JP5778629B2 - 無線通信システムにおけるランダムアクセス方法、無線通信システム、無線端末及び基地局装置 - Google Patents

無線通信システムにおけるランダムアクセス方法、無線通信システム、無線端末及び基地局装置 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システムにおけるランダムアクセス方法、無線通信システム、無線端末及び基地局装置に関する。本発明は、例えば、次世代移動通信システムに用いると好適である。
携帯電話などの移動通信システムは、現在、ＣＤＭＡ方式による第三世代方式がサービスを開始しているが、より高速な通信が可能となる次世代移動通信システム（ＬＴＥ：Long Term Evolution）の検討が３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）（Ｒ）で進められている（後記の非特許文献１参照）。そこでは、伝送レートの高速化に加えて、伝送遅延の削減が議論されている。
移動通信システムにおいては、基地局装置（evolved Node B：ｅＮＢ）と無線端末である移動局装置（User Equipment：ＵＥ）とが通信を開始するに当たって、ＵＥが最初に送信を行なうためのチャネルが用意される。３ＧＰＰにおいては、これをランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）と呼び、ＲＡＣＨによる通信開始手順をランダムアクセスと呼ぶ（後記の非特許文献２参照）。
ＲＡＣＨには、ｅＮＢがＵＥからの送信を識別するための最小限の情報が含まれる。また、ＲＡＣＨは通信開始時に使用され、以降の通信には個別チャネル（または共有チャネル）が使用されるため、複数のＵＥが同時に使用しなければ、ＵＥ同士で共通に使用することができる。そこで、ＲＡＣＨには、シグネチャと呼ばれる識別子を適用し、これによりｅＮＢがＲＡＣＨで同時に送信してくるＵＥを識別できるようにしている。
ランダムアクセスは、次の４つの場合、即ち、（１）初回データを送信する場合、（２）下りデータ発生時に上りの同期を確立する場合、（３）上りデータ発生時に上りデータ送信を要求する場合、（４）ハンドオーバを実行する際移動先基地局と同期をとる場合、に実行される。なお、ｅＮＢからＵＥへの方向が「下り」（ダウンリンク：ＤＬ）であり、その逆の方向が「上り」（アップリンク：ＵＬ）である。
ここで、（１）初回データ送信時及び（３）上りデータ送信時において、ＵＥは使用可能なシグネチャ（プリアンブル）の中からランダムに一つを選んで使用する（Contention Based Random Access Procedure）。従って、低い確率ではあるが、複数のＵＥが同時に同じシグネチャで送信を行なうことが起こり得る。
一方、（２）下りデータ送信時はｅＮＢがＵＥにあらかじめ個別のシグネチャを割り当て、（４）ハンドオーバの場合にも、シグネチャの衝突が発生すると接続の瞬断や場合によっては通信切断となるため、ハンドオーバするＵＥにはあらかじめ個別のシグネチャを割り当てる方法が適用される（Non-contention Based Random Access Procedure）。
（ａ）Contention Based Random Access Procedure
図２０に、前記非特許文献２記載の、前記（１）及び（３）の場合に用いられるランダムアクセス手順の例を示す。
ＵＥは、上りデータが発生すると、ランダムに選択したシグネチャを含むメッセージ（Random Access Preamble）＃１−１（上り送信要求）をｅＮＢ宛にＲＡＣＨにて送信する（ステップＳ１０１）。その際、複数のＵＥが同時に同じシグネチャを用いて送信を開始してしまい、競合することが起こりうる。しかし、競合が生じたとしても、この段階でｅＮＢは有効なＵＥのＩＤを認識できないため、どのＵＥ間でシグネチャの競合が生じたのかはわからない。
前記メッセージ＃１−１（シグネチャ）を受けたｅＮＢは、上り通信のための同期信号や送信許可などとともに、受信した前記メッセージ＃１−１に対する応答メッセージ（Random Access Response）＃１−２を返信する（ステップＳ１０２）。当該応答メッセージ＃１−２は、複数のＵＥが同時にＲＡＣＨにて送信を行なってきた場合には当該複数のＵＥ宛に返信される。
次いで、前記応答メッセージ＃１−２を受けたＵＥは、自局ＩＤをメッセージ（Scheduled Transmission）＃１−３にて送信してＵＬ通信のスケジューリングをｅＮＢに要求する（ステップＳ１０３）。
ｅＮＢは、このメッセージ＃１−３を受信することにより、有効なＵＥのＩＤ（以下、端末ＩＤともいう）を認識できるので、どのＵＥ間でシグネチャの競合が発生したかを認識することができ、競合が発生していればメッセージ（Contention Resolution）＃１−４を該当ＵＥ宛に送信することで、競合解決を行なう（ステップＳ１０４）。
（ｂ）Non-contention Based Random Access Procedure
図２１に、前記非特許文献２記載の、前記（２）及び（４）の場合に用いられるランダムアクセス手順（Non-contention Based Random Access Procedure）の例を示す。
まず、ｅＮＢは、管理しているＵＥに対して、メッセージ（Random Access Preamble assignment）＃２−１により、予め個別シグネチャを割り当てておく（ステップＳ２０１）。
ＵＥは、前記メッセージ＃２−１によりｅＮＢから割り当てられた個別シグネチャを用いてｅＮＢに対してＵＬ同期要求を行なう。即ち、ＵＥは、個別シグネチャ含むメッセージ＃２−２をＲＡＣＨにてｅＮＢ宛に送信する（ステップＳ２０２）。
ｅＮＢは、当該メッセージ＃２−２を受信すると、上り通信のための同期信号や送信許可などとともに、当該メッセージに対する応答メッセージ＃２−３を返信する（ステップＳ２０３）。
前記のように、非特許文献２では、ランダムアクセスに関して２種類のプロシージャが検討されているため、例えば、前記（２）下りデータ発生時に上りの同期を確立する場合と、前記（３）上りデータ発生時に上りデータの送信要求を行なう場合とで、それぞれ異なるプロシージャが同時進行することになる。
このように異なるプロシージャがそれぞれ同時進行してしまうと、それぞれのプロシージャで個別のリソース（前記シグネチャなど）が必要となるため、プロシージャが進行している最中は２種類のシグネチャが割り当てられることにより、シグネチャが無駄に使われることになる。
そこで、本発明の目的の一つは、前記複数のランダムアクセスのいずれかを選択的に実行できるようにすることにある。
また、前記ランダムアクセスで用いるシグネチャ等のリソースの有効利用を図ることも本発明の目的の一つである。
なお、前記目的に限らず、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作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の一つとして位置付けることができる。
（１）第１の案として、例えば、基地局装置と無線端末とをそなえた無線通信システムにおけるランダムアクセス方法であって、前記無線端末は、コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第１のランダムアクセスの実施中に、新規に非コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第２のランダムアクセスを実施する要求であるメッセージを受信したか、又は、前記第２のランダムアクセスの実施中に、新規に前記第１のランダムアクセスを実施する要求が生じた場合に、前記第１のランダムアクセスで用いられる、前記無線端末がランダムに選択した第１のプリアンブルと、前記第２のランダムアクセスで用いられる、前記基地局装置が前記無線端末に割り当てた第２のプリアンブルとのいずれか一方を選択し、選択したプリアンブルを用いたランダムアクセスのみを実施する、無線通信システムにおけるランダムアクセス方法を用いることができる。
（２）また、第２の案として、例えば、基地局装置と無線端末とをそなえた無線通信システムにおいて、前記無線端末は、コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第１のランダムアクセスの実施中に、新規に非コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第２のランダムアクセスを実施する要求であるメッセージを受信したか、又は、前記第２のランダムアクセスの実施中に、新規に前記第１のランダムアクセスを実施する要求が生じた場合に、前記第１のランダムアクセスで用いられる、前記無線端末がランダムに選択した第１のプリアンブルと、前記第２のランダムアクセスで用いられる、前記基地局装置が前記無線端末に割り当てた第２のプリアンブルとのいずれか一方を選択し、選択したプリアンブルを用いたランダムアクセスのみを実施し、前記基地局装置は、前記無線端末とデータ通信を行なう、無線通信システムを用いることができる。
（３）さらに、第３の案として、例えば、コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第１のランダムアクセスの実施中に、新規に非コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第２のランダムアクセスを実施する要求であるメッセージを受信したか、又は、前記第２のランダムアクセスの実施中に、新規に前記第１のランダムアクセスを実施する要求が生じた場合に、前記第１のランダムアクセスで用いられる、無線端末がランダムに選択した第１のプリアンブルと、前記第２のランダムアクセスで用いられる、基地局装置が前記無線端末に割り当てた第２のプリアンブルとのいずれか一方を選択する選択手段と、選択したプリアンブルを用いたランダムアクセスのみを実施する実施手段と、を有する、無線端末を用いることができる。
（４）また、第４の案として、例えば、コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第１のランダムアクセスの実施中に、新規に非コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第２のランダムアクセスを実施する要求であるメッセージを受信したか、又は、前記第２のランダムアクセスの実施中に、新規に前記第１のランダムアクセスを実施する要求が生じた場合に、前記第１のランダムアクセスで用いられる、無線端末がランダムに選択した第１のプリアンブルと、前記第２のランダムアクセスで用いられる、基地局装置が前記無線端末に割り当てた第２のプリアンブルとのいずれか一方を選択し、選択したプリアンブルを用いたランダムアクセスのみを実施する前記無線端末とデータ通信を行なう通信手段を有する、基地局装置を用いることができる。
前記本発明によれば、前記複数のランダムアクセスのいずれかを選択的に実行することができる。
また、前記ランダムアクセスで用いるシグネチャ等のリソースの有効利用を図ることができる。さらに、ランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）の干渉を抑制することができる。
本発明の第１実施形態に係る基地局（ｅＮＢ）の機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る移動局（ＵＥ）の機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るランダムアクセス手順（方法）を説明するシーケンス図である。 図３に示すランダムアクセス手順実施時のｅＮＢの動作を説明するフローチャートである。 図３に示すランダムアクセス手順実施時のＵＥの動作を説明するフローチャートである。 異なるランダムアクセス手順が同時進行する場合を説明するシーケンス図である。 本発明の第２実施形態に係るランダムアクセス手順（方法）を説明するシーケンス図である。 図７に示すランダムアクセス手順実施時のｅＮＢの動作を説明するフローチャートである。 図７に示すランダムアクセス手順実施時のＵＥの動作を説明するフローチャートである。 第２実施形態の第１変形例を説明するシーケンス図である。 第２実施形態の第２変形例を説明するシーケンス図である。 本発明の第３実施形態に係るランダムアクセス手順（方法）を説明するシーケンス図である。 図１０に示すランダムアクセス手順実施時のｅＮＢの動作を説明するフローチャートである。 図１０に示すランダムアクセス手順実施時のＵＥの動作を説明するフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係るランダムアクセス手順（方法）を説明するシーケンス図である。 図１３に示すランダムアクセス手順実施時のｅＮＢの動作を説明するフローチャートである。 図１３に示すランダムアクセス手順実施時のＵＥの動作を説明するフローチャートである。 本発明の第５実施形態に係るランダムアクセス手順（方法）を説明するシーケンス図である。 本発明の第６実施形態に係るランダムアクセス手順（方法）を説明するシーケンス図である。 従来のランダムアクセス手順（コンテンションベースランダムアクセス手順）を説明するシーケンス図である。 従来のランダムアクセス手順（非コンテンションベースランダムアクセス手順）を説明するシーケンス図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることはいうまでもない。
〔１〕第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態に係る基地局装置（ｅＮＢ）の機能ブロック図であり、図２は本発明の第１実施形態に係る移動局装置（ＵＥ）の機能ブロック図であり、これらのｅＮＢ１０とＵＥ２０とで無線通信システムが構成される。なお、ｅＮＢ１０及びＵＥ２０は前記無線通信システムにおいて複数存在することができる。また、これらの図１及び図２に示す構成は、以降の第２乃至第４実施形態においても、特に断らない限り、共通である。さらに、本例での基地局装置１０は、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）の機能の一部又は全部を具備するＬＴＥでのｅＮＢであることを想定しているが、ＬＴＥよりも前の世代での（ＲＮＣの機能が組み込まれない）基地局であっても構わない。加えて、コンテンションベースランダムアクセス手順と、非コンテンションベースランダムアクセス手順の両方法が規定された基地局であれば、どのシステムの基地局であっても構わない。
（ｅＮＢの説明）
図１に示すｅＮＢ１０は、その要部の機能に着目すると、例えば、アンテナ１１と、送受信部と、バッファ部１３と、判定部１４と、シグネチャ管理部１５と、無線リソース管理部１６とをそなえる。
ここで、アンテナ１１は、ＵＥ２０からの上り無線信号を受信する一方、ＵＥ２０への下り無線信号を送信するものである。当該アンテナ１１は、送受信に共用であるが、送信と受信とで個別に設けられていてもよい。
送受信部（送信手段、受信手段）１２は、アンテナ１１で受信された上り無線信号について所定の受信処理を行なう一方、バッファ部１３からのデータ（下りデータ）について所定の送信処理を行なうものである。
前記受信処理には、例えば、低雑音増幅、ベースバンド周波数への周波数変換（ダウンコンバート）、利得調整、所定の復調方式による復調、所定の復号方式による復号などが含まれる。一方、前記送信処理には、前記上り送信データの所定の符号化方式による符号化、符号化データの所定の変調方式（ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ等）による変調、所定の無線フレームの生成、無線周波数への周波数変換（アップコンバート）、電力増幅などが含まれる。前記無線フレームには、例えば、ＯＦＤＭＡやＯＦＤＭＡに準拠した無線フレームを適用できる。
バッファ部１３は、シグネチャ管理部１５からの制御の下、ＵＥ２０宛の下りデータを一時的に保持するものであり、判定部（判別手段）１４は、送受信部１２で受信処理された上りデータ（メッセージ）を基にＵＬ同期要求やＵＬスケジューリング要求がＵＥ２０から求められているか否かを判定して、ＵＥ２０においてランダムシグネチャと個別シグネチャのいずれが選択されたかを判別する機能を具備する。
なお、本例において、ランダムシグネチャとは、ＵＥ２０において生成されたランダムに生成されたシグネチャ（第１の情報）を意味し、個別シグネチャとは、ｅＮＢ１０がＵＥ２０に割り当てた（送信した）シグネチャ（第２の情報）を意味する。また、詳細な前記判定（判別）手法については後述する。
シグネチャ管理部（管理手段）１５は、ランダムアクセス（プロシージャ）に用いるシグネチャ（Random Access Preamble）（以下、プリアンブルともいう）を管理するとともに、ランダムアクセスに用いるＵＥ２０宛の下りメッセージを生成するもので、ＵＥ２０に対するシグネチャの割当、解放を行なう機能も具備する。なお、前記解放は、判定部１４での判定結果に応じて実施する。
無線リソース管理部１６は、ＵＥ２０との通信（ランダムアクセス時の通信も含む）に用いるＵＬ及びＤＬの無線リソース〔チャネル周波数や時間（送受信タイミング）など〕とその割り当てとを管理するもので、例えば前記ＯＦＤＭＡの場合であれば、サブチャネル周波数とシンボル時間とで規定される２次元の送受信領域（バーストと呼ばれる）の配置（マッピング）を管理する機能を具備する。
加えて、この無線リソース管理部１６は、ＵＥ２０において選択されなかったシグネチャに対応するランダムアクセスの過程でＵＥ２０から受信されるはずであった上りメッセージ（第３の情報）に応じた制御を実施する制御手段としての機能も果たす。
（ＵＥの説明）
一方、図２に示すＵＥ２０は、その要部の機能に着目すると、例えば、アンテナ２１と、送受信部２２と、バッファ部２３と、シグネチャ管理部２４と、アクセス判定部２５と、識別子付与部２６とをそなえる。
ここで、アンテナ２１は、ｅＮＢ１０からの下り無線信号を受信する一方、ｅＮＢ１０への上り無線信号を送信するものである。当該アンテナ２１も、送受信に共用であるが、送信と受信とで個別に設けられていてもよい。
送受信部（送信手段、受信手段）２２は、アンテナ２１で受信された下り無線信号について所定の受信処理を行なう一方、バッファ部２３からのデータ（上りデータ）及び識別子付与部２６経由のｅＮＢ宛の上りメッセージ（Random Access PreambleやScheduled Transmissionメッセージ）について所定の送信処理を行なうものである。
ＵＥ２０においても、前記受信処理には、例えば、低雑音増幅、ベースバンド周波数への周波数変換（ダウンコンバート）、利得調整、所定の復調方式による復調、所定の復号方式による復号などが含まれる。一方、前記送信処理には、前記上り送信データの所定の符号化方式による符号化、符号化データの所定の変調方式（ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ等）による変調、所定の無線フレームへの上りデータの多重（マッピング）、無線周波数への周波数変換（アップコンバート）、電力増幅などが含まれる。
バッファ部２３は、シグネチャ管理部２４からの制御の下、ｅＮＢ１０宛の上りデータを一時的に保持するものであり、シグネチャ管理部２４は、ランダムアクセス処理（プロシージャ）に用いるシグネチャ（Random Access Preamble）を管理するものである。
アクセス判定部２５は、シグネチャ管理部２４と連携して、ランダムアクセス手順に用いる所定のメッセージを生成するもので、ここでは、シグネチャの多重割当が生じているか否か、即ち、ｅＮＢ１０から割り当てられた個別シグネチャと、自局（シグネチャ管理部２４）でランダムに生成したランダムシグネチャとが存在するか否かを監視（確認）し、多重割当時にいずれのシグネチャを有効とするかを判定する機能を具備する。
識別子付与部２６は、アクセス判定部２５で生成されたｅＮＢ１０宛の上りメッセージ（例えば、端末ＩＤを通知するメッセージ等）に、ＵＥ２０において上りデータも発生しているため上りデータの送信（ＵＬスケジューリング）を要求するメッセージや、ｅＮＢ１０に下りデータが到着しているため下りデータ受信に必要なＵＬ同期要求に対するＵＬ同期確認も兼ねていることを示す情報（識別子やフラグ等）を付与する機能を具備する。なお、ＵＬ同期確認とは、ＵＥ２０はｅＮＢ１０からのＵＬタイミング情報を正しく受信したためＵＬ同期は確保できた、ということをｅＮＢ１０に通知（確認応答）することである。
（ランダムアクセス手順の説明）
以下、上述のごとく構成された本例の無線通信システムの動作（ランダムアクセス手順）について、図３〜図５を参照しながら詳述する。なお、図３は本例のランダムアクセス手順（方法）を説明するシーケンス図、図４は本例のランダムアクセス手順実施時のｅＮＢ１０での動作を説明するフローチャート、図５は本例のランダムアクセス手順実施時のＵＥ２０での動作を説明するフローチャートである。
なお、図２０及び図２１の表記と同様に、以降において、＃１−１〜＃１−４を付して示すメッセージは、本来、コンテンションベースランダムアクセス手順（第１のランダムアクセス）で用いられるメッセージを表し、＃２−１〜＃２−３を付して示すメッセージは、本来、非コンテンションベースランダムアクセス手順（第２のランダムアクセス）で用いられるメッセージを表すものとする。
まず、ＵＥ２０において上りデータが発生しバッファ部２３に当該上りデータが保持されると（図５のステップＢ１）、ＵＥ２０は、シグネチャ管理部２４にてランダムシグネチャ（Random Access Preamble）を生成、記憶する（図５のステップＢ２）。つまり、シグネチャ管理部２４は、ｅＮＢ１０への上りデータ発生時に実行すべきコンテンションベースランダムアクセスに用いるシグネチャを生成する生成手段としての機能を具備する。
そして、ＵＥ２０は、アクセス判定部２５にて、当該シグネチャを含むランダムアクセスプリアンブルメッセージ（上り送信要求）＃１−１を生成して送受信部２２経由でアンテナ２１からｅＮＢ１０に向けて送信する（図３のステップＳ１ａ及び図５のステップＢ３）。
ｅＮＢ１０は、前記上り送信要求メッセージ＃１−１を受信すると、上り通信のための同期信号や送信許可などとともに、受信した前記上り送信要求メッセージ＃１−１に対する応答メッセージ（Random Access Response）＃１−２を返信する（図３のステップＳ２）。当該応答メッセージ＃１−２は、複数のＵＥ２０が同時にＲＡＣＨにて送信を行なってきた場合には当該複数のＵＥ２０宛に返信される。
ここで、当該応答メッセージ＃１−２の送信前に、ｅＮＢ１０においてＵＥ２０宛の下りデータが上位装置から到着し（バッファ部１３に下りデータが存在し）（図４のステップＡ１）、その受信処理を終了することができなかった等の理由で、ＵＥ２０が送信した前記上り送信要求メッセージ＃１−１を認識できなかったとする。
この場合、ｅＮＢ１０は、シグネチャ管理部１５にて、前記下りデータの宛先ＵＥ２０がランダムアクセス（ＵＬ同期要求）するのに用いるべきシグネチャ（個別シグネチャ：第２の情報）を生成、記憶し（図４のステップＡ２）、当該個別シグネチャをシグネチャ割当メッセージ（RA Preamble Assignment）＃２−１にて送受信部１２経由で前記宛先ＵＥ２０に送信する（図３のステップＳ１ｂ及び図４のステップＡ３）。
これらの上り送信要求メッセージ＃１−１（図３のステップＳ１ａ）とシグネチャ割当メッセージ＃２−１（図３のステップＳ１ｂ）の送信終了段階では、ｅＮＢ１０において「どのＵＥ２０がどのシグネチャを使用しているか」を認識することができない。つまり、どのＵＥ２０について２つのシグネチャ（Random PreambleとDedicated Preamble）が発行されているかを認識できない。これは、前記非特許文献２において、いずれのメッセージにもＵＥ２０を識別する情報（端末ＩＤ）が含まれないこととなっているからである。
前記非特許文献２によれば、端末ＩＤは、メッセージ（Scheduled Transmission）＃１−３に含めることができるとされているから、その場合、ｅＮＢ１０において、どのＵＥ２０がどのシグネチャを使っているかを識別できるのは、ＵＥ２０から当該メッセージ＃１−３（図３のステップＳ３）を受信した後である。
これに対し、ＵＥ２０では、自局２０の端末ＩＤをｅＮＢ１０に通知したか否かに関わらず、上り送信要求メッセージ＃１−２（図３のステップＳ１ａ）とシグネチャ割当メッセージ＃２−１（図３のステップＳ１ｂ）の送信終了段階で、自局生成のランダムシグネチャ（Random Preamble）と、ｅＮＢ１０から割り当てられた個別シグネチャ（Dedicated Preamble）とが両方存在していること、つまり、前記２種類のランダムアクセスの発生を認識（検出）することができる。
このように、１台のＵＥ２０に対して複数のシグネチャが発行された場合、ＵＥ２０は、いずれのシグネチャを使用するかを判断する。即ち、ＵＥ２０は、前記ステップＳ２によりｅＮＢ１０からの個別シグネチャの割当（受信）があると（図５のステップＢ４）、アクセス判定部２５が、２つのシグネチャ（プリアンブル）の多重割当が生じているか否かをシグネチャ管理部２４と連携して確認する（図５のステップＢ５）。
その結果、多重割当が生じていれば（ステップＢ５のｙｅｓルート）、ＵＥ２０（アクセス判定部２５）は、ｅＮＢ１０から割り当てられた個別シグネチャを無視し（図３のステップＳ１ｃ及び図５のステップＢ６）、自局で生成したランダムシグネチャを有効なシグネチャとして選択する。つまり、アクセス判定部２５は、前記２つのシグネチャのいずれか一方を選択する選択手段としての機能を具備する。なお、多重割当が生じていない場合も、ＵＥ２０において、自局生成のランダムシグネチャが有効になる（ステップＢ５のｎｏルート）。
これにより、ＵＥ２０で生成したランダムシグネチャによるランダムアクセス手順（コンテンションベースランダムアクセス手順）が有効となり、ＵＥ２０は、コンテンションベースランダムアクセス手順を継続する。
即ち、ＵＥ２０は、メッセージ＃１−３を生成してｅＮＢ１０へ送信する（図３のステップＳ３及び図５のステップＢ７）。その際、ＵＥ２０は、自局宛の下りデータがｅＮＢ１０に到着していることを前記シグネチャ割当メッセージ＃２−１の受信により認識しているため、好ましくは、当該メッセージ＃１−３に、「下りデータを受信するために必要なＵＬ同期確認も兼ねている」ことを示す情報（識別子やフラグ）を、識別子付与部２６により付与して送信する。ＵＬ同期確認とは、ＵＥ２０はメッセージ（Random Access Response）＃１−２に含まれるＵＬタイミング情報を正しく受信したためＵＬ同期は確保できた、ということを確認応答することである。
つまり、選択されなかった非コンテンションランダムアクセスの過程でｅＮＢ１０に対して送信するはずであったＵＬ同期要求（第３の情報）は、ＵＬ同期のためにｅＮＢ１０からＵＬタイミング情報を受信するためのメッセージであるが、選択されたコンテンションベースランダムアクセスの過程＃１−２で、ＵＥ２０は既に該タイミング情報は取得している。そこで、送信すべきメッセージ＃１−３に、ＵＬ同期は取得できたことをｅＮＢ１０に通知するために、ＵＬ同期確認を付与してｅＮＢ１０に送信する。
ただし、ｅＮＢ１０では、前述したごとくメッセージ＃１−３を受信した時点で、シグネチャが二重に割り当てられているＵＥ２０を識別できるから、前記識別子やフラグが明示的に付与されていなくても、当該ＵＥ２０からのメッセージ＃１−３はＵＬ同期要求を兼ねていると暗黙的に判断することもできる。
ｅＮＢ１０では、前記メッセージ（兼ＵＬ同期確認）＃１−３の受信を認識すると（図４のステップＡ４のｙｅｓルート）、当該ＵＥ２０に対して割り当てた個別シグネチャが同ＵＥ２０において無視された（ＵＥ２０で生成したランダムシグネチャが優先された）と判定部１４にて判断するから、シグネチャ管理部１５において、当該ＵＥ２０に対して割り当てた個別シグネチャを解放する（図３のステップＳ３−１及び図４のステップＡ５）。
したがって、ｅＮＢ１０が割り当てた個別シグネチャによるランダムアクセス手順（非コンテンションベースランダムアクセス手順）は停止され、ＵＥ２０に割り当てた個別シグネチャをランダムアクセス手順の途中で（早期に）解放することができ、シグネチャの有効利用を図ることができる。なお、前記メッセージ＃１−３がＵＬ同期確認を兼ねていないと認識した場合（ステップＡ４でｎｏの場合）、下りデータが到着しておらず、通常の上りデータ通信だけが発生しているケースであるため、ｅＮＢ１０は、メッセージ＃１−４の送信を行なう（ステップＡ７）。
また、ｅＮＢ１０は、無線リソース管理部１６により、前記ＵＬ同期確認（第３の情報）に応じた処理（制御）、例えば、下りデータのスケジューリングを開始する（図４のステップＡ６）。
また、ｅＮＢ１０は、前記メッセージ（兼ＵＬ同期確認）＃１−３の受信により、シグネチャ割当メッセージ＃２−１に対する応答（Random Access Preamble）がＵＥ２０から無くても良いことを認識することができるから、シグネチャ割当メッセージ＃２−１の無駄な再送を回避することができる。さらに、ｅＮＢ１０は、個別シグネチャの割り当てを行なったにも関わらず、コンテンションベースランダムアクセス手順で用いられるメッセージ＃１−３を受信していることから、ＵＥ２０において上りデータも発生していることを認識できる。
ｅＮＢ１０は、前記メッセージ（兼ＵＬ同期確認）＃１−３を受信することにより、有効なＵＥ２０のＩＤがわかるので、どのＵＥ間でシグネチャの競合が発生したのかを認識することができ、競合解決（Contention Resolution）メッセージ＃１−４を該当ＵＥ２０宛に送信することで、競合の解決を行なう（図３のステップＳ４）。
以上のように、本例のランダムアクセス方法によれば、上りデータと下りデータとが同時期に発生したＵＥ２０が存在しても、当該ＵＥ２０は、自局で生成したシグネチャを選択してコンテンションベースランダムアクセスを継続するから、例えば図６に示すように、あるＵＥ２０に対して、前記２種類のランダムアクセス手順が最後まで同時進行することがない。したがって、ランダムアクセスの制御プレーンを簡素化することができ、また、ランダムアクセスに用いるシグネチャの有効利用を図ることができる。さらに、ランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）の干渉を抑制することができる。
ただし、前記２種類のランダムアクセス手順は、それぞれ同時進行させることも可能である。したがって、例えば、前記メッセージ（兼ＵＬ同期確認）＃１−３が他のＵＥと競合していた場合、ＵＥ２０は、ｅＮＢ１０から通知される競合解決メッセージ＃１−４を参照することにより、競合が生じたことがわかる。この場合、非コンテンションベースランダムアクセスを継続すると、ＵＬ同期を確保するために時間を要する可能性があるため、前記メッセージ＃２−１によりｅＮＢ１０から割り当てられた個別シグネチャを使って、非コンテンションベースランダムアクセスを同時実行することもできる。ただし、その際は、該ＵＥ２０に対する個別シグネチャの有効期限を長く設定しておく必要がある。
また、コンテンションベースランダムアクセスの継続中に、選択されなかった非コンテンションベースランダムアクセスの過程でｅＮＢ１０に送信されるはずであった情報（ＵＬ同期確認）をｅＮＢ１０に送信するから、上りデータの送信処理とともに下りデータの受信処理も確実に実施することができる。
さらに、前記ＵＬ同期要求は、選択されたコンテンションベースランダムアクセスの過程でｅＮＢ１０に送信されるものとされている上りメッセージ＃１−３と兼用にすることで、ＵＬ同期確認に個別の上りメッセージを用意（定義）する必要がなく、無線リソースの有効利用を図ることができる。
また、本例では、後述する第２実施形態に比して、ｅＮＢ１０とＵＥ２０との間で送受するメッセージ数を削減できるから、さらなる無線リソースの有効利用や、再送制御（ＨＡＲＱ：Hybrid Automatic Repeat reQuest）によるエラーリカバリの短縮を図ることができる。
〔２〕第２実施形態
図７は本発明の第２実施形態に係るランダムアクセス手順を説明するシーケンス図、図８は第２実施形態に係るランダムアクセス手順実施時のｅＮＢ１０での動作を説明するフローチャート、図９は第２実施形態に係るランダムアクセス手順実施時のＵＥ２０での動作を説明するフローチャートである。
本実施形態では、ＵＥ２０は、前記プリアンブルの多重割当が生じた場合、自局で生成したシグネチャ（第１の情報）の方を無視し、ｅＮＢ１０から割り当てられた個別シグネチャ（第２の情報）を選択する。よって、非コンテンションベースランダムアクセス手順が継続することになる。
まず、ＵＥ２０において上りデータが発生しバッファ部２３に当該上りデータが保持されると（図９のステップＢ１１）、ＵＥ２０は、シグネチャ管理部２４にてランダムなシグネチャ（Random Access Preamble）を生成、記憶し（図９のステップＢ１２）、アクセス判定部２５にて、当該シグネチャを含む上り送信要求（Random Access Preamble）メッセージ＃１−１を生成して送受信部２２経由でアンテナ２１からｅＮＢ１０に向けて送信する（図７のステップＳ１ａ及び図９のステップＢ１３）。
ｅＮＢ１０は、前記上り送信要求メッセージ＃１−１を受信すると、上り通信のための同期信号や送信許可などとともに、受信した前記上り送信要求メッセージに対する応答メッセージ（Random Access Response）＃１−２を返信する（図７のステップＳ２）。当該応答メッセージ＃１−２は、複数のＵＥ２０が同時にＲＡＣＨにて送信を行なってきた場合には当該複数のＵＥ２０宛に返信される。
ここで、本例においても、当該応答メッセージ＃１−２の送信前に、ｅＮＢ１０においてＵＥ２０宛の下りデータが上位装置から到着し（バッファ部１３に下りデータが存在し）（図８のステップＡ１１）、その受信処理を終了することができなかった等の理由で、ＵＥ２０が送信した前記上り送信要求メッセージ＃１−１を認識できなかったとする。
この場合、ｅＮＢ１０は、シグネチャ管理部１５にて、前記下りデータの宛先ＵＥ２０がランダムアクセス（ＵＬ同期要求）するのに用いるべきシグネチャ（個別シグネチャ）を生成、記憶し（図８のステップＡ１２）、当該個別シグネチャをシグネチャ割当メッセージ（RA Preamble Assignment）＃２−１にて送受信部１２経由で前記宛先ＵＥ２０に送信する（図７のステップＳ１ｂ及び図８のステップＡ１３）。
前記シグネチャ割当メッセージ＃２−１を受信したＵＥ２０は、ｅＮＢ１０から割り当てられた個別シグネチャを含むメッセージ（Random Access Preamble）＃２−２をＲＡＣＨにてｅＮＢ１０宛に送信する（図７のステップＳ２ａ）。
ここで、ＵＥ２０では、上り送信要求メッセージ＃１−１（図７のステップＳ１ａ）とシグネチャ割当メッセージ＃２−１（図７のステップＳ１ｂ）の送信終了段階で、自局生成のランダムシグネチャと、ｅＮＢ１０から割り当てられた個別シグネチャとが両方存在していることを認識することができる。
そこで、ＵＥ２０は、いずれのシグネチャを使用するかを判断する。即ち、本例のＵＥ２０は、前記ステップＳ２によりｅＮＢ１０からのシグネチャ割当があると（図９のステップＢ１４）、アクセス判定部２５が、２つのシグネチャ（プリアンブル）の多重割当が生じているか否かをシグネチャ管理部２４と連携して確認する（図９のステップＢ１５）。
その結果、多重割当が生じていれば（ステップＢ１５のｙｅｓルート）、ＵＥ２０は、自局生成のランダムシグネチャ（ｅＮＢ１０に送信したシグネチャ）を無視し（図７のステップＳ１ｄ及び図９のステップＢ１６）、ｅＮＢ１０から割り当てられた個別シグネチャを有効なシグネチャとして選択する。なお、多重割当が生じていない場合も、個別シグネチャが有効になる（ステップＢ１５のｎｏルート）。
これにより、ｅＮＢ１０が割り当てた個別シグネチャによるランダムアクセス手順（非コンテンションベースランダムアクセス手順）が継続する。
その後、ＵＥ２０は、メッセージ＃１−３を生成してｅＮＢ１０へ送信する（図７のステップＳ３及び図９のステップＢ１７）。その際、ＵＥ２０は、上りデータも発生しているため、好ましくは、当該メッセージ＃１−３に、「上りデータの送信（スケジューリング）を要求するメッセージ（ＵＬスケジューリング要求）も兼ねている」ことを示す情報（識別子やフラグ）を、識別子付与部２６により付与して送信する。
つまり、選択されなかったコンテンションランダムアクセスの過程でｅＮＢ１０に対して送信するはずであったＵＬスケジューリング要求（第３の情報）を、ｅＮＢ１０宛のメッセージ＃１−３に付与してｅＮＢ１０に送信する。
ただし、ｅＮＢ１０では、前記メッセージ＃１−３を受信した時点で、シグネチャが二重に割り当てられているＵＥ２０を識別できるから、前記識別子やフラグが明示的に付与されていなくても、当該ＵＥ２０からのメッセージ＃１−３はＵＬスケジューリング要求を兼ねていると暗黙的に判断することもできる。
ｅＮＢ１０では、前記メッセージ＃１−３（兼ＵＬスケジューリング要求）の受信を認識すると（図８のステップＡ１４のｙｅｓルート）、当該ＵＥ２０に対して割り当てた個別シグネチャが同ＵＥ２０において有効とされたと判断することができるから、シグネチャ管理部１５において、当該ＵＥ２０から受信し管理しているランダムシグネチャを解放する（図７のステップＳ３−２及び図８のステップＡ１５）。
したがって、ＵＥ２０が生成したランダムシグネチャによるランダムアクセス手順（コンテンションベースランダムアクセス手順）は無効となり（停止され）、ランダムシグネチャをランダムアクセス手順の途中で（早期に）解放することができ、シグネチャの有効利用を図ることができる。
そして、ｅＮＢ１０は、無線リソース管理部１６により、前記ＵＬスケジューリング要求に応じた処理（制御）としてＵＬの無線リソース割当を実施する（図８のステップＡ１６）。なお、本例は、個別シグネチャが有効となるケースであるから、該ＵＥ２０向けに限りコンテンションベースランダムアクセス手順における競合解決メッセージ＃１−４の送信は不要であり停止することも可能である（図７のステップＳ４及び図８のステップＡ１７）。また、前記メッセージ＃１−３がＵＬスケジューリング要求を兼ねていないと認識した場合、ｅＮＢ１０は、処理を終える（図８のステップＡ１４のｎｏルート）。
以上のように、本例のランダムアクセス方法によれば、上りデータと下りデータとが同時期に発生したＵＥ２０が存在しても、ＵＥ２０は、ｅＮＢ１０から割り当てられたシグネチャを選択して非コンテンションベースランダムアクセスを継続するから、この場合も、あるＵＥ２０に対して、前記２種類のランダムアクセス手順が最後まで同時進行することがない。したがって、ランダムアクセスの制御プレーンを簡素化することができ、また、ランダムアクセスに用いるシグネチャの有効利用を図ることができる。さらに、ＲＡＣＨの干渉を抑制することができる。
また、ＵＥ２０は、非コンテンションベースランダムアクセスの継続中に、選択されなかったコンテンションベースランダムアクセスの過程でｅＮＢ１０に送信されるはずであった情報（ＵＬスケジューリング要求）をｅＮＢ１０に送信するから、上りデータの送信処理とともに下りデータの受信処理も確実に実施することができる。
さらに、ｅＮＢ１０に対する前記ＵＬスケジューリング要求は、上りメッセージ＃１−３と兼用にすることで、ＵＬスケジューリング要求に個別の上りメッセージを用意（定義）する必要がなく、無線リソースの有効利用を図ることができる。
なお、上述した第１及び第２実施形態では、ＵＥ２０からｅＮＢ１０に対して上り送信要求メッセージ＃１−１が送信された後に、ｅＮＢ１０からＵＥ２０に対してシグネチャ割当要求メッセージ＃２−１が送信されたイメージであるが、逆の順序でこれらのメッセージ＃１−１，＃２−１が送信された場合も、シグネチャの多重割当が生じることに変わりないから、いずれかのシグネチャを有効とすればよい。
（２．１）第１変形例
前記のｅＮＢ１０に対するＵＬスケジューリング要求を兼ねるメッセージは、例えば図１０に示すように、前記図７のステップＳ２ａで送信されるメッセージ（Random Access Preamble）＃２−２としてもよい。
この場合、ＵＥ２０は、メッセージ＃１−３を送信する必要がないため、当該メッセージ＃１−３の送信（ステップＳ３）を停止することができる。したがって、無駄な上りメッセージの送信を回避することができ、上り無線リソース（帯域）の有効利用を図ることができる。
また、ｅＮＢ１０では、メッセージ＃１−３を受信しなければ、どのＵＥ２０がどのプリアンブルを使っているかを認識できない（つまり管理できない）から、プリアンブルの解放も必要ない（図７にのステップＳ３−２を実行する必要がない）。したがって、ｅＮＢ１０でのプリアンブル管理の処理負荷を軽減することができる。
（２．２）第２変形例
さらに、前記のｅＮＢ１０に対するＵＬスケジューリング要求は、非コンテンションベースランダムアクセス手順の継続中に送信するのではなく、例えば図１１に示すように、該手順の完了後（ｅＮＢ１０からＵＥ２０に対するメッセージ＃２−３の送信後）、メッセージ＃２−３に対する応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号）とともに送信してもよい（図１１のステップＳ５）。また、メッセージ＃２−３の送信後に、個別の上りメッセージとして送信してもよい。
〔３〕第３実施形態
図１２は本発明の第３実施形態に係るランダムアクセス手順を説明するシーケンス図、図１３は第３実施形態に係るランダムアクセス手順実施時のｅＮＢ１０での動作を説明するフローチャート、図１４は第３実施形態に係るランダムアクセス手順実施時のＵＥ２０での動作を説明するフローチャートである。
本実施形態では、第１及び第２実施形態とは異なり、ＵＥ２０に個別シグネチャが割り当てられた状態で、ＵＥ２０において上りデータが発生した場合について説明する。
即ち、ｅＮＢ１０においてＵＥ２０宛の下りデータが上位装置から到着（バッファ部１３に下りデータが存在）すると（図１３のステップＡ２１）、ｅＮＢ１０は、シグネチャ管理部１５にて、前記下りデータの宛先ＵＥ２０がランダムアクセス（ＵＬ同期要求）するのに用いるべきシグネチャ（個別シグネチャ）を生成、記憶し（図１３のステップＡ２２）、当該個別シグネチャをシグネチャ割当メッセージ＃２−１（RA Preamble Assignment）にて送受信部１２経由で前記宛先ＵＥ２０に送信する（図１２のステップＳ１１及び図１３のステップＡ２３）。
ＵＥ２０は、前記シグネチャ割当メッセージ＃２−１を受信すると、これにより割り当てられた個別シグネチャをシグネチャ管理部２４にて記憶、管理する（図１４のステップＢ２１）。
その後、ＵＥ２０において上りデータが発生しバッファ部２３に当該上りデータが保持されると（図１４のステップＢ２２）、ＵＥ２０（シグネチャ管理部２４）は、第１及び第２実施形態のようにはランダムシグネチャの生成を行なわない（図１２のステップＳ１２及び図１４のステップＢ２３）。
代わりに、ＵＥ２０は、アクセス判定部２５にて、ｅＮＢ１０から割り当てられた個別シグネチャを含むＵＬ同期要求（Random Access Preamble）メッセージ＃２−２を生成して送受信部２２経由でアンテナ２１からｅＮＢ１０に向けて送信する。
その際、ＵＥ２０は、上りデータが発生しているため、当該メッセージ＃２−２に、「ＵＬスケジューリング要求も兼ねている」ことを示す情報（識別子やフラグ）を、識別子付与部２６により付与して送信する（図１２のステップＳ１３及び図１４のステップＢ２４）。
つまり、ＵＥ２０は、下りデータ発生時の上り同期を取得（確立）するためのシグネチャを使ってランダムアクセスを実行する際、ＵＬスケジューリング要求も併せてｅＮＢ１９に送信する。
ｅＮＢ１０では、前記メッセージ＃２−２（兼ＵＬスケジューリング要求）の受信を認識すると（図１３のステップＡ２４のｙｅｓルート）、無線リソース管理部１６により、そのＵＬスケジューリング要求に応じたＵＬの無線リソースの割り当て制御を実施し（図１３のステップＡ２５）、シグネチャ管理部１５により、前記メッセージ＃２−２に対する応答メッセージ＃２−３を生成し、ＵＥ２０へ送信する（図１２のステップＳ１４）。なお、前記ＵＬ同期要求メッセージ＃２−２にＵＬスケジューリング要求が含まれない場合（図１３のステップＡ２４でｎｏの場合）、通常の上りデータ通信だけが発生しているケースであるため、ｅＮＢ１０は、ＵＬリソース割当を行なわずにメッセージ＃２−３の送信を行なう（図１３のステップＡ２６）。
以上のように、本例のランダムアクセス方法によれば、ｅＮＢ１０においてＵＥ２０宛の下りデータが発生しｅＮＢ１０が当該ＵＥ２０に対してシグネチャを割り当てた後、当該ＵＥ２０にて上りデータが発生すると、ＵＥ２０は、コンテンションベースランダムアクセスのためのシグネチャの生成は行なわずに、ｅＮＢ１０が割り当てたシグネチャを用いて非コンテンションベースランダムアクセスを継続するから、前記２種類のランダムアクセス手順が同時進行することがない。
したがって、ランダムアクセスの制御プレーンを簡素化することができ、また、ランダムアクセスに用いるシグネチャの有効利用を図ることができる。また、ＵＥ２０及びｅＮＢ１０ともに前記２種類のシグネチャを常時管理する必要がない。
さらに、前記非コンテンションベースランダムアクセスの継続中に、コンテンションベースランダムアクセスの過程でｅＮＢ１０に送信されるはずであった情報（ＵＬスケジューリング要求）をｅＮＢ１０に送信するから、下りデータの受信処理とともに上りデータの送信処理も確実に実施することが可能となる。
また、ランダムアクセスプリアンブルメッセージ＃２−２がＵＬスケジューリング要求も兼ねているから、後述する第４実施形態（ＵＬスケジューリング要求をランダムアクセス応答メッセージ＃２−３に対する確認応答メッセージが兼ねる場合）に比して、上りデータ送信開始までの遅延を削減することができる。
〔４〕第４実施形態
図１５は本発明の第４実施形態に係るランダムアクセス手順を説明するシーケンス図、図１６は第４実施形態に係るランダムアクセス手順実施時のｅＮＢ１０での動作を説明するフローチャート、図１７は第４実施形態に係るランダムアクセス手順実施時のＵＥ２０での動作を説明するフローチャートである。
本実施形態でも、第３実施形態と同様に、ＵＥ２０に予め個別シグネチャが割り当てられている状態で、ＵＥ２０において上りデータが発生した場合について説明する。
即ち、ｅＮＢ１０においてＵＥ２０宛の下りデータが上位装置から到着（バッファ部１３に下りデータが存在）すると（図１６のステップＡ３１）、ｅＮＢ１０は、シグネチャ管理部１５にて、前記下りデータの宛先ＵＥ２０がランダムアクセス（ＵＬ同期要求）するのに用いるべきシグネチャ（個別シグネチャ）を生成、記憶し（図１６のステップＡ３２）、当該個別シグネチャをシグネチャ割当メッセージ＃２−１（RA Preamble Assignment）にて送受信部１２経由で前記宛先ＵＥ２０に送信する（図１５のステップＳ１１及び図１６のステップＡ３３）。
ＵＥ２０は、前記シグネチャ割当メッセージ＃２−１を受信すると、これにより割り当てられた個別シグネチャをシグネチャ管理部２４にて記憶、管理する（図１７のステップＢ３１）。
その後、ＵＥ２０において上りデータが発生しバッファ部２３に当該上りデータが保持されると（図１７のステップＢ３２）、ＵＥ２０（シグネチャ管理部２４）は、第１及び第２実施形態のようにはランダムシグネチャの生成を行なわない（図１５のステップＳ１２及び図１７のステップＢ３３）。
代わりに、ＵＥ２０は、アクセス判定部２５にて、ｅＮＢ１０から割り当てられた個別シグネチャを含むメッセージ＃２−２（Random Access Preamble）を生成して送受信部２２経由でアンテナ２１からｅＮＢ１０に向けて送信する（図１５のステップＳ１３及び図１７のステップＢ３４）。
ｅＮＢ１０では、前記メッセージ＃２−２の受信を認識すると（図１６のステップＡ３４のｙｅｓルート）、無線リソース管理部１６により、ＵＬの無線リソースの割り当てを実施し（図１６のステップＡ３５）、シグネチャ管理部１５により、前記メッセージ＃２−２に対する応答メッセージ＃２−３を生成し、ＵＥ２０へ送信する（図１５のステップＳ１４）。なお、前記メッセージ＃２−２（兼ＵＬスケジューリング要求）の受信を認識できない場合、ｅＮＢ１０は、処理を終える（図１６のステップＡ３４のｎｏルート）。
一方、ＵＥ２０は、ｅＮＢ１０から前記応答メッセージ＃２−３を受信すると（図１７のステップＢ３４）、これに対する確認応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）メッセージ＃３をアクセス判定部２５にて生成してｅＮＢ１０に送信する。その際、ＵＥ２０は、当該確認応答メッセージ＃３に、「ＵＬスケジューリング要求も兼ねている」ことを示す情報（識別子やフラグ）を、識別子付与部２６により付与して送信する（図１７のステップＢ３５）。なお、確認応答メッセージ＃３と同時に送信するのではなく、個別の上りメッセージで送信してもよい。
つまり、ＵＥ２０は、下りデータ発生時の上り同期を取得（確立）するためのシグネチャを使ってランダムアクセスを実行する際、そのランダムアクセスが終了した後にＵＬスケジューリング要求をｅＮＢ１０に送信する。
以上のように、本例のランダムアクセス方法によれば、ｅＮＢ１０においてＵＥ２０宛の下りデータが発生しｅＮＢ１０が当該ＵＥ２０に対してシグネチャを割り当てた後、当該ＵＥ２０にて上りデータが発生すると、ＵＥ２０は、コンテンションベースランダムアクセスのためのシグネチャの生成は行なわずに、ｅＮＢ１０が割り当てたシグネチャを用いて非コンテンションベースランダムアクセスを継続するから、第３実施形態と同様の効果ないし利点が得られる。
加えて、本例では、ランダムアクセス応答メッセージ＃２−３に対する確認応答メッセージ＃３がＵＬスケジューリング要求を兼ねているから、当該確認応答メッセージ＃３が伝搬環境によってｅＮＢ１０にて正しく受信、認識できなかったとしても、少なくとも下りデータの送信は正常に開始することができる。
なお、ＵＬスケジューリング要求を兼ねる上りメッセージは、例えば、ＣＱＩをｅＮＢ１０に報告する上りメッセージとすることも可能である。
〔５〕第５実施形態
図１８は本発明の第５実施形態に係るランダムアクセス手順を説明するシーケンス図である。本例は、ｅＮＢ１０からＵＥ２０に対する応答メッセージ（Random Access Response）＃１−２の送信以後にシグネチャ割当メッセージ（RA Preamble Assignment）＃２−１が送信された場合の例である。
即ち、ＵＥ２０において上りデータが発生すると、ＵＥ２０は、シグネチャ管理部２４にてランダムシグネチャを生成し、これを含むランダムアクセスプリアンブルメッセージ（上り送信要求）＃１−１をｅＮＢ１０に向けて送信する（ステップＳ１ａ）。
ｅＮＢ１０は、前記メッセージ＃１−１を受信すると、上り通信のための同期信号や送信許可などとともに、受信した前記上り送信要求メッセージ＃１−１に対する応答メッセージ（Random Access Response）＃１−２を返信する（ステップＳ２）。当該応答メッセージ＃１−２は、複数のＵＥ２０が同時にＲＡＣＨにて送信を行なってきた場合には当該複数のＵＥ２０宛に返信される。
この段階で、ｅＮＢ１０においてＵＥ２０宛の下りデータが上位装置から到着すると、ｅＮＢ１０は、シグネチャ管理部１５にて、個別シグネチャを生成してシグネチャ割当メッセージ（RA Preamble Assignment）＃２−１にてＵＥ２０に送信する（ステップＳ２ｂ）。
ＵＥ２０では、前記シグネチャ割当メッセージ（RA Preamble Assignment）＃２−１を受信すると、前記ランダムシグネチャと個別シグネチャとが存在し多重割当が発生する。ＵＥ２０は、当該多重割当を検出すると、第１又は第２実施形態と同様にして、いずれか一方のシグネチャを選択して、選択したシグネチャに対応する一方のランダムアクセスの実行を継続する（図１８にはコンテンションベースランダムアクセスが選択された様子を示している）。
この場合、第１実施形態のように、その後のステップＳ３で送信する上りメッセージ＃１−３でＵＬ同期確認を兼ねることができる。また、第２実施形態のように、上りメッセージ＃１−３でＵＬスケジューリング要求を兼ねることもできるし、上りメッセージ（Random Access Preamble）＃２−２でＵＬスケジューリング要求を兼ねることもできる。さらに、ＵＬスケジューリング要求は、応答メッセージ＃２−３に対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号で送信することもできるし、個別の上りメッセージで送信することもできる。
そして、ｅＮＢ１０は、メッセージ＃１−３を受信する等して有効なＵＥ２０のＩＤを認識すると、多重割当状態のシグネチャの一方を解放することが可能となる。
つまり、第１実施形態と本例から、ＵＥ２０へのシグネチャ割当メッセージ（RA Preamble Assignment）＃２−１の送信タイミングは、メッセージ＃１−３をｅＮＢ１０が受信する以前のどのタイミングになってもよい。
〔６〕第６実施形態
図１９は本発明の第６実施形態に係るランダムアクセス手順を説明するシーケンス図である。本例は、ＵＥ２０からｅＮＢ１０へのメッセージ（Scheduled Transmission）＃１−３の送信以後にｅＮＢ１０からシグネチャ割当メッセージ（RA Preamble Assignment）＃２−１がＵＥ２０に送信された場合の例である。
即ち、ＵＥ２０において上りデータが発生すると、ＵＥ２０は、ランダムシグネチャを含むランダムアクセスプリアンブルメッセージ（上り送信要求）＃１−１を、ｅＮＢ１０に送信し（ステップＳ１ａ）、これに対する応答メッセージ＃１−２を受信（ステップＳ２）した後、メッセージ＃１−３を送信する（ステップＳ３）。
ｅＮＢ１０は、当該メッセージ＃１−３を受信すると、有効なＵＥ２０のＩＤ（端末ＩＤ）の検出処理を開始する。有効な端末ＩＤを検出すれば、どのＵＥ２０間でシグネチャの競合が発生したかを認識することができ、競合が発生していれば競合解決メッセージ（Contention Resolution）＃１−４を該当ＵＥ２０宛に送信することで、競合解決を行なう（ステップＳ４）。
ここで、当該メッセージ＃１−３の処理中に、ｅＮＢ１０においてＵＥ２０宛の下りデータが上位装置から到着し（バッファ部１３に下りデータが存在し）、その受信処理を終了することができなかった等の理由で、ＵＥ２０が送信した前記メッセージ＃１−３を認識できなかったとする。
この場合、ｅＮＢ１０は、シグネチャ管理部１５にて、前記下りデータの宛先ＵＥ２０がランダムアクセス（ＵＬ同期要求）するのに用いるべきシグネチャ（個別シグネチャ：第２の情報）を生成、記憶し、当該個別シグネチャをシグネチャ割当メッセージ（RA Preamble Assignment）＃２−１にて送受信部１２経由で前記宛先ＵＥ２０に送信する（ステップＳ３ａ）。
これらのメッセージ＃１−３とメッセージ＃２−１の送受信処理が終了すると、ｅＮＢ１０において「どのＵＥ２０がどのシグネチャを使用しているか」を認識することができる。つまり、どのＵＥ２０について２つのシグネチャ（Random PreambleとDedicated Preamble）が発行されているかを認識できる。
ここで、ＵＥ２０とその他のＵＥ（以下、他ＵＥという）との間で競合が生じていなかった場合、ＵＥ２０に対して多重割当が生じていると判定できるので、ｅＮＢ１０（シグネチャ管理部１５）は、ＵＥ２０に割り当てた個別シグネチャを即座に解放し、競合解決メッセージ＃１−４を通常通り送信する（ステップＳ４）。この段階で上り同期は正常に確保できるため、下りデータの送信が開始できる。
一方、ＵＥ２０と他ＵＥとの間で競合が生じた場合、ＵＥ２０と他ＵＥから伝送されてきたそれぞれのメッセージ＃１−３が衝突する可能性がある。この場合、この段階でＵＥ２０に対して多重割当が生じているとは判定できないので、ＵＥ２０に割り当てた個別シグネチャを即座に解放することはできない。競合が生じた場合、ｅＮＢ１０は、競合解決メッセージ＃１−４において、競合が生じたことをＵＥ２０に通知する。この場合、シグネチャが多重しているＵＥ２０が検出されるまで、個別シグネチャは保有することが好ましい。
これに対し、ＵＥ２０では、自局２０の端末ＩＤをｅＮＢ１０に通知したか否かに関わらず、メッセージ＃１−３とシグネチャ割当メッセージ＃２−１の送信終了段階で、自局生成のランダムシグネチャ（Random Preamble）と、ｅＮＢ１０から割り当てられた個別シグネチャ（Dedicated Preamble）とが両方存在していること、つまり、前記２種類のランダムアクセスの発生を認識（検出）することができる。
このとき、ｅＮＢ１０においてＵＥ２０と他ＵＥから伝送されてきたそれぞれのメッセージ＃１−３が衝突しなかった場合、ＵＥ２０は、ｅＮＢ１０から通知される競合解決メッセージ＃１−４を参照することにより、競合は生じなかったことが分かる。この場合、ＵＥ２０は、例えば、個別プリアンブルを解放し、コンテンションベースランダムアクセス手順でＵＬ同期を確保することが可能である。その理由は、メッセージ＃１−２でＵＬタイミング情報を既に正しく受信しているためである。
一方、ｅＮＢ１０においてＵＥ２０と他ＵＥから伝送されてきたそれぞれのメッセージ＃１−３が衝突していた場合、ＵＥ２０は、ｅＮＢ１０から通知される競合解決メッセージ＃１−４を参照することにより、競合が生じたことが分かる。この場合、ＵＥ２０は、個別プリアンブルを解放し、第１実施形態のようにコンテンションベースランダムアクセス手順でＵＬ同期要求とＵＬスケジューリング要求とを同時に確保することが可能である。また、第２乃至第４実施形態のように、非コンテンションベースランダムアクセス手順でＵＬ同期要求とＵＬスケジューリング要求とを確保することも可能である。
さらに、第１実施形態で前述したように、それぞれのランダムアクセス手順を同時に進行させることも可能である。つまり、競合が生じていたことを検出すると、前記メッセージ＃２−１で通知された個別シグネチャを使って、ノンコンテンションベースランダムアクセスを同時に実行することもできる。
なお、本実施形態では、前記メッセージ＃１−３の処理中に前記メッセージ＃２−１が送信される場合を記載しているが、前記メッセージ＃２−１が、前記メッセージ＃１−２と前記メッセージ＃１−３の間で送信される場合でも、本実施形態は同様な動作になることはいうまでもない。
以上詳述したように、本発明によれば、複数のランダムアクセスのいずれかを選択的に実行でき、また、前記ランダムアクセスで用いるシグネチャ等のリソースの有効利用を図ることができるから、無線通信技術分野にとって極めて有用と考えられる。
１０ 基地局（ｅＮＢ）
１１ アンテナ
１２ 送受信部
１３ バッファ部
１４ 判定部
１５ シグネチャ管理部
１６ 無線リソース管理部
２０ 移動局（ＵＥ）
２１ アンテナ
２２ 送受信部
２３ バッファ部
２４ シグネチャ管理部
２５ アクセス判定部
２６ 識別子付与部

Claims (6)

  1. 基地局装置と無線端末とをそなえた無線通信システムにおけるランダムアクセス方法であって、
    前記無線端末は、
    コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第１のランダムアクセスの実施中に、新規に非コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第２のランダムアクセスを実施する要求であるメッセージを受信したか、又は、前記第２のランダムアクセスの実施中に、新規に前記第１のランダムアクセスを実施する要求が生じた場合に、前記第１のランダムアクセスで用いられる、前記無線端末がランダムに選択した第１のプリアンブルと、前記第２のランダムアクセスで用いられる、前記基地局装置が前記無線端末に割り当てた第２のプリアンブルとのいずれか一方を選択し、
    選択したプリアンブルを用いたランダムアクセスのみを実施する、
    ことを特徴とする、無線通信システムにおけるランダムアクセス方法。
  2. 前記無線端末は、移動局識別子を前記基地局装置に送信する、
    ことを特徴とする、請求項１記載の無線通信システムにおけるランダムアクセス方法。
  3. 前記無線端末は、前記第２のランダムアクセスで用いられる、前記基地局装置が前記無線端末に割り当てた前記第２のプリアンブルを前記基地局装置から受信する、
    ことを特徴とする、請求項１または２に記載の無線通信システムにおけるランダムアクセス方法。
  4. 基地局装置と無線端末とをそなえた無線通信システムにおいて、
    前記無線端末は、
    コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第１のランダムアクセスの実施中に、新規に非コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第２のランダムアクセスを実施する要求であるメッセージを受信したか、又は、前記第２のランダムアクセスの実施中に、新規に前記第１のランダムアクセスを実施する要求が生じた場合に、前記第１のランダムアクセスで用いられる、前記無線端末がランダムに選択した第１のプリアンブルと、前記第２のランダムアクセスで用いられる、前記基地局装置が前記無線端末に割り当てた第２のプリアンブルとのいずれか一方を選択し、
    選択したプリアンブルを用いたランダムアクセスのみを実施し、
    前記基地局装置は、
    前記無線端末とデータ通信を行なう、
    ことを特徴とする、無線通信システム。
  5. コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第１のランダムアクセスの実施中に、新規に非コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第２のランダムアクセスを実施する要求であるメッセージを受信したか、又は、前記第２のランダムアクセスの実施中に、新規に前記第１のランダムアクセスを実施する要求が生じた場合に、前記第１のランダムアクセスで用いられる、無線端末がランダムに選択した第１のプリアンブルと、前記第２のランダムアクセスで用いられる、基地局装置が前記無線端末に割り当てた第２のプリアンブルとのいずれか一方を選択する選択手段と、
    選択したプリアンブルを用いたランダムアクセスのみを実施する実施手段と、を有する、
    ことを特徴とする、無線端末。
  6. コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第１のランダムアクセスの実施中に、新規に非コンテンションベースランダムアクセス手順に従った第２のランダムアクセスを実施する要求であるメッセージを受信したか、又は、前記第２のランダムアクセスの実施中に、新規に前記第１のランダムアクセスを実施する要求が生じた場合に、前記第１のランダムアクセスで用いられる、無線端末がランダムに選択した第１のプリアンブルと、前記第２のランダムアクセスで用いられる、基地局装置が前記無線端末に割り当てた第２のプリアンブルとのいずれか一方を選択し、選択したプリアンブルを用いたランダムアクセスのみを実施する前記無線端末とデータ通信を行なう通信手段を有する、
    ことを特徴とする、基地局装置。
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