(57)【要約】【課題】遅延に寛容なｅＮｏｄｅＢ、例えば、ベースステーションを提供する。【解決手段】衛星市場で使用されるロングタームエボリューション（ＬＴＥ）Ｅ−ＵＴＲＡＮ−ＮｏｄｅＢ（ｅＮｏｄｅＢ）を提供する。このＬＴＥ−ｅＮｏｄｅＢは、いずれのユーザー端末（ＵＥ）（例えば携帯端末）も改変せずに、ＵＥのリリース年や、ネットワーク運用会社の技術とは独立して、膨大なチャンネルの待ち時間（レイテンシ）をサポートする。本システムは、ＬＴＥにおいて大きなチャンネル待ち時間をサポートするとともに、ＧＳＭ（登録商標）、５Ｇ−Ｎｅｗ−Ｒａｄｉｏ（ＮＲ）、またはＬＴＥにおいて使用される類似の手順を有する他のテクノロジーなどの、他の無線技術にも使用可能である。【選択図】図１
2020078043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターミナルステーションと通信するためのベースステーションであって、
前記ターミナルステーションがデータを送信するための第１の時間（時限、期間）を確立し、前記第１の時間より前に開始される第２の時間で前記データの受領確認シグナルを前記ターミナルステーションに送信するように構成された処理装置を有する、ベースステーション。
【請求項２】
請求項１において、
前記処理装置が、前記ベースステーションと前記ターミナルステーションとの間の通信遅延に基づき、前記第２の時間を決定するように構成されている、ベースステーション。
【請求項３】
請求項２において、
前記処理装置が、前記ターミナルステーションが前記受領確認シグナルを受信することを予定している第３の時間に、前記受領確認シグナルが前記ターミナルステーションに到着するように、前記第２の時間を決定する、ベースステーション。
【請求項４】
請求項３において、
当該ベースステーションが、前記第３の時間の後の、第４の時間で前記ターミナルステーションから前記データを受信する、ベースステーション。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１の時間から前記第４の時間までの時間が、通信遅延により、予定されている時間より大きい、ベースステーション。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれかにおいて、
前記第２の時間から前記第３の時間までの時間が、通信遅延により、予定されている時間より大きい、ベースステーション。
【請求項７】
請求項５または６において、
当該ベースステーションはｅＮｏｄｅＢを含み、前記通信遅延が４０ミリ秒より大きい、ベースステーション。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、
当該ベースステーションは、ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）の再送信とエラー訂正プロトコルとを実行する、ベースステーション。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかにおいて、
当該ベースステーションが、過剰なチャンネル遅延を要因とする、前記ターミナルステーションにおける送信失敗の知覚を回避する、ベースステーション。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、
当該ベースステーションが、ｅＮｏｄｅＢを含み、前記ターミナルステーションが、ユーザー機器である、ベースステーション。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記ユーザー機器が、移動装置である、ベースステーション。
【請求項１２】
ターミナルステーションと通信するためのベースステーションであって、
前記ターミナルステーションが物理ランダムアクセスチャンネル（ＰＲＡＣＨ）メッセージを送信するための第１の時間を確立し、第２の時間でランダムアクセス応答（ＲＡＲ）メッセージを前記ターミナルステーションに送信し、前記ターミナルステーションにおいてＲＡＲメッセージを受信するためのＲＡＲウィンドウを第３の時間の間、確立し、さらに、第４の時間の間、ＰＲＡＣＨウィンドウの間で前記ＰＲＡＣＨメッセージを受信するように構成された処理装置を有し、前記第２の時間が前記第４の時間の前に開始される、ベースステーション。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記処理装置が、さらに、前記ベースステーションと前記ターミナルステーションとの間の通信の遅延に基づき、前記第２の時間を決定するように構成された、ベースステーション。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記処理装置が、前記ターミナルステーションにおける前記ＲＡＲウィンドウの間で、前記第３の時間の範囲内に、前記ＲＡＲメッセージが前記ターミナルステーションに到来するように、前記第２の時間を決定する、ベースステーション。
【請求項１５】
請求項１２ないし１４のいずれかにおいて、
当該ベースステーションが、前記第１の時間の後の、前記ＰＲＡＣＨウィンドウの間に、前記第４の時間で、前記ＰＲＡＣＨメッセージを前記ターミナルステーションから受信する、ベースステーション。
【請求項１６】
請求項１２ないし１５のいずれかにおいて、
前記第１の時間から前記第４の時間までの時間が、通信の遅れにより、予定の時間より大きい、ベースステーション。
【請求項１７】
請求項１２ないし１６のいずれかにおいて、
前記第２の時間から前記第４の時間までの時間が、通信の遅れにより、予定より大きい、ベースステーション。
【請求項１８】
請求項１６または１７において、
当該ベースステーションが、ｅＮｏｄｅＢを含み、前記通信の遅れが４０ミリ秒より大きい、ベースステーション。
【請求項１９】
請求項１２ないし１８のいずれかにおいて、
当該ベースステーションが、ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）の再送信およびエラー訂正のプロトコルを実行する、ベースステーション。
【請求項２０】
請求項１２ないし１９のいずれかにおいて、
当該ベースステーションが、過剰なチャンネルの遅延による、前記ターミナルステーションにおける送信失敗が知覚されることを回避する、ベースステーション。
【請求項２１】
請求項１２ないし２０のいずれかにおいて、
当該ベースステーションが、ｅＮｏｄｅＢを含み、前記ターミナルステーションが、ユーザー機器である、ベースステーション。
【請求項２２】
請求項２１において、
前記ユーザー機器が、移動装置である、ベースステーション。
【請求項２３】
請求項１２ないし２２のいずれかにおいて、
前記処理装置が、さらに、前記携帯ターミナルステーションがＭｓｇ３通信を送信するための第５の時間を確立するように構成されている、ベースステーション。
【請求項２４】
請求項２３において、
前記第５の時間は、前記第４の時間の後である、ベースステーション。
【請求項２５】
請求項１２ないし２４のいずれかにおいて、
前記処理装置は、複数の前記第１の時間を確立し、前記ターミナルステーションは、前記ＰＲＡＣＨメッセージを定期的に送信する、ベースステーション。
【請求項２６】
請求項１２ないし２５のいずれかにおいて、
前記処理装置は、さらに、前記ターミナルステーションにおいて前記ＰＲＡＣＨメッセージを送信するタイミングを調整する制御要素信号を生成するように構成されている、ベースステーション。
【請求項２７】
請求項１２ないし２５のいずれかにおいて、
前記処理装置が、前記ターミナルステーションに、物理ダウンリンク制御チャンネル（ＰＤＣＣＨ）要求を送信する、ベースステーション。
【請求項２８】
請求項２７において、
前記処理装置は、前記ターミナルステーションが、当該ベースステーションのカバーエリアへ、または、から、他のベースステーションの他のカバーエリアから、または、へと移動する際に、引継ぎを実行する、ベースステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の説明）
本願は、２０１８年１１月９日に出願された米国仮特許出願Ｎｏ．６２／７５８，２１７および２０１９年４月９日に出願された米国特許出願１６／３７９，３９９の利益を主張し、前記仮出願および米国特許出願の全ての内容は本明細書において参照により組み込まれる。
【０００２】
（発明分野）
本発明は、遅延に寛容な（耐性のある）ｅＮｏｄｅＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｎｏｄｅ  Ｂ）、すなわち、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ−Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ、ロングタームエボリューション、長期進化型）ノード、例えば、ベースステーション（基地局）の設計および実装に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
スマートフォンなどの無線端末は、無線アクセスネットワーク（Ｒａｄｉｏ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＲＡＮ））を通じて基地局と接続する。ＲＡＮ技術はいくつかの世代を経て進化し、それぞれの技術は大まかにその世代番号によって参照される。例えば、ＧＳＭ（登録商標）（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）技術は２Ｇ（第２世代）のＲＡＮであり、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）は３Ｇ（第３世代）のＲＡＮであり、ＬＴＥ−Ａ（Ｌｏｎｇ−Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  Ａｄｖａｎｃｅｄ）は４Ｇ（第４世代）であり、５ＧＮＲ（Ｎｅｗ  Ｒａｄｉｏ）は５Ｇ（第５世代）のＲＡＮである。ＬＴＥ−Ａは、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｒａｄｉｏ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）と呼ばれることもあるが、本稿においては単に「ＬＴＥ」として参照する。
【０００４】
それぞれの世代のＲＡＮ技術は、端末（ターミナルステーション、Terminal station）と、基地局（ベースステーション、Base station）との間を行き来する情報の伝達のために用いられる通信プロトコルの一式を定義する。これらのプロトコルの鍵となる機能は、端末と基地局の両方におけるネットワーク階層（スタック）に一般的に展開される。ＬＴＥを例とすると、一番下の階層は物理（ＰＨＹ）層である。物理層は、送信チャンネルからの全ての情報を、エアーインターフェース（無線インターフェース）を介して伝送する。物理層の上は、媒体アクセス制御（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ、マック））層である。ＭＡＣ層は、データ多重化、スケジューリング、エラー訂正そして再送（Retransmission）を行う。スケジューラは、基地局におけるＭＡＣ層の鍵となる構成要素であり、異なる端末へ、そして異なる端末から、いつ、どのように情報が伝達されるかの管理を主に行う。ＭＡＣ層の上は、無線リンク制御（Ｒａｄｉｏ  Ｌｉｎｋ  Ｃｏｎｇｒｏｌ（ＲＬＣ））層である。ＲＬＣ層は、データパケットの連結（concatenation）、セグメント化（セグメンテーション）、再構築を主に行い、それらとともに、再配列、重複検出、再送を行う。ＲＬＣ層の上は、パケットデータ収束プロトコル（Ｐａｃｋｅｔ  Ｄａｔａ  Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ  Ｐｒｏｔｏｃａｌ（ＰＤＣＰ））層である。ＰＤＣＰ層は、トラフィック（通信、通話）の暗号化、非暗号化、完全性保護（integrity protection）、および検証を主に行い、それらとともに、上位層へ、順序通りにパケットを配送する。無線リソース制御（Ｒａｄｉｏ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＲＲＣ））層は、ＰＤＣＰ層の上にあり、システム情報配信と、端末と基地局間の無線接続の確立、メンテナンスおよび解除とを含む信号制御を主に行う。ＲＲＣ層に並んでインターネットプロトコル（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＩＰ））層があり、インターネットのデータ通信（データトラフィック）をデータグラム（datagrams）として中継する。無線端末には、非アクセス階級（Ｎｏｎ−Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｔｒａｔｕｍ（ＮＡＳ））層もＲＲＣ層の上にあり、端末とコアネットワーク間の接続を管理し、認証および認可機能を実行する。
【０００５】
ＬＴＥネットワークでは、基地局（ベースステーション）は、進化したノードＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｎｏｄｅ  Ｂ、ｅＮｏｄｅＢまたはｅＮＢ）として参照され、端末（ターミナルステーション）はユーザー機器（Ｕｓｅｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ（ＵＥ））として参照される。
【０００６】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示されている様に、通常のＬＴＥネットワークでは、ｅＮｏｄｅＢとＵＥとの間の距離に最大値があり、それは約１００キロメートル（ｋｍ）である。この条件下では、標準ＬＴＥは、ｅＮｏｄｅＢとＵＥ（即ち移動携帯端末、ここでは特にＬＴＥ携帯端末）との往復時間（ラウンドトリップ時間、Ｒｏｕｎｄ−Ｔｒｉｐ  Ｔｉｍｅ（ＲＴＴ））により設計されており、それは、０．６６ミリ秒以下である。図１（ｂ）は、スケジューラ（図１（ｂ））を含むプロトコル・スタックを有する基地局と、ＭＡＣ層を有する端末を示す。
【０００７】
ｅＮｏｄｅＢとＵＥとの間の距離が１００ｋｍ以上のときにＬＴＥ技術が使用されると、ＲＴＴまたはラウンドトリップの遅れは、０．６６ミリ秒を顕著に超えるかもしれない。距離６０００ｋｍのシステムにとっては、図１（ａ）に例示したように、往復による遅れは最大４０ミリ秒（ｍｓ）になり、ＬＴＥ技術で想定されている最大の遅れの５０倍以上となる。このｅＮｏｄｅＢとＵＥとの間の一方の側でも、この付加された遅延を認識しないという制約は、通信の崩壊をもたらす。
【０００８】
この通信崩壊に対する最初の技術的課題としては、ハイブリッド自動再送要求（Ｈｙｂｒｉｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｐｅａｔ  ｒｅＱｕｅｓｔ（ＨＡＲＱ））、ランダムアクセス手順（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）、アップリンクタイム同期（Ｕｐｌｉｎｋ  Ｔｉｍｅ  Ｓｙｎｃｈｒｏｉｚａｔｉｏｎ）、そしてハンドオーバー手順（Ｈａｎｄｏｖｅｒ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）が挙げられる。ＨＡＲＱは、図１（ｂ）のＬＴＥプロトコル・スタックにあるＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）層で使用される。ファルーク・カーン（Ｆａｒｏｏｑ  Ｋｈａｎ）の「ＬＴＥ  ｆｏｒ  ４Ｇ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ：  Ａｉｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ａｎｄ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ」（ＣａｍｂｒｉｄｇＵＥｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ  ２００９）を参照できる。ＨＡＲＱは、送信者と受信者との間のメッセージの（非承認）／承認に利用される、再送とエラー訂正のプロトコルである。それはパケット送信の失敗の検出と修正との両方に利用される。送信者は、規定の時間（期間、時限、time period）で、送信したメッセージのコピーを、送信者が送信成功または失敗が確定するまで、またはタイムアウトするまで確保しておくというものである。ＬＴＥでは、受領確認（アクノリッジメント、acknowledgement）が予想されている時間（区切られた時間）は４ミリ秒である。この時間制限により、往復時間（ＲＴＴ）が４ミリ秒以上であることが想定される場合においては、接続は不可能であり、ＬＴＥシステムにとって明らかなる課題である。
【０００９】
ＬＴＥでは、ランダムアクセス手順は、ＵＥが物理ランダムアクセスチャンネル（Ｐｈｙｓｕｃａｌ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  ＣＨａｎｎｅｌ（ＰＲＡＣＨ））メッセージをｅＮｏｄｅＢに送信することから開始される。ランダムアクセス手順は、ＵＥがネットワークと無線接続するたびに使用される。ＬＴＥネットワークでは、データが送信されないと無線接続は切れ、データの送信が可能になると無線接続が再び生成される。このため、単一のデータ・セッションの間においても、ランダムアクセス手順は非常に頻繁に使用される。ランダムアクセス手順は、アタッチ手順（参加手順、帰属手順、Ａｔｔａｃｈ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）の最初のステップでもある。アタッチ手順は、電源がオンされるのに続いて、または、ネットワーク・カバレッジ（ネットワークの利用可能範囲）に入るときに、ＵＥがネットワークに最初に接続する際に使用される。このメッセージが受信されると、ｅＮｏｄｅＢは、規定の時間だけランダムアクセス応答メッセージに応答する。この時間（期間）は可変であるが、最大許容時間は１０ミリ秒であり、それは例えば上記で概説した４０ミリ秒の例よりも短く、したがって、この接続は不可能であろう。
【００１０】
アップリンクタイム同期化（Ｕｐｌｉｎｋ  Ｔｉｍｅ  Ｓｙｎｃｈｏｎｉｚａｔｉｏｎ）に関して、ＬＴＥシステムにおいては、ＵＥがｅＮｏｄｅＢに接続すると、ｅＮｏｄｅＢは、ランダムアクセス応答（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ（ＲＡＲ））メッセージを使用して、ＵＥに送信タイミングを調整するように指示する。これは、全てのＵＥからの送信がｅＮｏｄｅＢにおいて同期して受信されることを保証するために行われる。しかしながら、このアプローチは、ＲＴＴが最大許容可能な１０ミリ秒の応答時間を超える上記の例では使用できない。このケースでは、ＲＡＲメッセージを送信すべきときの前に、このタイミングオフセットがｅＮｏｄｅＢで判明することは不可能であり、ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥに送信タイミングを調整するよう指示することはできず、接続は不可能である。
【００１１】
ハンドオーバー手順においても、ＵＥがＰＲＡＣＨメッセージを送信し、ｅＮｏｄｅＢがランダムアクセス応答で応答するランダムアクセス手順と同様の問題がある。ハンドオーバー手順は、ＵＥが１つのｅＮｏｄｅＢがカバーするエリアから、別のｅＮｏｄｅＢがカバーするエリアに移動する際に起こり、最初のｅＮｏｄｅＢとの接続を切り、２番目のｅＮｏｄｅＢとの接続を行う。ＲＴＴが、ランダムアクセス応答における最大１０ミリ秒の遅れを超える場合は、接続は不可能であり、通話は、ハンドオーバーの間に途絶する。通常のランダムアクセス手順とハンドオーバー手順との違いは、ＵＥが既にｅＮｏｄｅＢから認知されており、問題解決のために代替のアプローチを活用し得るか否かである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的の１つは、ＨＡＲＱ、ランダムアクセス手順、およびアップリンク同期の間、信頼できる接続を確保し、また、ハンドオーバー手順の間に通話が途絶することを防ぐことができるシステムを提供することである。
【００１３】
基地局と端末との距離が１００キｋｍ以上あるような、さらに、基地局か端末のどちらかが相対的に高速で移動しているようなネットワークにＬＴＥ技術が使用されると、ドップラー効果による周波数変動および時間の遅れの変動を補正するために追加の技術が要求される。例えば、基地局か端末のどちらかが低軌道上にあり、他方が地表にある場合である。こうした状況に対し、追加される技術は米国特許９，９７３，２６６Ｂ１で記述されている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、衛星市場でも使用可能な、長期進化型（ロングタームエボリューション（Ｌｏｎｇ−Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ））すなわち、Ｅ−ＵＴＲＡＮ・Ｎｏｄｅ・Ｂ（ｅＮｏｄｅＢ）を提供する。利用者端末（ＵＥ）（例えば移動型のハンドセット（携帯端末））の改変を必要とせず、ＵＥのバージョンまたはネットワークオペレータ（ネットワーク運用会社）により用いられている技術とは独立して、本ＬＴＥ・ｅＮｏｄｅＢは、非常に長いチャンネルの待ち時間（チャンネルレイテンシ）を可能とする。本発明は、ＬＴＥにおける高い（大きな）チャンネルレイテンシを支援するが、ＧＳＭ（登録商標）、５Ｇニューレイディオ（Ｎｅｗ  Ｒａｄｉｏ（ＮＲ））、または、ＬＴＥに使用されているのと類似の手続を有するその他の無線通信技術にも使用することが可能である。 
【００１５】
本発明のこれらの目的やその他の目的、及びそこからの多くの意図された利点は、付随の図面と合わせて以下の記述を参照することにより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（ａ）は、ＬＴＥネットワークにおける遅延を示す。
【００１７】
図１（ｂ）は、例えばＭＡＣ層とスケジューラといったプロトコルの層を示す。
【００１８】
【図２】図２（ａ）は、従来の通常のＨＡＲＱ操作（オペレーション）を示す。
【００１９】
図２（ｂ）は、従来の高ＲＴＴによるＨＡＲＱオペレーションの失敗を示す。
【００２０】
図２（ｃ）は、ダミーＡＣＫによるＨＡＲＱオペレーションの成功を示す。
【００２１】
【図３】図３（ａ）は、従来の顕著な遅れの無い通常のランダムアクセス手順を示す。
【００２２】
図３（ｂ）は、従来の４０ミリ秒のラウンドトリップ時間の遅れとＲＡ手順の失敗を示す。
【００２３】
図３（ｃ）は、連続的に送信されたＲＡＲメッセージによる、本発明のＲＡ手順を示す。
【００２４】
【図４】図４（ａ）は、従来のＲＡＲを使用した、通常のタイミングアドバンスオペレーションを示す。
【００２５】
図４（ｂ）は、高ＲＴＴのためにタイミングアドバンスオペレーションが不可になった様子を示す。
【００２６】
図４（ｃ）は、ＭＡＣ制御要素（ＣＥ）を使用した本発明のタイミングを示す。
【００２７】
【図５】図５（ａ）は、従来の非衝突型の通常のハンドオーバー手順を示す。
【００２８】
図５（ｂ）は、従来の遅れを付加した通常のハンドオーバー手順を示す。
【００２９】
図５（ｃ）は、本発明の、遅延を付加したハンドオーバー手順を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図面を参照して本発明の実例となる非限定的な実施例を記述するに際し、特定の用語が、明確に説明するために用いられる。しかしながら、本発明は、選択された特定の用語に限定されることを意図したものではなく、そして、それぞれの特定の用語は、類似の方法で類似の目的を達成する全ての技術的な同等物を含むことと理解されるべきである。本発明のいくつかの実施例は、説明を目的として記述されたものであり、本発明は、これらの図面で特に示されていない他の形態で具現化されることがありうることを理解されるべきである。
【００３１】
本発明においては、ＵＥ（端末、ユーザー機器、ターミナルステーション）と通信する、信号の遅延に寛容な（遅延に対して耐性のある）基地局（ベースステーション）を含むシステムが提供される。１つの実施例では、本システムはＬＴＥシステムであり、基地局は、ｅＮｏｄｅＢ基地局であり（以下では、しばしば「ｅＮｏｄｅＢ」とだけ参照される）、ＵＥは、携帯電話、スマートフォンそしてＵＳＢモデム端末（ドングル）などのＬＴＥ携帯端末（モバイルハンドセット）である。ｅＮｏｄｅＢは、他の処理とともに、ｅＮｏｄｅＢの動作（操作）とＵＥに対し信号を送受信する通信とを制御するプロセッシング装置（処理装置）を含む。
ＨＡＲＱ（図２）
【００３２】
上記に記されている様に、ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）は、再送及びエラー訂正のプロトコルである。通常のＨＡＲＱオペレーションは、例えば、図２（ａ）に示されるように、通常に予想される通信遅延が存在する。まず、Ｔ＝１で、ＵＥはｅＮｏｄｅＢにデータシグナル（データ信号）を送信し、Ｔ＝２で、ｅＮｏｄｅＢはデータシグナルを受信する。Ｔ＝３において、ｅＮｏｄｅＢはＵＥに受領メッセージ（受信確認メッセージ、ＡＣＫ）シグナルを送信し、Ｔ＝４において、ＵＥはそのＡＣＫを受信する。ＵＥは、ＡＣＫシグナルをｅＮｏｄｅＢより受信することを予定しており、それにより、ＵＥはデータシグナルのｅＮｏｄｅＢへの送信が成功し、ｅＮｏｄｅＢに受信されたことが判明する。ＵＥは、予定された想定時間内に、そのＡＣＫを受信することを予定している。ＬＴＥシステムにとって、予定された想定時間（想定期間、想定された時間の区切り）は４ミリ秒であり、その４ミリ秒には、データシグナルがＵＥからｅＮｏｄｅＢに送信されるために予定される最大０．６６ミリ秒と、Ｔ＝２において、ｅＮｏｄｅＢがデータシグナルを処理し、Ｔ＝３において、ＡＣＫを送信する時間、そして、ＡＣＫがｅＮｏｄｅＢからＵＥに送信されるための想定時間０．６６ミリ秒を含む。Ｔ＝４が、想定時間内ならば、システムは中断無しに稼働し、ＵＥはｅＮｏｄｅＢにデータシグナルの送信を継続することができ、図示されている様にＴ＝５からＴ＝８の間において、データシグナルを受信したことは、その都度、ＡＣＫシグナルをＵＥに送信することにより確認される。
【００３３】
図２（ｂ）は、ＵＥとｅＮｏｄｅＢとの間の通信に、過剰な遅延（遅延超過、例えば０．６６ミリ秒以上のＲＴＴ）があると、ＨＡＲＱにより、どのように通信の問題が生ずるかを示している。ここでは、Ｔ＝１において、ＵＥはデータシグナルを発信するが、本シグナルは遅延し、ｅＮｏｄｅＢは、Ｔ＝３まで、そのデータシグナルを受信しない。一方、ＵＥは、ｅＮｏｄｅＢからのＡＣＫを、Ｔ＝２において、受信することを予定しており、そのタイミングは、ｅＮｏｄｅＢが、Ｔ＝３において、本データシグナルを受信する前である可能性がある。この場合、ＵＥは、予定された想定時間内に、ＡＣＫを受信しなかったので、通信は失敗する。Ｔ＝２において、ＵＥがＡＣＫを受信しないと、ＵＥはそのデータを再送しようと試みる。ＵＥが数回の再送を試みた後、ＡＣＫを依然として受信しない場合、ＵＥは無線リンク障害（Ｒａｄｉｏ  Ｌｉｎｋ  Ｆａｉｌｕｒｅ（ＲＬＦ））を送信し、接続の再確立を試みる。
【００３４】
図２（ｃ）は、本発明の一つの実施例に従って、ＨＡＲＱのタイミングの要求に対しての解決策を示す。ここで、本ｅＮｏｄｅＢは、どちらかの方向に、全てのパケットの事前受信確認（事前受領、プレアクノレッジ）を行う。ダウンリンク（下り接続）では、ｅＮｏｄｅＢは、パケットが受信されたものと想定し、ＵＥから、肯定的な受領確認メッセージが受信されたかのように振舞う。ＵＥからｅＮｏｄｅＢへのアップリンク（上り接続）では、ｅＮｏｄｅＢは、自動的にスケジュールされている全てのＵＥのメッセージに対し、それらを実際に受信完了していなくても、受領確認する。ＵＥにより送信される全てのメッセージは、ｅＮｏｄｅＢにより与えられる許可（承認、grant）の結果により送信されるので、ＵＥのメッセージは、スケジューラ（図1（ｂ））により計画され、または事前に予定が立てられており、そのことは、ｅＮｏｄｅＢにおいては、ＵＥにより送信される全てのメッセージの時間（時点、time）が判明していることを意味する。この事実に基づけば、ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥが予定しているスロット、例えば、ＵＥがメッセージを送信した後、４ミリ秒後に、制御チャンネルにおいてメッセージの受領を予定しているときに、ＡＣＫが到着するように、受領を送信する時間を決めることができる。
【００３５】
図２（ｃ）を参照すると、この例では、Ｔ＝１において、ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥに、肯定的な受領確認メッセージ（ＡＣＫ）を送信する。ｅＮｏｄｅＢがＵＥから何らかのデータシグナルを受信する前に、そして恐らくＵＥが何らかのデータシグナルを発信する前に、そのＡＣＫは送信される。Ｔ＝２において、ＵＥはデータシグナルを送信し、Ｔ＝３において、ＵＥはｅＮｏｄｅＢからＡＣＫを受信する。Ｔ＝４において、予定されていた想定時間（想定期間）より大きい相当な遅れの後に、ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥからデータシグナルを受信する。Ｔ＝２において、ＵＥがデータシグナルを送信したときから大きな遅れがあり、ｅＮｏｄｅＢでは、Ｔ＝４において、それが受信されたとしても、ＵＥでは、ＡＣＫを（Ｔ＝３において）、予定された想定時間内に受信する。そして、ｅＮｏｄｅＢは、既にデータシグナル受信確認のＡＣＫを送信しているので、Ｔ＝４では、実際のＡＣＫを送信する必要が無く、サイクルは完了する。
【００３６】
このように、本発明のＨＡＲＱプロトコルは、ＵＥとｅＮｏｄｅＢとの間の通信における遅延時間が大きい場合であっても、それがＵＥからｅＮｏｄｅＢへの通信の際の遅れか、ｅＮｏｄｅＢからＵＥへの通信の際の遅れかに関わらず、動作する。さらに、ＨＡＲＱプロトコルは、遅延時間が過剰でない通常時において動作する。そして、このプロトコルは、ｅＮｏｄｅＢに、全て実装されている。ＵＥは、通常通りに動作すればよく、ＵＥに変更の必要はない。
【００３７】
なお、ＬＴＥシステムは、マスタースレーブシステム（主従システム）であり、ＵＥは、ｅＮｏｄｅＢが、許可を与えたときのみにデータを送信する。したがって、ｅＮｏｄｅＢでは、何時、どのＵＥがデータを送信することになるかが判明している。この情報を基に、ｅＮｏｄｅＢはＡＣＫメッセージを送信することが可能であり、そのｅＮｏｄｅＢは、１つのＡＣＫメッセージを送信する必要があるのみである。そのＡＣＫメッセージは、それが参照するデータを明示的に示す必要はない。ＬＴＥは、ＡＣＫが、データ送信後４ミリ秒に受信されるべきであると規定しており、そのため、全てのＡＣＫは特定のデータ送信にリンクされる。
【００３８】
なお、いくつかのメッセージは、ｅＮｏｄｅＢに順調に受信されないかもしれないが、ｅＮｏｄｅＢにより、そのまま肯定的に受信確認され、ＵＥにより受信されるであろう。ここで、ＬＴＥ標準は、２つの受信確認／繰り返しのメカニズムを含むことに更に留意すべきである。ＨＡＲＱメカニズムは、高速の再送（ｆａｓｔ−ｒｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）メカニズムを提供する。分離された、より高い層の、無線リンク制御（Ｒａｄｉｏ  Ｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＲＬＣ））（図１（ｂ）に示される基地局のＲＬＣからの）は、２番目の、より低速の再送メカニズムを提供する。ＨＡＲＱ過程（プロセス）において、順調に受信されなかったメッセージに対し、より高い無線リンク制御（ｈｉｇｈｅｒ  Ｒａｄｉｏ  Ｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＲＬＣ））層の再送メカニズムは、残された全てのエラー、または失敗した送信を修復する。ＨＡＲＱにおいてメッセージの受信が失敗したケースにおいては、受信側は、続けて、次のパケットを処理する。ＲＬＣ層においては（図１（ｂ））に示されるＲＬＣからの）、ＡＲＱメカニズムが、ここで、連続した中で欠けているパケットに気づき、送信者に非受領確認メッセージ（Ｎｏｎ−Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ（ＮＡＣＫ））を送信する。このメッセージは、送信側で、ＡＣＫ／ＮＡＣＫに備えてメッセージが蓄積されているＲＬＣ層に送られる。ＵＥにおいて、ＮＡＣＫが受信されると、そのＵＥは、そのメッセージを再送する。この手順は、双方向で繰り返される。
ランダムアクセス手順（図３）
【００３９】
図３（ａ）には、過剰な通信遅延の無い、通常オペレーション時のランダムアクセス（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ（ＲＡ））手順が図示されている。Ｔ＝１において、ＵＥは、ｅＮｏｄｅＢに、物理ランダムアクセスチャンネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  ＣＨａｎｎｅｌ（ＰＲＡＣＨ））メッセージを送信する。ＰＲＡＣＨメッセージは、ＵＥがＰＲＡＣＨチャンネルを通じて通信するために送付され、ｅＮｏｄｅＢに対する最初のＰＲＡＣＨメッセージであり、ＵＥがｅＮｏｄｅＢと同期するためのものである。ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥに、その間に、ＰＲＡＣＨメッセージを送信することができる特定の時間帯（タイムスロット）を割り当てる（即ちＰＲＡＣＨウィンドウ）。ここで、ｅＮｏｄｅＢは、図示されている様に、予定されたＰＲＡＣＨウィンドウの中で、Ｔ＝２において、ＰＲＡＣＨメッセージを受信する。
【００４０】
ＰＲＡＣＨメッセージの受信に応じて、ｅＮｏｄｅＢは、Ｔ＝３において、ランダムアクセス応答（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ（ＲＡＲ））を送信する。このＲＡＲは、ＵＥ側では、異なる特定の時間帯（即ちＲＡＲウィンドウ）で予定され、それは調整（構成）可能であるが最大許容時間は１０ミリ秒である。Ｔ＝４において、ＵＥは、予定されたＲＡＲウィンドウの間に、ＰＲＡＣＨメッセージを受信する。したがって、ランダムアクセス手順は成功し、このＵＥは、Ｔ＝５において、Ｍｓｇ３−ＲＲＣ−接続要請の送信に進むことができ、それはｅＮｏｄｅＢにより、Ｔ＝６において、設定されたＭｓｇ３の時間帯の間に受信され、基地局において接続が確立される（即ち、ＲＲＣにより、ＲＲＣ接続要請が実行される（図１（ｂ））。なお、ランダムアクセス手順の前は、ＵＥはｅＮｏｄｅＢと同期されておらず、そのためウィンドウが使用され、ＵＥは、メッセージがウィンドウ内において受信されるように送信を試みる。ランダムアクセス手順の後に、ＵＥは同期され、全てのメッセージは特定の時間に受信されるようになる。
【００４１】
図３（ｂ）には、ＲＡ手順が失敗している様子が示されており、ＵＥにおけるＴ＝１から、ｅＮｏｄｅＢにおけるＴ＝２まで、および、ｅＮｏｄｅＢにおけるＴ＝３から、ＵＥにおけるＴ＝４へのランダムアクセス応答（ＲＡＲ）の送信において、ＰＲＡＣＨ送信のラウンドトリップ時間（Ｒｏｕｎｄ−Ｔｒｉｐ  Ｔｉｍｅ（ＲＴＴ））に過剰な遅れが見られる。ここで、遅延は、４０ミリ秒（ＰＲＡＣＨの受信に２０ミリ秒、そして、ｅＮｏｄｅＢがＲＡＲを生成させ、そのＲＡＲがＵＥに受信されるまでに２０ミリ秒）である。その結果、ＵＥ側では、ＲＡＲは、ＲＡＲウィンドウの間に受信されず、その代わり、より遅れた、Ｔ＝４において受信され、そのため、Ｍｓｇ３はＵＥにより決して送信されない。即ち、ラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）が大きいために、ＵＥにより発信されたＰＲＡＣＨメッセージは、ｅＮｏｄｅＢにおいて、予定された時間帯（時間枠、ＰＲＡＣＨウィンドウ）に受信されず、ｅＮｏｄｅＢは、要求された１０ミリ秒の期限内（ＲＡＲウィンドウ）にＲＡＲメッセージに応答できない。大幅な遅延がチャンネルに導入される場合、ＲＡＲはＲＡＲウィンドウを逃し、ランダムアクセス手順はこの時点で失敗し、ＵＥはｅＮｏｄｅＢとの接続に失敗する。
【００４２】
図３（ｃ）は、本発明の一実施例に従ったランダムアクセス手順を示す。アタッチ手順は、典型的には、ＵＥが、衝突型（衝突に基づく、contention-based）ＰＲＡＣＨメッセージをｅＮｏｄｅＢに送信することに伴い、開始される。このランダムアクセス（ＲＡ）ステップは、アタッチ手順の最初の部分である。ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥにより送信されるＰＲＡＣＨメッセージが、ＰＲＡＣＨウィンドウ内で受信されることを確保する。これは、既知の送信遅延に対応するために、ＰＲＡＣＨウィンドウを注意深くスケジューリングすることにより達成される。即ち、ｅＮｏｄｅＢのスケジューラ（図１（ｂ））は、送信が始まる前に、ＰＲＡＣＨウィンドウのスケジューリング（即ち、事前スケジューリング）を行う。したがって、本発明では、ｅＮｏｄｅＢが、予定される通信遅延を認識していることが必要であり、それは既知の値に固定されていてもよい。
【００４３】
さらに、ｅＮｏｄｅＢは、連続してランダムアクセス応答（ＲＡＲ）メッセージをＵＥに送信する。例えば、ある実施例では、ｅＮｏｄｅＢは、ＲＡＲ応答メッセージを、全ての機会において、積極的に送信する。ｅＮｏｄｅＢは、全てのフレームで、可能な全てのプリアンブルインデックス用のＲＡＲを送信する。これは、あるＵＥが、あるｅＮｏｄｅＢに、あるＰＲＡＣＨメッセージを送信すると、そのＵＥは、１０ミリ秒の期限内に、これらのＲＡＲメッセージの１つを受信することが保証されることを意味し、そのＵＥは、通常通りランダムアクセス手順を継続することが可能となる。
【００４４】
したがって、図３（ｃ）を参照すると、ｅＮｏｄｅＢのスケジューラは、事前に決められた様々な間隔でＰＲＡＣＨウィンドウを計画し（即ち、ＲＡＲ送信の前にウィンドウは事前に計画されており）、Ｔ＝１において、ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥにＲＡＲを送信する。ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥを認知していなくても、ｅＮｏｄｅＢは、ＲＡＲメッセージを、割り当てられた時間帯の全てにおいて、無差別に、単純に送信する。このため、ＵＥが取得しようとすれば、ＵＥがＲＡＲを受信することは保証される。Ｔ＝２において、ＵＥは、ＰＲＡＣＨを生成し、それをｅＮｏｄｅＢに送信する。Ｔ＝３において、ＵＥはＲＡＲをｅＮｏｄｅＢから受信するが、ｅＮｏｄｅＢはＰＲＡＣＨメッセージを未だ受信しておらず、ｅＮｏｄｅＢがそれを受信するのはＴ＝４である。
【００４５】
次に、Ｔ＝５において、ＵＥは、Ｍｓｇ３を送信することができるが、それは、Ｔ＝６において、ｅＮｏｄｅＢがＲＡＲを送信する前に起こり得る。ＰＲＡＣＨウィンドウは、ｅＮｏｄｅＢにおいて、事前に決められた間隔で、規則的に割り当てられる。ｅＮｏｄｅＢにより、ＰＲＡＣＨを受信する特定の時間内に、ＲＡＲメッセージは送信される。ＵＥからＰＲＡＣＨ送信を受信すると、そのｅＮｏｄｅＢのスケジューラ（図１（ｂ））は、そのＵＥからのＭｓｇ３送信を受信するための時間帯（タイムスロット）を計画（設定）する。このため、ｅＮｏｄｅＢでは、Ｔ＝７において、Ｍｓｇ３の受信に成功し、それが、Ｔ＝８において、ＲＡＲが受信されることより前に起こり得る。しかしながら、この時点では、ＵＥは、ＲＡＲを取得しようとしてはおらず、そのため、ＵＥは何らの行動も起こさない。ｅＮｏｄｅＢは、Ｔ＝６を含め、ＲＡＲメッセージを、全ての機会に、Ｔ＝１において既にそれを送信していたとしても、無差別に送信する。この時点で、ＲＡＲを取得中のＵＥがあるか否かには関わらない。
【００４６】
このように、本発明のランダムアクセス手順プロトコルは、ＵＥとｅＮｏｄｅＢとの間の通信の遅延時間が過剰（過度、制限以上）な場合でも動作し、その遅延がＵＥからｅＮｏｄｅＢに向けての送信の間か、ｅＮｏｄｅＢからＵＥに向けての通信の間か否かには関係ない。さらに、このランダムアクセス手順は、過度な遅延時間が無い通常状態（条件）においても動作する。そして、このプロトコルは、完全にｅＮｏｄｅＢに実装される。ＵＥは、通常通りに動作すればよく、ＵＥに変更は必要ない。
【００４７】
ＬＴＥで使用される、衝突型のランダムアクセスは、ＵＥが、Ｎ個のＰＲＡＣＨメッセージの内の１つを、ｅＮｏｄｅＢに送信するメッセージとして選択できる、ということを意味する。ｅＮｏｄｅＢは、受信したＰＲＡＣＨメッセージに対応する要素（ランダムアクセスプリアンブル識別子、Ｒａｎｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｒｅａｍｂｌｅ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ（ＲＡＰＩＤ））を含むＲＡＲメッセージを送信しなくてはならない。ＲＡＲメッセージは、複数のＲＡＰＩＤを含むことができる。
【００４８】
ｅＮｏｄｅＢは、ＬＴＥ標準の規定にしたがってＰＲＡＣＨウィンドウを発生させるタイミングを決定する。複数のＲＡＲは、それぞれのＰＲＡＣＨウィンドウに続いて送信される。
【００４９】
本発明にとって、もしＮ個のプリアンブルが、衝突型のランダムアクセスのために構成されるなら、ｅＮｏｄｅＢは、それぞれのＰＲＡＣＨの機会に関連する、それぞれのウィンドウ内において、１つのＲＡＲメッセージを送信する。個々のメッセージは、Ｎ個のＲＡＰＩＤを含み、１つのメッセージで、それぞれ可能な（全ての可能な）ＰＲＡＣＨメッセージ（０からＮ−１）に該当する。
アップリンクタイム同期（図４）
【００５０】
アップリンク（即ち、ＵＥからｅＮｏｄｅＢへの送信）の時間の同期に関する課題は、ランダムアクセス手順の先の課題とその解決策が適用できるので、部分的なものである。ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥからのＰＲＡＣＨメッセージを実際に受信しなくても、ＲＡＲメッセージを連続的に、主導的に送信するので、ＵＥのタイミングオフセット（タイミングの差）が判明していなくてもＲＡＲを送信する。図４（ａ）を参照すると、通信遅延が予定内にある通常のシステムでは、ＰＲＡＣＨは、Ｔ＝１において送信され、Ｔ＝２において受信される。ｅＮｏｄｅＢは、規定されたＰＲＡＣＨウィンドウ内でＰＲＡＣＨを受信する。そのウィンドウ内でのＰＲＡＣＨの位置は、ｅＮｏｄｅＢがＵＥのタイムオフセットを推定するために使用される。Ｔ＝３において、ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥに対しタイミングを訂正させる指示を含むＲＡＲメッセージを送信する。ＵＥは、Ｔ＝４において、タイミング訂正を含むＲＡＲメッセージを受信する。したがって、Ｔ＝５において、ＵＥがＭｓｇ３を送信するときに、ＵＥはそのシグナルのタイミングを修正し、そのため、Ｔ＝６において、ｅＮｏｄｅＢにより受信されるときは、Ｍｓｇ３はタイミングオフセットを含まない。
【００５１】
しかしながら、最近の発明によるランダムアクセス手順の下では、図４（ｂ）（図３（ｃ）と同様であるが）に示されている様に、ｅＮｏｄｅＢにおいて、ＵＥにタイミングの訂正を送信する機会はない。Ｔ＝１において、ＲＡＲが送信されるが、それは、Ｔ＝５において、ＵＥからのＰＲＡＣＨを受信する前であり、そのＲＡＲはタイミングの訂正を含むことができない。この様に、ＲＡＲ内で、ｅＮｏｄｅＢからＵＥに与えられるタイミングアドバンス（タイミングを早める、ＴＡ）値は、Ｔ＝１においては０であり、Ｔ＝４において、ＵＥにより送信される次のアップリンクメッセージは、時間は調整されない。
【００５２】
ＰＲＡＣＨメッセージを受信することにより、参加（アタッチ、attach）を試みている、あるＵＥが存在することを、ｅＮｏｄｅＢは、初めて認識する。このメッセージから、ｅＮｏｄｅＢは、そのＵＥのタイミングオフセットを決定できる。我々のケースでは、ＲＡＲメッセージは、この時点までに、すでに送信され受信されており、ｅＮｏｄｅＢは、Ｍｓｇ３としても知られているＲＲＣ接続要請の受信を準備する。しかしながら、このＭｓｇ３は、時間は調整されていない。
【００５３】
これを考慮すると、ｅＮｏｄｅＢは、最大のタイミングオフセットを許容するスペース（時間）を確保し、ＵＥにおいてタイミングが訂正されるまで、入ってくるメッセージのタイミングを補償しなくてはならない。このように、ＵＥにおいて最初のＲＡＲメッセージを用いることなく、タイミングを訂正する方法が与えられる。より具体的には、ｅＮｏｄｅＢは、アタッチ手順（参加手順）を実行している、時間が調整されていないＵＥからの予定のＭｓｇ３との干渉を避けるように、他のＵＥの送信を注意深くスケジュールする。ＬＴＥはマスター／スレーブシステムであり、ｅＮｏｄｅＢはネットワークを通じて全てを制御する。したがって、この時点で、このＵＥからのＭｓｇ３と干渉するような、他のＵＥの通信を回避できる。Ｔ＝６において、Ｍｓｇ３がｅＮｏｄｅＢにより受信されるまでに、ｅＮｏｄｅＢは、ＰＲＡＣＨメッセージを受信しており、そのＵＥのタイミングオフセットを計算することができる。タイミングオフセットの情報に基づき、ｅＮｏｄｅＢは、Ｍｓｇ３を含むウィンドウを受信し、そのウィンドウ内の正しいオフセットでＭｓｇ３を抽出することができる。
【００５４】
Ｍｓｇ３のタイミング訂正方法は、ｅＮｏｄｅＢにおいて、ＵＥのタイミングオフセットを訂正する有効な一時的な解決法になる。しかしながら、それは継続的に使用されることはできないので、ＵＥにタイミングを調整するように指示する方法が必要になる。ＬＴＥ標準内には、ｅＮｏｄｅＢがＵＥに指示する他の２つのメカニズムが存在する。その１つは、図４（ｃ）に示されている様に、タイミングアドバンスコマンド（タイミングを進めるコマンド）であり、ＭＡＣ層の制御要素（図１（ｂ））である。次のメカニズムは、物理ダウンリンク制御チャンネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ＣＨａｎｎｅｌ（ＰＤＣＣＨ））命令であり、特定分野でのＤＣＩ−Ｆｏｒｍａｔ−１Ａである。このメッセージは、ＵＥに、別のＰＲＡＣＨメッセージを送信し、ＲＡＲメッセージを受信できるようにすることを指示する。ＲＡＲメッセージは、ＴＡオフセットを含む送信のタイミングを調整するようにＵＥに指示を出すために用いられる。最初のメカニズムは、ｅＮｏｄｅＢより、ＵＥに対し、小さいタイムオフセット（１５マイクロ秒未満）の調整を指示するために使用できる。次のメカニズムは、ｅＮｏｄｅＢより、ＵＥに、大きいタイムオフセットの調整を指示するために使用できる。調整すべきタイミングオフセットのサイズに応じて、ｅＮｏｄｅＢは、これらの二つのメカニズムの内の１つを動的に選択する。
【００５５】
このように、本発明のアップリンクタイム同期プロトコルは、ＵＥとｅＮｏｄｅＢとの間の通信に過剰な（過度の、制限を超えた）遅延時間があっても動作し、その遅延が、ＵＥからｅＮｏｄｅＢへの送信の間に生じているか、または、ｅＮｏｄｅＢからＵＥへの送信の間に生じているかに関わらない。さらに、このプロトコル（手順）は、過剰な遅延がない、通常時においても動作する。そして、このプロトコルは、ｅＮｏｄｅＢに完全に実装される。ＵＥは、通常状態で操作でき、ＵＥに変更は必要ない。
ハンドオーバー手順（図５）
【００５６】
ハンドオーバーにおける課題は、ランダムアクセス手順のそれと類似しており、ハンドオーバーではＰＲＡＣＨメッセージがＵＥにより送信され、ランダムアクセス応答（ＲＡＲ）がｅＮｏｄｅＢにより送信される。通常のランダムアクセス手順は、ＵＥがｅＮｏｄｅＢに、ＰＲＡＣＨを送信することにより開始される。しかしながら、あるｅＮｏｄｅＢが、あるＵＥに、新しいランダムアクセス手順を開始させることも可能である。そのｅＮｏｄｅＢは、そのＵＥに、物理ダウンリンク制御チャンネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ＣＨａｎｎｅｌ（ＰＤＣＣＨ））要求を送信することにより、これを行うことができる。これは、非衝突型（衝突のない、contention-free、競合なし）ランダムアクセス手順であり、ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥに、特定のＰＲＡＣＨプリアンブル識別子（ＰＲＡＣＨ予告識別子）を使用する様に指示する。
【００５７】
図５（ａ）を参照すると、非衝突型ランダムアクセス手順の、通常のハンドオーバーでは、手順は、Ｔ＝１において、ｅＮｏｄｅＢが、ＵＥにより使用されるＰＲＡＣＨプリアンブル識別子を特定するＰＤＣＣＨ要求を使用することにより開始される。Ｔ＝２において、ＰＤＣＣＨ要求は、ＵＥに受信される。Ｔ＝３において、ＵＥは、ｅＮｏｄｅＢに、ＰＲＡＣＨを送信する。このＰＲＡＣＨは、ＰＤＣＣＨ命令で特定されるプリアンブル識別子を使用する。ＰＲＡＣＨは、Ｔ＝４において、ｅＮｏｄｅＢに受信される。Ｔ＝５において、ｅＮｏｄｅＢは、ランダムアクセス応答（ＲＡＲ）を送信し、ＵＥにより、Ｔ＝６において、受信される。
【００５８】
図５（ｂ）に示されている様に、遅延が大きい場合、ｅＮｏｄｅＢは、ＰＤＣＣＨ要求を、Ｔ＝１において送信し、Ｔ＝２において、ＵＥにより受信される。ＵＥは、Ｔ＝３において、ＰＲＡＣＨを送信し、それはＴ＝４において、ｅＮｏｄｅＢにより受信されるかもしれない。ｅＮｏｄｅＢが、ＰＲＡＣＨを受信すると、ｅＮｏｄｅＢは、ＲＡＲメッセージにより応答する。この手順は、過剰な遅延により失敗する。ＰＲＡＣＨが、ＰＲＡＣＨウィンドウの間に到着せず、ｅＮｏｄｅＢが受信に失敗するか、ｅＮｏｄｅＢにより送信されたＲＡＲが、ＵＥにおいてＲＡＲウィンドウよりも大幅に遅延して到着し、ＵＥが受信に失敗するかのいずれかである。この失敗は、上述されたランダムアクセス手順の場合と同様である。
【００５９】
図５（ｃ）は、本発明の一実施例によるハンドオーバー手順を示す。ここでは、先出（先行、先制、preemptive）のＲＡＲによる非衝突型のハンドオーバーが用いられる。ｅＮｏｄｅＢは、Ｔ＝１において、本手順の間にＵＥにより使用されるＰＲＡＣＨプリアンブル識別子を特定するＰＤＣＣＨ命令を送信する。次に、ｅＮｏｄｅＢは、この特定のＰＲＡＣＨプリアンブル識別子用のＲＡＲメッセージを、Ｔ＝３において送信する。このＲＡＲメッセージは、ＵＥにより送信されたＰＲＡＣＨメッセージが、Ｔ＝６において、実際に受信される前に、送信される。このようにして、ＲＡＲメッセージは、ＵＥにおいて、Ｔ＝５に、ＲＡＲウィンドウ内で到着する。ＵＥはメッセージ受信に成功し、この手順は成功する。このように、本発明のハンドオーバー手順に係るプロトコルは、ＵＥとｅＮｏｄｅＢとの間の通信における遅延時間が過剰である場合でも動作し、その遅延が、ＵＥからｅＮｏｄｅＢへの送信の間に生じるか、または、ｅＮｏｄｅＢからＥＵへの送信の間に生じるかには関係がない。さらに、このプロトコルは、過剰な遅延時間がない、通常の条件でも動作する。また、このプロトコルは、ｅＮｏｄｅＢに、全て実装される。ＵＥは、通常通り動作すればよく、ＵＥに変更は必要ない。
総括
【００６０】
このように、ＨＡＲＱに関しては、本発明は、事前の受領確認（プレアクノリッジメント）を提供することで、接続を可能とするが、スループット（処理能力）は低下する可能性がある。ランダムアクセス手順については、本発明は連続的なＲＡＲの送信を用い、接続を可能とする。アップリンクの時間同期（アップリンクタイム同期）については、Ｍｓｇ３のタイミング訂正、ＭＡＣ・ＣＥを使用したＵＥのタイミング修正、またはＰＤＣＣＨ命令（要求）が、接続を可能とする。ハンドオーバー手順については、改良されたランダムアクセス手順が提供され、非衝突型のアプローチを使用している。
【００６１】
本発明のシステムと方法は、１または複数の処理装置（プロセッシングデバイス）またはプロセッシングコンポーネントによるオペレーション（操作、動作）を含み、これには、ｅＮｏｄｅＢ（スケジューラを含む）および／またはＵＥにおけるオペレーションも含まれる。処理装置は、コンピュータ、サーバー、プロセッサー、マイクロプロセッサー等の適切なものならどのような装置でもあってもよい。この装置は、有線または無線接続により、情報やデータ、および／または、命令の受発信が可能である。情報はコンピュータのハード・ドライブ、ＣＤ−ＲＯＭディスク、または、その他の適切なデータ保管部品に蓄積されてもよく、それは処理装置とともに配置されてもよく、または処理装置と通信できるものであってもよい。全ての処理（プロセス）は、処理装置により自動的に処理され、人手の介入は不要である。したがって、指摘されない限り、これらの処理は、遅延なく、また人手による操作なしに、実質的にリアルタイムで行われる。
【００６２】
本発明のシステムおよび方法は、コンピュータのソフトウェアまたはソフトウェアアプリケーションにより実装でき、それは、電子情報ソースからデータへのアクセスを可能とする。ソフトウェアおよび情報は、単一の、独立したプロセッシング装置の中で実現されてもよく、または、他のプロセッシング装置または、他の電子部品とグループとなるようにネットワーク化されていてもよい。ソフトウェアおよびソフトウェアアプリケーションは、コンテンツをともに格納できる、１つまたはそれ以上の、持続性のある物理的な媒体を含む、記録媒体に格納されていてもよい。実施例としては、不揮発性の二次記憶装置、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、および／または、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含んでもよい。アプリケーションは、１つまたはそれ以上の計算モジュール、プログラム、プロセス、ワークロード、スレッド、および／または、コンピューティングシステムにより遂行されるコンピュータ用の命令の一式を含んでもよい。アプリケーションの実施例では、ソフトウェアモジュール、ソフトウェアオブジェクト、ソフトウェアインスタンス、および／または、他の形式の実行可能なコードを含んでもよい。
【００６３】
図示または記述されない限り、接続および／または通信とは、他のコンポーネントに、向けて（直接的に、有線または無線で）、電子的に接続している１つのコンポーネントを参照する。したがって、ＵＥは、ｅＮｏｄｅＢと直接的に通信する。しかしながら、通信は間接的であってもよく、ある種のアプリケーションにおいては好適である。
【００６４】
本明細書において、本発明の範囲を説明するに際し、様々な通信およびタイミングを示しているが、それらは概要で、例示であり、限定するものではない。タイミングは、概要で、実質的なものを定義しているが、「実質的」および「約、大略」とは、プラス・マイナス１５から２０％を意味し、いくつかの実施例ではプラス・マイナス１０％を、そして他の実施例ではプラス・マイナス５％を、そしてプラス・マイナス1から２％を意味する。さらに、本発明の幾つかの実施形態では、特定の寸法、大きさそして形が示されているかもしれないが、それらは単に本発明の範囲を説明する目的のためだけであり、それらに限定することを意味していない。このように、示されているもの以外の他の寸法、大きさ、および／または形であっても、本発明の精神と範囲から逸脱せずに利用可能である。
【００６５】
ここで記述される本発明は、例えば、５Ｇ・ＮＲネットワークのような、他のネットワークやシステムに応用可能である。５Ｇ・ＮＲネットワークのケースでは、基地局は、ｇＮｏｄｅＢ基地局（しばしば単にｇＮｏｄｅＢと参照される）であり、ＵＥは、携帯電話、スマートフォン、ＵＳＢドングルのような、５Ｇ・ＮＲの移動型のハンドセット（携帯端末）である。
【００６６】
上記の数字や記述の中には、さまざまな時間（期間、時限、time periods）がＴ＝１、２、３などとして一般的に定義されている。これらの実施例では、これらの時間は、具体的な時間の長さ（量）を示すものではなく、これらの時間は継続的な（順番に発生する、連続的な）時間であり、つまり、Ｔ＝２は、Ｔ＝１の後の、具体的な値ではない時間であり、Ｔ＝３は、Ｔ＝２の後の、具体的な値ではない時間である。しかしながら、それらの時間は、特定の（具体的な）時間であってもよいことは認識されるべきである。そして、これらの時間は、継続的でなくてもよいことも認識されるべきである。例えば、図３（ｃ）では、Ｔ＝２は、Ｔ＝１の前に起こり、Ｔ＝４は、Ｔ＝３の前に起こることが可能である。すなわち、これらの実施例は、本発明を限定するものではない。
【００６７】
上記の記述と図面は、本発明の原理を説明するだけの目的であることが考慮されるべきである。本発明は、様々な形や大きさで形成されてもよく、本発明が、これらの記述された実施例に限定される意図はない。本発明の多数の応用が、当業者においては自明であろう。したがって、開示された特定の例、または示され記述された構造およびオペレーションそのものに本発明が限定されるものではない。むしろ、全ての適切な改変および均等なものは、本発明の範囲として採用され、それらの範囲内に含まれる。
【００６８】
上記には、衛星市場で使用されるロングタームエボリューション（ＬＴＥ）Ｅ−ＵＴＲＡＮ−ＮｏｄｅＢ（ｅＮｏｄｅＢ）が開示されている。このＬＴＥ−ｅＮｏｄｅＢは、いずれのユーザー端末（ＵＥ）（例えば携帯端末）も改変せずに、ＵＥのリリース年や、ネットワーク運用のための（運用会社の）技術とは独立して、膨大なチャンネルの待ち時間（レイテンシ）をサポートする。本システムは、ＬＴＥにおいて大きなチャンネル待ち時間をサポートするとともに、ＧＳＭ（登録商標）、５Ｇ−Ｎｅｗ−Ｒａｄｉｏ（ＮＲ）、またはＬＴＥにおいて使用される類似の手順を有する他のテクノロジーなどの、他の無線技術にも使用可能である。
【００６９】
上記には、第２のノードと通信するための第１のノードであって、第２のノードがデータを送信するための第１の時間（第１の期間、第１の時限、first time period）を確立（設定）し、第１の時間より前に開始される第２の時間（第２の期間、第２の時限、second time period）で前記データの受領確認シグナル（ＡＣＫ）を第２のノードに送信するように構成された処理装置（processing device）を含む第１のノードを有するシステムが記載されている。第１のノードは典型的にはベースステーション（基地局）であり、第２のノードは典型的にはターミナルステーション（端末）である。
【００７０】
また、上記には、ターミナルステーション（端末）と通信するためのベースステーション（基地局）であって、前記端末がデータを送信するための第１の時間（第１の時限、第１の期間）を確立（設定）し、前記第１の時間より前に開始される第２の時間（第２の時限、第２の期間）で前記データの受領確認シグナルを前記端末に送信するように構成された処理装置を有する基地局が開示されている。
【００７１】
前記処理装置は、前記基地局と前記端末との間の通信遅延に基づき、前記第２の時間を決定するように構成されていてもよい。前記処理装置が、前記端末が前記受領確認シグナルを受信することを予定している所定の時間（第３の時間、第３の期間、第３の時限、third time period）に、前記受領確認シグナルが前記端末に到着するように、前記第２の時間を決定してもよい。基地局が、前記第３の時間の後の、第４の時間（第４の期間、第４の時限、fourth time period）で前記端末から前記データを受信してもよい。前記第１の時間から前記第４の時間までの時間（全時間、経過時間）が、通信遅延により、予定されている時間より大きくてもよい。前記第２の時間から前記第３の時間までの時間（全時間、経過時間）が、通信遅延により、予定されている時間より大きくてもよい。基地局（ベースステーション）はｅＮｏｄｅＢを含んでもよい。また、上記の通信遅延は４０ミリ秒より大きくてもよい。
【００７２】
基地局は、ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）の再送信とエラー訂正プロトコルとを実行するステーションまたは処理装置を含んでいてもよい。当該基地局または処理装置は、過剰なチャンネル遅延を要因とする、前記端末における送信失敗の知覚を回避する、すなわち、端末における送信失敗をユーザーが認識することを回避するようにしてもよい。典型的には、基地局が、ｅＮｏｄｅＢを含み、端末が、ユーザー機器を含む。
【００７３】
上記には、端末（ターミナルステーション）と通信するための基地局（ベースステーション）、および基地局を含むシステムが開示されている。基地局の処理装置が、前記端末が物理ランダムアクセスチャンネル（ＰＲＡＣＨ）メッセージを送信するための第１の時間を確立（設定）し、第２の時間でランダムアクセス応答（ＲＡＲ）メッセージを前記端末に送信し、前記端末においてＲＡＲメッセージを受信するためのＲＡＲウィンドウを第３の時間の間、確立（設定）し、さらに、第４の時間の間、ＰＲＡＣＨウィンドウの間で前記ＰＲＡＣＨメッセージを受信するように処理を行い、処理装置は、そのような処理を行うように構成されている。この処理において、前記第２の時間は前記第４の時間の前に開始される。
【００７４】
前記処理装置は、さらに、前記基地局と前記端末との間の通信の遅延に基づき、前記第２の時間を決定するように構成されてもよい。前記処理装置は、前記端末における前記ＲＡＲウィンドウの間で、前記第３の時間の範囲内に、前記ＲＡＲメッセージが前記端末に到来するように、前記第２の時間を決定してもよい。当該基地局が、前記第１の時間の後の、前記ＰＲＡＣＨウィンドウの間に、前記第４の時間で、前記ＰＲＡＣＨメッセージを前記端末から受信してもよい。前記第１の時間から前記第４の時間までの時間（全時間、経過時間）、前記第２の時間から前記第４の時間までの時間、前記第１の時間から前記第３の時間までの時間が、通信の遅れにより、予定より大きくてもよい。
【００７５】
当該基地局が、ｅＮｏｄｅＢを含み、前記通信の遅れが４０ミリ秒より大きくてもよい。当該基地局が、ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）の再送信およびエラー訂正のプロトコルを実行してもよい。当該記基地局が、過剰なチャンネルの遅延による、前記前記端末における送信失敗が知覚されることを回避してもよい。当該基地局が、ｅＮｏｄｅＢを含み、前記端末が、ユーザー機器であってもよい。例えば、前記ユーザー機器は、移動装置（携帯端末）であってもよい。
【００７６】
前記処理装置が、さらに、前記携帯端末がＭｓｇ３通信を送信するための第５の時間（第５の期間、第５の時限、fifth time period）を確立（設定）するように構成されていてもよい。前記第５の時間は、前記第４の時間の後であってもよい。前記処理装置は、複数の前記第１の時間を確立（設定）するように構成され、前記端末は、前記ＰＲＡＣＨメッセージを定期的に送信してもよい。前記処理装置は、さらに、前記端末において前記ＰＲＡＣＨメッセージを送信するタイミングを調整する制御要素信号を生成するように構成されていてもよい。前記処理装置は、前記端末に、物理ダウンリンク制御チャンネル（ＰＤＣＣＨ）要求を送信するように構成されていてもよい。前記処理装置は、前記端末が、当該基地局のカバーエリアから他の基地局の他のカバーエリアへ、または他の基地局の他のカバーエリアから当該基地局のカバーエリアへ、と移動する際に、引継ぎを実行するように構成されていてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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