JP5088434B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動端末が基地局と同期を取る際にランダムアクセス信号を送信する無線通信装置に関する。

3GPPシステムの次世代システムとして現在基本検討が行なわれているEUTRAN(Evolved UTRAN)においては、移動端末の移動に伴って発生する、異なる基地局がそれぞれカバーするセル間にまたがるハンドオーバは、ハードハンドオーバとなる。ハードハンドオーバにおいては、移動端末が移動前に通信を行なっていた基地局との回線接続が切れたのち、移動端末と移動先基地局との回線がつながる。ハードハンドオーバは、ハンドオーバを行なう直前に移動先基地局のシステム情報を入手したりし、短時間にハンドオーバを行なうことが可能であるが、ハンドオーバ中は、ユーザデータの伝送中断状態が生じる。

また、EUTRANにおいて、アップリンクの無線区間で送信されるランダムアクセス信号を含む、データフレームのプリアンブル部で使用する符号としてCAZAC（Constant Amplitude Zero Auto Correlation）シーケンスの使用が有力となっている。CAZACシーケンスとしては、Zadoff-Chuシーケンス、GCLシーケンスなどがある。以下に、CAZACシーケンスのひとつであるZadoff-Chuシーケンスをあらわす式を示す。

上記式において、Lはシーケンス長、kはシーケンスインデックスである。特に、長さLが素数長の場合、良好な自己相関特性並びに相互相関特性を有する。
図１は、CAZACシーケンスから、EUTRANの無線部アップリンクで使用されるランダムアクセス信号のプリアンブル部を生成する回路の一例のブロック図である。

長さＭ(L)のCAZACシーケンスが、直列/並列変換後、ＤＦＴ部１０に入力され、並列数Ｍの並列信号にフーリエ変換される。この信号は、サブキャリアマッピング部１１に入力され、Ｎ個のサブキャリアにマッピングされる。CAZACシーケンスがマッピングされたサブキャリア信号は、ＩＦＦＴ部１２に入力され、逆フーリエ変換されて、パラレル／シリアル変換部１３に入力される。並列数ＮのＩＦＦＴ部１２の出力信号は、パラレル／シリアル変換部１３によってシリアル信号に変換されて、ランダムアクセスプリアンブルシーケンスとして出力される。

更に、EUTRANでは、システム帯域幅（基地局が無線区間で送信・受信する伝送帯域幅）が最大２０ＭＨｚであり、現時点では端末の送受信最小帯域幅が１０ＭＨｚと想定されている。端末は、少なくとも１０ＭＨｚ幅の信号の送受信を行なう能力を有することになる。また、システム帯域幅が異なる基地局が隣接するようなセル展開が行なわれることが想定されている。システム帯域幅に係わらず端末が初期セルサーチやハンドオーバを行いやすくするために、ダウンリンクの無線区間で送信される同期チャネルや報知信号チャネル（セル、基地局の情報などを伝送するチャネル。以下、報知チャネルと示す）は、ダウンリンクの伝送帯域の中心に配置される。但し、システム伝送帯域幅が２０ＭＨzの場合、同期チャネルを伝送帯域内の２〜３か所に置くことも考えられている。これは、送受信信号帯域幅が１０ＭＨzの移動端末の存在を考慮に入れたものである。

いずれの場合も、全てのサブフレームに同期チャネルが挿入されて送信されるとは限らないが、５、１０又は２０サブフレームごとに同期チャネルが挿入されて送信されることが想定されている。

EUTRANにおいて異なる基地局がカバーする、隣接したセル間のハンドオーバは、ハ−ドハンドオーバであり、ある移動端末が、データ伝送を行なっている最中にハンドオーバを開始する時、その端末に対し送信状態にあったダウンリンクデータの送信は中断され、通信を行なっていた基地局からハンドオーバ先の基地局に転送される。また、ハンドオーバが終了するまで、基地局側のバッファに、その移動端末に対するダウンリンクデータを溜めておく必要があるが、ハンドオーバに要する時間が長くなるにしたがい、バッファに蓄えるべきデータ量が増加する。同様に、その移動端末が基地局側に送信すべきアップリンクデータも、ハンドオーバが開始すると送信を中止し、移動端末側のバッファに溜めておく必要がある。このような場合、ハンドオーバの過程において、あるデータが破棄されてしまう可能性があり、通常のデータの場合、上位レイヤーでの再送が必要となる。また、連続したデータの送信をHARQ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）をベースに行なっている状態で、ハンドオーバが発生した場合、連続したデータに順番に与えられているシーケンス番号の入れ替わりが生じる可能性もある。音声パケットによる音声通話中にハンドオーバを行なう場合も、ダウンリンクの音声パケットもハンドオーバ先の基地局に転送されるが、音声通話の中断が生じる。また、リアルタイムの音声通信であるため、転送された音声パケットの全てが必ずしも転送先で有効に利用されるとは限らない。

以上の点で、データの種類が通常のデータであっても音声パケットであっても、ハンドオーバに要する時間が長くなるのは好ましくない。

ハンドオーバの過程において、端末は、ハンドオーバ先の基地局から送信されるダウンリンク同期チャネルを補足し、同期をとった後、アップリンクでランダムアクセス信号を送信する必要がある。ダウンリンクでの同期がとれた後、速やかにランダムアクセス信号を送信できれば、ハンドオーバに要する時間の短縮が可能になる。

また、CAZACシーケンスをランダムアクセス信号のプリアンブル部として使用する場合、プリアンブル部のPAPR(Peak-to-average power ratio)の値は、使用するCAZACシーケンスの長さLが同じであっても、シーケンスのインデックス、kによって異なる。

図２は、Zadoff-Chuシーケンスを用いた、帯域幅５ＭＨｚのプリアンブル信号のＰＡＰＲ特性を示す図である。

図２において使用したZadoff-Chuシーケンスのシーケンス長は、固定であるが、シーケンスのインデックスｋをさまざまに変えてPAPRを調べている。インデックス値により３ｄＢ以上のPAPRの値の差が生じているのがわかる。すなわち、PAPRの大きなシーケンスほど、平均のパワーに比べ、ピークのパワーが大きいということになる。

移動端末がプリアンブル部を送信する際にプリアンブル部の信号波形を歪ませないようにするためには、PAPRの値がより大きなCAZACシーケンスをプリアンブルとして使用するほど、移動端末の送信部電力増幅器の送信出力のバックオフ量をより大きくする必要がある。通常、バックオフ量を大きくして増幅器を動作させると、増幅器の消費電力は大きくなる。すなわち、送信部電力増幅器は、入力電力に対し、入力電力が小さいところでは、線形的な増幅特性を有するが、この増幅特性は、増幅器により定まるある入力電力値付近から非線形な特性となり、増幅率が飽和し、小さくなる。PAPRが大きなCAZACシーケンスをプリアンブルとして使用した信号を増幅しようとした場合、この信号の平均の電力とピーク電力との差が大きいため、この信号の平均電力が入力される位置が、増幅器の増幅特性の飽和領域に近い部分であると、この信号のピーク電力は、増幅特性の飽和により、線形的に増幅されず、信号に歪みを引き起こすことになる。したがって、信号の歪みをなくすためには、増幅器に入力される信号の平均電力を低くし、信号電力がピークになったときにも、その電力が増幅器の増幅特性が飽和する領域にまで達しないようにする必要がある。増幅器の増幅特性において、入力電力あるいは、出力電力の平均電力が位置する点を動作点といい、動作点の出力飽和点からの減少量をバックオフ量という。

非特許文献には、EUTRANに関する仕様が記載されている。また、非特許文献２には、Zadoff-Chuシーケンス等のCAZACシーケンスについての記載がある。

３ＧＰＰ ＴＲ２５．８１４ ３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ１ＬＴＥ Ａｄ Ｈｏｃ Ｒ１−０６１７１０

本発明の課題は、ハードハンドオーバを行う移動通信システムにおいて、ハンドオーバ時のデータの瞬断の時間を出来るだけ短くし、効果的にハードハンドオーバを実現する無線通信装置を提供することである。

また、本発明の別の課題は、無線基地局から離れた位置から送信される信号（例えばランダムアクセス信号のプリアンブル）のために、送信出力のバックオフを増大してしまうことを抑制することである。

ハンドオーバ時、移動端末はセル端近傍にいるので、移動端末が送信したプリアンブル信号の基地局受信部における受信を成功させるのに必要な送信電力は、基地局の近くにいる移動端末が同じプリアンブル信号を送信する場合よりも大きくなる。また、セル半径が大きいセルのセル端近くから、ランダムアクセス信号のプリアンブル部を送信するのに必要とする送信電力が、その移動端末の最大送信可能電力よりも大きくなる可能性がある。

また、ハンドオーバの過程において、端末は、ハンドオーバ先の基地局から送信されるダウンリンク同期チャネルを補足し、同期をとった後、アップリンクでランダムアクセス信号を送信する必要がある。ダウンリンクでの同期がとれた後、速やかにランダムアクセス信号を送信できれば、ハンドオーバに要する時間の短縮が可能になる。

そこで、本発明では、アップリンク及びダウンリンクの周波数帯域をより狭い周波数帯域に分割し、データを割り振って、無線で通信を行う無線通信装置において、ハンドオーバをすべき旨の通知を受けた場合に、ハンドオーバ先の基地局が送信する同期信号を捕捉する同期信号捕捉手段と、該同期信号を捕捉したタイミングから所定時間後に、アップリンクの周波数帯域内の周波数位置を使って、該ハンドオーバ先の基地局との同期を確立するための同期確立信号を、該ハンドオーバ先の基地局へ送信する同期確立信号送信手段とを備えることを特徴とする無線通信装置を用いる。

好ましくは、ダウンリンクの周波数帯域のうち、同期信号が送信さる周波数位置の関係とアップリンクの周波数帯域のうち、同期確立信号が送信される周波数位置の関係が同様にする。例えば、ダウンリンクの周波数帯域のうち、同期信号が送信さる周波数位置が中心周波数位置に対応する場合は、アップリンクの周波数帯域の中心周波数位置で、同期確立信号を送信する。

また、本発明では、ハンドオーバ先の無線基地局が送信する同期チャネルを受信してから、ランダムアクセスチャネルを介してランダムアクセス信号を送信することで、上り無線回線を確立する移動局において、インデックスが異なる複数のＣＡＺＡＣシーケンスのうち、前記ランダムアクセス信号のプリアンブルとして用いるＣＡＺＡＣシーケンスを所定のＣＡＺＡＣシーケンスに制限し、該制限されたＣＡＺＡＣシーケンスを用いて前記ランダムアクセス信号のプリアンブルを生成するプリアンブル生成部、を備えたことを特徴とする移動局を用いる。

本発明によれば、ハードハンドオーバを行う移動通信システムにおいて、ハンドオーバ時のデータの瞬断の時間を出来るだけ短くし、効果的にハードハンドオーバを実現する無線通信装置を提供することができる。

また、本発明によれば、無線基地局から離れた位置から送信される信号（例えばランダムアクセス信号のプリアンブル）のために、送信出力のバックオフを増大してしまうことを抑制することができる。

CAZACシーケンスから、EUTRANの無線部アップリンクで使用されるランダムアクセス信号のプリアンブル部を生成する回路の一例のブロック図である。 Zadoff-Chuシーケンスを用いた、帯域幅５ＭＨｚのプリアンブル信号のＰＡＰＲ特性を示す図である。 本発明の実施形態の第１の原理を説明する図である。 本発明の実施形態の第２の原理を説明する図である。 本発明の実施形態に基づいてハンドオーバを行う場合のシーケンスを示す図（その１）である。 本発明の実施形態に基づいてハンドオーバを行う場合のシーケンスを示す図（その２）である。 本発明の実施形態に基づいてハンドオーバを行う場合のシーケンスを示す図（その３）である。 本発明の実施形態に従った移動端末のブロック構成図である。 本発明の実施形態に従ったハンドオーバ時の移動元基地局のブロック構成図である。 本発明の実施形態に従ったハンドオーバ時の移動先基地局のブロック構成図である。

本発明の実施形態では、以下のような手段を採用する。
１． ハンドオーバ時に移動先セルの基地局（ハンドオーバ先の基地局）に対して非同期型ランダムアクセス信号を送信してもよいタイミング及び周波数は、移動先セルのダウンリンクの無線区間で同期チャネルが送信されるサブバンド（無線通信に使用する全無線伝送帯域をいくつかの周波数帯域に分けたときの分割された周波数領域のうち、同期チャネルが送信される周波数領域）に対応する移動先セルのアップリンクの無線区間でのサブバンド上で、かつ、移動先セルのダウンリンクの同期チャネルの位置から所定時間だけオフセットしたタイミング（そのタイミングに対応するサブフレーム内）とする。但し、非同期型ランダムアクセス信号のプリアンブル部の長さがセルの大きさによって異なることもある。例えば、大きなセルでは非同期型ランダムアクセス信号のプリアンブル部が複数の連続したサブフレームにまたがることがあるが、非同期型ランダムアクセス信号送信開始するタイミングは、同期チャネルの位置から同じ所定時間オフセットしたタイミングとする。

尚、ハンドオーバの際、移動先セルで使用する非同期型ランダムアクセス信号のプリアンブル部の長さに関する情報は、移動元の基地局からハンドオーバする移動端末に対して通知される。

また、時間オフセット量は一意に決め、１つの移動通信システム内の全セルで共通化する。その際、時間オフセット量は、移動端末が予め記憶部に記憶しておくこともできるし、ハンドオーバ元又は先の無線基地局から指定されることとしてもよい。このように、時間オフセット量が一定であれば、基地局が、各移動端末からのランダムアクセス信号を、一定時間の間全通信周波数帯域に渡って探さなくてもすむので、基地局と移動局との回線の確立が早くなる。

また、移動端末にしてみれば、同期確立後、その同期チャネルの位置に基づいて所定のオフセット時間（Ｔ）で特定されるタイミングでランダムアクセス信号を送信できる。従って、ランダムアクセス信号の受信が不定のタイミングで行われる場合に比べて、基地局側でその不定性を考慮して無用に大きなバッファを確保する必要性が少なくなる。

同期チャネル１つに対してランダムアクセス信号の送信機会（Ｔオフセット時間後）を１回設けることもできるが、複数（例えば２回）設けることができる。例えば、同期チャネルに対してオフセット時間Ｔ、２Ｔ後にランダムアクセス信号の送信機会を与えることもできる。最初の機械で衝突がおきた場合でも、同期チャネルの送信周期を待たずして、次の機会が得られるからである。

また、Ｔの例として、同期チャネルの送信周期より短く設定しておくことが望ましい、また、Ｔを５サブフレーム以下、特に、３〜４サブフレームに設定すると同期チャネルの補足処理、送信処理の双方を行うのに適当であり、都合がよい。

２． １．で示すハンドオーバ時にランダムアクセス信号を送信してもよいタイミング及び周波数を、ハンドオーバの状態ではない他の端末が使用できないようにする。
即ち、ハンドオーバの状態ではない他の端末に対して、ランダムアクセス信号の送信を指定するタイミング、周波数を、このハンドオーバ時のランダムアクセス信号のタイミング及び周波数以外のタイミング、周波数とするのである。

これにより、移動先（ハンドオーバ先）基地局受信部におけるランダムアクセス信号の衝突確率を大きく低減でき、ハンドオーバ所要時間の短縮が可能になる。

３． ある基地局のセルに対してハンドオーバしようとしている端末がいない場合、当該基地局のスケジューラは、２．で示すハンドオーバ時の端末だけが独占的に使用してもよいタイミング及び周波数を、このセル内の他の端末が当該基地局に対し送信しようとしているアップリンク信号用に割り当てる。ハンドオーバ中の端末が存在するか否かの判断は、例えば、隣接セルの基地局やaGW（access Gate Way。Ｗ−ＣＤＭＡシステムの基地局制御装置に対応する）から送信されてくるハンドオーバ関連のシグナリング（ハンドオーバの開始を示すもの、ハンドオーバ対象の端末に関する情報、ハンドオーバしてくる移動端末のための無線リソースの確保を要求するものなど）、更に、ハンドオーバ完了後に端末がハンドオーバ先基地局に対しハンドオーバが完了したことを直接的に（若しくは間接的に）示すために送信する制御信号などを元に行なう。

ハンドオーバしようとしている端末がいない場合に無線リソース（ハンドオーバ端末用ランダムアクセス信号送信タイミング及び周波数）が使用されないことに因る無線リソース利用効率低下を回避できる。

４． ハンドオーバ時にランダムアクセス信号を送信してもよいタイミング及び周波数で使用するプリアンブルに適用するCAZACシーケンスのインデックスは、そのシーケンスを使用した場合のプリアンブル部のPAPRが小さくなるものを使用する。

プリアンブル部送信時の送信信号増幅器における出力パワーバックオフ量を低減できる。ハンドオーバ中の端末は、セル端近傍にいて、基地局からの距離が遠く、高い送信パワーが必要であるが、バックオフ量が小さくなれば、（１）平均送信電力を高くできる、（２）送信電力不足になる可能性を低減できるという効果が得られる。

ＰＡＰＲが小さいものとは、例えば図２においてＰＡＰＲ６ｄＢを超えるインデックス以外のものとすることができる。また、ＰＡＰＲが比較的小さいインデックスとして、インデックスを１〜７５、１３２〜１６８、２２５〜２９８の範囲から選択することもできる。シーケンス長Ｌを、用いて表現すると１〜Ｌ／３、Ｌ／２−Ｌ／１６〜Ｌ／２＋Ｌ／１６、２Ｌ／３〜Ｌ−１の範囲で選択することもできる。

５． ハンドオーバ時にランダムアクセス信号を送信してもよいタイミング及び周波数で使用するプリアンブルに適用するCAZACシーケンスのインデックスの情報は、ハンドオーバを行なう際にハンドオーバ元の基地局がその端末に通知する。

６． ハンドオーバ時に使用するプリアンブル部に適用するCAZACシーケンスのインデックスは、PAPRが小さくなるものを使用する。PAPRが小さいとは、基地局のセルの端に存在する移動端末がランダムアクセス信号を基地局に送信する際、移動端末の送信電力の範囲で、ランダムアクセス信号を正常に基地局で受信できる程度に送信信号増幅器の動作点のバックオフ量が少なくてすむぐらいのPAPRであることを示す。移動端末の状態がどのようなときにどのようなインデックスのシーケンスを使うかは、予め計算して決定しておく。
７． ハンドオーバ時に使用するプリアンブル部に適用するCAZACシーケンスのインデックスの情報は、ハンドオーバを行なう際にハンドオーバ元の基地局がその端末に通知する。

図３は、本発明の実施形態の第１の原理を説明する図である。
図３においては、横軸に周波数、縦軸に時間をとり、ダウンリンクの信号とアップリンクの信号の周波数方向と時間方向の信号の並びを示している。同期チャネルは、ダウンリンクで伝送されるサブフレーム中の、システム帯域の中心周波数付近に設定される。同期チャネルはダウンリンクで伝送される全てのサブフレームで送信されるわけではなく、例えば５又は１０サブフレームに１回の割合で送信される。移動端末と基地局が同期を確立する前は、ダウンリンクの信号とアップリンクの信号は非同期である。そこで、本発明の実施形態では、ハンドオーバを行う場合、ダウンリンクの信号中に同期チャネルを検出したら、その時間から時間オフセットＴｏｆｆｓｅｔ後の時間にあたるアップリンクのサブフレームにランダムアクセス信号を載せて（格納して）移動端末から基地局へ送信する。

ランダムアクセス信号を載せる周波数は、ダウンリンクの同期チャネルがシステム帯域幅の中心周波数付近にあるので、アップリンクのシステム帯域幅の中心周波数付近とする。図３では、斜線部分がランダムアクセス信号を送信するスロットである。送信するランダムアクセス信号は複数の連続するサブフレームにまたがってもよいが、ランダムアクセス信号を送信開始するサブフレームは、ランダムアクセス信号の長さに関わらずダウンリンクの同期チャネルから時間オフセットＴｏｆｆｓｅｔ後の時間にあたるアップリンクのサブフレームとする。仮に、ランダムアクセス信号の送信に失敗した場合（基地局から応答信号が送信されなかった場合）は、再び同様な場所（時間的に後で送信される別のダウンリンクの同期チャネルのタイミングから時間オフセットＴｏｆｆｓｅｔ後のアップリンク上のサブフレーム）において、ランダムアクセス信号の再送を行なう。もちろん、１の同期チャネルに対して複数のランダムアクセス信号の送信機会が与えられている場合は、次の同期チャネルを待たずに、次に送信機会でランダムアクセス信号を送信することができる。

図４は、本発明の実施形態の第２の原理を説明する図である。
図４においても、図３と同様、横軸を周波数、縦軸を時間として、ダウンリンクとアップリンクの信号を示している。図４においては、システム帯域幅が広く、受信側の移動端末の受信帯域がシステム帯域の半分しかないような場合に適応される構成が示されている。すなわち、ダウンリンク信号においては、１つのサブフレーム中の２つの周波数付近に同期チャネルが設けられている（但し、３つ以上の場所で送信されてもかまわない）。

本発明の実施形態においては、ハンドオーバ端末用ランダムアクセス信号を送信する周波数は、アップリング信号のシステム帯域の内、ダウンリンク信号内の同期チャネルが設定されている周波数に対応する、アップリンク信号の周波数帯域内の周波数とする。たとえば、同期チャネルが、ダウンリンク信号の周波数帯域を２分割したそれぞれの帯域の中心部分にある場合には、ランダムアクセス信号も、アップリング信号の周波数帯域を２分割したそれぞれの帯域の中心部分とする。また、ランダムアクセス信号を送信開始するタイミングは、ダウンリンク信号内に同期信号を検出してから、時間オフセットＴｏｆｆｓｅｔ後に対応する、アップリンク信号のサブフレーム内とする。

図４においては、斜線部分がランダムアクセス信号を送信開始するスロットである。同期チャネルが、ダウンリンク信号内の２つのスロットに設けられていたので、ランダムアクセス信号を送っても良いスロットもアップリンク信号内に２箇所存在する。送信するランダムアクセス信号は複数の連続するサブフレームにまたがってもよいが、ランダムアクセス信号を送信開始するサブフレームは、ランダムアクセス信号の長さに関わらずダウンリンクの同期チャネルから時間オフセットＴｏｆｆｓｅｔ後の時間にあたるアップリンクのサブフレームとする。仮に、ランダムアクセス信号の送信に失敗した場合（基地局から応答信号が送信されなかった場合）は、再び同様な場所（時間的に後で送信される別のダウンリンクの同期チャネルのタイミングから時間オフセットＴｏｆｆｓｅｔ後のアップリンク上のサブフレーム）において、ランダムアクセス信号の再送を行なう。

図５〜図７は、本発明の実施形態に基づいてハンドオーバを行う場合のシーケンスを示す図である。

図５は、第１の例を示す。図５において、（移動）端末が周辺セルからの信号（パイロット信号等）の受信電力測定結果等を移動元基地局に送り、移動元基地局がハンドオーバを決定する（１）。すると、移動元基地局から移動先基地局に、ハンドオーバを行う旨の確認、端末の情報等が送られる。移動先基地局では、移動元基地局からの情報を得ると、ハンドオーバ端末専用ランダムアクセス信号送信タイミング及び周波数を、ハンドオーバをしない端末のアップリンクデータ送信用に割り当てないように設定する（２）。

このタイミングと周波数は、前述したように、ダウンリンクの同期チャネルが送信される周波数に対応するアップリンクでの周波数で、端末が同期チャネルを受信してから時間オフセット後のタイミングである。端末が移動元基地局と通信している状態から（２）までは、ハンドオーバを行う端末がいない場合、ハンドオーバ端末用ランダムアクセス信号送信タイミング及び周波数が、ハンドオーバを行わない状態の端末に対して、割り当て可能となっている。移動先基地局で（２）の設定が終わると、ハンドオーバ時に使用するランダムアクセス信号用のCAZACシーケンスのシーケンスインデックスを含むシステム情報が移動元基地局に送られる。このとき、ＰＡＰＲが小さいＣＡＺＡＣシーケンスの中から選択して送信する。先に説明したように、ＰＡＰＲが小さいものとは、例えば図２においてＰＡＰＲ６ｄＢを超えるインデックス以外のものとすることができる。また、ＰＡＰＲが比較的小さいインデックスとして、インデックスを１〜７５、１３２〜１６８、２２５〜２９８の範囲から選択することもできる。シーケンス長Ｌを、用いて表現すると１〜Ｌ／３、Ｌ／２−Ｌ／１６〜Ｌ／２＋Ｌ／１６、２Ｌ／３〜Ｌ−１の範囲で選択することもできる。

但し、システム情報等を移動元基地局に送った後に（２）の設定を行なってもよい。移動先基地局からシステム情報等を受け取った移動元基地局は、ハンドオーバ対象の端末に対し、ハンドオーバ時に使用するCAZACシーケンスのシーケンスインデックスを含む移動先セルのシステム情報を送り、ハンドオーバの開始指示を行う。そして、移動元基地局は、その端末に対する送信未完了のデータがある場合には、移動先基地局へそのデータを転送する。但し、送信未完了のデータは、ハンドオーバが成功した後に転送してもよい。

ハンドオーバの開始指示を受けた端末は、（３）において、移動先セルへの同期処理を開始する。端末は、移動先基地局からのダウンリンクの同期チャネルを捕捉し（４）、移動先基地局へランダムアクセス信号（同期確立信号）プリアンブル部を送る。プリアンブル部には制御情報等を多重（コード多重、時間多重等）してもよい。このとき、ランダムアクセス信号プリアンブル部の送信には、ハンドオーバ端末専用ランダムアクセス信号送信用のタイミング及び周波数を使用する。移動先基地局がランダムアクセス信号プリアンブル部を受信し、そのプリアンブル部のシーケンスを正しく認識するのに成功すれば、プリアンブル部受信確認通知と、アップリンクデータ送信タイミング及び周波数の通知を端末に対して行う。端末は、これらの通知を受け取ると、ハンドオーバ完了通知を示す信号を移動先基地局に送り、移動先基地局は、これを受け取ると、端末との間の無線リンク確立に必要な処理が完了次第、ハンドオーバ完了通知信号を移動元基地局へ送る。その後、移動先基地局は、ハンドオーバ端末専用ランダムアクセス信号送信タイミング及び周波数をハンドオーバを行っていない端末のアップリンクデータの送信用として割り当てることを再開する（５）。

図５の（２）〜（５）の間は、ハンドオーバする端末用ランダムアクセス信号の送信タイミング及び周波数が、ハンドオーバ中の端末に対し、独占的に割り当てられる時間区間である。（５）の後は、他にハンドオーバ中の端末がない場合、ハンドオーバする端末用ランダムアクセス信号送信タイミング及び周波数が、ハンドオーバを行わない状態の端末に対し、割り当てられる。

図６は、第２の例を示す。図６において、（移動）端末が周辺セルからの信号（パイロット信号等）の受信電力測定結果等を移動元基地局に送り、移動元基地局がハンドオーバを決定する（１）。すると、移動元基地局から移動先基地局に、ハンドオーバを行う旨の確認、端末の情報等が送られる。移動先基地局では、移動元基地局からの情報を得ると、ハンドオーバ端末専用ランダムアクセス信号送信タイミング及び周波数を、ハンドオーバをしない端末のアップリンクデータ送信用に割り当てないように設定する（２）。

このタイミングと周波数は、前述したように、ダウンリンクの同期チャネルが送信される周波数に対応するアップリンクの周波数で、端末が同期チャネルを受信してから時間オフセット後のタイミングである。端末が移動元基地局と通信している状態から（２）までは、ハンドオーバを行う端末がいない場合、ハンドオーバ端末用ランダムアクセス信号送信タイミング及び周波数が、ハンドオーバを行わない状態の端末に対して、割り当て可能となっている。図５の第１の例では、移動先基地局で（２）の設定が終わると、ハンドオーバ時に使用するランダムアクセス信号用のCAZACシーケンスのシーケンスインデックスを含むシステム情報が移動元基地局に送られる。但し、システム情報等を移動元基地局に送った後に（２）の設定を行なってもよい。しかし、図６の第２の例では、ランダムアクセス信号用のCAZACシーケンスとしてどのシーケンスを使用するかは、システムの仕様等によって予め決めておき、移動先基地局から移動元基地局を介して端末に送られるシステム情報には、CAZACシーケンスの情報は含まない。移動元基地局は、端末に対し、移動先セルのシステム情報を送り、ハンドオーバの開始指示を行う。そして、移動元基地局は、その端末に対する送信未完了のデータがある場合には、移動先基地局へそのデータを転送する。但し、送信未完了のデータは、ハンドオーバが成功した後に転送してもよい。

ハンドオーバの開始指示を受けた端末は、（３）において、移動先セルへの同期処理を開始する。端末は、移動先基地局からのダウンリンクの同期チャネルを捕捉し（４）、移動先基地局へランダムアクセス信号プリアンブル部を送る。プリアンブル部には制御情報等を多重（コード多重、時間多重等）してもよい。このとき、ランダムアクセス信号プリアンブル部の送信には、ハンドオーバ端末専用ランダムアクセス信号送信用のタイミング及び周波数を使用する。移動先基地局がランダムアクセス信号プリアンブル部を受信し、そのプリアンブル部のシーケンスを正しく認識するのに成功すれば、プリアンブル受信確認通知と、アップリンクデータ送信タイミング及び周波数の通知を端末に対して行う。端末は、これらの通知を受け取ると、ハンドオーバ完了通知を移動先基地局に送り、移動先基地局は、これを受け取ると、端末との間の無線リンク確立に必要な処理が完了次第、ハンドオーバ完了通知信号を移動元基地局へ送る。その後、移動先基地局は、ハンドオーバ端末専用ランダムアクセス信号送信タイミング及び周波数をハンドオーバを行っていない端末のアップリンクデータの送信用として割り当てることを再開する（５）。

図６の（２）〜（５）の間は、ハンドオーバする端末用ランダムアクセス信号の送信タイミング及び周波数が、ハンドオーバ中の端末に対し、独占的に割り当てられる時間区間である。（５）の後は、他にハンドオーバ中の端末がない場合、ハンドオーバする端末用ランダムアクセス信号送信タイミング及び周波数が、ハンドオーバを行わない状態の端末に対し、割り当てられる。

図７は、第３の例を示す。図７において、（移動）端末が周辺セルからの信号（パイロット信号等）の受信電力測定結果等を移動元基地局に送り、移動元基地局がハンドオーバを決定する（１）。すると、移動元基地局から移動先基地局に、ハンドオーバを行う旨の確認、端末の情報等が送られる。第３の例においては、ハンドオーバ端末専用ランダムアクセス信号送信タイミング及び周波数をランダムアクセス信号専用に予め設定しておき、他の用途には使用しないようにしておく。このタイミングと周波数は、前述したように、ダウンリンクの同期チャネルが送信される周波数に対応するアップリンクの周波数で、端末が同期チャネルを受信してから時間オフセット後のタイミングである。移動先基地局は、ハンドオーバ時に使用するランダムアクセス信号用のCAZACシーケンスのシーケンスインデックスを含むシステム情報を移動元基地局に送る。移動元基地局は、端末に対し、ハンドオーバ時に使用するCAZACシーケンスのシーケンスインデックスを含む移動先セルのシステム情報を送り、ハンドオーバの開始指示を行う。そして、移動元基地局は、その端末に対する送信未完了のデータがある場合には、移動先基地局へそのデータを転送する。但し、送信未完了のデータは、ハンドオーバが成功した後に転送してもよい。

ハンドオーバの開始指示を受けた端末は、（２）において、移動先セルへの同期処理を開始する。端末は、移動先基地局からのダウンリンクの同期チャネルを捕捉し（３）、移動先基地局へランダムアクセス信号プリアンブル部を送る。このとき、ランダムアクセス信号プリアンブル部の送信には、ハンドオーバ端末専用ランダムアクセス信号送信用のタイミング及び周波数を使用する。移動先基地局がランダムアクセス信号を含んだプリアンブルを受信し、そのプリアンブル部のシーケンスを正しく認識するのに成功すれば、プリアンブル受信確認通知と、アップリンクデータ送信タイミング及び周波数の通知を端末に対して行う。端末は、これらの通知を受け取ると、ハンドオーバ完了通知信号を移動先基地局に送り、移動先基地局は、これを受け取ると、端末との間の無線リンク確立に必要な処理が完了次第、ハンドオーバ完了通知信号を移動元基地局へ送る。

図８は、本発明の実施形態に従った移動端末のブロック構成図である。
受信アンテナから信号を受信すると、無線部１０が復調し、復号部１１が信号を復号して、ユーザデータ／音声パケット、制御信号、ハンドオーバ時使用シーケンス情報、ハンドオーバ指示信号を得る。また、無線部１０の出力は、ダウンリンク同期チャネル受信処理部１３に与えられ、同期チャネルの受信処理が行われ、受信結果がハンドオーバ動作制御部１４に与えられる。ハンドオーバ動作制御部１４は、同期チャネルを受信するために受信周波数を制御する受信周波数制御部１２、ランダムアクセス信号に使用するシーケンスを決定するシーケンス決定部１５（ランダムアクセス信号に使用するシーケンスはハンドオーバ元の無線基地局から通知することが例として考えられる）、ランダムアクセス信号のタイミングと周波数を判断するランダムアクセス信号送信タイミング及び周波数判断部１９を制御する。

ランダムアクセス信号送信タイミング及び周波数判断部１９の判断に従って、送信周波数制御部２０は、無線部２８と変調部２７を制御して、ランダムアクセス信号を、本発明で定められるタイミング及び周波数で送信させる。シーケンス決定部１５で、どのシーケンスを使用するかが決定されると、プリアンブル信号用シーケンス生成部１６において、決定されたシーケンスが生成され、ランダムアクセスプリアンブル信号生成部１７が、当該シーケンスを使って、ランダムアクセス信号を含むプリアンブル信号を生成する。これが、制御情報とともに、多重部１８で多重され、切替部２６に入力される。

一方、音声パケットやユーザデータ、周辺セル測定結果は、多重／切替部２１に入力され、多重あるいは切替出力され、チャネルコーディング部２２においてコーディングされる。制御信号もチャネルコーディング部２３において、コーディングされる。チャネルコーディング部２２、２３の出力は、多重／切替部２４において、多重出力、あるいは、切替出力され、物理チャネル生成部２５において、物理チャネルにマッピングされ、切替部２６に入力される。切替部２６では、多重部１８からの信号と物理チャネル生成部２５からの信号を切替出力し、変調部２７及び無線部２８を介して、送信アンテナに送る。

図９は、本発明の実施形態に従ったハンドオーバ時の移動元基地局のブロック構成図である。
受信アンテナで受信された信号は、無線部３０において、復調され、復号部３１において復号される。復号された信号からは、周辺セル測定結果が得られ、ハンドオーバ判断部３２が、周辺セル測定結果を送ってきた当該端末にハンドオーバが必要か否かを判断する。ハンドオーバが必要と判断された場合には、端末の移動先基地局へ、ハンドオーバを行うことの確認情報と、ハンドオーバ対象端末の情報が送られる。

端末の移動先基地局から、移動先基地局のシステム情報及びハンドオーバ時に使用するランダムアクセス信号プリアンブルシーケンス情報（例えば、ＰＡＰＲが小さいシーケンスを特定するシーケンス長Ｌ、インデックスＫ等の情報）が送られてくると、ハンドオーバ動作処理部３３は、ハンドオーバ開始指示信号、移動先基地局のシステム情報、及び、ハンドオーバ時に使用するランダムアクセス信号プリアンブルシーケンス情報を生成し、物理チャネル生成部３４において、これらの情報を物理チャネルにマッピングさせ、変調部３５及び無線部３６を介して、送信アンテナから当該端末に対し送出させる。

図１０は、本発明の実施形態に従ったハンドオーバ時の移動先基地局のブロック構成図である。
まず、端末の移動元基地局からハンドオーバ確認情報と、ハンドオーバ対象端末情報を受け取る。すると、ハンドオーバ動作処理部４２は、端末の移動元基地局へ、ハンドオーバ時に使用するランダムアクセス信号プリアンブルシーケンス情報、及び、基地局のシステム情報を送る。また、ハンドオーバ動作処理部４２は、アップリンク無線リソース管理部４７に、ハンドオーバ端末用ランダムアクセス信号の送信タイミング、及び、周波数の使用制限依頼と、ハンドオーバ端末がハンドオーバ完了するまでに使用するアップリンク無線リソースの割り当て依頼を行う。アップリンク無線リソース管理部４７は、アップリンク無線リソースの割り当て情報を物理チャネル生成部４８、変調部４９、無線部５０を介して、端末に送る。

ハンドオーバ対象の端末からの信号を、受信アンテナ、無線部４０、復号部４１を介して受信すると、ランダムアクセス受信信号検出処理部４３がランダムアクセス信号が送られてきたか否かを検出する。ランダムアクセス信号の検出処理は、ハンドオーバ動作処理部４２、受信プリアンブル確認部４４の制御の下に、ランダムアクセス受信信号検出処理部４３が行う。受信プリアンブル確認部４４は、ランダムアクセス信号プリアンブルの受信を確認すると、物理チャネル生成部４８、変調部４９、無線部５０を介して、端末にプリアンブルの受信確認情報を送る。ランダムアクセス信号が受信されると、ランダムアクセス信号受信タイミング検出部４５が、ランダムアクセス信号の受信タイミングを検出し、端末の送信タイミングのずれを算出して、アップリンク送信タイミング補正情報信号を生成し、この信号を物理チャネル生成部４８、変調部４９、無線部５０を介して、端末に送る。

ハンドオーバ完了判断部４６は、端末から送られてくる端末側ハンドオーバ処理完了通知信号が受信された場合、ハンドオーバが完了したと判断し、アップリンク無線リソース管理部４７に、ハンドオーバ端末用ランダムアクセス信号送信タイミング及び周波数の解放依頼を通知し、端末との間の無線リンク確立に必要な処理が完了次第、端末の移動元基地局へ、ハンドオーバ完了通知信号を送る。なお、端末がハンドオーバを実行する際に受信する移動先基地局からの同期チャネルは、物理チャネル生成部４８、変調部４９、無線部５０を介して、送信アンテナから送られる。

上記構成は、図５のシーケンスに対応する構成であるが、図６及び図７の場合の構成は、当業者によれば、容易に想到されるであろう。

Claims (13)

1. アップリンク及びダウンリンクの周波数帯域をそれぞれサブ周波数帯域に分割し、アップリンク及びダウンリンクの無線フレームをそれぞれサブフレームに時分割し、該サブ周波数帯域及びサブフレームにデータを割り振って、無線で通信を行う無線通信装置を有する無線通信システムにおいて、
   前記無線通信装置は、
   ハンドオーバを実施する場合に、ハンドオーバ先の基地局が送信する同期信号を捕捉する同期信号捕捉手段と、
   ダウンリンクの周波数帯域内で該同期信号を捕捉したタイミングを基準として所定時間後のサブフレームで、アップリンクのいずれかのサブ周波数帯域に対応する周波数位置を用いて、該ハンドオーバ先の基地局との同期を確立するための同期確立信号を、該ハンドオーバ先の基地局へ送信する同期確立信号送信手段と
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記同期確立信号の送信に使われるタイミング及び周波数位置は、ハンドオーバ中の前記無線通信装置に使用が許可されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記同期確立信号の送信に使われるタイミング及び周波数位置は、基地局のセル内にハンドオーバ中の前記無線通信装置が存在しない場合には、該基地局のセル内の他の無線通信装置が同期確立信号以外の信号を送信するのに使われることを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記同期確立信号は、データフレームのプリアンブル部に所定の信号シーケンスを含む信号であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記信号シーケンスとして、Zadoff-Chuシーケンスを用いることを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
6. ハンドオーバ中の前記無線通信装置が使用する前記プリアンブル部のピーク対平均電力比（PAPR）が、ハンドオーバ中でない他の無線通信装置が前記同期確立信号を送信すべきタイミング及び周波数以外で信号を送信する場合に使用するデータフレームのプリアンブル部のピーク対平均電力比よりも小さくなるような信号シーケンスを、ハンドオーバ中の該無線通信装置が使用することを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
7. アップリンク及びダウンリンクの周波数帯域をそれぞれサブ周波数帯域に分割し、アップリンク及びダウンリンクの無線フレームをそれぞれサブフレームに時分割し、該サブ周波数帯域及びサブフレームにデータを割り振って、無線で通信を行う無線通信システムにおいて、
   無線基地局と移動局とを備え、該移動局が、
   ハンドオーバ先の無線基地局が送信する同期チャネルを受信してから、ランダムアクセスチャネルを介してランダムアクセス信号を送信することで、上り無線回線を確立する制御部と、
   前記ランダムアクセス信号の送信タイミングを、ダウンリンクの周波数帯域内で前記同期チャネルを受信したタイミングを基準として所定時間後のサブフレームで、該ランダムアクセス信号の同期チャネルに対応する周波数位置に設定する設定部と、
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
8. アップリンク及びダウンリンクの周波数帯域をそれぞれサブ周波数帯域に分割し、アップリンク及びダウンリンクの無線フレームをそれぞれサブフレームに時分割し、該サブ周波数帯域及びサブフレームにデータを割り振って、無線で通信を行う無線通信システムにおいて、
   無線基地局と移動局とを備え、該移動局が、
   ハンドオーバ先の無線基地局が送信する同期チャネルを受信してから、ランダムアクセスチャネルを介してランダムアクセス信号を送信することで、上り無線回線を確立する制御部と、
   前記ランダムアクセス信号の送信タイミングを、ダウンリンクの周波数帯域内で前記同期チャネルを受信したタイミングを基準として所定時間後のサブフレームに設定する設定部と、
   インデックスが異なる複数のCAZAC（Constant Amplitude Zero Auto Correlation）シーケンスのうち、前記ランダムアクセス信号のプリアンブルとして用いるCAZACシーケンスを所定のCAZACシーケンスに制限し、該制限されたCAZACシーケンスを用いて前記ランダムアクセス信号のプリアンブルを生成するプリアンブル生成部と、
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
9. 前記CAZACシーケンスとして、Zadoff-Chuシーケンスを用いることを特徴とする請求項８に記載の無線通信システム。
10. 前記制限されたCAZACシーケンスは、前記複数のCAZACシーケンスのうちの他のCAZACシーケンスに対して、ピーク対平均電力比（PAPR）が小さい性質を有する、ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信システム。
11. アップリンク及びダウンリンクの周波数帯域をそれぞれサブ周波数帯域に分割し、アップリンク及びダウンリンクの無線フレームをそれぞれサブフレームに時分割し、該サブ周波数帯域及びサブフレームにデータを割り振って、無線で通信を行う無線通信システムにおいて、
    基地局と端末とを備え、該基地局は、
    前記端末が自基地局を認識可能とするために、ダウンリンクで同期信号を送信する同期信号送信手段と、
    他の基地局のセル内の端末が、自基地局のセル内にハンドオーバして、移動してくる旨のハンドオーバ通知を受けるハンドオーバ通知受理手段と、
    ハンドオーバ通知を受理した場合、ハンドオーバして自基地局のセル内に移動してくる端末から、ダウンリンクの周波数帯域内で前記同期信号を捕捉したタイミングを基準として所定のタイミングのサブフレームで、アップリンクのいずれかのサブ周波数帯域に対応する周波数位置を用いて送信される同期確立信号を受信する同期確立信号受信手段と、
    該同期確立信号の受信タイミングから、前記端末がアップリンクで信号を送信する場合の送信タイミングを、前記端末に通知する送信タイミング通知手段と、
    を備えることを特徴とする無線通信システム。
12. 前記同期確立信号に使用すべき信号シーケンスを、前記端末に通知する信号シーケンス通知手段
    を備えることを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
13. 前記ハンドオーバして自基地局のセル内に移動してくる端末が前記同期確立信号を送信するのに使用するタイミング及び周波数位置を、ハンドオーバしない端末に使用させないことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。

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