当てに必要な信号処理の負荷を軽減することができる。

本発明に係るランダムアクセス方法は、前記発明において、前記割当ステップでは、複製された複数の前記送信パケットそれぞれを、ランダムアクセスチャネルのいずれかのタイムスロット、かつ、いずれかのサブキャリアに割り当てる、ようにした。

この方法によれば、前記発明による効果に加えて、無線通信端末装置が複数の送信パケットをＲＡＣＨのタイムスロット及びサブキャリアに対してランダムに割り当てるため、同一セルに多くの無線通信端末装置が所属していても、送信パケット同士の衝突確率を低下させることができる。

本発明に係るランダムアクセス方法は、前記発明において、前記割当ステップでは、複製された複数の前記送信パケットそれぞれを、ランダムアクセスチャネルのいずれかの拡散符号に割り当てる、ようにした。

この方法によれば、前記発明による効果に加えて、複数の無線通信端末装置それぞれがランダムに選択された拡散符号を用いて送信パケットを拡散してから基地局装置に送信するため、同一セルに多くの無線通信端末装置が所属していても、送信パケット同士の衝突確率を低下させることができる。

本発明に係る無線通信端末装置は、送信パケットを複製する複製手段と、複製された複数の前記送信パケットそれぞれをランダムアクセスチャネルに割り当てる割当手段と、前記割当手段による割当結果に従って複数の前記送信パケットを送信する送信手段と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、無線通信端末装置が複製した複数の送信パケットをＲＡＣＨにランダムに割り当てて基地局装置に送信するため、同一セルに多くの無線通信端末装置が所属していても、複数の送信パケットの中のいずれかが他の無線通信端末装置から送信された送信パケットと衝突することなく、基地局装置に受信される確率が高くなる。その結果、この構成によれば、無線通信端末装置は、送信パケットが基地局装置に受信されたか否かを確認するための基地局装置からの応答を待たずに、複製された送信パケットをＲＡＣＨに送信するため、基地局装置との間に個別チャネルを短期間で確立することができる。

本発明によれば、複数の無線通信端末装置それぞれが送信パケットを複製してその複数の送信パケットをＲＡＣＨにランダムに割り当てて基地局装置に送信するため、同一セルに多くの無線通信端末装置が所属していても、複数の送信パケットの中のいずれかが他の無線通信端末装置から送信された送信パケットと衝突することなく、基地局装置に受信される確率が高くなる。その結果、この発明によれば、無線通信端末装置は、送信パケットが基地局装置に受信されたか否かを確認するための基地局装置からの応答を待たずに、複製された送信パケットをＲＡＣＨに送信するため、基地局装置との間に個別チャネルを短期間で確立することができる。

本発明に係るランダムアクセス方法を使用する無線通信システムの構成を示す図 本発明の実施の形態１に係る無線通信端末装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係るランダムアクセス方法を説明するフロー図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 本発明の実施の形態２に係る無線通信端末装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係るランダムアクセス方法を説明するフロー図 本発明の実施の形態３に係る無線通信端末装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係るランダムアクセス方法を説明するフロー図 本発明の実施の形態４に係る無線通信端末装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係るランダムアクセス方法を説明するフロー図 実施の形態４における優先度と同一セルに所属する無線通信端末装置の数と送信パケットの複製数との相関を示す図 実施の形態４における優先度と同一セルに所属する無線通信端末装置の数と送信パケットの複製数との相関を示す図

（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１に係るランダムアクセス方法を使用して個別チャネルを確立する４台の無線通信端末装置２００−１〜２００−４と基地局装置１００とからなる無線通信システムの構成の概略を示す。図１では、この無線通信システムの通信エリアをセルＡと表記する。また、図１のセルＡでは、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号がパケット交換されるものとする。なお、以下に無線通信端末装置２００−１〜２００−４の構成及び動作を説明するが、無線通信端末装置２００−１〜２００−４はいずれも同一の構成からなり同一の機能を発揮するものであるため、その機能等を総括的に説明する場合には、その枝番を省略する場合がある。

図２は、無線通信端末装置２００の構成を示すブロック図である。無線通信端末装置２００は、送信パケット生成部２０１、複製部２０２、割当部２１０、パケット多重部２２１、無線送信部２２２及びアンテナ素子２２３を具備する。また、割当部２１０は、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃを具備する。なお、「ｃ」は、２以上の任意の自然数とする。

送信パケット生成部２０１は、基地局装置１００との間に個別チャネルを確立するために必要な無線通信端末装置２００についての情報を含む送信パケットを、無線通信端末装置２００の起動時又はそのアイドル状態からの復帰時に生成し、生成された送信パケットを複製部２０２に入力する。

複製部２０２は、送信パケット生成部２０１から入力されてくる送信パケットを複製し、複製されたｃ個の送信パケットをそれぞれＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃに入力する。

ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１は、複製部２０２から入力されてくる送信パケットを、ＲＡＣＨの任意のタイムスロットで任意のサブキャリアにランダムに割り当てる。このとき、割当部２１０は、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃの割当結果を相互に比較して、送信パケットが同一のタイムスロットで同一のサブキャリアに重複して割り当てられている場合には、いずれか一方のＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１に指示して改めて割当を行わせる。そして、割当部２１０は、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃの割り当てたタイムスロット及びサブキャリアに重複が生じていないことを確認した後に、その割り当てたタイムスロットのサブキャリアで送信パケットをパケット多重部２２１に入力するように、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１ｃにそれぞれ指示する。ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃは、割当部２１０からの指示に従って、所定のタイミング及び周波数で送信パケットをパケット多重部２２１に入力する。

パケット多重部２２１は、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃから入力されてくる送信パケットを多重して、多重された送信パケットを無線送信部２２２に入力する。

無線送信部２２２は、Ｓ／Ｐ変換器、ＩＦＦＴ装置、Ｐ／Ｓ変換器、ガードインターバル挿入装置、バンドパスフィルタ、Ｄ／Ａ変換器及び低雑音アンプ等を具備して構成され、パケット多重部２２１から入力されてくる送信パケットからＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号を生成した後に、生成したＯＦＤＭ信号をアンテナ素子２２３を介して基地局装置１００に無線送信する。

次いで、無線通信端末装置２００の動作について、図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係るランダムアクセス方法の各ステップを示すフロー図である。

先ず、ステップＳＴ３１０では、複製部２０２が送信パケット生成部２０１から入力されてくる送信パケットをｃ個に複製する。

続いて、ステップＳＴ３２０では、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃが、複製部２０２から入力されてくる送信パケットをＲＡＣＨの任意のタイムスロットで任意のサブキャリアにランダムに割り当てる。

続いて、ステップＳＴ３３０では、割当部２１０が、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃによる割当結果に重複が生じているか否かを判定する。ステップＳＴ３３０においてＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１による割当結果に重複が生じていると割当部２１０が判定した場合には、割当部２１０がその重複を生じさせたＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１のいずれか一方に対して、改めてステップＳＴ３２０における割当を行わせる。一方で、ステップＳＴ３３０において割当部２１０がＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１による割当結果に重複が生じていないと判定した場合には、ステップＳＴ３４０が実行される。

続いて、ステップＳＴ３４０では、無線送信部２２２が、パケット多重部２２１から入力されてくる送信パケットからＯＦＤＭ信号を生成して、生成されたＯＦＤＭ信号をアンテナ素子２２３を介してＲＡＣＨで基地局装置１００に無線送信する。

図４Ａ〜図４Ｄ及び図５Ａ〜図５Ｅに、本実施の形態に係るランダムアクセス方法により、送信パケットをＲＡＣＨの任意のタイムスロットで任意のサブキャリアに割り当てる具体的態様を示す。なお、本実施の形態では、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１が、５本のサブキャリア（ＳＣ）と５つのタイムスロット（ＴＳ）とをＲＡＣＨの一単位として取り扱い、この一単位の中で送信パケットをランダムに割り当てるものとする。

図４Ａは、無線通信端末装置２００−１における送信パケットのＲＡＣＨへの割当態様を示すものであり、同様に図４Ｂは無線通信端末装置２００−２、図４Ｃは無線通信端末装置２００−３、図４Ｄは無線通信端末装置２００−４についての割当態様を示すものである。なお、図４Ａ及び図４ＤはＲＡＣＨのいずれかのタイムスロット、かつ、いずれかのサブキャリアに、図４ＢはＲＡＣＨの全てのタイムスロットでいずれかのサブキャリアに、並びに図４ＣはＲＡＣＨのＳＣ３のいずれかのタイムスロットに、送信パケットをランダムに割り当てる態様を示すものである。

図５Ａ〜図５Ｅに、無線通信端末装置２００−１〜２００−４が図４Ａ〜図４Ｄに示す割当態様で送信パケットを順次送信した場合において、ＴＳ１〜５それぞれのタイミングにおけるＳＣ１〜５についての無線通信端末装置２００−１〜２００−４の送信状況を示す。図５ＡはＴＳ１、図５ＢはＴＳ２、図５ＣはＴＳ３、図５ＤはＴＳ４、並びに図５ＥはＴＳ５における送信状況を示す。また、図５Ａ〜図５Ｅでは、衝突する送信パケットには全て「×」を付記し、無線通信端末装置２００−１〜２００−４毎に基地局装置１００に最初に受信される送信パケットには「○」を付記している。

図５Ａ〜図５Ｅに示すように、無線通信端末装置２００−１についてはＴＳ１のタイミングで、無線通信端末装置２００−２についてはＴＳ３のタイミングで、無線通信端末装置２００−３についてはＴＳ５のタイミングで、無線通信端末装置２００−４についてはＴＳ４のタイミングで、それぞれ基地局装置１００との間に個別チャネルを確立することができる。

このように、本実施の形態によれば、無線通信端末装置２００が、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃにおいて複製された複数の送信パケットをＲＡＣＨにランダムに割り当てて、最初の送信パケットに対する基地局装置１００からの応答を待つことなく、割り当てられたタイムスロットとサブキャリアとで送信パケットを送信することから、基地局装置１００との間に個別チャネルを短期間で確立することができる。

また、本実施の形態における無線通信端末装置２００−２によればＲＡＣＨのタイムスロットに対してのみ、或いは無線通信端末装置２００−３によればＲＡＣＨのサブキャリアに対してのみ、複数の送信パケットをランダムに割り当てるため、ＲＡＣＨのタイムスロットとサブキャリアとの双方に対してランダムに割り当てる場合と比較して、送信パケットの割り当てに必要なＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１における信号処理の負荷を軽減することができる。

また、本実施の形態に係る無線通信端末装置２００−１又は２００−４によれば、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１が複数の送信パケットをＲＡＣＨのいずれかのタイムスロット、かつ、いずれかのサブキャリアにランダムに割り当てるため、同一セルに多くの無線通信端末装置２００が所属していても、ＲＡＣＨでの送信パケットの衝突確率を低下させることができる。

なお、本実施の形態に係るランダムアクセス方法及び無線通信端末装置２００について、以下のように応用したり、変形したりしてもよい。

本実施の形態では、複数の無線通信端末装置２００が送信パケットをＲＡＣＨのタイムスロットとサブキャリアとにランダムに割り当てる場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば複数の無線通信端末装置２００が、ＯＦＤＭ信号ではなく単一キャリアのパケット信号を無線送信するものであって、そのパケット信号をＲＡＣＨの任意のタイムスロットにランダムに割り当てるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、無線通信端末装置２００が送信パケットをＲＡＣＨのタイムスロットとサブキャリアとにランダムに割り当てて送信する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば無線通信端末装置２００が、ＲＡＣＨのタイムスロット及びサブキャリアの代わりに拡散符号をランダムに選択し、選択された拡散符号を用いて送信パケットを符号分割するようにしてもよい。さらに、タイムスロットとサブキャリアと拡散符号とを設定要素とするＲＡＣＨサブチャネルに送信パケットをランダムに割り当てるようにしてもよい。このようにすれば、同一セルに所属する無線通信端末装置２００の数が増えても、ＲＡＣＨでの送信パケットの衝突確率をさらに低下させることができる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る無線通信端末装置６００の構成を示すブロック図である。無線通信端末装置６００は、実施の形態１で説明した無線通信端末装置２００において、さらに優先度決定部６０１及び複製数決定部６０２を具備するものである。従って、無線通信端末装置６００は、無線通信端末装置２００の構成部と同一の機能を発揮する構成部を多く具備するため、そのような構成部については、無線通信端末装置２００の構成部と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

優先度決定部６０１は、無線通信端末装置６００が基地局装置１００との通信開始後に予定しているサービスの種類によって優先度を決定する。例えば、通話サービスやビデオストリーミングサービスでは許容される遅延時間が短い（ＱｏＳ遅延要求が厳しい）ため、そのようなサービスを予定している無線通信端末装置６００では、優先度決定部６０１は高い優先度が必要であると決定する。そして、優先度決定部６０１は、決定した優先度についての情報を複製数決定部６０２に入力する。

複製数決定部６０２は、優先度決定部６０１から入力されてくる優先度情報と予め用意された変換テーブルとを対比して、その優先度に対応する複製数を決定し、決定された複製数についての情報を複製部２０２に入力する。

次いで、無線通信端末装置６００の動作について、図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態に係るランダムアクセス方法の各ステップを説明するフロー図である。

先ず、ステップＳＴ７１０では、優先度決定部６０１が図示しない制御部等から入力されてくるＱｏＳ遅延要求情報に基づいて無線通信端末装置６００の優先度を決定する。

続いて、ステップＳＴ７２０では、複製数決定部６０２がステップＳＴ７１０で決定された優先度に応じた送信パケットの複製数を決定し、その複製数の情報を複製部２０２に入力する。

その後、実施の形態１におけるステップＳＴ３１０〜３４０が順次実行されることになる。

ここで、複製数決定部６０２に保持された変換テーブルの一例を下記「表１」に示す。この変換テーブルは、ｃ＝α×ｐ・・・（１）｛ｃは複製数、αは定常数、ｐは優先度、である｝に基づいて、α＝１として作成されたものである。

このように、本実施の形態に係るランダムアクセス方法によれば、複製部２０２における送信パケットの複製数が個別チャネルの確立後に予定されているサービスの種類によって決定されるため、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置６００の中でＱｏＳ遅延要求の厳しいものほど基地局装置１００との間に個別チャネルを短期間で確立できるようになる。その結果、本実施の形態に係るランダムアクセス方法によれば、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置６００全体において、通信品質の低下や通信不能等の問題を生じ難くすることができる。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３に係る無線通信端末装置８００の構成を示すブロック図である。無線通信端末装置８００は、実施の形態１で説明した無線通信端末装置２００において、さらに複製数決定部８０２を具備するものである。従って、無線通信端末装置８００は、無線通信端末装置２００の構成部と同一の機能を発揮する構成部を多く具備するため、そのような構成部については、無線通信端末装置２００の構成部と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

複製数決定部８０２は、図示しない制御部等から入力されてくる再送回数情報と予め用意された変換テーブルとを対比して、その再送回数に対応する複製数を決定し、決定された複製数についての情報を複製部２０２に入力する。なお、本実施の形態における「再送回数」は、図４Ａ〜図４Ｄのいずれかに示すＴＳ１〜５の全てが送信される度に１回ずつ計上される。

次いで、無線通信端末装置８００の動作について、図９を用いて説明する。図９は、本実施の形態に係るランダムアクセス方法の各ステップを説明するフロー図である。

先ず、ステップＳＴ９１０では、複製数決定部８０２が入力された再送回数と予め用意された変換テーブルとを対比して、送信パケットの複製数を決定し、その決定された複製数の情報を複製部２０２に入力する。

その後、実施の形態１におけるステップＳＴ３１０〜３４０が順次実行されることになる。

ここで、複製数決定部８０２に保持された変換テーブルの一例を下記「表２」に示す。この変換テーブルは、ｃ＝Ｆ＋β・・・（２）｛ｃは複製数、Ｆは再送回数、βは定常数、である｝に基づいて、β＝１として作成されたものである。

このように、本実施の形態に係るランダムアクセス方法によれば、無線通信端末装置８００からＲＡＣＨで基地局装置１００に送信される送信パケットの数が再送回数に応じて多くなるため、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置８００の中で緊急度の高いものほど基地局装置１００との間に個別チャネルを短期間で確立し易くなる。その結果、本実施の形態に係るランダムアクセス方法によれば、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置８００全体において、通信品質の低下や通信不能等の問題を生じ難くすることができる。

（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４に係る無線通信端末装置１０００の構成を示すブロック図である。無線通信端末装置１０００は、実施の形態１で説明した無線通信端末装置２００において、さらに無線受信部１００１、制御情報抽出部１００２及び複製数決定部１００３を具備するものである。従って、無線通信端末装置１０００は、無線通信端末装置２００の構成部と同一の機能を発揮する構成部を多く具備するため、そのような構成部については、無線通信端末装置２００の構成部と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

無線受信部１００１は、バンドパスフィルタ、Ａ／Ｄ変換器、低雑音アンプ、ガードインターバル除去装置、Ｓ／Ｐ変換器、ＦＦＴ装置及びＰ／Ｓ変換器等を具備して、基地局装置１００から定期的に送信されてくるセルＡに所属する無線通信端末装置１０００の数を通知するＯＦＤＭ信号をアンテナ素子２２３を介して捕捉し、そのＯＦＤＭ信号に所定の受信信号処理を施した後に、制御情報抽出部１００２に入力する。

制御情報抽出部１００２は、無線受信部１００１から入力されてくる受信信号からセルＡに所属する無線通信端末装置１０００の数についての情報（以下、「制御情報」と称す）を抽出し、抽出された制御情報を複製数決定部１００３に入力する。

複製数決定部１００３は、制御情報抽出部１００２から入力されてくる制御情報と予め用意された変換テーブルとを対比して、その制御情報に対応する複製数を決定し、決定された複製数についての情報を複製部２０２に入力する。

次いで、無線通信端末装置１０００の動作について、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施の形態に係るランダムアクセス方法の各ステップを説明するフロー図である。

先ず、ステップＳＴ１１１０では、制御情報抽出部１００２が無線受信部１００１から入力されてくる受信信号より制御情報を抽出する。

続いて、ステップＳＴ１１２０では、複製数決定部１００３が制御情報に基づいてセルＡに所属する無線通信端末装置１０００の数を把握し、この数に対応する複製数を予め用意された変換テーブルを参照することによって決定する。

その後、実施の形態１で説明したステップＳＴ３１０〜３４０が順次実行されることになる。

ここで、下記「表３」に複製数決定部１００３が保持する変換テーブルの一例を示す。表３では、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１が、１０のタイムスロットとそのタイムスロット毎に１００本のサブキャリアとからなる合計１０００のＲＡＣＨサブチャネルをＲＡＣＨの一単位として取り扱い、その一単位において最大で１００の送信パケットをランダムに割り当てるものとし、さらに優先度１〜５のそれぞれに無線通信端末装置１０００が均等に所属するものとする。

また、図１２Ａに、本実施の形態における優先度５について、セルＡに所属する無線通信端末装置１０００の数と複製数との相関を示す。同様に、図１２Ｂに、本実施の形態における優先度３について、セルＡに所属する無線通信端末装置１０００の数と複製数との相関を示す。図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、本実施の形態では、同一セルに所属する無線通信端末装置１０００の数の増加に伴って、複製部２０２における送信パケットの複製数が減少するように設定されている。

従って、本実施の形態に係るランダムアクセス方法によれば、同一セルに所属する無線通信端末装置１０００の数が多くなれば、無線通信端末装置１０００それぞれの送信する送信パケットの数を減少させるため、同一セルにおけるＲＡＣＨでの送信パケットの衝突確率を低下させることができる。その結果、本実施の形態に係るランダムアクセス方法によれば、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置１０００全体において、通信品質の低下や通信不能等の問題を生じ難くすることができる。

なお、上記の実施の形態においては、パケット多重部２２１において、複製された送信パケットをサブキャリアまたはタイムスロットに多重して送信する場合を説明したが、その他のリソース、例えば、無線通信端末装置２００が複数の送信アンテナを具備する場合には送信アンテナや指向性パタンなどの空間的なリソース、ならびにＣＤＭＡシステムにおける拡散コードに多重して送信しても良い。

なお、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。

ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

本明細書は、２００４年３月９日出願の特願２００４−６５６２５に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

本発明に係るランダムアクセス方法及び無線通信端末装置は、基地局装置との間に個別チャネルを短期間に確立できるという効果を有し、ＱｏＳ遅延要求の厳しいサービスが提供される無線通信システム等に有用である。

本発明は、複数の無線通信端末装置と基地局装置とを含んで構成される無線通信システムにおけるランダムアクセス方法及びその無線通信端末装置に関する。

従来、セルラー方式による無線通信システムでは、無線通信端末装置が通信を開始又は再開するときに、無線通信端末装置と基地局装置との間に個別チャネルが未だ確立されていないため、無線通信端末装置はランダムアクセスチャネル（以下、「ＲＡＣＨ」：Random Access Channel と称す）を用いて基地局装置にアクセスを試みるように規定されている。例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ方式による無線通信システムでは、スロッテッドアロハ（slotted ALOHA）方式が採用され、複数の無線通信端末装置はそれぞれ、通信を開始又は再開するときに、開始タイミング候補の中の任意のタイミング（ＲＡＣＨサブチャネル）で基地局装置にアクセスを試みて、そのアクセスしたタイミングから所定時間内に基地局装置から応答がなければ、そのアクセスが失敗したと判定して、基地局装置に再度アクセスを試みるようになっている（例えば非特許文献１参照）。

また、マルチキャリア伝送方式による無線通信システムにおいて、無線通信端末装置が、個別チャネルの確立のために送信パケットをＲＡＣＨで基地局装置に送信するときに、ある条件に基づいてＲＡＣＨのタイムスロット（タイミング）及びサブキャリア（周波数）と拡散符号とを選択して、選択された拡散符号で送信パケットを拡散した後に、選択されたタイミングと周波数とで基地局装置に送信する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。そして、特許文献１に記載された技術においても、無線通信端末装置が基地局装置にアクセスを試みて、そのアクセスしたタイミングから所定時間内に基地局装置から応答がなければ、無線通信端末装置が基地局装置に再度アクセスを試みるようになっている。
特開２００１−２６８０５１号公報 立川 敬二 監修、「Ｗ−ＣＤＭＡ 移動通信方式」、丸善社、平成１３年６月２５日発行、ｐ．４５

しかしながら、特許文献１や非特許文献１に記載された技術では、複数の無線通信端末装置がそれぞれ、ＲＡＣＨで基地局装置にアクセスを試みて、個別チャネルの確立の成否を判定した後に基地局装置に再度アクセスを行うため、基地局装置への最初のアクセスから個別チャネルの確立までに時間を要する場合がある。さらに、同一セルに所属する無線通信端末装置の数が増えるほど、ＲＡＣＨで送信される送信パケットの数が増加するため、その送信パケット同士の衝突確率が高くなって個別チャネルの確立に要する時間が長くなり易い。そのため、従来の技術では、ＱｏＳ（Quality of Service）遅延要求の厳しいサービスを予定している無線通信端末装置において通信品質の低下や通信不能等の問題が生じ易い。

本発明の目的は、無線通信端末装置と基地局装置との間の個別チャネルを短期間で確立させるランダムアクセス方法、並びにこのランダムアクセス方法を実行する無線通信端末装置を提供することである。

本発明に係るランダムアクセス方法は、送信パケットを複製する複製ステップと、複製
された複数の前記送信パケットそれぞれをランダムアクセスチャネルに割り当てる割当ステップと、前記割当ステップでの割当結果に従って複数の前記送信パケットを送信する送信ステップと、を具備するようにした。

この方法によれば、無線通信端末装置が複数の送信パケットをＲＡＣＨに割り当てて基地局装置に送信するため、同一セルに無線通信端末装置が多く所属していても、複数の送信パケットの中のいずれかが他の無線通信端末装置から送信された送信パケットと衝突することなく、基地局装置に受信される確率が高くなる。その結果、この方法によれば、無線通信端末装置は、ＲＡＣＨに送信した送信パケットが基地局装置に受信されたか否かを確認するための基地局装置からの応答を待たずに、複製された送信パケットをＲＡＣＨに送信するため、基地局装置との間に個別チャネルを短期間で確立することができる。

本発明に係るランダムアクセス方法は、前記発明において、前記複製ステップでの送信パケットの複製数を、通信開始後に予定されているサービスの優先度に応じて決定する決定ステップと、を具備するようにした。

この方法によれば、前記発明による効果に加えて、無線通信端末装置がＲＡＣＨに送信する送信パケットの数を個別チャネル確立後に予定されているサービスの種類によって決定するため、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置の中で緊急度の高いものほど個別チャネルを確立し易くなる。その結果、この方法によれば、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置全体において、通信品質の低下や通信不能等の問題を生じ難くすることができる。

本発明に係るランダムアクセス方法は、前記発明において、前記複製ステップでの送信パケットの複製数を、前記送信パケットの再送回数に応じて決定する決定ステップと、を具備するようにした。

この方法によれば、前記発明による効果に加えて、送信パケットの再送回数に応じて送信パケットの複製数が増えるため、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置の中で緊急度の高いものほど個別チャネルを確立し易くなる。その結果、この方法によれば、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置全体において、通信品質の低下や通信不能等の問題を生じ難くすることができる。

本発明に係るランダムアクセス方法は、前記発明において、前記複製ステップでの送信パケットの複製数を、同一セルに所属する前記ランダムアクセスチャネルを使用する無線通信端末装置の数に応じて決定する決定ステップと、を具備するようにした。

この方法によれば、前記発明による効果に加えて、同一セルに所属する無線通信端末装置の数が多くなれば、無線通信端末装置それぞれが送信パケットの複製数を少なくするため、送信パケット同士の衝突確率を低下させることができる。その結果、この方法によれば、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置全体において、通信品質の低下や通信不能等の問題を生じ難くすることができる。

本発明に係るランダムアクセス方法は、前記発明において、前記割当ステップでは、複製された複数の前記送信パケットそれぞれを、ランダムアクセスチャネルのいずれかのタイムスロットに割り当てる、ようにした。

本発明に係るランダムアクセス方法は、前記発明において、前記割当ステップでは、複製された複数の前記送信パケットそれぞれを、ランダムアクセスチャネルのいずれかのサブキャリアに割り当てる、ようにした。

これらの方法によれば、前記発明による効果に加えて、無線通信端末装置がＲＡＣＨのタイムスロット又はサブキャリアのいずれか一方に対して複数の送信パケットをランダムに割り当てるため、無線通信端末装置において送信パケットの割り当てに必要な信号処理の負荷を軽減することができる。

本発明に係るランダムアクセス方法は、前記発明において、前記割当ステップでは、複製された複数の前記送信パケットそれぞれを、ランダムアクセスチャネルのいずれかのタイムスロット、かつ、いずれかのサブキャリアに割り当てる、ようにした。

この方法によれば、前記発明による効果に加えて、無線通信端末装置が複数の送信パケットをＲＡＣＨのタイムスロット及びサブキャリアに対してランダムに割り当てるため、同一セルに多くの無線通信端末装置が所属していても、送信パケット同士の衝突確率を低下させることができる。

本発明に係るランダムアクセス方法は、前記発明において、前記割当ステップでは、複製された複数の前記送信パケットそれぞれを、ランダムアクセスチャネルのいずれかの拡散符号に割り当てる、ようにした。

この方法によれば、前記発明による効果に加えて、複数の無線通信端末装置それぞれがランダムに選択された拡散符号を用いて送信パケットを拡散してから基地局装置に送信するため、同一セルに多くの無線通信端末装置が所属していても、送信パケット同士の衝突確率を低下させることができる。

本発明に係る無線通信端末装置は、送信パケットを複製する複製手段と、複製された複数の前記送信パケットそれぞれをランダムアクセスチャネルに割り当てる割当手段と、前記割当手段による割当結果に従って複数の前記送信パケットを送信する送信手段と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、無線通信端末装置が複製した複数の送信パケットをＲＡＣＨにランダムに割り当てて基地局装置に送信するため、同一セルに多くの無線通信端末装置が所属していても、複数の送信パケットの中のいずれかが他の無線通信端末装置から送信された送信パケットと衝突することなく、基地局装置に受信される確率が高くなる。その結果、この構成によれば、無線通信端末装置は、送信パケットが基地局装置に受信されたか否かを確認するための基地局装置からの応答を待たずに、複製された送信パケットをＲＡＣＨに送信するため、基地局装置との間に個別チャネルを短期間で確立することができる。

本発明によれば、複数の無線通信端末装置それぞれが送信パケットを複製してその複数の送信パケットをＲＡＣＨにランダムに割り当てて基地局装置に送信するため、同一セルに多くの無線通信端末装置が所属していても、複数の送信パケットの中のいずれかが他の無線通信端末装置から送信された送信パケットと衝突することなく、基地局装置に受信される確率が高くなる。その結果、この発明によれば、無線通信端末装置は、送信パケットが基地局装置に受信されたか否かを確認するための基地局装置からの応答を待たずに、複製された送信パケットをＲＡＣＨに送信するため、基地局装置との間に個別チャネルを短期間で確立することができる。

（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１に係るランダムアクセス方法を使用して個別チャネルを確立する４台の無線通信端末装置２００−１〜２００−４と基地局装置１００とからなる無線通信システムの構成の概略を示す。図１では、この無線通信システムの通信エリアをセルＡと表記する。また、図１のセルＡでは、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号がパケット交換されるものとする。なお、以下に無線通信端末装置２００−１〜２００−４の構成及び動作を説明するが、無線通信端末装置２００−１〜２００−４はいずれも同一の構成からなり同一の機能を発揮するものであるため、その機能等を総括的に説明する場合には、その枝番を省略する場合がある。

図２は、無線通信端末装置２００の構成を示すブロック図である。無線通信端末装置２００は、送信パケット生成部２０１、複製部２０２、割当部２１０、パケット多重部２２１、無線送信部２２２及びアンテナ素子２２３を具備する。また、割当部２１０は、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃを具備する。なお、「ｃ」は、２以上の任意の自然数とする。

送信パケット生成部２０１は、基地局装置１００との間に個別チャネルを確立するために必要な無線通信端末装置２００についての情報を含む送信パケットを、無線通信端末装置２００の起動時又はそのアイドル状態からの復帰時に生成し、生成された送信パケットを複製部２０２に入力する。

複製部２０２は、送信パケット生成部２０１から入力されてくる送信パケットを複製し、複製されたｃ個の送信パケットをそれぞれＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃに入力する。

ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１は、複製部２０２から入力されてくる送信パケットを、ＲＡＣＨの任意のタイムスロットで任意のサブキャリアにランダムに割り当てる。このとき、割当部２１０は、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃの割当結
果を相互に比較して、送信パケットが同一のタイムスロットで同一のサブキャリアに重複して割り当てられている場合には、いずれか一方のＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１に指示して改めて割当を行わせる。そして、割当部２１０は、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃの割り当てたタイムスロット及びサブキャリアに重複が生じていないことを確認した後に、その割り当てたタイムスロットのサブキャリアで送信パケットをパケット多重部２２１に入力するように、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１ｃにそれぞれ指示する。ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃは、割当部２１０からの指示に従って、所定のタイミング及び周波数で送信パケットをパケット多重部２２１に入力する。

パケット多重部２２１は、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃから入力されてくる送信パケットを多重して、多重された送信パケットを無線送信部２２２に入力する。

無線送信部２２２は、Ｓ／Ｐ変換器、ＩＦＦＴ装置、Ｐ／Ｓ変換器、ガードインターバル挿入装置、バンドパスフィルタ、Ｄ／Ａ変換器及び低雑音アンプ等を具備して構成され、パケット多重部２２１から入力されてくる送信パケットからＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を生成した後に、生成したＯＦＤＭ信号をアンテナ素子２２３を介して基地局装置１００に無線送信する。

次いで、無線通信端末装置２００の動作について、図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係るランダムアクセス方法の各ステップを示すフロー図である。

先ず、ステップＳＴ３１０では、複製部２０２が送信パケット生成部２０１から入力されてくる送信パケットをｃ個に複製する。

続いて、ステップＳＴ３２０では、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃが、複製部２０２から入力されてくる送信パケットをＲＡＣＨの任意のタイムスロットで任意のサブキャリアにランダムに割り当てる。

続いて、ステップＳＴ３３０では、割当部２１０が、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃによる割当結果に重複が生じているか否かを判定する。ステップＳＴ３３０においてＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１による割当結果に重複が生じていると割当部２１０が判定した場合には、割当部２１０がその重複を生じさせたＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１のいずれか一方に対して、改めてステップＳＴ３２０における割当を行わせる。一方で、ステップＳＴ３３０において割当部２１０がＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１による割当結果に重複が生じていないと判定した場合には、ステップＳＴ３４０が実行される。

続いて、ステップＳＴ３４０では、無線送信部２２２が、パケット多重部２２１から入力されてくる送信パケットからＯＦＤＭ信号を生成して、生成されたＯＦＤＭ信号をアンテナ素子２２３を介してＲＡＣＨで基地局装置１００に無線送信する。

図４Ａ〜図４Ｄ及び図５Ａ〜図５Ｅに、本実施の形態に係るランダムアクセス方法により、送信パケットをＲＡＣＨの任意のタイムスロットで任意のサブキャリアに割り当てる具体的態様を示す。なお、本実施の形態では、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１が、５本のサブキャリア（ＳＣ）と５つのタイムスロット（ＴＳ）とをＲＡＣＨの一単位として取り扱い、この一単位の中で送信パケットをランダムに割り当てるものとする。

図４Ａは、無線通信端末装置２００−１における送信パケットのＲＡＣＨへの割当態様
を示すものであり、同様に図４Ｂは無線通信端末装置２００−２、図４Ｃは無線通信端末装置２００−３、図４Ｄは無線通信端末装置２００−４についての割当態様を示すものである。なお、図４Ａ及び図４ＤはＲＡＣＨのいずれかのタイムスロット、かつ、いずれかのサブキャリアに、図４ＢはＲＡＣＨの全てのタイムスロットでいずれかのサブキャリアに、並びに図４ＣはＲＡＣＨのＳＣ３のいずれかのタイムスロットに、送信パケットをランダムに割り当てる態様を示すものである。

図５Ａ〜図５Ｅに、無線通信端末装置２００−１〜２００−４が図４Ａ〜図４Ｄに示す割当態様で送信パケットを順次送信した場合において、ＴＳ１〜５それぞれのタイミングにおけるＳＣ１〜５についての無線通信端末装置２００−１〜２００−４の送信状況を示す。図５ＡはＴＳ１、図５ＢはＴＳ２、図５ＣはＴＳ３、図５ＤはＴＳ４、並びに図５ＥはＴＳ５における送信状況を示す。また、図５Ａ〜図５Ｅでは、衝突する送信パケットには全て「×」を付記し、無線通信端末装置２００−１〜２００−４毎に基地局装置１００に最初に受信される送信パケットには「○」を付記している。

図５Ａ〜図５Ｅに示すように、無線通信端末装置２００−１についてはＴＳ１のタイミングで、無線通信端末装置２００−２についてはＴＳ３のタイミングで、無線通信端末装置２００−３についてはＴＳ５のタイミングで、無線通信端末装置２００−４についてはＴＳ４のタイミングで、それぞれ基地局装置１００との間に個別チャネルを確立することができる。

このように、本実施の形態によれば、無線通信端末装置２００が、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１−１〜２１１−ｃにおいて複製された複数の送信パケットをＲＡＣＨにランダムに割り当てて、最初の送信パケットに対する基地局装置１００からの応答を待つことなく、割り当てられたタイムスロットとサブキャリアとで送信パケットを送信することから、基地局装置１００との間に個別チャネルを短期間で確立することができる。

また、本実施の形態における無線通信端末装置２００−２によればＲＡＣＨのタイムスロットに対してのみ、或いは無線通信端末装置２００−３によればＲＡＣＨのサブキャリアに対してのみ、複数の送信パケットをランダムに割り当てるため、ＲＡＣＨのタイムスロットとサブキャリアとの双方に対してランダムに割り当てる場合と比較して、送信パケットの割り当てに必要なＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１における信号処理の負荷を軽減することができる。

また、本実施の形態に係る無線通信端末装置２００−１又は２００−４によれば、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１が複数の送信パケットをＲＡＣＨのいずれかのタイムスロット、かつ、いずれかのサブキャリアにランダムに割り当てるため、同一セルに多くの無線通信端末装置２００が所属していても、ＲＡＣＨでの送信パケットの衝突確率を低下させることができる。

なお、本実施の形態に係るランダムアクセス方法及び無線通信端末装置２００について、以下のように応用したり、変形したりしてもよい。

本実施の形態では、複数の無線通信端末装置２００が送信パケットをＲＡＣＨのタイムスロットとサブキャリアとにランダムに割り当てる場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば複数の無線通信端末装置２００が、ＯＦＤＭ信号ではなく単一キャリアのパケット信号を無線送信するものであって、そのパケット信号をＲＡＣＨの任意のタイムスロットにランダムに割り当てるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、無線通信端末装置２００が送信パケットをＲＡＣＨのタイム
スロットとサブキャリアとにランダムに割り当てて送信する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば無線通信端末装置２００が、ＲＡＣＨのタイムスロット及びサブキャリアの代わりに拡散符号をランダムに選択し、選択された拡散符号を用いて送信パケットを符号分割するようにしてもよい。さらに、タイムスロットとサブキャリアと拡散符号とを設定要素とするＲＡＣＨサブチャネルに送信パケットをランダムに割り当てるようにしてもよい。このようにすれば、同一セルに所属する無線通信端末装置２００の数が増えても、ＲＡＣＨでの送信パケットの衝突確率をさらに低下させることができる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る無線通信端末装置６００の構成を示すブロック図である。無線通信端末装置６００は、実施の形態１で説明した無線通信端末装置２００において、さらに優先度決定部６０１及び複製数決定部６０２を具備するものである。従って、無線通信端末装置６００は、無線通信端末装置２００の構成部と同一の機能を発揮する構成部を多く具備するため、そのような構成部については、無線通信端末装置２００の構成部と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

優先度決定部６０１は、無線通信端末装置６００が基地局装置１００との通信開始後に予定しているサービスの種類によって優先度を決定する。例えば、通話サービスやビデオストリーミングサービスでは許容される遅延時間が短い（ＱｏＳ遅延要求が厳しい）ため、そのようなサービスを予定している無線通信端末装置６００では、優先度決定部６０１は高い優先度が必要であると決定する。そして、優先度決定部６０１は、決定した優先度についての情報を複製数決定部６０２に入力する。

複製数決定部６０２は、優先度決定部６０１から入力されてくる優先度情報と予め用意された変換テーブルとを対比して、その優先度に対応する複製数を決定し、決定された複製数についての情報を複製部２０２に入力する。

次いで、無線通信端末装置６００の動作について、図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態に係るランダムアクセス方法の各ステップを説明するフロー図である。

先ず、ステップＳＴ７１０では、優先度決定部６０１が図示しない制御部等から入力されてくるＱｏＳ遅延要求情報に基づいて無線通信端末装置６００の優先度を決定する。

続いて、ステップＳＴ７２０では、複製数決定部６０２がステップＳＴ７１０で決定された優先度に応じた送信パケットの複製数を決定し、その複製数の情報を複製部２０２に入力する。

その後、実施の形態１におけるステップＳＴ３１０〜３４０が順次実行されることになる。

ここで、複製数決定部６０２に保持された変換テーブルの一例を下記「表１」に示す。この変換テーブルは、ｃ＝α×p・・・（１）｛ｃは複製数、αは定常数、ｐは優先度、である｝に基づいて、α＝１として作成されたものである。

（表１）
−−−−−−−−−−−
優先度 ： 複製数
−−−−−−−−−−−
５ ： ５
４ ： ４
３ ： ３
２ ： ２
１ ： １
−−−−−−−−−−−

このように、本実施の形態に係るランダムアクセス方法によれば、複製部２０２における送信パケットの複製数が個別チャネルの確立後に予定されているサービスの種類によって決定されるため、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置６００の中でＱｏＳ遅延要求の厳しいものほど基地局装置１００との間に個別チャネルを短期間で確立できるようになる。その結果、本実施の形態に係るランダムアクセス方法によれば、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置６００全体において、通信品質の低下や通信不能等の問題を生じ難くすることができる。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３に係る無線通信端末装置８００の構成を示すブロック図である。無線通信端末装置８００は、実施の形態１で説明した無線通信端末装置２００において、さらに複製数決定部８０２を具備するものである。従って、無線通信端末装置８００は、無線通信端末装置２００の構成部と同一の機能を発揮する構成部を多く具備するため、そのような構成部については、無線通信端末装置２００の構成部と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

複製数決定部８０２は、図示しない制御部等から入力されてくる再送回数情報と予め用意された変換テーブルとを対比して、その再送回数に対応する複製数を決定し、決定された複製数についての情報を複製部２０２に入力する。なお、本実施の形態における「再送回数」は、図４Ａ〜図４Ｄのいずれかに示すＴＳ１〜５の全てが送信される度に１回ずつ計上される。

次いで、無線通信端末装置８００の動作について、図９を用いて説明する。図９は、本実施の形態に係るランダムアクセス方法の各ステップを説明するフロー図である。

先ず、ステップＳＴ９１０では、複製数決定部８０２が入力された再送回数と予め用意された変換テーブルとを対比して、送信パケットの複製数を決定し、その決定された複製数の情報を複製部２０２に入力する。

その後、実施の形態１におけるステップＳＴ３１０〜３４０が順次実行されることになる。

ここで、複製数決定部８０２に保持された変換テーブルの一例を下記「表２」に示す。この変換テーブルは、ｃ＝Ｆ＋β・・・（２）｛ｃは複製数、Ｆは再送回数、βは定常数、である｝に基づいて、β＝１として作成されたものである。

（表２）
−−−−−−−−−−−−
再送回数 ： 複製数
−−−−−−−−−−−−
５ ： ６
４ ： ５
３ ： ４
２ ： ３
１ ： ２
−−−−−−−−−−−−

このように、本実施の形態に係るランダムアクセス方法によれば、無線通信端末装置８００からＲＡＣＨで基地局装置１００に送信される送信パケットの数が再送回数に応じて多くなるため、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置８００の中で緊急度の高いものほど基地局装置１００との間に個別チャネルを短期間で確立し易くなる。その結果、本実施の形態に係るランダムアクセス方法によれば、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置８００全体において、通信品質の低下や通信不能等の問題を生じ難くすることができる。

（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４に係る無線通信端末装置１０００の構成を示すブロック図である。無線通信端末装置１０００は、実施の形態１で説明した無線通信端末装置２００において、さらに無線受信部１００１、制御情報抽出部１００２及び複製数決定部１００３を具備するものである。従って、無線通信端末装置１０００は、無線通信端末装置２００の構成部と同一の機能を発揮する構成部を多く具備するため、そのような構成部については、無線通信端末装置２００の構成部と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

無線受信部１００１は、バンドパスフィルタ、Ａ／Ｄ変換器、低雑音アンプ、ガードインターバル除去装置、Ｓ／Ｐ変換器、ＦＦＴ装置及びＰ／Ｓ変換器等を具備して、基地局装置１００から定期的に送信されてくるセルＡに所属する無線通信端末装置１０００の数を通知するＯＦＤＭ信号をアンテナ素子２２３を介して捕捉し、そのＯＦＤＭ信号に所定の受信信号処理を施した後に、制御情報抽出部１００２に入力する。

制御情報抽出部１００２は、無線受信部１００１から入力されてくる受信信号からセルＡに所属する無線通信端末装置１０００の数についての情報（以下、「制御情報」と称す）を抽出し、抽出された制御情報を複製数決定部１００３に入力する。

複製数決定部１００３は、制御情報抽出部１００２から入力されてくる制御情報と予め用意された変換テーブルとを対比して、その制御情報に対応する複製数を決定し、決定された複製数についての情報を複製部２０２に入力する。

次いで、無線通信端末装置１０００の動作について、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施の形態に係るランダムアクセス方法の各ステップを説明するフロー図である。

先ず、ステップＳＴ１１１０では、制御情報抽出部１００２が無線受信部１００１から入力されてくる受信信号より制御情報を抽出する。

続いて、ステップＳＴ１１２０では、複製数決定部１００３が制御情報に基づいてセルＡに所属する無線通信端末装置１０００の数を把握し、この数に対応する複製数を予め用意された変換テーブルを参照することによって決定する。

その後、実施の形態１で説明したステップＳＴ３１０〜３４０が順次実行されることになる。

ここで、下記「表３」に複製数決定部１００３が保持する変換テーブルの一例を示す。表３では、ＲＡＣＨサブチャネル割当部２１１が、１０のタイムスロットとそのタイムスロット毎に１００本のサブキャリアとからなる合計１０００のＲＡＣＨサブチャネルをＲ
ＡＣＨの一単位として取り扱い、その一単位において最大で１００の送信パケットをランダムに割り当てるものとし、さらに優先度１〜５のそれぞれに無線通信端末装置１０００が均等に所属するものとする。

（表３）
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
優先度 ／ 複 製 数(端末数)
／ (２０台)： (３５台)： (１００台)
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
５ ／ ７(４台)： ５(７台)： １(２０台)
４ ／ ６(４台)： ４(７台)： １(２０台)
３ ／ ５(４台)： ３(７台)： １(２０台)
２ ／ ４(４台)： ２(７台)： １(２０台)
１ ／ １(４台)： １(７台)： １(２０台)
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複製数の計： ９２ ： ９８ ： １００
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また、図１２Ａに、本実施の形態における優先度５について、セルＡに所属する無線通信端末装置１０００の数と複製数との相関を示す。同様に、図１２Ｂに、本実施の形態における優先度３について、セルＡに所属する無線通信端末装置１０００の数と複製数との相関を示す。図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、本実施の形態では、同一セルに所属する無線通信端末装置１０００の数の増加に伴って、複製部２０２における送信パケットの複製数が減少するように設定されている。

従って、本実施の形態に係るランダムアクセス方法によれば、同一セルに所属する無線通信端末装置１０００の数が多くなれば、無線通信端末装置１０００それぞれの送信する送信パケットの数を減少させるため、同一セルにおけるＲＡＣＨでの送信パケットの衝突確率を低下させることができる。その結果、本実施の形態に係るランダムアクセス方法によれば、同一セルに所属する複数の無線通信端末装置１０００全体において、通信品質の低下や通信不能等の問題を生じ難くすることができる。

なお、上記の実施の形態においては、パケット多重部２２１において、複製された送信パケットをサブキャリアまたはタイムスロットに多重して送信する場合を説明したが、その他のリソース、例えば、無線通信端末装置２００が複数の送信アンテナを具備する場合には送信アンテナや指向性パタンなどの空間的なリソース、ならびにＣＤＭＡシステムにおける拡散コードに多重して送信しても良い。

なお、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。

ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

本明細書は、２００４年３月９日出願の特願２００４−６５６２５に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

本発明に係るランダムアクセス方法及び無線通信端末装置は、基地局装置との間に個別チャネルを短期間に確立できるという効果を有し、ＱｏＳ遅延要求の厳しいサービスが提供される無線通信システム等に有用である。

本発明に係るランダムアクセス方法を使用する無線通信システムの構成を示す図 本発明の実施の形態１に係る無線通信端末装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係るランダムアクセス方法を説明するフロー図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 実施の形態１におけるＲＡＣＨへの送信パケットの割当態様を示す図 本発明の実施の形態２に係る無線通信端末装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係るランダムアクセス方法を説明するフロー図 本発明の実施の形態３に係る無線通信端末装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係るランダムアクセス方法を説明するフロー図 本発明の実施の形態４に係る無線通信端末装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係るランダムアクセス方法を説明するフロー図 実施の形態４における優先度と同一セルに所属する無線通信端末装置の数と送信パケットの複製数との相関を示す図 実施の形態４における優先度と同一セルに所属する無線通信端末装置の数と送信パケットの複製数との相関を示す図

Claims (10)

1. 送信パケットを複製する複製ステップと、
   複製された複数の前記送信パケットそれぞれをランダムアクセスチャネルに割り当てる割当ステップと、
   前記割当ステップでの割当結果に従って複数の前記送信パケットを送信する送信ステップと、
   を具備するランダムアクセス方法。
2. 前記複製ステップでの送信パケットの複製数を、通信開始後に予定されているサービスの優先度に応じて決定する決定ステップ、
   を具備する請求項１記載のランダムアクセス方法。
3. 前記複製ステップでの送信パケットの複製数を、前記送信パケットの再送回数に応じて決定する決定ステップ、
   を具備する請求項１記載のランダムアクセス方法。
4. 前記複製ステップでの送信パケットの複製数を、同一セルに所属する前記ランダムアクセスチャネルを使用する無線通信端末装置の数に応じて決定する決定ステップ、
   を具備する請求項１記載のランダムアクセス方法。
5. 前記割当ステップでは、複製された複数の前記送信パケットそれぞれを、ランダムアクセスチャネルのいずれかのタイムスロットに割り当てる、
   請求項１記載のランダムアクセス方法。
6. 前記割当ステップでは、複製された複数の前記送信パケットそれぞれを、ランダムアクセスチャネルのいずれかのサブキャリアに割り当てる、
   請求項１記載のランダムアクセス方法。
7. 前記割当ステップでは、複製された複数の前記送信パケットそれぞれを、ランダムアクセスチャネルのいずれかのタイムスロット、かつ、いずれかのサブキャリアに割り当てる、
   請求項１記載のランダムアクセス方法。
8. 前記割当ステップでは、複製された複数の前記送信パケットそれぞれを、ランダムアクセスチャネルのいずれかのアンテナに割り当てる、
   請求項１記載のランダムアクセス方法。
9. 前記割当ステップでは、複製された複数の前記送信パケットそれぞれを、ランダムアクセスチャネルのいずれかの拡散符号にランダムに割り当てる、
   請求項１記載のランダムアクセス方法。
10. 送信パケットを複製する複製手段と、
    複製された複数の前記送信パケットそれぞれをランダムアクセスチャネルに割り当てる割当手段と、
    前記割当手段による割当結果に従って複数の前記送信パケットを送信する送信手段と、
    を具備する無線通信端末装置。

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