JP2008118500A - 無線基地局、中継局、無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中継局を効果的に利用するためのシステム及び手順を提供する。
【解決手段】中継局において、無線端末から第１レンジング要求メッセージを受信し、第１レンジング要求メッセージが無線端末から送信されたことを表す識別子を付与した第２レンジング要求メッセージを生成し、無線基地局に送信するステップと、無線基地局において、中継局から第２レンジング要求メッセージを受信し、第２レンジング要求メッセージに含まれる情報を登録し、２レンジング要求メッセージに対応するレンジング応答メッセージを生成し、中継局に送信するステップと、を備えることを特徴とする無線通信方法を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信を利用する無線基地局、中継局、無線通信方法に関する。本発明は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６に規定された無線通信システムをベースとして中継局を追加する際に用いると特に好適である。

ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００等のシステムを代表として現在、無線通信路を介して通信を行う無線通信システムが世界的に普及している。このような無線通信システムにおいては、サービスエリアに対して複数の無線基地局が設置され、無線端末はいずれかの無線基地局を介して他の通信装置（通信端末）との通信を行う。その際、隣接する無線基地局が無線通信可能なサービスエリアに重複部分を設け、無線環境の劣化にともない、隣接する無線基地局へのハンドオーバを可能としている。

また、無線方式としては、例えば、符号分割多重、時分割多重、周波数多重、ＯＦＤＭＡ等の技術が採用され、１つの無線基地局に対して複数の無線端末が同時期に接続可能なことが一般的である。

しかし、無線基地局が無線通信可能なサービスエリア内であっても、エリアの境界に近い場所等では、無線環境が良好でないために高速通信が困難であることが多い。また、エリアの内側であったとしても、ビル影等により無線信号の伝播を妨げる要因があり、無線基地局との良好な無線接続が困難なエリア（いわゆる不感地帯）が生じてしまうことがある。

そこで、無線基地局のサービスエリア内に中継局を配置し、無線端末と無線基地局とが中継局を介して無線通信できるようにする案が提案されている。

特に、８０２．１６ｊのタスクグループにおいて、そのような中継局（ＲＳ：Ｒｅｌａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ）の導入について、目下検討されている最中である。

上述した、ＩＥＥＥ８０２．１６に関する事項は、例えば次の非特許文献１、２に開示されている。
ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１６TM−２００４ ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１６ｅTM−２００５

先に説明した背景技術によれば、無線端末は無線基地局と直接又は中継局を介して無線通信を行うとことができることとなるが、どのように中継局を無線端末に利用させるかを検討する必要がある。

従って、本発明の目的の１つは、中継局を効果的に利用するためのシステム及び手順を提供ことである。

また、本発明の目的の１つは、中継局の存在により、無線基地局による無線端末の管理に支障を来たさないようにすることである。

また、本発明の目的の１つは、無線基地局と中継局との間の無線通信環境と中継局と無線端末との間の無線通信環境が同じとは限らないことに起因する伝送効率の低下を抑制することである。

尚、上記目的に限らず、後述する発明を実施するための最良の形態に示す各構成により導かれる効果であって、従来の技術によっては得られない効果を奏することも本発明の他の目的の１つとして位置付けることができる。

（１）本発明では、所定の信号列群のうち、接続要求を表す信号列を受信する受信部と、
新たに接続を要求している無線端末があることを表すレンジング要求メッセージを生成する制御部と、
前記レンジング要求メッセージを無線基地局に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする中継局を用いる。
（２）また、本発明では、無線端末からの接続要求を表す信号列の受信により送信される中継局からのレンジング要求メッセージを受信する受信部と、
該受信により新たに該無線端末の接続を許可するか判断し、判断結果を含むレンジング応答メッセージを生成する制御部と、
前記レンジング応答メッセージを前記中継局に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする無線基地局を用いる。
（３）また、本発明では、所定の信号列群のうち、接続要求を表す信号列を受信する受信部と、
該受信部により受信した信号列の受信情報又は該受信部による受信の際に算出した所定の基準に対するずれを示す補正値情報を生成する制御部と、
生成した前記受信情報又は前記補正値情報を無線基地局に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする中継局を用いる。
（４）また、本発明では、無線端末から該無線端末の識別子を含む第１のレンジング要求メッセージを受信する受信部と、
該受信により、前記無線端末の識別子を含む第２のレンジング要求メッセージを生成する制御部と、
前記第２のレンジング要求メッセージを無線基地局に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする中継局を用いる。
（５）好ましくは、前記第２のレンジング要求メッセージに含まれる識別子は、ペイロード又はヘッダに格納される。
（６）また、本発明では、中継局からレンジング要求メッセージを受信する受信部と、
該レンジング要求メッセージに含まれる無線端末の識別情報を記憶し、該レンジング要求メッセージに対応するレンジング応答メッセージを生成する制御部と、
該レンジング応答メッセージを前記中継局に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする無線基地局を用いる。
（７）好ましくは、前記制御部は、前記レンジング応答メッセージに、無線端末に割当てるコネクション識別子を含め、該コネクション識別子は前記無線端末の識別子と対応づけて記憶される。
（８）また、本発明では、中継局において、無線端末から該無線端末の識別子を含む第１レンジング要求メッセージを受信し、前記無線端末の識別子を付与した第２レンジング要求メッセージを生成し、無線基地局に送信するステップと、
該無線基地局において、該中継局から前記第２レンジング要求メッセージを受信し、該第２レンジング要求メッセージに含まれる前記無線端末の識別子を記憶し、該２レンジング要求メッセージに対応するレンジング応答メッセージを生成し、該中継局に送信するステップと、
を備えることを特徴とする無線通信方法を用いる。
（９）また、本発明では、中継局において、無線端末から接続要求を表す信号列を受信し、新たに接続を要求している無線端末があることを表すレンジング要求メッセージを生成し、無線基地局に送信するステップと、
該無線基地局において、該中継局からの該レンジング要求メッセージを受信し、新たに該無線端末の接続を許可するか判断し、その結果を含むレンジング応答メッセージを生成し、前記中継局に送信するステップと、
を備えることを特徴とする無線通信方法を用いる。
（１０）好ましくは、前記レンジング要求メッセージは、前記信号列の受信が所定の基準を満たす場合に前記無線基地局に送信され、満たさない場合には、前記無線基地局に送信されない。
（１１）また、本発明では、中継局において、無線端末から接続要求を表す信号列を受信するステップと、
該中継局において、新たに該無線端末の接続を許可するか判断し、その結果を含むレンジング応答メッセージを生成し、該無線端末に送信するステップと、
を備えることを特徴とする無線通信方法を用いる。
（１２）また、本発明においては、無線端末から接続要求を表す信号列を受信する受信部と、
該中継局において、新たに該無線端末の接続を許可するか判断し、その結果を含むレンジング応答メッセージを生成する制御部と、
該レンジング応答メッセージを該無線端末に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする中継局を用いる。（１３）また、本発明では、無線端末と無線基地局との間の通信に用いる鍵情報を生成する制御部と、
該メッセージを前記無線端末及び中継局宛に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする無線基地局を用いる。
（１４）好ましくは、前記鍵情報は、共通鍵又は認証鍵である。
（１５）好ましくは、前記制御部は、前記鍵情報を前記中継局が復号可能な鍵で暗号化してから送信する。
（１６）また、本発明では、無線基地局から送信されるメッセージを受信する受信部と、
無線端末と前記無線基地局との間で送信される暗号化されたデータを前記メッセージに含まれる鍵情報を用いて復号化して得られたデータの加工を行う処理部と、
前記処理部で加工されたデータを送信する送信部と、
を備えることを特徴とする中継局を用いる。
（１７）好ましくは、前記鍵情報は共有鍵情報であり、前記送信部が送信するデータは、前記加工後、該共有鍵情報を用いて暗号化されたデータである。
（１８）また、本発明では、無線基地局から送信されるメッセージを受信する受信部と、
無線端末と前記無線基地局との間で送信される認証データが付加されたデータを加工して、前記メッセージに含まれる認証鍵情報を用いて認証データを加工後のデータに付加する処理部と、
前記処理部で前記認証データが付加されたデータを送信する送信部と、
を備えることを特徴とする中継局を用いる。

本発明によれば、中継局を効果的に利用するためのシステム及び手順を提供できる。

また、本発明によれば、中継局の存在により、無線基地局による無線端末の管理が円滑に行われる。

また、本発明によれば、無線基地局と中継局との間の無線通信環境と中継局と無線端末との間の無線通信環境が同じとは限らないことに起因する伝送効率の低下が抑制される。

以下、図面を用いながら、本発明の実施の形態について説明する。尚、便宜上別個の実施例として説明するが、各実施例を組み合わせることで、組み合わせの効果を得て、更に、有用性を高めることもできることはいうまでもない。
〔ａ〕第１実施形態の説明
この例では、中継局は、無線端末から受信した信号を処理してから無線基地局に送信することとする。

これによれば、中継局が無線端末、無線基地局との間の通信に積極的に関与し、例えば、必ずしも必要とされない信号を無線基地局に対して送信する必要がないため、無線基地局による無線端末の管理が円滑に行われる。また、中継局によっても処理可能な信号の処理を中継局で行うことで、無線基地局の処理負担を軽減することができる。また、無線端末がどの中継局を介して接続してきているのかを無線基地局で管理することができる。
・「基本的なシステム構成」
図１は、無線通信を利用して無線通信を行う無線基地局と無線端末を含む無線通信システムの例として、ＩＥＥＥ８０２．１６に規定された無線通信システムに、中継局を新たに導入した場合の処理シーケンスを示したものである。もちろん、この処理シーケンスは、他の無線通信システムに適用することもできる。

まず、各装置の基本的な役割について簡単に説明する。

図において、ＢＳ（Base Station）は、無線基地局を示し、この無線通信システムによる無線通信サービスを提供するエリアに分散配置された１つのＢＳを示す。従って、当該ＢＳの形成する無線エリアに隣接する無線エリアを形成する他のＢＳも存在するが、ここでは図示を省略する。

尚、この無線通信システムにおいては、ＭＳ、ＲＳの送受信チャネル（上り及び下り方向）は、ＭＡＰデータと称される送受信チャネルの定義データにより制御される。

ＭＡＰデータは、例えば、送受信タイミング、送受信に用いるサブチャネル情報、変調方式及び誤り訂正符号化方式をあらわすコード値、コネクションを識別するためのＣＩＤ（Connection ID）を含み、ＭＳ、ＲＳは、ＣＩＤにより自身に関係のあるコネクションかどうかを識別し、自身に関係のあるＣＩＤに対応する送受信タイミング、サブチャネルで無線通信（無線信号の送信又は受信）を行う。従って、ＭＡＰデータは、送受信領域を定義していると解することもできる。尚、ＭＡＰデータのうち上り方向（ＭＳからＲＳ（ＢＳ）側又はＲＳからＢＳ側への方向）の通信領域を定義するデータをＵＬ（Up Link）−ＭＡＰデータ及び下り方向（ＢＳからＲＳ（ＭＳ）側又はＲＳからＭＳ側への方向）の通信領域を定義するデータをＤＬ（Down Link）−ＭＡＰデータと称する。

ＭＳは、無線端末を示し、ＢＳの形成する無線エリア内に在圏することで、ＢＳと無線通信を行うことができる。尚、無線端末は、場所を変えて（例えば移動しながら）通信を行うことが許容されており、隣接する無線エリアを形成する他の無線基地局の配下に移動した場合は、ハンドオーバ処理を行うことで、無線通信を継続して行うことができる。ＭＳは、ＢＳと直接通信することもできるが、この例では、ＲＳを介してＢＳと無線通信を行うＭＳを示している。

ＲＳは、中継局を示し、ＢＳと無線通信可能な状態となるように配置され、ＢＳから受信した信号に基づいてＭＳへ信号を送信し、逆に、ＭＳから受信した信号に基づいて、ＢＳへ信号を送信することで、不感地帯等の解消を図ることができる。
・「レンジング及び基本機能登録」
次に、図１を用いて、無線端末が無線基地局への接続を開始するためのレンジング及び基本機能登録シーケンス例を示す。図１は、いわゆるネットワークエントリを行う際の処理を示している。

尚、ここでは、ＢＳ及びＲＳの双方がそれぞれＭＡＰデータを生成し、送信するものとする。即ち、ＢＳは、配下のＲＳ及び直接無線通信を行うＭＳとの間の無線通信の送受信領域を定義すべくＭＡＰデータを送信する。もちろん、送受信すべきデータに基づいてスケジューリングを行い、そのスケジューリングに従ったＭＡＰデータを生成する。

一方、ＲＳは、配下のＭＳとの間の無線通信の送受信領域を定義すべく、スケジューリングに基づいて、ＭＡＰデータを生成し、送信する。

また、ＢＳがＭＡＰデータにより定義する送受信領域とＲＳがＭＡＰデータにより定義する送受信領域とは、時間的又は周波数（サブチャネル含む）又は拡散コード等により分離され、互いに無線通信に支障を来たさない関係にある。

さて、図１の（１）において、ＲＳは、同期信号としての既知信号（Preamble信号）を送信する。そして、Preamble信号に引き続きＭＡＰデータ（ＵＬ、ＤＬ−ＭＡＰデータ双方含む）及びそのＭＡＰデータにより定義した送信領域でＭＳ宛のユーザデータの送信もＲＳにより行われる（２）。

ＭＳは、ＲＳから送信されるPreamble信号を受信して、ＲＳが送信する無線フレームへの同期を確立する。尚、ＭＳは、ＲＳとＢＳとを区別する必要はない。Preambleを検出し、引き続いて送信されるＭＡＰデータに従って送受信を行う処理は、ＢＳとの間で無線通信を行う場合もＲＳとの間で無線通信を行う場合も同じ処理でよいからである。

さて、ＭＳは、Preambleを基準として、ＭＡＰデータ（ＤＬ及びＵＬ）を受信し（２）、ＤＬ−ＭＡＰデータで定義された送信領域を検出し、その送信領域で送信されるＤＣＤ、ＵＣＤを受信する。尚、ＤＣＤ、ＵＣＤは、ブロードキャストされるデータであるため、ＤＬ−ＭＡＰデータにおけるその送信領域の定義情報及びその送信領域には、ブロードキャストコネクションＩＤであるＢＣが格納されている。以下、図面において、メッセージの先頭に記載したＢＣ、ＩＲ、Ｂｍｓ、Ｂｒｓはそれぞれ送信に用いられるコネクションＩＤ（ＣＩＤ）を示し、順に、ブロードキャストＣＩＤ、Initial Ranging CID、ＭＳのBasic CID、ＲＳのBasic CIDを示す。

ＤＣＤ（Downlink Channel Descriptor）の役割の一つとして、ダウンリンクの変調方式及び誤り訂正符号化方式をあらわすコード値ＤＩＵＣ（Downlink Interval Usage Code）と変調方式及び誤り訂正符号化方式（符号化レート含む）の関係を定義することにある。例えば、ＤＩＵＣ＝３は、１６ＱＡＭ、畳み込み符号、符号化レート３／４と定義する。そして、ＤＬ−ＭＡＰに、ＤＩＵＣ＝３と定義するだけで、その領域が１６ＱＡＭ、畳み込み符号、符号化レート３／４で符号化・変調されていることをＲＳまたはＭＳに通知することができる。同様に、ＵＣＤ（Uplink Channel Descriptor）は、アップリンクの変調方式及び誤り訂正符号化方式をあらわすコード値ＵＩＵＣ（Uplink Interval Usage Code）と変調方式及び誤り訂正符号化方式（符号化レート含む）の関係を定義する。

従って、ＤＣＤおよびＵＣＤから、ＤＩＵＣおよびＵＩＵＣの定義を受信することで、ＭＳまたはＲＳは、ＤＬ−ＭＡＰまたはＵＬ−ＭＡＰを解釈することができるようになる。さて、ＭＳは、（２）におけるＵＬ−ＭＡＰデータの受信又は次のフレームにおけるＵＬ−ＭＡＰデータの受信により、ＭＳによる接続を要求することを表すRanging Codeの送信が許容される送信領域を取得する（３）。Ranging領域は、ＭＳから所定の信号（ここでは、CDMA Ranging Code）を送信するための領域であり、ＲＳは、この領域をＭＡＰデータによりＭＳに通知する。Ranging領域は、例えば、複数の領域からなる領域とすることもでき、第１ＭＳが第１の領域で所定の信号を送信し、第２ＭＳが第２の領域で所定の信号を送信することを許容するこができる。

CDMA Ranging Code（信号列）としては、例えば、所定数の複数のコード（信号列群）の中から選択的に用いることが好ましい。例えば、コードの送信の際に、ＭＳが、複数のコードの中から１つを選択して送信するのである。選択の際には、ランダムにコードを選択することで、複数のＭＳがコードを共用する場合でも、同じコードを選択する可能性を低下させることができる。

さて、Ranging信号の送信領域を取得したＭＳは、Ranging領域内のいずれかの領域（例えば第１の領域）を選択し、選択した領域で、選択したCDMA Ranging Code（例えば、コード１）を送信する（４）。

尚、ここではCDMA Ranging Codeは、Initial Ranging用のCDMA Codeであるが、ＭＳが他のＢＳからハンドオーバしてきた場合は、HO Ranging用のCDMA Codeを送信することになる。

ＲＳは、Ranging信号の送信領域で送信されたCDMA Ranging Codeを受信し、その受信タイミング（例えば、いずれの領域であるか）、コードの種類（ここでは、コード１）等のコード受信情報を記憶する。また、コード受信情報の他に、コード受信時の周波数（サブチャネル）との基準周波数とのずれ、受信電力レベルと基準受信レベルとのずれ、受信タイミングの基準タイミング（ＭＡＰデータで定義したRanging領域の送信領域）からのずれ（タイミングの誤差）等を測定し補正値（ＭＳの送信パラメータの補正値）として記憶しておく。

そして、ＲＳは、ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージをＢＳに送信する（５）。

ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージの送信タイミングについては、ＢＳが送信するＵＬ−ＭＡＰデータにより定義されたＲＳからＢＳへデータ送信が可能な領域を用いて行われる。即ち、ＢＳにより定義されたＢＳとＲＳとの間のデータ送受信領域を用いた通信リンク（ＭＭＲリンク）が用いられる。但し、ここでは、上り方向のＭＭＲリンクである。また、ＭＭＲリンクは、ＲＳ毎に異なる領域を割り当てておくことが望ましい。競合を避けるためである。

ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージの内容としては、レンジングを要求するメッセージとすることができる。具体的には、コネクションＩＤとしてＲＳのベージックＣＩＤ（例えばＢＳから予め割り当てられたＣＩＤで、無線端末や、ＢＳ配下の他の中継局と区別可能なＩＤとする。ここでは、Ｂｒｓである。）とし、新たなＭＳがエントリした（接続を要求する新たなＭＳが存在する）ことを知らせる内容のデータ（Ｎｅｗ ＭＳ）を含むメッセージとすることができる。

ここで、Ｎｅｗ ＭＳは、Ｎｅｗ ＭＳを含むＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを送信する毎に変化（インクリメント）されるデータ（番号）とすることが好ましい。例えば、ＲＳは、Ranging領域の第１の領域でコード１を受信し、続いて、第２の領域でコード２を受信し、それぞれのコードに対するＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを送信した場合は、それぞれＳＮ＝１、ＳＮ＝２として設定し、送信することができる
以上が（５）で送信されるメッセージの内容の例であるが、好ましくは、このメッセージは、コードを受信したときの周波数、受信電力レベル、タイミングのずれが所定の範囲内（補正不要）のとき（"Success"ステータス）の場合に、ＢＳ側に送信され、そうで無い場合は、送信されないようにすることができる。誤差が大きい場合、ＭＳから再度、CDMA Codeの送信を行わせ、再度送信されたCDMA Codeに基づいて、ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを生成し、ＢＳへ送信すればよいからである。これにより、ＢＳへ送信されるメッセージを減らすことができ、ＢＳの処理負荷が軽減される。

さて、ＲＮＧ−ＲＥＱを受信したＢＳは、ＣＩＤにより、メッセージの送信元の中継局を判別することができる。そして、メッセージが新たなＭＳがエントリしたことを示すため、別途管理、記憶しているＢＳ自身の通信リソース（無線チャネル、無線通信ユニット等）、ＲＳの空きリソース状況を参照して、新たなＭＳを受け付けることができるか否かを判断する。

そして、その結果をＲＮＧ−ＲＳＰメッセージとしてＲＳに送信する（６）。送信領域は先に説明したようにＢＳのＭＡＰデータにより定義されたＭＭＲリンクを利用することができる。ＣＩＤとしては、Ｂｒｓを用いることができる。

このＲＮＧ−ＲＳＰメッセージには、例えば、ＭＳを受け付けることができる場合は、"Success"ステータス、受け付けることができない場合は、"Abort"ステータスを格納することができる。必要であれば、更に、受信したＮｅｗ ＭＳと同じＮｅｗ ＭＳを格納する。

ＲＮＧ−ＲＥＳＰメッセージをＢＳから受信したＲＳは、ＢＳから通知されたステータスが、"Success"であれば、ＭＳのRanging処理を継続する。すなわち、ＲＳが受信したRanging CDMA Codeの受信周波数、受信電力レベル、受信タイミングに補正が必要であれば補正値を含むＲＮＧ−ＲＳＰ（"Continue"ステータス）を応答メッセージとして送信する。

尚、補正値は、Ranging CDMA Codeの受信の際に取得しており、先の例では記憶している。補正値の検索は、Ｎｅｗ ＭＳと対応させて記憶することで、Ｎｅｗ ＭＳをキーとして対応する補正値を取得することができるが、他の識別情報をキーとしてもよい。

補正が不要であれば、ＲＮＧ−ＲＳＰ（"Success"）を応答メッセージとして送信する（７）。

一方、ＲＳは、ＢＳから通知されたステータスが"Abort"であれば、ＭＳに対するＲＮＧ−ＲＳＰを"Abort"ステータスとして送信する。"Abort"ステータスのＲＮＧ−ＲＳＰを受信したＭＳは、ＲＳに対する接続処理を中止し、他のＢＳ又はＲＳを探査する。即ち、他のPreambleの受信を試みる。

尚、ＲＳはＢＳのリソースが十分に有るときなどはRanging Codeの受信に応じて接続要求を行っているＭＳの存在を通知するＲＮＧ−ＲＥＱをＢＳに送信するステップを省略することもできる。即ち、（５）、（６）によるＢＳとのやりとりを省略し、（７）によるＲＮＧ−ＲＳＰ（"Continue"ステータス）又はＲＮＧ−ＲＳＰ（"Success"）を送信することもできる。これにより、処理の高速化が図られる。ＢＳから許容可能なＭＳの数をＭＭＲリンクを介してＲＳに通知しておき、その数内であれば、上述省略処理をＲＳが行うこととしてもよい。

尚、ＭＳに対するＲＮＧ−ＲＳＰメッセージは、ＤＬ−ＭＡＰデータにおいてコネクションＩＤとしてのＩＲ（Initial ranging）に対応づけられた送信領域で送信される。ＩＲは、レンジング処理用に用いる固有の１つのＩＤとすることができる。このとき、ＲＮＧ−ＲＳＰは、CDMA Ranging Codeを送信した全ての無線端末が受信可能となるため、ＲＮＧ−ＲＳＰのメッセージの中身に、CDMA Ranging Codeの受信情報を格納し、ＲＮＧ−ＲＳＰの送信先を特定可能とすることが好ましい。尚、先の例では、ＲＳは、CDMA Ranging Codeの受信情報を記憶しているので、Ｎｅｗ ＭＳ等をキーとして検索し、検索した受信情報を送信すればよい。

ＲＮＧ−ＲＳＰを受信したＭＳは、ステータスが"Continue"の場合、ＲＮＧ−ＲＳＰに含まれる補正値に従って、周波数、送信電力、タイミングを調整して、再度、Ranging CDMA CodeをＲＳに送信する（図示省略）。ステータスが"Success"の場合、同じフレーム内又は後続するフレーム内の、ＵＬ−ＭＡＰデータに含まれるCDMA Allocation IEを受信する（８）。

ＵＬ−ＭＡＰデータに含まれるCDMA Allocation IEは、コネクションＩＤとして、ＢＣが用いられているため、ＲＳ配下の全ての無線端末が受信可能となるが、ＲＮＧ−ＲＳＰと同様に、CDMA Allocation IEには、コードの受信情報が格納されている。従って、ＭＳは、自身が送信したコードの種類（コード１）、タイミング（領域１）と、CDMA Allocation IEに格納されたコードの受信情報とのマッチングをとって、一致すると判断すると、自身宛のメッセージとして受信し、CDMA Allocation IEにより定義された送信領域を検出する。ＲＳ側では、割り当てた送信領域と、Ｎｅｗ ＭＳ等のＭＳの識別情報との対応関係を記憶しておく。

さて、自身宛のCDMA Allocation IEを受信したＭＳは、ＭＳの識別情報であるMAC Address（ＭＳＩＤ）を含むＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを、先に検出した送信領域でＲＳに送信する（９）。尚、その際、コネクションＩＤとしては、ＩＲを用い、同じくＲＮＧ−ＲＥＱメッセージに格納する。

ＲＳは、CDMA Allocation IEで指定された送信領域でＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを受信すると、その送信領域に対応するＮｅｗ ＭＳを特定し、ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを生成してＢＳに送信する。

この段階で、ＭＳの識別情報（ＭＳＩＤ）を取得しているため、このＲＮＧ−ＲＥＱメッセージにＭＳＩＤが含まれていることで、ＲＳが送信するＲＮＧ−ＲＥＱメッセージが、ＭＳからのレンジング要求であることを示される。好ましくは、更に、Ｎｅｗ ＭＳを含む。

ＲＳは、ＲＳのベーシックＣＩＤであるＢｒｓをこれらの情報に付加してＲＮＧ−ＲＥＱメッセージとして生成し、ＭＭＲリンクにてＢＳに送信する（１０）。

ＲＳからＲＮＧ−ＲＥＱを受信すると、ＢＳは、そのメッセージのヘッダに含まれるＣＩＤ（Ｂｒｓ）から送信元ＲＳを特定する。また、ペイロード部に含まれるＭＳのMAC Address（ＭＳＩＤ）とＲＳとを関係付けて記憶する。これにより、ＭＳＩＤで識別されるＭＳがどのＲＳ配下に存在するかを管理することができる。尚、ＲＮＧ−ＲＥＱに含まれるＮｅｗ ＭＳにより、（５）、（６）で、ステータスにより"Success"としたＭＳと同じＭＳがＲＮＧ−ＲＥＱを送信してきたかどうかをチェックすることもできる。（５）で受信したことにないＮｅｗ ＭＳである場合は、その後の処理をリジェクトとして処理を終了することもできる。

さて、ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを受信したＢＳは、更に、ＭＳに対してBasic CIDとPrimary CIDを生成し、これらのデータに加えて、ＭＳＩＤを付加したＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを生成し、ＲＳに応答送信する。その際、コネクションＩＤとしては、Ｂｒｓを用いることができ、先と同様にＭＭＲリンクを介してデータ領域で送信する（１１）。

ＢＳからＭＳ宛のBasic CID、Primary CIDを含むＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを受信したＲＳは、ヘッダ内のコネクションＩＤをＩＲに変換して、変換後のＲＮＧ−ＲＳＰメッセージをＭＳに転送する（１２）。尚、コネクションＩＤは、それに対応するデータの送信領域の定義情報とともに、ＤＬ−ＭＡＰデータに格納されるとともに、その送信領域に格納されるデータのヘッダ部にも格納される。

ＤＬ−ＭＡＰデータのコネクションＩＤであるＩＲに基づき、対応するデータ送信領域の受信を行ったＭＳは、Basic CIDやPrimary CIDが含まれるＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを受信する。ここで、ＭＳＩＤも同様に格納されているため、メッセージが自身宛かどうかの判断は容易に行うことができる。

以後、ＭＳは、自身の能力をＢＳに通知する処理を行う。

即ち、取得したBasic CIDをコネクションＩＤとして用いて、ＳＢＣ−ＲＥＱメッセージをＲＳに送信する。即ち、ＵＬ−ＭＡＰデータにより送信可能な領域として指定された送信領域でＳＢＣ−ＲＥＱメッセージ（Basic CID含む）を送信する（１３）。

ＭＳからＳＢＣ−ＲＥＱメッセージを受信したＲＳは、ＭＳのBasic CIDを使ったまま、そのメッセージをＭＭＲリンクを用いてＢＳに転送する（１４）。

ＲＳからＳＢＣ−ＲＥＱメッセージを受信したＢＳは、ＭＳが通知してきたＭＳの能力のうち、ＭＳ、ＲＳ、ＢＳが共にサポートできる機能をＭＳに通知するＳＢ−ＲＳＰメッセージを生成し、ＭＭＲリンクを用いてＲＳに送信する（１５）。その際、コネクションＩＤは、ＭＳのBasic CIDを用いる。尚、通知内容をＢＳ側でもＭＳに対応させて記憶しておく。

尚、ＭＭＲリンクにおけるコネクションＩＤとして、Ｂｒｓを用いることもできる。その場合、ＭＳを特定するための情報をメッセージに格納することが望ましい。格納すべき情報としては、例えば、ＭＳＩＤ、ＭＳのBasic CIDが挙げられる。これらの情報により、ＢＳがＭＳの識別を行うことができ、使用する能力を判断する対象のＭＳを特定することができる。別の方法として、ＭＳのBasic CIDと一対一に対応する他のCIDを使って、ＭＭＲリンクを用いたメッセージの送受信（（１４）、（１５））を行う方法もある。

ＲＳは、ＳＢＣ−ＲＳＰをＭＳに転送する（１６）。コネクションＩＤは、Basic CIDを用いることができる。

以上が、レンジング、基本機能登録シーケンスである。これによれば、コードの受信情報等をＢＳに送信しなくてもよいため、伝送路効率の低下を抑制することができる。また、ＢＳによるＭＳの管理が容易となる。

尚、ＲＳはＭＳとＢＳとの間でやりとりされるメッセージを中継する過程において、メッセージに含まれる情報を取得し、記憶してもよい。

例えば、ＭＳのＭＡＣアドレス（ＭＳＩＤ）、Basic CID、Primary CID、ＳＢＣ−ＲＥＱ、ＳＢＣ−ＲＳＰメッセージで通知されるＭＳサポート機能をＢＳだけでなく、ＲＳでも管理可能とするのである。

これにより、例えば、ＲＳは、ＭＳがサポートする変調方式や誤り訂正符号化方式を適切に選択することができるし、ＢＳからの問い合わせにより記憶内容を送信することもでき、バックアップ装置としても機能することができる。
・「ＲＳ、ＢＳにおける処理フロー」
次に、各装置における処理フローについて以下に説明する。

図２は、Ranging CodeをＭＳから受信したときのＲＳの処理フロー、図３は、ＲＮＧ−ＲＥＱをＭＳから受信したときのＲＳの処理フロー、図４は、ＲＮＧ−ＲＳＰをＢＳから受信したときのＲＳの処理フロー、図５は、ＲＮＧ−ＲＥＱを受信したときのＢＳの処理フローをそれぞれ示す。

・Ranging CodeをＭＳから受信したときのＲＳの処理フロー（図２）
この処理フローは、主にＲＳの制御部により実行される。

ＲＳは、ＭＳからRanging Codeを受信したかどうか判断する。Ｎｏの場合、再度次の受信チェックを行う。Ｙｅｓの場合、次のステップに進み、ステータスの判定を行う。成功（Success）であれば、Ｙｅｓとして、下方のステップに進み、成功でなければＮｏとして右側のステップに進む。

Ｙｅｓの場合、新しいＭＳの接続要求があることを表す情報“New MS"を含むＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを作成し、ヘッダのＣＩＤフィールドにＲＳのBasic CIDを付与してＮＲＧ−ＲＥＱメッセージをＢＳに送信する。

Ｎｏの場合、ステータス"Continue"を含むＲＮＧ−ＲＳＰメッセージをＭＳに送信する。その際、ＣＩＤはInitial Ranging（ＩＲ）とする。

・ＲＮＧ−ＲＥＱをＭＳから受信したときのＲＳの処理フロー（図３）
この処理フローは、主にＲＳの制御部により実行される。

ＲＳは、ＲＮＧ−ＲＥＱをＭＳから受信したか否か判断する。Ｎｏの場合、再度次の受信チェックを行う。Ｙｅｓの場合、次にステップに進み、ＣＩＤがＩＲか否か判断する。
ここで、Ｎｏの場合、ＭＳの周期的なRanging処理を行う。即ち、最初に行うInitial Rangingではなく、その後周期的に行うRanging処理としてＭＳの送信パワー、送信タイミング、送信周波数ずれなどを補正する信号を生成してＭＳに送信する。

一方、Ｙｅｓの場合、受信したＲＮＧ−ＲＥＱメッセージのヘッダのＣＩＤをＲＳのBasic CIDに変換し、そして、ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージをＢＳに送信する。Ｎｅｗ ＭＳをメッセージに含めることもできる。

・ＲＮＧ−ＲＳＰをＢＳから受信したときのＲＳの処理フロー（図４）
この処理フローは、主にＲＳの制御部により実行される。

まず、ＲＳは、ＲＮＧ−ＲＳＰを受信したか否か判定する。Ｎｏの場合、再度次の受信チェックを行う。Ｙｅｓの場合、ＣＩＤがＩＲ以外かどうか判断する。ＩＲの場合Ｎｏとなり、ＲＳのInitial Ranging処理を行う。

Ｙｅｓの場合（例えば、Ｂｒｓの場合）、"New MS"フラグが有るか否か判断する。Ｎｏの場合、ＭＳＩＤが有るか判断し、有りの場合、ＲＮＧ−ＲＳＰのヘッダのＣＩＤをＩＲに変更し、ＭＳに送信する。無しの場合、ＲＳ自身の周期的なRanging処理として、ＲＮＧ−ＲＳＰ内の補正情報に従って、周波数、送信電力、タイミングを調整する。

一方、"New MS"フラグが有りと判断した場合は、Ｙｅｓとなり、ステータスがSuccessであるか否か判断する。Successである場合、"Success"のステータスを含むＲＮＧ−ＲＳＰをＩＲでＭＳに返送する。ステータスがSuccessでない場合、ステータスとして"Abort"を含むＲＮＧ−ＲＳＰをＩＲでＭＳに返送する。

・ＲＮＧ−ＲＥＱを受信したときのＢＳの処理フロー（図５）
この処理フローは、主にＢＳの制御部により実行される。

まず、ＢＳは、ＲＮＧ−ＲＥＱを受信したか否か判定する。Ｎｏの場合、再度次の受信チェックを行う。Ｙｅｓの場合、次にＣＩＤがＩＲ以外か否か判定する。Ｎｏ、即ち、ＩＲの場合、ＢＳが直接通信するＭＳあるいはＲＳのInitial Ranging処理を行う。

ＣＩＤが、ＩＲ以外である場合、次にＣＩＤがＲＳのBasic CIDであるか否か判定する。Ｎｏの場合は、ＭＳの周期的Ranging処理を行う。

ＣＩＤが、ＲＳのBasic CIDである場合は、"New MS"フラグ有りか否か判断する。"New MS"フラグがある場合、新規ＭＳの受付が可能か否か判断する。可能な場合は、ステータスとして"Success"を含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＲＮＧ−ＲＥＱと同じＣＩＤを使って、ＲＳに送信する。新規ＭＳの受付が不可能な場合、ステータスとして"Abort"を含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＲＮＧ−ＲＥＱと同じＣＩＤを使ってＲＳに送信する。

さて、先の判定で"New MS"フラグが無い場合は、MS MACアドレス（ＭＳＩＤ）が有るか否か判断し、無しの場合は、ＲＳの周期的Ranging処理を行う。MS MACアドレスが有る場合は、ＲＮＧ−ＲＥＱ中のＭＡＣアドレス（ＭＳＩＤ）をメッセージヘッダのＣＩＤで表されるＲＳと関連付けて記憶する。そして、Basic CID及びPrimary CIDを含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＲＮＧ−ＲＥＱと同じＣＩＤを使ってＲＳに送信する。

・「各装置の構成図」
図６は、ＢＳ（１）のブロック構成を示す。

図において、１０はＲＳ、ＭＳとの間で無線信号を送受信するためのアンテナ、１１はアンテナ１０を送受信系で共用するためのデュプレクサ、１２は受信部、１３は受信信号を復調する復調部、１４は復調した受信信号を復号する復号化部、１５は復号データから制御データを抽出し、レンジング制御部２６に与えるとともに、ユーザデータ等の他のデータをパケット再生部１６に転送する制御メッセージ抽出部、１６は制御メッセージ抽出部から転送されたデータをパケット化してＮＷインタフェース部１７に引き渡すパケット再生部を示す。

１７は不図示のルーティング装置（複数の無線基地局と接続されており、パケットデータ等のデータの方路制御を行う装置）との間のインタフェース（ここではパケット通信を行うこととする）を形成するインタフェース部であり、１８はパケット識別部であり、ＮＷインタフェース部１７から受信したパケットデータに含まれるＩＰアドレスを識別し、ＩＰアドレスデータに基づき宛先ＭＳを特定（例えば、ＩＰアドレスデータとＭＳのＩＤの対応を記憶しておき、対応するＭＳのＩＤを取得）するとともに、ＩＤに対応するＱＯＳ（同様にＩＤに対応させて記憶しておく）情報を取得し、ＭＡＰ情報生成部２１にＩＤ、ＱＯＳ情報を与えて帯域割り当て要求を行い、ＮＷインタフェース部１７から渡されたパケットデータをパケットバッファ部１９に格納する。

２１はＭＡＰ情報生成部を示し、帯域割り当て要求を受けると、ＭＳのＩＤをキーとして検索することで通信経路を特定（経由する中継局を特定）し、ＱＯＳに応じたマッピングエリアを下りデータ送信領域のいずれかに設定したＭＡＰデータを生成するとともに、それに従った無線フレームを構成するように、ＰＤＵ生成部２０に指示する。

２０はＰＤＵ生成部を示し、同期信号（プリアンブル）を基準として形成される無線フレームの各領域にＭＡＰデータ、送信データが格納されるようにＰＤＵを生成し、符号化部２２に送出する。２２は符号化部、２３は変調部、２４送信部をそれぞれ示し、順にＰＤＵデータを誤り訂正符号化等の符号化処理を施してから変調し、送信部２４からアンテナ１０を介して無線信号として送信する。

２５、２６は、ＢＳの各部の制御をする制御部に含まれる制御メッセージ生成部、レンジング制御部をそれぞれ示す。

制御部は、記憶部と接続されており、記憶部には、ＢＳが記憶すべき各種データが記憶される。例えば、ＭＳ毎に決定した能力情報や、直接無線通信を行うＭＳか、そうでないか、更には、どのＲＳを介して無線通信を行うＭＳであるかを示す情報を記憶する。また、ＢＳ、ＲＳのリソースの使用状況を管理記憶するためにその記憶部を利用する。

制御メッセージ生成部２５は、レンジング制御部２６からの指示に従って、各種制御メッセージを生成してＰＤＵ生成部２０に送信データとして与える。また、送信領域確保のために、ＭＡＰ情報制生成部２１に送信領域の確保の依頼を行う。その際、ＭＡＰデータの作成に必要な情報（コネクションＩＤ等）もあわせてＭＡＰ情報制生成部２１に与える。

２６は、レンジング制御部を示し、制御メッセージ抽出部１５で抽出した制御メッセージ（例えばＲＮＧ−ＲＥＱ）を解析し、メッセージヘッダ中のＣＩＤを解析し、制御メッセージ生成部２５にＲＮＧ−ＲＳＰの生成、送信を依頼する。

ＣＩＤがInitial Ranging（ＩＲ）用ＣＩＤの場合、ＢＳ配下のＭＳあるいはＲＳからのレンジング要求メッセージを意味するので、ＭＳの周波数、送信電力、タイミングの補正が不要な場合、ＲＮＧ−ＲＥＱに含まれるＭＡＣアドレスとともに、"Success"ステータスやBasic CID、Primary CIDを含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＣＩＤ＝ＩＲとして送信するように制御メッセージ生成部２５に通知する。

一方、補正が必要な場合においては、ＲＮＧ−ＲＥＱに含まれるＭＡＣアドレスとともに、"Continue"ステータス、必要な補正情報を含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＣＩＤ＝ＩＲとして送信するように制御メッセージ生成部２５に通知する。

ＣＩＤがＩＲ用ではなく、ＭＳのBasic CIDの場合、ＭＳのPeriodic Rangingを行う。前述のＩＲの場合と同様に、補正の有無に応じた内容を含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＲＮＧ−ＲＥＱのBasic CIDを用いて、ＲＮＧ−ＲＳＰを送信するように、制御メッセージ生成部２５に通知する。

ＣＩＤがＩＲ用ではなく、ＲＳのBasic CIDの場合、ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージのペイロードに"New MS" Indicatorが存在するか否かで処理が分かれる。

"New MS" Indicatorが存在しない場合、MS MACアドレス(ＭＳID)の有無で更に処理が分かれる。MS MACアドレス（ＭＳＩＤ）が含まれない場合、ＲＳの周期的Ranging処理を行う。一方、MS MACアドレスが含まれる場合、受信したＲＮＧ−ＲＥＱは、ＭＳから送信され、ＲＳで中継されたメッセージを意味する。このとき、ＲＮＧ−ＲＥＱ中のMS MACアドレスと、ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージのヘッダ内に含まれるＲＳのBasic CIDを関連付けて管理し、当該ＭＳが接続しているRSを識別できるようにする。次に、ＭＳに割当てるBasic CID、Primary CIDを含むＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを生成し、ＲＳのBasic CIDを用いて、ＲＳに送信するように、制御メッセージ生成部２５に通知する。ＭＳとＲＳの関連付けおよびＭＳのBasic CID、Primary CIDは、ＭＳ管理テーブルで管理する。

図７にＭＳ管理テーブルの例を示す。

先に説明した記憶部に記憶される内容の一部を示している。

図のように、ＭＳ管理テーブルは、ＭＳのＭＡＣアドレス（ＭＳＩＤ）に対応させてＲＳを介した通信を行うか否か、ＲＳを介するとすればどのＲＳかを示す情報及びBasic ID
、Primary IDを管理、記憶している。

さて、"New MS" Indicatorが存在する場合、新規のＭＳの受け付け可否を判断する。受け付け可否は、例えば、無線リソースの空き具合や管理テーブルの空き容量などの各種リソースの使用状況で判断することができる。新規ＭＳの受付が可能であれば、"Success"ステータスを含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＲＮＧ−ＲＥＱと同じＣＩＤを利用して、ＲＳに送信するように、制御メッセージ生成部２５に通知する。一方、新規ＭＳの受付が不可の場合、"Abort"ステータスを含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＲＮＧ−ＲＥＱと同じＣＩＤを利用して、ＲＳに送信するように、制御メッセージ生成部２５に通知する。

図８は、ＲＳ（２）のブロック構成を示す図である。

図において、３０はＢＳ、ＭＳとの間で無線信号を送受信するためのアンテナ、３１はアンテナ１０を送受信で共用するためのデュプレクサ、３２は受信部、３３は受信信号を復調する復調部、３４は復調した受信信号を復号する復号化部、３５は復号データから（ＢＳから受信した）ＭＡＰデータを抽出しＭＡＰ情報生成及び解析部３６に与えるとともに、ＢＳから受信したＭＳ宛のデータをＰＤＵバッファ部３８に転送する制御メッセージ抽出部３５を示す。ＭＳから無線信号を受信した場合も同様に、ＢＳに対して送信すべくＰＤＵバッファ部３８に受信データを転送する。また、制御メッセージ抽出部は、受信したメッセージから制御メッセージ（ＲＮＧ−ＲＥＱやＲＮＧ−ＲＳＰ）を抽出し、レンジング制御部３９に渡す。

３７は、Code受信部を示し、ＭＳからのRanging Code (Initial Ranging及びHandover Rangingを含む)を受信すると、受信信号の周波数、受信電力レベル、タイミングに補正が必要か否かを判断し、そのStatus (Success/Abort/Continue)と受信したCodeに関する情報、例えば、Codeを受信したフレーム番号、サブチャネル、Code値等のコード受信情報を補正値とともに、レンジング制御部３９に通知する。

３９、４０は、ＲＳの各部の制御をする制御部に含まれるレンジング制御部、制御メッセージ生成部をそれぞれ示す。

制御部は、記憶部と接続されており、記憶部には、ＲＳが記憶すべき各種データが記憶され、例えば、コード受信情報、補正値情報等の情報が記憶される。

レンジング制御部３９は、Code受信部３７からの情報を受信すると、ステータスが"Success"の場合、"New MS" Indicatorを含むＲＮＧ−ＲＥＱを生成し、ＲＳのBasic CIDでＢＳに送信するように、制御メッセージ生成部４０に通知する。一方、ステータスが"Continue"の場合、補正情報とCodeに関する情報を含むＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを生成し、Initial Ranging用ＣＩＤでＭＳに送信するように、制御メッセージ生成部４０に通知する。

また、制御メッセージ抽出部３５からＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを受信すると、そのメッセージのヘッダ中のＣＩＤがInitial Ranging用ＣＩＤか否かを判断する。ＩＲ用ＣＩＤの場合、受信したＲＮＧ−ＲＥＱメッセージのヘッダ中のＣＩＤフィールドをＲＳのBasic CIDに変更し、ＢＳに送信するように制御メッセージ生成部４０に通知する。一方、ＩＲ用ＣＩＤではない場合、すなわち、ＭＳのBasic CIDの場合、通常のＭＳの周期的Ranging処理を行う。

更に、制御メッセージ抽出部３５からＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを受信すると、まず、ＣＩＤがInitial Ranging用ＣＩＤか否かを判断する。ＩＲ用ＣＩＤの場合、ＲＳのInitial Ranging処理を行う。即ち、ＲＮＧ−ＲＳＰに含まれるＭＡＣアドレスが自身のＭＡＣアドレスであれば、そのメッセージ中のBasic CIDおよびPrimary CIDを記憶し、以後の、制御メッセージの送受信に用いる。一方、ＩＲ用ＣＩＤ以外の場合、さらに、メッセージ中に、"New MS" Indicatorが含まれるか否かで処理が分かれる。"New MS" Indicatorが含まれる場合、メッセージ中に"Success"ステータスが含まれていれば、"Success"ステータスを含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＩＲ用ＣＩＤでＭＳに返送するように制御メッセージ生成部４０に通知するが、"Success"ステータスが含まれていない場合、"Abort"ステータスを含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＩＲ用ＣＩＤでＭＳに返送するように制御メッセージ生成部４０に通知する。一方、"New MS" Indicatorが含まれていない場合、そのメッセージ中に、ＭＳＩＤ、すなわち、MS MACアドレスが含まれていれば、受信したＲＮＧ−ＲＳＰのヘッダ中のＣＩＤフィールドをＩＲ用ＣＩＤに変換して、ＭＳに送信するように、制御メッセージ生成部４０に通知する。

制御メッセージ生成部４０は、レンジング制御部３９からの指示に従って、各種制御メッセージを生成してＰＤＵ生成部４１に送信データとして与える。また、送信領域確保のために、ＭＡＰ情報制生成・解析部３６に送信領域の確保の依頼を行う。その際、ＭＡＰデータの作成に必要な情報（コネクションＩＤ等）もあわせてＭＡＰ情報制生成・解析部３６に与える。

ＭＡＰ情報生成及び解析部３６は、制御メッセージ抽出部３５から転送されるBroadcast CIDを使って、ＢＳからのＤＬ−ＭＡＰおよびＵＬ−ＭＡＰに従って、ＢＳとのダウンリンク、アップリンク通信（ＭＭＲリンク）を制御するとともに、ＲＳに接続するＭＳに対して、自身で行うスケジューリングに従って、ＤＬ−ＭＡＰ、ＵＬ−ＭＡＰを生成し、Broadcast CIDによりＭＳに送信する。ＲＳがＭＡＰデータ及び対応するデータを送信するフレームにはＢＳと同様にPreambleを含めて送信する。ＭＳにおける同期確立のためである。

３８はパケットバッファ部を示す。ＭＡＰ情報生成及び解析部３６で生成したＭＡＰデータに従って、無線通信を行うように、ＰＤＵ生成部４１に、パケットデータが転送される。

４１は、ＰＤＵ生成部を示し、ＭＡＰ情報生成及び解析部３６で生成したＭＡＰデータと、そのＭＡＰデータで定義された領域で送信すべきデータをパケットバッファ部３８及び制御メッセージ生成部４０から取得し、全送信データとして符号化部４１に引き渡す。

４２は符号化部、４３は変調部をそれぞれ示し、ＰＤＵ生成部４１からの送信データを符号化し、ＭＡＰ情報生成及び解析部３６で生成した送信タイミング、チャネルでユーザデータの送信を行うように変調処理を施してから送信部４４に引き渡す。

４４は送信部を示し、送信信号をアンテナ３０を介してＭＳ、ＢＳ宛に無線信号として送信する。

〔ｂ〕第２実施形態の説明
第１実施例においては、ＲＳ自身がＭＡＰデータを生成し、ＭＳに送信することとしたが、この例では、ＲＳがＭＳに対して送信するＭＡＰデータもＢＳが生成し、ＲＳにＭＭＲリンクを介して送信することで、ＲＳは、ＢＳから受信したＭＡＰデータを自身が送信するＭＡＰデータとして送信することとする。

これにより、ＲＳは、スケジューリングをＢＳに任せることができ、ＲＳの処理負荷が軽減され、装置の小型化等が図られる。

図９に、ＭＳがＲＳに接続を開始するためのレンジングおよび基本機能登録シーケンス例を示す。

図１と対比すると、図１のメッセージ（２）、（３）、（８）に対応するＭＡＰデータである（３）、（５）、（１１）が、図９では、ＢＳからＲＳにＭＭＲリンクを介して与えられた（データ領域において受信した）ＭＡＰデータ（２）、（４）、（１０）に基づいて送信されていることがわかる。

即ち、図９において、（２）のメッセージが（３）として送信され、（４）のメッセージが（５）として送信され、（１０）のメッセージが（１１）として送信される。他のメッセージは、図１で説明したものと対応がとれ、処理も同様である。

以下動作について簡単に説明する。

ＭＳは、まず接続するＲＳからのPreamble信号を受信して（１）、同期を確立する。なお、このとき、ＭＳはＲＳとＢＳと区別しておらず、ＲＳをＢＳと認識している。

ＢＳは、ＲＳがＭＳに対して送信するＤＬ−ＭＡＰやＵＬ−ＭＡＰなどのＭＡＰ情報を生成し、ＲＳのBasic CIDを用いて、ＭＭＲリンクにてデータ領域における送信によりＲＳに送信する（２）。

ＭＡＰ情報を受信したＲＳは、Broadcast CIDを用いて、受信したＭＡＰデータをＤＬ−ＭＡＰ、ＵＬ−ＭＡＰデータとしてＭＳに送信する（３）。尚、（２）と（３）のメッセージの内容は基本的には同じであるが、コネクションＩＤが変更されている。また、（２）はＭＭＲリンクを介して、データ送信領域（ＭＡＰ領域により定義された送信領域）により送信されるのに対して、（３）はＲＳが送信するＭＡＰデータ送信領域で送信される。以後説明する（４）、（１０）も同じ関係である。

ＭＳは、ＤＬ−ＭＡＰ、ＵＬ−ＭＡＰ、ＤＣＤ、ＵＣＤといったメッセージを受信して必要な情報を受信した後、Ranging領域を定義したＵＬ−ＭＡＰを受信すると（５）、そのＭＡＰにより指定されたRanging領域を利用して、Ranging CDMA CodeをＲＳに送信する（６）。このときも、ＵＬ−ＭＡＰはＢＳで生成されものを、ＲＳで中継処理して送信されている。

Codeを受信したＲＳは、接続を要求するＭＳがあることを示す情報("New MS" Indicator)とCDMA Codeに関する受信情報、例えば、Codeを受信したフレーム番号、サブチャネル、Code値、Status等の受信情報、及びＭＳの送信パラメータについて補正が必要であればその補正値を含むＲＮＧ−ＲＥＱメッセージをＢＳに送信する（７）。

このとき、ステータスは、そのCodeを受信したときの周波数、受信電力レベル、タイミングの誤差が所定の値以内のときに"Success"ステータス、誤差が所定の範囲以外の場合、"Continue"ステータスとする。また、ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージは、ＢＳがＲＳに割当てたBasic CIDを用いて送信される。従って、ＢＳはそのメッセージのＣＩＤより、どのＲＳに接続要求がきたのかを判別することができる。なお、本シーケンスでは、Initial Ranging用のCDMA Codeを想定しているが、ＭＳが他のＢＳからハンドオーバするときに用いるHO Ranging用のCDMA Codeを受信した場合も同様の動作をする。

ＲＮＧ-ＲＥＱを受信したＢＳは、自身の空きリソースあるいはＲＳの空きリソースを記憶部の記憶データを参照して、新たなＭＳを受け付けることができるか否かを判断し、その結果をＲＮＧ−ＲＳＰメッセージによりＲＳに応答する（８）。そのメッセージには、"New MS" Indicatorの他に、例えば、新規ＭＳを受け付けることができる場合、ＲＳから送信されたＲＮＧ−ＲＥＱ内のステータスが"Continue"であれば"Continue"ステータスとCDMA Codeの受信情報、補正値を、"Success"であれば"Success"のステータス情報及びCDMA Codeの受信情報を含むＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを生成し、ＲＳのBasic CIDを用いてＲＳに送信する。一方、新規ＭＳを受け付けることができない場合、"Abort"のステータス情報及びCDMA Codeの受信情報を含むＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを生成し、ＲＳのBasic CIDを用いてＲＳに送信する。

ＲＮＧ−ＲＳＰをＢＳから受信したＲＳは、そのメッセージに"New MS" Indicatorが含まれる場合、そのIndicatorを削除したＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、Initial Ranging (IR)用ＣＩＤを使ってＭＳに送信する（９）。

また、ＢＳは、"Success"ステータスのＲＮＧ−ＲＳＰをＲＳに送信する場合、ＭＳがＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを送信するための帯域を割当てるCDMA#Allocation-IEを含むＵＬ−ＭＡＰをＵＬ−ＭＡＰ情報性生成部２１により生成し、ＲＳのBasic CIDを利用してＭＭＲリンクを介してＲＳに送信する（１０）。

そのCDMA#Allocation-IEを含むＵＬ−ＭＡＰを受信したＲＳは、Broadcast CIDを用いてそのメッセージをＭＳに送信する（１１）。

ＲＮＧ−ＲＳＰを受信したＭＳは、ステータスが"Continue"の場合、ＲＮＧ−ＲＳＰに含まれる補正値に従って、周波数、送信電力、タイミングを調整して、再度、Ranging CDMA CodeをＲＳに送信する（図示していない）。ステータスが"Success"の場合、ＵＬ−ＭＡＰメッセージに含まれるCDMA#Allocation IEを参照して、ＭＳのMAC Address （ＭＳID）を含むＲＮＧ−ＲＥＱメッセージをＲＳに送信する（１２）。

ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージをＭＳから受信したＲＳは、ＭＳが送信したメッセージのヘッダに含まれるＩＲ用のCIDをＲＳのＣＩＤに置き換えてＢＳに転送する（１３）。

ＲＳから転送されたＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを受信すると、ＢＳは、そのメッセージのヘッダに含まれるＣＩＤ(ＲＳのBasic CID)からメッセージの送信ＲＳを特定し、また、ペイロード部に含まれるＭＳのMAC AddressとＲＳとを関係付けて登録する。すなわち、ＭＡＣアドレスで識別されるＭＳがどのＲＳ配下に存在するかを管理できることになる。そして、ＢＳはＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを送信したＭＳにおける制御コネクションであるBasic CIDとPrimary CIDを含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＲＳに応答する（１４）。

ＢＳからＭＳ宛のBasic CID、Primary CIDを含むＲＮＧ−ＲＳＰを受信したＲＳは、同メッセージのヘッダ内のＣＩＤをInitial Ranging CIDにしてから、そのメッセージをＭＳに転送する（１５）。

Basic CIDやPrimary CIDが含まれるＲＮＧ−ＲＳＰを受信したＭＳは、ＭＳ自身の能力をＢＳに通知するためのＳＢＣ-ＲＥＱメッセージをＲＳに送信する（１６）。

ＭＳからＳＢＣ−ＲＥＱメッセージを受信したＲＳは、メッセージをＢＳに転送する（１７）。

ＲＳからＳＢＣ−ＲＥＱメッセージを受信したＢＳは、ＭＳが通知してきたサポート機能のうち、ＭＳ、ＲＳ、ＢＳが共にサポートできる機能をＭＳに通知するＳＢＣ−ＲＳＰメッセージを生成し、ＲＳに送信する（１８）。このとき、ＢＳがＳＢＣ−ＲＥＱに含まれるサポート機能がだれのものかを判断できるように、ＳＢＣ−ＲＥＱメッセージのヘッダに含まれるＭＳのBasic CIDを使って、そのまま、ＲＳに送信する。その他の方法として、ヘッダにRSのBasic CIDを用い、ペイロード内にＭＳを表す識別子、例えば、ＭＳのMACアドレスやBasic CIDなどを含めることでも、ＢＳがどのＭＳのサポート機能なのかを判断することができる。

なお、ＲＳはＭＳとＢＳ間のメッセージを中継する過程において、メッセージに含まれる情報を取得することもできる。例えば、ＭＳのMACアドレス、Basic CID、Primary CIDをはじめ、ＳＢＣ−ＲＥＱ/RSPメッセージで通知されるＭＳサポート機能をＢＳだけでなく、ＲＳでも管理することができる。

ＳＢＣ−ＲＳＰメッセージを受信したＲＳは、そのメッセージをＭＳに転送する（１９９）。

図１０から図１３に、Ranging CodeをＭＳから受信したときのＲＳの処理フロー、ＲＮＧ−ＲＥＱをＭＳから受信したときのＲＳの処理フロー、ＲＮＧ−ＲＳＰをＢＳから受信したときのＲＳの処理フロー、ＲＮＧ−ＲＥＱを受信したときのＢＳの処理フローをそれぞれ示す。下記構成の説明における各装置の動作をフローで示しているため、下記説明と合わせて参照することができる。

第２の実施の形態におけるＢＳのブロック構成例は、図６に示す第１の実施の形態におけるＢＳと同様である。

・図６に示すＢＳのブロック構成を用いて、ＢＳ動作を説明する。

ＢＳは、制御メッセージ抽出部１５において、受信したメッセージから制御メッセージ（ＲＮＧ−ＲＥＱ）を抽出し、レンジング制御部２６に送る。

レンジング制御部２６では、ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを解析し、メッセージヘッダ中のＣＩＤを解析し、以下に述べる制御を行い、制御メッセージ生成部２５にＲＮＧ−ＲＳＰの生成、送信を依頼する。

ＣＩＤがInitial Ranging（ＩＲ）用ＣＩＤの場合、ＢＳ配下のＭＳあるいはＲＳからのレンジング要求メッセージを意味するので、ＭＳの周波数、送信電力、タイミングの補正が不要な場合、ＲＮＧ−ＲＥＱに含まれるＭＡＣアドレスとともに、"Success"ステータスやBasic CID、Primary CIDを含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＣＩＤ＝ＩＲとして送信するように、制御メッセージ生成部に通知する。一方、補正が必要な場合においては、ＲＮＧ−ＲＥＱに含まれるＭＡＣアドレスとともに、"Continue"ステータス、必要な補正情報を含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＣＩＤ＝ＩＲとして送信するように、制御メッセージ生成部２５に通知する。

ＣＩＤがＩＲ用ではなく、ＭＳのBasic CIDの場合、ＭＳの周期的Rangingを行う。前述のＩＲの場合と同様に、補正の有無に応じた内容を含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＲＮＧ−ＲＥＱのBasic CIDを用いて、ＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを送信するように、制御メッセージ生成部２５に通知する。

ＣＩＤがＩＲ用ではなく、ＲＳのBasic CIDの場合、ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージのペイロードに"New MS" Indicatorが存在するか否かで処理が分かれる。

"New MS" Indicatorが存在しない場合、MS MACアドレス(ＭＳＩＤ)の有無で更に処理が分かれる。MS MACアドレスが含まれない場合、ＲＳの周期的Ranging処理を行う。一方、MS MACアドレスが含まれる場合、受信したＲＮＧ−ＲＥＱメッセージは、ＭＳから送信され、ＲＳで中継されたメッセージを意味する。このとき、ＲＮＧ−ＲＥＱ中のMS MACアドレスと、ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージのヘッダ内に含まれるＲＳのBasic CIDを関連付けて管理し、当該ＭＳが接続しているＲＳを識別できるようにする。次に、ＭＳに割当てるBasic CID、Primary CIDを含むＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを生成し、ＲＳのBasic CIDを用いて、ＲＳに送信するように、制御メッセージ生成部２５に通知する。ＭＳとＲＳの関連付けおよびＭＳのBasic CID、Primary CIDは、記憶部に記憶したＭＳ管理テーブルで管理する。

"New MS" Indicatorが存在する場合、新規のＭＳの受け付け可否を判断する。受け付け可否は、例えば、無線リソースの空き具合や管理テーブルの空き容量などの各種リソースの使用状況で判断することができる。新規ＭＳの受付が可能であれば、ＲＮＧ−ＲＥＱ中のステータスが"Success"のときに、"Success"ステータスを含むＲＮＧ−ＲＳＰメッセージおよびCDMA#Allocation-IEを含むＵＬ−ＭＡＰを生成し、ＲＳのBasic CIDを利用して、ＲＳに送信するように、ＭＡＰ情報制生成部２１及び制御メッセージ生成部２５に通知する。ＲＮＧ−ＲＥＱ中のステータスが"Success"でないときには、ＲＮＧ−ＲＥＱ中のステータス及び送信パラメータの補正値を含むＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを生成し、ＲＳのBasic CIDを利用して、ＲＳに送信するように、制御メッセージ生成部２５に通知する。なお、CDMA#Allocation-IEは、ＲＮＧ−ＲＥＱで通知されるCodeに関する情報を元に作成される。一方、新規ＭＳの受付が不可の場合、"Abort"ステータスを含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＲＮＧ−ＲＥＱメッセージと同じＣＩＤを利用して、ＲＳに送信するように、制御メッセージ生成部２５に通知する。

・図１４に示すＲＳのブロック構成を用いて、ＲＳ動作を説明する。

基本的には、図８の構成と同様であるが、ＭＡＰ情報を生成する必要がないため、ＭＡＰ情報処理部４６が設けられている。

Code受信部３７は、ＭＳからのRanging Code (Initial RangingおよびHandover Rangingを含む)を受信すると、受信信号の周波数、受信電力レベル、タイミングに補正が必要か否かを判断し、そのステータス(Success/Abort/Continue)と、Codeの受信情報、例えば、Codeを受信したフレーム番号、サブチャネル、Code値等をレンジング制御部３９に通知する。尚、補正が必要な場合は、ＭＳに指示すべき補正値もレンジング制御部３９に引き渡す。補正値は、記憶部に記憶しておくこともできる。

制御メッセージ抽出部３５は、受信したメッセージから制御メッセージ（ＲＮＧ−ＲＥＱやＲＮＧ−ＲＳＰ）を抽出し、レンジング制御部３９に送り、ＢＳからＭＡＰデータ領域で受信したＭＡＰデータ及び、ＭＭＲリンクのデータ領域で受信したＭＳへ送信すべきＭＡＰデータをＭＡＰ情報処理部４６に送る。

レンジング制御部３９は、Code受信部３７からの情報を受信すると、"New MS" Indicatorおよびステータス（Success/Abort /Continue）をＲＳのBasic CIDでＢＳに送信するように、制御メッセージ生成部４０に通知する。 Continueの場合は、補正値も一緒に通知する。

また、制御メッセージ抽出部３５からＲＮＧ−ＲＥＱメッセージを受信すると、そのメッセージのヘッダ中のＣＩＤがInitial Ranging用CIDか否かを判断する。ＩＲ用ＣＩＤの場合、受信したＲＮＧ−ＲＥＱメッセージのヘッダ中のＣＩＤフィールドをＲＳのBasic CIDに変更し、ＢＳに送信するように制御メッセージ生成部４０に通知する。一方、ＩＲ用ＣＩＤではない場合、すなわち、ＭＳのBasic CIDの場合、受信したＲＮＧ−ＲＥＱメッセージに、ステータス及び必要なら、周波数、受信電力レベル、タイミングの補正情報を付加して、ＭＳのBasic CIDでＢＳに送信するように、制御メッセージ生成部４０に通知する。

さらに、制御メッセージ抽出部３５からＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを受信すると、レンジング制御部３９は、まず、ＣＩＤがInitial Ranging用ＣＩＤか否かを判断する。ＩＲ用ＣＩＤの場合、ＲＳのInitial Ranging処理を行う。すなわち、ＲＮＧ−ＲＳＰに含まれるＭＡＣアドレスが自身のＭＡＣアドレスであれば、メッセージ中のBasic CIDおよびPrimary CIDを記憶部に記憶し、以後の、制御メッセージの送受信に用いる。一方、ＩＲ用ＣＩＤ以外の場合、さらに、メッセージ中に、"New MS" Indicatorが含まれるか否かで処理が分かれる。"New MS" Indicatorが含まれる場合、メッセージ中に"Success"ステータスが含まれていれば、"Success"ステータスを含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＩＲ用ＣＩＤでＭＳに返送するように制御メッセージ生成部４０に通知するが、"Success"ステータスが含まれていない場合、"Abort"ステータスを含むＲＮＧ−ＲＳＰを生成し、ＩＲ用ＣＩＤでＭＳに返送するように制御メッセージ生成部に通知する。一方、"New ＭＳ" Indicatorが含まれていない場合、メッセージ中に、ＭＳＩＤ、すなわち、MS MACアドレスが含まれていれば、受信したＲＮＧ−ＲＳＰのヘッダ中のＣＩＤフィールドをＩＲ用ＣＩＤに変換して、ＭＳに送信するように、制御メッセージ生成部４０に通知する。

ＭＡＰ情報処理部４６は、制御メッセージ抽出部３５から転送されるＢＳのＭＡＰデータに従って、ＭＭＲリンクを形成すべくＰＤＵ生成部４１を制御等する。また、ＢＳからＭＭＲリンクを介して受信したＭＳへ送信すべきＭＡＰデータを送信するようにＰＤＵ生成部４１等を制御する。

この実施例によれば、ＲＳは、ＭＳからRanging Codeを受信すると、コードの受信情報をＢＳに送信することとしたので、ＢＳにおいて、Codeの受信情報を生成しなくともよいため、ＢＳの処理負担が軽減される。

また、この実施例において、ＢＳが配下のＭＳ等に対して送信するＭＡＰデータで定義したRanging信号の送信領域とは別個のＭＭＲリンクを介してコードの受信情報をＢＳに送信することとしたため、ＢＳ配下の他のＭＳのRanging信号との衝突が軽減される。

また、この例においても、ＢＳが送信するＭＡＰデータにより定義する送受信領域と、ＲＳが送信するＭＡＰデータにより定義する送受信領域とは、時間的又は周波数（サブチャネル含む）又は拡散コード等により分離され、互いに無線通信に支障を来たさない関係とすることができる。ＢＳがそのようなＭＡＰデータを生成すればよいからである。

〔ｃ〕第３実施形態の説明
この実施例では、ＢＳとＲＳとの間の無線通信環境とＲＳとＭＳとの間の無線通信環境が同じとは限らないことに起因する伝送効率の低下の抑制を可能とする。

尚、この実施例では、認証シーケンスを１例に挙げて説明するが、このシーケンスは、第１および第２の実施の形態で示したレンジングおよび基本機能登録シーケンスに引き続いて行うことができる。

図１５に、レンジング及び基本機能登録シーケンスが終了した後に行うことが好ましい認証シーケンス例を示す。

さて、ＭＳは、レンジングおよび基本機能登録シーケンスが終了すると、認証シーケンスを行う。

まず、ＭＳは、自身の認証データ（例えば、ＭＳの公開鍵を含む電子証明書）をPKMv2-ＲＥＱメッセージを用いてＲＳに送信する（１）。同図では、PKMv2-ＲＥＱメッセージに、EAP (Extensible Authentication Protocol: RFC2284)パケットをカプセル化する例を示している。尚、その際、ＭＳは、先の手続きで取得したPrimary CIDをコネクションＩＤとして用いることとする。これにより、ＲＳ、ＢＳともに、ＭＳを容易に識別できるからである。

PKMv2-ＲＥＱ（EAP-Transfer）を受信したＲＳは、そのメッセージをＢＳに中継する（２）。ここでは、暗号を復号化する必要はない。

PKMv2-ＲＥＱ（EAP-Transfer）を受信したＢＳは、電子証明書を外部サーバに転送し、そのサーバから認証結果を得ることで、認証を行う。認証が成功すると、ＭＳとＢＳが共有する認証鍵（AK:Authentication Key）を生成するとともに、ＭＳに対して、認証鍵情報（ＡＫあるいはＡＫを生成するためのパラメータ）を含むPKMv2-RSP（EAP-Transfer）を生成し、ＲＳに返送する（３）。このとき、好ましくは、ＡＫあるいはＡＫを生成するためのパラメータは、ＭＳの電子証明書に含まれる公開鍵を用いて、暗号化する。これにより、公開鍵とペアとなる秘密鍵を保持しているＭＳ自身だけが復号可能なため、認証鍵情報の安全な転送を実現することができる。

PKMv2-RSP（EAP-Transfer）を受信したＲＳは、そのメッセージをＭＳに中継する（４）。このとき、ＲＳはＭＳの秘密鍵を持たないため、暗号化された認証鍵情報を復号化することができない。

一方、ＢＳは、ＭＳとの認証鍵をＲＳと共有するために、認証鍵情報（ＡＫ又はＡＫの生成のために必要な情報）を暗号化したデータを含むPKMv2-RSP(Key-Transfer（ＡＫ）)をＲＳに送信する（５）。暗号化あたっては、ＲＳがＢＳと接続するために認証したときに共有した鍵を使うことが望ましい。ＲＳは、認証鍵情報を記憶する
PKMv2-RSP（EAP-Transfer）を受信したＭＳは、認証が成功したことを検出すると、ＢＳとSecurity Association（暗号方式等）を確立するために、PKMv2-ＲＥＱ（SA-TEK-ＲＥＱuest）を送信する（６）。尚、このメッセージには、ＭＳが先に受信した認証鍵情報により得たＡＫと送信データに対して所定の演算（例えば、ハッシュ演算）を行うことで得られた演算結果（例えばハッシュ値）を付加して送信する。例えば、ＡＫから生成されるパラメータは関数Ｆ（ｘ）の引数の一つであり、送信データＤをｘに代入することで、演算結果Ｆ（Ｄ）を得る。また、このメッセージには、要求する暗号化方式（例えば、ＡＥＳやＤＥＳ、鍵の長さ情報等）が含まれる。

PKMv2-ＲＥＱ(SA-TEK-ＲＥＱuest)を受信したＲＳは、そのメッセージをＢＳに中継する（７）。

PKMv2-ＲＥＱ（SA-TEK-ＲＥＱuest）を受信したＢＳは、先と同様に暗号化を解き、ＭＳにより要求された暗号化方式を参照して、採用可能な暗号化方式を選択し、ＢＳとＭＳ間で用いる暗号化方式（例えば、鍵の長さ情報）等から構成されるＳＡを決定して、ＳＡ情報をPKMv2-RSP（SA-TEK-Response）によりＲＳに返送する（８）。尚、ＢＳは、メッセージに含まれる演算結果（ハッシュ値）が、自身が有する（記憶する）認証鍵（ＡＫ又はＡＫから求められるパラメータ）と受信データとを用いた所定の演算（例えば、ハッシュ演算）の演算結果が一致するかチェックすることで、認証済みの正当なＭＳからのメッセージであるかどうかを判定する。正当でなければ処理をリジェクとすればよい。

PKMv2-RSP(SA-TEK-Response)を受信したＲＳは、そのメッセージをＭＳに中継する（９）。

PKMv2-RSP (SA-TEK-Response)を受信し、ＢＳとＳＡを共有したＭＳは、このＳＡに対応し、ユーザデータを暗号化するための暗号化鍵をＢＳに要求するPKMv2-RSP (Key-Response)をＲＳに送信する（１０）。この際、（６）と同様に、送信データについての演算結果を認証用として付加する。

PKMv2-ＲＥＱ（Key-ＲＥＱuest）を受信したＲＳは、そのメッセージをＢＳに中継する（１１）。

PKMv2-ＲＥＱ（Key-ＲＥＱuest）を受信したＢＳは、ＳＡに対応する暗号化用の鍵（ＴＥＫ: Traffic Encryption Key）を生成し、ＭＳとの共有鍵で暗号化して、PKMv2-RSP（Key-Reply）に含めて、ＲＳに送信する（１２）。もちろん、このでも、認証用として受信メッセージに付加された演算結果を用いて正当なＭＳからのデータかどうかＢＳはチェックし、正当である場合にＲＳにPKMv2-RSPを送信する。

PKMv2-RSP（Key-Reply）を受信したＲＳは、そのメッセージをＭＳに中継する（１３）。

一方、ＢＳは、ＭＳとの鍵情報（鍵そのもののデータでなくとも、鍵を特定可能な情報、鍵の生成を可能するパラメータ情報等でもよい）をＲＳと共有する。即ち、鍵情報（ここでは、鍵そのものであるＴＥＫ）を暗号化し、暗号化された鍵であるＴＥＫを含むPKMv2-RSP（Key-Transfer（ＴＥＫ））をＲＳに送信する（１４）。鍵の暗号化あたっては、ＲＳがＢＳと接続するために認証したときに共有した鍵を使う。

ここでは、ＴＥＫは共有鍵とするが、他の鍵（秘密鍵等）とすることもできる。

以上のようにすることで、ＲＳは、ＢＳとＭＳとの間で送受信されるデータに必要とされるＡＫ、ＴＥＫを取得することができる。

以上によれば、ＲＳは、ＭＳ又はＢＳから受信したユーザデータ（MAC-PDU）を復号し、更に、暗号化の復号をＴＥＫを用いて行うことで、暗号化前の送信データを得ることができる。

そして、ＲＳは暗号化を解いて得られる暗号化前の送信データ（平文）を加工（分割又は他のデータと結合）することで、データ量を調整することができる。

例えば、ＢＳとＲＳとの間で無線送信可能なデータの伝送速度に対してＲＳとＭＳとの間で無線送信可能なデータの伝送速度が遅い場合は、ＭＡＣ−ＰＤＵの暗号の復号を行ってから、データの分割を行い複数のＭＡＣ−ＰＤＵにし、各分割データに対してそれぞれＭＡＣ−ＰＤＵをＴＥＫ（共有鍵）を用いて暗号化したり、各分割データとＡＫを用いた所定の演算結果（認証用演算結果）を付加する等してから、それぞれ送信（異なるフレームで各分割データを送信）することで、無線環境の相異による伝送効率の低下を抑えることができる。尚、認証用演算結果は、ユーザデータ等の伝送を行う際には付加せず、制御データの伝送時にだけ付加することとしてもよい（以下同様）。

逆に、ＢＳとＲＳとの間で無線送信可能なデータの伝送速度に対してＲＳとＭＳとの間で無線送信可能なデータの伝送速度が早い場合は、ＴＥＫにより暗号を復号して得られたＭＡＣ−ＰＤＵ同士を結合して、再び、ＴＥＫを用いて暗号化したり、ＡＫを用いた所定の演算結果を付加してから、同じフレーム内で送信することで、不要な送信を抑え、他の無線通信へのリソースの振り分けを行うことができる。

尚、ＲＳが暗号の復号を行ってから再暗号化することとしたのは、ＭＳはＭＡＣ−ＰＤＵをＲＳから受信すると、それを１つの単位として暗号化の復号を行おうとするため、不完全なデータに対して暗号の復号を行おうとしてエラーとなってしまうからである。ＭＳが、ＲＳと無線通信を行っているのかＢＳと無線通信を行っているのかを区別していない場合に、特に、ＲＳによるデータ加工による弊害が生じてしまうのである。これは、データを結合した場合も同様である。また、ＭＳまたはＢＳから送信される制御メッセージに付加される認証用演算結果の正当性を、ＡＫ等を用いて、ＲＳが確認することで、不正なパケットの転送を阻止することができ、無線リソースを有効的に利用することができる。

この実施例における中継局の構成は、図８に示している。

先に説明したＭＳ又はＢＳから受信したメッセージは、制御メッセージ抽出部３５で抽出され、制御メッセージ生成部に与えられる。

ＭＳ又はＢＳへ送信するメッセージは、制御メッセージ生成部４０において、受信した制御メッセージに基づいて、送信用制御メッセージを生成し、ＰＤＵ生成部４１に与えることで送信することができる。

例えば、図１５の（１）と（２）、（３）と（４）、（６）と（７）、（８）と（９）、（１０）と（１１）、（１２）と（１３）は同じデータとすることができ、制御メッセージ生成部４０は受信メッセージについて暗号処理をせず、そのままＰＤＵ生成部４１に与えて送信させることができる。

一方、図１５の（５）、（１４）のメッセージについては、ＣＩＤよりＲＳ宛であることから、制御メッセージ抽出部３５から暗号処理部４５に与えられ、暗号処理部４５は、ＲＳとＢＳで共有しうる鍵を用いて暗号を解き、認証鍵情報であるＡＫ（又はＡＫ生成のためのパラメータ）、暗号鍵情報であるＴＥＫ等の情報を得て、記憶する。

そして、データの分割、結合を行う際には、暗号処理部４５は、パケットバッファ部３８から送信パケットを取り出し、暗号をＴＥＫにより復号する処理を施してから、先に示したデータの分割又は結合を行い、加工後の各データを、ＴＥＫを用いて再び暗号化（ＢＳによる暗号化処理と同じ形式の暗号化）して、暗号化したデータをパケットバッファ部３８に与えることで、加工後のデータの送信を可能とする。

尚、加工後のデータに合わせて、ＭＡＰ情報生成・解析部３６により送信領域が定義され送信される。

また、認証データが必要であれば、同様に記憶しているＡＫ（又はＡＫのパラメータ）を用いて、暗号処理部４５がＡＫと送信データを用いて所定の演算を行い、演算結果を付加したデータをＴＥＫを用いて暗号化してからパケットバッファ部３８に与える。尚、ＭＳが付加した認証用演算結果はその際削除してよい。

また、無線通信システムが再送制御（ＡＲＱ）を採用する場合は、ＢＳが送信するデータにシーケンス番号等の送信データ毎の識別情報を付加して送信する。

この場合、ＲＳにおいて、暗号化されたシーケンス番号を暗号の復号化により得ることで、ＲＳとＭＳ間において別途再送制御を行うことができる。

即ち、ＢＳからＲＳに対してデータ送信が正常に行われたことを復号化部３４により検出（データに付されたＣＲＣチェックビットを用いた判定により受信ＯＫであったことを検出）すると、暗号処理部４５により暗号の復号を行い、受信データをパケットバッファ部３８に記憶する。

そして、ＭＳに対して送信する際に、先に説明した、暗号処理部４５において、分割や結合を行ったデータに対して同じフォーマット形式で別途シーケンス番号を格納してから、暗号化してパケットバッファ部３８に戻し、送信部４４からＭＳに送信することで、ＲＳ、ＭＳ間で再送制御を実行することができる。尚、ＢＳにより付されたシーケンス番号は削除される。尚、シーケンス番号を付したデータであって、暗号化する前のデータは、暗号処理部４５に記憶しておく。

即ち、ＲＳから受信したデータがエラーの場合、ＭＳは、ＲＳが付加したシーケンス番号によりデータを特定して再送要求をＲＳに対して行う。ＲＳは、制御メッセージ抽出部３５でＭＳからのシーケンス番号を特定した再送要求を受信し、対応するシーケンス番号を暗号処理部４５に通知する。暗号処理部４５は、通知されたシーケンス番号を有するデータを記憶部から読み出し、ＴＥＫにより暗号化処理を施し、パケットバッファ部３８に与えることで、ＭＳへの再送を行う。

また、ＢＳからの受信データがＲＳにおいてエラーであると検出された場合、暗号処理部４５は、暗号を解いて得られたＢＳが付加したシーケンス番号によりデータを特定し、シーケンス番号をＢＳに通知するメッセージを生成して、パケットバッファ部３８に与え、ＢＳに送信することで、所望のデータの再送要求をＢＳに対して行うこともできる。

レンジング及び基本機能登録シーケンスの例（１） レンジングコードをＭＳから受信したときのＢＳの処理フロー レンジングリクエストをＭＳから受信したときのＭＳの処理フロー レンジングレスポンスをＢＳから受信したときのＲＳの処理フロー レンジングリクエストを受信したときのＢＳの処理フロー ＢＳのブロック構成例 ＭＳ管理テーブル ＲＳブロック構成例（１） レンジング及び基本機能登録シーケンスの例（２） レンジングコードをＭＳから受信したときのＲＳの処理フロー レンジングリクエストをＭＳから受信したときのＲＳの処理フロー レンジングレスポンスをＢＳから受信したときのＲＳの処理フロー レンジングリクエストを受信したときのＢＳの処理フロー ＲＳのブロック構成例（２） 認証シーケンスの例

Claims (18)

1. 所定の信号列群のうち、接続要求を表す信号列を受信する受信部と、
   新たに接続を要求している無線端末があることを表すレンジング要求メッセージを生成する制御部と、
   前記レンジング要求メッセージを無線基地局に送信する送信部と、
   を備えることを特徴とする中継局。
   
2. 無線端末からの接続要求を表す信号列の受信により送信される中継局からのレンジング要求メッセージを受信する受信部と、
   該受信により新たに該無線端末の接続を許可するか判断し、判断結果を含むレンジング応答メッセージを生成する制御部と、
   前記レンジング応答メッセージを前記中継局に送信する送信部と、
   を備えることを特徴とする無線基地局。
   
3. 所定の信号列群のうち、接続要求を表す信号列を受信する受信部と、
   該受信部により受信した信号列の受信情報又は該受信部による受信の際に算出した所定の基準に対するずれを示す補正値情報を生成する制御部と、
   生成した前記受信情報又は前記補正値情報を無線基地局に送信する送信部と、
   を備えることを特徴とする中継局。
   
4. 無線端末から該無線端末の識別子を含む第１のレンジング要求メッセージを受信する受信部と、
   該受信により、前記無線端末の識別子を含む第２のレンジング要求メッセージを生成する制御部と、
   前記第２のレンジング要求メッセージを無線基地局に送信する送信部と、
   を備えることを特徴とする中継局。
   
5. 前記第２のレンジング要求メッセージに含まれる識別子は、ペイロード又はヘッダに格納される、
   ことを特徴とする請求項４記載の中継局。
   
6. 中継局からレンジング要求メッセージを受信する受信部と、
   該レンジング要求メッセージに含まれる無線端末の識別情報を記憶し、該レンジング要求メッセージに対応するレンジング応答メッセージを生成する制御部と、
   該レンジング応答メッセージを前記中継局に送信する送信部と、
   を備えることを特徴とする無線基地局。
   
7. 前記制御部は、前記レンジング応答メッセージに、無線端末に割当てるコネクション識別子を含め、該コネクション識別子は前記無線端末の識別子と対応づけて記憶される、
   ことを特徴とする請求項６記載の無線基地局。
   
8. 中継局において、無線端末から該無線端末の識別子を含む第１レンジング要求メッセージを受信し、前記無線端末の識別子を付与した第２レンジング要求メッセージを生成し、無線基地局に送信するステップと、
   該無線基地局において、該中継局から前記第２レンジング要求メッセージを受信し、該第２レンジング要求メッセージに含まれる前記無線端末の識別子を記憶し、該２レンジング要求メッセージに対応するレンジング応答メッセージを生成し、該中継局に送信するステップと、
   を備えることを特徴とする無線通信方法。
   
9. 中継局において、無線端末から接続要求を表す信号列を受信し、新たに接続を要求している無線端末があることを表すレンジング要求メッセージを生成し、無線基地局に送信するステップと、
   該無線基地局において、該中継局からの該レンジング要求メッセージを受信し、新たに該無線端末の接続を許可するか判断し、その結果を含むレンジング応答メッセージを生成し、前記中継局に送信するステップと、
   を備えることを特徴とする無線通信方法。
   
10. 前記レンジング要求メッセージは、前記信号列の受信が所定の基準を満たす場合に前記無線基地局に送信され、満たさない場合には、前記無線基地局に送信されない、
    ことを特徴とする請求項９記載の無線通信方法。
    
11. 中継局において、無線端末から接続要求を表す信号列を受信するステップと、
    該中継局において、新たに該無線端末の接続を許可するか判断し、その結果を含むレンジング応答メッセージを生成し、該無線端末に送信するステップと、
    を備えることを特徴とする無線通信方法。
    
12. 無線端末から接続要求を表す信号列を受信する受信部と、
    該中継局において、新たに該無線端末の接続を許可するか判断し、その結果を含むレンジング応答メッセージを生成する制御部と、
    該レンジング応答メッセージを該無線端末に送信する送信部と、
    を備えることを特徴とする中継局。
    
13. 無線端末と無線基地局との間の通信に用いる鍵情報を生成する制御部と、
    該メッセージを前記無線端末及び中継局宛に送信する送信部と、
    を備えることを特徴とする無線基地局。
    
14. 前記鍵情報は、共通鍵又認証鍵である、
    ことを特徴とする請求項１３記載の無線基地局。
    
15. 前記制御部は、前記鍵情報を前記中継局が復号可能な鍵で暗号化してから送信する、
    ことを特徴とする請求項１３記載の無線基地局。
    
16. 無線基地局から送信されるメッセージを受信する受信部と、
    無線端末と前記無線基地局との間で送信される暗号化されたデータを前記メッセージに含まれる鍵情報を用いて復号化して得られたデータの加工を行う処理部と、
    前記処理部で加工されたデータを送信する送信部と、
    を備えることを特徴とする中継局。
    
17. 前記鍵情報は共有鍵情報であり、前記送信部が送信するデータは、前記加工後、該共有鍵情報を用いて暗号化されたデータである、
    ことを特徴とする請求項１６記載の中継局。
    
18. 無線基地局から送信されるメッセージを受信する受信部と、
    無線端末と前記無線基地局との間で送信される認証データが付加されたデータを加工して、前記メッセージに含まれる認証鍵情報を用いて認証データを加工後のデータに付加する処理部と、
    前記処理部で前記認証データが付加されたデータを送信する送信部と、
    を備えることを特徴とする中継局。
    

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