(57)【要約】      （修正有）【課題】アンライセンスバンドにおけるランダムアクセスプリアンブル伝送の信頼性を高める。【解決手段】ユーザ機器（ＵＥ）に、アンライセンスセル周波数帯域幅を有する少なくとも１つのアンライセンスセルが設定されており、ＵＥは、このアンライセンスセルを介してランダムアクセス手順を実行する。アンライセンスセルを介しての送信に対して、最小限周波数帯域幅しきい値が定義されている。ＵＥは、ランダムアクセス手順のためのランダムアクセスプリアンブル系列を選択し、ランダムアクセスプリアンブル系列をアンライセンスセルを介して送信する周波数帯域幅を決定する。ランダムアクセスプリアンブル系列の決定される周波数帯域幅は、少なくとも最小限周波数帯域幅しきい値である。次いでＵＥは、少なくとも、アンライセンスセルの決定された周波数帯域幅が占有されるように、ランダムアクセスプリアンブル系列を無線基地局に送信する。【選択図】図１５Ｂ
2020074616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランダムアクセスプリアンブル系列を選択する回路と、
アンライセンスバンドの周波数帯域で基地局に前記ランダムアクセスプリアンブル系列を送信する送信機と、
を備え、第１の動作および第２の動作の少なくとも１つを実行するユーザ機器であって、
前記第１の動作において、前記回路が、ライセンスバンドに使用されるランダムプリアンブル系列の長さよりも長い長さを有する第１の系列を前記ランダムアクセスプリアンブル系列として選択し、前記送信機が、前記第１の系列を前記アンライセンスバンドの周波数帯域で送信し、
前記第２の動作において、前記回路が、前記ライセンスバンドに使用されるランダムプリアンブル系列の長さと同じ長さを有する第２の系列を前記ランダムアクセスプリアンブル系列として選択し、前記送信機が、前記第２の系列を前記アンライセンスバンドの周波数帯域で繰り返して送信する、
ユーザ機器。
【請求項２】
前記送信機は、前記第２の系列を、前記周波数帯域をカバーする、前記周波数帯域の複数の異なる周波数で繰り返して送信する、請求項１に記載のユーザ機器。
【請求項３】
前記第１の系列の長さは、前記アンライセンスバンドにおけるサブキャリア間隔に依存する、請求項１に記載のユーザ機器。
【請求項４】
前記第２の系列の繰り返し数は、前記アンライセンスバンドにおけるサブキャリア間隔に依存する、請求項１に記載のユーザ機器。
【請求項５】
前記周波数帯域は、前記アンライセンスバンドに必要な最小帯域以上である、請求項１に記載のユーザ機器。
【請求項６】
前記第１の系列の長さは、前記基地局によって通知される、請求項１に記載のユーザ機器。
【請求項７】
前記第２の系列の繰り返し数は、前記基地局によって通知される、請求項１に記載のユーザ機器。
【請求項８】
ランダムアクセスプリアンブル系列を選択する工程と、
アンライセンスバンドの周波数帯域で基地局に前記ランダムアクセスプリアンブル系列を送信する工程と、
を含み、第１の動作および第２の動作の少なくとも１つを実行するランダムアクセス方法であって、
前記第１の動作において、ライセンスバンドに使用されるランダムプリアンブル系列の長さよりも長い長さを有する第１の系列が前記ランダムアクセスプリアンブル系列として選択され、前記第１の系列が前記アンライセンスバンドの周波数帯域で送信され、
前記第２の動作において、前記ライセンスバンドに使用されるランダムプリアンブル系列の長さと同じ長さを有する第２の系列が前記ランダムアクセスプリアンブル系列として選択され、前記第２の系列が前記アンライセンスバンドの周波数帯域で繰り返して送信される、
ランダムアクセス方法。
【請求項９】
前記第２の系列は、前記周波数帯域をカバーする、前記周波数帯域の複数の異なる周波数で繰り返して送信される、請求項８に記載のランダムアクセス方法。
【請求項１０】
前記第１の系列の長さは、前記アンライセンスバンドにおけるサブキャリア間隔に依存する、請求項８に記載のランダムアクセス方法。
【請求項１１】
前記第２の系列の繰り返し数は、前記アンライセンスバンドにおけるサブキャリア間隔に依存する、請求項８に記載のランダムアクセス方法。
【請求項１２】
前記周波数帯域は、前記アンライセンスバンドに必要な最小帯域以上である、請求項８に記載のランダムアクセス方法。
【請求項１３】
前記第１の系列の長さは、前記基地局によって通知される、請求項８に記載のランダムアクセス方法。
【請求項１４】
前記第２の系列の繰り返し数は、前記基地局によって通知される、請求項８に記載のランダムアクセス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、移動通信システムにおいてユーザ機器と無線基地局との間でランダムアクセス手順を実行する方法、に関する。さらに、本開示は、本明細書に記載されている（１つまたは複数の）方法に関与するユーザ機器および無線基地局、を提供する。
【背景技術】
【０００２】
ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）
ＷＣＤＭＡ（登録商標）無線アクセス技術をベースとする第３世代の移動通信システム（３Ｇ）は、世界中で広範な規模で配備されつつある。この技術を機能強化または発展・進化させるうえでの最初のステップとして、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）と、エンハンストアップリンク（高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）とも称する）とが導入され、これにより、極めて競争力の高い無線アクセス技術が提供されている。
【０００３】
ユーザからのますます増大する需要に対応し、新しい無線アクセス技術に対する競争力を確保する目的で、３ＧＰＰは、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）と称される新しい移動通信システムを導入した。ＬＴＥは、今後１０年間にわたり、データおよびメディアの高速伝送ならびに大容量の音声サポートに要求されるキャリアを提供するように設計されている。
【０００４】
ＬＴＥ（ロングタームエボリューション）に関する作業項目（ＷＩ）の仕様は、Ｅ−ＵＴＲＡ（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access（ＵＴＲＡ）：進化したＵＭＴＳ地上無線アクセス）およびＥ−ＵＴＲＡＮ（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network（ＵＴＲＡＮ）：進化したＵＭＴＳ地上無線アクセスネットワーク）と称され、最終的にリリース８（ＬＴＥリリース８）として公開される。ＬＴＥシステムは、パケットベースの効率的な無線アクセスおよび無線アクセスネットワークであり、ＩＰベースの全機能を低遅延かつ低コストで提供する。ＬＴＥでは、与えられたスペクトルを用いてフレキシブルなシステム配備を達成するために、スケーラブルな複数の送信帯域幅（例えば、１.４ＭＨｚ、３.０ＭＨｚ、５.０ＭＨｚ、１０.０ＭＨｚ、１５.０ＭＨｚ、および２０.０ＭＨｚ）が指定されている。ダウンリンクには、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）をベースとする無線アクセスが採用されている。なぜなら、かかる無線アクセスは、低いシンボルレートのため本質的にマルチパス干渉（ＭＰＩ）を受けにくく、また、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）を使用しており、さらに、さまざまな送信帯域幅の構成に対応可能だからである。アップリンクには、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency Division Multiple Access：シングルキャリア周波数分割多元接続）をベースとする無線アクセスが採用されている。なぜなら、ユーザ機器（ＵＥ）の送信出力が限られていることを考えれば、ピークデータレートを向上させるよりも広いカバレッジエリアを提供することが優先されるからである。ＬＴＥリリース８／９では、数多くの主要なパケット無線アクセス技術（例えば、ＭＩＭＯ（多入力多出力）チャネル伝送技術）が採用され、高効率の制御シグナリング構造が達成されている。
【０００５】
ＬＴＥのアーキテクチャ
図１は、ＬＴＥの全体的なアーキテクチャを示している。Ｅ−ＵＴＲＡＮはｅＮｏｄｅＢから構成され、ｅＮｏｄｅＢは、ユーザ機器（ＵＥ）に向かう、Ｅ−ＵＴＲＡのユーザプレーン（ＰＤＣＰ／ＲＬＣ／ＭＡＣ／ＰＨＹ）プロトコルおよび制御プレーン（ＲＲＣ）プロトコルを終端させる。ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）は、物理（ＰＨＹ）レイヤ、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤ、無線リンク制御（ＲＬＣ）レイヤ、およびパケットデータ制御プロトコル（ＰＤＣＰ）レイヤ（これらのレイヤはユーザプレーンのヘッダ圧縮および暗号化の機能を含む）をホストする。ｅＮＢは、制御プレーンに対応する無線リソース制御（ＲＲＣ）機能も提供する。ｅＮＢは、無線リソース管理、アドミッション制御、スケジューリング、交渉によるアップリンクサービス品質（ＱｏＳ）の実施、セル情報のブロードキャスト、ユーザプレーンデータおよび制御プレーンデータの暗号化／復号、ダウンリンク／アップリンクのユーザプレーンパケットヘッダの圧縮／復元など、多くの機能を実行する。複数のｅＮｏｄｅＢは、Ｘ２インタフェースによって互いに接続されている。
【０００６】
また、複数のｅＮｏｄｅＢは、Ｓ１インタフェースによってＥＰＣ（Evolved Packet Core：進化したパケットコア）、より具体的には、Ｓ１−ＭＭＥによってＭＭＥ（Mobility Management Entity：移動管理エンティティ）、Ｓ１−Ｕによってサービングゲートウェイ（ＳＧＷ：Serving Gateway）に接続されている。Ｓ１インタフェースは、ＭＭＥ／サービングゲートウェイとｅＮｏｄｅＢとの間の多対多関係をサポートする。ＳＧＷは、ユーザデータパケットをルーティングして転送する一方で、ｅＮｏｄｅＢ間のハンドオーバー時におけるユーザプレーンのモビリティアンカーとして機能し、さらに、ＬＴＥと別の３ＧＰＰ技術との間のモビリティのためのアンカー（Ｓ４インタフェースを終端させ、２Ｇ／３ＧシステムとＰＤＮ  ＧＷとの間でトラフィックを中継する）として機能する。ＳＧＷは、アイドル状態のユーザ機器に対しては、ダウンリンクデータ経路を終端させ、そのユーザ機器へのダウンリンクデータが到着したときにページングをトリガーする。ＳＧＷは、ユーザ機器のコンテキスト（例えばＩＰベアラサービスのパラメータ、またはネットワーク内部ルーティング情報）を管理および格納する。さらに、ＳＧＷは、合法傍受（lawful interception）の場合にユーザトラフィックの複製を実行する。
【０００７】
ＭＭＥは、ＬＴＥのアクセスネットワークの主要な制御ノードである。ＭＭＥは、アイドルモードのユーザ機器の追跡およびページング手順（再送信を含む）の役割を担う。ＭＭＥは、ベアラのアクティブ化／非アクティブ化プロセスに関与し、さらには、最初のアタッチ時と、コアネットワーク（ＣＮ）ノードの再配置を伴うＬＴＥ内ハンドオーバー時とに、ユーザ機器のＳＧＷを選択する役割も担う。ＭＭＥは、（ＨＳＳと対話することによって）ユーザを認証する役割を担う。非アクセス層（ＮＡＳ：Non-Access Stratum）シグナリングはＭＭＥにおいて終端され、ＭＭＥは、一時的なＩＤを生成してユーザ機器に割り当てる役割も担う。ＭＭＥは、サービスプロバイダの公衆陸上移動網（ＰＬＭＮ：Public Land Mobile Network）に入るためのユーザ機器の認証をチェックし、ユーザ機器のローミング制約を実施する。ＭＭＥは、ＮＡＳシグナリングの暗号化／完全性保護においてネットワーク内の終端点であり、セキュリティキーの管理を行う。シグナリングの合法傍受も、ＭＭＥによってサポートされる。さらに、ＭＭＥは、ＬＴＥのアクセスネットワークと２Ｇ／３Ｇのアクセスネットワークとの間のモビリティのための制御プレーン機能を提供し、ＳＧＳＮからのＳ３インタフェースを終端させる。さらに、ＭＭＥは、ローミングするユーザ機器のためのホームＨＳＳに向かうＳ６ａインタフェースを終端させる。
【０００８】
ＬＴＥにおけるコンポーネントキャリア構造
３ＧＰＰ  ＬＴＥシステムのダウンリンクコンポーネントキャリアは、いわゆるサブフレームにおける時間−周波数領域でさらに分割される。３ＧＰＰ  ＬＴＥで、各サブフレームは、図２に示すように２つのダウンリンクスロットに分割され、そこにおいて、第１のダウンリンクスロットは、第１のＯＦＤＭシンボル内の制御チャネル領域（ＰＤＣＣＨ領域）を備える。各サブフレームは、時間領域内の所与の数のＯＦＤＭシンボルで構成され（３ＧＰＰ  ＬＴＥ（リリース８）では１２個または１４個のＯＦＤＭシンボル）、各ＯＦＤＭシンボルはコンポーネントキャリアの帯域幅全体に広がる。したがって、ＯＦＤＭシンボルそれぞれは、それぞれのサブキャリアで送信されるいくつかの変調シンボルで構成される。ＬＴＥでは、各スロットにおける送信信号は、ＮＤＬＲＢ×ＮＲＢｓｃ本のサブキャリアとＮＤＬｓｙｍｂ個のＯＦＤＭシンボルのリソースグリッドによって記述される。ＮＤＬＲＢは、帯域幅の中のリソースブロックの数である。数ＮＤＬＲＢは、セルにおいて設定されているダウンリンク送信帯域幅に依存し、Ｎｍｉｎ，ＤＬＲＢ≦ＮＤＬＲＢ≦Ｎｍａｘ，ＤＬＲＢを満たし、この場合、Ｎｍｉｎ，ＤＬＲＢ＝６およびＮｍａｘ，ＤＬＲＢ＝１１０は、それぞれ、現在のバージョンの仕様によってサポートされている最小ダウンリンク帯域幅および最大ダウンリンク帯域幅である。ＮＲＢｓｃは、１個のリソースブロックの中のサブキャリアの数である。通常のサイクリックプレフィックスのサブフレーム構造の場合、ＮＲＢｓｃ＝１２、ＮＤＬｓｙｍｂ＝７である。
【０００９】
例えば３ＧＰＰロングタームエボリューション（ＬＴＥ）において使用されるような、例えばＯＦＤＭを使用する、マルチキャリア通信システムを想定すると、スケジューラによって割り当てることができるリソースの最小単位は、１つの「リソースブロック」である。物理リソースブロック（ＰＲＢ）は、図２に例示したように、時間領域における連続するＯＦＤＭシンボル（例えば７個のＯＦＤＭシンボル）および周波数領域における連続するサブキャリア（例えばコンポーネントキャリアの１２本のサブキャリア）として定義される。したがって３ＧＰＰ  ＬＴＥ（リリース８）では、物理リソースブロックはリソースエレメントから構成され、時間領域における１つのスロットおよび周波数領域における１８０ｋＨｚに対応する（ダウンリンクリソースグリッドに関するさらなる詳細は、例えば非特許文献１（現在のバージョン１２．６．０）の６.２節（３ＧＰＰのウェブサイトで入手可能であり、参照により本明細書に組み込まれている）を参照）。
【００１０】
１つのサブフレームは、２つのスロットで構成され、したがって、いわゆる「通常の」ＣＰ（サイクリックプレフィックス）が使用されるときにはサブフレーム内に１４個のＯＦＤＭシンボルが存在し、いわゆる「拡張」ＣＰが使用されるときにはサブフレーム内に１２個のＯＦＤＭシンボルが存在する。専門用語を目的として、以下で、サブフレーム全体に広がる同じ連続するサブキャリアと同等の時間−周波数リソースは、「リソースブロックペア」または同意義の「ＲＢペア」もしくは「ＰＲＢペア」と呼ばれる。「コンポーネントキャリア」という用語は、周波数領域におけるいくつかのリソースブロックの組合せを示す。ＬＴＥの将来のリリースでは、「コンポーネントキャリア」という用語はもはや使用されず、その代わりに、その専門用語はダウンリンクリソースおよびオプションでアップリンクリソースの組合せを示す「セル」に変更される。ダウンリンクリソースのキャリア周波数とアップリンクリソースのキャリア周波数との間のリンク付けは、ダウンリンクリソースで送信されるシステム情報において指示される。
【００１１】
コンポーネントキャリアの構造に関する同様の想定は、以降のリリースにも適用される。
【００１２】
より広い帯域幅のサポートのためのＬＴＥ−Ａにおけるキャリアアグリゲーション
世界無線通信会議２００７（ＷＲＣ−０７）において、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄの周波数スペクトルが決定された。ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄのための全体的な周波数スペクトルは決定されたが、実際に利用可能な周波数帯域幅は、地域や国によって異なる。しかしながら、利用可能な周波数スペクトルのアウトラインの決定に続いて、３ＧＰＰ（第３世代パートナーシッププロジェクト）において無線インタフェースの標準化が開始された。
【００１３】
ＬＴＥアドバンストシステムがサポートすることができる帯域幅は１００ＭＨｚであり、一方、ＬＴＥシステムは２０ＭＨｚのみをサポートすることができる。今日、無線スペクトルの欠如がワイヤレスネットワークの開発のボトルネックになり、結果として、ＬＴＥアドバンストシステムのために十分広いスペクトル帯域を見つけることは困難である。したがって、より広い無線スペクトル帯域を獲得するための方法を見つけることは急務であり、ここにおいて、可能性のある答えは、キャリアアグリゲーション機能である。
【００１４】
キャリアアグリゲーションでは、最大で１００ＭＨｚのより広い送信帯域幅をサポートする目的で、２つ以上のコンポーネントキャリアがアグリゲートされる。ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄシステムでは、ＬＴＥシステムにおけるいくつかのセルが、より広い１つのチャネルにアグリゲートされ、このチャネルは、たとえＬＴＥにおけるこれらのセルが異なる周波数帯域にある場合でも１００ＭＨｚに対して十分に広い。少なくとも、コンポーネントキャリアの帯域幅が、ＬＴＥリリース８／９のセルのサポートされる帯域幅を超えないときには、すべてのコンポーネントキャリアをＬＴＥリリース８／９互換であるように設定することができる。ユーザ機器によってアグリゲートされるすべてのコンポーネントキャリアが必ずしもＬＴＥリリース８／９互換でなくてよい。リリース８／９のユーザ機器がコンポーネントキャリアにキャンプオンすることを回避するため、既存のメカニズム（例：バーリング）を使用することができる。
【００１５】
ユーザ機器は、自身の能力に応じて１つまたは複数のコンポーネントキャリア（複数のサービングセルに対応する）を同時に受信または送信することができる。キャリアアグリゲーションのための受信能力および／または送信能力を備えた、ＬＴＥ−Ａリリース１０のユーザ機器は、複数のサービングセル上で同時に受信する、および／または送信することができ、これに対して、ＬＴＥリリース８／９のユーザ機器は、コンポーネントキャリアの構造がリリース８／９の仕様に従う場合、１つのみのサービングセル上で受信および送信を行うことができる。
【００１６】
キャリアアグリゲーションは、連続するコンポーネントキャリアおよび不連続なコンポーネントキャリアの両方においてサポートされ、各コンポーネントキャリアは、（３ＧＰＰ  ＬＴＥ（リリース８／９）の計算方式（numerology）を使用して）周波数領域における最大１１０個のリソースブロックに制限される。
【００１７】
同じｅＮｏｄｅＢ（基地局）から送信される、場合によってはアップリンクおよびダウンリンクにおいて異なる帯域幅の異なる数のコンポーネントキャリアをアグリゲートするように、３ＧＰＰ  ＬＴＥ−Ａ（リリース１０）互換のユーザ機器を構成することが可能である。設定することのできるダウンリンクコンポーネントキャリアの数は、ユーザ機器のダウンリンクのアグリゲーション能力に依存する。逆に、設定することのできるアップリンクコンポーネントキャリアの数は、ユーザ機器のアップリンクのアグリゲーション能力に依存する。現時点では、ダウンリンクコンポーネントキャリアよりもアップリンクコンポーネントキャリアが多い状態に移動端末を設定することはできない。一般的なＴＤＤ配備では、コンポーネントキャリアの数および各コンポーネントキャリアの帯域幅は、アップリンクとダウンリンクとで同じである。同じｅＮｏｄｅＢから送信されるコンポーネントキャリアは、同じカバレッジを提供する必要はない。
【００１８】
連続的にアグリゲートされるコンポーネントキャリアの中心周波数の間隔は、３００ｋＨｚの倍数である。これは、３ＧＰＰ  ＬＴＥ（リリース８／９）の１００ｋＨｚの周波数ラスターとの互換性を保つと同時に、１５ｋＨｚ間隔のサブキャリアの直交性を維持するためである。アグリゲーションのシナリオによっては、連続するコンポーネントキャリアの間に少数の使用されないサブキャリアを挿入することによって、ｎ×３００ｋＨｚの間隔あけを容易にすることができる。
【００１９】
複数のキャリアをアグリゲートする影響は、ＭＡＣ層に及ぶのみである。ＭＡＣ層には、アップリンクおよびダウンリンクの両方において、アグリゲートされるコンポーネントキャリアごとに１つのＨＡＲＱエンティティが要求される。コンポーネントキャリアあたりのトランスポートブロックは最大１個である（アップリンクにおけるＳＵ−ＭＩＭＯを使用しない場合）。トランスポートブロックおよびその（１回または複数回の）ＨＡＲＱ再送信（発生時）は、同じコンポーネントキャリアにマッピングする必要がある。
【００２０】
キャリアアグリゲーションが設定されているとき、移動端末はネットワークとの１つのＲＲＣ接続のみを有する。ＲＲＣ接続の確立／再確立時、１つのセルが、ＬＴＥリリース８／９と同様に、セキュリティ入力（１つのＥＣＧＩ、１つのＰＣＩ、および１つのＡＲＦＣＮ）と、非アクセス層（ＮＡＳ）モビリティ情報（例：ＴＡＩ）とを提供する。ＲＲＣ接続の確立／再確立の後、そのセルに対応するコンポーネントキャリアは、ダウンリンクプライマリセル（ＰＣｅｌｌ）と称される。接続状態では、ユーザ機器あたりつねに１つのダウンリンクＰＣｅｌｌ（ＤＬ  ＰＣｅｌｌ）および１つのアップリンクＰＣｅｌｌ（ＵＬ  ＰＣｅｌｌ）が設定される。コンポーネントキャリアの設定されたセットおいて、他のセルはセカンダリセル（ＳＣｅｌｌ）と呼ばれ、ＳＣｅｌｌのキャリアはダウンリンクセカンダリコンポーネントキャリア（ＤＬ  ＳＣＣ）およびアップリンクセカンダリコンポーネントキャリア（ＵＬ  ＳＣＣ）である。現在のところ、１基のＵＥに対して最大５つのサービングセル（ＰＣｅｌｌを含む）を設定することができる。
【００２１】
コンポーネントキャリアの設定および再設定、ならびに追加および削除は、ＲＲＣによって実行することができる。アクティブ化および非アクティブ化は、例えばＭＡＣ制御要素を介して行われる。ＬＴＥ内ハンドオーバー時、ＲＲＣによって、ターゲットセルで使用するためのＳＣｅｌｌを追加、削除、または再設定することもできる。新しいＳＣｅｌｌを追加するときには、ＳＣｅｌｌのシステム情報（送信／受信に必要である）を送るために専用のＲＲＣシグナリングが使用される（ＬＴＥリリース８／９におけるハンドオーバー時と同様）。１基のＵＥにＳＣｅｌｌが追加されるとき、各ＳＣｅｌｌにはサービングセルインデックスが設定される。ＰＣｅｌｌはつねにサービングセルインデックス０を有する。
【００２２】
キャリアアグリゲーションを使用するようにユーザ機器が設定されているとき、アップリンクコンポーネントキャリアとダウンリンクコンポーネントキャリアの少なくとも一対がつねにアクティブである。この対のうちのダウンリンクコンポーネントキャリアは、「ダウンリンクアンカーキャリア」と称されることもある。同じことはアップリンクについてもあてはまる。キャリアアグリゲーションが設定されているとき、同時に複数のコンポーネントキャリアについてユーザ機器をスケジューリングすることができるが、同時に進行させることのできるランダムアクセス手順は最大で１つである。クロスキャリアスケジューリング（cross-carrier scheduling）では、コンポーネントキャリアのＰＤＣＣＨによって別のコンポーネントキャリアのリソースをスケジューリングすることができる。この目的のため、それぞれのＤＣＩ（ダウンリンク制御情報）フォーマットにコンポーネントキャリア識別フィールド（「ＣＩＦ」と称する）が導入されている。
【００２３】
クロスキャリアスケジューリングが行われていないときには、アップリンクコンポーネントキャリアとダウンリンクコンポーネントキャリアのリンク（ＲＲＣシグナリングによって確立される）によって、グラントが適用されるアップリンクコンポーネントキャリアを識別することができる。アップリンクコンポーネントキャリアへのダウンリンクコンポーネントキャリアのリンクは、必ずしも１対１である必要はない。言い換えれば、同じアップリンクコンポーネントキャリアに２つ以上のダウンリンクコンポーネントキャリアをリンクすることができる。一方で、１つのダウンリンクコンポーネントキャリアは、１つのアップリンクコンポーネントキャリアのみにリンクすることができる。
【００２４】
ランダムアクセス手順
ＬＴＥにおける移動端末のアップリンク送信は、別のＵＥからのアップリンク送信との直交性を維持するため、移動端末のアップリンク送信が時間同期している場合にのみスケジューリングすることができる。したがって、ランダムアクセス（ＲＡＣＨ）手順は、同期していない移動端末（ＵＥ）がアップリンク無線アクセスの直交送信を行う機会として重要な役割を果たす。ＬＴＥにおけるランダムアクセス手順は、本質的には、アップリンクの同期をまだ獲得していないユーザ機器、またはアップリンクの同期を失ったユーザ機器においてアップリンクの時間同期を達成するために使用される。ユーザ機器がアップリンクの同期を達成すると、ｅＮｏｄｅＢはそのユーザ機器のためのアップリンク送信リソースをスケジューリングすることができる。
【００２５】
さらにＰＲＡＣＨの送信および検出では、ｅＮＢとＵＥとの間のラウンドトリップ遅延が推定される。ライセンスバンドでＬＴＥを運用する場合のＰＲＡＣＨ信号形状に関する設計目標は、オーバーヘッドを最小にし、別のＵＥからの並行するアップリンク送信に対する干渉の影響を最小にする一方で、それと同時にラウンドトリップ遅延推定の十分な精度を提供することであった。
【００２６】
さらなる追加のケースとして、ユーザ機器が、たとえ時間同期していてもランダムアクセス手順を実行することがあり、すなわちユーザ機器は、スケジューリング要求を送るための別のアップリンクリソースが割り当てられていない（例えば専用スケジューリング要求（Ｄ−ＳＲ）チャネルが設定されていない）場合に、スケジューリング要求（すなわちアップリンクバッファ状態報告）をｅＮｏｄｅＢに送る目的で、ランダムアクセス手順を使用する。
【００２７】
したがって、以下のシナリオがランダムアクセスに関連する。
１．  ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態にあるがアップリンク同期していないユーザ機器が、新しいアップリンクデータまたは制御情報を送信しようとする場合
２．  ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態にあるがアップリンク同期していないユーザ機器が、ダウンリンクデータを受信する必要があり、したがって対応するＨＡＲＱフィードバック（すなわちＡＣＫ／ＮＡＣＫ）をアップリンクで送信することが要求される場合。このシナリオは、ダウンリンクデータ到着（Downlink data arrival）とも称される。
３．  ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態にあるユーザ機器が、現在のサービングセルから新しいターゲットセルにハンドオーバーする場合。ターゲットセルにおいてアップリンク時間同期を達成する目的で、ランダムアクセス手順が実行される。
４．  ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態においてポジショニング（positioning）の目的で、タイミングアドバンスが必要とされる場合
５．  ＲＲＣ＿ＩＤＬＥ状態からＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態に移行する場合（例えば最初にアクセスするとき、またはトラッキングエリア更新時）
６．  無線リンク障害から回復する（すなわちＲＲＣ接続を再確立する）場合
【００２８】
ＬＴＥでは、２つのタイプのランダムアクセス手順が提供され、競合（コンテンション）ベース（衝突の危険性を伴う）または競合なしのいずれかでアクセスが許可される。なお、競合ベースのランダムアクセスは、上に挙げた６つのシナリオすべてに適用できるのに対して、競合のないランダムアクセス手順は、ダウンリンクデータ到着およびハンドオーバーのシナリオにのみ適用できることに留意されたい。
【００２９】
以下では、競合ベースのランダムアクセス手順について、図３を参照しながらさらに詳しく説明する。ランダムアクセス手順の詳細な説明は、非特許文献２（現在のバージョン１２．６．０）の５．１節（参照により本明細書に組み込まれている）にも記載されている。
【００３０】
図３は、ＬＴＥの競合ベースのＲＡＣＨ手順を示している。この手順は、４つの「ステップ」からなる。最初に、ユーザ機器が、ランダムアクセスプリアンブルを物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）でｅＮｏｄｅＢに送信する（３０１）。プリアンブルは、競合ベースのアクセス用にｅＮｏｄｅＢによって予約されている利用可能なランダムアクセスプリアンブルのセットから、ユーザ機器によって選択される。Ｎｃｆは、競合のないＲＡＣＨ用にｅＮｏｄｅＢによって予約されているシグネチャの数である。ＬＴＥでは、競合のないランダムアクセスおよび競合ベースのランダムアクセスに使用できる、セルあたり合計６４個のプリアンブルが存在する。競合ベースのプリアンブルのセットは、さらに２つのグループに分けることができ、したがって、ＵＥによるプリアンブルの選択によって、スケジューリングされた最初の送信（非特許文献２においてはｍｓｇ３と称される）（図３のステップ３０３を参照）に必要な送信リソース量に関する情報を示すための１ビットの情報を伝えることができる。セル内でブロードキャストされるシステム情報には、２つのサブグループのそれぞれに属するシグネチャ（プリアンブル）の情報と、各サブグループの意味が含まれる。ユーザ機器は、ｍｓｇ３の送信（後のステップ３０３を参照）に必要な送信リソースのサイズに対応するサブグループから、１つのプリアンブルをランダムに選択する。ＵＥは、示すべき適切なサイズを選択するとき、ＵＥの最大電力によって許容されるサイズを超える送信が必要となるメッセージサイズ用のリソースが許可されることを回避する目的で、現在のダウンリンク経路損失と、ステップ３０３のメッセージに要求される送信電力をさらに考慮することができる。
【００３１】
ｅＮｏｄｅＢは、ＲＡＣＨプリアンブルを検出した後、ランダムアクセス応答（ＲＡＲ：Random Access Response）メッセージ、すなわちプリアンブルが検出された時間−周波数スロットを識別する（ランダムアクセス）ＲＡ−ＲＮＴＩにアドレッシングされているＰＤＣＣＨにおける対応するＤＣＩを、ＰＤＳＣＨ（物理ダウンリンク共有チャネル：Physical Downlink Shared Channel）で送る（３０２）。複数のユーザ機器が同じＰＲＡＣＨリソースで同じＲＡＣＨプリアンブルを送信した場合（衝突とも称する）、これらのユーザ機器は同じランダムアクセス応答を受信する。
【００３２】
ＲＡＲ（ランダムアクセス応答）メッセージは、検出されたＲＡＣＨプリアンブルの識別情報と、以降のアップリンク送信を同期させるためのタイミングアライメントコマンド（ＴＡコマンド）と、スケジューリングされた最初の送信（ステップ３０３を参照）を送信するための最初のアップリンクリソース割当て（グラント）と、Ｔ−ＣＲＮＴＩ（一時的なセル無線ネットワーク一時識別子：Temporary Cell Radio Network Temporary Identifier）の割当てとを伝える。このＴ−ＣＲＮＴＩは、ＲＡＣＨ手順が終了するまで、ＲＡＣＨプリアンブルが検出された（１基または複数基の）移動端末をアドレッシングする目的で基地局によって使用され、なぜならｅＮｏｄｅＢはこの時点では移動端末の「真の」識別情報をまだ認識していないためである。
【００３３】
さらに、ＲＡＲメッセージは、いわゆるバックオフインジケータを含むこともでき、バックオフインジケータは、ランダムアクセスを再試行する前に特定の期間だけバックオフ（待機）するようにユーザ機器に指示する目的で、ｅＮｏｄｅＢが設定することができる。ユーザ機器は、与えられた時間窓（ｅＮｏｄｅＢによって設定される）の中で、ランダムアクセス応答が受信されないかＰＤＣＣＨを監視する。ユーザ機器は、設定された時間窓の中でランダムアクセス応答が受信されない場合、バックオフ期間が指定されていればそれを考慮して、次のＰＲＡＣＨ機会においてプリアンブルを再送信する。
【００３４】
ユーザ機器は、ｅＮｏｄｅＢから受信されたＲＡＲメッセージに応えて、スケジューリングされた最初のアップリンク送信を、ランダムアクセス応答の中のグラントによって割り当てられたアップリンクリソースで送信する（３０３）。このスケジューリングされたアップリンク送信は、実際のランダムアクセス手順メッセージ（例えばＲＲＣ接続要求、トラッキングエリア更新、バッファ状態報告など）を伝える。さらに、このアップリンク送信は、ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤモードにあるユーザ機器のＣ−ＲＮＴＩ、または、ユーザ機器がＲＲＣ＿ＩＤＬＥモードにある場合の一意の４８ビットのユーザ機器ＩＤのいずれかを含む。ステップ３０１においてプリアンブルの衝突が発生した（すなわち複数のユーザ機器が同じＰＲＡＣＨリソースで同じプリアンブルを送った）場合、衝突しているユーザ機器は、ランダムアクセス応答の中で同じＴ−ＣＲＮＴＩを受信し、それぞれのスケジューリングされた送信を送信するときにも（３０３）、同じアップリンクリソースにおいて衝突する。この結果として干渉が生じることがあり、したがって衝突しているユーザ機器からの送信をｅＮｏｄｅＢにおいて復号することができず、ユーザ機器は、スケジューリングされた送信の最大再送回数に達した後、ランダムアクセス手順を再び開始する。１基のユーザ機器からのスケジューリングされた送信がｅＮｏｄｅＢによって正常に復号された場合、他のユーザ機器の競合は解決されないままである。
【００３５】
このタイプの競合を解決するため、ｅＮｏｄｅＢは、Ｃ−ＲＮＴＩまたは一時的Ｃ−ＲＮＴＩにアドレッシングされた競合解決メッセージを送り（３０４）、一時的Ｃ−ＲＮＴＩの場合、ステップ３０３のスケジューリングされた送信に含まれていた４８ビットのユーザ機器ＩＤをそのまま送り返す。衝突の後、ステップ３０３で送られたメッセージが正常に復号されたならば、自身の識別情報（Ｃ−ＲＮＴＩまたは一意のユーザ機器ＩＤ）を検出したユーザ機器のみがＨＡＲＱフィードバック（ＡＣＫ）を送信する。それ以外のＵＥは、ステップ３０１において衝突が発生したことを認識し、現在のＲＡＣＨ手順をただちに終了して新たなＲＡＣＨ手順を開始することができる。
【００３６】
図４は、３ＧＰＰ  ＬＴＥリリース８／９の時点で導入された競合のないランダムアクセス手順を示している。競合ベースのランダムアクセス手順と比較すると、競合のないランダムアクセス手順は簡易化されている。ｅＮｏｄｅＢは、衝突する危険がない（すなわち複数のユーザ機器が同じＲＡＣＨプリアンブルを送信しない）ように、ランダムアクセスに使用するための特定のプリアンブルをユーザ機器に割り当てる（４０１）。これに応じてユーザ機器は、ｅＮｏｄｅＢによってシグナリングされたプリアンブルを、アップリンクにおいて適切なＰＲＡＣＨリソースで送る（４０２）。競合のないランダムアクセスでは、複数のＵＥが同じプリアンブルを送るケースが回避されるため、競合の解決が不要であり、このため、図３に示した競合ベース手順のステップ３０４を省くことができる。競合のないランダムアクセス手順は、本質的には、ランダムアクセス応答が正常に受信された後に終了する。ランダムアクセス応答の受信に失敗した場合、ＵＥ自身によって次のＰＲＡＣＨ再送信が自律的に開始される。
【００３７】
キャリアアグリゲーションが設定されているときには、競合ベースのランダムアクセス手順の最初の３つのステップがＰＣｅｌｌで行われ、競合の解決（ステップ３０４）をＰＣｅｌｌによってクロススケジューリングすることができる。
【００３８】
プリアンブルの送信電力の初期設定は、経路損失が完全に補償される開ループ推定に基づくことができる。この開ループ推定は、プリアンブルの受信電力が経路損失とは無関係であるように設計される。
【００３９】
さらにｅＮＢは、例えば、所望の受信ＳＩＮＲ、ＲＡＣＨプリアンブルに割り当てられる時間−周波数スロットにおけるアップリンク干渉およびノイズの測定レベル、および（場合によっては）プリアンブルのフォーマットに応じて、追加の電力オフセットを設定することができる。さらには、ｅＮＢは、（例えばＰＲＡＣＨ送信の試みが成功しなかった場合に）再送信される各プリアンブルの送信電力が一定の間隔で増大していくように、プリアンブルの電力ランピング（power ramping）を設定することができる。
【００４０】
ランダムアクセスプリアンブル  −  時間、周波数、フォーマット
上述したランダムアクセス手順のランダムアクセスプリアンブル送信部分は、物理層においてＰＲＡＣＨにマッピングされる。プリアンブルの設計は、ランダムアクセス手順の成功にとって極めて重要であり、以下に詳しく説明する。ＲＡＣＨプリアンブルは、基本的には、プリアンブルシグネチャ（preamble signature）としても知られている複素Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ（ＺＣ）系列のサイクリックシフトである。ＬＴＥのＰＲＡＣＨプリアンブルは、複素系列からなる。しかしながらＬＴＥのＰＲＡＣＨプリアンブルは、Ｗ−ＣＤＭＡのプリアンブルとは異なり、ＬＴＥアップリンクのＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ構造に従わなければならないＯＦＤＭシンボルでもあり、ＣＰ（サイクリックプレフィックス）を使用して構築されており、したがって、ｅＮｏｄｅＢにおける効率的な周波数領域受信機を可能にする。物理層ランダムアクセスプリアンブルは、図５に示したように、長さＴＣＰのサイクリックプレフィックスと、長さＴＳＥＱの系列部とからなる。これらのパラメータのとりうる値は、次の表にリストしてあり、フレーム構造と、ランダムアクセスの設定（例えば上位層によって制御することのできるプリアンブルフォーマット）とに依存する。対応する詳細情報は、非特許文献１（現在のバージョン１２．６．０）の５．７．１節「Time and frequency structure（時間および周波数の構造）」（参照により本明細書に組み込まれている）に記載されている。周波数分割複信動作においては、４つのランダムアクセスプリアンブルフォーマットが定義されており、各フォーマットは、系列の持続時間およびサイクリックプレフィックスの持続時間によって定義される。セルにおいて設定されているフォーマットは、システム情報の中でブロードキャストされる。
【００４１】
【表１】
2020074616.tif 000003
【００４２】
ＴＳは、想定されるシステムサンプリングレートであり、１／３０．７２μｓとすることができ、ＬＴＥにおける基本的な時間単位である。次の表は、この特定のサンプリングレートを考慮して、異なるプリアンブルフォーマットにおけるＴＣＰおよびＴＳＥＱの値を示している。
【００４３】
【表２】
2020074616.tif 000004
【００４４】
次の表には、現在のＬＴＥ仕様におけるサブキャリア間隔と、対応するシンボルの持続時間を示してある。例えばプリアンブルフォーマット２および３の場合のプリアンブル系列の持続時間（１６００μｓ,表２を参照）は、時間領域におけるプリアンブルシンボル（８００μｓ）の繰り返しによって達成される。
【００４５】
【表３】
2020074616.tif 000005
【００４６】
系列の持続時間ＴＳＥＱの下限（６８３．３３μｓ）は、予期される最大のセルの周縁部に位置するＵＥが、そのような大きなセルにおいて予測される最大遅延拡散（すなわち１６．６７μｓ）を含めたラウンドトリップ時間を明確に推定できるような値でなければならない。系列の持続時間ＴＳＥＱのさらなる制約は、シングルキャリア周波数分割多元接続の信号生成原理によって与えられ、したがってＤＦＴ（離散フーリエ変換）およびＩＤＦＴ（逆離散フーリエ変換）のサイズＮＤＦＴが整数でなければならない。
【００４７】
ＰＲＡＣＨリソース割当ておよびＰＵＳＣＨリソース割当ての周波数多重化を容易にする目的で、ＰＲＡＣＨスロットには、リソースブロックの整数倍（すなわち１８０ｋＨｚの整数倍）に等しい帯域幅ＢＷＰＲＡＣＨを割り当てなければならない。ＬＴＥにおけるＢＷＰＲＡＣＨ（６個のＰＲＢ、１．０８ＭＨｚ）は、単純さを目的として、あらゆるシステム帯域幅の場合に一定であり、このＢＷＰＲＡＣＨは、検出性能およびタイミング推定精度の両方を最適化するように選択されている。タイミング推定精度は、ＰＲＡＣＨ帯域幅の下限を決める。実際には、ＰＵＣＣＨ／ＰＵＳＣＨ送信における許容タイミング精度である約±０．５μｓのワンショット精度（one-shot accuracy）を提供するためには、約１ＭＨｚの最小帯域幅が必要である。
【００４８】
ＰＲＡＣＨに６個のＲＢ（リソースブロック）を割り当てることで、ＰＲＡＣＨのオーバーヘッドと、検出性能と、タイミング推定精度との間の良好なトレードオフが得られる。なお、最小のシステム帯域幅（１．４ＭＨｚ、６個のＲＢ）の場合、ＰＲＡＣＨはＰＵＣＣＨと重なることに留意されたい。ＰＲＡＣＨスロット時にスケジューリングの制約を課して衝突を回避するか、ＰＲＡＣＨとＰＵＣＣＨの衝突が発生したまま結果としての干渉に対処するかは、ｅＮｏｄｅＢの実装に委ねられる。
【００４９】
プリアンブルのサブキャリアとＰＵＳＣＨのサブキャリアの間の互換性を提供する目的で、プリアンブルの持続時間は、ＰＵＳＣＨシンボルの整数倍の持続時間に固定するべきである。すなわち、ＰＲＡＣＨのサブキャリア間隔が、ＰＵＳＣＨのサブキャリア間隔の整数分の１であるべきことが好ましい。
【００５０】
図６に示したように、ＰＲＡＣＨは、ＰＵＳＣＨおよびＰＵＣＣＨと時間多重化かつ周波数多重化される。ＰＲＡＣＨの時間−周波数リソースは、ＰＵＳＣＨ領域内に半静的に割り当てられ、周期的に繰り返される。ＰＲＡＣＨスロット内にＰＵＳＣＨ送信をスケジューリングできるかどうかは、ｅＮｏｄｅＢの裁量に委ねられている。ＬＴＥでは６４個のＰＲＡＣＨ設定（PRACH configurations）がサポートされており、各設定は、周期的なＰＲＡＣＨリソースパターンと、関連するプリアンブルフォーマットとからなる。ＰＲＡＣＨ設定の詳細なリストは、非特許文献１（参照により本明細書に組み込まれている）の表５．７．１−２および表５．７．１−３に記載されている。ＰＵＳＣＨ送信を、割り当てられるＰＲＡＣＨリソースと一緒に同じサブフレーム内にスケジューリングすることが可能である。この決定はｅＮＢによって行われる。
【００５１】
ランダムアクセスプリアンブル  −  プリアンブル系列の生成
上述したように、ＷＣＤＭＡにおけるわずか１６個と比較して、ＬＴＥでは６４個のＰＲＡＣＨシグネチャが利用可能である。これにより、衝突の確率を減らすことができるのみならず、競合ベースアクセスにおいて１ビットの情報をプリアンブルによって伝えることができ、さらに、いくつかのシグネチャを競合なしアクセス用に予約することができる。したがってＬＴＥ  ＰＲＡＣＨプリアンブルでは、ＷＣＤＭＡよりも改良された系列設計が要求される。ＬＴＥでは、ＰＲＡＣＨプリアンブルの検出性能を改善することが可能である素数長さのＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列が選択されている。より詳細な情報は、非特許文献１（現在のバージョン１２．６．０）の５．７．２節「physical random access channel（物理ランダムアクセスチャネル）」（参照により本明細書に組み込まれている）に記載されている。
【００５２】
ランダムアクセスプリアンブルは、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ（ＺＣ）系列であり、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列は、次のように１つまたはいくつかのルートＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列から生成される。最初に、システム情報の一部としてブロードキャストされる論理系列インデックス（ＲＡＣＨ＿ＲＯＯＴ＿ＳＥＱＵＥＮＣＥ）の指示情報に基づいて、ルートＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列を選ぶ。論理ルート系列の順序は循環性であり、したがって論理インデックス８３７の次はインデックス０である。（システム情報の中で示される）論理ルート系列インデックスと物理ルート系列インデックスｕとの間の関係は、プリアンブルフォーマット０〜３の場合には非特許文献１の表５．７．２−４よって、プリアンブルフォーマット４の場合には表５．７．２−５（参照により本明細書に組み込まれている）によって、与えられる。
【００５３】
ｕ番目のルートＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列は、次式によって定義される。
【００５４】
【数１】
2020074616.tif 000006
【００５５】
式中、ｕは、上述した物理ルート系列インデックスであり、系列長さＮＺＣは、設定されるＰＲＡＣＨプリアンブルフォーマットに依存し、すなわちプリアンブルフォーマット０〜３の場合にはＮＺＣ＝８３９であり、プリアンブルフォーマット４の場合にはＮＺＣ＝１３９である（非特許文献１の表５．７．２−１も参照）。
【００５６】
ｕ番目のルートＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列から、次式によるサイクリックシフトによって、長さＮＣＳ−１のゼロ相関ゾーンを有する６４個のランダムアクセスプリアンブルのセットが定義される。
【００５７】
【数２】
2020074616.tif 000007
【００５８】
サイクリックシフトは次式によって与えられる。
【００５９】
【数３】
2020074616.tif 000008
【００６０】
パラメータＮＣＳは、非特許文献１の表５．７．２−２および表５．７．２−３によって与えられ、プリアンブルのフォーマットと、上位層によって提供されるパラメータｚｅｒｏＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎＺｏｎｅＣｏｎｆｉｇとに依存する。さらなる情報は、非特許文献１の５．７．２節から得ることができる。
【００６１】
１つのルートＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列から６４個のプリアンブルを生成することができない場合、追加のプリアンブル系列は、６４個のプリアンブル系列すべてが見つかるまで、連続する論理インデックスを有する１つまたは複数のルート系列から得る。
【００６２】
要約すれば、ＲＡＣＨ手順用にセル内で使用する目的に利用可能である６４個のプリアンブル系列のセットは、１つまたは複数のルートＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列のサイクリックシフトによって生成される。
【００６３】
ランダムアクセスプリアンブル  −  ベースバンド信号の生成
ＰＲＡＣＨベースバンド信号の生成は、非特許文献１の５．７．３節に定義されている。時間的に連続するランダムアクセス信号ｓ（ｔ）は、次式によって定義される。
【００６４】
【数４】
2020074616.tif 000009
【００６５】
式中、０≦ｔ＜ＴＳＥＱ＋ＴＣＰであり、βＰＲＡＣＨは、送信電力ＰＰＲＡＣＨに合わせるための振幅スケーリング係数であり、
【数５】
2020074616.tif 000010
である。
【００６６】
周波数領域における位置は、パラメータｎＲＡＰＲＢによって制御される。係数Ｋ＝Δｆ／ΔｆＲＡは、ランダムアクセスプリアンブルとアップリンクデータ送信との間でのサブキャリア間隔の差を考慮する。変数ΔｆＲＡ（ランダムアクセスプリアンブルのサブキャリア間隔）と、変数φ（物理リソースブロック内でのランダムアクセスプリアンブルの周波数領域位置を決める固定オフセット）は、いずれも次の表によって与えられる（非特許文献１の表５．７．３−１を参照）。
【００６７】
【表４】
2020074616.tif 000011
【００６８】
なお、ＰＵＳＣＨは１５ｋＨｚのサブキャリア間隔を有することに留意されたい。
【００６９】
時間領域のプリアンブル系列が、サイズＮＺＣのＤＦＴによって周波数領域に変換される。結果としての周波数領域の係数が、周波数間隔ΔｆＲＡを有するサブキャリアにマッピングされる。ＰＲＡＣＨ送信における周波数間隔は、それ以外のアップリンク送信（ＰＵＳＣＨやＰＵＣＣＨなど）に使用される周波数間隔とは一致していない。サブキャリアのマッピングでは、周波数領域におけるＰＲＡＣＨの位置がさらに組み込まれる。
【００７０】
図７は、割り当てられているサブキャリアへのＰＲＡＣＨプリアンブルのマッピングと、ＰＵＳＣＨのサブキャリアのマッピングを、並べて示している。図から明らかであるように、ＰＲＡＣＨでは、プリアンブル縁部におけるデータ干渉を回避するためにガードバンドを使用する。ＰＲＡＣＨは、６個の連続するＰＲＢ（物理リソースブロック）に対応する（すなわち１．０８ＭＨｚの周波数帯域幅を有する）周波数領域リソースで送信される。これらのＰＲＢは、図８に示したように公称システム帯域幅（nominal system bandwidth）の中央に位置させる、または図９に示したように公称システム帯域幅内の任意の別のポジションに位置させることができる。
【００７１】
ランダムアクセスプリアンブル  −  ＵＥのプリアンブル系列送信機の実装
以下では、ＰＲＡＣＨ機能の実際の例示的な実装について簡潔に説明する。図１０に示したように、ＰＲＡＣＨプリアンブルは、大きなＩＤＦＴによってシステムサンプリングレートにおいて生成することができる。図１０におけるＤＦＴブロックは、オプションであることを示す点線であり、なぜなら系列をＩＤＦＴの入力において周波数領域に直接マッピングすることもできるためである。サイクリックシフトは、ＩＤＦＴの後に時間領域において実施する、または位相シフトを通じてＩＤＦＴの前に周波数領域において実施することができる。
【００７２】
プリアンブルを生成するための別のオプションは、より小さいＩＤＦＴ（実際にはＩＦＦＴ）を使用するステップと、時間領域のアップサンプリングおよびフィルタリングを通じてプリアンブルを所望の周波数位置にシフトするステップとからなる。サイクリックプレフィックスは、中間記憶装置の要件を最小にするため、アップサンプリングおよび時間領域の周波数シフトの前に挿入することができる。
【００７３】
アンライセンスバンドにおけるＬＴＥ：  ライセンス補助アクセス（ＬＡＡ）
３ＧＰＰは、２０１４年９月に、アンライセンス周波数帯でのＬＴＥ運用に関する新しい検討項目に着手した。ＬＴＥをアンライセンスバンドに拡張する理由は、ライセンスバンドの量が限られていることに加えて、無線ブロードバンドデータの需要がますます成長しているためである。したがってアンライセンス周波数帯は、携帯電話事業者が自社のサービス提供を拡大するための補足的な手段とみなす傾向が強まっている。Ｗｉ−Ｆｉなどの他の無線アクセス技術（ＲＡＴ）に頼ることと比較したとき、アンライセンスバンドにおけるＬＴＥの利点として、事業者およびベンダーは、アンライセンス周波数帯へのアクセスによってＬＴＥプラットフォームを補足することによって、無線・コアネットワークのＬＴＥ／ＥＰＣハードウェアにおける既存の投資および今後の投資を活用することができる。
【００７４】
しかしながら、アンライセンス周波数帯へのアクセスは、必然的にアンライセンス周波数帯におけるＷｉ−Ｆｉなどの他の無線アクセス技術（ＲＡＴ）と共存することになるため、ライセンス周波数帯アクセスの品質には絶対に匹敵し得ないことを考慮しなければならない。したがって、アンライセンスバンドでのＬＴＥ運用は、少なくとも最初は、アンライセンス周波数帯での単独の運用ではなく、むしろライセンス周波数帯でのＬＴＥの補足とみなされるであろう。この想定に基づき３ＧＰＰは、少なくとも１つのライセンスバンドと併用してアンライセンスバンドでＬＴＥを運用することに対して、ライセンス補助アクセス（ＬＡＡ：Licensed Assisted Access）という用語を確立した。ただし将来におけるアンライセンス周波数帯でのＬＴＥの単独運用（すなわちライセンスセルによって支援されない）が排除されるものではない。
【００７５】
３ＧＰＰにおいて現在意図されている一般的なＬＡＡの方法は、すでに策定されているリリース１２のキャリアアグリゲーション（ＣＡ）の枠組みを最大限に利用することであり、キャリアアグリゲーション（ＣＡ）の枠組みの構成は、前述したように、いわゆるプライマリセル（ＰＣｅｌｌ）キャリアと、１つまたは複数のセカンダリセル（ＳＣｅｌｌ）キャリアを含む。キャリアアグリゲーション（ＣＡ）では、一般的に、セルのセルフスケジューリング（スケジューリング情報とユーザデータとが同じコンポーネントキャリアで送信される）と、セル間のクロスキャリアスケジューリング（ＰＤＣＣＨ／ＥＰＤＣＣＨによるスケジューリング情報と、ＰＤＳＣＨ／ＰＵＳＣＨによるユーザデータが、異なるコンポーネントキャリアで送信される）の両方がサポートされる。
【００７６】
図１１は、極めて基本的なシナリオを示しており、ライセンスＰＣｅｌｌと、ライセンスＳＣｅｌｌ  １と、さまざまなアンライセンスＳＣｅｌｌ  ２，３，４（例示的にスモールセルとして描いてある）とが存在する。アンライセンスＳＣｅｌｌ  ２，３，４の送信／受信ネットワークノードは、ｅＮＢによって管理される遠隔無線ヘッドとする、またはネットワークにアタッチされているがｅＮＢによって管理されないノードとすることができる。簡潔さのため、これらのノードからｅＮＢまたはネットワークへの接続は、図に明示的には示していない。
【００７７】
現在、３ＧＰＰにおいて想定されている基本的な方法では、ＰＣｅｌｌをライセンスバンドで運用し、その一方で、１つまたは複数のＳＣｅｌｌをアンライセンスバンドで運用する。この方式の利点として、制御メッセージと、高いサービス品質（ＱｏＳ）が求められるユーザデータ（例えば音声および映像など）とを高い信頼性で送信するためにＰＣｅｌｌを使用することができ、ただしその一方で、アンライセンス周波数帯におけるＳＣｅｌｌは、必然的に他の無線アクセス技術（ＲＡＴ）と共存するため、シナリオによって程度は異なるがＱｏＳが大幅に低下することがある。
【００７８】
ＬＡＡ（ライセンス補助アクセス）は、５ＧＨｚのアンライセンスバンドに焦点をあてることが合意された。したがって最も重要な問題の１つは、これらのアンライセンスバンドで動作するＷｉ−Ｆｉ（ＩＥＥＥ  ８０２．１１）システムとの共存である。ＬＴＥと他の技術（Ｗｉ−Ｆｉなど）との間の公平な共存をサポートし、さらに、同じアンライセンスバンドにおける複数の異なるＬＴＥ事業者間の公平性を保証する目的で、アンライセンスバンドでのＬＴＥのチャネルアクセスでは、地理的領域および特定の周波数帯に応じて一部が異なる特定の一連の規制に従わなければならない。５ＧＨｚのアンライセンスバンドで運用する場合の、すべての地域における規制要件の包括的な説明は、非特許文献２（参照により本明細書に組み込まれている）と、非特許文献４（現在のバージョン１３．０．０）とに記載されている。ＬＡＡ手順を設計するときに考慮しなければならない規制要件には、地域および帯域によって異なるが、動的周波数選択（ＤＦＳ：Dynamic Frequency Selection）、送信電力制御（ＴＰＣ：Transmit Power Control）、リッスンビフォアトーク（ＬＢＴ：Listen Before Talk）、最大送信時間長が限られた不連続送信、が含まれる。３ＧＰＰの意図は、ＬＡＡの国際的な単一の枠組みを目標とすることであり、すなわち基本的には、システムを設計する場合、さまざまな地域および５ＧＨｚ帯域に関するすべての要件を考慮しなければならない。
【００７９】
例えば欧州では、欧州標準規格である非特許文献５（現在のバージョン１．８．１）（参照により本明細書に組み込まれている）の４．３節から明らかであるように、公称チャネル帯域幅（Nominal Channel Bandwidth）の特定の制限が設定されている。公称チャネル帯域幅とは、１つのチャネルに割り当てられる最も広い周波数帯域（ガードバンドを含む）である。占有チャネル帯域幅（Occupied Channel Bandwidth）は、信号の電力の９９％を含む帯域幅である。装置は、１つまたは複数の隣り合う、または隣り合わないチャネルで同時に動作することが許可される。
【００８０】
機器が、隣り合うチャネルで同時に送信するとき、これらの送信は、個々の公称チャネル帯域幅の「ｎ」倍の実際の公称チャネル帯域幅を有する１つの信号とみなすことができる（ｎは隣り合うチャネルの数）。機器が、隣り合わないチャネルで同時に送信するときには、各パワーエンベロープを個別に考える。公称チャネル帯域幅は、つねに少なくとも５ＭＨｚである。占有チャネル帯域幅は、宣言された公称チャネル帯域幅の８０％〜１００％の範囲内である。米国では、最小限の占有チャネル帯域幅は、非特許文献４に従って５００ｋＨｚである。スマートアンテナシステム（複数の送信チェーンを有する装置）の場合、送信チェーンそれぞれがこの要件を満たす。確立された通信中、装置は、４ＭＨｚを最小限として公称チャネル帯域幅の８０％未満の占有チャネル帯域幅で一時的に動作することが許可される。
【００８１】
機器がチャネルを使用する前に空きチャネル判定（ＣＣＡ）を適用するためのメカニズムとして、リッスンビフォアトーク（ＬＢＴ）手順が定義されている。ＣＣＡでは、チャネルが占有されているか空いているかを判定する目的で、少なくともエネルギの検出を利用して、チャネル上に別の信号の存在している、または存在していないことを判定する。欧州および日本の規制では、アンライセンスバンドにおいてＬＢＴを使用することが要求される。ＬＢＴを介してのキャリアの感知は、規制上の要件であることとは別に、アンライセンス周波数帯を公平に共有するための１つの方法である。したがってＬＢＴは、１つのグローバルな解決策の枠組みの中でのアンライセンス周波数帯における公平かつ友好的な運用のために不可欠な機能であると考えられる。
【００８２】
アンライセンス周波数帯では、チャネルの可用性をつねに保証することはできない。これに加えて、欧州および日本などの特定の地域では、連続的な送信が禁止されており、アンライセンス周波数帯における送信バーストの最大持続時間に制限が課されている。したがって、送信の最大持続時間が限られた不連続送信は、ＬＡＡにおいて必須の機能である。ＤＦＳ（動的周波数選択）は、レーダーシステムからの干渉を検出してこれらのシステムとの同一チャネル動作を回避する目的で、特定の地域および帯域に要求される。この目的は、周波数帯のほぼ均一な負荷をさらに達成することである。ＤＦＳの動作および対応する要件は、マスター／スレーブ原理に関連する。レーダー検出を実施する目的で、マスターがレーダー干渉を検出するが、このときマスターに関連付けられる別の装置に頼ることができる。
【００８３】
５ＧＨｚのアンライセンスバンドでの運用は、ほとんどの地域では、ライセンスバンドでの運用と比較してかなり低い送信電力レベルに制限され、結果としてカバレッジ領域が小さい。たとえライセンスキャリアとアンライセンスキャリアが同じ電力で送信された場合でも、５ＧＨｚ帯域におけるアンライセンスキャリアによってサポートされるカバレッジ領域は、信号の経路損失およびシャドウイング効果が大きいことに起因して、２ＧＨｚ帯域におけるライセンスキャリアよりも通常では小さいものと予測される。特定の地域および帯域に関するさらなる要件として、同じアンライセンスバンドで動作する他の装置に引き起こされる干渉の平均レベルを低減する目的で、ＴＰＣ（送信電力制御）を使用する。
【００８４】
詳細な情報は、調整された欧州標準規格である非特許文献５（現在のバージョン１．８．０）（参照により本明細書に組み込まれている）に記載されている。
【００８５】
装置は、ＬＢＴに関するこの欧州の規制に従って、無線チャネルをデータ送信によって占有する前に空きチャネル判定（ＣＣＡ）を実行しなければならない。例えばエネルギ検出に基づいてチャネルが空きとして検出された後にのみ、アンライセンスチャネルでの送信を開始することが許可される。特に、装置は、ＣＣＡ中に特定の最小時間（例えば欧州では２０μｓ、非特許文献５の４．８．３節を参照）にわたりチャネルを監視しなければならない。検出されたエネルギレベルが、設定されているＣＣＡのしきい値（例えば欧州では−７３ｄＢｍ／ＭＨｚ、非特許文献５の４．８．３節を参照）を超える場合、チャネルは占有されているとみなされ、逆に、検出された電力レベルが、設定されているＣＣＡのしきい値より低い場合、チャネルは空いているとみなされる。チャネルが占有されていると判定される場合、次の固定フレーム期間（Fixed Frame Period）の間、装置はそのチャネルで送信しない。チャネルが空きとして分類される場合、装置はただちに送信することが許可される。送信の最大持続時間は、同じ帯域で動作する他の装置との公平なリソース共有を促進する目的で制限される。
【００８６】
ＣＣＡにおけるエネルギ検出は、チャネル帯域幅全体（例えば５ＧＨｚのアンライセンスバンドにおいて２０ＭＨｚ）にわたり実行され、すなわち、そのチャネル内のＬＴＥ  ＯＦＤＭシンボルのすべてのサブキャリアの受信電力レベルの総和が、ＣＣＡを実行した装置において評価されたエネルギレベルである。
【００８７】
さらに、機器が、与えられたキャリアが利用できることを再評価する（すなわちＬＢＴ／ＣＣＡ）ことなく、そのキャリアでの送信を有する合計時間は、チャネル占有時間（Channel Occupancy Time）として定義されている（非特許文献５の４．８．３．１節を参照）。チャネル占有時間は、１ｍｓ〜１０ｍｓの範囲内であり、最大のチャネル占有時間は、欧州において現在定義されているように例えば４ｍｓとすることができる。さらに、アンライセンスセルでの送信後にＵＥに送信が許可されない最小アイドル時間も存在し、最小アイドル時間は、チャネル占有時間の少なくとも５％である。ＵＥは、アイドル期間が終わる少し前に、例えば新たなＣＣＡを実行することができる。この送信挙動は図１２に概略的に示してあり、この図は非特許文献５からの引用である（この文献内の図２：「Example of timing for Frame Based Equipment（フレームベースの機器の場合のタイミングの例）」）。
【００８８】
図１３は、特定の周波数帯域（アンライセンスセル）でのＷｉ−Ｆｉ送信とＬＡＡ  ＵＥ送信との間のタイミングを示している。図１３から理解できるように、Ｗｉ−Ｆｉバーストの後、ｅＮＢが例えば予約信号を送信することによってアンライセンスセルを次のサブフレーム境界まで「予約する」前に、少なくともＣＣＡギャップが必要である。次に、実際のＬＡＡ  ＤＬバーストが開始される。
【００８９】
ＲＡＣＨ手順は、アンライセンスバンドにおいてもサポートされる。現在までに、アンライセンスバンドでは、競合のないＰＲＡＣＨ送信のみがサポートされることが合意されている。上述したようにライセンスバンドにおけるＰＲＡＣＨの再送信とは異なり、アンライセンスバンドにおいてもＰＲＡＣＨの再送信がｅＮＢによって明示的にスケジューリングされるかは、現在依然として検討中である。しかしながら、標準化作業では現在のところ競合のないランダムアクセスのみがサポートされることが合意されてはいるが、今後これが変わり、アンライセンスセルにおける競合ベースのランダムアクセスが可能になることもありうる（実際に、本発明の原理は、競合のないランダムアクセス手順と競合ベースのランダムアクセス手順の両方に適用可能である）。
【００９０】
さまざまな規制要件を考慮すると、ＬＴＥ仕様、特に、アンライセンスバンドでの運用におけるランダムアクセス手順には、ライセンスバンドでの運用に限定されている現在のリリース１２の仕様と比較して、いくつかの変更が要求されることが明らかである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００９１】
【非特許文献１】3GPP TS 36.211, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 8)”
【非特許文献２】R1-144348, “Regulatory Requirements for Unlicensed Spectrum”, Alcatel-Lucent et al., RAN1#78bis, Sep. 2014
【非特許文献３】3GPP TS 36.321
【非特許文献４】3GPP Technical Report 36.889
【非特許文献５】ETSI EN 301 893
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００９２】
本発明を制限することのない例示的な実施形態は、アンライセンスセルを介してユーザ機器と無線基地局との間でランダムアクセス手順を実行する改良された方法、を提供する。独立請求項は、本発明を制限することのない例示的な実施形態を提供する。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【００９３】
本明細書に記載されている態様のいくつかの実装形態によれば、特に（１つまたは複数の）アンライセンスセルを介して実行されるときにランダムアクセス手順が改良される。より具体的には、ランダムアクセス手順のうち主としてプリアンブル系列の部分（プリアンブルの生成、選択、および実際のＲＦ送信）が改良される。したがって、ランダムアクセス手順のさらなる部分は、説明されているさまざまな態様の課題ではなく、例えばライセンスアクセス用に設計されているランダムアクセス手順と（ほぼ）同じままである。
【００９４】
以下では、次のシナリオを想定する。すなわち、移動通信システムにおいて、ユーザ機器と無線基地局が少なくとも１つのアンライセンスセルを介して互いに接続されている。アンライセンスセルは、単独のセルとして運用することができる、または、ユーザ機器に追加的に設定されているさらなるライセンスセルによって支援することができる。アンライセンスセルは、特定の周波数帯域幅を有するように設定されており、すなわちアンライセンスセルは、ライセンス不要周波数帯域内の特定の周波数帯域幅（例えば１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、またはより小さい帯域幅、またはより大きい帯域幅など）を有するチャネルにおいて無線基地局およびユーザ機器によって運用される。
【００９５】
これに加えて、アンライセンスセルにおける送信は規制されており、アンライセンスセルを介しての送信が占有する最小限のチャネル占有を示す最小限周波数帯域幅しきい値（minimum frequency bandwidth threshold）が少なくとも定義されている。最小限チャネル占有は、アンライセンスセルの周波数帯域幅に依存し、したがってチャネルごとに変化しうる。最小限チャネル占有は、アンライセンスセルの対応する合計周波数帯域幅の所定の百分率を定義することができる。
【００９６】
このように定義されたシナリオでは、アンライセンスセルを介してＵＥ（およびｅＮｏｄｅＢ）によって実行される送信の基本的にほとんどが、この最小限チャネル占有要件（minimum channel occupation requirement）に従わなければならない。このことは、例えばユーザ機器のアップリンク基準タイミングを同期させるために、あるいはスケジューリング要求を無線基地局に送信するために、ユーザ機器と無線基地局との間で実行されるランダムアクセス手順にもあてはまる。ユーザ機器は、ランダムアクセス手順の一部として、適切なランダムアクセスプリアンブル系列を選択した後、そのプリアンブル系列を無線基地局に送信する。
【００９７】
いくつかの態様によれば、アンライセンスセルを介しての送信に対して定義される最小限周波数帯域幅しきい値は、ランダムアクセス手順の一部としてランダムアクセスプリアンブル系列を無線基地局に送信するときにも考慮される。特に、アンライセンスセルに対して定義されている最小限周波数帯域幅しきい値を少なくとも超えることによって最小限チャネル占有要件に従うように、ランダムアクセスプリアンブル系列が送信される。
【００９８】
この目的のため、アンライセンスセルを介してランダムアクセスプリアンブル系列を送信する特定の周波数帯域幅を決定することができ、この周波数帯域幅は、最小限周波数帯域幅しきい値より大きい。このような決定によって、アンライセンスセルのさまざまなチャネル帯域幅に柔軟に対処し、したがってさまざまな最小限チャネル占有要件に対処して従うことができる。この決定は、ユーザ機器または無線基地局において実行することができる。例示的な実装形態においては、最小限周波数帯域幅しきい値（例えばアンライセンスセルの周波数帯域幅の所定の百分率を単純に計算することによって求められる）が、ユーザ機器および無線基地局の両方に既知であり、したがってランダムアクセスプリアンブル系列の送信が占有する周波数帯域幅を、ＵＥおよび無線基地局によって独立して決定することができる。これに代えて、この決定を２つのエンティティの一方（すなわちＵＥまたは無線基地局）によって実行し、決定結果を他方のエンティティに知らせることができる。無線基地局が、プリアンブル送信信号の実際の周波数帯域幅を決定する責務を負うエンティティである場合、ランダムアクセスプリアンブル系列を送信するためにＵＥによって実際に使用される周波数帯域幅の制御は無線基地局が維持する。このような情報の無線基地局によるＵＥへの送信は、無線セル内でブロードキャストされる対応するシステム情報の中で簡単に行うことができ、または競合のないランダムアクセスの場合、競合のないランダムアクセス手順の最初に送信される対応するメッセージの中で（例えば、使用されるプリアンブルを示す同じメッセージの中で）行うことができる。
【００９９】
なお、これに関連して、競合のないランダムアクセス手順と競合ベースのランダムアクセス手順とがサポートされることに留意されたい。競合のないランダムアクセス手順では、特に、ＵＥ（および無線基地局）に利用可能であるランダムアクセスプリアンブル系列のセットからどのランダムアクセスプリアンブル系列を選択するべきかを示す対応する指示情報を無線基地局がユーザ機器に送信し、ユーザ機器はこの指示情報に従う。一方で、競合ベースのランダムアクセス手順では、無線基地局によってそのような指示情報は提供されず、ユーザ機器は、無線基地局に送信するランダムアクセスプリアンブル系列を、ランダムアクセスプリアンブル系列のセットから自律的に選択する。競合ベースのランダムアクセス手順用に利用可能なランダムアクセスプリアンブル系列のセットは、現在定義されている標準的なランダムアクセス手順の場合と同様に、ランダムアクセスプリアンブル系列の送信を介して要求される送信リソースの異なる量に関連付けられる２つの異なるサブグループに分けることができる。
【０１００】
要約すれば、このようにしてユーザ機器は、アンライセンスセルを介してランダムアクセス手順を実行するときに、そのアンライセンスセルに対して定義されている最小限チャネル占有要件に従うことが可能になる。
【０１０１】
ランダムアクセス手順は、通常どおりに続行することができ、したがって、無線基地局からユーザ機器へのランダムアクセス応答メッセージの送信を含むことができる。このランダムアクセス応答は、例えば、対応するアップリンクリソース割当て、タイミング整列命令、ユーザ機器の一時的な識別子、ユーザ機器によって前に送信されたランダムアクセスプリアンブル系列の識別情報を含むことができる。さらに、このようなランダムアクセス応答メッセージを無線基地局から受信した時点で、割り当てられたアップリンクリソースを使用して、さらなるメッセージをユーザ機器から無線基地局に送信することができる。さらに、競合ベースのランダムアクセス手順が実行される場合、競合の解決が必要なことがあり、したがってｅＮｏｄｅＢとＵＥの間で実行される。
【０１０２】
以下では、アンライセンスセルを介してのランダムアクセスプリアンブル系列の送信が、対応する最小限チャネル占有に従う（すなわち最小限周波数帯域幅しきい値を超える）ことを達成するため、２つの異なる態様を説明する。
【０１０３】
第１の態様によれば、ランダムアクセスプリアンブル系列を送信するための既存の手順が再利用され、これは、そのようなアンライセンスセルに対して規定されている規制要件に従うため、そのアンライセンスセルの少なくとも必要な周波数帯域幅を最終的に占有するように、通常のプリアンブル送信を周波数領域における複数の異なる位置において繰り返すことによる。特に、ランダムアクセスプリアンブル系列は、通常の方法で選択され、対応する周波数位置において送信される。なお、通常の／レガシー・ランダムアクセスプリアンブル送信は、所定の周波数帯域幅（背景技術のセクションで説明したように６個のＰＲＢ、すなわち１．０８ＭＨｚ）を占有することに留意されたい。さらに、（繰り返しを有する）すべてのプリアンブル送信が、アンライセンスセルの最小限周波数帯域幅しきい値を超える周波数帯域幅を占有するように、この送信の何回かの繰り返しが複数の異なる周波数位置において実行される。この最小限チャネル占有に従うために必要な繰り返し回数は、アンライセンスセルに対して定義される実際の周波数帯域幅しきい値によって決まり、実際の周波数帯域幅しきい値は、アンライセンスセルに設定されている周波数帯域幅によって決まる。さらに、繰り返し回数は、通常の／レガシー・ランダムアクセスプリアンブル送信の上述した所定の周波数帯域幅（すなわち１．０８ＭＨｚ）にも依存する。第１の態様の例示的な実装形態においては、プリアンブル送信の繰り返しが実行される周波数領域における複数の異なる位置は、繰り返される送信が周波数領域において隣り合うような位置である。
【０１０４】
第１の態様に係る、アンライセンスセル用に提供される改良されたランダムアクセス手順は、上に説明したように、ライセンスセルにおける通常の／レガシー・ランダムアクセス手順用にすでに定義されているランダムアクセスプリアンブル系列を再利用する。この方法の利点として、この点においてランダムアクセスプリアンブルの追加の（１つまたは複数の）セットを定義しなくてよい。アンライセンスセルを介してのランダムアクセス手順と、ライセンスセルを介してのランダムアクセス手順を実行するのに、ランダムアクセスプリアンブル系列の同じセットが利用可能である。特に、第１の態様によれば、ライセンスセルを介してランダムアクセス手順を実行するときには、すでに生成されているセットから、さらなるランダムアクセスプリアンブル系列が選択され、ライセンスセルを介して無線基地局に送信され、ライセンスセルの上述した所定の周波数帯域幅（すなわち６個のＰＲＢ、１．０８ＭＨｚ）を占有する。
【０１０５】
第１の態様のさらなる実装形態によれば、ユーザ機器によって少なくとも２つのランダムアクセスプリアンブル系列が選択され、一緒に無線基地局に送信される。特に、最初に選択されるランダムアクセスプリアンブル系列とは異なる、少なくとも第２のランダムアクセスプリアンブル系列が選択される。第２のランダムアクセスプリアンブル系列の送信も同様に繰り返され、ただし第１のランダムアクセスプリアンブル系列の送信とは異なる周波数位置において繰り返される。特に、最小限チャネル占有に従うために、アンライセンスセルの所定の周波数帯域幅を少なくとも占有するように、第１のランダムアクセスプリアンブル系列および第２のランダムアクセスプリアンブル系列が繰り返されて一緒に送信される。
【０１０６】
第２の態様によれば、既存のランダムアクセス手順、特に、ランダムアクセスプリアンブル系列を送信するための既存の設定が変更され、すなわち、ランダムアクセスプリアンブル系列の長さと、ランダムアクセスプリアンブル系列を送信するために使用されるサブキャリア周波数間隔が、これらを組み合わせたときにランダムアクセスプリアンブル系列の対応する送信が最小限周波数帯域幅しきい値を超えるように、選択される。なお以下では、プリアンブル系列の長さと時間領域におけるプリアンブルの持続時間とを区別する。前者は、使用されるサブキャリアの数を決める。後者は、１つまたは複数の繰り返されるプリアンブルシンボルと、サイクリックプレフィックスとによって与えられ（プリアンブルシンボルの持続時間は、プリアンブルのサブキャリア間隔の逆数によって与えられる）、本発明のさまざまな態様の課題ではない。
【０１０７】
なお、ランダムアクセスプリアンブル系列の長さ（基本的にはランダムアクセスプリアンブル系列を送信するために使用される周波数サブキャリアの数に対応する）と、サブキャリア周波数間隔（基本的には、異なる周波数サブキャリアが互いにどれだけ隔てられているかを決める）は、組合せとして（すなわち周波数サブキャリアの数にサブキャリア周波数間隔の値を単純に乗算することによって）、プリアンブル送信の全体的な周波数帯域幅を定義することに留意されたい。結果として、これら２つのパラメータ（すなわちプリアンブル系列の長さとサブキャリア周波数間隔）を調整することによって、プリアンブル信号がアンライセンスセル上を占有するときの周波数帯域幅の要件に従うように、プリアンブル信号の周波数形状／周波数帯域幅を制御することができる。
【０１０８】
２つのパラメータの一方または両方を、ユーザ機器によって、または無線基地局によって、またはこれらの組合せによって、制御することができる。この点において、第２の態様のいくつかの異なる実装形態が可能である。例えば、サブキャリア周波数間隔を一定にする一方で、プリアンブル系列の長さを、プリアンブル送信が占有しなければならない周波数帯域幅の実際の量（アンライセンスセルのシステム帯域幅に依存する）に応じて柔軟に決定することができる。あるいは逆に、プリアンブル系列の長さを一定にする一方で、サブキャリア周波数間隔を、最小限チャネル占有の異なる要件に柔軟に適合させることができる。さらにこれに代えて、アンライセンスセルの最小限チャネル占有要件に従うために必要な周波数帯域幅を占有するように、プリアンブル送信においてプリアンブル系列の長さとサブキャリア周波数間隔の両方を柔軟に制御することができる。
【０１０９】
第２の態様の例示的な実装形態においては、ランダムアクセスプリアンブル系列の２つの異なるセットをユーザ機器によって生成することができ、１つは、（１つまたは複数の）ライセンスセル用であり、１つは、（１つまたは複数の）アンライセンスセル用である。なお、ランダムアクセスプリアンブルの送信によって占有される周波数帯域幅が、ライセンスセルの場合よりアンライセンスセルの場合の方が大きいことを考慮すれば、アンライセンスセル用のランダムアクセスプリアンブル系列の長さが、ライセンスセル用のランダムアクセスプリアンブル系列の長さより大きい可能性が高いことに留意されたい。結果として２つの異なるセットは、異なる長さのランダムアクセスプリアンブル系列を備えている。例示的な一実装形態において、ランダムアクセスプリアンブル系列が適切なルート系列（例えばＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列）から生成されるものと想定すると、アンライセンスセルに関連して使用されるランダムアクセスプリアンブル系列を生成するための対応するルート系列は、ライセンスセル用のランダムアクセスプリアンブル系列を生成するために使用されるルート系列よりも長い。したがって、ライセンスセルを介してランダムアクセス手順を実行するときには、対応するプリアンブルが、対応するライセンスセルのセットから選択されるのに対して、アンライセンスセルを介してランダムアクセス手順を実行するときには、対応するプリアンブルが、対応するアンライセンスセルのセットから選択される。
【０１１０】
したがって、１つの一般的な第１の態様においては、本明細書に開示されている技術は、移動通信システムにおいてユーザ機器と無線基地局との間でランダムアクセス手順を実行する方法、を提供する。ユーザ機器に、少なくとも１つのアンライセンスセルが設定されており、ランダムアクセス手順は、アンライセンスセル周波数帯域幅を有するアンライセンスセルを介して実行される。アンライセンスセルを介しての送信に対して、最小限周波数帯域幅しきい値が定義されており、本方法は、ランダムアクセス手順のためにユーザ機器によって実行される以下のステップを含む。ユーザ機器は、ランダムアクセス手順のためのランダムアクセスプリアンブル系列を選択し、このランダムアクセスプリアンブル系列をアンライセンスセルを介して送信する周波数帯域幅を決定する。ランダムアクセスプリアンブル系列の決定される周波数帯域幅は、少なくとも最小限周波数帯域幅しきい値である。ユーザ機器は、少なくとも、アンライセンスセルの決定された周波数帯域幅が占有されるように、ランダムアクセスプリアンブル系列を無線基地局に送信する。
【０１１１】
これに相応して、１つの一般的な第１の態様においては、本明細書に開示されている技術は、移動通信システムにおいて無線基地局と一緒にランダムアクセス手順を実行するユーザ機器、を提供する。本ユーザ機器に、少なくとも１つのアンライセンスセルが設定されており、ランダムアクセス手順は、アンライセンスセル周波数帯域幅を有するアンライセンスセルを介して実行される。アンライセンスセルを介しての送信に対して、最小限周波数帯域幅しきい値が定義されている。本ユーザ機器のプロセッサは、ランダムアクセス手順のためのランダムアクセスプリアンブル系列を選択する。プロセッサは、このランダムアクセスプリアンブル系列をアンライセンスセルを介して送信する周波数帯域幅をさらに決定する。決定される周波数帯域幅は、少なくとも最小限周波数帯域幅しきい値である。ユーザ機器の送信機は、少なくとも、アンライセンスセルの決定された周波数帯域幅が占有されるように、ランダムアクセスプリアンブル系列を無線基地局に送信する。
【０１１２】
これに相応して、１つの一般的な第１の態様においては、本明細書に開示されている技術は、移動通信システムにおいてユーザ機器と一緒にランダムアクセス手順を実行する無線基地局、を提供する。ユーザ機器に、少なくとも１つのアンライセンスセルが設定されており、ランダムアクセス手順は、アンライセンスセル周波数帯域幅を有するアンライセンスセルを介して実行される。アンライセンスセルを介しての送信に対して、最小限周波数帯域幅しきい値が定義されている。ユーザ機器がランダムアクセスプリアンブル系列をアンライセンスセルを介して送信する周波数帯域幅が決定され、決定される周波数帯域幅は、少なくとも最小限周波数帯域幅しきい値である。無線基地局の受信機は、アンライセンスセルの決定された周波数帯域幅が少なくとも占有されるようにユーザ機器によって選択された、ランダムアクセス手順のためのランダムアクセスプリアンブル系列、を受信する。決定される周波数帯域幅は、少なくとも最小限周波数帯域幅しきい値である。
【０１１３】
開示されている実施形態のさらなる恩恵および利点は、本明細書および図面から明らかであろう。これらの恩恵および／または利点は、本明細書および図面による開示内容のさまざまな実施形態および特徴によって個別に提供することができ、これらの恩恵および／または利点の１つまたは複数を得るためにすべてを設ける必要はない。
【０１１４】
これらの一般的な態様および具体的な態様は、システム、方法、コンピュータプログラム、またはこれらの任意の組合せ、を使用して実施することができる。
【０１１５】
以下では、例示的な実施形態について、添付の図面を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】３ＧＰＰ  ＬＴＥシステムの例示的なアーキテクチャを示している。
【図２】３ＧＰＰ  ＬＴＥ（リリース８／９）において定義されているサブフレームのダウンリンクスロットの例示的なダウンリンクリソースグリッドを示している。
【図３】競合が発生しうる、３ＧＰＰ  ＬＴＥ（リリース８／９時点）に定義されている競合ベースのＲＡＣＨ手順を示している。
【図４】３ＧＰＰ  ＬＴＥ（リリース８／９時点）に定義されている、競合のないＲＡＣＨ手順を示している。
【図５】ＲＡＣＨプリアンブルの構造を示している。
【図６】ＰＵＳＣＨおよびＰＵＣＣＨとのＰＲＡＣＨ送信の多重化を示している。
【図７】割り当てられているサブキャリアへのＰＲＡＣＨプリアンブルのマッピングを示している。
【図８】公称周波数システム帯域幅内のＰＲＡＣＨの異なる位置を示している。
【図９】公称周波数システム帯域幅内のＰＲＡＣＨの異なる位置を示している。
【図１０】ＰＲＡＣＨプリアンブル送信機の例示的な機能構造を示している。
【図１１】いくつかのライセンスセルおよびアンライセンスセルを含む例示的なＬＡＡシナリオを示している。
【図１２】ＬＡＡ送信における送信挙動を示している。
【図１３】アンライセンスセルにおけるＷｉ−Ｆｉ送信バーストとＬＡＡ  ＵＥダウンリンクバーストとの間のタイミングを示している。
【図１４Ａ】ライセンスセルの２０ＭＨｚのシステム帯域幅の場合に、最小限チャネル占有要件に従うために繰り返しメカニズムを使用する第１の実施形態による、ＰＲＡＣＨ信号送信の周波数帯域幅を示している。
【図１４Ｂ】アンライセンスセルの２０ＭＨｚのシステム帯域幅の場合に、最小限チャネル占有要件に従うために繰り返しメカニズムを使用する第１の実施形態による、ＰＲＡＣＨ信号送信の周波数帯域幅を示している。
【図１５Ａ】それぞれ、ライセンスセルの１０ＭＨｚのシステム帯域幅の場合の、第１の実施形態による、ＰＲＡＣＨ信号送信の周波数帯域幅を示している。
【図１５Ｂ】アンライセンスセルの１０ＭＨｚのシステム帯域幅の場合の、第１の実施形態による、ＰＲＡＣＨ信号送信の周波数帯域幅を示している。
【図１６】図１５Ｂの実装形態に基づいており、特に、第１の実施形態による、２つの隣り合うＰＲＡＣＨ送信／繰り返しのＰＲＡＣＨ信号を伝えるさまざまなサブキャリアを示している。
【図１７Ａ】ライセンスセルを介してのＰＲＡＣＨ送信の電力スペクトル密度を示している。
【図１７Ｂ】第１の実施形態による、アンライセンスセルを介しての改良されたＰＲＡＣＨ送信の電力スペクトル密度を示している。
【図１８】第１の実施形態による、ＵＥの送信機チェーンの例示的な実装形態を示している。
【図１９】繰り返しを通じて送信される少なくとも２つのプリアンブルが選択される改良された第１の実施形態による繰り返しパターンを示している。
【図２０】繰り返しを通じて送信される少なくとも２つのプリアンブルが選択される改良された第１の実施形態による繰り返しパターンを示している。
【図２１】繰り返しを通じて送信される少なくとも２つのプリアンブルが選択される改良された第１の実施形態による繰り返しパターンを示している。
【図２２Ａ】ライセンスセルの２０ＭＨｚのシステム帯域幅の場合に、最小限チャネル占有要件に従うためにＰＲＡＣＨ信号送信のパラメータを適合させる第２の実施形態による、ＰＲＡＣＨ信号送信の周波数帯域幅を示している。
【図２２Ｂ】アンライセンスセルの２０ＭＨｚのシステム帯域幅の場合に、最小限チャネル占有要件に従うためにＰＲＡＣＨ信号送信のパラメータを適合させる第２の実施形態による、ＰＲＡＣＨ信号送信の周波数帯域幅を示している。
【図２３Ａ】ライセンスセルの１０ＭＨｚのシステム帯域幅の場合の、第２の実施形態による、ＰＲＡＣＨ信号送信の周波数帯域幅を示している。
【図２３Ｂ】アンライセンスセルの１０ＭＨｚのシステム帯域幅の場合の、第２の実施形態による、ＰＲＡＣＨ信号送信の周波数帯域幅を示している。
【図２４Ａ】ライセンスセルを介してのＰＲＡＣＨ送信の電力スペクトル密度を示している。
【図２４Ｂ】それぞれ、第２の実施形態による、アンライセンスセルを介しての改良されたＰＲＡＣＨ送信の電力スペクトル密度を示している。
【図２５】図２２Ａおよび図２２Ｂに基づく、特に、第２の実施形態による、ＰＲＡＣＨ信号を伝えるさまざまなサブキャリアを示している。
【図２６】図２３Ａおよび図２３Ｂに基づく、特に、第２の実施形態による、ＰＲＡＣＨ信号を伝えるさまざまなサブキャリアを示している。
【図２７】第２の実施形態に係る、ＵＥの送信機チェーンの例示的な実装形態を示している。
【図２８】第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせた第３の実施形態による、４０ＭＨｚのシステム帯域幅の場合のＰＲＡＣＨ信号送信の周波数帯域幅を示している。
【発明を実施するための形態】
【０１１７】
「移動局」または「移動ノード」または「ユーザ端末」または「ユーザ機器」は、通信ネットワーク内の物理エンティティである。１つのノードがいくつかの機能エンティティを有することができる。機能エンティティとは、所定の一連の機能を実施する、および／または、所定の一連の機能をノードまたはネットワークの別の機能エンティティに提供するソフトウェアモジュールまたはハードウェアモジュールを意味する。ノードは、通信機器または通信媒体にノードをアタッチする１つまたは複数のインタフェースを有することができ、ノードはこれらのインタフェースを通じて通信することができる。同様に、ネットワークエンティティは、機能エンティティを通信機器または通信媒体にアタッチする論理インタフェースを有することができ、ネットワークエンティティは論理インタフェースを通じて別の機能エンティティや通信相手ノードと通信することができる。
【０１１８】
特許請求の範囲および本出願において使用されている用語「無線リソース」は、物理無線リソース（時間−周波数リソースなど）を意味するものと広義に理解されたい。
【０１１９】
特許請求の範囲および本出願において使用されている用語「アンライセンスセル」あるいは「アンライセンスキャリア」は、特定の周波数帯域幅を有するアンライセンス周波数帯域で運用されるセル／キャリアとして広義に理解されたい。これに相応して、特許請求の範囲および本出願において使用されている用語「ライセンスセル」あるいは「ライセンスキャリア」は、特定の周波数帯域幅を有するライセンス周波数帯域で運用されるセル／キャリアとして広義に理解されたい。これらの用語は、例示的には、リリース１２／１３の時点の３ＧＰＰおよび作業項目「Licensed-Assisted Access（ライセンス補助アクセス）」の文脈において理解されたい。
【０１２０】
特許請求の範囲および本出願において使用されている用語「最小限周波数帯域幅しきい値」は、（１つまたは複数の）アンライセンスセルにおける最小限のチャネル占有として広義に理解されたい。言い換えれば、アンライセンスセルを介しての送信は、周波数に関して、このしきい値によって設定される量を少なくとも占有する。最小限のチャネル占有は、例えば、特定の地理的領域に対して定義されている規制によって与えられ、例えば欧州の場合、システム帯域幅の８０％である。したがって欧州では、２０ＭＨｚを有するアンライセンスセルでの送信は、少なくとも１６ＭＨｚを占有しなければならない。
【０１２１】
特許請求の範囲および本出願において使用されている用語「ランダムアクセス手順」は、例示的な一実施形態においては、背景技術のセクションで説明した３ＧＰＰ標準規格のランダムアクセス手順として解釈することができる。用語「ランダムアクセスプリアンブル系列」、「プリアンブル系列」、「プリアンブル」、「ＲＡＣＨプリアンブル」、「プリアンブルシグネチャ」は、ランダムアクセス手順中にＵＥによって送信される複素系列（例示的な一実施形態においては、図３のステップ３０１および図４のステップ４０１に関連して説明したように送信されるプリアンブルメッセージ）を意味する目的で、互いに同義に使用することができる。
【０１２２】
特許請求の範囲および本出願において使用されている用語「繰り返し」は、「特定の動作を何回か実行すること」として広義に解釈されたい。この特定の場合、プリアンブルの送信は、何回か、ただし周波数領域における異なる位置において、実行される。
【０１２３】
特許請求の範囲および本出願において使用されている用語「占有する」、「周波数帯域幅を占有する」は、信号／メッセージ／プリアンブルの特定の送信が、特定の周波数帯域幅の周波数（すべて）を使用することによって実行されることを意味するものとして広義に解釈することができる。
【０１２４】
背景技術のセクションで説明したように、現在３ＧＰＰは、ライセンス補助アクセス（ＬＡＡ）を導入する過程にある。ＬＡＡに関していくつかの合意がすでに達成されたが、ＬＡＡに関するいくつかの重要な課題についてはまだ合意を達成することができていない。さらには、アンライセンスバンドにおいてＲＡＣＨ手順をサポートするためには、ライセンスバンドでの運用に限定されている現在の仕様と比較して、ＬＴＥ仕様にいくつかの変更を行うことが有利であることが明らかである。
【０１２５】
ＬＡＡにおけるランダムアクセス手順を導入するための１つの単純な解決策は、背景記述のセクションで説明した既存のプリアンブルフォーマット、信号形状、および送信手順を含めて、ライセンスセルにおける既存のランダムアクセス手順を、アンライセンスセルにも適用することである。この場合、ＣＣＡ（空きチャネル判定）は、ＰＲＡＣＨ送信機会の直前にＵＥ側で実行する、またはこれに代えて、ＲＲＡＣＨ送信機会をスケジューリングする前にｅＮｏｄｅＢ側で実行することができる。さらなる代替の解決策では、ＰＲＡＣＨのスケジューリングおよび送信に関連するＣＣＡを省くことも可能であり、しかしながらＣＣＡを省くことに起因して、送信が衝突する可能性があるため、同じ無線チャネルで動作している別のノードとの問題が発生することがある。なお、最終的にＣＣＡが要求されるか否かは、システムが運用される地域の規制に依存することに留意されたい（背景技術のセクションおよび非特許文献４を参照）。
【０１２６】
しかしながら、この単純な方法には欠点もある。特に、背景技術のセクションで説明したように欧州の規制によれば、ＣＣＡ（空きチャネル判定）に続いて行われるアンライセンスバンドでの各送信は、公称チャネル帯域幅の少なくとも８０％を占有しなればならない。類似する規制は他の国でも見ることができ、例えば米国では、最小限の送信帯域幅が５００ｋＨｚである（非特許文献４を参照）。アンライセンスバンドでのＬＴＥ運用において２０ＭＨｚの公称チャネル帯域幅を想定すると（非特許文献４を参照）、欧州において規定されている８０％の最小限チャネル占有の結果として、最小周波数帯域幅が１６ＭＨｚとなる。しかしながら一方で、ライセンスバンドにおける既存の定義に従うＰＲＡＣＨ送信は、チャネル帯域幅とは無関係に、６個の連続するＰＲＢのみを占有し、これは１．０８ＭＨｚ（すなわち２０ＭＨｚの公称チャネル帯域幅のわずか５．４％）に相当する）。したがって、この単純な解決策（ＰＲＡＣＨ送信の既存の定義をアンライセンスセルに適用する）は、欧州の規制によって与えられる最小限チャネル占有の要件を満たさない。
【０１２７】
これに加えて、この最小限チャネル占有は、アンライセンスセルの実際のチャネル帯域幅に依存し、したがってアンライセンスセルごとに変化しうることに留意されたい。言い換えれば、アンライセンスセルに対して定義されている最小限チャネル占有要件に従うことができるように、ランダムアクセスプリアンブルの送信をチャネル帯域幅に合わせなければならない。これとは対照的に、既存のランダムアクセス手順、特に、ランダムアクセスプリアンブルの送信は、その帯域幅が固定されており、すなわち（ライセンス）セルの実際のチャネル帯域幅には関係なくつねに６個のＰＲＢを使用する。したがって、アンライセンスセルを介してランダムアクセスプリアンブルを送信するのに既存のメカニズムを使用する方式のさらなる欠点は、アンライセンスセルのチャネル帯域幅に応じて実際に変化しうる最小限チャネル占有要件に従うための柔軟性に欠けることである。
【０１２８】
本発明者は、上に説明した問題点の１つまたは複数を軽減する目的で、以下の例示的な実施形態を着想した。
【０１２９】
さまざまな実施形態の特定の実装形態は、３ＧＰＰ標準規格によって与えられる、一部が背景技術のセクションで説明されている幅広い仕様の中で実施され、さまざまな実施形態に関連する特に重要な特徴が、以下に説明するように追加される。なお、これらの実施形態は、例えば、背景技術のセクションで説明した３ＧＰＰ  ＬＴＥ−Ａ（リリース１０／１１／１２／１３）などの移動通信システムにおいて有利に使用することができるが、実施形態はこれらの特定の例示的な通信ネットワークでの使用に限定されないことに留意されたい。
【０１３０】
以下の説明は、本開示の範囲を制限するものとしてではなく、本開示を深く理解するための実施形態の単なる例として理解されたい。当業者には、特許請求の範囲に記載されている本開示の一般的な原理を、さまざまなシナリオに、本明細書に明示的には記載されていない方法で適用できることが認識されるはずである。説明を目的として、いくつかの想定がなされているが、それらの想定は以下の実施形態の範囲を制限するものではない。
【０１３１】
さらには、上述したように、以下の実施形態は、３ＧＰＰ  ＬＴＥ−Ａ（リリース１２／１３）環境において実施することができる。これらのさまざまな実施形態は、主として、改良されたランダムアクセス手順、特に、ランダムアクセスプリアンブルの改良された送信を可能にする。しかしながら、それ以外の機能（すなわちさまざまな実施形態によって変更されない機能）は、背景技術のセクションで説明したものとまったく同じままとする、または、さまざまな実施形態への影響なしに変更することができる。例えば、改良されたランダムアクセス手順の実行につながる機能および手順（アップリンク同期の必要性や、スケジューリング要求を送信する必要性など）と、ランダムアクセス手順の残りのステップ（ランダムアクセス応答、競合の解決など）である。
【０１３２】
以下では、上の（１つまたは複数の）問題点を解決するための３つの実施形態を記載し、これらは、実施形態の原理を容易に説明するために工夫された次の例示的なシナリオを使用することによって説明する。しかしながらこれらの原理は別のシナリオに適用することもでき、そのうちのいくつかは以下の説明の中で明示的に述べる。
【０１３３】
背景技術のセクションで説明したように、３ＧＰＰは、ライセンス不要周波数帯域における（１つまたは複数の）チャネルにおいて運用されるアンライセンスセルの使用を含む、ＬＡＡ（ライセンス補助アクセス）を導入することによって、現在のシステムを機能強化することを予定している。以下では、このようなシナリオを想定し、すなわち、ＵＥには少なくとも１つのライセンスセルおよび少なくとも１つのアンライセンスセルが設定されている。以下の説明はこのようなシナリオに基づいているが、さまざまな実施形態は、アンライセンスセルにおいてランダムアクセス手順を実行することに焦点をあてており、したがってさまざまな実施形態は、アンライセンスセルが単独で（すなわち対応するライセンスセルなしで）運用されるシナリオにも適用される。
【０１３４】
アンライセンスセルは、背景技術のセクションで説明したように通常の方法でｅＮｏｄｅＢとＵＥの間に設定することができる。したがってアンライセンスセルは、ライセンス不要周波数帯域における、特定の周波数帯域幅（いくつかの欧州標準規格では公称チャネル帯域幅とも称する）（例えば１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、または（将来的には）より小さい帯域幅、またはより大きい帯域幅など）を有する特定のチャネルにおいて運用される。背景技術のセクションで詳しく説明したように、アンライセンスセルにおける運用は、例えば欧州では、欧州標準規格である非特許文献５に従ってさまざまに規制されている。欧州では（および他の地域でも）、特に、アンライセンスセルのチャネルに対して最小限チャネル占有が定義されており、例えば欧州では、アンライセンスセルにおいて占有されるチャネル帯域幅は、そのアンライセンスセルの宣言された公称チャネル帯域幅の８０％〜１００％の範囲内である。したがって、アンライセンスセルでの送信は（極めてわずかな例外を除き）、アンライセンスセルの合計周波数帯域幅のうちの対応する周波数帯域幅部分を送信が占有するように、この最小限チャネル占有要件に従わなければならない。アンライセンスセルがさまざまな公称チャネル帯域幅を有することができることを考慮すれば、結果として占有する必要のある最小限の周波数帯域幅（公称チャネル帯域幅の百分率である）は、異なる公称チャネル帯域幅を有するチャネルの間で異なる。
【０１３５】
以下の実施形態では、従うべき特定の最小限チャネル占有をｅＮｏｄｅＢおよびＵＥの両方が認識しているものと想定する。ＵＥおよびｅＮｏｄｅＢは、最小限周波数帯域幅しきい値を認識し、このしきい値は、アンライセンスセルが確立されている実際のシステム帯域幅によって決まる。これを達成するための複数の可能な異なる方法が存在する。１つの代替形態においては、ＵＥおよびｅＮｏｄｅＢの両方が、互いに独立して、特定の最小限周波数帯域幅しきい値を決定し、両方が同じ決定規則に従うことによって同じ値に到達する。別の代替形態においては、ｅＮｏｄｅＢが特定の最小限周波数帯域幅しきい値を決定し、これに対応して、例えば、システム情報ブロードキャストメッセージの中で、またはＲＲＣ接続確立メッセージの中で、あるいは競合のないランダムアクセス手順の場合に、ランダムアクセス手順の最初に送信されるランダムアクセスプリアンブル割当てメッセージ（図４のメッセージ４０１を参照）の中で、このしきい値をＵＥに知らせる。さらに別の代替形態によれば、ＵＥが特定の最小限周波数帯域幅しきい値を決定し、これに対応して、このしきい値をｅＮｏｄｅＢに知らせる。いずれの場合も、ＵＥおよびｅＮｏｄｅＢの両方が、プリアンブルの送信が少なくとも占有するべき最小限周波数帯域幅しきい値について、同じ認識を有する。
【０１３６】
この最小限周波数帯域幅しきい値は、ランダムアクセスプリアンブルの送信が占有しなければならない周波数帯域幅の下限を表す。さらに、ランダムアクセスプリアンブルの送信の実際に使用される周波数帯域幅も、ｅＮｏｄｅＢがランダムアクセスプリアンブルを正常にブラインド復号することができるように、ＵＥおよびｅＮｏｄｅＢの両方によって認識されていなければならない。プリアンブル送信の実際の周波数帯域幅は、最小限周波数帯域幅しきい値を決定するときと同様に、ＵＥもしくはｅＮｏｄｅＢまたはその両方によって決定することができ、必要な場合にはこの情報を２つのエンティティの間で交換することができる。詳細は、さまざまな実施形態の詳しい説明からも明らかになるであろう。
【０１３７】
背景技術のセクションで前述したように、現在のところ、アンライセンスセルでは、競合のないＲＡＣＨ手順のみがサポートされることが合意されており、その詳細は背景技術のセクションに説明されている。したがって、想定されるシナリオは、この初期合意に従うが、さまざまな実施形態に係る本発明の原理は、競合ベースのＲＡＣＨ手順にも同様に適用可能であることを理解されたい。特に、以下から明らかになるように、本発明のさまざまな実施形態は、ランダムアクセスプリアンブルの送信に焦点をあてており、したがって本発明のさまざまな実施形態は、ＵＥが適切なランダムアクセスプリアンブル系列を（プリアンブルの適切なセットから）自律的に選択する競合ベースのＲＡＣＨ手順と、（そのプリアンブルのセットの）どのランダムアクセスプリアンブル系列がランダムアクセス手順に使用されるかに関する対応する指示情報をｅＮｏｄｅＢからＵＥが受信する競合のないＲＡＣＨ手順とに、等しく適用可能である。競合ベースのＲＡＣＨ手順では、背景技術のセクションで説明した方法と同様に、次のメッセージ（ｍｓｇ３、図３における３０３）を送信するために必要な送信リソースの量に関する情報を与える１ビットの情報を追加的に送信することを可能にするため、ＵＥが２つのサブグループ（競合ベースのランダムアクセス手順に利用可能なプリアンブルのセットがこれら２つのサブグループに分けられる）の間で選択できるようにすることができる。
【０１３８】
以下の実施形態では、ランダムアクセスプリアンブルの送信（および受信）以外は、ランダムアクセス手順を変更しなくてよいことをさらに想定する。結果として、背景技術のセクションで例示的に説明したランダムアクセス手順の全体的な構造および順序は同じままでよく、以下のさまざまな実施形態において説明するように、ランダムアクセスプリアンブルの送信に関連してランダムアクセス手順に変更を導入するのみである。例えば、ランダムアクセス手順をトリガーするための標準化されている手順と、ランダムアクセス手順の他のメッセージ（ランダムアクセス応答メッセージ３０２，４０３、スケジューリングされた送信３０３、競合解決メッセージ３０４、ランダムアクセスプリアンブル割当て４０１など）は、変更しなくてよい。したがって、説明の繰り返しを避ける目的で、上の背景技術のセクションにおける対応する段落を参照することがある。
【０１３９】
したがって、アンライセンスセルにおいてランダムアクセス手順がトリガーされるものと想定し、以下の実施形態では、アンライセンスセルにおいて実行される改良されたランダムアクセス手順のいくつかの実装形態を提供する。
【０１４０】
第１の実施形態
以下では、上の（１つまたは複数の）問題点を解決するための第１の実施形態を詳しく説明する。第１の実施形態のさまざまな実装形態について、上で導入した例示的なシナリオを使用することによって以下に説明する。
【０１４１】
簡潔には、第１の実施形態によれば、ランダムアクセスプリアンブルを無線基地局に送信する方法の既存の定義を再利用するが、第１の実施形態では、これに加えて以下のように繰り返しメカニズムを導入する。ＵＥにおける繰り返しメカニズムは、ランダムアクセスプリアンブルの結合された送信が、アンライセンスセルに対して定義されている最小限チャネル占有要件に従うために必要な周波数帯域幅を少なくとも占有するように、ランダムアクセスプリアンブルの通常の送信を、周波数領域における異なる周波数位置において、必要な回数だけ繰り返すことを可能にする。これによって、プリアンブル送信の既存の定義および標準化をできる限り（かつ必要なだけ）再利用することが可能であるのみならず、これと同時に、繰り返し方式は、最小限周波数帯域幅しきい値を超えるまで「標準の」ＰＲＡＣＨ信号のさらなる繰り返しを周波数に関して単純に加えることによって、ＰＲＡＣＨ送信全体（すなわちプリアンブル（繰り返し）すべてを含む）を、さまざまな帯域幅の要件に柔軟に適合させることを可能にする。さらに詳細には、第１の実施形態の例示的な実装形態では、背景技術のセクションで詳しく説明した、ライセンスセルにおける通常のランダムアクセス手順に、できる限り従う。このことは、例えば、背景技術のセクションで説明した方法と同様に、ＵＥがランダムアクセスプリアンブルのセットを生成することを含む。したがって例えば、ｅＮｏｄｅＢによって明示的に示されるＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕルート系列を使用し、この系列から、サイクリックシフトを使用することによって６４個の異なるランダムアクセスプリアンブル系列を生成することを含む。このようにして生成されたランダムアクセスプリアンブルのセットは、ライセンスセルを介してランダムアクセス手順を実行するために使用する目的に利用可能であるのみならず、アンライセンスセルを介してランダムアクセス手順を実行するために使用する目的にも利用可能である。さらに、したがってランダムアクセスプリアンブルは、図５に関連して説明した構造と同じ構造を有することもでき、また、さまざまなプリアンブルフォーマットの場合の同じ系列長さ（すなわちフォーマット０〜３の場合の８３９、またはフォーマット４の場合の１３９）を有することができる。同じことは、プリアンブルフォーマット０〜３の場合の１．２５ｋＨｚのサブキャリア間隔およびプリアンブルフォーマット４の場合の７．５ｋＨｚのサブキャリア間隔にもあてはまり、これらは、この実装形態に従って等しく適用することができる。さらに、以前と同じＰＲＡＣＨ持続時間（すなわちＴＣＰとＴＳＥＱを組み合わせる）を想定することができる。
【０１４２】
競合のないランダムアクセス手順を想定すると、ＵＥは、生成されたセットのどの特定のランダムアクセスプリアンブルがランダムアクセス手順に使用されるかに関する対応する指示情報を、ｅＮｏｄｅＢから受信する。したがってＵＥは、プリアンブルの利用可能なセットから、示されたランダムアクセスプリアンブルを選択し、ｅＮｏｄｅＢへのそのプリアンブルの送信を次のように準備する。
【０１４３】
第１の態様の特定の例示的な実装形態について、詳しく説明する。最初に、２０ＭＨｚの公称チャネル帯域幅を有するライセンスセルおよびアンライセンスセルが設定されているものと想定する（公称チャネル帯域幅は「システム帯域幅」と称することもできる）。以下の説明は図１４Ａおよび図１４Ｂを参照しながら行い、これらの図は、それぞれ、ライセンスセルおよびアンライセンスセルにおける、ＬＡＡをサポートする対応するＵＥによって実行されるＰＲＡＣＨ送信を示している。図１４Ａから明らかであるように、ライセンスセルを介してのランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）の送信は、通常では６個のＰＲＢにおいて実行され、すなわち１．０８ＭＨｚ（６×１８０ｋＨｚ）の周波数帯域幅を有する。アンライセンスセルを介して実行される対応するランダムアクセスプリアンブルの送信は、欧州において規定されている８０％の最小限チャネル占有パラメータに従うために、そのアンライセンスセルの１６ＭＨｚのチャネル帯域幅を少なくとも占有しなければならない（図１４Ｂを参照）。この増大したチャネル占有を達成する目的で、第１の実施形態では繰り返しメカニズムを導入することを提案し、繰り返しメカニズムは、「通常の」プリアンブル送信を複数の異なる周波数位置において繰り返すことによって、１６ＭＨｚの最小限周波数帯域幅しきい値を超えるＰＲＡＣＨ送信全体を構成する。図１４Ｂに示したように、１６ＭＨｚの最小限チャネル占有を上回るまで、通常のＰＲＡＣＨ送信を必要な回数だけ繰り返すことができる。すなわち、この特定のケースでは、ＰＲＡＣＨ送信の１４回の繰り返しが実行され、したがって通常のＰＲＡＣＨを合計で１５回送信することによって、９０個のＰＲＢを使用して１６．２ＭＨｚを占有する。
【０１４４】
図１５Ａおよび図１５Ｂにおける次の例示的なシナリオでは、１０ＭＨｚの公称チャネル帯域幅を有するライセンスセルおよびアンライセンスセルが設定されているものと想定する。これに相応して、８０％の最小限チャネル占有の結果として、結合されたランダムアクセスプリアンブル送信は、少なくとも８ＭＨｚの最小限周波数帯域幅を占有しなければならない。図１４Ａおよび図１４Ｂに関連して説明したように、図１５Ａは、ライセンスセルを介してのＰＲＡＣＨ送信（通常では６個のＰＲＢにわたる）を開示している。これに対して図１５Ｂに示したように、アンライセンスセルの場合には、７回の繰り返し、したがって８回のＰＲＡＣＨ送信が存在し、合計で４８個のＰＲＢ、８．６４ＭＨｚ（４８×１８０ｋＨｚ）を占有する。
【０１４５】
特定の例示的な一実装形態においては、図１４Ｂおよび図１５Ｂによるプリアンブル送信の異なる繰り返しにおいて、異なるオフセットφを使用することができ、オフセットφは、例えば、背景技術のセクションにおける対応する表から導かれる初期オフセットφ（プリアンブルのフォーマットに応じて７または２）から、ＵＥによって直接的に導出可能とすることができる。さまざまなオフセットは、個別のプリアンブル送信が直接隣接するが互いに重なることがないように、選択することができる。これに代えて、図には示していないが、（図１６から明らかであるように２つのガードバンドの代わりに）１つのガードバンドのみが２つのプリアンブル送信を隔てるように、２つの隣り合うプリアンブル送信のわずかな重なりを許可することも可能であり得る。この目的のため、重なりに応じて、繰り返しの周波数オフセットを設定しなければならない。
【０１４６】
図１６は、図１５Ｂのシナリオ例に基づいており、さらに、８回のプリアンブル送信のうち２つの隣り合うプリアンブル送信のためのさまざまなサブキャリアおよびガードバンドを示すために図を拡大してある。図から明らかであるように、通常の１．２５ｋＨｚのサブキャリア周波数間隔と、ＰＲＡＣＨ信号を構成する８３９本のサブキャリアが想定されている（図７と、背景技術のセクションの対応する部分も参照）。
【０１４７】
アンライセンスセルに対して規定されている最小限チャネル占有要件に従うために必要である繰り返しの必要回数は、通常のプリアンブル送信によって占有される周波数帯域幅（すなわち１．０８ＭＨｚ）と、最小限周波数帯域幅しきい値（例えば、２０ＭＨｚのシステム帯域幅の場合の１６ＭＨｚ、１０ＭＨｚのシステム帯域幅の場合の８ＭＨｚ）とに基づく単純な計算によって、ＵＥおよびｅＮｏｄｅＢによって自律的に求めることができる。これに代えて、プリアンブルを送信するときにＵＥが使用する繰り返し回数を、ｅＮｏｄｅＢがＵＥに明示的に示すことができる。または、さまざまなシステム帯域幅の設定の場合の繰り返し回数を、標準規格に決めておくことができる。図１４Ｂおよび図１５Ｂから明らかであるように、想定される例示的なシナリオの場合、それぞれ、１４回および７回の繰り返しが必要であり、言い換えれば、それぞれ、１５回および８回のＰＲＡＣＨ送信が必要である。したがってｅＮｏｄｅＢは、ＰＲＡＣＨ送信を正常に復号することができる。これに代えて、公称チャネル帯域幅それぞれの場合の繰り返し回数を、標準規格に事前定義しておき、したがってＵＥおよびｅＮｏｄｅＢの両方に既知であるようにすることができる。
【０１４８】
第１の態様の例示的な一実装形態においては、ＰＲＡＣＨ送信それぞれが、（ライセンスセルにおける）通常のＰＲＡＣＨ送信に使用される送信電力と同じ送信電力で、ＵＥによって送信されるものと想定する。具体的には、図１７Ａは、特定の送信電力および特定の電力スペクトル密度を有する、ライセンスセルを介してのＵＥのＰＲＡＣＨ送信を示しており、このＰＲＡＣＨ送信は、通常の６個のＰＲＢ、１．０８ＭＨｚにわたる。送信電力は、通常の方法において（例えば経路損失が完全に補償される開ループ推定によって）決定される。ＵＥは、基準信号受信電力（ＲＳＲＰ：Reference Signal Received Power）の測定値を平均して経路損失を推定する。したがって図１７Ａは、ライセンスセルを介してのこのようなＰＲＡＣＨ送信を示している。図１７Ｂは、第１の実施形態について図１５Ｂに関連して上述したように、アンライセンスセルを介しての結合されたＰＲＡＣＨ送信を適切な方法で示しており、この送信は、４８個のＰＲＢ、８．６４ＭＨｚにわたる。図１７Ｂから明らかであるように、第１の実施形態のこの実装形態では、通常のＰＲＡＣＨ送信のさまざまな送信すべて（すなわちすべての繰り返し）が同じ電力スペクトル密度を有する（すなわち同じ送信電力で送信される）ものと想定している。このような送信は、通常のＰＲＡＣＨ送信用に設定されている同じ送信電力値を、アンライセンスセルを介しての複数の異なる周波数位置における繰り返しにも適用することによって、ＵＥにおいて実施することができる。
【０１４９】
これに代えて、ＵＥは、同じ送信電力値を使用するのではなく、異なる送信電力レベルを使用してさまざまなＰＲＡＣＨ送信を送信することができる。例えば、さまざまなＰＲＡＣＨ送信すべてを、より低い送信電力（例えば送信電力の半分）で送信することができる。送信電力を設定するための１つの特定の方法は、送信電力全体（すなわちＰＲＡＣＨのすべて（例えば図１７Ｂの場合には合計で８回の送信）を送信するために使用される送信電力）が、ライセンスセルを介して１つのＰＲＡＣＨを送信するために使用される送信電力と同じであるように、さまざまなＰＲＡＣＨ送信それぞれの送信電力を設定することである。したがって、電力スペクトル密度はＰＲＡＣＨ送信の合計数によって減少するが（例えばＰＳＤ／８）、ＰＲＡＣＨ送信用にＵＥによって使用される総送信電力は同じままである。
【０１５０】
さらに、図１８は、背景技術のセクションにおいて図１０に関連して説明した、第１の実施形態に係るＵＥの送信機の例示的な実装形態を示している。図１８から明らかであるように、第１の実施形態のさまざまな実装形態において上述した繰り返しメカニズムは、送信チェーンにおいてＤＦＴとサブキャリアマッピングとの間で実施することができる。ＤＦＴおよびサブキャリアマッピングによって、周波数領域におけるＰＲＡＣＨ信号の位置決めが達成され、したがって、生成されたプリアンブルをさまざまなＤＦＴにおいて処理して結果としての周波数サンプル（ＮＺＣ）をサブキャリアマッピングによって対応する周波数ポジションに位置決めすることによって、長さＮＺＣの同じ生成されたプリアンブル（左側部分）を、図１４Ｂおよび図１５Ｂに例示的に示したように周波数領域における複数の異なる周波数位置において繰り返すことができる。
【０１５１】
この第１の実施形態のさらなる実装形態は、異なる繰り返しに異なるプリアンブル系列を使用できるようにすることによって、改良を提供する。これらの改良された実装形態を、図１９、図２０、および図２１に関連して説明する。簡潔に言えば、異なる繰り返しに異なるプリアンブル系列を使用できるようにし、ｅＮｏｄｅＢとＵＥとの間でさまざまな繰り返しパターンを適切に決定することによって、ＰＲＡＣＨ送信全体に追加の情報を符号化することができる。
【０１５２】
追加の情報は、例えば、ＰＲＡＣＨを送るＵＥによって観測されるチャネル占有のインジケータを含むことができる。観測されるチャネル占有は、ＰＲＡＣＨ送信より前のＵＥ側で成功したＣＣＡ（空きチャネル判定）と失敗したＣＣＡの比率によって定義することができる。この比率に対して、例えば０．５などのしきい値を定義することができる。この場合、送信されるＰＲＡＣＨは、この比率が、定義されたしきい値より高い、しきい値に等しい、または定義されたしきい値より低いかの情報を伝える。ｅＮＢは、ＵＥへのダウンリンクデータ送信をスケジューリングするときに、この情報を利用することができ、この比率が低い場合には低いサービス品質を予期することができる。
【０１５３】
第１の実施形態の上の実装形態においては、特に、通常のＰＲＡＣＨ送信の標準的な手順に従って、ＰＲＡＣＨ送信全体（繰り返しを含む）において、（利用可能なプリアンブルのうち）１つのプリアンブルのみが使用されることを想定しており、すなわち同じプリアンブルが複数の異なる周波数位置において繰り返し送信される。したがって、（例えばｅＮｏｄｅＢからの対応する指示情報によって示された）１つのみのプリアンブルがＵＥによって選択され、そのプリアンブルがＰＲＡＣＨ送信それぞれに使用される。しかしながら、第１の実施形態のさらなる実装形態では、以下に説明するように、アンライセンスセルを介しての同じランダムアクセス手順において、ＵＥによって送信される２つ以上の異なるプリアンブルを使用することができる。
【０１５４】
最初に、アンライセンスセルを介してランダムアクセス手順を実行するために、２つの異なるプリアンブルがＵＥによって選択されるものと想定する。一実装形態によれば、異なるプリアンブルの両方を、ｅＮｏｄｅＢによって個別に示すことができる。これに代えて、またはこれに加えて、異なるプリアンブルの間の一定の対応関係を定義することができ、したがってＵＥは、１つの特定のランダムアクセスプリアンブルがｅＮｏｄｅＢによって示されたとき（または競合ベースのＲＡＣＨの場合に１つのランダムアクセスプリアンブルを自律的に選択したとき）、示された（または自律的に選択した）ランダムアクセスプリアンブルに関連付けられる（１つまたは複数の）さらなるランダムアクセスプリアンブルを相応して選択する。送信性能を高めるため、送信全体のＰＡＰＲ（ピーク対平均電力比：Peak-to-Average Power Ratio）またはＣＭ（キュービックメトリック：Cubic Metric）が最小になるように対応関係を適切に定義することによって、特定の対応関係を最適化することができる。
【０１５５】
したがって、異なるＰＲＡＣＨ送信を、異なるプリアンブルを使用して実行する。２０ＭＨｚのシステム帯域幅を想定している図１９の例示的なシナリオでは、周波数領域においてプリアンブルＡとプリアンブルＢが交互に使用されており、したがって１５個のＰＲＡＣＨ送信を送信するためのＡＢＡＢＡＢＡＢ．．．という繰り返しパターンを形成している。同様に２つの異なるプリアンブルＡ，Ｂを想定している図２０には、別の例示的な繰り返しパターンを示してあり、この場合、結合されたＰＲＡＣＨ送信の合計周波数帯域幅の一方の（ほぼ）半分にプリアンブルＡが使用され、他方の半分にプリアンブルＢが使用されている（すなわちＡＡＡＡＡＡＡＢＢＢＢＢＢＢＢ）。図２１の例示的な実装形態では、合計で３つの異なるプリアンブル（プリアンブルＡ，Ｂ，Ｃ）が想定されており、例示的に示した繰り返しパターンＡＡＡＡＡＢＢＢＢＢＣＣＣＣＣを有する。
【０１５６】
例示的な一実装形態においては、使用する繰り返しパターンを、例えば限られた数の事前設定される繰り返しパターンから、ＵＥによって選択することができる。事前設定される繰り返しパターンの数は、例えば、ｅＮｏｄｅＢによって設定し、その設定を自身のセル内の（１基または複数基の）ＵＥに知らせることができる、あるいは、標準規格に決めておくことができる。
【０１５７】
事前設定される繰り返しパターンそれぞれを、例えば１つの特定の情報に関連付けることができ、したがってＵＥが特定の繰り返しパターンを選択することによって、特定の情報がすでに符号化される。例えば、ｅＮｏｄｅＢは、ＰＲＡＣＨの繰り返しをブラインド復号するとき、ＵＥによって選択された繰り返しパターンに従ってさまざまなＰＲＡＣＨ送信を正常に復号し、したがって符号化された情報を導く。
【０１５８】
必要な送信リソースに関する情報を、繰り返しパターンによって符号化される情報とすることができる。ＵＥによって使用することのできる２つの異なる繰り返しパターンを想定するとき、一方の繰り返しパターンを、より大きい送信リソース量に関連付けることができ、その一方で、他方の繰り返しパターンを、少ない送信リソース量のみがＵＥに必要であることを示すように解釈することができる。
【０１５９】
別の重要な情報として、上述したようにＵＥの観点から観測されるチャネル占有の統計情報とすることができる。パターンＡＢＡＢＡＢＡＢ．．．が、例えば、０．５より高いチャネル占有率を示すことができ、パターンＢＡＢＡＢＡＢＡ．．．が、０．５に等しいかそれより小さいチャネル占有率を示すことができる。
【０１６０】
第２の実施形態
以下では、上の（１つまたは複数の）問題点を解決するための第２の実施形態を詳しく説明する。第２の実施形態の背後の原理は、第１の実施形態に関連して説明した繰り返しメカニズムとはまったく異なる。第２の実施形態のさまざまな実装形態について、上に導入した例示的なシナリオを使用することによって以下に詳しく説明する。
【０１６１】
簡潔には、第２の実施形態では、第１の実施形態におけるように通常のＰＲＡＣＨ信号のさまざまな繰り返しを実行する代わりに、必要な周波数帯域幅にわたり信号を拡散させるために（すなわちアンライセンスセルに対する最小限チャネル占有要件に従うために）、ＰＲＡＣＨ信号を送信するための１つまたは複数の設定パラメータを適合させる。設定パラメータは、ＲＡＣＨプリアンブル系列の長さ（すなわちＮＺＣ）と、ＲＡＣＨプリアンブルを送信するために使用されるサブキャリアのサブキャリア周波数間隔（すなわちΔｆＲＡ）である。これら２つのパラメータは、組合せにおいて、ＰＲＡＣＨ信号送信の合計周波数帯域幅を基本的に定義する。通常のＰＲＡＣＨ送信の周波数帯域幅は、背景技術のセクションで説明したように、ＰＲＡＣＨが送信されるチャネルのシステム帯域幅とは無関係に、つねに１．０８ＭＨｚである。例えば、プリアンブルフォーマット０〜３の場合、サブキャリア周波数間隔は１．２５ｋＨｚであり、８６４本のサブキャリア（８３９本のサブキャリア＋ガードバンド用の２×１２．５本のサブキャリア）（図７を参照）を有し、したがって１．０８ＭＨｚの周波数帯域幅を有する。プリアンブルフォーマット４の場合、サブキャリア周波数間隔は７．５ｋＨｚであり、１４４本のサブキャリア（１３９本のサブキャリア＋ガードバンド用の２×２．５本のサブキャリア）を有し、この場合も１．０８ＭＨｚの周波数帯域幅を有する。なお、ＰＲＡＣＨ信号を送信するために使用されるサブキャリアの数は、プリアンブル系列の長さＮＺＣと同じであり、なぜならプリアンブル系列は、最初にＮＺＣ個の周波数サンプルに変換され、これらがそれぞれ対応するＮＺＣ本のサブキャリアにマッピングされるためである。この実装形態の方法は、一般にＬＴＥにおいて適用され、なぜならＺＣ系列の特性として、ＺＣ系列のＤＦＴも、サイクリックシフトされた加重ＺＣ系列（weighted cyclically-shifted ZC sequence）であるためである。さらには、プリアンブル系列の長さが素数であるとき、任意のペアの間に最適な循環相互相関（cyclic cross-correlation）が達成されることに留意されたい。
【０１６２】
したがって、アンライセンスセルに対して規定されている最小限チャネル占有要件に従うために、これら２つのパラメータのさまざまな値を適切に選択することによって、ＰＲＡＣＨ送信の周波数帯域幅を制御することができる。この目的のため、アンライセンスセルにおいて送信される通常の／レガシーＰＲＡＣＨ信号と比較したときに、２つのパラメータのいずれか一方、または２つのパラメータの両方を変更することができる。これら２つのパラメータ（ＮＺＣおよびΔｆＲＡ）に対して、ＰＲＡＣＨ信号送信が少なくとも占有しなければならない実際の最小限周波数帯域幅しきい値によって決まる多数の異なる組合せが可能である。
【０１６３】
以下では、第１の実施形態の場合にすでに行ったように、２つの異なるシステム帯域幅１０ＭＨｚおよび２０ＭＨｚを想定し、それぞれ図２２Ａ、図２２Ｂ、図２３Ａ、および図２３Ｂに示してある。さらに、欧州における８０％の同じ最小限チャネル占有要件を想定し、したがって、アンライセンスセルを介してランダムアクセス手順を実行するときには（例えば、ランダムアクセス手順の一部としてＵＥからｅＮｏｄｅＢにプリアンブルを送信するときには）、それぞれ８ＭＨｚおよび１６ＭＨｚの最小限周波数帯域幅しきい値に従う。
【０１６４】
例えば、サブキャリア周波数間隔を、プリアンブルフォーマット０〜３の通常の／レガシーＰＲＡＣＨ送信の場合と同じ１．２５ｋＨｚ（またはプリアンブルフォーマット４の場合の７．５ｋＨｚ）に維持し、したがってプリアンブル系列の長さのみを、求められた最小限周波数帯域幅しきい値に応じて制御するためのパラメータとして残すことができる。１．２５ｋＨｚ、かつ周波数帯域幅しきい値８ＭＨｚの場合、８ＭＨｚの周波数帯域幅を有するＰＲＡＣＨ信号を達成するためには、少なくとも６４００本のサブキャリアが「必要」である。最適な相互相関特性を有するＺＣ系列の数を最大にする改良されたプリアンブル設計のためには、素数長さのプリアンブル系列を選ぶべきである。いま説明したケースでは、６４２１のプリアンブル長さを選ぶべきであり、結果として８．０２６ＭＨｚの周波数帯域幅となる。
【０１６５】
これに対して、プリアンブル系列長さ、したがってプリアンブル信号を送信するためのサブキャリアの数を、通常の／レガシーＰＲＡＣＨ送信の場合と同じ（すなわちプリアンブルフォーマット０〜３の場合には８３９、プリアンブルフォーマット４の場合には１３９）に維持することができる。この特定の場合には、サブキャリア周波数間隔パラメータを適合させることによって、ＰＲＡＣＨ信号の周波数帯域幅を変更することが可能である。例えば、長さ８３９のプリアンブル（２つのガードバンドのための追加のサブキャリアを含めて合計で８６４本のサブキャリア）、かつ８ＭＨｚの周波数帯域幅しきい値の場合、少なくとも９．２６ｋＨｚのサブキャリア周波数間隔が必要である。
【０１６６】
これに代えて、最小限チャネル占有要件に従うために、プリアンブル長さとＲＡＣＨサブキャリア周波数間隔の両方を変更することができる。アンライセンスセルの１０ＭＨｚのシステム帯域幅を有する上述したケースでは、７．５ｋＨｚのサブキャリア周波数間隔を想定することができ、この場合、ＰＲＡＣＨ信号用に合計で少なくとも１０６７本のサブキャリア（実際のプリアンブルのサブキャリアと、ガードバンドのための追加のサブキャリアとを含む）を有する必要がある。
【０１６７】
なお一般的には、プリアンブルのサブキャリアと、周囲のアップリンクデータ送信のサブキャリアとの間の、周波数領域における直交性の損失（orthogonality loss）を最小にする目的で、ＰＲＡＣＨ送信に採用されるサブキャリア周波数間隔は、ＰＵＳＣＨ送信に使用されるサブキャリア周波数間隔（すなわち１５ｋＨｚ）の整数分の１（１ｋＨｚ、２．５ｋＨｚ、３ｋＨｚ、５ｋＨｚ、７．５ｋＨｚ、１５ｋＨｚなど）であるべきことに留意されたい。逆に言えば、ＰＵＳＣＨのサブキャリア間隔は、ＰＲＡＣＨのサブキャリア間隔の整数倍であるべきである。さらには、ＰＲＡＣＨとＰＵＳＣＨの多重化を容易にする目的で、ＰＲＡＣＨには、リソースブロックの周波数帯域幅の整数倍（すなわち１８０ｋＨｚの整数倍）に等しい周波数帯域幅を割り当てるべきである。さらには、最適な相互相関特性を有するＺＣ系列の数を最大にする改良されたプリアンブル設計のためには、素数長さのプリアンブル系列を選ぶべきである。最適な結果を得るために、いま説明した設計上の制約は、以下に説明するように、両方のパラメータ（すなわちプリアンブル長さとサブキャリア周波数間隔）を変数とするときに、より容易に達成することができる。
【０１６８】
最初に、２０ＭＨｚのシステム帯域幅を有するアンライセンスセルを含むシステムと、対応する１６ＭＨｚの最小限周波数帯域幅しきい値とを想定する。ＰＲＡＣＨ送信信号の結果としての周波数帯域幅が、１８０ｋＨｚのリソースブロック帯域幅の倍数であるべきことを考慮して、ＰＲＡＣＨ信号の合計周波数帯域幅として、８９個のＰＲＢにまたがる１６．０２ＭＨｚを想定することができ、これによって上述したようにＰＲＡＣＨとＰＵＳＣＨの周波数多重化が容易になる。例示的な実装形態においては、１５ｋＨｚのサブキャリア周波数間隔を決定することができ、結果として１０６８のサブキャリア数になる。１０６８より小さい最も近い素数は１０６３であり、したがって２つのガードバンド用に５本のサブキャリア（すなわちガードバンドあたり２．５本のサブキャリア）を予測することができる。第２の実施形態に係る、ＰＲＡＣＨ信号のこの例示的な実装形態は、図２２Ｂおよび図２５に示してある。ＰＲＡＣＨ送信信号のこのような設定においては、サブキャリア周波数間隔が、ＰＵＳＣＨのサブキャリア周波数間隔の整数分の１であり（これにより周波数領域における直交性の損失が最小になる）、プリアンブル系列の長さが素数である（これにより相互相関特性が高まる）。
【０１６９】
次に、アンライセンスセルの１０ＭＨｚのシステム帯域幅を有する例示的なシステムと、対応する８ＭＨｚの最小限周波数帯域幅しきい値とを想定する。ＰＲＡＣＨ送信信号の結果としての帯域幅が、１８０ｋＨｚのリソースブロック帯域幅の倍数であるべきことを考慮して、ＰＲＡＣＨ信号の合計の周波数帯域幅として、全体で４５個のＰＲＢにまたがる８．１ＭＨｚを想定することができる。７．５ｋＨｚのサブキャリア周波数間隔を想定することができる。結果として、ＰＲＡＣＨ信号のための合計で１０８０本のサブキャリア（実際のプリアンブルのサブキャリアと、ガードバンドのための追加のサブキャリアとを含む）となる。１０８０より小さい最も近い素数は１０６９であり、したがって２つのガードバンド用に１１本のサブキャリア（すなわちガードバンドあたり５．５本のサブキャリア）を予測することができる。第２の実施形態に係る、ＰＲＡＣＨ信号のこの例示的な実装形態は、図２３Ｂおよび図２６に示してある。
【０１７０】
２０ＭＨｚのシステムの代替形態として、プリアンブル系列長さに素数１０６９を選ぶことができ、これは１０ＭＨｚのシステムの場合と同じ長さであり、したがってアンライセンスセルの両方の帯域幅の場合に同じプリアンブルを使用することができ、この利点として、ＵＥは、２つのシステム帯域幅をサポートするために異なる系列長さのプリアンブルを提供しなくてよい。したがって、合計の周波数帯域幅が１６．２ＭＨｚをカバーするべき（すなわちそれぞれが１８０ｋＨｚを有する９０個のＰＲＢをカバーする）ものと想定すると、ＰＲＡＣＨ信号を送信するために、それぞれが１５ｋＨｚを有する合計１０８０本のサブキャリアが使用される。この結果として、ガードバンドあたり５．５本のサブキャリアとなる。
【０１７１】
いずれの例示的な実装形態においても、それぞれ１０６９および１０６３のプリアンブル長さはＤＦＴのサイズにも影響するが、レガシーＰＲＡＣＨの場合にすでに予測されるプリアンブルの長さ８３９と比較したとき、ＩＤＦＴ（図２７を参照）が極めて大きくは増大しない。プリアンブル系列の長さを比較的小さく維持することによって、ＤＦＴ演算およびＩＤＦＴ演算の複雑さが大幅には増大しない。
【０１７２】
異なるシステム帯域幅（４０ＭＨｚなど）を有するアンライセンスセルの場合にも、ＰＲＡＣＨ信号の送信に使用されるパラメータを設定するために、同様の方法を適用することができる。
【０１７３】
要約すれば、上述したように、結果としてのＰＲＡＣＨ送信信号の周波数帯域幅が、アンライセンスセルに課される最小限周波数帯域幅しきい値を超えることを達成するために、プリアンブル系列長さおよびＲＡＣＨサブキャリア周波数間隔をどのように設定するかに関して、いくつかの方法が存在する。対応する（１つまたは複数の）パラメータは、ＵＥまたはｅＮｏｄｅＢのいずれかによって選択することができ、後者の場合、ｅＮｏｄｅＢは選択結果をＵＥに示さなければならない。
【０１７４】
特定の一実装形態においては、さまざまなシステム帯域幅の場合のパラメータの異なる組合せ（例えば上述したパラメータの組合せ）が事前設定され、したがって２０ＭＨｚのシステム帯域幅の場合に、１０６９のプリアンブル長さと１５ｋＨｚのサブキャリア周波数間隔を選択することができる。同様に、１０ＭＨｚのシステム帯域幅の場合に、１０６９のプリアンブル長さと７ｋＨｚのサブキャリア周波数間隔を選択することができる。
【０１７５】
上に説明したように、第２の実施形態によれば、プリアンブルの系列長さを、システム帯域幅（すなわち対応する最小限周波数帯域幅しきい値）の関数として変更することができる。したがって、ライセンスセルを介してランダムアクセス手順を実行するために生成される特定のプリアンブル（８３９または１３９の固定長さを有する）を、アンライセンスセルを介してランダムアクセス手順を実行するために再利用することができない可能性が高い。したがって、第２の実施形態の特定の一実装形態においては、この目的のために、少なくとも、ランダムアクセスプリアンブルのさらなるセットを生成することができ、したがって、ライセンスセルまたはアンライセンスセルのいずれかを介してランダムアクセス手順を実行するために、プリアンブルの異なるセットが利用可能である。第２の実施形態の上述した例示的な実装形態に従えば、１０６９の系列長さを有するプリアンブルのさらなるセットを生成することができる。例えば、１０６９の系列長さを有する適切なルート系列を提供する（例えばｅＮｏｄｅＢによって提供してＵＥに示す）ことができ、ＵＥは、このルート系列から、サイクリックシフトを実行することによって特定の数の異なるプリアンブルを生成することができる。
【０１７６】
例えば、対応するルート系列のサイクリックシフトを実行することによって、長さ１０６９の６４個の異なるプリアンブルを生成することができる。その一方で、アンライセンスセルを介して実行されるランダムアクセス手順は少ない可能性が高いことを考慮して、セット用に、より少ない（例えば１６個のみの）プリアンブルを生成することもできる。
【０１７７】
第２の態様の例示的な一実装形態においては、アンライセンスセルを介してのＰＲＡＣＨ送信が、ライセンスセルを介しての通常のＰＲＡＣＨ送信用に設定される送信電力と同じ送信電力を使用して実行されるものと想定する。この実装形態の対応する図解は、図２４Ａおよび図２４Ｂに提示してある。図２４Ｂから理解できるように、アンライセンスセルを介してのＰＲＡＣＨ送信の電力スペクトル密度は、図２４Ａに示したライセンスセルを介しての対応するＰＲＡＣＨ送信と比較したとき、大幅に減少する。これに代えて、アンライセンスセルを介してのＰＲＡＣＨ送信を、異なる送信電力値（ライセンスセルを介してのＰＲＡＣＨ送信に使用される送信電力値よりも高い、または低い）で送信することができる。例えば、ライセンスセルを介しての通常のＰＲＡＣＨ送信による送信の場合（図２４Ａを参照）と基本的に同じ電力スペクトル密度を、拡大された周波数帯域幅全体にわたり達成するため、送信電力を高めることができる。一方で、ライセンスセルが、小さいカバレッジエリアを有するアンライセンスセルと比較して大きいカバレッジエリアを有するマクロセルである場合、アンライセンスセルを介してのＰＲＡＣＨ送信の送信電力を、ライセンスセルを介してのＰＲＡＣＨ送信と比較して低減することもできる。
【０１７８】
さらには、図２７は、第２の実施形態に係るＵＥの送信機の例示的な実装形態を示しており、この実装形態は、背景技術のセクションで図１０に関連して説明した実装形態に類似している。第２の実施形態の背後の上述した原理では、ＵＥの送信チェーンの実質的な変更が要求されない。そうではなく、アンライセンスセルを介して送信される適切なプリアンブルを処理するため、ＤＦＴおよびＩＤＦＴのサイズ、ならびにサンプリングレートｆｓの異なる値が適用される。ＤＦＴおよびＩＤＦＴのサイズは、プリアンブルの系列長さに直接対応する。
【０１７９】
第３の実施形態
以下では、上の（１つまたは複数の）問題点を解決するための第３の実施形態を詳しく説明する。この第３の実施形態は、基本的に第１の実施形態と第２の実施形態の組合せであり、したがって２つの原理を最良に組み合わせることができる。簡潔に言えば、第２の実施形態による、説明した改良されたＰＲＡＣＨ送信の１つを、第１の実施形態によって導入された繰り返しメカニズムに従って繰り返すことができる。
【０１８０】
例えば、第３の実施形態は、プリアンブル長さを大幅に増大させる必要なしに、ＲＡＣＨサブキャリア周波数間隔を（ＰＵＳＣＨの場合の）１５ｋＨｚ、またはそれより小さく維持するために、例えば４０ＭＨｚの大きいシステム帯域幅の場合に最も有利であり、大きすぎるプリアンブル長さは、プリアンブルの生成と、ＵＥの送信機（特に、ＤＦＴおよびＩＤＦＴ）の実装において不利でありうる。一例として、アンライセンスセルの４０ＭＨｚのシステム帯域幅を想定すると、第３の実施形態によれば、図２２Ｂに関連して説明したＰＲＡＣＨ信号を想定することができ、アンライセンスセルの４０ＭＨｚのシステム帯域幅の８０％の最小限チャネル占有に従うために、このＰＲＡＣＨ信号を１回繰り返すことができる（すなわち合計で２回送信される）。
【０１８１】
別の例は図２８に従って示してあり、この場合、８．１ＭＨｚの周波数帯域幅を有するＰＲＡＣＨ信号（図２３Ｂおよび図２６を参照）を使用して３回繰り返すことを想定しており、したがって、合計で４つのＰＲＡＣＨの、結合されたＰＲＡＣＨ送信が、３２ＭＨｚを超える十分な周波数帯域幅をカバーする。
【０１８２】
ハードウェアおよびソフトウェアによる本開示の実施
別の例示的な実施形態は、上述したさまざまな実施形態を、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアと協働するソフトウェアを使用して実施することに関する。これに関連して、ユーザ端末（移動端末）およびｅＮｏｄｅＢ（基地局）を提供する。ユーザ端末および基地局は、本明細書に記載されている方法を実行するように構成されており、これらの方法に適切に関与する対応するエンティティ（受信機、送信機、プロセッサなど）を含む。
【０１８３】
さまざまな実施形態は、コンピューティングデバイス（プロセッサ）を使用して実施または実行され得るものとさらに認識される。コンピューティングデバイスまたはプロセッサは、例えば、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または、その他プログラマブルロジックデバイスなどである。さまざまな実施形態は、これらのデバイスの組合せによっても実行または具体化され得る。特に、上に説明した各実施形態の説明において使用される各機能ブロックは、集積回路としてのＬＳＩによって実施することができる。これらの機能ブロックは、チップとして個別に形成する、または、機能ブロックの一部またはすべてが含まれるように１個のチップを形成することができる。これらのチップは、自身に結合されているデータ入出力部を含むことができる。ＬＳＩは、集積度の違いに応じて、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、またはウルトラＬＳＩとも称される。しかしながら、集積回路を実施する技術は、ＬＳＩに限定されず、専用回路または汎用プロセッサを使用することによって達成することができる。さらには、ＬＳＩの製造後にプログラムすることのできるＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、あるいはＬＳＩ内部に配置されている回路セルの接続および設定を再設定できるリコンフィギャラブルプロセッサを使用することもできる。
【０１８４】
さらに、さまざまな実施形態は、ソフトウェアモジュールによっても実施され得る。これらのソフトウェアモジュールは、プロセッサによって実行され、または、ハードウェアにおいて直接実行される。また、ソフトウェアモジュールとハードウェア実装の組合せも可能である。ソフトウェアモジュールは、任意の種類のコンピュータ可読記憶媒体、例えば、ＲＡＭやＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、レジスタ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなどに格納され得る。さらには、複数の異なる実施形態の個々の特徴は、個々に、または任意の組合せにおいて、別の実施形態の主題とすることができることに留意されたい。
【０１８５】
具体的な実施形態に示した本開示には、広義に記載されている本発明の概念または範囲から逸脱することなく、さまざまな変更および／または修正を行うことができることが、当業者には理解されるであろう。したがって、本明細書に示した実施形態は、あらゆる点において例示的であり、本発明を制限するものではないものとみなされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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