JP6503139B2 - Ｐａバックオフを最小化するランダムアクセスプリアンブル - Google Patents

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Description

本開示は、全体として無線通信ネットワークに関するものであり、より具体的には、マシンタイプ通信（ＭＴＣ：machine-type-communication）デバイスをサポートしているモノのインターネット（ＩｏＴ：Internet of Things）におけるランダムアクセス手順に関するものである。
第３世代パートナシッププロジェクト（３ＧＰＰ）のメンバーは、「狭帯域のモノのインターネット（narrowband Internet of things）」を示す、いわゆる「ＮＢ−ＩｏＴ」についての仕様を規定することを合意している。この標準規格は、バッテリに依存しうる、かつ、典型的には少量の情報のみを送受信する低電力の装置用の無線通信をサポートする。ＮＢ−ＩｏＴをサポートする無線デバイス用のアプリケーションの例には、無線通信能力を有する駐車メータや工業用センサ等が含まれる。
ＮＢ−ＩｏＴ用の無線インタフェースは、オペレータによって当該オペレータの既存のロングタームエボリューション（ＬＴＥ）のスペクトルの一部において容易に開発可能である。このため、ＮＢ−ＩｏＴの特定の側面は、可能な限り既存のハードウェア、デザイン及び手順を利用して規定されることが予想される。しかし、ＬＴＥ仕様の変更が、消費電力を低減するため、カバレッジを改善するため、及び、さもなければ低電力無線装置の動作の向上を提供するために、当該仕様のあらゆるレベルで行われる可能性がある。
既存のＬＴＥ仕様の１つの側面は、ランダムアクセスである。ＬＴＥでは、大部分の通信システムのように、モバイル端末が、（ユーザ装置（ＵＥ）から基地局への）上りリンクの専用リソースを更に有することなく、ｅＮｏｄｅＢ（ＬＴＥ基地局についての３ＧＰＰ用語）を介してネットワークにコンタクトする必要がありうる。これを扱うために、ランダムアクセス手順が利用可能であり、それにより、専用の上りリンクリソースを有しないＵＥが基地局へ信号を送信しうる。ＬＴＥ用の３ＧＰＰ仕様で規定されたプロセスでは、この手順の第１のメッセージ（ＭＳＧ１又はプリアンブル）は、ランダムアクセス用に予約された特別なリソース、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：physical random access channel）で送信される。このチャネルは、図１に示すように、時間及び周波数が制限される。ＰＲＡＣＨ送信に利用可能なリソースは、ブロードキャストされるシステム情報の一部として、又は、ハンドオーバの場合のように、専用の無線リソース制御（ＲＲＣ：Radio Resource Control）シグナリングの一部として、モバイル端末に対して特定される。
ＬＴＥでは、ランダムアクセス手順は、多くの種々の理由により使用される。これらの理由は以下のものである。
●ＬＴＥ＿ＩＤＬＥ又はＬＴＥ＿ＤＥＴＡＣＨＥＤ状態におけるＵＥの初期アクセス
●着信ハンドオーバ
●上りリンクの再同期
●基地局とコンタクトを取るための他のリソースを全く割り当てられていないＵＥのスケジューリング要求
●ポジショニング
直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）又はシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）において異なるユーザ装置（ＵＥ‐携帯電話及びマシン・ツー・マシン無線デバイスを含む、無線アクセス端末のための３ＧＰＰ技術）の直交性を保つために、各ＵＥ信号の到着時間は、ＯＦＤＭ又はＳＣ−ＦＤＭＡ信号のサイクリックプレフィックス（ＣＰ）の範囲内となる必要がある。背景技術におけるサイクリックプレフィックスとの用語が、シンボルの終端の繰り返しをＯＦＤＭシンボルの前に付加することを示すことが理解されよう。サイクリックプレフィックスは、前のシンボルからのシンボル間干渉を除去するように、ガードインターバルとして機能する。また、それにより、チャネルの線形畳み込みを巡回畳み込みとしてモデル化することが可能になり、これは周波数領域において離散フーリエ変換により実行されうる。この周波数領域処理は、ＬＴＥ受信機における復調プロセスを簡易化する。
ＬＴＥランダムアクセスは、競合ベース又は競合フリーでありうる。競合ベースのランダムアクセス手順は、図２に示されるような４つのステップから成る。なお、第１のステップのみが、ランダムアクセス用に特に設計された物理層処理を伴う一方、残りの３つのステップは、上りリンク及び下りリンクのデータ送信に使用される同じ物理層処理に従う。ｅＮｏｄｅＢは、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）を通じて、競合ベースのランダムアクセスを実行するよう、命令しうる。ＵＥは、競合ベースのランダムアクセスに利用可能な複数のプリアンブルのうちの１つをランダムに選択することによって、ランダムアクセス手順を開始する。その後、ＵＥは、図２に示されるステップ１として、選択したランダムアクセスプリアンブルを、ＰＲＡＣＨで無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）内のｅＮｏｄｅＢへ送信する。
ＲＡＮは、ランダムアクセス応答を送信することによっていずれかのプリアンブルを検出したことを確認応答し、当該ランダムアクセス応答には、上りリンク共有チャネルで使用される初期グラント、ＵＥ用の一時的なセル無線ネットワーク一時識別子（Ｃ−ＲＮＴＩ）、及びタイムアライメント（ＴＡ）アップデートが含まれる。ＴＡアップデートは、ｅＮｏｄｅＢによってＰＲＡＣＨで測定されたプリアンブルのタイミングオフセットに基づいている。ランダムアクセス応答は、下りリンクでＵＥへ送信され（ステップ２）、その対応するＰＤＣＣＨメッセージの巡回冗長コード（ＣＲＣ）が、無線アクセスネットワーク一時識別子（ＲＡ−ＲＮＴＩ）を用いてスクランブルされる。
ランダムアクセス応答の受信後、ＵＥは、グラントを使用して、元のＲＡＮへメッセージを送信する（ステップ３）。このメッセージは、一つには、ＲＲＣの確立をトリガするために使用され、一つには、セルの共通チャネル上でＵＥを固有に識別するために使用される。ランダムアクセス応答でＵＥへ提供されたタイミングアドバンスコマンドは、元のＲＡＮへ送信されるメッセージでのＵＬ送信に適用される。ｅＮｏｄｅＢは、一時セル無線ネットワーク一時識別子（ＴＣ−ＲＮＴＩ）でスクランブルされたＣＲＣを有するＵＬグラントを送信することによってステップ３のこのメッセージの送信のために割り当てられるリソースブロックを変更できる。
当該手順は、ＲＡＮが複数のＵＥが同じプリアンブルを同時に送信した場合に生じ得たあらゆるプリアンブル競合を解消することで終了する。これは、いつ送信するか及びいずれのプリアンブルを使用するかを各ＵＥがランダムに選択した際に生じうる。複数のＵＥが同じプリアンブルをランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）で同時に送信用に選択した場合、これらのＵＥ間で競合が生じることになる。ＲＡＮは、図２においてステップ４として見られる競合解消メッセージを用いてこの競合を解消する。このメッセージは、競合解消のためにｅＮｏｄｅＢによって送信され、ＵＥが割り当てられたＣ−ＲＮＴＩをそれ以前に有していた場合には当該Ｃ−ＲＮＴＩを用いてスクランブルされたＰＤＣＣＨ ＣＲＣを有する。ＵＥがそれ以前に割り当てられたＣ−ＲＮＴＩを有していない場合には、ＰＤＣＣＨ ＣＲＣはＴＣ−ＲＮＴＩを用いてスクランブルされる。
図３には、２つのＵＥが同時に同じプリアンブルｐ5を送信する、競合が生じるシナリオが図示されている。第３のＵＥもランダムアクセスプリアンブルを同時に送信するが、異なるプリアンブルｐ1で送信するため、当該ＵＥと他の２つのＵＥとの間で競合は無い。
競合フリーのランダムアクセスでは、ＵＥは、基地局によって割り当てられた、予約されたプリアンブルを使用する。この場合、競合解消は必要なく、それ故に、図２のステップ１及び２のみが必須である。非競合ベースのランダムアクセス又は競合フリーのランダムアクセスは、ｅＮｏｄｅＢによって、例えば、ＵＥに上りリンクで同期を実現させるために開始されうる。ｅＮｏｄｅＢは、ＰＤＣＣＨ命令を送信するか、又はＲＲＣメッセージでそれを知らせることによって、非競合ベースのランダムアクセスを開始する。これら２つのアプローチのうちの後者は、ハンドオーバの場合に使用される。
図４には、競合フリーのランダムアクセスをＵＥが実行するための手順が図示されている。競合ベースのランダムアクセスでは、ランダムアクセス応答は、下りリンクでＵＥへ送信され、その対応するＰＤＣＣＨメッセージのＣＲＣは、ＲＡ−ＲＮＴＩを用いてスクランブルされる。ＵＥは、ランダムアクセス応答を成功裏に受信した後に、競合解消が成功裏に完了したとみなす。競合フリーのランダムアクセスでは、競合ベースのランダムアクセス応答に関して、ランダムアクセス応答がタイミングアライメント値を含む。これにより、ｅＮｏｄｅＢが、ＵＥが送信したプリアンブルに従って初期／更新済みタイミングを設定できるようになる。
いわゆるネットワーク化社会（Networked Society）及びモノのインターネット（ＩｏＴ：Internet of Things）に関して現在進行中の努力は、例えば、デバイスコスト、バッテリ寿命及びカバレッジに関する、セルラネットワークの新しい要求条件に関連している。ユビキタス化が期待される小規模な無線デバイスに対するデバイスコスト及びモジュールコストを押し下げるためには、一体化された電力増幅器（ＰＡ）を有するシステムオンチップ（ＳｏＣ）ソリューションの使用が大いに望ましい。しかし、電力増幅器がＳｏＣに一体化された場合に約２０−２３ｄＢｍの送信電力のみを強要することが、最新のＰＡ技術に対して現在実現可能である。ＳｏＣソリューションからの出力電力に対するこの制約は、ユーザ端末と基地局との間でどの程度のパスロスが許容されるかに関連する上りリンクのカバレッジを制限する。
更には、一体化されたＰＡによって実現可能なカバレッジを最大化するためには、ＰＡバックオフを減らす必要がある。通信信号が単一性のないピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を有する場合、即ち、通信信号が定包絡線の信号ではない場合に、ＰＡバックオフは必要になる。非定包絡線信号を増幅する場合にＰＡからのスプリアス信号及び帯域外放射を避けるためには、ＰＡは、線形動作領域において又はその近くで動作させられなければならず、即ち、高効率の非線形動作領域から「バックオフ」されなければならない。ＰＡＰＲが高くなるほど、要求されるＰＡバックオフが高くなる。ＰＡバックオフが高くなることでより低いＰＡ効率が引き起こされ、それによりデバイスバッテリ寿命が低減される。このため、無線ＩｏＴ技術では、デバイスコスト、バッテリ寿命及びカバレッジに関する、ＩｏＴデバイスの性能目標を達成するために、可能な限り低いＰＡＰＲを有する上りリンク通信信号を設計することが非常に重要である。
現在、３ＧＧＰは狭帯域ＩｏＴ（ＮＢ−ＩｏＴ）技術の標準化を行っている。所望のＮＢ−ＩｏＴ機能を含むように既存のＬＴＥ仕様を発展させるための、既存のＬＴＥエコシステム（ベンダ及びオペレータ）からの強いサポートが存在する。これは、ＬＴＥベースのＮＢ−ＩｏＴソリューションをより短期間で標準化及び開発することが可能であるため、製品化までに要する時間の検討によって動機付けられる。ＮＢ−ＩｏＴの主要な候補は、ＬＴＥベースのＮＢ−ＬＴＥソリューションである。
ＬＴＥの上りリンク（移動局から基地局への送信）は、上りリンクのデータチャネル及び制御チャネル用のシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）変調に基づいている。ランダムアクセスプリアンブル送信については、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ信号が使用されている。これらの信号のいずれも良好なＰＡＰＲ特性を有していない。
この問題を解決するために、本明細書では新たなランダムアクセスプリアンブル信号を開示する。この信号は、ＮＢ−ＩｏＴの物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）に適している。新たなＰＲＡＣＨ信号は、０ｄＢのＰＡＰＲを実現し、それ故に、ＰＡバックオフの必要性を取り除き、ＰＡ効率を最大限にする。新たなＰＲＡＣＨ信号は、上りリンクのデータ及び制御チャネル信号の送信のためのＳＣ−ＦＤＭＡ及び／又は直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）の使用に適合し、これは、新たなＰＲＡＣＨ信号が、任意の所与のＯＦＤＭシンボルインターバルにおいて、単一サブキャリアのみを占有するＯＦＤＭ信号に見えるためである。なお、単一サブキャリア信号については、ＯＦＤＭ信号は対応するＳＣ−ＦＤＭＡ信号と同一である。
新たなＰＲＡＣＨ信号は、０ｄＢのＰＡＰＲを実現するため、ＰＡバックオフの必要性を取り除き、ＰＡ効率を最大限にする。このため、ＰＲＡＣＨカバレッジ及びバッテリ効率が最大限に高まる。新たなＰＲＡＣＨ信号は、ＳＣ−ＦＤＭＡ及び直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）に適合する。このため、既存のＳＣ−ＦＤＭＡ又はＯＦＤＭＡ信号生成器を用いて容易に実装可能である。これにより、開発コスト及び製品化までに要する時間の両方が削減される。
いくつかの実施形態によれば、ユーザ装置における方法は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含むシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）ランダムアクセスプリアンブル信号を生成することを含み、各プリアンブルシンボルグループは、ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有する、サイクリックプレフィックス部分と複数の同一シンボルとを含む。ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の生成は、プリアンブルシンボルグループのうちの、少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、当該プリアンブルシンボルグループのうちの、直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように行われる。本方法は、ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を送信することを更に含む。場合によっては、本方法は、予め定められた複数のプリアンブル構成からプリアンブル構成を選択することを含んでもよく、当該選択されたプリアンブル構成は、第１及び第２のサブキャリア周波数を定める。
いくつかの実施形態によれば、基地局における方法は、無線周波数信号を受信することと、当該無線周波数信号において、第１のリモートユーザ装置によって送信されたＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を検出することと、を含み、ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含む。プリアンブルシンボルグループのうちの、少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、プリアンブルシンボルグループのうちの、直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有する、サイクリックプレフィックス部分と複数の同一シンボルとを含む。場合によっては、本方法は、第１のプリアンブル信号の到着時間を推定することを含む。
手短に述べられている実施形態によれば、単一サブキャリア信号が、ランダムアクセスプリアンブル信号の任意のＯＦＤＭシンボルインターバルで使用される。異なるＯＦＤＭシンボルインターバルにおいて、異なるサブキャリア（周波数）が使用されてもよい。これは、周波数ホッピングとしての考え方であってもよい。これは、遷移間の位相連続性を確保するために使用されうる（このように、ＣＰ継続時間、通常のデータシンボル継続時間、及び周波数におけるホッピング距離との間に関係性が存在する）。他の実施形態では、異なるデバイスからのランダムアクセスプリアンブル信号が、直交多重化され、かつ、受信基地局によって個別に検出可能となるように、直交周波数ホッピングパターンが異なるＰＲＡＣＨプリアンブル間で設計されてもよい。
いくつかの実施形態によれば、ユーザ装置は、他のユーザ装置と通信するよう構成された無線送受信機と、上述のユーザ装置における方法を実行するよう構成された１つ以上の処理回路とを備える。同様に、一例の基地局は、１つ以上のリモートユーザ装置と通信するよう構成された無線送受信機と、上述の基地局における方法を実行するよう構成された１つ以上の処理回路とを備える。
更なる実施形態には、処理回路によって実行された場合に、上述の実施形態の動作を行う命令を格納した、コンピュータプログラム及び非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体が含まれうる。
以下では、ランダムアクセス手順を実行するための技術及び装置についての個別の実施形態の詳細を説明及び図示する。
図１は、ランダムアクセスプリアンブル送信を示す図である。 図２は、ＬＴＥにおける競合ベースのランダムアクセス手順のためのシグナリングを示す図である。 図３は、ＵＥ間に競合が存在する場合の、競合ベースのランダムアクセスを示す。 図４は、ＬＴＥにおける競合フリーのランダムアクセス手順のための、無線インタフェースを介したシグナリングを示す図である。 図５は、ＰＲＡＣＨ用のサイクリックプレフィックス、ガード期間及びプリアンブル系列を示す図である。 図６は、１ＯＦＤＭシンボルにおけるＰＲＡＣＨ信号の例を示す。 図７は、いくつかの実施形態に係る、複数のＯＦＤＭシンボルインターバルにわたるＰＲＡＣＨ信号の例を示す図である。 図８は、いくつかの実施形態に係る、２つのＰＲＡＣＨプリアンブルの周波数多重化を示す図である。 図９は、いくつかの実施形態に係る、２つのＰＲＡＣＨプリアンブル（時間領域信号）の周波数多重化を示す図である。 図１０は、いくつかの実施形態に係る、ＯＦＤＭデータシンボル継続時間の４分の１であるＣＰ継続時間の例を示す図である。 図１１は、いくつかの実施形態に係る、ランダムアクセス手順を実行するよう構成されたユーザ装置のブロック図である。 図１２は、いくつかの実施形態に係る、ランダムアクセス手順を実行するための、ユーザ装置における方法を示すフローチャートである。 図１３は、いくつかの実施形態に係る、ランダムアクセス手順に関連する情報をシグナリングするよう構成されたネットワークノードのブロック図である。 図１４は、いくつかの実施形態に係る、ランダムアクセス手順を示すフローチャートである。 図１５は、いくつかの実施形態に係る、ランダムアクセス手順を実行するための、ユーザ装置の機能的実装のブロック図である。 図１６は、いくつかの実施形態に係る、ランダムアクセス手順に関連する報告を受信するための、ネットワークノードの機能的実装のブロック図である。 図１７は、上りリンク物理チャネルの多重化を示す。 図１８は、ＰＡＲＣＨフォーマット０及び１についてのプリアンブル長及びサブキャリア間隔を示す。 図１９は、到着時間の推定誤差の分布を示す。 図２０は、到着時間の推定誤差の他の分布を示す。
以下では、発明概念について、当該発明概念の実施形態の例が示された添付の図面を参照して、より十分に説明する。しかし、これらの発明概念は、多くの異なる形式で具体化することができ、本明細書で説明する実施形態に限定されるものと解釈されてはならない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が詳細かつ完全となるように提供され、本発明概念の範囲を当業者に十分に伝える。これらの実施形態は互いに排他的ではないことに留意すべきである。１つの実施形態からの構成要素は、暗黙のうちに、他の実施形態において存在する又は使用されることが想定されうる。
例示及び説明のみを目的として、置き換え可能に無線端末又はＵＥとも称される、モバイル端末と、特定の無線アクセス技術を使用して無線通信チャネルを介して通信するＲＡＮにおける動作、又は当該ＲＡＮと関係した動作との関連で、本発明概念の実施形態について本明細書で説明する。より具体的には、特に、時には発展型ＵＭＴＳ地上無線アクセスネットワークと称され、ＬＴＥシステムとして広く知られている、Ｅ−ＵＴＲＡＮによって現在使用されているスペクトル及び／又は装置におけるＮＢ−ＩｏＴ動作のための仕様の開発に関連するため、ＮＢ−ＩｏＴ用の仕様の開発との関連で実施形態について説明する。しかし、当該技術はＥ−ＵＴＲＡＮの後継だけでなく他の無線ネットワークにも適用できることが理解されよう。このため、本明細書における、ＬＴＥについての３ＧＰＰ標準規格からの用語を用いた信号への言及は、より広く、他のネットワークにおける同様の特性及び／又は目的を有する信号に対して適用されるものと理解されるべきである。
なお、本明細書に記載の実施形態のいくつかでは、「ユーザ装置」及び「ＵＥ」との用語を使用している。ＵＥは、本明細書で当該用語が使用されているように、無線信号を介してネットワークノード又は他のＵＥと通信する能力を有する任意のタイプの無線デバイスでありうる。本開示との関連で、デバイスを所有及び／又は操作する個人という意味での「ユーザ」をＵＥが有しない場合に、ＵＥは、マシン・ツー・マシン（Ｍ２Ｍ）デバイス、マシンタイプ通信（ＭＴＣ）デバイス、及び／又はＮＢ−ＩｏＴデバイスを示しうることが理解されるべきである。ＵＥは、コンテンツがそれ以外を示さない限り、無線デバイス、無線デバイス、無線通信デバイス、無線端末、又は単に端末とも称されてもよく、これらの用語のいずれかの使用は、デバイス・ツー・デバイスＵＥ、マシンタイプＵＥ、又はマシン・ツー・マシン通信が可能なＵＥ、ＵＥを備えたセンサ、無線対応のタブレットコンピュータ、モバイル端末、スマートフォン、laptop-embedded equipped（ＬＥＥ）、laptop-mounted equipment（ＬＭＥ）、ＵＳＢドングル、無線カスタマ構内設備（ＣＰＥ：customer-premises equipment）等を含むことが意図される。以降の議論では、マシン・ツー・マシン（Ｍ２Ｍ）デバイス、マシンタイプ通信（ＭＴＣ）デバイス、無線センサ、及びセンサとの用語も使用されうる。これらのデバイスはＵＥではあるが、一般的には直接のヒューマン・インタラクションなしでデータを送信及び／又は受信するよう構成されていることは理解されるべきである。
既存のＬＴＥランダムアクセス設計において、ランダムアクセスは、無線リンクを確立する際の初期アクセス、スケジューリング要求等のような多目的を果たす。とりわけ、ランダムアクセスの主目的は、上りリンクの同期を実現することであり、これは、ＬＴＥにおける上りリンクの直交性を維持するために重要である。ＯＦＤＭ又はＳＣ−ＦＤＭＡシステムにおいて異なるユーザ装置（ＵＥ）間の直交性を保つためには、各ＵＥ信号の到着時間がＯＦＤＭ又はＳＣ−ＦＤＭＡ信号のサイクリックプレフィックス（ＣＰ）の範囲内であることが必要とされる。
背景技術のセクションで上述したように、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）は、連続したシンボル間にガード時間を提供するために、及び、特にＯＦＤＭ及び／又はＳＣ−ＦＤＭＡ送信との関連で、受信機の処理を簡易化するために、使用される。図５は、ＣＰが、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）プリアンブル系列の全て又は一部を形成する送信ＯＦＤＭ／ＳＣ−ＦＤＭＡシンボルに対してどのように使用されうるのかを示している。図５に示されるように、ＰＡＲＣＨプリアンブル系列は、図５に示されるランダムアクセス時間セグメントの期間中にＵＥによって送信される。図示された例では、送信は３．６ミリ秒のＰＲＡＣＨを有し、４００マイクロ秒のＣＰ継続時間と３．２ミリ秒のデータインターバルとを含む。ＰＡＲＣＨプリアンブル系列は、ランダムアクセスセグメント全体を占有することはなく、ある程度の時間をガードタイムとして残し、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）インターバルも割り当てている。
上記で議論したように、３ＧＰＰは、ＮＢ−ＩｏＴ用の仕様を規定中であり、当該仕様は、バッテリに依存しうる、かつ、典型的には少量の情報のみを送受信する低電力の装置用の無線通信をサポートする。ＮＢ−ＩｏＴ用の仕様は、可能であれば、既存の設計及び技術の再利用を促進するとともに、既存のＬＴＥスペクトル内の展開を促進することが望まれる。しかし、これまでの既存のＬＴＥの上りリンク（移動局から基地局への送信）は、上りリンクのデータチャネル及び制御チャネル用のシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）変調に基づいている。ランダムアクセスプリアンブル送信については、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ信号が使用されている。しかし、これらの信号のいずれも良好なＰＡＰＲ特性は有しておらず、これにより、低電力かつ低コストのデバイス、特に、集積システムオンチップ（ＳｏＣ）システムに依存するデバイスにおいて問題が生じる。
この問題を解決するために、本明細書では新たなランダムアクセスプリアンブル信号を開示する。この信号は、ＮＢ−ＩｏＴの物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）に適している。新たなＰＲＡＣＨ信号は、０ｄＢのＰＡＰＲを実現し、それ故に、ＰＡバックオフの必要性を取り除き、ＰＡ効率を最大限にする。新たなＰＲＡＣＨ信号は、上りリンクのデータ及び制御チャネル信号の送信のためのＳＣ−ＦＤＭＡ及び／又は直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）の使用に適合し、これは、新たなＰＲＡＣＨ信号が、任意の所与のＯＦＤＭシンボルインターバルにおいて、単一サブキャリアのみを占有するＯＦＤＭ信号に見えるためである。なお、単一サブキャリア信号については、ＯＦＤＭ信号は対応するＳＣ−ＦＤＭＡ信号と同一である。
新たなＰＲＡＣＨ信号は、０ｄＢのＰＡＰＲを実現するため、ＰＡバックオフの必要性を取り除き、ＰＡ効率を最大限にする。このため、ＰＲＡＣＨカバレッジ及びバッテリ効率が最大限に高まる。新たなＰＲＡＣＨ信号は、ＳＣ−ＦＤＭＡ及び直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）に適合する。このため、既存のＳＣ−ＦＤＭＡ又はＯＦＤＭＡ信号生成器を用いて容易に実装可能である。これにより、開発コスト及び製品化までに要する時間の両方が削減される。
図５には、２つのＰＲＡＣＨプリアンブル送信が示されており、一方は、ｅＮＢ（無線基地局機能を備えるノードについてのＬＴＥ用語）に近いＵＥから生じ、他方は、基地局から遠い、セル端にあるＵＥから生じている。これにより、ｅＮＢ受信機において維持されているランダムアクセスインターバルに対して、２つの送信についてタイミングの差異が生じていることがわかる。
ＣＰの使用により、４ミリ秒のランダムアクセスインターバルウィンドウに中心が置かれた、本例では、信号の３．２ミリ秒の部分を使用して、受信機が巡回畳み込みを実行することが可能になる。ｅＮＢ受信機は、ｅＮＢ付近の場合とセル端付近の場合とで同様の性能を有する。
これまでに議論したように、ＰＡ効率及びカバレッジを最大化するためには、ＰＲＡＣＨプリアンブルを、可能な限り定包絡線に近づけることが望ましい。定包絡線信号は、０ｄＢのＰＡＰＲを有し、ＰＡバックオフを必要としない。以下の説明では、ＰＲＡＣＨ信号とＰＲＡＣＨプリアンブルとを互いに置き換え可能に使用する。
ＬＴＥランダムアクセスは、競合ベース又は競合フリーでありうる。競合ベースのランダムアクセス手順は、図２に示され、かつ、上述したような、４つのステップから成る。なお、第１のステップのみが、ランダムアクセス用に特に設計された物理層処理を伴う一方、残りの３つのステップは、上りリンク及び下りリンクのデータ送信に使用される同じ物理層処理に従う。競合フリーのランダムアクセスでは、ＵＥは、基地局によって割り当てられた、予約されたプリアンブルを使用する。この場合、競合解消は必要なく、それ故に、ステップ１及び２のみが必須である。以下で議論するランダムアクセスプリアンブル送信のための技術は、競合フリーのランダムアクセス手順と競合ベースのランダムアクセス手順とのいずれか又は両方に使用されうる。
図６には、本明細書で開示する技術の、いくつかの実施形態に係る、単一のＯＦＤＭシンボルインターバルの期間におけるＰＲＡＣＨ信号の例が示されている。これは、基本的には単一トーン（単一サブキャリア）のＯＦＤＭ信号である。図６の例によれば、サブキャリア間隔は２．５ｋＨｚである。しかし、本明細書に記載の技術は、任意のサブキャリア間隔に対して適用可能である。
本明細書で開示する技術のいくつかの実施形態によれば、ＰＲＡＣＨ信号は、（ＬＴＥの場合におけるような）周波数ではなく時間的に複数のＯＦＤＭシンボルにわたって広がっている。このため、それぞれが図６に示されるＯＦＤＭシンボルのような多くのＯＦＤＭシンボルが、ＰＲＡＣＨプリアンブルを形成するように連結される。以下で更に詳しく議論するように、いくつかの実施形態では、生成されたランダムアクセスプリアンブル信号は、本明細書ではプリアンブルシンボルグループ又はシンボルグループとも称される、２つ以上の又はＮ個の連続するプリアンブルシンボルを含み、各プリアンブルシンボルグループは、複数の重複したＯＦＤＭシンボルを含み、かつ、送信されたランダムアクセスプリアンブル信号において単一のトーンを生じさせるように形成される。言い換えれば、各プリアンブルシンボルグループは、ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有する複数の同一のシンボルを含み、それにより、２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応する。サブキャリア周波数は、連続するシンボルグループのうちの最初の１つが第１のサブキャリア周波数に対応し、連続するシンボルグループのうちの後続する１つが第２のサブキャリア周波数に対応するように、プリアンブルシンボルグループ間で変化する。言い換えれば、各プリアンブルシンボルグループは、ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有する複数の同一のシンボルを含み、それにより、２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応する。
いくつかの実施形態では、第２のプリアンブルシンボルごとの単一のトーンが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、残りのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンが、第２のサブキャリア周波数に対応する簡単なパターンに従って、サブキャリア周波数が変化する。このため、これらの実施形態では、プリアンブル信号は、１つのプリアンブルシンボルグループから次のプリアンブルシンボルグループまでに、２つのサブキャリア周波数間でホップする。当然ながら、他のパターンも考えられることが理解されよう。
以下で更に詳しく説明するように、連続するプリアンブルシンボルのそれぞれは、基本ＯＦＤＭシンボルを複数回繰り返すことによって形成されうる。本明細書で使用されるように、シンボルグループとの用語は、プリアンブルシンボルが基本ＯＦＤＭシンボルに対応しないがその代わりに複数の重複したＯＦＤＭシンボルを含みうるように形成された、プリアンブルシンボルグループを示す場合があることを理解されるべきである。上述のように、単一トーンのＯＦＤＭシンボルはＳＣ−ＦＤＭＡ信号でもあり、このため、これらの重複したＯＦＤＭシンボルはＳＣ−ＦＤＭＡシンボルであるとも理解されうる。
図７には、ランダムアクセスプリアンブル信号設計の例が示されている。この例では、ＰＲＡＣＨプリアンブルは、時間的に１００個のプリアンブルシンボルで構成され、かつ、任意の所与のプリアンブルシンボルインターバルにおいて、周波数的に（２．５ｋＨｚの）１つのトーン／サブキャリアを占有する。しかし、この例の送信は、１つのプリアンブルシンボルグループから次のプリアンブルシンボルグループまでに、２つの隣り合うトーン間でホップする。このホッピングは、基地局において十分な到着時間推定性能を実現するために使用される。上述のように、この２．５ｋＨｚは、単に例示であり、他のサブキャリア間隔も考えられる。更には、トーンが隣り合っている必要はなく、ホッピングによって数サブキャリアを飛び越えてもよいことは明らかである。
この例におけるトーン（サブキャリア）帯域幅／間隔は２．５ｋＨｚであるため、サブキャリア間隔とＯＦＤＭシンボル長との間の周知の関係によれば、通常のＯＦＤＭシンボルのデータ部分の継続時間は４００マイクロ秒になろう。例えば最大で６０ｋｍのセルサイズをサポートするためには、最大の往復遅延を収容するように４００マイクロ秒のＣＰが必要とされる。４００マイクロ秒のデータ部分と４００マイクロ秒のＣＰとを直接送信することは、全リソースのうちで５０％のＣＰオーバヘッドにつながることになろう。当該オーバヘッドを減らすために、図７に示す例では、基本ＯＦＤＭシンボルは４回繰り返され、それにより１６００マイクロ秒のシンボル継続時間が得られている。ＯＦＤＭシンボルの最初のコピーは、基地局受信機によってＣＰとして扱われる一方、残りの３つのコピーは、データとして扱われる。この設計により、ＣＰオーバヘッドが５０％から２５％へ削減される。基地局は、シンボルの３つのコピーをコヒーレントに合成し、それにより約４．８ｄＢの電力ゲインを得ることができる。
図７のプリアンブルの０ｄＢ ＰＡＰＲ特性を見て、一般性を失うことなく、以下のように表されるＯＦＤＭシンボル１及び２について検討する。
Figure 0006503139
ここで、１／Ｔのサブキャリア間隔を有するサブキャリアに対して、Ｔ＝４００マイクロ秒、ｋがサブキャリアインデックスである。長さ４Ｔの各ＯＦＤＭシンボルの範囲内で、時間インターバル［０，４Ｔ］及び［４Ｔ，８Ｔ］の範囲内で信号が正弦波であるため、当該波形は定包絡線である。シンボル境界において、位相差は以下となる。
Figure 0006503139
したがって、一定系列を送信すること、即ち、２つのトーンを交互に生じさせるｘ［１］＝ｘ［２］の場合、位相の連続性が保証され、理論的に０ｄＢのＰＡＰＲが生じる。
各ＰＲＡＣＨプリアンブルは、任意の所与の時間において、２．５ｋＨｚの１つのサブキャリアのみを効率的に使用するため、異なる複数のプリアンブルが周波数領域において多重化されうる。例えば、図８は２つのＰＲＡＣＨプリアンブルの多重化を示している。一般に、Ｍ個のトーンがＭ個のＰＲＡＣＨプリアンブルの多重化に対して設定されうる。各ＰＲＡＣＨプリアンブルは、１ＯＦＤＭシンボルインターバルの期間中に１つのトーンを使用し、（例えば、図８に示すような）多重化パターンは、２つのＵＥが同じＯＦＤＭシンボルインターバルの期間中に同じトーンを使用しないことを確保する。
図８は、２つのＰＲＡＣＨプリアンブルの周波数領域構成を示している。図９には、対応する時間領域信号の例が示されており、約４つのプリアンブルシンボルグループのインターバルが、各プリアンブル信号に対して示されている。第１に、複数のプリアンブルのそれぞれにおいて位相連続性が保たれていることが見られる。第２に、プリアンブル１が、より低い周波数の正弦波で始まり、より高い周波数の正弦波、より低い周波数の正弦波に切り替わり、最後により高い周波数の正弦波に再び切り替わっていることが見られる。プリアンブル２は、より高い周波数の正弦波で始まり、より低い周波数の正弦波、より高い周波数の正弦波に切り替わり、最後により低い周波数の正弦波に再び切り替わっていることが見られる。これら２つのプリアンブルは、基地局における到着時間差がＣＰインターバルの範囲内である場合に互いに直交する。なお、図示した例の両方において、より低い周波数の正弦波とより高い周波数の正弦波との間に位相連続性が存在する。２つのプリアンブルの低‐高系列と高‐低系列は、当該プリアンブルを送信する無線デバイスのそれぞれにおいて事前設定されうるか、又は、無線デバイスによる設定のランダム選択から生じうることが理解されよう。
本明細書で開示する技術が、任意のＣＰ期間に、又はプリアンブルシンボルグループの範囲内におけるＣＰ継続時間と通常のデータ継続時間との間の任意の関係に一般化可能であることが理解されよう。しかし、周波数におけるホッピング距離は、周波数トーン間の遷移が生じるＯＦＤＭシンボル境界において位相連続性を維持するように、適宜調整される必要がある。これは、定包絡線特性の維持する上で重要である。
図１０において例が与えられる。ここで、サブキャリア間隔（トーン帯域幅）は依然として２．５ｋＨｚであり、このため、通常のデータシンボル継続時間（Ｔ）は１／２５００（即ち、４００マイクロ秒）であり、これは、ＯＦＤＭコンテキストにおいて、２．５ｋＨｚのサブキャリア間隔を示唆する。示されるように、ＣＰは１００μｓであり、このため、通常のデータシンボル継続時間の４分の１である。なお、それ故に、ＯＦＤＭシンボル継続時間は１．２５Ｔ（ＣＰにデータを加える）。以下のように表されうるＯＦＤＭシンボル１及び２について検討する。
Figure 0006503139
ここで、Ｔ＝４００μｓである。長さ１．２５Ｔの各ＯＦＤＭシンボルの範囲内で、波形は定包絡線を有する。シンボル境界において、位相差は以下となる。
Figure 0006503139
したがって、一定系列を送信すること、即ち、４トーン離れている２つのサブキャリアを交互に生じさせるｘ［１］＝ｘ［２］の場合、位相の連続性が保証され、理論的に０ｄＢのＰＡＰＲが生じる。
図１１は、ここではＵＥ１２として示された無線デバイスの例を示しており、当該ＵＥは、より一般的には無線端末と称され、本明細書の記載の実施形態の例の１つ以上において使用可能である。いくつかの実施形態において、ＵＥ１２は、ＮＢ−ＩｏＴ用の仕様による動作を行うように構成されたモバイルデバイスでありうる。ＵＥ１２は、ＵＥ１２の動作を制御する処理回路３０を備える。処理回路３０は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサ、専用デジタルロジック等を備えてよく、例えば、ネットワーク２の基地局１０へ信号を送信し、また、当該基地局から信号を受信するために使用される、関連する（複数の）アンテナ３４を有する受信機又は送受信機３２に接続されている。ＵＥ１２は、処理回路３０に接続された、ＵＥ１２の動作に必要となるプログラムコードと他の情報及びデータとを格納するメモリ回路３６を更に備える。また、処理回路３０及びメモリ回路３６は、処理回路と称されることがあり、種々の実施形態では、本明細書に記載のＵＥベースの技術の１つ以上を実施するよう構成される。
例えば、ＵＥ１２の処理回路は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含むＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を生成するよう構成され、２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一のシンボルを含む。ＵＥ１２の処理回路は、ランダムアクセスプリアンブル信号を送信するように更に構成されている。上記の例で議論したように、プリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、プリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応する。いくつかの実施形態では、プリアンブルシンボルグループのうちの１つおきのプリアンブルシンボルグループは、第２のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルグループのそれぞれは、第１のサブキャリア周波数に対応する。
実装によらず、ＵＥ１２の処理回路は、図１２に示されるような方法１２００を実行するよう構成される。ブロック１２２０に示されるように、方法１２００は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含むＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を生成することを含む。各プリアンブルシンボルグループは、２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有する、サイクリックプレフィックス部分及び複数の同一のシンボルを含む。いくつかの実施形態では、プリアンブルシンボルグループのうちの１つおきのプリアンブルシンボルグループは、第２のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルグループのそれぞれは、第１のサブキャリア周波数に対応する。ブロック１２３０に示されるように、方法１２００は、ランダムアクセスプリアンブル信号を送信することを更に含む。場合によっては、方法１２００は、ブロック１２１０に示されるように、予め定められた複数のプリアンブル構成からプリアンブル構成を選択することを含んでもよく、選択されたプリアンブル構成は、第１及び第２のサブキャリア周波数を定め、ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号は、選択されたプリアンブル構成を用いて生成される。この選択は、いくつかの実施形態では、ランダムに実行されてもよい。
いくつかの実施形態では、プリアンブルシンボルグループの全てが、同じ複素振幅を有している。いくつかの実施形態では、第１及び第２のサブキャリア周波数は、プリアンブルシンボル間の境界における位相連続性を実現にするように選択される。更に、プリアンブルシンボルグループは、プリアンブルシンボルグループ間の境界における位相連続性を提供するように生成される。
いくつかの実施形態では、第２のサブキャリア周波数は、第１のサブキャリア周波数と隣り合っている。これらの実施形態の一部及び他の実施形態では、サイクリックプレフィックス部分の長さは、同一シンボルのそれぞれの長さと同じであり、サイクリックプレフィックス部分は、同一シンボルのそれぞれと一致する。他には、サイクリックプレフィックス部分の長さは、同一シンボルのそれぞれの長さの４分の１である。
いくつかの実施形態では、各プリアンブルシンボルグループは、１６００マイクロ秒の全長を有する。いくつかの実施形態では、各プリアンブルシンボルグループ内の複数の同一シンボルは、３つの同一シンボルで構成される。
図１３は、無線デバイスの他の例を示しており、ここでは、ＵＥ１２からランダムアクセスプリアンブル信号を受信するよう構成された、基地局１０等のネットワークノードを示している。以下のいくつかの実施形態の説明では、「無線ネットワークノード」との用語又は単に「ネットワークノード」若しくは「ＮＷノード」との用語が使用される。これらの用語は、基地局、無線基地局、ベーストランシーバ基地局、基地局制御装置、ネットワーク制御装置、発展型ＮｏｄｅＢ（ｅＮｏｄｅＢ又はｅＮＢ）、ＮｏｄｅＢ、中継ノード、測位ノード、Ｅ−ＳＭＬＣ、ロケーションサーバ、リピータ、アクセスポイント、無線アクセスポイント、リモートラジオユニット（ＲＲＵ）、リモートラジオヘッド（ＲＲＨ）、分散アンテナシステム（ＤＡＳ）のＭＳＲ基地局ノードのようなマルチスタンダード無線機（ＭＳＲ）無線ノード、ＳＯＮノード、Ｏ＆Ｍ、ＯＳＳ又はＭＤＴノード、コアネットワークノード、ＭＭＥ等のような、無線通信ネットワークの固定部分における任意の種類のネットワークノードを示す。これらの例から分かるように、無線通信ネットワークの「固定部分（fixed portion）」とは、アクセス端末以外の無線ネットワークの一部分、即ち、ＵＥ、ＮＢ−ＩｏＴデバイス等によって無線リンクを通じてアクセスされるネットワークの一部分を示すよう意図されているが、所与のシナリオにおける１つ以上のエレメントを移動できる可能性を除外することは意図されていない。
図１３は、本明細書に記載の実施形態の例の一部において使用可能な基地局１０（例えば、ｅＮＢ）を示す。マクロｅＮＢは、実際には、サイズ及び構成がマイクロｅＮＢと一致しないが、例示を目的として、基地局１０は、同様の構成要素を備えるものとしていることが、理解されよう。このため、基地局１０は、マクロ基地局に対応するかマイクロセル基地局に対応するかを問わず、基地局１０の動作を制御する処理回路４０を備える。処理回路４０は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサ、専用デジタルロジック等を備えてよく、ネットワーク内のＵＥ１２へ信号を送信し、また、ネットワーク内のＵＥから信号を受信するために使用される、関連する（複数の）アンテナ４４を有する送受信機回路４２に接続されている。基地局１０は、処理回路４０に接続された、基地局１０の動作に必要となるプログラムと他の情報及びデータとを格納するメモリ回路４６を更に備える。また、処理回路４０及びメモリ回路４６は、処理回路と称されることがあり、種々の実施形態では、以下に記載のネットワークベースの技術の１つ以上を実施するよう構成される。
基地局１０は、更に、基地局１０が（例えば、Ｘ２インタフェースを介して）他の基地局１０と情報を交換することを可能にする、コンポーネント及び／又は回路４８と、基地局１０が（例えば、Ｓ１インタフェースを介して）コアネットワーク内のノードと情報を交換することを可能にする、コンポーネント及び／又は回路４９と、を備える。他のタイプのネットワーク（例えば、ＵＴＲＡＮ、又は広帯域符号分割多元接続、即ちＷＣＤＭＡ（登録商標） ＲＡＮ）で用いられる基地局が、図１３に示されるコンポーネントと同様のコンポーネントと、他のタイプのネットワーク内の他のネットワークノード（例えば、他の基地局、モビリティ管理ノード、及び／又はコアネットワーク内のノード）との通信を可能にする、適切なインタフェース回路４８，４９と、を備えることが理解されよう。
基地局１０の処理回路は、無線周波数信号を受信し、当該無線周波数信号において、第１のリモート無線デバイスによって送信された第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を検出するよう構成される。第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボル（プリアンブルシンボルグループとも称されうる。）を含み、各プリアンブルシンボルグループは、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含む。いくつかの実施形態では、プリアンブルシンボルグループのうちの１つおきのプリアンブルシンボルグループは、第２のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルグループのそれぞれは、第１のサブキャリア周波数に対応する。場合によっては、処理回路は、第１のプリアンブル信号の到着時間を推定するように構成される。
実装によらず、基地局１０の処理回路も、図１４に示されるような方法１４００を実行するよう構成される。方法１４００は、無線周波数信号を受信することを含む（ブロック１４１０）。方法１４００は、無線周波数信号において、第１のリモート無線デバイスによって送信された第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を検出することを更に含む（ブロック１４２０）。第１のランダムアクセスプリアンブル信号は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含み、各プリアンブルシンボルグループは、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含む。また、いくつかの実施形態では、プリアンブルシンボルグループのうちの１つおきのプリアンブルシンボルグループは、第２のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルグループのそれぞれは、第１のサブキャリア周波数に対応する。オプションとして、方法１４００は、第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の到着時間を推定することを含み（ブロック１４３０）、これは、例えば上りリンクの同期処理を行うために使用されうる。
いくつかの実施形態では、プリアンブルシンボルグループの全てが、同じ複素振幅を有している。更に、第１及び第２のサブキャリア周波数は、プリアンブルシンボルグループ間の境界において位相連続性を実現するように選択されてよく、検出されるプリアンブルシンボルは、プリアンブルシンボルグループ間の境界において位相連続性を有する。いくつかの実施形態では、第２のサブキャリア周波数は、第１のサブキャリア周波数と隣り合っている。
いくつかの実施形態は、サイクリックプレフィックス部分の長さは、同一シンボルのそれぞれの長さと同じであり、サイクリックプレフィックス部分は、同一シンボルのそれぞれと一致する。他の実施形態では、サイクリックプレフィックス部分の長さは、同一シンボルのそれぞれの長さの４分の１である。いくつかの実施形態では、各プリアンブルシンボルグループは、１６００マイクロ秒の全長を有し、各プリアンブルシンボルグループ内の複数の同一シンボルは、３つの同一シンボルで構成される。
上記で議論したように、異なる複数のランダムアクセスプリアンブル信号は、基地局によって互いに区別されうるように、周波数領域においてインタリーブされてもよい。したがって、方法１４００のいくつかの実施形態は、無線周波数信号において、第２のリモートユーザ装置によって送信された第２のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を検出することを更に含み、当該第２のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含み、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第３のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第４のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含む。これらの実施形態では、第２のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループは、第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループと少なくとも部分的にオーバラップしてもよく、第１のサブキャリア周波数が第４のサブキャリア周波数と等しいか、第２のサブキャリア周波数が第３のサブキャリア周波数と等しいか、又はその両方であってもよい。
図１２及び図１４に示される方法１２００及び１４００が、上記でより十分に説明されている技術の例であることは理解されるべきである。これらの方法のそれぞれは、議論した変形及び詳細のいずれかに従って変更されてもよい。図１２及び図１４に示される方法及びそれらの変形は、必要に応じて、図１１及び図１３に示される処理回路を用いて実現されてもよく、当該処理回路は、例えば、上述の動作を実行するための、メモリ回路３６及び／又は４６に格納された適切なプログラムコードを設定される。これらの実施形態の一部は、プログラムされたマイクロプロセッサ又は他のプログラムされた処理エレメントに基づいているが、これらの技術のステップの全てが、必ずしも、単一のマイクロプロセッサで、又は単一のモジュールでも実行されるとは限らないことが理解されよう。本明細書で開示した技術の実施形態は、更に、無線端末におけるアプリケーション用のコンピュータプログラムと、基地局装置又は他のネットワークノード装置におけるアプリケーション用の対応するコンピュータプログラムとを含む。
このプログラムコード又はコンピュータプログラム命令は、更に、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置を特定の方法で機能させることが可能な、有形のコンピュータ読み取り可能媒体に格納されてもよく、それにより、コンピュータ読み取り可能媒体に格納された命令が、ブロック図及び／又はフローチャートのブロック又は複数ブロックにおいて特定された機能／動作を、実行する命令を含む製品を生み出す。したがって、本発明概念の実施形態は、ハードウェアにおいて、及び／又は、まとめて「回路」、「モジュール」又はその変形と称されうる、デジタルシグナルプロセッサのようなプロセッサ上で動作する（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）ソフトウェアにおいて具体化されうる。
上述の実施形態の種々の態様が、適切なプロセッサ回路、ハード符号化デジタル回路及び／又はアナログ回路、又はそれらの適切な組み合わせ上で実行するプログラム命令でありうる機能「モジュール」によって実行されると考えられることが更に理解されよう。
例えば、図１５は、処理回路３０及びメモリ回路３６等に基づいて、ＵＥ１２において実現されうるような、機能モジュール又は回路構成の例を示している。図示されている実施形態は、ランダムアクセスプリアンブル信号を生成する信号生成モジュール１５０２を少なくとも機能的に含む。ランダムアクセスプリアンブル信号を送信する送信モジュール１５０４が、実装に更に含まれる。生成されたランダムアクセス信号は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含み、各プリアンブルシンボルグループは、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含む。いくつかの実施形態では、プリアンブルシンボルグループのうちの１つおきのプリアンブルシンボルグループは、第２のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルグループのそれぞれは、第１のサブキャリア周波数に対応する。
図１６は、処理回路４０及びメモリ回路４６等に基づいて、基地局１０等のネットワークノードにおいて実現されうるような、機能モジュール又は回路構成の例を示している。図示されている実施形態は、無線周波数信号を受信する受信モジュール１６０２を少なくとも機能的に含む。無線周波数信号において、第１のリモート無線デバイスによって送信された第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を検出する検出モジュール１６０４が、実装に更に含まれる。第１のランダムアクセスプリアンブル信号は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含み、各プリアンブルシンボルグループは、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含む。いくつかの実施形態では、例えば、プリアンブルシンボルグループのうちの１つおきのプリアンブルシンボルグループは、第２のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルグループのそれぞれは、第１のサブキャリア周波数に対応する。
上述の説明及び関連する図面で提示した教示の恩恵を受ける当業者は、説明した（複数の）実施形態の変更及び他の変形が思い浮かぶであろう。したがって、（複数の）実施形態が開示した特定の例に限定されないこと、及びその変更他の変形が本開示の範囲内に含まれることが意図されていることは、理解されるべきである。本明細書では特定の用語が採用されうるが、それらは、一般的及び記述的な意味のみで使用されており、限定を目的として使用されてはいない。
以下では、実施形態の例をリストする。これらは例にすぎず、リストされている実施形態の他の実施形態及び変形が、上記で提供された詳細な説明から明らかとなることは理解されるべきである。
［実施形態例］
上述した技術及び装置の実施形態は、以下に列挙された例を含むがそれらに限定されない。
例１：無線デバイスにおける方法であって、本方法は、ランダムアクセスプリアンブル信号を生成することと、前記ランダムアクセスプリアンブル信号を送信することと、を含み、前記ランダムアクセスプリアンブル信号を生成することは、Ｎ個のプリアンブルシンボルを連結することを含み、各プリアンブルシンボルは、単一のトーンを含み、１つおきのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第１のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第２のサブキャリア周波数に対応する、方法。
例２：例１の方法であって、プリアンブルシンボルの全てが、同一の複素振幅を有し、前記第１及び第２のサブキャリア周波数は、プリアンブルシンボル間の境界において位相連続性を実現するように選択され、前記プリアンブルシンボルは、プリアンブルシンボル間の境界において位相連続性を提供するように生成される、方法。
例３：例１又は２の方法であって、各プリアンブルシンボルは、サイクリックプレフィックス部分とそれに後続するデータ部分とを有し、前記サイクリックプレフィックス部分は、第１の長さを有し、かつ、前記後続するデータ部分の最後の部分の複製である、方法。
例４：例３の方法であって、前記後続するデータ部分は、３つの同一の、前記サイクリックプレフィックス部分のコピーから成る、方法。
例５：例４の方法であって、各プリアンブルシンボルは、１６００マイクロ秒の全長を有し、前記第１及び第２のサブキャリア周波数は、２５００Ｈｚ異なっている、方法。
例６：例３の方法であって、前記後続するデータ部分は、第２の長さを有し、当該第２の長さは、前記第１の長さの４倍である、方法。
例７：例６の方法であり、各プリアンブルシンボルは、５００マイクロ秒の全長を有し、前記第１及び第２のサブキャリア周波数は、１０ｋＨｚ異なっている、方法。
例８：例１から７のいずれかの方法であって、Ｎ＝１００である、方法。
例９：例１から８のいずれかの方法であって、前記方法は、予め定められた複数のプリアンブル構成からプリアンブル構成を選択することを更に含み、当該選択されたプリアンブル構成は、前記第１及び第２のサブキャリア周波数を定める、方法。
例１０：無線デバイスにおける方法であって、本方法は、無線周波数信号を受信することと、前記無線周波数信号において、第１のリモート無線デバイスによって送信された第１のランダムアクセスプリアンブル信号を検出することと、を含み、前記第１のランダムアクセスプリアンブル信号は、Ｎ個の連結されたプリアンブルシンボルを含み、各プリアンブルシンボルは、単一のトーンを含み、前記Ｎ個のプリアンブルシンボルのうちの１つおきのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第１のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第２のサブキャリア周波数に対応する、方法。
例１１：例１０の方法であって、プリアンブルシンボルの全てが、同一の複素振幅を有し、前記第１及び第２のサブキャリア周波数は、プリアンブルシンボル間の境界において位相連続性を実現するように選択され、前記検出されたプリアンブルシンボルは、プリアンブルシンボル間の境界において位相連続性を有する、方法。
例１２：例１０又は１１の方法であって、各プリアンブルシンボルは、サイクリックプレフィックス部分とそれに後続するデータ部分とを有し、前記サイクリックプレフィックス部分は、第１の長さを有し、かつ、前記後続するデータ部分の最後の部分の複製である、方法。
例１３：例１２の方法であって、前記後続するデータ部分は、３つの同一の、前記サイクリックプレフィックス部分のコピーから成り、前記第１のランダムアクセスプリアンブル信号を検出することは、各プリアンブルシンボルにおける３つの連続するインターバルをコヒーレントに合成することを含む、方法。
例１４：例１３の方法であって、各プリアンブルシンボルは、１６００マイクロ秒の全長を有し、前記第１及び第２のサブキャリア周波数は、２５００Ｈｚ異なっている、方法。
例１５：例１２の方法であって、前記後続するデータ部分は、第２の長さを有し、当該第２の長さは、前記第１の長さの４倍である、方法。
例１６：例１５の方法であり、各プリアンブルシンボルは、５００マイクロ秒の全長を有し、前記第１及び第２のサブキャリア周波数は、１０ｋＨｚ異なっている、方法。
例１７：例１０から１６のいずれかの方法であって、Ｎ＝１００である、方法。
例１８：例１０から１７のいずれかの方法であって、本方法は、前記第１のプリアンブル信号の到着時間を推定することを更に含む、方法。
例１９：例１０から１８のいずれかの方法であって、前記無線周波数信号において、第２のリモート無線デバイスによって送信された第２のランダムアクセスプリアンブル信号を検出することを更に含み、前記第２のランダムアクセスプリアンブル信号は、Ｎ個の連結されたプリアンブルシンボルを含み、前記第２のランダムアクセスプリアンブル信号の各プリアンブルシンボルは、単一のトーンを含み、前記第２のランダムアクセスプリアンブル信号の前記Ｎ個のプリアンブルシンボルのうちの１つおきのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第３のサブキャリア周波数に対応し、前記第２のランダムアクセスプリアンブル信号の残りのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第４のサブキャリア周波数に対応し、前記第２のランダムアクセスプリアンブル信号の前記Ｎ個のプリアンブルシンボルは、前記第１のランダムアクセスプリアンブル信号の前記Ｎ個のプリアンブルシンボルと少なくとも部分的にオーバラップし、前記第１のサブキャリア周波数が前記第４のサブキャリア周波数と等しいか、前記第２のサブキャリア周波数が前記第３のサブキャリア周波数と等しいか、又はその両方である、方法。
例２０：無線デバイスであって、他の無線デバイスと通信するよう構成された無線送受信機を備え、例１から９のいずれかの方法を実行するよう構成された１つ以上の処理回路を更に備える、無線デバイス。
例２１：無線デバイスであって、他の無線デバイスと通信するよう構成された無線送受信機を備え、例１０から１９のいずれかの方法を実行するよう構成された１つ以上の処理回路を更に備える、無線デバイス。
例２２：無線デバイスであって、Ｎ個のプリアンブルシンボルを連結することによってランダムアクセスプリアンブル信号を生成するよう構成され、ここで、各プリアンブルシンボルは、単一のトーンを含み、１つおきのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第１のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第２のサブキャリア周波数に対応しており、前記ランダムアクセスプリアンブル信号を送信するよう構成された、無線デバイス。
例２３：無線デバイスであって、Ｎ個のプリアンブルシンボルを連結することによってランダムアクセスプリアンブル信号を生成する信号生成モジュールと、ここで、各プリアンブルシンボルは、単一のトーンを含み、１つおきのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第１のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第２のサブキャリア周波数に対応しており、前記ランダムアクセスプリアンブル信号を送信する送信モジュールと、を備える無線デバイス。
例２４：無線デバイスあって、無線周波数信号を受信し、前記無線周波数信号において、第１のリモート無線デバイスによって送信された第１のランダムアクセスプリアンブル信号を検出するよう構成されており、前記第１のランダムアクセスプリアンブル信号は、Ｎ個の連結されたプリアンブルシンボルを含み、各プリアンブルシンボルは、単一のトーンを含み、前記Ｎ個のプリアンブルシンボルのうちの１つおきのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第１のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第２のサブキャリア周波数に対応する、無線デバイス。
例２５：無線デバイスあって、無線周波数信号を受信する受信モジュールと、前記無線周波数信号において、第１のリモート無線デバイスによって送信された第１のランダムアクセスプリアンブル信号を検出する検出モジュールと、を備え、前記第１のランダムアクセスプリアンブル信号は、Ｎ個の連結されたプリアンブルシンボルを含み、各プリアンブルシンボルは、単一のトーンを含み、前記Ｎ個のプリアンブルシンボルのうちの１つおきのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第１のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第２のサブキャリア周波数に対応する、無線デバイス。
例２６：無線デバイスのプロセッサ用のプログラム命令を含むコンピュータプログラムであって、前記プログラム命令は、当該プログラム命令が前記プロセッサによって実行された際に前記無線デバイスに、Ｎ個のプリアンブルシンボルを連結することによってランダムアクセスプリアンブル信号を生成することと、ここで、各プリアンブルシンボルは、単一のトーンを含み、１つおきのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第１のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第２のサブキャリア周波数に対応しており、前記ランダムアクセスプリアンブル信号を送信することと、を行わせるよう構成された、コンピュータプログラム。
例２８：例２６のコンピュータプログラムを格納した非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体。
例２８：無線デバイスのプロセッサ用のプログラム命令を含むコンピュータプログラムであって、前記プログラム命令は、当該プログラム命令が前記プロセッサによって実行された際に前記無線デバイスに、無線周波数信号を受信することと、前記無線周波数信号において、第１のリモート無線デバイスによって送信された第１のランダムアクセスプリアンブル信号を検出することと、を行わせるよう構成されており、前記第１のランダムアクセスプリアンブル信号は、Ｎ個の連結されたプリアンブルシンボルを含み、各プリアンブルシンボルは、単一のトーンを含み、前記Ｎ個のプリアンブルシンボルのうちの１つおきのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第１のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルに対する単一のトーンは、第２のサブキャリア周波数に対応する、コンピュータプログラム。
例２９：例２８のコンピュータプログラムを格納した非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体。
ランダムアクセスプリアンブルの生成及び受信を行ういくつかの方法、デバイス及び装置についてこれまでに詳しく説明してきた。本開示に包含される実施形態は上述の特定の例示的な実施形態に限定されないことは、当業者には理解されよう。その点について、例示的な実施形態について示すとともに説明してきたが、広範囲の修正、変更、及び置換が上述の開示において検討されている。そのような変更は、本開示の範囲を逸脱することなく上記に対して行われうることが理解される。したがって、添付の請求項は、広く、かつ、本開示に整合するように解釈されることが適切である。
いくつかの更なる非限定的な例、上記の技術の一部の詳述、及びそれらのアプリケーションについてのいくつかの可能性のあるコンテキストの提供を以下で続ける。
＜序論＞
ＧＥＲＡＮ＃６２では、セルラのモノのインターネット（cellular internet of things）のニーズを満たすために、Cellular System Support for Ultra Low Complexity and Low Throughput Internet of Things（WI code: FS_IoT_LC）と称される検討項目が承認された[1]。当該検討は、非レガシーベースの設計とＧＳＭ（登録商標）／ＥＤＧＥの後方互換エボリューションとの両方を受け入れている。
狭帯域ＬＴＥベースの（ＮＢ−ＬＴＥと称される）ソリューションが提案されて[2]に含められ、現在、ＲＡＮ＃６９で承認されたＮＢ−ＩｏＴ作業項目[3]の中で調査中である。ドキュメント[2]は、サブキャリア間隔及び多重化のような、ＮＢ−ＬＴＥにおけるランダムアクセス概念のハイレベル記述を提供した。寄稿[4]は、ＮＢ−ＬＴＥにおけるランダムアクセスチャネルに関してより詳細な記述を提供した。この寄稿では、設計を更に改善し、最新の性能評価結果を提供する。設計の主な変化は以下のとおりである。
●これまでに提案したプリアンブル長４９１を２５１へ低減する。その結果、ランダムアクセスチャネルは、１６０ｋＨｚの帯域幅に代えて８０ｋＨｚの帯域幅を使用する。これは、スペクトル効率の改善に有用である。
●１６４ｄＢのＭＣＬを有するユーザについて新たなランダムアクセス設計を提案する。新たな設計は、理論的には０ｄＢのピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を有し、電力増幅器の効率に有益である。
＜ランダムアクセスの使用法及び手順＞
既存のＬＴＥランダムアクセス設計において、ランダムアクセスは、無線リンクを確立する際の初期アクセス、スケジューリング要求等のような多目的を果たす。とりわけ、ランダムアクセスの主目的は、上りリンクの同期を実現することであり、これは、ＬＴＥにおける上りリンクの直交性を維持するために重要である。
ＬＴＥランダムアクセスは、競合ベース又は競合フリーでありうる。競合ベースのランダムアクセス手順は、図２（“ＬＴＥ競合ベースのランダムアクセス手順[7]”）に示されるように、４つのステップから成る。なお、第１のステップのみが、ランダムアクセス用に特に設計された物理層処理を伴う一方、残りの３つのステップは、上りリンク及び下りリンクのデータ送信に使用される同じ物理層処理に従う。競合フリーのランダムアクセスでは、ＵＥは、基地局によって割り当てられた、予約されたプリアンブルを使用する。この場合、競合解消は必要なく、それ故に、ステップ１及び２のみが必須である。
ＮＢ−ＬＴＥでは、ランダムアクセス手順はＬＴＥにおける同等のものに従う。ＮＢ−ＬＴＥにおける帯域幅の減少に起因して、ＬＴＥ物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）設計の小規模な修正が、ＮＢ−ＬＴＥ ＰＲＡＣＨに必要である。しかし、当該修正は、ステップ１（ランダムアクセスプリアンブル）にのみ影響し、これは、ランダムアクセス固有の物理層処理を伴う唯一のステップだからである。
＜物理ランダムアクセスチャネル設計＞
上りリンクリソースの多重化
ＮＢ−ＬＴＥにおけるＰＵＳＣＨとのＰＲＡＣＨの多重化の例が、図１７（“上りリンク物理チャネルの多重化”）に示されている。多重化はＬＴＥと同様であることが分かる。ＰＵＳＣＨは、ＰＲＡＣＨスロットにおいてＰＲＡＣＨと周波数多重化されうる。ＰＲＡＣＨ時間‐周波数リソースは、基地局によって設定されうる。当該設定は、ランダムアクセス負荷、セルサイズ等の要因に依存する。
ＮＢ−ＬＴＥでは、３つのカバレッジクラスが定められており、基本カバレッジ（１４４ｄＢ ＭＣＬ）、ロバストカバレッジ（１５４ｄＢ ＭＣＬ）、及びエクストリーム（extreme）カバレッジ（１６４ｄＢ ＭＣＬ）[2]である。このため、（以下で紹介する）異なるプリアンブルフォーマットが、異なるカバレッジクラスのユーザに対して使用されうる。異なるカバレッジクラスのユーザの同時プリアンブル送信は、遠近問題を生じさせる可能性がある。この問題を軽減するために、異なるカバレッジクラスのユーザのプリアンブル送信は、図１７に示されるように、ＮＢ−ＬＴＥでは時間多重される。
ＰＲＡＣＨフォーマット０及び１
このサブセクションでは、ＰＲＡＣＨフォーマット０及び１に対するプリアンブル設計を導入し、これらは、１４４ｄＢ ＭＣＬ及び１５４ｄＢ ＭＣＬをそれぞれ有するユーザによって使用されうる。
プリアンブル設計
ＮＢ−ＬＴＥでは、ＰＵＳＣＨ用のサブキャリア間隔は、例えば、ＬＴＥの１５ｋＨｚのサブキャリア間隔に比べて６倍減少し、２．５ＫＨｚでありうる。ＬＴＥでは、ＰＵＳＣＨのサブキャリア間隔は１．２５ｋＨｚであり、プリアンブルは、長さ８３９のＺａｄｏｆｆ‐Ｃｈｕ系列である。このため、使用される総帯域幅は、１．０４８８ＭＨｚである（ガード帯域を除く）。
一見すると、ＮＢ−ＬＴＥ ＰＲＡＣＨ設計の自然な選択は、１．２５ｋＨｚのサブキャリア間隔を同様に６倍減少させ、長さ８３９のＺａｄｏｆｆ‐Ｃｈｕ系列を再利用することである。しかし、この設計にはいくつか問題がある。第１には、減少後のサブキャリア間隔は２０８．３Ｈｚであり、これは、デバイスと基地局との間の周波数オフセットとドップラーシフトとを考慮すると比較的小さい。第２には、ＮＢ−ＬＴＥにおいては上りリンクの総帯域幅が１０８ｋＨｚであるのに対して、ＰＲＡＣＨに使用される総帯域幅は、２０８．３＊８３９＝１７４．８ｋＨｚとなる。その結果、せいぜい２つの２．５ｋＨｚサブキャリアが、ＰＵＳＣＨ用に使用可能であるか、又は帯域内配置用のガード帯域として残され、それらが周波数多重される場合にはＰＵＳＣＨとＰＲＡＣＨとの間にガード帯域は存在しない。これは、干渉の問題を生じさせうる。
ＰＲＡＣＨフォーマット０及び１の場合に、ＰＲＡＣＨが８０ｋＨｚの帯域幅を使用することを提案する。一方では、キャリア周波数オフセット（ＣＦＯ）及びドップラーシフトに対してプリアンブル送信をロバストにするためには、大きなサブキャリア間隔が望ましい。他方では、より長いＺａｄｏｆｆ‐Ｃｈｕ系列ベースのプリアンブルが好ましい。これは、Ｚａｄｏｆｆ‐Ｃｈｕ系列に巡回シフトを適用することによって直交プリアンブルが導出されるためである。ＬＴＥでは、異なるサイズ範囲のセルに対して異なる巡回シフトが適用される[6]。所与のセルサイズ（所与の巡回シフト）に対して、プリアンブルが長くなるほど直交プリアンブルが多くなる。ＰＲＡＣＨ用の８０ｋＨｚ帯域幅で、ＰＲＡＣＨサブキャリア間隔とプリアンブル長との間にはトレードオフが存在する。更に、ＰＲＡＣＨがＮＢ−ＬＴＥのフレーム構成全体の範囲内に良好にフィットすることを可能にする選択が行われる必要がある。
あらゆる拘束条件を考慮し、ＮＢ−ＬＴＥ ＰＲＡＣＨ（３１２．５Ｈｚサブキャリア間隔）に対して、１．２５ｋＨｚのＬＴＥ ＰＲＡＣＨサブキャリア帯域幅を４倍減少させることを提案する。最大プリアンブル長は、８０／０．３１２５＝２５６である。プリアンブル系列の選択を容易にするためには、素数長のＺａｄｏｆｆ‐Ｃｈｕ系列が好ましい。２５６未満の最大の素数は２５１であるため、長さ２５１のＺａｄｏｆｆ‐Ｃｈｕ系列をプリアンブルとして使用することを提案する。
まとめると、ＮＢ−ＬＴＥ ＰＲＡＣＨフォーマット０及び１に対して、３１２．５Ｈｚの間隔を有するサブキャリアにマッピングされる長さ２５１のＺａｄｏｆｆ‐Ｃｈｕ系列を使用することを提案する。図１８（“ＰＲＡＣＨフォーマット０及び１用のプリアンブル長及びサブキャリア間隔”）に、提案する設計を示す。更に、作業仮説として、ＬＴＥと同様に６４個のプリアンブルをＮＢ−ＬＴＥに利用可能であることを想定することを提案する。各セルは、６４個のプリアンブルのうちで、競合フリーのランダムアクセスに対して当該プリアンブルのサブセットを設定する。
ＰＲＡＣＨディメンジョニング
上述のように、ＰＲＡＣＨスロットの継続時間及び期間は、負荷及びセルサイズに依存して設定されうる。このサブセクションでは、そのような設定を提案する。
３１２．５Ｈｚのサブキャリア間隔では、プリアンブル系列の継続時間は３．２ｍｓである。基本的なランダムアクセスセグメントとして４ｍｓを使用することを提案する。プリアンブル系列の継続時間が３．２ｍｓであるため、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）及びガード時間（ＧＴ）用に残っている０．８ｍｓのリソースが存在する。カバレッジの最大化のために、ＣＰは、０．４ｍｓにディメンジョニングされる（数μｓオーダであり、微々たる影響である遅延スプレッドを無視している）。図５（“ＰＲＡＣＨフォーマット０及び１用のクリックプレフィックス／ガード期間ディメンジョニング”）は、提案ＰＲＡＣＨ ＣＰ／ＧＴディメンジョニングを示している。必要に応じて、（異なる継続時間、ＣＰ、又はＧＴを有する）より多くのＰＲＡＣＨ構成が定められてもよい。
０．４ｍｓの継続時間のＣＰは、ＧＥＲＡＮの検討における３５ｋｍの最大セルサイズ目標を上回る、最大で６０ｋｍのセルサイズに対処できる[1]。また、ＰＲＡＣＨプリアンブルの生成に２５６ポイントＩＦＦＴを用いると、ＣＰサイズは３２サンプルに達し、ベースバンド処理で直接、ＣＰが付加される。周波数領域でプリアンブルが定められるが、デバイスは、時間領域においてプリアンブルを直接生成することができ、それにより、２５６ポイントＩＦＦＴ演算を回避できる。
上記のＣＰ／ＧＴディメンジョニングに基づいて、ＰＲＡＣＨフォーマット０及び１は、それぞれ以下のように定められる。
●１４４ｄＢ ＭＣＬを有するユーザの場合、１ＰＲＡＣＨセグメントでプリアンブルの送信に十分である。
●１５４ｄＢ ＭＣＬを有するユーザの場合、基本ＰＲＡＣＨセグメントを１２回繰り返すことを提案する。
表１には当該フォーマットがまとめられている。
Figure 0006503139
ＰＲＡＣＨフォーマット２
このサブセクションでは、例えば１６４ｄＢ ＭＣＬを有するユーザによって使用されうる、ＰＲＡＣＨフォーマット２用のプリアンブル設計を導入する。その動機付けは、１６４ｄＢ ＭＣＬを有するユーザが電力を制限され、その性能が電力増幅器の効率に影響されやすいことである。ＰＲＡＣＨフォーマット２の特別なプリアンブル設計は、理論的には０ｄＢのＰＡＰＲを有し、このため電力効率が良い。
当該設計の基本的な考え方は、ランダムアクセスプリアンブルを、（ＰＲＡＣＨフォーマット０及び１のように）周波数で拡散する代わりに時間で拡散することである。当該設計は図７（“ＰＲＡＣＨフォーマット２”）に示されている。プリアンブルは、時間において１００個のシンボルから成り、周波数において（２．５ｋＨｚの）１つのトーンを占有する。しかし、送信は、シンボルごとに２つの隣り合うトーン間でホッピングする。当該ホッピングは、ＢＳにおける十分な到着時間推定の性能を実現することを可能にするために使用される。
トーンの帯域幅が２．５ｋＨｚであるため、通常のＯＦＤＭシンボルのデータ部分の継続時間は、４００μｓである。最大で６０ｋｍのセルサイズをサポートするためには、最大の往復遅延に適合するべく長さ４００μｓのＣＰを必要とする。そのまま送信は、全リソースのうちの５０％のＣＰオーバヘッドにつながる。オーバヘッドを減らすために、各ＯＦＤＭシンボルを４回繰り返し、それにより１６００μｓのシンボル継続時間が得られる。ＯＦＤＭシンボルの第１のコピーはＣＰとして扱われ、残りの３つのコピーはデータとして扱われる。この設計により、ＣＰオーバヘッドが５０％から２５％へ削減される。ＢＳは、シンボルの３つのコピーをコヒーレントに合成し、約４．８ｄＢの電力ゲインを得ることができる。
図７のプリアンブルの０ｄＢ ＰＡＰＲ特性を見て、一般性を失うことなく、以下のように表されるＯＦＤＭシンボル１及び２について検討する。
Figure 0006503139
ここで、Ｔ＝４００μｓである。長さ４Ｔの各ＯＦＤＭシンボルの範囲内で、波形は定包絡線を有する。シンボル境界において、位相差は以下となる。
Figure 0006503139
したがって、２つのトーンを交互に生じさせる一定系列を送信することにより、位相の連続性が保証され、理論的に０ｄＢのＰＡＰＲが生じる。
各プリアンブルが１つの２．５ｋＨｚサブキャリアを効率的に使用するため、（フォーマット０及び１のＣＤＭＡタイプのプリアンブルの多重化に対し）周波数領域において異なるプリアンブルが多重化されうる。例えば、図８（“フォーマット２のプリアンブルの周波数多重化”）は、２つのプリアンブルの多重化を示している。一般に、Ｎ３個トーンが、１６４ｄＢ ＭＣＬのユーザに対して設定され、当該設定はトラフィック負荷に依存して変化しうる。ＰＲＡＣＨ帯域幅を８０ｋＨｚに制限すると、Ｎ３の最大値は３２である。
ＰＲＡＣＨフォーマット２の設計は、ＮＢ ＯＦＤＭＡにおけるランダムアクセス設計[2]といくつかの共通性を共有するが、種々の側面で相違点がある。
●共通性：両設計は、十分な到着時間推定性能を実現するためにホッピングに依存する。
●相違点：
・ＮＢ ＯＦＤＭＡにおける（それぞれ最大で８ｋｍ及び３５ｋｍのセルサイズをサポートする）２つのＣＰ長が、往復遅延を収容するために選択される一方、ここでは、０ｄＢのＰＡＰＲを生じさせるとともに最大で６０ｋｍのセルサイズについての往復遅延を収容するために、単一のＣＰ長が慎重に選択される。
・ＮＢ ＯＦＤＭＡにおけるランダムアクセスパイロットは、データシンボルに埋め込まれる一方、データ送信はここでは必要とされない。また、上りリンク同期が確立される前にデータを送信することは損失となりうる（往復遅延を収容するために大きなセルサイズに対して長いＣＰが必要とされるため）。
表２にはＰＲＡＣＨフォーマット２がまとめられている。
Figure 0006503139
＜性能評価＞
このセクションでは、ＮＢ−ＬＴＥ ＰＲＡＣＨ設計を評価するためにシミュレーション結果を提示する。使用したシミュレーション想定は、[2]にまとめられているものに基づいており、表３にまとめられている。
Figure 0006503139
カバレッジ性能
受信機におけるＰＲＡＣＨプリアンブル検出については、熱雑音が受信機に与えられた場合にフォルスアラーム検出率が十分に低くなるように、閾値が設定される。カバレッジクラスに基づいて異なる閾値が選択される。シミュレーションでは、フォルスアラーム率をテストするための１０００００回の実現を伴っている。
受信機におけるＰＲＡＣＨフォーマット０及び１のプリアンブル検出については、（１）累積検出統計値のピークが予め定められた閾値を超えた場合、又は（２）累積検出統計値のピークが閾値を超えた際に、検出されたプリアンブルインデックスが誤った場合に、誤検出がカウントされる。
受信機におけるＰＲＡＣＨフォーマット２のプリアンブル検出については、プリアンブルは、トーンインデックスによって実際にインデックスされ、このためＢＳに既知である。この場合、累積検出統計値のピークが、予め定められた閾値を超えない場合に、誤検出がカウントされる。
なお、閾値を設定する際に、フォルスアラーム率と検出率との間にはトレードオフが存在する。閾値が高い場合、フォルスアラーム率は低くなるが、送信されたプリアンブルの検出をＢＳが失敗する確率が高くなる（これにより検出率が減少しうる）。
基準値として、ＬＴＥは、ＰＲＡＣＨフォルスアラーム率が０．１％、ＰＲＡＣＨ検出率が９９％であることを規定している[8]。また、合意は行われていないが、ＬＴＥ ｅＭＴＣ作業において１５ｄＢのカバレッジ拡張のために検出率を９０％に緩和することについて議論が進行中である。
基本カバレッジ
基本カバレッジのユーザについては（１４４ｄＢ ＭＣＬ）、フォルスアラーム率が０．１を下回るように閾値が設定されている。より正確には、表４に示されるように、累積検出統計値のピークが所定の閾値を下回った、１つのサンプル実現のみが存在した。対応するプリアンブル検出率は９９．７７％である。したがって、基本カバレッジのユーザについては、ＮＢ−ＬＴＥにおけるプリアンブル送信性能は非常に良好であり、通常のＬＴＥ要求条件を上回る。
Figure 0006503139
ロバストカバレッジ（ＴＢＤ）
ロバストカバレッジのユーザについては（１５４ｄＢ ＭＣＬ）、フォルスアラーム率が０．１を下回るように閾値が設定されている。より正確には、表５に示されるように、フォルスアラーム率はＸＸＸ％である。対応するプリアンブル検出率はＸＸＸ％である。したがって、基本カバレッジのユーザについては、ＬＴＥフォルスアラーム率の要求条件が維持される一方、検出率は０．８８％減少する。
Figure 0006503139
エクストリームカバレッジ
エクストリームのユーザについては、当該ユーザはプリアンブル送信用にフォーマット２を使用する。表６にはその結果がまとめられている。フォルスアラーム率が約０．１％となるように閾値が設定されている。より正確には、表６に示されるように、フォルスアラーム率は０．１２％である。対応するプリアンブル検出率は９９．４２％である。したがって、これらのユーザについては、ＮＢ−ＬＴＥにおけるプリアンブル送信性能は十分である。
Figure 0006503139
フォルスアラーム率及び検出率の性能に基づいて、表７は、ＮＢ−ＬＴＥ ＰＲＡＣＨカバレッジ性能をまとめている。
Figure 0006503139
到着時間推定の性能
とりわけ、ランダムアクセスの主目的は、上りリンクの同期を実現することであり、これは、ＬＴＥにおける上りリンクの直交性を維持するために重要である。これのために、受信機（基地局）は、受信したプリアンブルから到着時間を推定する。図１９（“到着時間の推定誤差の分布。青曲線：０．９ｄＢ ＳＮＲにおけるフォーマット０；赤曲線：−０．１ｄＢ ＳＮＲにおけるフォーマット１”）は、０．９ｄＢ及び−９．１ｄＢのそれぞれにおけるＰＲＡＣＨフォーマット０及び１についての到着時間の推定誤差の分布を示す。推定誤差は、１６０ｋＨｚのサンプリングレートでの２サンプル以内、又は等価的には１２．５μｓ以内である結果が示されている。ＮＢ−ＬＴＥでは、最短のＣＰは２８．２μｓである（４．７μｓのＬＴＥ ＣＰを６倍に拡張）。したがって、（最大１２．５μｓの）到着時間推定誤差が、ＣＰによって対処され、これにより、到着時間推定精度が満たされる。
図２０（“到着時間の推定誤差の分布：−４ｄＢ ＳＮＲにおけるフォーマット２”）は、−４ｄＢにおけるＰＲＡＣＨフォーマット２についての到着時間の推定誤差の分布を示す。フォーマット０及び１と比べて、フォーマット２は、２．５ｋＨｚ帯域幅のみを使用し、これは基本的にはタイミング推定精度を制限する。図２０の結果は、推定誤差が、１６０ｋＨｚのサンプリングレートでの［−４．５，４．５］サンプルの範囲内、又は等価的には９９％において［−２８．１２５，２８．１２５］μｓの範囲内であることを示している。更に、タイミング推定の９０％が（少なくとも２８．２μｓの長さを有する）サイクリックプレフィックス範囲内となるように、バイアスタイミング推定器が使用されうる。フォーマット２のタイミング精度はフォーマット０及び１ほど良くないが、（１）１６４ｄＢ ＭＣＬのユーザの１０％のみが、サイクリックプレフィックス範囲外のタイミングエラーを有し、（２）それらは非常に低いＳＮＲで動作し、そのため性能が電力制限されることから、劣化はわずかでありうる。更に、（１）１６４ｄＢ ＭＣＬのユーザの受信電力は小さく、（２）当該ユーザはエッジサブキャリアにスケジューリングされるため、他のカバレッジクラスのユーザに対する影響もわずかである。
＜結論＞
この寄稿は、ＮＢ−ＬＴＥ用の最新の詳しいＰＲＡＣＨ設計を提示している。ＮＢ−ＬＴＥのＰＲＡＣＨの全体的な設計原理はＬＴＥの設計原理に従うが、ＬＴＥのＰＲＡＣＨ設計を、大幅に減少した帯域幅で動作するＮＢ−ＬＴＥへ適応させるための特定の修正を提案している。ＮＢ−ＬＴＥのＰＲＡＣＨ設計はフレキシブルであり、セルサイズ及びシステム負荷に応じて構成可能である。当該設計によって６０ｋｍのセルサイズがサポートされ、これは、検討によって設定された３５ｋｍの要求条件を超える。
提示したシミュレーション結果は、当該設計が、１６４ｄＢ ＭＣＬの目標を満たすこと、及び基地局において十分な到着時間推定を実現することを示している。
＜参考文献＞
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[6] 3GPP Technical Specification 36.211,“Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation,”www.3gpp.org.
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[8] 3GPP Technical Specification 36.104,“Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) radio transmission and reception,”www.3gpp.org.

Claims (48)

  1. ユーザ装置における方法であって、前記方法は、
    ２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含むシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）ランダムアクセスプリアンブル信号を生成すること（1220）と、ここで、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含み、
    前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を送信すること（1230）と、
    を含む方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、前記第２のサブキャリア周波数が、前記第１のサブキャリア周波数と隣り合っている、方法。
  3. 請求項１又は２に記載の方法であって、前記プリアンブルシンボルグループの前記少なくとも１つと、前記プリアンブルシンボルグループの前記直後の１つとの間の境界に、位相連続性が存在する、方法。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の方法であって、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の前記プリアンブルシンボルグループの全ては、同一の複素振幅を有する、方法。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の方法であって、前記サイクリックプレフィックス部分の長さは、前記同一シンボルのそれぞれの長さと同じであり、前記サイクリックプレフィックス部分は、前記同一シンボルのそれぞれと一致する、方法。
  6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の方法であって、前記サイクリックプレフィックス部分の長さは、前記同一シンボルのそれぞれの長さの４分の１である、方法。
  7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の方法であって、各プリアンブルシンボルグループは、１６００マイクロ秒の全長を有する、方法。
  8. 請求項１に記載の方法であって、予め定められた複数のプリアンブル構成から選択されたプリアンブル構成を使用して、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を生成すること（1220）を更に含み、前記選択されたプリアンブル構成は、少なくとも前記第１及び第２のサブキャリア周波数を定める、方法。
  9. 請求項１に記載の方法であって、各プリアンブルシンボルグループ内の前記複数の同一シンボルは、３つの同一シンボルで構成される、方法。
  10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の方法であって、前記プリアンブルシンボルグループのうちの１つおきのプリアンブルシンボルグループは、前記第２のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルグループのそれぞれは、前記第１のサブキャリア周波数に対応する、方法。
  11. 基地局における方法であって、前記方法は、
    無線周波数信号を受信すること（1410）と、
    前記無線周波数信号において、第１のリモートユーザ装置によって送信された第１のシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）ランダムアクセスプリアンブル信号を検出すること（1420）と、を含み、前記第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含み、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、前記第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含む、方法。
  12. 請求項１１に記載の方法であって、前記第２のサブキャリア周波数が、前記第１のサブキャリア周波数と隣り合っている、方法。
  13. 請求項１１又は１２に記載の方法であって、前記プリアンブルシンボルグループの前記少なくとも１つと、前記プリアンブルシンボルグループの前記直後の１つとの間の境界に、位相連続性が存在する、方法。
  14. 請求項１１から１３のいずれか１項に記載の方法であって、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の前記プリアンブルシンボルグループの全ては、同一の複素振幅を有する、方法。
  15. 請求項１１から１４のいずれか１項に記載の方法であって、前記サイクリックプレフィックス部分の長さは、前記同一シンボルのそれぞれの長さと同じであり、前記サイクリックプレフィックス部分は、前記同一シンボルのそれぞれと一致する、方法。
  16. 請求項１１から１５のいずれか１項に記載の方法であって、前記サイクリックプレフィックス部分の長さは、前記同一シンボルのそれぞれの長さの４分の１である、方法。
  17. 請求項１１から１６のいずれか１項に記載の方法であって、各プリアンブルシンボルグループは、１６００マイクロ秒の全長を有する、方法。
  18. 請求項１１から１７に記載の方法であって、各プリアンブルシンボルグループ内の前記複数の同一シンボルは、３つの同一シンボルで構成される、方法。
  19. 請求項１１から１８のいずれか１項に記載の方法であって、前記プリアンブルシンボルグループのうちの１つおきのプリアンブルシンボルグループは、前記第２のサブキャリア周波数に対応し、残りのプリアンブルシンボルグループのそれぞれは、前記第１のサブキャリア周波数に対応する、方法。
  20. 請求項１１から１９のいずれか１項に記載の方法であって、本方法は、前記第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の到着時間を推定すること（1430）を更に含む、方法。
  21. 請求項１１から２０のいずれか１項に記載の方法であって、前記無線周波数信号において、第２のリモートユーザ装置によって送信された第２のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を検出することを更に含み、
    前記第２のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含み、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第３のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第４のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含み、
    前記第２のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の前記２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループは、前記第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の前記２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループと、少なくとも部分的にオーバラップしており、
    前記第１のサブキャリア周波数が前記第４のサブキャリア周波数と等しいか、前記第２のサブキャリア周波数が前記第３のサブキャリア周波数と等しいか、又はその両方である、方法。
  22. ユーザ装置であって、
    １つ以上の処理回路（30,36）であって、
    ２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含むシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）ランダムアクセスプリアンブル信号を生成し、ここで、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含み、
    前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を前記ユーザ装置から基地局へ送信する、
    よう構成された前記１つ以上の処理回路を備える、ユーザ装置。
  23. 請求項２２に記載のユーザ装置であって、更に、
    前記基地局と通信するよう構成された無線送受信機（32）を備え、
    前記１つ以上の処理回路は、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を、前記無線送受信機を介して前記ユーザ装置から前記基地局へ送信するよう更に構成される、ユーザ装置。
  24. 請求項２２又は２３に記載のユーザ装置であって、前記第２のサブキャリア周波数が、前記第１のサブキャリア周波数と隣り合っている、ユーザ装置。
  25. 請求項２２から２４のいずれか１項に記載のユーザ装置であって、前記１つ以上の処理回路（30,36）は、前記プリアンブルシンボルグループの前記少なくとも１つと前記プリアンブルシンボルグループの前記直後の１つとの間の境界に位相連続性が存在するように、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を生成するよう構成される、ユーザ装置。
  26. 請求項２２から２５のいずれか１項に記載のユーザ装置であって、前記１つ以上の処理回路（30,36）は、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の前記プリアンブルシンボルグループの全てが同一の複素振幅を有するように、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を生成するよう構成される、ユーザ装置。
  27. 請求項２２から２６のいずれか１項に記載のユーザ装置であって、前記１つ以上の処理回路（30,36）は、前記サイクリックプレフィックス部分の長さが、前記同一シンボルのそれぞれの長さと同じであり、前記サイクリックプレフィックス部分が、前記同一シンボルのそれぞれと一致するように、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を生成するよう構成される、ユーザ装置。
  28. 請求項２２から２６のいずれか１項に記載のユーザ装置であって、前記１つ以上の処理回路（30,36）は、前記サイクリックプレフィックス部分の長さが、前記同一シンボルのそれぞれの長さの４分の１であるように、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を生成するよう構成される、ユーザ装置。
  29. 請求項２２から２８のいずれか１項に記載のユーザ装置であって、各プリアンブルシンボルグループが、１６００マイクロ秒の全長を有する、ユーザ装置。
  30. 請求項２２から２９のいずれか１項に記載のユーザ装置であって、前記１つ以上の処理回路（30,36）は更に、予め定められた複数のプリアンブル構成から選択されたプリアンブル構成を使用して、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を生成するよう構成されており、前記選択されたプリアンブル構成は、少なくとも前記第１及び第２のサブキャリア周波数を定める、ユーザ装置。
  31. 基地局であって、
    １つ以上のリモートユーザ装置と通信するよう構成された無線送受信機（42）と、１つ以上の処理回路（40,46）とを備え、当該１つ以上の処理回路は、
    前記無線送受信機を使用して無線周波数信号を受信し、
    前記無線周波数信号において、第１のリモートユーザ装置によって送信された第１のシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）ランダムアクセスプリアンブル信号を検出するよう構成され、前記第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含み、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、前記第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含む、基地局。
  32. 請求項３１に記載の基地局であって、前記第２のサブキャリア周波数が、前記第１のサブキャリア周波数と隣り合っている、基地局。
  33. 請求項３１又は３２に記載の基地局であって、前記プリアンブルシンボルグループの前記少なくとも１つと、前記プリアンブルシンボルグループの前記直後の１つとの間の境界に、位相連続性が存在する、基地局。
  34. 請求項３１から３３のいずれか１項に記載の基地局であって、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の前記プリアンブルシンボルグループの全ては、同一の複素振幅を有する、基地局。
  35. 請求項３１から３４のいずれか１項に記載の基地局であって、前記サイクリックプレフィックス部分の長さは、前記同一シンボルのそれぞれの長さと同じであり、前記サイクリックプレフィックス部分は、前記同一シンボルのそれぞれと一致する、基地局。
  36. 請求項３１から３４のいずれか１項に記載の基地局であって、前記サイクリックプレフィックス部分の長さは、前記同一シンボルのそれぞれの長さの４分の１である、基地局。
  37. 請求項３１から３６のいずれか１項に記載の基地局であって、各プリアンブルシンボルグループが、１６００マイクロ秒の全長を有する、基地局。
  38. 請求項３１から３７のいずれか１項に記載の基地局であって、各プリアンブルシンボルグループ内の前記複数の同一シンボルは、３つの同一シンボルで構成される、基地局。
  39. 請求項３１から３８のいずれか１項に記載の基地局であって、前記１つ以上の処理回路（40,46）は更に、前記第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の到着時間を推定するよう構成される、基地局。
  40. 請求項３１から３９のいずれか１項に記載の基地局であって、
    前記１つ以上の処理回路（40,46）は更に、前記無線周波数信号において、第２のリモートユーザ装置によって送信された第２のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を検出するよう構成されており、
    前記第２のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含み、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第３のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第４のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、前記第２のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含み、
    前記第２のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の前記２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループは、前記第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の前記２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループと、少なくとも部分的にオーバラップしており、
    前記第１のサブキャリア周波数が前記第４のサブキャリア周波数と等しいか、前記第２のサブキャリア周波数が前記第３のサブキャリア周波数と等しいか、又はその両方である、基地局。
  41. ユーザ装置であって、
    ２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含むシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）ランダムアクセスプリアンブル信号を生成し、ここで、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含み、
    前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を送信する、
    よう構成される、ユーザ装置。
  42. ユーザ装置であって、
    ２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含むシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）ランダムアクセスプリアンブル信号を生成する信号生成モジュール（５０２）と、ここで、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含み、
    前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を送信する送信モジュール（1504）と、
    を備える、ユーザ装置。
  43. 基地局であって、
    無線周波数信号を受信し、
    前記無線周波数信号において、第１のリモートユーザ装置によって送信された第１のシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）ランダムアクセスプリアンブル信号を検出するよう構成され、前記第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含み、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、前記第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含む、基地局。
  44. 基地局であって、
    無線周波数信号を受信する受信モジュール（1602）と、
    前記無線周波数信号において、第１のリモートユーザ装置によって送信された第１のシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）ランダムアクセスプリアンブル信号を検出する検出モジュール（1604）と、を備え、前記第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含み、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、前記第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含む、基地局。
  45. ユーザ装置のプロセッサ用のプログラム命令を含むコンピュータプログラムであって、前記プログラム命令は、当該プログラム命令が前記プロセッサによって実行された際に前記ユーザ装置に、
    ２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含むシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）ランダムアクセスプリアンブル信号を生成することと、ここで、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含み、
    前記ＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号を送信することと、
    を実行させるよう構成される、コンピュータプログラム。
  46. 請求項４５に記載のコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能媒体。
  47. 基地局のプロセッサ用のプログラム命令を含むコンピュータプログラムであって、前記プログラム命令は、当該プログラム命令が前記プロセッサによって実行された際に前記基地局に、
    無線周波数信号を受信することと、
    前記無線周波数信号において、第１のリモートユーザ装置によって送信された第１のシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）ランダムアクセスプリアンブル信号を検出することと、を実行させるよう構成されており、前記第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号は、２つ以上の連続するプリアンブルシンボルグループを含み、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの少なくとも１つに対する単一のサブキャリアが、第１のサブキャリア周波数に対応し、かつ、当該２つ以上のプリアンブルシンボルグループのうちの、その直後の１つに対する単一のサブキャリアが、第２のサブキャリア周波数に対応するように、各プリアンブルシンボルグループは、前記第１のＳＣ−ＦＤＭＡランダムアクセスプリアンブル信号の単一のサブキャリアを占有するサイクリックプレフィックス部分及び複数の同一シンボルを含む、コンピュータプログラム。
  48. 請求項４７に記載のコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能媒体。
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