WO2017081800A1 - 端末装置、基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents
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- H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames
Definitions
- the present invention relates to a terminal device, a base station device, a wireless communication system, and a wireless communication method.
- LTE Long Term Evolution
- LAN wireless local area network
- LAA Licensed Assisted Access
- LAA is a technique for transmitting and receiving data in an unlicensed band by using a licensed band that is used in a wireless communication system such as a mobile phone network and requires a license.
- LAA License band
- best-effort user data and the like are transmitted and received in an unlicensed band.
- a terminal apparatus may control communication with a base station apparatus using random access.
- the terminal device randomly selects a preamble and transmits it to the base station device.
- data is transmitted using the uplink. Send.
- Preamble transmission resources specified by this information are arranged in a periodic fixed pattern. Therefore, when one of the preambles is selected from the preamble candidates, the terminal apparatus transmits the selected preamble using the periodically arranged resources. Note that such random access is performed, for example, when the terminal device first connects to the base station device or when timing advance (TA) that adjusts the transmission timing from the terminal device according to the propagation delay is performed. It is also used for etc.
- TA timing advance
- the unlicensed band has a problem that it is difficult to realize random access like LTE.
- the unlicensed band is a frequency band shared with another wireless communication system such as a wireless LAN, for example, when LAA using the unlicensed band is performed, LBT (Listen Before Talk) Is generally introduced.
- LBT Listen Before Talk
- a device that transmits a signal using an unlicensed band performs reception processing on the unlicensed band before transmitting the signal, and checks whether or not the unlicensed band is free.
- the reception power for the unlicensed band is a predetermined value or less, it is determined that the unlicensed band is free, and transmission using the unlicensed band is started.
- the LBT as described above since the LBT as described above is performed, it is not realistic to periodically allocate resources for preamble transmission like random access in LTE. That is, as a result of the LBT, at a timing when another wireless communication system is using the unlicensed band, it is difficult to arrange the LAA subframe in the unlicensed band, and the preamble transmission resource is not arranged. That is, regarding the unlicensed band, LAA cannot freely occupy the unlicensed band from the viewpoint of fairness with other wireless communication systems, and it is difficult to periodically allocate resources for preamble transmission. It is.
- the frequency utilization efficiency of the unlicensed band may decrease. That is, as described above, in the unlicensed band, it is desirable to adaptively arrange the uplink and downlink subframes according to the traffic amount in order to improve the frequency utilization efficiency. Nevertheless, if the preamble transmission resources are periodically arranged as in LTE random access, the uplink subframes are arranged at a fixed timing. As a result, adaptive subframe arrangement according to the traffic volume becomes difficult, and the frequency utilization efficiency in the unlicensed band is reduced.
- the disclosed technology has been made in view of the above points, and is a terminal device, a base station device, a wireless communication system, and a wireless communication device that can realize random access in an unlicensed band shared by a plurality of wireless communication systems.
- An object is to provide a communication method.
- a terminal device disclosed in the present application includes a processor and a memory connected to the processor, and the processor specifies a resource for specifying a random access resource used for transmitting a random access preamble.
- the processor specifies a resource for specifying a random access resource used for transmitting a random access preamble.
- Receiving the specific signal selecting any one preamble from a plurality of preamble candidates acquired in advance, using a random access resource arranged at a timing based on the timing at which the resource specific signal is received, A process of transmitting the selected preamble is executed.
- the terminal device the base station device, the wireless communication system, and the wireless communication method disclosed in the present application, it is possible to realize random access in an unlicensed band shared by a plurality of wireless communication systems. Play.
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a base station apparatus according to Embodiment 1.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a specific example of arrangement of RA resources according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the terminal apparatus according to Embodiment 1.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of preamble transmission timing.
- FIG. 5 is a sequence diagram showing a wireless communication process according to the first embodiment.
- FIG. 6 is a flowchart showing random access processing according to the first embodiment.
- FIG. 7 is a flowchart showing random access processing according to the second embodiment.
- FIG. 8 is a diagram illustrating a specific example of arrangement of RA resources according to the third embodiment.
- FIG. 9 is a flowchart showing random access processing according to the third embodiment.
- FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a base station apparatus according to Embodiment 4.
- FIG. 11 is a diagram illustrating a specific example of the trigger signal.
- FIG. 12 is a diagram illustrating a specific example of the uplink signal.
- FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a terminal apparatus according to Embodiment 4.
- FIG. 14 is a flowchart showing random access processing according to the fourth embodiment.
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of base station apparatus 100 according to Embodiment 1.
- the base station apparatus 100 illustrated in FIG. 1 includes a radio unit 110, a processor 120, a memory 130, and a network interface (hereinafter abbreviated as “network I / F”) 140.
- network I / F network interface
- the wireless unit 110 is connected to the antenna, performs a wireless transmission process on the transmission signal output from the processor 120, and wirelessly transmits from the antenna.
- Radio section 110 performs radio reception processing on the received signal received via the antenna and outputs the result to processor 120.
- the radio unit 110 can transmit and receive a license band signal occupied by a radio communication system to which the base station apparatus 100 belongs, and can transmit and receive an unlicensed band signal shared by a plurality of radio communication systems.
- the processor 120 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a DSP (Digital Signal Processor), and controls the wireless unit 110, the memory 130, and the network I / F 140 in an integrated manner. In addition, the processor 120 executes random access processing in the unlicensed band. Specifically, the processor 120 includes a random access processing unit (hereinafter abbreviated as “RA processing unit”) 121, a random access resource (hereinafter abbreviated as “RA resource”) information generation unit 122, and an LBT processing unit 123. .
- RA processing unit random access processing unit
- RA resource random access resource
- the RA processing unit 121 determines to perform random access in the unlicensed band at a predetermined cycle, and instructs the RA resource information generation unit 122 to transmit RA resource information.
- the predetermined period is determined based on the number of terminal devices connected to the base station device 100, for example.
- the transmission timing of the RA resource information may be a quasi-periodic transmission timing according to the LBT process.
- the quasi-periodic transmission timing refers to a transmission timing at which transmission is possible as a result of LBT processing in the window, for example, by periodically providing a window for transmitting RA resource information.
- the actual transmission timing of RA resource information does not necessarily have to be completely periodic.
- Information regarding the length of the period and the length of the window may be broadcasted by RRC signaling, for example, or transmitted simultaneously with the RA resource information.
- the RA processing unit 121 acquires a preamble transmitted from the terminal apparatus using the RA resource specified by the RA resource information, and determines a terminal apparatus that is permitted to transmit an uplink from the terminal apparatus to the base station apparatus 100. . Further, the RA processing unit 121 transmits a random access response (hereinafter abbreviated as “RA response”) indicating a terminal device that is permitted to transmit via the radio unit 110. At this time, the RA processing unit 121 executes timing advance for adjusting the transmission timing from the terminal device based on the preamble reception timing from the terminal device that permits transmission. That is, the RA processing unit 121 transmits a timing advance command (hereinafter referred to as a “TA command”) instructing to advance the transmission timing by an amount corresponding to the propagation delay from the terminal device in the RA response.
- TA command timing advance command
- the RA resource information generation unit 122 generates RA resource information for specifying an RA resource in accordance with an instruction from the RA processing unit 121. Specifically, the RA resource information generation unit 122 is used to receive a preamble transmission from the terminal apparatus with reference to a downlink subframe including RA resource information and to transmit a preamble of the unlicensed band. RA resource information indicating the frequency to be generated is generated. Further, the RA resource information generation unit 122 may generate RA resource information indicating the number of times the RA resource is repeated and the time interval of each RA resource in order to receive the preamble transmission at a plurality of timings.
- the RA resource is a resource configured by time and frequency and used by the terminal device for transmitting the preamble. Therefore, for example, as shown in FIG. 2, the RA resources R1, R2, and R3 are arranged at frequencies in the unlicensed band at a timing based on the start time t 0 of the subframe in which the RA resource information 151 is transmitted. .
- RA resource R1 is allocated after time t 1 from time t 0, and RA resources R2 and R3 are allocated with an interval of time t 2 from RA resource R1.
- the RA resource information 151 includes information on times t 1 and t 2 , information on the frequencies of RA resources R 1, R 2, and R 3.
- the time length of each RA resource R1, R2, and R3 may be, for example, one subframe length.
- the LBT processing unit 123 executes the LBT process to check the unlicensed band availability. That is, the LBT processing unit 123 executes reception processing for the unlicensed band and determines whether or not the received power is equal to or less than a predetermined threshold value. The LBT processing unit 123 then determines that the unlicensed band is free when a period in which the received power is equal to or less than a predetermined threshold continues for a predetermined time or more, and transmits RA resource information in a downlink subframe. That is, the LBT processing unit 123 transmits a resource specifying signal including RA resource information. Note that, if the unlicensed band is already in use by the wireless communication system to which the base station apparatus 100 belongs, the LBT processing unit 123 may transmit a resource specifying signal including RA resource information without executing the LBT. good.
- the memory 130 includes, for example, a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory), and stores information used for processing by the processor 120.
- a RAM Random Access Memory
- ROM Read Only Memory
- the network I / F 140 is an interface wired to a host network and other base station devices.
- FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of terminal apparatus 200 according to Embodiment 1.
- the terminal device 200 illustrated in FIG. 3 includes a wireless unit 210, a processor 220, a memory 230, and a display 240.
- the radio unit 210 is connected to the antenna, performs radio reception processing on the received signal received via the antenna, and outputs the signal to the processor 220. Radio section 210 performs radio transmission processing on the transmission signal output from processor 220 and performs radio transmission from the antenna.
- the wireless unit 210 can transmit and receive a license band signal occupied by the wireless communication system to which the terminal device 200 belongs, and can transmit and receive an unlicensed band signal shared by a plurality of wireless communication systems.
- the processor 220 includes, for example, a CPU, FPGA, or DSP, and controls the wireless unit 210, the memory 230, and the display 240 in an integrated manner. In addition, the processor 220 executes a random access process in the unlicensed band. Specifically, the processor 220 includes an RA resource information acquisition unit 221, a preamble transmission control unit 222, an LBT processing unit 223, a transmission delay holding unit 224, an RA response acquisition unit 225, and an uplink timing control unit 226.
- the RA resource information acquisition unit 221 acquires RA resource information from an unlicensed band signal received by the radio unit 210 when data to be transmitted using, for example, an unlicensed band uplink is generated. That is, the RA resource information acquisition unit 221 acquires RA resource information transmitted from the base station apparatus 100 at a predetermined cycle.
- the RA resource information indicates the time until the timing of the RA resource based on the downlink subframe including the RA resource information and the frequency used as the RA resource in the unlicensed band.
- the preamble transmission control unit 222 controls transmission of a preamble for random access according to the RA resource information acquired by the RA resource information acquisition unit 221. Specifically, the preamble transmission control unit 222 selects one preamble randomly from the preamble candidates broadcast by, for example, RRC signaling. Then, preamble transmission control section 222 instructs LBT processing section 223 to transmit the selected preamble using the RA resource indicated by the RA resource information.
- the LBT processing unit 223 performs reception processing for the unlicensed band prior to transmission of a signal using the unlicensed band, and determines whether another wireless communication system is using the unlicensed band. That is, when the received power in the unlicensed band is equal to or greater than a predetermined threshold, the LBT processing unit 223 determines that the unlicensed band is busy and used by another wireless communication system. On the other hand, when the received power in the unlicensed band is less than a predetermined threshold, the LBT processing unit 223 determines that the unlicensed band is in an idle state that is not used by another wireless communication system. Then, when the idle state continues for a predetermined time, the LBT processing unit 223 starts transmission of a signal using the unlicensed band.
- the LBT processing unit 223 determines whether the unlicensed band is busy or idle. Then, when the idle state continues for a predetermined time, the LBT processing unit 223 transmits the preamble instructed from the preamble transmission control unit 222 via the radio unit 210. At this time, the LBT processing unit 223 notifies the transmission delay holding unit 224 of a transmission delay from the beginning of the RA resource indicated by the RA resource information until the preamble is actually transmitted. That is, the LBT processing unit 223 notifies the transmission delay holding unit 224 of a transmission delay until the idle state of the unlicensed band continues for a predetermined time and the preamble can be transmitted.
- the idle state continues for the time Ti, and then the preamble 252 is transmitted.
- the total of time Tb and time Ti is notified to the transmission delay holding unit 224 as a transmission delay.
- the LBT processing unit 223 transmits the preamble 252 only when the transmission delay is equal to or less than the maximum allowable delay ⁇ . In other words, the LBT processing unit 223 stops transmitting the preamble if the transmission of the preamble is not possible even when the maximum allowable delay ⁇ is exceeded.
- maximum allowable delay ⁇ is a guard period length for suppressing interference between subframes, a timing adjustment capability of base station apparatus 100, and the like. Has been determined in consideration of.
- the transmission delay holding unit 224 holds the transmission delay from the leading timing of the RA resource until the preamble is actually transmitted by the LBT processing unit 223. That is, the transmission delay holding unit 224 holds a transmission delay until preamble transmission generated by the LBT process.
- the RA response acquisition unit 225 acquires the RA response from the signal of the unlicensed band received by the radio unit 210 after the preamble transmission is completed. That is, the RA response acquisition unit 225 acquires an RA response for allowing the base station apparatus 100 that has received the preamble to allow any terminal apparatus to transmit an uplink.
- the uplink timing control unit 226 refers to the RA response by the RA response acquisition unit 225 to determine whether or not transmission by the terminal device 200 is permitted. When transmission is permitted, the timing to transmit the transmission data To control. Specifically, the uplink timing control unit 226 acquires a timing advance command (TA command) included in the RA response, and only the transmission delay held by the transmission delay holding unit 224 is higher than the transmission timing specified by the TA command. Transmission data is transmitted at a later timing.
- TA command timing advance command
- the TA command specifies the transmission timing of the terminal apparatus 200 based on the preamble reception timing in the base station apparatus 100.
- the preamble reception timing in the base station apparatus 100 is delayed not only by the propagation delay between the terminal apparatus 200 and the base station apparatus 100 but also by the transmission delay of the LBT processing by the LBT processing unit 223. Therefore, if transmission data is transmitted at the transmission timing according to the TA command, the transmission data is transmitted at an excessively early timing corresponding to the transmission delay of the LBT process. Therefore, the uplink timing control unit 226 delays the transmission timing by the transmission delay held by the transmission delay holding unit 224 from the transmission timing specified by the TA command.
- the memory 230 includes, for example, a RAM or a ROM, and stores information used for processing by the processor 220.
- the display 240 includes a liquid crystal panel, for example, and displays various information according to instructions from the processor 220.
- the display 240 may display, for example, a communication type indicating whether communication using a license band is being performed or communication using an unlicensed band is being performed.
- FIG. 5 shows a wireless communication process when the terminal device 200 transmits data using an uplink of an unlicensed band. Therefore, wireless communication between the base station apparatus 100 and the terminal apparatus 200 in the following description is performed using an unlicensed band unless otherwise noted.
- the RA resource information generated by the RA resource information generating unit 122 is periodically transmitted (step S101).
- the terminal device 200 in which transmission data to be transmitted on the uplink is generated receives the RA resource information, and the RA resource information acquisition unit 221 acquires the RA resource information.
- the preamble transmission control unit 222 randomly determines a preamble from among the preamble candidates broadcast in advance (step S102).
- the determined preamble is notified to the LBT processing unit 223, and the LBT processing unit 223 transmits the preamble using the RA resource indicated by the RA resource information (step S103). That is, at the timing of the RA resource, the preamble is transmitted using the frequency of the RA resource.
- the timing of the RA resource is a timing based on the head of the downlink subframe including the RA resource information.
- the LBT processing unit 223 executes the LBT process, and the preamble is transmitted when the idle state of the unlicensed band continues for a predetermined time. For this reason, the timing at which the preamble is actually transmitted is later than the head of the RA resource. Therefore, the transmission delay from the beginning of the RA resource until the preamble is actually transmitted is notified from the LBT processing unit 223 to the transmission delay holding unit 224 and held (step S104).
- the preamble transmitted from the terminal device 200 is received by the base station device 100, and the RA processing unit 121 selects a terminal device that permits transmission from among the terminal devices that transmitted the preamble.
- the RA processing unit 121 transmits an RA response indicating a terminal device that is permitted to transmit (step S105).
- This RA response includes a TA command for instructing to advance the transmission timing by an amount corresponding to the propagation delay.
- an RA response indicating that transmission from the terminal device 200 is permitted has been transmitted.
- the RA response transmitted from the base station device 100 is received by the terminal device 200 and acquired by the RA response acquisition unit 225.
- the timing for transmitting the transmission data is adjusted (step S106). Specifically, the transmission timing is set at a timing later by the transmission delay held by the transmission delay holding unit 224 than the transmission timing indicated by the TA command included in the RA response. Then, transmission data is transmitted at this transmission timing (step S107).
- the preamble is transmitted using the RA resource at the timing based on the downlink subframe including the RA resource information, random access can be executed even if the RA resource is not periodically arranged. It becomes possible. Further, since the transmission timing of transmission data is adjusted in consideration of the transmission delay caused by the LBT process during preamble transmission, the transmission timing is not excessively advanced by timing advance.
- the RA resource information acquisition unit 221 causes the RA resource information to be changed. Obtained (step S202).
- the RA trigger includes, for example, a start of wireless communication with a new base station device by handover, a request for timing advance adjustment, and the like.
- the RA resource information acquired by the RA resource information acquisition unit 221 includes the timing of the RA resource based on the downlink subframe including the RA resource information and the frequency of the RA resource. Further, the RA resource information may include a maximum allowable delay that is permitted until the preamble transmission is started from the head of the RA resource, a time interval between a plurality of RA resources, and the like.
- the preamble transmission control unit 222 randomly determines one preamble from the preamble candidates (step S203). Preamble candidates are reported from the base station apparatus 100 in advance by, for example, RRC signaling. The determined preamble is notified to the LBT processing unit 223, and transmission of the preamble using the RA resource is instructed.
- the LBT processing unit 223 executes LBT processing for determining whether an unlicensed band is available at the timing of the RA resource (step S204). That is, the reception process for the unlicensed band is executed, and it is determined whether or not the received power is equal to or greater than a predetermined threshold value. As a result of the determination, if the received power is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that the unlicensed band is busy by another wireless communication system and the unlicensed band is not free (step). S204 No). In this case, it is determined whether or not the elapsed time from the head of the RA resource is within the maximum allowable delay indicated by the RA resource information (step S205). If the maximum allowable delay is exceeded (No in step S205), the preamble transmission using the current RA resource is stopped, and the LBT process is executed again at the timing of the next RA resource.
- step S205 Yes if the elapsed time from the head of the RA resource is within the maximum allowable delay (step S205 Yes), the LBT process is continued, and it is determined whether the unlicensed band is busy or idle. Then, when the idle state in which the received power of the unlicensed band is less than the predetermined threshold continues for a predetermined time, it is determined that the unlicensed band is free (step S204 Yes). In this case, the preamble determined by the preamble transmission control unit 222 is transmitted using the frequency of the RA resource (step S206). Here, since the preamble transmission is started without exceeding the maximum allowable delay from the leading timing of the RA resource, the preamble transmission is completed within the time of the RA resource.
- the transmission delay due to the LBT processing required until the preamble transmission is started is held by the transmission delay holding unit 224 (step S207). Since this transmission delay is different from the propagation delay according to the distance from the terminal device 200 to the base station device 100, it is subtracted from the time adjusted by the timing advance.
- the base station apparatus 100 After transmitting the preamble, the base station apparatus 100 selects a terminal apparatus that permits transmission from among the terminal apparatuses that transmitted the preamble. Then, an RA response including a TA command is transmitted from the base station apparatus 100 while notifying the selected terminal apparatus.
- the RA response is received by the radio unit 210 of the terminal device 200 (step S208) and acquired by the RA response acquisition unit 225.
- the acquired RA response is referred to by the uplink timing control unit 226, and it is determined whether or not transmission by the terminal device 200 is permitted (step S209).
- the terminal device 200 acquires RA resource information again and repeats the above-described processing.
- the transmission delay held by the transmission delay holding unit 224 is acquired by the uplink timing control unit 226.
- the uplink timing control unit 226 sets a transmission timing later than the transmission timing specified by the TA command included in the RA response as the transmission timing (step S210).
- the transmission data is transmitted at the set transmission timing by the uplink timing control unit 226 (step S211), and the random access process is completed.
- the time and frequency of the RA resource for transmitting the preamble are notified by the RA resource information, and the RA resource is based on the downlink subframe including the RA resource information. Arranged at time. For this reason, even if RA resources are not periodically arranged, the terminal device can transmit a preamble, and random access in an unlicensed band shared by a plurality of wireless communication systems can be realized.
- a feature of the second embodiment is that it determines whether or not to allow a delay in preamble transmission according to an RA trigger that triggers the start of random access.
- Embodiment 2 Since the configurations of the base station apparatus and terminal apparatus according to Embodiment 2 are the same as those of base station apparatus 100 (FIG. 1) and terminal apparatus 200 (FIG. 3) according to Embodiment 1, description thereof will be omitted.
- the processing of the terminal device at the time of random access is different from that in the first embodiment.
- FIG. 7 is a flowchart showing random access processing of the terminal device according to the second embodiment. 7, the same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
- RA resource information acquisition unit 221 acquires RA resource information (step S202).
- the RA trigger includes, for example, a start of wireless communication with a new base station device by handover, a request for timing advance adjustment, and the like.
- the preamble transmission control unit 222 randomly determines one preamble from the preamble candidates for each RA trigger (step S301). That is, in the present embodiment, preamble candidates differ depending on the RA trigger. For example, when the RA trigger is a timing advance adjustment request, the preambles having the identification numbers 1 to 16 are used as preamble candidates, and when the RA trigger is an uplink scheduling request, the identification number 17 is used. ⁇ 64 preambles are used as preamble candidates. The types of these preamble candidates are reported from the base station apparatus in advance by, for example, RRC signaling. When the preamble transmission control unit 222 determines the preamble, one preamble is selected from the preamble candidates according to the RA trigger.
- the determined preamble is notified to the LBT processing unit 223, and the transmission of the preamble using the RA resource is instructed.
- the LBT processing unit 223 executes LBT processing for determining whether or not an unlicensed band is available at the timing of the RA resource (step S204).
- the RA trigger requests the timing advance adjustment. Is determined (step S302).
- an RA response including a TA command is transmitted from the base station apparatus according to a propagation delay until the preamble is received by the base station apparatus.
- the timing at which the preamble is transmitted from the terminal apparatus is determined from the timing of the RA resource without including the transmission delay due to the LBT process. That is, since the base station apparatus that receives the preamble does not distinguish between the transmission delay due to the LBT process and the propagation delay, it is preferable that the transmission delay until the preamble is transmitted is known in the base station apparatus.
- the base station apparatus can accurately estimate the propagation delay of the preamble transmitted from the terminal apparatus, and can include a TA command that specifies appropriate transmission timing in the RA response.
- step S302 determines whether or not the elapsed time from the head of the RA resource is within the maximum allowable delay indicated by the RA resource information. Is determined (step S205). If the maximum allowable delay is exceeded (No in step S205), the preamble transmission using the current RA resource is stopped, and the LBT process is executed again at the timing of the next RA resource.
- step S205 If the elapsed time from the head of the RA resource is within the maximum allowable delay (Yes in step S205), the LBT process is continued, and it is determined whether the unlicensed band is busy or idle. Then, when the idle state in which the received power of the unlicensed band is less than the predetermined threshold continues for a predetermined time, it is determined that the unlicensed band is free (step S204 Yes). In this case, the preamble determined by the preamble transmission control unit 222 is transmitted using the frequency of the RA resource (step S206).
- the transmission delay due to the LBT processing required until the preamble transmission is started is held by the transmission delay holding unit 224 (step S207).
- a terminal apparatus that permits transmission is selected from the terminal apparatuses that transmitted the preamble, and the selected terminal apparatus is notified and an RA response including a TA command is transmitted.
- the RA response is received by the wireless unit 210 (step S208) and acquired by the RA response acquisition unit 225.
- the acquired RA response is referred to by the uplink timing control unit 226, and it is determined whether or not transmission by the own terminal apparatus is permitted (step S209).
- step S209 If transmission by a terminal device other than the own terminal device is permitted (No in step S209), RA resource information is acquired again, and the above-described processing is repeated. On the other hand, if transmission by the terminal device is permitted (Yes in step S209), the transmission delay held by the transmission delay holding unit 224 is acquired by the uplink timing control unit 226, and the transmission timing is adjusted ( Step S210). Then, the uplink timing control unit 226 transmits transmission data at the adjusted transmission timing (step S211), and the random access process is completed.
- the RA trigger is a request for adjusting the timing advance
- the transmission delay due to the LBT process when the preamble is transmitted from the terminal device is not permitted
- a transmission delay up to the maximum allowable delay is allowed.
- the propagation delay of the preamble can be accurately estimated in the base station apparatus, and a TA command specifying an appropriate transmission timing is included in the RA response. Can do.
- a feature of the third embodiment is that, when an RA response is not received even after a predetermined time has elapsed after transmission of the preamble, the preamble is transmitted using a plurality of RA resources in the frequency direction after the next time.
- the configurations of the base station apparatus and terminal apparatus according to Embodiment 3 are the same as those of base station apparatus 100 (FIG. 1) and terminal apparatus 200 (FIG. 3) according to Embodiment 1, description thereof will be omitted.
- the arrangement of RA resources is different from that in the first embodiment.
- FIG. 8 is a specific example of the arrangement of RA resources according to the third embodiment.
- RA resource R11, R12, R21, R22, R31 and R32 the frequency of the unlicensed band timing on the basis of the time t 0 of the beginning of the sub-frame for transmitting the RA resource information 301 Be placed.
- RA resources R11 and R12 are arranged after time t 1 from time t 0
- RA resources R21, R22 and RA resources R31, R32 are arranged at intervals of time t 2 from RA resources R11, R12, respectively. Is done.
- the RA resources R11 and R12 are arranged at different frequencies in the same time.
- the RA resources R21 and R22 are also arranged at different frequencies at the same time
- the RA resources R31 and R32 are also arranged at different frequencies at the same time.
- the same preamble is transmitted by a plurality of RA resources, and the regulations are observed.
- the transmission power of the preamble can be increased. As a result, the preamble can be reliably received by the base station apparatus.
- FIG. 9 is a flowchart showing random access processing of the terminal device according to the third embodiment. 9, the same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
- RA resource information acquisition unit 221 acquires RA resource information (step S202).
- the preamble transmission control unit 222 determines whether or not random access using the previous RA resource has failed (step S401). Specifically, the preamble transmission control unit 222 determines whether or not the current RA resource information is acquired without receiving an RA response even though the preamble has already been transmitted using the RA resource.
- Step S401 Yes the current RA resource information is referred to and it is decided to increase the number of RA resources to be used compared to when the random access has failed.
- Step S402 That is, for example, in the case of the arrangement of RA resources shown in FIG. 8, if the previous preamble transmission is performed using only the RA resource R11, it is determined that the RA resources R11 and R12 are used for the current preamble transmission. The As described above, when the previous random access has failed, it is determined that a preamble is transmitted using a plurality of RA resources in the frequency direction at the same time.
- the transmission power of the preamble can be increased, and the base station apparatus can correctly receive the preamble.
- an RA response is transmitted from the base station apparatus, and random access can be successful.
- the preamble transmission control unit 222 randomly determines one preamble from among the preamble candidates (step S203). The determined preamble is notified to the LBT processing unit 223, and transmission of the preamble using the RA resource is instructed.
- the LBT processing unit 223 executes LBT processing for determining whether an unlicensed band is available at the timing of the RA resource (step S204). As a result, when it is determined that the unlicensed band is being used by another wireless communication system and it is determined that the unlicensed band is not free (No in step S204), the elapsed time from the head of the RA resource It is determined whether or not it is within the maximum allowable delay indicated by the RA resource information (step S205). If the maximum allowable delay is exceeded (No in step S205), the preamble transmission using the current RA resource is stopped, and the LBT process is executed again at the timing of the next RA resource.
- the LBT process is continued, and it is determined whether the unlicensed band is busy or idle. Then, when the idle state in which the received power of the unlicensed band is less than the predetermined threshold continues for a predetermined time, it is determined that the unlicensed band is free (step S204 Yes). In this case, the preamble determined by the preamble transmission control unit 222 is transmitted using the frequency of the RA resource (step S206).
- the number of RA resources used for preamble transmission differs depending on whether or not the previous random access has failed. That is, if the previous random access has failed, more RA resources than the previous random access are used simultaneously, and the preamble is transmitted.
- the transmission delay due to the LBT processing required until the preamble transmission is started is held by the transmission delay holding unit 224 (step S207).
- a terminal apparatus that permits transmission is selected from the terminal apparatuses that transmitted the preamble, and the selected terminal apparatus is notified and an RA response including a TA command is transmitted.
- the RA response is received by the wireless unit 210 (step S208) and acquired by the RA response acquisition unit 225.
- the acquired RA response is referred to by the uplink timing control unit 226, and it is determined whether or not transmission by the own terminal apparatus is permitted (step S209).
- step S209 If transmission by a terminal device other than the own terminal device is permitted (No in step S209), RA resource information is acquired again, and the above-described processing is repeated. On the other hand, if transmission by the terminal device is permitted (Yes in step S209), the transmission delay held by the transmission delay holding unit 224 is acquired by the uplink timing control unit 226, and the transmission timing is adjusted ( Step S210). Then, the uplink timing control unit 226 transmits transmission data at the adjusted transmission timing (step S211), and the random access process is completed.
- the preamble when the previous random access fails, the preamble is transmitted using more RA resources than the previous time. For this reason, even when the upper limit of transmission power per frequency is defined, the transmission power of the preamble can be increased, and the base station apparatus can correctly receive the preamble. As a result, an RA response is transmitted from the base station apparatus, and random access can be successful.
- a feature of the fourth embodiment is that a base station apparatus transmits a trigger signal when an unlicensed band is free as a result of performing LBT processing, and a terminal apparatus transmits a preamble at a timing based on the timing of the trigger signal. Is a point.
- FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of base station apparatus 100 according to Embodiment 4.
- a base station apparatus 100 illustrated in FIG. 10 includes a processor 410 instead of the processor 120 of the base station apparatus 100 illustrated in FIG.
- the processor 410 includes, for example, a CPU, FPGA, or DSP, and controls the wireless unit 110, the memory 130, and the network I / F 140 in an integrated manner. In addition, the processor 410 executes random access processing in the unlicensed band. Specifically, the processor 410 includes an RA processing unit 121, an RA resource information generation unit 411, an LBT processing unit 412, and a bird signal generation unit 413.
- the RA resource information generation unit 411 generates RA resource information in accordance with an instruction from the RA processing unit 121. Specifically, the RA resource information generation unit 411 instructs to transmit the preamble at the timing when the trigger signal is received, and generates RA resource information indicating the frequency used for transmitting the preamble in the unlicensed band. .
- the RA resource information generation unit 411 may generate RA resource information that specifies the type of trigger signal corresponding to the transmission of the preamble. That is, for example, when a type is provided in the trigger signal, such as a trigger signal that triggers transmission of data and a trigger signal that triggers transmission of preamble, the RA resource information generation unit 411 sets the trigger of transmission of the preamble.
- RA resource information that identifies the trigger signal to be generated may be generated.
- the LBT processing unit 412 executes LBT processing and confirms the unlicensed band availability. That is, the LBT processing unit 412 executes reception processing for the unlicensed band, and determines whether or not the received power is equal to or less than a predetermined threshold value. Then, when a period in which the received power is equal to or less than a predetermined threshold continues for a predetermined time or longer, the LBT processing unit 412 determines that an unlicensed band is available and transmits RA resource information in a downlink subframe. Note that the LBT processing unit 412 may transmit the RA resource information without executing the LBT when the unlicensed band is already in use by the wireless communication system to which the base station apparatus 100 belongs.
- the LBT processing unit 412 executes the LBT processing in accordance with an instruction from the trigger signal generating unit 413.
- the LBT processing unit 412 transmits the trigger signal generated by the trigger signal generation unit 413 when determining that the unlicensed band is free. That is, when it is determined that the radio communication system to which the base station apparatus 100 belongs can occupy the unlicensed band, the LBT processing unit 412 transmits a trigger signal that triggers transmission of the preamble.
- the trigger signal generation unit 413 generates a trigger signal after the RA resource information is transmitted from the LBT processing unit 412. Then, the trigger signal generation unit 413 instructs the LBT processing unit 412 to transmit the generated trigger signal. Since the trigger signal triggers transmission of the preamble, an RA resource is arranged immediately after the trigger signal. That is, the trigger signal is one of resource specifying signals that specify RA resources.
- the trigger signal generation unit 413 may generate different types of trigger signals, such as a trigger signal that triggers data transmission and a trigger signal that triggers preamble transmission.
- the trigger signal generation unit 413 may generate a single trigger signal that is transmitted separately from other signals. For example, the trigger signal generation unit 413 may generate a trigger signal that is transmitted simultaneously with other control information.
- FIG. 11A shows an example of a single trigger signal.
- the trigger signal generation unit 413 After the RA resource information 501 is transmitted, the trigger signal generation unit 413 generates a single trigger signal 502.
- the trigger signal 502 is transmitted when the LBT processing unit 412 determines that the unlicensed band is free, and the RA resource 503 is arranged at a timing based on the trigger signal 502.
- the time interval between the trigger signal 502 and the RA resource 503 is a very short time of about several ⁇ s to several tens ⁇ s, for example.
- the trigger signal 502 transmitted independently as described above it is preferable to use a sequence similar to a synchronization signal such as a Zadoff-Chu sequence or an M sequence.
- FIG. 11B is a diagram illustrating an example of a trigger signal transmitted simultaneously with other control information and the like.
- the trigger signal generation unit 413 generates a trigger signal 504 that is encoded and modulated together with other control information.
- the trigger signal 504 is transmitted within the subframe together with other control information when the LBT processing unit 412 determines that the unlicensed band is free, and the downlink burst signal including the trigger signal 504 is used as a reference.
- the RA resource 505 is arranged at the timing described above.
- the time interval between the burst signal including the trigger signal 504 and the RA resource 505 is a very short time of about several ⁇ s to several tens ⁇ s, for example.
- the RA resources 503 and 505 are arranged independently. However, data and other control information are transmitted at the same time by a frequency not used as the RA resource.
- the RA resource 503 may be arranged immediately after the trigger signal 502, and the uplink data 511 may be transmitted at a frequency different from that of the RA resource 503.
- whether or not data or other control information can be transmitted may be indicated by the type of the trigger signal 502, and the type of the trigger signal 502 that permits transmission of data or other control information is the RA resource information 501. May be specified.
- FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of terminal apparatus 200 according to Embodiment 4.
- the same parts as those in FIG. A terminal device 200 illustrated in FIG. 13 includes a processor 420 instead of the processor 220 of the terminal device 200 illustrated in FIG. 3.
- the processor 420 includes, for example, a CPU, FPGA, or DSP, and controls the wireless unit 210, the memory 230, and the display 240 in an integrated manner. In addition, the processor 420 executes random access processing in the unlicensed band. Specifically, the processor 420 includes an RA resource information acquisition unit 221, a trigger signal detection unit 421, a preamble transmission control unit 422, an RA response acquisition unit 225, and an uplink timing control unit 423.
- the trigger signal detection unit 421 monitors an unlicensed band signal transmitted by the base station apparatus 100 and detects a trigger signal from the unlicensed band signal. Specifically, when the trigger signal is transmitted alone, the trigger signal detection unit 421 detects the trigger signal by calculating a correlation between a known trigger signal sequence and an unlicensed band signal. When the trigger signal is transmitted together with other control information, the trigger signal detection unit 421 detects the trigger signal by demodulating and decoding the signal of the unlicensed band.
- the preamble transmission control unit 422 controls transmission of a preamble for random access according to the RA resource information acquired by the RA resource information acquisition unit 221. Specifically, the preamble transmission control unit 422 selects one preamble randomly from the preamble candidates broadcast by, for example, RRC signaling. The preamble transmission control unit 422 is selected using the RA resource arranged at the frequency indicated by the RA resource information and the timing based on the timing at which the trigger signal detection unit 421 detects the trigger signal. Send the preamble. That is, the preamble transmission control unit 422 transmits the preamble without executing the LBT process immediately after the trigger signal is detected.
- the uplink timing control unit 423 refers to the RA response by the RA response acquisition unit 225 to determine whether or not transmission by the terminal device 200 is permitted. When transmission is permitted, the timing to transmit the transmission data To control. Specifically, the uplink timing control unit 226 acquires a TA command included in the RA response, and transmits transmission data at a transmission timing specified by the TA command. That is, in the present embodiment, since the LBT process by terminal apparatus 200 is not executed, a transmission delay due to the LBT process does not occur during preamble transmission. For this reason, the TA command generated in the base station apparatus 100 designates an appropriate transmission timing reflecting only the propagation delay of the preamble. Therefore, the uplink timing control unit 423 transmits transmission data at a transmission timing according to the TA command.
- FIG. 14 is a flowchart showing a random access process of the terminal device 200 according to the fourth embodiment. 14, the same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
- RA resource information acquisition unit 221 acquires RA resource information (step S202).
- the RA trigger includes, for example, a start of wireless communication with a new base station device by handover, a request for timing advance adjustment, and the like.
- the preamble transmission control unit 222 randomly determines one preamble from the preamble candidates (step S203). Then, the trigger signal detection unit 421 monitors the unlicensed band signal and determines whether or not the trigger signal is detected (step S501). That is, the trigger signal detection unit 421 determines whether or not the trigger signal is detected by calculating the correlation between the received signal of the unlicensed band and the predetermined sequence, demodulating and decoding the received signal, or the like. And it waits until a trigger signal is detected (step S501 No).
- the preamble transmission control unit 422 transmits the determined preamble using the frequency of the RA resource (step S206). That is, the time of the RA resource is based on the trigger signal, and the frequency of the RA resource is indicated by the RA resource information.
- the time interval from the detection of the trigger signal to the RA resource is a very short time, for example, about several ⁇ s to several tens of ⁇ s, and the unlicensed band is not occupied by another wireless communication system during this time.
- a terminal apparatus that permits transmission is selected from the terminal apparatuses that transmitted the preamble, and the RA response including the TA command is transmitted while notifying the selected terminal apparatus.
- the RA response is received by the wireless unit 210 (step S208) and acquired by the RA response acquisition unit 225.
- the acquired RA response is referred to by the uplink timing control unit 423, and it is determined whether or not transmission by the terminal device 200 is permitted (step S209).
- the uplink timing control unit 423 adjusts the transmission timing according to the TA command included in the RA response (Step S210). Then, the uplink timing control unit 423 transmits the transmission data at the adjusted transmission timing (step S211), and the random access process is completed.
- the base station apparatus performs LBT processing after transmitting the RA resource information and transmits the trigger signal, and the terminal apparatus transmits the RA resource arranged immediately after the trigger signal.
- the terminal apparatus transmits the RA resource arranged immediately after the trigger signal.
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Abstract
端末装置(200)は、プロセッサ(220)と、前記プロセッサ(220)に接続されるメモリ(230)とを有し、前記プロセッサ(220)は、ランダムアクセスのプリアンブルを伝送するために用いられるランダムアクセスリソースを特定するリソース特定信号を受信し、あらかじめ取得された複数のプリアンブルの候補からいずれか1つのプリアンブルを選択し、前記リソース特定信号が受信されるタイミングを基準としたタイミングに配置されるランダムアクセスリソースを用いて、選択されたプリアンブルを送信する処理を実行する。
Description
本発明は、端末装置、基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。
近年、例えばLTE(Long Term Evolution)を用いた無線通信システムでは、トラヒックが増加の一途をたどっているため、より多くのトラヒックを収容し通信品質を向上するための対策を講じることが望まれている。そこで、例えば無線LAN(Local Area Network)などに用いられる免許が不要なアンライセンスバンド(Unlicensed band)において、LTEの技術を使用することが検討されている。
具体的には、アンライセンスバンドにおいてLTEの技術を使用するLAA(Licensed Assisted Access)と呼ばれる技術がある。LAAとは、例えば携帯電話網などの無線通信システムで使用されている免許が必要なライセンスバンド(Licensed band)を補助的に用いてアンライセンスバンドでデータを送受信する技術である。
LAAが採用される場合には、例えばライセンスバンドで制御データなどが送受信され、アンライセンスバンドでベストエフォート型のユーザデータなどが送受信されることが考えられている。また、アンライセンスバンドにおける周波数利用効率を向上するためには、上り回線及び下り回線それぞれのトラヒック量に応じて適応的に上りと下りのサブフレームを配置することが望ましい。
ところで、ライセンスバンドにおけるLTEでは、上り回線を利用して送信すべきデータが発生した場合、端末装置は、ランダムアクセスを利用して基地局装置との通信を制御することがある。すなわち、端末装置は、上り回線のスケジューリングを要求するために、ランダムにプリアンブルを選択して基地局装置へ送信し、基地局装置からの応答があった場合に、上り回線を利用してデータを送信する。
端末装置によって選択されるプリアンブルの候補やプリアンブルの送信に用いられるリソースなどの情報は、RRC(Radio Resource Control)シグナリングによって基地局装置から報知される。この情報によって指定されるプリアンブル送信用のリソースは、周期的な固定されたパターンで配置される。したがって、端末装置は、プリアンブルの候補からいずれかのプリアンブルを選択すると、周期的に配置されたリソースを用いて、選択したプリアンブルを送信する。なお、このようなランダムアクセスは、例えば端末装置が最初に基地局装置に接続する場合や、伝搬遅延に応じて端末装置からの送信タイミングを調整するタイミングアドバンス(TA:Timing Advance)を実行する場合などにも用いられる。
しかしながら、アンライセンスバンドにおいては、LTEのようなランダムアクセスを実現するのが困難であるという問題がある。具体的には、アンライセンスバンドは、例えば無線LANなどの他の無線通信システムと共有される周波数帯域であるため、アンライセンスバンドを使用するLAAが行われる場合には、LBT(Listen Before Talk)が導入されるのが一般的である。LBTとは、アンライセンスバンドを使用して信号を送信する装置が、信号送信前にアンライセンスバンドに対する受信処理を実行し、アンライセンスバンドが空いているか否かを確認するものである。LBTでは、アンライセンスバンドに対する受信処理の結果、受信電力が所定値以下の場合は、アンライセンスバンドが空いていると判断され、アンライセンスバンドを使用した送信が開始される。
アンライセンスバンドでは、上記のようなLBTが行われるため、LTEにおけるランダムアクセスのように、周期的にプリアンブル送信用のリソースを配置するのは現実的ではない。すなわち、LBTの結果、他の無線通信システムがアンライセンスバンドを使用中であるタイミングでは、LAAのサブフレームをアンライセンスバンドに配置することが困難であり、プリアンブル送信用のリソースが配置されない。つまり、アンライセンスバンドに関しては、他の無線通信システムとの公平性の観点から、LAAが自由にアンライセンスバンドを占有することはできず、プリアンブル送信用のリソースを周期的に配置することは困難である。
また、たとえプリアンブル送信用のリソースをアンライセンスバンドに周期的に配置することが可能であっても、アンライセンスバンドの周波数利用効率が低下することがある。すなわち、上述したように、アンライセンスバンドでは、周波数利用効率を向上するために、トラヒック量に応じて適応的に上りと下りのサブフレームを配置することが望ましい。それにも関わらず、LTEのランダムアクセスのように、プリアンブル送信用のリソースを周期的に配置すると、上りのサブフレームが固定したタイミングで配置されることになってしまう。この結果、トラヒック量に応じた適応的なサブフレーム配置が困難となり、アンライセンスバンドにおける周波数利用効率が低下してしまう。
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、複数の無線通信システムによって共有されるアンライセンスバンドにおけるランダムアクセスを実現することができる端末装置、基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。
本願が開示する端末装置は、1つの態様において、プロセッサと、前記プロセッサに接続されるメモリとを有し、前記プロセッサは、ランダムアクセスのプリアンブルを伝送するために用いられるランダムアクセスリソースを特定するリソース特定信号を受信し、あらかじめ取得された複数のプリアンブルの候補からいずれか1つのプリアンブルを選択し、前記リソース特定信号が受信されるタイミングを基準としたタイミングに配置されるランダムアクセスリソースを用いて、選択されたプリアンブルを送信する処理を実行する。
本願が開示する端末装置、基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法の1つの態様によれば、複数の無線通信システムによって共有されるアンライセンスバンドにおけるランダムアクセスを実現することができるという効果を奏する。
以下、本願が開示する端末装置、基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る基地局装置100の構成を示すブロック図である。図1に示す基地局装置100は、無線部110、プロセッサ120、メモリ130及びネットワークインタフェース(以下「ネットワークI/F」と略記する)140を有する。
図1は、実施の形態1に係る基地局装置100の構成を示すブロック図である。図1に示す基地局装置100は、無線部110、プロセッサ120、メモリ130及びネットワークインタフェース(以下「ネットワークI/F」と略記する)140を有する。
無線部110は、アンテナに接続されており、プロセッサ120から出力される送信信号に対して無線送信処理を施して、アンテナから無線送信する。また、無線部110は、アンテナを介して受信された受信信号に対して無線受信処理を施して、プロセッサ120へ出力する。無線部110は、基地局装置100が属する無線通信システムが占有するライセンスバンドの信号を送受信可能であるとともに、複数の無線通信システムが共有するアンライセンスバンドの信号を送受信可能である。
プロセッサ120は、例えばCPU(Central Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)又はDSP(Digital Signal Processor)などを備え、無線部110、メモリ130及びネットワークI/F140を統括制御する。また、プロセッサ120は、アンライセンスバンドにおけるランダムアクセス処理を実行する。具体的には、プロセッサ120は、ランダムアクセス処理部(以下「RA処理部」と略記する)121、ランダムアクセスリソース(以下「RAリソース」と略記する)情報生成部122及びLBT処理部123を有する。
RA処理部121は、所定の周期でアンライセンスバンドにおけるランダムアクセスを実行することを決定し、RAリソース情報生成部122に対して、RAリソース情報の送信を指示する。なお、所定の周期は、例えば基地局装置100に接続されている端末装置の数などに基づいて決定される。また、RAリソース情報の送信タイミングは、LBT処理に応じた準周期的な送信タイミングであっても良い。準周期的な送信タイミングとは、例えばRAリソース情報を送信するためのウインドウを周期的に設け、ウインドウ内におけるLBT処理の結果、送信可能となる送信タイミングを指す。このような準周期的な送信タイミングに従う場合には、RAリソース情報の実際の送信タイミングは、必ずしも完全に周期的になっていなくても良い。周期の長さやウインドウの長さに関する情報は、例えばRRCシグナリングで報知されたり、RAリソース情報と同時に送信されたりしても良い。
RA処理部121は、RAリソース情報によって指定されたRAリソースを用いて端末装置から送信されたプリアンブルを取得し、端末装置から基地局装置100へ向かう上り回線の送信を許可する端末装置を決定する。さらに、RA処理部121は、送信を許可する端末装置を示すランダムアクセスレスポンス(以下「RAレスポンス」と略記する)を無線部110を介して送信する。このとき、RA処理部121は、送信を許可する端末装置からのプリアンブル受信タイミングに基づいて、この端末装置からの送信タイミングを調整するタイミングアドバンスを実行する。すなわち、RA処理部121は、端末装置からの伝搬遅延に相当する分だけ送信タイミングを早めるように指示するタイミングアドバンスコマンド(以下「TAコマンド」という)をRAレスポンスに含めて送信する。
RAリソース情報生成部122は、RA処理部121からの指示に従って、RAリソースを特定するためのRAリソース情報を生成する。具体的には、RAリソース情報生成部122は、RAリソース情報を含む下り回線のサブフレームを基準とした、端末装置からのプリアンブルの送信を受け付けるタイミングと、アンライセンスバンドのうちプリアンブルの送信に用いられる周波数とを示すRAリソース情報を生成する。また、RAリソース情報生成部122は、複数のタイミングでプリアンブルの送信を受け付けるために、RAリソースが繰り返される回数とそれぞれのRAリソースの時間間隔とを示すRAリソース情報を生成しても良い。
ここで、RAリソースは、時間と周波数から構成され端末装置がプリアンブルの送信に用いるリソースである。したがって、例えば図2に示すように、RAリソースR1、R2及びR3は、RAリソース情報151を送信するサブフレームの先頭の時刻t0を基準としたタイミングでアンライセンスバンド内の周波数に配置される。図2においては、時刻t0から時間t1後にRAリソースR1が配置され、RAリソースR1からそれぞれ時間t2の間隔を空けてRAリソースR2及びR3が配置される。このため、RAリソース情報151は、時間t1及びt2の情報やRAリソースR1、R2及びR3の周波数の情報などを含む。なお、各RAリソースR1、R2及びR3の時間長は、例えば1サブフレーム長などであっても良い。
LBT処理部123は、RAリソース情報生成部122によってRAリソース情報が生成されると、LBT処理を実行してアンライセンスバンドの空き状況を確認する。すなわち、LBT処理部123は、アンライセンスバンドに対する受信処理を実行し、受信電力が所定の閾値以下であるか否かを判定する。そして、LBT処理部123は、受信電力が所定の閾値以下である期間が所定時間以上継続すると、アンライセンスバンドが空いていると判断し、RAリソース情報を下り回線のサブフレームにおいて送信する。すなわち、LBT処理部123は、RAリソース情報を含むリソース特定信号を送信する。なお、LBT処理部123は、基地局装置100が属する無線通信システムによって既にアンライセンスバンドが使用中である場合には、LBTを実行することなくRAリソース情報を含むリソース特定信号を送信しても良い。
メモリ130は、例えばRAM(Random Access Memory)又はROM(Read Only Memory)などを備え、プロセッサ120による処理に用いられる情報を記憶する。
ネットワークI/F140は、上位ネットワークや他の基地局装置と有線接続されるインタフェースである。
図3は、実施の形態1に係る端末装置200の構成を示すブロック図である。図3に示す端末装置200は、無線部210、プロセッサ220、メモリ230及びディスプレイ240を有する。
無線部210は、アンテナに接続されており、アンテナを介して受信された受信信号に対して無線受信処理を施して、プロセッサ220へ出力する。また、無線部210は、プロセッサ220から出力される送信信号に対して無線送信処理を施して、アンテナから無線送信する。無線部210は、端末装置200が属する無線通信システムが占有するライセンスバンドの信号を送受信可能であるとともに、複数の無線通信システムが共有するアンライセンスバンドの信号を送受信可能である。
プロセッサ220は、例えばCPU、FPGA又はDSPなどを備え、無線部210、メモリ230及びディスプレイ240を統括制御する。また、プロセッサ220は、アンライセンスバンドにおけるランダムアクセス処理を実行する。具体的には、プロセッサ220は、RAリソース情報取得部221、プリアンブル送信制御部222、LBT処理部223、送信遅延保持部224、RAレスポンス取得部225及び上りタイミング制御部226を有する。
RAリソース情報取得部221は、例えばアンライセンスバンドの上り回線を利用して送信するデータが発生した場合に、無線部210によって受信されたアンライセンスバンドの信号からRAリソース情報を取得する。すなわち、RAリソース情報取得部221は、基地局装置100から所定の周期で送信されるRAリソース情報を取得する。RAリソース情報には、RAリソース情報を含む下り回線のサブフレームを基準としたRAリソースのタイミングまでの時間と、アンライセンスバンドのうちRAリソースとして用いられる周波数とが示されている。
プリアンブル送信制御部222は、RAリソース情報取得部221によって取得されたRAリソース情報に従って、ランダムアクセスのためのプリアンブルの送信を制御する。具体的には、プリアンブル送信制御部222は、例えばRRCシグナリングによって報知されているプリアンブルの候補からランダムに1つのプリアンブルを選択する。そして、プリアンブル送信制御部222は、選択したプリアンブルをRAリソース情報によって示されるRAリソースを用いて送信するように、LBT処理部223へ指示する。
LBT処理部223は、アンライセンスバンドを用いた信号の送信に先立って、アンライセンスバンドに対する受信処理を実行し、他の無線通信システムがアンライセンスバンドを使用中であるか否かを判断する。すなわち、LBT処理部223は、アンライセンスバンドにおける受信電力が所定の閾値以上である場合には、アンライセンスバンドが他の無線通信システムによって使用中であるビジー状態と判断する。一方、LBT処理部223は、アンライセンスバンドにおける受信電力が所定の閾値未満である場合には、アンライセンスバンドが他の無線通信システムによって使用されていないアイドル状態と判断する。そして、LBT処理部223は、アイドル状態が所定時間継続すると、アンライセンスバンドを用いた信号の送信を開始する。
LBT処理部223は、プリアンブル送信制御部222からプリアンブルの送信を指示されると、アンライセンスバンドがビジー状態であるかアイドル状態であるかを判断する。そして、LBT処理部223は、アイドル状態が所定時間継続すると、プリアンブル送信制御部222から指示されたプリアンブルを無線部210を介して送信する。このとき、LBT処理部223は、RAリソース情報によって示されるRAリソースの先頭から実際にプリアンブルが送信されるまでの送信遅延を送信遅延保持部224へ通知する。すなわち、LBT処理部223は、アンライセンスバンドのアイドル状態が所定時間継続し、プリアンブルの送信が可能になるまでの送信遅延を送信遅延保持部224へ通知する。
具体的には、例えば図4に示すように、RAリソース情報によって示されるRAリソース251の先頭から時間Tbだけビジー状態が継続した後、時間Tiだけアイドル状態が継続し、その後プリアンブル252が送信されたものとする。この場合、時間Tbと時間Tiとの合計が送信遅延として送信遅延保持部224へ通知される。また、RAリソース情報に最大許容遅延τの情報が含まれている場合は、LBT処理部223は、送信遅延が最大許容遅延τ以下である場合にのみプリアンブル252を送信する。換言すれば、LBT処理部223は、最大許容遅延τを超えてもプリアンブルの送信が可能にならない場合は、プリアンブルの送信を中止する。ここで、最大許容遅延τは、RAリソース251の時間長とプリアンブル252の時間長とに加えて、サブフレーム間の干渉を抑制するためのガードピリオド長と基地局装置100のタイミング調整能力となどを考慮して決定されている。
図3に戻って、送信遅延保持部224は、RAリソースの先頭のタイミングからLBT処理部223によって実際にプリアンブルが送信されるまでの送信遅延を保持する。すなわち、送信遅延保持部224は、LBT処理によって発生したプリアンブル送信までの送信遅延を保持する。
RAレスポンス取得部225は、プリアンブルの送信が完了した後、無線部210によって受信されたアンライセンスバンドの信号からRAレスポンスを取得する。すなわち、RAレスポンス取得部225は、プリアンブルを受信した基地局装置100がいずれかの端末装置に対して上り回線の送信を許可するためのRAレスポンスを取得する。
上りタイミング制御部226は、RAレスポンス取得部225によってRAレスポンスを参照して、端末装置200による送信が許可されたか否かを判断し、送信が許可された場合には、送信データを送信するタイミングを制御する。具体的には、上りタイミング制御部226は、RAレスポンスに含まれるタイミングアドバンスコマンド(TAコマンド)を取得し、TAコマンドによって指定される送信タイミングよりも送信遅延保持部224によって保持された送信遅延だけ後のタイミングで送信データを送信する。
TAコマンドは、基地局装置100におけるプリアンブルの受信タイミングに基づく端末装置200の送信タイミングを指定する。しかしながら、基地局装置100におけるプリアンブルの受信タイミングは、端末装置200と基地局装置100の間の伝搬遅延のみではなく、LBT処理部223によるLBT処理の送信遅延の分も遅延する。したがって、TAコマンドに従った送信タイミングで送信データを送信すると、LBT処理の送信遅延の分だけ過剰に早いタイミングで送信データを送信することになる。そこで、上りタイミング制御部226は、TAコマンドによって指定される送信タイミングよりも送信遅延保持部224によって保持された送信遅延の分だけ送信タイミングを遅らせる。
メモリ230は、例えばRAM又はROMなどを備え、プロセッサ220による処理に用いられる情報を記憶する。
ディスプレイ240は、例えば液晶パネルなどを備え、プロセッサ220の指示に従って種々の情報を表示する。ディスプレイ240は、例えばライセンスバンドを使用する通信中であるのかアンライセンスバンドを使用する通信中であるのかを示す通信種別などを表示しても良い。
次いで、上記のように構成された基地局装置100及び端末装置200による無線通信処理について、図5に示すシーケンス図を参照しながら説明する。図5は、端末装置200がアンライセンスバンドの上り回線を利用してデータを送信する場合の無線通信処理を示す。したがって、以下の説明における基地局装置100及び端末装置200間の無線通信は、特に注記しないかぎり、アンライセンスバンドを用いて行われる。
基地局装置100のRA処理部121からの指示により、RAリソース情報生成部122によって生成されたRAリソース情報が周期的に送信される(ステップS101)。上り回線で送信すべき送信データが発生した端末装置200は、RAリソース情報を受信し、RAリソース情報取得部221によってRAリソース情報が取得される。そして、プリアンブル送信制御部222によって、あらかじめ報知されたプリアンブルの候補の中からランダムでプリアンブルが決定される(ステップS102)。決定されたプリアンブルは、LBT処理部223へ通知され、LBT処理部223によってRAリソース情報が示すRAリソースを用いたプリアンブルの送信が実行される(ステップS103)。すなわち、RAリソースのタイミングにおいて、RAリソースの周波数が用いられてプリアンブルが送信される。RAリソースのタイミングは、RAリソース情報を含む下り回線のサブフレームの先頭を基準としたタイミングである。
RAリソースを用いたプリアンブルの送信に際しては、LBT処理部223によって、LBT処理が実行され、アンライセンスバンドのアイドル状態が所定時間継続した場合にプリアンブルが送信される。このため、プリアンブルが実際に送信されるタイミングは、RAリソースの先頭よりも後のタイミングとなる。そこで、RAリソースの先頭から実際にプリアンブルが送信されるまでの送信遅延がLBT処理部223から送信遅延保持部224へ通知されて保持される(ステップS104)。
端末装置200から送信されたプリアンブルは、基地局装置100によって受信され、RA処理部121によって、プリアンブルを送信した端末装置の中から送信を許可する端末装置が選択される。そして、RA処理部121によって、送信を許可する端末装置を示すRAレスポンスが送信される(ステップS105)。このRAレスポンスには、伝搬遅延に相当する分だけ送信タイミングを早めるように指示するTAコマンドが含まれている。また、ここでは端末装置200からの送信を許可する旨のRAレスポンスが送信されたものとする。
基地局装置100から送信されたRAレスポンスは、端末装置200によって受信され、RAレスポンス取得部225によって取得される。そして、上りタイミング制御部226によって、端末装置200からの送信が許可されたことがRAレスポンスに基づいて確認されると、送信データを送信するタイミングが調整される(ステップS106)。具体的には、RAレスポンスに含まれるTAコマンドが示す送信タイミングよりも送信遅延保持部224によって保持された送信遅延だけ遅いタイミングに送信タイミングが設定される。そして、この送信タイミングで送信データが送信される(ステップS107)。
このように、RAリソース情報を含む下り回線のサブフレームを基準としたタイミングのRAリソースを用いてプリアンブルが送信されるため、RAリソースが周期的に配置されなくてもランダムアクセスを実行することが可能となる。また、プリアンブル送信時にLBT処理によって発生する送信遅延を考慮して送信データの送信タイミングが調整されるため、タイミングアドバンスによって過剰に送信タイミングが早められることがない。
次に、ランダムアクセス時の端末装置200の処理について、図6に示すフロー図を参照しながら説明する。
例えばアンライセンスバンドの上り回線を利用して送信するデータの発生などのランダムアクセスのトリガ(以下「RAトリガ」という)が生じると(ステップS201)、RAリソース情報取得部221によって、RAリソース情報が取得される(ステップS202)。RAトリガとしては、上述した上り回線のスケジューリングの要求以外にも、例えばハンドオーバによる新たな基地局装置との無線通信の開始や、タイミングアドバンスの調整の要求などがある。
RAリソース情報取得部221によって取得されるRAリソース情報には、RAリソース情報を含む下り回線のサブフレームを基準としたRAリソースのタイミングと、RAリソースの周波数とが含まれている。また、RAリソース情報には、RAリソースの先頭からプリアンブルの送信を開始するまでに許容される最大許容遅延や、複数のRAリソース間の時間間隔などが含まれていても良い。
RAリソース情報が取得された後、プリアンブル送信制御部222によって、プリアンブルの候補の中からランダムで1つのプリアンブルが決定される(ステップS203)。プリアンブルの候補は、例えばRRCシグナリングなどによってあらかじめ基地局装置100から報知されている。決定されたプリアンブルは、LBT処理部223へ通知され、RAリソースを用いたプリアンブルの送信が指示される。
この指示を受け、LBT処理部223によって、RAリソースのタイミングにおいてアンライセンスバンドが空いているか否かを判断するLBT処理が実行される(ステップS204)。すなわち、アンライセンスバンドに対する受信処理が実行され、受信電力が所定の閾値以上であるか否かが判定される。この判定の結果、受信電力が所定の閾値以上である場合には、他の無線通信システムによってアンライセンスバンドが使用されているビジー状態であり、アンライセンスバンドが空いていないと判断される(ステップS204No)。この場合には、RAリソースの先頭からの経過時間がRAリソース情報によって示される最大許容遅延内であるか否かが判定される(ステップS205)。そして、最大許容遅延を超えている場合には(ステップS205No)、今回のRAリソースを用いたプリアンブルの送信は中止され、次回以降のRAリソースのタイミングで再度LBT処理が実行される。
一方、RAリソースの先頭からの経過時間が最大許容遅延内である場合には(ステップS205Yes)、引き続きLBT処理が継続され、アンライセンスバンドがビジー状態であるかアイドル状態であるか判定される。そして、アンライセンスバンドの受信電力が所定の閾値未満となるアイドル状態が所定時間継続すると、アンライセンスバンドが空いていると判断される(ステップS204Yes)。この場合には、プリアンブル送信制御部222によって決定されたプリアンブルがRAリソースの周波数を用いて送信される(ステップS206)。ここでは、RAリソースの先頭のタイミングから最大許容遅延を超えることなくプリアンブル送信が開始されているため、プリアンブル送信は、RAリソースの時間内に完了する。
プリアンブルの送信と同時に、プリアンブル送信が開始されるまでに要したLBT処理による送信遅延が送信遅延保持部224によって保持される(ステップS207)。この送信遅延は、端末装置200から基地局装置100までの距離に応じた伝搬遅延とは異なるため、タイミングアドバンスによって調整される時間から差し引かれる。
プリアンブルの送信後、基地局装置100においては、プリアンブルを送信した端末装置の中から送信を許可する端末装置が選択される。そして、選択された端末装置を通知するとともにTAコマンドを含むRAレスポンスが基地局装置100から送信される。RAレスポンスは、端末装置200の無線部210によって受信され(ステップS208)、RAレスポンス取得部225によって取得される。取得されたRAレスポンスは、上りタイミング制御部226によって参照され、端末装置200による送信が許可されたか否かが判断される(ステップS209)。
端末装置200以外の他の端末装置による送信が許可されている場合には(ステップS209No)、端末装置200は、再度RAリソース情報を取得して、上述した処理を繰り返す。一方、端末装置200による送信が許可されている場合には(ステップS209Yes)、上りタイミング制御部226によって、送信遅延保持部224によって保持されている送信遅延が取得される。そして、上りタイミング制御部226によって、RAレスポンスに含まれるTAコマンドによって指定される送信タイミングよりも送信遅延だけ遅いタイミングが送信タイミングに設定される(ステップS210)。これにより、伝搬遅延とは無関係のLBT処理による送信遅延の影響を排除した送信タイミングを設定することができ、正確なタイミングアドバンスが可能となる。
そして、上りタイミング制御部226によって、設定された送信タイミングで送信データが送信され(ステップS211)、ランダムアクセス処理が完了する。
以上のように、本実施の形態によれば、プリアンブルを送信するためのRAリソースの時刻と周波数がRAリソース情報によって通知され、RAリソースはRAリソース情報を含む下り回線のサブフレームを基準とした時刻に配置される。このため、RAリソースが周期的に配置されなくても、端末装置がプリアンブルを送信することができ、複数の無線通信システムによって共有されるアンライセンスバンドにおけるランダムアクセスを実現することができる。
(実施の形態2)
実施の形態2の特徴は、ランダムアクセス開始の契機となるRAトリガに応じて、プリアンブル送信の遅延を許容するか否かを決定する点である。
実施の形態2の特徴は、ランダムアクセス開始の契機となるRAトリガに応じて、プリアンブル送信の遅延を許容するか否かを決定する点である。
実施の形態2に係る基地局装置及び端末装置の構成は、実施の形態1に係る基地局装置100(図1)及び端末装置200(図3)と同様であるため、その説明を省略する。実施の形態2においては、ランダムアクセス時の端末装置の処理が実施の形態1とは異なる。
図7は、実施の形態2に係る端末装置のランダムアクセス処理を示すフロー図である。図7において、図6と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。
例えばアンライセンスバンドの上り回線を利用して送信するデータの発生などのRAトリガが生じると(ステップS201)、RAリソース情報取得部221によって、RAリソース情報が取得される(ステップS202)。RAトリガとしては、上述した上り回線のスケジューリングの要求以外にも、例えばハンドオーバによる新たな基地局装置との無線通信の開始や、タイミングアドバンスの調整の要求などがある。
RAリソース情報が取得された後、プリアンブル送信制御部222によって、RAトリガごとのプリアンブルの候補の中からランダムで1つのプリアンブルが決定される(ステップS301)。すなわち、本実施の形態においては、RAトリガによってプリアンブルの候補が異なる。例えば、RAトリガがタイミングアドバンスの調整の要求である場合には、識別番号1~16のプリアンブルがプリアンブルの候補として用いられ、RAトリガが上り回線のスケジューリングの要求である場合には、識別番号17~64のプリアンブルがプリアンブルの候補として用いられる。これらのプリアンブルの候補の種別は、例えばRRCシグナリングなどによってあらかじめ基地局装置から報知されている。そして、プリアンブル送信制御部222によってプリアンブルが決定される際には、RAトリガに応じたプリアンブルの候補の中から1つのプリアンブルが選択される。
決定されたプリアンブルは、LBT処理部223へ通知され、RAリソースを用いたプリアンブルの送信が指示される。この指示を受け、LBT処理部223によって、RAリソースのタイミングにおいてアンライセンスバンドが空いているか否かを判断するLBT処理が実行される(ステップS204)。この結果、他の無線通信システムによってアンライセンスバンドが使用されているビジー状態であり、アンライセンスバンドが空いていないと判断された場合には(ステップS204No)、RAトリガがタイミングアドバンスの調整の要求であるか否かが判定される(ステップS302)。
ここで、タイミングアドバンスの調整のためにランダムアクセスが実行される場合には、プリアンブルが基地局装置へ受信されるまでの伝搬遅延に応じて、基地局装置からTAコマンドを含むRAレスポンスが送信される。したがって、端末装置からプリアンブルが送信されるタイミングは、LBT処理による送信遅延を含まずに、RAリソースのタイミングから確定されることが好ましい。すなわち、プリアンブルを受信する基地局装置は、LBT処理による送信遅延と伝搬遅延とを区別しないため、プリアンブルが送信されるまでの送信遅延は、基地局装置において既知であることが好ましい。
そこで、アンライセンスバンドが空いておらず、RAトリガがタイミングアドバンスの調整の要求である場合には(ステップS302Yes)、今回のRAリソースを用いたプリアンブルの送信は中止され、次回以降のRAリソースのタイミングで再度LBT処理が実行される。これにより、RAトリガがタイミングアドバンスの調整の要求である場合には、LBT処理による不確定な送信遅延が発生することがない。結果として、基地局装置は、端末装置から送信されるプリアンブルの伝搬遅延を正確に推定することができ、適切な送信タイミングを指定するTAコマンドをRAレスポンスに含めることができる。
一方、ステップS302の判定の結果、RAトリガがタイミングアドバンスの調整の要求ではない場合は(ステップS302No)、RAリソースの先頭からの経過時間がRAリソース情報によって示される最大許容遅延内であるか否かが判定される(ステップS205)。そして、最大許容遅延を超えている場合には(ステップS205No)、今回のRAリソースを用いたプリアンブルの送信は中止され、次回以降のRAリソースのタイミングで再度LBT処理が実行される。
また、RAリソースの先頭からの経過時間が最大許容遅延内である場合には(ステップS205Yes)、引き続きLBT処理が継続され、アンライセンスバンドがビジー状態であるかアイドル状態であるか判定される。そして、アンライセンスバンドの受信電力が所定の閾値未満となるアイドル状態が所定時間継続すると、アンライセンスバンドが空いていると判断される(ステップS204Yes)。この場合には、プリアンブル送信制御部222によって決定されたプリアンブルがRAリソースの周波数を用いて送信される(ステップS206)。
プリアンブルの送信と同時に、プリアンブル送信が開始されるまでに要したLBT処理による送信遅延が送信遅延保持部224によって保持される(ステップS207)。そして、基地局装置においては、プリアンブルを送信した端末装置の中から送信を許可する端末装置が選択され、選択された端末装置を通知するとともにTAコマンドを含むRAレスポンスが送信される。RAレスポンスは、無線部210によって受信され(ステップS208)、RAレスポンス取得部225によって取得される。取得されたRAレスポンスは、上りタイミング制御部226によって参照され、自端末装置による送信が許可されたか否かが判断される(ステップS209)。
自端末装置以外の他の端末装置による送信が許可されている場合には(ステップS209No)、再度RAリソース情報が取得され、上述した処理が繰り返される。一方、自端末装置による送信が許可されている場合には(ステップS209Yes)、上りタイミング制御部226によって、送信遅延保持部224によって保持されている送信遅延が取得され、送信タイミングが調整される(ステップS210)。そして、上りタイミング制御部226によって、調整された送信タイミングで送信データが送信され(ステップS211)、ランダムアクセス処理が完了する。
以上のように、本実施の形態によれば、RAトリガがタイミングアドバンスの調整の要求である場合には、端末装置からプリアンブルが送信される際のLBT処理による送信遅延を許容せず、他のRAトリガについては、最大許容遅延までの送信遅延を許容する。このため、タイミングアドバンスの調整のためにランダムアクセスが実行される場合、基地局装置においてプリアンブルの伝搬遅延を正確に推定することができ、適切な送信タイミングを指定するTAコマンドをRAレスポンスに含めることができる。
(実施の形態3)
実施の形態3の特徴は、プリアンブルの送信後、所定時間が経過してもRAレスポンスが受信されない場合に、次回以降は周波数方向に複数のRAリソースを用いてプリアンブルを送信する点である。
実施の形態3の特徴は、プリアンブルの送信後、所定時間が経過してもRAレスポンスが受信されない場合に、次回以降は周波数方向に複数のRAリソースを用いてプリアンブルを送信する点である。
実施の形態3に係る基地局装置及び端末装置の構成は、実施の形態1に係る基地局装置100(図1)及び端末装置200(図3)と同様であるため、その説明を省略する。実施の形態3においては、RAリソースの配置が実施の形態1とは異なる。
図8は、実施の形態3に係るRAリソースの配置の具体例である。図8に示すように、RAリソースR11、R12、R21、R22、R31及びR32は、RAリソース情報301を送信するサブフレームの先頭の時刻t0を基準としたタイミングでアンライセンスバンド内の周波数に配置される。図8においては、時刻t0から時間t1後にRAリソースR11及びR12が配置され、RAリソースR11、R12からそれぞれ時間t2の間隔を空けてRAリソースR21、R22及びRAリソースR31、R32が配置される。また、RAリソースR11、R12は、同一時間の異なる周波数に配置される。同様に、RAリソースR21、R22も同一時間の異なる周波数に配置され、RAリソースR31、R32も同一時間の異なる周波数に配置される。
このように、周波数方向に複数のRAリソースを配置することにより、例えば周波数当たりの送信電力の上限が規定されている場合に、複数のRAリソースによって同一のプリアンブルを送信し、規定を遵守しつつプリアンブルの送信電力を上昇させることができる。結果として、プリアンブルを基地局装置に確実に受信させることができる。
図9は、実施の形態3に係る端末装置のランダムアクセス処理を示すフロー図である。図9において、図6と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。
例えばアンライセンスバンドの上り回線を利用して送信するデータの発生などのRAトリガが生じると(ステップS201)、RAリソース情報取得部221によって、RAリソース情報が取得される(ステップS202)。RAリソース情報が取得された後、プリアンブル送信制御部222によって、前回のRAリソースを用いたランダムアクセスが失敗したか否かが判定される(ステップS401)。具体的には、プリアンブル送信制御部222によって、既にRAリソースを用いてプリアンブルを送信したにも関わらず、RAレスポンスを受信しないまま今回のRAリソース情報が取得されたか否かが判定される。
この判定の結果、前回のランダムアクセスが失敗している場合には(ステップS401Yes)、今回のRAリソース情報が参照され、ランダムアクセスが失敗した際よりも使用するRAリソースを増加させることが決定される(ステップS402)。すなわち、例えば図8に示したRAリソースの配置の場合、前回のプリアンブル送信がRAリソースR11のみを使用して実行されていれば、今回のプリアンブル送信にはRAリソースR11、R12を使用すると決定される。このように、前回のランダムアクセスが失敗した場合には、今回は周波数方向に複数のRAリソースを同時に使用してプリアンブルを送信することが決定される。このため、周波数当たりの送信電力の上限が規定されている場合でも、プリアンブルの送信電力を上昇させることができ、基地局装置にプリアンブルを正しく受信させることが可能となる。結果として、基地局装置からはRAレスポンスが送信され、ランダムアクセスを成功させることができる。
前回のランダムアクセスが成功している場合(ステップS401No)や使用するRAリソースを増加させた後には、プリアンブル送信制御部222によって、プリアンブルの候補の中からランダムで1つのプリアンブルが決定される(ステップS203)。決定されたプリアンブルは、LBT処理部223へ通知され、RAリソースを用いたプリアンブルの送信が指示される。
この指示を受け、LBT処理部223によって、RAリソースのタイミングにおいてアンライセンスバンドが空いているか否かを判断するLBT処理が実行される(ステップS204)。この結果、他の無線通信システムによってアンライセンスバンドが使用されているビジー状態であり、アンライセンスバンドが空いていないと判断された場合には(ステップS204No)、RAリソースの先頭からの経過時間がRAリソース情報によって示される最大許容遅延内であるか否かが判定される(ステップS205)。そして、最大許容遅延を超えている場合には(ステップS205No)、今回のRAリソースを用いたプリアンブルの送信は中止され、次回以降のRAリソースのタイミングで再度LBT処理が実行される。
また、RAリソースの先頭からの経過時間が最大許容遅延内である場合には(ステップS205Yes)、引き続きLBT処理が継続され、アンライセンスバンドがビジー状態であるかアイドル状態であるか判定される。そして、アンライセンスバンドの受信電力が所定の閾値未満となるアイドル状態が所定時間継続すると、アンライセンスバンドが空いていると判断される(ステップS204Yes)。この場合には、プリアンブル送信制御部222によって決定されたプリアンブルがRAリソースの周波数を用いて送信される(ステップS206)。ここでは、前回のランダムアクセスが失敗したか否かによって、プリアンブルの送信に使用されるRAリソースの数が異なる。すなわち、前回のランダムアクセスが失敗している場合には、前回のランダムアクセスよりも多くのRAリソースが同時に使用されてプリアンブルが送信される。
プリアンブルの送信と同時に、プリアンブル送信が開始されるまでに要したLBT処理による送信遅延が送信遅延保持部224によって保持される(ステップS207)。そして、基地局装置においては、プリアンブルを送信した端末装置の中から送信を許可する端末装置が選択され、選択された端末装置を通知するとともにTAコマンドを含むRAレスポンスが送信される。RAレスポンスは、無線部210によって受信され(ステップS208)、RAレスポンス取得部225によって取得される。取得されたRAレスポンスは、上りタイミング制御部226によって参照され、自端末装置による送信が許可されたか否かが判断される(ステップS209)。
自端末装置以外の他の端末装置による送信が許可されている場合には(ステップS209No)、再度RAリソース情報が取得され、上述した処理が繰り返される。一方、自端末装置による送信が許可されている場合には(ステップS209Yes)、上りタイミング制御部226によって、送信遅延保持部224によって保持されている送信遅延が取得され、送信タイミングが調整される(ステップS210)。そして、上りタイミング制御部226によって、調整された送信タイミングで送信データが送信され(ステップS211)、ランダムアクセス処理が完了する。
以上のように、本実施の形態によれば、前回のランダムアクセスが失敗した場合には、前回よりも多くのRAリソースを同時に用いてプリアンブルが送信される。このため、周波数当たりの送信電力の上限が規定されている場合でも、プリアンブルの送信電力を上昇させることができ、基地局装置にプリアンブルを正しく受信させることが可能となる。結果として、基地局装置からはRAレスポンスが送信され、ランダムアクセスを成功させることができる。
(実施の形態4)
実施の形態4の特徴は、基地局装置がLBT処理を行った結果アンライセンスバンドが空いている場合にトリガ信号を送信し、端末装置がトリガ信号のタイミングを基準としたタイミングでプリアンブルを送信する点である。
実施の形態4の特徴は、基地局装置がLBT処理を行った結果アンライセンスバンドが空いている場合にトリガ信号を送信し、端末装置がトリガ信号のタイミングを基準としたタイミングでプリアンブルを送信する点である。
図10は、実施の形態4に係る基地局装置100の構成を示すブロック図である。図10において、図1と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図10に示す基地局装置100は、図1に示す基地局装置100のプロセッサ120に代えてプロセッサ410を有する。
プロセッサ410は、例えばCPU、FPGA又はDSPなどを備え、無線部110、メモリ130及びネットワークI/F140を統括制御する。また、プロセッサ410は、アンライセンスバンドにおけるランダムアクセス処理を実行する。具体的には、プロセッサ410は、RA処理部121、RAリソース情報生成部411、LBT処理部412及び鳥が信号生成部413を有する。
RAリソース情報生成部411は、RA処理部121からの指示に従って、RAリソース情報を生成する。具体的には、RAリソース情報生成部411は、トリガ信号を受信したタイミングでプリアンブルを送信するように指示するとともに、アンライセンスバンドのうちプリアンブルの送信に用いられる周波数を示すRAリソース情報を生成する。また、RAリソース情報生成部411は、プリアンブルの送信に対応するトリガ信号の種別を指定するRAリソース情報を生成しても良い。すなわち、例えばデータの送信の契機となるトリガ信号とプリアンブルの送信の契機となるトリガ信号とのように、トリガ信号に種別が設けられる場合、RAリソース情報生成部411は、プリアンブルの送信の契機となるトリガ信号を特定するRAリソース情報を生成しても良い。
LBT処理部412は、RAリソース情報生成部411によってRAリソース情報が生成されると、LBT処理を実行してアンライセンスバンドの空き状況を確認する。すなわち、LBT処理部412は、アンライセンスバンドに対する受信処理を実行し、受信電力が所定の閾値以下であるか否かを判定する。そして、LBT処理部412は、受信電力が所定の閾値以下である期間が所定時間以上継続すると、アンライセンスバンドが空いていると判断し、RAリソース情報を下り回線のサブフレームにおいて送信する。なお、LBT処理部412は、基地局装置100が属する無線通信システムによって既にアンライセンスバンドが使用中である場合には、LBTを実行することなくRAリソース情報を送信しても良い。
また、LBT処理部412は、RAリソース情報を送信した後、トリガ信号生成部413からの指示に従って、LBT処理を実行する。そして、LBT処理部412は、アンライセンスバンドが空いていると判断した場合に、トリガ信号生成部413によって生成されたトリガ信号を送信する。すなわち、LBT処理部412は、基地局装置100が属する無線通信システムがアンライセンスバンドを占有可能であると判断した場合に、プリアンブルの送信の契機となるトリガ信号を送信する。
トリガ信号生成部413は、LBT処理部412からRAリソース情報が送信された後、トリガ信号を生成する。そして、トリガ信号生成部413は、生成したトリガ信号を送信するようにLBT処理部412へ指示する。トリガ信号は、プリアンブルの送信の契機となるため、トリガ信号の直後にRAリソースが配置される。すなわち、トリガ信号は、RAリソースを特定するリソース特定信号の1つである。トリガ信号生成部413は、例えばデータの送信の契機となるトリガ信号とプリアンブルの送信の契機となるトリガ信号とのように、種別が異なるトリガ信号を生成しても良い。また、トリガ信号生成部413は、他の信号とは別に送信される単独のトリガ信号を生成しても良く、例えば他の制御情報などと同時に送信されるトリガ信号を生成しても良い。
ここで、トリガ信号の具体例について、図11を参照しながら説明する。図11(a)は、単独のトリガ信号の例を示す図である。図11(a)に示すように、RAリソース情報501が送信された後、トリガ信号生成部413は、単独のトリガ信号502を生成する。そして、このトリガ信号502は、LBT処理部412によってアンライセンスバンドが空いていると判断された場合に送信され、トリガ信号502を基準としたタイミングにRAリソース503が配置される。トリガ信号502とRAリソース503の間の時間間隔は、例えば数μs~数十μs程度の非常に短い時間である。このように単独で送信されるトリガ信号502としては、例えばZadoff-Chu系列やM系列などの同期信号と同様の系列を用いるのが好ましい。
一方、図11(b)は、他の制御情報などと同時に送信されるトリガ信号の例を示す図である。図11(b)に示すように、RAリソース情報501が送信された後、トリガ信号生成部413は、他の制御情報とともに符号化され変調されたトリガ信号504を生成する。そして、このトリガ信号504は、LBT処理部412によってアンライセンスバンドが空いていると判断された場合に他の制御情報とともにサブフレーム内で送信され、トリガ信号504を含む下り回線のバースト信号を基準としたタイミングにRAリソース505が配置される。トリガ信号504を含むバースト信号とRAリソース505の間の時間間隔は、例えば数μs~数十μs程度の非常に短い時間である。
なお、図11(a)、(b)においては、RAリソース503、505が単独で配置されるものとしたが、RAリソースとして用いられない周波数によってデータや他の制御情報が同時に送信されるようにしても良い。すなわち、例えば図12に示すように、トリガ信号502の直後にRAリソース503が配置されるとともに、RAリソース503とは異なる周波数で上りのデータ511が送信されるようにしても良い。この場合には、データや他の制御情報の送信可否がトリガ信号502の種別によって示されるようにしても良く、データや他の制御情報の送信を許可するトリガ信号502の種別がRAリソース情報501によって特定されても良い。
図13は、実施の形態4に係る端末装置200の構成を示すブロック図である。図13において、図3と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図13に示す端末装置200は、図3に示す端末装置200のプロセッサ220に代えてプロセッサ420を有する。
プロセッサ420は、例えばCPU、FPGA又はDSPなどを備え、無線部210、メモリ230及びディスプレイ240を統括制御する。また、プロセッサ420は、アンライセンスバンドにおけるランダムアクセス処理を実行する。具体的には、プロセッサ420は、RAリソース情報取得部221、トリガ信号検出部421、プリアンブル送信制御部422、RAレスポンス取得部225及び上りタイミング制御部423を有する。
トリガ信号検出部421は、基地局装置100によって送信されるアンライセンスバンドの信号を監視し、アンライセンスバンドの信号からトリガ信号を検出する。具体的には、トリガ信号検出部421は、トリガ信号が単独で送信される場合、既知のトリガ信号の系列とアンライセンスバンドの信号との相関を算出することにより、トリガ信号を検出する。また、トリガ信号検出部421は、トリガ信号が他の制御情報などとともに送信される場合、アンライセンスバンドの信号を復調及び復号することにより、トリガ信号を検出する。
プリアンブル送信制御部422は、RAリソース情報取得部221によって取得されたRAリソース情報に従って、ランダムアクセスのためのプリアンブルの送信を制御する。具体的には、プリアンブル送信制御部422は、例えばRRCシグナリングによって報知されているプリアンブルの候補からランダムに1つのプリアンブルを選択する。そして、プリアンブル送信制御部422は、トリガ信号検出部421によってトリガ信号が検出されたタイミングを基準としたタイミング、かつ、RAリソース情報によって示された周波数に配置されたRAリソースを用いて、選択したプリアンブルを送信する。すなわち、プリアンブル送信制御部422は、トリガ信号が検出された直後に、LBT処理を実行することなくプリアンブルを送信する。
上りタイミング制御部423は、RAレスポンス取得部225によってRAレスポンスを参照して、端末装置200による送信が許可されたか否かを判断し、送信が許可された場合には、送信データを送信するタイミングを制御する。具体的には、上りタイミング制御部226は、RAレスポンスに含まれるTAコマンドを取得し、TAコマンドによって指定される送信タイミングで送信データを送信する。すなわち、本実施の形態においては、端末装置200によるLBT処理が実行されないため、プリアンブル送信の際にLBT処理による送信遅延が発生しない。このため、基地局装置100において生成されるTAコマンドは、プリアンブルの伝搬遅延のみを反映した適切な送信タイミングを指定するものとなっている。そこで、上りタイミング制御部423は、TAコマンドに従った送信タイミングで送信データを送信する。
図14は、実施の形態4に係る端末装置200のランダムアクセス処理を示すフロー図である。図14において、図6と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。
例えばアンライセンスバンドの上り回線を利用して送信するデータの発生などのRAトリガが生じると(ステップS201)、RAリソース情報取得部221によって、RAリソース情報が取得される(ステップS202)。RAトリガとしては、上述した上り回線のスケジューリングの要求以外にも、例えばハンドオーバによる新たな基地局装置との無線通信の開始や、タイミングアドバンスの調整の要求などがある。
RAリソース情報が取得された後、プリアンブル送信制御部222によって、プリアンブルの候補の中からランダムで1つのプリアンブルが決定される(ステップS203)。そして、トリガ信号検出部421によって、アンライセンスバンドの信号が監視され、トリガ信号が検出されたか否かが判定される(ステップS501)。すなわち、トリガ信号検出部421によって、アンライセンスバンドの受信信号と所定の系列との相関算出や受信信号の復調及び復号などにより、トリガ信号が検出されたか否かが判定される。そして、トリガ信号が検出されるまで待機される(ステップS501No)。
トリガ信号が検出されると(ステップS501Yes)、プリアンブル送信制御部422によって、決定されたプリアンブルがRAリソースの周波数を用いて送信される(ステップS206)。すなわち、RAリソースの時間は、トリガ信号を基準としており、RAリソースの周波数はRAリソース情報によって示される。トリガ信号が検出されてからRAリソースまでの時間間隔は、例えば数μs~数十μs程度と非常に短い時間であり、この間に他の無線通信システムによってアンライセンスバンドが占有されることはない。
基地局装置においては、プリアンブルを送信した端末装置の中から送信を許可する端末装置が選択され、選択された端末装置を通知するとともにTAコマンドを含むRAレスポンスが送信される。RAレスポンスは、無線部210によって受信され(ステップS208)、RAレスポンス取得部225によって取得される。取得されたRAレスポンスは、上りタイミング制御部423によって参照され、端末装置200による送信が許可されたか否かが判断される(ステップS209)。
端末装置200以外の他の端末装置による送信が許可されている場合には(ステップS209No)、再度RAリソース情報が取得され、上述した処理が繰り返される。一方、端末装置200による送信が許可されている場合には(ステップS209Yes)、上りタイミング制御部423によって、RAレスポンスに含まれるTAコマンドに従って送信タイミングが調整される(ステップS210)。そして、上りタイミング制御部423によって、調整された送信タイミングで送信データが送信され(ステップS211)、ランダムアクセス処理が完了する。
以上のように、本実施の形態によれば、基地局装置がRAリソース情報の送信後にLBT処理を実行してトリガ信号を送信し、端末装置は、トリガ信号の直後に配置されたRAリソースを用いてプリアンブルを送信する。このため、端末装置がLBT処理を実行する必要がなく、プリアンブルの送信に際して、LBT処理による不確定な送信遅延が発生しない。結果として、端末装置の処理負荷を削減することができるとともに、正確なタイミングアドバンスの調整をすることができる。
110、210 無線部
120、220、410、420 プロセッサ
121 RA処理部
122、411 RAリソース情報生成部
123、223、412 LBT処理部
130、230 メモリ
140 ネットワークI/F
221 RAリソース情報取得部
222、422 プリアンブル送信制御部
224 送信遅延保持部
225 RAレスポンス取得部
226、423 上りタイミング制御部
240 ディスプレイ
413 トリガ信号生成部
421 トリガ信号検出部
120、220、410、420 プロセッサ
121 RA処理部
122、411 RAリソース情報生成部
123、223、412 LBT処理部
130、230 メモリ
140 ネットワークI/F
221 RAリソース情報取得部
222、422 プリアンブル送信制御部
224 送信遅延保持部
225 RAレスポンス取得部
226、423 上りタイミング制御部
240 ディスプレイ
413 トリガ信号生成部
421 トリガ信号検出部
Claims (12)
- プロセッサと、
前記プロセッサに接続されるメモリとを有し、
前記プロセッサは、
ランダムアクセスのプリアンブルを伝送するために用いられるランダムアクセスリソースを特定するリソース特定信号を受信し、
あらかじめ取得された複数のプリアンブルの候補からいずれか1つのプリアンブルを選択し、
前記リソース特定信号が受信されるタイミングを基準としたタイミングに配置されるランダムアクセスリソースを用いて、選択されたプリアンブルを送信する
処理を実行することを特徴とする端末装置。 - 前記受信する処理は、
前記リソース特定信号が受信されるタイミングからランダムアクセスリソースのタイミングまでの時間とランダムアクセスリソースの周波数とを示すリソース情報を含むリソース特定信号を受信し、
前記送信する処理は、
前記リソース情報によって示されるランダムアクセスリソースを用いて、選択されたプリアンブルを送信する
ことを特徴とする請求項1記載の端末装置。 - 前記受信する処理は、
ランダムアクセスリソースを用いてプリアンブルを送信する際に許容される最大許容遅延を示すリソース情報を含むリソース特定信号を受信し、
前記送信する処理は、
自装置が属する無線通信システムがランダムアクセス対象の周波数帯域を占有可能であるか否かを判定し、
ランダムアクセスリソースのタイミングから前記最大許容遅延が経過する前に前記周波数帯域を占有可能であると判定された場合に、選択されたプリアンブルを送信する
ことを特徴とする請求項2記載の端末装置。 - 前記送信する処理は、
前記周波数帯域を占有可能でないと判定された場合に、自装置の送信タイミングの調整を要求することを契機としてランダムアクセスが開始されたか否かを判定し、
送信タイミングの調整の要求が契機であると判定された場合は、選択されたプリアンブルの送信を中止する一方、送信タイミングの調整の要求が契機でないと判定された場合は、前記最大許容遅延が経過するまで前記周波数帯域を占有可能であるか否かの判定を繰り返す
ことを特徴とする請求項3記載の端末装置。 - 前記受信する処理は、
同じ時間に配置され周波数が異なる複数のランダムアクセスリソースのリソース情報を含むリソース特定信号を受信し、
前記送信する処理は、
過去にランダムアクセスリソースを用いて送信されたプリアンブルに対する応答があったか否かを判定し、
応答がなかったと判定された場合に、過去に用いられたランダムアクセスリソースの数よりも多数のランダムアクセスリソースを用いて、選択されたプリアンブルを送信する
ことを特徴とする請求項2記載の端末装置。 - 前記受信する処理は、
自装置及び通信相手装置が属する無線通信システムがランダムアクセス対象の周波数帯域を占有可能であるか否かを前記通信相手装置が判定した結果、占有可能であると判定された場合に送信されるリソース特定信号を受信し、
前記送信する処理は、
前記リソース特定信号が受信されるタイミングから所定時間内に、選択されたプリアンブルを送信する
ことを特徴とする請求項1記載の端末装置。 - プロセッサと、
前記プロセッサに接続されるメモリとを有し、
前記プロセッサは、
ランダムアクセスのプリアンブルを伝送するために用いられるランダムアクセスリソースを特定するリソース特定信号であって、ランダムアクセスリソースが配置されるタイミングの基準となるタイミングで送信されるリソース特定信号を生成し、
生成されたリソース特定信号を送信する
処理を実行することを特徴とする基地局装置。 - 前記生成する処理は、
前記リソース特定信号が送信されるタイミングからランダムアクセスリソースのタイミングまでの時間とランダムアクセスリソースの周波数とを示すリソース情報を含むリソース特定信号を生成することを特徴とする請求項7記載の基地局装置。 - 前記送信する処理は、
自装置及び通信相手装置が属する無線通信システムがランダムアクセス対象の周波数帯域を占有可能であるか否かを判定し、
前記周波数帯域を占有可能であると判定された場合に、生成されたリソース特定信号を送信する
ことを特徴とする請求項7記載の基地局装置。 - 基地局装置及び端末装置を有する無線通信システムであって、
前記基地局装置は、
第1のプロセッサと、
前記第1のプロセッサに接続される第1のメモリとを有し、
前記第1のプロセッサは、
ランダムアクセスのプリアンブルを伝送するために用いられるランダムアクセスリソースを特定するリソース特定信号であって、ランダムアクセスリソースが配置されるタイミングの基準となるタイミングで送信されるリソース特定信号を生成し、
生成されたリソース特定信号を送信する
処理を実行し、
前記端末装置は、
第2のプロセッサと、
前記第2のプロセッサに接続される第2のメモリとを有し、
前記第2のプロセッサは、
前記リソース特定信号を受信し、
あらかじめ取得された複数のプリアンブルの候補からいずれか1つのプリアンブルを選択し、
前記リソース特定信号が受信されるタイミングを基準としたタイミングに配置されるランダムアクセスリソースを用いて、選択されたプリアンブルを送信する
処理を実行する
ことを特徴とする無線通信システム。 - ランダムアクセスのプリアンブルを伝送するために用いられるランダムアクセスリソースを特定するリソース特定信号を受信し、
あらかじめ取得された複数のプリアンブルの候補からいずれか1つのプリアンブルを選択し、
前記リソース特定信号が受信されるタイミングを基準としたタイミングに配置されるランダムアクセスリソースを用いて、選択されたプリアンブルを送信する
処理を有することを特徴とする無線通信方法。 - ランダムアクセスのプリアンブルを伝送するために用いられるランダムアクセスリソースを特定するリソース特定信号であって、ランダムアクセスリソースが配置されるタイミングの基準となるタイミングで送信されるリソース特定信号を生成し、
生成されたリソース特定信号を送信する
処理を有することを特徴とする無線通信方法。
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