JP5878594B2 - ユーザ端末、無線通信方法及び無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、次世代移動通信システムにおけるユーザ端末、無線通信方法及び無線通信システムに関する。

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいて、さらなる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）が仕様化された（非特許文献１）。

ＬＴＥではマルチアクセス方式として、下り回線（下りリンク）にＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）をベースとした方式を用い、上り回線（上りリンク）にＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）をベースとした方式を用いている。

ＬＴＥからのさらなる広帯域化及び高速化を目的として、例えばＬＴＥアドバンスト又はＬＴＥエンハンスメントと呼ばれるＬＴＥの後継システム（ＬＴＥ−Ａとも呼ばれる）が検討され、ＬＴＥ Ｒｅｌ．１０／１１として仕様化されている。ＬＴＥ Ｒｅｌ．１０／１１のシステム帯域は、ＬＴＥシステムのシステム帯域を一単位とする少なくとも１つのコンポーネントキャリア（ＣＣ：Component Carrier）を含んでいる。このように、複数のＣＣを集めて広帯域化することをキャリアアグリゲーション（ＣＡ：Carrier Aggregation）という。

ＬＴＥのさらなる後継システムであるＬＴＥ Ｒｅｌ．１２においては、複数のセルが異なる周波数帯（キャリア）で用いられる様々なシナリオが検討されている。複数のセルを形成する無線基地局が実質的に同一の場合には、上述のＣＡを適用可能である。一方、各セルを形成する無線基地局が完全に異なる場合には、デュアルコネクティビティ（ＤＣ：Dual Connectivity）を適用することが検討されている。

3GPP TS 36.300 "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2"

ＬＴＥシステムでは、初期接続や同期確立、通信再開などに用いる物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：Physical Random Access Channel）の重要性が高い。非デュアルコネクティビティの場合には、２つ以上のＰＲＡＣＨが同時に送信されることはなく、ＰＲＡＣＨの電力割り当てが最優先で行われていた。

しかしながら、デュアルコネクティビティを用いる無線通信システムにおいては、複数のＰＲＡＣＨを同時送信する場合がある。このため、各ＰＲＡＣＨの送信電力が適切に設定されない場合、システムのスループットが劣化する恐れがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、デュアルコネクティビティを用いる無線通信システムにおいて、システムのスループット低下を抑制することができるユーザ端末、無線通信方法及び無線通信システムを提供することを目的の１つとする。

本発明の一態様に係るユーザ端末は、第１のセルグループ（ＣＧ）及び第２のＣＧを含む複数のＣＧを用いて通信するユーザ端末であって、各ＣＧでＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）を送信する送信部と、前記ＰＲＡＣＨの送信電力を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、オーバラップして送信される複数のＣＧのＰＲＡＣＨの総送信電力が許容最大送信電力を超える場合、前記第１のＣＧのＰＲＡＣＨに優先的に送信電力を割り当てるように制御し、前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨを再送する場合、前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨの送信試行回数に基づいてパワーランピングを行うように制御し、前記総送信電力が前記許容最大送信電力を超えることにより前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨの送信電力をドロップする場合、前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨの送信試行回数を増加しないように制御することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、デュアルコネクティビティを用いる無線通信システムにおいて、システムのスループット低下を抑制することが可能となる。

ランダムアクセスの概要を示す図である。 キャリアアグリゲーション及びデュアルコネクティビティにおけるセル構成の一例を示す図である。 デュアルコネクティビティのランダムアクセスを説明する図である。 デュアルコネクティビティの送信電力制御を説明する図である。 第１の実施形態におけるＰＲＡＣＨのパワーランピングの一例を説明する図である。 第２の実施形態におけるＰＲＡＣＨのパワーランピングの一例を説明する図である。 第３の実施形態におけるＰＲＡＣＨのパワーランピングの一例を説明する図である。 各実施形態におけるＰＲＡＣＨの再送の一例を示す図である。 第１及び第３の実施形態において、ランプアップ量を式３で算出する場合の一例を示す図である。 第１及び第３の実施形態において、ランプアップ量を式４で算出する場合の一例を示す図である。 第１及び第３の実施形態において、ランプアップ量を式４の変形例としての式３で算出する場合の一例を示す図である。 第１及び第３の実施形態において、ランプアップ量を式５で算出する場合の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る無線基地局の全体構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る無線基地局の機能構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るユーザ端末の全体構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るユーザ端末の機能構成の一例を示す図である。

ＬＴＥシステムでは、初期接続や同期確立、通信再開などに際し、上りリンクで物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：Physical Random Access Channel）を送信してランダムアクセスを行う。ランダムアクセスは、衝突型ランダムアクセス（ＣＢＲＡ：Contention-Based Random Access）と非衝突型ランダムアクセス（Ｎｏｎ−ＣＢＲＡ）という２種類のタイプに分けることができる。なお、非衝突型ＲＡは、コンテンションフリーＲＡ（ＣＦＲＡ：Contention-Free Random Access）と呼ばれてもよい。

衝突型ランダムアクセスにおいて、ユーザ端末は、セル内に用意された複数のランダムアクセスプリアンブル（contention preamble）からランダムに選択したプリアンブルをＰＲＡＣＨで送信する。この場合、ユーザ端末間で同一のランダムアクセスプリアンブルを使用することにより、衝突（Contention）が発生する可能性がある。

非衝突型ランダムアクセスにおいて、ユーザ端末は、あらかじめネットワークから割り当てられたＵＥ固有のランダムアクセスプリアンブル（dedicated preamble）をＰＲＡＣＨで送信する。この場合、ユーザ端末間で異なるランダムアクセスプリアンブルが割り当てられているため、衝突が発生することはない。

衝突型ランダムアクセスは、初期接続、上りリンクの通信開始又は再開など際して行われる。非衝突型ランダムアクセスは、ハンドオーバ、下りリンクの通信開始又は再開などに際して行われる。

図１は、ランダムアクセスの概要を示している。衝突型ランダムアクセスはＳｔｅｐ１からＳｔｅｐ４、非衝突型ランダムアクセスはＳｔｅｐ０からＳｔｅｐ２で構成される。

衝突型ランダムアクセスの場合、はじめにユーザ端末ＵＥは、ランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）を当該セルに設定されているＰＲＡＣＨリソースで送信する（メッセージ（Ｍｓｇ：Ｍｅｓｓａｇｅ）１）。無線基地局ｅＮＢは、ランダムアクセスプリアンブルを検出すると、その応答としてランダムアクセスレスポンス（ＲＡＲ：Random Access Response）を送信する（メッセージ２）。ユーザ端末ＵＥは、ランダムアクセスプリアンブル送信後、所定の区間の間、メッセージ２の受信を試みる。メッセージ２の受信に失敗した場合には、ＰＲＡＣＨの送信電力を上げてメッセージ１を再度送信（再送）する。なお、信号の再送時に送信電力を増加させることを、パワーランピングともいう。

ランダムアクセスレスポンスを受信したユーザ端末ＵＥは、ランダムアクセスレスポンスに含まれる上りグラントによって指定された物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel）でデータ信号を送信する（メッセージ３）。メッセージ３を受信した無線基地局ｅＮＢは、衝突解決（Contention resolution）メッセージをユーザ端末ＵＥに送信する（メッセージ４）。ユーザ端末ＵＥは、メッセージ１から４によって同期を確保し、無線基地局ｅＮＢを識別すると、衝突型ランダムアクセス処理を完了しコネクションを確立する。

非衝突型ランダムアクセスの場合、はじめに無線基地局ｅＮＢは、ユーザ端末ＵＥに対してＰＲＡＣＨの送信を指示する物理下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control Channel）を送信する（メッセージ０）。ユーザ端末ＵＥは、前記ＰＤＣＣＨにより指示されたタイミングでランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）を送信する（メッセージ１）。無線基地局ｅＮＢは、ランダムアクセスプリアンブルを検出すると、その応答情報であるランダムアクセスレスポンス（ＲＡＲ）を送信する（メッセージ２）。ユーザ端末は、メッセージ２の受信をもって非衝突型ランダムアクセス処理を完了する。なお、衝突型ランダムアクセスと同様、メッセージ２の受信に失敗した場合には、ＰＲＡＣＨの送信電力を上げてメッセージ１を再度送信する。

なお、ＰＲＡＣＨを用いたランダムアクセスプリアンブル（メッセージ１）の送信をＰＲＡＣＨの送信ともいい、ＰＲＡＣＨを用いたランダムアクセスレスポンス（メッセージ２）の受信をＰＲＡＣＨの受信ともいう。

ところで、ＬＴＥ−Ａシステムでは、半径数キロメートル程度の広範囲のカバレッジエリアを有するマクロセル内に、半径数十メートル程度の局所的なカバレッジエリアを有するスモールセルが形成されるＨｅｔＮｅｔ（Heterogeneous Network）が検討されている。ＨｅｔＮｅｔ構成には、キャリアアグリゲーション及びデュアルコネクティビティの適用が可能である。

図２は、キャリアアグリゲーション及びデュアルコネクティビティにおけるセル構成の一例を示す図である。図２において、ＵＥは、５つのセル（Ｃ１−Ｃ５）に接続している。Ｃ１はＰＣｅｌｌ（Primary Cell）であり、Ｃ２−Ｃ５はＳＣｅｌｌ（Secondary Cell）である。

図２Ａは、キャリアアグリゲーションに係る無線基地局及びユーザ端末の通信を示している。図２Ａに示す例において、無線基地局ｅＮＢ１はマクロセルを形成する無線基地局（以下、マクロ基地局という）であり、無線基地局ｅＮＢ２はスモールセルを形成する無線基地局（以下、スモール基地局という）である。例えば、スモール基地局は、マクロ基地局に接続するＲＲＨ（Remote Radio Head）のような構成であってもよい。

キャリアアグリゲーションが適用される場合、１つのスケジューラ（例えば、マクロ基地局ｅＮＢ１の有するスケジューラ）が複数セルのスケジューリングを制御する。マクロ基地局ｅＮＢ１の有するスケジューラが複数セルのスケジューリングを制御する構成では、例えば光ファイバのような高速回線などの理想的バックホール（ideal backhaul）で各無線基地局間が接続されることが想定される。

図２Ｂは、デュアルコネクティビティに係る無線基地局及びユーザ端末の通信を示している。デュアルコネクティビティが適用される場合、複数のスケジューラが独立して設けられ、当該複数のスケジューラ（例えば、無線基地局ＭｅＮＢの有するスケジューラ及び無線基地局ＳｅＮＢの有するスケジューラ）がそれぞれ管轄する１つ以上のセルのスケジューリングを制御する。無線基地局ＭｅＮＢの有するスケジューラ及び無線基地局ＳｅＮＢの有するスケジューラがそれぞれの管轄する１つ以上のセルのスケジューリングを制御する構成では、例えばＸ２インターフェースなどの遅延の無視できない非理想的バックホール（non-ideal backhaul）で各無線基地局間が接続されることが想定される。

図２Ｂに示すように、デュアルコネクティビティでは、各無線基地局が、１つ又は複数のセルから構成されるセルグループ（ＣＧ：Cell Group）を設定する。各セルグループは、同一無線基地局が形成する１つ以上のセル又は送信アンテナ装置、送信局などの同一送信ポイントが形成する１つ以上のセルから構成される。

ＰＣｅｌｌを含むセルグループはマスタセルグループ（ＭＣＧ：Master Cell Group）と呼ばれ、マスタセルグループ以外のセルグループはセカンダリセルグループ（ＳＣＧ：Secondary Cell Group）と呼ばれる。ＭＣＧ及びＳＣＧを構成するセルの合計数は、所定値（例えば、５セル）以下となるように設定される。

ＭＣＧが設定される（ＭＣＧを用いて通信する）無線基地局はマスタ基地局（ＭｅＮＢ：Master eNB）と呼ばれ、ＳＣＧが設定される（ＳＣＧを用いて通信する）無線基地局はセカンダリ基地局（ＳｅＮＢ：Secondary eNB）と呼ばれる。

デュアルコネクティビティでは、無線基地局間はキャリアアグリゲーションと同等のタイトな協調は前提としない。そのため、ユーザ端末は、セルグループごとに下りリンクＬ１／Ｌ２制御（ＰＤＣＣＨ／ＥＰＤＣＣＨ）、上りリンクＬ１／Ｌ２制御（ＰＵＣＣＨ／ＰＵＳＣＨによるＵＣＩ（Uplink Control Information）フィードバック）を独立に行う。したがってＳｅＮＢにおいても、ＰＣｅｌｌと同等の機能（例えば、共通サーチスペース、ＰＵＣＣＨなど）を有する特別なＳＣｅｌｌが必要となる。ＰＣｅｌｌと同等の機能を有する特別なＳＣｅｌｌのことを、「ＰＳＣｅｌｌ」ともいう。

デュアルコネクティビティでは、ＭＣＧ及びＳＣＧにおいて、それぞれランダムアクセスがサポートされる。図３は、デュアルコネクティビティのランダムアクセスを説明する図である。図３に示すように、ＭＣＧ及びＳＣＧに対してそれぞれランダムアクセス手順区間が設けられる。これらの区間において、ユーザ端末ＵＥはＰＲＡＣＨを送信する。

ＭＣＧでは、ＰＣｅｌｌが衝突型ランダムアクセスと非衝突型ランダムアクセスの両方をサポートし、ｓＴＡＧ（secondary Timing Advance Group）のＳＣｅｌｌは非衝突型ランダムアクセスのみをサポートする。ＳＣＧでは、ＰＳＣｅｌｌが衝突型ランダムアクセスと非衝突型ランダムアクセスの両方をサポートし、ｓＴＡＧのＳＣｅｌｌは非衝突型ランダムアクセスのみをサポートする。

ランダムアクセスは、パワーリミテッド（Power-limited）状態でない限りＭＣＧ及びＳＣＧで並行して行われてもよい。例えば、図３に示すように、ランダムアクセス手順区間はセルグループ間でオーバラップしていてもよい。また、図３に示すように、ＰＲＡＣＨはセルグループ間で同時送信となってもよい。また、ＰＲＡＣＨがセルグループ間で同時送信される場合、当該同時送信の期間を、同時送信区間ともいう。

ここで、パワーリミテッドとは、ユーザ端末が送信しようとするタイミングにおいて、当該サービングセル、当該ＴＡＧ、当該セルグループ又は当該ＵＥの、少なくともいずれか１つの観点で、最大送信電力に達している状態を意味する。例えば、パワーリミテッドとは、ユーザ端末の許容最大送信電力を超える上り信号の送信が要求された結果、上り信号の送信電力が制限されることをいう。つまり、ＭｅＮＢ（ＭＣＧ）に対する上り信号と、ＳｅＮＢ（ＳＣＧ）に対する上り信号と、の必要とされる送信電力の和がユーザ端末の許容最大送信電力を超えることをいう。ここで、必要とされる送信電力（所望電力、所望送信電力などともいう）は、無線基地局から通知される要求電力（要求送信電力）及び、当該要求電力に基づいてパワーランピングを適用して増加した送信電力を含む。

デュアルコネクティビティでは、マスタ基地局ＭｅＮＢ、セカンダリ基地局ＳｅＮＢがそれぞれ独立にスケジューリングするので、マスタ基地局ＭｅＮＢ及びセカンダリ基地局ＳｅＮＢに対するユーザ端末の合計送信電力が許容最大送信電力を超えない範囲で、送信電力を動的に調整する送信電力制御をすることは困難である。ユーザ端末は、必要となる合計送信電力（総送信電力、送信電力の和などともいう）がユーザ端末の許容最大送信電力を超える場合、許容最大送信電力を超えない値になるまで、電力をスケールダウン（パワースケーリング）するか、一部又は全部のチャネル又は信号を欠落させる処理（ドロッピング、ドロップなどともいう）を行う。なお、ドロッピングは電力を０とすることで実現されてもよい。

デュアルコネクティビティでは、マスタ基地局ＭｅＮＢ及びセカンダリ基地局ＳｅＮＢは、それぞれ対となる無線基地局（ＭｅＮＢにとってのＳｅＮＢ、ＳｅＮＢにとってのＭｅＮＢ）がどのような電力制御を行っているか把握できないため、このようなパワースケーリングやドロッピングが起こるタイミングや頻度を想定できないおそれがある。マスタ基地局ＭｅＮＢ及びセカンダリ基地局ＳｅＮＢにとって、想定外のパワースケーリングやドロッピングが行われた場合、正しく上りリンク通信を行うことができなくなり、通信品質やスループットが著しく劣化するおそれがある。

そこで、デュアルコネクティビティでは、少なくともＰＵＣＣＨ／ＰＵＳＣＨ送信に対して、セルグループごとの「保証送信電力（minimum guaranteed power）」という概念が導入される。ＭＣＧの保証送信電力をP_MeNB、ＳＣＧの保証送信電力をP_SeNBとする。マスタ基地局ＭｅＮＢ又はセカンダリ基地局ＳｅＮＢは、ユーザ端末に対し、保証送信電力P_MeNBとP_SeNBの両方、又はいずれか一方を、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣシグナリング）により通知する。特にシグナリングや指示がない場合、ユーザ端末は、保証送信電力P_MeNB＝０及び／又はP_SeNB＝０と認識すればよい。

ユーザ端末は、マスタ基地局ＭｅＮＢから送信要求があった場合、すなわち上りグラント又はＲＲＣシグナリングによりＰＵＣＣＨ／ＰＵＳＣＨの送信がトリガされた場合に、ＭＣＧへの送信電力を計算し、要求電力が保証送信電力P_MeNB以下であれば、当該要求電力をＭＣＧの送信電力として確定する。

ユーザ端末は、セカンダリ基地局ＳｅＮＢから送信要求があった場合、すなわち上りグラント又はＲＲＣシグナリングによりＰＵＣＣＨ／ＰＵＳＣＨの送信がトリガされた場合に、ＳＣＧへの送信電力を計算し、要求電力が保証送信電力P_SeNB以下であれば、当該要求電力をＳＣＧの送信電力として確定する。

無線基地局ｘｅＮＢ（マスタ基地局ＭｅＮＢ又はセカンダリ基地局ＳｅＮＢ）の要求電力が保証送信電力P_xeNB（保証送信電力P_MeNB又はP_SeNB）を超える場合には、ユーザ端末は、条件次第で送信電力が保証送信電力P_xeNB以下となるように制御することがある。具体的には、ユーザ端末は、ＭＣＧ及びＳＣＧの合計要求電力がユーザ端末の許容最大送信電力P_CMAXを超えるおそれがある場合には、保証送信電力P_xeNBを超える電力が要求されたセルグループに対し、一部のチャネル又は信号のパワースケーリング（Power-scaling）やドロッピングを行う。その結果、送信電力が保証送信電力P_xeNB以下となったら、それ以上のパワースケーリングやドロッピングは行わない。

すなわち、デュアルコネクティビティにおけるＰＵＣＣＨ／ＰＵＳＣＨの最大送信電力として、少なくとも保証送信電力P_MeNB又はP_SeNBは保証される。ただし、他セルグループの割り当てやユーザ端末の実装などに依存して、ＰＵＣＣＨ／ＰＵＳＣＨの最大送信電力として保証送信電力P_MeNB又はP_SeNBが保証されない場合もある。

図４Ａに示す例では、マスタ基地局ＭｅＮＢから保証送信電力P_MeNB以下の電力が要求され、セカンダリ基地局ＳｅＮＢから保証送信電力P_SeNBを超える電力が要求されている。ユーザ端末は、ＭＣＧ及びＳＣＧそれぞれにおいて、ＣＣごとの送信電力の総和が、保証送信電力P_MeNB及びP_SeNBを超えていないかどうか、両セルグループにおける全ＣＣの送信電力の総和が、許容最大送信電力P_CMAXを超えていないかどうか、を確認する。

図４Ａに示す例では、両セルグループにおける全ＣＣの送信電力の総和が、許容最大送信電力P_CMAXを超えるため、ユーザ端末は、パワースケーリング又はドロッピングを適用する。ＭＣＧのＣＣごとの送信電力の総和は保証送信電力P_MeNBを超えないが、ＳＣＧのＣＣごとの送信電力の総和が保証送信電力P_SeNBを超えることから、ユーザ端末は、ＭＣＧに対しては当該要求電力を送信電力として割り当て、残りの電力（許容最大送信電力P_CMAXからＭＣＧの送信電力を減算して得られる余剰電力）をＳＣＧに割り当てる。ユーザ端末は、ＳＣＧに対しては、上記残りの電力を許容最大送信電力とみなし、ＳＣＧに対して、パワースケーリング又はドロッピングを適用する。

図４Ｂに示す例では、マスタ基地局ＭｅＮＢから保証送信電力P_MeNBを超える電力が要求され、セカンダリ基地局ＳｅＮＢから保証送信電力P_SeNB以下の電力が要求されている。両セルグループにおける全ＣＣの送信電力の総和が、許容最大送信電力P_CMAXを超えるため、ユーザ端末は、パワースケーリング又はドロッピングを適用する。

図４Ｂに示す例では、ＳＣＧのＣＣごとの送信電力の総和は保証送信電力P_SeNBを超えないが、ＭＣＧのＣＣごとの送信電力の総和が保証送信電力P_MeNBを超えることから、ユーザ端末は、ＳＣＧに対しては当該要求電力を送信電力として割り当て、残りの電力（許容最大送信電力P_CMAXからＳＣＧの送信電力を減算して得られる余剰電力）をＭＣＧに割り当てる。ユーザ端末は、ＭＣＧに対しては、上記残りの電力を許容最大送信電力とみなし、ＭＣＧに対して、パワースケーリング又はドロッピングを適用する。

パワースケーリングやドロッピングのルールとしては、Ｒｅｌ．１０／１１で規定されたルールを適用することもできる。Ｒｅｌ．１０／１１では、ＣＡにおいて複数のＣＣで同時送信が起こり得るため、全ＣＣの要求送信電力がユーザ端末あたりの許容最大送信電力P_CMAXを超えた場合のパワースケーリングやドロッピングのルールが規定されている。上記残りの電力（許容最大送信電力P_CMAXからＭＣＧの送信電力を減算して得られる余剰電力）を許容最大送信電力とみなし、当該セルグループで要求された送信電力を要求送信電力とみなせば、当該セルグループに対してＲｅｌ．１０／１１で規定されたルールでパワースケーリングやドロッピングを行うことができる。これらは既に規定された仕組みで実現できるため、ユーザ端末は、送信電力制御及びパワースケーリングやドロッピングのルールとして新しい仕組みを導入することなく、既存の仕組みの流用によって容易に実現することができる。

ＬＴＥシステムでは、ＰＲＡＣＨが初期接続や同期確立、通信再開などに用いられることから、ＰＲＡＣＨの送受信が高品質に実施されることが重要となる。非デュアルコネクティビティ（Non-DC）では、ＰＲＡＣＨの最大送信電力は、ＣＣあたりの最大送信電力P_CMAX,cである。また、キャリアアグリゲーションを適用した場合には、ＰＲＡＣＨがＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ又はＳＲＳ（Sounding Reference Signal）と同時送信となった場合、ＰＲＡＣＨに対して最優先で送信電力を割り当てることが規定されている。また、ＰＲＡＣＨとＰＵＣＣＨ／ＰＵＳＣＨを同時送信する場合に、送信電力が許容最大送信電力P_CMAXを超えるときは、実際の送信電力がP_CMAXを超えない値になるまで、ＰＵＣＣＨ／ＰＵＳＣＨの送信電力をパワースケーリングする。また、ＰＲＡＣＨとＳＲＳを同時送信する場合に、送信電力が許容最大送信電力P_CMAXを超えるときは、実際の送信電力がP_CMAXを超えないよう、ＳＲＳをドロッピングする。

このように、非デュアルコネクティビティでは、２つ以上のＰＲＡＣＨが同時に送信されることはなく、ＰＲＡＣＨの電力割り当てが最優先で行われていた。しかしながら、デュアルコネクティビティを用いる無線通信システムにおいては、複数のＣＧでＰＲＡＣＨを同時送信する場合がある。この場合に、各ＣＧのＰＲＡＣＨの最大送信電力をどのように決定するかは、未だ規定されていない。また、いずれのＣＧに優先的に送信電力割り当てを行うかという優先ルールについても、未だ規定されていない。このため、ＰＲＡＣＨの送信電力が適切に設定されない場合、システムのスループットが劣化する恐れがある。

そこで、本発明者らは、ＭｅＮＢで無線リンク障害（ＲＬＦ：Radio Link Failure）が発生すると、セルの再接続が必要となり、システムのスループットが特に劣化することに着眼した。また、本発明者らは、ＭｅＮＢにおけるＲＬＦは、ＭｅＮＢに送信したＰＲＡＣＨの電力が不足すると発生する可能性が高くなることに着眼した。本発明者らは、上記着眼点に基づいて、デュアルコネクティビティを用いる無線通信システムにおいて、ＰＲＡＣＨの同時送信区間では、ＭｅＮＢに送信するＰＲＡＣＨに優先的に送信電力を割り当てることを着想した。また、ＰＲＡＣＨ再送時のパワーランピングについても、ＭｅＮＢに対して優先的に電力制御することを着想し、本発明に至った。

本発明によれば、ＭｅＮＢにおけるＲＬＦの発生を低減することができるため、セル再接続による遅延を抑制することができる。その結果、システムのスループット低下を抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、ＭＣＧとＳＣＧが１つずつ設定される場合を例に挙げて説明するが、実施形態はこれに限られない。

（ＰＲＡＣＨ同時送信時の電力制御）
異なるＣＧ間のＰＲＡＣＨ同時送信でパワーリミテッドとなった場合（ＵＥがＰＲＡＣＨ同時送信によりパワーリミテッドとなることを検出した場合）、以下のいずれかの実施形態（第１〜３の実施形態）を適用して、すべての同時送信区間において全ＣＧの送信電力の合計がP_CMAXを超えないように制御する。

第１の実施形態では、ＳＣＧのＰＲＡＣＨをパワースケーリングする。つまり、ＭＣＧのＰＲＡＣＨの送信電力は、Ｒｅｌ．１１と同様に決定して与え、ＳＣＧのＰＲＡＣＨの送信電力は、ＭＣＧのＰＲＡＣＨの送信電力をP_CMAXから引いた分を与える。

第２の実施形態では、両ＣＧのＰＲＡＣＨをパワースケーリングする。例えば、以下の式１を満たす係数Ｗを求めて、Ｗを用いて両ＣＧのＰＲＡＣＨをパワースケーリングする。つまり、ＭＣＧのＰＲＡＣＨの送信電力及びＳＣＧのＰＲＡＣＨの送信電力を、同じ割合で低減する。

ここで、P_{MCG_PRACH}はＭＣＧのＰＲＡＣＨの所望電力であり、P_{SCG_PRACH}はＳＣＧのＰＲＡＣＨの所望電力である。

あるいは、以下の式２を満たすように予め設定された２つの所定の値（P_{pre_MCG_PRACH}、P_{pre_SCG_PRACH}とする）に両ＣＧのＰＲＡＣＨをパワースケーリングする。これら２つの所定の値（P_{pre_MCG_PRACH}、P_{pre_SCG_PRACH}）は、予め規定されていてもよいし、ユーザ端末に対し、システム情報ブロックやRRC等の上位レイヤシグナリングにより通知されていてもよい。

第３の実施形態では、ＳＣＧのＰＲＡＣＨをドロップする。この場合、ＵＥは、ＳＣＧのＰＲＡＣＨを送信しない。なお、ＭＣＧ ＰＲＡＣＨの電力割り当ては、Ｒｅｌ．１１までと同様に行ってもよいし、別の方針に基づいて行ってもよい。

以上のように、各実施形態では、ＭＣＧ ＰＲＡＣＨを、ＳＣＧ ＰＲＡＣＨより優先して、少なくともＳＣＧ ＰＲＡＣＨと同等以上の電力を割り当てるように制御が実施される。

（各ＣＧのＰＲＡＣＨのパワーランピング）
次に、各実施形態について、ＵＥによるＰＲＡＣＨ（Ｍｓｇ１）送信後、ＲＡＲ（Ｍｓｇ２）が受信されない場合を、図５〜７を参照して説明する。この場合、ＵＥは、ＰＲＡＣＨのパワーランピングを行って再送する。図５〜７は、それぞれ第１、第２及び第３の実施形態におけるＰＲＡＣＨのパワーランピングの一例を説明する図である。各図では再送を２回実施する（送信試行を３回実施する）例が示されている。

第１の実施形態では、ＭＣＧのＰＲＡＣＨのパワーランピングは、ＭＣＧのＰＲＡＣＨを単独で送信するときと同様に行う。一方、ＳＣＧのＰＲＡＣＨのパワーランピングは、ＭＣＧのＰＲＡＣＨを考慮して制限する（例えば、ＭＣＧのＰＲＡＣＨが再送されなくなるまで実施されない）。

第２の実施形態では、既に両ＰＲＡＣＨによりパワーリミテッドになっているため、パワーランピングを行うことはできない。つまり、ＭＣＧのＰＲＡＣＨも、ＳＣＧのＰＲＡＣＨも、前回の送信と同一電力（パワーランピングなし）でＰＲＡＣＨを再送することになる。

第３の実施形態（ＳＣＧのＰＲＡＣＨをドロップする場合）では、第１の実施形態と同様に、ＭＣＧのＰＲＡＣＨのパワーランピングは、ＭＣＧのＰＲＡＣＨを単独で送信するときと同様に行う。一方、ＳＣＧのＰＲＡＣＨは、ＭＣＧのＰＲＡＣＨが再送されなくなるまで、送信されない。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、ＭＣＧ ＰＲＡＣＨの電力割り当て／パワーランピングをＲｅｌ．１１までと同様に行うことで、ＭＣＧ ＰＲＡＣＨのカバレッジを適切に維持することができる。また、第２の実施形態によれば、ＳＣＧ ＰＲＡＣＨの電力をある程度維持することができるので、ＳＣＧでのランダムアクセス成功確率を上げ、ＳＣＧへの接続遅延を低減することができる。

また、第３の実施形態によれば、ＭＣＧ ＰＲＡＣＨの電力割り当て／パワーランピングをＲｅｌ．１１までと同様に行うことで、ＭＣＧ ＰＲＡＣＨカバレッジを適切に保つことができる。さらに、ＳＣＧでの不適切な電力（例えば、少なすぎる電力）によるＰＲＡＣＨの無駄吹き（無駄な送信）を回避し、電力消費の増大を抑えることができる。

なお、いずれの実施形態でも、一方のＣＧでＭｓｇ２受信が成功次第、他方のＣＧでは適切なパワーランピングによるＰＲＡＣＨ再送ができるようになる。図８は、各実施形態におけるＰＲＡＣＨの再送の一例を示す図である。この例では、両ＣＧの１回目のＰＲＡＣＨ送信に対して、両ＣＧでＭｓｇ２の受信に失敗している。両ＣＧの２回目のＰＲＡＣＨ送信に対して、ＭＣＧではＭｓｇ２の受信に成功し、ＳＣＧではＭｓｇ２の受信に失敗している。そして、ＳＣＧの３回目のＰＲＡＣＨ送信が行われる。

上述の実施形態によれば、再送時ＭＣＧとＳＣＧの同時送信の場合、ＳＣＧはパワーランピングできないため、図８におけるＳＣＧの２回目のＰＲＡＣＨ送信は、パワーランピングできない。一方、図８におけるＳＣＧの３回目のＰＲＡＣＨ送信は、ＳＣＧの単独送信であるため、パワーランピングを適用することができる。

（各ＣＧのＰＲＡＣＨのパワーランピングにおけるランプアップ量）
次に、各実施形態に係るＰＲＡＣＨのパワーランピングにおけるランプアップ量を説明する。ランプアップ量とは、初回の送信電力（例えば、無線基地局からの要求電力）を基準とした所望電力の増分をいう。具体的には、以下の式３〜５のいずれかで算出したランプアップ量を適用する。

（式３）
ランプアップ量＝（ＰＲＡＣＨ試行回数−１）×ＲａｍｐｉｎｇＳｔｅｐ、
（式４）
ランプアップ量＝（ＰＲＡＣＨ試行回数−１−同時送信でパワーリミテッドとなったＰＲＡＣＨ試行回数）×ＲａｍｐｉｎｇＳｔｅｐ、
（式５）
ランプアップ量＝それまでのＰＲＡＣＨ最大送信電力−初回のＰＲＡＣＨ送信電力＋ＲａｍｐｉｎｇＳｔｅｐ。

ここで、ＲａｍｐｉｎｇＳｔｅｐは、ＰＲＡＣＨ送信の試行回数（再送回数）が１増加するときのランプアップ量の増分を示す。なお、式３〜５における（ＰＲＡＣＨ試行回数−１）は、ＰＲＡＣＨ再送回数で置き換えてもよい。また、これらの式はＳＣＧに適用するパワーランピングで用いられるものとするが、これに限られない。例えば、ＭＣＧでこれらの式を適用してパワーランピングを行ってもよい。

式３によれば、ＰＲＡＣＨの送信試行回数に基づいて、ランプアップ量が決定される。このため、ＰＲＡＣＨの同時送信が終わり、単独送信となった場合に、十分な電力で送信することができるとともに、既存のＵＥと同じ動作で実現できるため、ユーザ端末の実装コストの増大を抑制することができる。

式４によれば、ＰＲＡＣＨの単独送信試行回数に基づいて、ランプアップ量が決定される。このため、ＰＲＡＣＨの同時送信が終わり、単独送信となった場合に、必要以上の電力でＰＲＡＣＨが送信され、他セルに余計な干渉を及ぼすのを防ぐことができる。

式５によれば、ＰＲＡＣＨの送信試行における最大送信電力に基づいて、ランプアップ量が決定される。つまり、ランプアップされたＰＲＡＣＨ送信電力は、それまでのＰＲＡＣＨ最大送信電力＋ＲａｍｐｉｎｇＳｔｅｐに相当する。このため、以前に正しく受信できなかったＭｓｇ２に対応する最大のＰＲＡＣＨ電力に基づいてランピングを行えるので、適切なランプアップによるＰＲＡＣＨ再送を実現できる。なお、「それまでのＰＲＡＣＨ」というのは、再送中のＰＲＡＣＨにおいて過去に送信したＰＲＡＣＨを示す。

具体的に、上記の実施形態に式３〜５を適用した場合の例について、図９〜１２を参照して説明する。図９〜１２は、第１及び第３の実施形態におけるＰＲＡＣＨのパワーランピングによるランプアップ量の一例を説明する図である。各図Ａは第１の実施形態に、各図Ｂは第３の実施形態に対応する。

また、各図では、ＳＣＧ ＰＲＡＣＨが４回送信試行される例が示されており、ＳＣＧ ＰＲＡＣＨの２回目及び３回目の試行は、ＭＣＧ ＰＲＡＣＨとの同時送信となっている。したがって、ＳＣＧ ＰＲＡＣＨの２回目及び３回目の試行では、ランプアップに基づいて所望電力は増加するものの、ＭＣＧ ＰＲＡＣＨもランプアップしているため、結果としてＳＣＧ ＰＲＡＣＨの送信電力は所望電力より小さくなる。

以下では、上記式３〜５を用いた場合のＳＣＧ ＰＲＡＣＨの４回目の試行のランプアップ量について説明する。なお、特に断りのない限り、ＰＲＡＣＨの試行回数は、同時送信によるＰＲＡＣＨのドロップも含めてカウントする。

図９は、第１及び第３の実施形態において、ランプアップ量を式３で算出する場合の一例を示す図である。この例では、ＰＲＡＣＨ試行回数が４であることから、ランプアップ量は３×ＲａｍｐｉｎｇＳｔｅｐとなる。

図１０は、第１及び第３の実施形態において、ランプアップ量を式４で算出する場合の一例を示す図である。この例では、ＰＲＡＣＨ試行回数が４であり、同時送信でパワーリミテッドとなったＰＲＡＣＨ試行回数が２であることから、ランプアップ量は１×ＲａｍｐｉｎｇＳｔｅｐとなる。

なお、式４は、式３において、同時送信によりパワーリミテッドとなったＰＲＡＣＨをＰＲＡＣＨ試行回数にカウントしないことでも実現することができる。図１１は、第１及び第３の実施形態において、ランプアップ量を式４の変形例としての式３で算出する場合の一例を示す図である。この例では、ＰＲＡＣＨ試行回数が２であることから、ランプアップ量は１×ＲａｍｐｉｎｇＳｔｅｐとなる。

図１２は、第１及び第３の実施形態において、ランプアップ量を式５で算出する場合の一例を示す図である。図１２Ａの例では、試行中のＰＲＡＣＨに係る過去のＰＲＡＣＨ最大送信電力は、試行回数が２のときのＰＲＡＣＨ送信電力である。したがって、ＳＣＧ ＰＲＡＣＨの４回目の試行の送信電力は、２回目の試行の送信電力＋ＲａｍｐｉｎｇＳｔｅｐとなる。図１２Ｂの例では、試行中のＰＲＡＣＨに係る過去のＰＲＡＣＨ最大送信電力は、試行回数が１のときのＰＲＡＣＨ送信電力である。したがって、ＳＣＧ ＰＲＡＣＨの４回目の試行の送信電力は、１回目の試行の送信電力＋ＲａｍｐｉｎｇＳｔｅｐとなる。

なお、第２の実施形態についても式３〜５を用いてランプアップ量を決定することができる。例えば、図６のように、第２の実施形態でＰＲＡＣＨ同時送信が３回続き、３回目のＭＣＧ ＰＲＡＣＨが成功した場合、ＳＣＧ ＰＲＡＣＨの４回目の試行においては、ＳＣＧ ＰＲＡＣＨは式３を用いて３×ＲａｍｐｉｎｇＳｔｅｐをランプアップ量として適用することができる。

また、上述の式３〜５によるランプアップ量を用いた再送を行った後、さらに再送が必要な場合は、ランプアップ量を同じ式を用いて算出してもよいし、異なる式を用いて算出してもよい。例えば、式５による再送後のさらなる再送について、同様に式５を用いてそれまでのＰＲＡＣＨ最大送信電力にＲａｍｐｉｎｇＳｔｅｐを加えた電力を適用してもよい。

（Ｍｓｇ３以降の送信電力）
上述の各実施形態においても、ランダムアクセスの手順に従って、ＰＲＡＣＨが正常受信された後、ＰＵＳＣＨによるＭｓｇ３の送信を行う必要がある。つまり、ＰＲＡＣＨだけ通信できても、その後の通信が継続できなければ、ランダムアクセスが正常に完了しないことになる。

そこで、ＰＲＡＣＨ同時送信でパワーリミテッドとなり、上記第１〜３の実施形態のいずれかを適用した場合には、正しくＭｓｇ２（ＲＡＲ）が受信できた時のＰＲＡＣＨ送信電力と、ＲＡＲに含まれるＰＵＳＣＨ ＴＰＣコマンドと、に従って、Ｍｓｇ３（ＰＵＳＣＨ）以降の送信電力を決める。つまり、ＰＲＡＣＨに対する応答（ＲＡＲ）を受信した後の所定の期間、当該ＰＲＡＣＨに対応する送信電力に基づいて、当該ＰＲＡＣＨを送信したＣＧにおけるＵＬ信号の送信電力を決定する。例えば、ＭＣＧ（ＳＣＧ）において正しく受信できたＲＡＲに対応するＭＣＧ（ＳＣＧ） ＰＲＡＣＨの送信電力に基づいて、ＭＣＧ（ＳＣＧ） ＰＵＳＣＨの送信電力を決定してもよい。

また、ＰＲＡＣＨ同時送信でパワーリミテッドとなり、ＭＣＧ ＰＲＡＣＨに送信電力の優先割り当てを行った場合（つまり、第１又は第３の実施形態）、その後の所定の期間においてＭＣＧのＵＬ送信を優先する制御を実施してもよい。この場合、ＭＣＧにおいて正しく受信できたＲＡＲに対応するＰＲＡＣＨ送信電力を基準としてＭＣＧの送信電力を決定し、当該電力をＭＣＧのＵＬ送信に優先割り当てする。

ここで、上記の所定の期間は、以下の期間であってもよい。（１）ＲＡＲを正しく受信できたときにＵＥの有する所定のタイマが起動する場合、当該タイマが満了するまでの期間、（２）衝突型（Contention-based）ＲＡＣＨの場合、Ｍｓｇ４受信後、そのＭｓｇ４に対するＡＣＫを送信するまでの期間、（３）非衝突型（Contention-free）ＲＡＣＨの場合、Ｍｓｇ２受信後、そのＭｓｇ２に対するＡＣＫを送信するまでの期間。これらの期間を限定することにより、ランダムアクセス手順完了までのＵＬ送信電力を適切に制御しつつ、ランダムアクセス後にＵＬ送信電力制御が別途行われる場合に、そのような制御を阻害しないようにすることができる。

例えば、ランダムアクセス後のＵＬ送信電力制御としては、無線基地局又はＣＧごとの保証送信電力（minimum guaranteed power）が用いられてもよい。この場合、ＭＣＧへのＵＬ送信電力はＭＣＧの保証送信電力（P_MeNB）以下となるように、ＳＣＧへのＵＬ送信電力はＳＣＧへの保証送信電力（P_SeNB）以下となるように制御してもよい。

（無線通信システムの構成）
以下、本発明の一実施の形態に係る無線通信システムの構成について説明する。この無線通信システムでは、上記各実施の形態に係るＰＲＡＣＨ送信電力制御を行う無線通信方法が適用される。

図１３は、本発明の一実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略構成図である。図１３に示すように、無線通信システム１は、複数の無線基地局１０（１１及び１２）と、各無線基地局１０によって形成されるセル内にあり、各無線基地局１０と通信可能に構成された複数のユーザ端末２０と、を備えている。無線基地局１０は、それぞれ上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。

図１３において、無線基地局１１は、例えば相対的に広いカバレッジを有するマクロ基地局で構成され、マクロセルＣ１を形成する。無線基地局１２は、局所的なカバレッジを有するスモール基地局で構成され、スモールセルＣ２を形成する。なお、無線基地局１１及び１２の数は、図１３に示す数に限られない。

マクロセルＣ１及びスモールセルＣ２では、同一の周波数帯が用いられてもよいし、異なる周波数帯が用いられてもよい。また、無線基地局１１及び１２は、基地局間インターフェース（例えば、光ファイバ、Ｘ２インターフェース）を介して互いに接続される。

なお、マクロ基地局１１は、無線基地局、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、送信ポイント（transmission point）などと呼ばれてもよい。スモール基地局１２は、ピコ基地局、フェムト基地局、Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢ（ＨｅＮＢ）、送信ポイント、ＲＲＨ（Remote Radio Head）などと呼ばれてもよい。

ユーザ端末２０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａなどの各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末だけでなく固定通信端末を含んでいてもよい。ユーザ端末２０は、無線基地局１０を経由して他のユーザ端末２０と通信を実行できる。

上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）などが含まれるが、これに限定されるものではない。

無線通信システムにおいては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が適用され、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用される。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、システム帯域幅を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。なお、上り及び下りの無線アクセス方式は、これらの組み合わせに限られない。

無線通信システム１では、下りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）報知チャネル（ＰＢＣＨ：Physical Broadcast Channel）、下りＬ１／Ｌ２制御チャネルなどが用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報、所定のＳＩＢ（System Information Block）が伝送される。また、ＰＢＣＨにより、同期信号や、ＭＩＢ（Master Information Block）などが伝送される。

下りＬ１／Ｌ２制御チャネルは、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）、ＥＰＤＣＣＨ（Enhanced Physical Downlink Control Channel）、ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）、ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel）などを含む。ＰＤＣＣＨにより、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報を含む下り制御情報（ＤＣＩ：Downlink Control Information）などが伝送される。ＰＣＦＩＣＨにより、ＰＤＣＣＨに用いるＯＦＤＭシンボル数が伝送される。ＰＨＩＣＨにより、ＰＵＳＣＨに対するＨＡＲＱの送達確認信号（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）が伝送される。ＥＰＤＣＣＨは、ＰＤＳＣＨ（下り共有データチャネル）と周波数分割多重され、ＰＤＣＣＨと同様にＤＣＩなどを伝送するために用いられてもよい。

無線通信システム１では、上りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel）、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）、ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：Physical Random Access Channel）などが用いられる。ＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）、送達確認信号などが伝送される。ＰＲＡＣＨにより、セルとの接続確立のためのランダムアクセスプリアンブル（ＲＡプリアンブル）が伝送される。

図１４は、本実施の形態に係る無線基地局１０の全体構成図である。無線基地局１０（無線基地局１１及び１２を含む）は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、伝送路インターフェース１０６とを備えている。なお、送受信部１０３は、送信部及び受信部から構成される。

下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０から伝送路インターフェース１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４では、ユーザデータに関して、ＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）レイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御（例えば、ＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）の送信処理）、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）処理、プリコーディング処理などの送信処理が行われて各送受信部１０３に転送される。また、下り制御信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換などの送信処理が行われて、各送受信部１０３に転送される。

各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナ毎にプリコーディングして出力された下り信号を無線周波数帯に変換して送信する。送受信部１０３で周波数変換された無線周波数信号は、アンプ部１０２により増幅され、送受信アンテナ１０１から送信される。送受信部１０３は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッター／レシーバー、送受信回路又は送受信装置とすることができる。

一方、上り信号については、各送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部１０２で増幅される。各送受信部１０３はアンプ部１０２で増幅された上り信号を受信する。送受信部１０３は、受信信号をベースバンド信号に周波数変換して、ベースバンド信号処理部１０４に出力する。

ベースバンド信号処理部１０４では、入力された上り信号に含まれるユーザデータに対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）処理、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ：Inverse Discrete Fourier Transform）処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、伝送路インターフェース１０６を介して上位局装置３０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放などの呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

伝送路インターフェース１０６は、所定のインターフェースを介して、上位局装置３０と信号を送受信する。また、伝送路インターフェース１０６は、基地局間インターフェース（例えば、光ファイバ、Ｘ２インターフェース）を介して隣接無線基地局と信号を送受信（バックホールシグナリング）してもよい。

図１５は、本実施の形態に係る無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４の主な機能構成図である。なお、図１５では、本実施の形態における特徴部分の機能ブロックを主に示しており、無線基地局１０は、無線通信に必要な他の機能ブロックも有しているものとする。

図１５に示すように、無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４は、制御部（スケジューラ）３０１と、送信信号生成部３０２と、マッピング部３０３と、受信処理部３０４と、を少なくとも含んで構成されている。

制御部（スケジューラ）３０１は、ＰＤＳＣＨで送信される下りデータ信号、ＰＤＣＣＨ及び／又は拡張ＰＤＣＣＨ（ＥＰＤＣＣＨ）で伝送される下り制御信号のスケジューリングを制御する。また、システム情報、同期信号、ＣＲＳ、ＣＳＩ−ＲＳなどの下り参照信号などのスケジューリングの制御も行う。また、上り参照信号、ＰＵＳＣＨで送信される上りデータ信号、ＰＵＣＣＨ及び／又はＰＵＳＣＨで送信される上り制御信号、ＰＲＡＣＨで送信されるＲＡプリアンブルなどのスケジューリングを制御する。制御部３０１は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路又は制御装置とすることができる。

制御部３０１は、ユーザ端末２０のランダムアクセス手順を適切に処理するように、送信信号生成部３０２及びマッピング部３０３を制御することができる。例えば、制御部３０１は、ユーザ端末２０に対してＭｓｇ０を送信するように制御できる。また、制御部３０１は、ＲＡプリアンブルに対してＭｓｇ２を送信するように制御できる。

また、制御部３０１は、無線基地局１０に接続するユーザ端末２０の上り信号送信電力を調整するために、送信信号生成部３０２及びマッピング部３０３を制御することができる。具体的には、制御部３０１は、ユーザ端末２０から報告されるＰＨＲ（Power Headroom Report）やチャネル状態情報（ＣＳＩ）、上りリンクデータの誤り率、ＨＡＲＱ再送回数などに基づいて、上り信号の送信電力を制御するための送信電力制御（ＴＰＣ）コマンドを生成するように送信信号生成部３０２に指示を出し、マッピング部３０３に当該ＴＰＣコマンドを下り制御情報（ＤＣＩ）に含めてユーザ端末２０に通知するように制御することができる。これにより、無線基地局１０はユーザ端末２０に要求する上り信号の送信電力を指定することができる。

送信信号生成部３０２は、制御部３０１からの指示に基づいて、ＤＬ信号（下り制御信号、下りデータ信号、下り参照信号など）を生成して、マッピング部３０３に出力する。例えば、送信信号生成部３０２は、制御部３０１からの指示に基づいて、下り信号の割り当て情報を通知するＤＬアサインメント及び上り信号の割り当て情報を通知するＵＬグラントを生成する。また、下りデータ信号には、各ユーザ端末２０からのＣＳＩなどに基づいて決定された符号化率、変調方式などに従って符号化処理、変調処理が行われる。送信信号生成部３０２は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器又は信号生成回路とすることができる。

マッピング部３０３は、制御部３０１からの指示に基づいて、送信信号生成部３０２で生成された下り信号を無線リソースにマッピングして、送受信部１０３に出力する。マッピング部３０３は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるマッピング回路又はマッパーとすることができる。

受信処理部３０４は、ユーザ端末２０から送信されるＵＬ信号（上り制御信号、上りデータ信号、上り参照信号など）に対して受信処理（例えば、デマッピング、復調、復号など）を行う。また、受信処理部３０４は、受信した信号を用いて受信電力（ＲＳＲＰ）やチャネル状態について測定してもよい。なお、処理結果や測定結果は、制御部３０１に出力されてもよい。受信処理部３０４は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号処理器又は信号処理回路とすることができる。

図１６は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の全体構成図である。図１６に示すように、ユーザ端末２０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５と、を備えている。なお、送受信部２０３は、送信部及び受信部から構成されてもよい。

複数の送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号は、それぞれアンプ部２０２で増幅される。各送受信部２０３はアンプ部２０２で増幅された下り信号を受信する。送受信部２０３は、受信信号をベースバンド信号に周波数変換して、ベースバンド信号処理部２０４に出力する。送受信部２０３は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッター／レシーバー、送受信回路又は送受信装置とすることができる。

ベースバンド信号処理部２０４は、入力されたベースバンド信号に対して、ＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理などを行う。下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。また、下りリンクのデータのうち、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。

一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、再送制御の送信処理（例えば、ＨＡＲＱの送信処理）や、チャネル符号化、プリコーディング、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transform）処理、ＩＦＦＴ処理などが行われて各送受信部２０３に転送される。送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換して送信する。送受信部２０３で周波数変換された無線周波数信号は、アンプ部２０２により増幅され、送受信アンテナ２０１から送信される。

送受信部２０３は、１つ以上のセルから構成されるセルグループ（ＣＧ）をそれぞれ設定する複数の無線基地局との間で信号を送受信することができる。例えば、送受信部２０３は、複数のＣＧに対してＵＬ信号を同時に送信することが可能である。

図１７は、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４の主な機能構成図である。なお、図１７においては、本実施の形態における特徴部分の機能ブロックを主に示しており、ユーザ端末２０は、無線通信に必要な他の機能ブロックも有しているものとする。

図１７に示すように、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４は、制御部４０１と、送信信号生成部４０２と、マッピング部４０３と、受信処理部４０４、を少なくとも含んで構成されている。

制御部４０１は、無線基地局１０から送信された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ／ＥＰＤＣＣＨで送信された信号）及び下りデータ信号（ＰＤＳＣＨで送信された信号）を、受信処理部４０４から取得する。制御部４０１は、下り制御信号や、下りデータ信号に対する再送制御の要否を判定した結果などに基づいて、ＵＬ信号の生成を制御する。具体的には、制御部４０１は、送信信号生成部４０２及びマッピング部４０３の制御を行う。制御部４０１は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路又は制御装置とすることができる。

また、制御部４０１は、ＵＬ信号の送信電力を制御する。具体的には、制御部４０１は、送信部２０３がＭＣＧ及びＳＣＧに対してＰＲＡＣＨを同時送信する場合に、各ＰＲＡＣＨの送信電力の合計を、ＳＣＧ ＰＲＡＣＨの送信電力を低減して許容最大送信電力（P_CMAX）以下とするように制御する（第１〜第３の実施形態）。ここで、ＳＣＧ ＰＲＡＣＨの送信電力だけでなく、ＭＣＧ ＰＲＡＣＨの送信電力も低減することで制御してもよい（第２の実施形態）。また、ドロッピングによりＳＣＧ ＰＲＡＣＨの送信電力を０にする制御を実施してもよい（第３の実施形態）。

また、制御部４０１は、ＰＲＡＣＨの再送時にパワーランピングを適用して、再送されるＰＲＡＣＨの送信電力を増加する。具体的には、ＰＲＡＣＨの送信試行回数、同時送信試行回数、単独送信試行回数、以前の送信試行の最大送信電力などに基づいて、パワーランピングに係るランプアップ量を決定してもよい。

また、制御部４０１は、受信処理部４０４からＲＡＲ（Ｍｓｇ２）を取得した場合、当該ＲＡＲに対応する最新のＰＲＡＣＨ送信電力に基づいて、Ｍｓｇ３以降の送信電力を決定する制御を行ってもよい。

送信信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいて、ＵＬ信号を生成して、マッピング部４０３に出力する。例えば、送信信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいて、送達確認信号（ＨＡＲＱ−ＡＣＫ）やチャネル状態情報（ＣＳＩ）などの上り制御信号を生成する。また、送信信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいて上りデータ信号を生成する。例えば、制御部４０１は、無線基地局１０から通知される下り制御信号にＵＬグラントが含まれている場合に、送信信号生成部４０２に上りデータ信号の生成を指示する。送信信号生成部４０２は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器又は信号生成回路とすることができる。

マッピング部４０３は、制御部４０１からの指示に基づいて、送信信号生成部４０２で生成された上り信号を無線リソースにマッピングして、送受信部２０３へ出力する。マッピング部４０３は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるマッピング回路又はマッパーとすることができる。

受信処理部４０４は、無線基地局１０から送信されるＤＬ信号に対して、受信処理（例えば、デマッピング、復調、復号など）を行う。また、受信処理部４０４は、受信した信号を用いて受信電力（ＲＳＲＰ）やチャネル状態について測定してもよい。なお、処理結果や測定結果は、制御部４０１に出力されてもよい。受信処理部４０４は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号処理器又は信号処理回路とすることができる。

なお、上記実施形態の説明に用いたブロック図は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロック（構成部）は、ハードウェア及びソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的に結合した１つの装置により実現されてもよいし、物理的に分離した２つ以上の装置を有線又は無線で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。

例えば、無線基地局１０やユーザ端末２０の各機能の一部又は全ては、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのハードウェアを用いて実現されても良い。また、無線基地局１０やユーザ端末２０は、プロセッサ（ＣＰＵ）と、ネットワーク接続用の通信インターフェースと、メモリと、プログラムを保持したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体と、を含むコンピュータ装置によって実現されてもよい。

ここで、プロセッサやメモリなどは情報を通信するためのバスで接続される。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えば、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどの記憶媒体である。また、プログラムは、電気通信回線を介してネットワークから送信されても良い。また、無線基地局１０やユーザ端末２０は、入力キーなどの入力装置や、ディスプレイなどの出力装置を含んでいてもよい。

無線基地局１０及びユーザ端末２０の機能構成は、上述のハードウェアによって実現されてもよいし、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールによって実現されてもよいし、両者の組み合わせによって実現されてもよい。プロセッサは、オペレーティングシステムを動作させてユーザ端末の全体を制御する。また、プロセッサは、記憶媒体からプログラム、ソフトウェアモジュールやデータをメモリに読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。ここで、当該プログラムは、上記の各実施形態で説明した各動作を、コンピュータに実行させるプログラムであれば良い。例えば、ユーザ端末２０の制御部４０１は、メモリに格納され、プロセッサで動作する制御プログラムによって実現されてもよく、他の機能ブロックについても同様に実現されてもよい。

以上、本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。例えば、上述の各実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

１…無線通信システム
１０…無線基地局
１１…無線基地局（マクロ基地局）
１２、１２ａ、１２ｂ…無線基地局（スモール基地局）
２０…ユーザ端末
３０…上位局装置
４０…コアネットワーク
１０１…送受信アンテナ
１０２…アンプ部
１０３…送受信部
１０４…ベースバンド信号処理部
１０５…呼処理部
１０６…伝送路インターフェース
２０１…送受信アンテナ
２０２…アンプ部
２０３…送受信部
２０４…ベースバンド信号処理部
２０５…アプリケーション部
３０１、４０１…制御部
３０２、４０２…送信信号生成部
３０３、４０３…マッピング部
３０４、４０４…受信処理部

Claims (5)

1. 第１のセルグループ（ＣＧ）及び第２のＣＧを含む複数のＣＧを用いて通信するユーザ端末であって、
   各ＣＧでＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）を送信する送信部と、
   前記ＰＲＡＣＨの送信電力を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、オーバラップして送信される複数のＣＧのＰＲＡＣＨの総送信電力が許容最大送信電力を超える場合、前記第１のＣＧのＰＲＡＣＨに優先的に送信電力を割り当てるように制御し、
   前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨを再送する場合、前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨの送信試行回数に基づいてパワーランピングを行うように制御し、
   前記総送信電力が前記許容最大送信電力を超えることにより前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨの送信電力をドロップする場合、前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨの送信試行回数を増加しないように制御することを特徴とするユーザ端末。
2. 前記制御部は、オーバラップして送信される複数のＣＧのＰＲＡＣＨの総送信電力が許容最大送信電力を超える場合、前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨの送信電力をパワースケーリング又はドロップして、前記総送信電力が前記許容最大送信電力を超えないように制御することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
3. 前記第１のＣＧのＰＲＡＣＨは、ＰＣｅｌｌ（Primary Cell）で送信されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のユーザ端末。
4. 第１のセルグループ（ＣＧ）及び第２のＣＧを含む複数のＣＧを用いて通信するユーザ端末の無線通信方法であって、
   各ＣＧでＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）を送信する送信工程と、
   前記ＰＲＡＣＨの送信電力を制御する制御工程と、を有し、
   前記制御工程は、オーバラップして送信される複数のＣＧのＰＲＡＣＨの総送信電力が許容最大送信電力を超える場合、前記第１のＣＧのＰＲＡＣＨに優先的に送信電力を割り当てるように制御し、
   前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨを再送する場合、前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨの送信試行回数に基づいてパワーランピングを行うように制御し、
   前記総送信電力が前記許容最大送信電力を超えることにより前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨの送信電力をドロップする場合、前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨの送信試行回数を増加しないように制御することを特徴とする無線通信方法。
5. 第１のセルグループ（ＣＧ）及び第２のＣＧを含む複数のＣＧを用いて通信するユーザ端末を含む無線通信システムであって、
   前記ユーザ端末は、各ＣＧでＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）を送信する送信部と、
   前記ＰＲＡＣＨの送信電力を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、オーバラップして送信される複数のＣＧのＰＲＡＣＨの総送信電力が許容最大送信電力を超える場合、前記第１のＣＧのＰＲＡＣＨに優先的に送信電力を割り当てるように制御し、
   前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨを再送する場合、前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨの送信試行回数に基づいてパワーランピングを行うように制御し、
   前記総送信電力が前記許容最大送信電力を超えることにより前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨの送信電力をドロップする場合、前記第２のＣＧのＰＲＡＣＨの送信試行回数を増加しないように制御することを特徴とする無線通信システム。

Images