CN104718712A - 用于在使用波束赋型的系统中进行系统接入的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于向上接入的方法和装置，并且根据本发明的一个实施例的用于向上接入的方法能够包括以下步骤：从基站接收同步信道、广播控制信道和辅基准信号；通过使用同步信道、广播控制信道和辅基准信号中的至少一个的接收结果来选择传送向上接入信号的发射波束；通过使用所选择的发射波束来传送向上接入信号；以及，从基站接收作为对于向上接入信号的响应的接入响应和控制信道的初始建立信息。根据本发明的一个实施例，向上接入步骤能够有效地执行波束选择。

Description

用于在使用波束赋型的系统中进行系统接入的方法和装置
技术领域
本发明涉及系统接入方法和装置。
背景技术
随着智能电话机的出现，移动通信订户的平均数据使用量呈指数地增加并且促进对高数据速率的更强的需求。典型地，能够以增加频率带宽或者提高频率利用效率这样的方式来实现高数据速率。在后者情况中，当前一代通信技术几乎已经达到频率利用效率的理论极限，难以通过技术改进来进一步提高频率利用效率。因此，增加数据速率的可行的方式是扩展用于数据服务的频带。这时，应当考虑可用的频带。因为在当前的频率分布策略之下限制了经由1GHz的带宽中的可用于宽带通信的频带，所以建议使用经由30GHz的毫米波段来用于无线通信。然而，这样的高频带通信具有随着传播距离增加信号衰减显著地增加的缺点。详细地，当频率增加时，传播路径损失增加并且传播距离减小，导致服务覆盖范围的减小。解决该问题的有前景的技术之一是将发射/接收功率集中到较窄的空间以提高发射/接收效率的波束赋型。
图1是图示出利用阵列天线支持波束赋型的基站100和移动台150的图。参考图1，基站100能够使用阵列天线110和112来传送改变下行链路发射波束120的方向的数据。而且，移动台150能够接收改变接收波束170的方向的数据。
在使用波束赋型技术的通信系统中，基站100和移动台150选择各种发射波束方向和接收波束方向中示出最好的信道条件的发射波束120和接收波束170来提供数据服务。这样的过程被等同地应用到用于从移动台150向基站100传送数据的上行链路信道以及用于从基站向移动台传送数据的下行链路信道。
假定基站100的发射波束方向的数量是N，并且移动台150的接收波束方向的数量是M。在该情况下，用于选择最好的下行链路发射/接收方向的最简单的方法是基站100尝试来至少M次地在N个独立的发射方向上传送预定信号，并且移动台150尝试来使用M个接收波束170接收N个发射波束120。
在该情况下，基站100必须传送特定基准信号至少N×M次，并且移动台150必须接收基准信号N×M次以测量接收信号强度。移动台150可以选择示出最高测量值的方向来作为最好的发射波束方向和接收波束方向的组合。基站100在每个可用方向上至少传送信号一次的过程被称作波束扫频(beamsweeping)，并且移动台150将最好的发射和接收波束方向组合的过程被称作波束选择。选择最好的下行链路发射波束和最好的下行链路接收波束(在下文中，被称为发射波束和接收波束)的该过程能够被等同地应用到用于从移动台150向基站100传送数据的上行链路传输过程。
在普通蜂窝式系统中，基站100在基站100的整个覆盖区域内传送诸如同步信道(SCH)和广播信道(BCH)之类的公共控制信道。基站100还必须接收在覆盖区域内传送的上行链路接入信道(随机接入信道(RACH))。在如图1所示的使用波束赋型技术的通信系统中，基站100必须以上述波束扫频方式在每个可用方向上至少传送以上信道一次，以在基站100的整个覆盖区域内传送SCH和BCH。而且，为了接收在基站100的整个覆盖区域内传送的上行链路接入信道，基站100必须尝试以波束扫频方式在每个可用方向上至少接收上行链路接入信道一次。
发明内容
技术问题
已经提出本发明来解决以上问题并且本发明目标在于提供用于有效选择波束的随机接入方法和装置。
解决方案
根据本发明的一个方面，一种移动台的上行链路接入方法包括：从基站接收同步信道和广播控制信道；基于接收同步信道和广播控制信道中的至少一个的结果来选择用于传送上行链路接入信号的发射波束；使用所选择的发射波束来传送上行链路接入信号；以及接收响应于上行链路接入信号的、来自基站的接入响应和控制信道初始配置信息。
根据本发明的一个方面，一种移动台的连接配置方法包括：接收接入响应和控制信道初始配置信息；基于控制信道初始配置信息来传送上行链路控制信道；基于在所接收的接入响应中包括的调度信息来传送连接请求消息；以及接收竞争解决和连接配置信息。
根据本发明的另一个方面，一种用于执行上行链路接入的移动台包括：通信单元，接收同步信道、广播控制信道和第二基准信号；以及控制单元，基于接收同步信号、广播控制信道和第二基准信号的结果来选择用于传送上行链路接入信号的发射波束。通信单元通过所选择的发射波束来传送上行链路接入信号，并且接收响应于上行链路接入信号的、来自基站的接入响应和控制信道初始配置信息。
根据本发明的一个方面，一种移动台包括：通信单元，接收接入响应和控制信道初始配置信息，基于所接收的控制信道初始配置信息来传送上行链路控制信道，基于在所接收的接入响应中包括的调度信息来传送连接请求消息，并且从基站接收竞争解决和连接配置消息。
根据本发明的另一个方面，一种基站的上行链路接入响应方法包括：从移动台接收上行链路接入信号；根据上行链路接入信号获得最好的下行链路发射波束；以及通过由下行链路发射波束指示符指示的下行链路发射波束来传送响应信号。
根据本发明的另一个方面，一种用于执行上行链路接入响应的基站包括：通信单元，从移动台接收上行链路接入信号；和控制单元，根据上行链路接入信号获得下行链路发射波束指示符。通信单元通过由下行链路发射波束指示符指示的下行链路发射波束来传送响应信号和控制信道初始配置信息。
根据本发明的另一个方面，一种基站的连接配置方法包括：从移动台接收上行链路控制信道和连接请求消息；以及传送竞争解决和连接配置消息。
根据本发明的又一个方面，一种用于执行上行链路配置的基站包括：通信单元，接收上行链路控制信道和连接请求消息，并且传送竞争解决和连接配置消息。
有益效果
本发明的随机接入方法和装置就在上行链路接入过程中有效地选择波束方面是有利的。
附图说明
图1是图示出利用阵列天线支持波束赋型的基站100和移动台150的图。
图2是图示出根据本发明的实施例的基于波束赋型而操作的通信系统的帧结构的图。
图3是图示出根据本发明的实施例的用于基站的信道传输中的发射和接收波束的图。
图4a是图示出使用在本发明中提出的多个波束宽度来传送/接收同步信道、广播控制信道和DL窄波束基准信号的过程的图。
图4b是图示出根据本发明的实施例的由利用多个波束宽度而操作的基站所使用的帧结构的图。
图5a是图示出根据本发明的实施例的传送/接收UL接入信号的过程的图。
图5b是图示出根据本发明的实施例的由利用多个波束宽度而操作的基站所使用的帧结构的图。
图6是图示出根据本发明的实施例的携带窄发射波束群组信息的帧结构的图。
图7a是图示出在基站401和移动台405之间交换与所传送/接收的UL接入信号相对应的响应信号的过程的图。
图7b是图示出根据本发明的实施例的具有用于传送/接收接入响应信号的资源区域的帧结构的图。
图8a是图示出在接入过程中基于在基站401和移动台405之间交换的信息来建立连接的过程的图。
图8b是图示出包括用于图8的过程中的资源的帧结构的图。
图9是图示出根据本发明的实施例的基站401的接入响应过程的流程图。
图10是图示出根据本发明的实施例的移动台405的UL接入信号传输过程的流程图。
图11是图示出根据本发明的实施例的基站401和移动台405的配置的框图。
具体实施方式
将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。
可以省略对于合并于此的公知功能和结构的详细描述以避免模糊本发明的主题。这目地在于省略不必要的描述以便使本发明的主题清楚。
出于同样的理由，在附图中一些要素被夸大、省略或简化，并且在实践中，要素可以具有与附图中示出的那些不同的大小和/或形状。贯穿附图使用相同的附图标记来指代相同的或类似的部分。
在下文中参考附图做出对根据本发明的实施例的上行链路接入方法和装置的描述。
用于以波束扫频方式传送同步信道和广播信道以及接收上行链路接入信道的发射/接收操作的次数与存在于基站的覆盖范围之中的发射和接收波束的数量成比例。因此，减小广播类型信道和接入信道的发射/接收开销的最简单的方法是利用更小数量的发射和接收波束来支持基站的整个覆盖区域。为了实现这一点，有必要加宽每一个发射和接收波束的波束宽度。例如，为了利用两个发射或接收波束来覆盖60度扇区，必须利用30度的波束宽度来形成每一个发射和接收波束。
然而，当波束宽度被加宽时，波束赋型效果与波束宽度成反比例地降低。也就是说，波束赋型效果随着波束宽度减小而增加。如果波束宽度被减小以提高波束赋型效果，则覆盖基站的服务区域所必需的发射和接收波束的数量成比例地增加，以便增加广播类型信道传输开销。也就是说，波束赋型效果和广播信道传输开销具有折中关系。
为了有效地克服该问题，能够考虑将用于传送广播信道和接收接入信道的波束宽度以及用于传送/接收用户数据的波束宽度分集。例如，可以在60度扇区中使用具有30度的波束宽度的发射波束来用于广播信道以及具有10度的波束宽度的发射波束来用于用户数据。在如在以上示例中使用多个波束宽度的情况下，具有相对宽的波束宽度的发射波束被称作宽波束或粗糙波束。相反，具有相对窄的波束宽度的发射波束被称作窄波束或精细波束。
为了在使用多个波束宽度的波束赋型系统中开始数据发射/接收，首先进行使用宽波束传送同步信道和广播信道的过程。通过利用宽波束的上行链路接入过程，在宽波束之中选择最好的发射和接收波束(宽波束选择过程)。之后，通过选择最好的窄波束的过程(窄波束选择过程)来最终选择用于数据通信的窄波束。由于在传送/接收信号时使用不同的波束宽度，所以通过两个波束选择过程来确定用于数据通信的波束的过程造成数据信道配置延迟并且增加系统复杂性。
本发明提出用于发射机和接收机的有效的波束选择过程，以在利用多个波束宽度基于波束赋型而操作的系统中配置通信信道。
而且，本发明提出一种用于使用具有一个或多个波束宽度的发射/接收波束来有效地执行上行链路接入过程和连接配置过程的方法。
而且，本发明提出一种用于利用具有不同的波束宽度的发射/接收波束来通过上行链路接入信道接入信号发射/接收以及用于传送/接收对于上行链路接入或连接配置消息的响应信号的方法。
而且，本发明提出一种用于在上行链路接入信号发射/接收之后连同接入响应信号一起传送用于连接建立过程的上行链路/下行链路控制信道的初始建立信息的方法。
而且，本发明提出一种用于通过连接建立过程在完成信道配置时向移动台配置新的控制信道信息的方法。
而且，本发明提出一种用于移动台使用多个接收波束来接收由基站使用宽发射波束传送的同步信道和广播控制信道以及使用窄发射波束传送的窄波束基准信号，以及使用以上信息来有效地传送上行链路接入信号的方法。
而且，本发明提出一种用于移动台传送包括关于最好的下行链路宽波束或最好的下行链路窄波束群组的信息的上行链路接入信号的方法。
而且，本发明提出一种用于移动台接收接入响应并且另外地使用上行链路发射/接收波束信息和与接入响应信号一起传送的控制信道初始建立配置信息来传送详细的下行链路波束信息和信道信息的方法。
图2是图示出根据本发明的实施例的基于波束赋型而操作的通信系统的帧结构的图。参考图2，帧包括被分类为下行链路(DL)持续时间和上行链路(UL)持续时间的多个子帧。在图2中，DL和UL持续时间在时间轴上是离散的。根据本发明的替换实施例，DL和UL持续时间可以在频率轴上是离散的。在这里，DL持续时间的一部分被定义为同步/广播信道区域210。同步/广播信道区域210包括用于在基站和移动台之间传送同步信号的同步信道(SCH)区域和用于在基站的整个覆盖范围内广播控制信息的广播信道(BCH)区域。DL持续时间的一部分被定义为用于传送DL发射窄波束基准信号(NB-RS)的持续时间220。在图2的帧结构中，UL持续时间的一部分被用作UL控制块230。UL控制块230可以携带UL接入信号、DL信道质量信息、DL最好的窄波束信息和DL混合ARQ(HARQ)确认信号。
图3是图示出根据本发明的实施例的用于基站的信道传输中的发射和接收波束的图。根据该实施例，基站300使用具有相对宽的波束宽度的宽波束(WB1、WB2、WB3和WB4)来传送DL同步信道和DL广播控制信道。基站300使用具有相对窄的波束宽度的窄波束(NB1a、NB1b、NB1c、NB1d和NB1e)来传送DL窄波束基准信号(NB-RS)或DL数据信道。基站300还使用如同DL同步信道和DL广播控制信道的宽波束(WB1、WB2、WB3和WB4)或者使用如同DL数据信道的窄波束(NB1a、NB1b、NB1c、NB1d和NB1e)来接收UL接入信号。基站300使用具有如同DL数据信道的窄波束的窄波束(NB1a、NB1b、NB1c、NB1d和NB1e)来接收UL数据信道。
在图3的实施例中，在用于基站的DL发射的波束宽度等同于用于UL信号接收的波束宽度的假设下做出描述。然而，根据替换实施例，可以在下行链路和上行链路中使用具有不同波束宽度的发射/接收波束。
根据本发明的实施例，通过接入响应信号所配置的初始UL/DL控制信道是在其上可能在移动台之间发生竞争的信道。在多个移动台使用同一控制信道的情况下，可能不正确地接收信道。在下面，提出用于通过连接建立过程在完成信道配置时向移动台配置新的无竞争控制信道信息的方法。
根据本发明的实施例，基站使用宽波束来传送同步信道和广播控制信道并且使用窄波束来传送用于DL窄波束的基准信号，并且使用宽波束或窄波束来接收UL接入信道。根据本发明的实施例，基站可以使用在UL接入信道中包括的最好的DL宽波束信息或窄波束群组信息来选择用于传输对上行链路接入的响应的DL窄波束或DL宽波束。根据实施例，接入响应可以包括用于连接建立过程的最好的UL窄波束信息和UL/DL控制信道初始建立信息。根据本发明的实施例，基站可以通过连接建立过程在完成信道配置时向移动台配置新的无竞争控制信道信息。
根据实施例，移动台可以使用多个接收波束来接收由基站使用宽发射波束传送的同步信道和广播控制信道以及使用窄发射波束传送的窄波束基准信号。移动台可以使用以上信息来有效地传送UL接入信号。根据本发明的实施例，移动台可以把最好的DL宽波束信息或最好的DL窄波束群组信息包括在UL接入信号内。根据本发明的实施例，移动台可以在接收接入响应之后使用UL发射/接收波束信息和与接入响应信号一起传送的控制信道初始建立配置信息来传送详细的DL波束信息和信道信息。
图4a是图示出在本发明中提出的使用多个波束宽度来传送/接收同步信道、广播控制信道和DL窄波束基准信号的过程的图。
参考图4a，在步骤402，基站401在基站的整个覆盖区域内使用多个宽发射波束反复地多次传送SCH和主BCH(P-BCH)。在步骤403，基站401在基站的整个覆盖区域内使用多个发射波束来反复地多次传送辅BCH(S-BCH)。基站401还在基站的覆盖区域内使用多个窄发射波束反复地多次传送窄波束基准信号(NB-RS)。在这里，P-BCH和S-BCH被整体称为广播控制信道(BCH)。
在图4a的过程中，移动台405使用多个接收波束尝试接收SCH，以与基站建立同步。移动台405还尝试使用多个接收波束来接收P-BCH。在步骤407，移动台405还尝试接收S-BCH以获得系统信息。在步骤406，移动台405在使用多个接收波束尝试接收SCH和BCH的过程中确定利用宽波束所传送的SCH和BCH的每个接收波束的接收性能。通过该过程，移动台405能够选择宽发射波束之中的最好的DL宽发射波束和与最好的DL宽发射波束相关联的最好的接收波束。在步骤406，移动台405可以使用所选择的最好的接收波束来接收由基站401传送的S-BCH。
之后，如在步骤408或409所表示的，移动台405使用多个接收波束来尝试接收如在步骤404表示的基站401利用窄波束传送的NB-RS。在步骤409，移动台405可以尝试使用所有接收波束来至少接收NB-RS一次。在步骤408，移动台405还可以尝试使用基于在接收SCH和BCH的过程中测量的宽波束接收性能而示出相对好的接收性能的接收波束的一部分来接收NB-RS。可以有选择地执行步骤408和408。当接收到由基站401传送的NB-RS时，移动台405能够基于NB-RS接收性能来选择窄波束之中的最好的窄发射波束和与此相关联的最好的接收波束。
图4b是图示出根据本发明的实施例的由利用多个波束宽度而操作的基站所使用的帧结构的图。
在图4a的步骤402使用宽发射波束传送的SCH和P-BCH可以被映射到在图4b的帧结构中在基站和移动台之间预先确定的的SCH/P-BCH区域401。
而且，在图4a的步骤403使用宽发射波束传送的S-BCH可以被映射到图4b的帧结构中的S-BCH区域412。可以在基站401和移动台405之间预先确定S-BCH区域412，或者可以通过基站的动态调度来通知S-BCH区域412。在动态地确定S-BCH区域412的位置的情况下，可以通过SCH/P-BCH区域410的P-BCH或调度信道(PDCCH)向移动台405传送对应的信息。在图4a的步骤404利用多个窄发射波束传送的NB-RS可以被映射到图4b的帧结构中的NB-RS区域411。NB-RS区域411是在基站401和移动台405之间预先确定的或者通过动态调度通知的子帧中的区域。在动态地确定NB-RS区域411的位置的情况下，可以通过SCH/P-BCH区域410或S-BCH区域412的BCH向移动台405传送对应的信息。
图5a是图示出根据本发明的实施例的传送/接收UL接入信号的过程的图。图5a的过程可以在图4a的过程之后。
图5b是图示出根据本发明的实施例的由利用多个波束宽度而操作的基站所使用的帧结构的图。
参考图5a，在步骤502，基站401尝试使用多个接收波束通过作为在帧结构中保留的资源区域的UL控制块(UL-CBLK)507来接收UL接入信号。替换地，在步骤503，基站可以尝试使用多个窄接收波束来接收UL接入信号。可以有选择地执行步骤502和503。
在图5a的实施例中，已经尝试使用多个宽接收波束或窄接收波束接收UL接入信号的基站401可以基于在不同的方向接收的UL接入信号的接收性能来确定上行链路中的最好的发射波束和与此相关联的最好的宽接收波束或最好的窄接收波束。
在图5a的实施例中，在步骤505或506，移动台405在一个或多个接收波束方向上使用一个或多个发射波束来通过上行链路控制块507反复地传送上行链路接入信号。在步骤506，移动台405可以使用所有可用的发射波束。在步骤505，移动台405可以仅仅使用从可用的发射波束中选择的一些发射波束。可以有选择地执行步骤505和506。为了在步骤505和506确定用于UL接入的上行链路发射波束和对应的接收波束，在在图4a的过程中选择最好的DL宽发射波束和窄发射波束以及关于与此相关联的接收波束的信息。在该实施例中，移动台405反复地传送包括最好的DL宽发射波束指示信息或最好的DL窄发射波束群组指示信息的UL接入信号。
可以在基站401和移动台405之间预先确定或者通过动态调度来指示用于在步骤505或506移动台405发射UL接入信号的UL-CBLK区域507。
图6是图示出根据本发明的实施例的携带窄发射波束群组信息的帧结构的图。在图6的实施例中，窄波束(NB1～NB24)被分组到几个群组(NB群组1～NB群组6)中。这使得可以减小由于交换窄发射波束(NB1～NB24)指示信息而导致的开销。在图6的实施例中，24个可用的窄波束(NB1～NB24)被分类到每个4个的6个群组(NB群组1～NB群组6)中。可以通过图4a和4b的DL BCH 410或412来在基站401和移动台405之间提前共享关于窄波束群组(NB群组1～NB群组6)的详细信息。
图7a是图示出在基站401和移动台405之间交换与传送/接收的UL接入信号相对应的响应信号的过程的图。
图7b是图示出根据本发明的实施例的包括用于传送/接收接入响应信号的资源区域的帧结构的图。
在图5a的过程中，基站401接收移动台405传送一次或多次的接入信号。当接收到接入信号时，基站401可以基于在接入信号中包括的最好的DL发射波束指示信息或最好的DL窄发射波束群组指示信息来确定用于在步骤702或703响应于接入信号而传送响应信号的至少一个DL窄发射波束或DL宽发射波束。
在如图6中所示定义窄波束的群组的情况下，基站401可以接收最好的窄发射波束群组指示信息。当接收到最好的窄发射波束群组指示信息时，基站401可以选择属于对应群组的窄波束之中的至少一个窄波束来在步骤702传送对UL上行链路信号进行答复的响应信号。根据替换实施例，基站401可以基于所接收的最好的窄发射波束群组指示信息来选择与窄发射波束群组相对应的DL宽发射波束，以在步骤703向移动台405传送响应信号以对UL接入信号进行答复。可以有选择地执行步骤702和703。
根据本发明的替换实施例，基站401可以基于最好的DL宽发射波束指示信息来确定将要用于对接入信号进行答复而传送响应信号的DL窄发射波束的范围。为了达到这一点，在该实施例中，在宽和窄发射波束之间存在1:n的关系。用于定义这样的关系的简单方法是将一个宽发射波束和在传送宽发射波束的区域(或方向)上传送的所有窄发射波束相映射。例如，可以定义在相同的方向上传送的宽发射波束(WB1)和所有窄发射波束(NB1a、NB1b、NB1c、NB1d和NB1e)之间的关系。在图3的示例中，可以分别地在宽发射波束(WB2)和窄发射波束(NB2a～NB2e)之间、在宽发射波束(WB3)和窄发射波束(NB3a～NB3e)之间以及在宽发射波束(WB4)和窄发射波束(NB4a～NB4e)之间定义这样的关系。在图3中省略了窄发射波束NB2a～NB2e、NB3a～NB3e和NB4a～NB4e。
在该实施例中，当接收到最好的宽发射波束指示信息时，基站401可以选择与宽发射波束相对应的窄发射波束之中的至少一个窄发射波束向移动台405发送响应信号以对UL接入信号进行答复。根据本发明的替换实施例，当接收到最好的DL宽发射波束信息时，基站401可以使用最好的DL宽发射波束向移动台405发送响应信号以对接入信号进行答复。
在图7a的步骤702或703传送的接入响应信号包括将在移动台405的接入的过程中使用的临时ID(TID)、关于在图5a的过程中确定的最好的UL发射波束的信息、将在接入响应过程之后的信道配置过程中使用的控制信道初始建立信息以及关于用于信道配置过程的资源的调度信息，或者它们中的至少一部分。可以将全部或者部分信息分开地但是与接入响应信号一起或者利用接入响应信号来传送。
在该实施例中，通过接入响应信号或单独的信号所配置的初始UL/DL控制信道是在其上在多个移动台中可能发生竞争的信道。在多个移动台使用同一控制信道的情况下，可能不正确地接收信道。
在图7a的步骤707，移动台405尝试接收使用至少一个DL窄发射波束或最好的DL宽发射波束所传送的DL接入响应信号。在步骤707，移动台可以使用通过图4a的过程确定的最好的接收波束来接收DL接入响应信号。在以上过程中，移动台405能够通过不止一次地接收DL接入响应信号并且组合DL接入响应信号来提高接入响应信号接收性能。
在该实施例中，当接收到接入响应信号时，移动台405可以通过基于在接入响应信号中所包括的或者与接入响应信号分开地传送的控制信道建立信息而配置的控制信道来周期性地或非周期性地向基站发送控制信号。控制信号可以包括关于包含DL最好的窄发射波束的DL窄发射波束的信息、DL窄发射波束的信道状态信息(CSI)、UL探测基准信号(SRS)和用于UL/DL数据通信的HARQ响应信号。
在图7a的步骤708，移动台405可以在基于在步骤707接收的控制信道建立信息所配置的资源区域上、通过与在步骤707接收的最好的UL发射波束信息相对应的UL发射波束来传送DL最好的窄发射波束(最好的波束)信息和DL发射波束CSI。在步骤709，移动台405可以在步骤707所接收的控制信道配置信息之中的用于UL SRS的资源区域中向基站401发送用于UL信道的基准信号。由移动台405在步骤709传送的UL SRS是用于确定UL发射接收波束组合之中的最好组合并且测量关于发射接收波束组合的接收性能的信号。移动台405和基站401必须在发射接收波束组合上不止一次地传送和接收对应的信号。
在图7a的步骤704，基站401可以使用通过图5a的过程所确定的最好的UL窄接收波束或相邻接收波束来接收移动台已经在基于在步骤702或703传送的控制信道配置信息而配置的资源区域中传送的UL控制信道。在步骤705，基站401可以如同在步骤704那样尝试使用所有窄接收波束来接收由移动台405传送的控制信道的一部分。根据替换实施例，在步骤704或705，基站401可以尝试使用通过图5a的过程确定的最好的宽接收波束来接收由移动台传送的UL控制信道。
图7b是图示出根据本发明的实施例的具有用于传送/接收接入响应信号的资源区域的帧结构的图。可以在图7b的DL调度区域715或者为DL控制信号区域(DL控制块；DL CB)保留的资源区域716上传送接入响应信号。可以考虑到UL接入信号接收时间或者在考虑到接入信号发射而预先确定的时间窗口中确定其发射时间。可以通过图4a和4b的DL BCH 410或412在基站401和移动台405之间共享用于传送/接收接入响应的资源区域或发射/接收时间信息。
图8a是图示出在接入过程中基于在基站401和移动台405之间交换的信息来建立连接的过程的图。
如参考图7a所描述的，移动台401通过交换接入响应信号的过程来接收最好的UL发射波束信息和UL消息发射资源调度信息。之后，在步骤805，移动台401在对应的资源区域上使用对应的发射波束在进行接入之后传送用于连接建立的连接请求消息。在该实施例中，移动台405传送包括关于通过图4a的过程确定的最好的DL窄发射波束的信息和发射波束接收性能信息或者信息的一部分的连接请求消息。可以基于混合自动重传请求(HARQ)技术来向基站401一次或多次传送包括最好的DL窄发射波束和发射波束接收性能信息或者信息的一部分的连接请求消息。移动台405可以在与传送连接请求消息的UL资源区域相对应的预定DL资源区域中或者在与连同图7a的接入响应信号一起接收的DL控制信道配置信息相对应的资源区域中接收HARQ反馈。
如上所述，基站401在图7a的接入响应信号发射/接收过程中调度用于UL消息发射的资源。之后，在步骤802，基站401在对应的资源区域中接收UL连接请求消息。在这时，是在图5a的过程中确定的最好的UL窄接收波束或者其相邻接收波束。根据替换实施例，基站401可以使用在图5a的过程中确定的最好的宽接收波束来接收由移动台所传送的UL连接请求消息。UL连接请求消息可以包括关于最好的DL窄发射波束和发射波束的接收性能的信息，并且基站401可以基于UL连接请求消息来确定最好的DL窄发射波束和发射波束的接收性能。可以通过HARQ过程不止一次地反复传送/接收连接请求消息，并且可以在与UE 405已经在其中传送消息的UL资源区域相对应的预定DL资源区域中或者在与基站已经将其与图7a的接入响应信号一起传送的DL控制信道配置信息相对应的资源区域中传送HARQ反馈。
当接收到UL连接请求消息时，基站401在步骤803执行用于解决移动台间的竞争的竞争解决过程以完成连接建立过程。基站401可以通过竞争解决过程来选择多个移动台之中最终被允许接入的移动台405，并且向移动台405发送物理层、MAC层和服务配置信息。物理层和MAC层配置信息可以包括无竞争的新的控制信道信息。
可以通过基于与连接请求消息一起接收的最好的DL窄发射波束指示信息和发射波束的接收性能信息而选择的DL窄发射波束来传送由基站401在步骤803为了竞争解决过程所传送的消息。基站401可以使用基于在图7a的过程中接收的UL控制信道信息而选择的窄发射波束来向移动台405发送消息。可以使用HARQ技术不止一次地反复传送/接收用于竞争解决过程的消息。
在步骤806，移动台405可以最终通过竞争解决过程被允许进行接入。移动台405可以基于物理层、MAC层和服务配置信息来建立连接以进入连接状态。物理层和MAC层配置信息可以包括新的无竞争控制信道信息。可以使用HARQ技术不止一次地反复传送/接收用于竞争解决过程的消息。可以在与已经传送消息的DL资源区域相对应的预定UL资源区域中或者在与和图7a的接入响应信号一起接收的UL控制信道信息相对应的资源区域中传送HARQ反馈。
图8b是图示出包括用于图8a的过程中的资源的帧结构的图。帧包括PDCCH区域807、UL区域808、DL区域811、UL控制块810和DL控制块809。
图9是图示出根据本发明的实施例的基站401的接入响应过程的流程图。在步骤901，基站401如参考图4a所描述的使用至少一个宽发射波束在每个宽发射波束上传送SCH和BCH至少一次。在BCH上传送的信息可以包括P-BCH和S-BCH发射时间和资源信息、DL NB-RS发射时间和资源信息、关于为UL接入信号传输保留的资源的信息、接入响应信号传输时间和资源信息以及其他UL/DL控制信号区域配置信息。
在步骤902，基站401如参考图4a所描述的在于步骤901通过BCH通知的发射时间在DL窄发射波束上传送第二基准信号(NB-RS)。在窄发射波束上传送的基准信号被称为第二基准信号。然而，本发明的权利要求不限于此。在步骤903，如参考图4a所描述的，基站401尝试使用至少一个宽接收波束或窄接收波束来接收由移动台405所传送的UL接入信号。
在步骤904，基站401确定是否检测到UL接入信号。如果未检测到UL接入信号，则跳过步骤905至908。如果检测到接入信号，则基站401基于在UL接入信号中包括的最好的DL宽发射波束信息或最好的DL窄发射波束群组信息来确定将要用于传送接入响应信号的至少一个DL窄发射波束或DL宽发射波束，并且使用所确定的发射波束来传送接入响应信号。在确定将要用于传送接入响应信号的发射波束之后，基站401在步骤905使用该发射波束来传送接入响应信号。接入响应信号可以包括将要在接入之后的过程中使用的临时ID(TID)、最好的上行链路发射波束信息、将要在接入响应过程之后的信道配置过程中使用的控制信道初始配置信息以及关于将要在信道配置信息中使用的资源的调度信息，或者它们的一部分。可以将以上信息的全部或者一部分作为与接入响应信号无关的信号或者与接入响应信号一起或者在没有接入响应信号的情况下来传送。
在步骤906，基站401基于步骤905的控制信道配置信息尝试接收由移动台405使用最好的UL发射波束传送的UL控制信道。通过UL控制信道所传送的信息可以包括指示包含最好的DL窄发射波束的DL窄发射波束的信息、DL窄发射波束的信道状态信息(CSI)和UL基准信号(探测基准信号)。基站401可以通过步骤906的操作来确定将要在连接建立过程中使用的最好的DL窄发射波束和发射波束的接收性能。
之后，在步骤907，基站401可以接收由移动台使用HARQ技术传送的连接请求消息。基站401在步骤908使用HARQ技术响应于连接请求消息而传送竞争解决和连接建立消息，并且结束信号传送/接收操作。步骤908的连接建立消息可以包括新的无竞争控制信道建立信息。由移动台405在步骤907传送的连接请求消息可以包括最好的DL窄发射波束指示信息和发射波束接收性能信息。可以在与其中已经传送/接收消息的UL/DL资源区域相对应的预定UL/DL资源区域中或者在与在步骤905和接入响应信号一起传送的控制信道信息相对应的资源区域中传送在步骤907和908在HARQ操作中使用的HARQ反馈。
图10是图示出根据本发明的实施例的移动台405的UL接入信号发射过程的流程图。
如参考图4a所描述的，移动台405在步骤1001使用至少一个接收波束来接收在宽发射波束上传送的DL SCH和BCH。在步骤1002，移动台405如参考图4a所描述的在通过于步骤1001接收的BCH指示的传输时间来接收DL第二NB-RS。
接下来，在步骤1003，移动台405选择用于传送UL接入信号的发射波束和传输时间。例如，移动台405可以选择所有可用的发射波束。根据替换实施例，移动台405可以使用在接收DL SCH和BCH及DL第二基准信号(NB-RS)的过程中选择的最好的DL宽发射波束和最好的DL窄发射波束以及基于与DL波束相对应的接收波束信息而选择的一些UL发射波束。
接下来，在步骤1004，移动台405使用所选择的UL发射波束来传送UL接入信号。在传送UL接入信号之后，移动台405在预定等待时间段期间等待基站对UL接入信号进行答复的响应信号。在这里，等待时间段可以被设置为在步骤1005确定的或者在步骤1001通过BCH接收的值。
如果在步骤1006在等待时间段期间接收到接入响应信号，则移动台405确定UL接入是成功的并且根据与接入响应信号一起接收的控制信道配置信息在步骤1008开始上行链路控制信道发射。通过UL控制信道传送的信息可以包括关于包含最好的DL窄发射波束的DL窄发射波束的信息、DL窄发射波束信道状态信息(CSI)和UL基准信号(UL探测基准信号)。
在步骤1009，移动台405使用HARQ技术使用与那时与接入响应信号一起接收的最好的UL发射波束信息相对应的UL发射波束并且在于步骤1006与接入响应信号一起接收的调度信息中所指示的资源上传送连接请求消息。移动台405在步骤1010使用HARQ技术接收由基站401响应于连接请求消息而传送的竞争解决和连接建立消息，并且结束UL信号发射操作。由移动台405在步骤1009所传送的连接请求消息可以包括关于最好的DL窄发射波束和发射波束的接收性能的信息。
可以在与其中消息已经被传送/接收的UL/DL资源区域相对应的预定UL/DL资源区域中或者在与在步骤1006和接入响应信号一起被接收的控制信道信息相对应的资源区域中传送在步骤1009和1010在HARQ操作中使用的HARQ反馈。
如果在步骤1006未接收到接入响应信号，则移动台405在步骤1007根据预定规则来确定是否重传所传送的UL信号。可以基于关于是否重传在步骤1001通过BCH接收的上行链路信号的信息、UL最大发射功率和UL信号重传次数来做出该确定。如果在步骤1007确定重传UL信号，则移动台405使过程返回到步骤1003以执行传送UL接入信号的操作。根据替换实施例，如果在步骤1007确定执行重传，则移动台405可以使过程返回到步骤1004而无需再次选择发射/接收方向。
如果在步骤1007根据预定规则确定不重传UL信号，则移动台405在步骤1011执行对于UL发射失败的情况的操作并且结束UL发射操作。对于UL发射失败的情况的操作可以包括从预定的或者在步骤1001的BCH中接收的时间段之后开始再尝试UL信号发射的操作。
图11是图示出根据本发明的实施例的基站401和移动台405的配置的框图。
根据本发明的实施例，基站401包括调度器和控制器1141、射频(RF)单元1145和数据队列1143。
根据本发明的实施例，移动台405包括收发信机(前端)1167、解调器1169、解码器1171、控制器1161、编码器1163和调制器1165。
根据以上所描述的实施例，基站401的调度器和控制器1141控制RF单元1145。具体地，根据图4a至图10的方法，调度器和控制器1141在UL接入操作中选择合适的发射/接收波束。调度器和控制器1411还使用所选择的发射/接收波束来控制RF单元1145以执行通信。
基站401的数据队列1143将从上层网络节点接收的数据存储到与各个移动台或服务相对应的队列，并且调度器和控制器1141考虑DL信道条件信息、服务特性和公平性来对用户特定或队列特定的数据进行控制。RF单元1145向移动台405传送选择性被控制的数据信号或控制信号。RF单元1145在调度器和控制器1141的控制下响应于移动台405的UL接入信号来传送响应并且选择发射/接收波束以执行无线电通信。
根据以上描述的实施例，移动台405的控制单元1161执行UL接入过程。控制单元1161在UL接入过程当中控制收发信机(前端)1167来获得最好的发射/接收波束信息或者向基站401通知最好的发射/接收波束信息。收发信机(前端)1167接收无线电通信信号，解调器1169解调所接收的信号，解码器1171解码解调后信号，并且控制单元1161对解码后的信号做出判决并且进行处理。控制单元1161传递将被传送到解码器1163的信号，解码器1163对所接收的信号进行解码。解码后的信号被传递到调制器1165。调制器1165对所接收的信号进行调制并且向收发信机1167传递已调制信号。收发信机1167通过无线电波向移动台401传送信号。
尽管已经参考特定实施例做出了描述，但能够在不背离本发明的范围的情况下利用各种修改来实施本发明。因此，本发明不局限于所公开的特定实施例而是将包括所附权利要求和它们的等同物。
可以通过参考示例性实施例的详细描述和附图来更容易地理解本发明的优点和特征以及完成其的方法。然而，可以以许多不同的形式来具体化本发明，并且本发明不应该被理解为限于在本文阐述的示例性实施例。更确切些，提供这些示例性实施例使得本公开将是全面和完整的，并且这些示例性实施例将向那些本领域的技术人员全面传达本发明的概念，并且本发明将仅仅由所附权利要求来限定。贯穿说明书，相同的附图标记指的是相同的要素。
参考附图作出对本发明的详细描述，以用于关于本发明的实施例来解释本发明。
应当明白，能够通过计算机程序指令来实施流程图说明和/或框图的每个框以及流程图说明和/或框图中的框的组合。可以向通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器提供这些计算机程序指令，以产生机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实施在流程图和/或框图块中指定的功能/动作的装置。这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读的存储器中，其能够引导计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式起作用，使得存储在计算机可读的存储器中的指令产生包括实施在流程图和/或框图块中指定的功能/动作的指令装置的制造品。计算机程序指令也可以被加载到计算机或其它可编程数据处理装置上以引起将在计算机或其它可编程装置上被执行以产生计算机实施的进程的一系列操作步骤，使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令提供用于实施在流程图和/或框图块中指定的功能/动作的步骤。
此外，各个框图可以图示出包括用于执行特定逻辑功能的模块、片段或包括至少一个或多个可执行指令的代码的部分。此外，需要注意的是，可以在个别修改中以不同的次序执行块的功能。例如，可以基本上同时执行两个连续的块，或者可以根据它们的功能次序颠倒地执行两个连续的块。
根据本发明的实施例的术语“模块”意指但不限于执行某些任务的诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)之类的软件或硬件组件。模块可以被有利地配置为存在于可寻址存贮媒介上并且被配置为在一个或多个处理器上执行。因此，作为示例，模块可以包括诸如软件组件、面向对象的软件组件、类别组件和任务组件之类的组件、进程、函数、属性、规程、子程序、程序代码片段、驱动器、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表、阵列，和变量。可以将在组件和模块中提供的功能组合为更少的组件和模块或者进一步将其划分为附加的组件和模块。另外，组件和模块可以被实施为使得它们在设备或安全多媒体卡中执行一个或多个CPU。
根据本发明的实施例的移动终端是便携式电子设备，诸如移动式电话、个人数字助理(PDA)、导航设备、数字广播接收机和便推式多媒体播放机(PMP)。
将理解的是，在不背离本发明的技术概念的情况下，本领域的技术人员能够改变或修改实施例。因此，应当理解，以上描述的实施例基本上仅仅用于说明性目的，而不是以任何方式用于对其进行限制。因此，本发明的范围应当由所附权利要求和它们的合法等同物而不是由说明书来确定，并且在权利要求的定义和范围内的各种变化和修改被包括在权利要求中。
尽管在上文已经利用特定术语详细描述了本发明的示例性实施例，但是这仅仅是为了描述特定实施例而并非意图限制本发明。尽管已经图示和描述了本发明的特定实施例，但是将对本领域的技术人员明显的是，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下做出各种其它改变和修改。

Claims (20)

1.一种移动台的上行链路接入方法，该方法包括：
从基站接收同步信道和广播控制信道；
基于接收同步信道和广播控制信道中的至少一个的结果来选择用于传送上行链路接入信号的发射波束；
使用所选择的发射波束来传送上行链路接入信号；以及
接收响应于上行链路接入信号的、来自基站的接入响应和控制信道初始配置信息。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在基站通过宽发射波束来传送同步信道和广播控制信道；以及
通过窄发射波束来传送基准信号。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：基于同步信道、广播控制信道和基准信号中的至少一个来选择宽下行链路发射波束、窄下行链路发射波束和与下行链路发射波束相对应的下行链路接收波束中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，传送上行链路接入信号包括：将所选择的宽下行链路发射波束信息和所选择的窄下行链路发射波束群组信息中的至少一个包括在上行链路接入信号中。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，接收响应于上行链路接入信号的、来自基站的接入响应和控制信道初始配置信息包括：基于同步信道、广播控制信道和基准信号来选择下行链路接收波束；以及，通过所选择的下行链路接收波束来接收接入响应和控制信道初始配置信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，接入响应和控制信道初始配置信息中的至少一个包括：用于接入之后的过程中的临时标识符(TID)、所选择的上行链路发射波束信息、用于接入响应过程之后的信道配置过程中的控制信道初始配置信息和关于将在信道配置过程中使用的资源的调度信息。
7.据权利要求2所述的方法，进一步包括：
基于同步信道、广播控制信道和基准信号中的至少一个来选择下行链路接收波束；以及，
选择与所选择的下行链路接收波束相对应的上行链路发射波束。
8.一种基站的上行链路接入响应方法，该方法包括：
从移动台接收上行链路接入信号；
从上行链路接入信号获得下行链路发射波束指示符；以及
通过由下行链路发射波束指示符指示的下行链路发射波束来传送响应信号和控制信道初始配置信息。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：基于上行链路接入信号的接收性能来确定在上行链路中选择的发射波束和与所选择的发射波束相关联的所选择的宽接收波束或所选择的窄接收波束，
其中，从移动台接收上行链路接入信号包括：通过多个宽接收波束或多个窄接收波束来从移动台接收上行链路接入信号。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，接入响应和控制信道初始配置信息中的至少一个包括：用于接入之后的过程中的临时标识符(TID)、所选择的上行链路发射波束信息、用于接入响应过程之后的信道配置过程中的控制信道初始配置信息和关于将在信道配置过程中使用的资源的调度信息。
11.一种用于执行上行链路接入的移动台，该移动台包括：
通信单元，从基站接收同步信道和广播控制信道；以及
控制单元，基于接收同步信道和广播控制信道中的至少一个的结果来选择用于传送上行链路接入信号的发射波束，
其中，通信单元使用所选择的发射波束来传送上行链路接入信号，并且接收响应于上行链路接入信号的、来自基站的接入响应和控制信道初始配置信息。
12.根据权利要求11所述的移动台，其中，基站通过宽发射波束来传送同步信道和广播控制信道并且通过窄发射波束来传送基准信号。
13.根据权利要求12所述的移动台，其中，控制单元基于同步信道、广播控制信道和基准信号中的至少一个来选择宽下行链路发射波束、窄下行链路发射波束和与下行链路发射波束相对应的下行链路接收波束中的至少一个。
14.根据权利要求11所述的移动台，其中，通信单元将所选择的宽下行链路发射波束信息和所选择的窄下行链路发射波束群组信息中的至少一个包括在上行链路接入信号中。
15.根据权利要求12所述的移动台，其中，通信单元基于同步信道、广播控制信道和基准信号来选择下行链路接收波束；并且通过所选择的下行链路接收波束来接收接入响应和控制信道初始配置信息。
16.根据权利要求11所述的移动台，其中，接入响应和控制信道初始配置信息中的至少一个包括：用于接入之后的过程中的临时标识符(TID)、所选择的上行链路发射波束信息、用于接入响应过程之后的信道配置过程中的控制信道初始配置信息和关于将在信道配置过程中使用的资源的调度信息。
17.根据权利要求12所述的移动台，其中，控制单元基于同步信道、广播控制信道和基准信号中的至少一个来选择下行链路接收波束，并且，选择与所选择的下行链路接收波束相对应的上行链路发射波束。
18.一种用于执行上行链路接入响应的基站，该基站包括：
通信单元，从移动台接收上行链路接入信号；和
控制单元，从上行链路接入信号获得下行链路发射波束指示符，
其中，通信单元通过由下行链路发射波束指示符指示的下行链路发射波束来传送响应信号和控制信道初始配置信息。
19.根据权利要求18所述的基站，其中，通信单元从移动台接收上行链路接入信号包括通过多个宽接收波束或多个窄接收波束来从移动台接收上行链路接入信号，并且控制单元基于上行链路接入信号的接收性能来确定在上行链路中选择的发射波束和与所选择的发射波束相关联的所选择的宽接收波束或所选择的窄接收波束。
20.根据权利要求18所述的基站，其中，接入响应和控制信道初始配置信息中的至少一个包括：用于接入之后的过程中的临时标识符(TID)、所选择的上行链路发射波束信息、用于接入响应过程之后的信道配置过程中的控制信道初始配置信息和关于将在信道配置过程中使用的资源的调度信息。
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