JP5565475B2 - 無線通信システム、受信装置、送信装置および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の周波数キャリアを使用して通信可能な無線通信システムに関する。

従来の無線通信方法の１つとして、ランダムアクセスによるデータ送信がある。たとえば、移動体通信システムにおいて、移動局は、上りデータが発生すると、ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）を用いたランダムアクセスを実行し、上り送信許可を基地局に要求する。ランダムアクセスでは、複数の移動局が同じＰＲＡＣＨ上で同じ共有プリアンブルＩＤを送信した場合には競合が発生する。競合が発生した場合、基地局は、ランダムアクセスを実行した移動局を検出することができない。以下、このようなランダムアクセスを競合型ランダムアクセス（Contention-based Random Access）と呼ぶ。

ここで、従来の競合型ランダムアクセスの動作を簡単に説明する。たとえば、上りデータが発生すると、移動局は、ＰＲＡＣＨで、ランダムに選択した共有プリアンブルＩＤを含むＭｓｇ１を基地局に通知する。この際、複数の移動局が同じＰＲＡＣＨ上で同じ共有プリアンブルＩＤを送信した場合には、競合が発生する。つぎに、基地局は、Ｍｓｇ２で、上り通信のための同期信号や送信許可等とともにＭｓｇ１に対する応答を返信する。移動局は、このＭｓｇ２で上り同期タイミングを取得する。つぎに、移動局は、Ｍｓｇ３で、自局の識別子等を送信する。そして、基地局は、移動局の識別子が検出できた場合に、その移動局に対しＭｓｇ４を送信することにより、競合の解決を行う。移動局では、上記Ｍｓｇ１〜Ｍｓｇ４のやりとりの後、基地局とのデータ送受信を開始する。

3GPP TS36.300，"Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA） and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network（E-UTRAN）"，V10.0.0，Release 10，June 2010． 3GPP TS36.321，"Medium Access Control（MAC） protocol specification"，V9.3.0，Release 9，June 2010．

しかしながら、前述した競合型ランダムアクセスでは、同期確保に要する時間（Ｍｓｇ１〜Ｍｓｇ４）が、約２５ｍｓとなり、時間的ロスが大きい、という問題があった。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、さらなる通信の高速化を実現可能な無線通信システムを提供することを目的とする。

本願の開示する無線通信システムは、複数の無線キャリアを使用して無線通信可能な無線通信システムであって、送信装置が、第１の無線キャリアでバッファの状態を送信する第１の制御部と、自装置におけるランダムアクセスを管理する第１のランダムアクセス管理部と、を有し、受信装置が、前記第１の無線キャリアで前記バッファの状態を受信し、当該バッファの状態に基づいて第２の無線キャリアでデータ送受信を実施する第２の制御部と、自装置におけるランダムアクセスを管理する第２のランダムアクセス管理部と、を有し、前記第２の制御部が前記第２の無線キャリアでのデータ送受信を実施する場合に、前記第２のランダムアクセス管理部が、装置固有の個別プリアンブルを含む制御情報を送信し、前記制御情報の送受信をトリガとして、前記第１および第２のランダムアクセス管理部が、前記第２の無線キャリアで、前記個別プリアンブルを使用した非競合型のランダムアクセスを実行する。

本願の開示する無線通信システムの一つの態様によれば、通信の高速化を実現することができる、という効果を奏する。

図１は、実施例１の無線通信システムにおける移動局（送信装置）の構成例を示す図である。 図２は、実施例１の無線通信システムにおける基地局（受信装置）の構成例を示す図である。 図３は、キャリアアグリゲーションを示す図である。 図４は、キャリアアグリゲーションを採用する無線通信システムにおけるデータ送受信の様子を示す図である。 図５は、競合型ランダムアクセス法の一例を示す図である。 図６は、非競合型ランダムアクセス法の一例を示す図である。 図７は、スケジューリングリクエスト法の一例を示す図である。 図８は、ＳＣｅｌｌで競合型ランダムアクセス法を実行する場合の一例を示す図である。 図９は、実施例１の無線通信方法の一例を示す図である。 図１０は、実施例１の無線通信方法の効果を示す図である。 図１１は、パラメータＴの値を移動局に通知するための専用のシグナリングの一例を示す図である。 図１２は、パラメータＴの値を移動局に通知するための専用のシグナリングの一例を示す図である。 図１３は、ＵＬデータを送信する移動局（送信装置）の動作を示すフローチャートである。 図１４は、ＵＬデータを受信する基地局（受信装置）の動作を示すフローチャートである。 図１５は、ＰＣｅｌｌにおいて上り送信リソースが割り当てられていない場合における無線通信方法の一例を示す図である。 図１６は、ＳＣｅｌｌでＭｓｇ０を送信する場合の無線通信方法を示す図である。 図１７は、実施例２の無線通信システムにおける移動局（送信装置）の構成例を示す図である。 図１８は、実施例２の無線通信システムにおける基地局（受信装置）の構成例を示す図である。 図１９は、実施例２の無線通信方法の一例を示す図である。 図２０は、移動局がＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで共有プリアンブルＩＤを送信する「第１の方法」を示す図である。 図２１は、移動局がＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで共有プリアンブルＩＤを送信する「第２の方法」を示す図である。 図２２は、基地局がＰＣｅｌｌで共有プリアンブルＩＤを受信できなかった場合の一例を示す図である。 図２３は、基地局がＰＣｅｌｌで共有プリアンブルＩＤを受信できなかった場合の一例を示す図である。 図２４は、ＵＬデータを送信する移動局（送信装置）の動作を示すフローチャートである。 図２５は、ＵＬデータを受信する基地局（受信装置）の動作を示すフローチャートである。 図２６は、ＳＣｅｌｌでＭｓｇ０を送信する場合の実施例２の無線通信方法を示す図である。

以下に、本願の開示する無線通信システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、無線通信システムにおける移動局（送信装置）の構成例を示す図であり、図２は、無線通信システムにおける基地局（受信装置）の構成例を示す図である。

図１において、移動局は、送受信部１１と上り送信部１２と、制御プレーン部２０およびデータプレーン部３０を含む制御部１３と、アンテナ１４を有する。送受信部１１は、無線伝送される信号を、アンテナ１４を介して送受信する。上り送信部１２は、制御部１３からの制御に基づき上りデータ（データ、確認応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）等）の送信処理を行う。

また、制御部１３の制御プレーン部２０は、ＲＲＣ（Radio Resource Control）レイヤであり、すべてのレイヤを制御する。詳細には、制御プレーン部２０は、物理チャネル制御部２１と記憶部２２を有する。物理チャネル制御部２１は、ＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）、ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）、ＰＲＡＣＨ等のタイミング制御およびリソース制御を行う。記憶部２２には、基地局がＢＳＲ（Buffer Status Reporting：バッファ状態報告）を受信してからＭｓｇ０を送信するまでの時間範囲を示すパラメータＴが記憶される。

また、制御部１３のデータプレーン部３０は、ＰＨＹ（Physical），ＭＡＣ（Media Access Control），ＲＬＣ（Radio Link Control），ＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）の各レイヤを制御する。詳細には、データプレーン部３０は、ＲＡ（Random Access）管理部３１とＢＳＲ管理部３２とＴＡ（timing adjustment）管理部３３と送受信制御部３４とを有する。ＲＡ管理部３１は、ランダムアクセス法に関する処理を制御する。ＢＳＲ管理部３２は、ＢＳＲ送信に関する処理を制御する。ＴＡ管理部３３は、上り同期タイミングを管理する。送受信制御部３４は、データおよび確認応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）等の送受信を制御する。

一方、図２において、基地局は、送受信部４１とスケジューリング部４２と送受信部４３と、制御プレーン部５０およびデータプレーン部６０を含む制御部４４と、アンテナ４５を有する。送受信部４１は、上位局との間のデータ送受信を行う。スケジューリング部４２は、無線伝送のスケジューリングを行う。送受信部４３は、無線伝送される信号をアンテナ４５を介して送受信する。

また、制御部４４の制御プレーン部５０は、ＲＲＣレイヤであり、すべてのレイヤを制御する。詳細には、制御プレーン部５０は、物理チャネル制御部５１と記憶部５２を有する。物理チャネル制御部５１は、ＰＵＳＣＨ、ＰＵＣＣＨ、ＰＲＡＣＨ等のタイミング制御およびリソース制御を行う。記憶部５２には、自局がＢＳＲを受信してからＭｓｇ０を送信するまでの時間範囲を示すパラメータＴが記憶される。

また、制御部４４のデータプレーン部６０は、ＰＨＹ，ＭＡＣ，ＲＬＣ，ＰＤＣＰの各レイヤを制御する。詳細には、データプレーン部６０は、ＲＡ管理部６１とＢＳＲ管理部６２とＴＡ管理部６３と送受信制御部６４とを有する。ＲＡ管理部６１は、ランダムアクセス法に関する処理を制御する。ＢＳＲ管理部６２は、ＢＳＲ受信に関する処理を制御する。ＴＡ管理部６３は、上り同期タイミングを管理する。送受信制御部６４は、データおよび確認応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）等の送受信を制御する。

なお、本実施例では、一例として、移動局（送信装置）と基地局（受信装置）を含む無線通信システムの無線通信方法について説明するが、送信装置と受信装置の関係についてはこれに限るものではない。たとえば、中継局（送信装置）と基地局（受信装置）を含むシステム、または、移動局（送信装置）と中継局（受信装置）を含むシステム、についても同様に本実施例の無線通信方法を適用可能である。また、上記の移動局および基地局の構成例は、説明の便宜上、本実施例の処理にかかわる構成（各機能部）を列挙したものであり、移動局および基地局のすべての機能を表現したものではない。また、移動局および基地局の各機能部は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）およびメモリ等で構成することが可能である。

ここで、本実施例の無線通信システムにおける無線通信方法を説明する前に、その前提となるシステムおよび無線通信方法について説明する。

次世代移動通信システムであるＬＴＥ（Long Term Evolution）では、無線アクセス技術としてＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）をベースとした方式が規定されている。ＬＴＥでは、下りのピーク伝送レートが１００Ｍｂ／ｓ以上、上りのピーク伝送レートが５０Ｍｂ／ｓ以上、の高速無線パケット通信が可能となる。国際標準化団体である３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）では、現在、さらなる高速通信の実現にむけて、ＬＴＥをベースとした移動通信システムＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced）の検討が始まっている。ＬＴＥ−Ａでは、下りのピーク伝送レートは１Ｇｂ／ｓ、上りのピーク伝送レートは５００Ｍｂ／ｓを目指しており、無線アクセス方式やネットワークアーキテクチャなど、様々な新技術の検討が行われている。

ＬＴＥ−Ａ（またはＬＴＥ Ｒｅｌ−１０）では、高速通信を実現するための方法として、ＬＴＥシステムの無線キャリアを複数集約しこの集約された帯域を使用してより大容量のデータを伝送する無線通信方法、の検討が進められている。これは、キャリアアグリゲーション（周波数集約）と呼ばれている。図３は、キャリアアグリゲーションを示す図である。図３において、束ねられる各ＬＴＥ無線キャリアをコンポーネントキャリア（Component Carrier）と呼ぶ。また、キャリアアグリゲーションにおいて、各種の重要な制御（上り制御データの送信等）を実行するセルはＰＣｅｌｌ（Primary Cell）と呼ばれる。また、その他の束ねることが可能となるセル（＃１〜＃４）はＳＣｅｌｌ（Secondary Cell）と呼ばれ、スループット向上のための追加的なキャリアである。図４は、キャリアアグリゲーションを採用する無線通信システムにおけるデータ送受信の様子を示す図である。ＬＴＥ−Ａ等では、たとえば、移動局（ＵＥ）と基地局（ｅＮＢ）が、複数のコンポーネントキャリアを使用してデータ（図示のDL（Down Link） dataに対応）の送受信を行う。

また、本実施例の無線通信方法の前提となる技術として、ＬＴＥ−Ａ等では、競合型ランダムアクセス法が規定されている。たとえば、移動局は、上りデータ（UL（Up Link） data）が発生すると、スケジューリングリクエストのリソースが割り当てられていなければ競合型ランダムアクセスを実行し、上り送信許可を基地局に要求する。図５は、競合型ランダムアクセス法の一例を示す図である。

具体的には、まず移動局が、Ｍｓｇ１で、ランダムに選択したプリアンブルＩＤ（Preamble ID）を送信する。ここでは、複数の移動局が同じＰＲＡＣＨ上で同じプリアンブルＩＤを送信する場合が想定され、この場合には競合が発生する。競合が発生した場合であっても、この段階で基地局は、有効な移動局の識別子を認識できないため、どの移動局間でプリアンブルＩＤの競合が生じたのかはわからない。つぎに、基地局は、Ｍｓｇ２で、上り通信のための同期信号や送信許可等とともにＭｓｇ１に対する応答（RA response）を返信する。このＭｓｇ２は、複数の移動局が同時にＭｓｇ１を送信してきた場合には、その複数の移動局に向けて返信される。移動局は、このＭｓｇ２で上り同期タイミングを取得する。つぎに、移動局は、Ｍｓｇ３で、自局の識別子等（UE identifier）を送信する。基地局は、Ｍｓｇ３を受信すると、移動局の識別子を認識できるので、複数の移動局が異なるＰＲＡＣＨ上で同じプリアンブルＩＤを送信した場合に、どの移動局間でプリアンブルＩＤが競合したのかを認識することができる。一方、複数の移動局が同じＰＲＡＣＨ上で同じプリアンブルＩＤを送信した場合は、たとえば、受信パワーが強い移動局のみが検出される。その後、基地局は、検出できた移動局にＭｓｇ４を送信することで、競合の解決（Contention Resolution）を行う。すなわち、この競合型ランダムアクセス法では、上記Ｍｓｇ１とＭｓｇ２で装置間の同期が確保（上り同期確保）され、上記Ｍｓｇ３とＭｓｇ４で移動局識別が行われる。

そして、移動局では、上記Ｍｓｇ１〜Ｍｓｇ４にて「同期確保」，「移動局識別」が完了した後、基地局とのデータ送受信（UL data，ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を開始する。なお、上記Ｍｓｇ２には受信時間が規定されている。受信時間の値は、２，３，４，５，６，７，８，１０であり、単位はサブフレームである。たとえば、値が２に設定されると、移動局は、Ｍｓｇ１を送信したサブフレームの次のサブフレームから数えて３サブフレーム後から、２サブフレーム連続でＭｓｇ２をモニタする。また、上記Ｍｓｇ４についても受信時間が規定されている。受信時間の値は８，１６，２４，３２，４０，４８，５６，６４である。たとえば、値が８に設定されると、移動局は、Ｍｓｇ３を送信したそのサブフレームから数えて最大８サブフレーム連続でＭｓｇ４をモニタする。

また、ＬＴＥ−Ａ等では、上記競合型ランダムアクセス法の他に、非競合型ランダムアクセス（Contention-free Random Access）法が規定されている。たとえば、基地局では、特定の移動局宛ての下りデータ（DL（Down Link） data）が発生すると、その移動局の上り同期が取れていなければ、上り同期を確保するためにその移動局に非競合型ランダムアクセスを実行させる。図６は、非競合型ランダムアクセス法の一例を示す図である。

具体的には、まず基地局が、Ｍｓｇ０で、上記特定の移動局に対し個別のプリアンブルＩＤを割り当てる。つぎに、移動局は、Ｍｓｇ１で、割り当てられた個別のプリアンブルＩＤを用いてランダムアクセスを開始する。つぎに、基地局は、Ｍｓｇ２で、上り通信のための同期信号や送信許可等とともにＭｓｇ１に対する応答を返信する。移動局は、このＭｓｇ２で上り同期タイミングを取得する。この非競合型ランダムアクセス法では、上記Ｍｓｇ１とＭｓｇ２で装置間の同期が確保（上り同期確保）される。

そして、基地局では、上記Ｍｓｇ１，Ｍｓｇ２にて「同期確保」を行った後、移動局とのデータ送受信（DL data，ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を開始する。

なお、上記非競合型ランダムアクセス法では、Ｍｓｇ０で使用する個別プリアンブルＩＤが不足する場合が想定される。たとえば、基地局のセルにて多数の移動局がハンドオーバを実施している場合である。ハンドオーバでは、Ｍｓｇ０で個別プリアンブルＩＤを割り当て、移動先基地局でランダムアクセスを実施し、上り同期タイミングを高速に確保する。そのため、多数の移動局がハンドオーバを実施している場合には、多くの個別プリアンブルＩＤが利用されることになる。この場合、基地局は、個別プリアンブルＩＤの不足により非競合型ランダムアクセスを移動局に実行させることができないため、Ｍｓｇ０で、空のプリアンブルＩＤ（具体的には「００００００」）を送信する。そして、このＭｓｇ０を受信した移動局では、上記競合型ランダムアクセスを実行する。この際、Ｍｓｇ１は、Ｍｓｇ０を受信したサブフレームの直近のＰＲＡＣＨで送信することが規定されている。

また、ＬＴＥ−Ａ等では、本実施例の無線通信方法の前提となる技術として、スケジューリングリクエスト法が規定されている。たとえば、移動局では、上りデータ（UL data）が発生すると、スケジューリングリクエストのリソースが割り当てられていて、かつ上り同期が確保されている場合には、スケジューリングリクエスト法による上りデータ送信要求を行う。図７は、スケジューリングリクエスト法の一例を示す図である。なお、リソースの割り当て（「SR PUCCH」の送信が許可されるサブフレームと使用する無線リソースの割り当て）は、上位レイヤにて指定される。

具体的には、移動局は、指定されたサブフレームタイミングで、指定された無線リソースを利用して、上りデータ送信許可であるスケジューリングリクエストメッセージ（Ｄ−ＳＲ）を送信する。Ｄ−ＳＲを受信した基地局では、上記競合型ランダムアクセスとは異なり、Ｄ−ＳＲを送信した移動局が把握できるため、その移動局に対し上り送信許可メッセージ（UL grant）を返信する。移動局は、UL grantを受信後、上りデータ送信（UL data，ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を実行する。

なお、基地局は、Ｄ−ＳＲを受信した場合に、移動局に対しUL grantを返信するとは限らない（仕様書には規定されていない）。そのため、移動局では、UL grantを基地局から受信できない場合には、指定されたＤ−ＳＲの送信タイミングとリソースを使用して、UL grantを受信できるまで繰り返しＤ−ＳＲを送信し続ける。送信できるＤ−ＳＲ数は、SR＿COUNTERというパラメータ（カウント値）と、その最大値であるdsr−TransMaxで規定されている。この最大値は基地局から指定される。すなわち、「SR＿COUNTER＜dsr−TransMax」を満たしている場合、移動局は、Ｄ−ＳＲを送信し続ける。一方で、「SR＿COUNTER≧dsr−TransMax」となった場合には、移動局は、許容送信回数オーバーでＤ−ＳＲを送信することができないため、上記競合型ランダムアクセスに切り替えて上りデータ送信要求を行う。

また、キャリアアグリゲーションにおいて、ＰＵＣＣＨはＰＣｅｌｌに存在する。これは、ＰＵＣＣＨリソースが貴重なためである。したがって、上記スケジューリングリクエスト法もＰＣｅｌｌで実行されることになる。

また、ランダムアクセス法とスケジューリングリクエスト法の使い分けにはルールが定められている。すなわち、移動局に対し「ＳＲ ＰＵＣＣＨ」が割り当てられていない場合には、移動局は、競合型ランダムアクセス法により上りデータ送信要求を行う。一方、「ＳＲ ＰＵＣＣＨ」が割り当てられている場合、移動局は、まずスケジューリングリクエスト法により上りデータ送信要求を行う。そして、規定送信回数内（Ｄ−ＳＲの送信）で基地局から上り送信許可が得られない場合に、移動局は、競合型ランダムアクセス法による上りデータ送信要求に切り替える。すなわち、ランダムアクセス法とスケジューリングリクエスト法は排他的に実行され、同時に実行されることはない。

また、本実施例の無線通信方法の前提となる技術として、最後に、キャリアアグリゲーションにおいてＳＣｅｌｌで競合型ランダムアクセス法を実行する場合について説明する。図８は、ＳＣｅｌｌで競合型ランダムアクセス法を実行する場合の一例を示す図である。ここでは、ＳＣｅｌｌにおいて同期が確保されていないことを前提とし、同期を確保するために競合型ランダムアクセスを実行する場合を想定する。

たとえば、移動局は、上りデータが発生し、ＢＳＲによるバッファ量報告のトリガが発生した場合、ＳＣｅｌｌ上に設定されたＰＲＡＣＨで、ランダムに選択したプリアンブルＩＤ（Preamble ID）を含むＭｓｇ１を送信する。つぎに、基地局は、Ｍｓｇ２で、上り通信のための同期信号や送信許可等とともにＭｓｇ１に対する応答（RA response）を返信する。つぎに、移動局は、Ｍｓｇ３で、自局の識別子等（UE identifier）を送信する。そして、基地局は、Ｍｓｇ４で、競合の解決（Contention Resolution）を行う。このように、ＳＣｅｌｌで競合型ランダムアクセス法を実行する場合には、上記Ｍｓｇ１とＭｓｇ２で装置間の同期が確保（上り同期確保）され、上記Ｍｓｇ３とＭｓｇ４で移動局識別が行われる。以下、Ｍｓｇ１を送信してからＭｓｇ４を受信するまでに要する時間を、「同期確保に要する時間」と呼ぶ。

その後、基地局は、移動局に対し上り送信許可メッセージ（UL grant）を送信する。このメッセージを受信した移動局は、ＳＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨでＢＳＲを送信する。そして、基地局は、ＢＳＲの受信によりＳＣｅｌｌの追加が必要であると判断した場合に、移動局に対し上り送信許可メッセージ（UL grant）を返信する。移動局は、UL grantを受信後、ＳＣｅｌｌで基地局とのデータ送受信（UL data）を開始する。

しかしながら、上記のように、キャリアアグリゲーションにおいてＳＣｅｌｌで競合型ランダムアクセス法を実行する場合には、同期確保に要する時間（Ｍｓｇ１〜Ｍｓｇ４）が、約２５ｍｓとなる。また、同期確保後に上り送信許可を得る必要があるため、上りデータを送信するまでには、さらに１０ｍｓ程度の時間を要する。すなわち、上りデータが発生してからその上りデータを送信するまでに、約３５ｍｓの遅延が発生することとなる。

そこで、本実施例では、通信の高速化を実現するために、ＳＣｅｌｌでのランダムアクセス法（無線通信方法）を工夫する。

つづいて、本実施例の無線通信方法について説明する。図９は、実施例１の無線通信方法の一例を示す図である。本実施例では、上りデータが発生した場合に、移動局によるＢＳＲ送信をトリガとして、基地局および移動局が非競合型ランダムアクセスを実行する。なお、本実施例では、ＰＣｅｌｌにおいて、上り同期が確保され、上り送信リソースが割り当てられていることを前提とする。また、本実施例では、ＳＣｅｌｌにおいて、上り同期が確保されていないことを前提とする。

図９において、移動局は、上りデータが発生し、ＢＳＲによるバッファ量報告のトリガが発生した場合、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨでＢＳＲを送信する。たとえば、周期ＢＳＲが設定されている場合、基地局は、周期的なタイミングでＢＳＲを報告させるためのUL grantを適切なタイミングで移動局に与える。そのため、移動局では、与えられた周期的なタイミングで、自局のバッファ量を基地局に報告することが可能となる。

つぎに、基地局は、移動局から受信したＢＳＲ（報告されるバッファ量）に基づいて、ＳＣｅｌｌの追加が必要であるか否かを判断する。すなわち、基地局は、移動局の上りバッファのデータ滞留量が多いかどうかを判断する。上りバッファの滞留量が多く、ＳＣｅｌｌの追加が必要であると判断した場合、基地局は、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＤＣＣＨで、個別プリアンブルＩＤを含むＭｓｇ０（Dedicated Preamble）を移動局に送信する。なお、このＭｓｇ０には、ＣＩＦ（Carrier Indicator Field）が設定され、このフィールドでＭｓｇ１を送信するセルのセル識別子が指定される。すなわち、このＭｓｇ０には、Ｍｓｇ１の送信に用いるＳＣｅｌｌが指定されている。これにより、基地局は、指定のＳＣｅｌｌで移動局に非競合型ランダムアクセスを実行させることが可能となる。

つぎに、移動局は、ＰＣｅｌｌでＭｓｇ０を受信すると、非競合型ランダムアクセスを開始し、Ｍｓｇ０により割り当てられた個別プリアンブルＩＤを用いて、指定されたＳＣｅｌｌ上に設定されたＰＲＡＣＨでＭｓｇ１（Preamble ID）を送信する。

つぎに、基地局は、Ｍｓｇ２で、上り通信のための同期信号や送信許可等とともにＭｓｇ１に対する応答（RA response）を返信する。移動局は、このＭｓｇ２で上り同期タイミングを取得する。本実施例の無線通信方法では、上記Ｍｓｇ１とＭｓｇ２の送受信で、装置間におけるＳＣｅｌｌの同期が確保（上り同期確保）される。

また、基地局は、Ｍｓｇ２を送信した後、ＳＣｅｌｌで移動局に対し上り送信許可メッセージ（UL grant）を送信する。移動局は、上記Ｍｓｇ１，Ｍｓｇ２にて「同期確保」を行い、そして、ＳＣｅｌｌでUL grantを受信した後、ＳＣｅｌｌで基地局とのデータ送受信（UL data）を開始する。

このように、本実施例の無線通信方法では、上りデータが発生した場合に移動局がＢＳＲを送信し、基地局がＢＳＲの報告を受けてＳＣｅｌｌの追加が必要であると判断した場合に、基地局および移動局が非競合型ランダムアクセスを実行することとした。これにより、従来の競合型ランダムアクセスにおけるＭｓｇ３とＭｓｇ４を省略できるので、上り送信の高速化を実現することができる。

図１０は、本実施例の無線通信方法の効果を示す図である。本実施例の無線通信方法を実施することにより、同期確保に要する時間が、図８において約２５ｍｓであるのに対し、約１２ｍｓまで短縮可能となる。

なお、本実施例の無線通信方法において、基地局がＢＳＲを受信してからＭｓｇ０を送信するまでの時間（送信タイミングの範囲）は、パラメータＴとして既定することができる。パラメータＴの値は、たとえば、サブフレームを単位としたサブフレーム数とする。本実施例では、一例として、基地局が、データ通信を開始する前に、専用のシグナリング（Dedicated Signaling）でパラメータＴの値を移動局に通知する。図１１は、上記専用のシグナリング（Dedicated Signaling）の一例を示す図である。ここでは、基地局は、通信開始時に送受信される「RRC Connection Reconfiguration」を用いて、Ｔの値を移動局に通知する。そして、移動局が、その応答として「RRC Connection Reconfiguration Complete」を返信する。また、図１２は、上記専用のシグナリング（Dedicated Signaling）の他の一例を示す図である。ここでは、基地局は、「MAC Control Element」を用いて、Ｔの値を移動局に通知する。そして、移動局が、その応答としてＡＣＫを返信する。

また、パラメータＴは、基地局のスケジューリングアルゴリズムでその都度決定することとしてもよいし、または、システムにより一意に定めてもよい（仕様書に一意に規定する）。

また、本実施例の無線通信方法においては、基地局および移動局が非競合型ランダムアクセスを実行する場合について記載している。しかしながら、Ｍｓｇ０の送信時に、割り当て可能な個別プリアンブルＩＤが不足し、移動局に個別プリアンブルＩＤを割り当てることができない場合には、基地局は、Ｍｓｇ０で、空のプリアンブルＩＤ（具体的には「００００００」）を送信することになる。この場合、Ｍｓｇ０を受信した移動局は、個別プリアンブルＩＤが受け取れないため、図５に示す競合型ランダムアクセスを実行して上り送信を行う。

つづいて、本実施例の無線通信方法を実現する基地局および移動局の動作を、フローチャートに従い説明する。図１３は、ＵＬデータ（UL data）を送信する移動局（送信装置）の動作を示すフローチャートであり、図１４は、ＵＬデータ（UL data）を受信する基地局（受信装置）の動作を示すフローチャートである。なお、本実施例では、ＳＣｅｌｌにおいて、上り同期が確保されていないことを前提とする。

図１３を用いて移動局の動作を説明する。まず、送受信制御部３４は、送受信部１１を介して、「RRC Connection Reconfiguration」で送られてくるパラメータＴを受信し、記憶部２２に記憶する（Ｓ１）。その後、ＵＬデータが発生した場合、ＢＳＲ管理部３２は、上り送信部１２および送受信部１１を介して、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨでＢＳＲを送信する（Ｓ２）。なお、ＳＣｅｌｌの上り同期が確保されていないことを前提としているため図示はしていないが、実際は、ＢＳＲ送信前の所定のタイミングで、ＴＡ管理部３３が、ＳＣｅｌｌの上り同期が確保されているどうかの判断を行っている。

つぎに、ＲＡ管理部３１は、送受信部１１を介して、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＤＣＣＨでＭｓｇ０を受信する（Ｓ３）。このとき、ＲＡ管理部３１は、パラメータＴ内で、ＣＩＦが設定されたＭｓｇ０を受信する。そして、ＲＡ管理部３１では、受信したＭｓｇ０に個別プリアンブルＩＤが含まれているかどうかを判断する（Ｓ４）。たとえば、個別プリアンブルＩＤが含まれていない場合（Ｓ４，Ｎｏ）、ＲＡ管理部３１は、図５に示す競合型ランダムアクセスを実施する（Ｓ１１）。一方、個別プリアンブルＩＤが含まれている場合（Ｓ４，Ｙｅｓ）、ＲＡ管理部３１は、上り送信部１２および送受信部１１を介して、ＣＩＦにて指定されたＳＣｅｌｌ上に設定されたＰＲＡＣＨで、Ｍｓｇ１を送信する（Ｓ５）。なお、上記「個別プリアンブルＩＤが含まれていない場合」とは、プリアンブルＩＤ：「００００００」が含まれている場合を意味する。

つぎに、ＲＡ管理部３１は、送受信部１１を介して、ＳＣｅｌｌでＭｓｇ２を受信する（Ｓ６）。そして、ＴＡ管理部３３では、ＲＡ管理部３１が受信したＭｓｇ２に基づいて上り同期タイミングを調整する（Ｓ７）。

また、ＲＡ管理部３１がＭｓｇ２を受信した後、送受信制御部３４が、送受信部１１を介して、ＳＣｅｌｌでUL grantを受信する（Ｓ８）。その後、送受信制御部３４では、上り送信部１２および送受信部１１を介して、ＳＣｅｌｌでＵＬデータを送信し（Ｓ９）、その応答としてＳＣｅｌｌで確認応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を受信する（Ｓ１０）。

つづいて、図１４を用いて基地局の動作を説明する。まず、送受信制御部６４は、記憶部５２に予め記憶されているパラメータＴを読み出し、送受信部４３を介して、そのパラメータＴを「RRC Connection Reconfiguration」を用いて送信する（Ｓ２１）。その後、移動局にＵＬデータが発生した場合、ＢＳＲ管理部６２は、送受信部４３を介して、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨでＢＳＲを受信する（Ｓ２２）。

つぎに、ＢＳＲ管理部６２がＢＳＲに基づきＳＣｅｌｌの追加が必要であると判断した場合、ＲＡ管理部６１は、送受信部４３を介して、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＤＣＣＨでＭｓｇ０を送信する（Ｓ２３）。このとき、ＲＡ管理部６１は、パラメータＴ内で、ＣＩＦを設定したＭｓｇ０を送信する。そして、ＲＡ管理部６１では、Ｍｓｇ０に個別プリアンブルＩＤを含めたかどうかを確認する（Ｓ２４）。たとえば、個別プリアンブルＩＤを含めずにＭｓｇ０を送信した場合（Ｓ２４，Ｎｏ）、ＲＡ管理部６１は、図５に示す競合型ランダムアクセスを実施する（Ｓ３１）。一方、個別プリアンブルＩＤを含めたＭｓｇ０を送信した場合（Ｓ２４，Ｙｅｓ）、ＲＡ管理部６１は、送受信部４３を介して、ＳＣｅｌｌ上に設定されたＰＲＡＣＨで送られてくるＭｓｇ１を受信する（Ｓ２５）。なお、上記「個別プリアンブルＩＤを含めずにＭｓｇ０を送信した場合」とは、プリアンブルＩＤ：「００００００」を含めたＭｓｇ０を送信した場合を意味する。

つぎに、ＴＡ管理部６３は、Ｍｓｇ１を送信した移動局に対応した上り同期タイミング補正値を算出する（Ｓ２６）。そして、ＲＡ管理部６１は、送受信部４３を介して、ＳＣｅｌｌで上り同期タイミング補正値を含むＭｓｇ２を送信する（Ｓ２７）。

また、ＲＡ管理部６１がＭｓｇ２を送信した後、送受信制御部６４は、送受信部４３を介して、ＳＣｅｌｌでUL grantを送信する（Ｓ２８）。そして、送受信制御部６４では、送受信部４３を介して、ＳＣｅｌｌでＵＬデータを受信し（Ｓ２９）、その応答としてＳＣｅｌｌで確認応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を返信する（Ｓ３０）。

なお、上記フローチャートを用いた説明（Ｓ１，Ｓ２１）では、「RRC Connection Reconfiguration」でパラメータＴを送受信しているが、これに限るものではない。たとえば、「MAC Control Element」を用いてパラメータＴを送受信することとしてもよい。

上述したように、本実施例では、上りデータが発生した場合に移動局がＢＳＲを送信し、基地局がＢＳＲの報告を受けてＳＣｅｌｌの追加が必要であると判断した場合に、基地局および移動局が、非競合型ランダムアクセスを実行することとした。これにより、競合型ランダムアクセスの実行により上り送信を行う場合と比較してＭｓｇ３，Ｍｓｇ４を省略することができるので、同期確保に要する時間を短縮することが可能となる。すなわち、システム全体として、通信の高速化を実現することができる。

なお、本実施例では、ＰＣｅｌｌにおいて、上り同期が確保され、上り送信リソースが割り当てられていることを前提としたが、これに限らず、本実施例の無線通信方法は、上り送信リソースが割り当てられていない場合においても実現可能である。図１５は、ＰＣｅｌｌにおいて上り送信リソースが割り当てられていない場合における無線通信方法の一例を示す図である。図１５において、移動局は、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＣＣＨで、上りデータ送信許可要求であるＤ−ＳＲを送信することにより、上りデータの発生を基地局に通知する。そして、Ｄ−ＳＲを受信した基地局は、移動局に対しＰＣｅｌｌで上り送信許可メッセージ（UL grant）を返信する。これにより、移動局は、このUL grantの受信をトリガとして、図９に示す無線通信方法を実行することが可能となる。このような動作は、たとえば、プライオリティが高い上りデータが発生した場合等に適用される。

また、本実施例では、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＤＣＣＨで、個別プリアンブルＩＤを含むＭｓｇ０（Dedicated Preamble）を移動局に送信していたが、これに限らず、ＳＣｅｌｌでＭｓｇ０を送信することとしてもよい。図１６は、ＳＣｅｌｌでＭｓｇ０を送信する場合の無線通信方法を示す図である。図１６において、基地局は、移動局から受信したＢＳＲに基づいてＳＣｅｌｌの追加が必要であるか否かを判断し、ＳＣｅｌｌの追加が必要であると判断した場合に、追加するＳＣｅｌｌで個別プリアンブルＩＤを含むＭｓｇ０（Dedicated Preamble）を送信する。なお、ここでは、ＳＣｅｌｌでＭｓｇ０を送信するため、ＣＩＦを設定する必要がない。また、移動局は、ＢＳＲを送信後、ＳＣｅｌｌでＭｓｇ０を受信するために、ＳＣｅｌｌをアクティブ状態にしておく。これにより、移動局は、Ｍｓｇ０を受信したＳＣｅｌｌで非競合型ランダムアクセスを実行することが可能となる。

実施例２の無線通信方法について説明する。実施例２では、実施例１の無線通信方法において、個別プリアンブルＩＤが不足する場合を想定する。

図１７は、無線通信システムにおける移動局（送信装置）の構成例を示す図であり、図１８は、無線通信システムにおける基地局（受信装置）の構成例を示す図である。なお、前述した実施例１の移動局および基地局と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１７において、実施例２の移動局は、実施例１の制御部１３に代えて制御部１３ａを有する。制御部１３ａのデータプレーン部３０ａは、実施例１のデータプレーン部３０と同等の機能に加え、さらに、ＰＵＳＣＨ管理部３５を有する。ＰＵＳＣＨ管理部３５は、ＢＳＲ送信に関する処理、および共有プリアンブルＩＤ送信に関する処理を制御する。

また、図１８において、実施例２の基地局は、実施例１の制御部４４に代えて制御部４４ａを有する。制御部４４ａのデータプレーン部６０ａは、実施例１のデータプレーン部６０と同等の機能に加え、さらに、ＰＵＳＣＨ管理部６５を有する。ＰＵＳＣＨ管理部６５は、ＢＳＲ受信に関する処理、および共有プリアンブルＩＤ受信に関する処理を制御する。

なお、本実施例では、一例として、移動局（送信装置）と基地局（受信装置）を含む無線通信システムの無線通信方法について説明するが、送信装置と受信装置の関係についてはこれに限るものではない。たとえば、中継局（送信装置）と基地局（受信装置）を含むシステム、または、移動局（送信装置）と中継局（受信装置）を含むシステム、についても同様に本実施例の無線通信方法を適用可能である。また、上記の移動局および基地局の構成例は、説明の便宜上、本実施例の処理にかかわる構成（各機能部）を列挙したものであり、移動局および基地局のすべての機能を表現したものではない。また、移動局および基地局の各機能部は、たとえば、ＣＰＵ、ＦＰＧＡおよびメモリ等で構成することが可能である。

つづいて、本実施例の無線通信方法について説明する。図１９は、実施例２の無線通信方法の一例を示す図である。本実施例では、上りデータが発生した場合に、移動局によるＢＳＲ送信をトリガとして、基地局および移動局が所定のランダムアクセスを実行する。なお、本実施例では、ＰＣｅｌｌにおいて、上り同期が確保され、上り送信リソースが割り当てられていることを前提とする。また、本実施例では、ＳＣｅｌｌにおいて、上り同期が確保されていないことを前提とする。また、本実施例では、個別プリアンブルＩＤが不足して、基地局が、Ｍｓｇ０でプリアンブルＩＤ：「００００００」を送信する場合（個別プリアンブルＩＤが含まれていないＭｓｇ０を送信する場合）を想定する。

図１９において、移動局は、上りデータが発生し、ＢＳＲによるバッファ量報告のトリガが発生した場合、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨでＢＳＲを送信する。

つぎに、基地局は、移動局から受信したＢＳＲ（報告されるバッファ量）に基づいて、ＳＣｅｌｌの追加が必要であるか否かを判断する。上りバッファの滞留量が多くＳＣｅｌｌの追加が必要であると判断した場合、基地局は、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＤＣＣＨでＭｓｇ０を移動局に送信する。ただし、上記に記載とおり、本実施例では個別プリアンブルが不足しているため、Ｍｓｇ０には、プリアンブルＩＤとして「００００００」を含ませる。すなわち、基地局は、個別プリアンブルＩＤを含まないＭｓｇ０を移動局に送信する。また、このＭｓｇ０には、ＣＩＦが設定され、このフィールドでＭｓｇ１を送信するためのセル識別子（Ｍｓｇ１の送信に用いるＳＣｅｌｌの識別子）を指定する。

また、基地局は、Ｍｓｇ０を送信したサブフレームの近傍のサブフレームで、移動局にUL grant（ＬＴＥの規定通り「DCI format 0」が使われる）を送信する。すなわち、基地局は、ＰＣｅｌｌでＭｓｇ０とUL grantを移動局に送信する。

一方、ＰＣｅｌｌでＭｓｇ０とUL grantを受信した移動局は、これらの受信をトリガとして、ＳＣｅｌｌで競合型ランダムアクセスを開始する。すなわち、移動局は、ＳＣｅｌｌ上に設定されたＰＲＡＣＨで、ランダムに選択した共有プリアンブルＩＤを含むＭｓｇ１を基地局に送信する。また、移動局は、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで、Ｍｓｇ１に含ませた共有プリアンブルＩＤと同一の共有プリアンブルＩＤを基地局に送信する。このとき、移動局は、Ｍｓｇ１を送信するサブフレームと同一または近傍のサブフレームで、共有プリアンブルＩＤを送信する。すなわち、移動局は、ＳＣｅｌｌでＭｓｇ１を、ＰＣｅｌｌで共有プリアンブルＩＤを、それぞれ基地局に送信する。

つぎに、ＳＣｅｌｌでＭｓｇ１を、ＰＣｅｌｌで共有プリアンブルＩＤを、それぞれ受信した基地局は、「Ｍｓｇ１を送信した移動局がＰＵＳＣＨリソースを割り当てた移動局と同一である」と判断し、移動局を一意に特定する。基地局は、Ｍｓｇ１だけでは有効な移動局の識別子を認識できないが、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで共有プリアンブルＩＤを受信することにより、Ｍｓｇ１を送信した移動局を識別することができる。そして、基地局は、ＰＣｅｌｌで共有プリアンブルＩＤを受信した後、ＰＣｅｌｌでＡＣＫを返信する。

以降、実施例１と同様の処理で、基地局がＳＣｅｌｌでＭｓｇ２およびUL grantを送信し、Ｍｓｇ２にて上り同期を確保した移動局が、UL grantを受信した後、基地局とのデータ送受信（UL data）を開始する。

このように、本実施例では、移動局が、ＳＣｅｌｌ上に設定されたＰＲＡＣＨでＭｓｇ１を送信するとともに、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨでＭｓｇ１に含ませた共有プリアンブルＩＤと同一の共有プリアンブルＩＤを送信する。一方、基地局は、ＳＣｅｌｌでＭｓｇ１を受信し、ＰＣｅｌｌで共有プリアンブルＩＤを受信し、それらを関連付けることによって、Ｍｓｇ１を送信した移動局を一意に特定する。これにより、従来の競合型ランダムアクセスにおけるＭｓｇ３とＭｓｇ４（移動局識別処理）を削除できるので、上り送信の高速化を実現することができる。

なお、本実施例の無線通信方法において、基地局がＢＳＲを受信してからＭｓｇ０を送信するまでの時間（送信タイミングの範囲）は、前述した実施例１と同様に、パラメータＴとして既定することができる。

また、本実施例の無線通信方法においては、基地局がＰＣｅｌｌでＭｓｇ０とUL grantとを送信する区間（送信タイミングの範囲）を、パラメータＸ（「Ｘ＝０」を含む）として既定することができる。パラメータＸの値は、たとえば、サブフレームを単位としたサブフレーム数とする。本実施例では、前述した図１１または図１２に示すように、基地局が、データ通信を開始する前に、専用のシグナリング（Dedicated Signaling）でパラメータＸの値を移動局に通知する。

また、本実施例の無線通信方法においては、移動局がＭｓｇ１（ＳＣｅｌｌ）と共有プリアンブルＩＤ（ＰＣｅｌｌ）とを送信する区間（送信タイミングの範囲）を、パラメータＹ（「Ｙ＝０」を含む）として既定することができる。パラメータＹの値は、たとえば、サブフレームを単位としたサブフレーム数とする。本実施例では、前述した図１１または図１２に示すように、基地局が、データ通信を開始する前に、専用のシグナリング（Dedicated Signaling）でパラメータＹの値を移動局に通知する。

また、上記「移動局がＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで、Ｍｓｇ１に含ませた共有プリアンブルＩＤと同一の共有プリアンブルＩＤを送信する」処理を実現するための方法としては、以下の２種類の方法がある。第１の方法は、明示的に共有プリアンブルＩＤをＰＵＳＣＨに含ませるものであり、たとえば、共有プリアンブルＩＤを通知するために新規に「ＭＡＣ ＣＥ」を規定し、この「ＭＡＣ ＣＥ」を用いて送信する方法である。図２０は、移動局がＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで共有プリアンブルＩＤを送信する「第１の方法」を示す図である。第１の方法では、共有プリアンブルＩＤが含まれていることを基地局において容易に検出することができる。また、第２の方法は、暗示的に共有プリアンブルＩＤを含ませる方法であり、たとえば、ＰＵＳＣＨ内に共有プリアンブルＩＤを埋め込む方法である。ＰＵＳＣＨ内に共有プリアンブルＩＤを埋め込むためのアルゴリズムは、事前に仕様書で規定される。第２の方法では、基地局は、Ｍｓｇ０とUL grantを送信した後、ＰＵＳＣＨで共有プリアンブルＩＤを受信することを想定した上で、受信処理を行う。図２１は、移動局がＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで共有プリアンブルＩＤを送信する「第２の方法」を示す図である。第２の方法では、第１の方法と比較して、シグナリングオーバヘッドを小さくすることができる。

つづいて、上記本実施例の無線通信方法において、基地局がＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで共有プリアンブルＩＤを受信できなかった場合の動作について説明する。図２２は、基地局がＰＣｅｌｌで共有プリアンブルＩＤを受信できなかった場合の一例を示す図である。具体的には、移動局が、ＳＣｅｌｌでＭｓｇ１を、ＰＣｅｌｌで共有プリアンブルＩＤを、それぞれ基地局に送信した場合において、基地局が、ＰＣｅｌｌで共有プリアンブルＩＤを受信できなかった場合が示されている。

たとえば、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで送られてくる共有プリアンブルＩＤの受信に失敗した場合、基地局は、Ｍｓｇ１を送信した移動局を識別することができないため、ＰＣｅｌｌでＮＡＣＫを送信する。また、基地局は、ＳＣｅｌｌで、再送信を指示するための「Backoff Indicator」を含めたＭｓｇ２を送信する。

移動局は、Ｍｓｇ１と共有プリアンブルＩＤを送信後に、ＰＣｅｌｌでＮＡＣＫを、そしてＳＣｅｌｌで「Backoff Indicator」が含まれたＭｓｇ２を受信すると、基地局が共有プリアンブルＩＤの受信に失敗し自局を識別できなかったものと判断する。

そこで、本実施例では、図２２に示すように、移動局がＭｓｇ１と共有プリアンブルＩＤを再送信する。すなわち、移動局は、ＳＣｅｌｌ上に設定されたＰＲＡＣＨでＭｓｇ１を、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで共有プリアンブルＩＤを、それぞれ基地局に再送信する。

以降、移動局は、ＰＣｅｌｌでＡＣＫを、ＳＣｅｌｌで通常のＭｓｇ２（「Backoff Indicator」を含まないＭｓｇ２）をそれぞれ受信するまで、Ｍｓｇ１と共有プリアンブルＩＤの再送信を繰り返し実行する。そして、移動局は、ＰＣｅｌｌでＡＣＫを、ＳＣｅｌｌで通常のＭｓｇ２をそれぞれ受信し、さらに、ＳＣｅｌｌでUL grantを受信した後、基地局とのデータ送受信（UL data）を開始する。

なお、上記図２２では、基地局が、ＰＣｅｌｌでＮＡＣＫを送信するとともに、ＳＣｅｌｌで「Backoff Indicator」を含めたＭｓｇ２を送信する場合を一例として説明したが、ここでは「Backoff Indicator」を含めたＭｓｇ２の送信を省略してもよい。この場合、移動局は、ＰＣｅｌｌで受信するＮＡＣＫのみで、基地局が共有プリアンブルＩＤの受信に失敗し自局を識別できなかったものと判断する。

また、図２３は、図２２と同様に、基地局がＰＣｅｌｌで共有プリアンブルＩＤを受信できなかった場合の一例を示す図であるが、図２２とは異なる処理で、移動局と基地局との間のデータ送受信を実現する。ここでは、図２２と異なる処理について説明する。

移動局は、Ｍｓｇ１と共有プリアンブルＩＤを送信後に、ＰＣｅｌｌでＮＡＣＫを、そしてＳＣｅｌｌで「Backoff Indicator」を含めたＭｓｇ２を受信すると、基地局が共有プリアンブルＩＤの受信に失敗し自局を識別できなかったものと判断する。このとき、図２３では、移動局が、図５に示す競合型ランダムアクセスを開始する。すなわち、基地局がＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで送られてくる共有プリアンブルＩＤの受信に失敗した場合、移動局および基地局は、ＳＣｅｌｌで競合型ランダムアクセスにおけるＭｓｇ１〜Ｍｓｇ４の処理を実行する。そして、移動局は、基地局からＳＣｅｌｌでＭｓｇ４を受信し、さらに、ＳＣｅｌｌでUL grantを受信した後、基地局とのデータ送受信（UL data）を開始する。

また、本実施例では、基地局がＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで共有プリアンブルＩＤを受信できなかった場合の動作として、図２２または図２３の例を示したが、これに限るものではない。たとえば、図２２および図２３の動作を組み合わせることとしてもよい。具体的には、図２２に示す再送信の最大回数を規定しておき、再送信が最大回数に達した場合に、図２３の競合型ランダムアクセス（Ｍｓｇ１〜Ｍｓｇ４）を実施することとしてもよい。

つづいて、本実施例の無線通信方法を実現する基地局および移動局の動作を、フローチャートに従い説明する。図２４は、ＵＬデータ（UL data）を送信する移動局（送信装置）の動作を示すフローチャートであり、図２５は、ＵＬデータ（UL data）を受信する基地局（受信装置）の動作を示すフローチャートである。なお、本実施例では、ＳＣｅｌｌにおいて、上り同期が確保されていないことを前提とする。また、本実施例では、個別プリアンブルＩＤが不足して、基地局が、Ｍｓｇ０でプリアンブルＩＤ：「００００００」を送信する場合を想定する。

図２４を用いて移動局の動作を説明する。まず、送受信制御部３４は、送受信部１１を介して、「RRC Connection Reconfiguration」で送られてくるパラメータＴ，Ｘ，Ｙを受信し、記憶部２２に記憶する（Ｓ４１）。その後、ＵＬデータが発生した場合、ＰＵＳＣＨ管理部３５は、上り送信部１２および送受信部１１を介して、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨでＢＳＲを送信する（Ｓ４２）。なお、ＳＣｅｌｌの上り同期が確保されていないことを前提としているため図示はしていないが、実際は、ＢＳＲ送信前の所定のタイミングで、ＴＡ管理部３３が、ＳＣｅｌｌの上り同期が確保されているどうかの判断を行っている。

つぎに、ＲＡ管理部３１は、送受信部１１を介して、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＤＣＣＨでＭｓｇ０を受信する（Ｓ４３）。このとき、ＲＡ管理部３１は、パラメータＴ内で、ＣＩＦが設定されたＭｓｇ０を受信する。また、ＲＡ管理部３１は、送受信部１１を介して、Ｍｓｇ０を受信したサブフレームの近傍（Ｘ内）のＰＣｅｌｌ上のサブフレームで、UL grantを受信する（Ｓ４３）。

つぎに、ＲＡ管理部３１は、共有プリアンブルＩＤをランダムに選択する（Ｓ４４）。そして、上り送信部１２および送受信部１１を介して、ＣＩＦにて指定されたＳＣｅｌｌ上に設定されたＰＲＡＣＨで、選択した共有プリアンブルＩＤを含ませたＭｓｇ１を送信する（Ｓ４５）。これにより、移動局は、競合型ランダムアクセスを開始する。また、ＰＵＳＣＨ管理部３５は、上り送信部１２および送受信部１１を介して、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで、Ｍｓｇ１に含ませた共有プリアンブルＩＤと同一の共有プリアンブルＩＤを送信する（Ｓ４５）。このとき、ＰＵＳＣＨ管理部３５は、Ｍｓｇ１が送信されたサブフレームと同一または近傍（Ｙ内）のサブフレームで、共有プリアンブルＩＤを送信する。

つぎに、ＰＵＳＣＨ管理部３５は、送受信部１１を介してＰＣｅｌｌで送られてくる確認応答（ＡＣＫ，ＮＡＣＫ）を確認する（Ｓ４６）。たとえば、確認応答がＡＣＫの場合（Ｓ４６，Ｙｅｓ）、ＲＡ管理部３１は、送受信部１１を介してＳＣｅｌｌでＭｓｇ２を受信する（Ｓ４７）。そして、ＴＡ管理部３３が、ＲＡ管理部３１において受信したＭｓｇ２に基づいて上り同期タイミングを調整する（Ｓ４７）。

また、ＲＡ管理部３１がＭｓｇ２を受信した後、送受信制御部３４が、送受信部１１を介して、ＳＣｅｌｌでUL grantを受信する（Ｓ４８）。その後、送受信制御部３４では、上り送信部１２および送受信部１１を介して、ＳＣｅｌｌでＵＬデータを送信し（Ｓ４９）、その応答としてＳＣｅｌｌで確認応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を受信する（Ｓ５０）。

一方、ＰＵＳＣＨ管理部３５は、上記Ｓ４６の処理において、ＰＣｅｌｌでＮＡＣＫを受信した場合（Ｓ４６，Ｎｏ）、共有プリアンブルＩＤの再送信の回数が予め規定された最大回数に達しているかどうかを判断する（Ｓ５１）。たとえば、共有プリアンブルＩＤの再送信の回数が予め規定された最大回数に達していない場合（Ｓ５１，Ｎｏ）、ＲＡ管理部３１およびＰＵＳＣＨ管理部３５は、Ｓ４５の処理を再度実行する。すなわち、ＲＡ管理部３１がＳＣｅｌｌ上に設定されたＰＲＡＣＨで共有プリアンブルＩＤを含ませたＭｓｇ１を送信し、ＰＵＳＣＨ管理部３５がＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで共有プリアンブルＩＤを送信する（Ｓ４５）。

また、Ｓ５１の処理において、共有プリアンブルＩＤの再送信の回数が予め規定された最大回数に達している場合（Ｓ５１，Ｙｅｓ）、ＲＡ管理部３１は、図５に示す競合型ランダムアクセスを実行する（Ｓ５２）。そして、送受信制御部３４は、送受信部１１を介して、ＳＣｅｌｌでUL grantを受信した後（Ｓ４８）、上り送信部１２および送受信部１１を介して、ＳＣｅｌｌでＵＬデータを送信する（Ｓ４９）。

つづいて、図２５を用いて基地局の動作を説明する。まず、送受信制御部６４は、記憶部５２に予め記憶されているパラメータＴ，Ｘ，Ｙを読み出し、送受信部４３を介して、それらのパラメータを「RRC Connection Reconfiguration」を用いて送信する（Ｓ６１）。その後、移動局にＵＬデータが発生した場合、ＰＵＳＣＨ管理部６５は、送受信部４３を介して、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨでＢＳＲを受信する（Ｓ６２）。

つぎに、ＲＡ管理部６１は、送受信部４３を介して、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＤＣＣＨでＭｓｇ０を送信する（Ｓ６３）。このとき、ＲＡ管理部６１は、パラメータＴ内で、ＣＩＦを設定したＭｓｇ０を送信する。また、ＲＡ管理部６１は、送受信部４３を介して、Ｍｓｇ０を送信したサブフレームの近傍（Ｘ内）のＰＣｅｌｌ上のサブフレームで、UL grantを送信する（Ｓ６３）。

つぎに、ＲＡ管理部６１は、送受信部４３を介して、ＣＩＦにて指定したＳＣｅｌｌ上に設定されたＰＲＡＣＨで、共有プリアンブルＩＤが含まれたＭｓｇ１を受信する（Ｓ６４）。また、ＰＵＳＣＨ管理部６５は、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで、Ｍｓｇ１に含まれた共有プリアンブルＩＤと同一の共有プリアンブルＩＤを受信するための処理を実行する（Ｓ６４）。このとき、ＰＵＳＣＨ管理部６５は、Ｍｓｇ１がのせられたサブフレームと同一または近傍（Ｙ内）のサブフレームで、共有プリアンブルＩＤを受信するための処理を実行する。

つぎに、ＰＵＳＣＨ管理部６５は、共有プリアンブルＩＤの受信処理が成功した場合（Ｓ６５，Ｙｅｓ）、「Ｍｓｇ１を送信した移動局がＰＵＳＣＨリソースを割り当てた移動局と同一である」と判断し、Ｍｓｇ１を送信した移動局を一意に特定する。そして、ＴＡ管理部６３は、Ｍｓｇ１を送信した移動局に対応した上り同期タイミング補正値を算出する（Ｓ６６）。

つぎに、ＰＵＳＣＨ管理部６５は、送受信部４３を介して、ＰＣｅｌｌでＡＣＫを送信する（Ｓ６７）。また、ＲＡ管理部６１は、送受信部４３を介して、ＳＣｅｌｌで、上り同期タイミング補正値を含むＭｓｇ２を送信する（Ｓ６７）。

また、ＲＡ管理部６１がＭｓｇ２を送信した後、送受信制御部６４は、送受信部４３を介して、ＳＣｅｌｌでUL grantを送信する（Ｓ６８）。そして、送受信制御部６４では、送受信部４３を介して、ＳＣｅｌｌでＵＬデータを受信し（Ｓ６９）、その応答としてＳＣｅｌｌで確認応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を返信する（Ｓ７０）。

一方、ＰＵＳＣＨ管理部６５は、Ｓ６５の処理において、共有プリアンブルＩＤの受信を失敗した場合（Ｓ６５，Ｎｏ）、共有プリアンブルＩＤの再送信の回数が予め規定された最大回数に達しているかどうかを判断する（Ｓ７１）。たとえば、共有プリアンブルＩＤの再送信の回数が予め規定された最大回数に達していない場合（Ｓ７１，Ｎｏ）、ＲＡ管理部６１およびＰＵＳＣＨ管理部６５は、Ｓ６４の処理を再度実行する。すなわち、ＲＡ管理部６１がＳＣｅｌｌ上に設定されたＰＲＡＣＨで共有プリアンブルＩＤが含まれたＭｓｇ１を受信し、ＰＵＳＣＨ管理部６５がＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで共有プリアンブルＩＤを受信するための処理を行う（Ｓ６４）。

また、Ｓ７１の処理において、共有プリアンブルＩＤの再送信の回数が予め規定された最大回数に達している場合（Ｓ７１，Ｙｅｓ）、ＲＡ管理部６１は、図５に示す競合型ランダムアクセスを実行する（Ｓ７２）。そして、送受信制御部６４は、送受信部４３を介して、ＳＣｅｌｌでUL grantを送信した後（Ｓ６８）、送受信部４３を介して、ＳＣｅｌｌでＵＬデータを受信する（Ｓ６９）。

なお、上記フローチャートを用いた説明（Ｓ４１，Ｓ６１）では、「RRC Connection Reconfiguration」で各パラメータを送受信しているが、これに限るものではない。たとえば、「MAC Control Element」を用いて各パラメータを送受信することとしてもよい。

上述したように、本実施例では、上りデータが発生した場合に移動局がＢＳＲを送信し、基地局がＢＳＲの報告を受けてＳＣｅｌｌの追加が必要であると判断した場合に、基地局および移動局が、競合型ランダムアクセスを実行することとした。この際、移動局は、ＳＣｅｌｌ上に設定されたＰＲＡＣＨでＭｓｇ１を送信し、さらに、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＵＳＣＨで、Ｍｓｇ１に含ませた共有プリアンブルＩＤと同一の共有プリアンブルＩＤを送信することとした。そして、基地局が、「Ｍｓｇ１を送信した移動局がＰＵＳＣＨリソースを割り当てた移動局と同一である」と判断し、Ｍｓｇ１を送信した移動局を一意に特定する。これにより、競合型ランダムアクセスにおけるＭｓｇ３，Ｍｓｇ４（移動局の識別処理）を省略することができるので、同期確保に要する時間を短縮することが可能となる。すなわち、システム全体として、通信の高速化を実現することができる。

なお、本実施例では、ＰＣｅｌｌ上に設定されたＰＤＣＣＨでＭｓｇ０を移動局に送信していたが、これに限らず、ＳＣｅｌｌでＭｓｇ０を送信することとしてもよい。図２６は、ＳＣｅｌｌでＭｓｇ０を送信する場合の実施例２の無線通信方法を示す図である。図２６において、基地局は、移動局から受信したＢＳＲに基づいてＳＣｅｌｌの追加が必要であるか否かを判断し、ＳＣｅｌｌの追加が必要であると判断した場合に、追加するＳＣｅｌｌでＭｓｇ０を送信する。なお、ここでは、ＳＣｅｌｌでＭｓｇ０を送信するため、ＣＩＦを設定する必要がない。また、移動局は、ＢＳＲを送信後、ＳＣｅｌｌでＭｓｇ０を受信するために、ＳＣｅｌｌをアクティブ状態にしておく。これにより、移動局は、Ｍｓｇ０を受信したＳＣｅｌｌで競合型ランダムアクセスを実行することが可能となる。

１１，４１，４３ 送受信部
１２ 上り送信部
１３，１３ａ，４４，４４ａ 制御部
１４，４５ アンテナ
２０，５０ 制御プレーン部
２１，５１ 物理チャネル制御部
２２，５２ 記憶部
３０，３０ａ，６０，６０ａ データプレーン部
３１，６１ ＲＡ管理部
３２，６２ ＢＳＲ管理部
３３，６３ ＴＡ管理部
３４，６４ 送受信制御部
３５，６５ ＰＵＳＣＨ管理部
４２ スケジューリング部

Claims (16)

1. 複数の無線キャリアを使用して無線通信可能な無線通信システムにおいて、
   送信装置が、
   第１の無線キャリアでバッファの状態を送信する第１の制御部と、
   自装置におけるランダムアクセスを管理する第１のランダムアクセス管理部と、
   を有し、
   受信装置が、
   前記第１の無線キャリアで前記バッファの状態を受信し、当該バッファの状態に基づいて第２の無線キャリアでデータ送受信を実施する第２の制御部と、
   自装置におけるランダムアクセスを管理する第２のランダムアクセス管理部と、
   を有し、
   前記第２の制御部が前記第２の無線キャリアでのデータ送受信を実施する場合に、前記第２のランダムアクセス管理部が、前記バッファの状態の受信から、該受信装置と該送信装置との間で共有されている所定の時間後に、装置固有の個別プリアンブルを含む制御情報を前記第１の無線キャリア上で送信し、
   前記制御情報の送受信をトリガとして、前記第１および第２のランダムアクセス管理部が、前記第１の無線キャリア上で受信した制御情報が指定する前記第２の無線キャリアで、前記個別プリアンブルを使用した非競合型のランダムアクセスを実行する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記第２のランダムアクセス管理部は、前記第１の無線キャリアで、前記個別プリアンブルを含む制御情報を送信する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記第２のランダムアクセス管理部は、前記制御情報に、前記第２の無線キャリアを識別するための識別情報を含ませる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記第１の無線キャリアにおいて前記バッファの状態を送信するためのリソースが割り当てられていない場合、前記送信装置は、データ送信許可要求メッセージを前記受信装置に送信し、その応答として当該受信装置からデータ送信許可メッセージを受信し、
   前記第１の制御部は、前記データ送信許可メッセージ受信後に、前記バッファの状態を送信する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記第２のランダムアクセス管理部は、前記第２の無線キャリアで、前記個別プリアンブルを含む制御情報を送信する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
6. 前記送信装置は、前記第１の制御部が前記バッファの状態を送信した後、前記制御情報を受信するために前記第２の無線キャリアを活性化する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
7. 前記第２の制御部が前記第２の無線キャリアでのデータ送受信を実施する場合において、かつ前記個別プリアンブルが不足している場合には、前記第２のランダムアクセス管理部が、空のプリアンブルを含む制御情報を送信し、
   前記送信装置では、前記第１のランダムアクセス管理部が、当該制御情報の受信をトリガとして、前記第２の無線キャリアで、ランダムに選択した共有プリアンブルを送信することにより、競合型のランダムアクセスを開始し、さらに、前記第１の制御部が、前記第１の無線キャリアで前記共有プリアンブルを送信し、
   前記受信装置では、前記第２のランダムアクセス管理部が前記第２の無線キャリアで受信した共有プリアンブルと、前記第２の制御部が前記第１の無線キャリアで受信した共有プリアンブルとを関連付けることにより、共有プリアンブルを送信した送信装置を識別し、
   前記送信装置は、前記競合型のランダムアクセスの実行により前記第２の無線キャリアの同期が確保された後に、前記受信装置へのデータ送信を開始する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
8. 前記第１の制御部は、前記第１の無線キャリアに設定された共有チャネルで共有プリアンブルを送信する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
9. 前記第１の制御部は、前記第１のランダムアクセス管理部が共有プリアンブルを送信するサブフレームから所定範囲内のサブフレームで、共有プリアンブルを送信する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
10. 前記第２の制御部が前記第１の無線キャリアで送られてくる共有プリアンブルを受信できなかった場合に、
    前記送信装置では、前記第１のランダムアクセス管理部による共有プリアンブルの送信と、前記第１の制御部による共有プリアンブルの送信とを、前記第２の制御部が共有プリアンブルを受信できるまで、繰り返し実行する、
    ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
11. 複数の無線キャリアを使用してデータを受信可能な受信装置において、
    第１の無線キャリアで送信装置からバッファの状態を受信し、当該バッファの状態に基づいて第２の無線キャリアでデータ送受信を実施する制御部と、
    前記制御部が前記第２の無線キャリアでのデータ送受信を実施する場合に、前記バッファの状態の受信から、該受信装置と該送信装置との間で共有されている所定の時間後に、装置固有の個別プリアンブルを含む制御情報を前記第１の無線キャリア上で送信するランダムアクセス管理部と、
    を有することを特徴とする受信装置。
12. 前記制御部が前記第２の無線キャリアでのデータ送受信を実施する場合において、かつ前記個別プリアンブルが不足している場合に、前記ランダムアクセス管理部は、空のプリアンブルを含む制御情報を送信し、
    前記送信装置が、前記制御情報の受信をトリガとして、前記第２の無線キャリアで、ランダムに選択した共有プリアンブルを送信し、さらに、前記第１の無線キャリアで当該共有プリアンブルを送信した場合に、
    前記ランダムアクセス管理部は、前記第２の無線キャリアで受信した共有プリアンブルと、制御部が前記第１の無線キャリアで受信した共有プリアンブルとを関連付けることにより、共有プリアンブルを送信した送信装置を識別する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の受信装置。
13. 複数の無線キャリアを使用してデータを送信可能な送信装置において、
    第１の無線キャリアでバッファの状態を送信する制御部と、
    自装置におけるランダムアクセスを管理するランダムアクセス管理部と、
    を有し、
    受信装置が、前記バッファの状態に基づいて第２の無線キャリアでのデータ送受信を実施し、前記バッファの状態の受信から、該受信装置と該送信装置との間で共有されている所定の時間後に、装置固有の個別プリアンブルを含む制御情報を前記第１の無線キャリア上で送信する場合に、
    前記ランダムアクセス管理部は、前記制御情報の受信をトリガとして、前記第１の無線キャリア上で受信した制御情報が指定する前記第２の無線キャリアで、前記個別プリアンブルを使用した非競合型のランダムアクセスを実行する、
    ことを特徴とする送信装置。
14. 前記受信装置が、前記第２の無線キャリアでのデータ送受信を実施し、空のプリアンブルを含む制御情報を送信する場合に、
    当該制御情報の受信をトリガとして、前記ランダムアクセス管理部が、前記第２の無線キャリアで、ランダムに選択した共有プリアンブルを送信し、さらに、前記制御部が、前記第１の無線キャリアで前記共有プリアンブルを送信する、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の送信装置。
15. 複数の無線キャリアを使用して無線通信可能な無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    送信装置が、第１の無線キャリアでバッファの状態を送信し、
    受信装置が、前記第１の無線キャリアで前記バッファの状態を受信し、当該バッファの状態に基づいて第２の無線キャリアでデータ送受信を実施する場合に、前記バッファの状態の受信から、該受信装置と該送信装置との間で共有されている所定の時間後に、装置固有の個別プリアンブルを含む制御情報を前記第１の無線キャリア上で送信し、
    前記制御情報の送受信をトリガとして、前記送信装置および前記受信装置が、前記第１の無線キャリア上で受信した制御情報が指定する前記第２の無線キャリアで、前記個別プリアンブルを使用した非競合型のランダムアクセスを実行する、
    ことを特徴とする無線通信方法。
16. 前記受信装置は、前記第２の無線キャリアでのデータ送受信を実施する場合において、かつ前記個別プリアンブルが不足している場合には、空のプリアンブルを含む制御情報を送信し、
    前記送信装置は、当該制御情報の受信をトリガとして、前記第２の無線キャリアで、ランダムに選択した共有プリアンブルを送信することにより、競合型のランダムアクセスを開始し、さらに、前記第１の無線キャリアで前記共有プリアンブルを送信し、
    前記受信装置は、前記第２の無線キャリアで受信した共有プリアンブルと、前記第１の無線キャリアで受信した共有プリアンブルとを関連付けることにより、共有プリアンブルを送信した送信装置を識別し、
    前記送信装置は、前記競合型のランダムアクセスの実行により前記第２の無線キャリアの同期が確保された後に、前記受信装置へのデータ送信を開始する、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信方法。

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