図1〜図4は、本発明の実施の一形態である通信システム4、ならびに通信システム4を構成する大規模基地局装置1,小規模基地局装置2および移動端末装置3の構成を示す図である。本実施の形態の通信システム4は、ロングタームエボリューション(Long Term Evolution;略称:LTE)またはLTEアドバンスド(LTE-Advanced)に準拠した通信システムである。
図1は、本発明の実施の一形態における大規模基地局装置1の構成を示すブロック図である。大規模基地局装置1は、移動端末装置3と通信可能な範囲であるカバレッジとして、比較的大きいカバレッジ(以下「大規模カバレッジ」という場合がある)10を有する。大規模カバレッジ10は、たとえば、半径が数百m〜十数kmである。大規模基地局装置1は、たとえば、eNB(Enhanced Node B、あるいは、Evolved UTRAN Node B、Evolved Node B)などのマクロセルによって実現される。
大規模基地局装置1は、大規模基地局側アンテナ11、大規模基地局側送信部12、大規模基地局側受信部13、大規模基地局側制御部14、大規模基地局側判断部15、認証部16、指示部17および大規模基地局側算出部18を備えて構成される。大規模基地局側制御部14は、報知手段として機能する。大規模基地局側判断部15は、判断手段に相当する。指示部17は、指示手段に相当する。大規模基地局側送信部12、大規模基地局側受信部13、大規模基地局側判断部15、認証部16、指示部17および大規模基地局側算出部18は、大規模基地局側制御部14にそれぞれ接続されている。
大規模基地局側送信部12は、大規模基地局側アンテナ11および大規模基地局側制御部14に接続されている。大規模基地局側送信部12は、大規模基地局側制御部14から与えられる送信すべき信号に、誤り訂正符号化などのエンコード処理を行う。大規模基地局側送信部12は、エンコード処理が行われた信号を、予め定める変調方式に基づいて変調することによって、ベースバンド送信信号を生成する。大規模基地局側送信部12は、生成したベースバンド送信信号を、アップコンバートおよび増幅する処理を行うことによって、無線周波数信号に変換する。大規模基地局側送信部12は、無線周波数信号を、大規模基地局側アンテナ11を介して小規模基地局装置2または移動端末装置3に送信する。
大規模基地局側受信部13は、大規模基地局側アンテナ11および大規模基地局側制御部14に接続されている。大規模基地局側受信部13は、大規模基地局側アンテナ11を介して受信した受信無線周波数信号を増幅およびダウンコンバートする処理を行うことによって、無線周波数信号を取り出す。大規模基地局側受信部13は、取り出した無線周波数信号をベースバンド受信信号に変換する。大規模基地局側受信部13は、ベースバンド受信信号を復調した後、誤り訂正復号化などのデコード処理を行う。大規模基地局側受信部13は、デコード処理が行われたベースバンド受信信号に含まれるデータを取得し、取得したデータを大規模基地局側制御部14に与える。
大規模基地局側制御部14は、たとえば中央演算処理装置(Central Processing Unit;略称:CPU)とメモリとを含んで実現される。大規模基地局装置1は、メモリに記憶される制御プログラムに基づいて、大規模基地局装置1を構成する大規模基地局側送信部12、大規模基地局側受信部13、大規模基地局側判断部15、認証部16、指示部17および大規模基地局側算出部18を統括的に制御する。
大規模基地局側判断部15は、移動端末装置3から受信したプリアンブルが、上位装置である不図示のネットワーク装置から与えられる特定のプリアンブルインデックス(以下「特定PID」という場合がある)のプリアンブルであるか否かを判断する。特定PIDは、特定プリアンブル情報に相当し、特定PIDのプリアンブルは、特定プリアンブルに相当する。特定PIDのプリアンブルは、移動端末装置3が小規模基地局装置2に接続するときに使用すべきプリアンブルとして、予め定められる。
また大規模基地局側判断部15は、移動端末装置3から許可ID(Identification)を含む接続要求メッセージを受信したか否かを判断する。換言すれば、大規模基地局側判断部15は、移動端末装置3から受信した接続要求メッセージが、許可IDを含むか否かを判断する。許可IDは、許可認証情報に相当する。許可IDは、小規模基地局装置2の使用を許可された移動端末装置3、すなわち小規模基地局装置2との接続を許可された移動端末装置3に、予め与えられる。大規模基地局側判断部15は、判断結果を大規模基地局側制御部14に与える。
認証部16は、移動端末装置3から受信した接続要求メッセージに含まれる許可IDが、小規模基地局装置2との接続を許可された移動端末装置3に与えられたものであるか否かをネットワーク装置に問合わせる認証処理を行う。具体的には、認証部16は、許可IDを含む確認メッセージをネットワーク装置に送信することによって、許可IDが、小規模基地局装置2との接続を許可されている移動端末装置3に与えられたものであるか否かをネットワーク装置に問合せる。認証部16は、認証結果を大規模基地局側制御部14に与える。
指示部17は、大規模基地局側アンテナ11および大規模基地局側送信部12を介して、ハンドオーバ(Hand Over;略称:HO)情報を小規模基地局装置2に送信する。HO情報は、移動端末装置3の接続先が、大規模基地局装置1から小規模基地局装置2に切り替えられることを示す。
また指示部17は、大規模基地局側アンテナ11および大規模基地局側送信部12を介して、移動端末装置3に、大規模基地局装置1から小規模基地局装置2へのHOを指示するHO指示を送信する。これによって指示部17は、移動端末装置3に、接続先を小規模基地局装置2に切り替えるように指示する。HO情報およびHO指示は、大規模基地局側判断部15によって、許可IDを含む接続要求メッセージを受信したと判断されると送信される。
大規模基地局側算出部18は、移動端末装置3から受信したプリアンブルの受信タイミングに基づいて、タイミングアドバンス(Timing Advance;略称:TA)を算出する。大規模基地局側算出部18は、算出したTAの値を、大規模基地局側制御部14に与える。
図2は、本発明の実施の一形態における小規模基地局装置2の構成を示すブロック図である。小規模基地局装置2は、図4に示すように、カバレッジとして、比較的小さいカバレッジ(以下「小規模カバレッジ」という場合がある)20を有する。小規模カバレッジ20は、大規模基地局装置1のカバレッジである大規模カバレッジ10よりも小さい。小規模カバレッジ20は、たとえば、半径が数十m程度である。小規模基地局装置2は、たとえば、HeNB(Home Enhanced Node B)などのフェムトセルによって実現される。
小規模基地局装置2は、図2に示すように、小規模基地局側アンテナ21、小規模基地局側送信部22、小規模基地局側受信部23、小規模基地局側制御部24、小規模基地局側判断部25、HO処理部26および小規模基地局側算出部27を備えて構成される。小規模基地局側判断部25は、判断手段に相当する。HO処理部26は、処理手段に相当する。小規模基地局側送信部22、小規模基地局側受信部23、小規模基地局側判断部25、HO処理部26および小規模基地局側算出部27は、小規模基地局側制御部24にそれぞれ接続されている。
小規模基地局側送信部22は、小規模基地局側アンテナ21および小規模基地局側制御部24に接続されている。小規模基地局側送信部22は、小規模基地局側制御部24から与えられる送信すべき信号に、誤り訂正符号化などのエンコード処理を行う。小規模基地局側送信部22は、エンコード処理が行われた信号を、予め定める変調方式に基づいて変調することによって、ベースバンド送信信号を生成する。小規模基地局側送信部22は、生成したベースバンド送信信号を、アップコンバートおよび増幅する処理を行うことによって、無線周波数信号に変換する。小規模基地局側送信部22は、無線周波数信号を、小規模基地局側アンテナ21を介して大規模基地局装置1または移動端末装置3に送信する。
小規模基地局側受信部23は、小規模基地局側アンテナ21および小規模基地局側制御部24に接続されている。小規模基地局側受信部23は、小規模基地局側アンテナ21を介して受信した受信無線周波数信号を増幅およびダウンコンバートする処理を行うことによって、無線周波数信号を取り出す。小規模基地局側受信部23は、取り出した無線周波数信号をベースバンド受信信号に変換する。小規模基地局側受信部23は、ベースバンド受信信号を復調した後、誤り訂正復号化などのデコード処理を行う。小規模基地局側受信部23は、デコード処理が行われたベースバンド受信信号に含まれるデータを取得し、取得したデータを小規模基地局側制御部24に与える。
小規模基地局側制御部24は、たとえばCPUとメモリとを含んで実現される。小規模基地局側制御部24は、メモリに記憶される制御プログラムに基づいて、小規模基地局装置2を構成する小規模基地局側送信部22、小規模基地局側受信部23、小規模基地局側判断部25、HO処理部26および小規模基地局側算出部27を統括的に制御する。
小規模基地局側判断部25は、移動端末装置3から受信した接続要求メッセージが、許可IDを含むか否かを判断する。小規模基地局側判断部25は、判断結果を、小規模基地局側制御部24に与える。
HO処理部26は、小規模基地局側判断部25によって、特定PIDのプリアンブルを移動端末装置3から受信したと判断されると、許可IDを含む接続要求メッセージを移動端末装置3から受信したか否かを判断する。換言すれば、HO処理部26は、移動端末装置3から受信した接続要求メッセージが、許可IDを含むか否かを判断する。HO処理部26は、移動端末装置3から受信した接続要求メッセージが許可IDを含むと判断すると、移動端末装置3との接続処理を行う。
具体的には、HO処理部26は、小規模基地局側判断部25によって、移動端末装置3から受信した接続要求メッセージが許可IDを含むと判断された場合に、移動端末装置3との接続処理として、小規模基地局側アンテナ21および小規模基地局側送信部22を介して、接続セットアップメッセージを移動端末装置3に送信する。HO処理部26は、小規模基地局側判断部25によって、移動端末装置3から受信した接続要求メッセージが許可IDを含まないと判断された場合には、小規模基地局側アンテナ21および小規模基地局側送信部22を介して、不許可メッセージを移動端末装置3に送信する。
小規模基地局側算出部27は、移動端末装置3から受信したプリアンブルの受信タイミングに基づいて、TAを算出する。小規模基地局側算出部27は、算出したTAを、小規模基地局側制御部24に与える。
図3は、本発明の実施の一形態における移動端末装置3の構成を示すブロック図である。移動端末装置3は、大規模基地局装置1および小規模基地局装置2とそれぞれ無線通信可能に構成される。また移動端末装置3は、移動可能に構成される。移動端末装置3は、LTEにおけるユーザ端末(User Equipment;略称:UE)である。
移動端末装置3は、端末側アンテナ31、端末側送信部32、端末側受信部33、端末側制御部34、物理ランダムアクセスチャネル(Physical Random Access Channel;略称:PRACH)/メッセージ3(Message3;略称:MSG3)生成部35およびタイミング調整部36を備えて構成される。端末側送信部32、端末側受信部33、PRACH/MSG3生成部35およびタイミング調整部36は、端末側制御部34にそれぞれ接続されている。
端末側送信部32は、端末側アンテナ31および端末側制御部34に接続されている。端末側送信部32は、端末側制御部34から与えられる送信すべき信号に、誤り訂正符号化などのエンコード処理を行う。端末側送信部32は、エンコード処理が行われた信号を、予め定める変調方式に基づいて変調することによって、ベースバンド送信信号を生成する。端末側送信部32は、生成したベースバンド送信信号を、アップコンバートおよび増幅する処理を行うことによって、無線周波数信号に変換する。端末側送信部32は、無線周波数信号を、端末側アンテナ31を介して大規模基地局装置1または小規模基地局装置2に送信する。
端末側受信部33は、端末側アンテナ31および端末側制御部34に接続されている。端末側受信部33は、端末側アンテナ31を介して受信した受信無線周波数信号を増幅およびダウンコンバートする処理を行うことによって、無線周波数信号を取り出す。端末側受信部33は、取り出した無線周波数信号をベースバンド受信信号に変換する。端末側受信部33は、ベースバンド受信信号を復調した後、誤り訂正復号化などのデコード処理を行う。端末側受信部33は、デコード処理が行われたベースバンド受信信号に含まれるデータを取得し、端末側制御部34に与える。
端末側制御部34は、たとえばCPUとメモリとを含んで実現される。端末側制御部34は、メモリに記憶される制御プログラムに基づいて、移動端末装置3を構成する端末側送信部32、端末側受信部33、PRACH/MSG3生成部35およびタイミング調整部36を統括的に制御する。
PRACH/MSG3生成部35は、ランダムアクセスプリアンブルを生成し、端末側アンテナ31および端末側送信部32を介して、大規模基地局装置1または小規模基地局装置2に送信する。また、PRACH/MSG3生成部35は、レイヤ3のメッセージであるメッセージ3(MSG3)として、接続要求メッセージを生成し、端末側アンテナ31および端末側送信部32を介して、大規模基地局装置1または小規模基地局装置2に送信する。
タイミング調整部36は、大規模基地局装置1または小規模基地局装置2から受信したランダムアクセス応答メッセージに含まれるTAに基づいて、端末側送信部32から送信する無線信号の送信タイミングを調整する。
図4は、本発明の実施の一形態である通信システム4の構成を模式的に示す図である。大規模基地局装置1のカバレッジ10内には、複数の移動端末装置3が存在する。図4では、一例として、大規模基地局装置1のカバレッジ10内に、2つの移動端末装置3a,3bが存在している場合を示している。図4では、2つの移動端末装置3を区別するために、参照符号「3」に添字「a」、「b」を付している。以下の説明において、不特定の移動端末装置3を示す場合には、添字「a」、「b」を省略する。
通信システム4は、大規模基地局装置1、小規模基地局装置2および移動端末装置3a,3bを備えて構成される。大規模基地局装置1のカバレッジ10内に、2つの移動端末装置3a,3bと、小規模基地局装置2とが存在している。小規模基地局装置2のカバレッジ20は、大規模基地局装置1のカバレッジ10に含まれている。
移動端末装置3は、大規模基地局装置1を介して、他の通信装置、たとえば他の移動端末装置3と無線通信可能に構成されている。たとえば、第1の移動端末装置3aは、大規模基地局装置1を介して、第2の移動端末装置3bと通信可能である。
一例として、大規模基地局装置1が、イベント会場を含む領域をカバレッジ10として設置される場合を考える。イベント会場のように多くの人が集まる場所では、一度に多くの人が移動端末装置3a,3bを利用する。したがって、大規模基地局装置1では、移動端末装置3a,3bのアクセスが集中し、トラフィック量が大きくなる。
大規模基地局装置1のトラフィック量が、大規模基地局装置1の処理可能な量を超えると、移動端末装置3a,3bが大規模基地局装置1に接続することができず、通信することができなくなる、または通信しにくくなる。これを回避するために、大規模基地局装置1のカバレッジ10内に、小規模基地局装置2が設置される。
たとえば第1の移動端末装置3aのユーザが、小規模基地局装置2との通信を希望する場合、第1の移動端末装置3aのユーザは、小規模基地局装置2のカバレッジ20内に移動し、小規模基地局装置2との通信指示を第1の移動端末装置3aに入力する。第1の移動端末装置3aに小規模基地局装置2との通信指示が入力されると、所定のシーケンスに基づいて、第1の移動端末装置3aの接続先を大規模基地局装置1から小規模基地局装置2に変更するハンドオーバ(HO)処理が行われる。
しかし、一度に多くの移動端末装置3が小規模基地局装置にアクセスした場合には、第1の移動端末装置3aは、通信しにくくなる、またはハンドオーバできずに通信することができなくなる。したがって、たとえば緊急を要するときに、移動端末装置3が通信回線を確保することができず、通信することができないという問題がある。
この問題を解決するために、本実施の形態では、小規模基地局装置2のカバレッジ20内では、特定の移動端末装置3のみが通信できるようにしている。具体的には、以下に説明するシーケンスを実行する。
図5は、本発明の実施の一形態である通信システム4における大規模基地局装置1から小規模基地局装置2へのHO処理のシーケンスの一例を示す図である。通信システム4は、前述の大規模基地局装置1、小規模基地局装置2および移動端末装置3に加えて、ネットワーク装置をさらに備える。前述の図4では、理解を容易にするために、ネットワーク装置については記載を省略している。ネットワーク装置は、大規模基地局装置1および小規模基地局装置2にそれぞれ接続され、通信システム4全体の動作を制御する。図5に示すシーケンスは、大規模基地局装置1、小規模基地局装置2、移動端末装置3およびネットワーク装置によって実行される。
ステップS1において、ネットワーク装置は、特定PIDを含む報知情報を、大規模基地局装置1に送信する。大規模基地局装置1は、ステップS1で送信された特定PIDを含む報知情報を受信すると、ステップS2において、受信した特定PIDを含む報知情報を、移動端末装置3に送信する。
ステップS3において、大規模基地局装置1と移動端末装置3との間で、コンテンションRACH処理が行われる。コンテンションRACH処理は、図6に示すシーケンスに従って行われる。
図6は、図5のステップS3におけるコンテンションRACH処理のシーケンスの一例を示す図である。図6に示すシーケンスは、大規模基地局装置1および移動端末装置3によって実行される。コンテンションRACH処理は、ステップS22〜ステップS25の処理を含む。図6では、理解を容易にするために、ステップS22〜ステップS25の処理とともに、ステップS21の処理を記載している。図6のステップS21の処理は、図5のステップS2の処理に相当する。
ステップS21において、大規模基地局装置1は、前述のように、特定PIDを含む報知情報を、移動端末装置3に送信する。移動端末装置3は、ステップS21で送信された特定PIDを含む報知情報を受信すると、ステップS22において、受信した報知情報に含まれる特定PIDのプリアンブルを、大規模基地局装置1に送信する。具体的には、移動端末装置3は、物理ランダムアクセスチャネル(PRACH)を用いて、特定PIDのプリアンブルを大規模基地局装置1に送信する。
大規模基地局装置1は、ステップS22で送信された特定PIDのプリアンブルを受信すると、特定PIDのプリアンブルを送信してきた移動端末装置3に、ステップS23において、ランダムアクセス応答(Random Access Response)メッセージを送信する。大規模基地局装置1は、物理下り制御チャネル(Physical Downlink Control Channel;略称:PDCCH)と物理下り共有チャネル(Physical Downlink Shared Channel;略称:PDSCH)とを用いて、ランダムアクセス応答メッセージを移動端末装置3に送信する。ランダムアクセス応答メッセージは、PDSCHに含まれる。PDCCHは、PDSCHの無線リソース割当て情報などを含む。
移動端末装置3は、PDSCHにランダムアクセス応答メッセージが含まれていないかを確認するために、PDCCHおよびPDSCH(以下、まとめて「PDCCH/PDSCH」と記載する場合がある)上のランダムアクセス無線ネットワーク一時的識別子(Random Access-Radio Network Temporary Identifier;略称:RA−RNTI)を用いて、PDCCH/PDSCHを受信する必要がある。RA−RNTIとは、移動端末装置3が、ランダムアクセス応答メッセージを受信するために用いる識別子である。
移動端末装置3は、「3GPP TS36.321 V10.5.0 5.1.4章」に記載のRA−RNTI値の計算方法に基づいて、送信したプリアンブル(Preamble)のタイミングなどからRA−RNTIの値を把握している。移動端末装置3は、受信したPDCCH/PDSCHに重畳されたRNTIが、RA−RNTIの値を有するか否かに基づいて、受信したPDCCH/PDSCHがランダムアクセス応答メッセージを含むか否かを識別する。
移動端末装置3は、このようにしてPDCCH/PDSCHを受信してランダムアクセス応答メッセージを受信すると、ステップS24において、予め与えられる許可IDを含む接続要求メッセージを、大規模基地局装置1に送信する。移動端末装置3は、ランダムアクセス応答メッセージで割当てられた物理上り共有チャネル(Physical Uplink Shared Channel;略称:PUSCH)を用いて、メッセージ3(MSG3)として、許可IDを含む接続要求メッセージを大規模基地局装置1に送信する。
大規模基地局装置1は、ステップS24で送信された許可IDを含む接続要求メッセージを受信すると、ステップS25において、接続を許可する許可メッセージを移動端末装置3に送信する。
図5に戻って、ステップS4において、ネットワーク装置と大規模基地局装置1との間で、認証処理が行われる。認証処理は、以下のようにして行われる。大規模基地局装置1は、前述のステップS25で許可メッセージを移動端末装置3に送信するとともに、ステップS24で移動端末装置3から受信した接続要求メッセージに含まれている許可IDを含む確認メッセージを、ネットワーク装置に送信する。これによって、大規模基地局装置1は、許可IDが、小規模基地局装置2との接続を許可されている移動端末装置3に与えられたものであるか否かを、ネットワーク装置に問合せる。
ネットワーク装置は、大規模基地局装置1から、許可IDを含む確認メッセージを受信すると、受信した確認メッセージに含まれる許可IDが、小規模基地局装置2との接続が許可されている移動端末装置3に与えられたものであるか否かを判断する。ネットワーク装置は、たとえば予め記憶している許可IDリストを参照することによって、受信した確認メッセージに含まれる許可IDが、小規模基地局装置2との接続を許可されている移動端末装置3に与えられたものであるか否かを判断する。
ネットワーク装置は、許可IDが、接続が許可されている移動端末装置3に与えられたものであると判断すると、接続が許可されていることを示す許可メッセージを、大規模基地局装置1に送信する。ネットワーク装置は、許可IDが、接続が許可されている移動端末装置3に与えられたものではないと判断すると、接続が許可されていないことを示す不許可メッセージを、大規模基地局装置1に送信する。
図5に示す例では、許可IDは、接続を許可されている移動端末装置3に与えられたものであるので、ステップS4では、ネットワーク装置から大規模基地局装置1に許可メッセージが送信される。
大規模基地局装置1は、ステップS4で許可メッセージを受信すると、ステップS5において、HOを行う移動端末装置3に関する情報であるHO情報を小規模基地局装置2に送信する。HO情報は、移動端末装置3が使用すべきプリアンブルとして指定されたプリアンブルのPID(以下「指定PID」という場合がある)を含む。
また大規模基地局装置1は、ステップS6において、HO指示を含むHO指示情報を、移動端末装置3に送信する。HO指示は、大規模基地局装置1から小規模基地局装置2へのHO、すなわち接続先を大規模基地局装置1から小規模基地局装置2に切り替えることを表す指示である。
ステップS7において、小規模基地局装置2と移動端末装置3との間で、ノンコンテンションRACH処理が行われる。ノンコンテンションRACH処理は、前述の図6に示すコンテンションRACH処理のステップS22〜ステップS25の処理と同様に行われる。
ステップS8において、小規模基地局装置2と移動端末装置3との間で、接続処理が行われる。ステップS8の接続処理を受けて、ステップS9において、小規模基地局装置2とネットワーク装置との間で、小規模基地局装置2と移動端末装置3との通信のための接続処理が行われる。ステップS8およびステップS9の接続処理によって、小規模基地局装置2と移動端末装置3との間の接続が確立される。
ステップS10において、小規模基地局装置2と移動端末装置3との間で、データの送受が行われる。ステップS10のデータの送受を受けて、ステップS11において、小規模基地局装置2とネットワーク装置との間で、データの送受が行われる。
図7〜図12は、前述の図5および図6に示すHO処理に関する大規模基地局装置1、小規模基地局装置2および移動端末装置3の処理手順を示すフローチャートである。図7〜図9は、HO処理に関する大規模基地局装置1の処理手順を示すフローチャートである。図7〜図9に示す各処理は、大規模基地局装置1の大規模基地局側制御部14、大規模基地局側判断部15、認証部16、指示部17および大規模基地局側算出部18によって実行される。図7〜図9に示すフローチャートの処理は、大規模基地局装置1の電源が投入されると開始され、ステップS31に移行する。
ステップS31において、大規模基地局側判断部15は、大規模基地局側アンテナ11および大規模基地局側受信部13を介して、ネットワーク装置から、特定PIDを含む報知情報を受信したか否かを判断する。ステップS31において、特定PIDを含む報知情報を受信したと判断された場合は、ステップS32に移行し、特定PIDを含む報知情報を受信していないと判断された場合は、ステップS33に移行する。
ステップS32において、大規模基地局側送信部12は、ステップS31で受信した特定PIDを含む報知情報を、大規模基地局側アンテナ11を介して移動端末装置3に報知する。ステップS31の処理は、前述の図5に示すシーケンスのステップS2の処理に相当する。特定PIDを含む報知情報が報知されると、ステップS33に移行する。
ステップS33において、大規模基地局側制御部14は、大規模基地局側アンテナ11および大規模基地局側受信部13を介して、移動端末装置3からプリアンブルを受信したか否かを判断する。ステップS33において、プリアンブルを受信したと判断された場合は、ステップS34に移行し、プリアンブルを受信していないと判断された場合は、ステップS31に戻る。
ステップS34において、大規模基地局側判断部15は、受信したプリアンブルが特定PIDのプリアンブルであるか否かを判断する。ステップS34において、特定PIDのプリアンブルであると判断された場合は、ステップS35に移行し、特定PIDのプリアンブルではないと判断された場合は、図9のステップS45に移行する。
ステップS35において、大規模基地局側算出部18は、特定PIDのプリアンブルの受信タイミングに基づいて、TAを算出する。TAを算出すると、ステップS36に移行する。
ステップS36において、大規模基地局側制御部14は、ステップS35で算出されたTAを含むランダムアクセス応答(Random Access Response)メッセージを、大規模基地局側アンテナ11および大規模基地局側送信部12を介して移動端末装置3に送信する。ステップS35の処理は、前述の図6に示すステップS24の処理に相当する。TAを含むランダムアクセス応答メッセージが送信されると、図8のステップS37に移行する。
図8のステップS37において、大規模基地局側制御部14は、大規模基地局側アンテナ11および大規模基地局側受信部13を介して、移動端末装置3から接続要求メッセージを受信したか否かを判断する。ステップS37において、接続要求メッセージを受信したと判断された場合は、ステップS38に移行し、接続要求メッセージを受信していないと判断された場合は、受信するまで待機する。
ステップS38において、大規模基地局側判断部15は、受信した接続要求メッセージが許可IDを含むか否かを判断する。ステップS38において、接続要求メッセージが許可IDを含むと判断された場合は、ステップS39に移行し、接続要求メッセージが許可IDを含まないと判断された場合は、ステップS44に移行する。
ステップS39において、大規模基地局側制御部14は、大規模基地局側アンテナ11および大規模基地局側送信部12を介して、許可メッセージを移動端末装置3に送信する。ステップS39の処理は、前述の図6に示すステップS25の処理に相当する。許可メッセージが送信されると、ステップS40に移行する。
ステップS40において、認証部16は、ステップS38で接続要求メッセージに含まれると判断された許可IDが、小規模基地局装置2へのHOを許可されている移動端末装置3を示すものであるか否かを、ネットワーク装置に問合せる。認証部16は、許可IDを含む確認メッセージをネットワーク装置に送信することによって、ネットワーク装置に問合せる。ステップS40の処理は、前述の図5に示すステップS4の認証処理における大規模基地局装置1の処理に相当する。ネットワーク装置に問合せると、ステップS41に移行する。
ステップS41において、認証部16は、ネットワーク装置に認証されたか否か、すなわち許可IDが、小規模基地局装置2へのHO処理を許可されている移動端末装置3を示すものであるとネットワーク装置によって認定されたか否かを判断する。ステップS41において、認証されたと判断された場合は、ステップS42に移行し、認証されていないと判断された場合は、ステップS44に移行する。
ステップS42において、指示部17は、大規模基地局側アンテナ11および大規模基地局側送信部12を介して、HO情報を小規模基地局装置2に送信する。HO情報を送信すると、ステップS43に移行する。
ステップS43において、指示部17は、大規模基地局側アンテナ11および大規模基地局側送信部12を介して、HO指示を移動端末装置3に送信する。HO指示を送信すると、全ての処理手順を終了する。
ステップS38またはステップS41からステップS44に移行した場合、ステップS44において、大規模基地局側制御部14は、大規模基地局側アンテナ11および大規模基地局側送信部12を介して、不許可メッセージを移動端末装置3に送信する。不許可メッセージを送信すると、全ての処理手順を終了する。
図7のステップS34から図9のステップS45に移行した場合、ステップS45において、大規模基地局側算出部18は、移動端末装置3からのプリアンブルの受信タイミングに基づいて、TAを算出する。TAを算出すると、ステップS46に移行する。
ステップS46において、大規模基地局側制御部14は、ステップS45で算出されたTAを含むランダムアクセス応答メッセージを、大規模基地局側アンテナ11および大規模基地局側送信部12を介して移動端末装置3に送信する。TAを含むランダムアクセス応答メッセージを送信すると、ステップS47に移行する。
ステップS47において、大規模基地局側制御部14は、大規模基地局側アンテナ11および大規模基地局側受信部13を介して、移動端末装置3から接続要求メッセージを受信したか否かを判断する。ステップS47において、接続要求メッセージを受信したと判断された場合は、ステップS48に移行し、接続要求メッセージを受信していないと判断された場合は、受信するまで待機する。
ステップS48において、大規模基地局側制御部14は、大規模基地局側アンテナ11および大規模基地局側送信部12を介して、接続セットアップメッセージを、移動端末装置3に送信する。接続セットアップメッセージを送信すると、全ての処理手順を終了する。
図10は、HO処理に関する小規模基地局装置2の処理手順を示すフローチャートである。図10に示す各処理は、小規模基地局装置2の小規模基地局側制御部24、小規模基地局側判断部25、HO処理部26および小規模基地局側算出部28によって実行される。図10に示すフローチャートの処理は、小規模基地局装置2の電源が投入されると開始され、ステップS51に移行する。
ステップS51において、小規模基地局側制御部24は、小規模基地局側アンテナ21および小規模基地局側受信部23を介して、大規模基地局装置1からHO情報を受信したか否かを判断する。ステップS51において、HO情報を受信したと判断された場合は、ステップS52に移行し、HO情報を受信していないと判断された場合は、受信するまで待機する。前述の図6に示すステップS5において、大規模基地局装置1からHO情報が送信されて小規模基地局装置2で受信されると、ステップS51において、HO情報を受信したと判断され、ステップS52に移行する。
ステップS52において、小規模基地局側制御部24は、小規模基地局側アンテナ21および小規模基地局側受信部23を介して、移動端末装置3から、特定PIDのプリアンブルを受信したか否かを判断する。ステップS52において、特定PIDのプリアンブルを受信したと判断された場合は、ステップS53に移行し、特定PIDのプリアンブルを受信していないと判断された場合は、受信するまで待機する。前述の図5に示すステップS7のノンコンテンション処理において、移動端末装置3から特定PIDのプリアンブルが送信されて小規模基地局装置2で受信されると、ステップS52において、特定PIDのプリアンブルを受信したと判断され、ステップS53に移行する。
ステップS53において、小規模基地局側算出部27は、移動端末装置3からの特定PIDのプリアンブルの受信タイミングに基づいて、TAを算出する。TAを算出すると、ステップS54に移行する。
ステップS54において、小規模基地局側制御部24は、ステップS53で算出されたTAを含むランダムアクセス応答メッセージを、小規模基地局側アンテナ21および小規模基地局側送信部22を介して移動端末装置3に送信する。TAを含むランダムアクセス応答メッセージを送信すると、ステップS55に移行する。
ステップS55において、小規模基地局側制御部24は、小規模基地局側アンテナ21および小規模基地局側受信部23を介して、移動端末装置3から接続要求メッセージを受信したか否かを判断する。ステップS55において、接続要求メッセージを受信したと判断された場合は、ステップS56に移行し、接続要求メッセージを受信していないと判断された場合は、受信するまで待機する。
ステップS56において、小規模基地局側判断部25は、受信した接続要求メッセージが許可IDを含むか否かを判断する。ステップS56において、接続要求メッセージが許可IDを含むと判断された場合は、ステップS57に移行し、接続要求メッセージが許可IDを含まないと判断された場合は、ステップS58に移行する。
ステップS57において、HO処理部26は、小規模基地局側アンテナ21および小規模基地局側送信部22を介して、接続セットアップメッセージを移動端末装置3に送信する。接続セットアップメッセージを送信すると、HO処理に関する全ての処理手順を終了する。その後は、移動端末装置3との接続処理を行って、移動端末装置3との接続を確立した後、移動端末装置3との間で、データの送受を行う。
ステップS58において、HO処理部26は、小規模基地局側アンテナ21および小規模基地局側送信部22を介して、不許可メッセージを移動端末装置3に送信する。不許可メッセージを送信すると、全ての処理手順を終了する。
図11および図12は、HO処理に関する移動端末装置3の処理手順を示すフローチャートである。図11および図12に示す各処理は、移動端末装置3の端末側制御部34、PRACH/MSG3生成部35およびタイミング調整部36によって実行される。図11および図12に示すフローチャートの処理は、移動端末装置3の電源が投入されると開始され、ステップS61に移行する。
ステップS61において、端末側制御部34は、ユーザによって、小規模基地局装置2との通信を行う指示(以下「小規模基地局装置2との通信指示」という場合がある)が入力されたか否かを判断する。ユーザは、操作部を操作することによって、小規模基地局装置2との通信指示を入力することができる。前述の図3では、理解を容易にするために、操作部については記載を省略している。ステップS61において、小規模基地局装置2との通信指示が入力されたと判断された場合は、ステップS62に移行し、小規模基地局装置2との通信指示が入力されていないと判断された場合は、入力されるまで待機する。
ステップS62において、端末側制御部34は、端末側アンテナ31および端末側受信部33を介して、大規模基地局装置1から、特定PIDを含む報知情報を受信したか否かを判断する。ステップS62において、特定PIDを含む報知情報を受信したと判断された場合は、ステップS63に移行し、特定PIDを含む報知情報を受信していないと判断された場合は、図12のステップS77に移行する。
ステップS63において、PRACH/MSG3生成部35は、大規模基地局装置1から受信した報知情報に含まれる特定PIDのプリアンブルを生成し、生成した特定PIDのプリアンブルを、端末側アンテナ31および端末側送信部32を介して、大規模基地局装置1に送信する。ステップS63の処理は、前述の図6に示すシーケンスにおけるステップS22の処理に相当する。特定PIDのプリアンブルを送信すると、ステップS64に移行する。
ステップS64において、端末側制御部34は、端末側アンテナ31および端末側受信部33を介して、大規模基地局装置1からランダムアクセス応答メッセージを受信したか否かを判断する。ステップS64において、ランダムアクセス応答メッセージを受信したと判断された場合は、ステップS65に移行し、ランダムアクセス応答メッセージを受信していないと判断された場合は、受信するまで待機する。
ステップS65において、タイミング調整部36は、大規模基地局装置1から受信したランダムアクセス応答メッセージに含まれるTAに基づいて、端末側送信部32から送信する無線信号の送信タイミングを調整する。送信タイミングを調整すると、ステップS66に移行する。
ステップS66において、端末側制御部34は、ステップS65で調整された送信タイミングで、端末側アンテナ31および端末側送信部32を介して、予め与えられる許可IDを含む接続要求メッセージを大規模基地局装置1に送信する。ステップS66の処理は、前述の図6に示すシーケンスにおけるステップS24の処理に相当する。許可IDを含む接続要求メッセージを送信すると、ステップS67に移行する。
ステップS67において、端末側制御部34は、端末側アンテナ31および端末側受信部33を介して、大規模基地局装置1から許可メッセージを受信したか否かを判断する。ステップS67において、許可メッセージを受信したと判断された場合は、図12のステップS69に移行し、許可メッセージを受信していないと判断された場合は、ステップS68に移行する。前述の図6に示すシーケンスのステップS25において大規模基地局装置1から許可メッセージが送信されて移動端末装置3で受信されると、ステップS67において、許可メッセージを受信したと判断され、ステップS69に移行する。
ステップS68において、端末側制御部34は、端末側アンテナ31および端末側受信部33を介して、大規模基地局装置1から不許可メッセージを受信したか否かを判断する。ステップS68において、不許可メッセージを受信したと判断された場合は、図12のステップS77に移行し、不許可メッセージを受信していないと判断された場合は、ステップS67に戻る。ステップS67およびステップS68の処理を行うことによって、移動端末装置3は、大規模基地局装置1から、許可メッセージおよび不許可メッセージのいずれかを受信するまで待機する。
図12のステップS69において、端末側制御部34は、端末側アンテナ31および端末側受信部33を介して、大規模基地局装置1からHO指示を受信したか否かを判断する。ステップS69において、HO指示を受信したと判断された場合は、ステップS70に移行し、HO指示を受信していないと判断された場合は、受信するまで待機する。前述の図5に示すシーケンスのステップS6で大規模基地局装置1からHO指示が送信されて移動端末装置3に受信されると、ステップS69において、HO指示を受信したと判断され、ステップS70に移行する。
ステップS70において、PRACH/MSG3生成部35は、先に大規模基地局装置1から受信していた報知情報に含まれる特定PIDのプリアンブルを生成し、生成した特定PIDのプリアンブルを、端末側アンテナ31および端末側送信部32を介して、小規模基地局装置2に送信する。
ステップS70の処理は、前述の図5に示すステップS7のノンコンテンションRACH処理において、移動端末装置3から小規模基地局装置2に特定PIDのプリアンブルを送信する処理に相当する。ステップS70において特定PIDのプリアンブルを送信すると、ステップS71に移行する。
ステップS71において、端末側制御部34は、端末側アンテナ31および端末側受信部33を介して、小規模基地局装置2からランダムアクセス応答メッセージを受信したか否かを判断する。ステップS71において、ランダムアクセス応答メッセージを受信したと判断された場合は、ステップS72に移行し、ランダムアクセス応答メッセージを受信していないと判断された場合は、受信するまで待機する。
ステップS72において、タイミング調整部36は、小規模基地局装置2から受信したランダムアクセス応答メッセージに含まれるTAに基づいて、端末側送信部32から送信する無線信号の送信タイミングを調整する。送信タイミングを調整すると、ステップS73に移行する。
ステップS73において、端末側制御部34は、ステップS73で調整した送信タイミングで、端末側アンテナ31および端末側送信部32を介して、予め与えられる許可IDを含む接続要求メッセージを小規模基地局装置2に送信する。許可IDを含む接続要求メッセージを送信すると、ステップS74に移行する。
ステップS74において、端末側制御部34は、端末側アンテナ31および端末側受信部33を介して、小規模基地局装置2から接続セットアップメッセージを受信したか否かを判断する。ステップS74において、接続セットアップメッセージを受信したと判断された場合は、ステップS75に移行し、接続セットアップメッセージを受信していないと判断された場合は、ステップS76に移行する。
ステップS75において、端末側制御部34は、小規模基地局装置2との通信を開始する。小規模基地局装置2との通信が開始されると、全ての処理手順を終了する。
ステップS76において、端末側制御部34は、端末側アンテナ31および端末側受信部33を介して、小規模基地局装置2から不許可メッセージを受信したか否かを判断する。ステップS76において、不許可メッセージを受信したと判断された場合は、ステップS77に移行し、不許可メッセージを受信していないと判断された場合は、ステップS74に戻る。
ステップS77において、端末側制御部34は、不図示の表示部に、不許可メッセージを表示する。不許可メッセージを表示すると、全ての処理手順を終了する。
以上のように本実施の形態の通信システム4によれば、報知情報に含まれる特定PIDのプリアンブルを小規模基地局装置2に送信した移動端末装置3のうち、予め許可IDを与えられた移動端末装置3のみが、大規模基地局装置1から小規模基地局装置2へのハンドオーバを許可され、小規模基地局装置2との通信を行うことができる。
これによって、たとえばイベント会場などにおいて、警備員などの特定のユーザが使用する移動端末装置3のみに許可IDを与えておくことによって、大規模基地局装置1との接続が困難な場合でも、特定のユーザの移動端末装置3は、小規模基地局装置2と通信することができるようになる。
したがって、イベント会場で事故が発生したときのような緊急時に、優先的に通信を可能とすべき警備員などの移動端末装置3に対して、通信回線を安定的に確保することができる。
このように本実施の形態では、(a)移動端末装置3が小規模基地局装置2との接続を希望していること、および(b)小規模基地局装置2の使用を許可されていることを示す許可IDが確認されていること、という条件を満たした場合に限り、大規模基地局装置1が、大規模基地局装置1から小規模基地局装置2へのHOを実行させる。
移動端末装置3は、特定PIDのプリアンブルを大規模基地局装置1に送信することによって、小規模基地局装置2との接続を希望していることを大規模基地局装置1に示すことができる。また大規模基地局装置1は、移動端末装置3から許可IDを含む接続要求メッセージを受信することによって、許可IDを確認することができる。
また本実施の形態では、大規模基地局装置1は、大規模基地局側制御部14によって、特定PIDを含む報知情報を報知する。大規模基地局装置1は、認証部16によって、許可IDを含む接続要求メッセージを移動端末装置3から受信し、この許可IDがネットワーク装置によって認証されたと判断すると、指示部17によって、HO情報を小規模基地局装置2に送信するとともに、HO指示を移動端末装置3に送信する。このように構成される大規模基地局装置1を備えることによって、前述のように緊急時に通信回線を安定的に確保することができる通信システム4を実現することができる。
また本実施の形態では、小規模基地局装置2は、大規模基地局装置1からHO情報を受信すると、小規模基地局側判断部25によって、特定PIDのプリアンブルを移動端末装置3から受信したか否かを判断する。受信したと判断されると、小規模基地局装置2は、HO処理部26によって、許可IDを含む接続要求メッセージを移動端末装置3から受信したか否かを判断し、受信したと判断すると、移動端末装置3との接続処理を行う。このように構成される小規模基地局装置2を備えることによって、前述のように緊急時に通信回線を安定的に確保することができる通信システム4を実現することができる。
このように小規模基地局装置2は、特定PIDのプリアンブルを受信したと判断し、かつ許可IDを含む接続要求メッセージを受信したと判断すると、移動端末装置3との接続処理を行う、すなわち移動端末装置3を受け入れると判断する。換言すれば、小規模基地局装置2は、特定PIDのプリアンブルを受信したか否か、および許可IDを含む接続要求メッセージを受信したか否かに基づいて、移動端末装置3を受け入れるか否かを判断する。
小規模基地局装置2は、このような構成に限定されず、たとえば、特定PIDのプリアンブルを受信したか否かに基づいて、移動端末装置3を受け入れるか否かを判断するように構成されてもよい。このように構成された場合でも、本実施の形態と同様の効果を得ることができ、前述のように緊急時に通信回線を安定的に確保することができる通信システム4を実現することができる。
以上のように本実施の形態の通信システム4は、特定PIDが設定された場合には、ネットワーク装置が、報知情報に特定PIDを含めるように構成されている。通信システム4は、このような構成に限定されない。
通信システム4は、たとえば、ネットワーク装置が、大規模基地局装置1におけるトラフィック量などに応じて、報知情報に特定PIDを含めるか否かを判断し、判断結果に基づいて、報知情報に特定PIDを含めるか否かを変更するように構成されてもよい。また、ネットワーク装置に代えて、大規模基地局装置1または小規模基地局装置2が、大規模基地局装置1におけるトラフィック量などに応じて、報知情報に特定PIDを含めるか否かを判断するように構成されてもよい。
この場合、ネットワーク装置、大規模基地局装置1、または小規模基地局装置2は、たとえば、大規模基地局装置1におけるトラフィック量が、予め定める閾値を超えると、報知情報に特定PIDを含めると判断し、特定PIDを含む報知情報を、移動端末装置3に報知する。
また本実施の形態では、移動端末装置3は、ユーザによって小規模基地局装置2との接続指示が入力された場合に、小規模基地局装置2と接続するための処理を開始するように構成されている。このような構成に限定されず、移動端末装置3が、特定PIDを受信したか否かに基づいて、小規模基地局装置2と接続するための処理を開始するか否かを決定するようにしてもよい。この場合、移動端末装置3は、特定PIDを受信したと判断すると、小規模基地局装置2と接続するための処理を開始する。