(57)【要約】  優先的に基地局との接続を確立することが望まれる端末について、基地局との接続を確立しやすくする。第１の端末は、基地局に第１の数値を表す第１のプリアンブル信号を送信する。第２の端末は、基地局に第２の数値を表す第２のプリアンブル信号を送信する。基地局は、第１および第２のプリアンブル信号を受信すると、第１および第２の数値を特定する。基地局は、閾値と第１の数値を比較すると共に、閾値と第２の数値を比較する。第１の数値が閾値よりも大きく、第２の数値が閾値以下の場合、基地局は、第１の端末との接続の確立を、第２の端末との接続の確立よりも優先する。
2012063350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局により形成されるセルに第１および第２の端末が位置する無線通信システムにおいて、
前記第１の端末は、前記基地局に第１の数値を表す第１のプリアンブル信号を送信し、
前記第２の端末は、前記基地局に第２の数値を表す第２のプリアンブル信号を送信し、
前記基地局は、前記第１および第２のプリアンブル信号を受信すると、前記第１および第２の数値を特定し、
前記基地局は、閾値と前記第１の数値を比較すると共に、前記閾値と前記第２の数値を比較し、
前記第１の数値が前記閾値よりも大きく、前記第２の数値が前記閾値以下の場合、前記基地局は、前記第１の端末との接続の確立を、前記第２の端末との接続の確立よりも優先する
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記基地局は、前記基地局が接続を許可する対象端末から送信されたプリアンブル信号が表す数値の特定に用いられる前記第１の数値と前記閾値の差分を含む許可メッセージを前記第１および第２の端末に送信し、
前記第１の端末は、前記許可メッセージで通知された前記差分と前記閾値との和が前記第１の数値に一致することを確認すると、前記基地局との接続を確立するための制御メッセージを前記基地局に送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記閾値は、前記許可メッセージで、前記対象端末から送信されたプリアンブル信号が表す数値を通知するために使用されるビット数で表現できる最大値である
ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
端末からプリアンブル信号を受信する受信部と、
前記プリアンブル信号で表される数値を特定する特定部と、
特定された前記数値を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている数値のうち、前記閾値より大きい数値が優先的に選択されるように数値を選択すると共に、選択された数値を前記記憶部から削除する選択部と、
前記選択された数値を表すプリアンブル信号を送信した端末との間の接続を許可する許可メッセージを生成するメッセージ生成部と、
前記許可メッセージを送信する送信部
を備えることを特徴とする基地局装置。
【請求項５】
前記メッセージ生成部は、
前記選択された数値が前記閾値より大きい場合、前記選択された数値と前記閾値の差分を前記許可メッセージに含め、
前記選択された数値が前記閾値以下の場合、前記選択された数値を前記許可メッセージに含める
ことを特徴とする請求項４に記載の基地局装置。    
【請求項６】
前記閾値は、前記許可メッセージで、前記対象端末から送信されたプリアンブル信号が表す数値を通知するために使用されるビット数で表現できる最大値である
ことを特徴とする請求項５に記載の基地局装置。
【請求項７】
基地局からメッセージを受信する受信部と、
前記基地局に接続を要求するプリアンブル信号を生成するために、閾値より大きい数値を決定する決定部と、
決定された数値を表すプリアンブル信号を生成する信号生成部と、
生成されたプリアンブル信号を前記基地局に送信する送信部と、
前記基地局が接続を許可する端末から受信したプリアンブルで表される数値を通知する許可メッセージを受信すると、前記許可メッセージに含まれている値と前記閾値との合計値を前記決定された数値と比較すると共に、前記合計値と前記決定された数値が一致すると、前記基地局から接続が許可されたと判定する判定部、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項８】
第１および第２の端末が位置するセルにおいて、
前記第１の端末は、前記セルを形成する基地局に第１の数値を表す第１のプリアンブル信号を送信し、
前記第２の端末は、前記基地局に第２の数値を表す第２のプリアンブル信号を送信し、
前記基地局は、前記第１および第２のプリアンブル信号を受信すると、前記第１および第２の数値を特定し、
前記基地局は、閾値と前記第１の数値を比較すると共に、前記閾値と前記第２の数値を比較し、
前記第１の数値が前記閾値よりも大きく、前記第２の数値が前記閾値以下の場合、前記基地局は、前記第１の端末との接続の確立を、前記第２の端末との接続の確立よりも優先する
ことを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信に関わる。
【背景技術】
【０００２】
端末は、基地局と通信を開始するために、Random Access Channel（ＲＡＣＨ）を介してプリアンブル信号を基地局に送信する。例えば、近年サービスの提供が予定されているLong Term Evolution（ＬＴＥ）の規格に従って動作する端末と基地局との間で、通信が開始される場合について述べる。端末は、Physical Random Access Channel（ＰＲＡＣＨ）を介してプリアンブル信号を基地局に送信する。基地局は、受信したプリアンブル信号に対応するインデックス値を取得する。さらに、基地局は、通信対象とする端末から受信したプリアンブル信号に対応するインデックス値をＲＡＣＨレスポンスメッセージに含めて、基地局が形成しているセルに位置する端末に同報送信する。端末は、ＲＡＣＨレスポンスメッセージから検出した数値と、端末が基地局に送信したプリアンブル信号に対応するインデックスを比較する。両者が一致すると、端末は、ＲＲＣ接続要求（RRC Connection Request、RadioResource Control Connection Request）メッセージ、ＲＲＣ再接続要求 (RRC Connection Reestablishment Request、Radio Resource Control Connection Reestablishment)、または、ＲＲＣ変更完了（RRC Connection Reconfiguration Complete、Radio Resource Control Connection Reconfiguration Compete）を基地局に送信する。端末が基地局からＲＲＣ接続セットアップ（RRC Connection Setup）を受信すると、基地局と端末との間でＲＲＣ接続が確立される。【０００３】
災害が発生した場合など、輻輳が発生すると、短時間の間に多数の端末が１つの基地局にプリアンブル信号を送信するため、端末が基地局に接続できない場合がある。しかし、警察官、消防隊員、救急隊員などの間では、災害の発生時に速やかに連絡を取ることが求められるため、警察官などに用いられる端末は、輻輳が発生していても優先的に基地局との通信を確立できることが望ましい。そこで、輻輳が発生した場合でも優先端末を優先的に基地局と接続する方法が考案されている。【０００４】
例えば、基地局がＲＲＣ接続を確立している端末について優先端末であるかを判定し、優先端末と判定された端末と基地局が通信を行う方法が考案されている。また、予め基地局が送信したアクセス制限のための情報を用いて、優先端末以外の端末からのアクセスを基地局が拒否する方法も考えられている。さらに、優先端末が使用するＰＲＡＣＨと優先端末以外の端末が使用するＰＲＡＣＨを別にすることも検討されている。【０００５】
関連する技術として、端末がＲＡＣＨを用いるときにプリアンブル伝送を利用して特定情報を基地局に通知し、基地局がその特定情報によってデータ伝送のための無線リソースを端末に割り当てる方法が提案されている。また、端末からの通信開始要求を許可しない場合に、基地局が、次回のプリアンブルに使用すべきシグネチャを端末に通知するシステムも知られている。このシステムでは、基地局は、指定したシグネチャを用いたプリアンブルを送ってきた移動端末に対して優先的に要求許可信号を返す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５２１８９２号公報
【特許文献２】特開２００８−１８７５５１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】3GPP TS 36.300 V8.3.0
【非特許文献２】3GPP TS 36.321 V8.7.0
【非特許文献３】3GPP TS 36.211 V8.6.0
【非特許文献４】3GPP TS 36.212 V8.3.0
【非特許文献５】3GPP TS 36.213 V8.6.0
【非特許文献６】3GPP TS 36.331 V8.5.0
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
優先端末を優先的に基地局と接続する方法として背景技術で述べた方法には、いずれも問題がある。ＲＲＣ接続後に優先端末であるかを基地局が判定する方法では、優先端末も優先端末以外の端末と同じ確率でしか基地局とＲＲＣ接続を確立することができないため、ＰＲＡＣＨが輻輳していると、優先端末も基地局に接続できない場合がある。基地局が送信したアクセス制限のための情報を用いる方法では、優先端末以外の端末が、基地局に接続できなくなるため、優先端末以外の端末のユーザの通信が妨害されてしまう。さらに、ＰＲＡＣＨを優先端末と優先端末以外の端末とで別にする方法では、帯域を有効活用できないという問題がある。【０００９】
また、基地局が指定したシグネチャを用いたプリアンブルを送ってきた移動端末に対して優先的に要求許可信号を返すシステムでも、ＲＲＣ接続に失敗した端末しか、優先的に接続することができない。従って、優先端末であっても、端末はＲＲＣ接続に失敗してからでなければ優先的に接続を確立することができない。【００１０】
このように、これまでに提案されている方法では、優先端末でも基地局との接続を確立しづらいことがある。本発明は、優先的に基地局との接続を確立することが望まれる端末について、基地局との接続を確立しやすくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ある実施形態に係る無線通信システムでは、基地局により形成されるセルに第１および第２の端末が位置する。前記第１の端末は、前記基地局に第１の数値を表す第１のプリアンブル信号を送信する。前記第２の端末は、前記基地局に第２の数値を表す第２のプリアンブル信号を送信する。前記基地局は、前記第１および第２のプリアンブル信号を受信すると、前記第１および第２の数値を特定する。前記基地局は、閾値と前記第１の数値を比較すると共に、前記閾値と前記第２の数値を比較する。前記第１の数値が前記閾値よりも大きく、前記第２の数値が前記閾値以下の場合、前記基地局は、前記第１の端末との接続の確立を、前記第２の端末との接続の確立よりも優先する。
【発明の効果】
【００１２】
優先的に基地局との接続を確立することが望まれる端末は、基地局との接続を確立しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る基地局が受信するプリアンブル信号の例を示す図である。
【図２】基地局の構成の例を説明する図である。
【図３】プリアンブルインデックステーブルの例を示す図である。
【図４】端末装置の構成の例を説明する図である。
【図５】ＳＩＢに含まれる情報要素の例を示す図である。
【図６】ルートシーケンス番号テーブルの例を示す図である。
【図７】サイクリックシフトテーブルの例を示す図である。
【図８】サイクリックシフトの例を説明する図である。
【図９】基地局の動作の例を説明するフローチャートである。
【図１０】ＲＡＣＨレスポンスメッセージのサブヘッダのフォーマットの例を示す図である。
【図１１】基地局と端末装置の間で行われるメッセージの送受信の例を説明するシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、輻輳が発生している状況であっても優先的に基地局１０に接続される端末のことを「優先端末」と記載する。優先端末は、例えば、警察官、消防隊員、救急隊員などが使用する端末である場合がある。一方、優先端末以外の端末を「非優先端末」と記載することがある。
【００１５】
図１は、実施形態に係る基地局１０が受信するプリアンブル信号の例を示す図である。基地局１０は、セル１を形成している。セル１には、非優先端末２と優先端末の端末装置５０とが位置しているものとする。なお、以下の説明では、「端末装置」の語は、優先端末の端末装置５０を指すものとする。
【００１６】
図１に示すように、端末装置５０と非優先端末２の各々は、基地局１０にプリアンブル信号３（３ａ、３ｂ）を送信する。プリアンブル信号は、基地局１０との通信の開始を要求する際に、端末装置５０もしくは非優先端末２が最初に基地局１０に送信する信号である。また、プリアンブル信号３は、プリアンブルインデックス（preamble index）と一意に対応している。例えば、端末装置５０から基地局１０に送信されるプリアンブル信号３ａに対応するプリアンブルインデックスの値はＮｐである。ここで、Ｎｐは、閾値Ｔｈより大きい値であるものとする。一方、非優先端末２は、プリアンブルインデックスがＮｎであるプリアンブル信号３ｂを生成して基地局１０に送信する。ここで、Ｎｎは閾値Ｔｈ以下の値の数であるものとする。また、非優先端末２は、閾値Ｔｈより大きい値のプリアンブルインデックスに対応するプリアンブル信号３を生成しないように設定されているものとする。すなわち、閾値Ｔｈは、非優先端末２がプリアンブルの生成に用いるプリアンブルインデックスの値の最大値以上である。例えば、ＬＴＥの規格では、プリアンブルインデックスは１〜６４の値をとるので、閾値Ｔｈは６４以上の数である。なお、基地局１０と端末装置５０は、予め、閾値Ｔｈを記憶しているものとする。
【００１７】
基地局１０は、受信したプリアンブル信号３の各々について、対応するプリアンブルインデックス値を特定する。次に、基地局１０は、接続を許可する端末を決定する。ここで、基地局１０は、閾値Ｔｈより大きい値のプリアンブルインデックスに対応するプリアンブル信号３を送信した端末に対して、優先的に接続を許可する。例えば、端末装置５０から送信されたプリアンブル信号３ａに対応するプリアンブルインデックスは閾値Ｔｈより大きいため、端末装置５０は非優先端末２よりも優先的に接続が許可される。基地局１０は、接続を許可する端末を特定できる情報を含む許可メッセージを、セル１に位置する端末に同報する。ここで、基地局１０は、端末装置５０に接続を許可する場合、プリアンブルインデックスから閾値Ｔｈを差し引いた値を、許可メッセージに含める。
【００１８】
端末装置５０は、許可メッセージに含まれている数値に閾値Ｔｈを加算した値を、端末装置５０が送信したプリアンブル信号３に対応するプリアンブルインデックス値と比較する。両者が一致すると、端末装置５０は、端末装置５０と基地局１０の間で接続を確立することが許可されたと判定して、基地局１０に制御メッセージを送信し、基地局１０との間で通信を確立する。
【００１９】
このように、基地局１０は、プリアンブル信号３が表すプリアンブルインデックス値を閾値と比較することにより、優先的に接続を確立することが望ましい端末を認識することができる。つまり、基地局１０は、ＲＡＣＨを介して端末装置５０から送信された信号を確認することにより優先的に接続を確立する端末を認識できる。このため、端末装置５０が最初に送信したプリアンブル信号が処理されるときから、端末装置５０は、基地局１０により、優先的に接続する対象に選択される。すなわち、端末装置５０は、基地局１０とのＲＲＣ接続に失敗する前から優先的に接続する対象として選択される。従って、ＲＡＣＨが輻輳していても、端末装置５０は、基地局１０との接続を確立し易い。
【００２０】
さらに、端末装置５０のＰＲＡＣＨと非優先端末２のＰＲＡＣＨは、同じ帯域を使用することができるので、帯域の無駄を省くことができる。また、非優先端末２であっても、帯域に余裕があれば、基地局１０と接続を確立することもできる場合がある。非優先端末２に接続を許可する場合、基地局１０は、接続を許可する端末から送信されたプリアンブル信号３に対応するプリアンブルインデックスを許可メッセージに含める。非優先端末２は、許可メッセージに含まれている数値を基地局１０に送信したプリアンブルインデックスと比較し、両者が一致すると非優先端末２と基地局１０の間で接続を確立する。
【００２１】
ここで、閾値Ｔｈは、実装に応じて設定される値であり、例えば、基地局１０が送信する許可メッセージの仕様などに合わせて設定される。例えば、許可メッセージでプリアンブルインデックス値を通知するために用いられるビット長で表現することができる最大の値が閾値Ｔｈに設定される場合がある。例えば、許可メッセージでは、プリアンブルインデックス値の通知に６ビットが用いられるとする。この場合、用意されているビット長では１〜６４の値以外は表現することができないので、閾値Ｔｈを６４に設定する。以下の説明では、閾値Ｔｈは、プリアンブルインデックス値を通知するために許可メッセージで用いられるビット長で表現することができる最大の値である場合について説明する。
【００２２】
図２は、基地局１０の構成の例を説明する図である。基地局１０は、Radio Frequency（ＲＦ）回路１１、Digital Signal Processor（ＤＳＰ）１２、Central Processing Unit（ＣＰＵ）１３、メモリ１４を備える。ＤＳＰ１２、ＣＰＵ１３、および、メモリ１４は、ＲＡＣＨ処理部３０として動作する。ＲＡＣＨ処理部３０は、特定部３１、選択部３２、許可メッセージ生成部３３、許可メッセージ送信部３４、および、記憶部４０を備える。ＤＳＰ１２は、特定部３１および許可メッセージ送信部３４として動作する。ＣＰＵ１３は、System Information Base（ＳＩＢ）送信部２１、選択部３２、および、許可メッセージ生成部３３として動作する。メモリ１４は、記憶部４０として動作する。また、記憶部４０はプリアンブルインデックステーブル４１を格納している。ＲＦ回路１１は、ＳＩＢ送信部２１や許可メッセージ送信部３４で送信処理が行われた信号に搬送波を掛け合わせるなどの処理を行い、セル１の中に位置する端末装置５０や非優先端末２に送信する。また、ＲＦ回路１１は、端末装置５０や非優先端末２から受信した信号から搬送波を除去する。
【００２３】
ＳＩＢ送信部２１は、基地局１０で生成されたＳＩＢを、セル１に位置する端末に送信する。ここで、端末装置５０と非優先端末２がセル１に位置する場合、ＳＩＢは、端末装置５０と非優先端末２のいずれにも同報される。ＳＩＢには、非優先端末２や端末装置５０が基地局１０との間で接続を確立する際に用いる情報が含まれている。例えば、プリアンブルに関する情報として、プリアンブル信号の生成に用いられる情報や、ＰＲＡＣＨの割り当て情報などが含まれる。ＰＲＡＣＨの割り当て情報には、プリアンブルインデックスを表すために用いられる波形やサイクリックシフトの決定に用いられる情報などが含まれる。また、プリアンブル信号の生成に関する情報には、端末装置５０や非優先端間２が許可メッセージを確認するタイミングなども指定されているものとする。
【００２４】
特定部３１は、端末装置５０や非優先端末２から受信したプリアンブル信号３の各々が表すプリアンブルインデックスを特定する。プリアンブルインデックスの特定方法については、後で詳しく述べる。特定部３１は、プリアンブル信号３が送信されたサブフレームの番号と対応付けて、特定したプリアンブルインデックスをプリアンブルインデックステーブル４１に記録する。図３（ａ）に、プリアンブルインデックステーブル４１の例を示す。なお、図３（ａ）と図３（ｂ）は、プリアンブルインデックステーブル４１の例であり、プリアンブルインデックステーブル４１は実装に応じて、プリアンブルインデックスとサブフレーム番号以外の情報も併せて格納するように変形される場合がある。
【００２５】
選択部３２は、プリアンブルインデックステーブル４１に含まれているプリアンブルインデックスと閾値Ｔｈを比較して、基地局１０が端末装置５０から送信されたプリアンブル信号を受信しているかを確認する。選択部３２は、端末装置５０から送信されたプリアンブル信号３が受信されている場合、端末装置５０に対して非優先端末２よりも優先的に接続を許可する。選択部３２の動作については、後で詳しく説明する。選択部３２は、接続を許可する端末から送信されたプリアンブルインデックスの値を許可メッセージ生成部３３に通知する。
【００２６】
許可メッセージ生成部３３は、選択部３２から通知されたプリアンブルインデックスを用いて許可メッセージを生成する。例えば、許可メッセージは、ＲＡＣＨレスポンスメッセージとすることができる。許可メッセージ生成部３３は、選択部３２から通知されたプリアンブルインデックスの値が閾値よりも大きい場合、通知されたプリアンブルインデックスの値と閾値の差分を許可メッセージで通知することができる。例えば、閾値Ｔｈが６４、接続を許可する端末装置５０から通知されたプリアンブルインデックスが７０であったとする。この場合、許可メッセージ生成部３３は、プリアンブルインデックスと閾値の差分の６を通知する許可メッセージを生成する。許可メッセージ生成部３３は、生成した許可メッセージを許可メッセージ送信部３４に出力する。許可メッセージ送信部３４は、セル１に位置する端末装置５０や非優先端末２に許可メッセージを送信する。
【００２７】
図４は、端末装置５０の構成の例を説明する図である。端末装置５０は、ＣＰＵ５１、Field Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）５２、ＲＦ回路５３、メモリ５４を備える。ＣＰＵ５１とＦＰＧＡ５２は、ＲＡＣＨ処理部７０として動作する。ＲＡＣＨ処理部７０は、決定部７１、信号生成部７２、プリアンブル信号送信部７３、許可メッセージ受信部７４、および、判定部７５として動作する。ＣＰＵ５１は、ＳＩＢ受信部６１および決定部７１として動作する。ＦＰＧＡ５２は、信号生成部７２、プリアンブル信号送信部７３、許可メッセージ受信部７４、判定部７５として動作する。メモリ５４は、記憶部８０として動作する。記憶部８０は、ルートシーケンス番号テーブル８１とサイクリックシフトテーブル８２を備える。ＲＦ回路５３は、基地局１０から受信した信号から搬送波を除去する。さらに、ＲＦ回路５３は、プリアンブル信号送信部７３で送信処理が行われた信号に搬送波を掛け合わせるなどの処理を行い、得られた信号を基地局１０に送信する。
【００２８】
ＳＩＢ受信部６１は、基地局１０から送信されたＳＩＢを取得し、ＳＩＢに含まれている情報を特定する。ＳＩＢ受信部６１は、プリアンブルの生成に用いられる情報を信号生成部７２に通知する。さらに、ＳＩＢ受信部６１は許可メッセージ受信部７４などの求めに応じてＳＩＢに含まれている情報を通知する。
【００２９】
決定部７１は、プリアンブルインデックスを決定する。決定部７１は、乱数を生成することができる。プリアンブルインデックスの決定方法については後述する。決定部７１は、決定したプリアンブルインデックスを信号生成部７２と判定部７５に通知する。
【００３０】
信号生成部７２は、決定部７１に対応するプリアンブル信号３を生成する。このとき、信号生成部７２は、ＳＩＢ受信部６１からプリアンブル信号の生成に用いられる情報を取得する。さらに、信号生成部７２は、ルートシーケンス番号テーブル８１とサイクリックシフトテーブル８２も参照する。プリアンブル信号３の生成の方法については、後で詳しく述べる。信号生成部７２は、生成したプリアンブル信号３をプリアンブル信号送信部７３に出力する。プリアンブル信号送信部７３は、プリアンブル信号３を基地局１０に送信する。
【００３１】
許可メッセージ受信部７４は、基地局１０から受信した許可メッセージに含まれている情報を特定する。例えば、許可メッセージで通知されている数値を取得し、判定部７５に出力する。判定部７５は、許可メッセージ受信部７４から入力された数値に閾値Ｔｈを加えた値を、決定部７１から通知されたプリアンブルインデックス値と比較する。両者が一致すると、判定部７５は、端末装置５０と基地局１０との間の接続が許可されたと判定する。端末装置５０は、接続が許可されると、接続を確立するための制御信号を基地局１０に送信する。
【００３２】
以下、ＳＩＢを受信した端末装置５０がプリアンブル信号３を生成するときに行う動作の例を詳しく説明する。図５は、ＳＩＢに含まれる情報要素の例を示す図である。なお、図５ではプリアンブルに関連する情報要素を示しているが、ＳＩＢには、送信電力に関する情報など、端末装置５０が基地局１０と通信する際に用いられる他の情報も含まれる。ここで、rach-Config Commonは、プリアンブルの信号生成に用いられる情報、prach-config SIBはＰＲＡＣＨの割り当て情報である。ＳＩＢ受信部６１は、ＰＲＡＣＨの割り当て情報に含まれているrootSequenceIndexやzeroCorrelationZoneConfigなどの値を信号生成部７２に通知する。
【００３３】
決定部７１は、プリアンブルインデックスを決定する。決定部７１は、１以上で閾値Ｔｈ以下の乱数を生成し、得られた乱数と閾値Ｔｈの和をプリアンブルインデックスとする。例えば、閾値Ｔｈが６４の場合、決定部７１は、１〜６４までの値の乱数を生成し、得られた乱数に６４を加えることにより、閾値Ｔｈより大きい乱数を生成する。従って、決定部７１か生成した乱数の値が１であれば、生成されたプリアンブルインデックスの値は６５となる。ここで、決定部７１がプリアンブルインデックスの生成の際に乱数を用いるのは、他の端末装置５０と同一のプリアンブル信号を生成することによって信号の衝突が起こる確率を減らすためである。決定部７１は、生成した乱数を信号生成部７２と判定部７５に通知する。
【００３４】
信号生成部７２は、決定部７１から入力されたプリアンブルインデックスを表すプリアンブル信号を生成するための波形を、rootSequenceIndexの値を用いて、ルートシーケンス番号テーブル８１に基づいて決定する。
【００３５】
図６は、ルートシーケンス番号テーブル８１の例を示す。ルートシーケンス番号テーブル８１は、ロジカルルートシーケンス番号（Logical root sequence number）とフィジカルルートシーケンス番号（Physical root sequence number、ｕ）を対応付けて記録している。ＳＩＢに含まれているrootSequenceIndexは、ロジカルルートシーケンス番号を指定する。ロジカルルートシーケンス番号は、rootSequenceIndexで指定されている値と同じ値となる。例えば、rootSequenceIndexで０〜２３のいずれかの値が指定されると、ロジカルルートシーケンス番号も、０〜２３の値である。ロジカルルートシーケンス番号＝０〜２３に対応付けられたフィジカルルートシーケンス番号のグループは、図６の例では、ルートシーケンス番号テーブル８１の１番上の欄に記録されている。そこで、rootSequenceIndexで０〜２３のいずれかの値が指定されると、信号生成部７２は、ルートシーケンス番号テーブル８１の１番上の欄から、プリアンブル信号３の生成に用いられるフィジカルルートシーケンス番号を選択する。同様に、rootSequenceIndexが２４〜２９の場合は、図６のルートシーケンス番号テーブル８１の２番目の欄、３０〜３５の場合は３番目の欄からフィジカルルートシーケンス番号が選択される。信号生成部７２は、各々のフィジカルルートシーケンス番号について、サイクリックシフトの回数分のプリアンブル信号３を生成することができる。
【００３６】
信号生成部７２は、zeroCorrelationZoneConfigの値とサイクリックシフトテーブル８２を用いて、サイクリックシフトの回数を求める。図７に、サイクリックシフトテーブル８２の例を示す。サイクリックシフトテーブル８２は、Ｎｃｓコンフィグレーション（Ncs Configuration）とＮｃｓ値が対応付けて記録されている。Ｎｃｓコンフィグレーションは、ＳＩＢのzeroCorrelationZoneConfigで通知される値と同じ値である。一方、Ｎｃｓ値は、サイクリックシフト値が１つ大きくなったときに、信号の波形がシフトされる時間を表す。信号生成部７２は、サイクリックシフトテーブル８２（図７）を用いてＮｃｓ値を求める。例えば、zeroCorrelationZoneConfigに８が指定されていると、Ｎｃｓコンフィグレーションは８である。信号生成部７２は、サイクリックシフトテーブル８２よりＮｃｓ値が４６Ｔｓであることを認識する。すなわち、信号生成部７２は、サイクリックシフト値が１つ大きくなると、信号の波形が４６Ｔｓだけシフトすることを認識する。ここで、Ｔｓは、１／（１５０００×２０４８）秒の長さの時間を表すものとする。
【００３７】
図８は、サイクリックシフトの例を説明する図である。図８の例では、プリアンブル信号３が８３９Ｔｓの長さの場合について図示している。図８に示すように、プリアンブル信号３の長さは予め決まっているため、プリアンブル信号の長さをＮｃｓ値で割って得られた数の小数点以下を切り捨てた整数が、サイクリックシフトの回数である。例えば、Ｎｃｓ値が４６Ｔｓの場合、８３９／４６＝１８．２３・・であるため、サイクリックシフトの回数は１８である。従って、Ｎｃｓ値が４６Ｔｓの場合、信号生成部７２は、１つのフィジカルルートシーケンス番号で指定される波形により１８種類のプリアンブルインデックスを表現できる。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、いずれも同じフィジカルルートシーケンス番号を用いて生成されたプリアンブル信号３を示す。図８（ａ）は、プリアンブル信号３をサイクリックシフトしていないプリアンブル信号３を示している。図８（ｂ）は、Ｎｃｓ値の分サイクリックシフトした場合のプリアンブル信号３を示す。すると、図８（ａ）のプリアンブル信号３の０〜４５Ｔｓの波形は、図８（ｂ）に示すサイクリックシフト数が１のプリアンブル信号３では、４６〜９１Ｔｓの波形に対応する。同様に、サイクリックシフト値が６のプリアンブル信号３では、図８（ｃ）に示すように波形がシフトされる。
【００３８】
信号生成部７２は、フィジカルルートシーケンス番号で指定される波形とサイクリックシフトを用いて、プリアンブルインデックスを表すプリアンブル信号３を生成する。信号生成部７２は、rootSequenceIndexと同じ値のロジカルルートシーケンス番号に対応付けられたフィジカルルートシーケンス番号のグループから、プリアンブルインデックスの表現に用いる波形を指定するフィジカルルートシーケンス番号を選択する。ここで、プリアンブルインデックスの値をサイクリックシフトの回数で割って整数未満を切り上げた値をｘとすると、信号生成部７２は、ロジカルルートシーケンス番号に対応するｘ番目のフィジカルルートシーケンス番号で指定される波形を用いる。例えば、信号生成部７２は、プリアンブルインデックス＝１の場合、rootSequenceIndexにより指定された欄の最初のフィジカルルートシーケンス番号に対応する波形をプリアンブル信号３とする。ここで、rootSequenceIndexが３であったとすると、ロジカルルートシーケンス番号は３になるので、信号生成部７２は、ルートシーケンス番号テーブル８１（図６）の１番目の欄を参照する。信号生成部７２は、プリアンブルインデックス＝１の場合、フィジカルルートシーケンス番号＝１２９の波形をプリアンブル信号３とする。
【００３９】
信号生成部７２は、プリアンブルインデックスの増加に従って、フィジカルルートシーケンス番号で指定された波形をサイクリックシフトする。ここで、プリアンブルインデックスの値をサイクリックシフトの回数で割ったときに得られる余りをｙとすると、信号生成部７２は、ｙをサイクリックシフト値とする。すなわち、信号生成部７２は、選択したフィジカルルートシーケンス番号で指定された波形を、Ｎｃｓ値のｙ倍の長さだけサイクリックシフトした波形をプリアンブル信号３とする。従って、プリアンブルインデックス値を表現するために用いられるフィジカルルートシーケンス番号とサイクリックシフトの関係は、以下のようになる。ここで、フィジカルルートシーケンス番号をｕで表す。
【００４０】
PremableIndex＝１  ：ｕ＝１２９、サイクリックシフト値＝０
PremableIndex＝２  ：ｕ＝１２９、サイクリックシフト値＝１
PremableIndex＝３  ：ｕ＝１２９、サイクリックシフト値＝２
・・・
PremableIndex＝１９：ｕ＝１２９、サイクリックシフト値＝１８
PremableIndex＝２０：ｕ＝７１０、サイクリックシフト値＝０
・・・
PremableIndex＝３９：ｕ＝１４０、サイクリックシフト値＝０
・・・
PremableIndex＝５８：ｕ＝６６９、サイクリックシフト値＝０
・・・
PremableIndex＝６５：ｕ＝６６９、サイクリックシフト値＝７
PremableIndex＝６６：ｕ＝６６９、サイクリックシフト値＝８
PremableIndex＝６７：ｕ＝６６９、サイクリックシフト値＝９
・・・
【００４１】
以上の方法で信号生成部７２は、決定部７１から通知されたプリアンブルインデックスを表現する信号を生成する。例えば、プリアンブルインデックスが６５である場合、信号生成部７２は、フィジカルルートシーケンス番号＝６６９の波形を、４６Ｔｓ×７回分＝３２２Ｔｓだけシフトさせてプリアンブル信号３を生成する。信号生成部７２は、生成したプリアンブル信号３を送信部７３に出力する。プリアンブル信号送信部７３は、入力された信号を基地局１０に送信する。
【００４２】
図９は、基地局１０の動作の例を説明するフローチャートである。図９を参照しながら、プリアンブル信号３を受信した後の基地局１０の動作の例を説明する。なお、前述のとおり、基地局１０は、閾値Ｔｈの値を予め保持しているものとする。また、図９の例では、許可メッセージはＲＡＣＨレスポンスメッセージであるものとする。また、許可メッセージの生成では、変数ｎと定数Ｋが用いられる。定数Ｋは、１つのサブフレームで送信されるＲＡＣＨレスポンスの数を表すものとする。変数ｎは、生成されたＲＡＣＨレスポンスを計数するために用いられる。
【００４３】
特定部３１は、ＳＩＢ送信部２１がＳＩＢを送信すると、受信されるプリアンブル信号の波形をプリアンブルインデックスごとに予測する。この予測は、送信されたＳＩＢで指定されている波形に対応するフィジカルルートシーケンス番号とサイクリックシフトのシフト量に基づいて行われる。このとき、特定部３１は、閾値Ｔｈより大きな値のプリアンブルインデックスに対応するプリアンブル信号３の波形も予測する。基地局１０がプリアンブル信号３を受信すると、特定部３１は、予測した波形と受信したプリアンブル信号３をマッチングすることにより、プリアンブル信号３に対応するプリアンブルインデックス値を求める（ステップＳ１）。特定部３１は、求めたプリアンブルインデックス値を、サブフレーム番号と対応付けてプリアンブルインデックステーブル４１（図３）に記録する（ステップＳ２）。このため、特定部３１や選択部３２などは、プリアンブルインデックステーブル４１のサブフレーム番号を確認することにより、プリアンブルインデックスが基地局１０に受信された順序を認識することができる。
【００４４】
プリアンブル信号に対する許可メッセージの生成が開始されると、許可メッセージ生成部３３は、変数ｎを０に設定する。さらに、選択部３２は、プリアンブルインデックステーブル４１に含まれているデータのうち、最大のサブフレーム番号よりもある値以上小さいサブフレーム番号に対応付けられているデータを消去する（ステップＳ１１）。例えば、選択部３２は、プリアンブルインデックステーブル４１に記録されている最大のサブフレーム番号よりも１０以上小さいサブフレーム番号に対応付けられているデータを消去する。この処理により、プリアンブルインデックステーブル４１に記録されているデータは、基地局１０が現在の時刻から一定の期間内に受信したプリアンブル信号３に関するデータとなり、古いデータが削除される。
【００４５】
次に、選択部３２は、プリアンブルインデックステーブル４１に閾値Ｔｈよりも大きいプリアンブルインデックス値が記録されているかを確認する（ステップＳ１２）。プリアンブルインデックステーブル４１に閾値Ｔｈよりも大きいプリアンブルインデックス値が記録されている場合、選択部３２は、閾値Ｔｈよりも大きいプリアンブルインデックス値を優先的に選択する（ステップＳ１２でＹｅｓ、ステップＳ１３）。ここで、閾値Ｔｈよりも大きいプリアンブルインデックス値が複数記録されている場合、選択部３２は、最も早い時刻に基地局１０に受信されたプリアンブルインデックス値を優先的に選択する。また、同じサブフレーム番号に対応付けられたプリアンブルインデックスが複数ある場合、選択部３２は、優先的に選択するプリアンブルインデックスのうちの一方を選択する。例えば、閾値Ｔｈが６４であり、選択部３２が図３（ａ）のプリアンブルインデックステーブル４１を参照した場合、選択部３２は、サブフレーム番号２００１に対応付けられているプリアンブルインデックス６５と６７のうちの一方を選択する。ここでは、選択部３２がプリアンブルインデックス＝６５を選択したものとする。
【００４６】
一方、プリアンブルインデックステーブル４１に閾値Ｔｈよりも大きいプリアンブルインデックス値が記録されていない場合、選択部３２は、サブフレーム番号が最も小さいプリアンブルインデックスを選択する（ステップＳ１２でＮｏ、ステップＳ１４）。例えば、ステップＳ１１でプリアンブルインデックステーブル４１が図３（ｂ）に示すように更新されたとする。この場合、ステップＳ１２において選択部３２は、プリアンブルインデックステーブル４１には閾値より大きいプリアンブルインデックスが記録されていないと判定する。そこで、選択部３２は、サブフレーム番号が１９９９のプリアンブルインデックス１８を選択する。プリアンブルインデックスの選択が終わると、選択部３２は、選択したプリアンブルインデックス値をプリアンブルインデックステーブル４１から削除し、許可メッセージ生成部３３に通知する。
【００４７】
許可メッセージ生成部３３は、Random Access Preamble IDentitfier（ＲＡＰＩＤ）を含むＲＡＣＨレスポンスメッセージを生成する。ＲＡＰＩＤは、基地局１０が接続を許可する端末から送信されたプリアンブル信号３に対応するプリアンブルインデックスが記録される。図１０は、ＲＡＣＨレスポンスメッセージのサブヘッダのフォーマットの例を示す図である。Ｅはextended bitであり、ＲＡＰＩＤの後に情報があるかを示す。ここで用いられるサブヘッダでは、ＲＡＰＩＤの後に情報が含まれていないため、「０」が指定される。また、Ｔは、ランダムアクセスＩＤを含むかを示し、ＲＡＰＩＤを含むメッセージでは「１」に設定される。図１０に示すように、ＲＡＣＨレスポンスメッセージに含まれるＲＡＰＩＤは６ビットであるので、ＲＡＰＩＤには、１〜６４の値が記録される。ここで、閾値ＴｈはＲＡＰＩＤの格納に用いられるビット数で表される最大値であるので、閾値Ｔｈよりも大きいプリアンブルインデックスをＲＡＰＩＤに記録することができない。そこで、許可メッセージ生成部３３は、選択部３２から通知されたプリアンブルインデックス値と閾値Ｔｈを比較し、比較結果に応じてＲＡＰＩＤの値を決定し、ＲＡＣＨレスポンスメッセージを生成する（ステップＳ１５）。すなわち、選択されたプリアンブルインデックスが閾値Ｔｈよりも大きい場合、許可メッセージ生成部３３は、プリアンブルインデックス値から閾値Ｔｈを差し引いて得られた値をＲＡＰＩＤに格納する。例えば、ステップＳ１３で選択されたプリアンブルインデックス値は６５であり、閾値Ｔｈの６４よりも大きいとする。すると、許可メッセージ生成部３３は、プリアンブルインデックス値から閾値Ｔｈを差し引いた値（６５−６４＝１）をＲＡＰＩＤとするＲＡＣＨレスポンスメッセージを生成する。一方、ステップＳ１４で述べたように、選択されたプリアンブルインデックスが閾値Ｔｈよりも小さい場合、許可メッセージ生成部３３は、プリアンブルインデックスを含むＲＡＣＨレスポンスメッセージを生成する。
【００４８】
許可メッセージ生成部３３は、生成したＲＡＣＨレスポンスメッセージを許可メッセージ送信部３４に出力する。さらに、許可メッセージ生成部３３は、変数ｎを１つインクリメントする（ステップＳ１６）。さらに、許可メッセージ生成部３３は、変数ｎと定数Ｋを比較する（ステップＳ１７）。変数ｎが定数Ｋ以上になるまでステップＳ１２〜Ｓ１７の処理が繰り返される。
【００４９】
許可メッセージ送信部３４は、許可メッセージ生成部３３から入力されたＲＡＣＨレスポンスメッセージを、セル１に位置する端末装置５０や非優先端末２に送信する。このとき、許可メッセージ送信部３４は、プリアンブル信号３が含まれていたサブフレーム番号とＲＡＣＨ応答ウィンドウサイズを用いて、接続を許可する端末がＲＡＣＨレスポンスメッセージを受信できるタイミングで送信を行うものとする。
【００５０】
次に、端末装置５０がＲＡＣＨレスポンスメッセージを受信したときの動作について説明する。許可メッセージ受信部７４は、端末装置５０がＲＡＣＨレスポンスメッセージを受信すると、ＲＡＰＩＤに指定されている値を取得する。許可メッセージ受信部７４は、ＲＡＰＩＤに指定されている値を判定部７５に出力する。許可メッセージ受信部７４は、適宜、帯域の割り当てに関する情報などもＲＡＣＨレスポンスメッセージから取得する。
【００５１】
判定部７５は、ＲＡＰＩＤに指定されている値に閾値Ｔｈを加えた値と、端末装置５０が送信したプリアンブル信号３が表すプリアンブルインデックスを比較する。両者が一致すると、判定部７５は、端末装置５０に対して基地局１０との接続の確立が許可されたと判定する。そこで、端末装置５０は、許可メッセージ受信部７４が取得した情報で指定されている帯域を用いて、接続要求メッセージを基地局１０に送信する。
【００５２】
図１１は、基地局１０と端末装置５０の間で行われるメッセージの送受信の例を説明するシーケンス図である。図１１を参照しながら、端末装置５０と基地局１０の動作について経時的に述べる。
【００５３】
（１）端末装置５０は、ＲＡＣＨを介して、プリアンブル信号３を基地局１０に送信する。
（２）基地局１０が備える特定部３１は、プリアンブル信号３が表すプリアンブルインデックスを取得し、プリアンブルインデックステーブル４１に記録する。さらに、選択部３２は、得られたプリアンブルインデックスを閾値Ｔｈと比較する。
（３）選択部３２は、閾値Ｔｈより大きいプリアンブルインデックスを優先的に選択する。
（４）基地局１０は、選択部３２が選択したプリアンブルインデックスが閾値より大きい場合、そのプリアンブルインデックスと閾値Ｔｈとの差分を通知する許可メッセージを、セル１に位置する端末に同報する。
（５）端末装置５０は、許可メッセージで通知された数値に閾値Ｔｈを加えた値を、端末装置５０が送信したプリアンブル信号３で表されるプリアンブルインデックス値と比較する。両者が一致すると、端末装置５０は、基地局１０との間で接続の確立が許可されたと判定する。
（６）端末装置５０は、接続が許可されたと判定すると、基地局１０にＲＲＣ接続要求メッセージを送信する。
（７）基地局１０は、端末装置５０にＲＲＣ接続セットアップメッセージを送信する。この後も端末装置５０と基地局１０の通信が行われる。
【００５４】
このように、本実施形態では、優先端末の端末装置５０は、非優先端末２が使用しないプリアンブルインデックスの値を用いてプリアンブル信号３を生成し、基地局１０に送信する。従って、基地局１０は、プリアンブル信号３が表すプリアンブルインデックス値を閾値と比較することにより、優先端末を認識することができるため、プリアンブル信号に対する応答の際に、優先端末に対して優先的に接続を許可することができる。従って、優先端末である端末装置５０は、基地局１０と接続を確立しやすい。
【００５５】
なお、非優先端末２の使用したプリアンブルインデックスがＲＡＰＩＤで指定されている数値と一致する場合は、端末装置５０からのＲＲＣ接続要求メッセージが非優先端末２から送信されたメッセージと衝突する可能性もある。この場合、端末装置５０はプリアンブル信号の送信を再度行うことになる。２回目以降にプリアンブル信号を送信する場合、決定部７１は新たにプリアンブルインデックスを生成するが、この場合も決定部７１は、閾値Ｔｈよりも大きな値をプリアンブルインデックスとする。従って、再送されたプリアンブル信号３も、基地局１０で優先的に選択されるため、端末装置５０が基地局１０と接続を確立できる可能性は、非優先端末２に比べて大きい。
【００５６】
なお、実施形態は上記に限られるものではなく、様々に変形可能である。例えば、決定部７１は、予め、閾値Ｔｈ以上の乱数を生成するように設定されている場合もある。
【符号の説明】
【００５７】
１  セル
２  非優先端末
３  プリアンブル
１０  基地局
１１、５３  ＲＦ回路
１２  ＤＳＰ
１３、５１  ＣＰＵ
１４  メモリ
２１  ＳＩＢ送信部
３０、７０  ＲＡＣＨ処理部
３１  特定部
３２  選択部
３３  許可メッセージ生成部
３４  許可メッセージ送信部
４０、８０  記憶部
４１  プリアンブルインデックステーブル
５０  端末装置
５２  ＦＰＧＡ
６１  ＳＩＢ受信部
７１  決定部
７２  信号生成部
７３  プリアンブル信号送信部
７４  許可メッセージ受信部
７５  判定部
８１  ルートシーケンス番号テーブル
８２  サイクリックシフトテーブル 
【図１】
2012063350.tif 000003
【図２】
2012063350.tif 000004
【図３】
2012063350.tif 000005
【図４】
2012063350.tif 000006
【図５】
2012063350.tif 000007
【図６】
2012063350.tif 000008
【図７】
2012063350.tif 000009
【図８】
2012063350.tif 000010
【図９】
2012063350.tif 000011
【図１０】
2012063350.tif 000012
【図１１】
2012063350.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月7日(2013.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局により形成されるセルに第１および第２の端末が位置する無線通信システムにおいて、
前記第１の端末は、前記基地局に第１の数値を表す第１のプリアンブル信号を送信し、
前記第２の端末は、前記基地局に第２の数値を表す第２のプリアンブル信号を送信し、
前記基地局は、前記第１および第２のプリアンブル信号を受信すると、前記第１および第２の数値を特定し、
前記基地局は、閾値と前記第１の数値を比較すると共に、前記閾値と前記第２の数値を比較し、
前記第１の数値が前記閾値よりも大きく、前記第２の数値が前記閾値以下の場合、前記基地局は、前記第１の端末との接続の確立を、前記第２の端末との接続の確立よりも優先する
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記基地局は、前記基地局が接続を許可する対象端末から送信されたプリアンブル信号が表す数値の特定に用いられる前記第１の数値と前記閾値の差分を含む許可メッセージを前記第１および第２の端末に送信し、
前記第１の端末は、前記許可メッセージで通知された前記差分と前記閾値との和が前記第１の数値に一致することを確認すると、前記基地局との接続を確立するための制御メッセージを前記基地局に送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記閾値は、前記許可メッセージで、前記対象端末から送信されたプリアンブル信号が表す数値を通知するために使用されるビット数で表現できる最大値である
ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
端末からプリアンブル信号を受信する受信部と、
前記プリアンブル信号で表される数値を特定する特定部と、
特定された前記数値を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている数値のうち、前記閾値より大きい数値が優先的に選択されるように数値を選択すると共に、選択された数値を前記記憶部から削除する選択部と、
前記選択された数値を表すプリアンブル信号を送信した端末との間の接続を許可する許可メッセージを生成するメッセージ生成部と、
前記許可メッセージを送信する送信部
を備えることを特徴とする基地局装置。
【請求項５】
基地局からメッセージを受信する受信部と、
前記基地局に接続を要求するプリアンブル信号を生成するために、閾値より大きい数値を決定する決定部と、
決定された数値を表すプリアンブル信号を生成する信号生成部と、
生成されたプリアンブル信号を前記基地局に送信する送信部と、
前記基地局が接続を許可する端末から受信したプリアンブルで表される数値を通知する許可メッセージを受信すると、前記許可メッセージに含まれている値と前記閾値との合計値を前記決定された数値と比較すると共に、前記合計値と前記決定された数値が一致すると、前記基地局から接続が許可されたと判定する判定部、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項６】
第１および第２の端末が位置するセルにおいて、
前記第１の端末は、前記セルを形成する基地局に第１の数値を表す第１のプリアンブル信号を送信し、
前記第２の端末は、前記基地局に第２の数値を表す第２のプリアンブル信号を送信し、
前記基地局は、前記第１および第２のプリアンブル信号を受信すると、前記第１および第２の数値を特定し、
前記基地局は、閾値と前記第１の数値を比較すると共に、前記閾値と前記第２の数値を比較し、
前記第１の数値が前記閾値よりも大きく、前記第２の数値が前記閾値以下の場合、前記基地局は、前記第１の端末との接続の確立を、前記第２の端末との接続の確立よりも優先する
ことを特徴とする通信方法。
【国際調査報告】
2012063350.tif 000014
2012063350.tif 000015