(57)【要約】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。
2009157124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【関連する出願】
【０００１】
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。
【技術分野】
【０００２】
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。
【背景技術】
【０００３】
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。【０００４】
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"）。【０００５】
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。【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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。【０００９】
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。【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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"）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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。【００１４】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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。【００１６】
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。【００１７】
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。【００１８】
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。【００１９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
（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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
（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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
（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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
（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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
（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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
（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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
（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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
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。
【図１】
2009157124.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年9月10日(2010.9.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【関連する出願】
【０００１】
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。
【技術分野】
【０００２】
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。
【背景技術】
【０００３】
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。
【０００４】
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"）。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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"）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
（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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
（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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
（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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
（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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
（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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
（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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
（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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009157124.tif 000028
【図２】
2009157124.tif 000029
【図３】
2009157124.tif 000030
【図４】
2009157124.tif 000031
【図５】
2009157124.tif 000032
【図６】
2009157124.tif 000033
【図７】
2009157124.tif 000034
【図８】
2009157124.tif 000035
【図９】
2009157124.tif 000036
【図１０】
2009157124.tif 000037
【図１１】
2009157124.tif 000038
【図１２】
2009157124.tif 000039
【図１３】
2009157124.tif 000040
【図１４】
2009157124.tif 000041
【図１５】
2009157124.tif 000042
【図１６】
2009157124.tif 000043
【図１７】
2009157124.tif 000044
【図１８】
2009157124.tif 000045
【図１９】
2009157124.tif 000046
【図２０】
2009157124.tif 000047
【図２１】
2009157124.tif 000048
【図２２】
2009157124.tif 000049
【図２３】
2009157124.tif 000050
【図２４】
2009157124.tif 000051
【図２５】
2009157124.tif 000052
【国際調査報告】
2009157124.tif 000053
2009157124.tif 000054