JP6224452B2 - ユーザ端末、方法、及びプロセッサ - Google Patents

Description

本発明は、移動通信システムにおいて用いられるユーザ端末、方法、及びプロセッサに関する。

移動通信システムの標準化プロジェクトである３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）で仕様が策定されているＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）では、ユーザ端末が基地局との接続を確立するための手順として、ランダムアクセス手順が規定されている。ランダムアクセス手順には、競合ベース（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ）及び非競合ベース（Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ）がある。

競合ベース・ランダムアクセス手順は、非競合ベース・ランダムアクセス手順を利用できない場合に利用され、以下の４つのステップからなる。

第１のステップとして、ユーザ端末は、競合ベースのランダムアクセス試行に利用可能なプリアンブル系列群の中から何れかのプリアンブル系列を選択し、選択したプリアンブル系列によりランダムアクセスプリアンブルを基地局に送信する。ランダムアクセスプリアンブルは、当該ユーザ端末の識別子（端末識別子）を含まない。

第２のステップとして、ランダムアクセスプリアンブルを受信した基地局は、ランダムアクセス応答をユーザ端末に送信する。ランダムアクセス応答は、基地局が受信したランダムアクセスプリアンブルのプリアンブル系列を示すプリアンブル識別子を含む。

第３のステップとして、ランダムアクセスプリアンブルに対応するプリアンブル識別子を含んだランダムアクセス応答を受信したユーザ端末は、接続要求メッセージを基地局に送信する。接続要求メッセージは、端末識別子を含む。

第４のステップとして、接続要求メッセージを受信した基地局は、競合解決メッセージをユーザ端末に送信する。競合解決メッセージは、基地局が受信した接続要求メッセージに含まれる端末識別子を含む。

３ＧＰＰ技術仕様書 「ＴＳ３６．３００ Ｖ１１．７．０」 ２０１３年９月

ところで、競合ベース・ランダムアクセス手順では、複数のユーザ端末が同じプリアンブル系列によりランダムアクセスプリアンブルを送信し得る。このような状況は、プリアンブル競合（或いはプリアンブル衝突）と称される。

この場合、プリアンブル競合に係る複数のユーザ端末は、基地局から送信された１つのランダムアクセス応答に反応し、複数の接続要求メッセージを基地局に送信する。基地局は、例えば最初に受信した接続要求メッセージに含まれる端末識別子を競合解決メッセージに含める。その結果、プリアンブル競合に係る複数のユーザ端末のうち、最初に接続要求メッセージを送信したユーザ端末が基地局との接続を確立する。

一方で、競合解決メッセージにより指定されないユーザ端末は、ランダムアクセス手順を第１のステップからやり直すことになり、なおかつ２回目のランダムアクセス手順においてもプリアンブル競合が生じ得る。

従って、競合ベース・ランダムアクセス手順は、ユーザ端末が基地局との接続を確立するまでに要する時間（接続処理遅延）が長くなり得る。特に、緊急呼の発信時において、接続処理遅延が長くなることは深刻な問題である。

そこで、本発明は、競合ベース・ランダムアクセス手順を改善することを目的とする。

第１の特徴に係るユーザ端末は、競合ベースのランダムアクセス試行を行うためのランダムアクセスプリアンブルを基地局に送信する。前記ユーザ端末は、前記ランダムアクセス試行の成功率を高めるべき所定の事象をトリガとして、プリアンブル系列が異なる複数のランダムアクセスプリアンブルを前記基地局に送信する制御を行う制御部を備える。

第２の特徴に係る方法は、競合ベースのランダムアクセス試行を行うためのランダムアクセスプリアンブルを基地局に送信するユーザ端末における方法である。前記方法は前記ランダムアクセス試行の成功率を高めるべき所定の事象をトリガとして、プリアンブル系列が異なる複数のランダムアクセスプリアンブルを前記基地局に送信するステップを備える。

第３の特徴に係るプロセッサは、競合ベースのランダムアクセス試行を行うためのランダムアクセスプリアンブルを基地局に送信するユーザ端末に備えられる。前記プロセッサは、前記ランダムアクセス試行の成功率を高めるべき所定の事象をトリガとして、プリアンブル系列が異なる複数のランダムアクセスプリアンブルを前記基地局に送信する処理を行う。

本発明によれば、競合ベース・ランダムアクセス手順を改善することができる。

実施形態に係るＬＴＥシステムの構成図である。 実施形態に係るＵＥのブロック図である。 実施形態に係るｅＮＢのブロック図である。 ＬＴＥシステムにおける無線インターフェイスのプロトコルスタック図である。 ＬＴＥシステムで使用される無線フレームの構成図である。 競合ベース・ランダムアクセス手順を示すシーケンス図である。 実施形態に係る動作概要を説明するための図である。 実施形態に係るＵＥの動作フローを示すフロー図である。 実施形態に係る動作シーケンスを示すシーケンス図である。

［実施形態の概要］
実施形態に係るユーザ端末は、競合ベースのランダムアクセス試行を行うためのランダムアクセスプリアンブルを基地局に送信する。前記ユーザ端末は、前記ランダムアクセス試行の成功率を高めるべき所定の事象をトリガとして、プリアンブル系列が異なる複数のランダムアクセスプリアンブルを前記基地局に送信する制御を行う制御部を備える。

実施形態では、前記所定の事象は、緊急呼の発信である。

実施形態の変更例１では、前記所定の事象は、前回のランダムアクセス試行の失敗である。

実施形態では、前記複数のランダムアクセスプリアンブルに対応する複数のランダムアクセス応答を前記基地局から受信した場合、前記制御部は、前記複数のランダムアクセス応答に対応する複数の接続要求メッセージを前記基地局に送信する制御を行う。

実施形態では、前記複数の接続要求メッセージの送信後、前記ユーザ端末の端末識別子を指定した複数の競合解決メッセージを前記基地局から受信した場合、前記制御部は、１つの競合解決メッセージに対応する接続を残しつつ、他の競合解決メッセージに対応する接続を解放する制御を行う。

実施形態の変更例２では、前記複数の接続要求メッセージのうち何れか１つが前記基地局により選択され、かつ前記選択された接続要求メッセージに対する競合解決メッセージを前記基地局から受信した場合、前記制御部は、前記競合解決メッセージに対応する接続を確立する。

実施形態に係る方法は、競合ベースのランダムアクセス試行を行うためのランダムアクセスプリアンブルを基地局に送信するユーザ端末における方法である。前記方法は前記ランダムアクセス試行の成功率を高めるべき所定の事象をトリガとして、プリアンブル系列が異なる複数のランダムアクセスプリアンブルを前記基地局に送信するステップを備える。

実施形態に係るプロセッサは、競合ベースのランダムアクセス試行を行うためのランダムアクセスプリアンブルを基地局に送信するユーザ端末に備えられる。前記プロセッサは、前記ランダムアクセス試行の成功率を高めるべき所定の事象をトリガとして、プリアンブル系列が異なる複数のランダムアクセスプリアンブルを前記基地局に送信する処理を行う。

［実施形態］
以下において、本発明をＬＴＥシステムに適用する場合の実施形態を説明する。

（システム構成）
図１は、実施形態に係るＬＴＥシステムの構成図である。実施形態に係るＬＴＥシステムは、パケット交換方式の音声通話（ＶｏＬＴＥ：Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＬＴＥ）をサポートする。

図１に示すように、実施形態に係るＬＴＥシステムは、ＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）１００、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｖｅｄ−ＵＭＴＳ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１０、ＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）２０、及びＰＤＮ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）３０を備える。

ＵＥ１００は、ユーザ端末に相当する。ＵＥ１００は、移動型の通信装置であり、接続先のセル（サービングセル）との無線通信を行う。ＵＥ１００の構成については後述する。

Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０は、無線アクセスネットワークに相当する。Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０は、ｅＮＢ２００（ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ−Ｂ）を含む。ｅＮＢ２００は、基地局に相当する。ｅＮＢ２００は、Ｘ２インターフェイスを介して相互に接続される。ｅＮＢ２００の構成については後述する。

ｅＮＢ２００は、１又は複数のセルを管理しており、自セルとの接続を確立したＵＥ１００との無線通信を行う。ｅＮＢ２００は、無線リソース管理（ＲＲＭ）機能、ユーザデータのルーティング機能、モビリティ制御・スケジューリングのための測定制御機能などを有する。「セル」は、無線通信エリアの最小単位を示す用語として使用される他に、ＵＥ１００との無線通信を行う機能を示す用語としても使用される。

ＥＰＣ２０は、コアネットワークに相当する。ＥＰＣ２０は、ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）／Ｓ−ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ−Ｇａｔｅｗａｙ）３００を含む。ＭＭＥは、ＵＥ１００に対する各種モビリティ制御などを行う。Ｓ−ＧＷは、ユーザデータの転送制御を行う。ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ３００は、Ｓ１インターフェイスを介してｅＮＢ２００と接続される。また、ＥＰＣ２０は、ＰＣＲＦ（Ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｒｕｌｅｓ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）／Ｐ−ＧＷ（ＰＤＮ Ｇａｔｅｗａｙ）４００を含む。ＰＣＲＦは、ＱｏＳ制御及び課金制御などを行う。Ｐ−ＧＷは、ＰＤＮ３０との接続点であり、ユーザデータの転送制御を行う。

ＰＤＮ３０は、ＩＰマルチメディアサービスのためのＩＭＳ（ＩＰ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）に相当する。ＰＤＮ３０は、ＳＩＰを利用した音声通話サービスなどを提供する。

図２は、ＵＥ１００のブロック図である。図２に示すように、ＵＥ１００は、アンテナ１０１、無線送受信機１１０、ユーザインターフェイス１２０、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機１３０、バッテリ１４０、メモリ１５０、及びプロセッサ１６０を備える。メモリ１５０及びプロセッサ１６０は、制御部を構成する。ＵＥ１００は、ＧＮＳＳ受信機１３０を有していなくてもよい。また、メモリ１５０をプロセッサ１６０と一体化し、このセット（すなわち、チップセット）をプロセッサ１６０’としてもよい。

アンテナ１０１及び無線送受信機１１０は、無線信号の送受信に用いられる。無線送受信機１１０は、プロセッサ１６０が出力するベースバンド信号（送信信号）を無線信号に変換してアンテナ１０１から送信する。また、無線送受信機１１０は、アンテナ１０１が受信する無線信号をベースバンド信号（受信信号）に変換してプロセッサ１６０に出力する。

ユーザインターフェイス１２０は、ＵＥ１００を所持するユーザとのインターフェイスであり、例えば、ディスプレイ、マイク、スピーカ、及び各種ボタンなどを含む。ユーザインターフェイス１２０は、ユーザからの操作を受け付けて、該操作の内容を示す信号をプロセッサ１６０に出力する。ＧＮＳＳ受信機１３０は、ＵＥ１００の地理的な位置を示す位置情報を得るために、ＧＮＳＳ信号を受信して、受信した信号をプロセッサ１６０に出力する。バッテリ１４０は、ＵＥ１００の各ブロックに供給すべき電力を蓄える。

メモリ１５０は、プロセッサ１６０により実行されるプログラム、及びプロセッサ１６０による処理に使用される情報を記憶する。プロセッサ１６０は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号などを行うベースバンドプロセッサと、メモリ１５０に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、を含む。プロセッサ１６０は、さらに、音声・映像信号の符号化・復号を行うコーデックを含んでもよい。プロセッサ１６０は、後述する各種の処理及び各種の通信プロトコルを実行する。

図３は、ｅＮＢ２００のブロック図である。図３に示すように、ｅＮＢ２００は、アンテナ２０１、無線送受信機２１０、ネットワークインターフェイス２２０、メモリ２３０、及びプロセッサ２４０を備える。

アンテナ２０１及び無線送受信機２１０は、無線信号の送受信に用いられる。無線送受信機２１０は、プロセッサ２４０が出力するベースバンド信号（送信信号）を無線信号に変換してアンテナ２０１から送信する。また、無線送受信機２１０は、アンテナ２０１が受信する無線信号をベースバンド信号（受信信号）に変換してプロセッサ２４０に出力する。

ネットワークインターフェイス２２０は、Ｘ２インターフェイスを介して隣接ｅＮＢ２００と接続され、Ｓ１インターフェイスを介してＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ３００と接続される。ネットワークインターフェイス２２０は、Ｘ２インターフェイス上で行う通信及びＳ１インターフェイス上で行う通信に用いられる。

メモリ２３０は、プロセッサ２４０により実行されるプログラム、及びプロセッサ２４０による処理に使用される情報を記憶する。プロセッサ２４０は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号などを行うベースバンドプロセッサと、メモリ２３０に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うＣＰＵと、を含む。プロセッサ２４０は、後述する各種の処理及び各種の通信プロトコルを実行する。

図４は、ＬＴＥシステムにおける無線インターフェイスのプロトコルスタック図である。図４に示すように、無線インターフェイスプロトコルは、ＯＳＩ参照モデルの第１層乃至第３層に区分されており、第１層は物理（ＰＨＹ）層である。第２層は、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層、ＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層、及びＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層を含む。第３層は、ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層を含む。

物理層は、符号化・復号、変調・復調、アンテナマッピング・デマッピング、及びリソースマッピング・デマッピングを行う。ＵＥ１００の物理層とｅＮＢ２００の物理層との間では、物理チャネルを介してユーザデータ及び制御信号が伝送される。

ＭＡＣ層は、データの優先制御、ハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）による再送処理、及びＲＲＣ接続確立時のランダムアクセス手順などを行う。ＵＥ１００のＭＡＣ層とｅＮＢ２００のＭＡＣ層との間では、トランスポートチャネルを介してユーザデータ及び制御信号が伝送される。ｅＮＢ２００のＭＡＣ層は、上下リンクのトランスポートフォーマット（トランスポートブロックサイズ、変調・符号化方式）及びＵＥ１００への割当リソースブロックを決定するスケジューラを含む。ランダムアクセス手順の詳細については後述する。

ＲＬＣ層は、ＭＡＣ層及び物理層の機能を利用してデータを受信側のＲＬＣ層に伝送する。ＵＥ１００のＲＬＣ層とｅＮＢ２００のＲＬＣ層との間では、論理チャネルを介してユーザデータ及び制御信号が伝送される。

ＰＤＣＰ層は、ヘッダ圧縮・伸張、及び暗号化・復号化を行う。

ＲＲＣ層は、制御信号を取り扱う制御プレーンでのみ定義される。ＵＥ１００のＲＲＣ層とｅＮＢ２００のＲＲＣ層との間では、各種設定のための制御信号（ＲＲＣメッセージ）が伝送される。ＲＲＣ層は、無線ベアラの確立、再確立及び解放に応じて、論理チャネル、トランスポートチャネル、及び物理チャネルを制御する。ＵＥ１００のＲＲＣとｅＮＢ２００のＲＲＣとの間に接続（ＲＲＣ接続）がある場合、ＵＥ１００はＲＲＣコネクティッド状態であり、そうでない場合、ＵＥ１００はＲＲＣアイドル状態である。

ＲＲＣ層の上位に位置するＮＡＳ（Ｎｏｎ−Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ）層は、セッション管理及びモビリティ管理などを行う。

図５は、ＬＴＥシステムで使用される無線フレームの構成図である。ＬＴＥシステムは、下りリンクにはＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ）、上りリンクにはＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）がそれぞれ適用される。

図５に示すように、無線フレームは、時間方向に並ぶ１０個のサブフレームで構成される。各サブフレームは、時間方向に並ぶ２個のスロットで構成される。各サブフレームの長さは１ｍｓであり、各スロットの長さは０．５ｍｓである。各サブフレームは、周波数方向に複数個のリソースブロック（ＲＢ）を含み、時間方向に複数個のシンボルを含む。各リソースブロックは、周波数方向に複数個のサブキャリアを含む。ＵＥ１００に割り当てられる無線リソースのうち、周波数リソースはリソースブロックにより特定でき、時間リソースはサブフレーム（又はスロット）により特定できる。

下りリンクにおいて、各サブフレームの先頭数シンボルの区間は、主に制御信号を伝送するための物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）として使用される領域である。また、各サブフレームの残りの区間は、主にユーザデータを伝送するための物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）として使用できる領域である。

上りリンクにおいて、各サブフレームにおける周波数方向の両端部は、主に制御信号を伝送するための物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）として使用される領域である。また、各サブフレームにおける周波数方向の中央の６リソースブロックは、ランダムアクセスプリアンブルを伝送するための物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）として使用できる領域である。各サブフレームにおける他の部分は、主にユーザデータを伝送するための物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）として使用できる領域である。

（競合ベース・ランダムアクセス手順）
ＵＥ１００は、ｅＮＢ２００とのＲＲＣ接続の確立に先立ち、ＭＡＣ層においてｅＮＢ２００へのランダムアクセスを行う。

図６は、競合ベース・ランダムアクセス手順を示すシーケンス図である。競合ベース・ランダムアクセス手順は、非競合ベース・ランダムアクセス手順を利用できない場合に利用され、以下の４つのステップ（ステップＳ１乃至Ｓ４）からなる。

図６に示すように、ステップＳ１において、ＵＥ１００は、競合ベースのランダムアクセス試行に利用可能なプリアンブル系列群の中から何れかのプリアンブル系列をランダムに選択する。競合ベースのランダムアクセス試行に利用可能なプリアンブル系列群の情報は、ｅＮＢ２００がブロードキャストするシステム情報に含まれている。ＵＥ１００は、ＲＡＣＨ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）により、選択したプリアンブル系列によりランダムアクセスプリアンブル（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｒｅａｍｂｌｅ）をｅＮＢ２００に送信する。ランダムアクセスプリアンブルは、当該ＵＥ１００の識別子（端末識別子）を含まない。

ステップＳ２において、ランダムアクセスプリアンブルを受信したｅＮＢ２００は、ランダムアクセス応答（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）をＵＥ１００に送信する。ここで、ｅＮＢ２００は、ＵＥ１００から受信したランダムアクセスプリアンブルに基づいて、ＵＥ１００との間の上りリンク遅延を推定する。また、ｅＮＢ２００は、ＵＥ１００に割り当てる無線リソースを決定する。ランダムアクセス応答は、遅延推定の結果に基づくタイミング補正値、決定した割当て無線リソースの情報、及びＵＥ１００から受信したプリアンブル系列の識別子（プリアンブル識別子）などを含む。

ステップＳ３において、ランダムアクセスプリアンブルに対応するプリアンブル識別子を含んだランダムアクセス応答を受信したＵＥ１００は、接続要求メッセージ（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ）をｅＮＢ２００に送信する。接続要求メッセージは、ＲＲＣ層で送受信されるメッセージであって、メッセージ３（Ｍｓｇ３）或いはＳｃｈｅｄｕｌｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎと称されることもある。接続要求メッセージは、端末識別子を含む。端末識別子は、ＵＥごとにユニークなＴＭＳＩ（Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）である。

ステップＳ４において、接続要求メッセージを受信したｅＮＢ２００は、競合解決メッセージ（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）をＵＥ１００に送信する。競合解決メッセージは、ＲＲＣ層で送受信されるメッセージであって、メッセージ４（Ｍｓｇ４）と称されることもある。競合解決メッセージは、ｅＮＢ２００が受信した接続要求メッセージに含まれる端末識別子を含む。具体的には、競合解決メッセージは、接続要求メッセージそのものを競合解決ＩＤとして含んでいる。ＵＥ１００は、自身が送信した接続要求メッセージ（競合解決ＩＤ）を含んだ競合解決メッセージを受信することにより、ランダムアクセス手順が完了したと判断する。

上述した競合ベース・ランダムアクセス手順では、複数のＵＥ１００が同じプリアンブル系列によりランダムアクセスプリアンブルを送信し得る。このような状況は、プリアンブル競合（或いはプリアンブル衝突）と称される。

この場合、プリアンブル競合に係る複数のＵＥ１００は、ｅＮＢ２００から送信された１つのランダムアクセス応答に反応し、複数の接続要求メッセージをｅＮＢ２００に送信する。ｅＮＢ２００は、例えば最初に受信した接続要求メッセージに含まれる端末識別子を競合解決メッセージに含める。その結果、プリアンブル競合に係る複数のＵＥ１００のうち、最初に接続要求メッセージを送信したＵＥ１００がｅＮＢ２００との接続を確立する。

一方で、競合解決メッセージにより指定されないＵＥ１００、すなわち、正常に競合解決メッセージを受信できないＵＥ１００は、所定時間（「バックオフ時間」と称される）の経過後に、ランダムアクセス手順をステップＳ１からやり直すことになる。また、２回目のランダムアクセス手順においてもプリアンブル競合が生じ得る。従って、競合ベース・ランダムアクセス手順は、ＵＥ１００がｅＮＢ２００との接続を確立するまでに要する時間（すなわち、接続処理遅延）が長くなり得る。特に、ＶｏＬＴＥによる緊急呼（以下、「ＶｏＬＴＥ緊急呼」という）の発信時において、接続処理遅延が長くなることは深刻な問題である。

（実施形態に係る動作）
次に、実施形態に係る動作について説明する。

（１）動作概要
図７は、実施形態に係る動作概要を説明するための図である。

図７に示すように、ｅＮＢ２００のカバレッジエリア内に、ＲＲＣアイドル状態にある複数のＵＥ（ＵＥ１００−１乃至１００−３）が位置しており、複数のＵＥ１００が競合ベース・ランダムアクセス手順をｅＮＢ２００に対して一斉に行う状況を想定する。ＵＥ１００−１は、警察、消防、又は救急などの機関（緊急呼受理機関）に設けられた着信側端末に対するＶｏＬＴＥ緊急呼を発信しようとするＵＥである。ＵＥ１００−２及び１００−３は、ＶｏＬＴＥ緊急呼以外の通信を行おうとするＵＥである。

ＵＥ１００−１乃至１００−３のそれぞれは、競合ベースのランダムアクセス試行を行うためのランダムアクセスプリアンブルをｅＮＢ２００に送信する。ＵＥ１００−１は、ランダムアクセス試行の成功率を高めるべき所定の事象をトリガとして、プリアンブル系列が異なる複数のランダムアクセスプリアンブルをｅＮＢ２００に送信する。実施形態では、ランダムアクセス試行の成功率を高めるべき所定の事象は、ＶｏＬＴＥ緊急呼の発信である。

ＶｏＬＴＥ緊急呼を発信しようとするＵＥ１００−１は、プリアンブル系列が異なる複数のランダムアクセスプリアンブルをｅＮＢ２００に送信する。これに対し、ＶｏＬＴＥ緊急呼以外の通信を行おうとするＵＥ１００−２及び１００−３それぞれは、１つのランダムアクセスプリアンブルをｅＮＢ２００に送信する。

このように、ＵＥ１００−１が複数のランダムアクセスプリアンブルをｅＮＢ２００に送信することにより、当該複数のランダムアクセスプリアンブルの一部がＵＥ１００−２及び１００−３と競合した場合であっても、他のランダムアクセスプリアンブルはＵＥ１００−２及び１００−３と競合しない。よって、ＵＥ１００−１は、当該他のランダムアクセスプリアンブルによりｅＮＢ２００とのＲＲＣ接続を確立することができる。従って、ＶｏＬＴＥ緊急呼を発信しようとするＵＥ１００−１の接続処理遅延が長くなることを防止することができる。

実施形態では、ＵＥ１００−１は、複数のランダムアクセスプリアンブルに対応する複数のランダムアクセス応答をｅＮＢ２００から受信した場合に、複数のランダムアクセス応答に対応する複数の接続要求メッセージをｅＮＢ２００に送信する。ＵＥ１００−１は、競合解決メッセージを正常に受信するまではランダムアクセス手順の成否を判断できないため、複数のランダムアクセス応答をｅＮＢ２００から受信した場合には複数の接続要求メッセージを送信する必要がある。

実施形態では、ＵＥ１００−１は、複数の接続要求メッセージの送信後、ＵＥ１００−１の端末識別子を指定した複数の競合解決メッセージをｅＮＢ２００から受信した場合に、１つの競合解決メッセージに対応する接続を残しつつ、他の競合解決メッセージに対応する接続を解放する。現行仕様では、１つのＵＥ１００が複数のＲＲＣ接続を同時に確立することは想定されていないため、１つの競合解決メッセージに対応する接続のみを残すことにより、予期せぬエラーの発生を防止することができる。

（２）動作フロー
図８は、実施形態に係るＵＥ１００の動作フローを示すフロー図である。本フローの初期状態において、ＵＥ１００はＲＲＣアイドル状態であると仮定する。

図８に示すように、ステップＳ１０１において、ＵＥ１００のプロセッサ１６０は、ユーザインターフェイス１２０に対する緊急呼発信操作があったか否かを判定する。緊急呼発信操作が無い場合（ステップＳ１０１；ＮＯ）、ステップＳ１０２において、プロセッサ１６０は、通常の動作を行う。

緊急呼発信操作があった場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、ステップＳ１０３において、プロセッサ１６０は、複数のランダムアクセスプリアンブルを使用した競合ベース・ランダムアクセス手順を行う。当該競合ベース・ランダムアクセス手順のシーケンスについては後述する。

ステップＳ１０４において、プロセッサ１６０は、複数のランダムアクセスプリアンブルを使用した競合ベース・ランダムアクセス手順により複数のＲＲＣ接続が確立されたか否かを判定する。複数のＲＲＣ接続が確立された場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、ステップＳ１０５において、プロセッサ１６０は、１つのＲＲＣ接続を残しつつ、他のＲＲＣ接続を解放する。

ステップＳ１０６において、プロセッサ１６０は、確立したＲＲＣ接続を用いてＶｏＬＴＥ緊急呼を発信する。そして、ステップＳ１０７において、プロセッサ１６０は、ＶｏＬＴＥ緊急呼の発信により呼接続（セッション）が確立されると、確立した呼接続を用いて音声データの送受信を行う。

（２）動作フロー
図９は、実施形態に係る動作シーケンスを示すシーケンス図である。ここでは、上述した動作シーケンスとの相違点を主として説明する。

図９に示すように、ステップＳ１１において、ＵＥ１００−１は、緊急呼発信操作を受け付ける。

ステップＳ１２において、ＵＥ１００−１は、緊急呼発信操作をトリガとして、プリアンブル系列が異なる複数のランダムアクセスプリアンブルをｅＮＢ２００に送信する。例えば、ＵＥ１００−１は、競合ベースのランダムアクセス試行に利用可能なプリアンブル系列群の中から複数のプリアンブル系列をランダムに選択し、選択した複数のプリアンブル系列により複数のランダムアクセスプリアンブルをｅＮＢ２００に送信する。

図９では、ＵＥ１００−１が、プリアンブル系列Ａを使用した第１のランダムアクセスプリアンブル（ステップＳ１２−１）、プリアンブル系列Ｂを使用した第２のランダムアクセスプリアンブル（ステップＳ１２−２）、及びプリアンブル系列Ｃを使用した第３のランダムアクセスプリアンブル（ステップＳ１２−３）を連続的にｅＮＢ２００に送信するケースを例示している。これらの複数のランダムアクセスプリアンブルの送信間隔は、予め規定されていてもよく、ＵＥ１００−１がランダムに選択してもよい。

ここでは、プリアンブル系列Ｂを使用した第２のランダムアクセスプリアンブルが他のＵＥ（ＵＥ１００−２又はＵＥ１００−３）が送信するランダムアクセスプリアンブルと競合したと仮定して説明を進める。

ステップＳ１３において、ＵＥ１００−１からの複数のランダムアクセスプリアンブルを受信したｅＮＢ２００は、当該複数のランダムアクセスプリアンブルに対する複数のランダムアクセス応答をＵＥ１００−１に送信する。図９では、ｅＮＢ２００が、第１のランダムアクセスプリアンブルに対する第１のランダムアクセス応答（ステップＳ１３−１）、第２のランダムアクセスプリアンブルに対する第２のランダムアクセス応答（ステップＳ１３−２）、及び第３のランダムアクセスプリアンブルに対する第３のランダムアクセス応答（ステップＳ１３−３）をＵＥ１００−１に送信するケースを例示している。

ステップＳ１４において、ｅＮＢ２００からの複数のランダムアクセス応答を受信したＵＥ１００−１は、当該複数のランダムアクセス応答に対応する複数の接続要求メッセージ（Ｍｓｇ３）をｅＮＢ２００に送信する。図９では、ＵＥ１００−１が、第１のランダムアクセス応答に対応する第１の接続要求メッセージ（ステップＳ１４−１）、第２のランダムアクセス応答に対応する第２の接続要求メッセージ（ステップＳ１４−２）、及び第３のランダムアクセス応答に対応する第３の接続要求メッセージ（ステップＳ１４−３）をｅＮＢ２００に送信するケースを例示している。

ここで、プリアンブル系列Ｂを使用した第２のランダムアクセスプリアンブルが他のＵＥが送信するランダムアクセスプリアンブルと競合しており、かつｅＮＢ２００が当該他のＵＥからの接続要求メッセージを先に受信したことにより、第２の接続要求メッセージがｅＮＢ２００により選択されないと仮定して説明を進める。ここで、第２のランダムアクセスプリアンブルが他のＵＥが送信するランダムアクセスプリアンブルと競合することは、第２のランダムアクセスプリアンブルのプリアンブル系列Ｂと他のＵＥが送信するランダムアクセスプリアンブルのプリアンブル系列とが同一の系列である場合に発生する。

ステップＳ１５において、ＵＥ１００−１からの複数の接続要求メッセージを受信したｅＮＢ２００は、当該複数の接続要求メッセージのうち、競合が生じていないランダムアクセスプリアンブルに対応する接続要求メッセージに対する競合解決メッセージ（Ｍｓｇ４）をＵＥ１００−１に送信する。図９では、ｅＮＢ２００が、第２の接続要求メッセージに対する第２の競合解決メッセージを送信することなく、第１の接続要求メッセージに対する第１の競合解決メッセージ（ステップＳ１５−１）及び第３の接続要求メッセージに対する第３の競合解決メッセージ（ステップＳ１５−３）をＵＥ１００−１に送信するケースを例示している。

ステップＳ１６において、ＵＥ１００−１は、自身が送信した接続要求メッセージを含む競合解決メッセージを受信し、当該競合解決メッセージに対応するＲＲＣ接続をｅＮＢ２００と確立する。図９では、ＵＥ１００−１が、第１の競合解決メッセージに対応する第１のＲＲＣ接続及び第３の競合解決メッセージに対応する第３のＲＲＣ接続をｅＮＢ２００と確立する。

ステップＳ１７において、ＵＥ１００−１は、確立した複数のＲＲＣ接続のうち、１つのＲＲＣ接続を残しつつ、他のＲＲＣ接続を解放する。解放するＲＲＣ接続の選択ルールについては、例えば後に確立したＲＲＣ接続を解放するルールとするか若しくは受信した競合解決メッセージの品質（受信電界強度等）が悪い方のＲＲＣ接続を解放するルールとすることができる。図９では、ＵＥ１００−１が、第１のＲＲＣ接続を残しつつ、第３のＲＲＣ接続を解放するケースを例示している。

ステップＳ１８において、ＵＥ１００−１は、確立したＲＲＣ接続（第１のＲＲＣ接続）を用いてＶｏＬＴＥ緊急呼を発信する。

（実施形態のまとめ）
上述したように、ＶｏＬＴＥ緊急呼を発信しようとするＵＥ１００−１が複数のランダムアクセスプリアンブルをｅＮＢ２００に送信することにより、当該複数のランダムアクセスプリアンブルの一部が他のＵＥと競合した場合であっても、他のランダムアクセスプリアンブルは他のＵＥと競合しない。よって、ＵＥ１００−１は、当該他のランダムアクセスプリアンブルによりｅＮＢ２００とのＲＲＣ接続を確立することができる。従って、ＵＥ１００−１の接続処理遅延が長くなることを防止することができる。

［変更例１］
上述した実施形態では、複数のランダムアクセスプリアンブルを送信するトリガとなる所定の事象は、ＶｏＬＴＥ緊急呼の発信であった。しかしながら、複数のランダムアクセスプリアンブルを送信するトリガは、ＶｏＬＴＥ緊急呼の発信に限らず、他の事象であってもよい。また、送信するランダムアクセスプリアンブルの数は、発信の重要性に応じて変更してもよい。例えば、発信先が緊急機関（警察等）の場合には、送信するランダムアクセスプリアンブルの数は３、次に、発信先が重要な相手先としてメモリ１５０に登録されている宛先の場合、送信するランダムアクセスプリアンブルの数は２、次に、発信先が緊急機関（警察等）でもなく、重要な相手先として登録されている宛先でもない場合、送信するランダムアクセスプリアンブルの数は１としてもよい。

実施形態の変更例１では、複数のランダムアクセスプリアンブルを送信するトリガとなる所定の事象は、前回のランダムアクセス試行の失敗である。すなわち、ＵＥ１００は、前回のランダムアクセス手順が失敗に終わり、改めてランダムアクセス手順を行うことをトリガとして、上述した実施形態と同様に複数のランダムアクセスプリアンブルをｅＮＢ２００に送信する。これにより、改めて行うランダムアクセス試行の成功率を高めることができるため、接続処理遅延が長くなることを防止することができる。

なお、実施形態の変更例１では、ランダムアクセス手順が連続して失敗した回数の増加に応じて、送信するランダムアクセスプリアンブルの数を増加させてもよい。例えば、１回目のランダムアクセス手順が失敗に終わり、２回目のランダムアクセス手順を行う際には２つのランダムアクセスプリアンブルを送信する。そして、２回目のランダムアクセス手順も失敗に終わり、３回目のランダムアクセス手順を行う際には３つのランダムアクセスプリアンブルを送信する。これにより、ランダムアクセス試行の成功率を段階的に高めることができる。また、ここで、１つずつランダムアクセスプリアンブルを増加させるのに代えて、発信先に応じた倍率（例えば２倍等）に応じてランダムアクセスプリアンブルを増加させてもよい。

［変更例２］
上述した実施形態では、ｅＮＢ２００は、同一の端末識別子を含んだ複数の接続要求メッセージを受信した場合に、当該複数の接続要求メッセージに対する複数の競合解決メッセージを送信していた。

しかしながら、ｅＮＢ２００は、同一の端末識別子を含んだ複数の接続要求メッセージを受信した場合に、当該複数の接続要求メッセージのうち１つを選択し、選択した接続要求メッセージに対する競合解決メッセージを送信してもよい。

実施形態の変更例２では、ＵＥ１００は、複数の接続要求メッセージのうち何れか１つがｅＮＢ２００により選択され、かつ選択された接続要求メッセージに対する競合解決メッセージをｅＮＢ２００から受信した場合、ＵＥ１００は、当該競合解決メッセージに対応する接続のみを確立する。これにより、ＵＥ１００が複数のＲＲＣ接続を確立することを未然に回避することができる。

［その他の実施形態］
上述した実施形態では、ＵＥ１００−１とｅＮＢ２００との間に複数のＲＲＣ接続を確立・維持しないケースを例示したが、ＵＥ１００−１とｅＮＢ２００との間に複数のＲＲＣ接続を確立・維持できるよう仕様変更がなされれば、ＵＥ１００−１とｅＮＢ２００との間に複数のＲＲＣ接続を確立・維持してもよい。

また、上述した実施形態では、本発明をＬＴＥシステムに適用するケースを主として説明したが、ＬＴＥシステムに限定されるものではなく、ＬＴＥシステム以外のシステムに本発明を適用してもよい。

１０…Ｅ−ＵＴＲＡＮ、２０…ＥＰＣ、３０…ＰＤＮ、１００…ＵＥ、１０１…アンテナ、１１０…無線送受信機、１２０…ユーザインターフェイス、１３０…ＧＮＳＳ受信機、１４０…バッテリ、１５０…メモリ、１６０…プロセッサ、２００…ｅＮＢ、２０１…アンテナ、２１０…無線送受信機、２２０…ネットワークインターフェイス、２３０…メモリ、２４０…プロセッサ、３００…ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ、４００…ＰＣＲＦ／Ｐ−ＧＷ

Claims (6)

1. 競合ベースのランダムアクセス試行を行うためのランダムアクセスプリアンブルを基地局に送信するユーザ端末であって、
   前記ランダムアクセス試行の成功率を高めるべき所定の事象をトリガとして、プリアンブル系列が異なる複数のランダムアクセスプリアンブルを前記基地局に送信する制御を行う制御部を備え、
   前記複数のランダムアクセスプリアンブルに対応する複数のランダムアクセス応答を前記基地局から受信した場合、前記制御部は、前記複数のランダムアクセス応答に対応する複数の接続要求メッセージを前記基地局に送信する制御を行うことを特徴とするユーザ端末。
2. 前記所定の事象は、緊急呼の発信であることを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
3. 前記所定の事象は、前回のランダムアクセス試行の失敗であることを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
4. 前記複数の接続要求メッセージのうち何れか１つが前記基地局により選択され、かつ前記選択された接続要求メッセージに対する競合解決メッセージを前記基地局から受信した場合、前記制御部は、前記競合解決メッセージに対応する接続を確立することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のユーザ端末。
5. 競合ベースのランダムアクセス試行を行うためのランダムアクセスプリアンブルを基地局に送信するユーザ端末における方法であって、
   前記ランダムアクセス試行の成功率を高めるべき所定の事象をトリガとして、プリアンブル系列が異なる複数のランダムアクセスプリアンブルを前記基地局に送信するステップと、
   前記複数のランダムアクセスプリアンブルに対応する複数のランダムアクセス応答を前記基地局から受信した場合、前記複数のランダムアクセス応答に対応する複数の接続要求メッセージを前記基地局に送信するステップと、を備えることを特徴とする方法。
6. 競合ベースのランダムアクセス試行を行うためのランダムアクセスプリアンブルを基地局に送信するユーザ端末に備えられるプロセッサであって、
   前記ランダムアクセス試行の成功率を高めるべき所定の事象をトリガとして、プリアンブル系列が異なる複数のランダムアクセスプリアンブルを前記基地局に送信する処理と、
   前記複数のランダムアクセスプリアンブルに対応する複数のランダムアクセス応答を前記基地局から受信した場合、前記複数のランダムアクセス応答に対応する複数の接続要求メッセージを前記基地局に送信する処理と、を行うことを特徴とするプロセッサ。

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