(57)【要約】  ２ステップのランダムアクセス手順または４ステップのランダムアクセス手順を実行して基地局装置との接続を確立する端末装置は、２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んだ第１のメッセージが送信され、かつ、基地局装置においてその第１のメッセージの受信に成功しなかった回数が所定回数を超えた場合に、４ステップのランダムアクセス手順において端末装置から基地局装置へ送信すべき第２のメッセージを送信する制御を行う。
2020166103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末装置であって、
２ステップのランダムアクセス手順または４ステップのランダムアクセス手順を実行して基地局装置との接続を確立する確立手段と、
前記確立手段によって前記２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んだ第１のメッセージが送信され、かつ、前記基地局装置において当該第１のメッセージの受信に成功しなかった回数が所定回数を超えた場合に、前記確立手段が前記４ステップのランダムアクセス手順において前記端末装置から前記基地局装置へ送信すべき第２のメッセージを送信する制御を行う制御手段と、
を有する端末装置。
【請求項２】
前記所定回数は、前記４ステップのランダムアクセス手順におけるランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数である、請求項１に記載の端末装置。
【請求項３】
前記所定回数は、前記４ステップのランダムアクセス手順におけるランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数と異なる回数である、請求項１に記載の端末装置。
【請求項４】
前記基地局装置と前記端末装置との通信は、使用可能な周波数帯域に含まれる複数の帯域幅部分の少なくともいずれかを用いて行われ、
前記所定回数は、前記複数の帯域幅部分のそれぞれについて定められ、
前記制御手段は、前記複数の帯域幅部分のうちで前記第１のメッセージを送信した帯域幅部分について定められた前記所定回数を、前記回数が超えた場合に、前記確立手段が前記第２のメッセージを送信する制御を実行する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の端末装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記基地局装置から、前記回数が前記所定回数を超えたことに応じて送信された指示を受信したことに応じて、前記確立手段が前記第２のメッセージを送信する制御を実行する、請求項１に記載の端末装置。
【請求項６】
端末装置であって、
２ステップのランダムアクセス手順または４ステップのランダムアクセス手順を実行して基地局装置との接続を確立する確立手段と、
前記確立手段によって前記２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んだ第１のメッセージが送信されてから、前記基地局装置からの当該第１のメッセージの受信に成功した場合に送信されるメッセージを受信せずに経過した時間が所定時間を超える場合に、前記確立手段が前記４ステップのランダムアクセス手順において前記端末装置から前記基地局装置へ送信すべき第２のメッセージを送信する制御を行う制御手段と、
を有する端末装置。
【請求項７】
前記所定時間は、前記４ステップのランダムアクセス手順におけるランダムアクセスプリアンブルの送信後に前記基地局装置が当該ランダムアクセスプリアンブルの受信に成功しなかったと判定するのに用いられる第１の時間、または、ランダムアクセスレスポンスに応じて送信されるメッセージの送信後に当該メッセージに関連する処理に失敗したと判定するのに用いられる第２の時間である、請求項６に記載の端末装置。
【請求項８】
前記所定時間は、前記４ステップのランダムアクセス手順におけるランダムアクセスプリアンブルの送信後に前記基地局装置が当該ランダムアクセスプリアンブルの受信に成功しなかったと判定するのに用いられる第１の時間と異なると共に、ランダムアクセスレスポンスに応じて送信されるメッセージの送信後に当該メッセージに関連する処理に失敗したと判定するのに用いられる第２の時間と異なる、第３の時間である、請求項６に記載の端末装置。
【請求項９】
前記基地局装置と前記端末装置との通信は、使用可能な周波数帯域に含まれる複数の帯域幅部分の少なくともいずれかを用いて行われ、
前記所定時間は、前記複数の帯域幅部分のそれぞれについて定められ、
前記制御手段は、前記複数の帯域幅部分のうちで前記第１のメッセージを送信した帯域幅部分について定められた前記所定時間を、前記経過した時間が超えた場合に、前記確立手段が前記第２のメッセージを送信する制御を実行する、
請求項６から８のいずれか１項に記載の端末装置。
【請求項１０】
前記第２のメッセージは、前記第１のメッセージで送信したプリアンブルである、請求項１から４または請求項６から９のいずれか１項に記載の端末装置。
【請求項１１】
前記第２のメッセージは、前記第１のメッセージで送信したプリアンブルとは異なるプリアンブルである、請求項１から４または請求項６から９のいずれか１項に記載の端末装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記基地局装置から、前記経過した時間が前記所定時間を超えたことに応じて送信された指示を受信したことに応じて、前記確立手段が前記第２のメッセージを送信する制御を実行する、請求項６に記載の端末装置。
【請求項１３】
前記第２のメッセージは、前記４ステップのランダムアクセス手順におけるランダムアクセスレスポンスの後に送信されるメッセージである、請求項５又は１２に記載の端末装置。
【請求項１４】
前記指示は、前記２ステップのランダムアクセス手順における前記第１のメッセージに対する応答メッセージに含まれる、請求項５、１２又は１３のいずれか１項に記載の端末装置。
【請求項１５】
前記応答メッセージの第１の部分の送信に第１の識別情報が用いられることにより前記指示が前記端末装置に通知され、
当該第１の識別情報は、前記第１のメッセージの受信に成功した場合の前記応答メッセージで前記第１の部分の送信に用いられる第２の識別情報とは異なる、請求項１４に記載の端末装置。
【請求項１６】
前記応答メッセージの第２の部分において第１の情報が送信されることにより前記指示が前記端末装置に通知され、
当該第１の情報は、前記第１のメッセージの受信に成功した場合の前記応答メッセージで前記第２の部分において送信される第２の情報とは異なる、請求項１４又は１５に記載の端末装置。
【請求項１７】
前記第１の情報は、前記４ステップのランダムアクセス手順におけるランダムアクセスレスポンスに対応する情報である、請求項１６に記載の端末装置。
【請求項１８】
端末装置から２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んで送信された第１のメッセージの受信に成功しなかった回数が所定回数を超えた場合に、前記端末装置が４ステップのランダムアクセス手順において送信すべき第２のメッセージを送信するように、前記所定回数を前記端末装置へ通知する通知手段を有する、基地局装置。
【請求項１９】
端末装置から２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んで第１のメッセージが送信されてから、当該第１のメッセージの受信に成功せずに経過した時間が所定時間を超える場合に、前記端末装置が４ステップのランダムアクセス手順において送信すべき第２のメッセージを送信するように、前記所定時間を前記端末装置へ通知する通知手段を有する、基地局装置。
【請求項２０】
前記第２のメッセージは、前記４ステップのランダムアクセス手順におけるランダムアクセスプリアンブルである、請求項１８又は１９に記載の基地局装置。
【請求項２１】
端末装置から２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んで送信された第１のメッセージについて、前記プリアンブルを検出すると共に前記所定の情報の受信に成功しなかった回数が所定回数を超えた場合に、前記端末装置が４ステップのランダムアクセス手順において送信すべき第２のメッセージを送信するように指示するメッセージを前記端末装置へ送信する送信手段を有する、基地局装置。
【請求項２２】
端末装置から２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んで第１のメッセージが送信されてから、当該プリアンブルを検出すると共に前記所定の情報の受信に成功せずに経過した時間が所定時間を超える場合に、前記端末装置が４ステップのランダムアクセス手順において送信すべき第２のメッセージを送信するように指示するメッセージを前記端末装置へ送信する送信手段を有する、基地局装置。
【請求項２３】
前記第２のメッセージは、前記４ステップのランダムアクセス手順におけるランダムアクセスレスポンスの後に送信されるメッセージである、請求項２１又は２２に記載の基地局装置。
【請求項２４】
２ステップのランダムアクセス手順または４ステップのランダムアクセス手順を実行して基地局装置との接続を確立することができる端末装置によって実行される制御方法であって、
前記２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んだ第１のメッセージを送信し、かつ、前記基地局装置において当該第１のメッセージの受信に成功しなかった回数が所定回数を超えた場合に、前記４ステップのランダムアクセス手順において前記端末装置から前記基地局装置へ送信すべき第２のメッセージを送信する制御を行うことを含む制御方法。
【請求項２５】
２ステップのランダムアクセス手順または４ステップのランダムアクセス手順を実行して基地局装置との接続を確立することができる端末装置によって実行される制御方法であって、
前記２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んだ第１のメッセージを送信してから、前記基地局装置からの当該第１のメッセージの受信に成功した場合に送信されるメッセージを受信せずに経過した時間が所定時間を超える場合に、前記４ステップのランダムアクセス手順において前記端末装置から前記基地局装置へ送信すべき第２のメッセージを送信する制御を行うことを含む、制御方法。
【請求項２６】
２ステップのランダムアクセス手順または４ステップのランダムアクセス手順を実行して基地局装置との接続を確立することができる端末装置に備えられたコンピュータに、
前記２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んだ第１のメッセージを送信し、かつ、前記基地局装置において当該第１のメッセージの受信に成功しなかった回数が所定回数を超えた場合に、前記４ステップのランダムアクセス手順において前記端末装置から前記基地局装置へ送信すべき第２のメッセージを送信する制御を行わせるプログラム。
【請求項２７】
２ステップのランダムアクセス手順または４ステップのランダムアクセス手順を実行して基地局装置との接続を確立することができる端末装置に備えられたコンピュータに、
前記２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んだ第１のメッセージを送信してから、前記基地局装置からの当該第１のメッセージの受信に成功した場合に送信されるメッセージを受信せずに経過した時間が所定時間を超える場合に、前記４ステップのランダムアクセス手順において前記端末装置から前記基地局装置へ送信すべき第２のメッセージを送信する制御を行わせるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端末装置、基地局装置、制御方法、及びプログラムに関し、より具体的には、ランダムアクセス手順の改善技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）において、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）や第５世代（５Ｇ）のＮｅｗ  Ｒａｄｉｏ（ＮＲ）等の無線通信システムの規格が策定されている。ＬＴＥやＮＲでは、端末装置と基地局装置との間の初期接続のためのランダムアクセス手順が規定されている。従来のランダムアクセス手順は、４ステップの処理が行われる。【０００３】
４ステップのランダムアクセス手順の処理例を図１に示す。４ステップのランダムアクセス手順では、まず、端末装置（User Equipment、ＵＥ）が、第１のメッセージ（メッセージ１）としてランダムアクセス（ＲＡ）プリアンブルを基地局装置へ送信する。ここで、基地局装置は、一例において、ＮＲの場合はｇＮＢ、ＬＴＥの場合はｅＮＢと表記される。なお、ＲＡプリアンブルは、所定の無線リソース（周波数−時間リソース）を用いて送信される。基地局装置は、ＲＡプリアンブルを検出すると、第２のメッセージ（メッセージ２）として、ＲＡレスポンスを端末装置へ送信する。メッセージ２には、端末装置が、メッセージ２を受信した後に送信すべき第３のメッセージ（メッセージ３）の送信に使用すべき無線リソースや信号送信時のパラメータの情報が含まれる。また、メッセージ２には、信号のタイミングを同期させるためのタイミングアドバンス（ＴＡ）等の各種情報が含まれる。端末装置は、その情報によって指定された無線リソースや各種情報を用いて、メッセージ３として、初期アクセスを確立するための所定の情報が、端末装置から基地局装置へ送信される。そして、基地局装置は、メッセージ３に応答して、第４のメッセージを端末装置へ送信する。これらの手順が行われることにより、端末装置と基地局装置との間の初期接続が確立される。【０００４】
一方、３ＧＰＰでは、初期接続手順に要する時間を短縮するために、図２に示すような２ステップのランダムアクセス手順の採用が検討されている（非特許文献１参照）。２ステップのランダムアクセス手順では、端末装置は、上述のメッセージ１及びメッセージ３に相当し、ＲＡプリアンブルと初期アクセスのための所定の情報を送信する物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）とを含んだメッセージＡを送信する。そして、基地局装置は、メッセージＡに応答して、上述のメッセージ２及びメッセージ４に相当するメッセージＢを送信するように構成される。２ステップのランダムアクセス手順では、このメッセージＡとメッセージＢの送受信が完了することにより、端末装置と基地局装置との間の接続が確立される。なお、以下では、２ステップのランダムアクセス手順を「２ステップＲＡＣＨ」と呼び、４ステップのランダムアクセス手順を「４ステップＲＡＣＨ」と呼ぶ場合がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】３ＧＰＰ、ＲＰ−１８２８９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
２ステップＲＡＣＨでは、メッセージＡの送信のために、無線リソース（時間・周波数・空間）や送信パラメータ（変調方式・符号化率・信号波形・プレコーダ等）を動的に割り当てることができない。このため、端末装置は、端末装置から基地局装置への上りリンクについて一定程度に良好な無線環境が得られることが想定して、メッセージＡを送信しうる。ここで、２ステップＲＡＣＨが常時使用される場合、実際の上りリンクの無線環境が想定された無線環境とは異なり２ステップＲＡＣＨが機能しない程度の無線環境であると、基地局装置がメッセージＡの受信に失敗し、接続を確立することができなくなりうる。この場合、端末装置は、メッセージＢが受信されるまでメッセージＡの送信を繰り返し試行しうる。しかしながら、無線環境が改善するまで基地局装置によるメッセージＡの受信が成功しない状況の場合、その無線環境が改善されるまでの間だけ、接続の確立が遅延してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、２ステップのランダムアクセス手順が使用される無線通信システムにおいて接続完了までの時間の長期化を防止する技術を提供する。【０００８】
本発明の一態様による端末装置は、２ステップのランダムアクセス手順または４ステップのランダムアクセス手順を実行して基地局装置との接続を確立する確立手段と、前記確立手段によって前記２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んだ第１のメッセージが送信され、かつ、前記基地局装置において当該第１のメッセージの受信に成功しなかった回数が所定回数を超えた場合に、前記確立手段が前記４ステップのランダムアクセス手順において前記端末装置から前記基地局装置へ送信すべき第２のメッセージを送信する制御を行う制御手段と、を有する。【０００９】
本発明の別の一態様による端末装置は、２ステップのランダムアクセス手順または４ステップのランダムアクセス手順を実行して基地局装置との接続を確立する確立手段と、前記確立手段によって前記２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んだ第１のメッセージが送信されてから、前記基地局装置からの当該第１のメッセージの受信に成功した場合に送信されるメッセージを受信せずに経過した時間が所定時間を超える場合に、前記確立手段が前記４ステップのランダムアクセス手順において前記端末装置から前記基地局装置へ送信すべき第２のメッセージを送信する制御を行う制御手段と、を有する。【００１０】
本発明の一態様による基地局装置は、端末装置から２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んで送信された第１のメッセージの受信に成功しなかった回数が所定回数を超えた場合に、前記端末装置が４ステップのランダムアクセス手順において送信すべき第２のメッセージを送信するように、前記所定回数を前記端末装置へ通知する通知手段を有する。【００１１】
本発明の別の一態様による基地局装置は、端末装置から２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んで第１のメッセージが送信されてから、当該第１のメッセージの受信に成功せずに経過した時間が所定時間を超える場合に、前記端末装置が４ステップのランダムアクセス手順において送信すべき第２のメッセージを送信するように、前記所定時間を前記端末装置へ通知する通知手段を有する。【００１２】
本発明のさらに別の一態様による基地局装置は、端末装置から２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んで送信された第１のメッセージについて、前記プリアンブルを検出すると共に前記所定の情報の受信に成功しなかった回数が所定回数を超えた場合に、前記端末装置が４ステップのランダムアクセス手順において送信すべき第２のメッセージを送信するように指示するメッセージを前記端末装置へ送信する送信手段を有する。【００１３】
本発明のさらなる別の一態様による基地局装置は、端末装置から２ステップのランダムアクセス手順におけるプリアンブルと接続確立のための所定の情報とを含んで送信された第１のメッセージについて、前記プリアンブルを検出すると共に前記所定の情報の受信に成功しなかった回数が所定回数を超えた場合に、前記端末装置が４ステップのランダムアクセス手順において送信すべき第２のメッセージを送信するように指示するメッセージを前記端末装置へ送信する送信手段を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、２ステップのランダムアクセス手順が使用される無線通信システムにおいて接続完了までの時間の長期化を防止することができる。【００１５】
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
【図１】４ステップのランダムアクセス手順の流れを概略的に示す図である。
【図２】２ステップのランダムアクセス手順の流れを概略的に示す図である。
【図３】使用可能な周波数帯域と帯域幅部分との関係の例を示す図である。
【図４】無線通信システムの構成例を示す図である。
【図５】端末装置及び基地局装置のハードウェア構成例を示す図である。
【図６】端末装置の機能構成例を示す図である。
【図７】無線通信システムで実行される処理の流れの例を示す図である。
【図８】無線通信システムで実行される処理の流れの例を示す図である。
【図９】無線通信システムで実行される処理の流れの例を示す図である。
【図１０】端末装置の機能構成例を示す図である。
【図１１】無線通信システムで実行される処理の流れの例を示す図である。
【図１２】無線通信システムで実行される処理の流れの例を示す図である。
【図１３】無線通信システムで実行される処理の流れの例を示す図である。
【図１４】端末装置の機能構成例を示す図である。
【図１５】基地局装置の機能構成例を示す図である。
【図１６Ａ】無線通信システムで実行される処理の流れの例を示す図である。
【図１６Ｂ】無線通信システムで実行される処理の流れの例を示す図である。
【図１７Ａ】無線通信システムで実行される処理の流れの例を示す図である。
【図１７Ｂ】無線通信システムで実行される処理の流れの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【００１８】
（システム構成）
本実施形態に係る無線通信システムの構成例を図４に示す。本システムは、一例において５Ｇのセルラ通信システムである。ただし、これに限られず、本システムは、例えば５Ｇ以降の後継のセルラ通信システムであってもよいし、セルラ以外の無線通信システムであってもよい。本システムは、基地局装置４０１と端末装置４０２及び端末装置４０３とを含んで構成される。なお、図４では、説明を簡単にするために、１つの基地局装置と２つの端末装置のみを示しているが、これらの装置の数は限定されるものではなく、より多くの基地局装置及び端末装置が当然に存在してもよく、また、端末装置は１つのみであってもよい。
【００１９】
基地局装置と端末装置との間の通信は、一例において、システムで使用可能な周波数帯域（システム帯域幅、基地局チャネル帯域幅）のうちの少なくとも一部であるBandwidth part（以下では、「帯域幅部分」と呼ぶ。）を用いて行われる。この帯域幅部分の構成例について、図３を用いて説明する。端末装置（ＵＥ）は、それぞれ、システム帯域幅の範囲内で、最大４つの帯域幅部分を設定することができ、そのうちの１つをアクティブな状態として基地局装置と通信を行う。端末装置は、このような帯域幅部分を用いることにより、常に全システム帯域幅を変復調する必要がなくなり、アクティブな帯域幅部分のみを変復調することによって、基地局装置と通信することができる。
【００２０】
本実施形態に係る端末装置４０２及び端末装置４０３は、図２に示すような２ステップＲＡＣＨ又は図１に示すような４ステップＲＡＣＨを実行することによって、基地局装置４０１との接続を確立する。なお、２ステップＲＡＣＨによれば、端末装置と基地局装置とがそれぞれ１回のメッセージを送信するのみで接続が確立されるため、４ステップＲＡＣＨと比較して、短時間で端末装置と基地局装置との間の接続を確立することができる。一方、２ステップＲＡＣＨでは、端末装置が上述のようなメッセージＡを送信するが、基地局装置は、メッセージＡのプリアンブル部分を検出することができたとしても、ＰＵＳＣＨ部分の復調・復号に失敗し、その結果、メッセージＡに対する応答であるメッセージＢを送信することができないことがありうる。特に、ＰＵＳＣＨ部分は、無線リソースや送信パラメータが適切に設定されない状態で送信されることが想定されるため、基地局装置が、４ステップＲＡＣＨのメッセージ３の受信に成功するような無線環境においても、そのＰＵＳＣＨ部分の受信に失敗することがありうる。したがって、端末装置が、常時２ステップＲＡＣＨを実行する場合、４ステップＲＡＣＨであれば接続成功する環境においても接続が確立されず、接続が確立可能な通信環境となるまでメッセージＡの送信を繰り返すことになり、接続確立までの時間が長期化しうる。また、端末装置が常に４ステップＲＡＣＨを実行する場合、２ステップＲＡＣＨでの接続確立に成功することができる環境においても、４ステップＲＡＣＨが行われることにより、接続確立までの時間が不必要に長期化してしまいうる。
【００２１】
これに対して、本実施形態では、端末装置が、２ステップＲＡＣＨのメッセージＡを送信後に、基地局装置がそのメッセージＡの受信に成功しない場合、処理を４ステップＲＡＣＨへ移行させる（４ステップＲＡＣＨにフォールバックする）。例えば、端末装置は、基地局装置においてメッセージＡの受信に成功しないまま（端末装置がメッセージＢを受信しないまま）、メッセージＡの送信回数が所定回数に達したことに基づいて、フォールバック処理を実行する。また、端末装置は、メッセージＡを送信後、基地局装置においてメッセージＡの受信に成功しないまま（端末装置がメッセージＢを受信しないまま）経過した時間が、所定時間に達したことに基づいて、フォールバック処理を実行する。また、基地局装置は、例えば、メッセージＡのプリアンブル部分を検出したが、ＰＵＳＣＨ部分の受信（復調・復号）に失敗した回数が所定回数に達した場合や、プリアンブル部分の検出後にＰＵＳＣＨ部分の受信に成功しないまま経過した時間が所定時間に達した場合に、端末装置へ、４ステップＲＡＣＨを実行するように指示を送信しうる。
【００２２】
これによれば、端末装置が、２ステップＲＡＣＨでの接続確立ができない状態において２ステップＲＡＣＨを継続することを防ぎ、４ステップＲＡＣＨへのフォールバックによって、接続確立までの時間の長期化を防ぐことができる。また、端末装置は、初期的に２ステップＲＡＣＨによって接続を試行することにより、２ステップＲＡＣＨでの接続が可能な環境においては、基地局装置との接続を短い時間で確立することが可能となる。
【００２３】
以下では、このような処理を実行する装置の構成と、処理の流れのいくつかの実施形態について説明する。
【００２４】
＜実施形態１＞
本実施形態では、端末装置が、２ステップＲＡＣＨでメッセージＡを送信した回数をカウントし、その回数が所定回数に達したことに応じて、２ステップＲＡＣＨを終了し、４ステップＲＡＣＨでの接続処理を開始する。
【００２５】
（装置構成）
図５に、本実施形態に係る端末装置及び基地局装置のハードウェア構成例を示す。端末装置及び基地局装置は、一例において、プロセッサ５０１、ＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３、記憶装置５０４、及び通信回路５０５を有する。端末装置では、例えばＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３及び記憶装置５０４のいずれかに記録された、上述のような端末装置の各機能を実現するプログラムがプロセッサ５０１により実行される。同様に、基地局装置では、例えばＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３及び記憶装置５０４のいずれかに記録された、上述のような基地局装置の各機能を実現するプログラムがプロセッサ５０１により実行される。なお、プロセッサ５０１は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）等の１つ以上のプロセッサでありうる。
【００２６】
端末装置及び基地局装置は、例えばプロセッサ５０１により通信回路５０５を制御して、相手装置（例えば、端末装置にとっては基地局装置、基地局装置にとっては端末装置やネットワークノード）との間の通信を行う。なお、図５では、端末装置及び基地局装置は、１つの通信回路５０５を有するような概略図を示しているが、これに限られない。例えば、端末装置は、基地局装置との通信用の通信回路と、例えば無線ＬＡＮ等の通信用の通信回路とを有していてもよい。また、基地局装置は、例えば、端末装置との通信用の通信回路と、ネットワークノードとの通信用の通信回路とを有してもよい。
【００２７】
なお、端末装置及び基地局装置は、各機能を実行する専用のハードウェアを備えてもよいし、一部をハードウェアで実行し、プログラムを動作させるコンピュータでその他の部分を実行してもよい。また、全機能がコンピュータとプログラムにより実行されてもよい。
【００２８】
図６に、本実施形態に係る端末装置の機能構成例を示す。端末装置は、その機能として、通信制御部６０１、接続処理部６０２、メッセージ送信回数保持部６０３、フォールバック判定部６０４、及び閾値取得部６０５を有する。なお、端末装置は、一般的な端末装置としての更なる機能を当然に有しうるが、ここでは説明を簡単にするために省略している。
【００２９】
通信制御部６０１は、端末装置が基地局装置との間で実行する通信（例えば５Ｇの通信規格に準拠した無線通信）を制御する。通信制御部６０１は、例えば、基地局装置との間の通信を実行するための各種制御を実行する。通信制御部６０１は、一例において、５Ｇ規格に準拠した無線通信のための各種制御を実行する。接続処理部６０２は、通信制御部６０１を介して、２ステップＲＡＣＨ又は４ステップＲＡＣＨを実行することにより、基地局装置との間の接続を確立する。２ステップＲＡＣＨから４ステップＲＡＣＨへのフォールバック処理は、例えば接続処理部６０２によって実行されうる。メッセージ送信回数保持部６０３は、通信制御部６０１を介してメッセージＡが送信された回数を保持する。メッセージ送信回数保持部６０３は、例えば２ステップＲＡＣＨでの接続処理を開始する時点で回数を０にリセットし、基地局装置からメッセージＢを受信しない間に、メッセージＡを送信した回数をカウントする。フォールバック判定部６０４は、メッセージ送信回数保持部６０３が保持している、メッセージＡの送信回数が所定回数に達したか否かを判定し、その送信回数が所定回数に達した場合に、４ステップＲＡＣＨへのフォールバックを行うと判定する。フォールバック判定部６０４は、その判定結果を接続処理部６０２に入力し、接続処理部６０２は、４ステップＲＡＣＨへのフォールバックを行うべきとの判定結果を取得したことに応じて、４ステップＲＡＣＨでの接続処理を開始する。すなわち、接続処理部６０２は、４ステップＲＡＣＨへのフォールバックを行うべきとの判定結果を取得したことに応じて、４ステップＲＡＣＨのランダムアクセスプリアンブル（メッセージ１）を基地局装置へ送信する。その後は、４ステップＲＡＣＨの処理に従って、接続処理が実行される。
【００３０】
閾値取得部６０５は、上述の４ステップＲＡＣＨへのフォールバックを行うか否かの判定に用いられる所定回数の情報を、例えば通信制御部６０１を介して基地局装置から取得する。この所定回数は、例えば、４ステップＲＡＣＨにおけるランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数でありうる。４ステップＲＡＣＨでは、端末装置は、この最大送信回数だけランダムアクセスプリアンブルを送信したにも関わらず、基地局装置からのランダムアクセスレスポンスを受信しなかった場合には、ランダムアクセスに失敗したと判定する。従来の４ステップＲＡＣＨにおけるランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数の情報を流用することにより、所定回数の通知に関して、基地局装置の動作を従来から変更する必要がなくなる。４ステップＲＡＣＨにおけるランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数は、例えば、ブロードキャスト信号によって基地局装置から複数の端末装置へ一斉に通知される。なお、所定回数は、個別シグナリングによって端末装置に通知されてもよい。また、所定回数は、ランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数とは異なる値であってもよい。例えば、所定回数は、ランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数より小さい値として特定されうる。この場合も、所定回数は、例えばブロードキャスト信号によって１つ以上の端末装置のそれぞれに一斉に通知されてもよいし、個別シグナリングによってそれぞれの端末装置に個別に通知されてもよい。なお、所定回数は、例えば事前に定められていてもよく、その場合は、閾値取得部６０５は省略されてもよい。
【００３１】
端末装置は、例えば、閾値取得部６０５が取得した所定回数に達するまで２ステップＲＡＣＨのメッセージＡを送信することによって基地局装置との接続確立を試行する。そして、端末装置は、メッセージＡの送信回数が所定回数に達する前にメッセージＢを受信した場合には、これにより、２ステップＲＡＣＨでの接続処理によって基地局装置との接続を確立することができる。一方、端末装置は、メッセージＢを受信しないまま、メッセージＡの送信回数が所定回数に達した場合には、２ステップＲＡＣＨの処理を終了し、４ステップＲＡＣＨの処理を開始する。この場合、端末装置は、４ステップＲＡＣＨのランダムアクセスプリアンブル（メッセージ１）を送信して、基地局装置との接続を試行する。なお、端末装置は、メッセージ１の送信後にメッセージ２を受信しなかった場合、メッセージ１を再送する。このときの再送は、再送回数が、例えば、４ステップＲＡＣＨのランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数に達するまで行われうる。これによれば、４ステップＲＡＣＨによって接続確立に成功する確率を向上させることができる。なお、上述の所定回数（「ｍ」とする）が４ステップＲＡＣＨのランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数（「ｎ」とする）より少ない回数である場合には、メッセージ１の再送は、（ｎ−ｍ）回に達するまで行われてもよい。この場合、２ステップＲＡＣＨのメッセージＡの送信回数と４ステップＲＡＣＨのメッセージ１の送信回数の総和が、４ステップＲＡＣＨのメッセージ１の最大送信回数までに抑えることができる。このため、２ステップＲＡＣＨの処理から４ステップＲＡＣＨの処理へのフォールバックが行われたとしても、４ステップＲＡＣＨのみを用いる場合と比して、接続確立までの時間が長期化することを防ぐことができる。
【００３２】
なお、上述の所定回数は、端末装置に対して設定されている帯域幅部分のそれぞれについて設定されていてもよい。この場合、閾値取得部６０５は、端末装置に対して設定されている帯域幅部分のそれぞれについての所定回数を取得しうる。なお、帯域幅部分のそれぞれについて４ステップＲＡＣＨのランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数が設定される場合には、その回数が所定回数として用いられてもよいし、それとは異なる回数が所定回数として用いられてもよい。端末装置は、自装置に対して設定されている帯域幅部分のうち１つの（アクティブな）帯域幅部分においてメッセージＡを送信する。そして、端末装置は、基地局装置からのメッセージＢを受信しないまま、そのメッセージＡの送信回数がその帯域幅部分についての所定回数に達した場合に、４ステップＲＡＣＨへのフォールバックを行う。なお、基地局装置は、各帯域幅部分についての所定回数を、ブロードキャスト信号によって１つ以上の端末装置へ一斉に通知してもよいし、個別シグナリングによって端末装置のそれぞれに対して別個に通知してもよい。
【００３３】
なお、上述の各処理においては、基地局装置は、４ステップＲＡＣＨの最大送信回数を端末装置へ通知するのと同じ文脈で、各種所定回数を通知することができるため、従来の構成をそのまま流用することができる。このため、基地局装置の機能構成例については省略する。
【００３４】
（処理の流れ）
続いて、本実施形態に係る処理の流れの例について、図７〜図９を用いて説明する。図７は、４ステップＲＡＣＨのランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数が上述の所定回数として利用される場合の処理の例を示している。また、図８は、４ステップＲＡＣＨのランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数と異なる回数が、上述の所定回数として利用される場合の処理の例を示している。また、図９は、帯域幅部分のそれぞれに対して所定回数が設定される場合の例を示している。
【００３５】
図７では、端末装置は、４ステップＲＡＣＨのランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数（ｎ）の情報を、所定回数の情報として、例えば基地局装置から送信されたブロードキャスト信号から取得する。また、図８では、端末装置は、４ステップＲＡＣＨのランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数（ｎ）と異なる回数の閾値（ｍ）の情報を、所定回数の情報として、例えば基地局装置から送信されたブロードキャスト信号から取得する。なお、端末装置は、例えば位置登録時などの接続処理によって他の基地局装置などから、個別シグナリングによってこの回数の閾値（ｍ）の情報を取得してもよい。なお、このランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数と異なる閾値のことを、図８では、フォールバック閾値と表現している。図９では、各帯域幅部分に対してフォールバック閾値が設定され、各帯域幅部分に対する所定回数の情報として、その値が基地局装置から端末装置へ通知される例を示している。なお、ランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数が帯域幅部分ごとに設定されてもよく、図９の例では、帯域幅部分ごとのランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数が、各帯域幅部分に対する所定回数の情報として、基地局装置から端末装置へ通知されてもよい。なお、所定回数は、例えば端末装置の製造時や無線通信システムの設定時などのタイミングで事前に端末装置に設定されていてもよく、この場合、基地局装置から端末装置へ所定回数の情報が通知されなくてもよい。
【００３６】
端末装置は、２ステップＲＡＣＨの開始時に、メッセージＡの送信回数を０回にリセットし、メッセージＡを送信する度に、送信回数の値をカウントアップし、その値を保持する。端末装置は、例えば、ランダムアクセスプリアンブルの送信機会（ランダムアクセスプリアンブルの送信用の周波数・時間リソース）において、メッセージＡのプリアンブル部分が送信されるように、メッセージＡを送信する。そして、端末装置は、メッセージＡの送信後、基地局装置からメッセージＡへの応答であるメッセージＢが送信されてくるのを待ち受ける。端末装置は、メッセージＢを受信していない場合には、次のランダムアクセスプリアンブルの送信機会においてプリアンブル部分が送信されるように、メッセージＡを再送する。端末装置は、メッセージＡを再送するごとに送信回数の値をカウントアップし、カウントアップを行う度に、その値が所定回数に達したかを判定する。そして、端末装置は、送信回数の値が所定回数に達した場合に、メッセージＡの送信を終了し、以降、基地局装置との接続のための処理を４ステップＲＡＣＨのランダムアクセス動作に変更する。端末装置は、４ステップＲＡＣＨのランダムアクセス動作を開始すると、４ステップＲＡＣＨのメッセージ１（ランダムアクセスプリアンブル）を送信し、基地局装置から４ステップＲＡＣＨのメッセージ２（ランダムアクセスレスポンス）が到来するのを待ち受ける。端末装置がメッセージ２を受信した後は、４ステップＲＡＣＨのメッセージ３及びメッセージ４が端末装置と基地局装置との間で送受信され、端末装置と基地局装置との間の接続が確立される。
【００３７】
図７の例では、端末装置は、送信したメッセージＡに対してメッセージＢを受信しなかった場合に、メッセージＡの送信回数がランダムアクセスプリアンブルの最大送信回数（ｎ）となるまで、メッセージＡの再送を繰り返す。すなわち、端末装置は、メッセージＡを、最大でｎ回送信する。そして、端末装置は、メッセージＡをｎ回送信したことに応じて、メッセージＡの送信を終了し、その時点で基地局装置との間の接続が確立されていない場合には、４ステップＲＡＣＨを開始する。同様に、図８の例では、端末装置は、送信したメッセージＡに対してメッセージＢを受信しなかった場合に、メッセージＡの送信回数がフォールバック判定閾値（ｍ）となるまで、メッセージＡの再送を繰り返す。すなわち、端末装置は、メッセージＡを、最大でｍ回送信する。そして、端末装置は、メッセージＡをｍ回送信したことに応じて、メッセージＡの送信を終了し、その時点で基地局装置との間の接続が確立されていない場合には、４ステップＲＡＣＨを開始する。図９の例では、端末装置がどの帯域幅部分を使用するかによって、フォールバック閾値が異なる。図９の例では、端末装置が、第１の帯域幅部分（ＢＷＰ＃１）を用いてメッセージＡを送信するものとする。この場合、端末装置は、送信したメッセージＡに対してメッセージＢを受信しなかった場合に、メッセージＡの送信回数が、第１の帯域幅部分についてのフォールバック判定閾値（ｍ1）となるまで、メッセージＡの再送を繰り返す。なお、端末装置は、自装置がメッセージＡの送信に使用していない帯域幅部分（ＢＷＰ＃０、ＢＷＰ＃２、ＢＷＰ＃３）に関するフォールバック判定閾値（ｍ0、ｍ2、ｍ3）は、４ステップＲＡＣＨへのフォールバックの判定には用いない。端末装置は、メッセージＡを第１の帯域幅部分でｍ1回送信したことに応じて、メッセージＡの送信を終了し、その時点で基地局装置との間の接続が確立されていない場合には、４ステップＲＡＣＨを開始する。例えば、端末装置は、第１の帯域幅部分で、ランダムアクセスプリアンブルの送信を開始する。
【００３８】
なお、上述の処理において、メッセージＡの送信回数は、例えば２ステップＲＡＣＨの開始時に１回にリセットされてもよく、その場合、端末装置は、メッセージＡの送信回数が所定回数を超えた場合に、２ステップＲＡＣＨを停止する。すなわち、最初のメッセージＡの送信後に、送信回数がカウントアップされて「２」となる。この結果、例えば図７の例において、メッセージＡがｎ回送信された時点で、この送信回数がｎ＋１となり、所定回数を超える。このため、端末装置は、メッセージＡの送信回数を１にリセットしてカウントアップする場合は、その送信回数が所定回数を超えたことに応じて、２ステップＲＡＣＨを終了することで、上述の処理と同様の処理を実行することができる。さらに、メッセージＡの送信回数の値を、所定回数にリセットし、メッセージＡの送信ごとに、その送信回数の値をカウントダウンするようにしてもよい。このように、上述の例は一例であり、メッセージＡが所定回数だけ送信された場合に、２ステップＲＡＣＨを終了するような、様々な構成が用いられうる。
【００３９】
本実施形態によれば、メッセージＡの最大送信回数が設定されることにより、端末装置は、２ステップＲＡＣＨで基地局装置との接続を確立することができない場合に、４ステップＲＡＣＨを実行する。これにより、端末装置が基地局装置との接続の確立に成功する確率を向上させることができる。また、端末装置は、初期的に２ステップＲＡＣＨを用いることにより、通信環境が良好な場合に、基地局装置との接続を迅速に確立することができる。
【００４０】
＜実施形態２＞
本実施形態では、端末装置が、２ステップＲＡＣＨでメッセージＡを送信した後の経過時間が所定時間に達したことに応じて、２ステップＲＡＣＨを終了し、４ステップＲＡＣＨでの接続処理を開始する。
【００４１】
（装置構成）
図１０に、本実施形態に係る端末装置の機能構成例を示す。なお、ハードウェア構成例は、図５と同様であるため、ここでの説明については省略する。端末装置は、その機能として、通信制御部１００１、接続処理部１００２、経過時間測定部１００３、フォールバック判定部１００４、及び閾値取得部１００５を有する。なお、端末装置は、一般的な端末装置としての更なる機能を当然に有しうるが、ここでは説明を簡単にするために省略している。
【００４２】
通信制御部１００１及び接続処理部１００２は、それぞれ、上述の通信制御部６０１及び接続処理部６０２と同様である。経過時間測定部１００３は、通信制御部１００１を介してメッセージＡが送信された後に、経過した時間を保持する。経過時間測定部１００３は、例えば、２ステップＲＡＣＨを開始する際に０にリセットされ、メッセージＡが送信されたことに応じてスタートするタイマーを保持し、基地局装置からメッセージＢを受信しない状態で経過した時間に応じてそのタイマーを更新する。フォールバック判定部１００４は、経過時間測定部１００３が保持している、メッセージＡの送信後の経過時間が所定時間に達したか否かを判定し、その経過時間が所定時間に達した場合に、４ステップＲＡＣＨへのフォールバックを行うと判定する。フォールバック判定部１００４は、その判定結果を接続処理部１００２に入力し、接続処理部１００２は、４ステップＲＡＣＨへのフォールバックを行うべきとの判定結果を取得したことに応じて、４ステップＲＡＣＨでの接続処理を開始する。すなわち、接続処理部１００２は、４ステップＲＡＣＨへのフォールバックを行うべきとの判定結果を取得したことに応じて、４ステップＲＡＣＨのランダムアクセスプリアンブル（メッセージ１）を基地局装置へ送信する。その後は、４ステップＲＡＣＨの処理に従って、接続処理が実行される。
【００４３】
閾値取得部１００５は、上述の４ステップＲＡＣＨへのフォールバックを行うか否かの判定に用いられる所定時間の情報を、例えば通信制御部１００１を介して基地局装置から取得する。この所定時間は、例えば、４ステップＲＡＣＨにおいて使用されるタイマーで指定されうる。４ステップＲＡＣＨでは、ra-ResponseWindow、及び、ra-ContentionResolutionTimerという２つのタイマーが存在する。ra-ResponseWindowは、端末装置が、ランダムアクセスプリアンブルを送信した後、ランダムアクセスレスポンスを受信しないまま、ra-ResponseWindowで指定される時間が経過した場合に、ランダムアクセスプリアンブルが基地局装置に届かなかったと判定するのに使用される。また、ra-ContentionResolutionTimerは、端末装置が、ランダムアクセスレスポンスを受信したことに応じてメッセージ３を送信した後に、メッセージ４を受信しないまま、ra-ContentionResolutionTimerで指定される時間が経過した場合に、ランダムアクセス（Contention Resolution）に失敗したと判定するのに使用される。そして、端末装置は、本実施形態に係る所定時間として、ra-ResponseWindow又はra-ContentionResolutionTimerを使用しうる。これによれば、従来の４ステップＲＡＣＨにおけるタイマーの値を流用することができるため、所定時間の通知に関して、基地局装置の動作を従来から変更する必要がなくなる。これらの４ステップＲＡＣＨのタイマー値は、例えば、ブロードキャスト信号によって基地局装置から複数の端末装置へ一斉に通知される。なお、所定時間は、個別シグナリングによって端末装置に通知されてもよい。また、所定時間は、上述の４ステップＲＡＣＨのタイマーとは異なる値であってもよい。例えば、所定時間は、上述の４ステップＲＡＣＨのタイマーより小さい値として特定されうる。また、所定時間は、上述の４ステップＲＡＣＨのタイマーより大きい値として特定されてもよい。この場合も、所定時間は、例えばブロードキャスト信号によって１つ以上の端末装置のそれぞれに一斉に通知されてもよいし、個別シグナリングによってそれぞれの端末装置に個別に通知されてもよい。なお、所定時間は、例えば事前に定められていてもよく、その場合は、閾値取得部１００５は省略されてもよい。
【００４４】
端末装置は、例えば、メッセージＡの送信後、閾値取得部１００５が取得した所定時間に達するまで待機し、その所定時間内にメッセージＢが基地局装置から受信されるのを待ち受けることにより、基地局装置との接続確立を試行する。そして、端末装置は、メッセージＡの送信後の経過時間が所定時間に達する前にメッセージＢを受信した場合には、これにより、２ステップＲＡＣＨでの接続処理によって基地局装置との接続を確立することができる。一方、端末装置は、メッセージＢを受信しないまま、メッセージＡの送信後の経過時間が所定時間に達した場合には、２ステップＲＡＣＨの処理を終了して、４ステップＲＡＣＨの処理を開始する。この場合、端末装置は、４ステップＲＡＣＨのランダムアクセスプリアンブル（メッセージ１）を送信して、基地局装置との接続を試行する。
【００４５】
なお、上述の所定時間は、端末装置に対して設定されている帯域幅部分のそれぞれについて設定されていてもよい。この場合、閾値取得部１００５は、端末装置に対して設定されている帯域幅部分のそれぞれについての所定時間を取得しうる。なお、帯域幅部分のそれぞれについて４ステップＲＡＣＨの上述のタイマー値が個別に設定される場合には、そのタイマー値が所定時間として用いられてもよいし、それとは異なる値が所定時間として用いられてもよい。端末装置は、自装置に対して設定されている帯域幅部分のうち１つの（アクティブな）帯域幅部分においてメッセージＡを送信する。そして、端末装置は、基地局装置からのメッセージＢを受信しないまま、メッセージＡの送信後の経過時間がその帯域幅部分についての所定時間に達した場合に、４ステップＲＡＣＨへのフォールバックを行う。なお、基地局装置は、各帯域幅部分についての所定時間を、ブロードキャスト信号によって１つ以上の端末装置へ一斉に通知してもよいし、個別シグナリングによって端末装置のそれぞれに対して別個に通知してもよい。
【００４６】
所定時間は、例えば、メッセージＡの最初の送信時からの時間に関連しうる。すなわち、端末装置は、メッセージＡを最初に送信してからの経過時間を計測し、その経過時間が所定時間に達するまでは、繰り返しメッセージＡを送信してもよい。この場合、端末装置は、２回目以降のメッセージＡの送信時に、経過時間測定部１００３が保持している経過時間の値をクリアしないようにしうる。また、所定時間は、例えば、上述の実施形態１のようにしてメッセージＡを所定回数だけ繰り返して送信した場合に、メッセージＡの最後の送信時からの時間に関連しうる。この場合、端末装置は、例えば、メッセージＡの送信周期より長い所定時間を有するとすると、メッセージＡを送信する度に、経過時間測定部１００３が保持している経過時間の値をクリアし、都度、メッセージＡの送信後からの時間を計測しうる。
【００４７】
なお、上述の各処理においては、基地局装置は、４ステップＲＡＣＨの各タイマーを端末装置へ通知するのと同じ文脈で、各種所定時間を通知することができるため、従来の構成をそのまま流用することができる。このため、基地局装置の機能構成例については省略する。
【００４８】
（処理の流れ）
続いて、本実施形態に係る処理の流れの例について、図１１〜図１３を用いて説明する。図１１は、４ステップＲＡＣＨで用いられるタイマー値（ra-ContentionResolutionTimer）が上述の所定時間として利用される場合の処理の例を示している。また、図１２は、４ステップＲＡＣＨで用いられるタイマー値と異なる値が、上述の所定時間として利用される場合の処理の例を示している。また、図１３は、帯域幅部分のそれぞれに対して所定時間が設定される場合の例を示している。
【００４９】
図１１では、端末装置は、４ステップＲＡＣＨで用いられるタイマー値（ここではra-ContentionResolutionTimerであるが、ra-ResponseWindowであってもよい）の情報を、所定時間の情報として、例えば基地局装置から送信されたブロードキャスト信号から取得する。また、図１２では、端末装置は、４ステップＲＡＣＨで用いられるタイマー値と異なる時間の閾値（ｐ）の情報を、所定時間の情報として、例えば基地局装置から送信されたブロードキャスト信号から取得する。なお、端末装置は、例えば位置登録時などの接続処理によって他の基地局装置などから、個別シグナリングによってこの時間の閾値（ｐ）の情報を取得してもよい。なお、この４ステップＲＡＣＨで用いられるタイマー値と異なる時間の閾値のことを、図１２では、タイマー閾値と表現している。図１３では、各帯域幅部分に対してタイマー閾値が設定され、各帯域幅部分に対する所定時間の情報として、その値が基地局装置から端末装置へ通知される例を示している。なお、４ステップＲＡＣＨで用いられるタイマー値が帯域幅部分ごとに設定されてもよく、図１３の例では、帯域幅部分ごとの４ステップＲＡＣＨで用いられるタイマー値が、各帯域幅部分に対する所定時間の情報として、基地局装置から端末装置へ通知されてもよい。なお、所定時間は、例えば端末装置の製造時や無線通信システムの設定時などのタイミングで事前に端末装置に設定されていてもよく、この場合、基地局装置から端末装置へ所定時間の情報が通知されなくてもよい。
【００５０】
端末装置は、メッセージＡの送信時に０からスタートするタイマーを起動し、時間の経過と共にその値を更新する。端末装置は、例えば、ランダムアクセスプリアンブルの送信機会（ランダムアクセスプリアンブルの送信用の周波数・時間リソース）において、メッセージＡのプリアンブル部分が送信されるように、メッセージＡを送信する。そして、端末装置は、メッセージＡの送信後、基地局装置からメッセージＡへの応答であるメッセージＢが送信されてくるのを待ち受ける。このとき、端末装置は、メッセージＢを受信しないまま経過した時間が所定時間に達したかを判定する。そして、端末装置は、経過時間（タイマー値）が所定時間に達した場合に、２ステップＲＡＣＨを終了し、以降、基地局装置との接続のための処理を４ステップＲＡＣＨのランダムアクセス動作に変更する。端末装置は、４ステップＲＡＣＨのランダムアクセス動作を開始すると、４ステップＲＡＣＨのメッセージ１（ランダムアクセスプリアンブル）を送信し、基地局装置から４ステップＲＡＣＨのメッセージ２（ランダムアクセスレスポンス）が到来するのを待ち受ける。端末装置がメッセージ２を受信した後は、４ステップＲＡＣＨのメッセージ３及びメッセージ４が端末装置と基地局装置との間で送受信され、端末装置と基地局装置との間の接続が確立される。
【００５１】
図１１の例では、端末装置は、メッセージＡの送信後、メッセージＢを受信しないままに経過した時間が、ra-ContentionResolutionTimerで示される時間に達した（又は超えた）場合に、２ステップＲＡＣＨの処理を終了し、４ステップＲＡＣＨを開始する。同様に、図１２の例では、端末装置は、メッセージＡの送信後、メッセージＢを受信しないままに経過した時間が、タイマー閾値（ｐ）で示される時間に達した（又は超えた）場合に、２ステップＲＡＣＨの処理を終了し、４ステップＲＡＣＨを開始する。図１３の例では、端末装置がどの帯域幅部分を使用するかによって、タイマー閾値が異なる。図１３の例では、端末装置が、第１の帯域幅部分（ＢＷＰ＃１）を用いてメッセージＡを送信するものとする。この場合、端末装置は、送信したメッセージＡの送信後に、メッセージＢを受信しないままに経過した時間がタイマー閾値（ｐ1）で示される時間に達した（又は超えた）場合に、２ステップＲＡＣＨの処理を終了し、４ステップＲＡＣＨを開始する。なお、端末装置は、自装置がメッセージＡの送信に使用していない帯域幅部分（ＢＷＰ＃０、ＢＷＰ＃２、ＢＷＰ＃３）に関するタイマー閾値（ｐ0、ｐ2、ｐ3）は、４ステップＲＡＣＨへのフォールバックの判定には用いない。端末装置は、メッセージＡを第１の帯域幅部分でした場合には、４ステップＲＡＣＨを開始したことに応じて、第１の帯域幅部分で、ランダムアクセスプリアンブルの送信を開始する。
【００５２】
本実施形態によれば、メッセージＡの送信後にメッセージＢが受信されないまま経過した時間が一定値に達したことによって２ステップＲＡＣＨを終了する閾値を設けることにより、端末装置は、２ステップＲＡＣＨで基地局装置との接続を一定時間にわたって確立することができない場合に、４ステップＲＡＣＨを実行する。この結果、端末装置が基地局装置との接続の確立に成功する確率を向上させることができ、また、接続が確立されるまでの期間が不必要に長期化するのを防ぐことができる。また、端末装置は、初期的に２ステップＲＡＣＨを用いることにより、通信環境が良好な場合に、基地局装置との接続を迅速に確立することができる。
【００５３】
＜実施形態３＞
本実施形態では、基地局装置が、メッセージＡに含まれるプリアンブルの検出に成功した場合に、その後のＰＵＳＣＨ部分の復調に成功しなかった場合、端末装置に４ステップＲＡＣＨを実行するように指示する。これにより、基地局装置が、プリアンブル部分を検出できるが、ＰＵＳＣＨの情報を受信できない程度の無線環境下において、端末装置に４ステップＲＡＣＨを実行させることができる。このとき、基地局装置は、メッセージＢにおいて上述の指示を送信すると共に、４ステップＲＡＣＨのメッセージ２相当の情報を端末装置へ送信する。これにより、端末装置は、４ステップＲＡＣＨの処理をメッセージ３から開始することができる。このため、２ステップＲＡＣＨの結果を一部利用して、４ステップＲＡＣＨによって接続が確立されるまでの時間を短縮することができる。
【００５４】
（装置構成）
図１４に、本実施形態に係る端末装置の機能構成例を示す。また、図１５に、本実施形態に係る基地局装置の機能構成例を示す。なお、端末装置及び基地局装置のハードウェア構成例は、図５と同様であるため、ここでの説明については省略する。
【００５５】
端末装置は、その機能として、通信制御部１４０１、接続処理部１４０２、及び受信メッセージ判定部１４０３を有する。なお、端末装置は、一般的な端末装置としての更なる機能を当然に有しうるが、ここでは説明を簡単にするために省略している。基地局装置は、通信制御部１５０１、接続処理部１５０２、受信成否判定部１５０３、及び、送信メッセージ決定部１５０４を有する。なお、基地局装置は、一般的な基地局装置としての更なる機能を当然に有しうるが、ここでは説明を簡単にするために省略している。
【００５６】
端末装置の通信制御部１４０１は、上述の通信制御部６０１と同様である。接続処理部１４０２は、２ステップＲＡＣＨと４ステップＲＡＣＨとの少なくともいずれかを用いて基地局装置との接続を確立する点で、上述の接続処理部６０２と同様である。ただし、本実施形態では、基地局装置から受信したメッセージに基づいて、基地局装置がメッセージＡのプリアンブル部分の受信に成功しながらもＰＵＳＣＨ部分の受信に成功しなかった場合に、接続処理部１４０２は、２ステップＲＡＣＨを終了して、４ステップＲＡＣＨを開始する。受信メッセージ判定部１４０３は、基地局装置から受信したメッセージに基づいて、２ステップＲＡＣＨから４ステップＲＡＣＨへ切り替えるか否かを判定する。
【００５７】
基地局装置の通信制御部１５０１は、基地局装置が端末装置との間で実行する通信（例えば５Ｇの通信規格に準拠した無線通信）を制御する。通信制御部１５０１は、例えば、端末装置との間の通信を実行するための各種制御を実行する。通信制御部１５０１は、一例において、５Ｇ規格に準拠した無線通信のための各種制御を実行する。接続処理部１５０２は、通信制御部１５０１を介して、端末装置が開始した２ステップＲＡＣＨ又は４ステップＲＡＣＨを実行することにより、端末装置との間の接続を確立する。例えば、接続処理部１５０２は、通信制御部１５０１を介して受信したランダムアクセス手順のためのメッセージに対して、応答メッセージを送信することによって、端末装置との接続を確立するための制御を実行する。なお、応答メッセージの内容は、送信メッセージ決定部１５０４によって決定される。受信成否判定部１５０３は、端末装置からのメッセージの受信に成功したか否かを判定する。受信成否判定部１５０３は、例えば、２ステップＲＡＣＨのメッセージＡの受信に成功したか否か、また、メッセージＡのうちのプリアンブル部分の受信にのみ成功したか、プリアンブル部分に加えてＰＵＳＣＨ部分の受信にも成功したかを判定する。
【００５８】
送信メッセージ決定部１５０４は、受信成否判定部１５０３による判定結果に基づいて、接続処理部１５０２によって端末装置へ送信させるべきメッセージを決定する。例えば、送信メッセージ決定部１５０４は、メッセージＡのプリアンブル部分及びＰＵＳＣＨ部分の両方の受信に成功したと受信成否判定部１５０３が判定した場合、フォールバックを指示しないメッセージＢを送信すると決定する。また、例えば、送信メッセージ決定部１５０４は、メッセージＡのプリアンブル部分の受信に成功したが、ＰＵＳＣＨ部分の受信に失敗したと受信成否判定部１５０３が判定した場合、フォールバックを指示するメッセージＢを送信すると決定する。
【００５９】
送信メッセージ決定部１５０４は、ＰＤＣＣＨ（物理下りリンク制御チャネル）部分とＰＤＳＣＨ（物理下りリンク共有チャネル）部分とを含んだメッセージを送信する。ここで、メッセージＢは、ＰＤＳＣＨに含められて送信される。このとき、フォールバック指示は、例えば、メッセージＢ内に含められた情報要素によって端末装置へ通知されうる。この場合、端末装置は、メッセージＢを復調することにより、フォールバック指示があったか否かを判定することができる。なお、送信メッセージ決定部１５０４は、メッセージＡのプリアンブル部分は検出したが、ＰＵＳＣＨ部分の受信に失敗したと受信成否判定部１５０３が判定した場合には、４ステップＲＡＣＨのメッセージ２相当の情報を送信しうる。メッセージ２相当の情報は、例えば、４ステップＲＡＣＨにおけるメッセージ３の送信に必要な無線リソースの割当情報を含む。これにより、基地局装置がメッセージＡのプリアンブル部分は検出したがＰＵＳＣＨ部分の受信に失敗した場合に、端末装置は、４ステップＲＡＣＨをメッセージ３の送信から開始することができる。
【００６０】
また、フォールバック指示は、例えばＰＤＣＣＨの送信時のスクランブリングに用いられる情報等を用いて黙示的に端末装置へ通知されてもよい。従来、４ステップＲＡＣＨのランダムアクセスレスポンス（メッセージ２）が送信される無線リソースは、識別情報（Random Access-Radio Network Temporary Identifier、ＲＡ−ＲＮＴＩ）によってスクランブリングされたＰＤＣＣＨによって端末装置に通知される。このとき、ＲＡ−ＲＮＴＩの値は、ランダムアクセスプリアンブルが使用した無線リソースの位置に応じて決定される。本実施形態では、フォールバックを指示しない場合は第１のＲＡ−ＲＮＴＩを利用してＰＤＣＣＨ部分のスクランブリングを行い、フォールバックを指示する場合は第２のＲＡ−ＲＮＴＩを利用してＰＤＣＣＨ部分のスクランブリングを行う。これにより、端末装置は、ＰＤＣＣＨのスクランブリングが第１のＲＡ−ＲＮＴＩと第２のＲＡ−ＲＮＴＩとのいずれによって行われているかを判定することにより、フォールバックが指示されたか否かを判別することができる。なお、送信メッセージ決定部１５０４は、メッセージＡのプリアンブル部分及びＰＵＳＣＨ部分の両方の受信に成功したと受信成否判定部１５０３が判定した場合には、ＰＤＳＣＨ部分においてメッセージＢを送信する。一方、送信メッセージ決定部１５０４は、メッセージＡのプリアンブル部分は検出したが、ＰＵＳＣＨ部分の受信に失敗したと受信成否判定部１５０３が判定した場合には、ＰＤＳＣＨ部分において、４ステップＲＡＣＨのメッセージ２相当の情報を送信しうる。メッセージ２相当の情報は、例えば、４ステップＲＡＣＨにおけるメッセージ３の送信に必要な無線リソースの割当情報を含む。端末装置は、ＰＤＣＣＨの復調を、第１のＲＡ−ＲＮＴＩと第２のＲＡ−ＲＮＴＩとを用いて実行し、第１のＲＡ−ＲＮＴＩで復調成功した場合には、メッセージＢの受信処理を実行し、第２のＲＡ−ＲＮＴＩで復調成功した場合には、ランダムアクセスレスポンスの受信処理を実行する。
【００６１】
なお、送信メッセージ決定部１５０４は、例えば、実施形態１のように、プリアンブル部分を所定回数検出しながらもＰＵＳＣＨ部分の受信に成功しなかった場合に、フォールバックを指示するメッセージを送信してもよい。また、送信メッセージ決定部１５０４は、例えば、実施形態２のように、プリアンブル部分を検出しながらＰＵＳＣＨ部分の受信に成功しなかったタイミングから、所定時間だけ経過しても、ＰＵＳＣＨ部分の受信成功に至らなかった場合に、フォールバックを指示するメッセージを送信してもよい。
【００６２】
（処理の流れ）
続いて、本実施形態に係る処理の流れの例について、図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７Ａ及び図１７Ｂを用いて説明する。
【００６３】
図１６Ａ及び図１６Ｂは、メッセージＢの情報要素としてフォールバック指示の有無を示す場合の例を示している。図１６Ａは、基地局装置が、メッセージＡのプリアンブルの検出とＰＵＳＣＨの復調に成功した場合の処理の流れを示している。この場合、基地局装置は、フォールバック指示の含まれないメッセージＢを端末装置へ送信する。端末装置は、このメッセージＢを受信すると、２ステップＲＡＣＨが成功及び完了したと判定することができる。一方、図１６Ｂは、基地局装置が、メッセージＡのプリアンブルの検出に成功しながらも、ＰＵＳＣＨの復調に失敗した場合の処理の流れを示している。なお、図１６Ｂの例では、基地局装置は、メッセージＡのプリアンブルの検出に所定回数成功しながらもＰＵＳＣＨの復調に成功しなかった場合に、端末装置へフォールバック指示を含んだメッセージＢを送信する。なお、ここでの所定回数は１回であってもよいし、また、基地局装置は、プリアンブルの検出に成功してＰＵＳＣＨの復調に成功しなかった時点から所定時間経過してもＰＵＳＣＨの復調に成功しなかった場合に、フォールバック指示を含んだメッセージＢを送信しうる。なお、基地局装置は、プリアンブルごとに、ＰＵＳＣＨの復調に成功しなかった回数や、ＰＵＳＣＨの復調に成功しなかったタイミングからの経過時間を管理し、プリアンブルごとに、フォールバック指示を行うか否かを判定する。ここでのメッセージＢには、４ステップＲＡＣＨのメッセージ３を送信するための無線リソースを指定する情報（メッセージ２に対応する情報）が含まれる。これにより、端末装置は、フォールバック指示を含んだメッセージＢを受信した場合に、４ステップＲＡＣＨのメッセージ１〜２を省略して、メッセージ３を送信することができる。
【００６４】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、基地局装置が、フォールバック指示の有無を、ＰＤＣＣＨをスクランブリングするのに使用されるＲＡ−ＲＮＴＩによって黙示的に端末装置へ通知する場合の例を示している。図１７Ａは、基地局装置が、メッセージＡのプリアンブルの検出とＰＵＳＣＨの復調に成功した場合の処理の流れを示している。この場合、基地局装置は、第１のＲＡ−ＲＮＴＩ（ＲＡ−ＲＮＴＩ＃０）を用いてスクランブリングしたＰＤＣＣＨ部分と、メッセージＢを含んだＰＤＳＣＨ部分とを送信する。端末装置は、第１のＲＡ−ＲＮＴＩ（ＲＡ−ＲＮＴＩ＃０）と第２のＲＡ−ＲＮＴＩ（ＲＡ−ＲＮＴＩ＃１）のそれぞれによって、ＰＤＣＣＨ部分の復調を試行する。この場合、第１のＲＡ−ＲＮＴＩによる復調には成功し、第２のＲＡ−ＲＮＴＩによる復調には失敗する。このため、端末装置は、基地局装置がメッセージＡのプリアンブルの検出とＰＵＳＣＨの復調に成功したと判定し、その後のＰＤＳＣＨによって、メッセージＢの受信処理を実行する。図１７Ｂの例では、基地局装置は、メッセージＡのプリアンブルの検出に所定回数成功しながらもＰＵＳＣＨの復調に成功しなかった場合に、第２のＲＡ−ＲＮＴＩを用いてスクランブリングしたＰＤＣＣＨ部分と、ランダムアクセスレスポンスを含んだＰＤＳＣＨ部分とを送信する。なお、ここでの所定回数は１回であってもよいし、また、基地局装置は、プリアンブルの検出に成功してＰＵＳＣＨの復調に成功しなかった時点から所定時間経過してもＰＵＳＣＨの復調に成功しなかった場合に、第２のＲＡ−ＲＮＴＩを用いてスクランブリングしたＰＤＣＣＨ部分と、ランダムアクセスレスポンスを含んだＰＤＳＣＨ部分とを送信しうる。なお、基地局装置は、プリアンブルごとに、ＰＵＳＣＨの復調に成功しなかった回数や、ＰＵＳＣＨの復調に成功しなかったタイミングからの経過時間を管理し、プリアンブルごとに、フォールバック指示を行うか否かを判定する。端末装置は、第１のＲＡ−ＲＮＴＩ（ＲＡ−ＲＮＴＩ＃０）と第２のＲＡ−ＲＮＴＩ（ＲＡ−ＲＮＴＩ＃１）のそれぞれによって、ＰＤＣＣＨ部分の復調を試行する。この場合、第１のＲＡ−ＲＮＴＩによる復調には失敗し、第２のＲＡ−ＲＮＴＩによる復調には成功する。このため、端末装置は、基地局装置がメッセージＡのプリアンブルの検出に所定回数成功しながらもＰＵＳＣＨの復調に成功しなかったと判定し、その後のＰＤＳＣＨによって、ランダムアクセスレスポンスの受信処理を実行する。ランダムアクセスレスポンスには、４ステップＲＡＣＨのメッセージ３を送信するための無線リソースを指定する情報が含まれるため、端末装置は、フォールバック指示を含んだメッセージＢを受信した場合に、４ステップＲＡＣＨのメッセージ１〜２を省略して、メッセージ３を送信することができる。
【００６５】
以上のように、本実施形態によれば、基地局装置が、メッセージＡのプリアンブル部分を検出しながらも、ＰＵＳＣＨ部分の復調に失敗する状態となった場合に、フォールバック指示を端末装置へ送信する。本実施形態では、基地局装置が４ステップＲＡＣＨへのフォールバック指示を行う場合には、端末装置から送信されたプリアンブル部分の検出には成功しているため、端末装置が４ステップＲＡＣＨにおけるランダムアクセスプリアンブルを送信する必要はない。このため、基地局装置は、フォールバック指示の際に、メッセージ３で使用すべき無線リソースを指定する情報やランダムアクセスレスポンスを端末装置へ送信する。これにより、端末装置は、２ステップＲＡＣＨを終了して４ステップＲＡＣＨを開始する際に、メッセージ３から開始することができる。このため、端末装置と基地局装置との接続が確立されるまでの時間を短縮することができる。
【００６６】
なお、実施形態３は、例えば、上述の実施形態１及び２と組み合わせて使用してもよい。例えば、端末装置は、自装置がメッセージＡを送信した回数が第１の所定回数に達しても接続の確立に成功していない場合に、自律的に４ステップＲＡＣＨへのフォールバックを実行し、また、基地局装置は、その端末装置からのメッセージＡのプリアンブル部分の検出に成功した回数が第２の所定回数に達しながらも、ＰＵＳＣＨ部分の復調に成功していない場合に、端末装置にフォールバックを指示してもよい。なお、第２の所定回数は第１の所定回数より少ない回数でありうる。また、端末装置は、自装置がメッセージＡを送信してからの経過時間が第１の所定時間に達しても接続の確立に成功していない場合に、自律的に４ステップＲＡＣＨへのフォールバックを実行し、また、基地局装置は、その端末装置からのメッセージＡのプリアンブル部分の検出に成功してからの経過時間が第２の所定時間に達しながらも、ＰＵＳＣＨ部分の復調に成功していない場合に、端末装置にフォールバックを指示してもよい。この場合、第２の所定時間は、第１の所定時間より短い時間でありうる。これにより、基地局装置がプリアンブル部分の検出に成功しない状態に端末装置が自律的に４ステップＲＡＣＨへのフォールバックを実行し、基地局装置がプリアンブル部分の検出に成功した場合には、端末装置に対して早期にフォールバックを指示することができる。
【００６７】
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
【００６８】
本願は、２０１９年２月１３日提出の米国仮特許出願第６２／８０５０５９号を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
【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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【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１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【国際調査報告】
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