JP3792512B2 - 移動電気通信システムでのランダムアクセス - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の背景）
発明の技術分野
本発明は、一般に、移動電気通信分野に関し、特に、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）または広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）システムでの多数ランダムアクセス呼を処理する方法およびシステムに関する。
【０００２】
関連技術の説明
ＩＭＴ−２０００や汎用移動電気通信システム（ＵＭＴＳ）のような次世代移動通信システムに対して、直接シーケンスＣＤＭＡ（ＤＳ−ＣＤＭＡ）方式が米国，ヨーロッパおよび日本での使用のために提案された。この点に関連して、同様のＷＣＤＭＡシステムがヨーロッパおよび日本の両方での使用を考慮されているが、幾分異なったＤＳ−ＣＤＭＡ概念が米国での使用を考慮されている。
【０００３】
これらの次世代システムは、パケットおよびチャネル回線交換モードでのディジタル音声，映像およびデータを含む電気通信サービスの広範囲の選択を提供することが必要とされている。結果として、発呼数は相当に増加することが期待され、これはランダムアクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）上に非常に高いトラヒック密度をもたらす。しかし、この高トラヒック密度は、衝突およびアクセス失敗の増加ももたらす。したがって、移動通信システムの新世代は、そのアクセス成功率を増大するとともにそのアクセス要求処理時間を減少するために、より高速で柔軟なランダムアクセス処理を使用しなければならない。言い換えると、パケット交換トラヒックの期待される相当な増加のために、これらのシステムではより高速でより効率的なアクセスに対する大きな要求がある。
【０００４】
提案されたＷＣＤＭＡ方式は、パケットを送信するために２つの異なる方法、共通チャネルおよび専用チャネルを含む。しかしながら、どちらの送信方式を使用してもより高速でより効率的なランダムアクセスに対する大きな要求がある。例えば、共通に譲渡された米国特許出願シリアル番号第08/733,501号および第08/847,655号と米国仮出願シリアル番号60/063,024号とは、移動局（ＭＳ）が共通チャネルおよび専用チャネル上でパケットを送信できるパケット・ベース・サービスのために使用され得るランダムアクセス方式を記載している。共通チャネルの場合には、パケットは、送信されているランダムアクセス要求に含まれる。専用チャネルの場合には、送信されているランダムアクセス要求は、関連パケットを送信する専用チャネルに対する要求を含む。
【０００５】
上述した特許出願はスロットＡＬＯＨＡ（Ｓ−ＡＬＯＨＡ）ランダムアクセス方式を開示している。この方式を使用すると、共通送信媒体が複数のユーザーによって共有され得る。本質的には、送信媒体は、受信フレーム境界に対する時間オフセットによって特徴付けられる複数個のアクセス・スロットに分割される。各ユーザー（ＭＳ）は、アクセス・スロットをランダムに選択したのち、そのアクセス・スロットでそのメッセージ情報を送信する。しかしながら、この方式の欠点は、アクセス・スロットがユーザーに割り当てられておらず、これは異なるユーザーの送信間の衝突をもたらすことである。
【０００６】
例えば、上述した特許出願にＳ−ＡＬＯＨＡランダムアクセス方式を使用すると、ＭＳはランダムアクセス要求を発生し送信する。このようなランダムアクセス要求のフレーム構造を示す図が図１に示されている。図示されたフレーム構造は、上述した特許出願の最初の２つに使用されている。図示するように、ランダムアクセス要求はプレアンブルとデータ・フィールド部分とを含む。プレアンブル部分は、主に、リンギング機能として使用される。データ部は、要求および／またはデータ・パケットを含む。同じアクセス・スロットを選択した異なるＭＳからの要求の衝突の危険性を減少するために、各ＭＳの要求のプレアンブルはユニーク署名（ビット）パターンを含む。ＭＳは、（好ましくは署名パターンの限定された組から）使用される署名パターンをランダムに選択し、これは衝突の危険性をさらに減少する。
【０００７】
以下の処理は、典型的には、Ｓ−ＡＬＯＨＡランダムアクセス・システムに使用される。最初に、ＭＳが基地局と同期される。ＭＳは、例えばネットワークがランダムアクセス符号，ブロードキャスト・チャネル送信電力レベルおよびその基地局で測定された干渉信号レベルをブロードキャストするブロードキャスト・チャネルを「聴く」。次いで、ＭＳは、ダウンリンク経路損失を推定し、基地局干渉信号レベルおよび送信電力レベルの知識と共に、使用する送信電力レベルを推定する。ＭＳは、次いで、アクセス・スロットおよび署名パターンを選択し、その選択されたアクセス・スロット上でその選択された署名パターンによりそのランダムアクセス要求を送信する。ＭＳは、基地局からのアクセス要求に対する確認を待機する。ＭＳが所定（タイムアウト）期間内に基地局から確認を得られない場合には、ＭＳは、新たなアクセス・スロットおよび署名パターンを選択し、新たなランダムアクセス要求を送信する。
【０００８】
図１を参照すると、プレアンブル部は、異なる署名パターンで変調され、基地局固有拡散符号で拡散される。署名パターンは、異なる同時ランダムアクセス要求を分離するために使用され、また、どの拡散／スクランブル符号を要求のデータ部で使用するかも決定する。したがって、前述したように、同じアクセス・スロットであるが異なる署名パターンで使用する２つの異なるＭＳからの要求を分離することができる。また、コヒーレント検出を容易にするために、パイロット・シンボルを要求のデータ部に挿入することができる。要求のプレアンブル部もコヒーレント検出に使用可能であるが、データ部が比較的に長い場合には、チャネル推定はそれに応じて更新されなければならない。
【０００９】
図２は、上述した特許出願の３番目に記述されたランダムアクセス要求のフレーム構造を示す。図示されたフレーム構造を使用して、データ部はチャネルのＩ分岐上で送信され、プレアンブル／パイロットはＱ分岐上で送信される。このフレーム構造は、ＷＣＤＭＡ方式に対してはＩ／Ｑ多重化された使用されている他の専用アップリンク・チャネルとランダムアクセス・チャネルを互換にするために使用される。いずれにせよ、データおよびパイロット・シンボルが時間多重化され、Ｉ／Ｑ多重化され、または、符号多重化され（これは他の方法の中でもＩ／Ｑ多重化信号を複素スクランブルすることによって実行可能である）ていることは問題ではない。
【００１０】
フレームは、電力制御指令レートに従って専用データチャネル上で多数の時間スロットに分割される。これらのスロットはフレーム・スロットと記される。提案されたＷＣＤＭＡシステムでは、フレーム当たり１６のこれらのフレーム・スロットがある。ランダムアクセス方式では、フレームも多数のアクセス・スロットに副分割されるが、その目的はランダムアクセス処理のスループット効率を増加するためである。アクセス・スロットは、ＭＳがランダムアクセス要求のその送信を開始できる期間を定義する。上述した特許出願の最初の２つでランダムアクセス方式を使用すると、ランダムアクセス要求は、例えば、図３に示すような連続アクセス・スロットで送信され得る。
【００１１】
図３に示されたランダムアクセス要求のデータ部は、長符号（データ部分と同じ長さ）によってスクランブルされる。したがって、アクセス・スロットとガード時間とはＮフレーム・スロットと等しくなる。基地局には多くの必要なプレアンブル検出器があり、（使用されている同じ拡散符号による）干渉はランダムアクセス検出処理に対して増大するため、異なるアクセス・スロットからのプレアンブルは重なり合ってはならないことが好ましい。しかしながら、上述した特許出願の３番目に使用されたフレーム構造に対しては、より長いプレアンブルが使用されかつ異なるアクセス・スロットにおける異なるアクセス要求のプレアンブルは重なり合ってはならないため、ランダムアクセス・チャネルのスループット効率は減少する。
【００１２】
基地局におけるランダムアクセス受信器は２つの部分を含み、第１の部分はプレアンブルを検出し、第２の部分は要求のデータ部を検出する。プレアンブルを検出する部分は整合フィルタを含み、これは署名に使用された拡散符号と一致している。整合フィルタの出力信号の変調は、異なる署名を使用した異なるＭＳからのランダムアクセス要求を分離するために、期待された署名シンボルとの乗算（再変調）によって除去される。
【００１３】
ランダムアクセス要求が基地局受信器のプレアンブル検出器部で登録されるとき、複数個のＲＡＫＥフィンガーがその要求のデータ部を検出するために割り当てられる。また、プレアンブル検出器部は、データ部に使用された拡散符号やチャネル応答の初期推定と共に、要求のデータ部のフレーム・タイミングをＲＡＫＥ受信器に結合する。ＲＡＫＥ受信器はデータ部からのデータを検出し、基地局はデータを処理してＭＳのランダムアクセス要求に応答する。
【００１４】
上述した出願の方式の問題点は、使用されたランダムアクセス・チャネルが提案されたＷＣＤＭＡ方式に使用される他のアップリンク・チャネルと互換性がない点である。したがって、新たなハードウェアをランダムアクセス・チャネルのデータ部のために開発する必要がある。
【００１５】
第３の上述した出願の方式の問題点は、それはアップリンク・チャネル互換性問題を避けてはいるが、それは相当量の追加バッファリングを必要とする点である。この方式の他の問題点は、異なるアクセス・スロットからのプレアンブルが重なり合ってはならずかつこの方式のプレアンブルは比較的長いため、ランダムアクセス要求メッセージ処理レートが減少する点である。
【００１６】
他の方式には存在しない（第３の出願に記載された）第３のランダムアクセス方式の問題点は、要求のデータ部が１アクセス・スロットよりも長い場合には、フレーム・タイミングの検出時のあいまい性が存在する点である。この場合には、各アクセス・スロットのパイロット・シンボルが各アクセス・スロットで同じである署名を担時するか、署名がアクセス・スロット毎に変更されてもよい。それだけでは、署名が検出されるときに、データ送信中に多数の回数がかかる。しかしながら、基地局はアクセス・スロット当たり１タイミング信号を受信し、それゆえに、正確なフレーム・タイミングを決定する際に問題となり得る。この問題は既存の装置で解決され得るが、このような解決法は相当複雑である。
【００１７】
この方式の別の問題点は、ランダムアクセス検出処理中に、同時に送信された署名パターンをデコードすることによってランダムアクセス要求が検出されるまで、完全なアクセス・スロットを以後のデータ検出のためにバッファしなければならない点である。このステップは完了するのに１アクセス・スロットかかり、したがって、これは１完全アクセス・スロットの最大バッファリングを必要とする。
【００１８】
連続的に送信されたパイロット・チャネル（上述した第３の方式）または周期的に挿入されたパイロット・シンボル（上述した第１の方式）に基づいてチャネル推定を実行しなければならないため、他の２つの方式（と共に本発明の方法）で使用されたデータ部検出中に別のバッファリングも必要である。言い換えると、各受信データ・シンボルと並列にチャネル推定を与えなければならない。必要なバッファリングは、データ・シンボルに関係する（すなわち、同じ時間中に送信された）チャネル推定を計算するのにかかるものと同じ長さの間だけである。
移動通信で多数のランダム呼を処理する一例は、プレアンブル・フィールドと呼設定およびリソース割当てを容易にするために使用される他のデータ・フィールドとを含むランダムアクセス・パケットが送信される移動通信システムを一般的に記載しているＷＯ９８１８２８０Ａ２に与えられている。プレアンブルは、署名パターンを含み、拡散符号によって拡散されてもよい。
移動通信で多数のランダム呼を処理する他の例は、１９９７年１０月，汎用個人通信に関するＩＥＥＥ国際会議，ＩＣＵＰＣ‘９７会誌，４３〜４７頁に与えられ、これは、プレアンブルおよびデータ・フィールドを有するアクセス・フレーム構造を含む、ＣＤＭＡシステム用のスロットＡＬＯＨＡベース・ランダムアクセス方法を記載している。ランダムアクセス・フレームは拡散符号で拡散される。
【００１９】
（発明の要約）
本発明の好ましい実施の形態によれば、アップリンク共通物理チャネル（ランダムアクセス・チャネル）・フレーム構造に分離プレアンブルおよびデータ部が提供される。プレアンブルは、基地局によって使用されて、ＭＳがランダムアクセス要求を試行していることを検出する。チャネルのデータ部は、ユーザー・データと、データ部の受信中にチャネル推定用のエネルギーを与えるパイロット・シンボルとを含む。ガード期間が、好ましくは、フレームのプレアンブル部に挿入され、それは、実際のデータ検出処理が開始される前に何らかのデータ検出を発生させる。したがって、データのバッファリングは最小化され得る。
【００２０】
本発明の重要な技術的利点は、共通物理アップリンク・チャネル上のフレーム構造が専用物理アップリンク・チャネル上のフレーム構造と互換性を有している点である。
【００２１】
本発明の他の重要な技術的利点は、ランダムアクセス要求の各部が１つの機能のみを満たし、したがって各タスクに最適に設計されている点である。
【００２２】
本発明のさらに他の重要な技術的利点は、同じ型式の符号割当て方式がランダムアクセス要求のデータ部および専用アップリンク・チャネルの両方に使用され得る点である。
【００２３】
本発明のさらに他の重要な技術的利点は、例えば署名デコードのような全ての必要な後処理がガード期間中に実行され得る点である。したがって、ランダムアクセス要求検出用のハードウェア設計が簡略化され、ランダムアクセス要求処理遅延が最小化され得る。
【００２４】
本発明のさらに他の重要な技術的利点は、同じ受信器ハードウェアが共通物理アップリンク・チャネルのデータ部および従来の専用物理アップリンク・チャネルの両方をデコードするために使用され得る点であり、これはハードウェア設計を統一するとともにハードウェア・コストを減少する。
【００２５】
本発明のさらに他の重要な技術的利点は、ＲＡＫＥ受信器またはＲＡＫＥフィンガーのプールが共通物理チャネル（ランダムアクセス・データ・パケット）および専用物理チャネル（トラヒック・チャネル）の両方に割り当てられ得るか共有され得る点であり、これは必要なハードウェアの量を最小化する。
【００２６】
本発明のさらに他の重要な技術的利点は、ランダムアクセス要求のプレアンブルおよびデータ部の機能が分離されるため、バッファ寸法要件が最小化され得る点である。
【００２７】
本発明のさらに他の重要な技術的利点は、ランダムアクセス要求レートが他のランダムアクセス方式と比較して増加され得る点である。特に、上述したランダムアクセス方式の第３用のランダムアクセス要求レートは、使用される同量のハードウェアに対して本発明用のものよりも低い。
【００２８】
本発明のさらに他の重要な技術的利点は、異なるレートでランダムアクセス・メッセージを送信する能力が非常に柔軟な方法で達成され得る点である。
【００２９】
（発明の詳細な説明）
本発明の好ましい実施の形態とその利点とは図面の図１〜図９を参照することによって最も良く理解でき、同じ参照符号が各種の図面の同じおよび対応する部品に使用されている。
【００３０】
本質的に、本発明の好ましい実施の形態によれば、アップリンク共通物理チャネル（ランダムアクセス・チャネル）・フレーム構造に、分離プレアンブルおよびデータ部が設けられている。プレアンブルは、基地局によって使用されて、ＭＳがランダムアクセス要求を試行していることを検出する。チャネルのデータ部は、ユーザー・データと、レート情報と、データ部の検出中にチャネル推定用のエネルギーを与えるパイロット・シンボルとを含む。ガード期間が、好ましくは、フレームのプレアンブルおよびデータ部の間に挿入され、これは（バッファリングの必要性が少なくなる）データ到着前にプレアンブルの検出を可能にする。このようにして、共通物理（ランダムアクセス）アップリンク・チャネルおよび専用物理（トラヒック）アップリンク・チャネルの両方用のフレーム構造は互換性を有する。
【００３１】
特に、図４は、本発明の好ましい実施の形態によるＷＣＤＭＡ移動通信システムのランダムアクセス・チャネル用のフレーム構造を示す図である。最下部の矢印線は既存のフレーム構造のタイミングを表し、これはここに比較用に入れてある。図４に示されたフレーム構造のプレアンブル部は、ランダムアクセス検出および署名検出用に最適に設計され得る。このようにして、基地局はそのような送信プレアンブルを連続的に「聞くことが」できる。異なるＭＳによって送信されている同時ランダムアクセス要求を識別するために、ランダムアクセス要求の各プレアンブルはユニーク署名パターンによって変調される。このパターンは、要求を送信する各ＭＳによってランダムに選択される。ランダムアクセス要求におけるそのような署名変調プレアンブルの一例は、上述した特許出願の最初の２つに記載されており、これはここに完全にその全てが含まれる。
【００３２】
このようにして、各プレアンブル用の署名パターンは、複数個の直交符号からＭＳによってランダムに選択される。本実施の形態では、これらの直交符号は、２^Nsigシンボルの長さを有し、既知の基地局ユニーク拡散符号（すなわち、基地局のブロードキャスト・チャネルを介して前もって与えられた拡散符号数）で拡散される。パラメータＮ_sigは、検出された署名パターンの次数である。各シンボルは、長さＳＦの同じ符号シーケンスによって拡散される。ここで、「ＳＦ」は符号の拡散係数を表す。典型的には、プレアンブルの生成長（例えば、ＳＦ＊２^Nsig／Ｒ_chip、ここで、Ｒ_chipは拡散シーケンスのチップレートまたはレート）は、既存のシステムにおけるＮフレーム・スロットの長さＮ＊Ｔ_TSよりも小さい。したがって、本発明によれば、ガード時間間隔Ｔ_Gは、プレアンブルの終了から次のフレーム・スロットの開始までＭＳの送信電力を中断ことによって発生され得る。したがって、新規フレームの時間（長さ）は、図４ではＴ_PA（プレアンブルの時間または長さ）プラスＴ_G（ガード時間間隔の長さ）プラスＴ_D（フレームのデータ部の時間または長さ）として表される。この新規なランダムアクセス・フレーム構造および使用方法は、（例えば、わずかではあるが、ランダムアクセス要求のプレアンブルおよびデータ部の間の間隔中に送信を中断することによって）ＭＳの送信電力を減少でき、また、ランダムアクセス要求のタイミングは、既存のシステムのフレーム・スロット方式のそれと正確に整合され得る。
【００３３】
さらに、好ましい実施の形態によれば、ガード時間期間Ｔ_G中に、署名検出処理は、（例えば、高速ウォルシュ・アダマール変換を使用して）基地局受信器で実行され得、また、基地局は、ランダムアクセス要求が行なわれたかどうかをより迅速に決定できる。以後、以下に詳細に記載するように、利用可能なＲＡＫＥ受信器またはＲＡＫＥフィンガーを（例えば、いくつの遅延路を使用しなければならないかに依存して）割り当てることができ、また、ガード時間期間Ｔ_G中に、署名検出処理からの初期値を選択されたＲＡＫＥ装置に搬送することができ、これは既存システムのそれよりもタイミングが前である。
【００３４】
ランダムアクセス要求検出に対するそのようなガード時間期間の使用の一例は、プレアンブルが１６シンボル長で２５６チップ長直交ゴールド符号で拡散される場合である。４．０９６Ｍチップ／秒で動作するシステムでは、プレアンブルは１ｍｓ長である。提案されたＷＣＤＭＡシステムでは、１０ｍｓ当たり１６フレーム・スロットであるべきである。理論的には、この例におけるガード時間間隔Ｔ_Gは０．２５ｍｓ長であり得る。
【００３５】
また、本発明の好ましい実施の形態によれば、図４に示された新規なアップリンク共通物理チャネルのデータ送信部は、ランダムアクセス・プレアンブルの要件から独立に設計可能である。例えば、統一されたハードウェア設計を達成するために、共通物理チャネルおよび専用物理チャネル（すなわち、データ・トラヒックに典型的に使用されるチャネル）の両方で同じデータおよび制御（例えば、パイロットおよびレート情報）を使用することが好ましい。このように、本発明の新規なフレーム構造によれば、パイロット・シンボルは専用物理チャネル・アップリンク拡散方式に従って拡散可能であり、したがって、何らの署名変調も必要としない。したがって、（例えば、上述した第３の特許出願と比較して）、本発明は、パイロット・フィールドおよび追加共通データ（例えば、レートインディケータまたはＲＩフィールド）の長さを選択する際に相当な自由度を与える。さらに、図４に関しては、送信されているパイロット・シンボルは、Ｉ／Ｑ符号多重化され得るか、データと共に時間多重化若しくは符号多重化され得る。
【００３６】
図５は、本発明の好ましい実施の形態による、ＭＳによって送信されるべきランダムアクセス要求のデータ部に対するチャネル化符号割当ての一例を示す符号ツリー図である。ランダムアクセス要求のデータ部に対して拡散およびスクランブルをいかに実行できるかを図示するため、図示された例は、１６個の異なる署名パターンがデータ部においていかに使用できるかを示す。図示された例では、ランダムアクセス要求のプレアンブルに使用された署名パターンは、長さ１６のチャネル化符号を含む符号ツリーにおける１６ノードの１つを指す。選択されたノードの下に示されたサブツリーは、要求のデータ部の拡散用に使用され得る。
【００３７】
例えば、図５を参照すると、サブツリーの下部において（例えば、署名１６に対して）それからデータ部分に対して（例えば、Ｉ分岐に対して）２５６の拡散係数を有するチャネル化符号でＭＳが制御部（例えば、Ｑ分岐上のパイロット）を拡散する場合には、ＭＳは、そのサブツリーの上部において３２から２５６の拡散係数でチャネル化符号の任意のものを使用できる。もちろん、他の代替案も存在する。さらに、改良された相互相関目的のために、送信要求のデータ部はデータ部と同じ長さを有するスクランブル符号でスクランブルされることもできる（かつ、例えば、複素符号であり得る）。
【００３８】
本発明によれば、ランダムアクセス要求のデータ部のサイズは可変にできる。ランダムアクセス・チャネル上の異なるランダムアクセス要求レートに対する提案されたＷＣＤＭＡシステム要件と関連する問題は、要求のデータ部への異なる拡散係数の使用（要求当たり異なるデータ量から起因）と、時間的に異なる長さを有するデータ・フィールド（これも要求当たり異なるデータ量から起因）とを可能にする本フレーム構造によって解決される。
【００３９】
例えば、ランダムアクセス・チャネル上のランダムアクセス要求の異なるレートの使用は、以下のように図示できる。使用された異なる組の署名は、データ部の異なる拡散係数および／または長さに向けることができる。あるデータ・レートに割り当てられるべき所定数の署名を基地局にブロードキャストさせることによって、基地局は、発行されているトラヒック要求の実際の条件に署名およびデータ・レートの組合せを適合できる。
【００４０】
他の例として、ＭＳは、ランダムアクセス要求の制御部の開始部にＲＩフィールドを含むことができる。要求の制御部は、既知の（基地局への）拡散係数を（したがって、符号も）有し、それゆえに、基地局で容易に検出され得る。このように、異なる長さおよび拡散係数の両方を有する異なるランダムアクセス要求のデータ部は、依然として、基地局によって容易に検出され得る。
【００４１】
ＷＣＤＭＡシステムでのランダムアクセス要求の可変サイズ・データ部の有利な使用の他の例として、ＲＩが（例えば、既存の専用アップリンク・チャネルで使用されたそれと同様な拡散方式を用いて）要求の完全な制御部上に拡散され得る点である。しかしながら、この方式は要求のデータ部に対して別のバッファリングの使用を必要とする。または、ＲＩは、データ部の異なる長さ（時間で）に対して使用され得る要求のデータ・フィールドの開始部分に含められ得る。
【００４２】
他の例はブラインド・レート検出の一形式である。可変長データ部を検出する際に、巡回冗長検査（ＣＲＣ）を所定長で実行することができる。以後、時間的に次に可能な長さに対してコーディングが続行される。基地局では、異なる拡散係数の検出が、観察された最小の拡散係数の検出を開始することによって実行され、ＣＲＣ結果が無効である場合には、次に大きな拡散係数の検出を開始する等である。
【００４３】
このように、上述した変形の各々に対して、信号オーバーヘッドおよび／または受信器複雑度を最小にするために、選択する異なるレートの相対的に小さな組を有することが好ましい。また、データ・フィールドの長さをシステムにおける他のアップリンク・チャネルのフレーム・スロットの長さで分割可能とすることが好ましい。
【００４４】
図６は、本発明の好ましい実施の形態によるＷＣＤＭＡ基地局受信器において検出されたランダムアクセス要求のデータ部を逆拡散するためにＲＡＫＥ受信器部品を割り当てる際に使用する例示のシステム（１００）の簡略ブロック図である。本質的には、図示のランダムアクセス検出機能は、署名パターンおよび推定経路遅延を検出することができ、必要ならチャネル推定も与える。図示の例示のシステム１００は、ランダムアクセス検出装置１０２と、少なくとも１つの検索器装置１０４とを含む。ランダムアクセス検出装置１０２のない図６に示した受信器構造は、通常のトラヒック・チャネル用の受信器でよい。ランダムアクセス検出装置１０２の機能は、できる限り多数のアクセス要求を検出／見い出すことである。この検出処理（および検索処理）は、例えば、経路遅延情報を与える。ランダムアクセス要求のデータ部の検出は、ランダムアクセス検出装置１０２からの経路遅延情報を使用してＲＡＫＥ受信器装置１０８で実行される。１つ以上の検索器装置１０４が、ランダムアクセス検出装置１０２と並列に結合されている。このように、ランダムアクセス検出装置１０２は、検索器の特殊型式として機能するようにみなし得る。１つ以上の検索器装置１０４の主要機能は、使用されているトラヒック・チャネル上の全ての伝搬遅延を検出することである。しかしながら、ランダムアクセス検出装置１０２および１つ以上の検索器装置１０４の両方が、ＲＡＫＥ受信器装置１０８で使用される経路遅延情報を与える。
【００４５】
ランダムアクセス検出装置１０２および１つ以上の検索器装置１０４の出力は制御装置１０６に結合されている。制御装置１０６は、逆拡散のために、検出されたデータ部情報を適切なＲＡＫＥ受信器装置部品１０８ａ〜１０８ｎに割り当てるために、経路遅延情報，チャネル推定および署名情報を利用する。制御装置１０６の出力は制御信号をＲＡＫＥ受信器装置１０８に結合し、これは、ＲＡＫＥ受信器装置に入力されるべき以後のデータ部に対するデータ・レートを割り当てるのに使用される検出された署名パターンＮ_sigの次数を含む。制御装置１０６からの制御信号は、ＲＡＫＥ受信器装置の入力でデータ部を逆拡散するためにＲＡＫＥ受信器装置１０８で正確な遅延を設定するのに使用される経路遅延推定τ_vも含む。チャネル推定パラメータ
【外１】

は、制御装置１０６から結合されており、ＲＡＫＥ受信器装置１０８での初期チャネル推定として使用される。
【００４６】
本発明によれば、ランダムアクセス要求プレアンブルとデータ部との間のガード時間間隔Ｔ_Gの使用は、システム１００がこのアイドル期間中に上述した全ての後処理を実施することを可能にさせる。したがって、入ってくる受信データをバッファするために課されるハードウェア要件は最小化され得る。また、共通および専用物理チャネルの両方に対する受信要求のデータ部の事実上同じ構造の使用は、基地局受信器の設計を簡略化する。この新規なランダムアクセス方式の利点は図５と関連して上述されている。
【００４７】
上述したように、ランダムアクセス検出装置１０２は、特殊化された検索器として機能できる。１つ以上の検索器１０４およびランダムアクセス検出装置１０２の両方が、ＲＡＫＥ受信器１０８で使用する経路遅延情報を提供する。したがって、本発明によれば、全てのアップリンク・データ・チャネルがランダムアクセス要求のデータ部に対して事実上同じ方式を使用する場合には、全てのＲＡＫＥ受信器部品（またはＲＡＫＥフィンガー）１０８ａ〜１０８ｎは制御装置１０６によって割り当てられて、ある伝搬経路上で受信された情報を復調できる。したがって、１組のＲＡＫＥ部品が専用物理チャネル（従来のアップリンク・データ）用およびランダムアクセス・モードの動作での共通物理チャネル上のデータ・パケット送信用の両方に共用され得る。それゆえに、本発明によって実施されたランダムアクセス方式によれば、必要なＲＡＫＥ部品の組を最小化することができる。
【００４８】
図７は、図６に示されたランダムアクセス検出器装置１０２の機能を実施するために使用され得る例示のランダムアクセス検出器装置（２０２）の関連詳細を示すブロック図である。有利なことに、ベースバンド（ＢＢ）信号処理方式が使用され、これは無線周波数（ＲＦ）フロントエンドに複素ダウン変換を含む。複素ダウン変換は、受信信号に正弦および余弦搬送波（両搬送波は同一周波数）を混合することによって実行される。例示のランダムアクセス検出器装置２０２は基地局のランダムアクセス受信器の（１つのアンテナ用の）Ｉ分岐に使用され得る。同様のランダムアクセス検出器装置がＱ分岐用に使用され得る。このように、複素信号の流れは、図示された２重線矢印によって記述されている。
【００４９】
ランダムアクセス検出器装置２０２は整合フィルタ２０４を含む。プレアンブル期間中にのみ使用される整合フィルタは、（基地局によってＭＳに与えられた）プレアンブルの拡散符号に同調されている。整合フィルタ２０４は、ランダムアクセス要求の存在を検出し、ランダムアクセス・パケットのプレアンブル部分を逆拡散し、生成信号をアキュムレータに結合するのに使用される。アキュムレータは複数個のアキュムレータ部を含む。アキュムレータ部の各々は、ブロック積分／減衰モジュール２０６ｉ−ｎ（ここで、ｉ＝１からｎ）と、関連の署名発生器部２０８ｉ−ｎとを含む。各受信プレアンブルはユニーク署名パターンを含み、各アキュムレータ部（ｉ−ｎ）は受信されるべき可能な署名パターンの１つに同調される。したがって、異なる受信ランダムアクセス要求は、（署名発生器部分２０８ｉ−ｎからの）所望の署名シンボルで符号整合フィルタ２０４の出力を再変調（２０５ｉ−ｎ）するとともにブロック積分／減衰モジュール２０６ｉ−ｎで再変調信号をコヒーレントに累計することによって、分離され得る。
【００５０】
各アキュムレータ部（ブロック積分／減衰モジュール２０６ｉ−ｎ）の出力は各ピーク検出装置２１０ｉ−ｎに結合されている。プレアンブル期間の終了時に、各ピーク検出装置２１０ｉ−ｎは、所定の検出閾値を越える各信号ピークを求めてそれの各アキュムレータ（モジュール２０６ｉ−ｎ）から出力信号を検索する。次いで、各ピーク検出装置２１０ｉ−ｎは、各ピーク信号の時間位置τ_i−τ_M（すなわち、プレアンブルの「Ｍ」シンボル期間中）を計測する。そのピークの絶対値が所定の閾値を越えると、関係の時間位置（時間遅延）値τ_i−τ_Mが制御装置１０６およびチャネル推定装置２１２ｉに出力される。チャネル推定器を使用して、ランダムアクセス要求の以後のデータ部分を復調するために割り当てられているＲＡＫＥフィンガー１０８ａ−ｎのチャネル推定器の低域通過フィルタ用の初期値を与える。これらの初期値
【外２】

は、測定された時間位置τ_i−τ_Mでブロック積分／減衰モジュール２０６から取られる。このように、各時間遅延位置での累計結果（複素ピーク値）は、制御器装置１０６に出力されて、ＲＡＫＥフィンガー１０８ａ−ｎを選択するために使用される。各チャネル推定装置（アキュムレータ分岐）２１２ｉ−ｎの出力は各署名パターンＳ_i−Ｓ_nに対応する。
【００５１】
図８は、図６に示した検索装置１０４の機能を実施するのに使用され得る例示の検索器装置（３０４）の関連詳細を示すブロック図である。例示の検索器装置３０４は、使用されている専用データ・チャネルのパイロット・シーケンスと整合している符号整合フィルタ３０６を含む。整合フィルタ３０６からの複素信号出力の絶対値の２乗（３０８）は、入力複素信号の周波数オフセットのため積分／減衰装置３１０で（シンボル毎に）非コヒーレント的に累計される。経路選択装置３１２は、各ピークを所定の閾値と比較することによって、積分／減衰装置３１０（遅延電力スペクトルまたはＤＰＳ）からの出力中の最高ピークを検索する。最高ピーク信号値と関連する経路遅延τ_i−τ_kは、制御装置１０６に出力されて、ＲＡＫＥフィンガー１０８ａ−ｎを選択するために使用される。
【００５２】
図９は、図６に示したＲＡＫＥフィンガー１０８ａ−ｎの機能を実施するために使用され得る例示のＲＡＫＥフィンガー（４０８ａ−ｎ）の関連詳細を示すブロック図である。ＲＡＫＥ受信器装置１０８は複数個のＲＡＫＥフィンガー１０８ａ−ｎ（例えば、４０８ａ−ｎ）を含む。各フィンガー４０８ａ−ｎは各経路遅延（τ_i）に割り当てられる。各トラヒック・チャネル／ユーザーは１つのＲＡＫＥ受信器装置１０８（４０８）を必要とする。異なる遅延時間τ_iは制御された可変遅延バッファ４１０の使用によって補償される。τ_iの初期設定は、制御装置１０６（図６）およびトラッキング制御装置４１２を介して図７のランダムアクセス検出器装置２０２から与えられる。τ_iの実際の値は、制御装置１０６（図６）およびトラッキング制御装置４１２を介して図８の検索器装置３０４から与えられるか、時間遅延推定装置４１５によって推定される。後者のオプションについては、時間遅延推定装置４１５は、非コヒーレント時間遅延を計算するため、符号発生器４１３および遅延バッファ４１０からの入力を使用して既知の早遅遅延弁別器（遅延ロックループ技術）で実施され得る。受信（入力）信号は、使用された元の拡散符号の複素共役（４１６）で逆拡散（４１３）され、シンボル毎にコヒーレントに累計される（４１８）。各受信シンボルは、複素共役チャネル推定
【外３】

によって重み付けされる。
【００５３】
チャネル推定は、チャネル推定器装置４１４による同様な方法であるが入力パイロット・チャネルに基づいて、計算される。チャネル推定積分／減衰装置４２０からのコヒーレントに累計された逆拡散パイロット符号は低域通過フィルタ４２２を介して渡される。ＲＡＫＥフィンガー装置出力（１０８ａ−ｎ）の実数部（４２４）が組み合わされて、ＲＡＫＥ受信器１０８の出力であるソフト決定値を形成する。このように、（制御装置１０６当たりの）割り当てられたＲＡＫＥフィンガーの数は、検索器装置１０４によって選択された正しい経路遅延の数に依存する。
【００５４】
本発明の方法および装置の好ましい実施の形態を添付図面に示すとともに上記詳細な説明に記載したが、本発明は開示された実施の形態に限定されず、請求の範囲によって明らかにされ定義された本発明の要旨から逸脱することなく多数の再配置，変形および置換が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ランダムアクセス要求の既存のチャネル・フレーム構造を示す図である。
【図２】 ランダムアクセス要求の第２の既存のチャネル・フレーム構造を示す図である。
【図３】 連続アクセス（時間）スロットで行なわれるランダムアクセス要求の既存のチャネル・フレーム構造を示す図である。
【図４】 本発明の好ましい実施の形態によるＷＣＤＭＡ移動通信システムにおけるランダムアクセス・チャネルに対するＩ／Ｑ多重化フレーム構造を示す図である。
【図５】 本発明の好ましい実施の形態よるＭＳによって送信されるべきランダムアクセス要求のデータ部に対するチャネル化符号割当ての一例を示する符号ツリー図である。
【図６】 本発明の好ましい実施の形態よるＷＣＤＭＡ基地局受信器で検出ランダムアクセス要求のデータ部を逆拡散するためのＲＡＫＥ受信器部品を割り当てる際に使用する例示のシステムの簡略ブロック図である。
【図７】 図６に示したランダムアクセス検出器の機能を実施するために使用され得る例示のランダムアクセス検出器装置の関連詳細を示すブロック図である。
【図８】 図６に示した検索器装置の機能を実施するために使用され得る例示の検索器装置の関連詳細を示すブロック図である。
【図９】 図６に示したＲＡＫＥフィンガーの機能を実施するために使用され得る例示のＲＡＫＥフィンガーの関連詳細を示すブロック図である。

Claims (35)

1. 基地局に対しランダムアクセス・チャネルでランダムアクセス・フレーム構造を送信するための移動端末であって、前記ランダムアクセス・フレーム構造が
   少なくとも１つの所定の署名パターンを含むプレアンブルと、
   データ部と、
   前記プレアンブルと前記データ部との間のガード部とを有する、
   移動端末。
2. 移動端末からランダムアクセス・チャネルでランダムアクセス・フレーム構造を受信する基地局であって、前記ランダムアクセス・フレーム構造が
   少なくとも１つの所定の署名パターンを含むプレアンブルと、
   データ部と、
   前記プレアンブルと前記データ部との間のガード部とを有する、
   基地局。
3. 移動端末から移動通信システムへランダムアクセス・チャネルでランダムアクセス・フレーム構造を送信する方法であって、
   前記ランダムアクセス・フレーム構造が、
   少なくとも１つの所定の署名パターンを含むプレアンブルと、
   データ部と、
   前記プレアンブルと前記データ部との間のガード部と、
   を含む、
   方法。
4. 前記プレアンブルが前記少なくとも１つの所定の署名パターンによって変調される、請求項３記載の方法。
5. 複数個の直交符号からランダムに選択された署名パターンによって前記プレアンブルが変調される、請求項４記載の方法。
6. 前記移動通信システムがＣＤＭＡシステムを含む、請求項５記載の方法。
7. 前記データ部がユーザー・データと少なくとも１つのパイロット・シンボルとを含む、請求項３記載の方法。
8. 前記データ部がユーザー・データを含むがパイロット・シンボルを含まない、請求項３記載の方法。
9. 前記ユーザー・データがＩ分岐またはＱ分岐上で送信される、請求項８記載の方法。
10. 署名検出およびＲＡＫＥ受信器割当てが前記ガード部と関連する時間間隔中に起こる、請求項３記載の方法。
11. 前記少なくとも１つのパイロット・シンボルがＩ分岐またはＱ分岐上で送信される、請求項７記載の方法。
12. 前記データ部がレートインディケータを含む、請求項３記載の方法。
13. 前記レートインディケータが、予め選択された複数個の署名パターンの少なくとも１つによって割り当てられるようにした所定の送信データレートを示している、請求項１２記載の方法。
14. 前記レートインディケータが前記ランダムアクセス・チャネルの制御部に含まれる、請求項１２記載の方法。
15. 前記レートインディケータが前記制御部の初めに含まれる、請求項１４記載の方法。
16. 前記レートインディケータが前記制御部上に拡散されている、請求項１４記載の方法。
17. 前記データ部が前記レートインディケータによって示された可変のデータ長を有する、請求項１２記載の方法。
18. 前記ランダムアクセス・チャネルの送信レートが所定の拡散係数で示されている、請求項３記載の方法。
19. 所定の移動局と関連している所定の符号で前記データ部が拡散される、請求項３記載の方法。
20. 複数の移動局に割り当てられた所定の符号で前記データ部が拡散される、請求項３記載の方法。
21. 前記ランダムアクセス・チャネルの制御部が第１の拡散符号で拡散され、前記データ部が第２の拡散符号で拡散され、前記第１の拡散符号が前記第２の拡散符号と直交する、請求項２０記載の方法。
22. 前記第１および第２の拡散符号がそれぞれ符号ツリーのサブツリーと関連している、請求項２１記載の方法。
23. 前記移動通信システムにおける共通物理チャネルと専用物理チャネルの両方におけるデータ部が事実上同じ構造である、請求項３記載の方法。
24. 移動端末から移動通信システムにランダムアクセス・チャネル上で送信されるランダムアクセス・フレーム構造を送信する方法であって、前記ランダムアクセス・フレーム構造が、
    少なくとも１つの所定の署名パターンを含むプレアンブルと、
    データ部と、
    前記プレアンブルと前記データ部との間のガード部であって、前記移動端末と前記移動通信システムとの間の送信の中断を可能にするガード部と、
    を含む、方法。
25. ランダムアクセス要求のタイミングがシステムのフレーム・スロット方式のタイミングと整合するように前記ガード部が設けられている、請求項２４記載の方法。
26. 前記プレアンブルがＩ／Ｑ多重化されている、請求項２４記載の方法。
27. 前記データ部がユーザー・データと少なくとも１つのパイロット・シンボルとを含む、請求項２４記載の方法。
28. 前記データ部が、所定の送信レートおよび予め選択された複数の署名パターンの少なくとも１つと関連するレートインディケータを含む、請求項２４記載の方法。
29. 前記ランダムアクセス・チャネルの制御部が第１の拡散符号で拡散され、前記データ部が第２の拡散符号で拡散され、前記第１の拡散符号が前記第２の拡散符号と直交する、請求項２４記載の方法。
30. 移動端末から移動通信システムにランダムアクセス・チャネル上でランダムアクセス・フレーム構造を送信する方法であって、前記ランダムアクセス・フレーム構造が、
    予め選択された署名パターンによって変調されたＩ／Ｑ多重化プレアンブルと、
    データ部と、
    前記Ｉ／Ｑ多重化プレアンブルと前記データ部との間のガード部であって、該ガード部が前記データ部の到着前に前記移動通信システムによる前記Ｉ／Ｑ多重化プレアンブルの検出を可能にし、したがって、バッファリングを少なくするとともにランダムアクセス遅延を最小にする前記ガード部と、
    を含む、方法。
31. 前記データ部が前記移動通信システムにおける専用物理アップリンク・チャネルの一部分と構造が事実上同じであり、前記ランダムアクセス・チャネルおよび前記専用物理アップリンク・チャネルの両方のフレーム構造が互換性がある、請求項３０記載の方法。
32. 移動通信システムであって、
    ランダムアクセス・チャネル上でランダムアクセス・フレーム構造を送信する移動端末と、
    前記ランダムアクセス・フレーム構造を受信する基地局と
    を含み、
    前記ランダムアクセス・フレーム構造が、
    少なくとも１つの所定の署名パターンを含むプレアンブルと、
    データ部と、
    前記プレアンブルと前記データ部との間のガード部であって、前記移動端末と前記基地局との間の送信の中断を可能にするガード部と、
    を含む、
    移動通信システム。
33. 前記ガード部が前記データ部の到着前に前記基地局による前記プレアンブルの検出を可能にし、したがって、バッファリングの必要性を低下させるとともにランダムアクセス遅延を最小にする、請求項３２記載の移動通信システム。
34. 前記Ｉ／Ｑ多重化されたプレアンブルが、前記移動通信システム内でのランダムアクセス方式およびアップリンク・チャネル方式とのフレーム構造互換性を可能にする、請求項３２記載の移動通信システム。
35. 前記データ部が、所定の送信レートおよび予め選択された複数の署名パターンの少なくとも１つと関係するレートインディケータを含む、請求項３２記載の移動通信システム。

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