WO2009157124A1 - 無線基地局装置、無線中継局装置、及び無線端末装置 - Google Patents

無線基地局装置、無線中継局装置、及び無線端末装置 Download PDF

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WO2009157124A1
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random access
radio
base station
station apparatus
relay station
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PCT/JP2009/002027
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石井義一
金澤岳史
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パナソニック株式会社
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W74/002Transmission of channel access control information
    • H04W74/008Transmission of channel access control information with additional processing of random access related information at receiving side
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • HELECTRICITY
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    • H04W74/08Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access]
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    • H04W84/04Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/042Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems
    • H04W84/047Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems using dedicated repeater stations

Definitions

  • the present invention relates to a radio communication system including a radio base station apparatus (e Node B), a radio relay station apparatus (also called a Relay Node: Relay Station, Repeater, etc.), and a radio terminal apparatus (UE).
  • a radio base station apparatus e Node B
  • a radio relay station apparatus also called a Relay Node: Relay Station, Repeater, etc.
  • UE radio terminal apparatus
  • the present invention relates to a wireless communication system that can reduce the latency when establishing a communication connection and reduce the time until the wireless terminal device starts communication.
  • 3GPP which is a mobile communication technology standardization organization, standardizes a mobile communication technology called LTE (Long Term Evolution), which realizes a data rate of over 100 Mbps.
  • LTE Long Term Evolution
  • a random access channel (RACH: Random Access) is established to establish a connection with the wireless communication base station apparatus.
  • RACH Random Access
  • the random access procedure is composed of four messages as shown in FIG.
  • a random access preamble signal (hereinafter referred to as “RACH preamble signal”: also referred to as Message 1 in this specification) and a random access response signal (hereinafter referred to as “RACH response signal”: also referred to as Message 2 in this specification) are MAC (Media Access). Control) layer signal.
  • An RRC connection request signal (RRC Connection Request: also referred to as Message 3 in this specification) and an RRC connection setting signal (RRC Connection Set up: also referred to as Message 4 in this specification) are signals in the RRC (Radio Access Control) layer.
  • the radio terminal selects the cell with the best received signal level (best cell) and accesses the selected cell. Since the wireless terminal is moving during the random access procedure, the received signal level of the cell to which connection is being attempted is constantly changing. Therefore, there is a possibility of switching cells during random access.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a sequence for performing cell reselection during a random access procedure in the current LTE. Even after transmitting the RACH preamble signal to the radio base station apparatus 100a of the first cell, the radio terminal apparatus 110 continues to detect the received signal levels of the first cell and the second cell adjacent thereto. Here, the detection of the received signal level is referred to as cell reselection evaluation.
  • the radio terminal device 110 transmits a RACH preamble signal to the radio base station device 100b of the second cell after the RRC connection failure.
  • the radio terminal device 110 In order to transmit the RACH preamble signal again in the second cell of the movement destination, the radio terminal device 110 must acquire parameters necessary for the RACH preamble signal. Parameters necessary for the RACH preamble signal are included in broadcast information (System Information) that is periodically broadcast from the radio base station apparatus (eNode B) 100b.
  • broadcast information is information that broadcasts parameters used in each cell.
  • the radio terminal apparatus 110 that has performed cell reselection needs to receive broadcast information in order to acquire a preamble parameter used in a new cell.
  • the preamble parameters are reported in SIB2 (System Information Block 2), and the period is 160 ms (3GPP Specification TS36.331 v8.1.0, “Evolved Universal Terrestrial Radio” Access (E-UTRA) Radio Resource Control (RRC) Protocol Specification ”. That is, the radio terminal apparatus 110 that has performed cell reselection has a delay of 160 ms at maximum before transmitting the RACH preamble signal, and greatly increases the latency until the connection is established.
  • IMT-Advanced As a next-generation cellular communication system, IMT-Advanced system has been studied.
  • the frequency band of the IMT-Advanced system is also assigned a higher frequency band (3.4 to 3.6 GHz) than the current system.
  • the cell radius decreases as the frequency of use increases. Accordingly, in IMT-Advanced, it is considered to arrange the radio relay station apparatus 120 at the cell edge of the radio base station apparatus 100 as shown in FIG. 25 in order to improve cell edge performance and expand cell coverage. Yes.
  • next-generation cellular communication network in which such a radio relay station device 120 is arranged, the cell density becomes high, so the frequency of cell reselection during the random access procedure described above increases, and as a result, the latency at the time of establishing a connection is increased.
  • Increasing cases are expected (IEEE P802.16j / D1 (March 2007) "Part 16: Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems", IST-4-027756 WINNER II, D3.5.1 v1.0 " Relaying concepts and supporting actions in the context of CGs ”).
  • the radio relay station apparatus 120 As described above, in the cellular communication system in which the radio relay station apparatus 120 is introduced, it is predicted that the frequency of cell reselection during the random access procedure increases, and in turn, the case where the latency at the time of establishing a connection is increased increases.
  • the present invention has been made in view of the above points, and a radio base station apparatus that reduces latency at the time of establishing a connection that occurs when a conventional random access procedure is applied to a cellular radio system in which a radio relay station apparatus is introduced
  • An object of the present invention is to provide a radio relay station apparatus and a radio terminal apparatus.
  • the radio base station apparatus, radio relay station apparatus, and radio terminal apparatus of the present invention include a radio base station apparatus (eNode B) that controls communication with a radio terminal apparatus (User Equipment), the radio base station apparatus, and the radio terminal
  • a radio base station apparatus eNode B
  • a radio terminal apparatus User Equipment
  • the radio base station apparatus User Equipment
  • the radio terminal User Equipment
  • the present invention is applied to a radio communication system having a radio relay station device (Relay Node) that relays communication with the device.
  • Relay Node radio relay station device
  • the radio base station apparatus of the present invention includes a preamble signal receiving unit that receives a RACH preamble signal transmitted from the radio terminal apparatus, and a reception notification indicating that the radio relay station apparatus has received the RACH preamble signal.
  • a reception notification receiving unit that receives from the relay station device, a random access identifier (RA-ID) of the RACH preamble signal transmitted from the wireless terminal device, and a random access included in the reception notification transmitted from the wireless relay station device When the identifiers match, the wireless relay station device is permitted to use the random access identifier, and includes a cell identifier (Cell ID) of a cell managed by the wireless relay station device that is permitted to use the random access identifier.
  • the radio relay station apparatus of the present invention includes a preamble signal receiving unit that receives a RACH preamble signal transmitted from the radio terminal apparatus to the radio base station apparatus, and a notification indicating reception of the RACH preamble signal.
  • a reception notification transmission unit that transmits a reception notification including a random access identifier of the RACH preamble signal to the radio base station device and the use of the random access identifier included in the RACH preamble signal are permitted from the radio base station device.
  • a permission identifier storage unit that stores a random access identifier included in the RACH response signal; and a random access identifier stored in the RACH preamble signal and the random access identifier stored in the permission identifier storage unit when the RACH preamble signal is received.
  • One identifier A random access identifier determination unit that determines whether or not to perform, and a response signal transmission unit that transmits a RACH response signal for the RACH preamble signal to the wireless terminal device when it is determined that the random access identifier determination unit matches the random access identifier determination unit With.
  • the radio terminal apparatus of the present invention receives a RRC connection request when a preamble signal transmission unit that transmits a RACH preamble signal and the RACH response signal transmitted from the radio base station apparatus according to the RACH preamble signal are received.
  • An RRC control unit that transmits to the radio base station device; and a best cell search unit that searches for a best cell with the best reception quality when an RRC connection by the RRC connection request fails, and the preamble signal transmission unit includes: When the cell identifier of the best cell matches the cell identifier included in the RACH response signal, a RACH preamble signal including a random access identifier included in the RACH response signal is transmitted to the radio relay station apparatus.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a radio base station apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the radio relay station apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the wireless terminal device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a sequence diagram showing a random access procedure in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which different sequence subgroups are allocated in adjacent cells.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a time lapse from the RACH preamble signal reception to the RACH response signal transmission in the radio base station apparatus.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating another example in which the radio relay station apparatus acquires information on permission to use a sequence.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a radio base station apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the radio relay station apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a transmission range of the RACH preamble signal in the radio base station apparatus as well.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the background of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a sequence diagram illustrating a random access procedure according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a radio relay station apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a sequence diagram showing a random access procedure according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example in which another wireless terminal device connected to the wireless base station device transmits a RACH preamble signal.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a radio relay station apparatus according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a sequence diagram illustrating a random access procedure according to the fourth embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a RACH response signal transmission method of the radio base station apparatus and the radio relay station apparatus.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a RACH response signal transmission method of the radio base station apparatus and the radio relay station apparatus.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a reception time window of the RACH response signal of the wireless terminal device.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration of a radio relay station apparatus according to the fifth embodiment.
  • FIG. 20 is a sequence diagram illustrating a random access procedure according to the fifth embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration of a radio base station apparatus according to the sixth embodiment.
  • FIG. 22 is a sequence diagram showing a random access procedure according to the sixth embodiment.
  • FIG. 23 is a sequence diagram showing a conventional random access procedure.
  • FIG. 24 is a diagram showing a sequence for performing cell reselection during a random access procedure.
  • FIG. 25 is a diagram showing the arrangement of radio relay station apparatuses
  • the radio base station apparatus, radio relay station apparatus, and radio terminal apparatus include a radio base station apparatus (eNode B) that controls communication with a radio terminal apparatus (User Equipment), a radio base station apparatus, and a radio terminal.
  • eNode B radio base station apparatus
  • the present invention is applied to a radio communication system having a radio relay station device (Relay Node) that relays communication with the device.
  • Relay Node radio relay station device
  • the radio relay station apparatus includes a preamble signal receiving unit that receives a RACH preamble signal transmitted from the radio terminal apparatus to the radio base station apparatus, and a notification indicating reception of the RACH preamble signal, and random access of the RACH preamble signal.
  • a reception notification transmission unit that transmits a reception notification including the identifier to the radio base station apparatus.
  • the radio base station apparatus transmits a preamble signal receiver that receives a RACH preamble signal transmitted from the radio terminal apparatus, a reception notification receiver that receives a reception notification transmitted from the radio relay station apparatus, and is transmitted from the radio terminal apparatus.
  • a reception notification receiver that receives a reception notification transmitted from the radio relay station apparatus
  • the radio relay station device is allowed to use the random access identifier
  • a response signal transmission unit configured to transmit a RACH response signal including a cell identifier (Cell ID) of a cell managed by a wireless relay station device permitted to use a random access identifier to the wireless terminal device.
  • the radio base station apparatus compares the random access identifier and receives it. It is determined whether the RACH preamble signal matches the RACH preamble signal received by the radio base station apparatus. When it is determined that the RACH preamble signals match, it is determined that the wireless terminal device is in a position where it can communicate with the wireless relay station device, and thus the wireless relay station device is allowed to use a random access identifier. .
  • the radio relay station apparatus includes a permission identifier storage unit that stores a random access identifier included in the RACH response signal when the use of a random access identifier included in the RACH preamble signal is permitted by the radio base station apparatus. .
  • the radio terminal apparatus receives the RACH response signal transmitted from the radio base station apparatus, the RRC control unit that transmits the RRC connection request to the radio base station apparatus, and when the RRC connection by the RRC connection request fails, A best cell search unit for searching for the best cell with the best reception quality, and a RACH preamble signal including a random access identifier included in the RACH response signal when the cell identifier of the best cell matches the cell identifier included in the RACH response signal.
  • a preamble signal transmission unit for transmitting to the radio relay station device. Further, when the radio relay station apparatus receives the RACH preamble signal transmitted from the radio terminal apparatus, whether or not the random access identifier of the RACH preamble signal matches the random access identifier stored in the permission identifier storage unit. A random access identifier determining unit for determining whether or not the random access identifier matches, and a response signal transmitting unit for transmitting a RACH response signal for the RACH preamble signal to the wireless terminal device.
  • the RACH preamble signal is transmitted again to the best cell.
  • the radio relay station apparatus that manages the best cell is a radio relay station apparatus that is permitted to use the random access identifier of the RACH preamble signal that was previously transmitted to the radio base station apparatus.
  • a RACH preamble signal including the random access identifier can be used.
  • the RACH preamble signal can be generated without receiving broadcast information transmitted from the best cell, so that latency at the time of establishing a connection can be reduced.
  • the radio base station apparatus includes a permission notification transmission unit that transmits a permission notice indicating that the use of the random access identifier is permitted to the radio relay station apparatus.
  • the radio relay station apparatus includes a permission notice receiving unit that receives the permission notice from the radio base station apparatus, and assigns a random access identifier included in the permission notice received by the permission notice receiving unit to the permission It has the structure which memorize
  • the radio relay station apparatus can know that the use of the random access identifier is permitted.
  • the radio relay station apparatus includes a response signal receiving unit that receives a RACH response signal transmitted from the radio base station apparatus to the radio terminal apparatus, and the radio signal is received from the RACH response signal received by the response signal receiving unit.
  • the random access identifier included in the RACH response signal is stored in the permission identifier storage unit.
  • the radio relay station apparatus can know that the use of the random access identifier is permitted. In this case, permission notification from the radio base station apparatus to the radio relay station apparatus is unnecessary.
  • the radio base station apparatus has a configuration of waiting for a preamble reception notification from the radio relay station apparatus until a predetermined time elapses after receiving the RACH preamble signal transmitted from the radio terminal apparatus.
  • the radio base station apparatus can appropriately receive a preamble reception notification that may be transmitted from the radio relay station apparatus.
  • the radio base station apparatus When the radio base station apparatus according to the present embodiment receives a preamble reception notification including the same random access identifier from a plurality of radio relay station apparatuses, the radio base station apparatus randomly selects a radio relay station apparatus selected from the plurality of radio relay station apparatuses. It has a configuration that permits the use of an access identifier.
  • This configuration increases the possibility that a radio relay station device permitted to use a random access identifier will be searched for as the best cell.
  • the response signal transmission unit determines whether or not the radio relay station apparatus that is the transmission source of the preamble reception notification is a radio relay station apparatus that is permitted to use the random access identifier. In the case of a wireless relay station device that has been permitted to be used, the RACH response signal is not transmitted to the wireless terminal device.
  • the radio relay station apparatus When a radio relay station apparatus that has permitted the use of a random access identifier receives a RACH preamble signal, the radio relay station apparatus transmits a RACH response signal, so that the radio base station apparatus does not transmit a RACH response signal. By doing so, it is possible to prevent the RACH response signal from being redundantly transmitted.
  • the random access identifier determination unit determines that the random access identifier of the RACH preamble signal transmitted from the radio terminal apparatus matches the random access identifier stored in the permission identifier storage unit.
  • a transmission unit that transmits a notification indicating that the transmission of the RACH response signal to the RACH preamble signal is unnecessary, to the radio base station apparatus.
  • the radio base station apparatus receives a notification indicating that transmission of the RACH response signal for the RACH preamble signal is unnecessary from the radio relay station apparatus permitted to use the random access identifier, the radio terminal It has a configuration that does not transmit a RACH response signal to the apparatus.
  • the radio relay station apparatus When the radio relay station apparatus that has permitted the use of the random access identifier receives the RACH preamble signal, the radio relay station apparatus transmits a RACH response signal, so that the RACH response is transmitted from the radio relay station apparatus to the radio base station apparatus.
  • the radio relay station apparatus transmits a RACH response signal, so that the RACH response is transmitted from the radio relay station apparatus to the radio base station apparatus.
  • the response signal transmission unit receives the reference value of the transmission power of the RACH preamble signal defined in the radio relay station apparatus that permits the use of the random access identifier, and the radio relay station apparatus. It has the structure which transmits the RACH response signal containing the transmission power (RSTP: Reference symbol Transmission power) of the pilot signal transmitted. Further, in the radio terminal apparatus according to the present embodiment, the preamble signal transmission unit receives the radio relay station apparatus based on the transmission power reference value of the RACH preamble signal included in the RACH response signal and the transmission power of the pilot signal. It has a configuration in which a RACH preamble signal is transmitted with transmission power that can be received but cannot be received by the radio base station apparatus.
  • the random access identifier determination unit determines that the random access identifier of the RACH preamble signal transmitted from the radio terminal apparatus matches the random access identifier stored in the permission identifier storage unit.
  • a response signal monitoring unit that monitors whether or not a RACH response signal for the RACH preamble signal is transmitted from the radio base station apparatus to the radio terminal apparatus. When the RACH response signal is not transmitted, the RACH response signal for the RACH preamble signal is transmitted to the wireless terminal device.
  • the response signal transmission unit transmits the radio terminal apparatus to the radio relay station apparatus based on the reception level included in the preamble reception notification and the reception characteristics of the radio relay station apparatus.
  • a control parameter for controlling the transmission power of the RACH preamble signal to be transmitted is included in the RACH response signal for transmission.
  • the preamble signal transmission unit has a transmission power that can be received by the radio relay station apparatus but cannot be received by the radio base station apparatus, based on the control parameter included in the RACH response signal. It has the structure which transmits a RACH preamble signal.
  • the radio relay station apparatus includes a reception level detection unit that detects a reception level of a RACH preamble signal, and a random access identifier determination unit and a random access identifier and permission of a RACH preamble signal transmitted from the radio terminal apparatus.
  • Response signal monitoring for monitoring whether a RACH response signal for the RACH preamble signal is transmitted from the radio base station apparatus to the radio terminal apparatus when it is determined that the random access identifier stored in the identifier storage unit matches.
  • the preamble reception notification transmitter includes the reception level of the RACH preamble signal in the preamble reception notification and transmits it to the radio base station apparatus, and the response signal transmitter does not transmit the RACH response signal within a predetermined time.
  • To the RACH preamble signal It has a structure for transmitting a RACH response signal to the wireless terminal device.
  • the RACH preamble signal using the random access identifier permitted to be used continuously reaches the radio relay station apparatus but does not reach the radio base station apparatus. Therefore, when the random access identifier permitted to be used is transmitted, the base station knows that it is a RACH preamble signal from another wireless terminal device using the same random access identifier. A response signal can be returned.
  • the radio relay station apparatus monitors whether or not a RACH response signal is transmitted from the radio base station apparatus to the radio terminal apparatus. When no RACH response signal is transmitted from the radio base station apparatus, the radio relay station apparatus transmits a RACH response signal to the radio terminal apparatus for the first time. Since it is returned, the RACH response signal is not transmitted to another wireless terminal device that happens to use the same random access identifier.
  • the radio base station apparatus permits use of a random access identifier to the radio relay station apparatus when a predetermined time has elapsed after the permission notice is transmitted to the radio relay station apparatus by the permission notice transmission unit.
  • a permission end notification transmitter for transmitting a notification indicating the end is provided.
  • the radio relay station apparatus receives the permission end notification transmitted from the radio base station apparatus to notify the end of permission to use the random access identifier, the radio relay station apparatus receives the random access identifier corresponding to the permission end notification. It has a configuration for deleting from the permission identifier storage unit.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a radio base station apparatus 10 according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a radio relay station apparatus 30 according to the first embodiment
  • FIG. It is a figure which shows the radio
  • FIG. 4 is a sequence diagram showing a random access procedure in the first embodiment.
  • the random access procedure and the operations of the radio base station apparatus 10, the radio relay station apparatus 30, and the radio terminal apparatus 50 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the wireless terminal device 50 exists in the coverage of the wireless base station device 10 and is in a standby state (idle mode) connected to the wireless base station device 10, and the wireless terminal device 50 receives paging from the network. Then, consider an example of starting communication. Even when the wireless terminal device 50 starts communication, the random access procedure is performed as in the example described below.
  • the wireless terminal device 50 when receiving the paging message, transmits a RACH preamble signal in order to establish a channel for data transmission / reception with the wireless base station device 10.
  • a cell-specific parameter is used for the RACH preamble signal.
  • These parameters include a preamble transmission slot and a preamble transmission power.
  • SIB2 System Information Block 2 in LTE to the radio terminal apparatus 50 in the area.
  • the radio terminal device 50 receives the broadcast information transmitted from the radio base station device 10 by the broadcast information receiving unit 56.
  • the RRC control unit 53 of the wireless terminal device 50 detects a parameter used in the cell and stores it in a random access parameter (RACH Parameter) storage unit 55.
  • the MAC control unit 54 that has received the trigger for the random access procedure from the RRC control unit 53 generates a RACH preamble signal using the cell-specified random access parameters.
  • the radio terminal device 50 transmits the generated RACH preamble signal from the preamble signal transmission unit 57.
  • a preamble sequence (hereinafter referred to as “sequence”) used for random access will be described.
  • a plurality of sequences are assigned to one cell.
  • the radio base station apparatus 10 and the radio relay station apparatus 30 assign different sequences. In LTE, 64 sequences are assigned to one cell, but 64 different sequences may be assigned to the radio base station apparatus 10 and each radio relay station apparatus 30. For example, as shown in FIG. 5, 64 sequences may be divided into a plurality of subgroups, and different sequences may be assigned to adjacent cells.
  • the MAC control unit 53 of the wireless terminal device 50 generates a RACH preamble signal using an arbitrary sequence selected from a plurality of assigned sequences.
  • radio base station apparatus 10 and radio relay station apparatus 30 under its control, that is, radio relay station apparatus 30 connected to radio base station apparatus 10 via a radio channel, have the same preamble transmission slot. Use random access parameters.
  • the radio relay station device 30 can receive the RACH preamble signal transmitted from the radio terminal device 50 to the radio base station device 10.
  • the radio relay station device 30 performs proxy reception even if the radio base station device 10 cannot directly receive the RACH preamble signal from the radio terminal device 50.
  • the reception sensitivity of the RACH preamble signal can be improved.
  • the source of the RACH preamble signal can be determined.
  • the radio terminal device 50 exists at a cell boundary, and the radio base station device 10 or the radio relay station device 30 that manages those cells both receive the RACH preamble signal.
  • the cell to which the wireless terminal device 50 is connected can be determined from the sequence used in the RACH preamble signal.
  • the sequence used in the RACH preamble signal corresponds to a random access identifier (RA-ID: Random Identity).
  • RA-ID Random Identity
  • the radio relay station device 30 includes a preamble sequence storage unit 34 that stores a sequence used in the radio base station device 10.
  • the radio relay station device 30 receives the RACH preamble signal transmitted to the radio base station device 10 from the radio terminal device 50 existing within the coverage of the radio base station device 10 at the preamble signal receiving unit 37.
  • the sequence detection unit 38 detects a sequence from the received RACH preamble signal.
  • the radio relay station device 30 refers to the sequence stored in the preamble sequence storage unit 34 to determine whether the sequence detected from the RACH preamble signal is a sequence assigned to the radio base station device 10.
  • the MAC control unit 36 of the radio relay station apparatus 30 When the detected sequence is a sequence assigned to the radio base station apparatus 10, the MAC control unit 36 of the radio relay station apparatus 30 generates a reception notification (Reception Notice) including a random identifier corresponding to the sequence.
  • the reception notification transmission unit 40 of the radio relay station device 30 transmits the generated preamble reception notification to the radio base station device 10.
  • the radio relay station device 30 is a sequence used in a cell managed by the radio relay station device 30 when the sequence of the received RACH preamble signal is not a sequence assigned to the radio base station device 10.
  • the MAC control unit 36 generates a RACH response signal.
  • the radio relay station device 30 transmits the generated RACH response signal to the radio terminal device 50 through the response signal transmission unit 42.
  • the radio base station apparatus 10 receives the RACH preamble signal transmitted from the radio terminal apparatus 50 at the preamble signal receiving unit 15.
  • the sequence detection unit 17 detects a sequence from the RACH preamble signal, and obtains a random access identifier corresponding to the sequence. If the sequence is a sequence assigned to the cell of the radio base station, the radio base station apparatus 10 generates a RACH response signal by the MAC control unit 14 and transmits the generated RACH response signal to the radio terminal apparatus 50. However, the radio base station apparatus 10 does not immediately transmit a RACH response signal, but waits to receive a reception notification transferred from the radio relay station apparatus 30.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a lapse of time from reception of the RACH preamble signal to transmission of the RACH response signal in the radio base station apparatus 10.
  • FIG. 6 illustrates an example in which the radio base station apparatus 10 directly receives a RACH preamble signal from the radio terminal apparatus 50. Even if the radio base station apparatus 10 cannot directly receive the RACH preamble signal, if there is a preamble reception notification from the radio relay station apparatus 30, the physical cell of the radio relay station apparatus 30 will be at the same timing as shown in FIG. A RACH response signal including the ID is transmitted to the wireless terminal device 50.
  • the radio base station apparatus 10 when the radio base station apparatus 10 according to the present embodiment receives a RACH preamble signal from the radio terminal apparatus 50, the radio base station apparatus 10 performs a RACH response at a timing in time for the response monitoring first window of the radio terminal apparatus 50. Do not send a signal.
  • the radio base station apparatus 10 waits for a reception notification that may be transmitted from the radio relay station apparatus 30.
  • the radio base station apparatus 10 transmits a RACH response signal at a timing that can be received in the response monitoring second window of the radio terminal apparatus 50.
  • the wireless base station device 10 corresponds to the sequence detected from the RACH preamble signal directly received from the wireless terminal device 50.
  • the random access identifier to be obtained is obtained, and it is determined whether or not the obtained random access identifier matches the random access identifier included in the reception notification.
  • the radio base station apparatus 10 is such that the radio terminal apparatus 50 exists near the boundary between the coverage area of the radio base station apparatus 10 and the coverage area of the radio relay station apparatus 30 that is the transmission source of the reception notification. Recognize
  • the radio terminal device 50 performs cell reselection on the radio relay station device 30. Also in the communication between the radio terminal device 50 and the radio relay station device 30, the sequence used for the current RACH preamble signal and the continuous use of the random access parameter are permitted.
  • a plurality of radio relay station devices 30 may be permitted to use a random access identifier continuously, or a radio relay station device 30 selected from a plurality of radio relay station devices 30 may be allowed to continue using a random access identifier. May be.
  • the radio base station apparatus 10 notifies the radio terminal apparatus 50 of a sequence that permits continuous use. Specifically, the radio base station apparatus 10 uses the MAC control unit 14 to output a RACH response signal to which a physical cell ID (Physical Cell ID) of a cell managed by the radio relay station apparatus 30 that has transmitted the reception notification is added. Generate.
  • the response signal transmission unit 18 of the radio base station apparatus 10 transmits the generated RACH response signal to the radio terminal apparatus 50.
  • the RACH response signal includes a physical cell ID, random access identifier (RA-ID), Uplink Grant for Message 3, Tracking Alignment Value, temporary radio channel identifier (Temporary-C-RNTI), etc. Yes.
  • the radio base station apparatus 10 generates a permission notice for a random access identifier corresponding to the sequence in the MAC control unit 14 in order to notify the use permission of the sequence to the radio relay station apparatus 30 that is the transmission source of the reception notification.
  • the notification is sent to the radio relay station device 30 through the notification transmitter 19.
  • the radio base station apparatus 10 notifies the use permission of the sequence by transmitting a permission notice to the radio relay station apparatus 30.
  • Information on permission to use the sequence may be obtained by another method.
  • the radio relay station device 30 may steal and receive the RACH response signal sent from the radio base station device 10 to the radio terminal device 50.
  • “stolen reception” eavesdrop
  • the radio relay station device 30 adds to the RACH response signal transmitted to the radio terminal device 50, the random access identifier notified to the radio base station device 10 by the reception notification, and the physical cell ID of the cell managed by the radio relay station device 30. It is determined whether or not is included. If the received notification information is included, it is determined that the radio relay station device 30 is permitted to use the random access sequence corresponding to the random access identifier. According to this method, signaling such as permission notification can be reduced.
  • the wireless terminal device 50 receives a RACH response signal including a random access identifier corresponding to the sequence of the transmitted RACH preamble signal in a predetermined reception section (referred to as “window”: see FIG. 6).
  • the MAC control unit 54 detects the content of the RACH response signal.
  • the radio terminal device 50 uses the radio resource given to the TC-RNTI included in the RACH response signal and the Uplink Grant of Message 3, and the RRC control unit 53 uses the RRC connection request signal (Message 3). And the generated RRC connection request signal is transmitted to the radio base station apparatus 10.
  • the RRC connection request signal supports error detection and retransmission by hybrid ARQ (Hybrid ARQ). Thereby, when the radio
  • the wireless terminal device 50 waits for an RRC connection setting signal that is a response to the RRC connection request signal. If the radio base station apparatus 10 cannot correctly receive the RRC connection request signal even after performing the hybrid ARQ retransmission, the RACH preamble signal is retransmitted in order to retry the random access procedure. If the wireless terminal device 50 cannot receive the RRC connection setup signal even after the RACH preamble signal has been retransmitted a specified number of times, the MAC control unit 54 of the wireless terminal device 50 recognizes that the random access failure has occurred (Random Access failure). , The RRC control unit 53 is notified of this.
  • the wireless terminal device 50 continues cell reselection evaluation (Cell Reselection Evaluation) necessary for cell reselection at the level detection unit 59 even after transmission of the RACH preamble signal.
  • the cell reselection evaluation is a process for evaluating the level fluctuation of the received signal of the cell that has transmitted the RACH preamble signal and the cell adjacent thereto.
  • the wireless terminal device 50 uses the best cell search unit 60 to determine the reception quality based on the level fluctuation of the received signal of the cell detected by the level detection unit 59.
  • the best cell (hereinafter referred to as “best cell”) is searched.
  • the wireless terminal device 50 reselects the searched best cell.
  • the radio terminal device 50 When transmitting the RACH preamble signal after cell reselection, the radio terminal device 50 detects the physical cell ID of the new cell reselected by the synchronization signal detection unit 58. The MAC control unit 54 of the wireless terminal device 50 determines whether or not the detected physical cell ID is the same as the physical cell ID notified by the RACH preamble signal described above. Thereby, it is determined whether or not the reselected new cell is a cell managed by the radio relay station device 30 permitted to use the random access identifier.
  • the MAC control unit 54 of the radio terminal device 50 When it is determined that the reselected cell is a cell managed by the radio relay station device 30 that is permitted to use the random access identifier, the MAC control unit 54 of the radio terminal device 50 last time, the radio base station device 10 A RACH preamble signal is generated when a RACH preamble signal is transmitted to the radio base station apparatus 10 using a sequence (random access identifier corresponding to the sequence) permitted to be continuously used by the radio base station apparatus 10, and the generated RACH preamble signal is transmitted and received wirelessly.
  • the data is transmitted from the unit 51 to the radio relay station device 30.
  • the wireless terminal device 50 When the physical cell ID of the best cell is different from the physical cell ID included in the RACH response signal, the wireless terminal device 50 performs the same process as the conventional random access procedure. That is, the radio terminal device 50 receives broadcast information of a new cell, detects a random access parameter used in the new cell by the RRC control unit 53, and generates a RACH preamble signal using the detected random accelerator parameter. The generated RACH preamble signal is transmitted.
  • the radio relay station apparatus 30 that has received the RACH preamble signal detects the sequence by the sequence detection unit 38. Subsequently, in the radio relay station device 30, the random access identifier determination unit 39 determines whether the random access identifier corresponding to the sequence is a random access identifier permitted to be used from the radio base station device 10. When the random access identifier corresponding to the sequence is a random access identifier that is permitted to be used by the radio base station device 10, the MAC control unit 36 sends the RACH response signal to the sequence assigned to the cell of the radio relay station device 30. It is generated and transmitted to the wireless terminal device 50.
  • the radio base station apparatus 10 when the radio base station apparatus 10 receives a reception notification from the radio relay station apparatus 30, the physical of the cell managed by the radio relay station apparatus 30 that has received the reception notification.
  • the RACH response signal including the cell ID is transmitted to notify the wireless terminal device 50 of permission for continuous use of the sequence in the cell managed by the wireless relay station device 30 and to permit the wireless relay of the use of the sequence.
  • the station device 30 is notified. Thereby, cell reselection was performed from the cell managed by the radio base station apparatus 10 during the random access procedure to the cell managed by the radio relay station apparatus 30 connected from the radio base station apparatus 10 via the radio channel.
  • the random access parameter can be continuously used in the new cell, there is no need to read the broadcast information, and the RACH preamble signal can be transmitted immediately in the new cell.
  • the radio relay station device 30 that has received use permission transmits a RACH response signal, there is an effect of reducing the latency at the time of establishing a connection.
  • the use of the random access sequence is permitted, but when the wireless terminal device 50 permitted to continue the sequence performs cell reselection and transmits the RACH preamble signal in a new cell, As illustrated in FIG. 8, not only the radio relay station device 30 that manages a new cell but also the radio base station device 10 may receive the RACH preamble signal.
  • the radio terminal device 50 fails in the RRC connection request to the radio base station device 10
  • the cell managed by the radio relay station device 30 is selected by cell reselection, and a RACH preamble signal is sent to the selected radio relay station device 30.
  • the radio base station apparatus 10 can recognize the radio terminal apparatus 50 that has transmitted the RACH preamble signal as another radio terminal apparatus 50 that has newly notified the access request. There is sex. In this case, the radio base station apparatus 10 transmits a RACH response signal and allocates resources for an RRC setting request (RRC Set Up request) signal. Since the radio relay station apparatus 30 also sends a RACH response signal and allocates resources for the RRC setting request signal, duplicate resource allocation is performed, resulting in wasteful use of radio resources.
  • RRC setting request RRC Set Up request
  • the basic configuration of the radio communication system according to the second embodiment is the same as that of the radio communication system according to the first embodiment (see FIGS. 1 to 3).
  • the radio base station apparatus 10 determines whether or not the radio terminal apparatus 50 that is the transmission source of the RACH preamble signal is connected to the radio relay station apparatus 30 that is permitted to use the sequence. Based on the determination result, the radio base station apparatus 10 has a function of determining the necessity of transmitting the RACH response signal.
  • FIG. 10 is a sequence diagram showing a random access procedure according to the second embodiment.
  • the wireless relay station device 30 When receiving the RACH preamble signal including the sequence from the wireless terminal device 50a, the wireless relay station device 30 that has been permitted to use the sequence from the wireless base station device 10 generates a RACH response signal in the MAC control unit 36, and the wireless terminal Transmit to device 50a.
  • the radio relay station device 30 generates a RACH preamble signal reception notification and transmits it to the radio base station device 10.
  • the MAC control unit 14 reads the contents of the reception notification.
  • the radio base station apparatus 10 determines whether the random access identifier read from the reception notification matches the random access identifier corresponding to the sequence used in the RACH preamble signal received from the radio terminal apparatus 50a, and receives the received RACH preamble. It is determined whether or not the signal includes a sequence for which use permission is given to the radio relay station device 30.
  • the radio relay station device 30 that is the transmission source of the reception notification is the radio relay station device 30 that has given permission to use the sequence.
  • the wireless base station device 10 does not transmit the RACH response signal.
  • the radio relay station device 30 When the radio relay station device 30 whose sequence is not permitted from the radio base station device 10 receives the RACH preamble signal including the sequence from the radio terminal device 50b, the radio relay station device 30 transmits a reception notification to the radio base station device 10.
  • the radio base station apparatus 10 determines that the transmission source of the reception notification is not the radio relay station apparatus 30 that is permitted to use, and transmits a RACH response signal as in the first embodiment. That is, the radio base station apparatus 10 generates a RACH response signal to which the physical cell ID of the cell managed by the radio relay station apparatus 30 that is the transmission source of the reception notification is added, and transmits the RACH response signal from the radio transmission / reception unit 11 to the radio terminal apparatus 50b.
  • the RACH response signal includes a random access identifier (RA-ID), Uplink Grant for Message 3, Tracking Alignment Value, Temporary-C-RNTI, etc. in addition to the physical cell ID.
  • RA-ID random access identifier
  • the radio base station device 10 when the radio relay station device 30 to which use permission of the sequence is given from the radio base station device 10 receives the RACH preamble signal including the sequence, The MAC control unit 36 generates a RACH response signal, transmits the RACH response signal to the radio terminal device 50a, and transmits a reception notification of the RACH preamble signal to the radio base station device 10.
  • the radio base station apparatus 10 determines whether or not the radio terminal apparatus 50a that is the transmission source of the RACH preamble signal is connected to the radio relay station apparatus 30 that is permitted to use the sequence, and the RACH response The need for signal transmission can be determined. Thereby, wasteful use of radio resources due to duplicate resource allocation can be prevented.
  • the wireless relay station device 30 transmits a response unnecessary notification transmission for transmitting a random access response unnecessary notification (No RACH Response Notice) to the wireless base station device 10.
  • a unit 43 is further provided.
  • FIG. 12 is a sequence diagram showing a random access procedure according to the third embodiment of the present invention.
  • the MAC control unit 36 when the radio relay station device 30 whose sequence is permitted from the radio base station device 10 receives the RACH preamble signal including the sequence, the MAC control unit 36 generates a RACH response signal. To the wireless terminal device 50.
  • the radio relay station apparatus 30 In the second embodiment, the radio relay station apparatus 30 generates a reception notification including a random access identifier and transmits the reception notification to the radio base station apparatus 10, but in the third embodiment, the radio relay station apparatus 30 30 is a random access response unnecessary notification (No RACH Response Notice: hereinafter referred to as “response unnecessary notification”) for notifying that the RACH response signal need not be transmitted from the response unnecessary notification transmitting unit 43 instead of the reception notification. Transmit to the radio base station apparatus 10.
  • response unnecessary notification No RACH Response Notice
  • the radio base station apparatus 10 When the radio base station apparatus 10 receives a response unnecessary notification within a predetermined time after receiving the RACH preamble signal, the radio base station apparatus 10 does not transmit a RACH response signal for the RACH preamble signal.
  • the wireless base station device 10 When receiving the reception notification at a predetermined time as in the processing for the wireless terminal device 50b illustrated in FIG. 12, the wireless base station device 10 is the wireless relay station that is the transmission source of the reception notification, as in the first embodiment.
  • the RACH response signal to which the physical cell ID of the cell managed by the device 30 is added is generated by the MAC control unit 14 and transmitted from the response signal transmission unit 18 to the wireless terminal device 50b.
  • the RACH response signal includes a physical cell ID, random access identifier (RA-ID), Uplink Grant for Message 3, Tracking Alignment Value, Temporary-C-RNTI, and the like.
  • the radio relay station device 30 permitted to use a sequence from the radio base station device 10 receives the RACH preamble signal including the sequence
  • the MAC control is performed.
  • the unit 36 generates a response unnecessary notification, and transmits the generated response unnecessary notification from the response unnecessary notification transmitting unit 43 to the wireless terminal device 50. This notifies the radio base station apparatus 10 that it is not necessary to transmit the RACH response signal, thereby preventing the allocation of duplicate resources by the radio base station apparatus 10 and preventing the use of radio resources.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example in which the radio terminal device 50b exists within the coverage of the radio base station device 10, is connected to the radio base station device 10, and the radio terminal device 50b transmits a RACH preamble signal.
  • the RACH response signal may not be transmitted from the radio base station device 10 to the radio terminal device 50b. If the sequence of the RACH preamble signal transmitted by the radio terminal device 50b coincides with the sequence for which the radio relay station device 30 is permitted to use, the radio relay station device 30 transmits the RACH response signal. 10 does not transmit a RACH response signal.
  • the RACH response signal transmitted by the radio relay station device 30 is subjected to cell-specific scrambling. Since the wireless terminal device 50b connected to the wireless base station device 10 uses a code different from the code used by the wireless relay station device 30, scrambling cannot be released. Therefore, in rare cases, when a RACH preamble signal is transmitted by accident using a sequence that is permitted to be used, a RACH response signal cannot be received, and thus RRC connection setup may not be completed. obtain.
  • the above problem is solved by performing transmission power control of the RACH preamble signal and time window control for receiving the RACH response signal.
  • the radio relay station device 47 includes a response signal monitoring unit 44 that monitors a RACH response signal transmitted from the radio base station device 10 to the radio terminal device 50. I have.
  • FIG. 15 is a sequence diagram showing a random access procedure according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the radio base station apparatus 10 receives the reception notification from the radio relay station apparatus 47 within a specified time, and the random access identifier included in the reception notification is a random access corresponding to the preamble sequence detected from the received RACH preamble signal. It is determined whether or not the identifier matches. When it is determined that the random access identifiers match, the physical cell ID of the cell managed by the radio relay station device 47 that is the transmission source of the preamble reception notification is added to the RACH response signal as in the first embodiment.
  • the radio base station apparatus 10 adds a parameter for controlling the transmission power of the RACH preamble signal to be transmitted at the time of cell reselection to the RACH response signal and transmits it to the radio terminal apparatus 50.
  • the control parameter includes the reference value P0 of the transmission power of the RACH preamble signal defined by the radio relay station device 47 permitted to continue use, the radio terminal device 50, and the radio relay station device 47. It is the transmission power (RSTP: Reference symbol Transmission power) of the pilot signal (or reference signal) transmitted from the radio relay station apparatus 47 necessary for performing the path loss calculation.
  • RSTP Reference symbol Transmission power
  • the radio base station apparatus 10 knows in advance the values of the parameters set in the subordinate radio relay station apparatus 47 in advance.
  • the radio terminal device 50 after reselecting the cell to the radio relay station device 47, controls the transmission power of the RACH preamble signal using the notified control parameter, and the radio relay station device 47 can receive the RACH preamble signal,
  • the radio base station apparatus 10 is prevented from receiving.
  • FIGS. 16 and 17 are diagrams illustrating a RACH response signal transmission method of the radio base station apparatus 10 and the radio relay station apparatus 47.
  • FIG. FIG. 16 is a diagram illustrating an example when the RACH preamble signal is received by the radio relay station device 47 and the radio base station device 10.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example when the RACH preamble signal is received only by the radio relay station device 47 by the transmission power control of the RACH preamble signal.
  • the radio base station apparatus 10 performs the same operation as in the first embodiment on the RACH preamble signal transmitted from the radio terminal apparatus 50 connected to the radio base station apparatus 10.
  • a RACH response signal is transmitted.
  • the radio relay station apparatus 47 that has received the RACH preamble signal including the sequence that is permitted to use does not immediately transmit the RACH response signal to the radio terminal apparatus 50, and the radio base station apparatus 10 uses the response signal monitoring unit 44. Whether or not a RACH response signal is transmitted from is monitored.
  • the response signal monitoring unit 44 steals and receives the RACH response signal transmitted from the radio base station apparatus 10 and includes its own physical cell ID and a random access identifier corresponding to the currently permitted sequence. It is determined whether or not. When the random access identifier corresponding to the permitted sequence is included, the radio relay station device 47 does not transmit the RACH response signal. If the RACH preamble signal including the random access identifier corresponding to the permitted sequence is not stolen during the predetermined time window, the radio relay station device 47, as shown in FIG. A RACH response signal is transmitted to the wireless terminal device 50.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a RACH response signal transmission method in the radio base station apparatus 10 and the radio relay station apparatus 47 and a reception time window of the RACH response signal of the radio terminal apparatus 50 corresponding to the transmission timing.
  • the radio terminal device 50 that is allowed to continue using a sequence transmits a RACH preamble signal after reselecting a cell to the radio relay station device 47 that is allowed to continue using a sequence
  • the RACH response signal is received in the time window.
  • the radio terminal device 50 permitted to continue using the sequence re-selects the cell to the radio relay station device 47 permitted to continue using the random access identifier. Thereafter, using the transmission power control parameter notified in advance by the RACH response signal, the transmission power of the RACH preamble signal is appropriately set so as to be received only by the radio relay station device 47.
  • the radio relay station device 47 to which the sequence use permission is given confirms whether or not the RACH preamble signal from the radio base station device 10 is transmitted, and then determines whether to transmit the RACH response signal.
  • the radio relay station device 30 includes a reception level detection unit 45 that detects the reception level of the RACH preamble signal received by the preamble signal reception unit 37. Prepare.
  • FIG. 20 is a sequence diagram showing a random access procedure according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the radio base station apparatus 10 transmits the RACH preamble signal transmission power reference value P0 and the radio power so that the transmission power of the RACH preamble signal transmitted by the radio terminal apparatus 50 can be controlled.
  • the transmission power RSTP of the pilot signal (or reference signal) transmitted from the relay station device 48 is added to the RACH response signal.
  • the radio terminal device 50 performs transmission power control of the RACH preamble signal based on the reception power level of the RACH preamble signal received by the radio relay station device 48.
  • the radio relay station device 48 when the radio relay station device 48 receives the RACH preamble signal including the sequence used in the connected radio base station device 10, the reception level detection shown in FIG. The reception level of the RACH preamble signal is detected by the unit 45, and a reception notification including the detected reception level is generated by the MAC control unit 36 and transmitted to the radio base station apparatus 10.
  • the radio base station device 10 When receiving the reception notification, the radio base station device 10 receives the reception level of the RACH preamble notified by the reception notification and the reception characteristics of the radio relay station device 48, that is, the level at which the RACH preamble signal can be satisfactorily received.
  • the MAC control unit 14 calculates a control parameter for controlling the transmission power of the RACH preamble signal.
  • This control parameter is used when the radio terminal device 50 performs cell reselection on the radio relay station device 48 that is permitted to use the sequence continuously.
  • the power control parameter is defined as AB [dB] when the notified reception level is A [dB] and the level at which the radio relay station device 48 can satisfactorily receive the RACH preamble signal is B [dB]. ].
  • the radio base station apparatus 10 adds the calculated control parameter to the RACH response signal and transmits it to the radio terminal apparatus 50.
  • the power control parameter may be calculated by the radio relay station device 48. In this case, the power control parameter is added to the reception notification
  • the wireless terminal device 50 that is permitted to continue using the sequence is permitted to the wireless relay station device 48 that is permitted.
  • the transmission power control parameter notified by the RACH response signal is used to set the transmission power of the RACH preamble signal so as to reach only the radio relay station device 48.
  • the radio relay station device 48 to which use permission of the sequence is given confirms whether or not the RACH response signal is transmitted from the radio base station device 10, and then determines whether to transmit the RACH response signal.
  • the radio base station device 10 A RACH response signal is transmitted to another wireless terminal device 50.
  • the radio base station apparatus 21 includes a permission end notification transmission unit 20 that transmits a notification indicating the end of permission to use a sequence.
  • FIG. 22 is a sequence diagram showing a random access procedure according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the radio base station apparatus 21 transmits a permission notice (Assigning RACH sequence) for notifying the radio relay station apparatus 30 of permission to use the sequence, and starts a timer A in the MAC control unit.
  • the MAC control unit 14 When the timer A elapses for a predetermined time, the MAC control unit 14 generates a permission end notification (Assign RACH sequence terminate) to end the use permission.
  • the permission end notification includes a random access identifier corresponding to the preamble sequence for ending use permission.
  • the permission end notification transmitter 20 of the radio base station device 21 notifies the generated radio relay station device 30 of the generated permission end notification.
  • the use permission time is managed by the timer, and when the timer ends, the use of the sequence is ended and the normal operation is restored. This has the effect of limiting the period for performing complex processing corresponding to permission to use the sequence.
  • the present invention reduces the latency at the time of establishing a connection that occurs when the wireless relay station apparatus is introduced to a cellular radio system, and has the effect of effectively using radio resources. It can be used as a device, a wireless communication relay station device, a connection establishment method, and the like.

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Abstract

無線端末装置から送信されるRACHプリアンブル信号を受信するプリアンブル信号受信部(15)と、無線中継局装置がRACHプリアンブル信号を受信したことを示す受信通知を無線中継局装置から受信する受信通知受信部(16)と、無線端末装置から送信されたRACHプリアンブル信号の識別子(RA-ID)と、無線中継局装置から送信されたプリアンブル受信通知に含まれる識別子が一致する場合に、無線中継局装置に識別子の使用を許可し、識別子の使用を許可した無線中継局装置が管理するセルのセル識別子(Cell ID)を含むRACHレスポンス信号(RACH Response)を無線端末装置に送信するレスポンス信号送信部(18)とを備える。これにより、コネクション確立時のレイテンシを低減できる。

Description

無線基地局装置、無線中継局装置、及び無線端末装置 関連する出願
 本出願では、2008年6月25日に日本国に出願された特許出願番号2008-165536の利益を主張し、当該出願の内容は引用することによりここに組み込まれているものとする。
 本発明は、無線基地局装置(e Node B)、無線中継局装置(Relay Node:Relay Station, Repeater等ともいう。)、無線端末装置(UE)を具備する無線通信システムに関する。特に、通信接続確立時のレイテンシを低減し、無線端末装置が通信を開始するまでの時間を低減することができる無線通信システムに関する。
 近年、移動無線通信サービスは、帯域幅の広帯域化、データレートの高速化が進み、音楽、映像などのマルチメディアサービスが実現されている。更なる高速データサービスを実現するため、移動通信技術の標準化団体である3GPPでは、LTE(Long Term Evolution)と呼ばれる、データレート100Mbps超を実現する移動通信技術の標準化が行われている。
 LTEでは、待ち受け中の無線端末がページングメッセージを受信し、または、無線端末がデータ伝送を開始する際には、無線通信基地局装置とのコネクションを確立するため、ランダムアクセスチャネル(RACH: Random Access Channel)を用いたランダムアクセス手続きを行う(3GPP Specification TS36.321 v8.1.0, "Medium Access Control specification")。
 ランダムアクセス手続きは、図23に示すように4つのメッセージから構成される。ランダムアクセスプリアンブル信号(以下「RACHプリアンブル信号」という:本明細書ではMessage1ともいう)とランダムアクセスレスポンス信号(以下、「RACHレスポンス信号」という:本明細書ではMessage2ともいう)は、MAC(Media Access Control)レイヤの信号である。RRC接続要求信号(RRC Connection Request:本明細書ではMessage3ともいう)とRRC接続設定信号(RRC Connection Set up:本明細書ではMessage4ともいう)はRRC(Radio Access Control)レイヤの信号である。
 無線端末は、受信信号レベルの最も良いセル(ベストセル)を選択し、選択したセルにアクセスすることが基本である。無線端末は、ランダムアクセス手続き過程中も移動しているため、接続を試みているセルの受信信号レベルは、常に変動している。従って、ランダムアクセス中に、セルを切り換える可能性がある。
 図24は、現在のLTEにおいて、ランダムアクセス手続中にセル再選択(Cell Reselection)を行うシーケンスを示す図である。無線端末装置110は、第1のセルの無線基地局装置100aにRACHプリアンブル信号を送信した後も、第1のセルとそれに隣接する第2のセルの受信信号レベルの検出を継続して行う。ここで、受信信号レベルの検出をセル再選択評価(Cell Reselection Evaluation)という。
 例えば、RACHプリアンブル信号の最大送信回数やRRC接続要求信号(RRC Connection Request)の最大再送回数を試行しても、RRC接続設定信号(RRC Connection Set Up)メッセージが受信できずにRRC接続失敗(RRC Connection failure)が起きることがある。このような場合、その時点で、第2のセルがベストセルになっていれば、その第2のセルにセル再選択(Cell Reselection)を行う(3GPP TSG RAN WG2 Document, R2-081107 "Cell reselection during RRC Connection Establishment ")。図24に示す例では、無線端末装置110は、RRC接続失敗の後、第2のセルの無線基地局装置100bにRACHプリアンブル信号を送信する。
 移動先の第2のセルで、再び、RACHプリアンブル信号を送信するために、無線端末装置110は、RACHプリアンブル信号に必要なパラメータを取得しなければならない。RACHプリアンブル信号に必要なパラメータは、無線基地局装置(e Node B)100bから定期的に報知されている報知情報(System Information)に含まれている。報知情報は、各セルで使用されているパラメータを報知する情報である。
 従って、セル再選択を行った無線端末装置110は、新しいセルで使用されているプリアンブルパラメータを取得するため、報知情報を受信する必要がある。現在仕様化が進んでいるLTEでは、プリアンブルパラメータは、SIB2(System Information Block 2)で報知されており、その周期は160msとなっている(3GPP Specification TS36.331 v8.1.0, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) Radio Resource Control (RRC) Protocol Specification")。すなわち、セル再選択を行った無線端末装置110は、RACHプリアンブル信号を送信するまでに最大で160msの遅延が生じることになり、コネクション確立までのレイテンシを大きく増加させてしまう。
 次世代セルラー通信システムとして、IMT-Advancedシステムの検討が開始されている。IMT-Advancedシステムの周波数帯は、現状のシステムに比べて、高周波数帯(3.4~3.6GHz)も割り当てられている。このようなIMT-Advancedシステムでは、使用周波数の高周波数化に伴い、セル半径が減少することが考えられる。これに伴い、IMT-Advancedでは、セルエッジのパフォーマンス向上、およびセルカバレッジ拡大のため、図25に示すように、無線基地局装置100のセルエッジに、無線中継局装置120を配置することが検討されている。
 このような無線中継局装置120を配置した次世代のセルラー通信ネットワークでは、セル密度が高くなるため、前述したランダムアクセス手続き中にセル再選択が起きる頻度が増加し、ひいてはコネクション確立時のレイテンシが増加するケースが増えると予測される(IEEE P802.16j/D1 (August 2007) "Part 16: Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems"、IST-4-027756 WINNER II, D3.5.1 v1.0 "Relaying concepts and supporting actions in the context of CGs")。
 前述したように、無線中継局装置120を導入したセルラー通信システムでは、ランダムアクセス手続き中にセル再選択が起きる頻度が増加し、ひいてはコネクション確立時のレイテンシが劣化するケースが増加することが予測される。
 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、無線中継局装置を導入したセルラー無線システムに、従来のランダムアクセス手続きを適用した場合に生じるコネクション確立時のレイテンシを低減する無線基地局装置、無線中継局装置、および無線端末装置を提供することを目的とする。
 本発明の無線基地局装置、無線中継局装置、無線端末装置は、無線端末装置(User Equipment)との通信を制御する無線基地局装置(eNode B)と、前記無線基地局装置と前記無線端末装置との間の通信を中継する無線中継局装置(Relay Node)とを有する無線通信システムに適用される。
 本発明の無線基地局装置は、前記無線端末装置から送信されるRACHプリアンブル信号を受信するプリアンブル信号受信部と、前記無線中継局装置が前記RACHプリアンブル信号を受信したことを示す受信通知を前記無線中継局装置から受信する受信通知受信部と、前記無線端末装置から送信されたRACHプリアンブル信号のランダムアクセス識別子(RA-ID)と、前記無線中継局装置から送信された受信通知に含まれるランダムアクセス識別子が一致する場合に、前記無線中継局装置に前記ランダムアクセス識別子の使用を許可し、前記ランダムアクセス識別子の使用を許可した前記無線中継局装置が管理するセルのセル識別子(Cell ID)を含むRACHレスポンス信号(RACH Response)を前記無線端末装置に送信するレスポンス信号送信部とを備える。
 本発明の無線中継局装置は、前記無線端末装置から前記無線基地局装置に対して送信されるRACHプリアンブル信号を受信するプリアンブル信号受信部と、前記RACHプリアンブル信号の受信を示す通知であって当該RACHプリアンブル信号のランダムアクセス識別子を含む受信通知を前記無線基地局装置に送信する受信通知送信部と、前記RACHプリアンブル信号に含まれるランダムアクセス識別子の使用を前記無線基地局装置から許可された場合に、前記RACHレスポンス信号に含まれるランダムアクセス識別子を記憶する許可識別子記憶部と、前記RACHプリアンブル信号を受信したときに、そのRACHプリアンブル信号のランダムアクセス識別子と前記許可識別子記憶部に記憶されたランダムアクセス識別子とが一致するか否かを判定するランダムアクセス識別子判定部と、前記ランダムアクセス識別子判定部にて一致すると判定された場合に、前記RACHプリアンブル信号に対するRACHレスポンス信号を前記無線端末装置に送信するレスポンス信号送信部とを備える。
 本発明の無線端末装置は、RACHプリアンブル信号を送信するプリアンブル信号送信部と、前記RACHプリアンブル信号に応じて前記無線基地局装置から送信される前記RACHレスポンス信号を受信したときに、RRC接続要求を前記無線基地局装置に送信するRRC制御部と、前記RRC接続要求によるRRC接続が失敗した場合に、受信品質が最良のベストセルを探索するベストセル探索部とを備え、前記プリアンブル信号送信部は、前記ベストセルのセル識別子が前記RACHレスポンス信号に含まれるセル識別子と一致する場合に、前記RACHレスポンス信号に含まれるランダムアクセス識別子を含むRACHプリアンブル信号を前記無線中継局装置に送信する。
 以下に説明するように、本発明には他の態様が存在する。したがって、この発明の開示は、本発明の一部の提供を意図しており、ここで記述され請求される発明の範囲を制限することは意図していない。
図1は、第1の実施の形態の無線基地局装置の構成を示す図 図2は、第1の実施の形態の無線中継局装置の構成を示す図 図3は、第1の実施の形態に係る無線端末装置を示す図 図4は、第1の実施の形態におけるランダムアクセス手続きを示すシーケンス図 図5は、隣接するセルで異なるシーケンスサブグループを割り当てた例を示す図 図6は、無線基地局装置でのRACHプリアンブル信号受信からRACHレスポンス信号送信までの時間経過を示す図 図7は、無線中継局装置が、シーケンスの使用許可の情報を知得する別の例を示す図 図8は、無線基地局装置もRACHプリアンブル信号の送信範囲を示す図 図9は、第2の実施の形態の背景について説明する図 図10は、第2の実施の形態に係るランダムアクセス手続きを示すシーケンス図 図11は、第3の実施の形態における無線中継局装置の構成を示す図 図12は、第3の実施の形態に係るランダムアクセス手続きを示すシーケンス図 図13は、無線基地局装置に接続している別の無線端末装置がRACHプリアンブル信号を送信する例を示す図 図14は、第4の実施の形態における無線中継局装置の構成を示す図 図15は、第4の実施の形態に係るランダムアクセス手続きを示すシーケンス図 図16は、無線基地局装置および無線中継局装置のRACHレスポンス信号の送信方法について示す図 図17は、無線基地局装置および無線中継局装置のRACHレスポンス信号の送信方法について示す図 図18は、無線端末装置のRACHレスポンス信号の受信タイムウィンドウを示す図 図19は、第5の実施の形態における無線中継局装置の構成を示す図 図20は、第5の実施の形態に係るランダムアクセス手続きを示すシーケンス図 図21は、第6の実施の形態における無線基地局装置の構成を示す図 図22は、第6の実施の形態に係るランダムアクセス手続きを示すシーケンス図 図23は、従来のランダムアクセス手続を示すシーケンス図 図24は、ランダムアクセス手続中にセル再選択を行うシーケンスを示す図 図25は、現在検討されている無線中継局装置の配置を示す図
 以下に、本発明の詳細な説明を述べる。以下に説明する実施の形態は本発明の単なる例であることが理解され、本発明は様々な態様に変形することができる。従って、以下に開示する特定の構成および機能は、請求の範囲を限定するものではない。
 本実施の形態の無線基地局装置、無線中継局装置、無線端末装置は、無線端末装置(User Equipment)との通信を制御する無線基地局装置(eNode B)と、無線基地局装置と無線端末装置との間の通信を中継する無線中継局装置(Relay Node)とを有する無線通信システムに適用される。以下、本実施の形態の無線通信システムを構成する無線基地局装置、無線中継局装置、無線端末装置について説明する。
(システム)
 無線中継局装置は、無線端末装置から無線基地局装置に対して送信されるRACHプリアンブル信号を受信するプリアンブル信号受信部と、RACHプリアンブル信号の受信を示す通知であって当該RACHプリアンブル信号のランダムアクセス識別子を含む受信通知を無線基地局装置に送信する受信通知送信部とを備える。これにより、無線中継局装置は、無線端末装置から無線基地局装置に送信されるRACHプリアンブル信号を受信し、RACHプリアンブル信号を受信したことを無線基地局装置に通知する。
 無線基地局装置は、無線端末装置から送信されるRACHプリアンブル信号を受信するプリアンブル信号受信部と、無線中継局装置から送信される受信通知を受信する受信通知受信部と、無線端末装置から送信されたRACHプリアンブル信号のランダムアクセス識別子(RA-ID)と無線中継局装置から送信された受信通知に含まれるランダムアクセス識別子が一致する場合に、無線中継局装置にランダムアクセス識別子の使用を許可し、ランダムアクセス識別子の使用を許可した無線中継局装置が管理するセルのセル識別子(Cell ID)を含むRACHレスポンス信号を無線端末装置に送信するレスポンス信号送信部とを備える。これにより、無線基地局装置は、無線端末装置からRACHプリアンブル信号を受信し、無線中継局装置からプリアンブル受信通知を受信したときに、ランダムアクセス識別子を比較することにより、無線中継局装置が受信したRACHプリアンブル信号と無線基地局装置が受信したRACHプリアンブル信号とが一致するか判定する。そして、RACHプリアンブル信号が一致すると判定された場合には、無線端末装置が無線中継局装置と通信可能な位置に存在すると判断されるので、当該無線中継局装置にランダムアクセス識別子の使用を許可する。
 無線中継局装置は、前記RACHプリアンブル信号に含まれるランダムアクセス識別子の使用を前記無線基地局装置から許可された場合に、前記RACHレスポンス信号に含まれるランダムアクセス識別子を記憶する許可識別子記憶部を備える。無線端末装置は、無線基地局装置から送信されるRACHレスポンス信号を受信したときに、RRC接続要求を無線基地局装置に送信するRRC制御部と、RRC接続要求によるRRC接続が失敗した場合に、受信品質が最良のベストセルを探索するベストセル探索部と、ベストセルのセル識別子がRACHレスポンス信号に含まれるセル識別子と一致する場合に、RACHレスポンス信号に含まれるランダムアクセス識別子を含むRACHプリアンブル信号を無線中継局装置に送信するプリアンブル信号送信部とを備える。また、無線中継局装置は、無線端末装置から送信されたRACHプリアンブル信号を受信したときに、そのRACHプリアンブル信号のランダムアクセス識別子と許可識別子記憶部に記憶されたランダムアクセス識別子とが一致するか否かを判定するランダムアクセス識別子判定部と、ランダムアクセス識別子が一致すると判定された場合に、RACHプリアンブル信号に対するRACHレスポンス信号を無線端末装置に送信するレスポンス信号送信部とを備える。
 無線端末装置から無線基地局装置へのRRC接続が失敗した場合に、改めてベストセルにRACHプリアンブル信号を送信する。この際に、ベストセルを管理する無線中継局装置が、先に無線基地局装置に対して送信したRACHプリアンブル信号のランダムアクセス識別子の使用が許可されている無線中継局装置である場合には、そのランダムアクセス識別子を含むRACHプリアンブル信号を用いることができる。これにより、ベストセルから送信される報知情報を受信しなくてもRACHプリアンブル信号を生成することができるので、コネクション確立時のレイテンシを低減できる。
 本実施の形態の無線基地局装置は、前記無線中継局装置に前記ランダムアクセス識別子の使用を許可したことを示す許可通知を送信する許可通知送信部を備える。本実施の形態の無線中継局装置は、前記無線基地局装置から前記許可通知を受信する許可通知受信部を備え、前記許可通知受信部にて受信した許可通知に含まれるランダムアクセス識別子を前記許可識別子記憶部に記憶する構成を有する。
 このように無線基地局装置から無線中継局装置にランダムアクセス識別子の許可通知を送信することにより、無線中継局装置は、ランダムアクセス識別子の使用を許可されたことを知ることができる。
 本実施の形態の無線中継局装置は、無線基地局装置から無線端末装置に送信されるRACHレスポンス信号を受信するレスポンス信号受信部を備え、レスポンス信号受信部にて受信したRACHレスポンス信号に、無線中継局装置が管理するセルのセル識別子が含まれている場合に、RACHレスポンス信号に含まれるランダムアクセス識別子を許可識別子記憶部に記憶する構成を有する。
 このように無線基地局装置から無線端末装置へ送信されるRACHレスポンス信号の内容を解析することにより、無線中継局装置は、ランダムアクセス識別子の使用が許可されたことを知ることができる。この場合、無線基地局装置から無線中継局装置への許可通知が不要である。
 本実施の形態の無線基地局装置は、無線端末装置から送信されてきたRACHプリアンブル信号を受信してから所定の時間が経過するまで、無線中継局装置からのプリアンブル受信通知を待つ構成を有する。
 この構成により、無線基地局装置は、無線中継局装置から送信されてくる可能性のあるプリアンブル受信通知を適切に受信できる。
 本実施の形態の無線基地局装置は、同じランダムアクセス識別子を含むプリアンブル受信通知を複数の無線中継局装置から受信した場合に、複数の無線中継局装置の中から選択した無線中継局装置にランダムアクセス識別子の使用を許可する構成を有する。
 この構成により、ランダムアクセス識別子の使用を許可された無線中継局装置が、ベストセルとして探索される可能性が高くなる。
 本実施の形態の無線基地局装置は、レスポンス信号送信部は、プリアンブル受信通知の送信元の無線中継局装置が、ランダムアクセス識別子の使用を許可した無線中継局装置であるか否かを判定し、使用を許可した無線中継局装置の場合に、無線端末装置にRACHレスポンス信号を送信しない構成を有する。
 ランダムアクセス識別子の使用を許可した無線中継局装置がRACHプリアンブル信号を受信した場合には、その無線中継局装置がRACHレスポンス信号を送信するので、無線基地局装置がRACHレスポンス信号を送信しない構成とすることにより、重複してRACHレスポンス信号が送信されないようにできる。
 本実施の形態の無線中継局装置は、ランダムアクセス識別子判定部にて、無線端末装置から送信されたRACHプリアンブル信号のランダムアクセス識別子と許可識別子記憶部に記憶されたランダムアクセス識別子とが一致すると判定された場合に、RACHプリアンブル信号に対するRACHレスポンス信号の送信が不要であることを示す通知を無線基地局装置に送信する送信部を備える。本実施の形態の無線基地局装置は、ランダムアクセス識別子の使用を許可した無線中継局装置から、RACHプリアンブル信号に対するRACHレスポンス信号の送信が不要であることを示す通知を受信した場合に、無線端末装置へRACHレスポンス信号を送信しない構成を有する。
 ランダムアクセス識別子の使用を許可した無線中継局装置がRACHプリアンブル信号を受信した場合には、その無線中継局装置がRACHレスポンス信号を送信するので、無線中継局装置から無線基地局装置にRACHレスポンスが不要であることを示す通知を送信する構成とすることにより、重複してRACHレスポンス信号が送信されないようにできる。
 本実施の形態の無線基地局装置において、レスポンス信号送信部は、ランダムアクセス識別子の使用を許可した無線中継局装置において規定されているRACHプリアンブル信号の送信パワーの基準値と、無線中継局装置から送信されるパイロット信号の送信パワー(RSTP:Reference symbol Transmission power)を含むRACHレスポンス信号を送信する構成を有する。また、本実施の形態の無線端末装置において、プリアンブル信号送信部は、RACHレスポンス信号に含まれるRACHプリアンブル信号の送信パワーの基準値とパイロット信号の送信パワーとに基づいて、無線中継局装置が受信可能で無線基地局装置が受信不可能な送信パワーでRACHプリアンブル信号を送信する構成を有する。本実施の形態の無線中継局装置は、ランダムアクセス識別子判定部にて、無線端末装置から送信されたRACHプリアンブル信号のランダムアクセス識別子と許可識別子記憶部に記憶されたランダムアクセス識別子とが一致すると判定された場合に、無線基地局装置から無線端末装置に対してRACHプリアンブル信号に対するRACHレスポンス信号が送信されたか否かを監視するレスポンス信号監視部を備え、レスポンス信号送信部は、所定の時間内にRACHレスポンス信号が送信されない場合に、RACHプリアンブル信号に対するRACHレスポンス信号を無線端末装置に送信する構成を有する。
 本実施の形態の無線基地局装置において、レスポンス信号送信部は、プリアンブル受信通知に含まれる受信レベルと、無線中継局装置の受信特性とに基づいて、無線端末装置から無線中継局装置に対して送信するRACHプリアンブル信号の送信パワーを制御するための制御パラメータをRACHレスポンス信号に含めて送信する構成を有する。また、本実施の形態の無線端末装置において、プリアンブル信号送信部は、RACHレスポンス信号に含まれる制御パラメータに基づいて、無線中継局装置が受信可能で無線基地局装置が受信不可能な送信パワーでRACHプリアンブル信号を送信する構成を有する。本実施の形態の無線中継局装置は、RACHプリアンブル信号の受信レベルを検知する受信レベル検知部と、ランダムアクセス識別子判定部にて、無線端末装置から送信されたRACHプリアンブル信号のランダムアクセス識別子と許可識別子記憶部に記憶されたランダムアクセス識別子とが一致すると判定された場合に、無線基地局装置から無線端末装置に対してRACHプリアンブル信号に対するRACHレスポンス信号が送信されたか否かを監視するレスポンス信号監視部を備え、プリアンブル受信通知送信部は、RACHプリアンブル信号の受信レベルをプリアンブル受信通知に含めて無線基地局装置に送信し、レスポンス信号送信部は、所定の時間内にRACHレスポンス信号が送信されない場合に、RACHプリアンブル信号に対するRACHレスポンス信号を無線端末装置に送信する構成を有する。
 これらの構成により、継続使用が許可されたランダムアクセス識別子を用いたRACHプリアンブル信号は、無線中継局装置には届くが無線基地局装置に届かない。従って、基地局は、使用を許可したランダムアクセス識別子が送信されてきた場合には、たまたま同じランダムアクセス識別子を用いた別の無線端末装置からのRACHプリアンブル信号であることが分かるので、適切にRACHレスポンス信号を返すことができる。無線中継局装置は、無線基地局装置から無線端末装置にRACHレスポンス信号が送信されたか否かを監視し、無線基地局装置からRACHレスポンス信号が送信されない場合に初めて無線端末装置にRACHレスポンス信号を返すので、たまたま同じランダムアクセス識別子を用いた別の無線端末装置へはRACHレスポンス信号を送信しない。
 本実施の形態の無線基地局装置は、許可通知送信部にて、許可通知を無線中継局装置に送信した後に所定の時間が経過したときに、無線中継局装置に対するランダムアクセス識別子の使用許可の終了を示す通知を送信する許可終了通知送信部を備える。本実施の形態の無線中継局装置は、無線基地局装置から送信された、ランダムアクセス識別子の使用許可の終了を通知する許可終了通知を受信したときに、許可終了通知に対応するランダムアクセス識別子を許可識別子記憶部から消去する構成を有する。
 この構成により、ランダムアクセス識別子の使用を無線中継局装置に許可することに伴う複雑な処理を行う時間を限定することができる。
 次に、本発明の実施の形態の無線通信システム、無線基地局装置、無線中継局装置、および無線端末装置について、図面を参照して詳細に説明する。
 (第1の実施の形態)
 図1は、第1の実施の形態に係る無線基地局装置10の構成を示す図、図2は、第1の実施の形態に係る無線中継局装置30の構成を示す図、図3は、第1の実施の形態に係る無線端末装置50を示す図である。また、図4は、第1の実施の形態におけるランダムアクセス手続きを示すシーケンス図である。以下、図1~図4を用いて、第1の実施の形態におけるランダムアクセス手続きと、無線基地局装置10、無線中継局装置30、および無線端末装置50の動作を説明する。
 以下では、無線端末装置50が、無線基地局装置10のカバレッジ内に存在し、無線基地局装置10に接続している待ち受け状態(アイドルモード)にあり、無線端末装置50がネットワークからページングを受信して通信を開始する例について考える。なお、無線端末装置50が主導で通信を開始する場合にも、以下に説明する例と同様に、ランダムアクセス手続きを行う。
 図4に示すように、無線端末装置50は、ページングメッセージを受信すると、無線基地局装置10とデータ送受信するためのチャネルを確立するためにRACHプリアンブル信号を送信する。RACHプリアンブル信号には、例えば、セル特有のパラメータが用いられる。このパラメータとしては、プリアンブル送信スロット、プリアンブル送信パワー等がある。これらのパラメータは、事前に無線基地局装置10から特定の報知情報、例えばLTEではSIB2(System Information Block 2)でエリア内の無線端末装置50に報知されている。
 無線端末装置50は、無線基地局装置10から送信された報知情報を報知情報受信部56にて受信する。無線端末装置50のRRC制御部53は、セルで使用されているパラメータを検出し、ランダムアクセスパラメータ(RACH Parameter)記憶部55に記憶しておく。RRC制御部53からランダムアクセス手続きのトリガーを受けたMAC制御部54は、セル指定のランダムアクセスパラメータを用いてRACHプリアンブル信号を生成する。無線端末装置50は、生成したRACHプリアンブル信号をプリアンブル信号送信部57から送信する。
 ここで、ランダムアクセスに使用されるプリアンブルシーケンス(以下、「シーケンス」という)について説明する。1つのセルには、複数のシーケンスが割り当てられている。無線基地局装置10と無線中継局装置30では、異なるシーケンスを割り当てる。LTEでは、1つのセルに64個のシーケンスを割り当てているが、無線基地局装置10と各無線中継局装置30とに異なる64個のシーケンスを割り当ててもよい。また、例えば、図5に示すように、64個のシーケンスを複数のサブグループに分割し、隣接するセルで異なるシーケンスを割り当ててもよい。無線端末装置50のMAC制御部53は、割り当てられた複数のシーケンスの中から選んだ任意のシーケンスを用いてRACHプリアンブル信号を生成する。
 本実施の形態では、無線基地局装置10とその配下の無線中継局装置30、すなわち無線基地局装置10に無線チャネルを介して接続された無線中継局装置30とは、プリアンブル送信スロットが同一のランダムアクセスパラメータを使用する。これにより、無線中継局装置30は、無線端末装置50から無線基地局装置10に送られたRACHプリアンブル信号を受信することができる。無線端末装置50が無線基地局装置10のセルエッジに存在する場合に、無線基地局装置10が無線端末装置50からRACHプリアンブル信号を直接受信できなくても、無線中継局装置30が代理受信することで、RACHプリアンブル信号の受信感度を向上することができる。
 隣接セル間で異なるシーケンスを割り当てることで、RACHプリアンブル信号の送信元を判定できる。無線端末装置50がセル境界に存在し、それらのセルを管理する無線基地局装置10または無線中継局装置30が共にRACHプリアンブル信号を受信する場合がある。この場合に、RACHプリアンブル信号にて使用されているシーケンスから無線端末装置50が接続しているセルを判定できる。なお、RACHプリアンブル信号で使用されているシーケンスは、ランダムアクセス識別子(RA-ID:Random Identity)に対応している。これにより、RACHプリアンブル信号の送信元の無線端末装置50が接続しているセルを判別できるで、一の無線端末装置50に対して、複数の無線基地局装置10または無線中継局装置30による重複した無線リソースの割当てを防ぐことができる。
 図2に示すように、無線中継局装置30は、無線基地局装置10に使用されているシーケンスを記憶したプリアンブルシーケンス記憶部34を有している。無線中継局装置30は、プリアンブル信号受信部37にて、無線基地局装置10のカバレッジ内に存在する無線端末装置50から無線基地局装置10宛てに送信されたRACHプリアンブル信号を受信する。無線基地局装置10は、シーケンス検出部38にて、受信したRACHプリアンブル信号からシーケンスを検出する。無線中継局装置30は、プリアンブルシーケンス記憶部34に記憶されたシーケンスを参照して、RACHプリアンブル信号から検出したシーケンスが無線基地局装置10に割り当てられたシーケンスか否かを判定する。
 検出したシーケンスが無線基地局装置10に割り当てられたシーケンスであった場合、無線中継局装置30のMAC制御部36は、シーケンスに対応するランダム識別子を含む受信通知(Reception Notice)を生成する。無線中継局装置30の受信通知送信部40は、生成したプリアンブル受信通知を無線基地局装置10に送信する。
 無線中継局装置30は、受信したRACHプリアンブル信号のシーケンスが、無線基地局装置10に割り当てられたシーケンスではない場合、すなわち、当該無線中継局装置30が管理するセルで使用されているシーケンスである場合には、MAC制御部36にて、RACHレスポンス信号を生成する。無線中継局装置30は、生成したRACHレスポンス信号を、レスポンス信号送信部42を通じて無線端末装置50に送信する。
 次に、RACHプリアンブル信号を受信した無線基地局装置10の動作について説明する。無線基地局装置10は、プリアンブル信号受信部15にて、無線端末装置50から送信されたRACHプリアンブル信号を受信する。無線基地局装置10は、シーケンス検出部17にて、RACHプリアンブル信号からシーケンスを検出し、シーケンスに対応したランダムアクセス識別子を求める。無線基地局装置10は、シーケンスが当該無線基地局のセルに割り当てられたシーケンスであれば、MAC制御部14でRACHレスポンス信号を生成し、生成したRACHレスポンス信号を無線端末装置50に送信する。ただし、無線基地局装置10は、すぐにRACHレスポンス信号を送信するのではなく、無線中継局装置30から転送される受信通知を受信するために待機する。
 図6は、無線基地局装置10におけるRACHプリアンブル信号の受信からRACHレスポンス信号の送信までの時間経過を示す図である。図6では、無線基地局装置10が、無線端末装置50からRACHプリアンブル信号を直接に受信した例について説明している。なお、無線基地局装置10がRACHプリアンブル信号を直接受信できない場合でも、無線中継局装置30からプリアンブル受信通知があれば、図6に示すタイミングと同様のタイミングで、無線中継局装置30の物理セルIDを含めたRACHレスポンス信号を無線端末装置50に送信する。
 図6に示すように、本実施の形態の無線基地局装置10は、無線端末装置50からRACHプリアンブル信号を受信したときに、無線端末装置50のレスポンス監視第1ウィンドウに間に合うタイミングでは、RACHレスポンス信号を送信しない。無線基地局装置10は、無線中継局装置30から送信される可能性のある受信通知を待つ。無線基地局装置10は、無線端末装置50のレスポンス監視第2ウィンドウで受信可能なタイミングでRACHレスポンス信号を送信する。
 無線基地局装置10は、受信通知受信部16にて、規定の時間内に無線中継局装置30からの受信通知を受信すると、無線端末装置50から直接受信したRACHプリアンブル信号から検出したシーケンスに対応するランダムアクセス識別子を求め、求めたランダムアクセス識別子と受信通知に含まれるランダムアクセス識別子とが一致するか否かを判定する。ランダムアクセス識別子が一致する場合、無線基地局装置10は、無線端末装置50が無線基地局装置10のカバレッジエリアと受信通知の送信元の無線中継局装置30のカバレッジエリアの境界付近に存在することを認識する。
 この場合、無線端末装置50が当該無線中継局装置30にセル再選択(Cell Reselection)を行う可能性がある。無線端末装置50と当該無線中継局装置30との通信においても、今回のRACHプリアンブル信号に使用していたシーケンス、およびランダムアクセスパラメータの継続使用を許可する。
 無線基地局装置10が、複数の無線中継局装置30から受信通知を受信し、かつ、その受信通知に含まれるランダムアクセス識別子が、RACHプリアンブル信号から検出したランダムアクセス識別子に一致する場合には、複数の無線中継局装置30に対してランダムアクセス識別子の継続使用を許可してもよいし、複数の無線中継局装置30から選択した無線中継局装置30に対してランダムアクセス識別子の継続使用を許可してもよい。
 無線基地局装置10は、無線端末装置50に対して継続使用を許可したシーケンスを通知する。具体的には、無線基地局装置10は、MAC制御部14にて、受信通知の送信元の無線中継局装置30が管理するセルの物理セルID(Physical Cell ID)を加えたRACHレスポンス信号を生成する。無線基地局装置10のレスポンス信号送信部18は、生成したRACHレスポンス信号を無線端末装置50に送信する。なお、RACHレスポンス信号は、物理セルIDのほか、ランダムアクセス識別子(RA-ID)、Uplink Grant for Message 3、Tracking Alignment Value、一時的な無線チャネルの識別子(Temporary-C-RNTI)等も含んでいる。
 無線基地局装置10は、受信通知の送信元の無線中継局装置30にシーケンスの使用許可を通知するため、MAC制御部14にて当該シーケンスに対応するランダムアクセス識別子の許可通知を生成し、許可通知送信部19を通じて無線中継局装置30に通知する。
 図4に示す例では、無線基地局装置10が無線中継局装置30に対して許可通知を送信することによってシーケンスの使用許可を通知する例について説明しているが、無線中継局装置30は、別の方法によってシーケンスの使用許可の情報を知得してもよい。
 図7に示すように、無線中継局装置30は、無線基地局装置10から無線端末装置50に送ったRACHレスポンス信号を盗み受信してもよい。ここで、「盗み受信」(eavesdrop)とは、無線中継局装置30が、無線中継局装置30を宛先としていない信号を受信することを意味する。無線中継局装置30は、無線端末装置50に送信されるRACHレスポンス信号に、受信通知によって無線基地局装置10に通知したランダムアクセス識別子、および、無線中継局装置30が管理するセルの物理セルIDが含まれているか否かを判断する。受信通知した情報が含まれている場合、当該ランダムアクセス識別子に対応するランダムアクセスシーケンスが無線中継局装置30に使用許可とされたと判断する。この方法によれば、許可通知のようなシグナリングを削減することができる。
 次に、RACHレスポンス信号を受信した無線端末装置50の動作について説明する。無線端末装置50は、送信したRACHプリアンブル信号のシーケンスに対応したランダムアクセス識別子を含むRACHレスポンス信号を、所定の受信区間(「ウィンドウ」という:図6参照)で受信する。無線端末装置50は、RACHレスポンス信号を受信すると、MAC制御部54にてRACHレスポンス信号のコンテンツを検出する。
 無線端末装置50は、RACHレスポンス信号に含まれるT-C-RNTIと、Uplink Grant of Message 3に与えられた無線リソースを使用して、RRC制御部53にて、RRC接続要求信号(Message 3)を生成し、生成したRRC接続要求信号を無線基地局装置10に送信する。RRC接続要求信号は、ハイブリッドARQ(Hybrid ARQ)による誤り検出、再送がサポートされている。これにより、無線端末装置50がセルエッジにいる場合など、RRC接続要求信号の受信成功率が向上する。
 その後、無線端末装置50は、RRC接続要求信号の応答であるRRC接続設定信号を待つ。ハイブリッドARQ再送を行っても、無線基地局装置10で正しくRRC接続要求信号を受信できない場合、さらに、ランダムアクセス手続きを再試行するため、RACHプリアンブル信号を再送する。RACHプリアンブル信号の再送を規定回数行っても、無線端末装置50がRRC接続設定信号を受信できない場合は、無線端末装置50のMAC制御部54は、ランダムアクセス失敗(Random Access failure)と認識して、RRC制御部53にその旨を伝える。
 無線端末装置50は、RACHプリアンブル信号の送信後も、レベル検出部59にて、セル再選択に必要なセル再選択評価(Cell Reselection Evaluation)を継続している。セル再選択評価は、RACHプリアンブル信号を送信していたセルや、それに隣接するセルの受信信号のレベル変動を評価する処理である。
 無線端末装置50は、MAC制御部54にてランダムアクセス失敗を認識したとき、レベル検出部59にて検出したセルの受信信号のレベル変動に基づいて、ベストセル探索部60にて、受信品質の最も良いセル(以下、「ベストセル」という)を探索する。無線端末装置50は、探索されたベストセルをセル再選択する。
 無線端末装置50は、セル再選択の後、RACHプリアンブル信号を送信するにあたって、セル再選択した新しいセルの物理セルIDを同期信号検出部58で検出する。無線端末装置50のMAC制御部54は、検出した物理セルIDが前述したRACHプリアンブル信号で通知された物理セルIDと同じであるか否か判定する。これにより、再選択した新しいセルが、ランダムアクセス識別子の使用が許可された無線中継局装置30が管理するセルであるか否かを判定する。
 再選択したセルが、ランダムアクセス識別子の使用が許可された無線中継局装置30が管理するセルであると判定されると、無線端末装置50のMAC制御部54は、前回、無線基地局装置10へのRACHプリアンブル信号の送信時に使用し、無線基地局装置10から継続使用が許可されたシーケンス(に対応したランダムアクセス識別子)を使用したRACHプリアンブル信号を生成し、生成したRACHプリアンブル信号を無線送受信部51から無線中継局装置30に送信する。
 ベストセルの物理セルIDがRACHレスポンス信号に含まれていた物理セルIDと異なる場合、無線端末装置50は従来のランダムアクセス手続きと同様の処理を行う。すなわち、無線端末装置50は、新しいセルの報知情報を受信し、新しいセルで使用されているランダムアクセスパラメータをRRC制御部53で検出し、検出したランダムアクセルパラメータを使ってRACHプリアンブル信号を生成し、生成したRACHプリアンブル信号を送信する。
 RACHプリアンブル信号を受信した無線中継局装置30は、シーケンス検出部38で、シーケンスを検出する。続いて、無線中継局装置30は、ランダムアクセス識別子判定部39にて、シーケンスに対応するランダムアクセス識別子が無線基地局装置10から使用許可されたランダムアクセス識別子であるか判定する。シーケンスに対応するランダムアクセス識別子が無線基地局装置10から使用許可されたランダムアクセス識別子である場合、無線中継局装置30のセルに割り当てられたシーケンスと同様に、RACHレスポンス信号をMAC制御部36で生成し、無線端末装置50に送信する。
 以上のように、第1の実施の形態においては、無線基地局装置10が、無線中継局装置30から受信通知を受けた場合、受信通知を受けた無線中継局装置30が管理するセルの物理セルIDを含むRACHレスポンス信号を送信し、無線端末装置50への当該シーケンスの当該無線中継局装置30が管理するセルでの継続使用の許可を通知するとともに、当該シーケンスの使用許可を当該無線中継局装置30に通知する。これにより、ランダムアクセス手続き中に無線基地局装置10が管理するセルから、その無線基地局装置10から無線チャネルを介して接続された無線中継局装置30が管理するセルにセル再選択を行ったとしても、新しいセルでランダムアクセスパラメータを継続して使用できるため、報知情報を読む必要がなく、新しいセルで、すぐにRACHプリアンブル信号を送信することができる。また、使用許可を受けた無線中継局装置30が、RACHレスポンス信号を送信するため、コネクション確立時のレイテンシを低減する効果を有する。
 (第2の実施の形態)
 次に、本発明の第2の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。第1の実施の形態では、ランダムアクセスのシーケンスの使用許可を行ったが、シーケンスの継続使用を許可された無線端末装置50がセル再選択を行い、新しいセルでRACHプリアンブル信号を送信した場合、図8に示すように、新しいセルを管理する無線中継局装置30だけでなく、無線基地局装置10もRACHプリアンブル信号を受信する可能性がある。
 図9を参照して、第2の実施の形態の背景について説明する。無線端末装置50が、無線基地局装置10へのRRC接続要求に失敗した後、セル再選択によって無線中継局装置30が管理するセルを選択し、選択した無線中継局装置30にRACHプリアンブル信号を送信した場合を考える。このRACHプリアンブル信号を無線基地局装置10が受信すると、無線基地局装置10は、RACHプリアンブル信号を送信した無線端末装置50を、新しくアクセス要求を通知してきた別の無線端末装置50と認識する可能性がある。この場合、無線基地局装置10は、RACHレスポンス信号を送るとともに、RRC設定要求(RRC Set Up request)信号用にリソースを割り当ててしまう。無線中継局装置30もRACHレスポンス信号を送り、RRC設定要求信号用にリソースを割り当てるため、重複リソース割り当てが行われ、無線リソースの無駄使いが発生する。
 第2の実施の形態では、このような無線リソースの重複割り当てを防ぐ。第2の実施の形態の無線通信システムの基本的な構成は、第1の実施の形態の無線通信システムと同じである(図1~図3参照)。無線基地局装置10は、RACHプリアンブル信号の送信元の無線端末装置50が、シーケンスの使用許可を与えた無線中継局装置30に接続しているか否かを判定する。この判定結果に基づいて、無線基地局装置10は、RACHレスポンス信号の送信の必要性を判定する機能を有する。
 図10は、第2の実施の形態に係るランダムアクセス手続きを示すシーケンス図である。無線基地局装置10からシーケンスが使用許可された無線中継局装置30は、無線端末装置50aから当該シーケンスを含んだRACHプリアンブル信号を受信すると、MAC制御部36でRACHレスポンス信号を生成し、無線端末装置50aに送信する。無線中継局装置30は、RACHプリアンブル信号の受信通知を生成し、無線基地局装置10に送信する。
 無線基地局装置10は、受信通知を受信すると、MAC制御部14によって、受信通知の中身を読み出す。無線基地局装置10は、受信通知から読み出したランダムアクセス識別子が、無線端末装置50aから受信したRACHプリアンブル信号に使用されていたシーケンスに対応するランダムアクセス識別子と一致するか判定し、受信したRACHプリアンブル信号が無線中継局装置30に使用許可を与えたシーケンスを含むか否かを判定する。
 ランダムアクセス識別子が一致する場合、受信通知の送信元の無線中継局装置30が、当該シーケンスの使用許可を与えた無線中継局装置30であるか判断する。受信通知の送信元が使用許可中の無線中継局装置30である場合、無線基地局装置10はRACHレスポンス信号を送信しない。
 無線基地局装置10からシーケンスが使用許可されていない無線中継局装置30は、無線端末装置50bから当該シーケンスを含んだRACHプリアンブル信号を受信すると、受信通知を無線基地局装置10に送信する。この場合、無線基地局装置10は、受信通知の送信元が使用許可中の無線中継局装置30でないと判断し、第1の実施の形態と同様に、RACHレスポンス信号を送信する。すなわち、無線基地局装置10は、受信通知の送信元の無線中継局装置30が管理するセルの物理セルIDを加えたRACHレスポンス信号を生成し、無線送受信部11から無線端末装置50bに送信する。RACHレスポンス信号には、物理セルIDのほか、ランダムアクセス識別子(RA-ID)、Uplink Grant for Message 3、Tracking Alignment Value、Temporary-C-RNTI等も含む。
 以上のように、本発明の第2の実施の形態においては、無線基地局装置10からシーケンスの使用許可が与えられた無線中継局装置30は、当該シーケンスを含んだRACHプリアンブル信号を受信すると、MAC制御部36でRACHレスポンス信号を生成し、無線端末装置50aに送信するとともに、RACHプリアンブル信号の受信通知を無線基地局装置10に送信する。これを受けて、無線基地局装置10が、RACHプリアンブル信号の送信元の無線端末装置50aが、シーケンスの使用許可を与えた無線中継局装置30に接続しているか否かを判断し、RACHレスポンス信号の送信の必要性を判断することができる。これにより、重複リソース割り当てによる無線リソースの無駄使いを防ぐことができる。
 (第3の実施の形態)
 次に、本発明の第3の実施の形態の無線通信システムについて説明する。第3の実施の形態の無線通信システムの基本的な構成は、第1の実施の形態の無線通信システムと同じである。第3の実施の形態の無線通信システムでは、図11に示すように、無線中継局装置30が、無線基地局装置10にランダムアクセスレスポンス不要通知(No RACH Response Notice)を送信するレスポンス不要通知送信部43をさらに備える。
 図12は、本発明の第3の実施の形態に係るランダムアクセス手続きを示すシーケンス図である。第2の実施の形態では、無線基地局装置10からシーケンスが使用許可された無線中継局装置30が、当該シーケンスを含んだRACHプリアンブル信号を受信すると、MAC制御部36でRACHレスポンス信号を生成し、無線端末装置50に送信する。第2の実施の形態では、無線中継局装置30は、ランダムアクセス識別子を含む受信通知を生成し、無線基地局装置10に送信していたが、第3の実施の形態では、無線中継局装置30は、受信通知の代わりに、レスポンス不要通知送信部43から、RACHレスポンス信号送信の必要がないことを通知するランダムアクセスレスポンス不要通知(No RACH Response Notice:以下、「レスポンス不要通知」という)を無線基地局装置10に送信する。
 無線基地局装置10は、RACHプリアンブル信号を受信後、既定の時間内にレスポンス不要通知を受信すると、RACHプリアンブル信号に対するRACHレスポンス信号を送信しない。
 無線基地局装置10は、図12に示す無線端末装置50bに対する処理のように、既定の時間に受信通知を受信すると、第1の実施の形態と同様に、受信通知の送信元の無線中継局装置30が管理するセルの物理セルIDを加えたRACHレスポンス信号をMAC制御部14で生成し、レスポンス信号送信部18から無線端末装置50bに送信する。RACHレスポンス信号は、物理セルIDのほか、ランダムアクセス識別子(RA-ID)、Uplink Grant for Message 3、Tracking Alignment Value、Temporary-C-RNTI等も含む。
 以上のように、本発明の第3の実施の形態においては、無線基地局装置10からシーケンスが使用許可された無線中継局装置30は、当該シーケンスを含んだRACHプリアンブル信号を受信すると、MAC制御部36でレスポンス不要通知を生成し、生成したレスポンス不要通知をレスポンス不要通知送信部43から無線端末装置50に送信する。これにより、無線基地局装置10に対して、RACHレスポンス信号の送信が必要ないことを通知し、無線基地局装置10による重複リソースの割り当てを防止し、無線リソースの無駄使いを防ぐ効果を有する。
(第4の実施の形態)
 次に、本発明の第4の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図13は、無線端末装置50bが無線基地局装置10のカバレッジ内に存在し、無線基地局装置10に接続しており、無線端末装置50bがRACHプリアンブル信号を送信する例を示す図である。シーケンスの継続使用を許可された無線端末装置50aとは異なる無線端末装置50bがRACHプリアンブル信号を送信すると、無線基地局装置10から無線端末装置50bにRACHレスポンス信号が送信されないことがあり得る。無線端末装置50bが送信したRACHプリアンブル信号のシーケンスが、無線中継局装置30に使用許可が与えられたシーケンスとたまたま一致すると、無線中継局装置30がRACHレスポンス信号を送信するので、無線基地局装置10はRACHレスポンス信号を送信しない。
 無線中継局装置30が送信するRACHレスポンス信号には、セル特有のスクランブリングがかけられている。無線基地局装置10に接続している無線端末装置50bは、無線中継局装置30が用いるコードとは異なるコードを用いているため、スクランブリングを解除することができない。従って、稀なケースではあるが、使用許可中のシーケンスをたまたま使用してRACHプリアンブル信号を送信した場合には、RACHレスポンス信号を受信できず、ひいてはRRC接続設定を完了することができないことがあり得る。第4の実施の形態では、RACHプリアンブル信号の送信パワー制御と、RACHレスポンス信号を受信するタイムウィンドウ(Time Window)制御を行うことで、上記課題を解決するものである。
 本発明の第4の実施の形態の無線通信システムの基本的な構成は、第1の実施の形態の無線通信システムと同じである。第4の実施の形態では、図14に示すように、無線中継局装置47は、無線基地局装置10から無線端末装置50に対して送信されるRACHレスポンス信号を監視するレスポンス信号監視部44を備えている。
 図15は、本発明の第4の実施の形態に係るランダムアクセス手続きを示すシーケンス図である。無線基地局装置10は、規定の時間内に無線中継局装置47から受信通知を受信し、受信通知に含まれるランダムアクセス識別子が、受信したRACHプリアンブル信号から検出したプリンアブルシーケンスに対応するランダムアクセス識別子に一致するか否かを判定する。ランダムアクセス識別子が一致すると判断された場合、第1の実施の形態と同様に、RACHレスポンス信号にプリアンブル受信通知の送信元の無線中継局装置47が管理するセルの物理セルIDを追加する。
 本実施の形態では、無線基地局装置10は、セル再選択時に送信するRACHプリアンブル信号の送信パワーを制御するパラメータをRACHレスポンス信号に追加し、無線端末装置50に送信する。具体的には、制御パラメータは、継続使用が許可された無線中継局装置47で規定されているRACHプリアンブル信号の送信パワーの基準値P0と、無線端末装置50と当該無線中継局装置47との間のパスロス計算を行うために必要な当該無線中継局装置47から送信されるパイロット信号(またはレファレンス信号)の送信パワー(RSTP: Reference symbol Transmission power)である。ただし、無線基地局装置10は事前に、配下の無線中継局装置47で設定されている上記パラメータの値を事前に把握しているとする。
 無線端末装置50は、当該無線中継局装置47にセル再選択後、通知された制御パラメータを利用してRACHプリアンブル信号の送信パワーを制御し、RACHプリアンブル信号を無線中継局装置47が受信でき、無線基地局装置10が受信できないようにする。
 次に、無線基地局装置10と無線中継局装置47の両方が同じ無線端末装置50に対してRACHレスポンス信号を送信しないように制御して、重複無線リソースの割り当てを防止する点について説明する。
 図16および図17は、無線基地局装置10、および無線中継局装置47のRACHレスポンス信号の送信方法について示す図である。図16は、RACHプリアンブル信号が無線中継局装置47および無線基地局装置10によって受信された場合の例を示す図である。図17は、RACHプリアンブル信号の送信パワー制御により、RACHプリアンブル信号が無線中継局装置47のみに受信された場合の例を示す図である。
 図16に示すように、無線基地局装置10に接続された無線端末装置50から送信されたRACHプリアンブル信号に対しては、第1の実施の形態と同様の動作により、無線基地局装置10がRACHレスポンス信号を送信する。使用許可されているシーケンスを含むRACHプリアンブル信号を受信した無線中継局装置47は、すぐにRACHレスポンス信号を無線端末装置50に送信せずに、レスポンス信号監視部44にて、無線基地局装置10からRACHレスポンス信号が送信されるか否かを監視する。
 具体的には、レスポンス信号監視部44は、無線基地局装置10から送信されるRACHレスポンス信号を盗み受信し、自らの物理セルIDと現在使用許可されているシーケンスに対応するランダムアクセス識別子が含まれているか否かを判断する。使用許可されているシーケンスに対応するランダムアクセス識別子が含まれている場合、無線中継局装置47は、RACHレスポンス信号を送信しない。もし、既定のタイムウィンドウ中に、使用許可されているシーケンスに対応するランダムアクセス識別子を含むRACHプリアンブル信号を盗み受信しなかった場合には、無線中継局装置47は、図17に示すように、無線端末装置50にRACHレスポンス信号を送信する。
 図18は、前述した無線基地局装置10と無線中継局装置47におけるRACHレスポンス信号の送信方法、送信タイミングに対応する無線端末装置50のRACHレスポンス信号の受信タイムウィンドウを示す図である。図18に示すように、シーケンスの継続使用が許可されている無線端末装置50が、継続使用が許可された無線中継局装置47にセル再選択後、RACHプリアンブル信号を送信した場合、第三番目のタイムウィンドウでRACHレスポンス信号を受信することになる。
 以上のように、本発明の第4の実施の形態においては、シーケンスの継続使用が許可された無線端末装置50が、ランダムアクセス識別子の継続使用が許可された無線中継局装置47にセル再選択後、事前にRACHレスポンス信号で通知された送信パワー制御パラメータを利用して、無線中継局装置47にだけ受信されるようにRACHプリアンブル信号の送信パワーを適切に設定する。また、シーケンスの使用許可が与えられている無線中継局装置47が無線基地局装置10からのRACHプリアンブル信号が送信されるか否かを確認してから、RACHレスポンス信号の送信判断を行う。これにより、稀なケースとしてシーケンスの継続使用を許可された無線端末装置50とは異なる無線端末装置50が、当該使用許可中シーケンスをたまたま使用して、RACHプリアンブル信号を送信した場合においても、無線基地局装置10から当該別の無線端末装置50にRACHレスポンス信号が送信されるので、適切にシーケンスを実行できる。
(第5の実施の形態)
 次に、本発明の第5の実施の形態の無線通信システムについて説明する。第5の実施の形態の無線通信システムの基本的な構成は、第4の実施の形態の無線通信システムと同じである。第5の実施の形態の無線通信システムでは、図19に示すように、無線中継局装置30は、プリアンブル信号受信部37にて受信したRACHプリアンブル信号の受信レベルを検出する受信レベル検出部45を備える。
 図20は、本発明の第5の実施の形態に係るランダムアクセス手続きを示すシーケンス図である。第4の実施の形態では、無線端末装置50が送信するRACHプリアンブル信号の送信パワーを制御することができるように、無線基地局装置10は、RACHプリアンブル信号の送信パワーの基準値P0と、無線中継局装置48から送信されるパイロット信号(またはレファレンス信号)の送信パワーRSTPをRACHレスポンス信号に追加した。第5の実施の形態では、無線中継局装置48が受信したRACHプリアンブル信号の受信パワーレベルに基づいて、無線端末装置50が、RACHプリアンブル信号の送信パワー制御を行う。
 具体的には、図20に示すように、無線中継局装置48は、接続している無線基地局装置10で使用されているシーケンスを含むRACHプリアンブル信号を受信すると、図19に示す受信レベル検出部45でRACHプリアンブル信号の受信レベルを検出し、検出した受信レベルを含む受信通知をMAC制御部36にて生成して無線基地局装置10に送信する。
 無線基地局装置10は、受信通知を受信すると、受信通知により通知されたRACHプリアンブルの受信レベルと、当該無線中継局装置48の受信特性、すなわちRACHプリアンブル信号を良好に受信できるレベルとに基づいて、RACHプリアンブル信号の送信パワーを制御する制御パラメータをMAC制御部14にて算出する。この制御パラメータは、無線端末装置50がシーケンスの継続使用が許可された無線中継局装置48にセル再選択を行ったときに用いられる。パワー制御パラメータは、具体的には、通知された受信レベルをA[dB]、当該無線中継局装置48がRACHプリアンブル信号を良好に受信できるレベルをB[dB]とすると、A-B[dB]である。無線基地局装置10は、算出した制御パラメータをRACHレスポンス信号に追加して、無線端末装置50に送信する。なお、パワー制御パラメータの算出は、無線中継局装置48で行ってもよく、その場合、受信通知にパワー制御パラメータを追加する。
 以上のように、本発明の第5の実施の形態においては、第4の実施の形態と同様にして、シーケンスの継続使用が許可された無線端末装置50が、許可された無線中継局装置48にセル再選択後、RACHレスポンス信号で通知された送信パワー制御パラメータを利用して、無線中継局装置48にだけ届くようにRACHプリアンブル信号の送信パワーを設定する。また、シーケンスの使用許可が与えられている無線中継局装置48が、無線基地局装置10からRACHレスポンス信号が送信されるか否かを確認してから、RACHレスポンス信号の送信判断を行う。これにより、シーケンスの継続使用を許可された無線端末装置50と異なる無線端末装置50が、当該使用許可中シーケンスを使用して、RACHプリアンブル信号を送信した場合にも、無線基地局装置10から当該別の無線端末装置50にRACHレスポンス信号が送信される。
(第6の実施の形態)
 次に、本発明の第6の実施の形態の無線通信システムについて説明する。第6の実施の形態の無線通信システムの基本的な構成は、第1の実施の形態の無線通信システムと同じである。第6の実施の形態の無線通信システムでは、図21に示すように、無線基地局装置21は、シーケンスの使用許可の終了を示す通知を送信する許可終了通知送信部20を備えている。
 図22は、本発明の第6の実施の形態に係るランダムアクセス手続きを示すシーケンス図である。無線基地局装置21は、無線中継局装置30へのシーケンスの使用許可を通知するための許可通知(Assigning RACH sequence)を送信するとともに、MAC制御部でタイマー(Timer)Aを開始する。そして、このタイマーAが既定時間経過すると、使用許可を終了すべく許可終了通知(Assign RACH sequence terminate)をMAC制御部14で生成する。許可終了通知には、使用許可を終了するプリアブルシーケンスに対応するランダムアクセス識別子を含める。無線基地局装置21の許可終了通知送信部20は、生成した許可終了通知を無線中継局装置30に通知する。
 第6の実施の形態では、このような使用許可に対応した動作の開始から、タイマーにより使用許可の時間を管理し、タイマーの終了とともにシーケンスの使用許可を終了して通常動作に復帰する。これにより、シーケンスの使用許可に対応した複雑な処理を行う期間を制限する効果を有する。
 以上に現時点で考えられる本発明の好適な実施の形態を説明したが、本実施の形態に対して多様な変形が可能なことが理解され、そして、本発明の真実の精神と範囲内にあるそのようなすべての変形を添付の請求の範囲が含むことが意図されている。
 本発明は、無線中継局装置を導入したセルラー無線システムに提供した場合に生じるコネクション確立時のレイテンシを低減するとともに、無線リソースの有効利用できる効果を有し、無線通信端末装置、無線通信基地局装置、無線通信中継局装置、およびコネクション確立方法等として利用可能である。

Claims (23)

  1.  無線端末装置(User Equipment)との通信を制御する無線基地局装置(eNode B)と、前記無線基地局装置と前記無線端末装置との間の通信を中継する無線中継局装置(Relay Node)とを有する無線通信システムに適用される前記無線基地局装置であって、
     前記無線端末装置から送信されるランダムアクセスプリアンブル信号(RACH Preamble)を受信するプリアンブル信号受信部と、
     前記無線中継局装置が前記ランダムアクセスプリアンブル信号を受信したことを示す受信通知を前記無線中継局装置から受信する受信通知受信部と、
     前記無線端末装置から送信されたランダムアクセスプリアンブル信号のランダムアクセス識別子(RA-ID)と、前記無線中継局装置から送信された前記受信通知に含まれるランダムアクセス識別子が一致する場合に、前記無線中継局装置に前記ランダムアクセス識別子の使用を許可し、前記ランダムアクセス識別子の使用を許可した前記無線中継局装置が管理するセルのセル識別子(Cell ID)を含むランダムアクセスレスポンス信号(RACH Response)を前記無線端末装置に送信するレスポンス信号送信部と、
     を備える無線基地局装置。
  2.  前記無線中継局装置に前記ランダムアクセス識別子の使用を許可したことを示す許可通知を送信する許可通知送信部を備える請求項1に記載の無線基地局装置。
  3.  前記無線端末装置から送信されてきたランダムアクセスプリアンブル信号を受信してから所定の時間が経過するまで、前記無線中継局装置からの前記受信通知を待つ請求項1または2に記載の無線基地局装置。
  4.  同じランダムアクセス識別子を含む前記受信通知を複数の無線中継局装置から受信した場合に、前記複数の無線中継局装置の中から選択した無線中継局装置に前記ランダムアクセス識別子の使用を許可する請求項1~3のいずれかに記載の無線基地局装置。
  5.  前記レスポンス信号送信部は、前記受信通知の送信元の無線中継局装置が、ランダムアクセス識別子の使用を許可した無線中継局装置であるか否かを判定し、使用を許可した無線中継局装置の場合に、前記無線端末装置に前記ランダムアクセスレスポンス信号を送信しない請求項1~4のいずれかに記載の無線基地局装置。
  6.  ランダムアクセス識別子の使用を許可した前記無線中継局装置から、前記ランダムアクセスプリアンブル信号に対するランダムアクセスレスポンス信号の送信が不要であることを示す通知を受信した場合に、前記無線端末装置へ前記ランダムアクセスレスポンス信号を送信しない請求項1~4のいずれかに記載の無線基地局装置。
  7.  前記レスポンス信号送信部は、前記ランダムアクセス識別子の使用を許可した無線中継局装置において規定されているランダムアクセスプリアンブル信号の送信パワーの基準値と、前記無線中継局装置から送信されるパイロット信号の送信パワー(RSTP:Reference symbol Transmission power)を含むランダムアクセスレスポンス信号を送信する請求項1~6のいずれかに記載の無線基地局装置。
  8.  前記レスポンス信号送信部は、前記受信通知に含まれる受信レベルと、前記無線中継局装置の受信特性とに基づいて、前記無線端末装置から前記無線中継局装置に対して送信するランダムアクセスプリアンブル信号の送信パワーを制御するための制御パラメータを前記ランダムアクセスレスポンス信号に含めて送信する請求項1~6のいずれかに記載の無線基地局装置。
  9.  前記許可通知送信部にて、前記許可通知を前記無線中継局装置に送信した後に所定の時間が経過したときに、前記無線中継局装置に対する前記ランダムアクセス識別子の使用許可の終了を示す通知を送信する許可終了通知送信部を備える請求項1~8のいずれかに記載の無線基地局装置。
  10.  無線端末装置(User Equipment)との通信を制御する無線基地局装置(eNode B)と、
    前記無線基地局装置と前記無線端末装置との間の通信を中継する無線中継局装置(Relay Node)とを有する無線通信システムに適用される無線中継局装置であって、
     前記無線端末装置から前記無線基地局装置に対して送信されるランダムアクセスプリアンブル信号(RACH Preamble)を受信するプリアンブル信号受信部と、
     前記ランダムアクセスプリアンブル信号の受信を示す通知であって当該ランダムアクセスプリアンブル信号のランダムアクセス識別子を含む受信通知を前記無線基地局装置に送信する受信通知送信部と、
     前記ランダムアクセスプリアンブル信号に含まれるランダムアクセス識別子の使用を前記無線基地局装置から許可された場合に、前記ランダムアクセスレスポンス信号に含まれるランダムアクセス識別子を記憶する許可識別子記憶部と、
     前記無線端末装置から送信されたランダムアクセスプリアンブル信号を受信したときに、そのランダムアクセスプリアンブル信号のランダムアクセス識別子と前記許可識別子記憶部に記憶されたランダムアクセス識別子とが一致するか否かを判定するランダムアクセス識別子判定部と、
     前記ランダムアクセス識別子が一致すると判定された場合に、前記ランダムアクセスプリアンブル信号に対するランダムアクセスレスポンス信号を前記無線端末装置に送信するレスポンス信号送信部と、
     を備える無線中継局装置。
  11.  前記無線基地局装置から前記ランダムアクセス識別子の使用が許可されたことを示す許可通知を受信する許可通知受信部を備え、
     前記許可通知に含まれるランダムアクセス識別子を前記許可識別子記憶部に記憶する請求項10に記載の無線中継局装置。
  12.  前記無線基地局装置から前記無線端末装置に送信されるランダムアクセスレスポンス信号を受信するレスポンス信号受信部を備え、
     前記レスポンス信号受信部にて受信したランダムアクセスレスポンス信号に、前記無線中継局装置が管理するセルのセル識別子が含まれている場合に、前記ランダムアクセスレスポンス信号に含まれるランダムアクセス識別子を前記許可識別子記憶部に記憶する請求項10または11に記載の無線中継局装置。
  13.  前記ランダムアクセス識別子判定部にて、前記ランダムアクセス識別子が一致すると判定された場合に、前記ランダムアクセスプリアンブル信号に対するランダムアクセスレスポンス信号の送信が不要であることを示す通知を前記無線基地局装置に送信する送信部を備える請求項10または11に記載の無線中継局装置。
  14.  前記ランダムアクセス識別子判定部にて、前記ランダムアクセス識別子が一致すると判定された場合に、前記無線基地局装置から前記無線端末装置に対して前記ランダムアクセスプリアンブル信号に対するランダムアクセスレスポンス信号が送信されたか否かを監視するレスポンス信号監視部を備え、
     前記レスポンス信号送信部は、所定の時間内にランダムアクセスレスポンス信号が送信されない場合に、前記ランダムアクセスプリアンブル信号に対するランダムアクセスレスポンス信号を前記無線端末装置に送信する請求項10~13のいずれかに記載の無線中継局装置。
  15.  前記ランダムアクセスプリアンブル信号の受信レベルを検知する受信レベル検知部と、
     前記ランダムアクセス識別子判定部にて、前記ランダムアクセス識別子が一致すると判定された場合に、前記無線基地局装置から前記無線端末装置に対して前記ランダムアクセスプリアンブル信号に対するランダムアクセスレスポンス信号が送信されたか否かを監視するレスポンス信号監視部を備え、
     前記受信通知送信部は、前記ランダムアクセスプリアンブル信号の受信レベルを前記受信通知に含めて前記無線基地局装置に送信し、
     前記レスポンス信号送信部は、所定の時間内にランダムアクセスレスポンス信号が送信されない場合に、前記ランダムアクセスプリアンブル信号に対するランダムアクセスレスポンス信号を前記無線端末装置に送信する請求項10~14のいずれかに記載の無線中継局装置。
  16.  前記ランダムアクセス識別子の使用許可の終了を通知する許可終了通知を前記無線基地局装置から受信したときに、前記許可終了通知に対応するランダムアクセス識別子を前記許可識別子記憶部から消去する請求項10~15のいずれかに記載の無線中継局装置。
  17.  無線端末装置(User Equipment)との通信を制御する無線基地局装置(eNode B)と、前記無線基地局装置と前記無線端末装置との間の通信を中継する無線中継局装置(Relay Node)とを有する無線通信システムに適用される無線端末装置であって、
     ランダムアクセスプリアンブル信号を送信するプリアンブル信号送信部と、
     前記ランダムアクセスプリアンブル信号に応じて前記無線基地局装置から送信される前記ランダムアクセスレスポンス信号を受信したときに、RRC接続要求(RRC Connection Request)を前記無線基地局装置に送信するRRC制御部と、
     前記RRC接続要求によるRRC接続が失敗した場合に、受信品質が最良のベストセルを探索するベストセル探索部と、
     を備え、
     前記プリアンブル信号送信部は、前記ベストセルのセル識別子が前記ランダムアクセスレスポンス信号に含まれるセル識別子と一致する場合に、前記ランダムアクセスレスポンス信号に含まれるランダムアクセス識別子を含むランダムアクセスプリアンブル信号を前記無線中継局装置に送信する無線端末装置。
  18.  前記プリアンブル信号送信部は、前記ランダムアクセスレスポンス信号に含まれるランダムアクセスプリアンブル信号の送信パワーの基準値とパイロット信号の送信パワーとに基づいて、前記無線中継局装置が受信可能で、かつ、前記無線基地局装置が受信不可能な送信パワーで前記ランダムアクセスプリアンブル信号を送信する請求項17に記載の無線端末装置。
  19.  前記プリアンブル信号送信部は、前記ランダムアクセスレスポンス信号に含まれる制御パラメータに基づいて、前記無線中継局装置が受信可能で前記無線基地局装置が受信不可能な送信パワーで前記ランダムアクセスプリアンブル信号を送信する請求項17に記載の無線端末装置。
  20.  無線端末装置(User Equipment)との通信を制御する無線基地局装置(eNode B)と、前記無線基地局装置と前記無線端末装置との間の通信を中継する無線中継局装置(Relay Node)とを有する無線通信システムであって、
     前記無線中継局装置は、
     前記無線端末装置から前記無線基地局装置に対して送信されるランダムアクセスプリアンブル信号(RACH Preamble)を受信するプリアンブル信号受信部と、
     前記ランダムアクセスプリアンブル信号の受信を示す通知であって当該ランダムアクセスプリアンブル信号のランダムアクセス識別子を含む受信通知を前記無線基地局装置に送信する受信通知送信部と、を備え、
     前記無線基地局装置は、
     前記無線端末装置から送信されるランダムアクセスプリアンブル信号を受信するプリアンブル信号受信部と、
     前記無線中継局装置から送信される受信通知を受信する受信通知受信部と、
     前記無線端末装置から送信されたランダムアクセスプリアンブル信号のランダムアクセス識別子(RA-ID)と、前記無線中継局装置から送信された受信通知に含まれるランダムアクセス識別子が一致する場合に、前記無線中継局装置に前記ランダムアクセス識別子の使用を許可し、前記ランダムアクセス識別子の使用を許可した前記無線中継局装置が管理するセルのセル識別子(Cell ID)を含むランダムアクセスレスポンス信号(RACH Response)を前記無線端末装置に送信するレスポンス信号送信部と、を備え、
     前記無線中継局装置は、
     前記ランダムアクセスプリアンブル信号に含まれるランダムアクセス識別子の使用を前記無線基地局装置から許可された場合に、前記ランダムアクセスレスポンス信号に含まれるランダムアクセス識別子を記憶する許可識別子記憶部を備え、
     前記無線端末装置は、
     前記無線基地局装置から送信される前記ランダムアクセスレスポンス信号を受信したときに、RRC接続要求を前記無線基地局装置に送信するRRC制御部と、
     前記RRC接続要求によるRRC接続が失敗した場合に、受信品質が最良のベストセルを探索するベストセル探索部と、
     前記ベストセルのセル識別子が前記ランダムアクセスレスポンス信号に含まれるセル識別子と一致する場合に、前記ランダムアクセスレスポンス信号に含まれるランダムアクセス識別子を含むランダムアクセスプリアンブル信号を前記無線中継局装置に送信するプリアンブル信号送信部と、を備え
     前記無線中継局装置は、
     前記ランダムアクセスプリアンブル信号を受信したときに、そのランダムアクセスプリアンブル信号のランダムアクセス識別子と前記許可識別子記憶部に記憶されたランダムアクセス識別子とが一致するか否かを判定するランダムアクセス識別子判定部と、
     前記ランダムアクセス識別子が一致すると判定された場合に、前記ランダムアクセスプリアンブル信号に対するランダムアクセスレスポンス信号を前記無線端末装置に送信するレスポンス信号送信部と、
     を備える無線通信システム。
  21.  無線端末装置(User Equipment)との通信を制御する無線基地局装置(eNode B)と、前記無線基地局装置と前記無線端末装置との間の通信を中継する無線中継局装置(Relay Node)とを有する無線通信システムに適用される前記無線基地局装置の無線制御方法であって、
     前記無線端末装置から送信されるランダムアクセスプリアンブル信号を受信するステップと、
     前記無線中継局装置が前記ランダムアクセスプリアンブル信号を受信したことを示す受信通知を前記無線中継局装置から受信するステップと、
     前記無線端末装置から送信されたランダムアクセスプリアンブル信号のランダムアクセス識別子(RA-ID)と、前記無線中継局装置から送信された受信通知に含まれるランダムアクセス識別子が一致する場合に、前記無線中継局装置に前記ランダムアクセス識別子の使用を許可し、前記ランダムアクセス識別子の使用を許可した前記無線中継局装置が管理するセルのセル識別子(Cell ID)を含むランダムアクセスレスポンス信号(RACH Response)を前記無線端末装置に送信するステップと、
     を備える無線制御方法。
  22.  無線端末装置(User Equipment)との通信を制御する無線基地局装置(eNode B)と、前記無線基地局装置と前記無線端末装置との間の通信を中継する無線中継局装置(Relay Node)とを有する無線通信システムに適用される無線中継局装置の無線制御方法であって、
     前記無線端末装置から前記無線基地局装置に対して送信されるランダムアクセスプリアンブル信号(RACH Preamble)を受信するステップと、
     前記ランダムアクセスプリアンブル信号の受信を示す通知であって当該ランダムアクセスプリアンブル信号のランダムアクセス識別子を含む受信通知を前記無線基地局装置に送信するステップと、
     前記ランダムアクセスプリアンブル信号に含まれるランダムアクセス識別子の使用を前記無線基地局装置から許可された場合に、前記ランダムアクセスレスポンス信号に含まれるランダムアクセス識別子を記憶するステップと、
     前記無線端末装置から送信されたランダムアクセスプリアンブル信号を受信したときに、そのランダムアクセスプリアンブル信号のランダムアクセス識別子が前記ランダムアクセス識別子記憶ステップにて記憶されたランダムアクセス識別子と一致するか否かを判定するステップと、
     前記ランダムアクセス識別子が一致すると判定された場合に、前記ランダムアクセスプリアンブル信号に対するランダムアクセスレスポンス信号を前記無線端末装置に送信するステップと、
     を備える無線制御方法。
  23.  無線端末装置(User Equipment)との通信を制御する無線基地局装置(eNode B)と、前記無線基地局装置と前記無線端末装置との間の通信を中継する無線中継局装置(Relay Node)とを有する無線通信システムに適用される無線端末装置の無線制御方法であって、
     ランダムアクセスプリアンブル信号を送信するステップと、
     前記ランダムアクセスプリアンブル信号に応じて前記無線基地局装置から送信される前記ランダムアクセスレスポンス信号を受信したときに、RRC接続要求を前記無線基地局装置に送信するステップと、
     前記RRC接続要求によるRRC接続が失敗した場合に、受信品質が最良のベストセルを探索するステップと、
     を備え、
     前記ランダムアクセスプリアンブル信号を送信するステップは、前記ベストセルのセル識別子と前記ランダムアクセスレスポンス信号に含まれるセル識別子とが一致する場合に、前記ランダムアクセスレスポンス信号に含まれるランダムアクセス識別子を含むランダムアクセスプリアンブル信号を前記無線中継局装置に送信する無線制御方法。
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