JPWO2008041582A1 - 無線送信装置及び無線送信方法 - Google Patents

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Abstract

ＲＡＣＨの衝突率を低減すると共に、ＲＡＣＨの検出特性を向上させる無線送信装置及び無線送信方法を開示する。これらの装置及び方法によれば、ネットワーク側がＵＥに割り当てたシグネチャ数が多いほど、ＵＥが自身にシグネチャを割り当てる条件を緩め、ＵＥが自身に割り当てたシグネチャを用いたＲＡ数の統計的な平均値である期待値を小さくし、ネットワーク側がＵＥに割り当てたシグネチャ数が少ないほど、ＵＥが自身にシグネチャを割り当てる条件を制限し、ＵＥが自身に割り当てたシグネチャを用いたＲＡ数の期待値を大きくする。

Description

本発明は、無線送信装置及び無線送信方法に関する。
セルラ通信システムに代表される移動体通信システム、または、無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムにおいては、送信領域にランダムアクセス領域が設けられる。このランダムアクセス領域は、端末局（以下、「ＵＥ」という）が基地局（以下、「ＢＳ」という）に最初に接続要求を行う場合、あるいは、ＢＳなどがＵＥの送信時間や送信帯域を割り当てる集中管理システムにおいて新たな帯域割り当て要求を行う場合、上り回線の送信領域に設けられる。なお、基地局はアクセスポイント又はＮｏｄｅＢと呼ばれることがある。
また、現在規格化が行われている3GPP RAN LTEなどのＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）を用いたシステムでは、最初に接続要求を行う場合（ＵＥの電源ＯＮ時だけではなく、ハンドオーバ時、一定期間通信を行っていない場合、チャネルの状況による同期外れなど、上り回線の送信タイミング同期が確立されていない場合）に、上り送信タイミング同期取得、ＢＳへの接続要求（Association Request）、または帯域割当要求（Resource Request）を行う最初のプロセスにランダムアクセスが利用される。
ランダムアクセス領域（以下、「ＲＡスロット」という）で送信されるランダムアクセスバースト（以下、「ＲＡバースト」という）は、スケジュールされる他のチャネルとは異なり、シグネチャ系列の衝突（複数のＵＥが同じＲＡスロットを用いて同一シグネチャ系列を送信すること）又はシグネチャ系列間の干渉により受信エラー及び再送が発生する。ＲＡバーストの衝突、または受信エラーが発生すると、ＲＡバーストを含む上り送信タイミング同期取得及びＢＳへの接続要求処理の処理遅延が大きくなる。このため、シグネチャ系列の衝突率の低減、シグネチャ系列の検出特性の向上が要求されている。
シグネチャ系列の検出特性の向上を図る方法として、自己相関特性が低い系列であり、かつ、系列間の相互相関特性も低いGCL（Generalized chirp like）系列又はZadoff-Chu系列からシグネチャ系列を生成することが検討されている。なお、ランダムアクセスチャネルを構成する、送受信間で既知な信号系列のことをプリアンブルといい、プリアンブルは、一般に、自己相関特性及び相互相関特性の良好な信号系列で構成される。また、シグネチャはプリアンブルパターンの１つ１つであり、ここでは、シグネチャ系列とプリアンブルパターンは同義であるものとする。
また、非特許文献１に記載の技術では、ＲＡバースト送信を含む初回セルアクセス（Initial cell access）を、ネットワーク側（ＢＳ側）から開始する処理とＵＥ側から開始する処理とに分類し、ＲＡバースト送信に関わるシステム情報を含めたページング情報をＲＡバースト送信でネットワーク側からＵＥに通知することにより、シグネチャ系列の衝突率の低減及び検出特性の向上が図られている。
具体的には、下り回線で通知されるページング情報に、上り回線の干渉情報（UL Interference）と、再送時間間隔などを示す動的パーシステントレベルパラメータ（Dynamic persistent level parameter）とを含め、ページング情報をＵＥ毎あるいは複数のＵＥに対してＰＣＨ（Paging Channel）を用いて通知する。
ページング情報を受信したＵＥは、上り回線の干渉情報をＲＡバーストの送信電力設定に用いる。また、上り回線の干渉情報と動的パーシステントレベルパラメータとを用いて、ＲＡバースト送信の誤り率、かつ、ＲＡバースト送信時間間隔を制御することができるため、ＲＡバースト送信の優先度を制御可能であり、ＵＥはより効果的なシグネチャ系列を選択することが可能となる。
このように、ページングで送信されるＲＡＣＨシステム情報により、ネットワーク側から開始するアクセス手順では、ＲＡＣＨの検出特性は向上するが、一方で、ＲＡＣＨ送信は、なおもContention based accessであるため、シグネチャの衝突が発生する。
そこで、シグネチャの衝突を回避するため、ネットワーク側から開始するアクセス手順では、ＲＡＣＨ送信に用いるシグネチャとスロットとを割り当て、割り当てたシグネチャとスロットとをページングでＵＥに通知することが考えられる。なお、ＵＥでは、ページングで通知されたシグネチャはＵＥ側から開始するＲＡＣＨ送信には用いないように設定しておく。
R2-052769, LG Electronics, "Initial access for LTE" 3GPP TSG-RAN Working Group 2 #49 Seoul, Korea, November. 7-11, 2005
しかしながら、ネットワーク側がＵＥに割り当てるシグネチャが常時予約されていると、ＵＥ側が自身に割り当てるシグネチャ数が減少するため、ＵＥ側が自身に割り当てたシグネチャを含むＲＡＣＨの衝突が増加する。
さらに、シグネチャに用いるプリアンブルパターンが非直交の場合（系列間が直交でも周波数選択性フェージングなどにより直交性がくずれる）、衝突が発生しなくても、同じＲＡＣＨ送信領域に多数のＲＡＣＨ送信があると、符号間干渉が増加するため検出特性が著しく劣化する。一方で、ネットワーク側、ＵＥ側のＲＡＣＨ送信用にそれぞれ別のＲＡＣＨ送信領域を設けると、ＲＡＣＨ送信領域のオーバーヘッドが増加する。
本発明の目的は、ＲＡＣＨの衝突率を低減すると共に、ＲＡＣＨの検出特性を向上させる無線送信装置及び無線送信方法を提供することである。
本発明の無線送信装置は、通信相手側であるネットワーク側によって他の無線通信端末装置に割り当てられたシグネチャ数が多いほど、自装置にシグネチャを割り当てる条件を制約し、前記ネットワーク側によって他の無線通信端末装置に割り当てられたシグネチャ数が少ないほど、自装置にシグネチャを割り当てる条件を緩和するＲＡバースト送信制御手段と、前記条件を満たす場合、シグネチャを含めたランダムアクセスバーストを生成するＲＡバースト生成手段と、生成された前記ランダムアクセスバーストを送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
本発明の無線送信方法は、通信相手側であるネットワーク側によって他の無線通信端末装置に割り当てられたシグネチャ数が多いほど、自装置にシグネチャを割り当てる条件を制約し、前記ネットワーク側によって他の無線通信端末装置に割り当てられたシグネチャ数が少ないほど、自装置にシグネチャを割り当てる条件を緩和するＲＡバースト送信制御工程と、前記条件を満たす場合、シグネチャを含めたランダムアクセスバーストを生成するＲＡバースト生成工程と、生成された前記ランダムアクセスバーストを送信する送信工程と、を具備するようにした。
本発明によれば、ＲＡＣＨの衝突率を低減すると共に、ＲＡＣＨの検出特性を向上させることができる。
本発明の実施の形態１に係る基地局装置の構成を示すブロック図 図１に示したシグネチャテーブル記憶部のシグネチャの区分を示す図 ページング情報の構成を示す概念図 本発明の実施の形態１に係る端末局装置の構成を示すブロック図 図４に示した端末局装置のＲＡバースト送信制御部の動作を示すフロー図 ＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を示す図 図１に示したＢＳと図４に示したＵＥとのランダムアクセス手順を示すシーケンス図 ページング情報のその他の構成を示す概念図 本発明の実施の形態２におけるＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を示す図 ＲＡスロット＃１と後続するＲＡスロット＃２及び＃３に含まれるシグネチャの由来の遷移を示す図 本発明の実施の形態３におけるＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を示す図 シグネチャ割当数と符号間干渉の関係を示す図 ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数と干渉電力との関係を示す図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る基地局装置１００の構成を示すブロック図である。この図において、シグネチャテーブル記憶部１０１は、シグネチャＩＤとシグネチャ系列とを一対一で対応させたテーブルを記憶する。このシグネチャＩＤは、図２に示すように、１〜Ｋ（領域（Ａ））をネットワーク側がＵＥに割り当てるシグネチャとし、Ｋ＋１〜Ｎ（領域（Ｂ））をＵＥが自身に割り当てるシグネチャとする。
シグネチャ系列割当制御部１０２は、図示せぬ上位層からページング対象となるＵＥの識別子（ＵＥ ＩＤ）を取得する一方、シグネチャテーブル記憶部１０１からシグネチャＩＤを読み出し、読み出したシグネチャＩＤをページング対象となるＵＥに割り当てる。
ページング情報処理部１０３は、ページング情報生成部１０４、符号化部１０５、変調部１０６を備えている。ページング情報生成部１０４は、シグネチャ系列割当制御部１０２から出力されたシグネチャＩＤ、ＲＡスロット情報（ＲＡチャネルを割り当てるスロットの番号）、及び、図示せぬ上位層から入力されるページング制御情報（ＵＥ ＩＤ、その他ページングで通知する情報）を含めて、図３に示すようなページングチャネル（下り制御チャネル）を生成する。生成されたページングチャネルは符号化部１０５に出力される。
符号化部１０５は、ページング情報生成部１０４から出力されたページングチャネルを符号化し、変調部１０６は、符号化されたページングチャネルをＢＰＳＫ、ＱＰＳＫなどの変調方式によって変調する。変調されたページングチャネルは多重部１１０に出力される。
ＤＬデータ送信処理部１０７は、符号化部１０８及び変調部１０９を備え、ＤＬ送信データの送信処理を行う。符号化部１０８は、ＤＬ送信データを符号化し、変調部１０９は、符号化されたＤＬ送信データをＢＰＳＫ、ＱＰＳＫなどの変調方式によって変調し、変調したＤＬ送信データを多重部１１０に出力する。
多重部１１０は、変調部１０６から出力されたページングチャネルと、変調部１０９から出力されたＤＬ送信データとを時間多重、周波数多重、空間多重、または、符号多重を行い、多重信号を送信ＲＦ部１１１に出力する。
送信ＲＦ部１１１は、多重部１１０から出力された多重信号にＤ／Ａ変換、フィルタリング、アップコンバート等の所定の無線送信処理を施し、無線送信処理を施した信号をアンテナ１１２から送信する。
受信ＲＦ部１１３は、アンテナ１１２を介して受信した信号にダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線受信処理を施し、無線受信処理を施した信号を分離部１１４に出力する。
分離部１１４は、受信ＲＦ部１１３から出力された信号をＲＡスロットとＵＬデータスロットとに分離し、分離したＲＡスロットをシグネチャ系列検出部１１５に、ＵＬデータスロットをＵＬデータ受信処理部１１６の復調部１１７にそれぞれ出力する。
シグネチャ系列検出部１１５は、分離部１１４から出力されたＲＡスロットについて、シグネチャテーブル記憶部１０１に記憶されたシグネチャを用いて相関処理等のプリアンブル波形検出処理を行い、シグネチャ系列が送信されたか否かを検出する。検出結果（ＲＡバースト検出情報）は図示せぬ上位層に出力される。
ＵＬデータ受信処理部１１６は、復調部１１７及び復号化部１１８を備え、ＵＬデータの受信処理を行う。復調部１１７は、分離部１１４から出力されたＵＬデータの伝送路応答歪補正を行い、変調方式に対応した硬判定又は軟判定による信号点判定を行い、復号化部１１８は、復調部１１７による信号点判定の結果について誤り訂正処理を行い、ＵＬ受信データを出力する。
図４は、本発明の実施の形態１に係る端末局装置１５０の構成を示すブロック図である。この図において、受信ＲＦ部１５２は、図１に示したＢＳから送信された信号をアンテナ１５１を介して受信し、受信した信号にダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線受信処理を施し、無線受信処理を施した信号を分離部１５３に出力する。
分離部１５３は、受信ＲＦ部１５２から出力された信号に含まれるページングチャネルとＤＬデータとをそれぞれ分離し、分離したＤＬデータをＤＬデータ受信処理部１５４の復調部１５５に、ページングチャネルをページング情報受信処理部１５７の復調部１５８に出力する。
ＤＬデータ受信処理部１５４は、復調部１５５及び復号化部１５６を備え、ＤＬデータの受信処理を行う。復調部１５５は、分離部１５３から出力されたＤＬデータの伝送路応答歪補正を行い、変調方式に対応した硬判定又は軟判定による信号点判定を行い、復号化部１５６は、復調部１５５による信号点判定結果について誤り訂正処理を行い、ＤＬ受信データを出力する。
ページング情報受信処理部１５７は、復調部１５８、復号化部１５９及びページング情報処理部１６０を備え、ページングチャネルの受信処理を行う。復調部１５８は、分離部１５３から出力されたページングチャネルの伝送路応答歪補正を行い、変調方式に対応した硬判定又は軟判定による信号点判定を行い、復号化部１５９は、復調部１５８によるページングチャネルの信号点判定結果について誤り訂正処理を行い、ページング情報を出力する。誤り訂正処理されたページング情報はページング情報処理部１６０に出力される。
ページング情報処理部１６０は、復号化部１５９からページング情報を取得したか否かを判定し、ページング情報を取得したら、取得したページング情報をＲＡバースト送信制御部１６１に出力する。一方、ページング情報を取得していなければ、その旨をＲＡバースト送信制御部１６１に通知する。
ＲＡバースト送信制御部１６１は、ページング情報処理部１６０から出力されたページング情報が自局宛であるか否かを判定する。ページング情報が自局宛である場合には、ページング情報処理部１６０から出力されたページング情報に含まれるシグネチャＩＤ及びＲＡスロット情報をＲＡバースト生成部１６３に出力する。また、ページング情報が自局宛ではない場合（他局宛てである場合）には、図示せぬ上位層から入力されるＲＡバースト送信優先度情報が後述する条件を満たせば、その旨をＲＡバースト生成部１６３に通知する。ここで、ＲＡバースト送信優先度情報とは、緊急通信、遅延要求の厳しいサービス（例えば、VoIP, Video streaming, Gamingなど）、再送ＲＡＣＨ（再送回数が多いほど優先度が高い）、高額なサービスなど、通信サービスの緊急度又は優先度を示す情報をいう。なお、ＲＡバースト送信制御部１６１の詳細については後述する。
シグネチャテーブル記憶部１６２は、図１に示したＢＳ１００のシグネチャテーブル記憶部１０１が有するシグネチャテーブル、すなわち、シグネチャＩＤとシグネチャ系列とを一対一で対応させたテーブルを記憶する。なお、このシグネチャＩＤの区分もシグネチャテーブル記憶部１０１が有するシグネチャテーブル同様、図２に示すように、１〜Ｋ（領域（Ａ））をネットワーク側がＵＥ１５０に割り当てるシグネチャとし、Ｋ＋１〜Ｎ（領域（Ｂ））をＵＥ１５０が割り当てるシグネチャとする。
ＲＡバースト生成部１６３は、ＲＡバースト送信制御部１６１から出力されたシグネチャＩＤに対応するシグネチャ系列をシグネチャテーブル記憶部１６２から読み出し、読み出したシグネチャ系列を含めてＲＡバーストを生成し、生成したＲＡバーストを多重部１６７に出力する。
ＵＬデータ送信処理部１６４は、符号化部１６５及び変調部１６６を備え、ＵＬ送信データの送信処理を行う。符号化部１６５は、ＵＬ送信データを符号化し、変調部１６６は、符号化されたＵＬ送信データをＢＰＳＫ、ＱＰＳＫなどの変調方式によって変調し、変調したＵＬ送信データを多重部１６７に出力する。
多重部１６７は、ＲＡバースト生成部１６３から出力されたＲＡバーストと、変調部１６６から出力されたＵＬ送信データとを多重し、多重信号を送信ＲＦ部１６８に出力する。
送信ＲＦ部１６８は、多重部１６７から出力された多重信号にＤ／Ａ変換、フィルタリング、アップコンバート等の所定の無線送信処理を施し、無線送信処理を施した信号をアンテナ１５１から送信する。
次に、図４に示した端末局装置のＲＡバースト送信制御部１６１の動作について図５を用いて説明する。図５において、ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）２０１では、ＲＡバースト送信制御部１６１は、ページング情報処理部１６０からページング情報を取得する。
ＳＴ２０２では、取得したページング情報に含まれるＵＥ ＩＤが自局を示すか否かを判定し、自局を示す場合には、ＳＴ２０３に移行し、自局を示さない場合には、ＳＴ２０４に移行する。
ＳＴ２０３では、取得したページング情報に含まれるシグネチャＩＤ（図２に示す領域（Ａ）の１つ）を用いて、同じく取得したページング情報によって指定されたＲＡスロットでＲＡバース送信を行うため、シグネチャＩＤ及びＲＡスロット情報をＲＡバースト生成部１６３に出力する。
ＳＴ２０４では、上位層から入力されるＲＡバースト送信優先度情報（又はＲＡＣＨ送信理由）と、ネットワーク側が他ＵＥに割り当てたシグネチャ数とに基づいて、ＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を参照し、ＲＡバーストの送信可否を決定する。なお、ネットワーク側が他ＵＥに割り当てたシグネチャ数は、ページング情報に含まれるＵＥ ＩＤの数と同数であり、このＵＥ ＩＤ数から取得することができる。ＲＡバースト送信が許可された場合は、ＳＴ２０５に移行し、ＲＡバースト送信が許可されない場合は、ＳＴ２０２に戻り、次のＲＡスロットについて処理を行う。
ＳＴ２０５では、ＵＥ側が自身に割り当てるシグネチャ（図２に示す領域（Ｂ））の中から、予め決められた選択規則に従って、シグネチャＩＤを決定する。ここで、予め決められた選択規則の一例としては、利用可能なシグネチャの中からランダムに１つのシグネチャを決定する方法が一般的である。ＳＴ２０５で決定したシグネチャＩＤ及びＲＡスロット情報をＲＡバースト生成部１６３に出力する。
なお、ＳＴ２０４では、ＳＴ２０１において、ページング情報の復調に失敗した場合、または、復調そのものを行わずページング情報の有無が分からない場合、ネットワーク側でＵＥに割り当て可能なシグネチャが全て割り当てられた状態として、ＲＡバーストの送信可否を決定することにより、そのＲＡスロットへのＲＡバースト送信が輻輳しないよう制御することができる。
また、ＳＴ２０５では、ＳＴ２０１において、他ＵＥ宛てに通知されたシグネチャＩＤを取得できるため、ネットワーク側で他のＵＥに割り当てられなかったシグネチャをＵＥが自身に割り当てるようにしてもよい。これにより、ＵＥが自身に割り当てることが可能なシグネチャ数が増加するため、ＲＡＣＨの衝突率を低減することができる。
ここで、ＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件について図６を用いて説明する。ここでは、１ＲＡスロットに４つのシグネチャを多重する場合を例示する。
図６に示すように、ネットワーク側がＵＥに割り当てたシグネチャ数が０である場合には、条件の制約はなく、全てのＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる。
また、ネットワーク側がＵＥに割り当てたシグネチャ数が１及び２である場合には、再送ＲＡ又は緊急通信（Emergency call）などの優先度の高いサービス（High priority）のＵＥのみが自身にシグネチャを割り当てることができる。
さらに、ネットワーク側がＵＥに割り当てたシグネチャ数が３及び４である場合、緊急通信（Emergency call）のＵＥのみが自身にシグネチャを割り当てることができる。
このように、ネットワーク側がＵＥに割り当てたシグネチャ数が多いほど、ＵＥが自身に割り当てたシグネチャを用いたＲＡ数の期待値（統計的な平均値）を小さくし、ネットワーク側がＵＥに割り当てたシグネチャ数が少ないほど、ＵＥが自身に割り当てたシグネチャを用いたＲＡ数の期待値を大きくすることにより、１ＲＡスロットにおける全てのＲＡＣＨプリアンブルの検出特性の所要条件を満たしつつ、ＲＡＣＨ送信数を最大とすることができる。
なお、図４に示したＵＥ１５０のＲＡバースト送信制御部１６１が図６に示す条件に基づいて、自身にシグネチャを割り当てられるか否かを判定する。
次に、図１に示したＢＳ１００と図４に示したＵＥ１５０とのランダムアクセス手順について図７を用いて説明する。ここでは、まず、ＵＥ１５０が一定期間データの送受信を行っていない状態（IDLE状態）にあるものとする。
図７において、ＳＴ３０１では、ＢＳ１００が上位層からＵＥ１５０宛てのユーザデータを取得する。ＵＥ１５０との接続が確立されていない状態であるため、ＢＳ１００は取得したユーザデータを一時保持する。
ＳＴ３０２では、ＢＳ１００のシグネチャテーブル記憶部１０１が保持するシグネチャテーブルの領域（Ａ）（図２参照）から１つのシグネチャを選択し、選択したシグネチャをＵＥ１５０に割り当てる。
ＳＴ３０３では、ＵＥ１５０のＵＥ ＩＤ、ＵＥ１５０に割り当てたシグネチャのＩＤ及びＲＡスロット情報を含めたページング情報を下り制御チャネル（例えば、ページングチャネル）を用いてＵＥ１５０に通知する。
ＳＴ３０４では、ページング情報を受信したＵＥ１５０がページング情報に含まれるＵＥ ＩＤ、割り当てられたシグネチャＩＤ及びＲＡスロットを取得する。取得したＵＥ ＩＤが自局を示す場合、取得したシグネチャＩＤに対応するシグネチャをＢＳ１００と同じシグネチャテーブルから読み出し、ＳＴ３０５では、取得したＲＡスロットを用いてＲＡバースト送信を行う。
ＳＴ３０６では、ＲＡバーストを受信したＢＳ１００が、受信したＲＡバーストのうち、ＳＴ３０３においてページング情報に含めたシグネチャＩＤに該当するプリアンブルを検出すると、ＲＡバーストに対するＡＣＫ、上り送信開始タイミング制御情報（Time alignment情報）、帯域割当通知などに用いる一時的なＵＥ ＩＤ（ＷＣＤＭＡでは、C-RNTIに相当）を通知するなど、ユーザデータ送信を行うために必要な情報の送受信をＵＥ１５０との間で行う。
ＳＴ３０７では、ＢＳ１００とＵＥ１５０との間でユーザデータの帯域割当及びユーザデータの送受信を行う。
このように実施の形態１によれば、ネットワーク側で他のＵＥに割り当てるシグネチャ数に応じて、ＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を設定しておくことにより、ＵＥはネットワーク側で割り当てられていないシグネチャを予め決められた選択規則（例えば、ランダムに選択）に従って選択することができ、ＲＡＣＨの衝突率を低減することができる。また、ＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件をシグネチャ間の相互干渉電力が許容干渉電力を満たす範囲で設定することにより、シグネチャ間の相互干渉電力の増加を抑えることができるので、ＲＡＣＨの検出特性を向上させることができる。
なお、本実施の形態では、シグネチャＩＤを通知する方法として、図３に示すように、明示的にシグネチャＩＤを制御情報として送信する方法でもよいし、同時に発生した複数のページング情報をまとめて通知する場合、図８に示すように、ＵＥ ＩＤの順序とシグネチャＩＤの順序をあらかじめ設定しておくことにより、シグネチャＩＤを通知する制御情報の増加を防ぐことができる。また、ページング用ＲＡスロットをページング情報で通知する場合も同様である。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る基地局装置及び端末局装置の構成は、実施の形態１の図１及び図２に示した構成と同一であり、一部の機能が異なるのみなので、図１及び図２を援用し、異なる機能についてのみ説明し、重複する説明は省略する。
図９は、本発明の実施の形態２におけるＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を示す図である。ネットワーク側でＵＥに割り当てたシグネチャ数は再送毎に減少することを考慮し、図９に示すように、ネットワーク側でＵＥに割り当てたシグネチャを含むＲＡスロット（初回ＲＡスロット）、次ＲＡスロット、次々ＲＡスロットの順に、ＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を緩和する。
具体的には、初回ＲＡスロットでは、実施の形態１の図６に示した条件と同一とする。また、次ＲＡスロットでは、ネットワーク側でＵＥに割り当てたシグネチャ数が０〜２である場合には、条件の制約はなく、全てのＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる。
また、次ＲＡスロットでは、ネットワーク側がＵＥに割り当てたシグネチャ数が３及び４である場合には、再送ＲＡ又は緊急通信（Emergency call）などの優先度の高いサービス（High priority）のＵＥのみが自身にシグネチャを割り当てることができる。
また、次々ＲＡスロットでは、ネットワーク側でＵＥに割り当てたシグネチャ数が０〜４の全ての場合に条件の制約はなく、全てのＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる。
ここでは、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数あたりの受信成功率（再送率）及びＲＡバーストの再送回数から得られる次ＲＡスロットの再送ＲＡ数の期待値に基づいて、ＵＥが自身に割り当てるシグネチャを用いたＲＡ数の期待値を制御する。
図１０に、ＲＡスロット＃１（初回ＲＡスロット）と後続するＲＡスロット＃２（次ＲＡスロット）及び＃３（次々ＲＡスロット）に含まれ、ネットワーク側がＵＥにシグネチャを割り当てた送信ＲＡバースト数の遷移を示す。この図では、ＲＡスロット＃１では、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数を４とし、ＵＥが自身に割り当てるシグネチャ数を１としている。このとき、ネットワーク側でＵＥに割り当てたシグネチャを用いたＲＡのうち３つが受信成功し、１つが受信失敗したものとする。
続いて、ＲＡスロット＃２では、ＲＡスロット＃１で受信失敗したＲＡを再送し、残りの４つをＵＥが自身に割り当てるシグネチャとする。さらに、ＲＡスロット＃３では、このＲＡスロットで送信可能なＲＡ数５の全てをＵＥが自身に割り当てるシグネチャとする。
このように実施の形態２によれば、ネットワーク側でＵＥに割り当てたシグネチャを含むＲＡスロットに後続するＲＡスロットについて、シグネチャ割当されたＲＡバーストの再送回数が減少することを考慮し、ＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を緩和することにより、後続するＲＡスロットにおいて条件に該当しないＵＥも自身にシグネチャを割り当てることができるようになり、ＲＡスロットの利用効率を向上させることができる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る基地局装置及び端末局装置の構成は、実施の形態１の図１及び図２に示した構成と同一であり、一部の機能が異なるのみなので、図１及び図２を援用し、異なる機能についてのみ説明し、重複する説明は省略する。
図１１は、本発明の実施の形態３におけるＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を示す図である。なお、比較のため、図１１の左側に実施の形態１の図６に示した条件を示す。
ここでは、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャの割り当て順序を直交性の高い（符号間干渉の小さい）シグネチャシーケンスから割り当てる。このような割り当てを行うことにより、図１２に示すような、シグネチャ割当数と符号間干渉の関係を有する。すなわち、シグネチャの割当数が増加するほど、符号間干渉量が指数的に増加する。
したがって、図１１に示すように、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数が増加するほど、同時に送信するシーケンス間の相互干渉量が指数的に増加するため、ＵＥが自身に割り当てたシグネチャを用いたＲＡ数の期待値を指数的に減少させるように条件を設定する。
図１３に、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数と干渉電力との関係を示す。この図に示すように、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数が少ない場合、この割り当てられたシグネチャ間の干渉電力が小さいため、ＵＥが自身に割り当てるシグネチャ数を増加させることができる。
一方、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数が多い場合、この割り当てられたシグネチャ間の干渉電力が大きいため、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数が常に最大値ではない限り、平均干渉電力は小さくなるので、ＵＥに割り当て可能なシグネチャ数を増加させることができる。
このように実施の形態３によれば、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャの割り当て順序を符号間干渉の小さいシグネチャシーケンスから割り当てることにより、ＵＥが自身に割り当てるシグネチャを用いたＲＡに対してより大きな干渉マージンを与えることができるので、ＲＡスロットあたりで送受信可能なＲＡ数を増加させることができる。
なお、上記各実施の形態では、ネットワーク側でＵＥに割り当てたシグネチャをページングチャネルを用いてＵＥに通知するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、スケジューリング情報を含む下り制御チャネル、Ｌ２／Ｌ３制御メッセージを含む下り共通チャネルを用いて通知してもよい。
また、上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
また、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チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。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、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。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よい。
さらには、半導体技術の進歩また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よい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
２００６年９月２６日出願の特願２００６−２６１１９７の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明にかかる無線送信装置及び無線送信方法は、ＲＡＣＨの衝突率を低減すると共に、ＲＡＣＨの検出特性を向上させることができ、例えば、移動体通信システム等に適用できる。
本発明は、無線送信装置及び無線送信方法に関する。
セルラ通信システムに代表される移動体通信システム、または、無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムにおいては、送信領域にランダムアクセス領域が設けられる。このランダムアクセス領域は、端末局（以下、「ＵＥ」という）が基地局（以下、「ＢＳ」という）に最初に接続要求を行う場合、あるいは、ＢＳなどがＵＥの送信時間や送信帯域を割り当てる集中管理システムにおいて新たな帯域割り当て要求を行う場合、上り回線の送信領域に設けられる。なお、基地局はアクセスポイント又はＮｏｄｅＢと呼ばれることがある。
また、現在規格化が行われている3GPP RAN LTEなどのＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）を用いたシステムでは、最初に接続要求を行う場合（ＵＥの電源ＯＮ時だけではなく、ハンドオーバ時、一定期間通信を行っていない場合、チャネルの状況による同期外れなど、上り回線の送信タイミング同期が確立されていない場合）に、上り送信タイミング同期取得、ＢＳへの接続要求（Association Request）、または帯域割当要求（Resource Request）を行う最初のプロセスにランダムアクセスが利用される。
ランダムアクセス領域（以下、「ＲＡスロット」という）で送信されるランダムアクセスバースト（以下、「ＲＡバースト」という）は、スケジュールされる他のチャネルとは異なり、シグネチャ系列の衝突（複数のＵＥが同じＲＡスロットを用いて同一シグネチャ系列を送信すること）又はシグネチャ系列間の干渉により受信エラー及び再送が発生する。ＲＡバーストの衝突、または受信エラーが発生すると、ＲＡバーストを含む上り送信タイミング同期取得及びＢＳへの接続要求処理の処理遅延が大きくなる。このため、シグネチャ系列の衝突率の低減、シグネチャ系列の検出特性の向上が要求されている。
シグネチャ系列の検出特性の向上を図る方法として、自己相関特性が低い系列であり、かつ、系列間の相互相関特性も低いGCL（Generalized chirp like）系列又はZadoff-Chu系列からシグネチャ系列を生成することが検討されている。なお、ランダムアクセスチャネルを構成する、送受信間で既知な信号系列のことをプリアンブルといい、プリアンブルは、一般に、自己相関特性及び相互相関特性の良好な信号系列で構成される。また、シグネチャはプリアンブルパターンの１つ１つであり、ここでは、シグネチャ系列とプリアンブルパターンは同義であるものとする。
また、非特許文献１に記載の技術では、ＲＡバースト送信を含む初回セルアクセス（Initial cell access）を、ネットワーク側（ＢＳ側）から開始する処理とＵＥ側から開始する処理とに分類し、ＲＡバースト送信に関わるシステム情報を含めたページング情報をＲＡバースト送信でネットワーク側からＵＥに通知することにより、シグネチャ系列の衝突率の低減及び検出特性の向上が図られている。
具体的には、下り回線で通知されるページング情報に、上り回線の干渉情報（UL Interference）と、再送時間間隔などを示す動的パーシステントレベルパラメータ（Dynamic persistent level parameter）とを含め、ページング情報をＵＥ毎あるいは複数のＵＥに対してＰＣＨ（Paging Channel）を用いて通知する。
ページング情報を受信したＵＥは、上り回線の干渉情報をＲＡバーストの送信電力設定
に用いる。また、上り回線の干渉情報と動的パーシステントレベルパラメータとを用いて、ＲＡバースト送信の誤り率、かつ、ＲＡバースト送信時間間隔を制御することができるため、ＲＡバースト送信の優先度を制御可能であり、ＵＥはより効果的なシグネチャ系列を選択することが可能となる。
このように、ページングで送信されるＲＡＣＨシステム情報により、ネットワーク側から開始するアクセス手順では、ＲＡＣＨの検出特性は向上するが、一方で、ＲＡＣＨ送信は、なおもContention based accessであるため、シグネチャの衝突が発生する。
そこで、シグネチャの衝突を回避するため、ネットワーク側から開始するアクセス手順では、ＲＡＣＨ送信に用いるシグネチャとスロットとを割り当て、割り当てたシグネチャとスロットとをページングでＵＥに通知することが考えられる。なお、ＵＥでは、ページングで通知されたシグネチャはＵＥ側から開始するＲＡＣＨ送信には用いないように設定しておく。
R2-052769, LG Electronics, "Initial access for LTE" 3GPP TSG-RAN Working Group 2 #49 Seoul, Korea, November. 7-11, 2005
しかしながら、ネットワーク側がＵＥに割り当てるシグネチャが常時予約されていると、ＵＥ側が自身に割り当てるシグネチャ数が減少するため、ＵＥ側が自身に割り当てたシグネチャを含むＲＡＣＨの衝突が増加する。
さらに、シグネチャに用いるプリアンブルパターンが非直交の場合（系列間が直交でも周波数選択性フェージングなどにより直交性がくずれる）、衝突が発生しなくても、同じＲＡＣＨ送信領域に多数のＲＡＣＨ送信があると、符号間干渉が増加するため検出特性が著しく劣化する。一方で、ネットワーク側、ＵＥ側のＲＡＣＨ送信用にそれぞれ別のＲＡＣＨ送信領域を設けると、ＲＡＣＨ送信領域のオーバーヘッドが増加する。
本発明の目的は、ＲＡＣＨの衝突率を低減すると共に、ＲＡＣＨの検出特性を向上させる無線送信装置及び無線送信方法を提供することである。
本発明の無線送信装置は、通信相手側であるネットワーク側によって他の無線通信端末装置に割り当てられたシグネチャ数が多いほど、自装置にシグネチャを割り当てる条件を制約し、前記ネットワーク側によって他の無線通信端末装置に割り当てられたシグネチャ数が少ないほど、自装置にシグネチャを割り当てる条件を緩和するＲＡバースト送信制御手段と、前記条件を満たす場合、シグネチャを含めたランダムアクセスバーストを生成するＲＡバースト生成手段と、生成された前記ランダムアクセスバーストを送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
本発明の無線送信方法は、通信相手側であるネットワーク側によって他の無線通信端末装置に割り当てられたシグネチャ数が多いほど、自装置にシグネチャを割り当てる条件を制約し、前記ネットワーク側によって他の無線通信端末装置に割り当てられたシグネチャ数が少ないほど、自装置にシグネチャを割り当てる条件を緩和するＲＡバースト送信制御工程と、前記条件を満たす場合、シグネチャを含めたランダムアクセスバーストを生成するＲＡバースト生成工程と、生成された前記ランダムアクセスバーストを送信する送信工程と、を具備するようにした。
本発明によれば、ＲＡＣＨの衝突率を低減すると共に、ＲＡＣＨの検出特性を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る基地局装置１００の構成を示すブロック図である。この図において、シグネチャテーブル記憶部１０１は、シグネチャＩＤとシグネチャ系列とを一対一で対応させたテーブルを記憶する。このシグネチャＩＤは、図２に示すように、１〜Ｋ（領域（Ａ））をネットワーク側がＵＥに割り当てるシグネチャとし、Ｋ＋１〜Ｎ（領域（Ｂ））をＵＥが自身に割り当てるシグネチャとする。
シグネチャ系列割当制御部１０２は、図示せぬ上位層からページング対象となるＵＥの識別子（ＵＥ ＩＤ）を取得する一方、シグネチャテーブル記憶部１０１からシグネチャＩＤを読み出し、読み出したシグネチャＩＤをページング対象となるＵＥに割り当てる。
ページング情報処理部１０３は、ページング情報生成部１０４、符号化部１０５、変調部１０６を備えている。ページング情報生成部１０４は、シグネチャ系列割当制御部１０２から出力されたシグネチャＩＤ、ＲＡスロット情報（ＲＡチャネルを割り当てるスロットの番号）、及び、図示せぬ上位層から入力されるページング制御情報（ＵＥ ＩＤ、その他ページングで通知する情報）を含めて、図３に示すようなページングチャネル（下り制御チャネル）を生成する。生成されたページングチャネルは符号化部１０５に出力される。
符号化部１０５は、ページング情報生成部１０４から出力されたページングチャネルを符号化し、変調部１０６は、符号化されたページングチャネルをＢＰＳＫ、ＱＰＳＫなどの変調方式によって変調する。変調されたページングチャネルは多重部１１０に出力される。
ＤＬデータ送信処理部１０７は、符号化部１０８及び変調部１０９を備え、ＤＬ送信デ
ータの送信処理を行う。符号化部１０８は、ＤＬ送信データを符号化し、変調部１０９は、符号化されたＤＬ送信データをＢＰＳＫ、ＱＰＳＫなどの変調方式によって変調し、変調したＤＬ送信データを多重部１１０に出力する。
多重部１１０は、変調部１０６から出力されたページングチャネルと、変調部１０９から出力されたＤＬ送信データとを時間多重、周波数多重、空間多重、または、符号多重を行い、多重信号を送信ＲＦ部１１１に出力する。
送信ＲＦ部１１１は、多重部１１０から出力された多重信号にＤ／Ａ変換、フィルタリング、アップコンバート等の所定の無線送信処理を施し、無線送信処理を施した信号をアンテナ１１２から送信する。
受信ＲＦ部１１３は、アンテナ１１２を介して受信した信号にダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線受信処理を施し、無線受信処理を施した信号を分離部１１４に出力する。
分離部１１４は、受信ＲＦ部１１３から出力された信号をＲＡスロットとＵＬデータスロットとに分離し、分離したＲＡスロットをシグネチャ系列検出部１１５に、ＵＬデータスロットをＵＬデータ受信処理部１１６の復調部１１７にそれぞれ出力する。
シグネチャ系列検出部１１５は、分離部１１４から出力されたＲＡスロットについて、シグネチャテーブル記憶部１０１に記憶されたシグネチャを用いて相関処理等のプリアンブル波形検出処理を行い、シグネチャ系列が送信されたか否かを検出する。検出結果（ＲＡバースト検出情報）は図示せぬ上位層に出力される。
ＵＬデータ受信処理部１１６は、復調部１１７及び復号化部１１８を備え、ＵＬデータの受信処理を行う。復調部１１７は、分離部１１４から出力されたＵＬデータの伝送路応答歪補正を行い、変調方式に対応した硬判定又は軟判定による信号点判定を行い、復号化部１１８は、復調部１１７による信号点判定の結果について誤り訂正処理を行い、ＵＬ受信データを出力する。
図４は、本発明の実施の形態１に係る端末局装置１５０の構成を示すブロック図である。この図において、受信ＲＦ部１５２は、図１に示したＢＳから送信された信号をアンテナ１５１を介して受信し、受信した信号にダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線受信処理を施し、無線受信処理を施した信号を分離部１５３に出力する。
分離部１５３は、受信ＲＦ部１５２から出力された信号に含まれるページングチャネルとＤＬデータとをそれぞれ分離し、分離したＤＬデータをＤＬデータ受信処理部１５４の復調部１５５に、ページングチャネルをページング情報受信処理部１５７の復調部１５８に出力する。
ＤＬデータ受信処理部１５４は、復調部１５５及び復号化部１５６を備え、ＤＬデータの受信処理を行う。復調部１５５は、分離部１５３から出力されたＤＬデータの伝送路応答歪補正を行い、変調方式に対応した硬判定又は軟判定による信号点判定を行い、復号化部１５６は、復調部１５５による信号点判定結果について誤り訂正処理を行い、ＤＬ受信データを出力する。
ページング情報受信処理部１５７は、復調部１５８、復号化部１５９及びページング情報処理部１６０を備え、ページングチャネルの受信処理を行う。復調部１５８は、分離部１５３から出力されたページングチャネルの伝送路応答歪補正を行い、変調方式に対応し
た硬判定又は軟判定による信号点判定を行い、復号化部１５９は、復調部１５８によるページングチャネルの信号点判定結果について誤り訂正処理を行い、ページング情報を出力する。誤り訂正処理されたページング情報はページング情報処理部１６０に出力される。
ページング情報処理部１６０は、復号化部１５９からページング情報を取得したか否かを判定し、ページング情報を取得したら、取得したページング情報をＲＡバースト送信制御部１６１に出力する。一方、ページング情報を取得していなければ、その旨をＲＡバースト送信制御部１６１に通知する。
ＲＡバースト送信制御部１６１は、ページング情報処理部１６０から出力されたページング情報が自局宛であるか否かを判定する。ページング情報が自局宛である場合には、ページング情報処理部１６０から出力されたページング情報に含まれるシグネチャＩＤ及びＲＡスロット情報をＲＡバースト生成部１６３に出力する。また、ページング情報が自局宛ではない場合（他局宛てである場合）には、図示せぬ上位層から入力されるＲＡバースト送信優先度情報が後述する条件を満たせば、その旨をＲＡバースト生成部１６３に通知する。ここで、ＲＡバースト送信優先度情報とは、緊急通信、遅延要求の厳しいサービス（例えば、VoIP, Video streaming, Gamingなど）、再送ＲＡＣＨ（再送回数が多いほど優先度が高い）、高額なサービスなど、通信サービスの緊急度又は優先度を示す情報をいう。なお、ＲＡバースト送信制御部１６１の詳細については後述する。
シグネチャテーブル記憶部１６２は、図１に示したＢＳ１００のシグネチャテーブル記憶部１０１が有するシグネチャテーブル、すなわち、シグネチャＩＤとシグネチャ系列とを一対一で対応させたテーブルを記憶する。なお、このシグネチャＩＤの区分もシグネチャテーブル記憶部１０１が有するシグネチャテーブル同様、図２に示すように、１〜Ｋ（領域（Ａ））をネットワーク側がＵＥ１５０に割り当てるシグネチャとし、Ｋ＋１〜Ｎ（領域（Ｂ））をＵＥ１５０が割り当てるシグネチャとする。
ＲＡバースト生成部１６３は、ＲＡバースト送信制御部１６１から出力されたシグネチャＩＤに対応するシグネチャ系列をシグネチャテーブル記憶部１６２から読み出し、読み出したシグネチャ系列を含めてＲＡバーストを生成し、生成したＲＡバーストを多重部１６７に出力する。
ＵＬデータ送信処理部１６４は、符号化部１６５及び変調部１６６を備え、ＵＬ送信データの送信処理を行う。符号化部１６５は、ＵＬ送信データを符号化し、変調部１６６は、符号化されたＵＬ送信データをＢＰＳＫ、ＱＰＳＫなどの変調方式によって変調し、変調したＵＬ送信データを多重部１６７に出力する。
多重部１６７は、ＲＡバースト生成部１６３から出力されたＲＡバーストと、変調部１６６から出力されたＵＬ送信データとを多重し、多重信号を送信ＲＦ部１６８に出力する。
送信ＲＦ部１６８は、多重部１６７から出力された多重信号にＤ／Ａ変換、フィルタリング、アップコンバート等の所定の無線送信処理を施し、無線送信処理を施した信号をアンテナ１５１から送信する。
次に、図４に示した端末局装置のＲＡバースト送信制御部１６１の動作について図５を用いて説明する。図５において、ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）２０１では、ＲＡバースト送信制御部１６１は、ページング情報処理部１６０からページング情報を取得する。
ＳＴ２０２では、取得したページング情報に含まれるＵＥ ＩＤが自局を示すか否かを判定し、自局を示す場合には、ＳＴ２０３に移行し、自局を示さない場合には、ＳＴ２０４に移行する。
ＳＴ２０３では、取得したページング情報に含まれるシグネチャＩＤ（図２に示す領域（Ａ）の１つ）を用いて、同じく取得したページング情報によって指定されたＲＡスロットでＲＡバース送信を行うため、シグネチャＩＤ及びＲＡスロット情報をＲＡバースト生成部１６３に出力する。
ＳＴ２０４では、上位層から入力されるＲＡバースト送信優先度情報（又はＲＡＣＨ送信理由）と、ネットワーク側が他ＵＥに割り当てたシグネチャ数とに基づいて、ＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を参照し、ＲＡバーストの送信可否を決定する。なお、ネットワーク側が他ＵＥに割り当てたシグネチャ数は、ページング情報に含まれるＵＥ ＩＤの数と同数であり、このＵＥ ＩＤ数から取得することができる。ＲＡバースト送信が許可された場合は、ＳＴ２０５に移行し、ＲＡバースト送信が許可されない場合は、ＳＴ２０２に戻り、次のＲＡスロットについて処理を行う。
ＳＴ２０５では、ＵＥ側が自身に割り当てるシグネチャ（図２に示す領域（Ｂ））の中から、予め決められた選択規則に従って、シグネチャＩＤを決定する。ここで、予め決められた選択規則の一例としては、利用可能なシグネチャの中からランダムに１つのシグネチャを決定する方法が一般的である。ＳＴ２０５で決定したシグネチャＩＤ及びＲＡスロット情報をＲＡバースト生成部１６３に出力する。
なお、ＳＴ２０４では、ＳＴ２０１において、ページング情報の復調に失敗した場合、または、復調そのものを行わずページング情報の有無が分からない場合、ネットワーク側でＵＥに割り当て可能なシグネチャが全て割り当てられた状態として、ＲＡバーストの送信可否を決定することにより、そのＲＡスロットへのＲＡバースト送信が輻輳しないよう制御することができる。
また、ＳＴ２０５では、ＳＴ２０１において、他ＵＥ宛てに通知されたシグネチャＩＤを取得できるため、ネットワーク側で他のＵＥに割り当てられなかったシグネチャをＵＥが自身に割り当てるようにしてもよい。これにより、ＵＥが自身に割り当てることが可能なシグネチャ数が増加するため、ＲＡＣＨの衝突率を低減することができる。
ここで、ＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件について図６を用いて説明する。ここでは、１ＲＡスロットに４つのシグネチャを多重する場合を例示する。
図６に示すように、ネットワーク側がＵＥに割り当てたシグネチャ数が０である場合には、条件の制約はなく、全てのＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる。
また、ネットワーク側がＵＥに割り当てたシグネチャ数が１及び２である場合には、再送ＲＡ又は緊急通信（Emergency call）などの優先度の高いサービス（High priority）のＵＥのみが自身にシグネチャを割り当てることができる。
さらに、ネットワーク側がＵＥに割り当てたシグネチャ数が３及び４である場合、緊急通信（Emergency call）のＵＥのみが自身にシグネチャを割り当てることができる。
このように、ネットワーク側がＵＥに割り当てたシグネチャ数が多いほど、ＵＥが自身に割り当てたシグネチャを用いたＲＡ数の期待値（統計的な平均値）を小さくし、ネットワーク側がＵＥに割り当てたシグネチャ数が少ないほど、ＵＥが自身に割り当てたシグネ
チャを用いたＲＡ数の期待値を大きくすることにより、１ＲＡスロットにおける全てのＲＡＣＨプリアンブルの検出特性の所要条件を満たしつつ、ＲＡＣＨ送信数を最大とすることができる。
なお、図４に示したＵＥ１５０のＲＡバースト送信制御部１６１が図６に示す条件に基づいて、自身にシグネチャを割り当てられるか否かを判定する。
次に、図１に示したＢＳ１００と図４に示したＵＥ１５０とのランダムアクセス手順について図７を用いて説明する。ここでは、まず、ＵＥ１５０が一定期間データの送受信を行っていない状態（IDLE状態）にあるものとする。
図７において、ＳＴ３０１では、ＢＳ１００が上位層からＵＥ１５０宛てのユーザデータを取得する。ＵＥ１５０との接続が確立されていない状態であるため、ＢＳ１００は取得したユーザデータを一時保持する。
ＳＴ３０２では、ＢＳ１００のシグネチャテーブル記憶部１０１が保持するシグネチャテーブルの領域（Ａ）（図２参照）から１つのシグネチャを選択し、選択したシグネチャをＵＥ１５０に割り当てる。
ＳＴ３０３では、ＵＥ１５０のＵＥ ＩＤ、ＵＥ１５０に割り当てたシグネチャのＩＤ及びＲＡスロット情報を含めたページング情報を下り制御チャネル（例えば、ページングチャネル）を用いてＵＥ１５０に通知する。
ＳＴ３０４では、ページング情報を受信したＵＥ１５０がページング情報に含まれるＵＥ ＩＤ、割り当てられたシグネチャＩＤ及びＲＡスロットを取得する。取得したＵＥ ＩＤが自局を示す場合、取得したシグネチャＩＤに対応するシグネチャをＢＳ１００と同じシグネチャテーブルから読み出し、ＳＴ３０５では、取得したＲＡスロットを用いてＲＡバースト送信を行う。
ＳＴ３０６では、ＲＡバーストを受信したＢＳ１００が、受信したＲＡバーストのうち、ＳＴ３０３においてページング情報に含めたシグネチャＩＤに該当するプリアンブルを検出すると、ＲＡバーストに対するＡＣＫ、上り送信開始タイミング制御情報（Time alignment情報）、帯域割当通知などに用いる一時的なＵＥ ＩＤ（ＷＣＤＭＡでは、C-RNTIに相当）を通知するなど、ユーザデータ送信を行うために必要な情報の送受信をＵＥ１５０との間で行う。
ＳＴ３０７では、ＢＳ１００とＵＥ１５０との間でユーザデータの帯域割当及びユーザデータの送受信を行う。
このように実施の形態１によれば、ネットワーク側で他のＵＥに割り当てるシグネチャ数に応じて、ＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を設定しておくことにより、ＵＥはネットワーク側で割り当てられていないシグネチャを予め決められた選択規則（例えば、ランダムに選択）に従って選択することができ、ＲＡＣＨの衝突率を低減することができる。また、ＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件をシグネチャ間の相互干渉電力が許容干渉電力を満たす範囲で設定することにより、シグネチャ間の相互干渉電力の増加を抑えることができるので、ＲＡＣＨの検出特性を向上させることができる。
なお、本実施の形態では、シグネチャＩＤを通知する方法として、図３に示すように、明示的にシグネチャＩＤを制御情報として送信する方法でもよいし、同時に発生した複数
のページング情報をまとめて通知する場合、図８に示すように、ＵＥ ＩＤの順序とシグネチャＩＤの順序をあらかじめ設定しておくことにより、シグネチャＩＤを通知する制御情報の増加を防ぐことができる。また、ページング用ＲＡスロットをページング情報で通知する場合も同様である。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る基地局装置及び端末局装置の構成は、実施の形態１の図１及び図２に示した構成と同一であり、一部の機能が異なるのみなので、図１及び図２を援用し、異なる機能についてのみ説明し、重複する説明は省略する。
図９は、本発明の実施の形態２におけるＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を示す図である。ネットワーク側でＵＥに割り当てたシグネチャ数は再送毎に減少することを考慮し、図９に示すように、ネットワーク側でＵＥに割り当てたシグネチャを含むＲＡスロット（初回ＲＡスロット）、次ＲＡスロット、次々ＲＡスロットの順に、ＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を緩和する。
具体的には、初回ＲＡスロットでは、実施の形態１の図６に示した条件と同一とする。また、次ＲＡスロットでは、ネットワーク側でＵＥに割り当てたシグネチャ数が０〜２である場合には、条件の制約はなく、全てのＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる。
また、次ＲＡスロットでは、ネットワーク側がＵＥに割り当てたシグネチャ数が３及び４である場合には、再送ＲＡ又は緊急通信（Emergency call）などの優先度の高いサービス（High priority）のＵＥのみが自身にシグネチャを割り当てることができる。
また、次々ＲＡスロットでは、ネットワーク側でＵＥに割り当てたシグネチャ数が０〜４の全ての場合に条件の制約はなく、全てのＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる。
ここでは、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数あたりの受信成功率（再送率）及びＲＡバーストの再送回数から得られる次ＲＡスロットの再送ＲＡ数の期待値に基づいて、ＵＥが自身に割り当てるシグネチャを用いたＲＡ数の期待値を制御する。
図１０に、ＲＡスロット＃１（初回ＲＡスロット）と後続するＲＡスロット＃２（次ＲＡスロット）及び＃３（次々ＲＡスロット）に含まれ、ネットワーク側がＵＥにシグネチャを割り当てた送信ＲＡバースト数の遷移を示す。この図では、ＲＡスロット＃１では、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数を４とし、ＵＥが自身に割り当てるシグネチャ数を１としている。このとき、ネットワーク側でＵＥに割り当てたシグネチャを用いたＲＡのうち３つが受信成功し、１つが受信失敗したものとする。
続いて、ＲＡスロット＃２では、ＲＡスロット＃１で受信失敗したＲＡを再送し、残りの４つをＵＥが自身に割り当てるシグネチャとする。さらに、ＲＡスロット＃３では、このＲＡスロットで送信可能なＲＡ数５の全てをＵＥが自身に割り当てるシグネチャとする。
このように実施の形態２によれば、ネットワーク側でＵＥに割り当てたシグネチャを含むＲＡスロットに後続するＲＡスロットについて、シグネチャ割当されたＲＡバーストの再送回数が減少することを考慮し、ＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を緩和することにより、後続するＲＡスロットにおいて条件に該当しないＵＥも自身にシグネチャを割り当てることができるようになり、ＲＡスロットの利用効率を向上させる
ことができる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る基地局装置及び端末局装置の構成は、実施の形態１の図１及び図２に示した構成と同一であり、一部の機能が異なるのみなので、図１及び図２を援用し、異なる機能についてのみ説明し、重複する説明は省略する。
図１１は、本発明の実施の形態３におけるＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を示す図である。なお、比較のため、図１１の左側に実施の形態１の図６に示した条件を示す。
ここでは、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャの割り当て順序を直交性の高い（符号間干渉の小さい）シグネチャシーケンスから割り当てる。このような割り当てを行うことにより、図１２に示すような、シグネチャ割当数と符号間干渉の関係を有する。すなわち、シグネチャの割当数が増加するほど、符号間干渉量が指数的に増加する。
したがって、図１１に示すように、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数が増加するほど、同時に送信するシーケンス間の相互干渉量が指数的に増加するため、ＵＥが自身に割り当てたシグネチャを用いたＲＡ数の期待値を指数的に減少させるように条件を設定する。
図１３に、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数と干渉電力との関係を示す。この図に示すように、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数が少ない場合、この割り当てられたシグネチャ間の干渉電力が小さいため、ＵＥが自身に割り当てるシグネチャ数を増加させることができる。
一方、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数が多い場合、この割り当てられたシグネチャ間の干渉電力が大きいため、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数が常に最大値ではない限り、平均干渉電力は小さくなるので、ＵＥに割り当て可能なシグネチャ数を増加させることができる。
このように実施の形態３によれば、ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャの割り当て順序を符号間干渉の小さいシグネチャシーケンスから割り当てることにより、ＵＥが自身に割り当てるシグネチャを用いたＲＡに対してより大きな干渉マージンを与えることができるので、ＲＡスロットあたりで送受信可能なＲＡ数を増加させることができる。
なお、上記各実施の形態では、ネットワーク側でＵＥに割り当てたシグネチャをページングチャネルを用いてＵＥに通知するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、スケジューリング情報を含む下り制御チャネル、Ｌ２／Ｌ３制御メッセージを含む下り共通チャネルを用いて通知してもよい。
また、上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
また、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チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。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、専用回路または汎用プロセッサ
で実現してもよい。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よい。
さらには、半導体技術の進歩また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よい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
２００６年９月２６日出願の特願２００６−２６１１９７の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明にかかる無線送信装置及び無線送信方法は、ＲＡＣＨの衝突率を低減すると共に、ＲＡＣＨの検出特性を向上させることができ、例えば、移動体通信システム等に適用できる。
本発明の実施の形態１に係る基地局装置の構成を示すブロック図 図１に示したシグネチャテーブル記憶部のシグネチャの区分を示す図 ページング情報の構成を示す概念図 本発明の実施の形態１に係る端末局装置の構成を示すブロック図 図４に示した端末局装置のＲＡバースト送信制御部の動作を示すフロー図 ＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を示す図 図１に示したＢＳと図４に示したＵＥとのランダムアクセス手順を示すシーケンス図 ページング情報のその他の構成を示す概念図 本発明の実施の形態２におけるＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を示す図 ＲＡスロット＃１と後続するＲＡスロット＃２及び＃３に含まれるシグネチャの由来の遷移を示す図 本発明の実施の形態３におけるＵＥが自身にシグネチャを割り当てることができる条件を示す図 シグネチャ割当数と符号間干渉の関係を示す図 ネットワーク側でＵＥに割り当てるシグネチャ数と干渉電力との関係を示す図

Claims (4)

  1. 通信相手側であるネットワーク側によって他の無線通信端末装置に割り当てられたシグネチャ数が多いほど、自装置にシグネチャを割り当てる条件を制約し、前記ネットワーク側によって他の無線通信端末装置に割り当てられたシグネチャ数が少ないほど、自装置にシグネチャを割り当てる条件を緩和するＲＡバースト送信制御手段と、
    前記条件を満たす場合、シグネチャを含めたランダムアクセスバーストを生成するＲＡバースト生成手段と、
    生成された前記ランダムアクセスバーストを送信する送信手段と、
    を具備する無線送信装置。
  2. 前記ＲＡバースト送信制御手段は、前記ネットワーク側によって割り当てられたシグネチャを含むスロットに対して、前記スロットに後続するスロットでは、自装置にシグネチャを割り当てる条件を順次緩和する請求項１に記載の無線送信装置。
  3. 前記ＲＡバースト送信制御手段は、前記ネットワーク側によって直交性の高いシグネチャから割り当てられた場合、前記ネットワーク側によって割り当てられたシグネチャ数が多いほど、自装置にシグネチャを割り当てる条件をより制約し、前記ネットワーク側によって割り当てられたシグネチャ数が少ないほど、自装置にシグネチャを割り当てる条件をより緩和する請求項１に記載の無線送信装置。
  4. 通信相手側であるネットワーク側によって他の無線通信端末装置に割り当てられたシグネチャ数が多いほど、自装置にシグネチャを割り当てる条件を制約し、前記ネットワーク側によって他の無線通信端末装置に割り当てられたシグネチャ数が少ないほど、自装置にシグネチャを割り当てる条件を緩和するＲＡバースト送信制御工程と、
    前記条件を満たす場合、シグネチャを含めたランダムアクセスバーストを生成するＲＡバースト生成工程と、
    生成された前記ランダムアクセスバーストを送信する送信工程と、
    を具備する無線送信方法。
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