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WO2017135345A1 - ユーザ端末、無線基地局及び無線通信方法 - Google Patents

ユーザ端末、無線基地局及び無線通信方法 Download PDF

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Publication number
WO2017135345A1
WO2017135345A1 PCT/JP2017/003704 JP2017003704W WO2017135345A1 WO 2017135345 A1 WO2017135345 A1 WO 2017135345A1 JP 2017003704 W JP2017003704 W JP 2017003704W WO 2017135345 A1 WO2017135345 A1 WO 2017135345A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transmission
message
user terminal
unit
random access
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/003704
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和晃 武田
聡 永田
高橋　秀明
ウリ アンダルマワンティ ハプサリ
徹 内野
チン ムー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Docomo Inc
Original Assignee
NTT Docomo Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTT Docomo Inc filed Critical NTT Docomo Inc
Priority to CN201780009809.2A priority Critical patent/CN108605331A/zh
Publication of WO2017135345A1 publication Critical patent/WO2017135345A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA

Definitions

  • the present invention relates to a user terminal, a radio base station, and a radio communication method in a next-generation mobile communication system.
  • LTE Long Term Evolution
  • Non-Patent Document 1 LTE-Advanced
  • FRA Full Radio Access
  • 4G, 5G, LTE Rel. 13, 14, 15 ⁇ LTE successor systems
  • inter-device communication M2M: Machine-to-Machine
  • MTC Machine Type Communication
  • 3GPP Third Generation Partnership Project
  • MTC user terminals MTC UE (User Equipment)
  • MTC UE User Equipment
  • 3GPP TS 36.300 “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2”
  • 3GPP TR 36.888 “Study on provision of low-cost Machine-Type Communications (MTC) User Equipments (UEs) based on LTE (Release 12)”
  • MTC Machine-Type Communications
  • UEs User Equipments
  • LC-MTC Low-Cost -MTC terminal
  • LC-MTC UE LTE communication in a very narrow band
  • NB-IoT Near Band Internet of Things
  • NB-LTE Narrow Band LTE
  • NB cellular IoT Narrow Band cellular Internet of Things
  • NB-IoT described in this specification includes the above-mentioned NB-LTE, NB cellular IoT, clean slate, and the like.
  • NB-IoT terminals The bandwidth used by user terminals that support NB-IoT (hereinafter referred to as NB-IoT terminals) is narrower than the minimum system bandwidth (1.4 MHz) of existing LTE systems (for example, LTE systems prior to Rel.12). It is also assumed that the bandwidth is limited to, for example, 180 kHz, 1 resource block (RB: Resource Block, PRB: Physical Resource Block, etc.).
  • RB Resource Block
  • PRB Physical Resource Block
  • PRB which is a resource allocation unit in the LTE system It is assumed that resource allocation in smaller frequency units (for example, subcarrier units) is required.
  • the present invention has been made in view of the above point, and appropriately performs communication even when allocation is controlled in a frequency unit (for example, subcarrier unit) smaller than a resource allocation unit in an existing LTE system.
  • Another object is to provide a user terminal, a radio base station, and a radio communication method that can be used.
  • a user terminal includes a transmission unit that transmits a random access preamble (message 1) and a message 3 in a random access operation, a transmission parameter that is used for transmission of the message 1, and transmission of the message 3. And a controller that controls transmission of the message 1 and the message 3 in association with the number of subcarriers and / or subcarrier intervals to be used.
  • a transmission unit that transmits a random access preamble (message 1) and a message 3 in a random access operation, a transmission parameter that is used for transmission of the message 1, and transmission of the message 3.
  • a controller that controls transmission of the message 1 and the message 3 in association with the number of subcarriers and / or subcarrier intervals to be used.
  • communication can be appropriately performed even when the allocation is controlled in a frequency unit (for example, subcarrier unit) smaller than the resource allocation unit in the existing LTE system.
  • a frequency unit for example, subcarrier unit
  • NB-IoT terminals In NB-IoT terminals, it has been studied to allow a reduction in processing capability and simplify the hardware configuration. For example, in NB-IoT terminals, compared to existing user terminals (for example, LTE terminals before Rel.12), the peak rate is reduced, the transport block size (TBS) is limited, and the resource block (RB) : Resource Block, PRB (Physical Resource Block, etc.) restrictions, and RF (Radio Frequency) restrictions are being considered.
  • TSS transport block size
  • RB resource block
  • PRB Physical Resource Block, etc.
  • RF Radio Frequency
  • the upper limit of the use band of the NB-IoT terminal is a predetermined narrow band (NB: Narrow Band, For example, it is limited to 180 kHz and 1.4 MHz.
  • the predetermined narrow band is the same as the minimum system band (for example, 1.4 MHz, 6 PRB) of an existing LTE system (LTE system before Rel.12, hereinafter, also simply referred to as LTE system), or A part of the band (for example, 180 kHz, 1 PRB) may be used.
  • the NB-IoT terminal transmits and / or receives (hereinafter, referred to as a terminal having a narrower upper limit of the use band than the existing LTE terminal and a band narrower than the existing LTE terminal (for example, a band narrower than 1.4 MHz). It can also be said that the terminal is capable of transmitting and receiving).
  • this NB-IoT terminal is considered to operate within the system band of the LTE system.
  • frequency multiplexing may be supported between an NB-IoT terminal whose band is limited and an existing LTE terminal whose band is not limited.
  • NB-IoT may be operated using a guard band or a dedicated frequency between carriers adjacent to the LTE system band as well as within the LTE system band.
  • FIG. 1 is a diagram showing an arrangement example of a narrow band that is a use band of an NB-IoT terminal.
  • the use band of the NB-IoT terminal is set to a part of the system band (for example, 20 MHz) of the LTE system.
  • the use band of the NB-IoT terminal is set to 180 kHz, but the present invention is not limited to this.
  • the use band of the NB-IoT terminal may be narrower than the system band (for example, 20 MHz) of the LTE system.
  • the bandwidth may be equal to or less than 13 LC-MTC terminals (for example, 1.4 MHz).
  • the narrow band frequency position used as the use band of the NB-IoT terminal can be changed within the system band.
  • the NB-IoT terminal preferably communicates using different frequency resources for each predetermined period (for example, subframe).
  • the NB-IoT terminal preferably has an RF retuning function in consideration of application of frequency hopping and frequency scheduling.
  • the NB-IoT terminal may use different bands for downlink and uplink, or may use the same band.
  • a band used for downlink transmission / reception may be called a downlink narrow band (DL NB).
  • a band used for uplink transmission / reception may be called an uplink narrow band (UL NB).
  • the NB-IoT terminal receives downlink control information (DCI: Downlink Control Information) using a downlink control channel allocated in a narrow band.
  • DCI Downlink Control Information
  • the downlink control channel may be called PDCCH (Physical Downlink Control Channel), EPDCCH (Enhanced Physical Downlink Control Channel), M-PDCCH (MTC PDCCH), NB-PDCCH, etc. May be called.
  • the NB-IoT terminal receives downlink data using a downlink shared channel arranged in a narrow band.
  • the downlink shared channel may be called PDSCH (Physical Downlink Shared Channel), M-PDSCH (MTC PDSCH), NB-PDSCH, or the like.
  • the NB-IoT terminal uses an uplink control channel arranged in a narrow band, and transmits uplink control information (HARQ-ACK: Hybrid Automatic Repeat reQuest-ACKnowledge), channel state information (CSI: Channel State Information), etc.
  • Control information (UCI: Uplink Control Information) is transmitted.
  • the uplink control channel may be referred to as PUCCH (Physical Uplink Control Channel), or may be referred to as M-PUCCH (MTC PUCCH), NB-PUCCH, or the like.
  • the NB-IoT terminal receives UCI and / or uplink data using an uplink shared channel arranged in a narrow band.
  • the uplink shared channel may be called PUSCH (Physical Uplink Shared Channel), or may be called M-PUSCH (MTC PUSCH), NB-PUSCH, or the like.
  • the present invention is not limited to the above channels, and a conventional channel used for the same application may be represented by adding “M” indicating MTC, “N” indicating NB-IoT, or “NB”.
  • M MTC
  • N indicating NB-IoT
  • NB NB-IoT
  • the downlink control channel, downlink shared channel, uplink shared channel, and uplink shared channel used in the narrow band are referred to as PDCCH, PDSCH, PUCCH, and PUSCH, respectively, but as described above, the names are not limited to these. .
  • the same downlink signal eg, PDCCH, PDSCH, etc.
  • / or uplink signal eg, PUCCH, PUSCH, etc.
  • Transmission / reception may be performed.
  • the number of subframes in which the same downlink signal and / or uplink signal is transmitted / received is also referred to as a repetition number. Further, the number of repetitions may be indicated by a repetition level.
  • the repetition level may be referred to as a coverage enhancement (CE) level.
  • CE coverage enhancement
  • a tone is synonymous with a subcarrier and means each band obtained by dividing a use band (for example, 180 kHz, one resource block).
  • single tone transmission it has been studied to support the same subcarrier interval (that is, 15 kHz) as that of the existing LTE system and a subcarrier interval (for example, 3.75 kHz) that is narrower than that of the LTE system.
  • a subcarrier interval for example, 3.75 kHz
  • multi-tone transmission it is considered to support the same subcarrier interval (that is, 15 kHz) as the LTE system.
  • the subcarrier interval is 15 kHz
  • 1 PRB 180 kHz
  • 1 PRB is configured by 48 subcarriers.
  • the subcarrier interval applicable in the present embodiment is not limited to these.
  • the NB-IoT terminal performs uplink transmission (for example, PUSCH or / and PUCCH transmission) with the number of tones (subcarriers) notified from the radio base station. For example, ⁇ 1, 3, 6, 12 ⁇ can be considered as a combination of the numbers of tones. In this way, the number of tones selected from a predetermined combination is configured by higher layer signaling (for example, RRC (Radio Resource Control) signaling or broadcast information), and the NB-IoT terminal is configured. Uplink transmission may be performed with the set number of tones.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a resource unit in NB-IoT.
  • ⁇ 1, 3, 6, 12 ⁇ is used as the combination of the number of tones (subcarriers)
  • the combination of the numbers of tones is not limited to this.
  • a combination of ⁇ 1, 2, 4, 12 ⁇ may be used.
  • the time unit of one resource unit is changed according to the number of tones constituting one resource unit (that is, the number of subcarriers and frequency units). Specifically, the time unit constituting one resource unit becomes longer as the number of tones (subcarriers) constituting one resource and / or the subcarrier interval decreases.
  • the time unit of one resource unit is 1 ms, respectively. 2 ms, 4 ms, and 8 ms.
  • the time unit of one resource unit is 32 ms.
  • one transport block (TB) which is a data storage unit may be mapped to one resource unit or may be mapped to a plurality of resource units. Further, the resource unit as described above can be applied not only to uplink transmission but also to downlink transmission.
  • a random access operation for the user terminal to perform initial connection, synchronization establishment, communication resumption, and the like is supported.
  • the user terminal specifies an operation for transmitting a physical random access channel (PRACH) and receiving a random access response (also referred to as an RA response, random access response, or RAR) for the PRACH.
  • PRACH physical random access channel
  • RAR random access response
  • Random access can be divided into two types: contention-based random access (CBRA) and non-collision random access (Non-CBRA). Note that the non-collision type RA may be called a contention-free RA (CFRA: Contention-Free Random Access).
  • CBRA contention-based random access
  • Non-CBRA non-collision random access
  • RA contention-free RA
  • a user terminal transmits a preamble selected randomly from a plurality of random access preambles (contention preambles) prepared in a cell by PRACH.
  • the user terminal transmits a UE-specific random access preamble (dedicated preamble) allocated from the network in advance using the PRACH.
  • the non-collision type random access since different random access preambles are allocated between user terminals, the occurrence of collision can be suppressed.
  • Collision-type random access is performed at the time of initial connection, uplink communication start, or restart.
  • Non-collision type random access is performed at the time of handover, downlink communication start or restart, and the like.
  • FIG. 3 shows an overview of random access. Collision type random access is composed of Step 1 to Step 4, and non-collision type random access is composed of Step 0 to Step 2.
  • the user terminal transmits a random access preamble (PRACH) using the PRACH resource set in the cell (message (Msg: Message) 1).
  • PRACH random access preamble
  • Msg message
  • RAR random access response
  • the user terminal attempts to receive the message 2 for a predetermined interval after transmitting the random access preamble. If reception of message 2 fails, message 1 is transmitted (retransmitted) again by increasing the transmission power of PRACH. Note that increasing the transmission power during signal retransmission is also referred to as power ramping.
  • the user terminal that has received the random access response transmits a data signal on the uplink shared channel (PUSCH) designated by the uplink grant included in the random access response (message 3).
  • the radio base station that has received the message 3 transmits a contention resolution message to the user terminal (message 4).
  • the user terminal secures synchronization by the messages 1 to 4 and identifies the radio base station, the user terminal completes the collision type random access process and establishes a connection.
  • the radio base station transmits a physical downlink control channel (PDCCH-order) that instructs the user terminal to transmit PRACH (message 0).
  • the user terminal transmits a random access preamble (PRACH) at a timing indicated by the PDCCH (message 1).
  • PRACH random access preamble
  • RAR random access response
  • the user terminal completes the non-collision type random access processing upon reception of the message 2. Note that, similarly to the collision type random access, when reception of the message 2 fails, the transmission power of the PRACH is increased and the message 1 is transmitted again.
  • transmission of a random access preamble (message 1) using PRACH is also referred to as PRACH transmission
  • reception of a random access response (message 2) using PRACH is also referred to as PRACH reception.
  • Random access preamble (message 1) takes into account that multiple user terminals select and transmit randomly (collision type), and that all NB-IoT terminals may not support multi-tone transmission Then, it is possible to transmit with a single tone (single subcarrier).
  • FIG. 4 shows an example when PRACH transmission is performed with a single tone.
  • the first UL transmission after PRACH transmission is message 3 in the random access operation.
  • the user terminal can support multi-tone transmission from the message 3 if possible.
  • the UL resource or the like transmitted by the user terminal with the message 3 can be designated by the radio base station with the random access response (message 2).
  • the radio base station sets (triggers) multitone transmission for a user terminal that supports multitone transmission, and controls the transmission method of message 3 in the user terminal.
  • the radio base station cannot determine whether or not the user terminal has UE capability (UE capability) for multi-tone transmission before RRC connection (before completion of the random access operation). Therefore, it is difficult to set (trigger) multitone transmission from the radio base station to the user terminal in a random access operation (for example, collision type).
  • the user terminal may control UL transmission after message 3 in accordance with the number of tones used for PRACH transmission (for example, with the same number of tones as PRACH transmission).
  • the question is how to apply multi-tone transmission for subsequent UL transmissions (eg, message 3).
  • the present inventors pay attention to the fact that the user terminal selects a predetermined transmission parameter when transmitting the message 1, and associates the transmission parameter used for transmitting the message 1 with the transmission method of the message 3 in the message 1 And the idea of controlling the transmission of message 3.
  • the transmission method of the message 3 can be the number of subcarriers (tones) and / or the subcarrier interval. Further, the number of subcarriers may be the number of subcarriers actually applied to transmission, or may be a single carrier (single tone) or a plurality of carriers (multitone).
  • a user terminal having a UE capability of multitone transmission can perform communication using multitone from an early stage of communication. Further, the radio base station can determine the transmission method of the message 3 based on the transmission parameter used by the user terminal for transmitting the message 1. Thereby, the radio base station can appropriately set the UL resource of message 3 in message 2.
  • the inventors of the present invention have conceived, as another aspect of the present invention, that the user terminal determines a transmission method of the message 3 and performs transmission regardless of transmission parameters used for transmission of the message 1. did.
  • the radio base station performs reception processing assuming a plurality of candidates (such as the number of tones) from the user terminal.
  • the present inventors also transmit the message 3 with a single tone, and after the RRC connection is established (after completion of the random access operation), the radio base station performs predetermined transmission according to the UE capability.
  • the idea was to set up multi-tone transmission for user terminals.
  • the use band of the NB-IoT terminal is limited to 180 kHz (1 PRB), which is a narrower band than the minimum system band (1.4 MHz) of the existing LTE system. I can't.
  • the band used by the NB-IoT terminal is narrower than the system band of the existing LTE system, such as 1.4 MHz equal to the minimum system band of the existing LTE system or a band narrower than 180 kHz. Any bandwidth can be used.
  • the subcarrier interval is 15 kHz and 180 kHz is composed of 12 subcarriers is illustrated, but the present invention is not limited thereto. This embodiment can be applied as appropriate, for example, when the subcarrier interval is 3.75 kHz and 180 kHz is configured with 48 subcarriers. As described with reference to FIG. 2, the time length of one resource unit may be changed according to the subcarrier interval.
  • the resource allocation unit is described as “subcarrier (tone)”.
  • the resource allocation unit in the present embodiment is not limited to this, and the frequency is lower than the resource allocation unit (PRB) in the existing LTE system. It may be a unit.
  • PRACH transmission parameters include PRACH preamble (number), PRACH resources (time, frequency and / or code resources), repetition number, CE level, and the like.
  • PRACH preamble number
  • PRACH resources time, frequency and / or code resources
  • repetition number repetition number
  • CE level repetition number
  • at least one of the PRACH preamble, the resource, the number of repetitions, and the CE level is associated with the message 3 transmission method.
  • the transmission method of the message 3 can be the number of subcarriers (tones) and / or the subcarrier interval. Further, the number of subcarriers may be the number of subcarriers actually applied to transmission, or may be a single carrier (single tone) or a plurality of carriers (multitone).
  • the subcarrier interval can be set to a predetermined value (for example, 15 kHz, 3.75 kHz).
  • the first transmission parameter of PRACH is associated with multi-tone transmission of message 3
  • the second transmission parameter of PRACH is associated with single-tone transmission of message 3 (see FIG. 5A).
  • the radio base station assumes that the message 3 is a multi-tone transmission and transmits the message 2 (resource allocation of the message 3) and the reception of the message 3. Control etc.
  • the transmission parameter of the received PRACH is the second transmission parameter
  • the radio base station assumes that the message 3 is single tone transmission and controls the transmission of the message 2 and the reception of the message 3.
  • the user terminal can select the message 1 transmission parameter in consideration of the message 3 transmission method (single tone or multitone).
  • the PRACH repetition number (or CE level) may be associated with the message 3 transmission method.
  • the case where the number of PRACH repetitions is equal to or smaller than a predetermined value is set as the first transmission parameter, and the case where it is equal to or larger than the predetermined value is set as the second transmission parameter.
  • the user terminal when performing single tone transmission with the message 3, the user terminal performs PRACH transmission with a repetition number equal to or greater than a predetermined value.
  • the user terminal when performing multitone transmission with message 3, the user terminal performs PRACH transmission with a repetition number less than a predetermined value.
  • a transmission parameter may be set by combining a plurality of transmission parameters (for example, resource and repetition number, PRACH preamble number and repetition number, etc.).
  • the first transmission parameter of PRACH is associated with the first transmission method of message 3 (for example, multitone transmission + subcarrier interval 15 kHz), and the second transmission parameter of PRACH and the second transmission method of message 3 (Single tone transmission + subcarrier interval 15 kHz) may be associated, and the third transmission parameter of PRACH may be associated with the third transmission method of message 3 (single tone transmission + subcarrier interval 3.75 kHz) (FIG. 5B).
  • the radio base station When the received transmission parameter of the PRACH is the first transmission parameter, the radio base station assumes that the message 3 is a multitone transmission with a subcarrier interval of 15 kHz, and controls the transmission of the message 2, the reception of the message 3, and the like. To do.
  • the transmission parameter of the received PRACH is the second transmission parameter, the radio base station assumes that the message 3 is single tone transmission with a subcarrier interval of 15 kHz, and transmits the message 2 and the reception of the message 3, etc. To control.
  • the received transmission parameter of the PRACH is the third transmission parameter, the radio base station assumes that the message 3 is a single tone transmission with a subcarrier interval of 3.75 kHz, and transmits the message 2 and the message 3 Control reception etc.
  • the user terminal may determine the subcarrier interval to be applied to UL transmission after message 3 based on broadcast information or the like. For example, when receiving broadcast information including the first information from the radio base station, the user terminal uses 15 kHz as the subcarrier interval, and when receiving broadcast information including the second information, the user terminal is 3 as the subcarrier interval. .75 kHz is used.
  • the first information can be information that notifies application of in-band operation (may include GB operation).
  • In-band operation refers to an operation mode within an existing LTE system band
  • GB operation refers to an operation mode at a frequency adjacent to an LTE system outside the existing LTE system band.
  • the CRS exists for the existing LTE system regardless of the position of the PRB, but in the GB operation, the CRS does not exist.
  • the second information may be information for notifying in-band operation non-application (or application of GB or stand-alone operation).
  • the user terminal can control the message 3 transmission method (or PRACH transmission parameter) based on the UE capability information, received power, coverage, and the like of the user terminal.
  • the operation method of the user terminal will be described below.
  • the user terminal When the user terminal supports only single tone transmission (non-multitone transmission is not supported), the user terminal performs PRACH transmission using a transmission parameter (for example, the second transmission parameter) associated with the single tone (see FIG. 6).
  • the user terminal acquires the PRACH configuration (PRACH resource) that can be used for PRACH transmission from system information (for example, SIB) transmitted before the random access operation. Then, the user terminal selects a PRACH resource corresponding to a predetermined transmission parameter (here, the second transmission parameter) from the received PRACH resources and performs PRACH transmission.
  • a transmission parameter for example, the second transmission parameter
  • the range (border) of each transmission parameter may be defined in advance in the specification.
  • the user terminal selects a condition corresponding to the second transmission parameter defined in advance from the PRACH resources received by the SIB.
  • the range of each transmission parameter may be notified from the radio base station to the user terminal by broadcast information (MIB, SIB, etc.).
  • the radio base station can notify the user terminal of an index that is a boundary (boundary) between the transmission parameters.
  • the radio base station sets the last index among indexes indicating the first transmission parameter (for example, repetition number, CE level, preamble number, etc.) in the broadcast information, or the index indicating the second transmission parameter.
  • the first (most youngest) index can be included in the broadcast information and transmitted.
  • the user terminal selects a condition corresponding to the second transmission parameter based on the PRACH resource received by the SIB and information on the transmission parameter range.
  • the radio base station that has received the PRACH transmitted with the second transmission parameter from the user terminal determines that the user terminal transmits the message 3 with a single tone, and then determines the message 2 (UL resource allocation for the message 3). Send. After receiving the message 2, the user terminal transmits the message 3 with a single tone.
  • the user terminal can perform PRACH transmission by applying a transmission parameter associated with each subcarrier interval (see FIG. 5B).
  • the user terminal selects a subcarrier interval to be applied in the message 3 based on information (for example, presence / absence of in-band operation) included in broadcast information (MIB, SIB, etc.) received before the random access operation. Can do.
  • the user terminal that supports only single-tone transmission transmits the PRACH with a predetermined transmission parameter, it is possible to appropriately transmit the message 2 and receive the message 3 on the radio base station side.
  • the user terminal can perform PRACH transmission using a transmission parameter (for example, the first transmission parameter) associated with the multitone (see FIG. 7).
  • the user terminal acquires the PRACH configuration (PRACH resource) that can be used for PRACH transmission from system information (for example, SIB) transmitted before the random access operation.
  • the user terminal selects a PRACH resource corresponding to a predetermined transmission parameter (here, the first transmission parameter) from the received PRACH resources, and performs PRACH transmission.
  • the range (border) of each transmission parameter may be defined in advance in the specification.
  • the user terminal selects a condition corresponding to the first transmission parameter defined in advance from the PRACH resources received by the SIB.
  • the range of each transmission parameter may be notified from the radio base station to the user terminal by broadcast information (MIB, SIB, etc.).
  • the radio base station can notify the user terminal of an index that is a boundary (boundary) between the transmission parameters.
  • the radio base station sets the last index among indexes indicating the first transmission parameter (for example, repetition number, CE level, preamble number, etc.) in the broadcast information, or the index indicating the second transmission parameter.
  • the first (most youngest) index can be included in the broadcast information and transmitted.
  • the user terminal selects a condition corresponding to the first transmission parameter based on the PRACH resource received by the SIB and information on the transmission parameter range.
  • the radio base station that has received the PRACH transmitted with the first transmission parameter from the user terminal determines that the user terminal transmits message 3 in multitone, and transmits message 2. After receiving the message 2, the user terminal transmits the message 3 in multitone.
  • a user terminal that supports single tone transmission and multitone transmission selects either the PRACH transmission parameter associated with the multitone or the transmission parameter associated with the single tone and controls the PRACH transmission. May be.
  • the user terminal controls PRACH transmission by selecting a predetermined transmission parameter in consideration of received power (for example, RSRP: Reference Signal Received Power) and / or coverage.
  • the user terminal controls the transmission method (single tone or multitone) of message 3 according to the transmission parameter selected at the time of PRACH transmission.
  • the user terminal that supports multitone transmission appropriately performs PRACH transmission by selecting the PRACH transmission parameter in consideration of the communication environment, and also performs single tone transmission with message 3 based on the PRACH transmission parameter.
  • multitone transmission can be performed.
  • the user terminal may determine a transmission method of the message 3 regardless of transmission parameters used for transmission of the PRACH.
  • the radio base station performs reception processing assuming a plurality of candidates (such as the number of tones) from the user terminal. That is, the radio base station performs the reception process assuming that the message 3 transmitted from the user terminal is a single tone and a multitone.
  • the radio base station may set the resource for single tone transmission (for example, PRB or tone position) of message 3 and the resource for multitone transmission separately.
  • Information about the resource can be notified to the user terminal by message 2.
  • the user terminal can control transmission of the message 3 using the resource set for single tone or the resource set for multitone.
  • the radio base station may notify the user terminal in advance of information on whether or not the radio base station supports multi-tone reception of the message 3 using broadcast information (for example, MIB or SIB). Good.
  • a user terminal having UE capability to perform multitone transmission selects a transmission method of message 3 based on broadcast information transmitted from the radio base station. For example, when wireless base station multitone transmission is supported, the user terminal transmits message 3 in multitone.
  • the user terminal may be configured to always transmit the message 3 with a single tone.
  • the UL signal (message 1 and message 3) in the random access operation is transmitted with a single tone, and the UL transmission method after establishing the RRC connection (after completion of the random access operation) is configured to be set by the radio base station. it can.
  • the user terminal when a user terminal performs a random access operation and establishes an RRC connection, the user terminal notifies the radio base station of UE capability information of the user terminal (for example, whether multi-tone transmission is supported).
  • the radio base station can set multitone transmission for each user terminal based on the UE capability information received from the user terminal. Thereby, after the radio base station grasps the capability information of each user terminal, it is possible to control communication by setting multitone transmission for each user terminal.
  • wireless communication system a configuration of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention will be described.
  • the wireless communication method according to each aspect described above is applied.
  • wireless communication method which concerns on each aspect may be used independently, and may be combined.
  • an NB-IoT terminal is exemplified as a user terminal whose use band is limited to a narrow band, but the present invention is not limited to this.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a radio communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless communication system 1 illustrated in FIG. 8 is an example in which an LTE system is employed in a network domain of a machine communication system.
  • carrier aggregation (CA) and / or dual connectivity (DC) in which a plurality of basic frequency blocks (component carriers) having the system bandwidth of the LTE system as one unit can be applied.
  • CA carrier aggregation
  • DC dual connectivity
  • the LTE system is set to a system band from a minimum of 1.4 MHz to a maximum of 20 MHz for both downlink and uplink, the present invention is not limited to this configuration.
  • the wireless communication system 1 includes SUPER 3G, LTE-A (LTE-Advanced), IMT-Advanced, 4G (4th generation mobile communication system), 5G (5th generation mobile communication system), FRA (Future Radio Access), etc. May be called.
  • the wireless communication system 1 includes a wireless base station 10 and a plurality of user terminals 20A, 20B, and 20C that are wirelessly connected to the wireless base station 10.
  • the radio base station 10 is connected to the higher station apparatus 30 and is connected to the core network 40 via the higher station apparatus 30.
  • the upper station device 30 includes, for example, an access gateway device, a radio network controller (RNC), a mobility management entity (MME), and the like, but is not limited thereto.
  • a plurality of user terminals 20 (20A-20C) can communicate with the radio base station 10 in the cell 50.
  • the user terminal 20A is a user terminal that supports LTE (up to Rel-10) or LTE-Advanced (including Rel-10 and later) (hereinafter, LTE terminal (LTE UE: LTE User Equipment)), and other terminals.
  • LTE terminal LTE UE: LTE User Equipment
  • the user terminals 20B and 20C are NB-IoT terminals (NB-IoT UE (NB-IoT User Equipment)) serving as communication devices in the machine communication system.
  • NB-IoT UE NB-IoT User Equipment
  • the user terminals 20 ⁇ / b> A, 20 ⁇ / b> B, and 20 ⁇ / b> C are simply referred to as the user terminal 20 when it is not necessary to distinguish between them.
  • the user terminal 20 may be called a UE (User Equipment) or the like.
  • the NB-IoT terminals 20B and 20C are user terminals whose use band is limited to a narrower band than the minimum system bandwidth supported by the existing LTE system.
  • the NB-IoT terminals 20B and 20C may be terminals compatible with various communication methods such as LTE and LTE-A, and are not limited to fixed communication terminals such as electric meters, gas meters, and vending machines, but also vehicles and the like.
  • the mobile communication terminal may be used.
  • the user terminal 20 may communicate directly with another user terminal 20 or may communicate via the radio base station 10.
  • orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) is applied to the downlink, and single carrier-frequency division multiple access (SC-FDMA) is used for the uplink.
  • Carrier Frequency Division Multiple Access is applied.
  • OFDMA is a multi-carrier transmission scheme that performs communication by dividing a frequency band into a plurality of narrow frequency bands (subcarriers) and mapping data to each subcarrier.
  • SC-FDMA is a single-carrier transmission scheme that reduces interference between terminals by dividing the system bandwidth into bands consisting of one or continuous resource blocks for each terminal and using a plurality of terminals with mutually different bands. is there.
  • the uplink and downlink radio access methods are not limited to these combinations.
  • downlink channels include a downlink shared channel (PDSCH) shared by each user terminal 20, a broadcast channel (PBCH: Physical Broadcast Channel), a downlink L1 / L2 control channel, and the like. Used. User data, higher layer control information, and predetermined SIB (System Information Block) are transmitted by PDSCH. Also, MIB (Master Information Block) is transmitted by PBCH.
  • PDSCH downlink shared channel
  • PBCH Physical Broadcast Channel
  • SIB System Information Block
  • Downlink L1 / L2 control channels include PDCCH (Physical Downlink Control Channel), EPDCCH (Enhanced Physical Downlink Control Channel), PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel), PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel), and the like.
  • Downlink control information (DCI: Downlink Control Information) including scheduling information of PDSCH and PUSCH is transmitted by PDCCH.
  • the number of OFDM symbols used for PDCCH is transmitted by PCFICH.
  • the retransmission control information (HARQ-ACK) of PUSCH is transmitted by PHICH.
  • the EPDCCH is frequency-division multiplexed with the PDSCH, and is used for transmission of DCI and the like as with the PDCCH.
  • an uplink shared channel (PUSCH: Physical Uplink Shared Channel) shared by each user terminal 20, an uplink L1 / L2 control channel (PUCCH: Physical Uplink Control Channel), a random access channel (PRACH: Physical Random Access Channel) is used.
  • PUSCH may be referred to as an uplink data channel.
  • User data and higher layer control information are transmitted by PUSCH.
  • downlink radio quality information (CQI: Channel Quality Indicator), retransmission control information (HARQ-ACK), and the like are transmitted by PUCCH.
  • CQI Channel Quality Indicator
  • HARQ-ACK retransmission control information
  • a random access preamble for establishing connection with a cell is transmitted by the PRACH.
  • the channel for the MTC terminal / NB-IoT terminal may be represented with “M” indicating MTC or “NB” indicating NB-IoT, and may be represented by PDCCH / for MTC terminal / NB-IoT terminal.
  • EPDCCH, PDSCH, PUCCH, PUSCH may be referred to as M (NB) -PDCCH, M (NB) -PDSCH, M (NB) -PUCCH, M (NB) -PUSCH, etc., respectively.
  • PDCCH, PDSCH, PUCCH, and PUSCH are simply referred to as PDCCH, PDSCH, PUCCH, and PUSCH.
  • a cell-specific reference signal CRS
  • CSI-RS channel state information reference signal
  • DMRS demodulation reference signal
  • PRS Positioning Reference Signal
  • a measurement reference signal SRS: Sounding Reference Signal
  • a demodulation reference signal DMRS
  • the DMRS may be referred to as a user terminal specific reference signal (UE-specific Reference Signal). Further, the transmitted reference signal is not limited to these.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of the radio base station according to the embodiment of the present invention.
  • the radio base station 10 includes at least a plurality of transmission / reception antennas 101, an amplifier unit 102, a transmission / reception unit 103, a baseband signal processing unit 104, a call processing unit 105, and a transmission path interface 106.
  • User data transmitted from the radio base station 10 to the user terminal 20 via the downlink is input from the higher station apparatus 30 to the baseband signal processing unit 104 via the transmission path interface 106.
  • PDCP Packet Data Convergence Protocol
  • RLC Radio Link Control
  • MAC Medium Access
  • Retransmission control for example, HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) transmission processing
  • HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest
  • the downlink control signal is also subjected to transmission processing such as channel coding and inverse fast Fourier transform, and transferred to each transmitting / receiving unit 103.
  • Each transmission / reception unit 103 converts the baseband signal output by precoding from the baseband signal processing unit 104 for each antenna to a radio frequency band and transmits the converted signal.
  • the transmission / reception unit 103 can be configured by a transmitter / receiver, a transmission / reception circuit, or a transmission / reception device which is described based on common recognition in the technical field according to the present invention.
  • the transmission / reception part 103 may be comprised as an integral transmission / reception part, and may be comprised from a transmission part and a receiving part.
  • the radio frequency signal frequency-converted by the transmission / reception unit 103 is amplified by the amplifier unit 102 and transmitted from the transmission / reception antenna 101.
  • the transmission / reception unit 103 can transmit and receive various signals with a narrow bandwidth (for example, 180 kHz) limited by the system bandwidth (for example, one component carrier).
  • the radio frequency signal received by each transmitting / receiving antenna 101 is amplified by the amplifier unit 102.
  • Each transmitting / receiving unit 103 receives the upstream signal amplified by the amplifier unit 102.
  • the transmission / reception unit 103 converts the frequency of the received signal into a baseband signal and outputs it to the baseband signal processing unit 104.
  • the baseband signal processing unit 104 performs fast Fourier transform (FFT) processing, inverse discrete Fourier transform (IDFT: Inverse Discrete Fourier Transform) processing, and error correction on user data included in the input upstream signal.
  • FFT fast Fourier transform
  • IDFT inverse discrete Fourier transform
  • Decoding, MAC retransmission control reception processing, RLC layer, and PDCP layer reception processing are performed and transferred to the upper station apparatus 30 via the transmission path interface 106.
  • the call processing unit 105 performs call processing such as communication channel setting and release, state management of the radio base station 10, and radio resource management.
  • the transmission path interface 106 transmits and receives signals to and from the higher station apparatus 30 via a predetermined interface.
  • the transmission path interface 106 transmits / receives signals (backhaul signaling) to / from other radio base stations 10 via an interface between base stations (for example, an optical fiber compliant with CPRI (Common Public Radio Interface), X2 interface). May be.
  • CPRI Common Public Radio Interface
  • X2 interface May be.
  • the transmission / reception unit (transmission unit) 103 transmits a synchronization signal, a reference signal, a control signal, a data signal, and the like to the user terminal 20 in a narrow band. Further, the transmission / reception unit (reception unit) 103 receives a reference signal, a control signal, a data signal, and the like from the user terminal 20 in a narrow band. Specifically, the transmission / reception unit (transmission unit) 103 transmits message 2 and message 4 in the random access operation. Further, the transmission / reception unit (reception unit) 103 receives the message 1 and the message 3 transmitted from the user terminal in the random access operation. Further, the transmission / reception unit (transmission unit) 103 can transmit broadcast information indicating whether or not an in-band operation is applied.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the radio base station according to the embodiment of the present invention. Note that FIG. 10 mainly shows functional blocks of characteristic portions in the present embodiment, and the wireless base station 10 also has other functional blocks necessary for wireless communication. As illustrated in FIG. 10, the baseband signal processing unit 104 includes at least a control unit 301, a transmission signal generation unit (generation unit) 302, a mapping unit 303, a reception signal processing unit 304, and a measurement unit 305. I have.
  • the control unit 301 controls the entire radio base station 10.
  • the control part 301 can be comprised from the controller, the control circuit, or control apparatus demonstrated based on the common recognition in the technical field which concerns on this invention.
  • the control unit 301 controls signal generation by the transmission signal generation unit 302 and signal allocation by the mapping unit 303, for example.
  • the control unit 301 also controls signal reception processing by the reception signal processing unit 304 and signal measurement by the measurement unit 305.
  • the control unit 301 also controls system information, PDSCH, and PUSCH resource allocation (scheduling). It also controls resource allocation for downlink signals such as synchronization signals (for example, PSS (Primary Synchronization Signal) / SSS (Secondary Synchronization Signal), NB-SS) and CRS, CSI-RS, DM-RS.
  • control unit 301 controls the transmission signal generation unit 302 and the mapping unit 303 so that various signals are allocated to a narrow band and transmitted to the user terminal 20.
  • the control unit 301 controls, for example, downlink broadcast information (MIB, SIB (MTC-SIB)), PDCCH (also referred to as M-PDCCH, NB-PDCCH, etc.), PDSCH, and the like in a narrow band.
  • the narrow band (NB) is a band (for example, 180 kHz) narrower than the system band of the existing LTE system.
  • control unit 301 determines the number of subcarriers and / or the subcarrier interval used for transmission of the message 3 based on the transmission parameter used for transmission of the message 1 to transmit the message 2 or the message 3. Reception can be controlled.
  • control unit 301 receives the PUSCH with the determined PUSCH resource in cooperation with the transmission / reception unit 103, the reception signal processing unit 302, and the measurement unit 305. Further, the control unit 301 cooperates with the transmission signal generation unit 302, the mapping unit 303, and the transmission / reception unit 103 to transmit the PDSCH using the determined PDSCH resource.
  • the transmission signal generation unit (generation unit) 302 generates a downlink signal (PDCCH, PDSCH, downlink reference signal, etc.) based on an instruction from the control unit 301 and outputs it to the mapping unit 303.
  • the transmission signal generation unit 302 can be configured by a signal generator, a signal generation circuit, or a signal generation device described based on common recognition in the technical field according to the present invention.
  • the transmission signal generation unit 302 generates, for example, DCI (also referred to as DL assignment, UL grant, etc.) that allocates the PUSCH and / or PDSCH to the user terminal 20 based on an instruction from the control unit 301.
  • DCI also referred to as DL assignment, UL grant, etc.
  • the PDSCH is subjected to coding processing and modulation processing according to a coding rate, a modulation scheme, and the like determined based on channel state information (CSI) from each user terminal 20.
  • CSI channel state information
  • the mapping unit 303 Based on an instruction from the control unit 301, the mapping unit 303 maps the downlink signal generated by the transmission signal generation unit 302 to a predetermined narrowband radio resource (for example, a maximum of one resource block), and transmits and receives To 103.
  • the mapping unit 303 can be configured by a mapper, a mapping circuit, or a mapping device described based on common recognition in the technical field according to the present invention.
  • the reception signal processing unit 304 performs reception processing (for example, demapping, demodulation, decoding, etc.) on the reception signal input from the transmission / reception unit 103.
  • the received signal is, for example, an uplink signal (PUCCH, PUSCH, uplink reference signal, etc.) transmitted from the user terminal 20.
  • the reception signal processing unit 304 can be configured by a signal processor, a signal processing circuit, or a signal processing device described based on common recognition in the technical field according to the present invention.
  • the reception signal processing unit 304 outputs the information decoded by the reception processing to the control unit 301.
  • the reception signal processing unit 304 outputs the reception signal and the signal after reception processing to the measurement unit 305.
  • the measurement unit 305 performs measurement on the received signal.
  • the measurement part 305 can be comprised from the measuring device, measurement circuit, or measurement apparatus demonstrated based on common recognition in the technical field which concerns on this invention.
  • the measurement unit 305 may measure signal reception power (for example, RSRP (Reference Signal Received Power)), reception quality (for example, RSRQ (Reference Signal Received Quality)), channel state, and the like.
  • the measurement result may be output to the control unit 301.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an overall configuration of a user terminal according to an embodiment of the present invention. Although a detailed description is omitted here, a normal LTE terminal may behave as an NB-IoT terminal.
  • the user terminal 20 includes at least a transmission / reception antenna 201, an amplifier unit 202, a transmission / reception unit 203, a baseband signal processing unit 204, and an application unit 205.
  • the user terminal 20 may include a plurality of transmission / reception antennas 201, an amplifier unit 202, a transmission / reception unit 203, and the like.
  • the radio frequency signal received by the transmission / reception antenna 201 is amplified by the amplifier unit 202.
  • the transmission / reception unit 203 receives the downlink signal amplified by the amplifier unit 202.
  • the transmission / reception unit 203 converts the frequency of the received signal into a baseband signal and outputs it to the baseband signal processing unit 204.
  • the transmission / reception unit 203 can be configured by a transmitter / receiver, a transmission / reception circuit, or a transmission / reception device described based on common recognition in the technical field according to the present invention.
  • the transmission / reception unit 203 may be configured as an integral transmission / reception unit, or may be configured from a transmission unit and a reception unit.
  • the baseband signal processing unit 204 performs FFT processing, error correction decoding, retransmission control reception processing, and the like on the input baseband signal.
  • the downlink user data is transferred to the application unit 205.
  • the application unit 205 performs processing related to layers higher than the physical layer and the MAC layer.
  • broadcast information in the downlink data is also transferred to the application unit 205.
  • uplink user data is input from the application unit 205 to the baseband signal processing unit 204.
  • retransmission control information HARQ-ACK
  • channel coding channel coding
  • precoding precoding
  • DFT discrete Fourier transform
  • IFFT processing IFFT processing
  • the transmission / reception unit 203 converts the baseband signal output from the baseband signal processing unit 204 into a radio frequency band and transmits it.
  • the radio frequency signal frequency-converted by the transmission / reception unit 203 is amplified by the amplifier unit 202 and transmitted from the transmission / reception antenna 201.
  • the transmission / reception unit (reception unit) 203 receives a synchronization signal, a reference signal, a control signal, a data signal, and the like from the radio base station 10 in a narrow band. Further, the transmission / reception unit (transmission unit) 203 transmits a reference signal, a control signal, a data signal, and the like to the radio base station 10 in a narrow band. Specifically, the transmission / reception unit (transmission unit) 203 transmits the message 1 and the message 3 in the random access operation. The transmission / reception unit (reception unit) 203 receives the message 2 and the message 4 in the random access operation. Further, the transmission / reception unit (reception unit) 203 can receive broadcast information indicating whether or not to apply an inter-band operation.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the user terminal according to the embodiment of the present invention. Note that FIG. 12 mainly shows functional blocks of characteristic portions in the present embodiment, and the user terminal 20 also has other functional blocks necessary for wireless communication. As illustrated in FIG. 12, the baseband signal processing unit 204 included in the user terminal 20 includes a control unit 401, a transmission signal generation unit (generation unit) 402, a mapping unit 403, a reception signal processing unit 404, and a measurement unit. 405.
  • the control unit 401 controls the entire user terminal 20.
  • the control unit 401 can be composed of a controller, a control circuit, or a control device described based on common recognition in the technical field according to the present invention.
  • the control unit 401 controls, for example, signal generation by the transmission signal generation unit 402 and signal allocation by the mapping unit 403.
  • the control unit 401 controls signal reception processing by the reception signal processing unit 404 and signal measurement by the measurement unit 405.
  • the control unit 401 acquires the downlink signal (PDCCH, PDSCH, downlink reference signal) transmitted from the radio base station 10 from the reception signal processing unit 404.
  • the control unit 401 controls generation of uplink control information (UCI) such as retransmission control information (HARQ-ACK) and channel state information (CSI) and uplink data based on the downlink signal.
  • UCI uplink control information
  • HARQ-ACK retransmission control information
  • CSI channel state information
  • control unit 401 associates the transmission parameters used for the transmission of the message 1 with the transmission method of the message 3 (for example, the number of subcarriers and / or the subcarrier interval) and transmits the message 1 and the message 3.
  • Control For example, the control unit 401 can determine the transmission parameter of the message 1 according to the number of subcarriers used for transmission of the message 3 and / or the subcarrier interval. Specifically, when the number of subcarriers used for transmission of message 3 is one, control unit 401 controls transmission of message 1 using the first transmission parameter and uses it for transmission of message 3. When there are a plurality of subcarriers to be transmitted, the transmission of message 1 is controlled using a second transmission parameter different from the first transmission parameter (see FIG. 5).
  • control unit 401 may determine the number of subcarriers and / or the subcarrier interval used for transmission of the message 3 according to the transmission parameter of the message 1. Specifically, when the message 401 is transmitted using the first transmission parameter, the control unit 401 controls the transmission of the message 3 using one subcarrier, and the first transmission parameter When message 1 is transmitted using different second transmission parameters, transmission of message 3 is controlled using a plurality of subcarriers.
  • the transmission parameter of message 1 associated with the number of subcarriers and / or the subcarrier interval used for transmission of message 3 is at least one of a random access preamble, a random access channel resource, a repetition number, and a cell extension level. (See FIG. 5).
  • control unit 401 can control the transmission of the message 1 using a single subcarrier.
  • control unit may determine the transmission method of message 3 without associating the transmission parameters of PRACH with the transmission method (number of subcarriers and / or subcarrier interval) of message 3 (the second mode described above). ).
  • control unit 401 cooperates with the transmission signal generation unit 402, the mapping unit 403, and the transmission / reception unit 203 to transmit PUSCH using the PUSCH resource.
  • control unit 401 receives the PDSCH using the PDSCH resource in cooperation with the transmission / reception unit 203, the reception signal processing unit 404, and the measurement unit 405.
  • the transmission signal generation unit 402 generates an uplink signal (PUCCH, PUSCH, uplink reference signal, etc.) based on an instruction from the control unit 401 and outputs the uplink signal to the mapping unit 403.
  • the transmission signal generation unit 402 can be configured by a signal generator, a signal generation circuit, or a signal generation device described based on common recognition in the technical field according to the present invention.
  • the transmission signal generation unit 402 generates uplink control information (UCI) and / or uplink data based on an instruction from the control unit 401, for example. Also, the transmission signal generation unit 402 generates a PUSCH that transmits UCI and / or uplink data based on an instruction from the control unit 401. For example, the transmission signal generation unit 402 is instructed by the control unit 401 to generate a PUSCH when DCI that assigns a PUSCH to the user terminal 20 is received. Further, the transmission signal generation unit 402 generates a PUCCH that transmits UCI based on an instruction from the control unit 401.
  • UCI uplink control information
  • PUSCH that transmits UCI and / or uplink data based on an instruction from the control unit 401. For example, the transmission signal generation unit 402 is instructed by the control unit 401 to generate a PUSCH when DCI that assigns a PUSCH to the user terminal 20 is received. Further, the transmission signal generation unit 402 generates a PUCCH that
  • the mapping unit 403 maps the uplink signal generated by the transmission signal generation unit 402 to a resource (for example, a PUSCH resource or a PUCCH resource) based on an instruction from the control unit 401, and outputs the resource to the transmission / reception unit 203.
  • the mapping unit 403 can be configured by a mapper, a mapping circuit, or a mapping device described based on common recognition in the technical field according to the present invention.
  • the reception signal processing unit 404 performs reception processing (for example, demapping, demodulation, decoding, etc.) on the reception signal input from the transmission / reception unit 203.
  • the received signal is, for example, a downlink signal (downlink control signal, downlink data signal, downlink reference signal, etc.) transmitted from the radio base station 10.
  • the reception signal processing unit 404 can be configured by a signal processor, a signal processing circuit, or a signal processing device described based on common recognition in the technical field according to the present invention.
  • the reception signal processing unit 404 outputs the information decoded by the reception processing to the control unit 401.
  • the reception signal processing unit 404 outputs broadcast information, system information, RRC signaling, DCI, and the like to the control unit 401, for example.
  • the reception signal processing unit 404 outputs the reception signal and the signal after reception processing to the measurement unit 405.
  • the measurement unit 405 performs measurement on the received signal.
  • the measurement part 405 can be comprised from the measuring device, measurement circuit, or measurement apparatus demonstrated based on common recognition in the technical field which concerns on this invention.
  • the measurement unit 405 may measure, for example, the received power (for example, RSRP), reception quality (for example, RSRQ), channel state, and the like of the received signal.
  • the measurement result may be output to the control unit 401.
  • each functional block is realized by one physically coupled device, or may be realized by two or more physically separated devices connected by wire or wirelessly and by a plurality of these devices. Good.
  • a wireless base station, a user terminal, etc. in an embodiment of the present invention may function as a computer that performs processing of the wireless communication method of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a radio base station and a user terminal according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless base station 10 and the user terminal 20 described above may be physically configured as a computer device including a processor 1001, a memory 1002, a storage 1003, a communication device 1004, an input device 1005, an output device 1006, a bus 1007, and the like. Good.
  • the term “apparatus” can be read as a circuit, a device, a unit, or the like.
  • the hardware configurations of the radio base station 10 and the user terminal 20 may be configured to include one or a plurality of each device illustrated in the figure, or may be configured not to include some devices.
  • Each function in the radio base station 10 and the user terminal 20 is obtained by reading predetermined software (program) on hardware such as the processor 1001 and the memory 1002, so that the processor 1001 performs computation, and communication by the communication device 1004, This is realized by controlling reading and / or writing of data in the memory 1002 and the storage 1003.
  • the processor 1001 controls the entire computer by operating an operating system, for example.
  • the processor 1001 may be configured by a central processing unit (CPU) including an interface with peripheral devices, a control device, an arithmetic device, a register, and the like.
  • CPU central processing unit
  • the baseband signal processing unit 104 (204) and the call processing unit 105 described above may be realized by the processor 1001.
  • the processor 1001 reads programs (program codes), software modules, and data from the storage 1003 and / or the communication device 1004 to the memory 1002, and executes various processes according to these.
  • programs program codes
  • software modules software modules
  • data data from the storage 1003 and / or the communication device 1004 to the memory 1002, and executes various processes according to these.
  • the program a program that causes a computer to execute at least a part of the operations described in the above embodiments is used.
  • the control unit 401 of the user terminal 20 may be realized by a control program stored in the memory 1002 and operated by the processor 1001, and may be realized similarly for other functional blocks.
  • the memory 1002 is a computer-readable recording medium, and may be configured by at least one of ROM (Read Only Memory), EPROM (Erasable Programmable ROM), RAM (Random Access Memory), and the like, for example.
  • the memory 1002 may be called a register, a cache, a main memory (main storage device), or the like.
  • the memory 1002 can store a program (program code), a software module, and the like that can be executed to implement the wireless communication method according to the embodiment of the present invention.
  • the storage 1003 is a computer-readable recording medium, and may be composed of at least one of an optical disk such as a CD-ROM (Compact Disc ROM), a hard disk drive, a flexible disk, a magneto-optical disk, and a flash memory, for example. .
  • the storage 1003 may be referred to as an auxiliary storage device.
  • the communication device 1004 is hardware (transmission / reception device) for performing communication between computers via a wired and / or wireless network, and is also referred to as a network device, a network controller, a network card, a communication module, or the like.
  • a network device for example, the transmission / reception antenna 101 (201), the amplifier unit 102 (202), the transmission / reception unit 103 (203), the transmission path interface 106, and the like described above may be realized by the communication device 1004.
  • the input device 1005 is an input device (for example, a keyboard, a mouse, etc.) that accepts external input.
  • the output device 1006 is an output device (for example, a display, a speaker, etc.) that performs output to the outside.
  • the input device 1005 and the output device 1006 may have an integrated configuration (for example, a touch panel).
  • each device such as the processor 1001 and the memory 1002 is connected by a bus 1007 for communicating information.
  • the bus 1007 may be configured with a single bus or may be configured with different buses between apparatuses.
  • the radio base station 10 and the user terminal 20 include a microprocessor, a digital signal processor (DSP), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a PLD (Programmable Logic Device), an FPGA (Field Programmable Gate Array), and the like. It may be configured including hardware, and a part or all of each functional block may be realized by the hardware. For example, the processor 1001 may be implemented by at least one of these hardware.
  • DSP digital signal processor
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • PLD Programmable Logic Device
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the channel and / or symbol may be a signal (signaling).
  • the signal may be a message.
  • a component carrier CC may be called a cell, a frequency carrier, a carrier frequency, or the like.
  • the radio frame may be configured with one or a plurality of periods (frames) in the time domain.
  • Each of the one or more periods (frames) constituting the radio frame may be referred to as a subframe.
  • a subframe may be composed of one or more slots in the time domain.
  • a slot may be composed of one or more symbols (OFDM symbols, SC-FDMA symbols, etc.) in the time domain.
  • the radio frame, subframe, slot, and symbol all represent a time unit when transmitting a signal.
  • Different names may be used for the radio frame, the subframe, the slot, and the symbol.
  • one subframe may be referred to as a transmission time interval (TTI)
  • a plurality of consecutive subframes may be referred to as a TTI
  • one slot may be referred to as a TTI.
  • the subframe or TTI may be a subframe (1 ms) in the existing LTE, a period shorter than 1 ms (for example, 1-13 symbols), or a period longer than 1 ms. Also good.
  • TTI means, for example, a minimum time unit for scheduling in wireless communication.
  • a radio base station performs scheduling to allocate radio resources (frequency bandwidth, transmission power, etc. that can be used in each user terminal) to each user terminal in units of TTI.
  • the definition of TTI is not limited to this.
  • a TTI having a time length of 1 ms may be called a normal TTI (TTI in LTE Rel. 8-12), a normal TTI, a long TTI, a normal subframe, a normal subframe, or a long subframe.
  • TTI shorter than a normal TTI may be called a shortened TTI, a short TTI, a shortened subframe, a short subframe, or the like.
  • a resource block is a resource allocation unit in the time domain and the frequency domain, and may include one or a plurality of continuous subcarriers (subcarriers) in the frequency domain. Further, the RB may include one or a plurality of symbols in the time domain, and may have a length of one slot, one subframe, or 1 TTI. One TTI and one subframe may each be composed of one or a plurality of resource blocks.
  • the RB may be called a physical resource block (PRB: Physical RB), a PRB pair, an RB pair, or the like.
  • the resource block may be composed of one or a plurality of resource elements (RE: Resource Element).
  • RE Resource Element
  • 1RE may be a radio resource region of 1 subcarrier and 1 symbol.
  • the structure of the above-described radio frame, subframe, slot, symbol, and the like is merely an example.
  • the configuration such as the cyclic prefix (CP) length can be variously changed.
  • information, parameters, and the like described in this specification may be represented by absolute values, may be represented by relative values from a predetermined value, or may be represented by other corresponding information.
  • the radio resource may be indicated by a predetermined index.
  • software, instructions, information, etc. may be transmitted / received via a transmission medium.
  • software may use websites, servers, or other devices using wired technology (coaxial cable, fiber optic cable, twisted pair and digital subscriber line (DSL), etc.) and / or wireless technology (infrared, microwave, etc.) When transmitted from a remote source, these wired and / or wireless technologies are included within the definition of transmission media.
  • the radio base station in this specification may be read by the user terminal.
  • each aspect / embodiment of the present invention may be applied to a configuration in which communication between a radio base station and a user terminal is replaced with communication between a plurality of user terminals (D2D: Device-to-Device).
  • the user terminal 20 may have a function that the wireless base station 10 has.
  • words such as “up” and “down” may be read as “side”.
  • the uplink channel may be read as a side channel.
  • a user terminal in this specification may be read by a radio base station.
  • the wireless base station 10 may have a function that the user terminal 20 has.
  • notification of predetermined information is not limited to explicitly performed, but is performed implicitly (for example, by not performing notification of the predetermined information). May be.
  • notification of information is not limited to the aspect / embodiment described in this specification, and may be performed by other methods.
  • notification of information includes physical layer signaling (eg, DCI (Downlink Control Information), UCI (Uplink Control Information)), upper layer signaling (eg, RRC (Radio Resource Control) signaling, broadcast information (MIB (Master Information Block)). ), SIB (System Information Block), etc.), MAC (Medium Access Control) signaling), other signals, or a combination thereof.
  • the RRC signaling may be referred to as an RRC message, and may be, for example, an RRC connection setup (RRCConnectionSetup) message, an RRC connection reconfiguration (RRCConnectionReconfiguration) message, or the like.
  • the MAC signaling may be notified by, for example, a MAC control element (MAC CE (Control Element)).
  • MAC CE Control Element
  • LTE Long Term Evolution
  • LTE-A Long Term Evolution
  • LTE-B Long Term Evolution-Beyond
  • SUPER 3G IMT-Advanced
  • 4G 4th generation.
  • mobile communication system 5G (5th generation mobile communication system)
  • FRA Full Radio Access
  • New-RAT Radio Access Technology
  • CDMA2000 Code Division Multiple Access 2000
  • UMB User Mobile Broadband
  • IEEE 802.11 Wi-Fi (registered trademark)
  • IEEE 802.16 WiMAX (registered trademark)
  • IEEE 802.20 UWB (Ultra-WideBand
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Abstract

既存のＬＴＥシステムにおけるリソース割り当て単位よりも小さい周波数単位（例えば、サブキャリア単位）で割当てが制御される場合であっても通信を適切に行うこと。ランダムアクセス動作におけるランダムアクセスプリアンブル（メッセージ１）とメッセージ３を送信する送信部と、前記メッセージ１の送信に利用する送信パラメータと、前記メッセージ３の送信に利用するサブキャリア数及び／又はサブキャリア間隔と、を対応づけて前記メッセージ１と前記メッセージ３の送信を制御する制御部と、を有する。

Description

ユーザ端末、無線基地局及び無線通信方法
　本発明は、次世代移動通信システムにおけるユーザ端末、無線基地局及び無線通信方法に関する。
　ＵＭＴＳ（Universal　Mobile　Telecommunications　System）ネットワークにおいて、さらなる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long　Term　Evolution）が仕様化された（非特許文献１）。また、ＬＴＥからの更なる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継システム（例えば、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、ＦＲＡ（Future　Radio　Access）、４Ｇ、５Ｇ、ＬＴＥ　Ｒｅｌ．１３、１４、１５～、などともいう）も検討されている。
　ところで、近年、通信装置の低コスト化に伴い、ネットワークに繋がれた装置が、人間の手を介さずに相互に通信して自動的に制御を行う機器間通信（Ｍ２Ｍ：Machine-to-Machine）の技術開発が盛んに行われている。特に、３ＧＰＰ（Third　Generation　Partnership　Project）は、Ｍ２Ｍの中でも機器間通信用のセルラシステムとして、ＭＴＣ（Machine　Type　Communication）の最適化に関する標準化を進めている（非特許文献２）。ＭＴＣ用ユーザ端末（ＭＴＣ　ＵＥ（User　Equipment））は、例えば電気メータ、ガスメータ、自動販売機、車両、その他産業機器などの幅広い分野への利用が考えられている。
　ＭＴＣでは、コストの低減及びセルラシステムにおけるカバレッジエリアの改善の観点から、簡易なハードウェア構成で実現可能なＭＴＣ用ユーザ端末（ＬＣ（Low-Cost）－ＭＴＣ端末、ＬＣ－ＭＴＣ　ＵＥ）の需要が高まっている。このようなＬＣ－ＭＴＣ端末の通信方式として、非常に狭い帯域でのＬＴＥ通信（例えば、ＮＢ－ＩｏＴ（Narrow　Band　Internet　of　Things）、ＮＢ－ＬＴＥ（Narrow　Band　LTE）、ＮＢセルラＩｏＴ（Narrow　Band　cellular　Internet　of　Things）、クリーンスレート（clean　slate）などと呼ばれてもよい）が検討されている。以降、本明細書で記載される「ＮＢ－ＩｏＴ」は、上記ＮＢ－ＬＴＥ、ＮＢセルラＩｏＴ、クリーンスレートなど含むものとする。
　ＮＢ－ＩｏＴをサポートするユーザ端末（以下、ＮＢ－ＩｏＴ端末という）の使用帯域は、既存のＬＴＥシステム（例えば、Ｒｅｌ．１２以前のＬＴＥシステム）の最小のシステム帯域（１．４ＭＨｚ）よりも狭い帯域（例えば、１８０ｋＨｚ、１リソースブロック（ＲＢ：Resource　Block、ＰＲＢ：Physical　Resource　Block等とも呼ばれる））に制限されることも想定される。
　このように、既存のユーザ端末（例えば、Ｒｅｌ．１２以前のＬＴＥ端末）と比較して使用帯域が狭帯域に制限されるＮＢ－ＩｏＴ端末に対しては、ＬＴＥシステムにおけるリソース割り当て単位であるＰＲＢよりも小さい周波数単位（例えば、サブキャリア単位）でのリソース割り当てが必要となることが想定される。
　しかしながら、既存のＬＴＥシステムでは、ユーザ端末に対してＰＲＢ単位でのリソース割り当てが前提となっており、ＮＢ－ＩｏＴ端末に対して、１ＰＲＢよりも小さい周波数単位でどのようにリソースを割り当てて通信を制御するかが問題となる。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、既存のＬＴＥシステムにおけるリソース割り当て単位よりも小さい周波数単位（例えば、サブキャリア単位）で割当てが制御される場合であっても通信を適切に行うことができるユーザ端末、無線基地局及び無線通信方法を提供することを目的の一つとする。
　本発明の一態様に係るユーザ端末は、ランダムアクセス動作におけるランダムアクセスプリアンブル（メッセージ１）とメッセージ３を送信する送信部と、前記メッセージ１の送信に利用する送信パラメータと、前記メッセージ３の送信に利用するサブキャリア数及び／又はサブキャリア間隔と、を対応づけて前記メッセージ１と前記メッセージ３の送信を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
　本発明によれば、既存のＬＴＥシステムにおけるリソース割り当て単位よりも小さい周波数単位（例えば、サブキャリア単位）で割当てが制御される場合であっても通信を適切に行うことができる。
ＮＢ－ＩｏＴ端末の使用帯域の説明図である。 ＮＢ－ＩｏＴにおけるリソースユニットの一例を示す図である。 既存システムにおけるランダムアクセス動作の一例を示す図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、ＰＲＡＣＨをシングルトーンで送信する場合の一例を示す図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、本実施の形態に係るＰＲＡＣＨ送信パラメータとメッセージ３の送信方法の対応づけの一例を示す図である。 本実施の形態に係るランダムアクセス動作の一例を示す図である。 本実施の形態に係るランダムアクセス動作の他の例を示す図である。 本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成図である。 本実施の形態に係る無線基地局の全体構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係る無線基地局の機能構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の機能構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係る無線基地局及びユーザ端末のハードウェア構成の一例を示す図である。
　ＮＢ－ＩｏＴ端末では、処理能力の低下を許容して、ハードウェア構成を簡略化することが検討されている。例えば、ＮＢ－ＩｏＴ端末では、既存のユーザ端末（例えば、Ｒｅｌ．１２以前のＬＴＥ端末）に比べて、ピークレートの減少、トランスポートブロックサイズ（ＴＢＳ：Transport　Block　Size）の制限、リソースブロック（ＲＢ：Resource　Block、ＰＲＢ：Physical　Resource　Block等とも呼ばれる）の制限、受信ＲＦ（Radio　Frequency）の制限などを適用することが検討されている。
　使用帯域の上限がシステム帯域（例えば、２０ＭＨｚ（１００ＲＢ）、１コンポーネントキャリアなど）に設定されるＬＴＥ端末とは異なり、ＮＢ－ＩｏＴ端末の使用帯域の上限は所定の狭帯域（ＮＢ：Narrow　Band、例えば、１８０ｋＨｚ、１．４ＭＨｚ）に制限される。例えば、当該所定の狭帯域は、既存のＬＴＥシステム（Ｒｅｌ．１２以前のＬＴＥシステム、以下、単に、ＬＴＥシステムともいう）の最小のシステム帯域（例えば、１．４ＭＨｚ、６ＰＲＢ）と同じ、又は、その一部の帯域（例えば、１８０ｋＨｚ、１ＰＲＢ）であってもよい。
　このように、ＮＢ－ＩｏＴ端末は、既存のＬＴＥ端末よりも使用帯域の上限が狭い端末、既存のＬＴＥ端末よりも狭い帯域（例えば、１．４ＭＨｚより狭い帯域）で送信及び／又は受信（以下、送受信という）可能な端末ともいえる。このＮＢ－ＩｏＴ端末は、既存のＬＴＥシステムとの後方互換性を考慮してＬＴＥシステムのシステム帯域内で動作させることが検討されている。例えば、ＬＴＥシステムのシステム帯域において、帯域が制限されたＮＢ－ＩｏＴ端末と帯域が制限されない既存のＬＴＥ端末との間で、周波数多重がサポートされてもよい。また、ＮＢ－ＩｏＴは、ＬＴＥシステム帯域内だけでなくＬＴＥシステム帯域に隣接するキャリア間のガードバンドや専用周波数を用いて運用されても良い。
　図１は、ＮＢ－ＩｏＴ端末の使用帯域となる狭帯域の配置例を示す図である。図１では、ＮＢ－ＩｏＴ端末の使用帯域がＬＴＥシステムのシステム帯域（例えば、２０ＭＨｚ）の一部に設定されている。なお、図１以降では、ＮＢ－ＩｏＴ端末の使用帯域が１８０ｋＨｚに設定されるものとするが、これに限られない。ＮＢ－ＩｏＴ端末の使用帯域は、ＬＴＥシステムのシステム帯域（例えば、２０ＭＨｚ）より狭ければよく、例えば、Ｒｅｌ．１３のＬＣ－ＭＴＣ端末の使用帯域（例えば、１．４ＭＨｚ）以下であってもよい。
　また、ＮＢ－ＩｏＴ端末の使用帯域となる狭帯域の周波数位置は、システム帯域内で変化可能な構成とすることが好ましい。例えば、ＮＢ－ＩｏＴ端末は、所定の期間（例えば、サブフレーム）毎に異なる周波数リソースを用いて通信することが好ましい。これにより、ＮＢ－ＩｏＴ端末に対するトラヒックオフロードや、周波数ダイバーシチ効果が実現でき、周波数利用効率の低下を抑制することができる。したがって、ＮＢ－ＩｏＴ端末は、周波数ホッピングや周波数スケジューリングの適用を考慮して、ＲＦの再調整（retuning）機能を有することが好ましい。
　また、ＮＢ－ＩｏＴ端末は、下りと上りとで異なる帯域を使用してもよいし、同じ帯域を使用してもよい。下り送受信に使用される帯域は、下り狭帯域（ＤＬ　ＮＢ：Downlink　Narrow　Band）と呼ばれてもよい。上り送受信に使用される帯域は、上り狭帯域（ＵＬ　ＮＢ：Uplink　Narrow　Band）と呼ばれてもよい。
　また、ＮＢ－ＩｏＴ端末は、狭帯域に配置（allocate）される下り制御チャネルを用いて下り制御情報（ＤＣＩ：Downlink　Control　Information）を受信する。当該下り制御チャネルは、ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）と呼ばれてもよいし、ＥＰＤＣＣＨ（Enhanced　Physical　Downlink　Control　Channel）と呼ばれてもよいし、Ｍ－ＰＤＣＣＨ（ＭＴＣ　ＰＤＣＣＨ）、ＮＢ－ＰＤＣＣＨ等と呼ばれてもよい。
　また、ＮＢ－ＩｏＴ端末は、狭帯域に配置される下り共有チャネルを用いて下りデータを受信する。当該下り共有チャネルは、ＰＤＳＣＨ（Physical　Downlink　Shared　Channel）と呼ばれてもよいし、Ｍ－ＰＤＳＣＨ（ＭＴＣ　ＰＤＳＣＨ）と呼ばれてもよいし、ＮＢ－ＰＤＳＣＨ等と呼ばれてもよい。
　また、ＮＢ－ＩｏＴ端末は、狭帯域に配置される上り制御チャネルを用いて、再送制御情報（ＨＡＲＱ－ＡＣＫ：Hybrid　Automatic　Repeat　reQuest－ACKnowledge）、チャネル状態情報（ＣＳＩ：Channel　State　Information）などの上り制御情報（ＵＣＩ：Uplink　Control　Information）を送信する。当該上り制御チャネルは、ＰＵＣＣＨ（Physical　Uplink　Control　Channel）と呼ばれてもよいし、Ｍ－ＰＵＣＣＨ（ＭＴＣ　ＰＵＣＣＨ）、ＮＢ－ＰＵＣＣＨ等と呼ばれてもよい。
　また、ＮＢ－ＩｏＴ端末は、狭帯域に配置される上り共有チャネルを用いて、ＵＣＩ及び／又は上りデータを受信する。当該上り共有チャネルは、ＰＵＳＣＨ（Physical　Uplink　Shared　Channel）と呼ばれてもよいし、Ｍ－ＰＵＳＣＨ（ＭＴＣ　ＰＵＳＣＨ）、ＮＢ－ＰＵＳＣＨ等と呼ばれてもよい。
　以上のチャネルに限られず、同じ用途に用いられる従来のチャネルにＭＴＣを示す「Ｍ」やＮＢ－ＩｏＴを示す「Ｎ」、または「ＮＢ」を付して表されてもよい。以下では、上記狭帯域で用いられる下り制御チャネル、下り共有チャネル、上り共有チャネル、上り共有チャネルを、それぞれ、ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨと呼ぶが、上述の通り、呼称はこれらに限られない。
　また、ＮＢ－ＩｏＴでは、カバレッジを拡張するために、複数のサブフレームに渡って同一の下り信号（例えば、ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨなど）及び／又は上り信号（例えば、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨなど）を送受信する繰り返し送信／受信が行われてもよい。同一の下り信号及び／又は上り信号が送受信される複数のサブフレーム数は、繰り返し数（repetition　number）とも呼ばれる。また、当該繰り返し数は、繰り返しレベルによって示されてもよい。当該繰り返しレベルは、カバレッジ拡張（ＣＥ：Coverage　Enhancement）レベルと呼ばれてもよい。
　以上のようなＮＢ－ＩｏＴでは、上り送信において、単一のトーンを用いた送信（シングルトーン送信（single-tone　transmission））と複数のトーンを用いた送信（マルチトーン送信（multiple-tone　transmission））とをサポートすることが検討されている。ここで、トーンとは、サブキャリアと同義であり、使用帯域（例えば、１８０ｋＨｚ、１リソースブロック）が分割された各帯域を意味する。
　シングルトーン送信では、既存のＬＴＥシステムと同一のサブキャリア間隔（すなわち、１５ｋＨｚ）と、ＬＴＥシステムよりも狭いサブキャリア間隔（例えば、３．７５ｋＨｚ）とをサポートすることが検討されている。一方、マルチトーン送信では、ＬＴＥシステムと同一のサブキャリア間隔（すなわち、１５ｋＨｚ）をサポートすることが検討されている。サブキャリア間隔が１５ｋＨｚの場合、１ＰＲＢ（１８０ｋＨｚ）が１２サブキャリアで構成される。また、サブキャリア間隔が３．７５ｋＨｚの場合、１ＰＲＢは、４８サブキャリアで構成される。もちろん、本実施の形態で適用可能なサブキャリア間隔はこれらに限られない。
　また、ＮＢ－ＩｏＴ端末は、無線基地局から通知されたトーン（サブキャリア）数で、上り送信（例えば、ＰＵＳＣＨ又は／及びＰＵＣＣＨの送信）を行うことが検討されている。当該トーン数の組み合わせとしては、例えば、｛１、３、６、１２｝等が考えられる。このように、予め定められた組み合わせの中から選択されたトーン数が、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣ（Radio　Resource　Control）シグナリングや報知情報）により設定（configure）され、ＮＢ－ＩｏＴ端末は、設定されたトーン数で上り送信を行ってもよい。
　図２は、ＮＢ－ＩｏＴにおけるリソースユニットの一例を示す図である。図２では、トーン（サブキャリア）数の組み合わせとして｛１、３、６、１２｝を用いる場合を説明するが、トーン数の組み合わせはこれに限られない。例えば、｛１、２、４、１２｝の組み合わせが用いられてもよい。
　図２に示すように、１リソースユニットを構成するトーン数（すなわち、サブキャリア数、周波数単位）に応じて、１リソースユニットの時間単位は変更される。具体的には、１リソースユニットを構成する時間単位は、１リソースを構成するトーン（サブキャリア）数及び／又はサブキャリア間隔の減少に応じて長くなる。
　例えば、図２では、サブキャリア間隔が既存のＬＴＥシステムと同一の１５ｋＨｚである場合で、かつ、トーン数が１２、６、３、１である場合、１リソースユニットの時間単位は、それぞれ、１ｍｓ、２ｍｓ、４ｍｓ、８ｍｓとなる。また、サブキャリア間隔が既存のＬＴＥシステムの１／４倍の３．７５ｋＨｚである場合で、かつ、トーン数が１である場合、１リソースユニットの時間単位は、３２ｍｓとなる。
　なお、図２において、データの格納単位である１トランスポートブロック（ＴＢ：Transport　Block）は、１リソースユニットにマッピングされてもよいし、複数のリソースユニットにマッピングされてもよい。また、以上のようなリソースユニットは、上り送信だけでなく、下り送信に適用することも可能である。
　ところで、既存のＬＴＥシステム（Ｒｅｌ．８－１２）では、ユーザ端末が初期接続や同期確立、通信再開などを行うためのランダムアクセス動作がサポートされている。ランダムアクセス動作では、ユーザ端末は、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：Physical　Random　Access　Channel）を送信し、当該ＰＲＡＣＨに対するランダムアクセス応答（ＲＡ応答、ランダムアクセスレスポンス、ＲＡＲとも呼ぶ）を受信する動作等が規定されている。
　ランダムアクセスは、衝突型ランダムアクセス（ＣＢＲＡ：Contention-Based　Random　Access）と非衝突型ランダムアクセス（Ｎｏｎ－ＣＢＲＡ）という２種類のタイプに分けることができる。なお、非衝突型ＲＡは、コンテンションフリーＲＡ（ＣＦＲＡ：Contention-Free　Random　Access）と呼ばれてもよい。
　衝突型ランダムアクセスにおいて、ユーザ端末は、セル内に用意された複数のランダムアクセスプリアンブル（contention　preamble）からランダムに選択したプリアンブルをＰＲＡＣＨで送信する。一方で、非衝突型ランダムアクセスにおいて、ユーザ端末は、あらかじめネットワークから割り当てられたＵＥ固有のランダムアクセスプリアンブル（dedicated　preamble）をＰＲＡＣＨで送信する。非衝突型ランダムアクセスでは、ユーザ端末間で異なるランダムアクセスプリアンブルが割り当てられているため、衝突の発生を抑制することができる。
　衝突型ランダムアクセスは、初期接続、上りリンクの通信開始又は再開など際して行われる。非衝突型ランダムアクセスは、ハンドオーバ、下りリンクの通信開始又は再開などに際して行われる。図３は、ランダムアクセスの概要を示している。衝突型ランダムアクセスはＳｔｅｐ１からＳｔｅｐ４、非衝突型ランダムアクセスはＳｔｅｐ０からＳｔｅｐ２で構成される。
　衝突型ランダムアクセスの場合、はじめにユーザ端末は、ランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）を当該セルに設定されているＰＲＡＣＨリソースで送信する（メッセージ（Ｍｓｇ：Ｍｅｓｓａｇｅ）１）。無線基地局は、ランダムアクセスプリアンブルを検出すると、その応答としてランダムアクセスレスポンス（ＲＡＲ：Random　Access　Response）を送信する（メッセージ２）。ユーザ端末は、ランダムアクセスプリアンブル送信後、所定の区間の間、メッセージ２の受信を試みる。メッセージ２の受信に失敗した場合には、ＰＲＡＣＨの送信電力を上げてメッセージ１を再度送信（再送）する。なお、信号の再送時に送信電力を増加させることを、パワーランピングともいう。
　ランダムアクセスレスポンスを受信したユーザ端末は、ランダムアクセスレスポンスに含まれる上りグラントによって指定された上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）でデータ信号を送信する（メッセージ３）。メッセージ３を受信した無線基地局は、衝突解決（Contention　resolution）メッセージをユーザ端末に送信する（メッセージ４）。ユーザ端末は、メッセージ１から４によって同期を確保し、無線基地局を識別すると、衝突型ランダムアクセス処理を完了しコネクションを確立する。
　非衝突型ランダムアクセスの場合、はじめに無線基地局は、ユーザ端末に対してＰＲＡＣＨの送信を指示する物理下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ－ｏｒｄｅｒ）を送信する（メッセージ０）。ユーザ端末は、ＰＤＣＣＨにより指示されたタイミングでランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）を送信する（メッセージ１）。無線基地局は、ランダムアクセスプリアンブルを検出すると、その応答情報であるランダムアクセスレスポンス（ＲＡＲ）を送信する（メッセージ２）。ユーザ端末は、メッセージ２の受信をもって非衝突型ランダムアクセス処理を完了する。なお、衝突型ランダムアクセスと同様、メッセージ２の受信に失敗した場合には、ＰＲＡＣＨの送信電力を上げてメッセージ１を再度送信する。
　なお、ＰＲＡＣＨを用いたランダムアクセスプリアンブル（メッセージ１）の送信をＰＲＡＣＨの送信ともいい、ＰＲＡＣＨを用いたランダムアクセスレスポンス（メッセージ２）の受信をＰＲＡＣＨの受信ともいう。
　このように、既存のＬＴＥシステムを利用するユーザ端末はランダムアクセス動作をサポートしている。一方で、ＮＢ－ＩｏＴ端末に対しても初期接続や同期確立、通信再開などを行うためのランダムアクセス動作がサポートされることが考えられる。
　しかし、既存のＬＴＥシステムでは、ユーザ端末に対してＰＲＢ単位でのリソース割り当てが前提となっている。このため、ＮＢ－ＩｏＴ端末に対して、１ＰＲＢよりも小さい周波数単位でどのようにリソースを割り当ててランダムアクセス動作を制御するかが問題となる。例えば、ランダムアクセス動作においてユーザ端末が送信するメッセージ１やメッセージ３の送信に利用するサブキャリア（トーン）数や、サブキャリア間隔をどのように制御するかが問題となる。
　ランダムアクセスプリアンブル（メッセージ１）は、複数のユーザ端末がランダムに選択して送信すること（衝突型）、全てのＮＢ－ＩｏＴ端末がマルチトーン送信をサポートしていない可能性があること等を考慮すると、シングルトーン（単一サブキャリア）で送信することが考えられる。図４は、シングルトーンでＰＲＡＣＨ送信を行う場合の一例を示している。
　メッセージ１をシングルトーンで送信する場合、サブキャリア間隔（Subcarrier　spacing）として、２．５ｋＨｚ又は３．７５ｋＨｚを適用し、周波数方向にシフト（周波数ホッピング）して送信することができる（図４Ａ参照）。周波数方向にシフトすることにより、タイミング推定精度を向上することができる。また、サブキャリア間隔（Subcarrier　spacing）を制御することにより、セルサイズを変更することができる（図４Ｂ参照）。なお、メッセージ１の送信方法は図４に示した構成に限られない。
　一方で、ＰＲＡＣＨ送信後のその他のＵＬ送信（例えば、ＰＵＳＣＨ、ＰＵＣＣＨ）に対しては、シングルトーンとマルチトーンの両方がサポートされることが考えられる。ユーザ端末からの送信効率等を考慮すると、通信の早い段階からユーザ端末がマルチトーン送信を利用できる構成とすることが好ましい。
　例えば、ＰＲＡＣＨ送信後の最初のＵＬ送信は、ランダムアクセス動作におけるメッセージ３となる。そのため、出来ればユーザ端末がメッセージ３からマルチトーン送信をサポートできる構成とすることが好ましい。一方で、ユーザ端末がメッセージ３で送信するＵＬリソース等は、無線基地局がランダムアクセス応答（メッセージ２）で指定することができる。
　かかる場合、無線基地局は、マルチトーン送信をサポートするユーザ端末に対してマルチトーン送信を設定（トリガ）して、ユーザ端末におけるメッセージ３の送信方法を制御することが考えられる。しかし、無線基地局は、ＲＲＣ接続前（ランダムアクセス動作の完了前）にユーザ端末がマルチトーン送信のＵＥ能力（UE　capability）を具備しているか否かを判断することができない。したがって、ランダムアクセス動作（例えば、衝突型）において、無線基地局からユーザ端末にマルチトーン送信を設定（トリガ）することは困難となる。
　あるいは、ユーザ端末は、ＰＲＡＣＨ送信に利用したトーン数にあわせて（例えば、ＰＲＡＣＨ送信と同じトーン数で）、メッセージ３以降のＵＬ送信を制御することが考えられる。しかし、ＰＲＡＣＨ送信に対してシングルトーン送信のみしかサポートされない場合、その後のＵＬ送信（例えば、メッセージ３）ではマルチトーン送信をどのように適用すればよいかが問題となる。
　そこで、本発明者等は、ユーザ端末がメッセージ１の送信時に所定の送信パラメータを選択する点に着目し、メッセージ１の送信に利用する送信パラメータと、メッセージ３の送信方法を対応づけてメッセージ１とメッセージ３の送信を制御することを着想した。
　メッセージ３の送信方法は、サブキャリア（トーン）数及び／又はサブキャリア間隔とすることができる。また、サブキャリア数は、実際に送信に適用するサブキャリアの数であってもよいし、単一キャリア（シングルトーン）であるか又は複数キャリア（マルチトーン）であるかであってもよい。
　これにより、マルチトーン送信のＵＥ能力を具備するユーザ端末は、通信の早い段階からマルチトーンを利用した通信を行うことが可能となる。また、無線基地局は、ユーザ端末がメッセージ１の送信に利用した送信パラメータに基づいて、メッセージ３の送信方法を判断することができる。これにより、無線基地局は、メッセージ２においてメッセージ３のＵＬリソースを適切に設定することができる。
　また、本発明者等は、本発明の他の態様として、メッセージ１の送信に利用する送信パラメータに関わらず、ユーザ端末がメッセージ３の送信方法を決定して送信を行う構成とすることを着想した。無線基地局は、ユーザ端末からの複数の候補（トーン数等）を想定して受信処理を行う。
　あるいは、本発明者等は、本発明の他の態様として、メッセージ３についてもシングルトーンで送信を行い、ＲＲＣ接続確立後（ランダムアクセス動作完了後）に無線基地局がＵＥ能力に応じて所定のユーザ端末にマルチトーン送信を設定することを着想した。
　以下、本発明の一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、以下では、ＮＢ－ＩｏＴ端末の使用帯域は、既存のＬＴＥシステムの最小のシステム帯域（１．４ＭＨｚ）よりも狭い帯域である１８０ｋＨｚ（１ＰＲＢ）に制限されるものとするが、これに限られない。本実施の形態は、ＮＢ－ＩｏＴ端末の使用帯域は、例えば、既存のＬＴＥシステムの最小のシステム帯域と等しい１．４ＭＨｚや、１８０ｋＨｚよりも狭い帯域など、既存のＬＴＥシステムのシステム帯域より狭い帯域であれば、どのような帯域幅であってもよい。
　また、以下では、サブキャリア間隔が１５ｋＨｚであり、１８０ｋＨｚが１２サブキャリアで構成される場合を例示するが、これに限られない。本実施の形態は、例えば、サブキャリア間隔が３．７５ｋＨｚであり、１８０ｋＨｚが４８サブキャリアで構成される場合などにも、適宜適用可能である。なお、図２で説明したように、サブキャリア間隔に応じて１リソースユニットの時間長は変更されてもよい。
　また、以下では、リソース割り当て単位を「サブキャリア（トーン）」として説明するが、本実施形態におけるリソース割り当て単位は、これに限られず、既存のＬＴＥシステムにおけるリソース割り当て単位（ＰＲＢ）よりも小さい周波数単位であればよい。
（第１の態様）
　第１の態様では、メッセージ１の送信に利用する送信パラメータと、メッセージ３の送信方法とを対応づけてメッセージ１とメッセージ３の送信を制御する場合について説明する。なお、ここでは、メッセージ３の送信方法を制御する場合を示すが、本実施の形態が適用できる信号はメッセージ３に限られない。メッセージ３以降に送信するいずれかのＵＬ信号に対してもメッセージ３と同様にメッセージ１の送信パラメータと送信方法を対応付けて適用することができる。
　ＰＲＡＣＨの送信パラメータ（ＰＲＡＣＨ構成、PRACH　configurationとも呼ぶ）としては、ＰＲＡＣＨプリアンブル（番号）、ＰＲＡＣＨリソース（時間、周波数及び／又は符号リソース）、繰り返し数、ＣＥレベル等が挙げられる。本実施の形態では、ＰＲＡＣＨプリアンブル、リソース、繰り返し数、ＣＥレベルの少なくとも一つと、メッセージ３の送信方法を対応づける。
　メッセージ３の送信方法は、サブキャリア（トーン）数及び／又はサブキャリア間隔とすることができる。また、サブキャリア数は、実際に送信に適用するサブキャリアの数であってもよいし、単一キャリア（シングルトーン）であるか又は複数キャリア（マルチトーン）であるかであってもよい。サブキャリア間隔は、所定値（例えば、１５ｋＨｚ、３．７５ｋＨｚ）とすることができる。
　例えば、ＰＲＡＣＨの第１の送信パラメータとメッセージ３のマルチトーン送信を対応づけ、ＰＲＡＣＨの第２の送信パラメータとメッセージ３のシングルトーン送信を対応づける（図５Ａ参照）。無線基地局は、受信したＰＲＡＣＨの送信パラメータが第１の送信パラメータである場合、メッセージ３がマルチトーン送信であると想定してメッセージ２の送信（メッセージ３のリソース割当て等）とメッセージ３の受信等を制御する。一方で、無線基地局は、受信したＰＲＡＣＨの送信パラメータが第２の送信パラメータである場合、メッセージ３がシングルトーン送信であると想定してメッセージ２の送信とメッセージ３の受信等を制御する。
　例えば、ＰＲＡＣＨプリアンブルの番号が第１の範囲（例えば、所定値未満）である場合を第１の送信パラメータとし、第２の範囲（例えば、所定値以上）である場合を第２の送信パラメータに設定する。この場合、ユーザ端末は、メッセージ３の送信方法（シングルトーン又はマルチトーン）を考慮して、メッセージ１の送信パラメータを選択することができる。
　あるいは、ＰＲＡＣＨの繰り返し数（又は、ＣＥレベル）とメッセージ３の送信方法を対応づけてもよい。例えば、ＰＲＡＣＨの繰り返し数が所定値以下の場合を第１の送信パラメータとし、所定値以上である場合を第２の送信パラメータに設定する。この場合、ユーザ端末は、メッセージ３でシングルトーン送信を行う場合、所定値以上の繰り返し数でＰＲＡＣＨ送信を行う。一方で、ユーザ端末は、メッセージ３でマルチトーン送信を行う場合、所定値未満の繰り返し数でＰＲＡＣＨ送信を行う。
　なお、複数の送信パラメータ（例えば、リソースと繰り返し数、ＰＲＡＣＨプリアンブルの番号と繰り返し数等）を組み合わせて送信パラメータを設定してもよい。
　あるいは、ＰＲＡＣＨの第１の送信パラメータとメッセージ３の第１の送信方法（例えば、マルチトーン送信＋サブキャリア間隔１５ｋＨｚ）を対応づけ、ＰＲＡＣＨの第２の送信パラメータとメッセージ３の第２の送信方法（シングルトーン送信＋サブキャリア間隔１５ｋＨｚ）を対応づけ、ＰＲＡＣＨの第３の送信パラメータとメッセージ３の第３の送信方法（シングルトーン送信＋サブキャリア間隔３．７５ｋＨｚ）を対応づけてもよい（図５Ｂ参照）。
　無線基地局は、受信したＰＲＡＣＨの送信パラメータが第１の送信パラメータである場合、メッセージ３がサブキャリア間隔１５ｋＨｚのマルチトーン送信であると想定してメッセージ２の送信とメッセージ３の受信等を制御する。また、無線基地局は、受信したＰＲＡＣＨの送信パラメータが第２の送信パラメータである場合、メッセージ３がサブキャリア間隔１５ｋＨｚのシングルトーン送信であると想定してメッセージ２の送信とメッセージ３の受信等を制御する。また、無線基地局は、受信したＰＲＡＣＨの送信パラメータが第３の送信パラメータである場合、メッセージ３がサブキャリア間隔３．７５ｋＨｚのシングルトーン送信であると想定してメッセージ２の送信とメッセージ３の受信等を制御する。
　また、ユーザ端末は、メッセージ３以降のＵＬ送信に適用するサブキャリア間隔を報知情報等に基づいて決定してもよい。例えば、ユーザ端末は、無線基地局から第１の情報を含む報知情報を受信した場合、サブキャリア間隔として１５ｋＨｚを利用し、第２の情報を含む報知情報を受信した場合、サブキャリア間隔として３．７５ｋＨｚを利用する。
　第１の情報は、バンド内オペレーション（In-band　operation）の適用（ＧＢオペレーションを含んでもよい）を通知する情報とすることができる。バンド内オペレーションとは、既存のＬＴＥのシステム帯域内での運用形態を指し、ＧＢオペレーションとは、既存のＬＴＥのシステム帯域外のＬＴＥシステムと隣接する周波数での運用形態を指す。例えば、バンド内オペレーションでは、既存ＬＴＥシステム向けにＰＲＢの位置によらずＣＲＳが存在するが、ＧＢオペレーションではＣＲＳは存在しない。また、第２の情報は、バンド内オペレーションの非適用（あるいは、ＧＢやスタンドアローンオペレーションの適用）を通知する情報とすることができる。
　また、ユーザ端末は、自端末のＵＥ能力情報、受信電力、カバレッジ等に基づいて、メッセージ３の送信方法（又は、ＰＲＡＣＨの送信パラメータ）を制御することができる。以下にユーザ端末の動作方法について説明する。ここでは、ＰＲＡＣＨをシングルトーンで送信する場合を想定する。
＜シングルトーン送信のみサポート＞
　ユーザ端末がシングルトーン送信しかサポートしていない場合（マルチトーン送信非対応）、ユーザ端末はシングルトーンに対応づけられた送信パラメータ（例えば、第２の送信パラメータ）を用いてＰＲＡＣＨ送信を行う（図６参照）。この場合、ユーザ端末は、ＰＲＡＣＨ送信に利用できるＰＲＡＣＨ構成（ＰＲＡＣＨリソース）をランダムアクセス動作前に送信されるシステム情報（例えば、ＳＩＢ）から取得する。そして、ユーザ端末は、受信したＰＲＡＣＨリソースの中から所定の送信パラメータ（ここでは、第２の送信パラメータ）に対応するＰＲＡＣＨリソースを選択してＰＲＡＣＨ送信を行う。
　各送信パラメータの範囲（境目）は、あらかじめ仕様で定義されていてもよい。この場合、ユーザ端末は、ＳＩＢで受信したＰＲＡＣＨリソースの中からあらかじめ定義された第２の送信パラメータに対応する条件を選択する。
　あるいは、各送信パラメータの範囲は、報知情報（ＭＩＢ、ＳＩＢ等）で無線基地局からユーザ端末に通知してもよい。例えば、無線基地局は、各送信パラメータの境目（境界）となるインデックスをユーザ端末に通知することができる。具体的には、無線基地局は、報知情報に第１の送信パラメータ（例えば、繰り返し数、ＣＥレベル、プリアンブル番号等）を示すインデックスのうち最後のインデックス、又は第２の送信パラメータを示すインデックスのうち最初（最も若番）のインデックスを報知情報に含めて送信することができる。この場合、ユーザ端末は、ＳＩＢで受信したＰＲＡＣＨリソースと、送信パラメータの範囲に関する情報に基づいて第２の送信パラメータに対応する条件を選択する。
　ユーザ端末から第２の送信パラメータで送信されたＰＲＡＣＨを受信した無線基地局は、当該ユーザ端末がメッセージ３の送信をシングルトーンで行うと判断し、メッセージ２（メッセージ３用のＵＬリソース割当て等）の送信を行う。ユーザ端末は、メッセージ２を受信した後、メッセージ３をシングルトーンで送信する。
　また、ユーザ端末は、サブキャリア間隔を選択する場合には、ＰＲＡＣＨ送信を各サブキャリア間隔に対応づけられた送信パラメータを適用してＰＲＡＣＨ送信を行うことができる（図５Ｂ参照）。あるいは、ユーザ端末は、ランダムアクセス動作前に受信する報知情報（ＭＩＢ、ＳＩＢ等）に含まれる情報（例えば、バンド内オペレーションの有無等）に基づいてメッセージ３で適用するサブキャリア間隔を選択することができる。
　このようにシングルトーン送信のみサポートするユーザ端末が所定の送信パラメータでＰＲＡＣＨの送信を行うことにより、無線基地局側でメッセージ２の送信とメッセージ３の受信を適切に行うことができる。
＜マルチトーン送信をサポート＞
　ユーザ端末がマルチトーンをサポートしている場合、ユーザ端末は、マルチトーンに対応づけられた送信パラメータ（例えば、第１の送信パラメータ）を用いてＰＲＡＣＨ送信を行うことができる（図７参照）。この場合、ユーザ端末は、ＰＲＡＣＨ送信に利用できるＰＲＡＣＨ構成（ＰＲＡＣＨリソース）をランダムアクセス動作前に送信されるシステム情報（例えば、ＳＩＢ）から取得する。そして、ユーザ端末は、受信したＰＲＡＣＨリソースの中から所定の送信パラメータ（ここでは、第１の送信パラメータ）に対応するＰＲＡＣＨリソースを選択してＰＲＡＣＨ送信を行う。
　各送信パラメータの範囲（境目）は、あらかじめ仕様で定義されていてもよい。この場合、ユーザ端末は、ＳＩＢで受信したＰＲＡＣＨリソースの中からあらかじめ定義された第１の送信パラメータに対応する条件を選択する。
　あるいは、各送信パラメータの範囲は、報知情報（ＭＩＢ、ＳＩＢ等）で無線基地局からユーザ端末に通知してもよい。例えば、無線基地局は、各送信パラメータの境目（境界）となるインデックスをユーザ端末に通知することができる。具体的には、無線基地局は、報知情報に第１の送信パラメータ（例えば、繰り返し数、ＣＥレベル、プリアンブル番号等）を示すインデックスのうち最後のインデックス、又は第２の送信パラメータを示すインデックスのうち最初（最も若番）のインデックスを報知情報に含めて送信することができる。この場合、ユーザ端末は、ＳＩＢで受信したＰＲＡＣＨリソースと、送信パラメータの範囲に関する情報に基づいて第１の送信パラメータに対応する条件を選択する。
　ユーザ端末から第１の送信パラメータで送信されたＰＲＡＣＨを受信した無線基地局は、当該ユーザ端末がメッセージ３の送信をマルチトーンで行うと判断し、メッセージ２の送信を行う。ユーザ端末は、メッセージ２を受信した後、メッセージ３をマルチトーンで送信する。
　このように、ＰＲＡＣＨ送信のパラメータとメッセージ３の送信方法を対応付けてランダムアクセス動作を行うことにより、通信の早いタイミング（例えば、メッセージ３）からマルチトーン送信を利用した通信を適切に行うことができる。
　また、シングルトーン送信及びマルチトーン送信をサポートするユーザ端末は、マルチトーンに対応づけられたＰＲＡＣＨの送信パラメータと、シングルトーンに対応づけられた送信パラメータのいずれかを選択してＰＲＡＣＨ送信を制御してもよい。例えば、ユーザ端末は、受信電力（例えば、ＲＳＲＰ：Reference　Signal　Received　Power）及び／又はカバレッジ等を考慮して、所定の送信パラメータを選択してＰＲＡＣＨ送信を制御する。この場合、ユーザ端末は、ＰＲＡＣＨ送信時に選択した送信パラメータに応じてメッセージ３の送信方法（シングルトーン又はマルチトーン）を制御する。
　このようにマルチトーン送信をサポートするユーザ端末が、通信環境を考慮してＰＲＡＣＨの送信パラメータを選択することにより、ＰＲＡＣＨ送信を適切に行うと共に、ＰＲＡＣＨの送信パラメータに基づいてメッセージ３でシングルトーン送信又はマルチトーン送信を行うことができる。
（第２の態様）
　第２の態様では、ＰＲＡＣＨの送信パラメータと、メッセージ３の送信方法（サブキャリア数及び／又はサブキャリア間隔）を対応付けずにメッセージ３の送信方法を決定する場合について説明する。
　ユーザ端末は、ＰＲＡＣＨの送信に利用する送信パラメータに関わらず、メッセージ３の送信方法を決定してもよい。この場合、無線基地局は、ユーザ端末からの複数の候補（トーン数等）を想定して受信処理を行う。つまり、無線基地局は、ユーザ端末から送信されるメッセージ３がシングルトーンである場合とマルチトーンである場合の両方を想定して受信処理を行う。
　この場合、無線基地局は、メッセージ３のシングルトーン送信用のリソース（例えば、ＰＲＢやトーンの位置）とマルチトーン送信用のリソースを分けて設定してもよい。当該リソースに関する情報は、メッセージ２でユーザ端末に通知することができる。これにより、ユーザ端末は、シングルトーン用に設定されたリソース又はマルチトーン用に設定されたリソースを利用してメッセージ３の送信を制御することができる。
　また、無線基地局は、報知情報（例えば、ＭＩＢ又はＳＩＢ）等を用いて、当該無線基地局がメッセージ３のマルチトーン受信をサポートしているか否かの情報をユーザ端末にあらかじめ通知してもよい。マルチトーン送信を行うＵＥ能力を具備するユーザ端末は、無線基地局から送信される報知情報に基づいて、メッセージ３の送信方法を選択する。例えば、無線基地居マルチトーン送信をサポートしている場合、ユーザ端末はメッセージ３をマルチトーンで送信する。
　あるいは、ユーザ端末は、メッセージ３を常にシングルトーンで送信する構成としてもよい。この場合、ランダムアクセス動作におけるＵＬ信号（メッセージ１及びメッセージ３）はシングルトーンで送信し、ＲＲＣ接続確立後（ランダムアクセス動作完了後）のＵＬ送信方法は無線基地局が設定する構成とすることができる。
　具体的には、ユーザ端末は、ランダムアクセス動作を行ってＲＲＣ接続を確立した場合に、当該ユーザ端末のＵＥ能力情報（例えば、マルチトーン送信のサポート有無）を無線基地局に通知する。無線基地局は、ユーザ端末から受信したＵＥ能力情報に基づいて、各ユーザ端末に対して、マルチトーン送信を設定することができる。これにより、無線基地局が各ユーザ端末の能力情報を把握した上で、ユーザ端末毎にマルチトーン送信を設定して通信を制御することが可能となる。
（無線通信システム）
　以下、本発明の一実施の形態に係る無線通信システムの構成について説明する。この無線通信システムでは、上述した各態様に係る無線通信方法が適用される。なお、各態様に係る無線通信方法は、単独で用いられてもよいし、組み合わせされてもよい。ここでは、狭帯域に使用帯域が制限されたユーザ端末としてＮＢ－ＩｏＴ端末を例示するが、これに限定されるものではない。
　図８は、本発明の一実施の形態に係る無線通信システムの概略構成図である。図８に示す無線通信システム１は、マシン通信システムのネットワークドメインにＬＴＥシステムを採用した一例である。当該無線通信システム１では、ＬＴＥシステムのシステム帯域幅を１単位とする複数の基本周波数ブロック（コンポーネントキャリア）を一体としたキャリアアグリゲーション（ＣＡ）及び／又はデュアルコネクティビティ（ＤＣ）を適用することができる。また、ＬＴＥシステムが下りリンク及び上りリンク共に最小１．４ＭＨｚから最大２０ＭＨｚまでのシステム帯域に設定されるものとするが、この構成に限られない。
　なお、無線通信システム１は、ＳＵＰＥＲ　３Ｇ、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ、４Ｇ（4th　generation　mobile　communication　system）、５Ｇ（5th　generation　mobile　communication　system）、ＦＲＡ（Future　Radio　Access）などと呼ばれてもよい。
　無線通信システム１は、無線基地局１０と、無線基地局１０に無線接続する複数のユーザ端末２０Ａ、２０Ｂ及び２０Ｃとを含んで構成されている。無線基地局１０は、上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。なお、上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）などが含まれるが、これに限定されるものではない。
　複数のユーザ端末２０（２０Ａ－２０Ｃ）は、セル５０において無線基地局１０と通信を行うことができる。例えば、ユーザ端末２０Ａは、ＬＴＥ（Ｒｅｌ－１０まで）又はＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ（Ｒｅｌ－１０以降も含む）をサポートするユーザ端末（以下、ＬＴＥ端末（ＬＴＥ　ＵＥ：ＬＴＥ　User　Equipment））であり、他のユーザ端末２０Ｂ、２０Ｃは、マシン通信システムにおける通信デバイスとなるＮＢ－ＩｏＴ端末（ＮＢ－ＩｏＴ　ＵＥ（ＮＢ－ＩｏＴ　User　Equipment））である。以下、特に区別を要しない場合は、ユーザ端末２０Ａ、２０Ｂ及び２０Ｃは単にユーザ端末２０と呼ぶ。ユーザ端末２０は、ＵＥ（User　Equipment）等と呼ばれてもよい。
　ＮＢ－ＩｏＴ端末２０Ｂ、２０Ｃは、既存のＬＴＥシステムでサポートされる最小のシステム帯域幅よりも狭帯域に使用帯域が制限されたユーザ端末である。なお、ＮＢ－ＩｏＴ端末２０Ｂ、２０Ｃは、ＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａなどの各種通信方式に対応した端末であってもよく、電気メータ、ガスメータ、自動販売機などの固定通信端末に限らず、車両などの移動通信端末でもよい。また、ユーザ端末２０は、他のユーザ端末２０と直接通信してもよいし、無線基地局１０を介して通信してもよい。
　無線通信システム１においては、無線アクセス方式として、下りリンクに直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal　Frequency　Division　Multiple　Access）が適用され、上りリンクにシングルキャリア－周波数分割多元接続（ＳＣ－ＦＤＭＡ：Single-Carrier　Frequency　Division　Multiple　Access）が適用される。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ－ＦＤＭＡは、システム帯域幅を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。なお、上り及び下りの無線アクセス方式は、これらの組み合わせに限られない。
　無線通信システム１では、下りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical　Downlink　Shared　Channel）、報知チャネル（ＰＢＣＨ：Physical　Broadcast　Channel）、下りＬ１／Ｌ２制御チャネルなどが用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報、所定のＳＩＢ（System　Information　Block）が伝送される。また、ＰＢＣＨにより、ＭＩＢ（Master　Information　Block）が伝送される。
　下りＬ１／Ｌ２制御チャネルは、ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）、ＥＰＤＣＣＨ（Enhanced　Physical　Downlink　Control　Channel）、ＰＣＦＩＣＨ（Physical　Control　Format　Indicator　Channel）、ＰＨＩＣＨ（Physical　Hybrid-ARQ　Indicator　Channel）などを含む。ＰＤＣＣＨにより、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報を含む下り制御情報（ＤＣＩ：Downlink　Control　Information）などが伝送される。ＰＣＦＩＣＨにより、ＰＤＣＣＨに用いるＯＦＤＭシンボル数が伝送される。ＰＨＩＣＨにより、ＰＵＳＣＨの再送制御情報（ＨＡＲＱ－ＡＣＫ）が伝送される。ＥＰＤＣＣＨは、ＰＤＳＣＨと周波数分割多重され、ＰＤＣＣＨと同様にＤＣＩなどの伝送に用いられる。
　無線通信システム１では、上りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical　Uplink　Shared　Channel）、上りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical　Uplink　Control　Channel）、ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：Physical　Random　Access　Channel）などが用いられる。ＰＵＳＣＨは、上りデータチャネルと呼ばれてもよい。ＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ：Channel　Quality　Indicator）、再送制御情報（ＨＡＲＱ－ＡＣＫ）などが伝送される。ＰＲＡＣＨにより、セルとの接続確立のためのランダムアクセスプリアンブルが伝送される。
　なお、ＭＴＣ端末／ＮＢ－ＩｏＴ端末向けのチャネルは、ＭＴＣを示す「Ｍ」やＮＢ－ＩｏＴを示す「ＮＢ」を付して表されてもよく、ＭＴＣ端末／ＮＢ－ＩｏＴ端末向けのＰＤＣＣＨ／ＥＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨはそれぞれ、Ｍ（ＮＢ）－ＰＤＣＣＨ、Ｍ（ＮＢ）－ＰＤＳＣＨ、Ｍ（ＮＢ）－ＰＵＣＣＨ、Ｍ（ＮＢ）－ＰＵＳＣＨなどと呼ばれてもよい。以下、特に区別を要しない場合は、単に、ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨと呼ぶ。
　無線通信システム１では、下り参照信号として、セル固有参照信号（ＣＲＳ：Cell-specific　Reference　Signal）、チャネル状態情報参照信号（ＣＳＩ－ＲＳ：Channel　State　Information-Reference　Signal）、復調用参照信号（ＤＭＲＳ：DeModulation　Reference　Signal）、位置決定参照信号（ＰＲＳ：Positioning　Reference　Signal）などが伝送される。また、無線通信システム１では、上り参照信号として、測定用参照信号（ＳＲＳ：Sounding　Reference　Signal）、復調用参照信号（ＤＭＲＳ）などが伝送される。なお、ＤＭＲＳはユーザ端末固有参照信号（UE-specific　Reference　Signal）と呼ばれてもよい。また、伝送される参照信号は、これらに限られない。
＜無線基地局＞
　図９は、本発明の一実施の形態に係る無線基地局の全体構成の一例を示す図である。無線基地局１０は、複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、伝送路インターフェース１０６と、を少なくとも備えている。
　下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０から伝送路インターフェース１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。
　ベースバンド信号処理部１０４では、ユーザデータに関して、ＰＤＣＰ（Packet　Data　Convergence　Protocol）レイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio　Link　Control）再送制御などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium　Access　Control）再送制御（例えば、ＨＡＲＱ（Hybrid　Automatic　Repeat　reQuest）の送信処理）、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse　Fast　Fourier　Transform）処理、プリコーディング処理などの送信処理が行われて各送受信部１０３に転送される。また、下り制御信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換などの送信処理が行われて、各送受信部１０３に転送される。
　各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナ毎にプリコーディングして出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換して送信する。送受信部１０３は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッター／レシーバー、送受信回路又は送受信装置から構成することができる。なお、送受信部１０３は、一体の送受信部として構成されてもよいし、送信部及び受信部から構成されてもよい。
　送受信部１０３で周波数変換された無線周波数信号は、アンプ部１０２により増幅され、送受信アンテナ１０１から送信される。送受信部１０３は、システム帯域幅（例えば、１コンポーネントキャリア）より制限された狭帯域幅（例えば、１８０ｋＨｚ）で、各種信号を送受信することができる。
　一方、上り信号については、各送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部１０２で増幅される。各送受信部１０３はアンプ部１０２で増幅された上り信号を受信する。送受信部１０３は、受信信号をベースバンド信号に周波数変換して、ベースバンド信号処理部１０４に出力する。
　ベースバンド信号処理部１０４では、入力された上り信号に含まれるユーザデータに対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast　Fourier　Transform）処理、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ：Inverse　Discrete　Fourier　Transform）処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、伝送路インターフェース１０６を介して上位局装置３０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放などの呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。
　伝送路インターフェース１０６は、所定のインターフェースを介して、上位局装置３０と信号を送受信する。また、伝送路インターフェース１０６は、基地局間インターフェース（例えば、ＣＰＲＩ（Common　Public　Radio　Interface）に準拠した光ファイバ、Ｘ２インターフェース）を介して他の無線基地局１０と信号を送受信（バックホールシグナリング）してもよい。
　送受信部（送信部）１０３は、ユーザ端末２０に対して、狭帯域で、同期信号、参照信号、制御信号、データ信号などを送信する。また、送受信部（受信部）１０３は、ユーザ端末２０から、狭帯域で参照信号、制御信号、データ信号などを受信する。具体的には、送受信部（送信部）１０３は、ランダムアクセス動作におけるメッセージ２、メッセージ４を送信する。また、送受信部（受信部）１０３は、ランダムアクセス動作においてユーザ端末から送信されるメッセージ１、メッセージ３を受信する。また、送受信部（送信部）１０３は、バンド内オペレーション（In-band　operation）の適用有無を示す報知情報を送信することができる。
　図１０は、本発明の一実施の形態に係る無線基地局の機能構成の一例を示す図である。なお、図１０では、本実施の形態における特徴部分の機能ブロックを主に示しており、無線基地局１０は、無線通信に必要な他の機能ブロックも有しているものとする。図１０に示すように、ベースバンド信号処理部１０４は、制御部３０１と、送信信号生成部（生成部）３０２と、マッピング部３０３と、受信信号処理部３０４と、測定部３０５と、を少なくとも備えている。
　制御部３０１は、無線基地局１０全体の制御を実施する。制御部３０１は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路又は制御装置から構成することができる。
　制御部３０１は、例えば、送信信号生成部３０２による信号の生成や、マッピング部３０３による信号の割り当てを制御する。また、制御部３０１は、受信信号処理部３０４による信号の受信処理や、測定部３０５による信号の測定を制御する。また、制御部３０１は、システム情報、ＰＤＳＣＨ、ＰＵＳＣＨのリソース割り当て（スケジューリング）を制御する。また、同期信号（例えば、ＰＳＳ（Primary　Synchronization　Signal）／ＳＳＳ（Secondary　Synchronization　Signal）、ＮＢ－ＳＳ）や、ＣＲＳ、ＣＳＩ－ＲＳ、ＤＭ－ＲＳなどの下り参照信号に対するリソース割り当てを制御する。
　また、制御部３０１は、各種信号を狭帯域に割り当ててユーザ端末２０に対して送信するように、送信信号生成部３０２及びマッピング部３０３を制御する。制御部３０１は、例えば、下りリンクの報知情報（ＭＩＢ、ＳＩＢ（ＭＴＣ－ＳＩＢ））や、ＰＤＣＣＨ（Ｍ－ＰＤＣＣＨ、ＮＢ－ＰＤＣＣＨ等ともいう）、ＰＤＳＣＨなどを狭帯域で送信するように制御する。当該狭帯域（ＮＢ）は、既存のＬＴＥシステムのシステム帯域よりも狭い帯域（例えば、１８０ｋＨｚ）である。
　また、制御部３０１は、メッセージ１の送信に利用される送信パラメータに基づいて、メッセージ３の送信に利用されるサブキャリア数及び／又はサブキャリア間隔を判断してメッセージ２の送信やメッセージ３の受信を制御することができる。
　また、制御部３０１は、送受信部１０３、受信信号処理部３０２、測定部３０５と協働して、決定されたＰＵＳＣＨリソースでＰＵＳＣＨを受信する。また、制御部３０１は、送信信号生成部３０２、マッピング部３０３、送受信部１０３と協働して、決定されたＰＤＳＣＨリソースでＰＤＳＣＨを送信する。
　送信信号生成部（生成部）３０２は、制御部３０１からの指示に基づいて、下り信号（ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、下り参照信号など）を生成して、マッピング部３０３に出力する。送信信号生成部３０２は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器、信号生成回路又は信号生成装置から構成することができる。
　送信信号生成部３０２は、例えば、制御部３０１からの指示に基づいて、ＰＵＳＣＨ及び／又はＰＤＳＣＨをユーザ端末２０に割り当てるＤＣＩ（ＤＬアサインメント、ＵＬグラント等ともいう）を生成する。また、ＰＤＳＣＨには、各ユーザ端末２０からのチャネル状態情報（ＣＳＩ）などに基づいて決定された符号化率、変調方式などに従って符号化処理、変調処理が行われる。
　マッピング部３０３は、制御部３０１からの指示に基づいて、送信信号生成部３０２で生成された下り信号を、所定の狭帯域の無線リソース（例えば、最大１リソースブロック）にマッピングして、送受信部１０３に出力する。マッピング部３０３は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるマッパー、マッピング回路又はマッピング装置から構成することができる。
　受信信号処理部３０４は、送受信部１０３から入力された受信信号に対して、受信処理（例えば、デマッピング、復調、復号など）を行う。ここで、受信信号は、例えば、ユーザ端末２０から送信される上り信号（ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、上り参照信号など）である。受信信号処理部３０４は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号処理器、信号処理回路又は信号処理装置から構成することができる。
　受信信号処理部３０４は、受信処理により復号された情報を制御部３０１に出力する。また、受信信号処理部３０４は、受信信号や、受信処理後の信号を、測定部３０５に出力する。
　測定部３０５は、受信した信号に関する測定を実施する。測定部３０５は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される測定器、測定回路又は測定装置から構成することができる。
　測定部３０５は、信号の受信電力（例えば、ＲＳＲＰ（Reference　Signal　Received　Power））、受信品質（例えば、ＲＳＲＱ（Reference　Signal　Received　Quality））やチャネル状態などについて測定してもよい。測定結果は、制御部３０１に出力されてもよい。
＜ユーザ端末＞
　図１１は、本発明の一実施の形態に係るユーザ端末の全体構成の一例を示す図である。なお、ここでは詳細な説明を省略するが、通常のＬＴＥ端末がＮＢ－ＩｏＴ端末としてふるまうように動作してもよい。ユーザ端末２０は、送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５と、を少なくとも備えている。また、ユーザ端末２０は、送受信アンテナ２０１、アンプ部２０２、送受信部２０３などを複数備えてもよい。
　送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号は、アンプ部２０２で増幅される。送受信部２０３は、アンプ部２０２で増幅された下り信号を受信する。
　送受信部２０３は、受信信号をベースバンド信号に周波数変換して、ベースバンド信号処理部２０４に出力する。送受信部２０３は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッター／レシーバー、送受信回路又は送受信装置から構成することができる。なお、送受信部２０３は、一体の送受信部として構成されてもよいし、送信部及び受信部から構成されてもよい。
　ベースバンド信号処理部２０４は、入力されたベースバンド信号に対して、ＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理などを行う。下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。また、下りリンクのデータのうち、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。
　一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、再送制御情報（ＨＡＲＱ－ＡＣＫ）の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete　Fourier　Transform）処理、ＩＦＦＴ処理などが行われて送受信部２０３に転送される。
　送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換して送信する。送受信部２０３で周波数変換された無線周波数信号は、アンプ部２０２により増幅され、送受信アンテナ２０１から送信される。
　送受信部（受信部）２０３は、無線基地局１０から、狭帯域で同期信号、参照信号、制御信号、データ信号などを受信する。また、送受信部（送信部）２０３は、無線基地局１０に対して、狭帯域で参照信号、制御信号、データ信号などを送信する。具体的には、送受信部（送信部）２０３は、ランダムアクセス動作においてメッセージ１とメッセージ３を送信する。また、送受信部（受信部）２０３は、ランダムアクセス動作においてメッセージ２とメッセージ４を受信する。また、送受信部（受信部）２０３は、バンド間オペレーション（In-band　operation）の適用有無を示す報知情報を受信することができる。
　図１２は、本発明の一実施の形態に係るユーザ端末の機能構成の一例を示す図である。なお、図１２においては、本実施の形態における特徴部分の機能ブロックを主に示しており、ユーザ端末２０は、無線通信に必要な他の機能ブロックも有しているものとする。図１２に示すように、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４は、制御部４０１と、送信信号生成部（生成部）４０２と、マッピング部４０３と、受信信号処理部４０４と、測定部４０５と、を少なくとも備えている。
　制御部４０１は、ユーザ端末２０全体の制御を実施する。制御部４０１は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路又は制御装置から構成することができる。
　制御部４０１は、例えば、送信信号生成部４０２による信号の生成や、マッピング部４０３による信号の割り当てを制御する。また、制御部４０１は、受信信号処理部４０４による信号の受信処理や、測定部４０５による信号の測定を制御する。
　制御部４０１は、無線基地局１０から送信された下り信号（ＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、下り参照信号）を、受信信号処理部４０４から取得する。制御部４０１は、当該下り信号に基づいて、再送制御情報（ＨＡＲＱ－ＡＣＫ）やチャネル状態情報（ＣＳＩ）などの上り制御情報（ＵＣＩ）や上りデータの生成を制御する。
　また、制御部４０１は、メッセージ１の送信に利用する送信パラメータと、メッセージ３の送信方法（例えば、サブキャリア数及び／又はサブキャリア間隔）と、を対応づけてメッセージ１とメッセージ３の送信を制御する。例えば、制御部４０１は、メッセージ３の送信に利用するサブキャリア数及び／又はサブキャリア間隔に応じて、メッセージ１の送信パラメータを決定することができる。具体的には、制御部４０１は、メッセージ３の送信に利用するサブキャリア数が一つである場合、第１の送信パラメータを利用してメッセージ１の送信を制御し、メッセージ３の送信に利用するサブキャリア数が複数である場合、第１の送信パラメータと異なる第２の送信パラメータを利用してメッセージ１の送信を制御する（図５参照）。
　また、制御部４０１は、メッセージ１の送信パラメータに応じて、メッセージ３の送信に利用するサブキャリア数及び／又はサブキャリア間隔を決定してもよい。具体的には、制御部４０１は、第１の送信パラメータを利用してメッセージ１の送信を行った場合、一つのサブキャリアを利用してメッセージ３の送信を制御し、第１の送信パラメータと異なる第２の送信パラメータを利用してメッセージ１の送信を行った場合、複数のサブキャリアを利用してメッセージ３の送信を制御する。
　メッセージ３の送信に利用するサブキャリア数及び／又はサブキャリア間隔と対応づけられるメッセージ１の送信パラメータは、ランダムアクセスプリアンブル、ランダムアクセスチャネルのリソース、繰り返し数、及びセル拡張レベルの少なくともいずれかとすることができる（図５参照）。
　また、制御部４０１は、単一のサブキャリアを利用してメッセージ１の送信を制御することができる。
　また、制御部は、ＰＲＡＣＨの送信パラメータと、メッセージ３の送信方法（サブキャリア数及び／又はサブキャリア間隔）を対応付けずにメッセージ３の送信方法を決定してもよい（上記第２の態様）。
　また、制御部４０１は、送信信号生成部４０２、マッピング部４０３、送受信部２０３と協働して、ＰＵＳＣＨリソースでＰＵＳＣＨを送信する。また、制御部４０１は、送受信部２０３、受信信号処理部４０４、測定部４０５と協働して、ＰＤＳＣＨリソースでＰＤＳＣＨを受信する。
　送信信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいて、上り信号（ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、上り参照信号など）を生成して、マッピング部４０３に出力する。送信信号生成部４０２は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器、信号生成回路又は信号生成装置から構成することができる。
　送信信号生成部４０２は、例えば、制御部４０１からの指示に基づいて、上り制御情報（ＵＣＩ）及び／又は上りデータを生成する。また、送信信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいてＵＣＩ及び／又は上りデータを伝送するＰＵＳＣＨを生成する。例えば、送信信号生成部４０２は、ユーザ端末２０にＰＵＳＣＨを割り当てるＤＣＩが受信される場合に、制御部４０１からＰＵＳＣＨの生成を指示される。また、送信信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいてＵＣＩを伝送するＰＵＣＣＨを生成する。
　マッピング部４０３は、制御部４０１からの指示に基づいて、送信信号生成部４０２で生成された上り信号をリソース（例えば、ＰＵＳＣＨリソースやＰＵＣＣＨリソース）にマッピングして、送受信部２０３へ出力する。マッピング部４０３は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるマッパー、マッピング回路又はマッピング装置から構成することができる。
　受信信号処理部４０４は、送受信部２０３から入力された受信信号に対して、受信処理（例えば、デマッピング、復調、復号など）を行う。ここで、受信信号は、例えば、無線基地局１０から送信される下り信号（下り制御信号、下りデータ信号、下り参照信号など）である。受信信号処理部４０４は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号処理器、信号処理回路又は信号処理装置から構成することができる。
　受信信号処理部４０４は、受信処理により復号された情報を制御部４０１に出力する。受信信号処理部４０４は、例えば、報知情報、システム情報、ＲＲＣシグナリング、ＤＣＩなどを、制御部４０１に出力する。また、受信信号処理部４０４は、受信信号や、受信処理後の信号を、測定部４０５に出力する。
　測定部４０５は、受信した信号に関する測定を実施する。測定部４０５は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される測定器、測定回路又は測定装置から構成することができる。
　測定部４０５は、例えば、受信した信号の受信電力（例えば、ＲＳＲＰ）、受信品質（例えば、ＲＳＲＱ）やチャネル状態などについて測定してもよい。測定結果は、制御部４０１に出力されてもよい。
＜ハードウェア構成＞
　なお、上記実施の形態の説明に用いたブロック図は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロック（構成部）は、ハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的に結合した１つの装置により実現されてもよいし、物理的に分離した２つ以上の装置を有線又は無線で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。
　例えば、本発明の一実施の形態における無線基地局、ユーザ端末などは、本発明の無線通信方法の処理を行うコンピュータとして機能してもよい。図１３は、本発明の一実施の形態に係る無線基地局及びユーザ端末のハードウェア構成の一例を示す図である。上述の無線基地局１０及びユーザ端末２０は、物理的には、プロセッサ１００１、メモリ１００２、ストレージ１００３、通信装置１００４、入力装置１００５、出力装置１００６、バス１００７などを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。
　なお、以下の説明では、「装置」という文言は、回路、デバイス、ユニットなどに読み替えることができる。無線基地局１０及びユーザ端末２０のハードウェア構成は、図に示した各装置を１つ又は複数含むように構成されてもよいし、一部の装置を含まずに構成されてもよい。
　無線基地局１０及びユーザ端末２０における各機能は、プロセッサ１００１、メモリ１００２などのハードウェア上に所定のソフトウェア（プログラム）を読み込ませることで、プロセッサ１００１が演算を行い、通信装置１００４による通信や、メモリ１００２及びストレージ１００３におけるデータの読み出し及び／又は書き込みを制御することで実現される。
　プロセッサ１００１は、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ１００１は、周辺装置とのインターフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置（ＣＰＵ：Central　Processing　Unit）で構成されてもよい。例えば、上述のベースバンド信号処理部１０４（２０４）、呼処理部１０５などは、プロセッサ１００１で実現されてもよい。
　また、プロセッサ１００１は、プログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュールやデータを、ストレージ１００３及び／又は通信装置１００４からメモリ１００２に読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。プログラムとしては、上述の実施の形態で説明した動作の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラムが用いられる。例えば、ユーザ端末２０の制御部４０１は、メモリ１００２に格納され、プロセッサ１００１で動作する制御プログラムによって実現されてもよく、他の機能ブロックについても同様に実現されてもよい。
　メモリ１００２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　ＲＯＭ）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）などの少なくとも１つで構成されてもよい。メモリ１００２は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ（主記憶装置）などと呼ばれてもよい。メモリ１００２は、本発明の一実施の形態に係る無線通信方法を実施するために実行可能なプログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。
　ストレージ１００３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact　Disc　ＲＯＭ）などの光ディスク、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどの少なくとも１つで構成されてもよい。ストレージ１００３は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。
　通信装置１００４は、有線及び／又は無線ネットワークを介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア（送受信デバイス）であり、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカード、通信モジュールなどともいう。例えば、上述の送受信アンテナ１０１（２０１）、アンプ部１０２（２０２）、送受信部１０３（２０３）、伝送路インターフェース１０６などは、通信装置１００４で実現されてもよい。
　入力装置１００５は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス（例えば、キーボード、マウスなど）である。出力装置１００６は、外部への出力を実施する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカーなど）である。なお、入力装置１００５及び出力装置１００６は、一体となった構成（例えば、タッチパネル）であってもよい。
　また、プロセッサ１００１やメモリ１００２などの各装置は、情報を通信するためのバス１００７で接続される。バス１００７は、単一のバスで構成されてもよいし、装置間で異なるバスで構成されてもよい。
　また、無線基地局１０及びユーザ端末２０は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital　Signal　Processor）、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＰＬＤ（Programmable　Logic　Device）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）などのハードウェアを含んで構成されてもよく、当該ハードウェアにより、各機能ブロックの一部又は全てが実現されてもよい。例えば、プロセッサ１００１は、これらのハードウェアの少なくとも１つで実装されてもよい。
　なお、本明細書で説明した用語及び／又は本明細書の理解に必要な用語については、同一の又は類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。例えば、チャネル及び／又はシンボルは信号（シグナリング）であってもよい。また、信号はメッセージであってもよい。また、コンポーネントキャリア（ＣＣ：Component　Carrier）は、セル、周波数キャリア、キャリア周波数などと呼ばれてもよい。
　また、無線フレームは、時間領域において１つ又は複数の期間（フレーム）で構成されてもよい。無線フレームを構成する当該１つ又は複数の各期間（フレーム）は、サブフレームと呼ばれてもよい。さらに、サブフレームは、時間領域において１つ又は複数のスロットで構成されてもよい。さらに、スロットは、時間領域において１つ又は複数のシンボル（ＯＦＤＭシンボル、ＳＣ－ＦＤＭＡシンボルなど）で構成されてもよい。
　無線フレーム、サブフレーム、スロット及びシンボルは、いずれも信号を伝送する際の時間単位を表す。無線フレーム、サブフレーム、スロット及びシンボルは、それぞれに対応する別の呼称が用いられてもよい。例えば、１サブフレームが送信時間間隔（ＴＴＩ：Transmission　Time　Interval）と呼ばれてもよいし、複数の連続したサブフレームがＴＴＩと呼ばれてよいし、１スロットがＴＴＩと呼ばれてもよい。つまり、サブフレームやＴＴＩは、既存のＬＴＥにおけるサブフレーム（１ｍｓ）であってもよいし、１ｍｓより短い期間（例えば、１－１３シンボル）であってもよいし、１ｍｓより長い期間であってもよい。
　ここで、ＴＴＩは、例えば、無線通信におけるスケジューリングの最小時間単位のことをいう。例えば、ＬＴＥシステムでは、無線基地局が各ユーザ端末に対して、無線リソース（各ユーザ端末において使用することが可能な周波数帯域幅や送信電力など）を、ＴＴＩ単位で割り当てるスケジューリングを行う。なお、ＴＴＩの定義はこれに限られない。
　１ｍｓの時間長を有するＴＴＩを、通常ＴＴＩ（ＬＴＥ　Ｒｅｌ．８－１２におけるＴＴＩ）、ノーマルＴＴＩ、ロングＴＴＩ、通常サブフレーム、ノーマルサブフレーム、又はロングサブフレームなどと呼んでもよい。通常ＴＴＩより短いＴＴＩは、短縮ＴＴＩ、ショートＴＴＩ、短縮サブフレーム、又はショートサブフレームなどと呼ばれてもよい。
　リソースブロック（ＲＢ：Resource　Block）は、時間領域及び周波数領域のリソース割当単位であり、周波数領域において、１つ又は複数個の連続した副搬送波（サブキャリア（subcarrier））を含んでもよい。また、ＲＢは、時間領域において、１つ又は複数個のシンボルを含んでもよく、１スロット、１サブフレーム又は１ＴＴＩの長さであってもよい。１ＴＴＩ、１サブフレームは、それぞれ１つ又は複数のリソースブロックで構成されてもよい。なお、ＲＢは、物理リソースブロック（ＰＲＢ：Physical　RB）、ＰＲＢペア、ＲＢペアなどと呼ばれてもよい。
　また、リソースブロックは、１つ又は複数のリソースエレメント（ＲＥ：Resource　Element）で構成されてもよい。例えば、１ＲＥは、１サブキャリア及び１シンボルの無線リソース領域であってもよい。
　なお、上述した無線フレーム、サブフレーム、スロット及びシンボルなどの構造は例示に過ぎない。例えば、無線フレームに含まれるサブフレームの数、サブフレームに含まれるスロットの数、スロットに含まれるシンボル及びＲＢの数、ＲＢに含まれるサブキャリアの数、並びにＴＴＩ内のシンボル数、シンボル長、サイクリックプリフィクス（ＣＰ：Cyclic　Prefix）長などの構成は、様々に変更することができる。
　また、本明細書で説明した情報、パラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。例えば、無線リソースは、所定のインデックスで指示されるものであってもよい。
　本明細書で説明した情報、信号などは、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、上記の説明全体に渡って言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップなどは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。
　また、ソフトウェア、命令、情報などは、伝送媒体を介して送受信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、有線技術（同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア及びデジタル加入者回線（ＤＳＬ）など）及び／又は無線技術（赤外線、マイクロ波など）を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、これらの有線技術及び／又は無線技術は、伝送媒体の定義内に含まれる。
　また、本明細書における無線基地局は、ユーザ端末で読み替えてもよい。例えば、無線基地局及びユーザ端末間の通信を、複数のユーザ端末間（Ｄ２Ｄ：Device-to-Device）の通信に置き換えた構成について、本発明の各態様／実施の形態を適用してもよい。この場合、上述の無線基地局１０が有する機能をユーザ端末２０が有する構成としてもよい。また、「上り」や「下り」などの文言は、「サイド」と読み替えられてもよい。例えば、上りチャネルは、サイドチャネルと読み替えられてもよい。
　同様に、本明細書におけるユーザ端末は、無線基地局で読み替えてもよい。この場合、上述のユーザ端末２０が有する機能を無線基地局１０が有する構成としてもよい。
　本明細書で説明した各態様／実施の形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、所定の情報の通知（例えば、「Ｘであること」の通知）は、明示的に行うものに限られず、暗黙的に（例えば、当該所定の情報の通知を行わないことによって）行われてもよい。
　情報の通知は、本明細書で説明した態様／実施の形態に限られず、他の方法で行われてもよい。例えば、情報の通知は、物理レイヤシグナリング（例えば、ＤＣＩ（Downlink　Control　Information）、ＵＣＩ（Uplink　Control　Information））、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣ（Radio　Resource　Control）シグナリング、報知情報（ＭＩＢ（Master　Information　Block）、ＳＩＢ（System　Information　Block）など）、ＭＡＣ（Medium　Access　Control）シグナリング）、その他の信号又はこれらの組み合わせによって実施されてもよい。また、ＲＲＣシグナリングは、ＲＲＣメッセージと呼ばれてもよく、例えば、ＲＲＣ接続セットアップ（RRCConnectionSetup）メッセージ、ＲＲＣ接続再構成（RRCConnectionReconfiguration）メッセージなどであってもよい。また、ＭＡＣシグナリングは、例えば、ＭＡＣ制御要素（ＭＡＣ　ＣＥ（Control　Element））で通知されてもよい。
　本明細書で説明した各態様／実施の形態は、ＬＴＥ（Long　Term　Evolution）、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、ＬＴＥ－Ｂ（LTE-Beyond）、ＳＵＰＥＲ　３Ｇ、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ、４Ｇ（4th　generation　mobile　communication　system）、５Ｇ（5th　generation　mobile　communication　system）、ＦＲＡ（Future　Radio　Access）、Ｎｅｗ－ＲＡＴ（Radio　Access　Technology）、ＣＤＭＡ２０００、ＵＭＢ（Ultra　Mobile　Broadband）、ＩＥＥＥ　８０２．１１（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標））、ＩＥＥＥ　８０２．１６（ＷｉＭＡＸ（登録商標））、ＩＥＥＥ　８０２．２０、ＵＷＢ（Ultra-WideBand）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、その他の適切な無線通信方法を利用するシステム及び／又はこれらに基づいて拡張された次世代システムに適用されてもよい。
　本明細書で説明した各態様／実施の形態の処理手順、シーケンス、フローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書で説明した方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。
　以上、本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施の形態に限定されるものではないということは明らかである。例えば、上述の各実施の形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
　本出願は、２０１６年２月４日出願の特願２０１６－０２０３０３に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims (10)

  1. 　ランダムアクセス動作におけるランダムアクセスプリアンブル（メッセージ１）とメッセージ３を送信する送信部と、
    　前記メッセージ１の送信に利用する送信パラメータと、前記メッセージ３の送信に利用するサブキャリア数及び／又はサブキャリア間隔と、を対応づけて前記メッセージ１と前記メッセージ３の送信を制御する制御部と、を有することを特徴とするユーザ端末。
  2. 　前記制御部は、前記メッセージ３の送信に利用するサブキャリア数及び／又はサブキャリア間隔に応じて、前記メッセージ１の送信パラメータを決定することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
  3. 　前記制御部は、前記メッセージ３の送信に利用するサブキャリア数が一つである場合、第１の送信パラメータを利用して前記メッセージ１の送信を制御し、前記メッセージ３の送信に利用するサブキャリア数が複数である場合、前記第１の送信パラメータと異なる第２の送信パラメータを利用して前記メッセージ１の送信を制御することを特徴とする請求項２に記載のユーザ端末。
  4. 　前記制御部は、前記メッセージ１の送信パラメータに応じて、前記メッセージ３の送信に利用するサブキャリア数及び／又はサブキャリア間隔を決定することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
  5. 　前記制御部は、第１の送信パラメータを利用して前記メッセージ１の送信を行った場合、一つのサブキャリアを利用して前記メッセージ３の送信を制御し、前記第１の送信パラメータと異なる第２の送信パラメータを利用して前記メッセージ１の送信を行った場合、複数のサブキャリアを利用して前記メッセージ３の送信を制御することを特徴とする請求項４に記載のユーザ端末。
  6. 　前記メッセージ３の送信に利用するサブキャリア数及び／又はサブキャリア間隔と対応づけられる前記メッセージ１の送信パラメータは、ランダムアクセスプリアンブル、ランダムアクセスチャネルのリソース、繰り返し数、及びセル拡張レベルの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のユーザ端末。
  7. 　前記制御部は、単一のサブキャリアを利用して前記メッセージ１の送信を制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のユーザ端末。
  8. 　使用帯域が、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）の最小のシステム帯域よりも狭い帯域に制限されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のユーザ端末。
  9. 　ランダムアクセス動作においてユーザ端末から送信されるランダムアクセスプリアンブル（メッセージ１）とメッセージ３を受信する受信部と、
    　前記メッセージ１の送信に利用される送信パラメータに基づいて、前記メッセージ３の送信に利用されるサブキャリア数及び／又はサブキャリア間隔を判断して前記メッセージ３の受信を制御する制御部と、を有することを特徴とする無線基地局。
  10. 　無線基地局と接続するユーザ端末の無線通信方法であって、
    　ランダムアクセスプリアンブル（メッセージ１）を送信する工程と、
    　ランダムアクセス応答を受信した後にメッセージ３を送信する工程と、を有し、
    　前記メッセージ１の送信に利用する送信パラメータと、前記メッセージ３の送信に利用するサブキャリア数及び／又はサブキャリア間隔と、を対応づけて前記メッセージ１と前記メッセージ３の送信を制御することを特徴とする無線通信方法。
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