ＯＦＤＭ−ＭＩＭＯシステム向けランダムアクセスチャネル
【課題】ＲＡＣＨの設計において満たす必要がある要件には、基地局がアクセス試行を容易に検出できること、過度の輻輳を生じることなく多数の端末が基地局にアクセスするのに十分な容量を提供できること、および基地局がアクセス試行を区別することが望ましいためユーザ群を区別できることなどがある。
【解決手段】ＯＦＤＭ多重入力多重出力システムにおいて、無線送受信ユニットは、ランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）およびＲＡＣＨ送信の定振幅ゼロ自己相関（ＣＡＺＡＣ）シーケンス用の位相を選択する。次に、ＷＴＲＵは選択したＲＡＣＨを介してノードＢにＲＡＣＨ送信を送信する。ＲＡＣＨ送信が検出されると、ノードＢはＡＣＫチャネルを介して確認応答をＷＴＲＵに送信する。ノードＢは、ＡＣＫを共有チャネル上で送信しても良い。ＷＴＲＵは、ＲＡＣＨ送信が伝送されている間に送信電力を増加させても良いし、または後続するＲＡＣＨ送信の送信電力をステップアップさせる。
【解決手段】ＯＦＤＭ多重入力多重出力システムにおいて、無線送受信ユニットは、ランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）およびＲＡＣＨ送信の定振幅ゼロ自己相関（ＣＡＺＡＣ）シーケンス用の位相を選択する。次に、ＷＴＲＵは選択したＲＡＣＨを介してノードＢにＲＡＣＨ送信を送信する。ＲＡＣＨ送信が検出されると、ノードＢはＡＣＫチャネルを介して確認応答をＷＴＲＵに送信する。ノードＢは、ＡＣＫを共有チャネル上で送信しても良い。ＷＴＲＵは、ＲＡＣＨ送信が伝送されている間に送信電力を増加させても良いし、または後続するＲＡＣＨ送信の送信電力をステップアップさせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信に関する。より詳細には本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）多重入力多重出力（ＭＩＭＯ：ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ）システムにおけるランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいては、データ伝送のため基地局とのリンクを確立するために、ＲＡＣＨがユーザ端末によって使用される。ＲＡＣＨを介したアクセスは、セル内の他の通信リンクに対する過度の干渉を生じないはずであり、多数のユーザを区別することができるはずである。ユーザ端末が基地局との最初のリンク確立するために使用するチャネルが、ＲＡＣＨである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＲＡＣＨの設計において満たす必要がある要件には、基地局がアクセス試行を容易に検出できること、過度の輻輳を生じることなく多数の端末が基地局にアクセスするのに十分な容量を提供できること、および基地局がアクセス試行を区別することが望ましいためユーザ群を区別できることなどがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、ＯＦＤＭ ＭＩＭＯシステムにおけるＲＡＣＨに関する。無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）は、ＲＡＣＨおよびＲＡＣＨ送信の定振幅ゼロ自己相関（ＣＡＺＡＣ：ｃｏｎｓｔａｎｔ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｚｅｒｏ ａｕｔｏ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）シーケンス用の位相を選択する。次に、ＷＴＲＵは選択されたＲＡＣＨを介してノードＢにＲＡＣＨ送信を送信する。ＲＡＣＨ送信が検出されると、ノードＢはＡＣＫチャネルを介して確認応答（ＡＣＫ）をＷＴＲＵに送信する。ノードＢは、ＡＣＫを共有チャネル上で、送信しても良い。ＷＴＲＵは、ＲＡＣＨ送信が送信されている間に送信電力を増加（ランプアップ）させても良いし、または後続するＲＡＣＨ送信の送信電力をステップアップさせることもできる。ＲＡＣＨ送信およびデータ伝送には、時分割または周波数分割多重を用いることができる。複数のＲＡＣＨを定義して、定義されたＲＡＣＨの１つをランダムにまたは所定の基準に基づいて選択することができる。ＲＡＣＨ送信は、空間周波数ブロック符号（ＳＦＢＣ：ｓｐａｃｅ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｉｎｇ）、時空間ブロック符号（ＳＴＢＣ：ｓｐａｃｅ ｔｉｍｅ ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｉｎｇ）およびビームフォーミングのいずれかを使用して送信することができる。
【０００５】
本発明は、例として以下に示す好ましい実施形態の説明および添付の図面とともに、より詳細に理解されるであろう。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、ＲＡＣＨの設計において、基地局がアクセス試行を容易に検出できること、過度の輻輳を生じることなく多数の端末が基地局にアクセスするのに十分な容量を提供できること、および基地局がアクセス試行を区別することが望ましいためユーザ群を区別できることなどの要件を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ＯＦＤＭ方式における上りデータ伝送のフローを概略的に示す図である。
【図２】局在送信（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）オプションにおけるＲＡＣＨの副搬送波マッピングを示す図である。
【図３】分散送信（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）オプションにおけるＲＡＣＨの副搬送波マッピングを示す図である。
【図４】本発明によるＲＡＣＨのフレーム構造を示す図である。
【図５】スロットを間に持つＲＡＣＨ送信の複数のデータフレームを示す図である。
【図６】異なる組の副搬送波によって定義された複数のＲＡＣＨを示す図である。
【図７】本発明による無線通信システムを示す図である。
【図８】本発明によるＲＡＣＨを介したアクセスのプロセスを示すフロー図である。
【図９】送信電力が各ＲＡＣＨスロット間に上昇した際の送信電力の増加を示す図である。
【図１０】送信電力が各ＲＡＣＨ中に上昇した際の送信電力の増加を示す図である。
【図１１】分散チャネルにおける送信電力の増加を示す図である。
【図１２】周波数分割多重の局在モードのＲＡＣＨを示す図である。
【図１３】周波数分割多重の分散モードのＲＡＣＨを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、「ＷＴＲＵ」という用語は、移動装置（ＵＥ）、移動局、固定または移動可能な加入者端末、携帯無線呼出し装置、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、コンピュータおよび無線環境において動作可能なあらゆる種類のユーザ用装置を含むが、これらに限定されるものではない。以下、「ノードＢ」という用語は、基地局、サイトコントローラ、アクセスポイント（ＡＰ）、および無線環境において動作可能なあらゆる種類の接続装置を含むが、これらに限定されるものではない。
【０００９】
図１は、ＯＦＤＭ方式における上りデータ伝送のフローを概略的に示す図である。ＤＦＴユニット１０１（またはＦＦＴユニット）によって伝送されるべきユーザのデータシンボルに対して、離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）が（高速フーリエ変換（ＦＦＴ）も同様）、実施される。ＤＦＴ処理後に生じるデータは、マッピングユニット１０２によって副搬送波（サブキャリア）群にマッピングされる。副搬送波マッピングは、局在的な副搬送波マッピングでも分散型の副搬送波マッピングでもよい。次に、ＩＦＦＴユニット１０３（または逆ＤＦＴユニット）によって、副搬送波マッピングされたデータに対して、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）が（逆ＤＦＴも同様）実行される。次に、副搬送波にマッピングされたデータを送信する前に、サイクリックプレフィックス（ＣＰ：ｃｙｃｌｉｃ ｐｒｅｆｉｘ）がＣＰユニット１０４によって付加される。
【００１０】
図７は、本発明による無線通信システム７００を示す図である。システム７００は、セル内にＷＴＲＵ７１０、７２０の少なくとも１つと通信するノードＢ７３０を含む。ＷＴＲＵ７１０、７２０は、プロセッサ７１１、マルチプレクサ（ＭＵＸ）７１２および送信機７１３を含む。図７では、ＷＴＲＵ７１０の構成要素を別々に示しているが、一部の構成要素を、これより多いまたは少ない構成要素によって実装しても良い。ＷＴＲＵ７１０は、初期アクセスを行うためにアクセスチャネル７０１（つまりＲＡＣＨ）を介してノードＢ７３０にＲＡＣＨ送信を送信する。ＷＴＲＵ７１０からのＲＡＣＨ送信を検出した後に、ノードＢ７３０は、ＡＣＫチャネル７０２を介してＡＣＫを返す。
【００１１】
ＷＴＲＵ７１０から送られたＲＡＣＨ送信をノードＢ７３０が検出するまでに、ＲＡＣＨ送信が複数回必要なことがある。ＷＴＲＵは、最初にＲＡＣＨ送信の送信電力レベルを所定のレベルに設定し、後続するＲＡＣＨ送信の送信電力レベルを増加させる。または、ＷＴＲＵはＲＡＣＨ送信の伝送中にＲＡＣＨ送信の送信電力レベルをランプアップさせてもよい。これについては、以下に詳細に説明する。
【００１２】
ＲＡＣＨに対して、１組の副搬送波が割り当てられる。ＲＡＣＨに割り当てられる副搬送波は、周波数帯において「局在化」されていても「分散化」されていても良い。図２は、局在化されたマッピングを示す図であり、連続する副搬送波２０１のブロックがＲＡＣＨに割り当てられている。図３は、分散型マッピングを示す図であり、周波数帯全体に分散された複数の副搬送波３０１がＲＡＣＨに割り当てられている。
【００１３】
ランダムアクセス手続きには、シグネチャーシーケンスの送信ならびにＲＡＣＨおよびデータ伝送の時分割および／または周波数分割多重化の実施が含まれる。複数の直交するシグネチャーシーケンスが定義され、ＷＴＲＵ７１０は、ＲＡＣＨを介してシグネチャーシーケンスの１つを送信する。
【００１４】
ＲＡＣＨ送信には、シグネチャーシーケンスの送信における送信電力のランプアップが含まれる。既に説明したように、検出する符号がないためランプアップを高速に実施することができる。従来のＯＦＤＭ方式では、符号探索は実行されない。しかし、本発明によれば、ＲＡＣＨを探索して副搬送波全体でパターンの存在を調べることができる。
【００１５】
図４は、本発明によるＲＡＣＨのＯＦＤＭサブフレーム構造を示す図である。０．５ミリ秒のＯＦＤＭサブフレームは、複数のショートブロック（ＳＢ）および複数のロングブロック（ＬＢ）を含む。各ＳＢおよび各ＬＢは、ＣＰによって区切られている。ＲＡＣＨは、ＬＢに含まれる制御データおよび／またはＳＢに含まれる上り参照シンボルを含む。上り参照シンボルは、チャネル推定値およびチャネル品質情報（ＣＱＩ：ｃｈａｎｎｅｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）値の両方を含む。上り参照シンボルは互いに直交しており、（１）自動的に多重化されるか（異なる組の副搬送波）、（２）時分割多重されるか、または（３）符号多重化されるか（定振幅ゼロ自己相関（ＣＡＺＡＣ）シーケンスの異なるシフト）のいずれかが実施される。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、ＲＡＣＨ送信およびデータ伝送は時分割多重される。通信中のすべての端末は、ノードＢと時間同期される。第一の実施形態の変形形態には、図５に示すように、データフレーム間または複数のデータフレーム間にＲＡＣＨ送信のスロットが存在する。多重化は、汎用プロセッサで動作するソフトウェアにおいて、または多重化を実行するための専用論理回路を使用して実現される。専用論理回路は、データストリーム５０２とＲＡＣＨ情報５０３を切り替えるスイッチ５０１だけを含み、それぞれから一定数のビット／シンボルを順に受け取る。ＲＡＣＨアクセスはランダムアクセススロット中に生じてもよい。または、ＲＡＣＨアクセスは複数個のデータフレームごとに生じてもよい。
【００１７】
複数のＲＡＣＨを異なる組の副搬送波として定義してもよい。図６に、３つのＲＡＣＨ（ＲＡＣＨ１、ＲＡＣＨ２およびＲＡＣＨ３）を例として示す。それぞれのＲＡＣＨが固有の１組の副搬送波を有する。ＲＡＣＨ送信においては、定義されたＲＡＣＨの１つをＷＴＲＵがランダムに選択してもよく、または所定の基準に基づいてＷＴＲＵに割り当てても良い。異なるユーザに異なるＲＡＣＨを割り当てる方法の１つは、ＷＴＲＵのシリアル番号を使用することである。または、各ユーザに固有の他の基準（ユーザＩＤなど）をＲＡＣＨ割り当てに使用しても良い。たとえば、ユーザ固有の番号の最終桁に基づいてスロットを割り当てる場合、まず番号が任意の数の場合には、ユーザを１０のグループに分類することができる（０、１、２、．．．、９の各スロットに１グループ）。
【００１８】
下りＡＣＫチャネル（ＷＴＲＵがＲＡＣＨ送信を行った後に、ＷＴＲＵがノードＢによって認識されたことをユーザに知らせるために使用される）において、ノードＢは、ＲＡＣＨチャネルの搬送波割り当てに関連付けられた１組の副搬送波（つまりサブチャネル）を使用してもよい。これにより、ノードＢにアクセスを試みているユーザは、そのユーザを対象とするＡＣＫメッセージを認識することができる。
【００１９】
さらに、アクセス中のユーザ間でランダム化をさらに行い衝突を回避するために、各ＷＴＲＵは、定振幅ゼロ自己相関（ＣＡＺＡＣ）シーケンスのランダム位相を選択することができる。この場合、ＲＡＣＨの総数は以下の式によって増加する。
【００２０】
ＲＡＣＨの総数＝Ｎサブチャネル×ＮＣＡＺＡＣ−ランダム位相
図８は、本発明によるＲＡＣＨを介したアクセスのプロセスを示すフロー図である。ＷＴＲＵ７１０は、予め定義された複数のＲＡＣＨからＲＡＣＨを選択する（ステップ８０１）。ＷＴＲＵ７１０は、オーバーレイされたＣＡＺＡＣシーケンスの位相を選択することが好ましい（ステップ８０３）。ＷＴＲＵ７１０は、ＲＡＣＨ送信中にＲＡＣＨの送信（Ｔｘ）電力を設定する（ステップ８０５）。図９に示すように、ＲＡＣＨ送信の送信中にＲＡＣＨ送信電力を増加してもよい。または、送信電力は、図１０に示すように後続するＲＡＣＨ送信ごとにステップアップしてもよい。ノードＢプロセッサ７３２は、ＲＡＣＨ上においてＷＴＲＵの試行を認識する（ステップ８０７）。ノードＢは、関連付けられたＡＣＫチャネル上で応答する（ステップ８０９）。ノードＢ７３０は、ＷＴＲＵにＴＡ情報も送信する（ステップ８１１）。ＷＴＲＵ７１０がノードＢ７３０からＡＣＫを受信すると、ＲＡＣＨ送信電力の上昇を停止する（ステップ８１３）。次に、ＷＴＲＵ７１０はＴＡを調整し（ステップ８１５）、ＲＡＣＨメッセージを送信する（ステップ８１７）。
【００２１】
ノードＢは、ＲＡＣＨ期間（Ｉｎｔｅｒｖａｌ）中にすべてのＲＡＣＨにおいてＷＴＲＵを探索することになる検出器を実装する必要がある。ＲＡＣＨスロットはノードＢからの伝送遅延より大きくなければならず、またスロットはデータフレームに干渉しないように末尾にＣＰを有する必要がある。関連付けられたＡＣＫチャネルは、検出されたＲＡＣＨおよびＣＡＺＡＣの位相と組み合わせられる必要がある。追加の情報をＲＡＣＨアクセスの位相において符号化してもよい。
【００２２】
図１１は、本質的に局在オプションと同じである分散送信オプションの信号応答を示す図である。局在送信では、ＲＡＣＨの副搬送波ブロックにおけるすべての副搬送波が送信され、そのすべての電力がランプアップまたはステップアップされる。図１１に示す分散オプションにおいては、分散された副搬送波が送信され、分散された副搬送波の電力がランプアップまたはステップアップされる。最初のＲＡＣＨ送信がノードＢによってうまく受信されなかった場合は、図９〜１１に示すように、ＷＴＲＵはＲＡＣＨの送信電力を増加しながら複数のＲＡＣＨ送信を送信する。ＲＡＣＨアクセスに複数のＲＡＣＨスロットが必要な場合、後続するＲＡＣＨスロットの送信電力は最後のＲＡＣＨ送信の送信電力にするか、または前の送信電力より低くまたは高くすることができる。電力のランプアップは、最初は他のセルとの干渉を引き起こさない、十分に低いレベルから開始することができる。
【００２３】
本発明の他の実施形態によれば、副搬送波の一部をＲＡＣＨに使用して、残りをデータおよび／または制御データに使用する（つまり周波数分割多重）。図１２および図１３に示すように、ＲＡＣＨ副搬送波は、局在しても分散してもよい。すべてのＷＴＲＵがノードＢに同期されるため、ＷＴＲＵはタイミングを認識し、搬送波同期を行うことができる。ＲＡＣＨフレームは特別なフレームでも良いし、データおよび制御フィールドと同じフレーム構造を使用してもよい。
【００２４】
この実施形態では、本質的に電力のランプアップは前述した時分割多重の実施形態と同様に動作する。ＷＴＲＵはノードＢに同期してアクセスチャネルにおいてランプアップを開始する。ＲＡＣＨは異なる副搬送波割り当ての複数のチャネルを有することができ、またはＣＡＺＡＣシーケンスは複数のＲＡＣＨチャネルを形成することができる。ＣＡＺＡＣシーケンスの異なる位相を使用して、ＲＡＣＨの数を増加することができる。
【００２５】
ノードＢは、ＲＡＣＨシーケンスの位相を検出し、この位相を使用してＲＡＣＨの数を増加することができる。言いかえれば、ノードＢはＣＡＺＡＣシーケンスの異なる位相を検出することができ、異なる位相を有するＣＡＺＡＣシーケンスは互いに直交している（したがって、互いに干渉しない）ため、複数のＲＡＣＨ試行を複数のＷＴＲＵによって同時に行うことができる。これにより、実際に利用可能なＲＡＣＨの数を増加することができる。
【００２６】
上述した時分割および周波数分割多重による実施形態の両方において、ノードＢは、すべてのＷＴＲＵによって読み取り可能である、認識されたＲＡＣＨ試行の表示と共に共有チャネル上でＡＣＫを送信することができることに留意することが重要である。
【００２７】
ＭＩＭＯの適用において固有の考慮事項がいくつかある。空間多重化、空間周波数ブロック符号（ＳＦＢＣ）、時空間ブロック符号（ＳＴＢＣ）、ビームフォーミング、およびこれらオプションの他の組み合わせを含む複数のＭＩＭＯオプションが可能である。ノードＢへのアクセスを試みるときは、ＷＴＲＵによるランプアップが高くなり過ぎてシステム上の他のＷＴＲＵに対する干渉を引き起こさないように、ＷＴＲＵは短時間に検出される必要がある。このため、ＷＴＲＵは利用可能なものの中から最も高い冗長度を持つＭＩＭＯスキームを使用してＲＡＣＨ試行を行う。ここでは、最も高い冗長度を持つＭＩＭＯスキームとは、最も高いレベルのダイバーシティ利得を含み、そのために異なるチャネル状態に対して最も堅牢なＭＩＭＯスキームを指す。ダイバーシティＭＩＭＯ技術（ＳＴＢＣやＳＦＢＣなど）では、ダイバーシティ利得を利用して、フェージングおよび他のチャネル障害に対して耐性のある信号方式を実現する。
【００２８】
本発明によって検討できる、異なるＭＩＭＯオプションを以下に示す。
【００２９】
１つ目のオプションを基本ＳＴＢＣ（ｂａｓｉｃ ＳＴＢＣ）オプションと呼び、ＷＴＲＵはオープンループＳＴＢＣを使用してＲＡＣＨアクセスを試行する。オープンループＳＴＢＣを使用すると、信号は、ノードＢにおいて高価な受信機を必要とすることなく、ダイバーシティ利得から利益を得られるという長所がある。
【００３０】
２つ目のオプションを基本モード（ｄｏｍｉｎａｎｔ ｍｏｄｅ）オプションと呼び、ＷＴＲＵが下りチャネル推定を行い、チャネルの固有モードを構築することができる。ＷＴＲＵは、ノードＢからの信号を分析することによりチャネルの最適モードを決定し、同じモードを使用して返送を行う。これには、ノードＢにおいて信号品質を向上し、検出性能を向上するという効果的かつ最適なビームフォーミング手法が実装されるという長所がある。
【００３１】
もう１つのオプションはオプティマムプリコーディング（ｏｐｔｉｍｕｍ ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）オプションである。プリコーディングビームフォーミングを利用できる場合、ＷＴＲＵは最適なプリコーディングオプションを選択してＲＡＣＨ試行を行うことができる。コードブック方法を使用する場合、ＷＴＲＵは最大ダイバーシティに対して最も堅牢な、または最も高い利得を持つプリコーダーを選択する。オプティマムプリコーディングオプションは、ＷＴＲＵがプリコーディングマトリックスを送信信号に適用するという点で基本モードオプションに似ている。このとき、プリコーディングマトリックスはコードブックから選択され、またこのプリコーディングマトリックスは主なチャネル状態に最も適したものである。
【００３２】
ＲＡＣＨ試行に成功すると、適応変調符号化（ＡＭＣ：ａｄａｐｔｉｖｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｄｉｎｇ）およびリンクアダプテーション（ｌｉｎｋ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）を開始することができる。どのオプションを実装するかは、チャネル状態、セルの種類（つまり、ホットスポット、マクロセル、マイクロセルなど）、およびＷＴＲＵの機能によって異なる。
【００３３】
実施形態
【００３４】
実施形態１
ＯＦＤＭ ＭＩＭＯ無線通信システムにおけるランダムアクセスのための方法。
【００３５】
実施形態２
ＷＴＲＵがＲＡＣＨを選択するステップを含む実施形態１に記載の方法。
【００３６】
実施形態３
ＷＴＲＵがＣＡＺＡＣシーケンスの位相を選択するステップを含む実施形態１または２のいずれかに記載の方法。
【００３７】
実施形態４
選択したＲＡＣＨを介して、ＷＴＲＵがＲＡＣＨ送信をノードＢに送信する実施形態２または３のいずれかに記載の方法。
【００３８】
実施形態５
ＲＡＣＨは１組の副搬送波に割り当てられる実施形態２〜４のいずれかに記載の方法。
【００３９】
実施形態６
副搬送波は、周波数帯において局在する実施形態５に記載の方法。
【００４０】
実施形態７
副搬送波は、周波数帯全体に分散される実施形態５に記載の方法。
【００４１】
実施形態８
ＷＴＲＵからのＲＡＣＨ送信が検出された場合、ノードＢはＡＣＫチャネルを介してＡＣＫを送信するステップをさらに含む実施形態４〜７のいずれかに記載の方法。
【００４２】
実施形態９
ノードＢは共有チャネルでＡＣＫを送信する実施形態８に記載の方法。
【００４３】
実施形態１０
ＲＡＣＨ送信の送信中にＷＴＲＵは送信電力を増加（ランプアップ）する実施形態４〜９のいずれかに記載の方法。
【００４４】
実施形態１１
ＷＴＲＵは、後続するＲＡＣＨ送信の送信電力を逓増（ステップアップ）する実施形態４〜９のいずれかに記載の方法。
【００４５】
実施形態１２
ＲＡＣＨ送信およびデータ伝送は時分割多重される実施形態２〜１１のいずれかに記載の方法。
【００４６】
実施形態１３
異なる組の副搬送波がＲＡＣＨ送信およびデータ伝送にそれぞれ割り当てられるようにＲＡＣＨ送信およびデータ伝送は周波数分割多重される実施形態２〜１１のいずれかに記載の方法。
【００４７】
実施形態１４
複数のＲＡＣＨが定義され、定義されたＲＡＣＨの１つがＲＡＣＨ送信に選択される実施形態２〜１３のいずれかに記載の方法。
【００４８】
実施形態１５
ＷＴＲＵは、ランダムにＲＡＣＨを選択する実施形態１４に記載の方法。
【００４９】
実施形態１６
所定の基準に基づいて、特定のＲＡＣＨがＷＴＲＵに割り当てられる実施形態１４に記載の方法。
【００５０】
実施形態１７
各ＷＴＲＵに固有の基準を使用して、異なるＲＡＣＨが異なるユーザに割り当てられる実施形態１６に記載の方法。
【００５１】
実施形態１８
ＷＴＲＵのシリアル番号を使用して、異なるＲＡＣＨが異なるユーザに割り当てられる実施形態１６または１７のいずれかに記載の方法。
【００５２】
実施形態１９
ＲＡＣＨ送信は、ＳＦＢＣ、ＳＴＢＣ、およびビームフォーミングの１つを使用して送信される実施形態２〜１８のいずれかに記載の方法。
【００５３】
実施形態２０
ＷＴＲＵは最も高い冗長度を使用してＲＡＣＨ送信を送信する実施形態２〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【００５４】
実施形態２１
ＲＡＣＨ送信はオープンループＳＴＢＣを使用して送信される実施形態２〜１９のいずれかに記載の方法。
【００５５】
実施形態２２
ＲＡＣＨ送信はノードＢからの信号を分析した後にチャネルの最適モードを使用して伝送される実施形態２〜１９のいずれかに記載の方法。
【００５６】
実施形態２３
ＲＡＣＨ送信はＲＡＣＨ送信を送信するために最適のプリコーディングオプションを使用して伝送される実施形態２〜１９のいずれかに記載の方法。
【００５７】
実施形態２４
ＯＦＤＭ ＭＩＭＯ無線通信システムにおいてランダムアクセスに用いるＷＴＲＵ。
【００５８】
実施形態２５
ＲＡＣＨを選択するためのプロセッサを含む実施形態２４に記載のＷＴＲＵ。
【００５９】
実施形態２６
ＣＡＺＡＣシーケンスの位相を選択するためのプロセッサを含む実施形態２４または２５のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６０】
実施形態２７
選択したＲＡＣＨを介して、ＲＡＣＨ送信をノードＢに伝送する送信機を含む実施形態２４〜２６のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６１】
実施形態２８
ＲＡＣＨは１組の副搬送波に割り当てられる実施形態２５〜２７のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６２】
実施形態２９
副搬送波は、周波数帯において局在する実施形態２８に記載のＷＴＲＵ。
【００６３】
実施形態３０
副搬送波は、周波数帯全体に分散される実施形態２８に記載のＷＴＲＵ。
【００６４】
実施形態３１
ＲＡＣＨ送信の送信中に送信機は送信電力を増加（ランプアップ）する実施形態２７〜３０のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６５】
実施形態３２
送信機は後続するＲＡＣＨ送信の送信電力を逓増（ステップアップ）する実施形態２７〜３０のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６６】
実施形態３３
ＲＡＣＨ送信およびデータ伝送は時分割多重される実施形態２７〜３２のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６７】
実施形態３４
異なる組の副搬送波がＲＡＣＨ送信およびデータ伝送にそれぞれ割り当てられるようにＲＡＣＨ送信およびデータ伝送は周波数分割多重される実施形態２７〜３２のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６８】
実施形態３５
複数のＲＡＣＨが定義され、定義されたＲＡＣＨの１つがＲＡＣＨ送信に選択される実施形態２７〜３４のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６９】
実施形態３６
プロセッサはランダムにＲＡＣＨを選択する実施形態３５に記載のＷＴＲＵ。
【００７０】
実施形態３７
所定の基準に基づいて、特定のＲＡＣＨがＷＴＲＵに割り当てられる実施形態３５に記載のＷＴＲＵ。
【００７１】
実施形態３８
各ＷＴＲＵに固有の基準を使用して、異なるＲＡＣＨが異なるユーザに割り当てられる実施形態３７または３８のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００７２】
実施形態３９
ＷＴＲＵのシリアル番号を使用して、異なるＲＡＣＨが異なるユーザに割り当てられる実施形態３８に記載のＷＴＲＵ。
【００７３】
実施形態４０
送信機は、ＳＦＢＣ、ＳＴＢＣ、およびビームフォーミングの１つを使用してＲＡＣＨ送信を送信する実施形態２７〜３９のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００７４】
実施形態４１
送信機は最も高い冗長度を使用してＲＡＣＨ送信を送信する実施形態２７〜４０のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００７５】
実施形態４２
送信機はオープンループＳＴＢＣを使用してＲＡＣＨを送信する実施形態２７〜４０のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００７６】
実施形態４３
送信機はノードＢからの信号を分析した後にチャネルの最適モードを使用してＲＡＣＨ送信を送信する実施形態２７〜４０のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００７７】
実施形態４４
送信機はＲＡＣＨ送信を送信するのに最適なプリコーディングオプションを使用してＲＡＣＨ送信を送信する実施形態２７〜４０のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００７８】
本発明の特徴および要素は好ましい実施形態において特定の組み合わせを用いて説明されているが、各特徴または要素は、好ましい実施形態の他の特徴および要素を用いずに単独で用いることが可能であり、または本発明の他の特徴および要素を用いてもしくは用いずにさまざまな組み合わせで用いることができる。本発明で提供される方法またはフローチャートは、汎用コンピュータまたはプロセッサによって実行するためにコンピュータで読み出し可能な記憶媒体に実際に組み込まれているコンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアに実装することができる。コンピュータで読み出し可能な記憶媒体の例としては、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体記憶装置、内蔵型ハードディスクおよび取り外し可能ディスクなどの磁気媒体、光磁気媒体、およびＣＤ−ＲＯＭディスクなどの光学式媒体、ならびにデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などがある。
【００７９】
適したプロセッサの例を挙げると、汎用プロセッサ、特殊用途向けプロセッサ、従来のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと共に用いる１つまたは複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、書き替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）回路、その他の種類の集積回路（ＩＣ）、および／または状態遷移マシーンなどがある。
【００８０】
プロセッサをソフトウェアと共に使用することで、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）、移動端末装置（ＵＥ）、端末、基地局、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）、またはホストコンピュータで使用するＲＦ送受信機を実装することができる。ＷＴＲＵは、カメラ、ビデオカメラモジュール、テレビ電話、スピーカーホン、振動装置、スピーカー、マイクロホン、テレビの送受信装置、ハンドフリーヘッドセット、キーボード、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、周波数変調（ＦＭ）無線装置、液晶表示装置（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置、デジタル音楽プレーヤー、メディアプレーヤー、ビデオゲームプレーヤーモジュール、インターネットブラウザ、および／または無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）モジュールなど、ハードウェアおよび／またはソフトウェアに実装されたモジュールと共に使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、一般的に無線通信システムに利用することができる。特に、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）多重入力多重出力システムに利用できる。
【符号の説明】
【００８２】
１０１ ＤＦＴユニット
１０２ マッピングユニット
１０３ ＩＦＦＴユニット
１０４ ＣＰユニット
７１０、７２０ ＷＴＲＵ
７３０ ノードＢ
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信に関する。より詳細には本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）多重入力多重出力（ＭＩＭＯ：ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ）システムにおけるランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいては、データ伝送のため基地局とのリンクを確立するために、ＲＡＣＨがユーザ端末によって使用される。ＲＡＣＨを介したアクセスは、セル内の他の通信リンクに対する過度の干渉を生じないはずであり、多数のユーザを区別することができるはずである。ユーザ端末が基地局との最初のリンク確立するために使用するチャネルが、ＲＡＣＨである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＲＡＣＨの設計において満たす必要がある要件には、基地局がアクセス試行を容易に検出できること、過度の輻輳を生じることなく多数の端末が基地局にアクセスするのに十分な容量を提供できること、および基地局がアクセス試行を区別することが望ましいためユーザ群を区別できることなどがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、ＯＦＤＭ ＭＩＭＯシステムにおけるＲＡＣＨに関する。無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）は、ＲＡＣＨおよびＲＡＣＨ送信の定振幅ゼロ自己相関（ＣＡＺＡＣ：ｃｏｎｓｔａｎｔ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｚｅｒｏ ａｕｔｏ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）シーケンス用の位相を選択する。次に、ＷＴＲＵは選択されたＲＡＣＨを介してノードＢにＲＡＣＨ送信を送信する。ＲＡＣＨ送信が検出されると、ノードＢはＡＣＫチャネルを介して確認応答（ＡＣＫ）をＷＴＲＵに送信する。ノードＢは、ＡＣＫを共有チャネル上で、送信しても良い。ＷＴＲＵは、ＲＡＣＨ送信が送信されている間に送信電力を増加（ランプアップ）させても良いし、または後続するＲＡＣＨ送信の送信電力をステップアップさせることもできる。ＲＡＣＨ送信およびデータ伝送には、時分割または周波数分割多重を用いることができる。複数のＲＡＣＨを定義して、定義されたＲＡＣＨの１つをランダムにまたは所定の基準に基づいて選択することができる。ＲＡＣＨ送信は、空間周波数ブロック符号（ＳＦＢＣ：ｓｐａｃｅ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｉｎｇ）、時空間ブロック符号（ＳＴＢＣ：ｓｐａｃｅ ｔｉｍｅ ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｉｎｇ）およびビームフォーミングのいずれかを使用して送信することができる。
【０００５】
本発明は、例として以下に示す好ましい実施形態の説明および添付の図面とともに、より詳細に理解されるであろう。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、ＲＡＣＨの設計において、基地局がアクセス試行を容易に検出できること、過度の輻輳を生じることなく多数の端末が基地局にアクセスするのに十分な容量を提供できること、および基地局がアクセス試行を区別することが望ましいためユーザ群を区別できることなどの要件を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ＯＦＤＭ方式における上りデータ伝送のフローを概略的に示す図である。
【図２】局在送信（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）オプションにおけるＲＡＣＨの副搬送波マッピングを示す図である。
【図３】分散送信（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）オプションにおけるＲＡＣＨの副搬送波マッピングを示す図である。
【図４】本発明によるＲＡＣＨのフレーム構造を示す図である。
【図５】スロットを間に持つＲＡＣＨ送信の複数のデータフレームを示す図である。
【図６】異なる組の副搬送波によって定義された複数のＲＡＣＨを示す図である。
【図７】本発明による無線通信システムを示す図である。
【図８】本発明によるＲＡＣＨを介したアクセスのプロセスを示すフロー図である。
【図９】送信電力が各ＲＡＣＨスロット間に上昇した際の送信電力の増加を示す図である。
【図１０】送信電力が各ＲＡＣＨ中に上昇した際の送信電力の増加を示す図である。
【図１１】分散チャネルにおける送信電力の増加を示す図である。
【図１２】周波数分割多重の局在モードのＲＡＣＨを示す図である。
【図１３】周波数分割多重の分散モードのＲＡＣＨを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、「ＷＴＲＵ」という用語は、移動装置（ＵＥ）、移動局、固定または移動可能な加入者端末、携帯無線呼出し装置、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、コンピュータおよび無線環境において動作可能なあらゆる種類のユーザ用装置を含むが、これらに限定されるものではない。以下、「ノードＢ」という用語は、基地局、サイトコントローラ、アクセスポイント（ＡＰ）、および無線環境において動作可能なあらゆる種類の接続装置を含むが、これらに限定されるものではない。
【０００９】
図１は、ＯＦＤＭ方式における上りデータ伝送のフローを概略的に示す図である。ＤＦＴユニット１０１（またはＦＦＴユニット）によって伝送されるべきユーザのデータシンボルに対して、離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）が（高速フーリエ変換（ＦＦＴ）も同様）、実施される。ＤＦＴ処理後に生じるデータは、マッピングユニット１０２によって副搬送波（サブキャリア）群にマッピングされる。副搬送波マッピングは、局在的な副搬送波マッピングでも分散型の副搬送波マッピングでもよい。次に、ＩＦＦＴユニット１０３（または逆ＤＦＴユニット）によって、副搬送波マッピングされたデータに対して、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）が（逆ＤＦＴも同様）実行される。次に、副搬送波にマッピングされたデータを送信する前に、サイクリックプレフィックス（ＣＰ：ｃｙｃｌｉｃ ｐｒｅｆｉｘ）がＣＰユニット１０４によって付加される。
【００１０】
図７は、本発明による無線通信システム７００を示す図である。システム７００は、セル内にＷＴＲＵ７１０、７２０の少なくとも１つと通信するノードＢ７３０を含む。ＷＴＲＵ７１０、７２０は、プロセッサ７１１、マルチプレクサ（ＭＵＸ）７１２および送信機７１３を含む。図７では、ＷＴＲＵ７１０の構成要素を別々に示しているが、一部の構成要素を、これより多いまたは少ない構成要素によって実装しても良い。ＷＴＲＵ７１０は、初期アクセスを行うためにアクセスチャネル７０１（つまりＲＡＣＨ）を介してノードＢ７３０にＲＡＣＨ送信を送信する。ＷＴＲＵ７１０からのＲＡＣＨ送信を検出した後に、ノードＢ７３０は、ＡＣＫチャネル７０２を介してＡＣＫを返す。
【００１１】
ＷＴＲＵ７１０から送られたＲＡＣＨ送信をノードＢ７３０が検出するまでに、ＲＡＣＨ送信が複数回必要なことがある。ＷＴＲＵは、最初にＲＡＣＨ送信の送信電力レベルを所定のレベルに設定し、後続するＲＡＣＨ送信の送信電力レベルを増加させる。または、ＷＴＲＵはＲＡＣＨ送信の伝送中にＲＡＣＨ送信の送信電力レベルをランプアップさせてもよい。これについては、以下に詳細に説明する。
【００１２】
ＲＡＣＨに対して、１組の副搬送波が割り当てられる。ＲＡＣＨに割り当てられる副搬送波は、周波数帯において「局在化」されていても「分散化」されていても良い。図２は、局在化されたマッピングを示す図であり、連続する副搬送波２０１のブロックがＲＡＣＨに割り当てられている。図３は、分散型マッピングを示す図であり、周波数帯全体に分散された複数の副搬送波３０１がＲＡＣＨに割り当てられている。
【００１３】
ランダムアクセス手続きには、シグネチャーシーケンスの送信ならびにＲＡＣＨおよびデータ伝送の時分割および／または周波数分割多重化の実施が含まれる。複数の直交するシグネチャーシーケンスが定義され、ＷＴＲＵ７１０は、ＲＡＣＨを介してシグネチャーシーケンスの１つを送信する。
【００１４】
ＲＡＣＨ送信には、シグネチャーシーケンスの送信における送信電力のランプアップが含まれる。既に説明したように、検出する符号がないためランプアップを高速に実施することができる。従来のＯＦＤＭ方式では、符号探索は実行されない。しかし、本発明によれば、ＲＡＣＨを探索して副搬送波全体でパターンの存在を調べることができる。
【００１５】
図４は、本発明によるＲＡＣＨのＯＦＤＭサブフレーム構造を示す図である。０．５ミリ秒のＯＦＤＭサブフレームは、複数のショートブロック（ＳＢ）および複数のロングブロック（ＬＢ）を含む。各ＳＢおよび各ＬＢは、ＣＰによって区切られている。ＲＡＣＨは、ＬＢに含まれる制御データおよび／またはＳＢに含まれる上り参照シンボルを含む。上り参照シンボルは、チャネル推定値およびチャネル品質情報（ＣＱＩ：ｃｈａｎｎｅｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）値の両方を含む。上り参照シンボルは互いに直交しており、（１）自動的に多重化されるか（異なる組の副搬送波）、（２）時分割多重されるか、または（３）符号多重化されるか（定振幅ゼロ自己相関（ＣＡＺＡＣ）シーケンスの異なるシフト）のいずれかが実施される。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、ＲＡＣＨ送信およびデータ伝送は時分割多重される。通信中のすべての端末は、ノードＢと時間同期される。第一の実施形態の変形形態には、図５に示すように、データフレーム間または複数のデータフレーム間にＲＡＣＨ送信のスロットが存在する。多重化は、汎用プロセッサで動作するソフトウェアにおいて、または多重化を実行するための専用論理回路を使用して実現される。専用論理回路は、データストリーム５０２とＲＡＣＨ情報５０３を切り替えるスイッチ５０１だけを含み、それぞれから一定数のビット／シンボルを順に受け取る。ＲＡＣＨアクセスはランダムアクセススロット中に生じてもよい。または、ＲＡＣＨアクセスは複数個のデータフレームごとに生じてもよい。
【００１７】
複数のＲＡＣＨを異なる組の副搬送波として定義してもよい。図６に、３つのＲＡＣＨ（ＲＡＣＨ１、ＲＡＣＨ２およびＲＡＣＨ３）を例として示す。それぞれのＲＡＣＨが固有の１組の副搬送波を有する。ＲＡＣＨ送信においては、定義されたＲＡＣＨの１つをＷＴＲＵがランダムに選択してもよく、または所定の基準に基づいてＷＴＲＵに割り当てても良い。異なるユーザに異なるＲＡＣＨを割り当てる方法の１つは、ＷＴＲＵのシリアル番号を使用することである。または、各ユーザに固有の他の基準（ユーザＩＤなど）をＲＡＣＨ割り当てに使用しても良い。たとえば、ユーザ固有の番号の最終桁に基づいてスロットを割り当てる場合、まず番号が任意の数の場合には、ユーザを１０のグループに分類することができる（０、１、２、．．．、９の各スロットに１グループ）。
【００１８】
下りＡＣＫチャネル（ＷＴＲＵがＲＡＣＨ送信を行った後に、ＷＴＲＵがノードＢによって認識されたことをユーザに知らせるために使用される）において、ノードＢは、ＲＡＣＨチャネルの搬送波割り当てに関連付けられた１組の副搬送波（つまりサブチャネル）を使用してもよい。これにより、ノードＢにアクセスを試みているユーザは、そのユーザを対象とするＡＣＫメッセージを認識することができる。
【００１９】
さらに、アクセス中のユーザ間でランダム化をさらに行い衝突を回避するために、各ＷＴＲＵは、定振幅ゼロ自己相関（ＣＡＺＡＣ）シーケンスのランダム位相を選択することができる。この場合、ＲＡＣＨの総数は以下の式によって増加する。
【００２０】
ＲＡＣＨの総数＝Ｎサブチャネル×ＮＣＡＺＡＣ−ランダム位相
図８は、本発明によるＲＡＣＨを介したアクセスのプロセスを示すフロー図である。ＷＴＲＵ７１０は、予め定義された複数のＲＡＣＨからＲＡＣＨを選択する（ステップ８０１）。ＷＴＲＵ７１０は、オーバーレイされたＣＡＺＡＣシーケンスの位相を選択することが好ましい（ステップ８０３）。ＷＴＲＵ７１０は、ＲＡＣＨ送信中にＲＡＣＨの送信（Ｔｘ）電力を設定する（ステップ８０５）。図９に示すように、ＲＡＣＨ送信の送信中にＲＡＣＨ送信電力を増加してもよい。または、送信電力は、図１０に示すように後続するＲＡＣＨ送信ごとにステップアップしてもよい。ノードＢプロセッサ７３２は、ＲＡＣＨ上においてＷＴＲＵの試行を認識する（ステップ８０７）。ノードＢは、関連付けられたＡＣＫチャネル上で応答する（ステップ８０９）。ノードＢ７３０は、ＷＴＲＵにＴＡ情報も送信する（ステップ８１１）。ＷＴＲＵ７１０がノードＢ７３０からＡＣＫを受信すると、ＲＡＣＨ送信電力の上昇を停止する（ステップ８１３）。次に、ＷＴＲＵ７１０はＴＡを調整し（ステップ８１５）、ＲＡＣＨメッセージを送信する（ステップ８１７）。
【００２１】
ノードＢは、ＲＡＣＨ期間（Ｉｎｔｅｒｖａｌ）中にすべてのＲＡＣＨにおいてＷＴＲＵを探索することになる検出器を実装する必要がある。ＲＡＣＨスロットはノードＢからの伝送遅延より大きくなければならず、またスロットはデータフレームに干渉しないように末尾にＣＰを有する必要がある。関連付けられたＡＣＫチャネルは、検出されたＲＡＣＨおよびＣＡＺＡＣの位相と組み合わせられる必要がある。追加の情報をＲＡＣＨアクセスの位相において符号化してもよい。
【００２２】
図１１は、本質的に局在オプションと同じである分散送信オプションの信号応答を示す図である。局在送信では、ＲＡＣＨの副搬送波ブロックにおけるすべての副搬送波が送信され、そのすべての電力がランプアップまたはステップアップされる。図１１に示す分散オプションにおいては、分散された副搬送波が送信され、分散された副搬送波の電力がランプアップまたはステップアップされる。最初のＲＡＣＨ送信がノードＢによってうまく受信されなかった場合は、図９〜１１に示すように、ＷＴＲＵはＲＡＣＨの送信電力を増加しながら複数のＲＡＣＨ送信を送信する。ＲＡＣＨアクセスに複数のＲＡＣＨスロットが必要な場合、後続するＲＡＣＨスロットの送信電力は最後のＲＡＣＨ送信の送信電力にするか、または前の送信電力より低くまたは高くすることができる。電力のランプアップは、最初は他のセルとの干渉を引き起こさない、十分に低いレベルから開始することができる。
【００２３】
本発明の他の実施形態によれば、副搬送波の一部をＲＡＣＨに使用して、残りをデータおよび／または制御データに使用する（つまり周波数分割多重）。図１２および図１３に示すように、ＲＡＣＨ副搬送波は、局在しても分散してもよい。すべてのＷＴＲＵがノードＢに同期されるため、ＷＴＲＵはタイミングを認識し、搬送波同期を行うことができる。ＲＡＣＨフレームは特別なフレームでも良いし、データおよび制御フィールドと同じフレーム構造を使用してもよい。
【００２４】
この実施形態では、本質的に電力のランプアップは前述した時分割多重の実施形態と同様に動作する。ＷＴＲＵはノードＢに同期してアクセスチャネルにおいてランプアップを開始する。ＲＡＣＨは異なる副搬送波割り当ての複数のチャネルを有することができ、またはＣＡＺＡＣシーケンスは複数のＲＡＣＨチャネルを形成することができる。ＣＡＺＡＣシーケンスの異なる位相を使用して、ＲＡＣＨの数を増加することができる。
【００２５】
ノードＢは、ＲＡＣＨシーケンスの位相を検出し、この位相を使用してＲＡＣＨの数を増加することができる。言いかえれば、ノードＢはＣＡＺＡＣシーケンスの異なる位相を検出することができ、異なる位相を有するＣＡＺＡＣシーケンスは互いに直交している（したがって、互いに干渉しない）ため、複数のＲＡＣＨ試行を複数のＷＴＲＵによって同時に行うことができる。これにより、実際に利用可能なＲＡＣＨの数を増加することができる。
【００２６】
上述した時分割および周波数分割多重による実施形態の両方において、ノードＢは、すべてのＷＴＲＵによって読み取り可能である、認識されたＲＡＣＨ試行の表示と共に共有チャネル上でＡＣＫを送信することができることに留意することが重要である。
【００２７】
ＭＩＭＯの適用において固有の考慮事項がいくつかある。空間多重化、空間周波数ブロック符号（ＳＦＢＣ）、時空間ブロック符号（ＳＴＢＣ）、ビームフォーミング、およびこれらオプションの他の組み合わせを含む複数のＭＩＭＯオプションが可能である。ノードＢへのアクセスを試みるときは、ＷＴＲＵによるランプアップが高くなり過ぎてシステム上の他のＷＴＲＵに対する干渉を引き起こさないように、ＷＴＲＵは短時間に検出される必要がある。このため、ＷＴＲＵは利用可能なものの中から最も高い冗長度を持つＭＩＭＯスキームを使用してＲＡＣＨ試行を行う。ここでは、最も高い冗長度を持つＭＩＭＯスキームとは、最も高いレベルのダイバーシティ利得を含み、そのために異なるチャネル状態に対して最も堅牢なＭＩＭＯスキームを指す。ダイバーシティＭＩＭＯ技術（ＳＴＢＣやＳＦＢＣなど）では、ダイバーシティ利得を利用して、フェージングおよび他のチャネル障害に対して耐性のある信号方式を実現する。
【００２８】
本発明によって検討できる、異なるＭＩＭＯオプションを以下に示す。
【００２９】
１つ目のオプションを基本ＳＴＢＣ（ｂａｓｉｃ ＳＴＢＣ）オプションと呼び、ＷＴＲＵはオープンループＳＴＢＣを使用してＲＡＣＨアクセスを試行する。オープンループＳＴＢＣを使用すると、信号は、ノードＢにおいて高価な受信機を必要とすることなく、ダイバーシティ利得から利益を得られるという長所がある。
【００３０】
２つ目のオプションを基本モード（ｄｏｍｉｎａｎｔ ｍｏｄｅ）オプションと呼び、ＷＴＲＵが下りチャネル推定を行い、チャネルの固有モードを構築することができる。ＷＴＲＵは、ノードＢからの信号を分析することによりチャネルの最適モードを決定し、同じモードを使用して返送を行う。これには、ノードＢにおいて信号品質を向上し、検出性能を向上するという効果的かつ最適なビームフォーミング手法が実装されるという長所がある。
【００３１】
もう１つのオプションはオプティマムプリコーディング（ｏｐｔｉｍｕｍ ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）オプションである。プリコーディングビームフォーミングを利用できる場合、ＷＴＲＵは最適なプリコーディングオプションを選択してＲＡＣＨ試行を行うことができる。コードブック方法を使用する場合、ＷＴＲＵは最大ダイバーシティに対して最も堅牢な、または最も高い利得を持つプリコーダーを選択する。オプティマムプリコーディングオプションは、ＷＴＲＵがプリコーディングマトリックスを送信信号に適用するという点で基本モードオプションに似ている。このとき、プリコーディングマトリックスはコードブックから選択され、またこのプリコーディングマトリックスは主なチャネル状態に最も適したものである。
【００３２】
ＲＡＣＨ試行に成功すると、適応変調符号化（ＡＭＣ：ａｄａｐｔｉｖｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｄｉｎｇ）およびリンクアダプテーション（ｌｉｎｋ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）を開始することができる。どのオプションを実装するかは、チャネル状態、セルの種類（つまり、ホットスポット、マクロセル、マイクロセルなど）、およびＷＴＲＵの機能によって異なる。
【００３３】
実施形態
【００３４】
実施形態１
ＯＦＤＭ ＭＩＭＯ無線通信システムにおけるランダムアクセスのための方法。
【００３５】
実施形態２
ＷＴＲＵがＲＡＣＨを選択するステップを含む実施形態１に記載の方法。
【００３６】
実施形態３
ＷＴＲＵがＣＡＺＡＣシーケンスの位相を選択するステップを含む実施形態１または２のいずれかに記載の方法。
【００３７】
実施形態４
選択したＲＡＣＨを介して、ＷＴＲＵがＲＡＣＨ送信をノードＢに送信する実施形態２または３のいずれかに記載の方法。
【００３８】
実施形態５
ＲＡＣＨは１組の副搬送波に割り当てられる実施形態２〜４のいずれかに記載の方法。
【００３９】
実施形態６
副搬送波は、周波数帯において局在する実施形態５に記載の方法。
【００４０】
実施形態７
副搬送波は、周波数帯全体に分散される実施形態５に記載の方法。
【００４１】
実施形態８
ＷＴＲＵからのＲＡＣＨ送信が検出された場合、ノードＢはＡＣＫチャネルを介してＡＣＫを送信するステップをさらに含む実施形態４〜７のいずれかに記載の方法。
【００４２】
実施形態９
ノードＢは共有チャネルでＡＣＫを送信する実施形態８に記載の方法。
【００４３】
実施形態１０
ＲＡＣＨ送信の送信中にＷＴＲＵは送信電力を増加（ランプアップ）する実施形態４〜９のいずれかに記載の方法。
【００４４】
実施形態１１
ＷＴＲＵは、後続するＲＡＣＨ送信の送信電力を逓増（ステップアップ）する実施形態４〜９のいずれかに記載の方法。
【００４５】
実施形態１２
ＲＡＣＨ送信およびデータ伝送は時分割多重される実施形態２〜１１のいずれかに記載の方法。
【００４６】
実施形態１３
異なる組の副搬送波がＲＡＣＨ送信およびデータ伝送にそれぞれ割り当てられるようにＲＡＣＨ送信およびデータ伝送は周波数分割多重される実施形態２〜１１のいずれかに記載の方法。
【００４７】
実施形態１４
複数のＲＡＣＨが定義され、定義されたＲＡＣＨの１つがＲＡＣＨ送信に選択される実施形態２〜１３のいずれかに記載の方法。
【００４８】
実施形態１５
ＷＴＲＵは、ランダムにＲＡＣＨを選択する実施形態１４に記載の方法。
【００４９】
実施形態１６
所定の基準に基づいて、特定のＲＡＣＨがＷＴＲＵに割り当てられる実施形態１４に記載の方法。
【００５０】
実施形態１７
各ＷＴＲＵに固有の基準を使用して、異なるＲＡＣＨが異なるユーザに割り当てられる実施形態１６に記載の方法。
【００５１】
実施形態１８
ＷＴＲＵのシリアル番号を使用して、異なるＲＡＣＨが異なるユーザに割り当てられる実施形態１６または１７のいずれかに記載の方法。
【００５２】
実施形態１９
ＲＡＣＨ送信は、ＳＦＢＣ、ＳＴＢＣ、およびビームフォーミングの１つを使用して送信される実施形態２〜１８のいずれかに記載の方法。
【００５３】
実施形態２０
ＷＴＲＵは最も高い冗長度を使用してＲＡＣＨ送信を送信する実施形態２〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【００５４】
実施形態２１
ＲＡＣＨ送信はオープンループＳＴＢＣを使用して送信される実施形態２〜１９のいずれかに記載の方法。
【００５５】
実施形態２２
ＲＡＣＨ送信はノードＢからの信号を分析した後にチャネルの最適モードを使用して伝送される実施形態２〜１９のいずれかに記載の方法。
【００５６】
実施形態２３
ＲＡＣＨ送信はＲＡＣＨ送信を送信するために最適のプリコーディングオプションを使用して伝送される実施形態２〜１９のいずれかに記載の方法。
【００５７】
実施形態２４
ＯＦＤＭ ＭＩＭＯ無線通信システムにおいてランダムアクセスに用いるＷＴＲＵ。
【００５８】
実施形態２５
ＲＡＣＨを選択するためのプロセッサを含む実施形態２４に記載のＷＴＲＵ。
【００５９】
実施形態２６
ＣＡＺＡＣシーケンスの位相を選択するためのプロセッサを含む実施形態２４または２５のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６０】
実施形態２７
選択したＲＡＣＨを介して、ＲＡＣＨ送信をノードＢに伝送する送信機を含む実施形態２４〜２６のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６１】
実施形態２８
ＲＡＣＨは１組の副搬送波に割り当てられる実施形態２５〜２７のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６２】
実施形態２９
副搬送波は、周波数帯において局在する実施形態２８に記載のＷＴＲＵ。
【００６３】
実施形態３０
副搬送波は、周波数帯全体に分散される実施形態２８に記載のＷＴＲＵ。
【００６４】
実施形態３１
ＲＡＣＨ送信の送信中に送信機は送信電力を増加（ランプアップ）する実施形態２７〜３０のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６５】
実施形態３２
送信機は後続するＲＡＣＨ送信の送信電力を逓増（ステップアップ）する実施形態２７〜３０のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６６】
実施形態３３
ＲＡＣＨ送信およびデータ伝送は時分割多重される実施形態２７〜３２のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６７】
実施形態３４
異なる組の副搬送波がＲＡＣＨ送信およびデータ伝送にそれぞれ割り当てられるようにＲＡＣＨ送信およびデータ伝送は周波数分割多重される実施形態２７〜３２のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６８】
実施形態３５
複数のＲＡＣＨが定義され、定義されたＲＡＣＨの１つがＲＡＣＨ送信に選択される実施形態２７〜３４のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００６９】
実施形態３６
プロセッサはランダムにＲＡＣＨを選択する実施形態３５に記載のＷＴＲＵ。
【００７０】
実施形態３７
所定の基準に基づいて、特定のＲＡＣＨがＷＴＲＵに割り当てられる実施形態３５に記載のＷＴＲＵ。
【００７１】
実施形態３８
各ＷＴＲＵに固有の基準を使用して、異なるＲＡＣＨが異なるユーザに割り当てられる実施形態３７または３８のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００７２】
実施形態３９
ＷＴＲＵのシリアル番号を使用して、異なるＲＡＣＨが異なるユーザに割り当てられる実施形態３８に記載のＷＴＲＵ。
【００７３】
実施形態４０
送信機は、ＳＦＢＣ、ＳＴＢＣ、およびビームフォーミングの１つを使用してＲＡＣＨ送信を送信する実施形態２７〜３９のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００７４】
実施形態４１
送信機は最も高い冗長度を使用してＲＡＣＨ送信を送信する実施形態２７〜４０のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００７５】
実施形態４２
送信機はオープンループＳＴＢＣを使用してＲＡＣＨを送信する実施形態２７〜４０のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００７６】
実施形態４３
送信機はノードＢからの信号を分析した後にチャネルの最適モードを使用してＲＡＣＨ送信を送信する実施形態２７〜４０のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００７７】
実施形態４４
送信機はＲＡＣＨ送信を送信するのに最適なプリコーディングオプションを使用してＲＡＣＨ送信を送信する実施形態２７〜４０のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
【００７８】
本発明の特徴および要素は好ましい実施形態において特定の組み合わせを用いて説明されているが、各特徴または要素は、好ましい実施形態の他の特徴および要素を用いずに単独で用いることが可能であり、または本発明の他の特徴および要素を用いてもしくは用いずにさまざまな組み合わせで用いることができる。本発明で提供される方法またはフローチャートは、汎用コンピュータまたはプロセッサによって実行するためにコンピュータで読み出し可能な記憶媒体に実際に組み込まれているコンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアに実装することができる。コンピュータで読み出し可能な記憶媒体の例としては、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体記憶装置、内蔵型ハードディスクおよび取り外し可能ディスクなどの磁気媒体、光磁気媒体、およびＣＤ−ＲＯＭディスクなどの光学式媒体、ならびにデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などがある。
【００７９】
適したプロセッサの例を挙げると、汎用プロセッサ、特殊用途向けプロセッサ、従来のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと共に用いる１つまたは複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、書き替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）回路、その他の種類の集積回路（ＩＣ）、および／または状態遷移マシーンなどがある。
【００８０】
プロセッサをソフトウェアと共に使用することで、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）、移動端末装置（ＵＥ）、端末、基地局、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）、またはホストコンピュータで使用するＲＦ送受信機を実装することができる。ＷＴＲＵは、カメラ、ビデオカメラモジュール、テレビ電話、スピーカーホン、振動装置、スピーカー、マイクロホン、テレビの送受信装置、ハンドフリーヘッドセット、キーボード、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、周波数変調（ＦＭ）無線装置、液晶表示装置（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置、デジタル音楽プレーヤー、メディアプレーヤー、ビデオゲームプレーヤーモジュール、インターネットブラウザ、および／または無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）モジュールなど、ハードウェアおよび／またはソフトウェアに実装されたモジュールと共に使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、一般的に無線通信システムに利用することができる。特に、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）多重入力多重出力システムに利用できる。
【符号の説明】
【００８２】
１０１ ＤＦＴユニット
１０２ マッピングユニット
１０３ ＩＦＦＴユニット
１０４ ＣＰユニット
７１０、７２０ ＷＴＲＵ
７３０ ノードＢ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線送受信装置（ＷＴＲＵ）において、
定振幅ゼロ自己相関（ＣＡＺＡＣ）シーケンスの位相のセットの中から、前記ＣＡＺＡＣシーケンスの位相を選択し、前記選択されたＣＡＺＡＣシーケンスの位相をサイクリックプレフィクスと結合し、前記結合された選択されたＣＡＺＡＣシーケンスの位相および前記サイクリックプレフィクスをランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）上で送信することによって、無線通信システムにアクセスするように構成された処理装置および関連付けられた送信装置を備え、
前記処理装置および前記関連付けられた送信装置は、前記ＷＴＲＵが、前記選択されたＣＡＺＡＣシーケンスの位相が受信されたことの表示を共有チャネル上で受信していない条件で、前記ＲＡＣＨ上において、増加した送信電力レベルで、もう１つのサイクリックプレフィクスと結合された前記ＣＡＺＡＣシーケンスのもう１つの位相を送信するようにさらに構成され、
前記処理装置および前記関連付けられた送信装置は、前記ＷＴＲＵが、前記選択されたＣＡＺＡＣシーケンスの位相が受信されたことの表示を前記共有チャネル上で受信する条件で、前記表示とともに受信された時間アドバンスに応答して調整された送信タイミングで、アクセスメッセージデータとＣＡＺＡＣシーケンスから導き出された参照シンボルとを含む信号を送信するようにさらに構成され、
前記処理装置は、前記結合された選択されたＣＡＺＡＣシーケンスの位相および前記サイクリックプレフィクスを送信するのに使用されるサブチャネルを示しているＲＡＣＨ割当て情報を受信するようさらに構成され、前記送信された結合され選択されたＣＡＺＡＣシーケンスの位相および前記サイクリックプレフィクスは、他のＷＴＲＵからのデータまたは制御信号と周波数多重化される
ことを特徴とするＷＴＲＵ。
【請求項２】
前記表示は、前記ＣＡＺＡＣシーケンスのどの位相が受信されたかを示すことを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
【請求項３】
前記処理装置および前記関連付けられた送信装置は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）に続く逆高速フーリエ変換を使用して、前記ＣＡＺＡＣシーケンスの前記選択された位相を処理するようさらに構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
【請求項４】
前記送信された結合され選択されたＣＡＺＡＣシーケンスの位相および前記サイクリックプレフィクスは、複数のサブキャリア上を送信されることを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
【請求項５】
前記無線通信システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を使用することを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
【請求項１】
無線送受信装置（ＷＴＲＵ）において、
定振幅ゼロ自己相関（ＣＡＺＡＣ）シーケンスの位相のセットの中から、前記ＣＡＺＡＣシーケンスの位相を選択し、前記選択されたＣＡＺＡＣシーケンスの位相をサイクリックプレフィクスと結合し、前記結合された選択されたＣＡＺＡＣシーケンスの位相および前記サイクリックプレフィクスをランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）上で送信することによって、無線通信システムにアクセスするように構成された処理装置および関連付けられた送信装置を備え、
前記処理装置および前記関連付けられた送信装置は、前記ＷＴＲＵが、前記選択されたＣＡＺＡＣシーケンスの位相が受信されたことの表示を共有チャネル上で受信していない条件で、前記ＲＡＣＨ上において、増加した送信電力レベルで、もう１つのサイクリックプレフィクスと結合された前記ＣＡＺＡＣシーケンスのもう１つの位相を送信するようにさらに構成され、
前記処理装置および前記関連付けられた送信装置は、前記ＷＴＲＵが、前記選択されたＣＡＺＡＣシーケンスの位相が受信されたことの表示を前記共有チャネル上で受信する条件で、前記表示とともに受信された時間アドバンスに応答して調整された送信タイミングで、アクセスメッセージデータとＣＡＺＡＣシーケンスから導き出された参照シンボルとを含む信号を送信するようにさらに構成され、
前記処理装置は、前記結合された選択されたＣＡＺＡＣシーケンスの位相および前記サイクリックプレフィクスを送信するのに使用されるサブチャネルを示しているＲＡＣＨ割当て情報を受信するようさらに構成され、前記送信された結合され選択されたＣＡＺＡＣシーケンスの位相および前記サイクリックプレフィクスは、他のＷＴＲＵからのデータまたは制御信号と周波数多重化される
ことを特徴とするＷＴＲＵ。
【請求項２】
前記表示は、前記ＣＡＺＡＣシーケンスのどの位相が受信されたかを示すことを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
【請求項３】
前記処理装置および前記関連付けられた送信装置は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）に続く逆高速フーリエ変換を使用して、前記ＣＡＺＡＣシーケンスの前記選択された位相を処理するようさらに構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
【請求項４】
前記送信された結合され選択されたＣＡＺＡＣシーケンスの位相および前記サイクリックプレフィクスは、複数のサブキャリア上を送信されることを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
【請求項５】
前記無線通信システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を使用することを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−８５２７１（Ｐ２０１３−８５２７１Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２６９２４２（Ｐ２０１２−２６９２４２）
【出願日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【分割の表示】特願２００９−５０９８６５（Ｐ２００９−５０９８６５）の分割
【原出願日】平成１９年５月９日（２００７．５．９）
【出願人】（５９６００８６２２）インターデイジタル テクノロジー コーポレーション (871)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【分割の表示】特願２００９−５０９８６５（Ｐ２００９−５０９８６５）の分割
【原出願日】平成１９年５月９日（２００７．５．９）
【出願人】（５９６００８６２２）インターデイジタル テクノロジー コーポレーション (871)
【Ｆターム（参考）】
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