(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス・ネットワークにアクセスする方法であって、
信号を送信する工程を含み、前記信号が、循環シフトを少なくとも１つのルート一定振幅ゼロ自己相関（ＣＡＺＡＣ）シーケンスに適用することにより生成される複数のＣＡＺＡＣシーケンスから自律的に選択されるＣＡＺＡＣシーケンスを含み、
少なくとも１つのルートＣＡＺＡＣシーケンスに適用された循環シフトが、電気通信ネットワーク・セルの遅延スプレッドに最大のセル往復遅延を加えたものの整数倍である、
方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ワイヤレス・システムが普及するにつれて、拡大するユーザベースおよび新しいサービスに対する需要は、ユーザの留まることのない増大する期待に応えることのできる技術の開発を必要としている。移動電気通信装置のユーザは、世界中で利用できる信頼性高い音声通信のみでなく、電子メール、テキスト・メッセージおよびインターネット・アクセスなど多彩なデータ・サービスを期待する。
【０００２】
従って、ランダム・アクセス・チャネルは、従来又は現状のセルラ・ネットワークよりも広範囲の機能をカバーすることが意図されており、そのため予想される負荷は、増大する。更に、それを通してＵＥがランダム・アクセス・プロシージャを開始するランダム・アクセス信号は、可変セル・サイズを信頼性高く受け入れて、リソース・リクエストを効率的に優先付けるのに十分な情報をノードＢに提供しなければならない。また、その潜在的な非同期性という性質上、ランダム・アクセス信号は、他のＵＬ直交通信との間で干渉を最小化するように設計しなければならない。このように、より効率的なランダム・アクセス方法が必要とされる。
【発明の開示】
【０００３】
より効率的なランダム・アクセスに関する１つの例示的な実施の形態は、ＣＡＺＡＣルート・シーケンス・ジェネレータにつながれたＣＡＺＡＣルート・シーケンス・セレクタを含み、ランダム・アクセス信号を送信するための装置によって提供される。ここで、ＣＡＺＡＣルート・シーケンス・ジェネレータは、少なくとも１つのＣＡＺＡＣルート・シーケンスを発生させ、またＣＡＺＡＣルート・シーケンス・セレクタは、少なくとも２つのＣＡＺＡＣルート・シーケンスからプリアンブル・ルート・シーケンスを自発的に選択する。
【０００４】
別の１つの例示的実施の形態は、複数のＣＡＺＡＣシーケンスから自発的に選ばれた１つのＣＡＺＡＣシーケンスを含む信号を送信する工程を含むワイヤレス・ネットワークへのアクセス方法である。
【０００５】
本開示の更に別の１つの例示的実施の形態は、アップ・リンク・リソースを割り当てる方法であり、それは、複数のＣＡＺＡＣシーケンスから選ばれた少なくとも１つのＣＡＺＡＣシーケンスを含む信号およびワイドバンド・パイロット信号を受信する工程、前記信号を解析してアップ・リンク送信チャネルの周波数応答を推定する工程および前記周波数応答の推定に基づいてアップ・リンク・リソースを割り当てる工程を含む。
【０００６】
以下に続く詳細な説明では、添付図面が参照される。
【０００７】
図面は、例示的実施の形態を示しており、それらについて詳しく説明する。しかし、説明および添付図面は、請求する本開示をそれらの例示的実施の形態に限定する意図のものではなく、逆に、添付される特許請求の範囲の精神および範囲に含まれるすべての修正、等価物および代替物を開示および保護する意図のものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
ここには、電気通信システムにランダム・アクセス・チャネルを採用するための各種システムおよび方法が開示されている。開示される装置および方法は、次のものを含む。
ランダム・アクセス信号を送信および受信するための装置。
ランダム・アクセス・プリアンブル信号又はランダム・アクセス信号中のワイドバンド・パイロット信号を利用して、アップ・リンク・リソース割当てを改善する方法。
ランダム・アクセス・プリアンブル信号又は周波数バンドを選択することによってランダム・アクセス信号中に情報を符号化する方法。
ランダム・アクセス・プリアンブル信号又は周波数バンドに符号化された情報を用いて、アップ・リンク・リソースを割り当てる方法。
ランダム・アクセス・プリアンブル信号又は周波数バンドに符号化された情報を用いて、高速の負荷バランスを可能にする方法。
ランダム・アクセス・プリアンブル信号の長さを拡張して、ランダム・アクセス信号を可変なセル・サイズ、雑音、干渉状態等に適合させる方法。
与えられた時間周波数無線リソースに対して認識可能なランダム・アクセス試行の回数を最適化する方法。
ランダム・アクセスと予スケジュール・アクセスとの間の干渉を最小化する方法。
素数長のランダム・アクセス・プリアンブル信号をランダム・アクセス信号に使用するように適合させる方法。
ランダム・アクセス信号衝突回復の方法。
【０００９】
本開示の実施の形態は、一般にワイヤレス電気通信システムを指向しており、ランダム・アクセス送信の発生に応用できる。ランダム・アクセス送信は、移動端末による、複数の予め定義された信号から少なくとも１つの信号を送信することを意味する。複数の予め定義された信号は、ランダム・アクセス構造によって指定される。移動端末は、またユーザ端末（「ＵＥ」）とも呼ばれ、一般に固定された又は携帯用のワイヤレス装置、セルラ電話、パーソナル・デジタル・アシスタント、ワイヤレス・モデム・カード等々である。ランダム・アクセス送信は、また測距送信又はその他の類似用語で呼ばれる。
【００１０】
ユーザ端末は、同期アップ・リンク（「ＵＬ」）又は非同期ＵＬのいずれかである。ＵＥ  ＵＬが時間同期されていないか、あるいは、時間同期を失っている場合、ＵＥは、アップ・リンク・リソースの割当てを要求する非同期ランダム・アクセスを実行できる。加えて、ＵＥは、それ自身をアクセス・ポイントに登録するために、あるいは、その他のいくつかの理由のために、非同期ランダム・アクセスを実行できる。ランダム・アクセス送信可能なユーザは多く、本開示の範囲を制限するものではない。例えば、非同期ランダム・アクセスは、アクセス・ポイント（「ノードＢ」）が推定することを、必要に応じてＵＥの後続のアップ・リンク送信のためにリソースを割り当てるのとともに、ＵＥの送信タイミングを調節することを許容する。非同期ＵＬのＵＥからのリソース・リクエストは、多彩な理由で発生する。例えば、新しいネットワーク・アクセス、送信すべきデータの準備ができたとか、ハンドオーバ・プロシージャなどである。ノードＢは、一般に固定局であり、基地トランシーバ・システム（ＢＴＳ）、アクセス・ポイント、基地局又は各種のその他の名前で呼ばれる。
【００１１】
図１は、例示的なワイヤレス電気通信ネットワーク１００を示す。例示的電気通信ネットワークには、基地局１０１、１０２および１０３が含まれるが、動作時には、電気通信ネットワークは、必然的に、多くのその他の基地局を含む。基地局１０１、１０２および１０３の各々は、対応するカバレッジ・エリア１０４、１０５および１０６上で動作する。各基地局のカバレッジ・エリアは、更にセルに分割される。例示したネットワークでは、各基地局のカバレッジ・エリアは、３つのセルに分割されている。ハンドセット又はその他のＵＥ１０９がセルＡ１０８に示され、これは、基地局１０１のカバレッジ・エリア１０４に含まれる。基地局１０１は、ＵＥ１０９との間で送受信を行う。ＵＥ１０９がセルＡ１０８から出て、セルＢ１０７に移動すると、ＵＥ１０９は、基地局１０２にハンドオーバされる。ＵＥ１０９が基地局１０１と同期しているので、ＵＥ１０９は、基地局１０２へのハンドオーバを開始するために非同期のランダム・アクセスを採用できる。
【００１２】
非同期のＵＥ１０９は、またアップ・リンク１１１の時間又は周波数あるいは、コード・リソースの割当てを要求するために非同期のランダム・アクセスを採用する。もしＵＥ１０９が送信準備したデータ、例えばトラヒック・データ、測定結果報告、トラッキング・エリア更新等を持っていれば、ＵＥ１０９は、アップ・リンク１１１上にランダム・アクセス信号を送信できる。ランダム・アクセス信号は、基地局１０１に対してＵＥ１０９がＵＥのデータを送信するためにアップ・リンク・リソースを要求していることを通知する。基地局１０１は、ＵＥ１０９に対してダウン・リンク１１０を介して、起こりうるタイミング・エラーの修正と一緒に、ＵＥ１０９のアップ・リンク送信のために割り当てられたリソース・パラメータを含むメッセージを送信することによって応答する。リソース割当てと可能なタイミングを受信したあとで、基地局１０１によってダウン・リンク１１０上にさらにメッセージが送信される。ＵＥ１０９は、（可能なら）それの送信タイミングを調整し、指示された時間インターバルの間に、割り当てられたリソースを用いてデータをアップ・リンク１１１上に送信する。
【００１３】
図２は、例示的なアップ・リンク送信フレーム２０２と、スケジュール・チャネルおよびランダム・アクセス・チャネルに対するフレームの割当てとを示す。例示的なアップ・リンク送信フレーム２０２は、複数の送信サブフレームを含む。サブフレーム２０３は、スケジュールされたＵＥのアップ・リンク送信のために留保される。スケジュール・サブフレーム２０３の間に、ランダム・アクセス・チャネル２０１に割り当てられた時間および周波数リソースが散らばって挿入される。図２で、単一のサブフレームが２つのランダム・アクセス・チャネルをサポートしている。ランダム・アクセス・チャネルの図示した数および間隔は、単に便宜上のものである。特別な送信フレームの実施例では、ランダム・アクセス・チャネルにこれより多い又は少ないリソースを割り当てることができる。複数のランダム・アクセス・チャネルを含めることによって、複数のＵＥがコリジョンなしでランダム・アクセス・バーストを同時に送信できるようになる。しかし、各々のＵＥは、それが送信を行うランダム・アクセス・チャネルを独立に選択するので、ＵＥのランダム・アクセス信号間でコリジョンが発生する可能性がある。そのようなコリジョンは、解決する必要がある。
【００１４】
図３は、ランダム・アクセス信号の１つの実施の形態を示す。ランダム・アクセス信号３０１は、１つのサブフレーム３０８を占有し、他方、ランダム・アクセス信号３１１は、２つのサブフレームを占有する。例示した１サブフレームのランダム・アクセス信号３０１の実施の形態では、ランダム・アクセス・プリアンブル信号３０４と先のサブフレーム中のランダム・アクセス・プリアンブル信号周波数バンド上の任意の送信との干渉を防止するために、ランダム・アクセス・プリアンブル信号３０４の送信の前に間隔３０２が含められている。間隔３０２の詳細については、本開示の新規性に関係ないが、簡略化された周波数ドメインの受信機を実現できるようにプリアンブルのスタート時に添付される循環プレフィックス（「ＣＰ」）として採用しても、あるいは、しなくてもよい。ランダム・アクセス・プリアンブル信号３０４が間隔３０２に続く。ランダム・アクセス・プリアンブル信号３０４は、ノードＢによるプリアンブルの検出確率を最大化し、ノードＢによる偽のプリアンブル検出確率を最小化すると同時に、リソース機会の合計数を最大化するように設計される。
【００１５】
本開示の実施の形態は、一定振幅の自己相関ゼロ（「ＣＡＺＡＣ」）のシーケンスを用いて、ランダム・アクセス・プリアンブル信号を発生させる。ＣＡＺＡＣシーケンスは、複素値のシーケンスであって、次の２つの性質を有する。１）一定の振幅（ＣＡ）、２）ゼロの循環自己相関（ＺＡＣ）。ＣＡＺＡＣシーケンスの良く知られた（しかし、限定しない）例には、Ｃｈｕ（チュー）シーケンス、Ｆｒａｎｋ−Ｚａｄｏｆｆ（フランク・ザドッフ）シーケンス、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ（ザドッフ・チュー）（ＺＣ）シーケンスおよび一般化されたチャープ様（ＧＣＬ）シーケンスが含まれる。
【００１６】
当該分野で良く知られているように、次のように定義されるＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ（「ＺＣ」）シーケンスは、ＣＡＺＡＣシーケンスの代表的な例である。
【００１７】
奇数Ｎに対して    ａＭ（ｋ）＝ｅｘｐ［ｊ２π（Ｍ／Ｎ）［ｋ（ｋ＋１）／２＋ｑｋ］］
偶数Ｎに対して    ａＭ（ｋ）＝ｅｘｐ［ｊ２π（Ｍ／Ｎ）［ｋ２／２＋ｑｋ］］
【００１８】
上の式で、「Ｍ」と「Ｎ」とは、互いに素であり、「ｑ」は、任意の固定整数である。また「Ｎ」は、シーケンスの長さで、「ｋ」は、シーケンス要素のインデデックスであり、「Ｍ」は、ルートＺＣシーケンスのインデックスである。「Ｎ」を素数とすることで、最適な相互相関を有する非直交ルートＺＣシーケンスのセットを最大化できる。このように、「Ｎ」が素数の場合、「Ｍ」の可能な選択肢は、「（Ｎ−１）」個あり、各々の選択で１つの個別ルートＺＣ  ＣＡＺＡＣシーケンスが生ずる。この開示で、用語、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ、ＺＣおよびＺＣ  ＣＡＺＡＣは、同義的に使用される。用語ＣＡＺＡＣは、任意のＣＡＺＡＣシーケンス、ＺＣ又はその他を意味する。
【００１９】
本開示の主要な実施の形態で、ランダム・アクセス・プリアンブル信号３０４（又は３１４）は、ＺＣシーケンスなどのＣＡＺＡＣシーケンスから構築される。次のような操作の任意のものを用いて、選ばれたＣＡＺＡＣシーケンスに対して付加的な修正を施すことができる：すなわち、複素定数による乗算、ＤＦＴ、ＩＤＦＴ、ＦＦＴ、ＩＦＦＴ、循環シフト、ゼロ埋込み、シーケンス・ブロック反復、シーケンス切捨て、シーケンス循環−拡張およびその他である。このように、本開示の主要な実施の形態で、ＵＥは、ＣＡＺＡＣシーケンスを選択することによって、可能なら選ばれたＣＡＺＡＣシーケンスに上述の修正の組合せを適用し、修正されたシーケンスを変調し、結果のランダム・アクセス信号を放送で送信することによって、ランダム・アクセス・プリアンブル信号（３０４又は３１４）を構築する。
【００２０】
実際のシステムでは、許容されるランダム・アクセス・プリアンブル信号のセットを指定又は予め定義する必要がある。このように、ＵＥは、ランダム・アクセス・プリアンブル信号の予め定義されたセットの中から少なくとも１つのランダム・アクセス・プリアンブル信号（３０４又は３１４）を自発的に選択（あるいは、割り当てられることができる）する。続いて、ＵＥは、選ばれた信号を放送で送信する。ノードＢは、ランダム・アクセス信号の有限な予め定義されたセットの中で検索を行い、従ってＵＥによるランダム・アクセス送信の発生を検出できる。
【００２１】
ランダム・アクセス・プリアンブル信号のセットを予め定義する１つの方法は、ＺＣ  ＣＡＺＡＣシーケンスなどの１つの固定されたルートＣＡＺＡＣシーケンスに対する修正の選択を許容することである。例えば、本開示の１つの実施の形態では、個別ランダム・アクセス・プリアンブル信号は、ルートＣＡＺＡＣシーケンスの修正を実行するときに個別循環シフトを適用することによって構築される。すなわち、本開示のこの実施の形態で、ＵＥは、循環シフトに対して１つの値を選択することでランダム・プリアンブル・アクセス信号を自発的に選択する。循環シフトの選ばれた値は、ルートＣＡＺＡＣシーケンスの修正プロセスの間に適用される。シーケンス［ｃ（０）ｃ（１）ｃ（２）．．．ｃ（Ｌ−１）］に対して、対応する循環シフトされたシーケンスは、［ｃ（ｎ）ｃ（ｎ＋１）ｃ（ｎ＋２）．．．ｃ（Ｌ−１）ｃ（０）ｃ（１）．．．ｃ（ｎ−１）］である。ここで「ｎ」は、循環シフトの値である。このように、この実施の形態で、可能な循環シフトのセットは、許容されるランダム・アクセス・プリアンブル信号のセットを定義する。
【００２２】
ランダム・アクセス・プリアンブル信号のセットを予め定義する代替方法は、ＺＣシーケンスなどの適用可能なルートＣＡＺＡＣシーケンスの選択を許可するものである。例えば、本開示のこの実施の形態で、個別ランダム・アクセス・プリアンブル信号は、個別ルートＣＡＺＡＣシーケンスに対して予め定義された共通の修正を適用することによって構築される。従って、ＵＥは、１つの個別ルートＣＡＺＡＣシーケンスを選択することによって、ランダム・アクセス・プリアンブル信号を自発的に選択する。このＵＥは、次に、ランダム・アクセス・プリアンブル信号を生成するために修正を行なう。このように、本開示のこの代替的実施の形態で、許容されるルートＣＡＺＡＣシーケンスのセットは、ここでも許容されるランダム・アクセス・プリアンブル信号のセットを定義する。
【００２３】
本開示の一般的な実施の形態で、許容されるランダム・アクセス・プリアンブル信号のセットは、２つのその他のセットによって定義される。１）許容されるルートＣＡＺＡＣシーケンスのセット、２）１つの与えられたルートＣＡＺＡＣシーケンスに対する許容される修正のセット。例えば、本開示の一般的な実施の形態で、ランダム・アクセス・プリアンブル信号は、最初にルートＺＣ  ＣＡＺＡＣシーケンスを選択し、次に、循環シフトの値を選択することによって構築される。選択は、ＵＥによって自発的に行なわれ、ＵＥは、選ばれたルートＺＣ  ＣＡＺＡＣシーケンスの修正プロセスの間に、循環シフトの選ばれた値を適用する。
【００２４】
図４は、本開示の１つの実施の形態に従う装置を示すブロック図である。装置４００は、ＺＣルート・シーケンス・セレクタ４０１、循環シフト・セレクタ４０２、リピート・セレクタ４０３、ＺＣルート・シーケンス・ジェネレータ４０４、循環シフタ４０５、４０６中のＤＦＴ、トーン・マップ４０７、４１１中のその他の信号又はゼロ埋込み、４０８中のＩＤＦＴ、４０９中のリピータ、オプションの反復サンプル４１２、４１０中のＣＰ追加および４１３中のランダム・アクセス信号を含む装置の要素は、固定されたプロセッサ又はプログラマブル・プロセッサのコンポネントとして実現される。いくつかの実施の形態で、４０８中のＩＤＦＴブロックは、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて実現され、また４０６中のＤＦＴブロックは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて実現される。装置４００は、次のようにランダム・アクセス・プリアンブル信号送信を選択および実行するために使用される。ＵＥは、ＺＣルート・シーケンス・セレクタ４０１を用いたＺＣ  ＣＡＺＡＣルート・シーケンスの選択と、循環シフト・セレクタ４０２を用いた循環シフト値の選択を実行する。次に、ＵＥは、ＺＣルート・シーケンス・セレクタ４０４を用いてＺＣシーケンスを発生させる。次に、必要に応じて、ＵＥは、循環シフタ４０５を用いて、選ばれたＺＣシーケンス循環シフトを実行する。ＵＥは、ＤＦＴ４０６で循環シフトされたＺＣシーケンスのＤＦＴ（離散フーリエ変換）を実行する。ＤＦＴ操作の結果は、トーン・マップ４０７を使用して、トーン（サブキャリア）の指定されたセットにマッピングされる。付加的な信号又はゼロ埋込み４１１が存在しても、あるいは、存在しなくてもよい。ＵＥは、次にＩＤＦＴ４０８を使用して、マッピングされた信号のＩＤＦＴを実行する。４０８におけるＩＤＦＴのサイズは、オプションとして４０６のＤＦＴのサイズよりも大きくすることができる。ＩＤＦＴを施された信号のブロック反復は、オプションであり、４０９を用いて実行される。反復された信号４１２がオプションの反復されたサンプルを表すことに注意されたい。この反復は、プリアンブル送信が２以上のサブフレームを占有する場合に適用できる。４１０を用いて、ランダム・アクセス信号４１３に到達するようにオプションの循環プレフィックス（ＣＰ）を追加できる。ランダム・アクセス信号４１３は、放送することで送信される。
【００２５】
図５は、本開示の代替的実施の形態に従う装置を示すブロック図である。装置５００は、ＺＣルート・シーケンス・セレクタ５０１、循環シフト・セレクタ５０２、リピート・セレクタ５０３、ＺＣルート・シーケンス・ジェネレータ５０４、循環シフタ５０５、５０６中のＤＦＴ、トーン・マップ５０７、５１１中のその他の信号又はゼロ埋込み、５０８中のＩＤＦＴ、５０９中のリピータ、オプションの反復されたサンプル５１２、５１０中のＣＰ追加および５１３中のランダム・アクセス信号を含む。装置の要素は、固定されたプロセッサ又はプログラマブル・プロセッサ中のコンポネントとして実施される。いくつかの実施の形態で、５０８中のＩＤＦＴブロックは、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて実施され、また５０６中のＤＦＴブロックは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて実施される。装置５００は、次のように、ランダム・アクセス・プリアンブル信号送信を選択および実行するために使用される。ＵＥは、ＺＣルート・シーケンス・セレクタ５０１を使用したＺＣ  ＣＡＺＡＣルート・シーケンスの選択および循環シフト・セレクタ５０２を使用した循環シフト値の選択を実行する。次に、ＵＥは、ＺＣルート・シーケンス・ジェネレータ５０４を使用してＺＣシーケンスを発生させる。選ばれたＺＣシーケンスは、５０６のＤＦＴを使用して変換される。ＤＦＴ操作の結果は、次にトーン・マップ５０７を使用して、トーン（サブキャリア）の指定されたセットにマッピングされる。付加的な信号又はゼロ埋込み５１１は、存在しても、あるいは、存在しなくてもよい。ＵＥは、次に５０８を使用して、マッピングされた信号のＩＤＦＴを実行する。循環シフタ５０５を使用して、循環シフトの選ばれた値が、ＩＤＦＴを施された信号に適用される。循環シフトの値は、循環シフト・セレクタ５０２から得られる。循環シフトされＩＤＦＴを施された信号のブロック反復は、オプションであり、リピータ５０９を使用して実行される。５１２がオプションの反復されたサンプルを表すことに注意されたい。この反復は、プリアンブル送信が２以上のサブフレームを占有する場合に適用される。次に５１０を使用して、ランダム・アクセス信号５１３に到達するようにオプションの循環プレフィックス（ＣＰ）を追加できる。ランダム・アクセス信号５１３は、放送することで送信される。
【００２６】
図６は、本開示の第３の実施の形態に従う装置を示すブロック図である。装置６００は、ＺＣルート・シーケンス・セレクタ６０１、循環シフト・セレクタ６０２、リピート・セレクタ６０３、ＺＣルート・シーケンス・ジェネレータ６０４、循環シフタ６０５、トーン・マップ６０７、６１１中のその他の信号又はゼロ埋込み、６０８中のＩＤＦＴ、６０９中のリピータ、オプションの反復されたサンプル６１２、６１０中のＣＰ追加および６１３中のランダム・アクセス信号を含む。装置の要素は、固定されたプロセッサ又はプログラマブル・プロセッサ中のコンポネントとして実施される。いくつかの実施の形態で、６０８中のＩＤＦＴブロックは、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて実施される。装置６００は、次のように、ランダム・アクセス・プリアンブル信号送信を選択および実行するために使用される。ＵＥは、ＺＣルート・シーケンス・セレクタ６０１を使用したＺＣ  ＣＡＺＡＣルート・シーケンスの選択および循環シフト・セレクタ６０２を使用した循環シフト値の選択を実行する。次に、ＵＥは、ＺＣルート・シーケンス・ジェネレータ６０４を使用してＺＣシーケンスを発生させる。選ばれたＺＣシーケンスは、トーン・マップ６０７を使用して、トーン（サブキャリア）の指定されたセットにマッピングされる。付加的な信号又はゼロ埋込み６１１は、存在しても、あるいは、存在しなくてもよい。ＵＥは、次に６０８を使用して、マッピングされた信号のＩＤＦＴを実行する。循環シフタ６０５を使用して、循環シフトの選ばれた値が、ＩＤＦＴを施された信号に適用される。循環シフトの値は、循環シフト・セレクタ６０２から得られる。循環シフトされＩＤＦＴを施された信号のブロック反復は、オプションであり、６０９を使用して実行される。６１２がオプションの反復されたサンプルを表すことに注意されたい。この反復は、プリアンブル送信が２以上のサブフレームを占有する場合に適用される。次に６１０を使用して、ランダム・アクセス信号６１３に到達するようにオプションの循環プレフィックス（ＣＰ）を追加できる。ランダム・アクセス信号６１３は、放送することで送信される。
【００２７】
本開示の各種実施の形態で、許容される循環シフトのセットは、セルの最大の往復遅延にチャネルの遅延スプレッドを加えたものを含むセルの物理的制約に従って、寸法を決めることができる。例えば、単一のルートＺＣＣＡＺＡＣシーケンスは、セルの最大往復遅延に遅延スプレッドを加えたものの任意の整数倍だけ循環シフトさせられることによって、予め定義されたランダム・アクセス・プリアンブル信号のセットを発生させる。最大の往復遅延にチャネルの遅延スプレッドを加えたものは、シーケンスのサンプリング単位に変換する必要がある。すなわち、最大の往復にチャネルの遅延スプレッドを加えたものが「ｘ」として与えられた場合、循環シフト値の可能な選択のサイズは、｛０，ｘ，２ｘ，．．．，（ｕ−１）ｘ｝からｎとして決めることができる。ここで、ｕｘは、循環シフトされるシーケンスの長さを超えることができない。
【００２８】
往復遅延は、セル・サイズの関数である。ここで、セル・サイズは、ＵＥがセルの基地局と相互作用することができる最大距離ｄとして定義され、また公式ｔ＝６．６７ｄを用いて近似できる。ここで、ｔおよびｄは、それぞれμｓおよびｋｍで表される。往復遅延は、より早い無線経路の遅延である。典型的なより早い経路は、直線経路であり、ＵＥと基地局との間の直接的（直線）無線経路として定義される。ＵＥがリフレクタによって囲まれた場合、それが放射した電波は、それらの障害物によって反射されて、複数のより長い飛行無線経路を生成する。従って、ＵＥ送信の複数の時間遅延したコピーが基地局に到着する。これらのコピーが遅延する時間幅は、「遅延スプレッド」と呼ばれ、例えば、いくつかのケースでは、５μｓがそれの控えめな値と考えられている。
【００２９】
循環シフトのセット｛０，ｘ，２ｘ，．．．，（ｕ−１）ｘ｝が生成する個別ランダム・アクセス・プリアンブル信号の数が不十分な場合には、ランダム・アクセス・プリアンブル信号生成のために、追加のルートＣＡＺＡＣシーケンス（例えば、Ｍ＝２およびＭ＝３に対するもの）を採用できる。この状況で、素数Ｎの選択が有利であることが明らかになる。すなわち、素数Ｎによって、Ｍに対して選択可能なセットは、｛１，２，．．．，（Ｎ−１）｝となるからである。このように、本開示の１つの実施の形態で、個別ランダム・アクセス・プリアンブル信号は、循環シフト値に対する可能な選択のセットおよびＭについて許容される選択のセットによって指定される。補助的なセル内部のシーケンスを提供することに加えて、近隣のセルで使用される場合、これらの付加的ルートＺＣ  ＣＡＺＡＣシーケンスは、良好なセル相互の干渉軽減を提供する。このように、セルラ・システムの設計において、隣接するセルが同じルート・シーケンスを使用するシナリオは、回避されなければならない。このことは、複数の可能な技術を通して実現できる。それらには、セルラ・システム・プランニング、シーケンス・ホッピング又はそれらの組合せが含まれるが、これらに限らない。
【００３０】
許容されるランダム・アクセス・プリアンブル信号のセットは、ランダム・アクセス送信に先立ってＵＥに知らされる。このことは、複数の異なる方法で実現でき、それらには、この情報をＵＥ中でハード的に配線する方法が含まれる。しかし好適な方法は、ノードＢが情報を放送して、ＵＥが許容されるランダム・アクセス・プリアンブル信号のセットを推測できるようにするものである。例えば、ノードＢは、次のものを放送できる。１）どのルートＣＡＺＡＣシーケンスが許容されるか、および２）「循環シフト」のどの値が許容されるか。ＵＥは、放送された情報を読んで、ランダム・アクセス・プリアンブル信号の許容されるセットを推測し、セットの中から少なくとも１つの信号を選択し、ランダム・アクセス送信を実行する。ランダム・アクセス・プリアンブル信号は、結局ルートＺＣ  ＣＡＺＡＣシーケンスの選択、循環シフトの値の選択、および多分周波数範囲の選択になる（ランダム・アクセス時間スロット当たり複数の範囲が構成されるケースでは）ことに注意されたい。特定のケースでは、ＵＥが信号反復を実行する必要があるか否かなど追加の放送情報が加えられる。全体的に、このやり方は、追加情報の放送に基づいて、このやり方がセル・サイズなどの物理的制約に基づいてセルラ・ネットワークの最適化を許容する点で好ましいものである。従って、任意の与えられたＵＥは、任意のタイプのセルに使用するのに十分柔軟であり、システム最適化は、セル設計によって実行される。
【００３１】
１つだけのＣＡＺＡＣルート・シーケンス（ＺＣ又はその他のもの）の循環シフトから得られるシーケンスは、循環シフト値が、遅延スプレッドおよびスピル・オーバを含む受信信号の最大の時間的不確定さよりも大きい場合、互いに直交する。言い換えると、循環シフトは、個別ランダム・アクセス・プリアンブル信号間に相関ゼロのゾーンを生成する。すなわち、異なる循環シフトを用いて生成されたシーケンスからの干渉なしに、循環的シフトされたシーケンスを観察できる。異なるＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ（ＺＣ）シーケンスの循環シフトから得られたシーケンスは、直交していないが、シーケンス長が素数である限り、最適な相互相関を有する。従って、各種の実施の形態で、非直交シーケンスよりも直交シーケンスのほうが好ましい。この理由で、単一のルート・シーケンスの循環シフトによって、必要な数のシーケンスを生成することができない場合、付加的なＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ（ＺＣ）ルート・シーケンスが使用される。結果として、循環シフトの寸法がランダム・アクセス・シーケンス設計における重要な関心事である。上で述べたように、循環シフト値は、ランダム・アクセス・プリアンブル受信における最大の時間的不確定さを考慮した寸法にされる。この時間的不確実さは、ノードＢ−ＵＥ−ノードＢの信号伝播遅延（往復時間）と遅延スプレッドの和を反映する。このように、循環シフトの寸法決定は、単一のルートＣＡＺＡＣシーケンスから生成された個別ランダム・アクセス信号が相互相関ゼロのゾーンで受信されることを保証する。遅延スプレッドが一定であることは、想定可能であるが、信号往復時間は、セル・サイズに依存する。すなわち、セルが大きくなると、直交シーケンスを発生するために使用される循環シフトは、大きくなり、それに伴って、必要な数のシーケンスを提供するために使用されるＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ（ＺＣ）ルート・シーケンスの数は、大きくなる。
【００３２】
表１は、異なるセル・サイズに対応するランダム・アクセス・プリアンブル・シーケンスの設計例を示している。表１は、セル・サイズが０．８ｋｍ（セル・シナリオ１）から１４ｋｍ（セル・シナリオ４）まで増大するときに、ルートＺＣ  ＣＡＺＡＣシーケンスの数が、１から８までどのように増加するかを示す。表１は、次のパラメータを用いて導出された：最大の遅延スプレッドが５マイクロ秒、ルートＺＣ  ＣＡＺＡＣシーケンスの長さが８６３サンプル、プリアンブル・サンプリング・レートが１．０７８７５ＭＨｚおよびスピル・オーバ・ガード・インターバルが２サンプル。セル・サイズが減少すると、期待されるセル間の干渉および負荷（ユーザ密度）が増大するため、小型のセルは、より大型のセルよりも同時プリアンブル干渉からより手厚く保護される必要がある。このように、セル・サイズと、必要とされるＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ（ＺＣ）ルート・シーケンスとの間の関係は、システムの最適化を可能とし、ノードＢは、各セルで独立的に使用されるように基本循環シフトを構成しなければならない。従って、使用すべき循環シフト値のセットは、基本循環シフト値の整数倍となるように構成される。表１に示されたように、システムは、基本循環シフト値を構成することによって、あるいは、セル中で使用すべき異なるルートＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ（ＺＣ）シーケンスの数を構成することによって最適化できる。この構成可能性は、有利なことに、セル・サイズに関係なく一定数の個別ランダム・アクセス・プリアンブル信号を与え、それによって媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロシージャの仕様を簡略化する。
【００３３】
【表１】
0005441257.tif 000002
【００３４】
図７は、ランダム・アクセス信号受信機の実施の形態を示す。この受信機は、有利なことに、アップ・リンクのサブフレーム中のデータ・ブロックをマッピングおよびデマッピングするために使用される時間および周波数ドメイン変換コンポネントを活用する。循環プレフィックスおよびランダム・アクセス・プリアンブル信号を含む受信されたランダム・アクセス信号７０１は、循環プレフィックス除去コンポネント７０２に入力され、これがランダム・アクセス信号から循環プレフィックスを取り除いて信号７０３を生成する。周波数ドメイン変換コンポネントＤＦＴ７０４は、循環プレフィックス除去コンポネント７０２につながる。周波数ドメイン変換コンポネント７０４は、信号７０３をサブキャリア・マップ周波数トーン７０５に変換する。サブキャリア・デマップ・コンポネント７０６は、周波数ドメイン変換コンポネント７０４につながる。サブキャリア・デマップ・コンポネント７０６は、サブキャリア・マップ周波数トーン７０５をデマッピングして、有用な周波数トーン７０７を生成する。プロダクト・コンポネント７１１は、サブキャリア・デマップ・コンポネント７０７および周波数ドメイン変換コンポネント７０９の両方につながる。周波数ドメイン変換コンポネント（ＤＦＴ）７０９は、素数長Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕシーケンスなどのプリアンブル・ルート・シーケンス７１０をパイロット周波数トーン７０８の対応するセットに変換する。７２１を使用してパイロット周波数トーン７０８の複素共役が実行されて、サンプル７２０が生成される。プロダクト・コンポネント７１１は、受信した周波数トーン７０７とサンプル７２０とのトーン複素乗算によってトーンを計算し、周波数トーン７１２のセットを生成する。時間ドメイン変換コンポネント（ＩＤＦＴ）７１３は、プロダクト・コンポネント７１１につながる。時間ドメイン変換コンポネント７１３は、乗算された周波数トーン７１２を、対応する時間信号７１４に変換する。相関のある時間信号７１４は、プリアンブル・ルート・シーケンス７１０の循環シフト・レプリカの連結パワー遅延プロファイルを含む。エネルギー検出ブロック７１５は、時間ドメイン変換ブロック７１３につながる。エネルギー検出ブロック７１５は、受信したランダム・アクセス信号７０１とプリアンブル・ルート・シーケンス７１０との間のピーク相関の時間を検出することによって、受信したプリアンブル・シーケンスを同定する。周波数ドメイン変換コンポネント７０９は、図４又は図５に示された送信機を用いる場合に必要とされることに注意されたい。図６の送信機を使用する場合、周波数ドメイン変換コンポネント７０９は、省略される。
【００３５】
既述のように、アップ・リンク送信機システムと一緒に使用する場合には、素数長プリアンブル・シーケンスが推奨される。素数長プリアンブル・シーケンスは、次のように構築される：プリアンブル長Ｔｐは、セル・カバレッジ（セル・サイズ、雑音および干渉条件）を最適化するように、またアップ・リンク・データ・ブロック長の整数倍となるように選択される。基準長としてＮｐｉ＝Ｔｐ×Ｒｓｉサンプルが選択される。ここで、Ｒｓｉは、割り当てられたランダム・アクセス信号バンド幅であり、これは、データ送信では、使用されない。次に、基準長Ｎｐｉよりも小さい最大の素数Ｎｐに対応するシーケンス長のプリアンブル・シーケンスが生成される。このように、プリアンブル長がＴｐのままであるので、プリアンブル・サンプリング・レートは、Ｒｓｉ×Ｎｐ／Ｎｐｉとなる。ランダム・アクセス・チャネルに対してＮｐｉのサブキャリアが割り当てられ、プリアンブルが最近接で下位の素数サンプル（Ｎｐ）に短縮されるので、未使用のサブキャリアができるが、それらは、ゼロとされ、プリアンブル・サブキャリアの外側に分散されて、プリアンブルを周囲の周波数バンドから分離する。
【００３６】
図８は、プライム・レングス・シーケンスをアップ・リンク送信機と一緒に使用するように適応させる例示的方法のフロー図を示す。８０２で、プリアンブル長Ｔｐが選ばれる。Ｔｐは、アップ・リンク・サブフレーム・データ・ブロック長の整数倍である。８０４で、基準長が導出される。この基準長は、Ｎｐｉサンプルである。ここで、Ｎｐｉ＝Ｔｐ×Ｒｓｉで、Ｒｓｉは、ランダム・アクセス信号バンド幅である。８０６では、８０４で導出された基準長が、最近接の下位の素数のサンプルＮｐに短縮されて、プリアンブル・シーケンス長が導出される。８０７で、Ｎｐ長のシーケンスが生成される。８０８では、Ｎｐの時間サンプルがＮｐの周波数トーンに変換される。Ｎｐの周波数トーンは、８１０で、割り当てられたランダム・アクセス・チャネル・サブキャリアにマッピングされる。Ｎｐｉのサブキャリアがランダム・アクセス・チャネルに割り当てられ、プリアンブル・シーケンス長は、Ｎｐサンプルに縮小されたので、サブキャリアにマッピングされる周波数トーンは、Ｎｐだけとなり、Ｎｐｉ−Ｎｐのサブキャリアが未使用のままとなる。８１２で、未使用のサブキャリアは、ゼロとされ、プリアンブル・サブキャリア周辺に分散され、隣接する周波数バンドからの分離を提供する。これらの未使用のサブキャリアは、循環拡張又はトーン保留のいずれかを通して三次元的寸法縮小のために再利用される可能性がある。
【００３７】
図９は、アップ・リンク送信機と一緒に使用するためのプライム・レングス・シーケンスを生成する代替方法のフロー図を示す。プリアンブル・シーケンスは、確定的であるので、プライム・レングス・プリアンブル・シーケンスは、後の使用のために予め定義し、保存しておくことができる。９０２で、ノードＢによって一旦構成されれば、プライム・レングス・プリアンブル・シーケンスが生成され、周波数ドメイン・プリアンブル・サンプルに変換される。９０４で、周波数ドメイン・プリアンブル・サンプルは、記憶装置に保存しておいて、必要に応じて取り出すことができる。９０６では、ランダム・アクセス信号送信が開始され、プリアンブル長が選択される。選ばれた長さは、アップ・リンク・サブキャリア・デーア・ブロック長の整数倍であり、システムのカバレッジ要求に合致するように選ばれる。９０８で、保存されているプリアンブル・シーケンスが選ばれる。選ばれたシーケンスは、好ましくは、９０６で選ばれた長さから計算されたサンプル数の直近で下位にある素数のサンプルを有し、ランダム・アクセス信号バンド幅を有するシーケンスである。９１０で、プリアンブル周波数サンプルが記憶装置から読み出され、ランダム・アクセス・チャネルに割り当てられたサブキャリアにマッピングされる。そこにあるプリアンブル周波数サンプルよりも多いサブキャリアがランダム・アクセス・チャネルに割り当てられるので、未使用のサブキャリアは、ゼロとされて、プリアンブル・サブキャリアの周りに分散されて、隣接する周波数バンドからの分離を提供する。この代替的実施は、ランダム・アクセス・プリアンブル送信機から周波数ドメイン変換コンポネント４０２を省略することを可能にする。プリアンブル・サンプルは、保存する前に、一度だけ周波数ドメイン変換され、従って、変換プロセスは、ランダム・アクセス・プリアンブル送信機の待ち時間要求に関係がなくなり、またより簡略的でより安価な形で実現できる。更に注目すべきことは、プリアンブル・ルート・シーケンスがノードＢによって直接周波数表現で構成される場合には、周波数ドメイン変換コンポネント４０６を完全に省くことができることである。しかし、プリアンブル・シーケンスは、循環シフトされたＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕシーケンスとなるように定義されるので、循環シフトが含まれる。循環シフトは、循環プレフィックス挿入４１０の前に、システムのサンプリングレートで実行される。
【００３８】
図１４は、直交周波数分割多重化（「ＯＦＤＭ」）システムでの直交多重化の原理を示す。各トーンは、周波数重畳時間制限直交構造に従って、変調されたシンボルを運ぶ。周波数トーンは、互いに重畳するので、１つのトーンの中央において、取り囲むトーンのスペクトル包絡線は、ゼロである。この原理は、同じシステムのバンド幅のなかで、異なる送信を直交的に多重化することを可能にする。しかし、これが正しいのは、サブキャリアの間隔δｆが一定に保たれる場合だけである。δｆは、ＤＦＴによる周波数トーンの生成に使用されるＯＦＤＭシンボル長Ｔの逆数に比例する。プリアンブルＯＦＤＭシンボルがデータＯＦＤＭシンボルよりも長いので、プリアンブルＯＦＤＭシンボルのサブキャリア間隔は、データＯＦＤＭシンボルのサブキャリア間隔よりも短くなる。更に、データおよびプリアンブルのＯＦＤＭシンボルが整列もしてないし、同じ長さを持つこともないので（図１５）、厳密な直交性は、実現できない。しかし、次の設計ルールは、プリアンブルとデータのＯＦＤＭシンボル間での同時干渉の最小化に向けたものである。最初に、プリアンブルＯＦＤＭシンボル長をデータ・シンボル長の整数倍に固定することによって、プリアンブルとデータのサブキャリア間で何らかの通約性が提供され、それによってこれらのサブキャリア間の干渉が減る。第２に、プリアンブル・サンプリング周波数は、データ・シンボルのサブキャリア間隔の整数倍であるべきである。
【００３９】
ＯＦＤＭシステムで、異なるＵＥの送信は、異なる非重畳の周波数バンドに動的に割り当てられる。この割当ては、一般に、リソース・ブロック（ＲＢ）と呼ばれる最小周波数粒度（グラニュラリティ）に基づく。ランダム・アクセス・プリアンブルとデータ送信との周波数多重化を容易にするために、プリアンブルは、好ましくは、リソース・ブロックの整数値が割り当てられる。
【００４０】
検出プロセスに加えて、ランダム・アクセス・プリアンブル信号３０４は、プリアンブル・バンド幅中の周波数の範囲にわたって、基地局１０１がアップ・リンク１１１の周波数応答を解析することを許容する。アップ・リンク１１１の周波数応答の評価は、基地局１０１がプリアンブル・バンド幅内でＵＥ１０９に割り当てられた狭バンドのアップ・リンク１１１リソースを調整して、アップ・リンク１１１の周波数応答にマッチさせることを許容し、結果として、アップ・リンク・リソースのより効率的な活用につながる。
【００４１】
図１６は、ランダム・アクセス・プリアンブル信号のバンド幅と、第１のポスト・プリアンブル・アップ・リンク送信との比が小さすぎ、ランダム・アクセス・プリアンブル信号だけを使用してチャネルを打診することから適切に益を得られない状況に対処するように設計された、ランダム・アクセス信号の別の実施の形態を示す。１サブフレームのランダム・アクセス信号１６０１と２サブフレームのランダム・アクセス信号１６０２の両方が示されている。ランダム・アクセス信号１６０１にワイドバンド・パイロット信号１６１０を追加することで、基地局１０１は、ランダム・アクセス・プリアンブル信号だけで可能であった場合よりもより幅広い周波数範囲にわたってアップ・リンク１１１の周波数応答を解析することが可能になる。
【００４２】
図示された実施の形態で、循環プレフィックス１６０８がランダム・アクセス・プリアンブル信号１６０４に続く。循環プレフィックス１６０８は、ランダム・アクセス・プリアンブル信号１６０４とワイドバンド・パイロット信号１６１０との間の干渉を排除するように設計されたガード・インターバルを含む。
【００４３】
ガード・インターバル１６１２がワイドバンド・パイロット信号１６１０に続き、ワイドバンド・パイロット信号１６１０によって使用されるのと同じ送信周波数上の後続のサブフレームでの任意の送信とワイドバンド・パイロット信号１６１０との間の干渉を防止する。
【００４４】
ランダム・アクセス信号１６２１は、２サブフレーム１６３４を占有する。ランダム・アクセス信号１６２１は、構造的にランダム・アクセス信号１６０１と同様であるが、ランダム・アクセス・プリアンブル信号１６２４は、２サブフレームのほとんどを占めるように拡張される。そのような拡張は、１サブフレームのランダム・アクセス・プリアンブル信号１６０４を繰り返すか、あるいは、ＣＡＺＡＣシーケンスを拡張することのいずれかによって実現される。ガード・インターバル１６２２は、ランダム・アクセス・プリアンブル信号１６２４および循環プレフィックス１６２８に先行する。ワイドバンド・パイロット信号１６３０およびガード・インターバル１６３２がランダム・アクセス・プリアンブル信号１６２４に続いて、２サブフレームのランダム・アクセス信号１６２１を完成させる。
【００４５】
再び図３を参照すると、ガード・インターバル３０６がランダム・アクセス・プリアンブル信号３０４に続き、ランダム・アクセス・プリアンブル信号３０４が使用するのと同じ送信周波数上の後続のサブフレームでのランダム・アクセス・プリアンブル信号３０４と任意の送信との間の干渉を防止する。
【００４６】
図３で、２サブフレームのランダム・アクセス信号３１１は、ガード・インターバル３１２で始まる。これは、循環プレフィックスを含み、後続のランダム・アクセス・プリアンブル信号３１４と先のサブフレームの任意の送信との間のシンボル間干渉を防止する。ランダム・アクセス・プリアンブル信号３１４は、第２のサブフレームまで拡張される。このような拡張は、１サブフレームのランダム・アクセス・プリアンブル信号３０４の複数のコピーを連結するか、あるいは、ランダム・アクセス・プリアンブル信号３１４を拡張したＣＡＺＡＣシーケンスとして生成するかのいずれかによって、ルートＣＡＺＡＣシーケンスを循環シフトして得られる直交ＣＡＺＡＣシーケンスの数をほぼ一定に保つように達成される。２サブフレームのランダム・アクセス信号について示したが、特別なセル・サイズおよび雑音、干渉条件に対応するために必要な任意の数のサブフレームを含むランダム・アクセス信号も同様に構築することが可能である。図３に示された実施の形態で、ガード・インターバル３１８がランダム・アクセス・プリアンブル信号３１４に続いて、２サブフレームのランダム・アクセス信号３１１を完成させる。
【００４７】
いくつかの実施の形態では、後続のＵＥ送信の基地局スケジュールを容易にするために、ランダム・アクセス・プロシージャの一部としていくつかの情報を転送することが望ましい。ランダム・アクセス動機、ＵＥ識別子、必要な容量およびダウン・リンク・無線リンク品質インジケータ（例えば、チャネル品質インジケータ「ＤＬ  ＣＱＩ」又は経路損失）は、ランダム・アクセス・プロシージャに含まれた場合に基地局にとって潜在的な価値のある情報の例である。図１０および図１１は、ランダム・アクセスの間にデータを転送する２つの従来の方式を示す。図１０で、ＵＥ１００１は、ランダム・アクセス信号１００３を送信する。ランダム・アクセス信号１００３は、ノードＢ１００２に有用な情報を含むように拡張される。ノードＢ１００２は、ＵＥ１００１のアップ・リンク・タイミングを調節するためのタイミング情報１００４とＵＥ１００１が後続のアップ・リンク・データ送信１００６のために使用するアップ・リンク・リソース割当て１００５でもって応答する。
【００４８】
図１１で、ＵＥ１１０１は、付加的情報なしにランダム・アクセス信号１１０３を送信する。ノードＢ１１０２は、後続のスケジュール・リクエスト１１０５によって使用されるアップ・リンク・リソース割当て１１０４およびタイミング情報でもって応答する。ＵＥ１１０１は、割り当てられたアップ・リンク・リソースを使用してスケジュール・リクエスト１１０５を送信し、ノードＢ１１０２は、アップ・リンク・リソース割当て１１０６を送信することで応答する。ＵＥ１１０１は、割り当てられたアップ・リンク・リソースを後続のアップ・リンク・データ送信１１０７のために使用する。
【００４９】
図１０のプロシージャは、図１１のプロシージャよりも短い待ち時間を示す。しかし、許容可能なエラー・レートを実現するためには、バースト１００３に含まれる情報メッセージは、プリアンブルよりも数倍長くなければならない。従って、図１０のプロシージャは、図１１のプロシージャよりも大きいオーバヘッドをもたらす。最後に、コンテンション方式のチャネルに比べてより高い効率のスケジュール・チャネルを望む場合は、図１１のプロシージャが好ましい。
【００５０】
図１２は、ランダム・アクセス・プロシージャの新規な実施の形態を示し、そこでは、ＵＥ１２０１が、ノードＢ１２０１の方針決定に関連する情報を暗黙的に含むランダム・アクセス信号を送信する。１２０１の情報は、図１０のプロシージャでのように明示的に運ばれることはないが、例えばプリアンブル・シーケンスおよび送信バンドの選択によって符号化される。もし例えば、ＵＥ１２０１が、３ビットのランダム・アクセス動機、２ビットのＤＬ  ＣＱＩおよびランダム・アクセス信号の１ランダム・ビットを符号化すれば、この情報は、ランダム・アクセス・プリアンブル信号中の任意の２６個のユニークな組合せに符号化される。複数の周波数バンド２０１をランダム・アクセスに割り当てることによって、付加的組合せを提供できる。ノードＢ１２０２がランダム・アクセス信号１２０３を受信するときに、それは、例えばリソース・リクエストへの応答を決めるために符号化情報を採用する。決定された応答は、ダウン・リンク・チャネル品質、リソース・リクエストの緊急度、ランダム・アクセス動機に基づいて予め定義されたアップ・リンク割当て又はその他関連基準に基づく。ノードＢ１２０２は、もし適当であれば、ランダム・アクセス信号１２０３に対して、タイミング情報およびスケジューリング・リクエスト・リソース割当て１２０４でもって応答する。ＵＥ１２０１は、メッセージ１２０４中に割り当てられた送信リソースを使用して、スケジューリング・リクエスト１２０５を送信する。スケジューリング・リクエスト１２０５を受信すると、ノードＢ１２０２は、アップ・リンク・リソース割当て１２０６を送信し、ＵＥ１２０１は、割り当てられたリソースを介して後続のデータ送信を行う。別の実施の形態では、図１０のプロシージャが採用されるが、この段落で先に開示したように、ランダム・アクセス・プリアンブル信号又は周波数バンドなどのランダム・アクセス信号パラメータの選択によって符号化された情報を伴っており、それによって図１０のプロシージャの非効率性を回避し、図１０のプロシージャの短縮された待ち時間をうまく活用する。
【００５１】
ランダム・アクセス信号にランダム・アクセス動機を符号化することは、ランダム・アクセスの動機に基づいて選択的アクセス制限を実施することを可能にする。例えば、負荷が大きいセルにおいて、ノードＢは、ハンドオーバ又は緊急事態に関連するＵＥのランダム・アクセスの試みを受け入れるが、初期アクセスに関するランダム・アクセスの試みを拒否する。この例は、セルの負荷に基づいて新しいユーザを排除するハードな制限を示す。しかし、リンク品質に基づいて新しいユーザの受入れを許容するソフトな制限も可能である。ランダム・アクセス信号中に符号化されたランダム・アクセス動機に基づいて選択的なアクセス制限を許容することは、物理層における高速で効率的な負荷バランスの実現を可能にし、より上位の層に実施された負荷バランスに付随する待ち時間を短縮する。
【００５２】
本開示に従う負荷バランスをサポートするために、ランダム・アクセス・プロシージャは、次のような特徴をサポートする：１）ランダム・アクセス信号は、ランダム・アクセス動機を含む。２）ノードＢは、ランダム・アクセス応答中の未承認（ＮＡＣＫ）によりＵＥリクエストを拒否するように適応している。
【００５３】
開示された暗黙的情報符号化方法を更に改良するものとして、情報を符号化するために使用されるランダム・アクセス・プリアンブル信号の２６の組合せ（シグネチャ）が、同様な応答優先付け又は待ち時間要求を有する用途に役立つシグネチャのグループにさらに分割される。１つの実施の形態で、６４の利用可能なシグネチャが、６つのグループ（「アクセス・タイプ」）に分割される。アクセス・タイプは、例えば、ハンドオーバ・タイプ１、高優先度のＵＥ接続、ハンドオーバ・タイプ２、通常優先度のＵＥ接続、アップ・リンク割当てリクエストを伴う非同期リカバリおよびアップ・リンク割当てリクエストなしの事前タイミング・メンテナンスである。各々のアクセス・タイプは、異なるアクセス優先度又は緊急度を表しており、従って、対応する待ち時間要求を表す。各々のアクセス・タイプは、異なる数のシグネチャを採用し、短い待ち時間を要求するアクセス・タイプには、より多数のシグネチャが割り当てられる。各アクセス・タイプに割り当てられるシグネチャの数は、各セル内で、例えばセル負荷に基づいてアクセス・タイプのシグネチャ・ダイバシティを最適化するように動的に構成される。
【００５４】
付加的情報、例えばＤＬ  ＣＱＩは、情報値を表すためにシグネチャ・サブグループを選択することによって、アクセス・タイプのシグネチャ内に符号化される。例えば、ハンドオーバ・タイプ１に１６のシグネチャが割り当てられると、これらのシグネチャは、それぞれ８つのシグネチャを含む２つのサブグループに分割され、各サブグループが１つの情報ビットの１つの状態を表すようにされる。
【００５５】
別の実施の形態で、６４の利用可能なシグネチャは、２つの動機グループ：緊急動機（例えば、ハンドオーバ、ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態で送信する新しいデータ）および緊急でない動機（例えば、初期アクセス、トラッキング・エリア更新）に区分化される。公平な区分化は、各々のグループに対して各グループのそれぞれの負荷に対応する数のシグネチャを割り当てるものである。しかし、公平でない区分化も、また緊急の動機（より多いシグネチャ）を緊急でない動機（より少ないシグネチャ）よりも優先するように利用される。更に、緊急の動機は、例えば無線リンク品質などの１ビットを運ぶように、更に２つのサブ区分に分割される。ＵＬ許可を共有チャネル上の第１のＵＬ送信のために割り当てる場合、ノードＢは、この情報を活用する。すなわち、良好な無線リンク状態にあって緊急の動機を有するＵＥは、それの完全なランダム・アクセス・リクエストを１つのメッセージで送信することが可能であり、これによってプロシージャをさらに加速させる。
【００５６】
ランダム・アクセス・チャネルでは、衝突を回避することが好ましい。シグネチャ・ダイバシティは、衝突回避の主たる手段である。しかし、衝突が発生すると、それらを解決する必要がある。衝突は、例えば、バック・オフ・プロシージャとシグネチャ・スペースのランダムさの組合せによって解決される。上で指摘したように、より短い待ち時間を要求するアクセス・タイプは、シグネチャがランダムに選ばれるときに、衝突の可能性を減らすためにより多いシグネチャを割り当てられるべきである。更に、各々のアクセス・タイプの予期される負荷は、各アクセス・タイプにシグネチャを割り当てるときに、考慮すべき事項である。例えば、負荷を減らすことによって、上で確認された６つのアクセス・タイプのリストを次のように並べ替える：ハンドオーバ・タイプ１、アップ・リンク割当てリクエストを伴う非同期リカバリ、アップ・リンク割当てリクエストなしの事前タイミング・メンテナンス、ハンドオーバ・タイプ２、高優先度のＵＥ接続および通常優先度のＵＥ接続。待ち時間と負荷の両方を考慮したシグネチャ割当てを行うと次のようになる：ハンドオーバ・タイプ１−１６シグネチャ、アップ・リンク割当てリクエストなしの事前タイミング・メンテナンス−１６シグネチャ、アップ・リンク割当てリクエストを伴う非同期リカバリ−１２シグネチャ、高優先度のＵＥ接続−８シグネチャ、ハンドオーバ・タイプ２−８シグネチャおよび通常優先度ＵＥ接続−４シグネチャ。
【００５７】
アクセス・タイプがコンテンション方式のアクセスと非コンテンション方式のアクセスの両方に適用可能な場合には、付属するシグネチャは、一部がランダムさに、また一部は、部分的に非コンテンション方式の使用に割り当てられる。
【００５８】
バック・オフ・プロシージャを通した衝突解決によって、待ち時間が増えるため、バック・オフ・プロシージャは、必要な場合にのみ、ランダムシグネチャ選択と組み合わせて採用されるべきである。図１３は、バック・オフおよびシグネチャ・スペースのランダムさの両方を採用した例示的衝突解決方法のフロー図である。１３０２で、検出された衝突数を保持するカウンタをゼロにすることによって、未スケジュールの送信プロシージャが開始される。１３０４では、利用可能なシグネチャのプールから１つのシグネチャがランダムに選び出される。１３０６で、次に発生するランダム・アクセス時間スロットが同定され、１３０８でランダム・アクセス信号が送信される。１３１０でノードＢが衝突を検出して、ＵＥにＮＡＣＫを送信するか、あるいは、衝突のせいで、ノードＢがランダム・アクセス信号を検出できず、１３１２でＵＥによって検出される応答がない場合は、衝突・カウンタが１３１８で増分され、もし１３２０で記録された衝突数が予め定義された最大衝突数よりも少なければ、１３０４でランダムシグネチャ選択によって送信が再開される。
【００５９】
もし１３０８で送信されたランダム・アクセス信号が１３１０でノードＢによってＮＡＣＫされず、リソース割当てを含む応答が１３１２でノードＢから受信されると、ＵＥは、１３１４でそれのデータを割り当てられたソース上に送信する。１３０８のランダム・アクセス信号送信の間に衝突が発生して、ノードＢがその衝突検出に失敗して、単一のリソース割当てを複数のＵＥが使用するように送信すると、１３１４のＵＥ送信は、衝突を起こす。この衝突が１３１６でＵＥによって検出されると、衝突・カウンタは、１３１８で増分され、もし１３２０で記録された衝突回数が予め定義された最大衝突数より少なければ、１３０４でランダムなシグネチャ選択によって送信が再開される。
【００６０】
もし予め定義された最大衝突回数が１３２０で記録されれば、１３２２でバック・オフ・プロシージャが開始される。予め定義された最大衝突数は、各々のアクセス・タイプで異なる。バック・オフ遅延もまたアクセス・タイプごとに異なる。１つの実施の形態で、バック・オフ遅延は、以前に不成功だった試み数（Ｎｕ）の関数であって、そのためバック・オフ後の最初の試みは、次のランダム・アクセス時間スロットにおいて確率（２／３）Ｎｕで発生する。
【００６１】
開示される本開示の第１の実施の形態は、ＣＡＺＡＣルート・シーケンス・ジェネレータにつながれたＣＡＺＡＣルート・シーケンス・セレクタをふくむ、ランダム・アクセス信号を送信する装置を含む。ここでＣＡＺＡＣルート・シーケンス・ジェネレータは、少なくとも１つのＣＡＺＡＣルート・シーケンスを発生させ、またＣＡＺＡＣルート・シーケンス・セレクタは、少なくとも１つのＣＡＺＡＣルート・シーケンスから１つのプリアンブル・ルート・シーケンスを選択する。更に、ＣＡＺＡＣルート・シーケンス・ジェネレータは、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕシーケンス・ジェネレータである。装置は、更にＣＡＺＡＣルート・シーケンス・ジェネレータにつながれて、プリアンブル・ルート・シーケンスを修正するためのシーケンス・モディファイアと、シーケンス・モディファイアに接続されてプリアンブル・ルート・シーケンス修正を選択するためのシーケンス修正セレクタとを含んでもよい。更に、シーケンス・モディファイアは、循環シフタである。装置は、更に、シーケンス・モディファイアにつながれて、修正されたプリアンブル・シーケンスを周波数トーンに変換するための周波数トランスフォーマを含んでもよい。装置は、更に周波数トランスフォーマにつながれて、周波数トランスフォーマの出力をサブキャリアにマッピングするためのトーン・マッパを含んでもよい。装置は、更にトーン・マッパにつながれて、トーン・マッパの出力を変換するための逆周波数トランスフォーマを含んでもよい。装置は、更に逆周波数トランスフォーマにつながれて、逆周波数トランスフォーマの出力を複製するためのブロック・リピータと、ブロック・リピータにつながれて、ブロック複製を選択するためのブロック・リピータとを含んでもよい。装置は、更にブロック・リピータにつながれて、ブロック・リピータの出力に循環プレフィックスを加えるための循環プレフィックス・インサータを含んでもよい。
【００６２】
開示される本開示の第２の実施の形態は、ＣＡＺＡＣルート・シーケンス・ジェネレータに接続されたＣＡＺＡＣルート・シーケンス・セレクタを含む、ランダム・アクセス信号を送信するための装置を含む。ここで、ＣＡＺＡＣルート・シーケンス・ジェネレータは、少なくとも１つのＣＡＺＡＣルート・シーケンスを発生させ、またＣＡＺＡＣルート・シーケンス・セレクタは、少なくとも１つのＣＡＺＡＣルート・シーケンスから１つのプリアンブル・ルート・シーケンスを選択する。装置は、更にＣＡＺＡＣルート・ジェネレータにつながれて、プリアンブル・ルート・シーケンスをサブキャリアにマッピングするためのトーン・マッパを含んでもよい。装置は、更にトーン・マッパにつながれて、トーン・マッパの出力を変換するための逆周波数トランスフォーマを含んでもよい。装置は、更に逆周波数トランスフォーマにつながれて、逆周波数トランスフォーマの出力を修正するためのシーケンス・モディファイアと、シーケンス・モディファイアにつながれて、シーケンス修正を選択するためのシーケンス修正セレクタとを含んでもよい。更に、シーケンス・モディファイアは、循環シフタを含んでもよい。装置は、更にシーケンス・モディファイアにつながれて、シーケンス・モディファイアの出力を複製するためのブロック・リピータと、ブロック・リピータにつながれて、ブロック複製を選択するためのブロック・リピート・セレクタとを含んでもよい。装置は、更にブロック・リピータにつながれて、ブロック・リピータの出力に循環プレフィックスを加えるための循環プレフィックス・インサータを含んでもよい。
【００６３】
開示される本開示の第３の実施の形態は、ＣＡＺＡＣルート・シーケンス・ジェネレータに接続されたＣＡＺＡＣルート・シーケンス・セレクタを含み、ランダム・アクセス信号を送信するための装置を含む。ここで、ＣＡＺＡＣルート・シーケンス・ジェネレータは、少なくとも１つのＣＡＺＡＣルート・シーケンスを発生させ、またＣＡＺＡＣルート・シーケンス・セレクタは、少なくとも１つのＣＡＺＡＣルート・シーケンスから１つのプリアンブル・ルート・シーケンスを選択する。装置は、更にシーケンス・モディファイアにつながれて、修正されたプリアンブル・シーケンスを周波数トーンに変換するための周波数トランスフォーマを含んでもよい。装置は、更にＣＡＺＡＣルート・ジェネレータにつながれて、プリアンブル・ルート・シーケンスをサブキャリアにマッピングするためのトーン・マッパを含んでもよい。装置は、更にトーン・マッパにつながれて、トーン・マッパの出力を変換するための逆周波数トランスフォーマを含んでもよい。装置は、更に逆周波数トランスフォーマにつながれて、逆周波数トランスフォーマの出力を修正するためのシーケンス・モディファイアと、シーケンス・モディファイアにつながれて、シーケンス修正を選択するためのシーケンス修正セレクタとを含んでもよい。更に、シーケンス・モディファイアは、循環シフタを含んでもよい。装置は、更にシーケンス・モディファイアにつながれて、シーケンス・モディファイアの出力を複製するためのブロック・リピータと、ブロック・リピータにつながれて、ブロック複製を選択するためのブロック・リピート・セレクタとを含んでもよい。装置は、更にブロック・リピータにつながれて、ブロック・リピータの出力に循環プレフィックスを加えるための循環プレフィックス・インサータを含んでもよい。
【００６４】
別の態様では、開示される本開示の１つの実施の形態は、複素乗算器に接続されてルートＣＡＺＡＣシーケンスをパイロット・トーンに変換するための周波数トランスフォーマを含み、ランダム・アクセス信号を受信するための装置を含む。装置は、更に複素乗算器につながれて、サブキャリア・マップ周波数トーンをデマッピングするためのサブキャリア・デマップ・コンポネントを含んでもよい。装置は、更にサブキャリア・デマッパにつながれて、ランダム・アクセス信号をサブキャリア・マップ周波数トーンに変換するための周波数トランスフォーマを含んでもよい。装置は、更に周波数トランスフォーマにつながれて、ランダム・アクセス信号から循環プレフィックスを除去するための循環プレフィックス・リムーバを含んでもよい。装置は、更に複素乗算器につながれて、複素乗算器出力を時間信号に変換するための逆周波数トランスフォーマを含んでもよい。装置は、更に逆周波数トランスフォーマにつながれて、ランダム・アクセス信号とルートＣＡＺＡＣシーケンスとの間のピーク相関を検出するためのエネルギー検出器を含んでもよい。
【００６５】
開示される本開示の１つの方法は、信号を送信する工程を含み、ワイヤレス・ネットワークにアクセスする方法を含む。前記信号は、複数のＣＡＺＡＣシーケンスから選ばれた１つのＣＡＺＡＣシーケンスを含む。前記方法は、更にプライム・レングスＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕシーケンスを含んでもよい。更に、前記信号の長さは、各々のネットワーク・セルについて独立に決められる。前記信号の送信のために整数個のリソース・ブロックが割り当てられ、前記信号の長さは、整数個のデータ・シンボルである。複数のＣＡＺＡＣシーケンスが、非コンテンション使用グループとコンテンション使用グループとを含むグループにさらに分割される。複数のＣＡＺＡＣシーケンスは、少なくとも１つのルートＣＡＺＡＣシーケンスに修正を施すことによって生成されたＣＡＺＡＣシーケンスを含む。少なくとも１つのルートＣＡＺＡＣシーケンスに施される修正には、循環シフトが含まれる。少なくとも１つのルートＣＡＺＡＣシーケンスに適用される循環シフトは、電気通信ネットワーク・セルの（最大のセル・往復遅延＋遅延スプレッド）の整数倍である。前記方法は、更に各々の電気通信ネットワーク・セルについて少なくとも１つのルーとＣＡＺＡＣシーケンスに対して独立的に適用される循環シフトを決定する工程を含んでもよい。前記方法は、更に前記信号を解析して、アップ・リンク送信チャンネルの周波数応答を推定する工程および前記周波数応答の推定に基づいてアップ・リンク・リソースを割り当てる工程を含んでもよい。前記方法は、更にランダム・アクセス・プリアンブル信号を解析して、アップ・リンクの周波数応答を推定する工程を含んでもよい。前記方法は、更にアップ・リンクの推定された周波数応答に基づいて、アップ・リンク・リソースを割り当てる工程を含んでもよい。前記方法は、更に少なくとも１つのワイドバンド・パイロット信号を送信する工程を含んでもよい。前記方法は、更にワイドバンド・パイロット信号を解析して、アップ・リンクの周波数応答を推定する工程を含んでもよい。前記方法は、更に推定されたアップ・リンクの周波数応答に基づいて、アップ・リンク・リソースを割り当てる工程を含んでもよい。複数のＣＡＺＡＣシーケンスは、複数の情報値を表す。ランダム・アクセス・プリアンブル信号によって表される情報には、少なくともダウン・リンク・チャネル品質インジケータおよびランダム・アクセス動機の１つが含まれる。前記方法は、更に前記ランダム・アクセス動機に基づいて、送信リソースを割り当てる工程を含んでもよい。前記方法は、更に前記ランダム・アクセス動機に従う選択的アクセス制約によって電気通信ネットワーク・セルの負荷バランスを取る工程を含んでもよい。前記方法は、更に前記複数のＣＡＺＡＣシーケンスをアクセス・タイプ・グループにさらに分割する工程を含んでもよい。前記方法は、更にアクセス・タイプの待ち時間要求に従って、前記複数のＣＡＺＡＣシーケンスをアクセス・タイプ・グループに割り当てる工程を含んでもよい。前記方法は、更にアクセス・タイプに割り当てられた複数のＣＡＺＡＣシーケンスから送信すべきＣＡＺＡＣシーケンスをランダムに選択する工程を含んでもよい。前記方法は、更に各々のアクセス・タイプに割り当てられた複数のＣＡＺＡＣシーケンスをサブグループにさらに分割する工程を含んでもよい。ここで、各々のサブグループが１つの情報値を表す。前記方法は、更に各々の電気通信ネットワーク・セルについて、アクセス・タイプ・グループ当たりのＣＡＺＡＣシーケンスの数を決定し、アクセス・タイプ・グループを、情報を表すサブグループにさらに分割する工程を含んでもよい。
【００６６】
開示される本開示の第２の方法は、周波数ドメインＣＡＺＡＣシーケンスを計算する工程、周波数ドメインＣＡＺＡＣシーケンスを記憶装置に保存する工程、記憶装置から周波数ドメインＣＡＺＡＣシーケンスを読み出す工程および周波数ドメインＣＡＺＡＣシーケンスをランダム・アクセス・チャネルに割り当てられたサブキャリアにマッピングする工程を含み、アップ・リンク送信のためにランダム・アクセス・プリアンブルを適応させるための方法を含む。
【００６７】
更に開示されているのは、複数のランダム・アクセス・プリアンブル信号から１つのランダム・アクセス・プリアンブル信号をランダムに選ぶ工程およびランダム・アクセス信号の送信を遅延させる工程を含み、ランダム・アクセス信号のコリジョンを解決する方法である。
【００６８】
この本開示の例示的な実施の形態について図示および説明してきたが、この本開示の精神および教えから外れることなく、当業者は、それらについて修正を行なうことが可能である。ここに説明した実施の形態は、例示的なものであり、制限的なものではない。システムおよび装置について、多くの多様な変形および修正が本開示の範囲内で可能である。従って、保護範囲は、ここに述べた実施の形態によって制限されることはなく、唯一、特許請求の範囲によってのみ制限される。特許請求の範囲には、請求項の主題のすべての等価物が包含されるべきである。
【００６９】
（連邦政府資金支援による研究開発に関する陳述）
該当なし
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】例示的電気通信ネットワークを示す図。
【図２】例示的アップ・リンク時間／周波数割当てを示す図。
【図３】例示的な１および２サブフレームのランダム・アクセス信号を示す図。
【図４】ランダム・アクセス信号送信機の第１の例示的実施の形態を示す図。
【図５】ランダム・アクセス信号送信機の第２の例示的実施の形態を示す図。
【図６】ランダム・アクセス信号送信機の第３の例示的実施の形態を示す図。
【図７】例示的非同期ランダム・アクセス信号受信機を示す図。
【図８】例示的ランダム・アクセス・プリアンブル信号長調節および送信方法のフロー図。
【図９】代替の例示的ランダム・アクセス・プリアンブル信号長調節および送信方法のフロー図。
【図１０】従来の例示的ランダム・アクセス・プロシージャの信号フロー図。
【図１１】代替の従来の例示的ランダム・アクセス・プロシージャの信号フロー図。
【図１２】例示的ハイブリッド・ランダム・アクセス・プロシージャの信号フロー図。
【図１３】例示的ランダム・アクセス・衝突・ハンドリング方法のフロー図。
【図１４】直交周波数分割多重化システムに採用された直交性原理を示す図。
【図１５】ランダム・アクセス・プリアンブル信号とスケジュール・データＯＦＤＭシンボルとの間の不整合を示す図。
【図１６】代替の例示的な１および２サブフレームのランダム・アクセス信号を示す図。
【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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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