JP7012752B2 - 共通のランダムアクセスプリアンブルを使用した接続確立方法 - Google Patents

Description

優先権の主張

本出願は、発明の名称が「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮ ＥＳＴＡＢＬＩＳＨＭＥＮＴ ＵＳＩＮＧ ＣＯＭＭＯＮ ＲＡＮＤＯＭ ＡＣＣＥＳＳ ＰＲＥＡＭＢＬＥ」であって、２０１８年３月２８日に提出された、米国仮出願番号第６２／６４９，１２５号、及び発明の名称が「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮ ＥＳＴＡＢＬＩＳＨＭＥＮＴ ＵＳＩＮＧ ＣＯＭＭＯＮ ＲＡＮＤＯＭ ＡＣＣＥＳＳ ＰＲＥＡＭＢＬＥ」であって、２０１７年６月３０日に提出された、米国仮出願番号第６２／５２７，７７１号の優先権を主張し、本出願の譲受人に割り当てられる。

本発明は、一般に、無線通信に関し、より詳細には、無人航空機とネットワークの接続確立に関する。

ドローンのような航空機やＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）が、ここ数年で関心が高まっている。ＵＡＶを使用することで、荷物の配達、リアルタイムイメージング、映像監視、ソーラーファームの点検、火災及び嵐のアセスメント、捜索救助、重要インフラの監視、野生生物の保護など、様々なアプリケーションを実行することができる。これらの新たな使用事例の多くはＵＡＶをＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）装置としてセルラーネットワークに接続することでメリットを得られる。

ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）は、ランダムアクセスプリアンブルのセットを受信し、ＵＡＶ自身のステータスを判定し、前記ランダムアクセスプリアンブルのセットからランダムアクセスプリアンブルを選択する。場合によっては、前記ランダムアクセスプリアンブルのセットは、前記ＵＡＶの使用のために割り当てられ、複数の隣接セルと共通する。前記ＵＡＶは、前記選択したランダムアクセスプリアンブルを前記複数の隣接セルに送信する。前記選択したランダムアクセスプリアンブルを受信した隣接セルの１つは、ランダムアクセス応答を前記ＵＡＶに送信する。前記ＵＡＶはどのセルが前記ランダムアクセス応答を送信したかを判定し、前記ランダムアクセス要求を送信したセルを再選択し、ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）接続確立要求を前記再選択したセルに送信する。ＲＡＣＨ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）の手順が完了すると、前記再選択したセルは前記ＵＡＶの前記サービングセルになる。

図１は、ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）が、ランダムアクセスプリアンブルを使用して、ネットワークとの接続を確立するシステムの一例のブロック図である。

図２Ａは、図１に示される基地局の一例のブロック図である。

図２Ｂは、図１に示されるＵＡＶの一例のブロック図である。

図３は、ＵＡＶがランダムアクセスプリアンブルを使用して、ネットワークとの接続を確立する一例のメッセージング図である。

図４は、ＵＡＶがランダムアクセスプリアンブルを使用して、ネットワークとの接続を確立する方法の一例のフローチャートである。

ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）がＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）装置として、ネットワークと接続する場合、いくつかの重要な考慮事項がある。ＵＡＶが接続されるネットワークの一例は、３ＧＰＰ ＬＴＥ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）である。ＵＡＶがＵＥ装置としてネットワークと接続し、サービングセルを選択すると、ＵＡＶがハンドオーバ又は別のセル（例えば、隣接セル）の再選択を実行することをトリガする状況が（例えば、ＵＡＶの動作、信号劣化、ネットワークの輻輳などのために）変化する可能性がある。

コネクティッドモード（例えば、状態）では、ハンドオーバの基準が満たされれば、ＵＡＶが別のセルにハンドオーバすることを指示される可能性がある。アイドルモード（例えば、状態）では、ＵＡＶは、１つ又は複数のセルに「キャンプ」オンする可能性がある。１つ又は複数のセルにキャンプオンしている間、ＵＡＶはＳＩＢｓ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂｌｏｃｋｓ）のような制御情報をＵＡＶがキャンプするセルから受信し得る。１つ又は複数の隣接セルから受信される信号に基づいて、ＵＡＶは再選択手順を実行するか否かを決定する。再選択手順については以下で詳しく説明する。

ＵＡＶがネットワークと接続する際の課題の１つは、ＵＡＶのダウンリンクの測定により、複数のセルが再選択又はハンドオーバのトリガ基準を満たす可能性があるために、再選択中及びハンドオーバ中にピンポンが起こる可能性があることである。例えば、既に第１のセル（例えば、サービングセル）と接続されるＵＡＶは、第１のセルから提供されるＳＩＢｓ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂｌｏｃｋｓ）に基づいて、第２のセル（例えば、隣接セル）を再選択してもよい。しかしながら、ＵＡＶは、第１のセルからの再選択ルールに従う必要があるため、ＵＡＶが第２のセルにキャンプオンしてすぐに第１のセルを再選択する可能性がある。従って、２つのセル間で繰り返し再選択（又はハンドオーバ）を往復して行うことを「ピンポン」と呼ぶ。ピンポンのレベルは、主にネットワークの実装と、再選択又はハンドオーバの基準と、に大きく依存する。

頻繁な再選択の影響の１つは、ネットワークが負荷分散を実施するのが困難になることである。負荷分散の主な考慮事項は、ＵＥ装置が接続確立要求するセルを制御する必要があることである。ＵＥ装置の接続確立は、ＵＥ装置にサービングするセルで実行されるため、ネットワークにとってＵＥ装置（例えば、ＵＡＶ）がキャンプすべきセルを制御することは重要である。沢山のＵＥ装置が同じセルで接続確立を実行する場合、セルはすぐに過負荷になり得る。現在、ネットワークは、専用のシグナリング又はＳＩＢを使用して、ＵＥ装置の再選択優先度（周波数優先度及びセル優先度の両方）を制御するオプションを有する。しかしながら、これらのメカニズムの使用は、ＵＡＶにとって最適ではない可能性がある。

ＵＡＶがネットワークと接続する際のその他の課題は、ＵＡＶが基地局（ｅＮＢ）のはるか上空を飛んでいる場合、ＵＡＶから送信されるアップリンク信号は、複数のセルに受信される可能性がある。１つのシナリオでは、ＵＡＶからのアップリンク信号は隣接セルへの干渉とみなされ、地上のＵＥ装置（例えば、携帯電話）に提供されるサービスに悪影響を及ぼす可能性がある。このようなアップリンクへの干渉を防ぐために、ＵＡＶにサービスを提供しない１つ又は複数のセルは、ＵＡＶの干渉から離れるために、自身のアンテナビームパターンを変更する可能性がある。更に、ＵＡＶがサービスを提供するセル（例えば、サービングセル又はサービング基地局）は自身のアンテナビームパターンをＵＡＶの方向に向ける可能性がある。

上記の所見に基づいて、ネットワークは、ＵＡＶがネットワークと接続する場合に、再選択、負荷分散、及び干渉を管理する必要がある。本明細書の例において、ＵＡＶによって到達可能なセルのうちのどのセルが、ＵＡＶの接続確立要求を処理するかをネットワークが動的に決定することが可能な方法及びシステムを含む。おそらく、高負荷ではないセルは、ＵＡＶからの接続要求の処理のための候補になる可能性がある。

潜在的な解決策の１つは、複数のセルがＵＡＶからのランダムアクセス（ＲＡ）プリアンブル送信に応答する機会を有することである。ＲＡ応答はＵＡＶのサービングセルに限らず隣接セルの１つからも送信される可能性がある。ＵＡＶにＲＡ応答を送信することによって隣接セルがＲＡプリアンブル送信に応答する場合、ＵＡＶはそのセルを再選択し、ＲＲＣ接続確認要求を元のサービングセルの代わりにそのセルに送信する必要がある。ネットワークの条件に基づいて、セルのうち１つだけが接続確立要求を行うＵＡＶにＲＡ応答を送信すると想定される。

図１は、ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）がランダムアクセスプリアンブルを使用してネットワークとの接続を確立する通信システムの一例のブロック図である。通信システム１００は、様々な基地局のそれぞれのサービスエリアに位置するＵＥ装置に様々な無線サービスを提供する無線アクセスネットワーク（図示せず）の一部である。基地局１０２は、本明細書の例において、ＵＥ装置として機能するＵＡＶ１０６に無線サービスを提供する。基地局１０２は通信リンク１０４を介してＵＡＶ１０６と通信する。ＵＡＶ１０６は、図１において基地局１０２のサービスエリア１０３に位置するが、基地局１０２はＵＡＶ１０６のためのサービング基地局である。例えば、図１ではサービスエリア１０３、１１０、１１６が二次元エリアとして示されているが、ＵＡＶにサービスを提供する目的のために、サービスエリアは実際には垂直に上方に延伸して図１に示されるサービスエリア上の様々な高度に位置するＵＡＶにサービスを提供すると理解される。この点に関して、基地局が従来の地上のＵＥ装置に提供し得るカバレッジエリアと同様に、基地局によってＵＡＶに提供され得るカバレッジエリアも距離、環境条件、障害物、及び干渉の影響を受けることは注目に値する。

図１に示される例において、通信リンク１０４は、ＵＡＶ１０６と基地局（ｅＮＢ）との間のＵｕリンクである。通信リンク１０４は、基地局１０２からＵＡＶ１０６にダウンリンク通信を提供し、ＵＡＶ１０６から基地局１０２にアップリンク通信を提供する。

明瞭さ及び簡潔さのために、通信システム１００は３つの隣接基地局１０２、１０８、１１４のみを有することが示される。しかしながら、他の例において、通信システム１００は任意の適切な数の基地局を有し得る。図１に示される例において、基地局１０２は、ＵＡＶ１０６に無線サービスを提供するため、サービング基地局としてみなされる。しかしながら、隣接基地局１０８、１１４もまた、それぞれ通信リンク１１２、１１８を介してＵＡＶ１０６に無線サービスを提供し得る。通信リンク１１２、１１８は、通信リンク１０４と同様である。ＵＡＶ１０６が基地局１０８又は１１４のいずれかを再選択する場合、再選択された基地局はサービング基地局になり、基地局１０２は隣接基地局になるであろう。本明細書の例の目的のために、基地局が比較的近い場合、及び／又はＵＡＶ１０６が所定の時間にそれぞれの隣接基地局から同時に信号を受信した場合、基地局は互いに隣接するとみなされる。

基地局１０２は、時にｅＮｏｄｅＢ又はｅＮＢと呼ばれ、通信リンク１０４を介してダウンリンク信号を送信することによってＵＡＶ１０６と通信する。基地局１０２はまた、通信リンク１０４を介してＵＡＶ１０６から送信されるアップリンク信号を受信する。本明細書で使用する場合、用語「基地局」及び「セル」は互換性がある。場合によっては、サービングセルは、第１の基地局から提供され、隣接セルは、第２及び第３の基地局からそれぞれ提供される。しかしながら、他の場合には、サービングセル及び１つ又は複数の隣接セルは同じ基地局から提供される。

基地局１０２は、既知の技術に従ってバックホール（図示せず）を通してネットワークと接続される。図２Ａに示されるように、基地局１０２は、制御部２０４と、送信部２０６と、受信部２０８と、並びにその他の電子機器、ハードウェア、及びコードを備える。基地局１０２は、本明細書で説明される機能を実行する、任意の固定式、移動式、又は携帯用の機器である。基地局１０２を参照して説明されたブロックの様々な機能及び動作は、任意の数の装置、回路、又は要素においても実行されてもよい。２つ以上の機能ブロックは、単一の装置に統合されてもよく、任意の単一の装置において実行されると説明されている機能は、いくつかの装置にわたって実装されてもよい。

図２Ａに示されている例において、基地局１０２は、固定された装置又はシステム展開時に特定の場所に搭載される装置であってもよい。このような機器の例は、固定された基地局又は固定された送受信局を含む。状況によっては、基地局１０２は特定の場所に一時的に搭載される移動式の機器であってもよい。このような機器のいくつかの例は、発電機、ソーラーパネル、及び／又は電池のような発電機器を含む移動式の送受信局を含む。このような機器の大きく、重い種類は、トレーラーで輸送されてもよい。さらに他の状況では、基地局１０２は、いかなる特定の場所にも固定されない携帯可能な装置であってもよい。それに応じて状況によっては、基地局１０２は、ＵＥ装置のような携帯可能なユーザ装置であってもよい。

制御部２０４は、本明細書において説明される機能を実行するとともに、基地局１０２の全体的な機能性を助けるための、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアの任意の組み合わせを含む。適切な制御部２０４の一例は、メモリに接続される、マイクロプロセッサ又はプロセッサ配列において動作するコードを含む。送信部２０６は、無線信号を送信する電子機器を含む。状況によって、送信部２０６は複数の送信部を含んでもよい。受信部２０８は、無線信号を受信する電子機器を含む。状況によって、受信部２０８は複数の受信部を含んでもよい。受信部２０８及び送信部２０６は、アンテナ２１０を通してそれぞれ信号を受信及び送信する。アンテナ２１０は、別個の送信及び受信アンテナを含んでもよい。状況によっては、アンテナ２１０は複数の送信及び受信アンテナを含んでもよい。

図２Ａの例において、送信部２０６及び受信部２０８は、変調及び復調を含む無線周波数（ＲＦ）処理を実行する。受信部２０８は、従って、ＬＮＡｓ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）及びフィルタのような構成要素を含んでもよい。送信部２０６は、フィルタ及び増幅器を含んでもよい。他の構成要素は、アイソレータ、整合回路及び他のＲＦ構成要素を含んでもよい。他の構成要素と組み合わせ又は連携するこれらの構成要素は、基地局の機能を実行する。必要とされる構成要素は、基地局が必要とする特定の機能に依存してもよい。

送信部２０６は、変調器（図示せず）を含み、受信部２０８は、復調器（図示せず）を含む。変調器は、通信リンク１０４を介して送信されるダウンリンク信号を変調し、その際、複数の変調次数のうち任意の１つを適用することができる。復調器は、複数の変調次数のうち１つに従って、基地局１０２で受信される任意のアップリンク信号を復調する。

図１に戻り、通信システム１００は、基地局１０２を介して様々な無線サービスをＵＡＶ１０６に提供する。本明細書の例において、通信システム１００は、３ＧＰＰ ＬＴＥ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）通信の仕様書の少なくとも１つの改訂に従って動作する。図２Ｂに示されている例において、ＵＡＶ１０６の回路は、基地局１０２と直接通信する。例えば、ＵＡＶ１０６は、アンテナ２１２及び受信部２１４を使用して通信リンク１０４を介してダウンリンク信号を受信する。ＵＡＶ１０６は、送信部２１８及びアンテナ２１２を使用してアップリンク信号を送信する。

アンテナ２１２及び受信部２１４に加えて、ＵＡＶ１０６は、制御部２１６と、送信部２１８と、並びに他の電子機器、ハードウェア、及びコードをさらに含む。ＵＡＶ１０６は、本明細書で説明される機能を実行する、任意の固定式、移動式、又は携帯可能な機器である。ＵＡＶ１０６を参照して説明されるブロックの様々な機能及び動作は、任意の数の装置、回路又は要素で実施されてもよい。２つ以上の機能ブロックは、単一の装置に統合されてもよく、任意の単一の装置で実行されるとして説明される機能は、いくつかの装置にわたって実施されてもよい。

本明細書で説明される例において、ＵＡＶ１０６は、人間のパイロットを有さずに飛行可能な、任意の無線通信装置である。ドローンは、ＵＡＶ１０６の一例であってもよい。ＵＡＶ１０６がドローンである例の場合、ＵＡＶ１０６の飛行は、人間の操作による遠隔制御下、又は搭載コンピュータによる自律的なもののいずれかで、様々な程度の自律性で動作し得る。他の場合において、ＵＡＶ１０６は、高度が人間の操作によって手動調整され得る凧であってもよい。更に他の場合において、ＵＡＶ１０６は、高度が人間の操作、プログラムされたアルゴリズム、又はＵＡＶ１０６自体によって制御され得る調整可能な機械化されたロープによって高度が調整され得る凧であってもよい。

ＵＡＶ１０６の制御部２１６は、本明細書において説明される機能を実行するとともに、ＵＥ装置の全体的な機能性を助けるための、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアの任意の組み合わせを含む。適切な制御部２１６の一例は、メモリに接続された、マイクロプロセッサ又はプロセッサ配列において動作するコードを含む。送信部２１８は、無線信号を送信する電子機器を含む。場合によって、送信部２１８は複数の送信部を含んでもよい。受信部２１４は、無線信号を受信する電子機器を含む。場合によって、受信部２１４は複数の受信部を含んでもよい。受信部２１４及び送信部２１８はアンテナ２１２を通してそれぞれ信号を受信及び送信する。アンテナ２１２は、別個の送信及び受信アンテナを含んでもよい。状況によっては、アンテナ２１２は、複数の送信及び受信アンテナを含んでもよい。

図２Ｂの例における送信部２１８及び受信部２１４は、変調及び復調を含む無線周波数（ＲＦ）処理を実行する。受信部２１４は、従って、ＬＮＡｓ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）及びフィルタのような構成要素を含んでもよい。送信部２１８は、フィルタ及び増幅器を含んでもよい。他の構成要素は、アイソレータ、整合回路及び他のＲＦ構成要素を含んでもよい。他の構成要素と組み合わせ又は連携するこれらの構成要素は、ＵＥ装置の機能を実行する。必要とされる構成要素は、ＵＥ装置（例えば、ＵＡＶ１０６）が必要とする特定の機能に依存してもよい。

送信部２１８は、変調器（図示せず）を含み、受信部２１４は、復調器（図示せず）を含む。変調器は、送信前に信号を変調するために、複数の変調次数のうちの任意の１つを適用することができる。復調器は、複数の変調次数のうちの１つに従って受信する信号を復調する。

通常、ＲＡＣＨ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）手順のプリアンブルはそれぞれのセルに個別に設定される。しかしながら、本明細書で説明されている例のいくつかにおいては、プリアンブルのセットは、ＵＡＶに特別に割り当てられ、１つ又は複数のセルはこれらの割り当てられたＵＡＶ特有のプリアンブルを同時に共有する可能性がある。ＰＲＡＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）設定に関する情報要素は、３ＧＰＰ技術仕様３６．３３１ Ｖ１４．２．２における「ＰＲＡＣＨ－Ｃｏｎｆｉｇ」の下の「ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）プロトコル仕様（リリース１４）」で規定されるが、一般的なランダムアクセスパラメータは、「ＲＡＣＨ－ＣｏｎｆｉｇＣｏｍｍｏｎ」の下で提供され、どちらも「ＲａｄｉｏＲｅｓｏｕｒｃｅＣｏｎｆｉｇＣｏｍｍｏｎ」の下にリスト化され、「ＳｙｓｔｅｍＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＢｌｏｃｋＴｙｐｅ２」又はＳＩＢ２を介して全てのＵＥ装置に伝達される。場合によっては、ＵＡＶ１０６の送信部２１８は、ランダムアクセスプリアンブルを使用する全てのセル１０２、１０８、１１４に共通する情報要素（例えば、ＲＡＣＨ－ＣｏｎｆｉｇＣｏｍｍｏｎ）に基づいて、選択したランダムアクセスプリアンブルを送信する。

動作中、ＵＡＶ１０６は、アンテナ２１２及び受信部２１４を介して、ランダムアクセスプリアンブルのセットを受信する。プリアンブルは、サービングセル１０２によってＳＩＢ２においてブロードキャストされる。プリアンブルを受信した後、ＵＡＶ１０６は、最新のＳＩＢ２を保存し、最新のプリアンブルは接続要求に利用可能なように、プリアンブルをメモリに保存する。場合によって、プリアンブルが、複数のセル（例えば、１０２、１０８、１１４）に共通である（例えば、複数のセルによって同時に使用される）。他の場合には、プリアンブルはＵＡＶに適用される（例えば、ＵＡＶによる使用のために割り当てられる）。

ＵＡＶ１０６がランダムアクセスプリアンブルのセットを受信すると、ＵＡＶ１０６は、１つ又は複数のネットワーク定義要件に基づいて、ＵＡＶ１０６のＵＡＶステータスを判定するために、制御部２１６を利用する。ネットワーク定義要件は、事前に設定されてもよいし、サービングセル１０２を通してネットワークによって提供されてもよい。一例では、サービングセルはＳＩＢでネットワーク定義要件をブロードキャストする。ネットワーク基準は、ＵＡＶの高度、速度、ＵＡＶがキャンプするために利用可能な適切なセルの数、及び／又は単にＵＡＶのＧＮＳＳ位置に基づいてもよい。言い方を変えると、ＵＡＶ１０６がネットワークによってＵＡＶとして扱われることが可能になる前に、あるネットワーク要件は満たされる必要がある。例えば、以下の１つ又は複数のネットワーク定義要件は、特定のＵＡＶ１０６のＵＡＶステータスを確認するために使用されてもよい。

第１に、ネットワークは、ＵＡＶ１０６のＵＡＶステータスが、ＵＡＶ１０６が同時にキャンプし得るセルの数（例えば、ＵＡＶがサービングするのに適切とみなされ得るセルの数）に基づくことを要求してもよい。これに関して、キャリア周波数が高いスモールセルは、ＵＡＶにサーブできないと想定される。

第２に、ネットワークは、ＵＡＶ１０６のＵＡＶステータスが第１のセル（例えば、サービングセル１０２）から受信した第１の信号が第１の受信信号閾値要件を満たすか否か、及び第２のセル（例えば、隣接セル１０８）から受信した第２の信号が第２の受信信号閾値要件を満たすか否かに基づくことを要求してもよい。より具体的には、ネットワークは、サービングセル、及び少なくとも１つの隣接セルそれぞれのための特定のＲＳＲＰ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ）又はＲＳＲＱ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｑｕａｌｉｔｙ）閾値要件を定義してもよい。

第３に、ネットワークは、ＵＡＶ１０６のＵＡＶステータスが、ＵＡＶ１０６の位置する高度が高さ（又は高度）閾値要件を満たすか否かに基づくことを要求してもよい。ＵＡＶ１０６の高さ又は高度は、ＭＳＬ（ｔｈｅ ｍｅｄｉａｎ ｓｅａ ｌｅｖｅｌ）よりも上の距離、基地局の高さよりも上の距離、ＡＧＬ（ａｂｏｖｅ ｇｒｏｕｎｄ ｌｅｖｅｌ）よりも上の距離、及び／又は高度（例えば、絶対高度、真高度、気圧高度又は密度高度）を含む任意の適切な方法でも特徴づけることができる。

ＵＡＶ１０６のＵＡＶステータスが確認されると、ＵＡＶ１０６は接続確立の実行が必要かどうかを判定する。接続確立は、トラッキングエリアのアップデートを含む、データ転送又は登録を実行するために必要とされる。したがって、ＵＡＶ１０６が、送信のためのランダムアクセスプリアンブルのうちの１つを選択する前に、ＵＡＶ１０６は、ランダムアクセスプリアンブルを受信する可能性のある任意のセル（例えば、共通のランダムアクセスプリアンブルで設定され、ＵＡＶ１０６にサーブするために適切なセルとみなすことができる全てのセル）にキャンプオンできることを確認する必要がある。これにより、ＵＡＶ１０６はランダムアクセスプリアンブルを受信すると予想される任意のセルからランダムアクセス応答を受信できる。そうでなければ、ＵＡＶ１０６はランダムアクセス応答を受信しない可能性があり、それは望ましくない。

ＵＡＶ１０６が、接続確立を実行する必要があると判定すると、ＵＡＶ１０６は、ランダムアクセスプリアンブルのセットからランダムアクセスプリアンブルのうちの１つを選択するために、制御部２１６を利用する。ＵＡＶ１０６は、選択したランダムアクセスプリアンブルを１つ又は複数の信号で複数のセル１０２、１０８、１１４に送信するために、送信部２１８及びアンテナ２１２を利用する。複数のセル１０２、１０８、１１４それぞれは、選択されたランダムアクセスプリアンブルを含む信号を受信するために、それらのそれぞれのアンテナ２１０及び受信部２０８を利用する。サービング基地局（セル）１０２に送信される選択されたランダムアクセスプリアンブルを含む信号は、図３に信号３０２によって表される。隣接基地局（セル）１０８に送信される選択されたランダムアクセスプリアンブルを含む信号は、図３に信号３０４によって表される。しかしながら、他の例において、信号３０２、３０４は、セル１０２、１０８両方によって受信される単一の信号として送信され得る。

場合によっては、ネットワークはまた、ＳＩＢ又は専用シグナリングを介して、どのセルが、セル１０２、１０８、１１４に共通の（例えば、共有される）ランダムアクセスプリアンブルを監視するかを特定する。ＵＡＶ１０６が選択したランダムアクセスプリアンブルを送信した後、セル１０２、１０８、１１４からの送信を同時に監視するために、ＵＡＶ１０６は複数の受信部を必要とする可能性があるため、共通のランダムアクセスプリアンブルを監視すべきセル１０２、１０８、１１４の数の決定は、ＵＡＶ１０６の機能に部分的に依存する。

ＵＡＶ１０６がランダムアクセスプリアンブルを送信した後、ＵＡＶ１０６は、ランダムアクセス応答をＵＡＶ１０６に送信する可能性がある全てのセル１０２、１０８、１１４の監視を開始する。前述のように、ＵＡＶ１０６には、ＵＡＶ１０６から選択されたランダムアクセスプリアンブルを受信した全ての隣接セル１０２，１０８，１１４からの送信を同時に監視できる複数の受信部２１４又は単一の受信部２１４を有すると想定される。また、ＵＡＶ１０６は全てのセル１０２、１０８、１１４からの送信を同時に監視できるため、ＵＡＶ１０６はどのセルがランダムアクセス応答を送信するか判定できると想定される。

上述のように、ネットワークは、ＵＡＶ１０６が到達可能なセル１０２、１０８、１１４のうちどのセルが、ＵＡＶ１０６の接続確立要求を処理するかを動的に決定できる。おそらく、高負荷ではないセルは、ＵＡＶ１０６からの接続確立要求を処理するための候補である可能性がある。ネットワークが、セル１０８が接続確立要求を処理することを選択すると、ネットワークは、ランダムアクセス応答をＵＡＶ１０６に送信するように選択されたセル１０８に指示する。隣接セル１０８は、自身の送信部２０６及びアンテナ２１０を使用してランダムアクセス応答をＵＡＶ１０６に送信する。ＵＡＶ１０６は、自身のアンテナ２１２及び受信部２１４を介してランダムアクセス応答を受信する。ランダムアクセス応答を含む信号は、図３に信号３０６によって表される。

隣接セル１０８からランダムアクセス応答を受信すると、ＵＡＶ１０６は、どのセルがランダムアクセス応答を送信したかを判定するために、受信部２１６を利用する。隣接セル１０８がランダムアクセス応答を送信したと判定したことに応じて、ＵＡＶ１０６は、隣接セル１０８を再選択するために制御部２１６を利用する。したがって、通常のセル再選択優先度はこの時点では適用されない。

ＵＡＶ１０６は、送信部２１８及びアンテナ２１２を使用して、ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）接続確立要求を隣接セル１０８に送信する。より具体的には、ＵＡＶ１０６は、既存のＲＡＣＨ手順にしたがって、ＵＡＶ１０６がランダムアクセス応答で受信したＴＡ（Ｔｉｍｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）及びアップリンクリソースを使用してＲＲＣ接続確立要求を送信する。隣接セル１０８は、自身のアンテナ２１０及び受信部２０８でＲＲＣ接続確立要求を受信する。ＲＲＣ接続確立要求を含む信号は、図３に信号３０８によって表される。ＲＡＣＨ手順が完了すると、セル１０８はＵＡＶ１０６のサービングセルになる。

図３は、ＵＡＶがランダムアクセスプリアンブルを使用してネットワークとの接続を確立する一例のメッセージング図である。図３は、ＵＡＶ１０６、サービング基地局（セル）１０２、及び隣接基地局（セル）１０８の間で送信される制御メッセージを示す。明瞭さと簡潔さのために、ＵＡＶと基地局との間で送信されるメッセージの全てが図３に含まない。さらに、図３に示される１つ又は複数のメッセージは、省略されてもよい。同様に、追加メッセージは、隣接セル１０８との接続確立手順を実行するＵＡＶ１０６を容易にする図３に示されるこれらのメッセージを超えて含まれてもよい。

最初に、ＵＡＶ１０６は、セル１０２によってサーブされ、ランダムアクセスプリアンブルのセットを受信し、ネットワーク定義要件に基づいて自身のＵＡＶステータスを判定し、ＵＡＶ１０６が接続確立を実行する必要があると判定し、ランダムアクセスプリアンブルを選択する。ＵＡＶ１０６は、選択されたランダムアクセスプリアンブルを１つ又は複数の信号で複数のセル１０２、１０８に送信する。複数のセル１０２、１０８のそれぞれは、選択されたランダムアクセスプリアンブルを含む信号を受信するために、それぞれのアンテナ２１０及び受信部２０８を利用する。サービング基地局（セル）１０２に送信される選択されたランダムアクセスプリアンブルを含む信号は、図３に信号３０２によって表される。隣接基地局（セル）１０８に送信される選択されたランダムアクセスプリアンブルを含む信号は、図３に信号３０４によって表される。しかし、他の例では、信号３０２、３０４は、両方のセル１０２、１０８によって受信される単一の信号として送信することができる。

ＵＡＶ１０６がランダムアクセスプリアンブルを送信した後、ＵＡＶ１０６は、ランダムアクセス応答をＵＡＶ１０６に送信する可能性がある全てのセル１０２、１０８の監視を開始する。前述のように、ＵＡＶ１０６は複数の受信部２１４又は全ての隣接セル１０２、１０８からの送信を同時に監視できる単一の受信部２１４を有すると想定される。また、ＵＡＶ１０６は全てのセル１０２、１０８からの送信を同時に監視できるため、ＵＡＶ１０６はランダムアクセス応答を送信するセルを判定できると想定される。

上述のように、ネットワークは、ＵＡＶ１０６が到達可能なセル１０２、１０８のうちどのセルが、ＵＡＶ１０６の接続確立要求を処理するかを動的に判定できる。おそらく、高負荷ではないセルは、ＵＡＶ１０６からの接続確立要求を処理するための候補である可能性がある。ネットワークが、セル１０８が接続確立要求を処理することを選択すると、ネットワークはランダムアクセス応答をＵＡＶ１０６に送信するように、選択したセル１０８に指示する。隣接セル１０８は、ランダムアクセス応答をＵＡＶ１０６に送信する。ランダムアクセス応答を含む信号は、図３に信号３０６によって表される。

隣接セル１０８からランダムアクセス応答を受信すると、ＵＡＶ１０６は、どのセルがランダムアクセス応答を送信したのかを判定する。隣接セル１０８がランダムアクセス応答を送信したと判定したことに応じて、ＵＡＶ１０６は隣接セル１０８を再選択する。ＵＡＶ１０６は、ＲＲＣ接続確立要求を隣接セル１０８に送信する。ＲＲＣ接続確立要求を含む信号は、図３に信号３０８によって表される。ＲＡＣＨ手順が完了すると、セル１０８はＵＡＶ１０６のサービングセルになる。

図４は、ＵＡＶがランダムアクセスプリアンブルを使用してネットワークとの接続確立する方法の一例のフローチャートである。方法４００のステップは、本明細書及び図４の例において説明されている順序とは異なる順序で実行されてもよい。さらに、いくつかの例では、ステップの１つ又は複数を省略してもよい。さらに、他の例では、１つ又は複数の追加ステップが追加される場合がある。場合によっては、複数のステップを並行して実行できる。

図４に示される例において、方法４００はステップ４０２で開始し、ここでＵＡＶ１０６はランダムアクセスプリアンブルのセットを受信する。場合によっては、プリアンブルは複数のセル（例えば、１０２、１０８、１１４）に共通する。その他の場合、プリアンブルはＵＡＶ１０６に適用される（例えば、ＵＡＶの使用のために割り当てられる）。

ステップ４０４で、ＵＡＶ１０６は、１つ又は複数のネットワーク定義要件に基づいて、ＵＡＶ１０６のＵＡＶステータスを判定する。例えば、ネットワークは、ＵＡＶ１０６のＵＡＶステータスが、ＵＡＶ１０６が同時にキャンプオンできるセルの数（例えば、ＵＡＶにサービングするのに適していると考えられるセルの数）に基づくことを要求してもよい。上述のようにネットワークは、ＵＡＶ１０６のＵＡＶステータスが、第１のセル（例えば、サービングセル１０２）から受信した第１の信号が第１の受信信号閾値要件を満たすかどうか、及び第２のセル（例えば、隣接セル１０８）から受信した第２の信号が第２の受信信号閾値要件を満たすかどうかに基づくことを要求してもよい。ネットワークは、上述のように、ＵＡＶ１０６のＵＡＶステータスが、ＵＡＶ１０６が位置する高度が高さ（又は高度）閾値要件を満たすかどうかに基づくことを要求してもよい。ＵＡＶ１０６のＵＡＶステータスが確認されると、ＵＡＶ１０６は、ＵＡＶ１０６が接続確立を実行する必要があると判定する。

ステップ４０６で、ＵＡＶ１０６は、ランダムアクセスプリアンブルのセットから１つのランダムアクセスプリアンブルを選択する。ステップ４０８で、ＵＡＶ１０６は、選択したランダムアクセスプリアンブルを１つ以上の信号で複数のセル１０２、１０８に送信する。サービング基地局（セル）１０２に送信される選択されたランダムアクセスプリアンブルを含む信号は、図３に信号３０２によって表される。隣接基地局（セル）１０８に送信される選択されたランダムアクセスプリアンブルを含む信号は、図３に信号３０４によって表される。しかし、他の例では、信号３０２、３０４は、セル１０２、１０８によって受信される単一の信号として送信することができる。

上述のように、ネットワークは、ＵＡＶ１０６が到達可能なセル１０２、１０８のうちどのセルがＵＡＶ１０６の接続確立要求を処理するかを動的に判定できる。おそらく、高負荷ではないセルは、ＵＡＶ１０６からの接続確立要求を処理するための候補である可能性がある。ネットワークが、セル１０８が接続確立要求を処理することを選択すると、ネットワークはランダムアクセス応答をＵＡＶ１０６に送信するように、選択したセル１０８に指示する。ステップ４１０で、隣接セル１０８はランダムアクセス応答を送信し、ＵＡＶ１０６はランダムアクセス応答を受信する。ランダムアクセス応答を含む信号は、図３に信号３０６によって表される。

ステップ４１２で、ＵＡＶ１０６は、どのセルがランダムアクセス応答を送信したかを判定する。ステップ４１４で、隣接セル１０８がランダムアクセス応答を送信したと判定したことに応じて、ＵＡＶ１０６は隣接セル１０８を再選択する。ステップ４１６で、ＵＡＶ１０６は、ＲＲＣ接続確立要求を隣接セル１０８に送信する。ＲＲＣ接続確立要求を含む信号は、図３に信号３０８によって表される。ＲＡＣＨ手順が完了すると、セル１０８はＵＡＶ１０６のサービングセルになる。

明らかに、本発明の他の実施形態及び変更はこれらの教示を考慮して当業者には容易に思い浮かぶであろう。上記の説明は例示的なものであり、限定的なものではない。本発明は、上記の明細書及び添付の図面と併せて見たときに、全てのそのような実施形態及び変形形態を含む添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。したがって、本発明の範囲は、上記の説明を参照して決定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲をその均等物の全範囲を参照して決定されるべきである。

Claims (2)

1. 空中ユーザ装置が、高度閾値を示す情報をネットワークから受信することと、
   前記空中ユーザ装置が、前記空中ユーザ装置の高度の値が前記高度閾値に基づく条件を満たすか否かを判断することと、
   前記空中ユーザ装置が、前記空中ユーザ装置の高度の値が前記高度閾値に基づく条件を満たすと判断した場合、前記空中ユーザ装置の状態を示す情報を前記ネットワークに送信後、前記ネットワークに含まれるターゲットセルと接続を確立するためのメッセージを前記ターゲットセルに送信すること、を含む方法。
2. 空中ユーザ装置であって、
   高度閾値を示す情報をネットワークから受信する受信部と、
   前記空中ユーザ装置の高度の値が前記高度閾値に基づく条件を満たす否かを判断する制御部と、
   前記制御部が、前記空中ユーザ装置の高度の値が前記高度閾値に基づく条件を満たすと判断した場合、前記空中ユーザ装置の状態を示す情報を前記ネットワークに送信後、前記ネットワークに含まれるターゲットセルと接続を確立するためのメッセージを前記ターゲットセルに送信する送信部と、を含む空中ユーザ装置。

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