JP6391292B2 - 移動局、通信システム及びバックオフインジケータ適用方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動局、通信システム及びバックオフインジケータ適用方法に関する。

ＬＴＥ（Long Term Evolution）システムでは、移動局（ＵＥ：User Equipment）が発信時やハンドオーバにより基地局（ｅＮＢ：evolved Node B）とコネクションを確立する場合に、ランダムアクセス（ＲＡ：Random Access）が行われる。

図１に、ＬＴＥシステムにおけるランダムアクセス手順を示す。移動局は、セル内に用意された複数のプリアンブル（RA preamble）からランダムに選択したプリアンブルを送信する（ステップＳ１１）。RA preambleはメッセージ１（Msg. 1）とも呼ばれる。基地局は、プリアンブルを検出すると、その応答情報（RA Response）を送信する（ステップＳ１２）。RA responseはメッセージ２（Msg. 2）とも呼ばれる。RA Responseを受信した移動局は、RA Response内に自分宛のRA preambleが含まれていた場合、コネクション要求信号（RRC（Radio Resource Control） Connection Request）を送信する（ステップＳ１３）。RRC Connection Requestはメッセージ３（Msg. 3）とも呼ばれる。基地局は、RRC Connection Requestを受信すると、コネクション確立のためのセル設定情報等を含むコネクション設定信号（RRC Connection Setup）を送信する（ステップＳ１４）。RRC Connection Setupはメッセージ４（Msg. 4）とも呼ばれる。RRC Connection Setup内に自分宛の識別子（ＲＮＴＩ：Radio Network Temporary Identifier）及びメッセージ３の内容が含まれていた場合、移動局はランダムアクセス処理を完了し、コネクション設定完了通知（RRC Connection Setup Complete）を送信することにより、コネクションを確立する（ステップＳ１５）。一方、自分宛の識別子又はメッセージ３の内容が含まれていなかった場合、移動局は、ランダムアクセスの失敗とみなし、再度、プリアンブル送信（ステップＳ１１）から処理を行う（非特許文献１及び２参照）。

このように、ランダムアクセスチャネルのリソースを移動局がランダムに選択するランダムアクセス手順をコンテンションベースのランダムアクセス手順と呼ぶ。コンテンションベースのランダムアクセス手順では、コンテンション解決（Contention Resolution）に成功した場合にコネクションが確立される。コンテンション解決に成功しない場合、すなわち、メッセージ２内に自分宛のRA preambleが含まれていない場合又はメッセージ４内に自分宛の識別子又はメッセージ３の内容が含まれていない場合、再度、プリアンブル送信から処理をやり直す。なお、ランダムアクセスを再開するまでの待ち時間を示すバックオフインジケータ（バックオフタイマ値）がメッセージ２内に含まれている場合、移動局は、メッセージ１の送信をバックオフインジケータで指定された時間だけ遅らせる。

3GPP TS 36.300 V12.1.0 (2014-03) 3GPP TS 36.321 V12.1.0 (2014-03)

上記のランダムアクセス手順では、基地局はメッセージ１を受信したときに緊急呼（AC10）又は重要呼（AC11〜15）を区別することができない。ランダムアクセス手順における信号でネットワークの輻輳が生じる場合、基地局は、移動局からのランダムアクセス手順を無視又は拒否することによって輻輳を軽減している。ランダムアクセス手順の無視とは、メッセージ２に他の移動局のRA preambleを入れて返信すること、メッセージ３に対してメッセージ４を返信しないこと、メッセージ４に他の移動局の識別子を入れて返信すること、又はメッセージ４にメッセージ３の内容を入れずに返信することを意味する。また、ランダムアクセス手順の拒否とは、メッセージ３に対してRRC Connection Rejectを送信することを意味する。

ランダムアクセス手順を無視する場合、基地局は、緊急呼又は重要呼を見分けることができず、バックオフインジケータにより、緊急呼又は重要呼のランダムアクセスの試みがバックオフされる。その結果、緊急呼又は重要呼の通信ができなくなる可能性がある。

また、ランダムアクセス手順を拒否する場合、基地局は、メッセージ３の接続理由（Establishment Cause）を確認してからメッセージ３を拒否することができるが、メッセージ３を処理する必要があるため、処理負荷が高くなる。更に、ネットワークが輻輳している場合、基地局がメッセージ３を処理できない可能性がある。

本発明は、ランダムアクセス手順において移動局が自律的に緊急呼又は重要呼を区別してバックオフインジケータを適用することにより、緊急呼又は重要呼の処理を優先させることを目的とする。

本発明の一形態に係る移動局は、
基地局との間でランダムアクセス手順を使用してコネクションを確立するためのメッセージを送信するランダムアクセス手順処理部と、
前記メッセージに応じて、緊急呼又は重要呼について移動局がランダムアクセス手順を再開する際にバックオフインジケータを無視するか否かを示す緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報と、バックオフインジケータとを含むメッセージを前記基地局から受信する緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報受信部と、
ランダムアクセス手順が失敗した場合、送信対象の呼が緊急呼又は重要呼であるか否かを判定する呼種別判定部と、
送信対象の呼が緊急呼又は重要呼である場合、前記緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報に従って前記バックオフインジケータを適用するか否かを判断するバックオフインジケータ適用部と、
を有することを特徴とする。

本発明の一形態に係る通信システムは、
基地局と、当該基地局との間でランダムアクセス手順を使用してコネクションを確立する移動局とを有する通信システムであって、
前記基地局は、
緊急呼又は重要呼について移動局がランダムアクセス手順を再開する際にバックオフインジケータを無視するか否かを示す緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報を設定する緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報設定部と、
緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報を送信する送信部と、
を有し、
前記移動局は、
前記基地局との間でランダムアクセス手順を使用してコネクションを確立するためのメッセージを送信するランダムアクセス手順処理部と、
前記メッセージに応じて、前記緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報と、バックオフインジケータとを含むメッセージを前記基地局から受信する緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報受信部と、
ランダムアクセス手順が失敗した場合、送信対象の呼が緊急呼又は重要呼であるか否かを判定する呼種別判定部と、
送信対象の呼が緊急呼又は重要呼である場合、前記緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報に従って前記バックオフインジケータを適用するか否かを判断するバックオフインジケータ適用部と、
を有することを特徴とする。

本発明の一形態に係るバックオフインジケータ適用方法は、
基地局との間でランダムアクセス手順を使用してコネクションを確立する移動局におけるバックオフインジケータ適用方法であって、
前記基地局との間でランダムアクセス手順を使用してコネクションを確立するためのメッセージを送信するステップと、
前記メッセージに応じて、緊急呼又は重要呼について移動局がランダムアクセス手順を再開する際にバックオフインジケータを無視するか否かを示す緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報と、バックオフインジケータとを含むメッセージを前記基地局から受信するステップと、
ランダムアクセス手順が失敗した場合、送信対象の呼が緊急呼又は重要呼であるか否かを判定するステップと、
送信対象の呼が緊急呼又は重要呼である場合、前記緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報に従って前記バックオフインジケータを適用するか否かを判断するステップと、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、ランダムアクセス手順において移動局が自律的に緊急呼又は重要呼を区別してバックオフインジケータを適用することにより、緊急呼又は重要呼の処理を優先させることが可能になる。

ＬＴＥシステムにおけるランダムアクセス手順を示す図 本発明の実施例に係る基地局の構成図 本発明の実施例で用いられるMACヘッダの概略図 本発明の実施例で用いられるバックオフパラメータ値の例 本発明の実施例に係る移動局の構成図 本発明の実施例に係る移動局におけるバックオフインジケータ適用方法を示すフローチャート

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

本発明の実施例では、移動局と基地局との間のランダムアクセス手順について説明する。移動局は、コネクションを確立する際に、基地局との間でランダムアクセス手順を使用する。ランダムアクセス手順が失敗した場合、移動局は、送信対象の呼が緊急呼又は重要呼である場合、ランダムアクセス手順において通知されたバックオフインジケータを無視し、例えば、次の送信タイミングでメッセージ１（RA preamble）を送信する。

また、基地局は、移動局の上記の動作を制御するため、緊急呼又は重要呼について移動局がランダムアクセス手順を再開する際にバックオフインジケータを無視することを示す緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報を移動局に送信してもよい。移動局は、緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報を受信した場合、緊急呼又は重要呼についてランダムアクセス手順を再開する際にバックオフインジケータを無視する。

基地局及び移動局の構成及び動作について、以下に詳細に説明する。

＜基地局の構成及び動作＞
図２に、本発明の実施例に係る基地局の構成を示す。基地局１０は、上りリンク（ＵＬ）信号受信部１０１と、下りリンク（ＤＬ）信号送信部１０３と、緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報設定部１０５と、ランダムアクセス（ＲＡ）手順処理部１０７とを有する。

ＵＬ信号受信部１０１は、移動局からの上りリンクの信号を受信する。ランダムアクセス手順に関して、ＵＬ信号受信部１０１は、メッセージ１（RA preamble）、メッセージ３（RRC Connection Request）、RRC Connection Setup Completeを受信する。

ＤＬ信号送信部１０３は、移動局に下りリンクの信号を送信する。ランダムアクセス手運に関して、ＤＬ信号送信部１０３は、メッセージ２（RA Response）、メッセージ４（RRC Connection Setup）を送信する。

緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報設定部１０５は、緊急呼又は重要呼について移動局がランダムアクセス手順を再開する際にバックオフインジケータを無視することを示す緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報を設定する。緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報は、バックオフインジケータを通知するために使用されるメッセージ２内に設定されてもよい。

図３に、本発明の実施例で用いられるメッセージ２のＭＡＣ（Medium Access Control）ヘッダの例を示す。図３（Ａ）に示すように、メッセージ２のＭＡＣヘッダは、複数のサブヘッダに分割され、その先頭のサブヘッダ（E/T/R/R/BI subheader又はBackoff Indicator MAC subheader）においてバックオフインジケータ（ＢＩ：Backoff Indicator）が通知される。図４に示すように、バックオフインジケータは、例えば、インデックス０〜１５に対応して、メッセージ１の送信を遅らせるバックオフタイマ値が設定されている。

図３（Ｂ）に示すように、先頭のサブヘッダの１つの未使用ビット（Ｒ：Reserved）を緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報（Ｃビット：Congestion bit）として使用することができる。例えば、Ｃビット＝１は、緊急呼又は重要呼について移動局がランダムアクセス手順を再開する際にバックオフインジケータを無視することを示し、Ｃビット＝０は、緊急呼又は重要呼について移動局がランダムアクセス手順を再開する際であっても、移動局がバックオフインジケータを適用することを示す。

ＲＡ手順処理部１０７は、移動局との間のランダムアクセス手順を制御する。移動局からのメッセージ１を受け付ける場合、ＲＡ手順処理部１０７は、移動局から受信したRA preambleをメッセージ２に入れてＤＬ信号送信部１０３から移動局に送信する。また、メッセージ１を無視した移動局に対してランダムアクセス手順の再開を遅らせるため、バックオフインジケータをメッセージ２に入れる。更に、移動局からのメッセージ３を受け付ける場合、ＲＡ手順処理部１０７は、移動局から受信した識別子（ＲＮＴＩ）及びメッセージ３の内容をメッセージ４に入れてＤＬ信号送信部１０３から移動局に送信する。

＜移動局の構成及び動作＞
図５に、本発明の実施例に係る移動局の構成を示す。移動局２０は、下りリンク（ＤＬ）信号受信部２０１と、上りリンク（ＵＬ）信号送信部２０３と、緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報受信部２０５と、呼種別判定部２０７と、バックオフインジケータ適用部２０９と、ランダムアクセス（ＲＡ）手順処理部２１１とを有する。

ＤＬ信号受信部２０１は、基地局からの下りリンクの信号を受信する。ランダムアクセス手順に関して、ＤＬ信号受信部２０１は、メッセージ２（RA Response）、メッセージ４（RRC Connection Setup）を受信する。

ＵＬ信号送信部２０３は、基地局に上りリンクの信号を送信する。ランダムアクセス手順に関して、ＵＬ信号送信部２０３は、メッセージ１（RA preamble）、メッセージ３（RRC Connection Request）、RRC Connection Setup Completeを送信する。

緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報受信部２０５は、ＤＬ信号受信部２０１で受信した信号（メッセージ２）の中に含まれる緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報を受信する。

呼種別判定部２０７は、送信対象の呼の種別を判定する。具体的には、呼種別判定部２０７は、ランダムアクセス手順が失敗した場合、送信対象の呼が緊急呼（AC10）又は重要呼（AC11〜15）であるか否かを判定する。ランダムアクセス手順の失敗には、メッセージ２に自分宛のRA preambleが含まれていないこと、メッセージ３に対してメッセージ４が返信されないこと、メッセージ４に他の移動局の識別子が含まれていること、又はメッセージ４にメッセージ３の内容が含まれていないこと等がある。

バックオフインジケータ適用部２０９は、送信対象の呼が緊急呼又は重要呼であるか否かに基づいて、ランダムアクセス手順において通知されたバックオフインジケータを適用するか否かを判断する。具体的には、バックオフインジケータ適用部２０９は、バックオフインジケータと共に緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報が受信された場合、緊急呼又は重要呼について移動局がランダムアクセス手順を再開する際にバックオフインジケータを無視する。この場合、緊急呼又は重要呼のメッセージ１（RA preamble）は次の送信タイミングで送信されてもよい。緊急呼又は重要呼以外のメッセージ１は、通常通り、バックオフインジケータが適用され、バックオフインジケータで指定された時間だけ遅れて送信される。

また、バックオフインジケータ適用部２０９は、バックオフインジケータと共に緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報が受信されない場合、緊急呼又は重要呼について移動局がランダムアクセス手順を再開する際にバックオフインジケータを適用する。この場合、緊急呼又は重要呼を含む全てのメッセージ１（RA preamble）は、通常通り、バックオフインジケータで指定された時間だけ遅れて送信される。

ＲＡ手順処理部２１１は、基地局との間のランダムアクセス手順を制御する。ＲＡ手順処理部２１１は、コネクションを確立するためにメッセージ１（RA preamble）をＵＬ信号送信部２０３から基地局に送信する。また、ＲＡ手順処理部２１１は、基地局から受信したメッセージ２に自分宛のRA preambleが含まれていた場合、メッセージ３に移動局の識別子（ＲＮＴＩ）を入れて送信する。一方、ＲＡ手順処理部２１１は、基地局から受信したメッセージ２に自分宛のRA preambleが含まれていない場合、RA preambleの衝突によりランダムアクセス手順が失敗したとみなし、メッセージ１（RA preamble）の送信手順からやり直しランダムアクセス手順を再開する。また、ＲＡ手順処理部２１１は、メッセージ４に自分宛の識別子（ＲＮＴＩ）及びメッセージ３の内容が含まれていた場合、RRC Connection Setup CompleteをＵＬ信号送信部２０３から基地局に送信する。一方、ＲＡ手順処理部２１１は、メッセージ３が無視された場合やメッセージ４を受信しても自分宛の識別子（ＲＮＴＩ）またはメッセージ３で送信した内容が入っていない場合、コンテンション解決（Contention Resolution）の失敗によりランダムアクセス手順が失敗したとみなし、メッセージ１の送信手順からランダムアクセス手順を再開する。ランダムアクセス手順の再開は、バックオフインジケータ適用部２０９によりバックオフインジケータを無視することが判断された場合、例えば次の送信タイミングで行われる。一方、ランダムアクセスの再開は、バックオフインジケータ適用部２０９によりバックオフインジケータを適用することが判断された場合、メッセージ２内のバックオフインジケータで指定された時間だけ待って行われる。

図６に、本発明の実施例に係る移動局におけるバックオフインジケータ適用方法を示す。

移動局は、基地局とのコネクションを確立するために、メッセージ１（RA preamble）を送信し（ステップＳ１０１）、その応答情報であるメッセージ２（RA Response）を受信する（ステップＳ１０３）。

受信したメッセージ２内に自分のRA preambleが含まれている場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、移動局は、通常通り、メッセージ３を送信することにより、ランダムアクセス手順を継続する（ステップＳ１０７）。

一方、受信したメッセージ２内に自分のRA preambleが含まれていない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、移動局は、メッセージ２内の先頭のサブヘッダであるバックオフインジケータ（BI）サブヘッダを読み取り、その中の緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報（Ｃビット）を確認する。

Ｃビットが０である場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、通常通り、ランダムアクセス手順を継続する（ステップＳ１０７）。すなわち、緊急呼又は重要呼についてランダムアクセス手順を再開する際であっても、バックオフインジケータが適用され、メッセージ１が送信される。

Ｃビットが１である場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、移動局は、緊急呼又は重要呼であるか否かを判定する。重要呼又は緊急呼である場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、移動局は、バックオフインジケータを無視し、例えば、次の送信タイミングでメッセージ１の送信を再開する（ステップＳ１１３）。重要呼又は緊急呼でない場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、移動局は、バックオフインジケータを適用し、メッセージ１の送信をバックオフインジケータで指定された時間だけ遅らせる（ステップＳ１１５）。

なお、図６では、メッセージ１が無視された場合について説明しているが、メッセージ３が無視された場合にも同様に適用可能である。この場合、ステップＳ１０５において、メッセージ４に自分宛の識別子（ＲＮＴＩ）及びメッセージ３の内容が含まれているか否かが判断され、自分宛の識別子及びメッセージ３の内容が含まれている場合、ステップＳ１０７が実行され、自分宛の識別子又はメッセージ３の内容が含まれていない場合、ステップＳ１０９が実行される。

＜本発明の実施例の効果＞
本発明の実施例によれば、ランダムアクセス手順において移動局が自律的に緊急呼又は重要呼を区別してバックオフインジケータを適用することにより、緊急呼又は重要呼の処理を優先させることが可能になる。このため、ネットワークが輻輳した場合であっても、緊急呼又は重要呼のコネクションが確立されやすくなる。

また、移動局が自律的に緊急呼又は重要呼を区別するため、基地局による処理が軽減される。更に、基地局は、緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報を使用することにより、移動局による緊急呼又は重要呼の処理を制御することが可能になる。

説明の便宜上、本発明の実施例に係る基地局及び移動局は機能的なブロック図を用いて説明しているが、本発明の実施例に係る基地局及び移動局は、ハードウェア、ソフトウェアまたはそれらの組み合わせで実現されてもよい。また、各機能部が必要に応じて組み合わせて使用されてもよい。また、本発明の実施例に係る方法は、実施例に示す順序と異なる順序で実施されてもよい。

以上、ランダムアクセス手順において移動局が自律的に緊急呼又は重要呼を区別してバックオフインジケータを適用することにより、緊急呼又は重要呼の処理を優先させるための手法について説明したが、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々の変更・応用が可能である。

１０ 基地局
１０１ ＵＬ信号受信部
１０３ ＤＬ信号送信部
１０５ 緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報設定部
１０７ ＲＡ手順処理部
２０ 移動局
２０１ ＤＬ信号受信部
２０３ ＵＬ信号送信部
２０５ 緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報受信部
２０７ 呼種別判定部
２０９ バックオフインジケータ適用部
２１１ ＲＡ手順処理部

Claims (4)

1. 基地局との間でランダムアクセス手順を使用してコネクションを確立するためのメッセージを送信するランダムアクセス手順処理部と、
   前記メッセージに応じて、緊急呼又は重要呼について移動局がランダムアクセス手順を再開する際にバックオフインジケータを無視するか否かを示す緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報と、バックオフインジケータとを含むメッセージを前記基地局から受信する緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報受信部と、
   ランダムアクセス手順が失敗した場合、送信対象の呼が緊急呼又は重要呼であるか否かを判定する呼種別判定部と、
   送信対象の呼が緊急呼又は重要呼である場合、前記緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報に従って前記バックオフインジケータを適用するか否かを判断するバックオフインジケータ適用部と、
   を有する移動局。
2. 前記バックオフインジケータ適用部は、
   前記緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報がバックオフインジケータを無視することを示す場合、緊急呼又は重要呼についてランダムアクセス手順を再開する際にバックオフインジケータを無視し、
   前記緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報がバックオフインジケータを無視しないことを示す場合、緊急呼又は重要呼についてランダムアクセス手順を再開する際にバックオフインジケータを適用する、請求項１に記載の移動局。
3. 基地局と、当該基地局との間でランダムアクセス手順を使用してコネクションを確立する移動局とを有する通信システムであって、
   前記基地局は、
   緊急呼又は重要呼について移動局がランダムアクセス手順を再開する際にバックオフインジケータを無視するか否かを示す緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報を設定する緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報設定部と、
   緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報を送信する送信部と、
   を有し、
   前記移動局は、
   前記基地局との間でランダムアクセス手順を使用してコネクションを確立するためのメッセージを送信するランダムアクセス手順処理部と、
   前記メッセージに応じて、前記緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報と、バックオフインジケータとを含むメッセージを前記基地局から受信する緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報受信部と、
   ランダムアクセス手順が失敗した場合、送信対象の呼が緊急呼又は重要呼であるか否かを判定する呼種別判定部と、
   送信対象の呼が緊急呼又は重要呼である場合、前記緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報に従って前記バックオフインジケータを適用するか否かを判断するバックオフインジケータ適用部と、
   を有する通信システム。
4. 基地局との間でランダムアクセス手順を使用してコネクションを確立する移動局におけるバックオフインジケータ適用方法であって、
   前記基地局との間でランダムアクセス手順を使用してコネクションを確立するためのメッセージを送信するステップと、
   前記メッセージに応じて、緊急呼又は重要呼について移動局がランダムアクセス手順を再開する際にバックオフインジケータを無視するか否かを示す緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報と、バックオフインジケータとを含むメッセージを前記基地局から受信するステップと、
   ランダムアクセス手順が失敗した場合、送信対象の呼が緊急呼又は重要呼であるか否かを判定するステップと、
   送信対象の呼が緊急呼又は重要呼である場合、前記緊急呼・重要呼用バックオフ変更情報に従って前記バックオフインジケータを適用するか否かを判断するステップと、
   を有するバックオフインジケータ適用方法。

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