(57)【要約】本発明は、基地局が実行する方法であって、ユーザ機器に関する物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）設定パラメータを生成、送信するステップと、ユーザ機器から送信されたランダムのリーディングシーケンス、および対応のＰＲＡＣＨリソースセットを検出し、ユーザ機器に関するタイプおよび／またはカバレッジ拡張レベルを特定するステップと、ユーザ機器のタイプおよび／またはカバレッジ拡張レベルに基づき、ランダムアクセスのレスポンスを生成するステップと、を含む方法を提供する。ユーザ機器が実行する方法および対応の基地局とユーザ機器も提供する。本発明によれば、ＭＴＣユーザ機器のリソース利用率に対するＬＴＥサポートを向上させ、スペクトル／パワー効率を改善し、セル間の時間／周波数リソースの衝突を低減させることができる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局により実行される方法であって、
ユーザ機器に関する物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）設定パラメータを生成し、送信するステップと、
ユーザ機器から送信されたランダムのリーディングシーケンス、および／または対応のＰＲＡＣＨリソースセットを検出することにより、ユーザ機器に関するタイプおよび／またはカバレッジ拡張レベルを特定するステップと、
ユーザ機器のタイプおよび／またはカバレッジ拡張レベルに基づき、ランダムアクセスのレスポンスを生成するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
物理層ブロードキャストチャネルを介して、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータをサービスセル内でブロードキャストすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＰＲＡＣＨ−ＣｏｎｆｉｇＳＩＢ仕様に基づき、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータをシステム情報中に含めて送信するか、
ＰＲＡＣＨ−Ｃｏｎｆｉｇ仕様に基づき、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータをモバイル制御情報中に含めて送信することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
システム情報ブロック（ＳＩＢ）、またはレイヤ２／レイヤ３のメッセージを用いて、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータを送信することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＰＲＡＣＨ設定パラメータには、
ＰＲＡＣＨリーディングシーケンスの基本パラメータと、ランダムアクセスの方式と、セル内におけるカバレッジ拡張レベルの分布と、異なるカバレッジ拡張レベルに位置するユーザ機器に必要なＰＲＡＣＨリソースセットの持続時間の周期と、ＰＲＡＣＨリソースセット内におけるＰＲＡＣＨ基本単位の配置と、ユーザ機器がランダムアクセスのレスポンス（ＲＡＲ）を検出するためのタイムウィンドウとのうち、
少なくとも１つが含まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ユーザ機器のカバレッジ拡張レベルと一対一の対応関係を有するように予め定義および／または設定されたＰＲＡＣＨリソースセットの中から、ユーザ機器から送信されたランダムアクセスのリーディングシーケンスを検出することにより、該ユーザ機器のタイプおよび／または該ユーザ機器に関するカバレッジ拡張レベルを特定することを、特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ユーザ機器のカバレッジ拡張レベルと対応付けられている、ユーザ機器のランダムのリーディングシーケンスのサインを検出することにより、ユーザ機器に関するタイプおよび／またはカバレッジ拡張レベルを特定することを、特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ランダムアクセスのレスポンスには、アップリンク同期時間の調整と、セルの無線ネットワークの一時的識別子と、レイヤ２／レイヤ３のアップリンクメッセージ許可とのうち、少なくとも１つが含まれることを、特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ユーザ機器により実行される方法であって、
物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）設定パラメータを受信するステップと、
ユーザ機器の位置しているカバレッジ拡張レベルを算出するステップと、
ランダムアクセスを行うための、所定のＰＲＡＣＨリソースセットおよびランダムアクセスのリーディングシーケンスを選択するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
ユーザ機器が、
カバレッジ拡張レベルと、経路損失、ユーザ側測定値、または、前回のアクセスが成功したときのカバレッジ拡張レベルとの一対一の対応関係を、ＰＲＡＣＨ設定パラメータの中から取得すると共に、経路損失、ユーザ側測定値、または、前回のアクセスが成功したときのカバレッジ拡張レベルに基づいて、ユーザ機器の位置しているカバレッジ拡張レベルを算出することを、特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ユーザ機器が、
算出したカバレッジ拡張レベルに基づいてランダムアクセスのリーディングシーケンスを選択すると共に、算出したカバレッジ拡張レベルに対応するＰＲＡＣＨリソースセットを利用して、ランダムアクセスのリーディングシーケンスを送信することを、特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
ユーザ機器が、
非競合のランダムアクセスに用いられるリーディングシーケンスの中から、リーディングシーケンスをランダムに選択し、選択したリーディングシーケンスに対応するＰＲＡＣＨリソースセットを再使用することを、特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
ユーザ機器が、
現有のＰＲＡＣＨリーディングシーケンスの全部または一部を用いると共に、現有のＰＲＡＣＨリソース、現有の参照信号、および現有の他チャネルのいずれとも衝突しない独立のＰＲＡＣＨリソースセットを利用することを、特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＰＲＡＣＨリソースセットにはＮ個のＰＲＡＣＨ基本単位が含まれており、Ｎは正の整数であることを、特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
ＰＲＡＣＨ基本単位はホッピング方式で伝送されることを、特徴する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
周波数領域内におけるＰＲＡＣＨ基本単位の位置は固定されていることを、特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
ユーザ機器に用いられる複数のＰＲＡＣＨリソースセットの持続時間の周期が互いに一致していることを、特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
ユーザ機器に用いられる複数のＰＲＡＣＨリソースセットの持続時間の周期が互いに異なっていることを、特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
ユーザ機器に用いられる複数のＰＲＡＣＨリソースセットはネスト形式であることを、特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
ユーザ機器に関する物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）設定パラメータを生成し、送信するように構成されたパラメータ生成ユニットと、
ユーザ機器から送信されたランダムのリーディングシーケンス、および／または対応のＰＲＡＣＨリソースセットを検出することにより、ユーザ機器に関するタイプおよび／またはカバレッジ拡張レベルを特定するように構成された検出ユニットと、
ユーザ機器のタイプおよび／またはカバレッジ拡張レベルに基づき、ランダムアクセスのレスポンスを生成するように構成された応答ユニットと、を備えることを特徴とする基地局。
【請求項２１】
パラメータ生成ユニットは、
物理層ブロードキャストチャネルを介して、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータをサービスセル内でブロードキャストするように構成されていることを、特徴とする請求項２０に記載の基地局。
【請求項２２】
パラメータ生成ユニットは、
ＰＲＡＣＨ−ＣｏｎｆｉｇＳＩＢ仕様に基づき、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータをシステム情報中に含めて送信するか、
ＰＲＡＣＨ−Ｃｏｎｆｉｇ仕様に基づき、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータをモバイル制御情報中に含めて送信するように構成されていることを、特徴とする請求項２０に記載の基地局。
【請求項２３】
パラメータ生成ユニットは、
システム情報ブロック（ＳＩＢ）、またはレイヤ２／レイヤ３のメッセージを用いて、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータを送信するように構成されていることを、特徴とする請求項２０に記載の基地局。
【請求項２４】
前記ＰＲＡＣＨ設定パラメータには、
ＰＲＡＣＨリーディングシーケンスの基本パラメータと、ランダムアクセスの方式と、セル内におけるカバレッジ拡張レベルの分布と、異なるカバレッジ拡張レベルに位置するユーザ機器に必要なＰＲＡＣＨリソースセットの持続時間の周期と、ＰＲＡＣＨリソースセット内におけるＰＲＡＣＨ基本単位の配置と、ユーザ機器がランダムアクセスのレスポンス（ＲＡＲ）を検出するためのタイムウィンドウとのうち、
少なくとも１つが含まれることを特徴とする請求項２０に記載の基地局。
【請求項２５】
検出ユニットは、
ユーザ機器のカバレッジ拡張レベルと一対一の対応関係を有するように予め定義および／または設定されたＰＲＡＣＨリソースセットの中から、ユーザ機器から送信されたランダムアクセスのリーディングシーケンスを検出することにより、該ユーザ機器のタイプおよび／または該ユーザ機器に関するカバレッジ拡張レベルを特定するように構成されていることを、特徴とする請求項２０に記載の基地局。
【請求項２６】
検出ユニットは、
ユーザ機器のカバレッジ拡張レベルと対応付けられている、ユーザ機器のランダムのリーディングシーケンスのサインを検出することにより、ユーザ機器に関するタイプおよび／またはカバレッジ拡張レベルを特定するように構成されていることを、特徴とする請求項２０に記載の基地局。
【請求項２７】
物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）設定パラメータを受信するように構成されたパラメータ受信ユニットと、
ユーザ機器の位置しているカバレッジ拡張レベルを算出するように構成された算出ユニットと、
ランダムアクセスを行うための、所定のＰＲＡＣＨリソースセットおよびランダムアクセスのリーディングシーケンスを選択するように構成されたアクセスユニットと、を備えることを特徴とするユーザ機器。
【請求項２８】
算出ユニットは、
カバレッジ拡張レベルと経路損失との一対一の対応関係をＰＲＡＣＨ設定パラメータの中から取得すると共に、経路損失に基づいて、ユーザ機器の位置しているカバレッジ拡張レベルを算出するように構成されていることを、特徴とする請求項２７に記載のユーザ機器。
【請求項２９】
アクセスユニットは、
算出されたカバレッジ拡張レベルに基づいてランダムアクセスのリーディングシーケンスを選択すると共に、算出されたカバレッジ拡張レベルに対応するＰＲＡＣＨリソースセットを利用して、ランダムアクセスのリーディングシーケンスを送信するように構成されていることを、特徴とする請求項２７に記載のユーザ機器。
【請求項３０】
アクセスユニットは、
非競合のランダムアクセスに用いられるリーディングシーケンスの中から、リーディングシーケンスをランダムに選択し、選択したリーディングシーケンスに対応するＰＲＡＣＨリソースセットを再使用するように構成されていることを、特徴とする請求項２７に記載のユーザ機器。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、無線通信分野に関する。具体的には、サービスセルにおける物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）の送信／受信方法、及び基地局／ユーザ機器に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
第３世代モバイル通信パートナ・プロジェクト（３ＧＰＰ）によるロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）は、日々多様化していく将来のモバイルサービスの提供が目的である。中でも、無線セルラ通信は、人々の生活や仕事において欠かせないものに変わりつつあり、ユーザ機器も多種多様化される傾向がある。そして、３ＧＰＰ  ＬＴＥ第１版（すなわちＲｅｌｅａｓｅ ８）には、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）およびマルチアンテナ（ＭＩＭＯ）技術が導入されている。また、３ＧＰＰのＲｅｌｅａｓｅ  １０版は、国際電気通信連合による評価および測定を経て、正式に第４世代グローバルモバイル通信規格ＬＴＥ-Ａｄｖａｎｃｅｄとなった。ＬＴＥ-Ａｄｖａｎｃｅｄ規格は、キャリアアグリゲーション（ＣＡ）や中継技術が導入され、上り／下りＭＩＭＯ技術の強化や、ヘテロジニアスネットワーク（Ｈｅｔ-Ｎｅｔ）のレイアウトのサポートを実現している。
【０００３】
将来の家庭用機器の通信に対する市場需要、および大規模な「物のインターネット（ＩＯＴ）」のレイアウトを満たすために、３ＧＧＰは、ＬＴＥやそのアップバージョンに低コスト機器間の通信技術（ＭＴＣ）を導入し、ＭＴＣサービスを現在のＧＳＭ（登録商標）ネットワークサポートからＬＴＥネットワークサポートに移行することを決定し、それと共に、低コスト（Ｌｏｗ−ｃｏｓｔ）ＭＴＣ  ＵＥと称する新たなユーザ機器タイプを定義した。このようなユーザ機器は、現行ＬＴＥネットワークの全てのデュプレックスモードにおいて、ＭＴＣサービスの適用が可能であり、下記の特性（１）〜（３）を有する。（１）受信アンテナが１つである。（２）下りおよび上りの最大伝送ブロック（ＴＢＳ）が１０００ビットである。（３）ダウンリンクデータチャネルのブロードバンド帯域が１．４ＭＨｚまで減らされ、ダウンリンク制御チャネルの帯域と、ネットワーク層のシステム帯域とが一致しており、アップリンクチャネルの帯域およびダウンリンクのＲＦ部分が、現行ＬＴＥネットワークにおけるユーザ機器と一致している。ＭＴＣは、人的介入を必要としないデータ通信サービスである。ＭＴＣユーザ機器による大規模なレイアウトは、セキュリティ、追跡、料金支払い、測量や電子的消費などの分野に応用できる。具体的な応用としては、映像モニタリング、荷物供給チェーンの追跡、スマート電気メータ、遠隔操作等を含む。ＭＴＣは、要求されるパワー消費が低いため、低いデータ伝送レートおよび低いモバイル性に適用される。現在のＬＴＥシステムは、主にヒューマン・トゥ・ヒューマン（Ｈ２Ｈ）通信サービス向けのものであるため、ＭＴＣサービスの規模競争の優勢および将来の応用性を実現するためには、低コストで動作可能な低コストＭＴＣ機器をサポートするＬＴＥネットワークがそのキーポイントである。
【０００４】
一部のＭＴＣ機器は、住宅ビルの地下室、または、絶縁箔、金属製格子若しくは従来建築物の分厚い壁に守られる場所に設置しなければならない。これらの機器の空間インターフェースは、ＬＴＥネットワークにおける一般の端末機器（例えば携帯電話、タブレットＰＣ等）に比べ、著しく大きな透過損失が生じる。そこで、３ＧＰＰは、ＬＴＥネットワークにおいて、２０ｄＢを追加するカバレッジ拡張サービスをＭＴＣ機器に提供する設計案の研究および性能評価を決定した。なお、ネットワークカバーの悪い領域に位置するＭＴＣ機器は、極めて低いデータ伝送レート、極めて緩い時間遅延要求、および極めて有限なモバイル性といった特徴を有する。ＭＴＣのこれらの特徴に対し、ＬＴＥネットワークでは、ＭＴＣをサポートするために、一部のシグナリングおよび（または）チャネルを更に最適化することができる。また、３ＧＰＰは、新たに定義された低コストＵＥ、および、ＭＴＣサービス（例えば遅延要求が極めて緩いサービス）を運用する他のＵＥに対し、ある程度のＬＴＥネットワークのカバレッジ拡張を提供することを要求している。中でも、周波数分割復信（ＦＤＤ）のＬＴＥネットワークについて、１５ｄＢのネットワークカバレッジ拡張を提供する。但し、ＭＴＣサービスを運用する全てのユーザ機器に同様のネットワークカバレッジ拡張が必要であるというわけではない。
【０００５】
ＬＴＥの物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）は、上り同期が出来ていないユーザ機器、または上り同期を失ったユーザ機器の上りタイミング同期を実現し、すなわち、ランダムアクセスプロセスを実現するためのものである。上り同期が一度完了すると、基地局のネットワークは、当該ユーザ機器に対する上り直交同期リソースのスケジューリングを行うことができる。したがって、ＬＴＥの物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）は、同期していないユーザ機器がＬＴＥのアップリンクへ無線アクセスするためのインターフェースとして、重要な役割を担う。ＬＴＥのランダムアクセスプロセスには、「競合」に基づくアクセスと、「非競合」に基づくアクセスとの２種類がある。競合に基づくランダムアクセスプロセスでは、ユーザ機器が、受信したＰＲＡＣＨリソース設定パラメータに基づいて、ランダムアクセスのリーディングサイン（ｌｅａｄｉｎｇ  ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）をランダムに選択するため、同一のＰＲＡＣＨ物理チャネルにおいて複数のユーザ機器が同一のサインを同時に伝送する可能性があり、後に競合を解消する方法が必要になってくる。一方、非競合に基づくアクセスでは、ＬＴＥネットワークは、ユーザ機器に対し、サインされた専用シーケンスを割り当て、競合を回避している。これは、時間制限の影響を受ける切替えにとって、特に重要である。
【０００６】
ところで、ＰＲＡＣＨの最小伝送帯域に関し、ＬＴＥの研究過程において多数の提案があった。一提案としては、システムの最小周波数領域のリソース単位、すなわち１８０ＫＨｚ（リソースブロック（ＲＢ）の帯域）をＰＲＡＣＨの最小帯域とするものであった。また、一提案としては、ＰＲＡＣＨの最小帯域を、ＬＴＥにサポートされるシステム最小帯域と同様にし、すなわち１．２５ＭＨｚとするものであった。３ＧＰＰは、討議の結果、ＰＲＡＣＨ伝送帯域を１．２５ＭＨｚに固定し、更に高いアクセス確率が必要な場合には複数の１．２５ＭＨｚ帯域（実際のＰＲＡＣＨの有効帯域は、６個のＲＢ、すなわち１．０８ＭＨｚである）を設定することを決定した。ＰＲＡＣＨは、ＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨとの周波数分割多重を実現することができる。ＰＲＡＣＨの時間領域の構造は、ランダムアクセス（ＲＡ）のタイムスロット長および周期、という２つの変数により決定される。中でも、ＲＡタイムスロット長は、サブフレーム１つ分の長さ、すなわち１ｍｓとして決定されている。ＲＡタイムスロットが所在するサブフレームの位置は、ＲＡタイムスロットの送信周期、およびＲＡタイムスロットが所在するサブフレームの番号により決まる。ＲＡタイムスロットの具体的な周波数領域位置は、ＰＵＣＣＨに隣接し得る２つの位置に決定されている。ＰＲＡＣＨのリーディングシーケンスとしては、長さ８３９のＺＣシーケンスが用いられる。なお、ＺＣシーケンスの総数はＺＥシーケンスの長さにより決まる。８３９個のＺＣシーケンスは、複数のセル間で割り当てられるが、隣接するセル同士には、異なるセル間でＰＲＡＣＨチャネルが互いに干渉することを抑制するように、異なるＺＣシーケンスが用いられる。ＬＴＥ  ＴＤＤシステムにおいては、４種類のＰＲＡＣＨリーディングシーケンスの形式が定義されており、それぞれの形式は、シーケンスの持続時間およびループプリフィックス（ｌｏｏｐ  ｐｒｅｆｉｘ）ＣＰにより定義される。
【０００７】
しかし、一部のＭＴＣ機器には２０ｄＢのカバレッジ拡張を追加する必要があるため、現在のＰＲＡＣＨ設計および設定では、この要求を満たすことができない。したがって、２０ｄＢのカバレッジ拡張の追加が要求されるＭＴＣ機器（なお、ＬＴＥ  ＦＤＤネットワークは、１５ｄＢのカバレッジ拡張が提供される）のために、ＰＲＡＣＨを再設計するか、現在のＰＲＡＣＨのメカニズムを改修する必要がある。３ＧＰＰによる現在の討議の進展および将来傾向によると、ＰＲＡＣＨの主なカバレッジ拡張は、次の幾つかの事項を通して実現し得ると考えられる。（１）ＰＲＡＣＨリーディングシーケンスの重複、又はリーディングシーケンスの再設計。（２）ＰＲＡＣＨの検出確率および時間遅延に対する要求の緩和。（３）パワースペクトル密度の増強。また、３ＧＰＰは、討議の結果、ＭＴＣサービスを運用するユーザ機器が自機に必要なカバレッジ拡張量をＬＴＥ基地局に通知する際に、ＰＲＡＣＨを用いてもよいと決定している。なお、カバレッジ拡張は、ＬＴＥネットワークの時間−周波数リソースおよびエネルギーを代価とするものであり、全てのＭＴＣ機器に同様のカバレッジ拡張量が必要であるというわけではない。リソースの効率面から見れば、ＭＴＣ機器は、可能な限り少ない時間−周波数リソースを用いてランダムアクセスを実現し、カバレッジ拡張の要求を満たす必要がある。ＭＴＣ機器の低コスト要求、およびＭＴＣサービスの特徴を兼ねて考慮すると、如何にＬＴＥネットワークにおいてＰＲＡＣＨチャネルのカバレッジ拡張を効率よく実現するかは、急務として解決すべき課題である。また、ＭＴＣユーザ機器が如何にＰＲＡＣＨを利用してカバレッジ拡張量を基地局に通知するかも、急務として解決すべき課題である。
【０００８】
〔発明の内容〕
上記の課題に鑑み、本発明は、ＬＴＥネットワークに基づき、ＭＴＣユーザ機器（低コストＵＥや、遅延を許容するＭＴＣサービスを運用し、且つある程度のネットワークカバレッジ拡張を必要とする他のＵＥを含む）に用いられるＰＲＡＣＨ送信メカニズムを提供する。本発明によれば、現在のＬＴＥネットワークにおける、競合に基づくランダムアクセスの枠組みを基に、ＬＴＥネットワークはＰＲＡＣＨパラメータの設定を行い、ＭＴＣ機器は、所定のリーディングシーケンスおよびＰＲＡＣＨリソースを選択し、ランダムアクセスを試みる。そして、ＬＴＥネットワークは、検出したシーケンスのサインおよび（または）対応のＰＲＡＣＨリソースから、当該ユーザ機器のタイプおよび（または）必要なカバレッジ拡張量を取得する。
【０００９】
本発明の一態様によれば、基地局により実行される方法であって、ユーザ機器に関する物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）設定パラメータを生成し、送信するステップと、ユーザ機器から送信されたランダムのリーディングシーケンス、および（または）対応のＰＲＡＣＨリソースセットを検出することにより、ユーザ機器に関するタイプおよび／またはカバレッジ拡張レベルを特定するステップと、ユーザ機器のタイプおよび／またはカバレッジ拡張レベルに基づき、ランダムアクセスのレスポンスを生成するステップと、を含む方法を提供する。
【００１０】
好ましくは、物理層ブロードキャストチャネルを介して、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータをサービスセル内でブロードキャストする。
【００１１】
好ましくは、ＰＲＡＣＨ−ＣｏｎｆｉｇＳＩＢ仕様に基づき、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータをシステム情報中に含めて送信するか、ＰＲＡＣＨ−Ｃｏｎｆｉｇ仕様に基づき、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータをモバイル制御情報中に含めて送信する。
【００１２】
好ましくは、システム情報ブロック（ＳＩＢ）、またはレイヤ２／レイヤ３のメッセージを用いて、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータを送信する。
【００１３】
好ましくは、前記ＰＲＡＣＨ設定パラメータには、ＰＲＡＣＨリーディングシーケンスの基本パラメータと、ランダムアクセスの方式と、セル内におけるカバレッジ拡張レベルの分布と、異なるカバレッジ拡張レベルに位置するユーザ機器に必要なＰＲＡＣＨリソースセットの持続時間の周期と、ＰＲＡＣＨリソースセット内に含まれるＰＲＡＣＨ基本単位の配置と、ユーザ機器がランダムアクセスのレスポンス（ＲＡＲ）を検出するためのタイムウィンドウとのうち、少なくとも１つが含まれる。
【００１４】
好ましくは、基地局は、ユーザ機器のカバレッジ拡張レベルと一対一の対応関係を有するように予め定義および（または）設定されたＰＲＡＣＨリソースセットの中から、ユーザ機器から送信されたランダムアクセスのリーディングシーケンスを検出することにより、該ユーザ機器のタイプおよび（または）該ユーザ機器に関するカバレッジ拡張レベルを特定する。
【００１５】
好ましくは、ユーザ機器により選択された、ユーザ機器のカバレッジ拡張レベルと対応付けられたランダムのＰＲＡＣＨリーディングシーケンスのサインを検出することにより、ユーザ機器に関するタイプおよび（または）カバレッジ拡張レベルを特定する。
【００１６】
好ましくは、前記ランダムアクセスのレスポンスには、アップリンク同期時間の調整と、セルの無線ネットワークの一時的識別子と、レイヤ２／レイヤ３のアップリンクメッセージ許可とのうち、少なくとも１つが含まれる。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、ユーザ機器により実行される方法であって、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）設定パラメータを受信するステップと、ユーザ機器の位置しているカバレッジ拡張レベルを算出するステップと、ランダムアクセスを行うための、所定のＰＲＡＣＨリソースセットおよびランダムアクセスのリーディングシーケンスを選択するステップと、を含む方法を提供する。
【００１８】
好ましくは、ユーザ機器は、カバレッジ拡張レベルと経路損失との一対一の対応関係をＰＲＡＣＨ設定パラメータの中から取得すると共に、経路損失、ユーザ側測定値、または、前回のアクセスが成功したときのカバレッジ拡張レベルに基づいて、ユーザ機器の位置しているカバレッジ拡張レベルを算出する。
【００１９】
好ましくは、ユーザ機器は、算出したカバレッジ拡張レベル、または最大のカバレッジ拡張レベルに基づいてランダムアクセスのリーディングシーケンスを選択すると共に、算出したカバレッジ拡張レベルに対応するＰＲＡＣＨリソースセットを利用して、ランダムアクセスのリーディングシーケンスを送信する。ランダムアクセスのプロセスとしては、異なるカバーレベルのユーザ機器に対し、コード分割多重方式を採用する。
【００２０】
好ましくは、ユーザ機器は、非競合のランダムアクセスに用いられるリーディングシーケンスの中から、リーディングシーケンスをランダムに選択し、選択したリーディングシーケンスに対応するＰＲＡＣＨリソースセットを再使用する。
【００２１】
好ましくは、ユーザ機器は、現有のＰＲＡＣＨリーディングシーケンスの全部または一部を用いると共に、現有のＰＲＡＣＨリソース、現有の参照信号、および現有の他チャネルのいずれとも衝突しない独立のＰＲＡＣＨリソースセットを利用する。
【００２２】
好ましくは、前記ＰＲＡＣＨリソースセットに、Ｎ個のＰＲＡＣＨ基本単位が含まれている（Ｎは正の整数）。
【００２３】
好ましくは、ＰＲＡＣＨ基本単位は、ホッピング方式で伝送される。
【００２４】
好ましくは、周波数領域内におけるＰＲＡＣＨ基本単位の位置は固定されている。
【００２５】
好ましくは、ユーザ機器に用いられる複数のＰＲＡＣＨリソースセットの持続時間の周期が互いに一致している。
【００２６】
好ましくは、ユーザ機器に用いられる複数のＰＲＡＣＨリソースセットの持続時間の周期が互いに異なっている。
【００２７】
好ましくは、ユーザ機器に用いられる複数のＰＲＡＣＨリソースセットはネスト形式である。
【００２８】
本発明の別の態様によれば、ユーザ機器に関する物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）設定パラメータを生成し、送信するように構成されたパラメータ生成ユニットと、ユーザ機器から送信されたランダムのリーディングシーケンス、および対応のＰＲＡＣＨリソースセットを検出することにより、ユーザ機器に関するタイプおよび／またはカバレッジ拡張レベルを特定するように構成された検出ユニットと、ユーザ機器のタイプおよび／またはカバレッジ拡張レベルに基づき、ランダムアクセスのレスポンスを生成するように構成された応答ユニットと、を備える基地局を提供する。
【００２９】
好ましくは、パラメータ生成ユニットは、物理層ブロードキャストチャネルを介して、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータをサービスセル内でブロードキャストするように構成されている。
【００３０】
好ましくは、パラメータ生成ユニットは、ＰＲＡＣＨ−ＣｏｎｆｉｇＳＩＢ仕様に基づき、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータをシステム情報中に含めて送信するか、ＰＲＡＣＨ−Ｃｏｎｆｉｇ仕様に基づき、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータをモバイル制御情報中に含めて送信するように構成されている。
【００３１】
好ましくは、パラメータ生成ユニットは、システム情報ブロック（ＳＩＢ）、またはレイヤ２／レイヤ３のメッセージを用いて、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータを送信するように構成されている。
【００３２】
好ましくは、前記ＰＲＡＣＨ設定パラメータには、ＰＲＡＣＨリーディングシーケンスの基本パラメータと、ランダムアクセスの方式と、セル内におけるカバレッジ拡張レベルの分布と、異なるカバレッジ拡張レベルに位置するユーザ機器に必要なＰＲＡＣＨリソースセットの持続時間の周期と、ＰＲＡＣＨリソースセット内におけるＰＲＡＣＨ基本単位の配置と、ユーザ機器がランダムアクセスのレスポンス（ＲＡＲ）を検出するためのタイムウィンドウとのうち、少なくとも１つが含まれる。
【００３３】
好ましくは、検出ユニットは、ユーザ機器のカバレッジ拡張レベルと一対一の対応関係を有するように予め定義および／または設定されたＰＲＡＣＨリソースセットの中から、ユーザ機器から送信されたランダムアクセスのリーディングシーケンスを検出することにより、該ユーザ機器のタイプおよび／または該ユーザ機器に関するカバレッジ拡張レベルを特定するように構成されている。
【００３４】
好ましくは、検出ユニットは、ユーザ機器のカバレッジ拡張レベルと対応付けられている、ユーザ機器のランダムのリーディングシーケンスのサインを検出することにより、ユーザ機器に関するタイプおよび／またはカバレッジ拡張レベルを特定するように構成されている。
【００３５】
本発明の別の態様によれば、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）設定パラメータを受信するように構成されたパラメータ受信ユニットと、ユーザ機器の位置しているカバレッジ拡張レベルを算出するように構成された算出ユニットと、ランダムアクセスを行うための、所定のＰＲＡＣＨリソースセットおよびランダムアクセスのリーディングシーケンスを選択するように構成されたアクセスユニットと、を備えるユーザ機器を提供する。
【００３６】
好ましくは、算出ユニットは、カバレッジ拡張レベルと経路損失との一対一の対応関係をＰＲＡＣＨ設定パラメータの中から取得すると共に、経路損失、または前回のアクセスが成功したときのカバレッジ拡張レベルに基づいて、ユーザ機器の位置しているカバレッジ拡張レベルを算出するように構成されている。
【００３７】
好ましくは、アクセスユニットは、算出されたカバレッジ拡張レベルに基づいてランダムアクセスのリーディングシーケンスを選択すると共に、算出されたカバレッジ拡張レベルに対応するＰＲＡＣＨリソースセットを利用して、ランダムアクセスのリーディングシーケンスを送信するように構成されている。
【００３８】
好ましくは、アクセスユニットは、非競合のランダムアクセスに用いられるリーディングシーケンスの中から、リーディングシーケンスをランダムに選択し、選択したリーディングシーケンスに対応するＰＲＡＣＨリソースセットを再使用するように構成されている。
【００３９】
本発明が提供する、サービスセル内のＭＴＣユーザ機器のランダムアクセスプロセス情報の送信／受信メカニズムによれば、基地局がサービスセルのランダムアクセスプロセス情報を送信することが可能で、且つ、ＭＴＣユーザ機器が対応のＰＲＡＣＨリソースを選択しランダムアクセスを行うことが可能なメカニズムを実現している。本発明が提供する構成を用いることにより、ＭＴＣユーザ機器のリソース利用率に対するＬＴＥサポートを向上させ、スペクトル／パワー効率を改善し、セル間の時間／周波数リソースの衝突を低減させることができる。
【００４０】
〔図面の簡単な説明〕
〔図１ａ〕ＬＴＥネットワークにおけるランダムアクセスのプロセスを示す模式図である。
【００４１】
〔図１ｂ〕ＬＴＥネットワークにおけるランダムアクセスのプロセスを示す模式図である。
【００４２】
〔図２〕１つのＬＴＥセル内のＭＴＣユーザ機器の位置分布を示す模式図である。
【００４３】
〔図３〕ＭＴＣユーザ機器に用いられるＰＲＡＣＨ基本単位を示す模式図である。
【００４４】
〔図４〕ＭＴＣユーザ機器に必要なカバレッジ拡張レベルと、当該ＭＴＣユーザ機器が用いるＰＲＡＣＨリソースセットとの対応関係を示す模式図である。
【００４５】
〔図５〕本発明の一実施例において、ＭＴＣユーザ機器に用いられるＰＲＡＣＨリソースセットＳｘに含まれるＰＲＡＣＨ基本単位の配置を示す図である。
【００４６】
〔図６〕本発明の一実施例において、ＭＴＣユーザ機器に用いられるＰＲＡＣＨリソースセットＳｘに含まれるＰＲＡＣＨ基本単位の配置を示す図である。
【００４７】
〔図７〕本発明の一実施例におけるＰＲＡＣＨリソースセットＳｘを実現するためのネスト構造を示す模式図である。
【００４８】
〔図８〕本発明の一実施例におけるＰＲＡＣＨリソースセットＳｘを実現するためのネスト構造を示す模式図である。
【００４９】
〔図９〕本発明の一実施例に係るＰＲＡＣＨ送信方法を示すフローチャートである。
【００５０】
〔図１０〕本発明の一実施例に係るＰＲＡＣＨ受信方法を示すフローチャートである。
【００５１】
〔図１１〕本発明の一実施例に係る基地局を示すブロック図である。
【００５２】
〔図１２〕本発明の一実施例に係るユーザ機器を示すブロック図である。
【００５３】
〔発明を実施するための形態〕
以下、図面および具体的な実施例を参照しながら、低コストＭＴＣユーザ機器（別途でカバレッジ拡張を必要とするもの、または必要としないもの）および、遅延を許容するＭＴＣサービスを運用し、且つある程度のカバレッジ拡張を必要とする他のユーザ機器に対し、本発明が提供するＰＲＡＣＨ情報送信／受信方法、基地局およびユーザ機器（ＵＥ）について説明する。なお、本発明は、後述する具体的な実施例に限定されるものではない。また、本発明に対する理解の混同を避けるために、便宜上、本発明と直接に関連しない公知技術の詳細な説明を省略する。
【００５４】
以下は、運用環境の一例として、ＬＴＥモバイル通信システムおよびそれ以降のエボリューション版を挙げ、本発明の複数の実施例を詳しく説明する。但し、本発明は下記の実施例に限定されず、他の多種の無線通信システム、例えば将来の５Ｇセルラ通信システムにも適用可能である。
【００５５】
図１（ａ）〜図１（ｂ）は、ＬＴＥネットワークにおける２タイプのランダムアクセスプロセス、すなわち、競合に基づくランダムアクセスと、非競合に基づくランダムアクセスとを示している。例えば、（１）ＲＲＣ_ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態下にあるものの、上り同期が出来ていないユーザ機器について、新たな上りデータおよび制御情報（例えば１つのトリガーイベントの測定報告）を送信する必要がある場合、（２）ＲＲＣ_ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態下にあるものの、上り同期が出来ていないユーザ機器について、新たな下りデータを受信し、レスポンスＡＣＫ／ＮＡＣＫをアップリンクで伝送する必要がある場合、（３）ＲＲＣ_ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態下のユーザ機器が、現在のサービスセルからターゲットセルへの切替え状態である場合、（４）ＲＲＣ_ＩＤＬＥ状態からＲＲＣ_ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態への切替え、例えば初期アクセスやエリア更新の追跡の場合、（６）無線リンクの接続失敗状態からの復旧により、ユーザ機器が、競合に基づくランダムアクセスプロセスへ初期化する場合には、ユーザ機器はランダムアクセスのリーディングシーケンスのサインをランダムに選択するため、複数のユーザ機器が同一サインのリーディングシーケンスを同時に伝送する可能性があり、後に競合を解消するためのプロセスを確定する必要性が生じる。場合（２）に言う新たな下りデータ、および場合（３）に言う切替えについて、基地局は、サインされた専用のリーディングシーケンスをユーザ機器に割り当てることにより、競合を回避している。このような非競合のランダムアクセスは、競合に基づくランダムアクセスよりも速く、予想できなかった時間遅延による影響を回避することができる。ＭＴＣユーザ機器には、例えば有限なモバイル性や、極めて低いデータ伝送レート、および緩い時間遅延要求のようなＭＴＣユーザ機器特性を考慮し、競合に基づくランダムアクセスプロセスが優先的に設定されている。また、ＭＴＣユーザ機器がランダムに選択する、ランダムアクセス用のリーディングシーケンスおよびこれらのシーケンスの伝送に必要な時間−周波数リソース、すなわちＰＲＡＣＨを設計する必要がある。
【００５６】
図９は、本発明の一実施例に係るＰＲＡＣＨ送信方法を示すフローチャートである。この方法は、基地局が実行してもよい。図９に示すように、方法９０は、Ｓ９１０から実行され始める。
【００５７】
ステップＳ９２０では、ユーザ機器に関する物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）設定パラメータを生成し、送信する。ＭＴＣユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータは、ＬＴＥネットワークに基づき、例示する次の１〜４に記載の方式に従って生成、送信されてもよい。
【００５８】
＜１＞
基地局が、物理層ブロードキャストチャネルを介して、低コストＭＴＣユーザ機器（別途でカバレッジ拡張を必要とするもの、および（または）必要としないもの）と、カバレッジ拡張を必要とし、且つ遅延を許容するＭＴＣサービスを運用する他のユーザ機器とに必要なランダムアクセス設定情報を、１つのサービスセル内においてブロードキャスト送信する。例えば、ＭＴＣユーザ機器（別途でカバレッジ拡張を必要とするもの）のために、システム基本情報（例えばシステムフレーム番号など）や、ＭＴＣユーザ機器（別途でカバレッジ拡張を必要とするもの、および必要としないもの）の設定情報、および、カバレッジ拡張を必要とし、且つ遅延を許容するＭＴＣサービスを運用する他のユーザ機器の設定情報を送信するためのＰＢＣＨチャネルを新たに設計する。これらの設定情報には、ＰＲＡＣＨリーディングシーケンスのパラメータ、送信形式、周波数領域における位置およびタイムスロットの周期、および、ＲＡＲ受信のタイムウィンドウなどが含まれる。
【００５９】
＜２＞
基地局が、情報ブロックＰＲＡＣＨ−ＣｏｎｆｉｇＳＩＢ仕様に基づき、ＰＲＡＣＨ設定情報をシステム情報に含めて送信し、および／または、ＰＲＡＣＨ−Ｃｏｎｆｉｇ仕様に基づき、ＰＲＡＣＨ設定情報をモバイル制御情報に含めて送信する。ＭＴＣユーザ機器は、ＰＲＡＣＨ−ＣｏｎｆｉｇＳＩＢおよび（または）ＰＲＡＣＨ−Ｃｏｎｆｉｇを読み取ることにより、ランダムアクセス設定情報を取得する。なお、標準仕様化テキスト３ＧＰＰ  ＴＳ  ３６．３３１  Ｖ１１．２．０には、次のように記載されている。
【００６０】
【数１】
2016526836.tif 000003
【００６１】
【数２】
2016526836.tif 000004
【００６２】
＜３＞
基地局が、新たなシステム情報ブロック（ＳＩＢ）、または、改修したＰＲＡＣＨ−ＣｏｎｆｉｇＳＩＢおよび（若しくは）ＰＲＡＣＨ−Ｃｏｎｆｉｇ（レイヤ２／レイヤ３の情報）を利用し、ＭＴＣユーザ機器のランダムアクセス設定情報を送信する。例えば、標準化テキスト３ＧＰＰ  ＴＳ  ３６．２１１  Ｖ１０．５．０を次のように改修する。
【００６３】
別途でカバレッジ拡張を必要としない低コストＭＴＣユーザ機器のＰＲＡＣＨチャネルについては、ランダムアクセスのリーディングシーケンス、および（または）ランダムアクセスのリーディングシーケンスの形式を固定化する（若しくは、新たに設計する）。
【００６４】
別途でカバレッジ拡張を必要とするＭＴＣユーザ機器（低コストＭＴＣユーザ機器、および、カバレッジ拡張を必要とし、且つ遅延を許容するＭＴＣサービスを運用する他のユーザ機器を含む）のＰＲＡＣＨチャネルについては、ランダムアクセスのリーディングシーケンスの形式を固定化する（または新たに設計する）。無線フレーム構成１（ＦＤＤ）においては、例えば現有のリーディングシーケンスの形式２を採用する。
【００６５】
ＰＲＡＣＨ配置番号（すなわちｐｒａｃｈ−ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＩｎｄｅｘ）は、１つの無線フレーム内におけるＰＲＡＣＨリソースの所在位置を示すものであり、アップリンクリソースの番号が予め付加されている。なお、パラメータであるｐｒａｃｈ−ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＩｎｄｅｘは、ＰＲＡＣＨ−ＣｏｎｆｉｇＩｎｄｅｘに含まれ、上層シグナリングから提供される。例えば、３ＧＰＰ  ＴＳ  ３６.２１１  Ｖ１０.５．０におけるＴａｂｌｅ５．７.１−２を改修し、ＭＴＣユーザ機器に適するＰＲＡＣＨ配置を選択すると共に、下表のように、ＭＴＣ−ｐｒａｃｈ−ＣｏｎｆｉｇｒｕａｔｉｏｎＩｎｄｅｘ（すなわち、ＭＴＣのＰＲＡＣＨ配置シリアルナンバー）を番号０〜１３として再編してもよい。
【００６６】
【表１】
2016526836.tif 000005
【００６７】
あるいは、ＭＴＣ−ｐｒａｃｈ−ＣｏｎｆｉｇｒｕａｔｉｏｎＩｎｄｅｘを更に簡略化し、シリアルナンバー３８〜４５を選択すると共に下表のように番号０〜７としてしてもよい。
【００６８】
【表２】
2016526836.tif 000006
【００６９】
カバレッジ拡張を必要としない低コストＭＴＣユーザ機器については、ＰＲＡＣＨに必要な時間−周波数リソースの大きさを、ＬＴＥにおける従来のユーザ機器と同様に定義する。
【００７０】
また、カバレッジ拡張を必要とするＭＴＣユーザ機器（低コストＭＴＣユーザ機器、および、カバレッジ拡張を必要とし、且つ遅延を許容するＭＴＣサービスを運用する他のユーザ機器を含む）については、従来定義のランダムアクセス物理リソースブロック
【００７１】
【数３】
2016526836.tif 000007
【００７２】
を再使用する。
【００７３】
【数４】
2016526836.tif 000008
【００７４】
は、１つのＰＲＡＣＨ単位（物理リソース６つ分の帯域を占める。時間領域の持続時間がサブフレーム２つ分である）に割り当てられた最初の物理リソースブロックを示し、
【００７５】
【数５】
2016526836.tif 000009
【００７６】
のように定義されている。なお、
【００７７】
【数６】
2016526836.tif 000010
【００７８】
は、パラメータであるｐｒａｃｈ−ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＯｆｆｓｅｔにより規定され、上層シグナリングであるｐｒａｃｈ−ＦｒｅｑＯｆｆｓｅｔにより設定されるものであり、且つ、
【００７９】
【数７】
2016526836.tif 000011
【００８０】
を満たす。
【００８１】
また、上層シグナリングであるＰＲＡＣＨ−ＣｏｎｆｉｇＩｎｆｏにより設定されるランダムアクセスパラメータとして、
【００８２】
【数８】
2016526836.tif 000012
【００８３】
を１つ増やす。
【００８４】
【数９】
2016526836.tif 000013
【００８５】
は、カバレッジ拡張レベルがＣＥｘである場合のランダムアクセスの持続送信時間を示す。なお、ｘ＝１,…,Ｍ。Ｍは、システムにおけるカバレッジ拡張レベルの種別数を示す。
【００８６】
また、３ＧＰＰ  ＴＳ  ３６．３３１  Ｖ１１.２．０におけるＰＲＡＣＨ−ＣｏｎｆｉｇＩｎｆｏを次のように改修する。
【００８７】
【数１０】
2016526836.tif 000014
【００８８】
＜４＞
全ての低コストＭＴＣユーザ機器のランダムアクセスプロセスの設定情報を出荷時に予め設定する。
【００８９】
本発明において、ユーザ機器のランダムアクセス設定情報には、ＰＲＡＣＨリーディングシーケンスの基本パラメータ（ルートシーケンスのシリアルナンバー、配置のシリアルナンバーおよび形式、循環シフト（ｅｎｄ−ａｒｏｕｎｄ  ｓｈｉｆｔ）、ゼロ相関領域の配置など）、ランダムアクセスの方式（競合に基づくランダムアクセスと、非競合に基づくランダムアクセスとを含む）、セル全体において分けられたカバレッジ拡張レベルの分布、異なるカバレッジ拡張レベルのＭＴＣユーザ機器に必要なＰＲＡＣＨリソースセットの持続時間の周期、ＰＲＡＣＨリソースセット内におけるＰＲＡＣＨ基本単位の配置、およびＭＴＣユーザ機器がランダムアクセスのレスポンス（ＲＡＲ）を検出するためのタイムウィンドウ等が、含まれてもよい。
【００９０】
ステップＳ９３０では、ユーザ機器から送信されたランダムのリーディングシーケンスおよび対応のＰＲＡＣＨリソースセットを検出することにより、ユーザ機器に関するタイプおよび（または）カバレッジ拡張レベルを特定する。好ましくは、ユーザ機器のカバレッジ拡張レベルと一対一の対応関係を有するＰＲＡＣＨリソースセットの候補群の中から、ユーザ機器から送信されたランダムのリーディングシーケンスを検出することにより、ユーザ機器に関するカバレッジ拡張レベルを特定する。また、ユーザ機器に関するカバレッジ拡張レベルと対応付けられている、該ユーザ機器のランダムのリーディングシーケンスのサインを検出することにより、ユーザ機器に関するカバレッジ拡張レベルを特定してもよい。
【００９１】
ステップＳ９４０では、ユーザ機器のカバレッジ拡張レベルに基づき、ランダムアクセスのレスポンスを生成する。好ましくは、ランダムアクセスのレスポンスには、アップリンク同期時間の調整、セルの無線ネットワークの一時的識別子、レイヤ２／レイヤ３のアップリンクメッセージ許可、などが含まれてもよい。
【００９２】
最後に、方法９０は、ステップＳ９５０で終了する。
【００９３】
図１０は、本発明の一実施例に係るＰＲＡＣＨ受信方法を示すフローチャートである。この方法は、ユーザ機器が実行してもよい。図１０に示すように、方法１００は、ステップ１０００から開始する。
【００９４】
ステップＳ１０１０では、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）設定パラメータを受信する。
【００９５】
ステップＳ１０２０では、ユーザ機器の位置しているカバレッジ拡張レベルを算出する。ＬＴＥネットワークにおいて、カバレッジ拡張を必要とするＭＴＣユーザ機器（低コストのＭＴＣ  ＵＥ、および、ネットワークのカバレッジ拡張を必要とし、且つ遅延を許容するＭＴＣサービスを運用する他のユーザ機器を含む）は、例示する次の１〜２に記載の方式に従って、自機に必要なカバレッジ拡張レベルを特定してもよい。
【００９６】
＜１＞
カバレッジ拡張レベルＣＥｘと、経路損失（Ｐａｔｈ−ｌｏｓｓ）ＰＬｘ、または下り信号についてのユーザ側測定値との一対一の対応関係を特定する。なお、ｘ＝１,…,Ｍ。この対応関係は、ＭＴＣユーザ機器のランダムアクセス設定情報中に含まれており、基地局からセル内のＭＴＣユーザ機器へ提供されるか、低コストＭＴＣユーザ機器の場合には出荷時に予め設定される。経路損失またはユーザ側測定値ＰＬｘは、カバレッジ拡張のポジティブ参照になる。すなわち、ＭＴＣユーザ機器が経由した経路の損失が大きければ、そのカバレッジ拡張レベルが高いことを意味する。経路損失の算出としては、ユーザ機器がＬＴＥの現有メカニズムを再使用し、ダウンリンクにおけるセル専用参照信号（ＣＲＳ）を用いて、参照信号の受信パワー（ＲＳＲＰ）を測定すればよい。ＣＲＳの放射パワーが既知である場合には、ユーザ機器は、ＲＳＲＰの測定値を平均化することにより＋経路損失を推定し、自機に必要なカバレッジ拡張レベルなどの情報を取得すればよい。
【００９７】
＜２＞
各ユーザ機器のレイアウト設定時に、当該ＭＴＣユーザ機器のランダムアクセス情報、例えば、用いるランダムアクセスのリーディングシーケンス、使用するＰＲＡＣＨリソースや、ＰＲＡＣＨのタイムスロットの周期などを予め設定しておく。
【００９８】
ステップＳ１０３０では、ランダムアクセスを行うための、所定のＰＲＡＣＨリソースセットおよびランダムアクセスのリーディングシーケンスを選択する。例えば、ＬＴＥネットワークにおいて、例示する次の１〜２に記載の方式に従って、ＭＴＣユーザ機器のための、ランダムアクセスのリーディングシーケンスおよび所定のＰＲＡＣＨリソースを選択する。
【００９９】
＜１＞
１つのサービスセルにおいて、カバレッジ拡張を必要とするＭＴＣユーザ機器（低コストのＭＴＣ  ＵＥ、および、ネットワークのカバレッジ拡張を必要とし、且つ遅延を許容するＭＴＣサービスを運用する他のユーザ機器を含む）に対し、ＬＴＥネットワークにおける非競合のランダムアクセスに用いられるリーディングシーケンスの中から、ランダムアクセスプロセスに用いるためのリーディングシーケンスをランダムに選択し、選択したリーディングシーケンスに対応するＰＲＡＣＨリソースを再使用する。この場合、ＭＴＣユーザ機器による毎回の試しランダムアクセスに供する幾つかのＰＲＡＣＨリソースを設定する必要がある。なお、異なるチャネル減衰状態のＭＴＣユーザ機器は、必要なＰＲＡＣＨの重複回数も異なる。具体的には、非競合のランダムアクセスに用いられるランダムのリーディングシーケンスの中から、幾つかのシーケンスを選択し、それを幾つかのグループとして分ける。それぞれのグループは、いずれかのカバレッジ拡張レベルと対応するＭＴＣユーザ機器の、競合（または非競合）に基づくランダムアクセスに供される。ＰＲＡＣＨ基本単位は、その周波数域の幅をＲＢ６つ分として定義し、持続時間長をサブフレーム２つ分として定義する。この場合、カバレッジ拡張レベルがＣＥｘであるＭＴＣユーザ機器に基づき、該ＭＴＣユーザ機器がランダムアクセスを試す際に必要なＰＲＡＣＨ基本単位の数を、Ｎｘとして定義する。なお、ｘ＝１,…,Ｍ。Ｍは、１つのネットワークセル内で分けられた、ＭＴＣユーザ機器に適用可能な全てのカバレッジ拡張レベルの種別数である。図２は、１つのＬＴＥセル内のＭＴＣユーザ機器の分布状況を示している。該セルでは、Ｍ＝４のように、カバレッジ拡張レベルに応じた領域、すなわちＣＥ１,…,ＣＥ４が分けられている。したがって、４グループのＰＲＡＣＨリーディングシーケンスが必要である。中でも、セルのエッジに位置するＭＴＣユーザ機器は、経由するチャネルの減衰が最も著しいため、そのカバレッジ拡張レベルが最も高く、必要なＰＲＡＣＨリソースが最も多い。また、カバレッジ拡張を必要としないＭＴＣユーザ機器については、ＬＴＥネットワークにおける非競合のランダムアクセスに用いられるランダムリーディングシーケンスの中から、競合に基づくランダムアクセスプロセスに用いるためのリーディングシーケンスを幾つか選択し、選択したリーディングシーケンスに対応するＰＲＡＣＨリソースを再使用する。
【０１００】
＜２＞
一つのサービスセルにおいて、ＬＴＥにおけるＰＲＡＣＨリーディングシーケンスの全部または一部を、全てのＭＴＣユーザ機器（カバレッジ拡張を必要とするもの、および必要としないものを含む）の、競合に基づくランダムアクセスプロセスに用いると共に、現有のＰＲＡＣＨリソース、現有の参照信号、および現有の他チャネルのいずれとも衝突しない独立のＰＲＡＣＨ時間−周波数リソースをＭＴＣユーザ機器に設定する。また、カバレッジ拡張を必要とするＭＴＣユーザ機器（低コストのＭＴＣ  ＵＥ、および、ネットワークのカバレッジ拡張を必要とし、且つ遅延を許容するＭＴＣサービスを運用する他のユーザ機器を含む）に対し、上記例＜１＞のようにＰＲＡＣＨの基本単位（ＰＲＡＣＨ帯域がＲＢ６つ分であり、持続時間がサブフレーム２つ分である）を定義し、ＭＴＣユーザ機器のランダムアクセスのための幾つかのＰＲＡＣＨ基本単位を上り無線フレーム内に配置する。中でも、カバレッジ拡張レベルがＣＥｘであるＭＴＣユーザ機器については、ランダムアクセスの試し用のＮｘ個のＰＲＡＣＨ基本単位を選択する。なお、ｘ＝１,…,Ｍ。Ｍは、１つのネットワークセル内で分けられた、ＭＴＣユーザ機器に適用可能な全てのカバーレベルの種別総数である。図２に示すセルでは、ＭＴＣユーザ機器のためのカバレッジ拡張エリアが４つ分けられており、異なるエリアに位置するＭＴＣユーザ機器に必要なＰＲＡＣＨリソースも異なる。
【０１０１】
また、ＬＴＥネットワークにおいて、カバレッジ拡張を必要とするＭＴＣユーザ機器は、例示する次の１〜２に記載の方式に従って、自機に必要なカバレッジ拡張情報（例えば、カバレッジ拡張レベルＣＥｘ）を基地局に通知してもよい。
【０１０２】
＜１＞
カバレッジ拡張レベルＣＥｘと対応しているＰＲＡＣＨリソースセットＳｘについて、例えば図４のように、ＰＲＡＣＨリソースセットと、カバレッジ拡張レベルＣＥｘとの一対一の対応関係を特定する。なお、ｘ＝１,…,Ｍ。この対応関係は、ＭＴＣユーザ機器のランダムアクセス設定情報中に含まれており、基地局からセル内のＭＴＣユーザ機器へ提供されるか、ＭＴＣユーザ機器の出荷時に予め設定される。基地局がＭＴＣユーザ機器のランダムサクセス設定情報を送信した後、ＭＴＣユーザ機器は、自機が算出したカバレッジ拡張レベルＣＥｘに基づき、ランダムアクセスのリーディングシーケンスをランダムに選択し、ＰＲＡＣＨリソースセットＳｘを用いてランダムアクセスのリーディングシーケンスを送信する。そして、基地局は、ＰＲＡＣＨリソースセットの候補群Ｓ＝｛Ｓ１,…,ＳＭ｝の中から、リーディングシーケンスを検出する。ｘ値が検出されることにより、基地局は、当該ランダムアクセスを試したＭＴＣユーザ機器に必要なカバレッジ拡張レベルの情報を把握する。
【０１０３】
＜２＞
各セル内において、各ランダムアクセスのリーディングシーケンスに対応するそれぞれのカバレッジ拡張レベルを特定する。なお、この対応関係は、ＭＴＣユーザ機器のランダムアクセス設定情報中に含まれており、基地局からセル内のＭＴＣユーザ機器へ提供されるか、ＭＴＣユーザ機器の出荷時に予め設定される。基地局は、ＭＴＣユーザ機器のリーディングシーケンスのサインを検出することにより、当該ＭＴＣユーザ機器のカバレッジ拡張レベルの情報を把握する。
【０１０４】
また、ＬＴＥネットワークでは、例示する次の１〜６は、カバレッジ拡張を必要とするＭＴＣユーザ機器（低コストのＭＴＣ  ＵＥ、および、ネットワークのカバレッジ拡張を必要とし、且つ遅延を許容するＭＴＣサービスを運用する他のユーザ機器を含む）のＰＲＡＣＨリソースセット設定情報Ｓｘに適用可能である。なお、ｘ＝１,…,Ｍ。
【０１０５】
＜１＞
ＭＴＣユーザ機器のＰＲＡＣＨリソースセットにＮ個のＰＲＡＣＨ基本単位が含まれる。なお、Ｎは正の整数である。
【０１０６】
＜２＞
ＭＴＣユーザ機器に用いられるＰＲＡＣＨリソースセットＳｘ内のＰＲＡＣＨ基本単位は、例えば図５のように、ダイバシティ増幅が得られるホッピング（Ｈｏｐｐｉｎｇ）方式で伝送される。なお、Ｓｘの持続時間の周期ｔｘ、およびホッピングパターンは、ＰＲＡＣＨ設定情報中に含まれており、基地局からＭＴＣユーザ機器へブロードキャストされるか、ＭＴＣユーザ機器の出荷時に予め設定される。
【０１０７】
＜３＞
ＭＴＣユーザ機器が用いたＰＲＡＣＨリソースセットＳｘにおいて、例えば図６のように、周波数領域内におけるＰＲＡＣＨ基本単位の位置を固定する。なお、Ｓｘの持続時間の周期ｔｘ、およびホッピングパターンは、ＰＲＡＣＨ設定情報中に含まれており、基地局からＭＴＣユーザ機器へブロードキャストされるか、ＭＴＣユーザ機器の出荷時に予め設定される。
【０１０８】
＜４＞
ｘ＝１,…,Ｍについて、ＭＴＣユーザ機器に用いられるＰＲＡＣＨリソースセットＳｘの持続時間の周期ｔｘを一致させ、ｔ１＝ｔ２＝…＝ｔＭとする。例えば図７に示すように、ｔ１＝ｔ２＝…＝ｔＭ。
【０１０９】
＜５＞
ｘ＝１,…,Ｍについて、ＭＴＣユーザ機器に用いられるＰＲＡＣＨリソースセットＳｘの持続時間の周期ｔｘを異ならせ、ｔ１≠ｔ２≠…≠ｔＭとする。例えば図８に示すように、ｔ１＜ｔ２＜…＜ｔＭ。
【０１１０】
＜６＞
ＭＴＣユーザ機器のＰＲＡＣＨリソースセットＳｘをネスト（ｎｅｓｔ）形式にする。すなわち、Ｓ１⊂Ｓ２⊂…⊂ＳＭ。
【０１１１】
最後に、方法１００はステップＳ０１４０で終了する。
【０１１２】
図１１は、本発明の一実施例に係る基地局を示すブロック図である。図１１に示すように、基地局１１００は、パラメータ生成ユニット１１１０と、検出ユニット１１２０と、応答ユニット１１３０とを含む。
【０１１３】
パラメータ生成ユニット１１１０は、ユーザ機器に関する物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）設定パラメータを生成し、送信する。例えば、パラメータ生成ユニット１１１０は、物理層ブロードキャストチャネルを介して、ＭＴＣユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータをサービスセル内でブロードキャストしてもよく、または、ＰＲＡＣＨ−ＣｏｎｆｉｇＳＩＢ仕様に基づき、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータをシステム情報中に含めて送信してもよく、または、ＰＲＡＣＨ−Ｃｏｎｆｉｇ仕様に基づき、ユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータをモバイル制御情報中に含めて送信してもよく、または、システム情報ブロック（ＳＩＢ）若しくはレイヤ２／レイヤ３のメッセージを用いてユーザ機器のＰＲＡＣＨ設定パラメータを送信してもよい。
【０１１４】
検出ユニット１１２０は、ユーザ機器から送信されたランダムのリーディングシーケンスおよび対応のＰＲＡＣＨリソースセットを検出することにより、ユーザ機器に関するタイプおよび（または）カバレッジ拡張レベルを特定する。例えば、検出ユニット１１２０は、ユーザ機器のカバレッジ拡張レベルと一対一の対応関係を有するＰＲＡＣＨリソースセットの候補群の中から、ユーザ機器から送信されたランダムアクセスのリーディングシーケンスを検出することにより、ユーザ機器に関するカバレッジ拡張レベルを特定してもよい。望ましくは、検出ユニット１１２０は、ユーザ機器のカバレッジ拡張レベルと対応付けられている、該ユーザ機器のランダムのリーディングシーケンスのサインを検出することにより、ユーザ機器に関するカバレッジ拡張レベルを特定してもよい。
【０１１５】
応答ユニット１１３０は、ユーザ機器のカバレッジ拡張レベルに基づき、ランダムアクセスのレスポンスを生成する。ランダムアクセスのレスポンスには、例えばアップリンク同期時間の調整、セルの無線ネットワークの一時的識別子、レイヤ２／レイヤ３のアップリンクメッセージ許可、などが含まれてもよい。
【０１１６】
図１２は、本発明の一実施例に係るユーザ機器を示すブロック図である。図１２に示すように、ユーザ機器１２００は、パラメータ受信ユニット１２１０と、算出ユニット１２２０と、アクセスユニット１２３０とを含む。
【０１１７】
パラメータ受信ユニット１２１０は、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）設定パラメータを受信することができる。該ＰＲＡＣＨ設定パラメータには、ＰＲＡＣＨリーディングシーケンスの基本パラメータと、ランダムアクセスの方式と、セル内におけるカバレッジ拡張レベルの分布と、異なるカバレッジ拡張レベルに位置するユーザ機器に必要なＰＲＡＣＨリソースセットの持続時間の周期と、ＰＲＡＣＨリソースセット内におけるＰＲＡＣＨ基本単位の配置と、ユーザ機器がランダムアクセスのレスポンス（ＲＡＲ）を検出するためのタイムウィンドウとのうち、少なくとも１つが含まれてもよい。
【０１１８】
算出ユニット１２２０は、ユーザ機器のカバレッジ拡張レベルを算出する。例えば、算出ユニット１２２０は、ＰＲＡＣＨ設定パラメータの中から、カバレッジ拡張レベルと、経路損失またはユーザ側測定値との一対一の対応関係を取得し、経路損失またはユーザ側測定値に基づいて、ユーザ機器の位置しているカバレッジ拡張レベルを算出してもよい。
【０１１９】
アクセスユニット１２３０は、ランダムアクセスを行うための、所定のＰＲＡＣＨリソースセットおよびランダムアクセスのリーディングシーケンスを選択する。例えば、アクセスユニット１２３０は、算出されたカバレッジ拡張レベルに基づいてランダムアクセスのリーディングシーケンスを選択すると共に、算出された該カバレッジ拡張レベルに対応するＰＲＡＣＨリソースセットを利用して、ランダムアクセスのリーディングシーケンスを送信してもよい。望ましくは、アクセスユニット１２３０は、非競合のランダムアクセスに用いられるリーディングシーケンスの中から、リーディングシーケンスをランダムに選択し、選択したリーディングシーケンスに対応するＰＲＡＣＨリソースセットを再使用する。
【０１２０】
本発明が提供する、サービスセル内のＭＴＣユーザ機器のランダムアクセスプロセス情報の送信／受信メカニズムによれば、基地局がサービスセルのランダムアクセスプロセス情報を送信することが可能で、且つ、ＭＴＣユーザ機器が対応のＰＲＡＣＨリソースを選択しランダムアクセスを行うことが可能なメカニズムを実現している。本発明が提供する構成を用いることにより、ＭＴＣユーザ機器のリソース利用率に対するＬＴＥサポートを向上させ、スペクトル／パワー効率を改善し、セル間の時間／周波数リソースの衝突を低減させることができる。
【０１２１】
当業者が理解できるように、本発明の上記実施例は、ソフトウェア、ハードウェア、またはソフトウェアとハードウェアとの組合せにより実現可能である。例えば、上記実施例の基地局およびユーザ機器の各部は、各種のデバイスにより実現され得る。これらのデバイスとしては、アナログ回路デバイス、デジタル回路デバイス、デジタル信号処理（ＤＳＰ）回路、プログラマブルプロセッサ、専用集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブル・ロジックデバイス（ＣＰＬＤ）などを含むが、特にこれらに限定されない。
【０１２２】
本願において、「基地局」とは、比較的に大きな放射パワーおよび広いカバー面積を有し、モバイル通信データおよび制御のスイッチングセンターを指し、リソースのスケジューリングや、データの送受信などの機能を備える。また、「ユーザ機器」とは、モバイル型ユーザ端末を指し、例えば携帯電話、ノート型コンピュータなど、基地局またはフェムトセルと無線通信できる端末機器を含む。
【０１２３】
また、以上に説明した本発明の実施例は、コンピュータプログラム製品により実現可能である。より具体的には、該コンピュータプログラム製品とは、符号化されたコンピュータプログラムロジックを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備え、該コンピュータプログラムロジックがコンピュータ機器により実行されることで、本発明の上記構成を実現するための関連処理が行われる製品である。また、該コンピュータプログラムロジックは、コンピュータシステムにおける少なくとも１つのプロセッサにより実行されると、本発明の実施例に記載の処理（方法）が実行されるようになる。本発明の上記構成に供される代表的なものとしては、例えば、光学媒体（例えばＣＤ−ＲＯＭ）や、フロッピ（登録商標）またはハードディスクのようなコンピュータ読み取り可能な記録媒体上に記録され、または符号化されたソフトウェア、コード、および／または他のデータ構成；或いは、１つまたは複数のＲＯＭ、ＲＡＭ若しくはＰＲＯＭチップ上の固定素子やマイクロコードのような他の媒体；或いは、１つまたは複数のモジュール内のダウンロード可能なソフトウェア画像や共有データベース等が挙げられる。また、ソフトウェアや固定素子のような構成をコンピュータ機器に設け、本発明実施例に記載の技術的構成を、コンピュータ機器内の１つまたは複数のプロセッサに実行させてもよい。
【０１２４】
以上、本発明の好ましい実施形態を例示し、本発明について説明したが、当業者が理解できるように、本発明の精神および範囲を超えない限り、本発明に対し種々の改良、置換および変更を行うことは可能である。したがって、本発明は、上述した実施例に限定されず、添付される特許請求の範囲およびその均等的ものにより限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１ａ】ＬＴＥネットワークにおけるランダムアクセスのプロセスを示す模式図である。
【図１ｂ】ＬＴＥネットワークにおけるランダムアクセスのプロセスを示す模式図である。
【図２】１つのＬＴＥセル内のＭＴＣユーザ機器の位置分布を示す模式図である。
【図３】ＭＴＣユーザ機器に用いられるＰＲＡＣＨ基本単位を示す模式図である。
【図４】ＭＴＣユーザ機器に必要なカバレッジ拡張レベルと、当該ＭＴＣユーザ機器が用いるＰＲＡＣＨリソースセットとの対応関係を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施例において、ＭＴＣユーザ機器に用いられるＰＲＡＣＨリソースセットＳｘに含まれるＰＲＡＣＨ基本単位の配置を示す図である。
【図６】本発明の一実施例において、ＭＴＣユーザ機器に用いられるＰＲＡＣＨリソースセットＳｘに含まれるＰＲＡＣＨ基本単位の配置を示す図である。
【図７】本発明の一実施例におけるＰＲＡＣＨリソースセットＳｘを実現するためのネスト構造を示す模式図である。
【図８】本発明の一実施例におけるＰＲＡＣＨリソースセットＳｘを実現するためのネスト構造を示す模式図である。
【図９】本発明の一実施例に係るＰＲＡＣＨ送信方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施例に係るＰＲＡＣＨ受信方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施例に係る基地局を示すブロック図である。
【図１２】本発明の一実施例に係るユーザ機器を示すブロック図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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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【国際調査報告】
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