JP7371250B2 - 基地局及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動通信システムにおいて用いる基地局及びその制御方法に関する。

近年、第５世代の移動通信システム（以下、「５Ｇシステム」と呼ぶ）が注目されている。５Ｇシステムは、第４世代の移動通信システム（以下、「４Ｇシステム」と呼ぶ）と比べて、高速通信、多数同時接続、及び低遅延といった特長を有する。５Ｇシステムの商用サービス開始当初は、５Ｇシステムは、４Ｇシステムのネットワーク基盤を利用するノンスタンドアロン（ＮＳＡ）で運用される。

このようなＮＳＡの構成において、ユーザ装置は、まず４Ｇシステムの基地局（以下、「４Ｇ基地局」と呼ぶ）に接続し、その後、４Ｇ基地局からの接続指示に応じて５Ｇシステムの基地局（以下、「５Ｇ基地局」と呼ぶ）にも接続し、高速なデータ通信を５Ｇ基地局と行う。

ここで、ユーザ装置が５Ｇ基地局に接続する際に用いるランダムアクセスプリアンブルを取得する方法としては、５Ｇ基地局がブロードキャストするシステム情報からユーザ装置がランダムアクセスプリアンブルを取得する第１の方法と、４Ｇ基地局が５Ｇ基地局から取得するランダムアクセスプリアンブルを４Ｇ基地局からユーザ装置に提供する第２の方法とがある。

３ＧＰＰ技術仕様書「ＴＳ３８．３００ Ｖ１６．１．０」、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．３ｇｐｐ．ｏｒｇ／ｆｔｐ／／Ｓｐｅｃｓ／ａｒｃｈｉｖｅ／３８＿ｓｅｒｉｅｓ／３８．３００／３８３００－ｇ１０．ｚｉｐ＞

第１の態様に係る基地局は、移動通信システムにおいて用いる基地局であって、ユーザ装置との無線通信を行う無線通信部と、前記無線通信部を制御する制御部とを備える。前記無線通信部は、前記ユーザ装置を他の基地局に接続させる接続指示を前記ユーザ装置に送信する。前記制御部は、前記他の基地局の混雑レベル及び前記ユーザ装置が使用するサービス種別の少なくとも一方に基づいて、前記基地局が前記他の基地局から取得するランダムアクセスプリアンブルを前記接続指示に含めるか否かを決定する。

第２の態様に係る基地局の制御方法は、移動通信システムにおいて、他の基地局との通信を行うとともに、ユーザ装置との通信を行う基地局の制御方法であって、前記基地局が前記他の基地局から取得するランダムアクセスプリアンブルを、前記ユーザ装置を前記他の基地局に接続させる接続指示に含めるか否かを決定することと、前記接続指示を前記ユーザ装置に送信するステップとを有する。前記決定することは、前記他の基地局の混雑レベル及び前記ユーザ装置が使用するサービス種別の少なくとも一方に基づいて、前記決定を行うことを含む。

第３の態様に係る移動通信システムは、ユーザ装置と、他の基地局との通信を行うとともに前記ユーザ装置との通信を行う基地局とを有する。前記基地局は、前記ユーザ装置を前記他の基地局に接続させる接続指示を前記ユーザ装置に送信するとき、前記他の基地局の混雑レベル及び前記ユーザ装置が使用するサービス種別の少なくとも一方を用いて、前記他の基地局から取得するランダムアクセスプリアンブルを前記接続指示に含める。

一実施形態に係る移動通信システムの構成を示す図である。 一実施形態に係るＵＥ（ユーザ装置）の構成を示す図である。 一実施形態に係る基地局の構成を示す図である。 データを取り扱うユーザプレーンの無線インターフェイスのプロトコルスタックの構成を示す図である。 シグナリング（制御信号）を取り扱う制御プレーンの無線インターフェイスのプロトコルスタックの構成を示す図である。 競合ベースのランダムアクセスプロシージャを示す図である。 ＮＳＡ構成における５Ｇ基地局への接続制御の第１の方法を示す図である。 ＮＳＡ構成における５Ｇ基地局への接続制御の第２の方法を示す図である。 ＮＳＡ構成における５Ｇ基地局への接続制御の方法を使い分ける場合の動作を示す図である。

上述した第１の方法は、ユーザ装置が取得するランダムアクセスプリアンブルは他のユーザ装置と競合し得るため、ユーザ装置と５Ｇ基地局との接続処理に遅延が生じ得るという問題がある。特に、５Ｇ基地局が混雑しているときに、このような問題が顕著になる。

一方、上述した第２の方法は、ユーザ装置が取得するランダムアクセスプリアンブルは他のユーザ装置と競合しないが、４Ｇ基地局が５Ｇ基地局からランダムアクセスプリアンブルを取得するために時間を要するという問題がある。

そこで、本開示は、ユーザ装置と基地局との接続処理を円滑に行うことを可能とすることを目的とする。

図面を参照しながら、実施形態に係る移動通信システムについて説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（移動通信システムの構成）
まず、一実施形態に係る移動通信システムの構成について説明する。図１は、一実施形態に係る移動通信システム１の構成を示す図である。一実施形態に係る移動通信システム１は、５ＧシステムをＮＳＡで運用するＮＳＡ構成である。

図１に示すように、移動通信システム１は、ユーザ装置（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）１００と、４Ｇ基地局２００Ａと、５Ｇ基地局２００Ｂと、コアネットワーク２０とを有する。以下において、４Ｇ基地局２００Ａ及び５Ｇ基地局２００Ｂを区別しないときは基地局２００と呼ぶ。

ＵＥ１００は、移動可能な通信装置である。ＵＥ１００は、ユーザにより利用される通信装置であればどのような装置であっても構わない。例えば、ＵＥ１００は、携帯電話端末（スマートフォンを含む）、タブレット端末、ノートＰＣ、通信モジュール（通信カード又はチップセットを含む）、センサ若しくはセンサに設けられる装置、及び／又は車両若しくは車両に設けられる装置（Ｖｅｈｉｃｌｅ ＵＥ）である。

基地局２００は、ＵＥ１００との無線通信を行う装置である。基地局２００は、１又は複数のセルを管理する。「セル」は、無線通信エリアの最小単位を示す用語として用いられる。「セル」は、ＵＥ１００との無線通信を行う機能又はリソースを示す用語としても用いられる。１つのセルは１つのキャリア周波数に属する。

４Ｇ基地局２００Ａは、４Ｇの無線通信方式であるＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）に準拠した無線通信をＵＥ１００と行う。ＮＳＡ構成において、４Ｇ基地局２００Ａは、ＵＥ１００が行う無線通信の制御（以下、「通信制御」と呼ぶ）を行う。４Ｇ基地局２００Ａは、セル１０Ａを管理する。なお、４Ｇ基地局２００Ａは、ｅＮｏｄｅＢとも呼ばれる。

５Ｇ基地局２００Ｂは、５Ｇの無線通信方式であるＮＲ（Ｎｅｗ Ｒａｄｉｏ）に準拠した無線通信をＵＥ１００と行う。ＮＳＡ構成において、４Ｇ基地局２００Ａは、ＵＥ１００とのデータ通信を行う。５Ｇ基地局２００Ｂは、セル１０Ｂを管理する。セル１０Ｂのキャリア周波数は、セル１０Ａのキャリア周波数よりも高い。セル１０Ｂのカバーエリアは、セル１０Ａのカバーエリアよりも狭く、セル１０Ａのカバーエリア内にある。なお、５Ｇ基地局２００Ｂは、ｇＮｏｄｅＢとも呼ばれる。

４Ｇ基地局２００Ａ及び５Ｇ基地局２００Ｂのそれぞれは、コアネットワーク２０と接続される。コアネットワーク２０は、ＵＥ１００が在圏するエリアを管理したり、ＵＥ１００のデータの転送制御を行ったりする。一実施形態において、コアネットワーク２０は、４Ｇのコアネットワークである。４Ｇのコアネットワークは、ＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）とも呼ばれる。コアネットワーク２０は、５Ｇのコアネットワークであってもよい。５Ｇのコアネットワークは、５ＧＣ（５Ｇ Ｃｏｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）とも呼ばれる。

４Ｇ基地局２００Ａ及び５Ｇ基地局２００Ｂは、基地局間インターフェイス３０を介して互いに接続され、基地局間インターフェイス３０を介して基地局間通信を行う。４Ｇ基地局２００Ａ及び５Ｇ基地局２００Ｂは、基地局間インターフェイス３０を介さずに、コアネットワーク２０を介して基地局間通信を行ってもよい。

このように構成された移動通信システム１において、ＵＥ１００は、５Ｇ基地局２００Ｂのセル１０Ｂ内に位置する。ＵＥ１００は、まず４Ｇ基地局２００Ａに接続し、その後、４Ｇ基地局２００Ａからの接続指示に応じて５Ｇ基地局２００Ｂにも接続し、高速なデータ通信を５Ｇ基地局２００Ｂと行う。

（ユーザ装置の構成）
次に、一実施形態に係るＵＥ１００（ユーザ装置）の構成について説明する。図２は、ＵＥ１００の構成を示す図である。図２に示すように、ＵＥ１００は、無線通信部１１０と、制御部１２０とを有する。

無線通信部１１０は、基地局２００との無線通信を行う。無線通信部１１０は、アンテナ１０１と、受信部１１１と、送信部１１２とを有する。受信部１１１は、制御部１２０の制御下で各種の受信を行う。受信部１１１は、アンテナ１０１が受信する無線信号をベースバンド信号（受信信号）に変換して制御部１２０に出力する。送信部１１２は、制御部１２０の制御下で各種の送信を行う。送信部１１２は、制御部１２０が出力するベースバンド信号（送信信号）を無線信号に変換してアンテナ１０１から送信する。

無線通信部１１０は、４Ｇの無線通信方式であるＬＴＥ及び５Ｇの無線通信方式であるＮＲの両方式に対応している。無線通信部１１０は、４Ｇ基地局２００ＡとのＬＴＥ通信を行いながら、５Ｇ基地局２００ＢとのＮＲ通信を行うことができる。

制御部１２０は、ＵＥ１００における各種の制御を行う。具体的には、制御部１２０は、無線通信部１１０を制御する。制御部１２０は、少なくとも１つのプロセッサと、プロセッサと電気的に接続された少なくとも１つのメモリを含む。メモリは、プロセッサにより実行されるプログラム、及びプロセッサによる処理に用いられる情報を記憶する。プロセッサは、ベースバンドプロセッサと、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、を含んでもよい。ベースバンドプロセッサは、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号等を行う。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行う。

（基地局の構成）
次に、一実施形態に係る基地局２００の構成について説明する。図３は、基地局２００の構成を示す図である。図３に示すように、基地局２００は、無線通信部２１０と、制御部２２０と、バックホール通信部２３０とを有する。

無線通信部２１０は、ＵＥ１００との無線通信を行う。無線通信部２１０は、アンテナ２０１と、受信部２１１と、送信部２１２とを有する。受信部２１１は、制御部２２０の制御下で各種の受信を行う。受信部２１１は、アンテナ２０１が受信する無線信号をベースバンド信号（受信信号）に変換して制御部２２０に出力する。送信部２１２は、制御部２２０の制御下で各種の送信を行う。送信部２１２は、制御部２２０が出力するベースバンド信号（送信信号）を無線信号に変換してアンテナ２０１から送信する。

基地局２００が４Ｇ基地局２００Ａである場合、無線通信部２１０は、４Ｇの無線通信方式であるＬＴＥに対応している。一方、基地局２００が５Ｇ基地局２００Ｂである場合、無線通信部２１０は、５Ｇの無線通信方式であるＮＲに対応している。

制御部２２０は、基地局２００における各種の制御を行う。具体的には、制御部２２０は、無線通信部２１０及びバックホール通信部２３０を制御する。制御部２２０は、少なくとも１つのプロセッサと、プロセッサと電気的に接続された少なくとも１つのメモリを含む。メモリは、プロセッサにより実行されるプログラム、及びプロセッサによる処理に用いられる情報を記憶する。プロセッサは、ベースバンドプロセッサと、ＣＰＵと、を含んでもよい。ベースバンドプロセッサは、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号等を行う。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行う。

バックホール通信部２３０は、基地局間インターフェイスを介して隣接基地局と接続される。バックホール通信部２３０は、コアネットワーク２０と接続されるとともに、基地局間インターフェイス３０を介して隣接基地局と接続される。

（プロトコルスタックの構成）
次に、一実施形態に係るプロトコルスタックの構成について説明する。図４は、データを取り扱うユーザプレーンの無線インターフェイスのプロトコルスタックの構成を示す図である。ＮＳＡ構成において、ＵＥ１００は、ユーザプレーンの通信であるデータ通信を少なくとも５Ｇ基地局２００Ｂと行う。

図４に示すように、ユーザプレーンの無線インターフェイスプロトコルは、物理（ＰＨＹ）レイヤと、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤと、ＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤと、ＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）レイヤと、ＳＤＡＰ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）レイヤとを有する。

ＰＨＹレイヤは、符号化・復号、変調・復調、アンテナマッピング・デマッピング、及びリソースマッピング・デマッピングを行う。ＵＥ１００のＰＨＹレイヤと５Ｇ基地局２００ＢのＰＨＹレイヤとの間では、物理チャネルを介してデータ及び制御情報が伝送される。

ＭＡＣレイヤは、データの優先制御、ハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）による再送処理、及びランダムアクセスプロシージャ等を行う。ＵＥ１００のＭＡＣレイヤと５Ｇ基地局２００ＢのＭＡＣレイヤとの間では、トランスポートチャネルを介してデータ及び制御情報が伝送される。５Ｇ基地局２００ＢのＭＡＣレイヤはスケジューラを含む。スケジューラは、上下リンクのトランスポートフォーマット（トランスポートブロックサイズ、変調・符号化方式（ＭＣＳ））及びＵＥ１００への割当リソースブロックを決定する。

ＲＬＣレイヤは、ＭＡＣレイヤ及びＰＨＹレイヤの機能を利用してデータを受信側のＲＬＣレイヤに伝送する。ＵＥ１００のＲＬＣレイヤと５Ｇ基地局２００ＢのＲＬＣレイヤとの間では、論理チャネルを介してデータ及び制御情報が伝送される。

ＰＤＣＰレイヤは、ヘッダ圧縮・伸張、及び暗号化・復号化を行う。

ＳＤＡＰレイヤは、コアネットワークがＱｏＳ制御を行う単位であるＩＰフローとＡＳ（Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ）がＱｏＳ制御を行う単位である無線ベアラとのマッピングを行う。なお、５Ｇ基地局２００ＢがＥＰＣに接続される場合、ＳＤＡＰレイヤが無くてもよい。

なお、ＵＥ１００は、無線インターフェイスのプロトコル以外にアプリケーションレイヤ等を有する。

図５は、シグナリング（制御信号）を取り扱う制御プレーンの無線インターフェイスのプロトコルスタックの構成を示す図である。ＮＳＡ構成において、ＵＥ１００は、制御プレーンの通信を少なくとも４Ｇ基地局２００Ａと行う。

図５に示すように、制御プレーンの無線インターフェイスのプロトコルスタックは、図４に示したＳＤＡＰレイヤに代えて、ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤ及びＮＡＳ（Ｎｏｎ－Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ）レイヤを有する。

ＵＥ１００のＲＲＣレイヤと４Ｇ基地局２００ＡのＲＲＣレイヤとの間では、各種設定のためのＲＲＣシグナリングが伝送される。ＲＲＣレイヤは、無線ベアラの確立、再確立及び解放に応じて、論理チャネル、トランスポートチャネル、及び物理チャネルを制御する。ＵＥ１００のＲＲＣと４Ｇ基地局２００ＡのＲＲＣとの間に接続（ＲＲＣ接続）がある場合、ＵＥ１００はＲＲＣコネクティッド状態にある。ＵＥ１００のＲＲＣと４Ｇ基地局２００ＡのＲＲＣとの間に接続（ＲＲＣ接続）がない場合、ＵＥ１００はＲＲＣアイドル状態にある。

ＲＲＣレイヤの上位に位置するＮＡＳレイヤは、セッション管理及びモビリティ管理等を行う。ＵＥ１００のＮＡＳレイヤとコアネットワーク２０のＮＡＳレイヤとの間では、ＮＡＳシグナリングが伝送される。

（接続処理）
次に、一実施形態に係る接続処理について説明する。接続処理は、ＵＥ１００が基地局２００に接続するための処理である。このような接続処理は、３ＧＰＰの規格においてランダムアクセスプロシージャと呼ばれる。ランダムアクセスプロシージャには、競合ベース（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ）及び非競合ベース（Ｎｏｎ－ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ）の２種類がある。

図６は、競合ベースのランダムアクセスプロシージャを示す図である。競合ベースのランダムアクセスプロシージャは、非競合ベースのランダムアクセスプロシージャを利用できない場合に利用され、以下の４つのステップからなる。

図６に示すように、ステップＳ１において、ＵＥ１００の制御部１２０は、競合ベースのランダムアクセスに利用可能なランダムアクセスプリアンブル（プリアンブル系列）群の中から何れかのランダムアクセスプリアンブルを選択し、ランダムアクセスプリアンブルを無線通信部１１０から送信する。競合ベースのランダムアクセスに利用可能なランダムアクセスプリアンブルの情報は、基地局２００がブロードキャストするシステム情報に含まれている。ＵＥ１００の無線通信部１１０は、ＲＡＣＨ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）により、選択したランダムアクセスプリアンブル（ＲＡプリアンブル）を基地局２００に送信する。なお、ランダムアクセスプリアンブルは、ＵＥ１００の識別子（ＵＥ識別子）を含まない。

ステップＳ２において、基地局２００の無線通信部１１０がランダムアクセスプリアンブルを受信すると、基地局２００の制御部２２０は、ランダムアクセス応答（ＲＡ応答）を無線通信部２１０からＵＥ１００に送信する。ここで、基地局２００の制御部２２０は、ＵＥ１００から受信したランダムアクセスプリアンブルに基づいて、ＵＥ１００との間の上りリンク遅延を推定する。また、基地局２００の制御部２２０は、ＵＥ１００に割り当てる無線リソースを決定する。ランダムアクセス応答は、遅延推定の結果に基づくタイミング補正値、決定した割当て無線リソースの情報、及びＵＥ１００から受信したランダムアクセスプリアンブルを識別する識別子（プリアンブル識別子）等を含む。

ステップＳ３において、ＵＥ１００の無線通信部１１０がランダムアクセス応答を受信すると、ＵＥ１００の制御部１２０は、接続要求メッセージを無線通信部１１０から基地局２００に送信する。接続要求メッセージは、ＲＲＣレイヤで送受信されるメッセージであって、メッセージ３（Ｍｓｇ３）或いはＳｃｈｅｄｕｌｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎとも呼ばれる。接続要求メッセージは、ＵＥ識別子を含む。例えば、ＵＥ識別子は、ＴＭＳＩ（Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）である。

ステップＳ４において、基地局２００の制御部２２０が接続要求メッセージを受信すると、競合解決メッセージ（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を無線通信部２１０からＵＥ１００に送信する。競合解決メッセージは、ＲＲＣレイヤで送受信されるメッセージであって、メッセージ４（Ｍｓｇ４）とも呼ばれる。競合解決メッセージは、基地局２００が受信した接続要求メッセージに含まれるＵＥ識別子を含む。例えば、競合解決メッセージは、接続要求メッセージそのものを競合解決ＩＤとして含んでいる。ＵＥ１００の制御部１２０は、自身が送信した接続要求メッセージ（競合解決ＩＤ）を含んだ競合解決メッセージを受信することにより、ランダムアクセスプロシージャが完了したと判断する。

このような競合ベースのランダムアクセスプロシージャでは、複数のＵＥ１００が同じランダムアクセスプリアンブル（同じプリアンブル系列）を基地局２００に同時期に送信し得る。このような競合は、プリアンブル競合（或いはプリアンブル衝突）とも呼ばれる。

プリアンブル競合に係る複数のＵＥ１００は、基地局２００から送信された１つのランダムアクセス応答に反応して接続要求メッセージを基地局２００に送信する。基地局２００は、例えば最初に受信した接続要求メッセージに含まれるＵＥ識別子を競合解決メッセージに含める。その結果、プリアンブル競合に係る複数のＵＥ１００のうち、最初に接続要求メッセージを送信したＵＥ１００が基地局２００と接続する。

競合解決メッセージにより指定されないＵＥ１００、すなわち、正常に競合解決メッセージを受信できないＵＥ１００は、所定時間（バックオフ時間）の経過後に、ランダムアクセスプロシージャをステップＳ１からやり直すことになる。従って、競合ベースのランダムアクセスプロシージャは、ＵＥ１００が基地局２００に接続するまでに要する時間（すなわち、接続処理遅延）が長くなり得る。

一方、非競合ベースのランダムアクセスプロシージャにおいては、基地局２００が事前にランダムアクセスプリアンブルをＵＥ１００に対して指定する。このランダムアクセスプリアンブルは、ＵＥ１００に対して専用で割り当てられ、他のＵＥ１００との競合が生じないため、上述したステップＳ３及びＳ４が不要となる。非競合ベースのランダムアクセスプロシージャは、プリアンブル競合に起因する接続処理遅延が生じない。

（ＮＳＡ構成における５Ｇ基地局への接続制御）
次に、一実施形態に係るＮＳＡ構成における５Ｇ基地局２００Ｂへの接続制御について説明する。ＮＳＡ構成において、ＵＥ１００は、まず４Ｇ基地局２００Ａに接続し、その後、４Ｇ基地局２００Ａからの接続指示（以下、「５Ｇ基地局接続指示」と呼ぶ）に応じて５Ｇ基地局２００Ｂにも接続し、高速なデータ通信を５Ｇ基地局と行う。

ＵＥ１００は、４Ｇ基地局２００Ａとの接続時には競合ベースのランダムアクセスプロシージャを利用するしかないが、その後の５Ｇ基地局２００Ｂとの接続時には、競合ベースのランダムアクセスプロシージャに限らず、非競合ベースのランダムアクセスプロシージャを利用可能である。

すなわち、ＵＥ１００が５Ｇ基地局２００Ｂに接続する際に用いるランダムアクセスプリアンブルを取得する方法としては、５Ｇ基地局２００Ｂがブロードキャストするシステム情報からＵＥ１００がランダムアクセスプリアンブルを取得する第１の方法（競合ベースのランダムアクセスプロシージャ）と、４Ｇ基地局２００Ａが５Ｇ基地局２００Ｂから取得するランダムアクセスプリアンブルを４Ｇ基地局２００ＡからＵＥ１００に提供する第２の方法（非競合ベースのランダムアクセスプロシージャ）とがある。

図７は、ＮＳＡ構成における５Ｇ基地局２００Ｂへの接続制御の第１の方法を示す図である。

図７に示すように、ステップＳ１０１において、４Ｇ基地局２００Ａの無線通信部２１０は、システム情報をブロードキャストする。このシステム情報は、４Ｇ基地局２００Ａに対する競合ベースのランダムアクセスに利用可能なランダムアクセスプリアンブルの情報を含む。ここで、ＵＥ１００は、ＲＲＣアイドル状態にある。ＵＥ１００の無線通信部１１０は、４Ｇ基地局２００Ａからブロードキャストされるシステム情報を受信する。

ステップＳ１０２において、ＵＥ１００の制御部１２０は、４Ｇ基地局２００Ａから受信したシステム情報に基づいてランダムアクセスプリアンブルを取得する。

ステップＳ１０３において、ＵＥ１００及び４Ｇ基地局２００Ａは、上述した接続処理（図６参照）、具体的には、競合ベースのランダムアクセスプロシージャを行う。これにより、ＵＥ１００が４Ｇ基地局２００Ａに接続し、ＵＥ１００はＲＲＣアイドル状態からＲＲＣコネクティッド状態に遷移する。

ステップＳ１０４において、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、ＵＥ１００に対する通信制御を行う。例えば、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、隣接基地局に関する無線状態の測定をＵＥ１００に対して指示するように無線通信部２１０を制御する。ＵＥ１００の制御部１２０は、無線状態測定を行い、測定結果を示す測定報告を４Ｇ基地局２００Ａに送信するように無線通信部１１０を制御する。４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、ＵＥ１００からの測定報告に基づいて、ＵＥ１００が５Ｇ基地局２００Ｂのセル１０Ｂのカバーエリア内に居ると判断し、ＵＥ１００を５Ｇ基地局２００Ｂに接続させることを決定する。

ステップＳ１０５において、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、５Ｇ基地局２００Ｂへの接続を指示する５Ｇ基地局接続指示をＵＥ１００に送信するように無線通信部２１０を制御する。５Ｇ基地局接続指示は、ＵＥ１００と４Ｇ基地局２００Ａとの接続を維持しつつＵＥ１００を５Ｇ基地局２００Ｂに接続させる指示である。５Ｇ基地局接続指示は、ＲＲＣレイヤで送受信されるメッセージであってもよい。

接続制御の第１の方法において、５Ｇ基地局接続指示は、非競合ベースのランダムアクセスプロシージャに利用するランダムアクセスプリアンブル（すなわち、５Ｇ基地局２００ＢがＵＥ１００に専用で割り当てるランダムアクセスプリアンブル）を含まない。ＵＥ１００の制御部１２０は、このような５Ｇ基地局接続指示の受信に応じて、５Ｇ基地局２００Ｂに対して競合ベースのランダムアクセスプロシージャを行う必要があると判断する。

ステップＳ１０６において、５Ｇ基地局２００Ｂの無線通信部２１０は、システム情報をブロードキャストする。このシステム情報は、５Ｇ基地局２００Ｂに対する競合ベースのランダムアクセスに利用可能なランダムアクセスプリアンブルの情報を含む。ＵＥ１００の無線通信部１１０は、５Ｇ基地局２００Ｂからブロードキャストされるシステム情報を受信する。

ステップＳ１０７において、ＵＥ１００の制御部１２０は、５Ｇ基地局２００Ｂから受信したシステム情報に基づいてランダムアクセスプリアンブルを取得する。

ステップＳ１０８において、ＵＥ１００及び５Ｇ基地局２００Ｂは、上述した接続処理（図６参照）、具体的には、競合ベースのランダムアクセスプロシージャを行う。これにより、ＵＥ１００が５Ｇ基地局２００Ｂにも接続する。

ステップＳ１０９において、ＵＥ１００及び５Ｇ基地局２００Ｂは、データ通信を行う。

図８は、ＮＳＡ構成における５Ｇ基地局２００Ｂへの接続制御の第２の方法を示す図である。

図８に示すように、ステップＳ２０１乃至Ｓ２０４の動作は、上述した接続制御の第１の方法と同様である。

但し、ステップＳ２０４において、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、ＵＥ１００を５Ｇ基地局２００Ｂに接続させることを決定するとともに、４Ｇ基地局２００Ａが５Ｇ基地局２００Ｂから取得するランダムアクセスプリアンブルを５Ｇ基地局接続指示に含めることを決定する。

ステップＳ２０５において、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、ＵＥ１００に対して専用で割り当てるランダムアクセスプリアンブルを５Ｇ基地局２００Ｂに要求するようにバックホール通信部２３０を制御する。ここで、４Ｇ基地局２００Ａのバックホール通信部２３０は、５Ｇ基地局２００Ｂとの基地局間通信により、ランダムアクセスプリアンブルを５Ｇ基地局２００Ｂに要求する。５Ｇ基地局２００Ｂの制御部２２０は、４Ｇ基地局２００Ａからの要求に応じてＵＥ１００にランダムアクセスプリアンブルを割り当て、割り当てたランダムアクセスプリアンブルを４Ｇ基地局２００Ａに通知するようにバックホール通信部２３０を制御する。４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、５Ｇ基地局２００Ｂからのランダムアクセスプリアンブルを取得する。

ステップＳ２０６において、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、５Ｇ基地局２００Ｂへの接続を指示する５Ｇ基地局接続指示をＵＥ１００に送信するように無線通信部２１０を制御する。

接続制御の第２の方法において、５Ｇ基地局接続指示は、非競合ベースのランダムアクセスプロシージャに利用するランダムアクセスプリアンブル（すなわち、５Ｇ基地局２００ＢがＵＥ１００に専用で割り当てるランダムアクセスプリアンブル）を含む。ＵＥ１００の制御部１２０は、このような５Ｇ基地局接続指示の受信に応じて、５Ｇ基地局２００Ｂに対して非競合ベースのランダムアクセスプロシージャを行うと判断する。

ステップＳ２０７において、ＵＥ１００の制御部１２０は、４Ｇ基地局２００Ａから受信した５Ｇ基地局接続指示に含まれるランダムアクセスプリアンブルを取得する。

ステップＳ２０８において、ＵＥ１００及び５Ｇ基地局２００Ｂは、非競合ベースのランダムアクセスプロシージャを行う。非競合ベースのランダムアクセスプロシージャにおいて、ＵＥ１００は、４Ｇ基地局２００Ａから取得したランダムアクセスプリアンブルを５Ｇ基地局２００Ｂに送信する。これにより、ＵＥ１００が５Ｇ基地局２００Ｂにも接続する。

ステップＳ２０９において、ＵＥ１００及び５Ｇ基地局２００Ｂは、データ通信を行う。

ここで、接続制御の第１の方法（図７）及び第２の方法（図８）を比較すると、第２の方法は、プリアンブル競合が発生しないため、第１の方法に比べて信頼性が高い方法であるといえる。しかし、第２の方法は、４Ｇ基地局２００Ａが５Ｇ基地局２００Ｂからランダムアクセスプリアンブルを取得するステップ（ステップＳ２０５）が必要であり、その分の遅延が生じる。一方、第１の方法は、４Ｇ基地局２００Ａが５Ｇ基地局２００Ｂからランダムアクセスプリアンブルを取得することによる遅延が生じないが、プリアンブル競合が発生した場合には接続遅延が生じ得る。

一実施形態において、４Ｇ基地局２００Ａは、接続制御の第１の方法及び第２の方法を適切に使い分けることにより、ＵＥ１００と５Ｇ基地局２００Ｂとの接続処理を円滑に行うことを可能とする。図９は、ＮＳＡ構成における５Ｇ基地局２００Ｂへの接続制御の方法を使い分ける場合の動作を示す図である。

図９に示すように、ステップＳ３０１において、ＵＥ１００及び４Ｇ基地局２００Ａは、上述した接続処理（図６参照）、具体的には、競合ベースのランダムアクセスプロシージャを行う。これにより、ＵＥ１００が４Ｇ基地局２００Ａに接続し、ＵＥ１００はＲＲＣアイドル状態からＲＲＣコネクティッド状態に遷移する。

ステップＳ３０２において、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、ＵＥ１００に対する通信制御を行う。

ステップＳ３０３において、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、５Ｇ基地局２００Ｂの混雑レベルに基づいて、４Ｇ基地局２００Ａが５Ｇ基地局２００Ｂから取得するランダムアクセスプリアンブルを５Ｇ基地局接続指示に含めるか否かを決定する。

例えば、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、５Ｇ基地局２００Ｂの混雑レベルを取得するようにバックホール通信部２３０を制御する。４Ｇ基地局２００Ａのバックホール通信部２３０は、５Ｇ基地局２００Ｂとの基地局間通信により５Ｇ基地局２００Ｂの混雑レベルを取得する。５Ｇ基地局２００Ｂの混雑レベルは、５Ｇ基地局２００Ｂの混雑の度合いを示す指標であればどのようなものであってもよい。５Ｇ基地局２００Ｂの混雑レベルは、例えば、５Ｇ基地局２００Ｂに接続するＵＥの数、５Ｇ基地局２００Ｂの無線リソースの使用率、及び５Ｇ基地局２００Ｂのハードウェア（例えば、ＣＰＵ）の使用率のうち少なくとも１つである。

或いは、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、４Ｇ基地局２００Ａの混雑レベルに基づいて５Ｇ基地局２００Ｂの混雑レベルを推定することにより、５Ｇ基地局２００Ｂの混雑レベルを取得してもよい。具体的には、４Ｇ基地局２００Ａのセル１０Ａ及び５Ｇ基地局２００Ｂのセル１０Ｂが一部重複しているため、５Ｇ基地局２００Ｂの混雑レベルが４Ｇ基地局２００Ａの混雑レベルと同等であるとみなしてもよい。

４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、５Ｇ基地局２００Ｂの混雑レベルが所定レベルよりも高い場合、上述した第２の方法（すなわち、非競合ベースのランダムアクセスプロシージャ）を選択する。具体的には、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、ランダムアクセスプリアンブルを５Ｇ基地局２００Ｂから取得するようバックホール通信部２３０を制御し（ステップＳ３０５）、取得したランダムアクセスプリアンブルを含む５Ｇ基地局接続指示をＵＥ１００に送信するように無線通信部２１０を制御する（ステップＳ３０６）。

５Ｇ基地局２００Ｂが混雑している場合、競合ベースのランダムアクセスプロシージャは、プリアンブル競合が生じる可能性が高い。このため、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、５Ｇ基地局２００Ｂが混雑している場合、第２の方法（非競合ベースのランダムアクセスプロシージャ）を選択することにより、ＵＥ１００が５Ｇ基地局２００Ｂに円滑に接続できるようにする。

一方、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、５Ｇ基地局２００Ｂの混雑レベルが所定レベル以下である場合、上述した第１の方法（競合ベースのランダムアクセスプロシージャ）を選択する。具体的には、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、ランダムアクセスプリアンブルを含まない５Ｇ基地局接続指示をＵＥ１００に送信するように無線通信部２１０を制御する（ステップＳ３０４）。

５Ｇ基地局２００Ｂが混雑していない場合、競合ベースのランダムアクセスプロシージャは、プリアンブル競合が生じる可能性が低い。このため、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、５Ｇ基地局２００Ｂが混雑していない場合、第１の方法（競合ベースのランダムアクセスプロシージャ）を選択することにより、ＵＥ１００が５Ｇ基地局２００Ｂに円滑に接続できるようにする。

ステップＳ３０３において、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、ＵＥ１００が使用するサービス種別に基づいて、４Ｇ基地局２００Ａが５Ｇ基地局２００Ｂから取得するランダムアクセスプリアンブルを５Ｇ基地局接続指示に含めるか否かを決定してもよい。

例えば、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、ＵＥ１００が使用するサービス種別が遅延許容型のサービスである場合、上述した第２の方法（非競合ベースのランダムアクセスプロシージャ）を選択する。具体的には、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、ランダムアクセスプリアンブルを５Ｇ基地局２００Ｂから取得するようバックホール通信部２３０を制御し（ステップＳ３０５）、取得したランダムアクセスプリアンブルを含む５Ｇ基地局接続指示をＵＥ１００に送信するように無線通信部２１０を制御する（ステップＳ３０６）。

なお、遅延許容型のサービスとは、リアルタイム系のサービス（例えば、音声通話又はストリーミング配信等）以外のサービスをいい、例えば、センサ測定データの定期アップロード等のＩｏＴサービス、又はＦＴＰ（Ｆｉｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）によるファイル転送が遅延許容型のサービスに該当する。４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、ＵＥ１００のベアラに割り当てられたＱＣＩ（ＱｏＳ Ｃｌａｓｓ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）に基づいて、ＵＥ１００が使用するサービス種別を判断してもよい。

４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、ＵＥ１００が使用するサービス種別が遅延許容型のサービスであって、且つ、５Ｇ基地局２００Ｂの混雑レベルが所定レベルよりも高い場合、上述した第２の方法（非競合ベースのランダムアクセスプロシージャ）を選択してもよい。

一方、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、ＵＥ１００が使用するサービス種別が遅延許容型のサービスではない場合（例えば、ＵＥ１００が使用するサービス種別がリアルタイム系のサービスである場合）、上述した第１の方法（競合ベースのランダムアクセスプロシージャ）を選択してもよい。具体的には、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、ランダムアクセスプリアンブルを含まない５Ｇ基地局接続指示をＵＥ１００に送信するように無線通信部２１０を制御する（ステップＳ３０４）。

４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、ＵＥ１００が使用するサービス種別が遅延許容型のサービスではなく、且つ、５Ｇ基地局２００Ｂの混雑レベルが所定レベル以下である場合、上述した第１の方法（競合ベースのランダムアクセスプロシージャ）を選択してもよい。

このように、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、５Ｇ基地局２００Ｂの混雑レベル及びＵＥ１００が使用するサービス種別のうち少なくとも一方に基づいて、４Ｇ基地局２００Ａが５Ｇ基地局２００Ｂから取得するランダムアクセスプリアンブルを５Ｇ基地局接続指示に含めるか否かを決定する。言い換えると、４Ｇ基地局２００Ａの制御部２２０は、５Ｇ基地局２００Ｂの混雑レベル及びＵＥ１００が使用するサービス種別のうち少なくとも一方に基づいて、ＵＥ１００から５Ｇ基地局２００Ｂへのランダムアクセスプロシージャとして、競合ベースのランダムアクセスプロシージャ及び非競合ベースのランダムアクセスプロシージャのうち一方を選択する。これにより、ＵＥ１００が５Ｇ基地局２００Ｂに円滑に接続可能とすることができる。

（その他の実施形態）
上述した実施形態において、４Ｇシステムのネットワーク基盤を利用して５Ｇシステムを運用するＮＳＡ構成について説明した。ＮＳＡ構成において、ＵＥ１００は、４Ｇ基地局２００Ａと接続しつつ５Ｇ基地局２００Ｂにも接続する。しかしながら、このようなＮＳＡ構成に代えて、同一システム内の二重接続の構成としてもよい。

例えば、ＵＥ１００は、第１の４Ｇ基地局（マスタ基地局）と接続しつつ第２の４Ｇ基地局（セカンダリ基地局）にも接続する。このような二重接続の構成においては、上述した実施形態における４Ｇ基地局２００Ａを第１の４Ｇ基地局と読み替え、上述した実施形態における５Ｇ基地局２００Ｂを第２の４Ｇ基地局と読み替えればよい。

或いは、ＵＥ１００は、第１の５Ｇ基地局（マスタ基地局）と接続しつつ第２の５Ｇ基地局（セカンダリ基地局）にも接続する。このような二重接続の構成においては、上述した実施形態における４Ｇ基地局２００Ａを第１の５Ｇ基地局と読み替え、上述した実施形態における５Ｇ基地局２００Ｂを第２の５Ｇ基地局と読み替えればよい。

上述した実施形態に係る動作を基地局間のＵＥ１００のハンドオーバに適用してもよい。例えば、ＵＥ１００は、４Ｇ基地局２００Ａからの接続指示（ハンドオーバ指示）に応じて、４Ｇ基地局２００Ａから５Ｇ基地局２００Ｂへのハンドオーバを行う。或いは、ＵＥ１００は、第１の４Ｇ基地局から第２の４Ｇ基地局へのハンドオーバを行ってもよいし、第１の５Ｇ基地局から第２の５Ｇ基地局へのハンドオーバを行ってもよい。

ＵＥ１００又は基地局２００が行う各処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供されてもよい。プログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにプログラムをインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ－ＲＯＭ等の記録媒体であってもよい。また、ＵＥ１００又は基地局２００が行う各処理を実行する回路を集積化し、ＵＥ１００又は基地局２００の少なくとも一部を半導体集積回路（チップセット、ＳｏＣ）として構成してもよい。

以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

本願は、日本国特許出願第２０２０－０８７０１５号（２０２０年５月１８日出願）の優先権を主張し、その内容の全てが本願明細書に組み込まれている。

Claims (9)

1. 移動通信システムにおいて用いる基地局であって、
   ユーザ装置との無線通信を行う無線通信部と、
   前記無線通信部を制御する制御部と、を備え、
   前記無線通信部は、前記ユーザ装置を他の基地局に接続させる接続指示を前記ユーザ装置に送信し、
   前記制御部は、前記他の基地局の混雑レベル及び前記ユーザ装置が使用するサービス種別の少なくとも一方に基づいて、前記基地局が前記他の基地局から取得するランダムアクセスプリアンブルを前記接続指示に含めるか否かを決定する
   基地局。
2. 前記接続指示は、前記ユーザ装置と前記基地局との接続を維持しつつ前記ユーザ装置を前記他の基地局に接続させる指示である
   請求項１に記載の基地局。
3. 前記基地局が準拠する無線通信方式は、前記他の基地局が準拠する無線通信方式と異なる
   請求項２に記載の基地局。
4. 前記制御部は、前記他の基地局の混雑レベルが所定レベルよりも高いことに応じて、前記ランダムアクセスプリアンブルを含む前記接続指示を前記ユーザ装置に送信するように前記無線通信部を制御する
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基地局。
5. 前記制御部は、前記他の基地局の混雑レベルが前記所定レベル以下であることに応じて、前記ランダムアクセスプリアンブルを含まない前記接続指示を前記ユーザ装置に送信するように前記無線通信部を制御する
   請求項４に記載の基地局。
6. 前記制御部は、前記ユーザ装置が使用するサービス種別が遅延許容型のサービスであることに応じて、前記ランダムアクセスプリアンブルを含む前記接続指示を前記ユーザ装置に送信するように前記無線通信部を制御する
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基地局。
7. 前記制御部は、前記ユーザ装置が使用するサービス種別が前記遅延許容型のサービスではないことに応じて、前記ランダムアクセスプリアンブルを含まない前記接続指示を前記ユーザ装置に送信するように前記無線通信部を制御する
   請求項６に記載の基地局。
8. 移動通信システムにおいて、他の基地局との通信を行うとともに、ユーザ装置との通信を行う基地局の制御方法であって、
   前記基地局が前記他の基地局から取得するランダムアクセスプリアンブルを、前記ユーザ装置を前記他の基地局に接続させる接続指示に含めるか否かを決定することと、
   前記接続指示を前記ユーザ装置に送信することと、を有し、
   前記決定することは、前記他の基地局の混雑レベル及び前記ユーザ装置が使用するサービス種別の少なくとも一方に基づいて、前記決定を行うことを含む
   基地局の制御方法。
9. ユーザ装置と、
   他の基地局との通信を行うとともに前記ユーザ装置との通信を行う基地局とを有する移動通信システムにおいて、
   前記基地局は、前記ユーザ装置を前記他の基地局に接続させる接続指示を前記ユーザ装置に送信するとき、前記他の基地局の混雑レベル及び前記ユーザ装置が使用するサービス種別の少なくとも一方を用いて、前記他の基地局から取得するランダムアクセスプリアンブルを前記接続指示に含める
   移動通信システム。

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