JP6015262B2 - 移動局装置及び通信方法 - Google Patents

Description

本明細書で論じられる実施態様は、移動体通信に使用される移動局装置及び通信方法に関する。

無線通信システムにおいて、基地局装置が提供するエリア内にいる移動局装置が通信を開始する場合、移動局装置は他の移動局装置と共有のチャネルを用いて任意のタイミングで基地局装置に接続要求を送信する。複数の移動局装置による接続要求の送信タイミングが重なると、基地局装置が接続要求を破棄することがある。以下の説明において、複数の移動局装置が信号を送信するタイミングが重なることを、信号が「衝突」すると表記することがある。

接続要求の衝突の繰り返しを避けるために、衝突が発生してからバックオフ時間が経過した後に移動局装置が接続要求を再送することが知られている。バックオフ時間は各移動局装置で発生させた乱数に基づいて算出される。移動局装置によって再送のタイミングが異なるため、衝突が繰り返し発生する確率を下げることができる。ランダムなタイミングで信号を再送する手法はランダムバックオフまたはランダムアクセスと呼ばれる。

関連する技術として、ハンドオーバ先セルが電波障害エリアに該当することを検出したとき、移動端末に対する所定の再接続時間を変更することが知られている。電波障害エリアが、セルを実装していない圏外エリアであるとき、所定の再接続時間が短縮される。電波障害エリアが一時的な電波障害エリアであるとき、所定の再接続時間が延長される。電波障害エリアが輻輳エリアであるとき、所定の再接続時間が短縮される。

特開２００８−７９０７９号公報

しかし、バックオフ時間の取り得る範囲の制約や接続要求の送信に用いる無線リソースの制約のため、ランダムバックオフを用いても接続要求の衝突が繰り返す恐れがある。本明細書に開示される装置又は方法は、接続要求の衝突の繰り返しを低減することを目的とする。

装置の一観点による移動局装置は、移動局装置が圏外に変わる時に移動局装置が通信中であったか否かを判定する通信状態判定部と、基地局装置に対する接続要求の再送の際に、移動局装置が圏外に変わる時に移動局装置が通信中であったか否かに応じて異なるバックオフ時間を算出するバックオフ時間算出部と、を備える。

本明細書に開示される装置又は方法によれば、接続要求の衝突の繰り返しが低減される。

通信システムの構成例を示す図である。 移動局装置の第１実施例の構成図である。 移動局装置の動作の第１例の説明図（その１）である。 移動局装置の動作の第１例の説明図（その２）である。 移動局装置の第２実施例の構成図である。 コネクション情報の第１例を示す図である。 コネクション情報の第２例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、通信状態記憶部の記憶内容の例を示す図である。 周波数情報記憶部の記憶内容の例を示す図である。 初期レンジングコードの送信に使用されるチャネルの説明図である。 移動局装置の動作の第２例の説明図（その１）である。 移動局装置の動作の第２例の説明図（その２）である。 移動局装置の第３実施例の構成図である。 間欠受信動作情報記憶部の記憶内容の例を示す図である。 移動局装置の動作の第３例の説明図（その１）である。 移動局装置の動作の第３例の説明図（その２）である。 移動局装置の動作の第４例の説明図（その１）である。 移動局装置の動作の第４例の説明図（その２）である。 移動局装置の第４実施例の構成図である。 移動局装置の動作の第５例の説明図（その１）である。 移動局装置の動作の第５例の説明図（その２）である。 移動局装置の第５実施例の構成図である。 移動局装置の動作の第６例の説明図（その１）である。 移動局装置の動作の第６例の説明図（その２）である。 移動局装置のハードウエア構成の一例の説明図である。

＜１．第１実施例＞
＜１．１．通信システムの構成＞
以下、添付する図面を参照して好ましい実施例について説明する。図１は、通信システムの構成例を示す図である。通信システム１は、基地局装置２ａ及び２ｂと移動局装置３を備える。以下の説明及び添付する図面において、基地局装置及び移動局装置をそれぞれ「基地局」及び「移動局」と表記することがある。基地局２ａ及び２ｂを総称する場合には、単に「基地局２」と表記することがある。なお、通信システム１が備える基地局２の数は２個に限定されない。通信システム１は３個以上の基地局２を備えていてよい。同様に、通信システム１は複数の移動局３を備えていてよい。

参照符号４ａ及び４ｂは、それぞれ基地局２ａ及び２ｂの通信エリアを示す。いま、基地局２ａ及び２ｂが無線通信に使用する周波数がそれぞれ2.50GHz、2.51GHzであると想定する。また、通信エリア４ａ及び４ｂは重なっておらず、移動局２は通信エリア４ａから４ｂへの移動により一時的に通信エリアから外れて圏外に変わる場合を想定する。

＜１．２．移動局の構成＞
続いて、移動局３の構成を説明する。図２は、移動局３の第１実施例の構成図である。移動局３は、受信部１０と、圏外判定部１１と、通信状態判定部１２と、通信状態記憶部１３と、セルサーチ処理部１４と、接続要求送信部１５と、衝突判定部１６と、バックオフ時間算出部１７と、バックオフ処理部１８を備える。

受信部１０は、基地局２からの無線信号を受信する。受信部１０は、受信した無線信号を復調及び復号化し元のメッセージに変換する。圏外判定部１１は、移動局３が基地局２からの電波を受信しなくなったか否かに基づいて、移動局３が基地局２の通信エリア外に移動したか否か、すなわち移動局３が圏外にあるか否かを判定する。

圏外判定部１１により移動局３が圏外にあると判定された場合に、通信状態判定部１２は、移動局３が圏外に変わる直前の移動局３の通信状態が通信中であったか、それともデータの送受信を行っていない待受中であったかを判断する。通信状態記憶部１３には、通信状態判定部１２の判断結果が格納される。

圏外判定部１１により移動局３が圏外にあると判定された後に、セルサーチ処理部１４は、セルサーチ処理を行うことにより移動局３の周囲の基地局２を検索する。接続要求送信部１５は、セルサーチ処理部１４により検出された基地局２に対して接続要求を送信する。衝突判定部１６は、基地局２へ送信された接続要求が他の移動局の接続要求と衝突したか否かを判定する。

バックオフ時間算出部１７は、接続要求の衝突が発生したと衝突判定部１６が判定した場合に、移動局３が圏外に変わる直前の通信状態に応じて異なるバックオフ時間を算出する。以下、移動局３が圏外に変わる直前の通信状態が通信中であった場合のためのバックオフ時間を「バックオフ時間α」と表記する。また、移動局３が圏外に変わる直前の通信状態が待受中であった場合のためのバックオフ時間を「バックオフ時間β」と表記する。

バックオフ時間算出部１７は、バックオフ時間αよりバックオフ時間βが長くなるようにバックオフ時間α及びβを算出する。例えば、バックオフ時間算出部１７は、移動局３毎に発生させた乱数に基づいてバックオフ時間αを算出してよい。このとき、バックオフ時間算出部１７は、バックオフ時間αが取り得る範囲よりも大きないずれかの値を選択する決定方法に基づいてバックオフ時間βを算出してよい。

バックオフ処理部１８は、バックオフ時間算出部１７によって算出されたバックオフ時間が経過するまで、接続要求送信部１５による接続要求の再送を遅らせる。

＜１．３．移動局の動作＞
続いて、移動局３の動作を説明する。図３及び図４は、移動局３の動作の第１例の説明図である。オペレーションＡＡにおいて圏外判定部１１は、基地局２からの電波を監視する。オペレーションＡＢにおいて圏外判定部１１は、基地局２からの電波が受信されなくなったか否かを判断する。

基地局２からの電波が受信されない場合（オペレーションＡＢ：Ｙ）に動作はオペレーションＡＣへ進む。基地局２からの電波が受信できる場合（オペレーションＡＢ：Ｎ）に動作はオペレーションＡＡへ戻る。

オペレーションＡＣにおいて通信状態判定部１２は、圏外に変わる直前の移動局３の通信状態が通信中であったか否かを判断する。通信状態が通信中であった場合（オペレーションＡＣ：Ｙ）に動作はオペレーションＡＤへ進む。通信状態が通信中でない場合（オペレーションＡＣ：Ｎ）に動作はオペレーションＡＥへ進む。

オペレーションＡＤにおいて、移動局３が圏外に変わる直前の移動局３の通信状態が「通信中」であったことが通信状態記憶部１３に格納される。その後に動作はオペレーションＡＦへ進む。オペレーションＡＥにおいて、移動局３が圏外に変わる直前の移動局３の通信状態が「待受中」であったことが通信状態記憶部１３に格納される。その後に動作はオペレーションＡＦへ進む。

オペレーションＡＦにおいてセルサーチ処理部１４は、セルサーチ処理を行う。オペレーションＡＧにおいてセルサーチ処理部１４は、移動局３の周囲の基地局２が発見されたか否かを判断する。基地局２が発見された場合（オペレーションＡＧ：Ｙ）に動作はオペレーションＡＨへ進む。基地局２が発見されない場合（オペレーションＡＧ：Ｎ）に動作はオペレーションＡＦへ戻る。

オペレーションＡＨにおいて接続要求送信部１５は、セルサーチで見つかった基地局２に対して接続要求を送信する。オペレーションＡＩにおいて衝突判定部１６は、基地局２へ送信された接続要求が他の移動局の接続要求と衝突したか否かを判定する。接続要求の衝突が発生しない場合（オペレーションＡＩ：Ｎ）には接続処理が継続される。接続要求の衝突が発生した場合（オペレーションＡＩ：Ｙ）に動作はオペレーションＡＪへ進む。

オペレーションＡＪにおいてバックオフ時間算出部１７は、移動局３が圏外に変わる直前の通信状態が「通信中」であったか否かを判断する。通信状態が「通信中」であった場合（オペレーションＡＪ：Ｙ）に動作はオペレーションＡＫへ進む。通信状態が「通信中」でなかった場合（オペレーションＡＪ：Ｎ）に動作はオペレーションＡＬへ進む。

オペレーションＡＫにおいてバックオフ時間算出部１７は、乱数に基づくバックオフ時間αを算出する。その後に動作はオペレーションＡＭへ進む。オペレーションＡＬにおいてバックオフ時間算出部１７は、バックオフ時間αが取り得る範囲よりも大きくなるようにバックオフ時間βを算出する。その後に動作はオペレーションＡＭへ進む。

オペレーションＡＭにおいてバックオフ処理部１８は、オペレーションＡＫ及びＡＬのいずれか一方で算出されたバックオフ時間が経過するのを待つ。その後に動作はオペレーションＡＨへ戻る。

＜１．４．効果＞
本実施例によれば、移動局３が圏外に変わる直前の通信状態が通信中であったか否かによって、使用されるバックオフ時間の範囲を異ならせることができる。このため、圏外に変わる直前の通信状態が通信中であった移動局３による接続要求と、それ以外の移動局による接続要求との再衝突を回避することができる。この結果、接続要求の衝突の繰り返しが低減される。

例えば、通信システム１において以下のような制限を設けている場合に、多数の移動局３が同時に通信を開始すると接続要求の衝突が生じやすい。
（１）過大なバックオフ時間により通信遅延が大きくならないようにバックオフ時間がとり得る時間の範囲が狭く制限される。
（２）リソースの節約のために接続要求の送信に用いる共有チャネルの割り当て数が制限される。
なお、例えば移動局３をそれぞれ所持する多数のユーザを載せた車両がトンネルを出た時に、多数の移動局３が同時に通信を開始する状態が生じることがある。本実施例によれば、圏外に変わる直前の通信状態が通信中であった移動局３とそれ以外の移動局との間で接続要求の再送タイミングが異なるので、再送タイミングが分散され、衝突の繰り返しが低減される。

また、本実施例によれば、圏外に変わる直前の通信状態が通信中であった移動局３のバックオフ時間αを、圏外に変わる直前の通信状態が待受中であった移動局３のバックオフ時間βよりも短くすることができる。

ここで、ユーザの観点からみると移動局３が基地局２と通信を開始するまでの時間については以下の要件（１）及び（２）があると考えられる。
（１）移動局３が通信を行っている途中に移動局３が圏外に変わった場合には、短時間で通信を再開することが望ましい。
（２）移動局３が通信を行っていない待受状態で移動局３が圏外に変わった場合には、通信を再開までにある程度時間が経過してもよい。

本実施例によれば、圏外に変わる直前の通信状態が通信中であった移動局３のバックオフ時間αが、待受中であった移動局３のバックオフ時間βよりも短くすることで通信再開までの期間を短くなる。この結果、上記のユーザの要件（１）及び（２）が満たされる。

＜２．第２実施例＞
続いて、通信システム１の他の実施例について説明する。以下の第２実施例〜第６実施例の説明では、通信システム１がモバイルWiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）に準拠するシステムである場合の例示を使用する。なお、通信システム１は、接続要求の衝突の確率を低減する方法としてランダムバックオフを使用するシステムであればWiMAX以外の他の規格に準拠するシステムであってよい。例えば通信システム１は、携帯電話に使用されているW-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)やLTE(Long Term Evolution)に準拠するシステムであってよい。

＜２．１．移動局の構成＞
図５は、移動局３の第２実施例の構成図である。図２に示す構成要素と同様の構成要素には図２で使用した参照符号と同じ参照符号を付し同一の機能については説明を省略する。移動局３は、コネクション情報処理部１９と、コネクション情報記憶部２０と、周波数情報記憶部２１を備える。

圏外判定部１１は、移動局３が基地局２の通信エリア外に移動したか否か、すなわち移動局３が圏外にあるか否かを判定する。例えば、圏外判定部１１は、ダウンリンクの無線リソース割当情報であるDL-MAP(Downlink Map)メッセージを受信部１０から取得できない状態が一定時間続いた場合に移動局３が圏外にあると判定してよい。圏外判定部１１は、DL-MAPメッセージが取得できる場合は、移動局３が圏内にあると判定する。

圏外判定部１１により移動局３が圏外にあると判定された場合に、通信状態判定部１２は、移動局３が圏外に変わる直前の移動局３の通信状態が通信中であったか否かを判定する。例えば通信状態判定部１２は、コネクション情報記憶部２０にコネクション情報が１つでも格納されている場合には通信状態が「通信中」であると判定する。コネクション情報記憶部２０にコネクション情報が１つも格納されていない場合には、通信状態判定部１２は通信状態が「待受中」であると判定する。

コネクション情報記憶部２０に格納されるコネクション情報は、End-to-Endのコネクションに関する情報であってもよいし、基地局との間で確立するリンクレベルのコネクションの情報であってもよいし、その両方であってもよい。図６は、前者のコネクション情報の例を示す図である。コネクション情報は、プロトコル種別や通信先のＩＰアドレス、通信先のポート番号などの情報を含んでいてよい。

図７は、後者のコネクション情報の例を示す図である。コネクション情報は、例えばコネクション識別子や、上りリンク及び下りリンクを識別する通信方向、ToS(Type of Service)種別、トラフィック優先度などを含んでいてよい。

コネクション情報処理部１９は、コネクション作成および削除の際のプロトコルを監視することにより、コネクション情報記憶部２０へのコネクション情報の格納と、コネクション情報記憶部２０からのコネクション情報の削除を行う。例えばEnd-to-Endのコネクション情報の場合、コネクション情報処理部１９はTCP(Transmission Control Protocol)における3Way-HandShakeのやりとりを契機としてコネクション情報の格納を行ってよい。

リンクレベルのコネクション情報の場合、コネクション情報処理部１９はDSA-REQメッセージ及びDSA-RSPメッセージのやりとりを契機としてコネクション情報の格納を行ってよい。ここでDSA-REQメッセージとは、サービスフロー作成要求（DSA-REQ: Dynamic Service Addition Request）メッセージであり、DSA-RSPメッセージとは、サービスフロー応答メッセージ（DSA-RSP: DSA Response）メッセージである。

そのほか、通信中でない移動局３が例えばアイドル・モードのような電力消費を抑える状態に遷移する通信システムの実施例において、通信状態判定部１２は、移動局３の状態によって通信中か否かを判断してもよい。

通信状態記憶部１３には、通信状態判定部１２の判断結果が格納される。図８の（Ａ）及び図８の（Ｂ）は、通信状態記憶部１３の記憶内容の例を示す図である。移動局３が圏外に変わる直前の移動局３の通信状態が通信中であった場合に、図８の（Ａ）に示すように状態「通信中」を示す情報が通信状態記憶部１３に記憶される。移動局３が圏外に変わる直前の移動局３の通信状態が待受中であった場合に、図８の（Ｂ）に示すように状態「待受中」を示す情報が通信状態記憶部１３に記憶される。

圏外判定部１１により移動局３が圏外にあると判定された後に、セルサーチ処理部１４は、移動局３の周囲の基地局２を検索する。例えばセルサーチ処理部１４は、周波数情報記憶部２１に格納された基地局２が使用する無線信号の周波数情報を読み取る。周波数情報記憶部２１には、予め通信事業者に割り当てられた基地局２の使用周波数が格納される。図９は、周波数情報記憶部２１の記憶内容の例を示す図である。本例では、基地局２の使用周波数2.50GHz、2.51GHz及び2.52GHzを示す周波数情報が、周波数情報記憶部２１に格納されている。

これらの周波数情報は、例えば工場出荷時に周波数情報記憶部２１に書き込まれていてもよい。セルサーチ処理部１４は、移動局３が通信に用いる周波数をこれらの周波数の間で切り替えながら、基地局２からの無線信号の捕捉を試みる。この動作は受信部１０が無線信号からDL-MAPメッセージを復号化でき、圏外判定部１１にて圏内であると判定されるまで周波数を変えながら繰り返される。

圏外判定部１１により移動局３が圏内にあると判定されると、接続要求送信部１５は、基地局２に対して接続要求を送信する。例えば接続要求送信部１５は、接続要求として初期レンジングコードを送信する。初期レンジングコードの取り得る範囲は、UCD(Uplink Channel Descriptor: 上りリンクチャネル記述子)メッセージに含まれるInitial Ranging Codes TLVで指定される。下記の表１はUCDメッセージのフォーマットである。

Initial Ranging Codes TLVは、TLV Encoded Informatio (TLV符号化情報)の一種としてUCDメッセージに格納される。接続要求送信部１５は、Initial Ranging Codes TLVで指定される範囲内のいずれか任意の値を初期レンジングコードとして選択する。

初期レンジングコードの送信に使用されるチャネルは、UL-MAP（Uplink Map）メッセージに格納されるUL-MAP IE(情報要素: Information Element)により指定される。下記の表２はUL-MAP IEのフォーマットの一例である。

UIUCフィールドの値として「１２」が指定された場合に、UL-MAP IEは、パラメータ「OFDMA symbol offset」、「Subchannel Offset」、「No.OFDMA Symbols」及び「No.Subchannels」を含む。図１０は、UL-MAP IEにより指定される初期レンジングコードの送信に使用されるチャネルの説明図である。

初期レンジングコードの送信に使用されるチャネルのシンボル方向のオフセット、及びサブチャネル方向のオフセットは、それぞれ「OFDMA symbol offset」及び「Subchannel Offset」によって指定される。初期レンジングコードの送信に使用されるチャネルのOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)シンボル数及びOFDMAサブチャネル数は、それぞれ「No.OFDMA Symbols」及び「No.Subchannels」によって指定される。

衝突判定部１６は、基地局２へ送信された接続要求が他の移動局の接続要求と衝突したか否かを判定する。例えば衝突判定部１６は、初期レンジングコードの送信後の一定時間内に、受信部１０からレンジング応答(RNG-RSP)メッセージを受信しない場合に、衝突が発生したと判断する。RNG-RSP(Ranging Response)メッセージは、初期レンジングコードに対する基地局２からの応答メッセージである。

他の実施例では、移動局３は、RNG-RSPメッセージの宛先が移動局３であるか他の移動局であるかに関わらず、基地局２からのRNG-RSPメッセージを全て受信してもよい。衝突判定部１６は、移動局３が初期レンジングコードの送信に使用したチャネルに対して、他の移動局装置宛のRNG-RSPを受信した場合に、上記の一定時間経過する前に衝突が発生したと判定してもよい。RNG-RSPメッセージの宛先の判定方法について、後述の第６実施例の説明にて述べる。

バックオフ時間算出部１７は、初期レンジングコードの衝突が発生したと衝突判定部１６が判定した場合に、初期レンジングコードを再送するまでのバックオフ時間を算出する。バックオフ時間算出部１７は、移動局３が圏外に変わる直前の移動局３の通信状態を通信状態記憶部１３から読み出し、通信状態に応じて異なるバックオフ時間α及びβを算出する。

移動局３が圏外に変わる直前の移動局３の通信状態が「通信中」である場合、バックオフ時間算出部１７は、乱数を用いてバックオフ時間αを算出する。例えば、バックオフ時間算出部１７は、次式（１）に従ってバックオフ時間αを算出する。

α(ミリ秒)＝１から９９までのランダムに発生させた整数×１０ （１）

移動局３が圏外に変わる直前の移動局３の通信状態が「待受中」である場合、バックオフ時間算出部１７は、バックオフ時間αが取り得る範囲よりも大きないずれかの値を算出する算出式に従ってバックオフ時間βを算出する。例えば、バックオフ時間算出部１７は、次式（２）に従ってバックオフ時間βを算出する。

β(ミリ秒)＝（１から９９までのランダムに発生させた整数＋１００）×１０ （２）

バックオフ処理部１８は、移動局３が圏外に変わる直前の移動局３の通信状態が「通信中」及び「待受中」のいずれであるかに応じて、バックオフ時間α及びβのいずれかが経過するまで、接続要求送信部１５による接続要求の再送を遅らせる。

＜２．２．移動局の動作＞
図１１及び図１２は、移動局３の動作の第２例の説明図である。オペレーションＢＡ〜ＢＧの動作は、図３のオペレーションＡＡ〜ＡＧの動作と同様である。オペレーションＢＨにおいて、接続要求送信部１５は、セルサーチで見つかった基地局２に対して初期レンジングコードを送信する。

オペレーションＢＩにおいて、衝突判定部１６は、基地局２へ送信された初期レンジングコードが他の移動局の初期レンジングコードと衝突したか否かを判定する。初期レンジングコードの衝突が発生しない場合（オペレーションＢＩ：Ｎ）には接続処理が継続される。初期レンジングコードの衝突が発生した場合（オペレーションＢＩ：Ｙ）に動作はオペレーションＢＪへ進む。

オペレーションＢＪにおいてバックオフ時間算出部１７は、移動局３が圏外に変わる直前の通信状態が「通信中」であったか否かを判断する。通信状態が「通信中」であった場合（オペレーションＢＪ：Ｙ）に動作はオペレーションＢＫへ進む。通信状態が「通信中」でなかった場合（オペレーションＢＪ：Ｎ）に動作はオペレーションＢＬへ進む。

オペレーションＢＫにおいてバックオフ時間算出部１７は、上式（１）に従ってバックオフ時間αを算出する。その後に動作はオペレーションＡＭへ進む。オペレーションＢＬにおいてバックオフ時間算出部１７は、上式（２）に従ってバックオフ時間βを算出する。その後に動作はオペレーションＡＭへ進む。オペレーションＢＭにおいてバックオフ処理部１８は、オペレーションＢＫ及びＢＬのいずれか一方で算出されたバックオフ時間が経過するのを待つ。その後に動作はオペレーションＢＨへ戻る。

＜２．３．効果＞
本実施例では、移動局３が圏外に変わったとき、圏外に変わる直前の通信状態を記憶する。その後、移動局３がどこかの基地局２の通信エリアに移動して初期レンジングコードを送信し、初期レンジングコードの衝突が発生した場合に記憶した通信状態を参照する。通信状態が「通信中」だった場合の初期レンジングコード再送までのバックオフ時間αよりも通信状態が「待受中」だった場合のバックオフ時間βが長くなるようにする。この結果、圏外に変わる直前に待受中だった移動局３よりも優先的に、圏外に変わる直前に通信中だった移動局３の通信を再開することができる。さらに、再送タイミングを分散させることにより再送時の衝突の確率を減らして短時間で通信を再開させることができる。

＜３．第３実施例＞
続いて、移動局３の他の実施例について説明する。本実施例では、移動局が待受中に行う間欠受信動作の周期に基づいて、移動局３が圏外に変わる直前の通信状態が待受中であった場合のためのバックオフ時間βを算出する。

移動局３は基地局２と通信を行わない場合には電力の消費を抑えるために、間欠受信と呼ばれる動作を行う。間欠受信は基地局２が移動局３の呼び出しを行う信号を周期的に送信する期間に合わせて移動局３は電源ＯＮの状態になり該信号を受信する。それ以外の期間では移動局３は電源ＯＦＦの状態になる。移動局３が基地局２から間欠的に前記信号を受信する期間は、間欠受信期間と呼ばれる。

図１３は、移動局装置の第３実施例の構成図である。図５に示す構成要素と同様の構成要素には図５で使用した参照符号と同じ参照符号を付し同一の機能については説明を省略する。移動局３は、間欠受信動作情報記憶部２２を備える。

移動局３は圏外に変わる前に基地局２からネットワーク登録解除(DREG-CMD: Deregistration command)メッセージを受信して間欠動作を開始する。受信部１０は基地局２からの通信信号をデコードしてDREG-CMDメッセージを取得し、間欠受信を制御するためのパラメータを取得して間欠受信動作情報記憶部２２に格納する。

図１４は、間欠受信動作情報記憶部２２の記憶内容の例を示す図である。「周期」は、間欠受信期間が周期的に繰り返される期間に相当するフレーム数を示す。「オフセット」は、フレーム番号「０」のフレームから間欠受信期間の最初のフレームまでの期間に相当するフレーム数を示す。「間欠受信期間」は、間欠受信期間に相当するフレーム数を示す。本例の場合、フレーム番号が「６４」、「１０６４」、「２０６４」…から間欠受信期間が始まり、そこから５フレームが間欠受信期間として指定される。

バックオフ時間算出部１７は、移動局３が圏外に変わる直前の通信状態を通信状態記憶部１３から読み出す。通信状態が「待受中」だった場合に、バックオフ時間算出部１７は、間欠受信のパラメータを用いてバックオフ時間βを算出する。例えば、バックオフ時間算出部１７は、次式（３）に従ってバックオフ時間βを算出してもよい。

β（ミリ秒）＝（１〜９９の範囲でランダムに発生させた整数値）×１０＋現在から間欠受信期間が始まるまでの長さ （３）

図１５及び図１６は、移動局３の動作の第３例の説明図である。オペレーションＣＡ〜ＣＥの動作は、図１１のオペレーションＢＡ〜ＢＥの動作と同様である。オペレーションＣＦにおいて受信部１０は、間欠受信を制御するためのパラメータを間欠受信動作情報記憶部２２に格納する。オペレーションＣＧ〜ＣＬの動作は、図１１及び図１２のオペレーションＢＦ〜ＢＫの動作と同様である。

オペレーションＣＭにおいてバックオフ時間算出部１７は、上式（３）に従ってバックオフ時間βを算出する。その後に動作はオペレーションＣＮへ進む。オペレーションＣＮにおいてバックオフ処理部１８は、オペレーションＣＬ及びＣＭのいずれか一方で算出されたバックオフ時間が経過するのを待つ。その後に動作はオペレーションＣＩへ戻る。

間欠受信において、基地局２は負荷を分散するために間欠受信周期のオフセットを移動局３によって異ならせることがある。移動局３が圏外に変わる直前の通信状態が「待受中」だった場合に間欠受信周期に基づいてバックオフ時間を算出することで、「待受中」だった移動局が初期レンジングコードを再送する際に衝突が発生する確率をさらに低減することができる。

＜４．第４実施例＞
続いて、移動局３の他の実施例について説明する。上式（３）では、ランダムに発生させた整数や間欠受信期間の開始時期によって、バックオフ時間βが取り得る範囲とバックオフ時間αがとり得る範囲とが重なることがある。このため「通信中」だった移動局３を優先して通信を再開できないことがある。

本実施例のバックオフ時間算出部１７は、上式（３）に従って算出したバックオフ時間βが、バックオフ時間αのための算出式で算出される値の範囲内であるかどうかチェックする。バックオフ時間βが、バックオフ時間αのための算出式で算出される値の範囲内である場合には、範囲外になるようにバックオフ時間βを再計算する。

例えばバックオフ時間算出部１７は、再計算する場合に次式（４）のように間欠受信周期を加算する。

β（ミリ秒）＝β＋間欠受信周期（ミリ秒換算） （４）

図１７及び図１８は、移動局３の動作の第４例の説明図である。オペレーションＤＡ〜ＤＭの動作は、図１５及び図１６のオペレーションＣＡ〜ＣＭの動作と同様である。オペレーションＤＮにおいてバックオフ時間算出部１７は、算出されたバックオフ時間βが、バックオフ時間αが取り得る範囲に含まれるか否かを判断する。バックオフ時間αが取り得る範囲にバックオフ時間βが含まれる場合（オペレーションＤＮ：Ｙ）に動作はオペレーションＤＯへ進む。バックオフ時間αが取り得る範囲にバックオフ時間βが含まれない場合（オペレーションＤＮ：Ｎ）に動作はオペレーションＤＰへ進む。

オペレーションＤＯにおいてバックオフ時間算出部１７は、バックオフ時間βに間欠受信周期を加算する。その後動作はオペレーションＤＮへ戻る。オペレーションＤＰにおいてバックオフ処理部１８は、オペレーションＤＬで算出されたバックオフ時間α、又はオペレーションＤＭ〜ＤＯにより算出されたバックオフ時間βのいずれか一方が経過するのを待つ。その後に動作はオペレーションＤＩへ戻る。

本実施例によれば、圏外に変わる直前の通信状態が待受中だった移動局３の間の再送時の衝突の確率を軽減しつつ、通信中だった移動局３と待受中だった移動局３の再送タイミングを異ならせて、再送タイミングを分散させることができる。

＜５．第５実施例＞
続いて、移動局３の他の実施例について説明する。待受中だった移動局３が圏外に変わってから基地局２に初期レンジングコードを再送するまでの間に、移動局３で動作しているアプリケーションプログラムがデータを送信しようすることがある。本実施例ではこのような場合に、移動局３が圏外に変わる直前の通信状態が通信中であった場合のためのバックオフ時間αと同様にバックオフ時間を算出する。

図１９は、移動局装置の第４実施例の構成図である。図５に示す構成要素と同様の構成要素には図５で使用した参照符号と同じ参照符号を付し同一の機能については説明を省略する。移動局３は、データ送信検出部２３を備える。

データ送信検出部２３は、移動局３が圏外に変わったと圏外判定部１１が判定した後、OS(Operating System)を介してアプリケーションプログラムからのデータを受け取ることによりデータの送信を検出する。

移動局３が圏外に変わる直前の通信状態が待受中であり、アプリケーションプログラムからのデータ送信が検出された場合、バックオフ時間算出部１７は、圏外に変わる直前に通信中であった移動局３のためのバックオフ時間αと同様にバックオフ時間を算出する。

図２０及び図２１は、移動局３の動作の第５例の説明図である。オペレーションＥＡ及びＥＢは、図１１のオペレーションＢＡ及びＢＢと同様である。基地局２からの電波が受信されなくなったと圏外判定部１１が判定した場合（オペレーションＥＢ：Ｙ）に、オペレーションＥＣにおいてデータ送信検出部２３は、アプリケーションプログラムからのデータ送信の有無の監視を開始する。オペレーションＥＤ〜ＥＬは、図１１及び図１２のオペレーションＢＣ〜ＢＫと同様である。

移動局３が圏外に変わる直前の通信状態が待受中である場合（オペレーションＥＫ：Ｎ）に、オペレーションＥＭにおいてデータ送信検出部２３は、アプリケーションプログラムからのデータ送信の監視開始語に、データ送信が検出されたか否かを判断する。データ送信が検出された場合（オペレーションＥＭ：Ｙ）に動作はオペレーションＥＬに進む。データ送信が検出された場合（オペレーションＥＭ：Ｎ）に動作はオペレーションＥＮに進む。

オペレーションＥＬにおいてバックオフ時間算出部１７は、移動局３が圏外に変わる直前の通信状態が通信中であった場合（オペレーションＥＫ：Ｙ）のためのバックオフ時間αと同様にバックオフ時間を算出する。その後に動作はオペレーションＥＯへ進む。オペレーションＥＮにおいてバックオフ時間算出部１７は、バックオフ時間αが取り得る範囲よりも大きくなるようにバックオフ時間βを算出する。その後に動作はオペレーションＥＯへ進む。

オペレーションＥＯにおいてバックオフ処理部１８は、オペレーションＥＬ及びＥＮのいずれか一方で算出されたバックオフ時間が経過するのを待つ。その後に動作はオペレーションＥＩへ戻る。

本実施例によれば、待受中に圏外に変わった移動局３が圏外で通信を開始しようとした場合に、通信中に圏外に変わった移動局３と同様にバックオフ時間を算出する。この結果、まだ待受中の他の移動局よりも優先的に、圏外で通信を開始しようとする移動局３の通信を開始することができる。上記及び下記の他の実施例でも、アプリケーションプログラムからのデータ送信が検出された場合に、移動局３が圏外に変わる直前の通信状態が待受中だったときのバックオフ時間を、圏外に変わる直前に通信中だった移動局３のための算出式で算出してもよい。

＜６．第６実施例＞
続いて、移動局３の他の実施例について説明する。本実施例の移動局３は、セルサーチで発見した基地局２に対して１回目の初期レンジングコードを送信後、衝突発生により初期レンジングコードを再送するまでの間、基地局２から他の移動局へ送信されたRNG-RSPメッセージの受信回数を監視する。移動局３は、RNG-RSPメッセージの受信回数に応じてバックオフ時間を算出する。

図２２は、移動局装置の第５実施例の構成図である。図５に示す構成要素と同様の構成要素には図５で使用した参照符号と同じ参照符号を付し同一の機能については説明を省略する。移動局３は、接続応答監視部２４を備える。

接続要求送信部１５が第１回目の初期レンジングコードを送信した後、受信部１０は基地局２からの通信信号を復号化してRNG-RSPメッセージを取得する。接続応答監視部２４は受信部１０からRNG-RSPメッセージを受けると、メッセージの宛先が移動局３であるか、他の移動局であるかを判定する。接続応答監視部２４は、他の移動局宛のメッセージの受信回数をカウントする。下記の表３はRNG-RSPメッセージのフォーマットである。

RNG-RSPメッセージには、TLV Encoded Informatio (TLV符号化情報)の一種として、Ranging Code Attributes TLVが含まれる。Ranging Code Attributes TLVには下記の情報が含まれる。

第22〜32ビット：初期レンジングコードを送信したときに使用したＯＦＤＭＡシンボル数
第16〜21ビット：初期レンジングコードを送信したときに使用したＯＦＤＭＡサブチャネル数
第15〜8ビット：移動端末が送信した初期レンジングコード
第0〜7ビット：移動端末が初期レンジングコードを送信したときのフレーム番号の下位８ビット

接続応答監視部２４は、Ranging Code Attributes TLVの値が、初期レンジングコードを送信したときの条件と一致する場合に宛先が移動局３であると判定し、一致しない場合には宛先が他の移動局であると判定する。なお、RNG-RSPメッセージは移動局３と他の移動局とが共用するチャネルで送信される。このため、移動局３は他の移動局宛のRNG-RSPメッセージも受信することができる。

バックオフ時間算出部１７は、接続応答監視部２４がカウントした他の移動局宛のRNG-RSPメッセージの受信回数に基づいて、移動局３が圏外に変わる直前の通信状態が通信中であった場合のためのバックオフ時間αを算出する。例えばバックオフ時間算出部１７は、乱数がとり得る上限値をRNG-RSPメッセージの受信回数に応じて定めてもよい。例えばバックオフ時間算出部１７は、次式（５）に従ってバックオフ時間αを算出してよい。

α（ミリ秒）＝（１〜[他の移動局宛のRNG-RSPの受信回数]の範囲でランダムに発生させた整数値）×１０ （５）

また、バックオフ時間算出部１７は、バックオフ時間αが取り得る範囲よりも大きないずれかの値を算出する算出式に基づいてバックオフ時間βを算出する。例えばバックオフ時間算出部１７は、次式（６）に従ってバックオフ時間βを算出してよい。

β（ミリ秒）＝（（１〜[他の移動局宛のRNG-RSPの受信回数]の範囲でランダムに発生させた整数値）＋１００）×１０ （６）

図２３及び図２４は、移動局３の動作の第６例の説明図である。オペレーションＦＡ〜ＦＨの動作は、図１１及び図１２のオペレーションＢＡ〜ＢＨの動作と同様である。オペレーションＦＩにおいて接続応答監視部２４は、他の移動局宛のRNG-RSPメッセージの受信回数の監視を開始する。

オペレーションＦＪ及びＦＫの動作は、図１２のオペレーションＢＩ及びＢＪの動作と同様である。移動局３が圏外に変わる直前の通信状態が「通信中」であった場合（オペレーションＦＫ：Ｙ）に動作はオペレーションＦＬへ進む。通信状態が「通信中」でなかった場合（オペレーションＦＫ：Ｎ）に動作はオペレーションＦＭへ進む。

オペレーションＦＬにおいてバックオフ時間算出部１７は、他の移動局宛のRNG-RSPメッセージの受信回数に基づいてバックオフ時間αを算出する。その後に動作はオペレーションＦＮへ進む。オペレーションＦＭにおいてバックオフ時間算出部１７は、バックオフ時間αが取り得る範囲よりも大きくなるようにバックオフ時間βを算出する。その後に動作はオペレーションＦＮへ進む。オペレーションＦＮにおいてバックオフ処理部１８は、オペレーションＦＬ及びＦＭのいずれか一方で算出されたバックオフ時間が経過するのを待つ。その後に動作はオペレーションＦＨへ戻る。

他の移動局宛のRNG-RSPメッセージの受信回数は、他の移動局数が多くなるにつれて大きくなる。本実施例によれば、他の移動局数が多くなるにつれてバックオフ時間の取り得る範囲を大きくすることができる。この結果、再送タイミングが分散されることにより再送時の衝突の確率が小さくなり、短時間に通信の再開が可能になる。上記の他の実施例でも、RNG-RSPメッセージの受信回数に応じてバックオフ時間を算出してもよい。

＜７．ハードウエア構成＞
次に、移動局３のハードウエア構成を説明する。図２５は、移動局３のハードウエア構成の一例の説明図である。移動局３は、プロセッサ５０と、記憶装置５１と、ＬＳＩ（Large Scale Integration）５２と、無線周波数回路５３を備える。移動局３は、マイクロフォン５４と、操作部５５と、スピーカ５６と、表示部５７を備える。なお、添付図面及び以下の説明において無線周波数を「ＲＦ」と表記することがある。

プロセッサ５０は、記憶装置５１に格納されるコンピュータプログラムを実行することで、移動局３のユーザにより使用されるアプリケーションソフトウエアの情報処理と、基地局２との無線通信のための通信プロトコル処理を実行する。記憶装置５１には、プロセッサ５０により実行されるコンピュータプログラム及びその実行に使用されるデータが記憶される。記憶装置５１は、プログラムやデータを記憶するための不揮発性記憶装置や、一時的データを記憶するためのランダムアクセスメモリ（RAM: Random Access Memory）を含んでいてよい。

ＬＳＩ５２は、ＲＦ回路５３によって送受信される基地局２との無線信号のベースバンド信号処理を実行する。ＬＳＩ５２は、例えばＦＰＧＡ（Field-Programming Gate Array）や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などを含んでよい。ＲＦ回路５３は、移動局３と基地局２との間の信号のアナログデジタル変換、デジタルアナログ変換、周波数変換及び増幅を行う。

図２に示す受信部１０及び接続要求送信部１５の上記動作は、プロセッサ５０、ＬＳＩ５２及びＲＦ回路５３の協働によって実現される。圏外判定部１１と、通信状態判定部１２と、通信状態記憶部１３と、セルサーチ処理部１４と、衝突判定部１６と、バックオフ時間算出部１７と、バックオフ処理部１８の上記動作は、プロセッサ５０によって実現される。

図５に示すコネクション情報処理部１９の上記動作は、プロセッサ５０によって実現される。コネクション情報記憶部２０及び周波数情報記憶部２１として使用される記憶領域は、記憶装置５１に用意される。図１３に示す間欠受信動作情報記憶部２２として使用される記憶領域は、記憶装置５１に用意される。図１９に示すデータ送信検出部２３及び図２２に示す接続応答監視部２４の上記動作は、プロセッサ５０によって実現される。

なお、図２５に示すハードウエア構成は実施例の説明のための例示にすぎない。上述の動作を実行するものであれば、本明細書に記載される移動局３は他のどのようなハードウエア構成を採用してもよい。

また、図２、図５、図１３、図１９及び図２２の機能構成図は、本明細書において説明される移動局３の機能に関係する構成を中心に示している。移動局３は、図示の構成要素以外の他の構成要素を含んでいてよい。

図３、図４、図１１、図１２、図１５〜図１８、図２０、図２１、図２３及び図２４を参照して説明する一連の動作は複数の手順を含む方法と解釈してもよい。この場合に「オペレーション」を「ステップ」と読み替えてもよい。

以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
移動局装置であって、
前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であったか否かを判定する通信状態判定部と、
基地局装置に対する接続要求の再送の際に、前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であったか否かに応じて異なるバックオフ時間を算出するバックオフ時間算出部と、
を備えることを特徴とする移動局装置。
（付記２）
前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であった場合の第１のバックオフ時間よりも、前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中でなかった場合の第２のバックオフ時間の方が長いことを特徴とする付記１に記載の移動局装置。
（付記３）
前記バックオフ時間算出部は、第１のバックオフ時間が取り得る範囲よりも大きな値を算出する算出式に基づいて、第２のバックオフ時間を算出することを特徴とする付記２に記載の移動局装置。
（付記４）
前記バックオフ時間算出部は、前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中でなかった場合のバックオフ時間を、予め指定された間欠受信期間の時期に応じて算出することを特徴とする付記１〜３のいずれか一項に記載の移動局装置。
（付記５）
前記バックオフ時間算出部は、前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であった場合の第１のバックオフ時間が取り得る範囲内に、前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中でなかった場合のバックオフ時間として算出した第２のバックオフ時間が含まれるか否かを判定し、第２のバックオフ時間が第１のバックオフ時間が取り得る範囲内に含まれる場合に第２のバックオフ時間を再計算することを特徴とする付記４に記載の移動局装置。
（付記６）
前記移動局装置からの送信データの発生を検出するデータ送信検出部をさらに備え、
前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中でなく且つ圏外の間に前記送信データの発生が検出された場合に、前記バックオフ時間算出部は、前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であった場合のバックオフ時間と同様の算出方法でバックオフ時間を算出することを特徴とする付記１〜５のいずれか一項に記載の移動局装置。
（付記７）
前記バックオフ時間算出部は、他の移動局装置から送信された接続要求に応答して基地局が送信する応答信号の受信回数に応じて、バックオフ時間を変更することを特徴とする付記１〜６のいずれか一項に記載の移動局装置。
（付記８）
移動局装置の通信方法であって、
前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であったか否かを判定し、
基地局装置に対する接続要求の再送の際に、前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であったか否かに応じて異なるバックオフ時間を算出する、
ことを特徴とする通信方法。

１ 通信システム
２、２ａ、２ｂ 基地局
３ 移動局
１１ 圏外判定部
１２ 通信状態判定部
１４ セルサーチ処理部
１５ 接続要求送信部
１６ 衝突判定部
１７ バックオフ時間算出部
１８ バックオフ処理部

Claims (5)

1. 移動局装置であって、
   前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であったか否かを判定する通信状態判定部と、
   基地局装置に対する接続要求の再送の際に、前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であったか否かに応じて異なるバックオフ時間を算出するバックオフ時間算出部と、を備え、
   前記バックオフ時間算出部は、前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であったときに乱数に基づき算出される第1のバックオフ時間と前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であったときに予め指定された間欠受信期間の時期に応じて算出される第２のバックオフ時間とをチェックし、前記第２のバックオフ時間が前記第1のバックオフ時間よりも小であるとき、前記第２のバックオフ時間を前記第1のバックオフ時間よりも大となるように設定することを特徴とする移動局装置。
2. 前記バックオフ時間算出部は、前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であった場合の第１のバックオフ時間が取り得る範囲内に、前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中でなかった場合のバックオフ時間として算出した第２のバックオフ時間が含まれるか否かを判定し、第２のバックオフ時間が第１のバックオフ時間が取り得る範囲内に含まれる場合に第２のバックオフ時間を再計算することを特徴とする請求項１に記載の移動局装置。
3. 前記移動局装置からの送信データの発生を検出するデータ送信検出部をさらに備え、
   前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中でなく且つ圏外の間に前記送信データの発生が検出された場合に、前記バックオフ時間算出部は、前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であった場合のバックオフ時間と同様の算出方法でバックオフ時間を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の移動局装置。
4. 前記バックオフ時間算出部は、他の移動局装置から送信された接続要求に応答して基地局が送信する応答信号の受信回数に応じて、バックオフ時間を変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の移動局装置。
5. 移動局装置の通信方法であって、
   前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であったか否かを判定し、
   基地局装置に対する接続要求の再送の際に、前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であったか否かに応じて異なるバックオフ時間を算出し、
   前記バックオフ時間の算出において、前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であったときに乱数に基づき算出される第1のバックオフ時間と前記移動局装置が圏外に変わる時に前記移動局装置が通信中であったときに予め指定された間欠受信期間の時期に応じて算出される第２のバックオフ時間とをチェックし、前記第２のバックオフ時間が前記第1のバックオフ時間よりも小であるとき、前記第２のバックオフ時間を前記第1のバックオフ時間よりも大となるように設定する、
   ことを特徴とする通信方法。

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