JP5295185B2

JP5295185B2 - 基地局装置及び通信方法

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Publication number: JP5295185B2
Application number: JP2010185034A
Authority: JP
Inventors: 昭彦西尾
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2025-06-06
Also published as: US8571567B2; JP5428119B2; RU2503142C2; CN1965602B; JP2013165509A; KR101123536B1; JPWO2005122616A1; JP2011019263A; MXPA06014150A; EP2364054A1; JP5036305B2; CN1965602A; CN102711233B; EP2364054B1; WO2005122616A1; US20140056285A1; EP1744577B1; KR101406626B1; KR20120016155A; EP1744577A4

Description

本発明は、基地局装置及び通信方法に関する。

従来、無線通信システムでは、携帯電話等の通信端末装置が無線通信を開始するに際して、基地局装置から周期的に送信されるパイロット信号を通信端末装置が受信し、その受信品質に基づいてオープンループによる送信電力制御（ＯＬ−ＴＰＣ）したアクセス要求信号をランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ：Random Access Channel）を用いて基地局装置に送信する。そして、基地局装置がこのアクセス要求信号を受信したときに前記通信端末装置に対してアクセス許可信号を送信するようになっている。

図１に、従来の無線通信システムの構成を模式的に示す。図１に示す無線通信システムは、基地局装置１１と複数の通信端末装置１２とを含んで構成される。また、複数の通信端末装置１２について、基地局装置１１の近くに位置し受信状態の良いものを通信端末装置１２−１とする。また、基地局装置１１による通信エリアの境界、即ち、セルエッジ付近に位置するものを通信端末装置１２−２とする。

図２に、通信端末装置１２が無線通信を開始するに際して、通信端末装置１２と基地局装置１１との間で送受信される無線信号を時系列で示す。図２に示すように、先ず、基地局装置１１が下り回線における共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ：Common Pilot Channel）を用いて複数の通信端末装置１２に向けて一定の電力でパイロット信号を送信する。

次いで、通信端末装置１２は、このパイロット信号を受信したときに、その受信品質（図２ではＣＰＩＣＨにおけるパイロット信号の受信電力）に対応付けられた送信電力で上り回線におけるランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ：Random Access Channel）を用いて基地局装置１１に対してアクセス要求信号を送信する。このＲＡＣＨのサブチャネルとして使用できるリソース、例えば、タイミング、拡散コード及びサブキャリア等は予め決められており、通信端末装置１２は、アクセス要求信号の送信に際して、その決められたリソースの中から１つをランダムに選択するようになっている。

続いて、基地局装置１１は、このアクセス要求信号を受信したときに、フォワードアクセスチャネル（ＦＡＣＨ：Forward Access Channel）を用いて通信端末装置１２に向けて一定の電力でアクセス許可信号を送信する。続いて、通信端末装置１２は、このアクセス許可信号を受信したときに、上り回線におけるデータチャネルを用いて基地局装置１１に対して前記パイロット信号の受信品質に対応付けられた送信電力でデータパケットを送信する。なお、図２において、各チャネルにおける下向きの矢印は下り回線であることを、上向きの矢印は上り回線であることをそれぞれ示す。

また、このような従来の技術の他に、通信端末装置１２が、先ず基地局装置１１に対して送信電力を徐々に上げながら、プリアンブルと呼ばれる短いパケットを送信し、基地局装置１１がこのプリアンブルを検出したときに、通信端末装置１２が基地局装置１１に対してアクセス要求信号を送信する技術も開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００２−５２８９９７号公報

しかしながら、図２に示すような従来の技術では、複数の通信端末装置１２がそれぞれ、ＣＰＩＣＨにおけるパイロット信号を同時に受信し、アクセス要求信号を送信するＲＡＣＨのサブチャネルをランダムに選択するため、複数の通信端末装置１２が同一のサブチャネルでアクセス要求信号を送信して、基地局装置１１がそれらのアクセス要求信号を受信できなくなるおそれがある。

基地局装置１１が通信端末装置１２からのアクセス要求信号を受信できない場合には、基地局装置１１から通信端末装置１２にアクセス許可信号が送信されないため、通信端末装置１２は、アクセス要求信号の送信から所定時間経過した後に、先に送信したアクセス要求信号が基地局装置１１に受信されなかったと判定して、所定のバックオフ時間の経過時に、基地局装置１１に対して再度アクセス要求信号を送信する。つまり、このような従来の技術では、複数の通信端末装置１２からＲＡＣＨを用いて送信されるアクセス要求信号がコリジョンによって基地局装置に受信されなくなるおそれがあり、また通信端末装置１２が先に送信したアクセス要求信号が基地局装置１１に受信されたか判定するまでに時間を要し、さらに通信端末装置１２がアクセス要求信号を再送信するまでに所定のバックオフ時間が設定されることから、通信端末装置１２が無線通信を開始するまでに要する時間が長期化して、無線通信システムにおけるスループットが低下する問題がある。

また、このような従来の技術では、セルエッジ付近に位置する通信端末装置１２−２からアクセス要求信号が大電力で複数回送信されることになるため、そのアクセス要求信号が隣接する他セルにおいて干渉信号となる問題がある。

さらに、このような従来の技術では、基地局装置１１がアクセス要求信号を受信したときに、そのアクセス要求信号を送信した通信端末装置１２の位置を確認できないため、基地局装置１１は、自セル内に位置する全ての通信端末装置１２がアクセス許可信号を受信できるように、ＦＡＣＨを用いて送信されるアクセス許可信号を送信電力制御することなく大電力で送信することから、上記同様にアクセス許可信号が隣接する他セルにおいて干渉信号となる問題がある。

また、特許文献１に記載された技術では、通信端末装置１２が基地局装置１１に対してプリアンブルを用いて求めた必要十分な電力でアクセス要求信号を送信することになるため、セルエッジ付近に位置する通信端末装置１２−２から送信されるアクセス要求信号が隣接する他セルにおいて干渉信号となる問題は改善できるものの、上記アクセス要求信号のコリジョンの発生に由来するスループット低下の問題、並びに基地局装置１１の送信するアクセス許可信号が隣接する他セルにおいて干渉信号となる問題については、何ら改善されない。

本発明の目的は、自セル内の複数の通信端末装置から同時にアクセス要求信号が送信されても、それらのコリジョンを回避して、自セルに隣接する他セルにおける干渉信号の発生を防止し、かつ、自セルにおけるスループットを改善し、アクセス許可信号の送信電力を制御して自セルに隣接する他セルにおける干渉信号の発生を防止する基地局装置及び通信方法を提供することである。

本発明に係る基地局装置は、通信端末装置と無線通信を行う基地局装置であって、前記通信端末装置に、パイロット信号を送信する送信部と、それぞれが、前記通信端末装置で測定される前記パイロット信号の異なる受信電力の範囲に関連付けられた複数のグループであって、それぞれ、前記通信端末装置が前記基地局装置との通信を開始する際の競合チャネルを用いた初期アクセスのために用いられる複数のコードを含む前記複数のグループの内、前記通信端末装置において、前記パイロット信号の前記受信電力に基づいて選択された前記グループの前記複数のコードの中から、ランダムに選択されたコードを使用して前記初期アクセスのために送信された信号を、受信する受信部と、を有し、ランダムに選択された前記コードは、前記基地局装置に対して前記受信電力の範囲を示し、低い前記受信電力の範囲は、高い前記受信電力の範囲よりも狭く、低い前記受信電力の範囲に関連付けられたグループに含まれる前記複数のコードの数は、高い前記受信電力の範囲に関連付けられたグループに含まれる前記複数のコードの数よりも多い構成を採る。

本発明によれば、自セル内の複数の通信端末装置から同時にアクセス要求信号が送信されても、それらのコリジョンを回避して、自セルに隣接する他セルにおける干渉信号の発生を防止し、かつ、自セルにおけるスループットを改善することができ、また、アクセス許可信号の送信電力を制御して自セルに隣接する他セルにおける干渉信号の発生を防止することができる。

従来の技術に係る無線通信システムの構成を模式的に示す図従来の技術に係る通信端末装置が通信開始に際して基地局装置との間で送受信する無線信号を時系列で示す図本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成を模式的に示す図本発明の実施の形態１に係る通信端末装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る基地局装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１においてＲＡＣＨのサブチャネルとして拡散コードを使用する場合に、パイロット信号の受信品質で区分された各グループに対するＲＡＣＨのサブチャネルの割当態様の例を示す図本発明の実施の形態１においてＲＡＣＨのサブチャネルとしてマルチキャリア信号におけるサブキャリアを使用する場合に、パイロット信号の受信品質で区分された各グループに対するＲＡＣＨのサブチャネルの割当態様の例を示す図本発明の実施の形態１においてＲＡＣＨのサブチャネルとしてＯＦＤＭ信号のシンボルを使用する場合に、パイロット信号の受信品質で区分された各グループに対するＲＡＣＨのサブチャネルの割当態様の例を示す図本発明の実施の形態１においてパイロット信号の受信品質と通信端末装置を区分した各グループとの対応を示す図本発明の実施の形態１において通信端末装置を区分した各グループとアクセス許可信号の送信電力との対応を示す図本発明の実施の形態１において通信端末装置が通信開始に際して基地局装置との間で送受信する無線信号を時系列で示す図本発明の実施の形態１において通信端末装置が通信開始に際して基地局装置との間で送受信する無線信号を時系列で示す図本発明の実施の形態１において通信端末装置が通信開始に際して基地局装置との間で送受信する無線信号を時系列で示す図本発明の実施の形態２に係る基地局装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態２において通信端末装置を区分した各グループと変調方式及び符号化率のセットとの対応を示す図

以下、本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、実施の形態において、同一機能を有する構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

（実施の形態１）
図３に、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成を模式的に示す。本実施の形態に係る無線通信システムは、複数の通信端末装置２００及び基地局装置３００を含んで構成される。この無線通信システムでは、複数の通信端末装置２００が、基地局装置３００から、例えばＣＰＩＣＨで、送信されるパイロット信号の受信品質を基準にして３つの等級に区分される。以下、この受信品質の良い方から順に、グループ１、グループ２及びグループ３と称する。また、グループ１に属するものを通信端末装置２００−１と、グループ２に属するものを通信端末装置２００−２と、グループ３に属するものを通信端末装置２００−３と、表記する。従って、この無線通信システムにおけるセルエッジ付近に存在する通信端末装置２００は、グループ３に属することになる。

図４は、本発明の実施の形態１に係る通信端末装置２００の構成を示すブロック図である。通信端末装置２００は、受信無線部２０１、チャネル分離部２０２、復調部２０３、復号部２０４、受信品質測定部２０５、使用サブチャネル選択部２０６、符号化部２０７、変調部２０８、サブチャネル割当部２０９、送信電力制御部２１１、送信無線部２１２及びアンテナ素子２１３を具備する。

受信無線部２０１は、後述する基地局装置３００からＣＰＩＣＨで送信されたパイロット信号及びＦＡＣＨで送信されたアクセス許可信号等をアンテナ素子２１３を介して受信し、それらの受信信号に周波数変換及びアナログ／ディジタル変換等の所定の受信処理を施し、受信処理後の受信信号をチャネル分離部２０２に入力する。

チャネル分離部２０２は、受信無線部２０１から入力された受信信号について使用されたチャネルを判別し、判別したチャネルがＣＰＩＣＨであれば、その受信信号、即ち、パイロット信号を受信品質測定部２０５に入力する。一方で、ＣＰＩＣＨ以外、即ち、ＦＡＣＨ等であれば、その受信信号を復調部２０３に入力する。

復調部２０３は、チャネル分離部２０２から入力された受信信号を所定の方式で復調し、復調後の受信信号を復号部２０４に入力する。

復号部２０４は、復調部２０３から入力された受信信号を所定の方式で復号して受信データを生成し、生成した受信データを図示しない制御部等に入力する。

受信品質測定部２０５は、チャネル分離部２０２から入力されたパイロット信号の受信品質、例えば、信号電力対干渉電力比（ＳＩＲ：Signal-to-Interference power Ratio）や受信電力レベルを測定し、その測定結果を使用サブチャネル選択部２０６及び送信電力制御部２１１にそれぞれ通知する。

使用サブチャネル選択部２０６は、等級化されたパイロット信号の受信品質とその各等級に割り当てられたサブチャネルとの「対応表」を備えている。そして、この対応表に基づいて、受信品質測定部２０５から通知されたパイロット信号の受信品質の測定結果に対応付けられたＲＡＣＨのサブチャネル群を選定し、選定されたサブチャネル群の中からアクセス要求信号の送信に使用するサブチャネルを１つランダムに選択する。使用サブチャネル選択部２０６は、選択したサブチャネルをサブチャネル割当部２０９に通知する。なお、この等級化されたパイロット信号の受信品質とその各等級に割り当てられたＲＡＣＨのサブチャネルとを示す対応表については、後述する。

符号化部２０７は、図示しない制御部等から入力された送信データを所定の方式で符号化して送信信号を生成し、生成した送信信号を変調部２０８に入力する。

変調部２０８は、符号化部２０７から入力された送信信号を所定の方式で変調し、変調後の送信信号をサブチャネル割当部２０９に入力する。

サブチャネル割当部２０９は、無線通信の開始に際し、図示しない制御部等から入力されたアクセス要求信号に対して、使用サブチャネル選択部２０６から通知されたＲＡＣＨのサブチャネルで送信するために所定のリソースを割り当てる。この所定のリソースとしては、タイミング、拡散コード又はマルチキャリア信号におけるサブキャリア等が例示される。そして、サブチャネル割当部２０９は、所定のリソースを割り当てたアクセス要求信号を所定のタイミングで送信電力制御部２１１に入力する。また、サブチャネル割当部２０９は、アクセス要求信号を送信電力制御部２１１に入力してから所定時間内に、基地局装置３００からアクセス許可信号が送信されてこないときには、所定のバックオフ時間の経過時に、再びアクセス要求信号に対して使用サブチャネル選択部２０６から通知されたＲＡＣＨのサブチャネルを割り当て、割り当てたアクセス要求信号を送信電力制御部２１１に入力する。一方で、サブチャネル割当部２０９は、アクセス要求信号を送信電力制御部２１１に入力してから所定時間内に、基地局装置３００からアクセス許可信号が送信されてきたときには、そのアクセス許可信号によって指定されたデータチャネルで変調部２０８から入力された送信信号を送信するため、その送信信号に所定のリソースを割り当てて、所定のタイミングで送信電力制御部２１１にその送信信号を入力する。

送信電力制御部２１１は、サブチャネル割当部２０９から入力されたアクセス要求信号又は送信信号を、受信品質測定部２０５から通知されたパイロット信号の受信品質の測定結果に対応付けられた電力となるように増幅し、増幅後のアクセス要求信号又は送信信号を送信無線部２１２に入力する。

送信無線部２１２は、送信電力制御部２１１から入力されたアクセス要求信号又は送信信号に対して、ディジタル／アナログ変換や周波数変換等の所定の送信処理を施した後に、アンテナ素子２１３を介して基地局装置３００に無線送信する。

図５は、本発明の実施の形態１に係る基地局装置３００の構成を示すブロック図である。基地局装置３００は、受信無線部３０１、ＲＡＣＨ検出部３０２、復調部３０３、復号部３０４、所要送信電力算出部３０５、符号化部３０６、変調部３０７、送信電力制御部３０８、多重部３０９、送信無線部３１１及びアンテナ素子３１２を具備する。

受信無線部３０１は、通信端末装置２００からＲＡＣＨで送信されたアクセス要求信号及びデータチャネルで送信された送信信号をアンテナ素子３１２を介して受信し、それらの受信信号に周波数変換やアナログ／ディジタル変換等の所定の受信処理を施し、受信処理後の受信信号をＲＡＣＨ検出部３０２に入力する。

ＲＡＣＨ検出部３０２は、受信無線部３０１から入力された受信信号についてアクセス要求信号を検出し、アクセス要求信号が検出されたときには、そのアクセス要求信号を所要送信電力算出部３０５に入力し、一方でアクセス要求信号が検出されないときには、受信信号に通常のデータ信号のみが含まれると判断して、その受信信号を復調部３０３に入力する。

復調部３０３は、ＲＡＣＨ検出部３０２から入力された受信信号に所定の方式で復調処理を施し、復調後の受信信号を復号部３０４に入力する。

復号部３０４は、復調部３０３から入力された受信信号を所定の方式で復号して受信データを生成し、生成した受信データを図示しない制御部等に入力する。

所要送信電力算出部３０５は、ＲＡＣＨ検出部３０２から入力されたアクセス要求信号について、その送信に使用されたＲＡＣＨのサブチャネルを判定する。所要送信電力算出部３０５は、使用サブチャネル選択部２０６が備える対応表を有しており、この対応表に基づいて、判定されたＲＡＣＨのサブチャネルから通信端末装置２００におけるパイロット信号の受信品質を把握する。また、所要送信電力算出部３０５は、判定されたサブチャネルとアクセス許可信号の送信電力とを対応付けた「換算表」も有しており、この換算表を用いて、判定されたＲＡＣＨのサブチャネルに対応付けられた送信電力を算出し、算出した送信電力を送信電力制御部３０８に通知する。なお、この換算表については、後述する。

符号化部３０６は、図示しない制御部等から入力されたアクセス許可信号又は送信データに対して、所定の方式で符号化処理を施して送信信号を生成し、生成した送信信号を変調部３０７に入力する。

変調部３０７は、符号化部３０６から入力された送信信号を所定の方式で変調し、変調後の送信信号を送信電力制御部３０８に入力する。

送信電力制御部３０８は、変調部３０７から入力された送信信号を、所要送信電力算出部３０５から通知された電力に増幅し、増幅後の送信信号を多重部３０９に入力する。

多重部３０９は、図示しない制御部等からパイロット信号を定期的に入力され、このパイロット信号が入力されるタイミングにおいて、送信電力制御部３０８から入力された送信信号にこのパイロット信号を多重し、多重後の送信信号を送信無線部３１１に入力する。なお、多重部３０９は、パイロット信号が入力されないタイミングでは、送信電力制御部３０８から入力された送信信号をそのまま送信無線部３１１に通過させる。

送信無線部３１１は、多重部３０９から入力された送信信号に対して、ディジタル／アナログ変換や周波数変換等の送信処理を施し、送信処理後の送信信号をアンテナ素子３１２を介して通信端末装置２００に無線送信する。

次いで、通信端末装置２００及び基地局装置３００の動作について、図６〜図１３を用いて具体的に説明する。

図６に、通信端末装置２００がＲＡＣＨのサブチャネルのリソースとして拡散コードを使用する場合において、パイロット信号の受信品質を基準として等級化されたグループ１、グループ２又はグループ３に対する拡散コードの割り当て態様を示す。図６では、パイロット信号の受信品質が最も良いグループ１には２つの拡散コード＃１、＃２が割り当てられ、その受信品質が中位のグループ２には３つの拡散コード＃３、＃４、＃５が割り当てられ、その受信品質が最も悪いグループ３には使用可能な残り全ての拡散コード＃６〜＃ｎ（ｎは１０以上の自然数）が割り当てられている。

また、図７に、通信端末装置２００がＲＡＣＨのサブチャネルのリソースとしてマルチキャリア信号におけるサブキャリアを使用する場合において、パイロット信号の受信品質を基準として等級化されたグループ１、グループ２又はグループ３に対するサブキャリアの割り当て態様を示す。図７では、パイロット信号の受信品質が最も良いグループ１には２つのサブキャリア＃１、＃２が割り当てられ、その受信品質が中位のグループ２には３つのサブキャリア＃３、＃４、＃５が割り当てられ、その受信品質が最も悪いグループ３には使用可能な残り全てのサブキャリア＃６〜＃ｎ（ｎは１０以上の自然数）が割り当てられている。

また、図８に、通信端末装置２００がＲＡＣＨのサブチャネルのリソースとしてＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号のシンボルを使用する場合において、パイロット信号の受信品質を基準として等級化されたグループ１、グループ２又はグループ３に対するＯＦＤＭ信号のシンボルの割り当て態様を示す。図８では、パイロット信号の受信品質が最も良いグループ１には最初の２つのＯＦＤＭ信号のシンボルが割り当てられ、その受信品質が中位のグループ２には続く３つのＯＦＤＭ信号のシンボルが割り当てられ、その受信品質が最も悪いグループ３には使用可能な残り全てのＯＦＤＭ信号のシンボルが割り当てられている。なお、ＲＡＣＨのサブチャネルのリソースを通信方式で規格されたタイムスロットとしても、ＯＦＤＭ信号のシンボルと同様に割り当てることができる。

図９に、使用サブチャネル選択部２０６が備える対応表の一例を示す。この対応表では、受信品質測定部２０５によるパイロット信号の受信品質としての受信ＳＩＲの測定結果が１５ｄＢ以上の場合をグループ１とし、５〜１５ｄＢの場合をグループ２とし、−３〜５ｄＢの場合をグループ３としている。図９に示すグループ１、グループ２及びグループ３にはそれぞれ、図６〜図８に示すような態様でＲＡＣＨのサブチャネルが割り当てられている。従って、使用サブチャネル選択部２０６は、この対応表に基づいて、受信品質測定部２０５から通知されたパイロット信号の受信品質の測定結果に対応して図６〜図８に示すような態様で割り当てられたＲＡＣＨのサブチャネルを選定し、選定された複数のサブチャネルの中からアクセス要求信号の送信に使用するサブチャネルを１つランダムに選択する、ことになる。なお、図９に示す対応表では、受信品質測定部２０５によるパイロット信号の受信品質の測定結果が−３ｄＢ未満の場合がいずれのグループにも対応付けされていない。これは、パイロット信号の受信品質の測定結果が−３ｄＢ未満であれば伝搬路状況が劣悪に過ぎるため、通信端末装置２００がアクセス要求信号を送信しても基地局装置３００に受信されないおそれが高いことから、隣接する他セルにおける干渉信号の発生を防止するため、通信端末装置２００が不必要なアクセス要求信号の送信を行わないようにするものである。なお、この場合、通信端末装置２００は、伝搬路上におけるフェージング又はシャドウイング等による減衰が回復して、パイロット信号の受信品質の測定結果が−３ｄＢ以上になれば、基地局装置３００にアクセスすることができる。

また、図１０に、所要送信電力算出部３０５が有する換算表の一例を示す。この換算表は図９に示す対応表と相関があり、通信端末装置２００におけるアクセス許可信号の所要受信ＳＩＲが０ｄＢと仮定して、基地局装置３００におけるアクセス許可信号の送信電力がパイロット信号の送信電力を基準としてデシベルで表現されている。具体的には、グループ１については、通信端末装置２００−１におけるパイロット信号の受信品質の測定結果が１５ｄＢ以上であることから、通信端末装置２００−１におけるアクセス許可信号の受信品質が０ｄＢ以上となるように、基地局装置３００におけるアクセス許可信号の送信電力はパイロット信号の送信電力を基準として−１５ｄＢに設定される。同様に、グループ２については、通信端末装置２００−２におけるパイロット信号の受信品質の測定結果が５ｄＢ以上であることから、基地局装置３００におけるアクセス許可信号の送信電力はパイロット信号の送信電力を基準として−５ｄＢに設定される。同様に、グループ３については、通信端末装置２００−３におけるパイロット信号の受信品質の測定結果が−３ｄＢ以上であることから、基地局装置３００におけるアクセス許可信号の送信電力はパイロット信号の送信電力を基準として３ｄＢに設定される。

図１１に、グループ１に属する通信端末装置２００−１が通信開始に際して基地局装置３００との間で送受信する無線信号を時系列で示す。同様に、図１２にグループ２に属する通信端末装置２００−２が通信開始に際して基地局装置３００との間で送受信する無線信号を、また図１３にグループ３に属する通信端末装置２００−３が通信開始に際して基地局装置３００との間で送受信する無線信号を、時系列で示す。なお、図１１〜図１３では、パイロット信号の受信品質としてその受信電力レベルを使用する。図１１〜図１３に示すように、通信端末装置２００−１〜２００−３はいずれも、パイロット信号の受信品質の測定結果を基準として、ＲＡＣＨで送信するアクセス要求信号及びデータチャネルで送信するデータパケットの送信電力制御を行う。一方で、基地局装置３００は、通信端末装置２００の使用したＲＡＣＨのサブチャネルを判定することにより、通信端末装置２００におけるパイロット信号の受信品質の測定結果を間接的に把握して、換言すればその通信端末装置２００がグループ１〜３のいずれに属するか把握して、ＦＡＣＨで送信するアクセス許可信号の送信電力制御を行うことになる。従って、図１１〜図１３を比較すれば、アクセス許可信号を送信するＦＡＣＨの送信電力がそれぞれ異なっており、かつ、パイロット信号の受信品質が最も低い通信端末装置２００−３を示す図１３のＦＡＣＨの送信電力が最も高くなっていることが判る。

このように、本実施の形態に係る無線通信システムによれば、通信端末装置２００がパイロット信号の受信品質の測定結果を等級化して、その各等級に専用のＲＡＣＨのサブチャネルを予め割り当てておき、実際の測定結果に応じて、アクセス要求信号の送信に使用するＲＡＣＨのサブチャネルを選択するため、複数の通信端末装置２００が同一のＲＡＣＨのサブチャネルを同時に使用する確率を低下させることができる。その結果、本実施の形態に係る無線通信システムによれば、アクセス要求信号が基地局装置３００に確実に受信されるようになり、アクセス要求信号の再送信回数が減るため、通信端末装置２００が無線通信を短期間で開始でき、かつ、自セルにおけるスループットが改善し、かつ、自セルに隣接する他セルにおける干渉信号の発生を抑制することができる。

また、本実施の形態に係る無線通信システムによれば、基地局装置３００が、通信端末装置２００−１〜２００−３それぞれにおけるアクセス要求信号の受信品質に応じて必要十分な送信電力でアクセス許可信号を送信するため、自セルに隣接する他セルにおいてアクセス許可信号が干渉信号となることを抑制することができる。

また、本実施の形態に係る無線通信システムによれば、通信端末装置２００における使用サブチャネル選択部２０６の備える対応表において、等級化されたパイロット信号の受信品質の上位等級（例えばグループ１）よりも下位等級（例えばグループ３）に多くのサブチャネルが割り当てられているため、セルエッジ付近に位置する通信端末装置２００ほど同一のＲＡＣＨのサブチャネルを同時に使用する確率が低下してアクセス要求信号の再送信回数が減ることから、自セルに隣接する他セルにおける干渉信号の発生を効果的に防止することができる。

また、本実施の形態に係る無線通信システムでは、通信端末装置２００における使用サブチャネル選択部２０６の備える対応表において、等級化されたパイロット信号の受信品質に関し、上位等級よりも下位等級の受信品質の範囲の方が狭くなっている。具体的には、グループ１の受信品質の範囲は１５ｄＢ以上と上限がなく、グループ２の受信品質の範囲は５〜１５ｄＢの１０ｄＢとなっており、グループ３の受信品質の範囲は−３〜５ｄＢの８ｄＢとなっている。従って、本実施の形態に係る無線通信システムによれば、パイロット信号の受信品質の範囲が狭い下位等級ほどより多くのサブチャネルが割り当てられていることになるため、セルエッジ付近に位置する通信端末装置２００のアクセス要求信号の再送信回数を一層効果的に減らせることから、自セルに隣接する他セルにおける干渉信号の発生をより効果的に防止することができる。

なお、本実施の形態について、以下のように変形したり、応用したりしてもよい。

本実施の形態に係る基地局装置３００では、所要送信電力算出部３０５がアクセス要求信号の送信に使用されたＲＡＣＨのサブチャネルを判定し、判定されたサブチャネルに対応付けられた送信電力を送信電力制御部３０８に通知する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば、所要送信電力算出部３０５がアクセス要求信号の受信品質を測定する要求信号測定部を具備し、この要求信号測定部によって測定された受信品質と通信端末装置２００における所要受信品質、即ち、送信電力制御における目標受信品質とを比較して、それらの受信品質の差が所定値よりも大きければ、ＲＡＣＨのサブチャネルに対応付けられた送信電力を増減し、増減後の送信電力を送信電力制御部３０８に通知するようにしてもよい。

この所要送信電力算出部３０５におけるアクセス許可信号の送信電力の算出は、アクセス要求信号の受信品質に基づくクローズドループによる算出であるため、通信端末装置２００においてパイロット信号の受信からアクセス要求信号の送信までに時間を要する場合、或いは伝搬路状況の変化が速い場合等には、クローズドループによる送信電力の算出では、算出された送信電力に実際の伝搬路状況が的確に反映されていないおそれがある。そこで、所要送信電力算出部３０５において、クローズドループによる送信電力の算出に加えて、アクセス要求信号の受信品質を測定するオープンループによる送信電力の算出を行えば、アクセス許可信号の送信電力制御を一層正確に行うことができるようになる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、基地局装置がＲＡＣＨの使用リソースに基づいてＦＡＣＨに対して符号化率及び変調方式を適応的に変化させる場合について説明する。なお、本実施の形態に係る通信端末装置の構成は、図４と同じなので、図４を援用して説明する。

図１４は、本発明の実施の形態２に係る基地局装置４００の構成を示すブロック図である。基地局装置４００は、受信無線部３０１、ＲＡＣＨ検出部３０２、復調部３０３、復号部３０４、適応制御部４１３、符号化部４０６、変調部４０７、多重部３０９、送信無線部３１１及びアンテナ素子３１２を具備する。

適応制御部４１３は、ＲＡＣＨ検出部３０２から入力されたアクセス要求信号について、その送信に使用されたＲＡＣＨのサブチャネルを判定し、判定されたサブチャネルとアクセス許可信号の送信パラメータ、即ち、変調方式と符号化率のセットとを対応付けた換算表を用いて、変調方式及び符号化率を設定し、設定した変調方式及び符号化率を符号化部４０６及び変調部４０７に入力する。

符号化部４０６は、図示しない制御部等から入力されたアクセス許可信号又は送信データに対して、適応制御部４１３から入力された送信パラメータ（符号化率及び変調方式の情報）に従った符号化率又は符号化方法で符号化処理を施して送信信号を生成し、生成した送信信号を変調部４０７に入力する。

変調部４０７は、符号化部４０６から入力された送信信号を適応制御部４１３から入力された送信パラメータに従った変調方式で変調し、変調後の送信信号を多重部３０９に入力する。

図１５に、適応制御部４１３が有する換算表の一例を示す。この換算表は図９に示す対応表と相関があり、通信端末装置２００における受信品質が高いほど、高い変調レベル及び符号化率となっている。例えば、グループ１では受信品質が１５ｄＢ以上であるため、所要ＳＩＲが１５ｄＢである送信パラメータ、つまり受信ＳＩＲが１５ｄＢ以上であれば十分低い誤り率で受信できる最も伝送効率の高い送信パラメータである１６ＱＡＭ、Ｒ＝３／４を用い、グループ２では、受信ＳＩＲが５ｄＢ〜１５ｄＢであるため、所要ＳＩＲが５ｄＢである送信パラメータのＱＰＳＫ、Ｒ＝１／２を用いる。グループ３についても同様である。

伝送効率の高い送信パラメータであるほど、基地局装置４００はアクセス許可信号の送信を短時間で終わらせることができる。

このように本実施の形態によれば、基地局装置４００が、通信端末装置２００−１〜２００−３それぞれにおけるアクセス要求信号の受信品質に応じて十分に低い誤り率で受信できる最も伝送効率の高い送信パラメータを用いてアクセス許可信号を送信するため、アクセス許可信号の送信時間を短縮することができ、他セルにおいてアクセス許可信号が干渉信号となることを抑制することができる。

上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。

また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

なお、上記各実施の形態に係る無線通信システムでは、パイロット信号の受信品質の等級に対応させて複数の通信端末装置２００を３つのグループに区分する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば、さらにグループの数を増やしてもよい。

また、アクセス許可信号は、例えば３ＧＰＰ規格では、ＡＩＣＨ(Acknowledge Indicator Channel)、ＦＡＣＨ(Forward Access Channel)、Ｓ−ＣＣＰＣＨ(Secondary-Common Control Physical Channel)、ＨＳ−ＳＣＣＨ(High Speed-Shared Control Channel)、ＤＰＣＨ(Dedicated Physical Channel)を用いて送信してもよい。

また、上記各実施の形態においては、ＲＡＣＨによるアクセス要求、ＦＡＣＨによるアクセス許可を行い、その後データパケットを送信するものとして説明したが、ＲＡＣＨをアクセス要求信号、ＦＡＣＨをアクセス許可信号以外のデータの送信に用いても同様の効果を得ることができる。例えば、短いパケットや遅延要求の厳しいパケット等では、上り回線のデータパケットをＲＡＣＨで、下り回線のデータパケットをＦＡＣＨで送信するようにしてもよい。

また、上記各実施の形態におけるＲＡＣＨは、あらかじめユーザ個別のリソースが割り当てられない競合チャネルであればその他のものでもよい。

また、上記の実施の形態において、受信品質は受信ＳＩＲから推定するものとして説明したが、受信ＳＮＲ、受信ＣＩＲ、受信ＳＩＮＲ、受信ＣＩＮＲ、受信電力、干渉電力、ビット誤り率、スループット、所定の誤り率を達成できるＭＣＳ（変調方式と符号化率の組み合わせ）、などにより推定してもよい。また、基地局装置はＮｏｄｅＢ、通信端末装置はＵＥと表現されることもある。

本発明の第１の態様は、基地局装置と無線通信を行う通信端末装置であって、前記基地局装置から送信されたパイロット信号を受信する受信手段と、受信された前記パイロット信号の受信品質を測定する測定手段と、前記パイロット信号の受信品質の測定結果に応じて、前記基地局装置への信号の送信に使用するサブチャネルを選択する選択手段と、選択されたサブチャネルを使用して、前記基地局装置に前記信号を送信する送信手段と、を具備する通信端末装置である。

本発明の第２の態様は、前記発明において、前記送信手段は、ランダムアクセスチャネルを用いて前記信号を送信する通信端末装置である。

本発明の第３の態様は、前記発明において、前記送信手段は、アクセス要求信号を送信する通信端末装置である。

本発明の第４の態様は、前記選択手段は、等級化された受信品質の上位等級よりも下位等級に多くのサブチャネルを割り当てておき、前記パイロット信号の受信品質の測定結果に対応する等級に割り当てられているサブチャネルの中から前記基地局装置への信号の送信に使用するサブチャネルを選択する通信端末装置である。

本発明の第５の態様は、前記発明において、前記選択手段は、等級化された受信品質について上位等級よりも下位等級の受信品質の範囲を狭くして各等級にサブチャネルを割り当てておき、前記パイロット信号の受信品質の測定結果に対応する等級に割り当てられているサブチャネルの中から前記基地局装置への信号の送信に使用するサブチャネルを選択する通信端末装置である。

本発明の第６の態様は、通信端末装置と無線通信を行うものであって、前記通信端末装置から送信された信号を受信する受信手段と、受信された前記信号の送信に使用されたサブチャネルを検出する検出手段と、検出された前記サブチャネルに対応付けられた送信電力、又は検出された前記サブチャネルに対応付けられた変調方式及び符号化率によって、前記通信端末装置に対して信号を送信する送信手段と、を具備する基地局装置である。

本発明の第７の態様は、前記発明において、前記送信手段は、アクセス許可信号を送信する基地局装置である。

本発明の第８の態様は、前記発明において、前記受信手段によって受信された信号の受信品質を測定する要求信号測定手段を具備し、前記送信手段は、前記要求信号測定手段によって測定された受信品質と送信電力制御における目標受信品質との差に応じて、前記検出手段によって検出された前記サブチャネルに対応付けられた送信電力を増減し、増減された送信電力で前記通信端末装置に対して信号を送信する基地局装置である。

本発明の第９の態様は、前記発明において、前記受信手段は、ランダムアクセスチャネルを用いて送信された信号を受信する基地局装置である。

本発明の第１０の態様は、通信端末装置及び基地局装置を含んで構成され、前記通信端末装置は、前記基地局装置から送信されたパイロット信号を受信する端末側受信手段と、受信された前記パイロット信号の受信品質を測定する測定手段と、前記パイロット信号の受信品質の測定結果に応じて、前記基地局装置への信号の送信に使用するサブチャネルを選択する選択手段と、選択されたサブチャネルを使用して、前記基地局装置に前記信号を送信する端末側送信手段と、を具備し、前記基地局装置は、前記通信端末装置から送信された前記信号を受信する基地局側受信手段と、受信された前記信号の送信に使用されたサブチャネルを検出する検出手段と、検出された前記サブチャネルに対応付けられた送信電力で、前記通信端末装置に対して信号を送信する基地局側送信手段と、を具備する無線通信システムである。

本発明の第１１の態様は、前記発明において、前記端末側送信手段は、アクセス要求信号を送信する無線通信システムである。

本発明の第１２の態様は、前記発明において、前記基地局側送信手段は、アクセス許可信号を送信する無線通信システムである。

本明細書は、２００４年６月１０日出願の特願２００４−１７３０１７に基づくものである。この内容は全てここに含めておく。

本発明に係る基地局装置及び通信方法は、自セル内におけるアクセス要求信号のコリジョンの発生率を低下させることにより、自セルに隣接する他セルにおける干渉信号の発生を防止し、かつ、自セルにおけるスループットを改善するという効果を有し、無線通信システム等に有用である。

２００通信端末装置
２０１、３０１受信無線部
２０２チャネル分離部
２０３、３０３復調部
２０４、３０４復号部
２０５受信品質測定部
２０６使用サブチャネル選択部
２０７、３０６符号化部
２０８、３０７変調部
２０９サブチャネル割当部
２１１、３０８送信電力制御部
２１２、３１１送信無線部
２１３、３１２アンテナ素子
３００基地局装置
３０２ＲＡＣＨ検出部
３０５所要送信電力算出部
３０９多重部

Claims

通信端末装置と無線通信を行う基地局装置であって、
前記通信端末装置に、パイロット信号を送信する送信部と、
それぞれが、前記通信端末装置で測定される前記パイロット信号の異なる受信電力の範囲に関連付けられた複数のグループであって、それぞれ、前記通信端末装置が前記基地局装置との通信を開始する際の競合チャネルを用いた初期アクセスのために用いられる複数のコードを含む前記複数のグループの内、前記通信端末装置において、前記パイロット信号の前記受信電力に基づいて選択された前記グループの前記複数のコードの中から、ランダムに選択されたコードを使用して前記初期アクセスのために送信された信号を、受信する受信部と、
を有し、
ランダムに選択された前記コードは、前記基地局装置に対して前記受信電力の範囲を示し、
低い前記受信電力の範囲は、高い前記受信電力の範囲よりも狭く、
低い前記受信電力の範囲に関連付けられたグループに含まれる前記複数のコードの数は、高い前記受信電力の範囲に関連付けられたグループに含まれる前記複数のコードの数よりも多い、
基地局装置。
前記パイロット信号の前記受信電力の範囲と前記グループとの対応関係をさらに具備する、請求項１に記載の基地局装置。
前記受信部において受信した前記信号に使用された前記コードに基づいて、前記通信端末装置に送信信号を送信する送信部をさらに有する、請求項１又は請求項２に記載の基地局装置。
前記送信部は、前記受信部において受信した前記信号に使用された前記コードに関連付けられた前記受信電力の範囲に基づいて、前記送信信号を送信する、請求項３に記載の基地局装置。
前記送信部は、前記受信部において受信した前記信号に使用された前記コードに関連付けられた前記受信電力の範囲に対応付けられた送信電力で、前記送信信号を送信する、請求項３又は請求項４に記載の基地局装置。
前記受信部は、アクセス要求信号として前記信号を受信し、前記送信部は、アクセス許可信号を送信する、請求項３から請求項５のいずれかに記載の基地局装置。
前記送信部は、前記受信部において受信した前記信号に使用された前記コードに基づく変調方式又は符号化率で、前記通信端末装置に送信信号を送信する、請求項３から請求項６のいずれかに記載の基地局装置。
前記受信電力の範囲に関連付けられたグループに関する情報が、前記基地局装置と前記通信端末装置との間で共有されている、請求項１から請求項７のいずれかに記載の基地局装置。
一定値未満の前記受信電力の範囲は、いずれのグループにも関連付けられていない、請求項１から請求項８のいずれかに記載の基地局装置。
通信端末装置から基地局装置へのランダムアクセスチャネルを用いた通信方法であって、
前記通信端末装置に、パイロット信号を送信する送信工程と、
それぞれが、前記通信端末装置で測定される前記パイロット信号の異なる受信電力の範囲に関連付けられた複数のグループであって、それぞれ、前記通信端末装置が前記基地局装置との通信を開始する際の競合チャネルを用いた初期アクセスのために用いられる複数のコードを含む前記複数のグループの内、前記通信端末装置において、前記パイロット信号の前記受信電力に基づいて選択された前記グループの前記複数のコードの中から、ランダムに選択されたコードを使用して前記初期アクセスのために送信された信号を、受信する受信工程と、
を有し、
ランダムに選択された前記コードは、前記基地局装置に対して前記受信電力の範囲を示し、
低い前記受信電力の範囲は、高い前記受信電力の範囲よりも狭く、
低い前記受信電力の範囲に関連付けられたグループに含まれる前記複数のコードの数は、高い前記受信電力の範囲に関連付けられたグループに含まれる前記複数のコードの数よりも多い、
通信方法。
前記受信工程において受信した前記信号に使用された前記コードに基づいて、送信信号を送信する送信工程をさらに有する、請求項１０に記載の通信方法。
前記送信工程は、前記受信工程において受信した前記信号に使用された前記コードに関連付けられた前記受信電力に基づいて、前記送信信号を送信する、請求項１１に記載の通信方法。
前記送信工程は、前記受信工程において受信した前記信号に使用された前記コードに関連付けられた前記受信電力に対応付けられた送信電力で、前記送信信号を送信する、請求項１１又は請求項１２に記載の通信方法。
前記受信工程は、アクセス要求信号として前記信号を受信し、
前記送信工程は、アクセス許可信号を送信する、
請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の通信方法。
前記送信工程は、前記受信工程において受信した前記信号に使用された前記コードに基づく変調方式又は符号化率で、前記通信端末装置に送信信号を送信する、請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の通信方法。
前記受信電力に関連付けられたグループに関する情報が、前記基地局装置と前記通信端末装置との間で共有されている、請求項１０から請求項１５のいずれかに記載の通信方法。
一定値未満の前記受信電力は、いずれのグループにも関連付けられていない、請求項１０から請求項１４のいずれかに記載の通信方法。