WO2015045959A1 - 無線通信端末、無線基地局および無線通信方法 - Google Patents

無線通信端末、無線基地局および無線通信方法 Download PDF

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WO2015045959A1
WO2015045959A1 PCT/JP2014/074414 JP2014074414W WO2015045959A1 WO 2015045959 A1 WO2015045959 A1 WO 2015045959A1 JP 2014074414 W JP2014074414 W JP 2014074414W WO 2015045959 A1 WO2015045959 A1 WO 2015045959A1
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communication terminal
radio
base station
random access
coverage
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PCT/JP2014/074414
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真平 安川
一樹 武田
聡 永田
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株式会社Ｎｔｔドコモ
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Definitions

  • the present invention relates to a radio communication terminal, a radio base station, and a radio communication method in a next generation mobile communication system.
  • LTE Long Term Evolution
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • LTE-A LTE Advanced or LTE enhancement
  • MTC Machine Type Communication terminal
  • the MTC terminal can be used in, for example, an electric meter, a gas meter, a vending machine, a vehicle, and other industrial equipment.
  • the MTC terminal can be used in places where propagation loss is very large, such as in an indoor control box.
  • LTE-A system in order to promote the use of the MTC terminal in an indoor environment, expansion of the coverage of the MTC terminal is being studied.
  • Coverage expansion is not required for all MTC terminals, but is required for some MTC terminals such as terminals in an indoor environment and having a large propagation loss. Also, even in an MTC terminal that needs to expand coverage, the maximum amount of improvement that is actually required varies greatly depending on the cell arrangement and the assumed MTC service.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a radio communication terminal, a radio base station, and a radio communication method capable of performing PRACH transmission in consideration of coverage expansion.
  • a wireless communication terminal of the present invention is a wireless communication terminal to which coverage expansion is applied, and has a transmission unit that transmits a random access preamble using wireless resources determined for the wireless communication terminal to which coverage expansion is applied.
  • the radio resource defined for the radio communication terminal to which the coverage extension is applied is the radio resource defined for the radio communication terminal to which the coverage extension is not applied, which is one of a time band, a frequency band, a sequence, or its The combination is different.
  • PRACH transmission can be performed in consideration of coverage expansion.
  • FIG. 1A is a diagram illustrating collision type random access
  • FIG. 1B is a diagram illustrating non-collision type random access. It is a figure explaining a collision type random access procedure. It is a figure which shows the structure of RA preamble.
  • a 1st aspect it is a figure explaining the example in the case of limiting the transmission start timing of PRACH about an MTC terminal.
  • a 1st aspect it is a figure explaining the example in the case of limiting the transmission start timing and frequency of PRACH about an MTC terminal.
  • a terminal whose coverage is to be expanded is referred to as an MTC terminal or an MTC UE, and other terminals are referred to as a Legacy UE.
  • MTC terminal or MTC UE a terminal whose coverage is to be expanded
  • Legacy UE other terminals
  • the MTC terminal and the legacy UE are not distinguished from each other, they are collectively referred to as a radio communication terminal UE.
  • Random access is performed when the radio communication terminal UE establishes a connection with the radio base station eNodeB (eNB) or performs resynchronization at the time of transmission or handover.
  • eNB radio base station
  • Random access control such as initial connection
  • the radio communication terminal UE first transmits an RA preamble.
  • a channel for transmitting an RA preamble first in random access is called a physical random access channel (PRACH).
  • PRACH physical random access channel
  • random access can be divided into two types: collision type and non-collision type.
  • the radio communication terminal UE transmits a preamble selected at random from a plurality of RA preambles (contention preambles) prepared in the cell using the PRACH.
  • collision may occur by using the same RA preamble between the radio communication terminals UE.
  • the radio communication terminal UE transmits a UE-specific RA preamble (dedicated preamble) allocated from the network in advance using the PRACH.
  • a UE-specific RA preamble (dedicated preamble) allocated from the network in advance using the PRACH.
  • FIG. 2 shows an outline of collision type random access.
  • the radio communication terminal UE transmits a preamble randomly selected from the RA preamble prepared in the cell as a message 1 on the PRACH.
  • the radio base station eNB detects the RA preamble, the radio base station eNB transmits an RA response as response information as the message 2.
  • the radio communication terminal UE that has received the RA response transmits a connection request signal (RRC (Radio Resource Control) connection request) as a message 3.
  • RRC Radio Resource Control
  • the radio communication terminal UE whose UE ID of its own terminal is included in the message 4 completes the random access process and establishes a connection. On the other hand, when the UE ID of the terminal itself is not included, it is considered that the random access has failed, and the process is performed again from the RA preamble transmission.
  • the inventors of the present invention have found a PRACH transmission method in consideration of coverage expansion by improving the messages 1 and 2 in such a random access procedure. Specifically, it has been found that an implicit notification of coverage-related information to the radio base station eNB is realized by limiting the radio resource (PRACH location) for transmitting the PRACH to the message 1. It was. Further, it has been found that the signal detection process in the radio communication terminal UE can be simplified by limiting the transmission timing of the RA response to the message 2.
  • Repetition is a technique for improving the detection probability by repeatedly transmitting the RA preamble.
  • the new signal is a technique such as using a long sequence for the preamble or reducing a cyclic prefix (CP).
  • CP cyclic prefix
  • the CP of a signal to be repeatedly transmitted may be limited to only the first symbol.
  • Frequency hopping is a technique for obtaining frequency diversity gain by hopping a resource block (RB) to be transmitted.
  • Relaxed requirement is a technology that considers that coverage has been expanded by relaxing the detection probability requirement. That is, this request relaxation technique relies on retransmission of the RA preamble.
  • the radio base station eNB needs to try to detect all RA preambles that can be transmitted by the radio communication terminal UE. Therefore, coverage expansion may increase the detection complexity (Complexity) of the radio base station eNB.
  • the RA preamble is a signal that the radio communication terminal UE first transmits to the radio base station eNB at the time of initial access, and the radio base station eNB strictly determines what signal the radio communication terminal UE transmits. It is because you cannot know. In particular, when a plurality of repetition numbers are allowed, there is a possibility that a mismatch occurs between the number of repetitions transmitted by the radio communication terminal UE and the number of repetitions detected by the radio base station eNB.
  • the detection complexity of the radio communication terminal UE may increase due to the increase in the arbitraryness of the reception timing and the influence of the number of repetitions for the RA response.
  • the repeated signal since there is a possibility that the repeated signal may not fit within the RA response reception interval (reception window), it is necessary to change the definition of the reception interval (reception window).
  • the parameter setting for the subsequent signal coverage expansion such as the RA response can be made efficient.
  • An example of parameter setting in this case is the number of repetitions.
  • the number of repetitions of the RA preamble is determined based on uplink (UL) coverage. Therefore, when notifying the coverage of the terminal UE by the number of repetitions, there is uncertainty for the number of reception antennas of the terminal UE in estimating the downlink (DL) coverage. Therefore, it is preferable that the terminal UE notifies the radio base station eNB of the number of reception antennas of the terminal UE.
  • the radio communication terminal UE can notify the radio base station eNB of either coverage-related information, UE category or UE capability-related information, or a combination thereof by transmitting an RA preamble.
  • information set such information that the radio communication terminal UE can notify to the radio base station eNB is also referred to as an “information set”.
  • the information related to coverage in the information set includes, for example, information on DL coverage and UL coverage.
  • the DL coverage information includes information on the number of UE reception antennas when one reception antenna is introduced.
  • the UL coverage information includes information on the number of PRACH repetitions.
  • Information related to the UE category or UE capability in the information set includes information on the UE category, information on tolerance to delay, and information on presence / absence of downlink bandwidth limitation. Tolerance to delay means whether or not coverage enhancement is possible.
  • the radio base station eNB knows these pieces of information, and can estimate the RA response transmission method (including coverage expansion) that can be received by the radio communication terminal UE.
  • FIG. 3 shows the structure of the RA preamble. As shown in FIG. 3, PRACH is allocated to the RA preamble as an uplink channel radio resource.
  • PRACH uses 6RB bandwidth.
  • Information on the PRACH is notified as broadcast information (SIB: System Information Block) or an RRC message.
  • SIB System Information Block
  • the location of the PRACH frequency direction resource is specified by PRACH Frequency Offset.
  • the position of the PRACH frequency direction resource can be transmitted in multiple (up to 6 patterns) 6RBs by a combination of UL / DL configuration and PRACH configuration.
  • the location of the PRACH resource in the time direction is specified by the PRACH configuration index.
  • the RA preamble is transmitted in the subframe specified by the PRACH configuration index.
  • a 1st aspect demonstrates the case where the resource which transmits PRACH is limited with respect to the message 1 in a random access procedure.
  • a transmission resource (PRACH location) for PRACH that is different from that of the Legacy UE is specified by any one of time zone, frequency band, series, or a combination thereof.
  • the transmission start timing of PRACH may include both or one of the system frame number and the subframe number.
  • the PRACH transmission start timing may be provided with an interval equal to or greater than the system frame number (10 or more).
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which the transmission start timing of PRACH is limited for MTC terminals.
  • the RA preambles of the Legacy UE and the MTC terminal are the same RB.
  • the vertical broken line indicates the RA preamble transmission start timing determined by the PRACH configuration index.
  • a horizontal arrow indicates the number of repetitions of the RA preamble, and a difference in arrow length indicates a difference in the number of repetitions. Multiple arrows indicate that multiple candidates for the number of repetitions are defined.
  • solid arrows indicate the number of repetitions selected from a plurality of candidates.
  • the transmission start timing of the RA preamble can be determined for the MTC terminal.
  • the transmission start timing of the RA preamble may be determined for the MTC terminal, and a different transmission start timing may be set for each number of repetitions of the RA preamble.
  • the transmission start timing of the RA preamble may be determined for the MTC terminal, and different transmission start timing may be set for each number of reception antennas of the MTC terminal.
  • a part of the information set can be notified implicitly by determining the transmission start timing of the PRACH for the MTC terminal. For example, in the example illustrated in FIG. 4B, the number of repetitions of the RA preamble can be notified implicitly. In the example shown in FIG. 4C, the number of reception antennas of the MTC terminal can be notified implicitly.
  • the transmission start timing of PRACH is a method of linking to PRACH configuration index, a method of notifying by MIB (Management Information Base) / SIB, a method of linking to RSRP (Reference Signal Received Power), and a method of linking to UE category / capability. It is determined by either or a combination thereof.
  • An RA preamble to which coverage extension is applied is transmitted using a frequency different from that of the existing RA preamble.
  • the PRACH may be transmitted using a fixed resource, or may be transmitted using a hopping pattern determined in advance or notified by broadcast information.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which the transmission start timing and frequency of PRACH are limited for MTC terminals.
  • the RA preamble between the Legacy UE and the MTC terminal is another RB.
  • the vertical dashed line indicates the RA preamble transmission start timing defined by the PRACH configuration index.
  • the horizontal arrow indicates the number of repetitions of the RA preamble, and the difference in the length of the arrow indicates the difference in the number of repetitions. Multiple arrows indicate that multiple candidates for the number of repetitions are defined.
  • solid arrows indicate the number of repetitions selected from a plurality of candidates.
  • the transmission start timing and frequency of the RA preamble can be determined for the MTC terminal.
  • the transmission start timing and frequency of the RA preamble may be determined for the MTC terminal, and different transmission start timing may be set for each number of reception antennas of the MTC terminal.
  • the transmission start timing and frequency of the RA preamble may be determined for the MTC terminal, and different frequencies may be set for each number of reception antennas of the MTC terminal.
  • a part of the information set can be notified implicitly by determining the transmission start timing and frequency of the PRACH for the MTC terminal. For example, in the example shown in FIGS. 5B and 5C, the number of reception antennas of the MTC terminal can be notified implicitly.
  • the frequency of the transmission resource for PRACH is linked to the PRACH configuration index, linked to MIB (Management Information Base) / SIB, linked to RSRP (Reference Signal Received Power), linked to UE category / capability. Determined by any method or combination thereof.
  • the PUSCH may be transmitted using a PRACH resource for an MTC terminal, or may be transmitted using a resource dedicated for PRACH.
  • An RA preamble sequence may be allocated for the MTC terminal.
  • the sequence assignment is notified by broadcast information or set in advance.
  • the sequence allocated for the MTC terminal may be further divided to notify part of the information set implicitly.
  • the group A (or group B) sequence shown in FIG. 6 may be dedicated to the MTC terminal. That is, one of the subsets defined in the random access preamble sequence may be allocated exclusively for the MTC terminal. In this case, the group dedicated to the MTC terminal is not selected as the Legacy UE.
  • An overlapping sequence may be assigned to existing groups A and B for the MTC terminal.
  • the radio base station eNB tries to receive all possible repetition patterns. Therefore, depending on the method for limiting the transmission timing and bandwidth, there is a possibility that the same RA preamble is detected with a plurality of repetition rates. For example, when the possible number of repetitions is determined to be ⁇ 10, 20, 50 ⁇ , the MTC terminal transmits with the repetition number ⁇ 50 ⁇ , and the radio base station eNB uses the repetition number ⁇ 20, 50 ⁇ . It may be detectable.
  • the shortest or longest repetition number is determined to be used for determination of subsequent coverage enhancement parameters (Coverage enhancement parameter, Coverage improvement parameter) be able to.
  • the determined parameter can be notified by an RA response.
  • the MTC terminal may transmit the RA preamble by applying a predetermined number of repetitions based on RSRP or the like. Further, the MTC terminal may attempt to receive an RA response in parallel with the transmission of the RA preamble, and transmit the RA preamble until the RA response can be received or the maximum number of repetitions is reached.
  • the radio base station eNB can determine a parameter for coverage extension to be applied to the RA response, for example, the number of repetitions, by using a part or all of the information set notified from the MTC terminal. It may be determined in advance how the parameters are determined using a part or all of the information set. Thereby, the MTC terminal can estimate the parameter of coverage expansion applied to the RA response.
  • the radio base station eNB transmits an RA response as a message 2 to the radio communication terminal UE.
  • the radio base station eNB (1) received RA preamble index, (2) TC-RNTI (Temporary Cell-Radio Network Temporary Identifier), (3) TA (Timing Advance) command, (4) Radio The communication terminal UE notifies the wireless communication terminal UE of four types of information on the UL scheduling grant for transmitting the message 3.
  • the radio base station eNB transmits the above four types of information using the PDSCH included in the MAC PDU (Protocol Data Unit).
  • ⁇ HARQ Hybrid Automatic Repeat Request
  • the wireless communication terminal UE may not transmit an ACK at the correct timing and may interfere with uplink control signals from other wireless communication terminals UE. .
  • the radio communication terminal UE monitors the PDCCH (Physical Downlink Control Channel) from the radio base station eNB, and masks the RNTI of its own terminal in the CRC (Cyclic Redundant Check) part.
  • the masking may be, for example, an exclusive OR (XOR) operation.
  • the radio terminal apparatus UE performs a CRC check with the RNTI of the own terminal, and recognizes that the resource information is addressed to the own terminal if the result is normal.
  • RA-RNTI Random Access-RNTI
  • the RA-RNTI is determined by the subframe number for transmitting the RA preamble.
  • the radio communication terminal UE masks RA-RNTI on the PDCCH of message 2.
  • TC-RNTI Temporal Cell-RNTI
  • the TC-RNTI is notified by the message 2 from the radio base station eNB to the radio communication terminal UE.
  • the radio communication terminal UE masks TC-RNTI on the PDCCH of message 4.
  • C-RNTI Cell-RNTI
  • the TC-RNTI is directly used as the C-RNTI.
  • the radio communication terminal UE masks the C-RNTI on the PDCCH in data transmission / reception after the random access procedure.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the transmission timing of the RA response.
  • the radio base station eNB that has received the RA preamble is stipulated to transmit an RA response within a predetermined transmission interval (transmission window), that is, ⁇ 3 to 12 ⁇ in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which the RA response transmission timing is limited for MTC terminals.
  • the RA response is transmitted from the radio base station eNB.
  • the vertical broken line indicates the transmission timing of the RA response.
  • the horizontal arrow indicates the number of repetitions of the RA preamble or RA response, and the difference in the length of the arrow indicates the difference in the number of repetitions. Multiple arrows indicate that multiple candidates for the number of repetitions are defined.
  • solid arrows indicate the number of repetitions selected from a plurality of candidates.
  • the transmission timing of the RA response is predetermined. These transmission timings are predetermined timings within the time window shown in FIG. After detecting the RA preamble, the radio base station eNB does not immediately transmit the RA response within the time window shown in FIG. 7, but transmits it at the closest timing among the predetermined timings.
  • the MTC terminal may perform the RA response detection process only at a predetermined RA response transmission timing. Therefore, the signal detection process in the MTC terminal can be simplified.
  • the transmission timing of the RA response may be determined for each number of repetitions of the RA response.
  • the number of RA response repetitions x, y, z, different RA response transmission timings are defined.
  • a plurality of patterns of RA response transmission timing may be defined, or only one pattern may be defined.
  • RA-RNTI may reflect the presence / absence of coverage expansion, the number of repetitions of RA preamble detected by the radio base station eNB, or a radio resource transmitting the PRACH, or a combination thereof.
  • the RA-RNTI when information on the number of repetitions of the RA preamble is reflected in the RA-RNTI, the RA-RNTI can be obtained by the following equation (1).
  • RA-RNTI 1 + t_id + 10 ⁇ f_id + 60 ⁇ r_id (1)
  • the RA-RNTI when the information on the resource for transmitting the PRACH is reflected on the RA-RNTI, the RA-RNTI can be obtained by the following equation (2).
  • RA-RNTI 1 + t_id + 10 ⁇ f_id + 60 ⁇ f_id2
  • the transmission timing of the RA response may be determined for the MTC terminal, and the number of repetitions of the RA preamble detected by the radio base station eNB may be reflected in the RA-RNTI.
  • RA preamble sequence collision occurs between MTC terminal # 1 and MTC terminal # 2.
  • the radio base station eNB can detect only the RA preamble transmitted by the MTC terminal # 2. In this case, the radio base station eNB transmits the RA response at the RA response transmission timing determined for the MTC terminal. Further, the RA-RNTI reflects the number of repetitions of the RA preamble of MTC terminal # 2 detected by the radio base station eNB.
  • MTC terminals # 1 and # 2 each detect an RA response. In this case, since RA-RNTI does not match in MTC terminal # 1, MTC terminal # 1 determines that this RA response is not a response addressed to itself. Since the RA-RNTI matches in MTC terminal # 2, MTC terminal # 2 determines that this RA response is a response addressed to itself.
  • the probability that the MTC terminal can detect the collision of the RA response is improved.
  • the probability that the MTC terminal can detect the RA response addressed to itself is improved.
  • Information on the presence / absence of coverage expansion, the number of repetitions of RA preamble detected by the radio base station eNB, and the radio resources transmitting the PRACH, or a combination thereof, may be notified by RRC signaling using an RA response.
  • the timing for transmitting the RA response defined for the MTC terminal may be the same as the timing for transmitting the PDCCH and PDSCH, or may be different timing.
  • the timing for transmitting the RA response determined for the MTC terminal may be notified by broadcast information.
  • the parts that operate in common with PDCCH and PDSCH conform to PDCCH and PDSCH.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an example of a radio communication system according to the present embodiment.
  • a radio communication system 1 includes a macro base station 11 that forms a macro cell C1, small base stations 12a and 12b that are arranged in the macro cell C1 and form a small cell C2 that is narrower than the macro cell C1, May be provided.
  • a user terminal 20 as a wireless communication terminal is configured to be able to perform wireless communication with at least one of a macro base station 11, small base stations 12a and 12b (hereinafter collectively referred to as small base station 12).
  • the numbers of macro base stations 11 and small base stations 12 are not limited to the numbers shown in FIG.
  • the same frequency band may be used, or different frequency bands may be used.
  • the macro base station 11 and each small base station 12 are connected to each other via an inter-base station interface (for example, an optical fiber or an X2 interface).
  • the macro base station 11 and each small base station 12 are connected to the higher station apparatus 30 and connected to the core network 40 via the higher station apparatus 30.
  • the upper station device 30 includes, for example, an access gateway device, a radio network controller (RNC), a mobility management entity (MME), and the like, but is not limited thereto.
  • RNC radio network controller
  • MME mobility management entity
  • the macro base station 11 is a radio base station having a relatively wide coverage, and may be referred to as an eNodeB (eNB), a radio base station, a transmission point, or the like.
  • the small base station 12 is a radio base station having local coverage, and is called an RRH (Remote Radio Head), a pico base station, a femto base station, a HeNB (Home eNodeB), a transmission point, an eNodeB (eNB), or the like. May be.
  • the user terminal 20 is a terminal that supports various communication schemes such as LTE and LTE-A, and may include not only a mobile communication terminal but also a fixed communication terminal.
  • the wireless communication system 1 assumes a case where the networks formed for each macro cell are asynchronous (asynchronous operation).
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier-frequency division multiple access
  • a downlink shared channel (PDSCH: Physical Downlink Shared Channel) shared by each user terminal 20, a downlink control channel (PDCCH: Physical Downlink Control Channel), and EPDCCH (Enhanced Physical).
  • Downlink Control Channel PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel), PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel), broadcast channel (PBCH: Physical Broadcast Channel), etc.
  • DCI Downlink Control Information
  • an uplink shared channel (PUSCH: Physical Uplink Shared Channel) shared by each user terminal 20 and an uplink control channel (PUCCH: Physical Uplink Control Channel) are used as uplink communication channels. It is done. User data and higher layer control information are transmitted by PUSCH. Also, downlink radio quality information (CQI: Channel Quality Indicator), delivery confirmation information (ACK / NACK), and the like are transmitted by PUCCH.
  • PUSCH Physical Uplink Shared Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • radio base station 10 when the macro base station 11 and the small base station 12 are not distinguished, they are collectively referred to as a radio base station 10.
  • FIG. 10 is an overall configuration diagram of the radio base station 10 according to the present embodiment.
  • the radio base station 10 includes a plurality of transmission / reception antennas 101 for MIMO transmission, an amplifier unit 102, a transmission / reception unit 103, a baseband signal processing unit 104, a call processing unit 105, and an interface unit 106. .
  • User data transmitted from the radio base station 10 to the user terminal 20 via the downlink is input from the higher station apparatus 30 to the baseband signal processing unit 104 via the interface unit 106.
  • the baseband signal processing unit 104 performs PDCP layer processing, user data division / combination, RLC layer transmission processing such as RLC (Radio Link Control) retransmission control transmission processing, MAC (Medium Access Control) retransmission control, for example, HARQ transmission processing, scheduling, transmission format selection, channel coding, Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) processing, and precoding processing are performed and transferred to each transceiver 103.
  • RLC layer transmission processing such as RLC (Radio Link Control) retransmission control transmission processing, MAC (Medium Access Control) retransmission control, for example, HARQ transmission processing, scheduling, transmission format selection, channel coding, Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) processing, and precoding processing are performed and transferred to each transceiver 103.
  • RLC layer transmission processing such as RLC (Radio Link Control) retransmission control transmission processing, MAC (Medium Access Control) retransmission control, for example, HARQ transmission processing, scheduling, transmission format selection, channel coding, Inverse
  • Each transmission / reception unit 103 converts the downlink signal output from the baseband signal processing unit 104 by precoding for each antenna to a radio frequency band.
  • the amplifier unit 102 amplifies the frequency-converted radio frequency signal and transmits the amplified signal using the transmitting / receiving antenna 101.
  • the radio frequency signal received by each transmitting / receiving antenna 101 is amplified by the amplifier unit 102, frequency-converted by each transmitting / receiving unit 103, converted into a baseband signal, and sent to the baseband signal processing unit 104. Entered.
  • the baseband signal processing unit 104 performs FFT processing, IDFT processing, error correction decoding, MAC retransmission control reception processing, RLC layer, and PDCP layer reception processing on user data included in the input uplink signal.
  • the data is transferred to the higher station apparatus 30 via the interface unit 106.
  • the call processing unit 105 performs call processing such as communication channel setting and release, state management of the radio base station 10, and radio resource management.
  • the interface unit 106 transmits and receives signals (backhaul signaling) to and from adjacent radio base stations via an inter-base station interface (for example, an optical fiber or an X2 interface). Alternatively, the interface unit 106 transmits and receives signals to and from the higher station apparatus 30 via a predetermined interface.
  • an inter-base station interface for example, an optical fiber or an X2 interface.
  • the interface unit 106 transmits and receives signals to and from the higher station apparatus 30 via a predetermined interface.
  • FIG. 11 is a main functional configuration diagram of the baseband signal processing unit 104 included in the radio base station 10 according to the present embodiment.
  • the baseband signal processing unit 104 included in the radio base station 10 includes a control unit 301, a downlink control signal generation unit 302, a downlink data signal generation unit 303, a mapping unit 304, and a demapping unit. 305, a channel estimation unit 306, an uplink control signal decoding unit 307, an uplink data signal decoding unit 308, and a determination unit 309 are included.
  • the control unit 301 controls scheduling of downlink user data transmitted on the PDSCH, downlink control information transmitted on both or either of the PDCCH and the extended PDCCH (EPDCCH), downlink reference signals, and the like. In addition, the control unit 301 also performs scheduling control (allocation control) of RA preambles transmitted on the PRACH, uplink data transmitted on the PUSCH, uplink control information transmitted on the PUCCH or PUSCH, and uplink reference signals. Information related to allocation control of uplink signals (uplink control signals, uplink user data) is notified to the user terminal 20 using downlink control signals (DCI).
  • DCI downlink control signals
  • the control unit 301 controls allocation of radio resources to the downlink signal and the uplink signal based on the instruction information from the higher station apparatus 30 and the feedback information from each user terminal 20. That is, the control unit 301 has a function as a scheduler.
  • the control unit 301 detects the information set of the user terminal 20 to which coverage extension is applied, that is, the MTC terminal, based on the radio resource to which the PRACH is transmitted.
  • the control unit 301 determines a coverage expansion parameter to be applied to the RA response using a part or all of the information set notified from the user terminal 20.
  • the control unit 301 determines the transmission timing of the RA response.
  • the downlink control signal generation unit 302 generates a downlink control signal (both PDCCH signal and EPDCCH signal or one of them) whose assignment is determined by the control unit 301. Specifically, the downlink control signal generation unit 302 generates a DL assignment that notifies downlink signal allocation information and an UL grant that notifies uplink signal allocation information based on an instruction from the control unit 301. .
  • the downlink data signal generation unit 303 generates a downlink data signal (PDSCH signal) determined to be allocated to resources by the control unit 301.
  • the data signal generated by the downlink data signal generation unit 303 is subjected to an encoding process and a modulation process according to an encoding rate and a modulation scheme determined based on CSI from each user terminal 20 or the like.
  • the mapping unit 304 allocates the downlink control signal generated by the downlink control signal generation unit 302 and the downlink data signal generated by the downlink data signal generation unit 303 to radio resources. Control.
  • the demapping unit 305 demaps the uplink signal transmitted from the user terminal 20 and separates the uplink signal.
  • Channel estimation section 306 estimates the channel state from the reference signal included in the received signal separated by demapping section 305, and outputs the estimated channel state to uplink control signal decoding section 307 and uplink data signal decoding section 308.
  • the uplink control signal decoding unit 307 decodes a feedback signal (such as a delivery confirmation signal) transmitted from the user terminal through the uplink control channel (PRACH, PUCCH) and outputs the decoded signal to the control unit 301.
  • Uplink data signal decoding section 308 decodes the uplink data signal transmitted from the user terminal through the uplink shared channel (PUSCH), and outputs the decoded signal to determination section 309.
  • the determination unit 309 performs retransmission control determination (A / N determination) based on the decoding result of the uplink data signal decoding unit 308 and outputs the result to the control unit 301.
  • FIG. 12 is an overall configuration diagram of the user terminal 20 according to the present embodiment, that is, an MTC terminal or a Legacy UE.
  • the user terminal 20 includes a plurality of transmission / reception antennas 201 for MIMO transmission, an amplifier unit 202, a transmission / reception unit (reception unit) 203, a baseband signal processing unit 204, an application unit 205, It is equipped with.
  • a plurality of transmission / reception antennas 201 are shown, but the number of transmission / reception antennas 201 provided in the user terminal 20 may be one.
  • radio frequency signals received by a plurality of transmission / reception antennas 201 are each amplified by an amplifier unit 202, converted in frequency by a transmission / reception unit 203, and converted into a baseband signal.
  • the baseband signal is subjected to FFT processing, error correction decoding, retransmission control reception processing, and the like by the baseband signal processing unit 204.
  • downlink user data is transferred to the application unit 205.
  • the application unit 205 performs processing related to layers higher than the physical layer and the MAC layer.
  • broadcast information in the downlink data is also transferred to the application unit 205.
  • uplink user data is input from the application unit 205 to the baseband signal processing unit 204.
  • the baseband signal processing unit 204 retransmission control (HARQ: Hybrid ARQ) transmission processing, channel coding, precoding, DFT processing, IFFT processing, and the like are performed and transferred to each transmission / reception unit 203.
  • the transmission / reception unit 203 converts the baseband signal output from the baseband signal processing unit 204 into a radio frequency band. Thereafter, the amplifier unit 202 amplifies the frequency-converted radio frequency signal and transmits the amplified signal using the transmitting / receiving antenna 201.
  • FIG. 13 is a main functional configuration diagram of the baseband signal processing unit 204 included in the user terminal 20.
  • the baseband signal processing unit 204 included in the user terminal 20 includes a control unit 401, a PRACH generation unit 402, an uplink control signal generation unit 403, an uplink data signal generation unit 404, and a mapping unit 405.
  • the control unit 401 generates an uplink control signal (A / N signal, etc.) and an uplink data signal based on the downlink control signal (PDCCH signal) transmitted from the radio base station and the retransmission control determination result for the received PDSCH signal. To control.
  • the downlink control signal received from the radio base station is output from the downlink control signal decoding unit 408, and the retransmission control determination result is output from the determination unit 410.
  • the control unit 401 controls the radio resource to which the RA preamble is to be transmitted based on the preamble selected from the RA preamble sequence and the information set to be notified to the radio base station 10.
  • the PRACH generation unit 402 generates a PRACH based on an instruction from the control unit 401.
  • the uplink control signal generation unit 403 generates an uplink control signal (a feedback signal such as a delivery confirmation signal or channel state information (CSI)) based on an instruction from the control unit 401.
  • Uplink data signal generation section 404 generates an uplink data signal based on an instruction from control section 401. Note that the control unit 401 instructs the uplink data signal generation unit 404 to generate an uplink data signal when the UL grant is included in the downlink control signal notified from the radio base station.
  • the mapping unit 405 controls allocation of the PRACH, the uplink control signal (delivery confirmation signal, etc.), and the uplink data signal to the radio resources (PUCCH, PUSCH) based on the instruction from the control unit 401.
  • the demapping unit 406 demaps the downlink signal transmitted from the radio base station 10 and separates the downlink signal.
  • Channel estimation section 407 estimates the channel state from the reference signal included in the received signal separated by demapping section 406, and outputs the estimated channel state to downlink control signal decoding section 408 and downlink data signal decoding section 409.
  • the downlink control signal decoding unit 408 decodes the downlink control signal (PDCCH signal) transmitted through the downlink control channel (PDCCH), and outputs scheduling information (allocation information to uplink resources) to the control unit 401.
  • the downlink control signal includes information on a cell that feeds back a delivery confirmation signal and information on whether or not RF adjustment is applied, the downlink control signal is also output to the control unit 401.
  • the downlink data signal decoding unit 409 decodes the downlink data signal transmitted on the downlink shared channel (PDSCH) and outputs the decoded signal to the determination unit 410.
  • the determination unit 410 performs retransmission control determination (A / N determination) based on the decoding result of the downlink data signal decoding unit 409 and outputs the result to the control unit 401.

Landscapes

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Abstract

　カバレッジ拡大を考慮したＰＲＡＣＨ送信を行うこと。カバレッジ拡大を適用する無線通信端末は、カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対して定められた無線リソースを用いてランダムアクセスプリアンブルを送信する送信部を有し、カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対して定められた無線リソースは、カバレッジ拡大を適用しない無線通信端末に対して定められた無線リソースとは時間帯、周波数帯、系列のいずれかまたはその組み合わせが異なる。

Description

無線通信端末、無線基地局および無線通信方法
　本発明は、次世代移動通信システムにおける無線通信端末、無線基地局および無線通信方法に関する。
　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１参照）。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および高速化を目的として、ＬＴＥの後継システムが検討されている。このＬＴＥの後継システムを、たとえば、ＬＴＥアドバンストまたはＬＴＥエンハンスメントと呼ぶこともある（以下、「ＬＴＥ－Ａ」と記す）。近年、ＬＴＥ－Ａシステムにおいては、人間の操作を介さない小型モジュール向け通信端末（ＭＴＣ：Machine　Type　Communication端末）の需要が高まっている。ＭＴＣ端末は、たとえば電気メータ、ガスメータ、自動販売機、車両、その他産業機器などでの利用が考えられる。
　ＭＴＣ端末は、屋内の制御ボックス内のように、伝搬ロスが非常に大きい場所での利用も考えられる。ＬＴＥ－Ａシステムにおいては、ＭＴＣ端末の屋内環境での利用を促進するために、ＭＴＣ端末のカバレッジの拡大が検討されている。
　カバレッジの拡大は、すべてのＭＴＣ端末に対して必要とされるわけではなく、たとえば屋内環境にあり伝搬ロスが大きい端末などの、一部のＭＴＣ端末に対して必要とされる。また、カバレッジの拡大が必要なＭＴＣ端末においても、実際に必要な最大改善量は、セル配置や想定するＭＴＣのサービスによって大きく異なる。
　そこで、初期アクセスに用いるＰＲＡＣＨに対して複数レベルのカバレッジ拡大を適用することが検討されている。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、カバレッジ拡大を考慮したＰＲＡＣＨ送信を行うことができる無線通信端末、無線基地局および無線通信方法を提供することを目的とする。
　本発明の無線通信端末は、カバレッジ拡大を適用する無線通信端末であって、カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対して定められた無線リソースを用いてランダムアクセスプリアンブルを送信する送信部を有し、前記カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対して定められた無線リソースは、カバレッジ拡大を適用しない無線通信端末に対して定められた無線リソースとは時間帯、周波数帯、系列のいずれかまたはその組み合わせが異なることを特徴とする。
　本発明によれば、カバレッジ拡大を考慮したＰＲＡＣＨ送信を行うことができる。
図１Ａは衝突型のランダムアクセスを説明する図であり、図１Ｂは非衝突型のランダムアクセスを説明する図である。 衝突型ランダムアクセス手順を説明する図である。 ＲＡプリアンブルの構成を示す図である。 第１の態様において、ＰＲＡＣＨの送信開始タイミングを、ＭＴＣ端末について限定する場合の例を説明する図である。 第１の態様において、ＰＲＡＣＨの送信開始タイミングおよび周波数を、ＭＴＣ端末について限定する場合の例を説明する図である。 プリアンブル系列を示す図である。 ＲＡレスポンスの送信タイミングを示す図である。 第２の態様において、ＲＡレスポンスの送信タイミングを、ＭＴＣ端末について限定する場合の例を説明する図である。 本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。 本実施の形態に係る無線基地局の全体構成の説明図である。 本実施の形態に係る無線基地局の機能構成の説明図である。 本実施の形態に係る無線通信端末の全体構成の説明図である。 本実施の形態に係る無線通信端末の機能構成の説明図である。
　以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
　カバレッジ拡大は、ＭＴＣ端末以外への適用も考えられるが、本実施の形態においては、簡単のため、カバレッジ拡大対象の端末をＭＴＣ端末またはＭＴＣ　ＵＥと記し、それ以外の端末をＬｅｇａｃｙ　ＵＥと記す。特にＭＴＣ端末とＬｅｇａｃｙ　ＵＥとを区別しない場合には、これらを総称して無線通信端末ＵＥとも記す。
　ランダムアクセス（ＲＡ：Random　Access）は、無線通信端末ＵＥが発信時やハンドオーバなどにより、無線基地局ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）と接続を確立する場合や再同期を行う場合に行われる。無線通信端末ＵＥは、初期接続などのランダムアクセス制御を行う際に、最初にＲＡプリアンブル（preamble）を送信する。ランダムアクセスにおいて最初にＲＡプリアンブルを送信するためのチャネルを、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：Physical　Random　Access　Channel）とよぶ。
　図１に示すように、ランダムアクセスは、衝突型と非衝突型という２種類のタイプに分けることができる。図１Ａに示す衝突型において、無線通信端末ＵＥは、セル内に用意された複数のＲＡ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、無線通信端末ＵＥ間で同一のＲＡ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。
　図１Ｂに示す非衝突型において、無線通信端末ＵＥ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ＲＡプリアンブル（dedicated　preamble）をＰＲＡＣＨで送信する。この場合、無線通信端末ＵＥ間で異なるＲＡ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。
　本発明においては、衝突型のランダムアクセスを対象として検討する。図２に、衝突型ランダムアクセスの概要を示す。無線通信端末ＵＥは、セル内に用意されたＲＡプリアンブルからランダムに選択したプリアンブルを、メッセージ１としてＰＲＡＣＨで送信する。無線基地局ｅＮＢは、ＲＡプリアンブルを検出すると、その応答情報であるＲＡレスポンスを、メッセージ２として送信する。ＲＡレスポンスを受信した無線通信端末ＵＥは、コネクション要求信号（ＲＲＣ（Radio　Resource　Control）　connection　request）を、メッセージ３として送信する。無線基地局ｅＮＢは、メッセージ３受信後にコネクション確立のためのセル設定情報などを含むコネクション設定信号（ＲＲＣ　connection　setup）を、メッセージ４として送信する。
　自端末のＵＥ　ＩＤがメッセージ４に含まれていた無線通信端末ＵＥは、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。一方、自端末のＵＥ　ＩＤが含まれていなかった場合は、ランダムアクセスの失敗とみなし、再度ＲＡプリアンブル送信から処理を行う。
　本発明者らは、このようなランダムアクセス手順において、メッセージ１と２に対して改善を施すことによる、カバレッジ拡大を考慮したＰＲＡＣＨ送信法を見出した。具体的には、メッセージ１に対して、ＰＲＡＣＨを送信する無線リソース（PRACH　location）を限定することにより、無線基地局ｅＮＢへのカバレッジ関連情報の暗黙的（implicit）な通知を実現することを見出した。また、メッセージ２に対して、ＲＡレスポンスの送信タイミングを限定することにより、無線通信端末ＵＥにおける信号検出処理の簡易化を実現することを見出した。
　ＰＲＡＣＨによるカバレッジ拡大に対して、（１）リピテーション（Repetition）、（２）新たな信号（New　signal）、（３）周波数ホッピング（Frequency　hopping）、（４）要求緩和（Relaxed　requirement）の４種類の技術が検討されている。
　（１）リピテーション（Repetition）は、ＲＡプリアンブルを繰り返し送信することにより、検出確率を向上させる技術である。
　（２）新たな信号（New　signal）は、プリアンブルに長い系列を用いる、またはサイクリックプレフィックス（ＣＰ：Cyclic　Prefix）を減らすなどの技術である。ＣＰを減らすには、たとえばリピテーションを前提に、繰り返し送信する信号のＣＰを先頭シンボルのみにすればよい。
　（３）周波数ホッピング（Frequency　hopping）は、送信するリソースブロック（ＲＢ：Resource　Block）をホッピングさせることにより、周波数ダイバーシチ利得を得る技術である。
　（４）要求緩和（Relaxed　requirement）は、検出確率の要求条件を緩和することにより、カバレッジを拡大したとみなす技術である。すなわち、この要求緩和の技術は、ＲＡプリアンブルの再送信に依存する。
　ＰＲＡＣＨによるカバレッジ拡大として検討されている４種類の技術のうち、リピテーション以外の技術は高いカバレッジ拡大効果が期待できない。そのため、これらの技術はリピテーションと組み合わせて適用することが考えられる。
　最大限のカバレッジを確保するようにリピテーションを適用した場合、オーバーヘッドの増加、他の無線通信端末ＵＥとのＰＲＡＣＨの衝突および無線通信端末ＵＥの消費電力の増加が懸念される。そのため、無線通信端末ＵＥがＰＲＡＣＨに適用するリピテーション数を複数レベル規定することにより、オーバーヘッドを削減することが有効である。また、他の無線通信端末ＵＥとのＰＲＡＣＨの衝突を検知できることが望ましい。
　無線基地局ｅＮＢは、無線通信端末ＵＥが送信し得るすべてのＲＡプリアンブルについて検出を試みる必要がある。そのため、カバレッジ拡大は無線基地局ｅＮＢの検出複雑度（Complexity）を増加させるおそれがある。ＲＡプリアンブルは、無線通信端末ＵＥが初期アクセスの際に最初に無線基地局ｅＮＢに送信する信号であり、無線基地局ｅＮＢはどのような無線通信端末ＵＥがどのような信号を送信するのか、厳密に知ることはできないためである。特に、複数のリピテーション数を許容した場合、無線通信端末ＵＥが送信したリピテーション数と、無線基地局ｅＮＢが検出したリピテーション数との間に不一致が生じる可能性がある。
　同様に、ＲＡレスポンスについても受信タイミングの任意性の増加およびリピテーション数の影響が増加することにより、無線通信端末ＵＥの検出複雑度が増加するおそれがある。また、ＲＡレスポンスの受信区間（受信窓）内にリピテーションした信号が収まらない可能性もあるため、受信区間（受信窓）の定義の変更が必要となる。
　ＲＡプリアンブルのリピテーション数およびリソースにより無線通信端末ＵＥのカバレッジを通知することで、たとえばＲＡレスポンスなどのそれ以降の信号のカバレッジ拡大のパラメータ設定が効率化される。この場合のパラメータ設定としては、たとえばリピテーション数などが挙げられる。しかしながら、無線通信端末ＵＥの情報が不足していると、適切なＲＡレスポンスが送信できない。
　ＭＴＣ端末のコストを削減するため、端末ＵＥの受信アンテナ数を１アンテナに削減する検討がなされている。ＲＡプリアンブルのリピテーション数は、上りリンク（ＵＬ：Uplink）カバレッジに基づいて決定される。そのため、リピテーション数によって端末ＵＥのカバレッジを通知する場合、下りリンク（ＤＬ：Downlink）カバレッジの推定において、端末ＵＥの受信アンテナ数分の不確定性が生じる。したがって、端末ＵＥは、自端末の受信アンテナ数を無線基地局ｅＮＢに通知することが好ましい。
　また、端末ＵＥの下りデータチャネルの帯域をベースバンドレベルで制限することで、コストを削減する検討もなされている。ＲＡプリアンブルに続くＲＡレスポンスは、下り共有データチャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical　Downlink　Shared　Channel）で送信されるため、下り帯域制限の情報を無線基地局ｅＮＢに通知することが好ましい。下り帯域制限の情報を通知しなければ、端末ＵＥの情報が得られるまで下り帯域制限を適用しなければならないためである。
　無線通信端末ＵＥは、カバレッジ関連の情報、ＵＥカテゴリまたはＵＥケーパビリティ関連の情報のいずれかまたはその組み合わせを、ＲＡプリアンブルの送信により無線基地局ｅＮＢに通知し得る。以下では、無線通信端末ＵＥが無線基地局ｅＮＢに通知し得るこれらの情報を、「情報セット」とも記す。
　情報セットにおけるカバレッジ関連の情報には、たとえばＤＬカバレッジ、ＵＬカバレッジの情報が含まれる。ＤＬカバレッジの情報には、１受信アンテナを導入する場合には、ＵＥ受信アンテナ数の情報が含まれる。ＵＬカバレッジの情報には、ＰＲＡＣＨリピテーション数の情報が含まれる。
　情報セットにおけるＵＥカテゴリまたはＵＥケーパビリティ関連の情報には、ＵＥカテゴリの情報、遅延への許容性に関する情報、下りバンド幅制限有無に関する情報が含まれる。遅延への許容性とは、カバレッジ拡大（coverage　enhancement）が可能か否かを意味している。
　無線基地局ｅＮＢは、これらの情報を知ることにより、無線通信端末ＵＥが受信可能なＲＡレスポンスの送信方法（カバレッジ拡大も含む）を推定することが可能となる。
　図３は、ＲＡプリアンブルの構成を示す。図３に示すように、ＲＡプリアンブルには、上りチャネルの無線リソースとして、ＰＲＡＣＨが割り当てられている。
　ＰＲＡＣＨは、６ＲＢ分の帯域幅を使用する。ＰＲＡＣＨに関する情報は、報知情報（ＳＩＢ：System　Information　Block）あるいはＲＲＣメッセージとして通知される。ＰＲＡＣＨの周波数方向のリソースの位置は、ＰＲＡＣＨ　Frequency　Offsetによって指定される。ＴＤＤの場合には、ＰＲＡＣＨの周波数方向のリソースの位置は、ＵＬ／ＤＬ　configurationとＰＲＡＣＨ　configurationの組み合わせにより、複数（最大６パターン）の６ＲＢで送信可能である。ＰＲＡＣＨの時間方向のリソースの位置は、ＰＲＡＣＨ　configuration　indexによって指定される。
　ＲＡプリアンブルは、ＰＲＡＣＨ　configuration　indexで指定されたサブフレームで送信される。
（第１の態様）
　第１の態様では、ランダムアクセス手順におけるメッセージ１に対して、ＰＲＡＣＨを送信するリソースを限定する場合について説明する。
　ＭＴＣ端末に対して、時間帯、周波数帯、系列のいずれかまたはその組み合わせによりＬｅｇａｃｙ　ＵＥとは異なるＰＲＡＣＨ用の送信リソース（PRACH　location）を指定する。これにより、無線基地局ｅＮＢにおける受信複雑度を低減し、また、情報セットの暗黙的（implicit）な通知を実現する。
（１－１）時間軸上のアプローチ
　ＰＲＡＣＨの送信開始タイミングを、ＭＴＣ端末について限定することにより、無線基地局ｅＮＢにおけるＰＲＡＣＨ検出処理を軽減する。ＰＲＡＣＨの送信開始タイミングは、システムフレーム番号とサブフレーム番号の両方、またはいずれか一方を含んでもよい。あるいは、ＰＲＡＣＨの送信開始タイミングは、システムフレーム番号以上（１０以上）のインターバルを設けてもよい。
　図４は、ＰＲＡＣＨの送信開始タイミングを、ＭＴＣ端末について限定する場合の例を説明する図である。図４において、Ｌｅｇａｃｙ　ＵＥとＭＴＣ端末とのＲＡプリアンブルは同一ＲＢである。
　図４において、縦方向の破線は、ＰＲＡＣＨ　configuration　indexなどで定められるＲＡプリアンブルの送信開始タイミングを示す。図４において、横方向の矢印は、ＲＡプリアンブルのリピテーション数を示し、矢印の長さの違いはリピテーション数の違いを示す。複数本の矢印は、リピテーション数の複数候補が規定されていることを示す。図４において、実線の矢印は複数候補の中から選択されたリピテーション数を示す。
　たとえば、図４Ａに示すように、ＲＡプリアンブルの送信開始タイミングをＭＴＣ端末用に定めることができる。
　図４Ｂに示すように、ＲＡプリアンブルの送信開始タイミングをＭＴＣ端末用に定め、さらに、ＲＡプリアンブルのリピテーション数ごとに異なる送信開始タイミングを設定してもよい。
　図４Ｃに示すように、ＲＡプリアンブルの送信開始タイミングをＭＴＣ端末用に定め、さらに、ＭＴＣ端末の受信アンテナ数ごとに異なる送信開始タイミングを設定してもよい。
　図４に示すように、ＰＲＡＣＨの送信開始タイミングをＭＴＣ端末用に定めることにより、情報セットの一部を暗黙的に通知することができる。たとえば、図４Ｂに示す例では、ＲＡプリアンブルのリピテーション数を暗黙的に通知することができる。図４Ｃに示す例では、ＭＴＣ端末の受信アンテナ数を暗黙的に通知することができる。
　ＰＲＡＣＨの送信開始タイミングは、ＰＲＡＣＨ　configuration　indexに紐付ける方法、ＭＩＢ（Management　Information　Base）／ＳＩＢで通知する方法、ＲＳＲＰ（Reference　Signal　Received　Power）と紐付ける方法、ＵＥカテゴリ／ケーパビリティと紐付ける方法のいずれか、またはその組み合わせによって定める。
（１－２）周波数軸上のアプローチ
　カバレッジ拡大を適用するＲＡプリアンブルを、既存のＲＡプリアンブルとは異なる周波数を用いて送信する。この場合のＰＲＡＣＨは、固定したリソースを用いて送信してもよいし、あらかじめ定めるか報知情報で通知されたホッピングパターンを用いて送信してもよい。
　図５は、ＰＲＡＣＨの送信開始タイミングおよび周波数を、ＭＴＣ端末について限定する場合の例を説明する図である。図５において、Ｌｅｇａｃｙ　ＵＥとＭＴＣ端末とのＲＡプリアンブルは別ＲＢである。
　図５において、縦方向の破線は、ＰＲＡＣＨ　configuration　indexなどで定められるＲＡプリアンブルの送信開始タイミングを示す。図５において、横方向の矢印は、ＲＡプリアンブルのリピテーション数を示し、矢印の長さの違いはリピテーション数の違いを示す。複数本の矢印は、リピテーション数の複数候補が規定されていることを示す。図５において、実線の矢印は複数候補の中から選択されたリピテーション数を示す。
　たとえば、図５Ａに示すように、ＲＡプリアンブルの送信開始タイミングおよび周波数をＭＴＣ端末用に定めることができる。
　図５Ｂに示すように、ＲＡプリアンブルの送信開始タイミングおよび周波数をＭＴＣ端末用に定め、さらにＭＴＣ端末の受信アンテナ数ごとに異なる送信開始タイミングを設定してもよい。
　図５Ｃに示すように、ＲＡプリアンブルの送信開始タイミングおよび周波数をＭＴＣ端末用に定め、さらにＭＴＣ端末の受信アンテナ数ごとに異なる周波数を設定してもよい。
　図５に示すように、ＰＲＡＣＨの送信開始タイミングおよび周波数をＭＴＣ端末用に定めることにより、情報セットの一部を暗黙的に通知することができる。たとえば、図５Ｂ，Ｃに示す例では、ＭＴＣ端末の受信アンテナ数を暗黙的に通知することができる。
　ＰＲＡＣＨ用の送信リソースの周波数は、ＰＲＡＣＨ　configuration　indexに紐付ける方法、ＭＩＢ（Management　Information　Base）／ＳＩＢで通知する方法、ＲＳＲＰ（Reference　Signal　Received　Power）と紐付ける方法、ＵＥカテゴリ／ケーパビリティと紐付ける方法のいずれか、またはその組み合わせによって定める。
　ＭＴＣ端末用のＰＲＡＣＨリソースでＰＵＳＣＨを送信してもよいし、ＰＲＡＣＨ専用のリソースで送信してもよい。
（１－３）系列によるアプローチ
　ＲＡプリアンブルを送信する際、各セルでは６４個のプリアンブル系列を利用できる。図６に示すように、プリアンブル系列は、衝突型用プリアンブルと非衝突型用プリアンブルとに分けられている。衝突型用プリアンブルは、さらに２グループ（２つのサブセット）に分類されている。衝突型ランダムアクセス試行を行う無線通信端末はこの２つのサブセットに含まれる系列の中から１つをランダムに選択する。
　ＭＴＣ端末用に、ＲＡプリアンブルの系列を割り当ててもよい。系列の割り当ては、報知情報で通知するか、またはあらかじめ設定するものとする。ＭＴＣ端末用に割り当てた系列をさらに分割して、情報セットの一部を暗黙的に通知してもよい。
　図６に示すグループＡ（またはグループＢ）の系列を、ＭＴＣ端末専用にしてもよい。すなわち、ランダムアクセスプリアンブル系列に定義されるサブセットの１つを、ＭＴＣ端末専用に割り当ててもよい。この場合には、ＭＴＣ端末専用としたグループはＬｅｇａｃｙ　ＵＥには選択されないようにする。
　ＭＴＣ端末用として、既存のグループＡ，Ｂにオーバーラップする系列を割り当ててもよい。
　続いて、無線基地局ｅＮＢによる、ＲＡプリアンブルの受信動作およびＲＡレスポンスの送信動作について説明する。
　無線基地局ｅＮＢは、考えられるすべてのリピテーションパターンについて受信を試みる。したがって、送信タイミングや帯域を限定する方法によっては、同一のＲＡプリアンブルに対して複数のリピテーション数で検出される可能性がある。たとえば、取り得るリピテーション数が｛１０，２０，５０｝と定められている場合において、ＭＴＣ端末はリピテーション数｛５０｝で送信し、無線基地局ｅＮＢはリピテーション数｛２０，５０｝で検出可能である場合がある。
　無線基地局ｅＮＢにおいて、複数のリピテーション数が検出された場合には、最も短い、あるいは最も長いリピテーション数を、以降のカバレッジ拡大パラメータ（Coverage　enhancement　parameter，Coverage　improvement　parameter）の決定に用いるよう定めることができる。決定したパラメータは、ＲＡレスポンスによって通知することができる。
　ＭＴＣ端末は、ＲＳＲＰなどに基づいてあらかじめ限定したリピテーション数を適用してＲＡプリアンブルを送信してもよい。また、ＭＴＣ端末は、ＲＡプリアンブルの送信と平行してＲＡレスポンスの受信を試みて、ＲＡレスポンスが受信できるか、最大リピテーション数に達するまでＲＡプリアンブルを送信してもよい。
　無線基地局ｅＮＢは、ＭＴＣ端末から通知された情報セットの一部またはすべてを用いて、ＲＡレスポンスに適用するカバレッジ拡大のパラメータ、たとえばリピテーション数などを決定できる。情報セットの一部またはすべてを用いて、どのようにパラメータを決定するかはあらかじめ定めておいてもよい。これにより、ＭＴＣ端末は、ＲＡレスポンスに適用されるカバレッジ拡大のパラメータを推定することが可能となる。
　図２に示す衝突型ランダムアクセス手順において、無線基地局ｅＮＢは、メッセージ２としてＲＡレスポンスを無線通信端末ＵＥに送信する。ＲＡレスポンスによって、無線基地局ｅＮＢは、（１）受信したＲＡプリアンブルのインデックス、（２）ＴＣ－ＲＮＴＩ（Temporary　Cell－Radio　Network　Temporary　Identifier）、（３）ＴＡ（Timing　Advance）コマンド、（４）無線通信端末ＵＥがメッセージ３を送信するためのＵＬスケジューリンググラントの４種類の情報を無線通信端末ＵＥに通知する。
　無線基地局ｅＮＢは、上記４種類の情報をＭＡＣ　ＰＤＵ（Protocol　Data　Unit）に含まれたＰＤＳＣＨにて送信する。
　ＲＡレスポンスの送信には、ＨＡＲＱ（Hybrid　Automatic　Repeat　Request）は用いられない。仮に、無線通信端末ＵＥが自端末宛てではないＲＡレスポンスを受信したとしても、正しいタイミングでＡＣＫを送信できずに、他の無線通信端末ＵＥからの上り制御信号に干渉する場合があるためである。
　無線通信端末ＵＥは、無線基地局ｅＮＢからのＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）をモニタリングして、そのＣＲＣ（Cyclic　Redundant　Check）部分に自端末のＲＮＴＩをマスキングする。マスキングは、たとえば排他的論理和（ＸＯＲ）の演算であってもよい。無線端末装置ＵＥは、自端末のＲＮＴＩでＣＲＣチェックを行い、結果が正常であれば自端末宛てのリソース情報であると認識する。
　衝突型ランダムアクセス手順においては、以下のＲＮＴＩが登場する。
（１）ＲＡ－ＲＮＴＩ（Random　Access－RNTI）
　ＲＡ－ＲＮＴＩは、ＲＡプリアンブルを送信するサブフレーム番号により決定する。無線通信端末ＵＥは、メッセージ２のＰＤＣＣＨに、ＲＡ－ＲＮＴＩをマスキングする。
（２）ＴＣ－ＲＮＴＩ（Temporary　Cell－RNTI）
　ＴＣ－ＲＮＴＩは、メッセージ２により、無線基地局ｅＮＢから無線通信端末ＵＥに通知される。無線通信端末ＵＥは、メッセージ４のＰＤＣＣＨに、ＴＣ－ＲＮＴＩをマスキングする。
（３）Ｃ－ＲＮＴＩ（Cell－RNTI）
　ランダムアクセス手順が成功した場合、ＴＣ－ＲＮＴＩをそのままＣ－ＲＮＴＩとする。無線通信端末ＵＥは、ランダムアクセス手順以降のデータ送受信におけるＰＤＣＣＨに、Ｃ－ＲＮＴＩをマスキングする。
　図７は、ＲＡレスポンスの送信タイミングを説明する図である。ＲＡプリアンブルを受信した無線基地局ｅＮＢは、定められた送信区間（送信窓）、すなわち図７における｛３から１２｝の中で、ＲＡレスポンスを送信するよう規定されている。
（第２の態様）
　第２の態様では、ランダムアクセス手順におけるメッセージ２に対して、ＲＡレスポンスの送信タイミングを限定する場合について説明する。
　図８は、ＲＡレスポンスの送信タイミングを、ＭＴＣ端末について限定する場合の例を説明する図である。図８において、ＭＴＣ端末からＲＡプリアンブルが送信された後、無線基地局ｅＮＢからＲＡレスポンスが送信されている。
　図８において、縦方向の破線は、ＲＡレスポンスの送信タイミングを示す。図８において、横方向の矢印は、ＲＡプリアンブルまたはＲＡレスポンスのリピテーション数を示し、矢印の長さの違いはリピテーション数の違いを示す。複数本の矢印は、リピテーション数の複数候補が規定されていることを示す。図８において、実線の矢印は複数候補の中から選択されたリピテーション数を示す。
　図８Ａにおいて６本の縦破線によって示すように、ＲＡレスポンスの送信タイミングはあらかじめ定められている。これらの送信タイミングは、図７に示す時間窓内における、所定のタイミングである。無線基地局ｅＮＢは、ＲＡプリアンブル検出後、図７に示す時間窓内においてＲＡレスポンスを即時に送信するのではなく、あらかじめ決められたタイミングのうち、最も近いタイミングで送信する。
　ＭＴＣ端末は、あらかじめ決められたＲＡレスポンスの送信タイミングでのみ、ＲＡレスポンスの検出処理を行えばよい。したがって、ＭＴＣ端末における信号検出処理が簡易化できる。
　図８Ｂに示すように、ＲＡレスポンスの送信タイミングは、ＲＡレスポンスのリピテーション数ごとに定められていてもよい。図８Ｂにおいては、ＲＡレスポンスのリピテーション数＝ｘ，ｙ，ｚの場合で、それぞれ異なるＲＡレスポンスの送信タイミングが定められている。
　図８Ｂに示すように、ＲＡレスポンスの送信タイミングは、複数パターン規定されていてもよいし、１パターンのみ規定されていてもよい。
　ＲＡ－ＲＮＴＩには、カバレッジ拡大の有無、無線基地局ｅＮＢが検出したＲＡプリアンブルのリピテーション数、ＰＲＡＣＨを送信する無線リソースのいずれかまたはその組み合わせを反映してもよい。
　たとえば、ＲＡ－ＲＮＴＩにＲＡプリアンブルのリピテーション数の情報を反映する場合、ＲＡ－ＲＮＴＩは下記式（１）で求めることができる。
ＲＡ－ＲＮＴＩ＝１＋ｔ＿ｉｄ＋１０×ｆ＿ｉｄ＋６０×ｒ＿ｉｄ　（１）
　式（１）において、ｒ＿ｉｄはリピテーション数ＩＤを指す。なお、Ｎｏｎ－ＭＴＣ　ＵＥの場合は、ｒ＿ｉｄ＝０に相当する。
　たとえば、ＲＡ－ＲＮＴＩにＰＲＡＣＨを送信するリソースの情報を反映する場合、ＲＡ－ＲＮＴＩは下記式（２）で求めることができる。
ＲＡ－ＲＮＴＩ＝１＋ｔ＿ｉｄ＋１０×ｆ＿ｉｄ＋６０×ｆ＿ｉｄ２ （２）
　式（２）において、ｆ＿ｉｄ２はカバレッジ拡大を適用する場合のＰＲＡＣＨを送信する無線リソース、すなわちＭＴＣ端末用のＲＢ位置を指す。なお、Ｎｏｎ－ＭＴＣ　ＵＥの場合は、ｆ＿ｉｄ２＝０に相当する。
　図８Ｃに示すように、ＲＡレスポンスの送信タイミングをＭＴＣ端末用に定め、さらにＲＡ－ＲＮＴＩに、無線基地局ｅＮＢが検出したＲＡプリアンブルのリピテーション数を反映してもよい。
　図８Ｃに示す例においては、ＭＴＣ端末＃１とＭＴＣ端末＃２との間でＲＡプリアンブルの系列衝突が生じている。無線基地局ｅＮＢは、ＭＴＣ端末＃２が送信したＲＡプリアンブルのみを検出できている。この場合、無線基地局ｅＮＢは、ＭＴＣ端末用に定められたＲＡレスポンスの送信タイミングでＲＡレスポンスを送信する。さらに、ＲＡ－ＲＮＴＩには、無線基地局ｅＮＢが検出したＭＴＣ端末＃２のＲＡプリアンブルのリピテーション数が反映される。
　ＭＴＣ端末＃１および＃２は、それぞれＲＡレスポンスを検出する。この場合、ＭＴＣ端末＃１においてはＲＡ－ＲＮＴＩが不一致となるため、ＭＴＣ端末＃１はこのＲＡレスポンスが自端末宛てのレスポンスではないと判断する。ＭＴＣ端末＃２においてはＲＡ－ＲＮＴＩが一致するため、ＭＴＣ端末＃２はこのＲＡレスポンスが自端末宛てのレスポンスであると判断する。
　図８Ｃに示す例では、ＭＴＣ端末がＲＡレスポンスの衝突を検知できる確率が向上する。言い換えれば、ＭＴＣ端末が自端末宛てのＲＡレスポンスを検出できる確率が向上する。
　カバレッジ拡大の有無、無線基地局ｅＮＢが検出したＲＡプリアンブルのリピテーション数、ＰＲＡＣＨを送信する無線リソースのいずれかまたはその組み合わせの情報は、ＲＡレスポンスを用いてＲＲＣシグナリングで通知してもよい。
　ＭＴＣ端末用に定めたＲＡレスポンスを送信するタイミングは、ＰＤＣＣＨおよびＰＤＳＣＨを送信するタイミングと同一でもよいし、異なるタイミングであってもよい。ＭＴＣ端末用に定めたＲＡレスポンスを送信するタイミングは、報知情報で通知してもよい。また、ＰＤＣＣＨおよびＰＤＳＣＨと共通動作となる部分については、ＰＤＣＣＨおよびＰＤＳＣＨに準じる。
（無線通信システムの構成）
　以下、本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、上記第１の態様および第２の態様に係る無線通信方法が適用される。
　図９は、本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９に示すように、無線通信システム１は、マクロセルＣ１を形成するマクロ基地局１１と、マクロセルＣ１内に配置され、マクロセルＣ１よりも狭いスモールセルＣ２を形成するスモール基地局１２ａおよび１２ｂと、を備えていてもよい。図９において、無線通信端末としてのユーザ端末２０は、マクロ基地局１１、スモール基地局１２ａおよび１２ｂ（以下、総称してスモール基地局１２という）の少なくとも１つと無線通信可能に構成されている。なお、マクロ基地局１１、スモール基地局１２の数は、図９に示す数に限られない。
　マクロセルＣ１およびスモールセル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、マクロ基地局１１および各スモール基地局１２は、基地局間インターフェース（たとえば、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。マクロ基地局１１および各スモール基地局１２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。なお、上位局装置３０には、たとえば、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）等が含まれるが、これに限定されるものではない。
　なお、マクロ基地局１１は、相対的に広いカバレッジを有する無線基地局であり、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、無線基地局、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、局所的なカバレッジを有する無線基地局であり、ＲＲＨ（Remote　Radio　Head）、ピコ基地局、フェムト基地局、ＨｅＮＢ（Ｈｏｍｅ　ｅＮｏｄｅＢ）、送信ポイント、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）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よい。
　無線通信システム１では、マクロセルごとに形成されるネットワーク間が非同期となる場合（非同期運用）を想定している。また、無線通信システム１では、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。
　無線通信システム１では、下りリンクの通信チャネルとして、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）と、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical　Downlink　Control　Channel）、ＥＰＤＣＣＨ（Enhanced　Physical　Downlink　Control　Channel）、ＰＣＦＩＣＨ（Physical　Control　Format　Indicator　Channel）、ＰＨＩＣＨ（Physical　Hybrid-ARQ　Indicator　Channel）、報知チャネル（ＰＢＣＨ：Physical　Broadcast　Channel）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が伝送される。ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨにより、下り制御情報（ＤＣＩ：Downlink　Control　Information）が伝送される。
　また、無線通信システム１では、上りリンクの通信チャネルとして、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）と、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical　Uplink　Control　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）や、送達確認情報（ＡＣＫ/ＮＡＣＫ）等が伝送される。
　以下、マクロ基地局１１とスモール基地局１２とを区別しない場合には、無線基地局１０と総称する。
　図１０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、インターフェース部１０６とを備えている。
　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からインターフェース部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、ＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio　Link　Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium　Access　Control）再送制御、たとえば、ＨＡＲＱ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等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からアンテナごと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する。アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１により送信する。
　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、各送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、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、入力された上り信号に含まれるユーザデータに対して、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ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、インターフェース部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。
　インターフェース部１０６は、基地局間インターフェース（たとえば、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）する。あるいは、インターフェース部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。
　図１１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。図１１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３０１と、下り制御信号生成部３０２と、下りデータ信号生成部３０３と、マッピング部３０４と、デマッピング部３０５と、チャネル推定部３０６と、上り制御信号復号部３０７と、上りデータ信号復号部３０８と、判定部３０９と、を少なくとも含んで構成されている。
　制御部３０１は、ＰＤＳＣＨで送信される下りユーザデータ、ＰＤＣＣＨと拡張ＰＤＣＣＨ（ＥＰＤＣＣＨ）の両方、またはいずれか一方で伝送される下り制御情報、下り参照信号などのスケジューリングを制御する。また、制御部３０１は、ＰＲＡＣＨで伝送されるＲＡプリアンブル、ＰＵＳＣＨで伝送される上りデータ、ＰＵＣＣＨまたはＰＵＳＣＨで伝送される上り制御情報、上り参照信号のスケジューリングの制御（割り当て制御）も行う。上りリンク信号（上り制御信号、上りユーザデータ）の割り当て制御に関する情報は、下り制御信号（ＤＣＩ）を用いてユーザ端末２０に通知される。
　制御部３０１は、上位局装置３０からの指示情報や各ユーザ端末２０からのフィードバック情報に基づいて、下りリンク信号および上りリンク信号に対する無線リソースの割り当てを制御する。つまり、制御部３０１は、スケジューラとしての機能を有している。
　制御部３０１は、ＰＲＡＣＨが送信された無線リソースに基づいて、カバレッジ拡大を適用するユーザ端末２０、すなわちＭＴＣ端末の情報セットを検出する。制御部３０１は、ユーザ端末２０から通知された情報セットの一部またはすべてを用いて、ＲＡレスポンスに適用するカバレッジ拡大のパラメータを決定する。制御部３０１は、ＲＡレスポンスの送信タイミングを決定する。
　下り制御信号生成部３０２は、制御部３０１により割り当てが決定された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号とＥＰＤＣＣＨ信号の両方、またはいずれか一方）を生成する。具体的に、下り制御信号生成部３０２は、制御部３０１からの指示に基づいて、下りリンク信号の割り当て情報を通知するＤＬアサインメントと、上りリンク信号の割り当て情報を通知するＵＬグラントを生成する。
　下りデータ信号生成部３０３は、制御部３０１によりリソースへの割り当てが決定された下りデータ信号（ＰＤＳＣＨ信号）を生成する。下りデータ信号生成部３０３により生成されるデータ信号には、各ユーザ端末２０からのＣＳＩ等に基づいて決定された符号化率、変調方式に従って符号化処理、変調処理が行われる。
　マッピング部３０４は、制御部３０１からの指示に基づいて、下り制御信号生成部３０２で生成された下り制御信号と、下りデータ信号生成部３０３で生成された下りデータ信号の無線リソースへの割り当てを制御する。
　デマッピング部３０５は、ユーザ端末２０から送信された上りリンク信号をデマッピングして、上りリンク信号を分離する。チャネル推定部３０６は、デマッピング部３０５で分離された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態を上り制御信号復号部３０７、上りデータ信号復号部３０８に出力する。
　上り制御信号復号部３０７は、上り制御チャネル（ＰＲＡＣＨ，ＰＵＣＣＨ）でユーザ端末から送信されたフィードバック信号（送達確認信号等）を復号し、制御部３０１へ出力する。上りデータ信号復号部３０８は、上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）でユーザ端末から送信された上りデータ信号を復号し、判定部３０９へ出力する。判定部３０９は、上りデータ信号復号部３０８の復号結果に基づいて、再送制御判定（Ａ／Ｎ判定）を行うと共に結果を制御部３０１に出力する。
　図１２は、本実施の形態に係るユーザ端末２０、すなわちＭＴＣ端末あるいはＬｅｇａｃｙ　ＵＥの全体構成図である。図１２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（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。図１２において、送受信アンテナ２０１は複数本示されているが、ユーザ端末２０が備える送受信アンテナ２０１の数は１本であってもよい。
　下りリンクのデータについては、複数の送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部２０４でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理などがなされる。この下りリンクのデータのうち、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（ＨＡＲＱ：Ｈｙｂｒｉｄ　ＡＲＱ）の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ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する。その後、アンプ部２０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ２０１により送信する。
　図１３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。図１３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、ＰＲＡＣＨ生成部４０２と、上り制御信号生成部４０３と、上りデータ信号生成部４０４と、マッピング部４０５と、デマッピング部４０６と、チャネル推定部４０７と、下り制御信号復号部４０８と、下りデータ信号復号部４０９と、判定部４１０と、を少なくとも含んで構成されている。
　制御部４０１は、無線基地局から送信された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号）や、受信したＰＤＳＣＨ信号に対する再送制御判定結果に基づいて、上り制御信号（Ａ／Ｎ信号等）や上りデータ信号の生成を制御する。無線基地局から受信した下り制御信号は下り制御信号復号部４０８から出力され、再送制御判定結果は、判定部４１０から出力される。
　制御部４０１は、ＲＡプリアンブル系列から選択されたプリアンブルと、無線基地局１０に通知すべき情報セットに基づいて、ＲＡプリアンブルを送信すべき無線リソースを制御する。
　ＰＲＡＣＨ生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいてＰＲＡＣＨを生成する。上り制御信号生成部４０３は、制御部４０１からの指示に基づいて上り制御信号（送達確認信号やチャネル状態情報（ＣＳＩ）等のフィードバック信号）を生成する。上りデータ信号生成部４０４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。なお、制御部４０１は、無線基地局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、上りデータ信号生成部４０４に上りデータ信号の生成を指示する。
　マッピング部４０５は、制御部４０１からの指示に基づいて、ＰＲＡＣＨと、上り制御信号（送達確認信号等）と、上りデータ信号の無線リソース（ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ）への割り当てを制御する。
　デマッピング部４０６は、無線基地局１０から送信された下りリンク信号をデマッピングして、下りリンク信号を分離する。チャネル推定部４０７は、デマッピング部４０６で分離された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態を下り制御信号復号部４０８、下りデータ信号復号部４０９に出力する。
　下り制御信号復号部４０８は、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）で送信された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号）を復号し、スケジューリング情報（上りリソースへの割り当て情報）を制御部４０１へ出力する。また、下り制御信号に送達確認信号をフィードバックするセルに関する情報や、ＲＦ調整の適用有無に関する情報が含まれている場合も、制御部４０１へ出力する。
　下りデータ信号復号部４０９は、下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）で送信された下りデータ信号を復号し、判定部４１０へ出力する。判定部４１０は、下りデータ信号復号部４０９の復号結果に基づいて、再送制御判定（Ａ／Ｎ判定）を行うとともに、結果を制御部４０１に出力する。
　なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。
　本出願は、２０１３年９月２６日出願の特願２０１３－１９９１８７に基づく。この内容は、すべてここに含めておく。
 

Claims (10)

  1. 　カバレッジ拡大を適用する無線通信端末であって、
    　カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対して定められた無線リソースを用いてランダムアクセスプリアンブルを送信する送信部を有し、
    　前記カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対して定められた無線リソースは、カバレッジ拡大を適用しない無線通信端末に対して定められた無線リソースとは時間帯、周波数帯、系列のいずれかまたはその組み合わせが異なることを特徴とする無線通信端末。
  2. 　前記カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対して定められた無線リソースは、ランダムアクセスプリアンブルのリピテーション数ごとに異なる送信開始タイミングが設定されていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信端末。
  3. 　前記カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対して定められた無線リソースは、受信アンテナ数ごとに異なる送信開始タイミングが設定されていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信端末。
  4. 　前記カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対して定められた無線リソースは、前記カバレッジ拡大を適用しない無線通信端末に対して定められた無線リソースと異なる周波数帯が設定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信端末。
  5. 　前記カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対して定められた無線リソースは、受信アンテナ数ごとに異なる周波数帯が設定されていることを特徴とする請求項４に記載の無線通信端末。
  6. 　前記カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対して定められた無線リソースは、ランダムアクセスプリアンブル系列に定義されるサブセットの１つを前記カバレッジ拡大を適用する端末専用に割り当てて設定されていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信端末。
  7. 　カバレッジ拡大を適用する無線通信端末と通信する無線基地局であって、
    　前記カバレッジ拡大を適用する無線通信端末から送信されるランダムアクセスプリアンブルを受信する受信部と、
    　あらかじめ決められた前記カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対するランダムアクセスレスポンスの送信タイミングにおいて、ランダムアクセスレスポンスを送信する送信部と、を有することを特徴とする無線基地局。
  8. 　前記カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対するランダムアクセスレスポンスの送信タイミングは、ランダムアクセスレスポンスのリピテーション数ごとに定められていることを特徴とする請求項７に記載の無線基地局。
  9. 　ＲＡ－ＲＮＴＩに、カバレッジ拡大の有無、無線基地局が検出したランダムアクセスプリアンブルのリピテーション数、ランダムアクセスプリアンブルを送信する無線リソースのいずれかまたはその組み合わせを反映することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の無線基地局。
  10. 　カバレッジ拡大を適用する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    　カバレッジ拡大を適用する無線通信端末において、
    　カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対して定められた無線リソースを用いてランダムアクセスプリアンブルを送信する工程を有し、
    　前記カバレッジ拡大を適用する無線通信端末と通信する無線基地局において、
    　前記カバレッジ拡大を適用する無線通信端末から送信されるランダムアクセスプリアンブルを受信する工程と、
    　あらかじめ決められた前記カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対するランダムアクセスレスポンスの送信タイミングにおいて、ランダムアクセスレスポンスを送信する工程と、を有し、
    　前記カバレッジ拡大を適用する無線通信端末に対して定められた無線リソースは、カバレッジ拡大を適用しない無線通信端末に対して定められた無線リソースとは時間帯、周波数帯、系列のいずれかまたはその組み合わせが異なることを特徴とする無線通信方法。
     
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