CN107683627A

CN107683627A - 用于在使用毫米波频带的无线通信系统中的自适应传输点处执行随机接入的方法

Info

Publication number: CN107683627A
Application number: CN201680031503.2A
Authority: CN
Inventors: 李吉范; 姜智源; 金起台; 朴景敏; 金希真
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2018-02-09
Anticipated expiration: 2036-05-19
Also published as: EP3307008B1; EP3307008A4; CN107683627B; WO2016195292A1; US20180152970A1; US10548171B2; EP3307008A1

Abstract

提供的是一种用于执行随机接入的方法，该方法包括：获得要在随机接入过程期间使用的与相位方向图矢量集关联的信息和与序列集关联的信息；从包括在所述相位方向图矢量集中的多个相位方向图矢量当中选择与RACH信号的重复传输次数对应的一个相位方向图矢量；在与RACH信号的重复传输次数对应的时间段期间在与最大重复传输次数对应的整个时间段中的预定传输点处向基站发送RACH信号；以及从所述基站接收指示估计的序列、估计的相位方向图矢量和估计的传输点的RACH响应信号。

Description

用于在使用毫米波频带的无线通信系统中的自适应传输点处执行随机接入的方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统，并且更具体地，涉及一种在使用毫米波(mmWave)频带的无线LAN系统中由用户设备以自适应传输定时执行随机接入的方法。

背景技术

基于毫米波的超高频无线通信系统被配置为在几GHz至几十GHz的中心频率下工作。由于中心频率的这种特性，在毫米波通信系统中，可能在无线电阴影区域中显著地出现路径损耗。考虑到这样的路径损耗，有必要改进用户设备(UE)与基站(BS)之间的随机接入过程。此外，在存在多个用户设备的情况下，有必要通过考虑RACH(随机接入信道)信号之间的潜在冲突的可能性来设计随机接入过程。

发明内容

技术任务

本发明致力于解决一般技术的以上问题，并且本发明的一个技术任务是为了通过改进无线通信中的基站与用户设备之间的随机接入过程来建立稳定的连接。

本发明的另一技术任务是为了通过自适应地调整用于执行随机接入的传输定时来解决用户设备之间的RACH信号冲突。

本发明的进一步技术任务是为了配置用于随机接入的相位方向图矢量集，从而使得基站能够不管动态传输定时改变都在没有干扰的情况下执行随机接入过程。

由本发明解决的技术问题不限于以上技术问题，并且本文未描述的其它技术问题将根据以下描述对于本领域技术人员而言变得显而易见。

技术解决方案

在本发明的一个技术方面中，本文提供的是一种执行随机接入的方法，该方法包括：获得关于要用于随机接入过程的序列集和相位方向图矢量集的信息；从包括在所述相位方向图矢量集中的多个相位方向图矢量中选择与RACH(随机接入信道)信号的重复传输计数对应的规定的相位方向图矢量；在相当于所述重复传输计数的时间间隔内在与最大重复传输计数对应的整个时间间隔中以特定传输定时向基站发送使用从包括在所述序列集中的多个序列中选择的规定的序列和所选择的相位方向图矢量所产生的所述RACH信号；以及从所述基站接收指示估计的序列、估计的相位方向图矢量和估计的传输定时的RACH响应信号。

与特定重复计数对应的相位方向图矢量集可以被配置有仅在彼此正交的所有相位方向图矢量当中可用的相位方向图矢量。

所述可用的相位方向图矢量可以被确定为满足与相位方向图矢量嵌套正交的关系，所述相位方向图矢量对与不同的重复计数对应的相位方向图矢量集进行配置。

如果所述最大重复传输计数是8，则所述特定传输定时可以对应于第0个OFDM(正交频分复用)符号。如果所述最大重复传输计数是4，则所述特定传输定时可以对应于所述第0个OFDM符号或第4个OFDM符号。如果所述最大重复传输计数是2，则所述特定传输定时可以对应于所述第0个OFDM符号、第2个OFDM符号、所述第4个OFDM符号或第6个OFDM符号。

可以根据使与由所述用户设备发送的所述RACH信号的相关值最大化的序列、相位方向图矢量和重复计数来确定所述估计的序列、所述估计的相位方向图矢量和所述估计的传输定时。

如果所述基站的服务半径增加，则配置大重复计数的相位方向图矢量集的相位方向图矢量的数量可以被定义为增加并且配置小重复计数的相位方向图矢量集的相位方向图矢量的数量可以被定义为减小。

在本发明的另一技术方面中，本文提供的是一种用户设备，该用户设备包括：发送单元；接收单元；以及处理器，该处理器被配置为通过连接到所述发送器和所述接收器来操作，其中所述处理器还被配置为：获得关于要用于随机接入过程的序列集和相位方向图矢量集的信息，从包括在所述相位方向图矢量集中的多个相位方向图矢量中选择与RACH(随机接入信道)信号的重复传输计数对应的相位方向图矢量，控制所述发送单元以在相当于所述重复传输计数的时间间隔内在与最大重复传输计数对应的整个时间间隔中以特定传输定时向基站发送使用从包括在所述序列集中的多个序列中选择的规定的序列和所选择的相位方向图矢量所产生的所述RACH信号，并且控制所述接收单元以从所述基站接收指示估计的序列、估计的相位方向图矢量和估计的传输定时的RACH响应信号。

有益效果

根据本发明的实施方式，预期以下效果。

首先，随着无线通信系统中的基站与用户设备之间的随机接入过程被改进，可解决用户设备的RACH信号冲突。

其次，因为可通过用于仅区分相位方向图矢量的配置的过程来改进随机接入过程，所以基站所要求的实现复杂性被最小化。

第三，可在没有干扰冲突的情况下执行分别具有不同重复传输计数的用户设备之间的RACH过程。

本发明的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员可以从本发明的实施方式的以下描述得到本文未描述的其它效果。也就是说，本领域技术人员可以从本发明的实施方式得到本发明不打算的效果。

附图说明

附图被包括以提供对本发明的进一步理解，附图例示了本发明的实施方式，并且与本说明书一起用来说明本发明的原理。本发明的技术特征不限于特定附图，并且附图中示出的特征被组合以构成新的实施方式。附图的附图标记意指结构元件。

图1是例示了多普勒频谱的图。

图2是例示了与本发明有关的窄波束成形的图。

图3是例示了当窄波束成形被执行时的多普勒频谱的图。

图4是示出了基站的同步信号服务区域的示例的图。

图5示出了在使用毫米波的通信环境中提出的帧结构的示例。

图6示出了OVSF(正交可变扩展因子)码的结构。

图7是用于描述用户设备的布置情形的图。

图8是用于描述根据一个实施方式的执行随机接入过程的方法的图。

图9是示出了根据一个实施方式的执行随机接入过程的方法的流程图。

图10是示出了根据另一实施方式的重复计数确定方法的流程图。

图11是用于描述根据另一实施方式的执行随机接入过程的方法的图。

图12是用于描述根据另一实施方式的执行随机接入过程的方法的图。

图13是用于描述根据再一实施方式的执行随机接入过程的方法的图。

图14是示出了与提出的实施方式有关的用户设备和基站的配置的图。

具体实施方式

尽管本发明中使用的术语是从通常已知和使用的术语中选择的，然而本文所使用的术语可以根据操作者在本技术中的意图或习惯、新技术的出现等而变化。另外，在本发明的说明书中提及的一些术语已由本申请人以他的或她的判断来选择，其详细含义在本文说明书的相关部分中进行描述。此外，要求本发明不仅通过所使用的实际的术语来理解，而且通过位于其内的各个术语的含义来理解。

以下实施方式是通过根据预定格式组合本发明的构成组件和特性来提出的。在没有附加备注的条件下，单独的构成组件或特性应该被认为是可选因素。如果需要，单独的构成组件或特性可以不与其它组件或特性组合。另外，可以组合一些构成组件和/或特性以实现本发明的实施方式。可以改变要在本发明实施方式中公开的操作的顺序。任何实施方式的一些组件或特性也可以被包括在其它实施方式中，或者必要时可以用其它实施方式的那些组件或特性代替。

在描述本发明时，如果确定了相关已知功能或构造的详细描述致使本发明的范围不必要地模糊不清，则将省略其详细描述。

在整个说明书中，当某个部分“包括或者包含”某个组件时，除非另外特别描述，否则这指示其它组件未被排除并且可以被进一步包括。本说明书中所描述的术语“单元”、“-or/er”和“模块”指示用于处理至少一个功能或操作的单元，该单元可以通过硬件、软件或其组合来实现。除非描述本发明的上下文(特别是以下权利要求书的上下文)另外清楚地指示，否则单词“一或一个”、“一个”、“该”可以用于既包括单数表达又包括复数表达。

在此文献中，已经集中于移动站与基站之间的数据传输和接收关系描述了本发明的实施方式。基站可以意指网络的直接执行与移动站的通信的终端节点。在此文献中，被描述为由基站执行的特定操作可以由该基站的上层节点来执行。

即，显而易见的是，在由包括基站的多个网络节点组成的网络中，为了与移动站通信而执行的各种操作可以由基站或除该基站以外的网络节点来执行。术语基站可以用术语固定站、节点B、e节点B(eNB)、高级基站(ABS)、接入点等代替。

术语移动站(MS)可以由用户设备(UE)、订户站(SS)、移动订户站(MSS)、移动终端、高级移动站(AMS)、终端等代替。

发送器指代用于发送数据或语音服务的固定和/或移动节点，而接收器指代用于接收数据或语音服务的固定和/或移动节点。因此，在上行链路中，移动站变成发送器而基站变成接收器。类似地，在下行链路传输中，移动站变成接收器而基站变成发送器。

装置与“小区”的通信可以意味着该装置向该小区的基站发送信号并且从该小区的基站接收信号。也就是说，尽管装置基本上向特定基站发送和接收信号，然而为了描述的方便，可以使用表达“向由特定基站形成的小区发送信号并从由特定基站形成的小区接收信号”。类似地，术语“宏小区”和/或“小小区”可以不仅意指特定覆盖范围，而且意指“支持宏小区的宏基站”和/或“支持小小区的小小区基站”。

本发明的实施方式可通过诸如IEEE 802.xx系统、第三代合作伙伴计划(3GPP)系统、3GPP长期演进(LTE)系统和3GPP2系统的无线接入系统中的任何一个中所公开的标准文献来支持。也就是说，为了使本发明的技术精神变得清楚而未描述的步骤或部分可以通过以上文献来支持。

另外，本文献中公开的所有术语可以通过以上标准文献来描述。特别地，本发明的实施方式可以通过作为IEEE 802.16系统的标准文献的P802.16-2004、P802.16e-2005、P802.16.1、P802.16p和P802.16.1b文献中的至少一个来支持。

在下文中，将参照附图描述本发明的优选的实施方式。应当理解，将连同附图一起公开的详细描述旨在描述本发明的示例性实施方式，而不旨在描述可实行本发明的唯一实施方式。

应该注意，本发明中公开的特定术语是为了描述的方便和更好地理解本发明而提出的，并且在本发明的技术范围或精神内，可以将这些特定术语的使用改变为另一格式。

1.使用超高频带的通信系统

在LTE(长期演进)/LTE-A(LTE Advanced)系统中，UE与eNB之间的振荡器的误差值通过如下要求来定义。

-UE侧频率误差(在TS 36.101中)

与从E-UTRA节点B接收到的载波频率相比，UE调制载波频率将准确到在一个时隙(0.5ms)时期内被观察到在±0.1PPM内

-eNB侧频率误差(在TS 36.104中)

频率误差是实际的BS发送频率与所指派的频率之差的量度。

此外，根据BS的类型的振荡器准确度如下表1中列举。

[表1]

BS等级	准确度
		广域BS	±0.05ppm
局域BS	±0.1ppm
		家庭BS	±0.25ppm

因此，BS与UE之间的振荡器的最大差是±0.1ppm，并且当在一个方向上发生错误时，可以发生最大0.2ppm的偏移值。此偏移值通过乘以中心频率被转换为适合于各个中心频率的Hz单位。

此外，在OFDM系统中，CFO值根据子载波间距而变化。通常，子载波间距足够大的OFDM系统相对地不太受甚至大CFO值影响。因此，实际的CFO值(绝对值)需要被表达为影响OFDM系统的相对值。这将被称为归一化CFO。归一化CFO被表达为通过将CFO值除以子载波间距而获得的值。以下表2例示了各个中心频率和振荡器的误差值的CFO以及归一化CFO。

[表2]

在表2中，假定了当中心频率是2GHz(例如，LTE版本8/9/10)时子载波间距是15kHz。当中心频率是30GHz或60GHz时，使用104.25kHz的子载波间距，由此考虑各个中心频率的多普勒效应而避免吞吐量降级。以上表2是简单的示例，并且将显而易见的是，另一子载波间距可以被用于中心频率。

此外，在UE以高速度移动或者在高频带下移动的状态下显著地发生多普勒扩展。多普勒扩展在频域中引起扩展，由此在接收器方面产生接收信号的失真。多普勒扩展可以被表达为f_doppler＝(v/λ)cosθ。此时，v是UE的移动速度，并且λ意指被发送的无线电波的中心频率的波长。θ意指无线电波与UE的移动方向之间的角度。在下文中，将在θ为0的假定下给出描述。

此时，相干时间与多普勒扩展成反比。如果相干时间被定义为时域中的信道响应的相关值为50％或更大的时间间距，则相干时间被表达为在无线通信系统中，主要使用指示多普勒扩展的等式与相干时间的等式之间的几何平均的以下等式1。

[等式1]

图1是例示了多普勒频谱的图。

指示根据频率改变的多普勒值的改变的多普勒频谱或多普勒功率频谱密度可以根据通信环境具有各种形状。通常，在频繁地发生散射的环境(诸如市中心)中，如果接收到的信号是在所有方向上以相同功率接收的，则以如图1所示的U形的形式指示多普勒频谱。图1示出了当中心频率是f_c并且最大多普勒扩展值是f_d时的U形多普勒频谱。

图2是例示了与本发明有关的窄波束成形的图，并且图3是例示了当窄波束成形被执行时的多普勒频谱的图。

在超高频无线通信系统中，因为中心频率位于甚高频带处，所以天线的尺寸小并且由多个天线组成的天线阵列可以被安装在小空间中。此特性使得能实现基于数十个天线到数百个天线的针点波束成形、铅笔波束成形、窄波束成形或尖锐波束成形。此窄波束成形意味着接收到的信号是仅以某个角度而不是恒定方向接收的。

图2(a)例示了多普勒频谱根据在恒定方向上接收到的信号被以U形的形式表示，并且图2(b)例示了基于多个天线的窄波束成形被执行。

如上所述，如果窄波束成形被执行，则多普勒频谱由于减小角度扩展而被表示为比U形窄。如图3所示，从当窄波束成形被执行时的多普勒频谱注意到，仅在某个频带处产生多普勒扩展。

使用超高频带的前述无线通信系统在具有范围从几GHz到几十GHz的中心频率的频带上操作。这样的中心频率的特性进一步使从用户设备的迁移产生的多普勒效应或由于发送器与接收器之间的振荡器差异而导致的CFO的影响恶化。

图4是示出了基站的同步信号服务区域的示例的图。

用户设备(在下文中缩写为UE)使用由基站发送的下行链路(DL)同步信号来执行与基站的同步。在这样的同步过程中，在基站和UE之间使定时和频率同步。为了使得特定小区中的UE能够在同步过程中接收并使用同步信号，基站通过配置尽可能宽的波束宽度来发送同步信号。

此外，在使用高频带的毫米波通信系统的情况下，同步信号传输中的路径损耗似乎大于使用低频带的情况的路径损耗。即，使用高频带的系统具有比使用相对较低频带(例如，6GHz或更小)的相关技术蜂窝系统(例如，LTE/LTE-A)的小区半径减小更多的可支持小区半径。

作为用于解决小区半径的减小的方法，可以使用利用波束成形的同步信号发送方法。尽管小区半径在使用波束成形的情况下增加，然而波束宽度不利地减小了。等式2示出了根据波束宽度的接收信号SINR的变化。

[公式2]

W→M^-2W

SINR→M²SINR

如果波束宽度根据波束成形减小了M^-2倍，则等式2指示接收SINR提高了M²倍。

除这样的波束成形方案之外，作为解决小区半径减小的另一方法，能够考虑重复地发送同一同步信号的方案。在这样的方案情况下，尽管添加资源分配是必要的或时间轴，然而可以在不减小波束宽度的情况下有利地增加小区半径。

此外，基站通过对位于特定部分中的频率资源和时间资源进行调度来向各个UE分配资源。在下文中，这样的特定部分被定义为扇区。在图4所示的扇区中，A1、A2、A3和A4分别指示在0～200m半径内宽度为0～15’、15～30’、30～45’和45～60’的扇区。B1、B2、B3、B4分别指示在200～500m半径内宽度为0～15’、15～30’、30～45’、45～60’的扇区。基于图4所示的内容，扇区1被定义为{A1,A2,A3,A4}并且扇区2被定义为{A1,A2,A3,A4,B1,B2,B3,B4}。此外，如果基站的当前同步信号服务区域是扇区1，则为了让基站为扇区2的同步信号服务，假定同步信号的传输需要超过6dB的附加功率。

首先，为了为扇区2服务，基站可使用波束成形方案来获得6dB的附加增益。通过这样的波束成形过程，可将服务半径从A1扩展到B1。然而，因为波束宽度通过波束成形减小了，所以不能同时为A2至A3服务。因此，当波束成形被执行时，应该单独地向A2～B2、A3～B3、A4～B4扇区中的每一个发送同步信号。可以说，为了为扇区2服务，基站应该通过执行波束成形四次来发送同步信号。

另一方面，考虑同步信号的前述重复传输，基站可以能够将同步信号发送到整个扇区2。然而，同步信号应该在时间轴上重复地发送同步信号四次。因此，对于波束成形方案和重复传输方案二者来说为扇区2服务所必需的资源是相同的。

然而，因为波束宽度在波束成形方案的情况下窄，所以快速移动的UE或位于扇区边界上的UE难以稳定地接收同步信号。替代地，如果UE定位波束的ID是可标识的，则UE可通过同步信号有利地掌握其位置。相反，因为波束宽度在重复传输方案的情况下宽，所以UE错过同步信号的可能性较小。替代地，UE不能掌握其位置。

图5示出了在使用毫米波的通信环境中提出的帧结构的示例。

首先，单个帧被配置有Q个子帧，并且单个子帧被配置有P个时隙。另外，一个时隙被配置有T个OFDM符号。这里，与其它子帧不同，帧中的第一子帧使用第0个时隙(通过“S”表示的时隙)用于同步的使用。另外，第0个时隙被配置有用于定时和频率同步的A个OFDM符号、用于波束扫描的B个OFDM符号以及用于向UE通知系统信息的C个OFDM符号。另外，剩余的D个OFDM符号被用于到各个UE的数据传输。

此外，这样的帧结构仅是简单的示例。Q、P、T、S、A、B、C和D是随机值，并且可以包括由用户设定的值或在系统上自动地设定的值。

在下文中，对基站与UE之间的定时同步的算法进行描述。让我们考虑基站在图5中发送相同的同步信号A次的情况。基于由基站发送的同步信号，UE使用等式3的算法来执行定时同步。

[等式3]

其中

在等式3中，N、N_g和i分别指示OFDM符号的长度、CP(循环前缀)的长度和OFDM符号的索引。r意指接收器中的接收信号的矢量。这里，等式是用范围从接收信号矢量r的第个元素到第个元素的元素定义的矢量。

等式3的算法在时间上彼此相邻的2个OFDM接收信号彼此相等的条件下操作。因为这样的算法可使用滑动窗口方案，所以它可被实现有低复杂性并且具有对频率偏移鲁棒的性质。

此外，等式4表示使用接收信号与由基站发送的信号之间的相关性来执行定时同步的算法。

[等式4]

在等式4中，s意指由基站发送的信号并且是在UE与基站之间预先约定的信号矢量。尽管等式4的方式可以具有比等式3的性能更好的性能，然而因为等式4不能通过滑动窗口方案来实现，所以它要求高复杂性。另外，等式4的方式具有易受频率偏移影响的性质。

继续定时同步方案的描述，波束扫描过程被描述如下。首先，波束扫描意指发送器和/或接收器的查找使接收器的接收SINR最大化的波束的方向的操作。例如，基站在向UE发送数据之前通过波束扫描确定波束的方向。

通过取图4作为一个示例作出进一步描述。图4示出了由单个基站服务的扇区被划分成8个区域。这里，基站向(A1+B1)、(A2+B2)、(A3+B3)和(A4+B4)区域中的每一个发送波束，并且UE可标识由基站发送的波束。在此条件下，可将波束扫描过程具体实现为4种过程。首先，基站依次向4个区域发送波束[i]。UE确定在接收SINR方面被判定为波束当中最适当的波束的波束[ii]。UE将关于所选择的波束的信息反馈给基站[iii]。基站使用具有反馈方向的波束来发送数据[iv]。通过以上波束扫描过程，UE可通过具有最佳接收SINR的波束来接收DL数据。

在下文中对Zadoff-Chu序列进行描述。Zadoff-Chu序列被称作Chu序列或ZC序列并且被定义为等式5。

[等式5]

在等式5中，N指示序列的长度，r表示根值，并且x_r[n]指示ZC序列的第n个元素。ZC序列的特征在于，所有元素在大小上彼此相等[恒定幅度]。此外，ZC序列的DFT结果对于所有元素来说也是相同的。

在下文中，ZC序列和该ZC序列的循环移位版本具有诸如等式6的以下相关性。

[等式6]

在等式6中，是使X_r循环移位i产生的序列，并且除了ZC序列的自相关为i＝j的情况之外指示0。ZC序列也具有零自相关性质并且可以被表达为具有CAZAC(恒幅零自相关)性质。

关于ZC序列ZC的最终性质，在具有作为序列长度N的互素的根值的ZC序列之间建立了等式7所示的相关性。

[等式7]

在等式7中，r₁或r₂是N的互素。例如，如果N＝111，则2≤r₁，r₂≤110总是满足等式7。与等式6的自相关不同，ZC序列的互相关不完全变为0。

继续ZC序列，对阿达玛(Hadamard)矩阵进行描述。阿达玛矩阵被定义为等式8。

[等式8]

其中H₁＝[1]

在等式8中，2^k指示矩阵的大小。阿达玛Hadamard矩阵是不管大小n总是满足的单位矩阵。此外，在阿达玛矩阵中，所有列和所有行彼此正交。例如，如果n＝4，则阿达玛矩阵被定义为等式9。

[等式9]

从等式9，可观察到列和行彼此正交。

图6示出了OVSF(正交可变扩展因子)码的结构。OVSF码是基于阿达玛矩阵生成的码并且具有特定规则。

首先，在OVSF代码中向右分支[下部分支]时，第一码照原样重复左母码两次并且第二码是从使上部码重复一次、使它反转并然后使反转码重复一次而产生的。图6示出了OVSF代码的树结构。

这样的OVSF码除了确保码树上的相邻母码和子码之间的关系之外还确保所有正交性。例如，在图6中，码[1 -1 1 -1]与[1 1]、[1 1 1 1]和[1 1 -1 -1]中的全部正交。此外，关于OVSF码，码的长度等于可用码的数量。也就是说，从图6可观察到，特定码的长度等于使对应码属于其的分支中的总数。

图7是用于描述用户设备的布置情形的图。参照图7对RACH(随机接入信道)进行描述。

在LTE系统的情况下，当由UE发送的RACH信号到达基站时，由基站接收到的UE的RACH信号的功率应该彼此相等。为此，基站定义参数‘preambleInitialReceivedTargetPower’，从而通过SIB(系统信息块)2将该参数广播给对应小区内的所有UE。UE使用基准信号来计算路径损耗，然后像等式10那样使用所计算出的路径损耗和参数‘preambleInitialReceivedTargetPower’来确定RACH信号的发送功率。

[等式10]

P_PRACH_Initial＝min{P_CMAX,preambleInitialReceivedTargetPower+PL}

在等式10中，P_PRACH_Initial、P_CMAX和PL分别指示RACH信号的发送功率、UE的最大发送功率和路径损耗。

等式10被取作为一个示例以得到以下描述。UE的最大可发送功率被假定为23dBm，并且基站的RACH接收功率被假定为-104dBm。另外，UE布置情形被假定如图7所示。

首先，UE使用接收到的同步信号和波束扫描信号来计算路径损耗，然后基于该计算确定发送功率。表3示出了UE的路径损耗和对应的发送功率。

[表3]

在表3中的UE K1的情况下，路径损耗非常小。然而，为了与RACH接收功率匹配，应该按非常小功率(-44dBm)发送RACH信号。此外，在UE K2的情况下，尽管路径损耗大，然而必要发送功率是6dBm。然而，在UE K3的情况下，因为路径损耗非常大，所以必要发送功率超过P_CMA＝23dBm。在这种情况下，UE应该按最大发送功率23dBm执行传输并且UE的RACH接入成功率降级了3dB。

2.第一提出的随机接入执行方法

在以下描述中，提出了在使用超高频带的无线通信系统中执行的随机接入过程(或RACH过程)，并且通过图8至图10对提出的实施方式进行详细的描述。

根据提出的实施方式，为了降低在RACH过程中发生冲突的概率，使用序列和相位方向图矢量来定义重复地发送的RACH信号。特别地，如果用户设备(在下文中缩写为UE)向基站(在下文中缩写为BS)重复地发送RACH信号和预定重复计数一样多的次数，则可以改变应用于序列的标量值，而不是简单地重复地发送相同的序列。因为这样的标量值改变序列的相位，所以它被定义为“相位方向图矢量”。另外，可将多个相位方向图矢量定义为单相位方向图矢量集。

例如，尽管两个UE通过在RACH过程中选择相同序列来发送RACH信号，然而如果两个UE分别选择不同的相位方向图矢量，则可在没有冲突的情况下在两个UE之间执行RACH过程。这意味着BS可在没有相互干扰的情况下区分两个UE的RACH信号。提出的实施方式被详细地描述如下。

首先，在UE与BS之间共享用于RACH过程的相位方向图矢量集。相位方向图矢量集可以由BS和BS以由BS确定并然后发送给UE的方式共享。另一方面，如果定义了固定相位方向图矢量集，则UE和BS提前同意离线使用单相位方向图矢量集。

此外，相位方向图矢量集被配置有对于相同的重复计数来说彼此正交或准正交的多个相位方向图矢量。例如，可以阿达玛形式实现根据一个实施方式的相位方向图矢量集，并且等式8或等式9中描述的阿达玛矩阵的每行或每列可配置单相位方向图矢量。在表4中，示出了以阿达玛形式实现的相位方向图矢量集的示例。在表4中，当矢量大小是4时，彼此正交的4个矢量变成配置相位方向图矢量集的4个相位方向图矢量。

[表4]

索引	相位方向图矢量
		0	[1 1 1 1]
1	[1 -1 1 -1]
		2	[1 1 -1 -1]
3	[1 -1 -1 1]

根据另一实施方式，可以以DFT(离散傅里叶变换)形式实现相位方向图矢量集。表5示出了以DFT形式实现的相位方向图矢量集的示例。

[表5]

索引	相位方向图矢量
		0	[1 1 1 1]
1	[1 -1 1 -1]
		2	[1 -j -1 j]
3	[1 j -1 -j]

随后，使用前述相位方向图矢量集，对用于UE产生RACH信号的过程进行描述。UE从相位方向图矢量集中选择规定的相位方向图矢量并且将所选择的相位方向图矢量应用于用于发送RACH信号和规定的重复计数一样多的次数的过程。特别地，UE通过将相同序列乘以包含在所选择的相位方向图矢量中的标量值来发送与重复计数对应的RACH信号。

例如，重复计数是4，S₂被选择为RACH信号的序列，并且从表4的相位方向图矢量集中选择第三相位方向图矢量[1 -1 -1 1]。这样的情况被描述如下。UE可像等式11一样通过将所选择的相位方向图矢量应用于所选择的序列来产生要为重复计数‘4’发送的RACH信号。

[等式11]

s₂→-s₂→-s₂→s₂

根据等式11，UE在4个时间间隔(例如，OFDM符号)内向BS发送总共4个RACH信号，所述总共4个RACH信号是通过将相位方向图矢量[1 -1 -1 1]应用于序列S₂来产生的。根据以前的描述，相位方向图矢量的各个元素变成序列被乘以的标量值。

随后，对用于BS处理从UE接收到的RACH信号的过程进行描述。BS计算所接收到的RACH信号的参数与随机序列和相位方向图矢量的组合之间的相关性并且选择特定序列和相位方向图矢量的组合，该组合使所计算出的相关性的值最大化。BS将所选择的序列和相位方向图矢量确定为由UE用于RACH过程的序列和相位方向图矢量。

可将用于BS计算相关性的过程表达为等式12。

[等式12]

在等式12中，和分别指示使相关值最大化的特定相位方向图矢量和序列，和分别指示变成相关值的计算对象的随机相位方向图矢量和序列，R指示预定RACH信号的重复计数，并且x_i，j指示第j个相位方向图矢量的第i个元素。此外，在等式12中，按照等式3的定义的相似方式，y_i是用BS的Rx信号矢量r的第[i(N+N_g)]个元素至第[i(N+N_g)+N-1]个元素定义的矢量，并且指示整个序列集中的第个序列。

最后，等式12意指用于BS在接收到的RACH信号、随机序列和随机相位方向图矢量之间计算相关值的过程。BS搜索使相关值最大化的序列和相位方向图矢量组合

例如，表6示出了由3个用户设备UE 1、UE 2和UE 3选择的序列和相位方向图矢量。这里，RACH信号的重复传输计数是4并且表4的相位方向图矢量集被使用。这样的情况被表示。

[表6]

UE	序列	相位方向图矢量
			UE 1	S₀	[1 1 -1 -1](索引2)
UE 2	S₀	[1 -1 -1 1](索引3)
			UE 3	S₁	[1 -1 -1 1](索引3)

在表6中，让我们考虑3个UE通过相同的时间和频率资源来重复地发送RACH信号4次的情况。在这种情况下，BS通过等式12来计算从各个UE接收到的RACH信号的相关值，并且参照图8对BS的相关值计算过程进行描述。在图8中，被α_i，k定义为被定义为另外，指示当第u个UE发送RACH信号但是其余UE未能发送RACH信号时BS的Rx信号。如果信道是平坦的，不根据时间改变，并且没有噪声，则如这样的关系被建立。为了描述的清楚，如果假定了这样的信道状态，则可如图8一样例示由BS计算出的相关值。

在图8中，可观察到从第三相关值中检测到由UE 1发送的RACH信号(序列索引0、相位方向图矢量索引2)。另外，可观察到从图8中的第四相关值中检测到由UE 2发送的RACH信号(序列索引0、相位方向图矢量索引3)。此外，可观察到从图8中的第8个相关值中检测由UE3发送的RACH信号(序列索引1、相位方向图矢量索引3)。

特别地，尽管UE 1和UE 2选择了相同序列，然而作为应用不同的相位方向图矢量的结果，BS可区分两个UE的RACH信号。因此，BS可在不同的相位方向图矢量索引的情况下区分RACH信号以及在不同序列的情况下区分RACH信号。

此外，从图8可观察到，与序列索引0对应的4个相关值可被表示为4个标量值{α_0，0，α_1，0，α_2，0，α_3，0}的组合。即，BS可按照对4个标量值执行计算并然后对将这些标量值应用相位方向图矢量的方式容易地获得4个相关值。这里，因为应用相位方向图矢量的步骤仅是简单的符号改变，然而的计算是矢量和矢量的乘积运算，所以由于相位方向图矢量的应用而导致的复杂性相对无关紧要。

此外，如果BS按照以上方式标识由UE发送的RACH信号，则BS向UE发送指示估计的序列和相位方向图矢量的RACH响应信号。这里，由BS估计的序列和相位方向图矢量索引可以被表示为RA-PID(随机接入前导码ID)。如果相位方向图矢量索引不管相同序列都是不同的，则产生不同的RA-PID。BS按照RA-PID被包含在RACH响应信号中的方式将向RA-PID发送到UE。

在这种情况下，RA-PID应该被定义为表达序列索引和相位方向图矢量索引二者。例如，如果序列索引是64并且相位方向图矢量索引是1，则可将RA-PID表达为等式13。

[等式13]

BS产生包含RA-PID的RACH响应信号并将它发送到UE，从而通知UE该UE的RACH信号被接收到。

图9是示出了根据一个实施方式的执行随机接入过程的方法的流程图。图9示出了根据时间系列流的前述实施方式。因此，尽管从参照图9的描述中省略了细节，然而以上提出的实施方式相同地或类似地适用的。

首先，在S910中，在BS与UE之间共享用于RACH信号传输的序列集和相位方向图矢量集。什么种类的序列集和相位方向图矢量集将被用于RACH过程可被确定并且然后由BS通知给UE。或者，可以以协定的形式事先在UE与BS之间共享特定序列集和特定相位方向图矢量集。

UE根据RACH信号重复传输计数来选择要用于RACH过程的序列和相位方向图矢量[S920]。将参照图10详细地描述确定RACH信号的重复传输计数的步骤。例如，如果重复传输计数是4，则从与‘4’对应的相位方向图矢量集中选择规定的相位方向图矢量并且从序列集中选择规定的序列。

随后，UE向BS发送从应用所选择的序列和相位方向图矢量产生的RACH信号[S930]。由UE发送的RACH信号在相当于预定重复计数的时间间隔内被发送到BS，并且可以通过将在S920中选择的序列乘以在S920中选择的相位方向图矢量的元素而产生由UE发送的RACH信号。

此外，BS估计由UE发送的RACH信号的序列和相位方向图矢量[S940]。即，BS通过计算所接收到的RACH信号与随机序列和相位方向图矢量的组合之间的相关值的步骤来计算由UE应用于RACH信号的传输的序列和相位方向图矢量。这样的步骤可以被理解为选择根据等式12使相关值最大化的序列和相位方向图矢量的步骤。

随后，BS向UE发送指示被估计为由UE使用的序列和相位方向图矢量的RACH响应信号[S950]。可以按照包含指示所估计的序列和相位方向图矢量的RA-PID的方式发送该RACH响应信号。在接收到RACH响应信号后，UE检查由BS估计的序列和相位方向图矢量是否与由UE它本身应用于RACH信号的序列和相位方向图矢量匹配，从而检查RACH过程是否被成功地执行[S960]。

根据以上提出的实施方式，尽管UE通过选择相同序列来执行RACH过程，然而如果相位方向图矢量是不同的，则BS可在没有干扰的情况下区分它们。通过简单地增加序列的数量，能够解决UE之间的RACH过程的冲突。然而，如果序列的数量增加，则引起以下问题。首先，序列的数量越多，序列间相关性变得越大。因此，序列间干扰增加。如果序列干扰增加，则它可以引起使BS的序列估计性能降级的问题。其次，在LTE/LTE-A中，通过SIB(系统信息块)向UE通知可用于各个小区的序列。如果序列的数量增加，则应该修改这样的SIB的信令信息。因此，它可以在后向兼容性方面引起问题。此外，为了使小区之间的RACH信号干扰最小化，可以引起预定义序列表应该被全部修改的问题。为了支持传统UE，可以引起现有序列表也应该被保留的问题。

相反，根据提出的实施方式，在原封不动地利用现有序列集同时附加地引入新的相位方向图矢量。通过利用序列和相位方向图矢量，可由UE选择的RACH信号的数量变成(序列集的大小×相位方向图矢量集的大小)。随着RACH信号的数量增加，BS的估计步骤的复杂性上升。然而，因为相位方向图矢量计算步骤仅是简单的标量运算步骤，所以如上所述，有利的原因在于复杂性上升是相对可忽略的。

图10是示出了根据另一提出的实施方式的重复计数确定方法的流程图。关于以前提出的实施方式，参照图10对用于确定RACH信号的重复传输计数的过程进行描述。

首先，BS向UE发送用于RACH信号的传输的默认重复计数和最大重复计数[S1010]。默认重复计数或最大重复计数被选择为UE将实际地应用于RACH信号的传输的重复计数。

此外，UE通过在RACH过程之前执行的同步过程和波束扫描过程来计算路径损耗[S1020]。随后，UE基于所计算出的路径损耗来确定BS的RACH Rx功率和UE的RACH Tx功率[S1030]。这里，RACH Rx功率意指当UE发送的RACH信号到达BS时估计的Rx功率。另外，UE确定它自己的RACH Tx功率以与RACH Rx功率匹配。已经在图7和等式10中对此类步骤进行了描述，并且将省略所对应的细节。

随后，UE将所确定的RACH Tx功率与UE的最大Tx功率相比较[S1030]，从而确定最终重复计数[S1040]。如果所确定的RACH Tx功率小于UE的最大Tx功率，则UE将在S1010中接收到的默认重复计数确定为RACH重复传输计数。如果所确定的RACH Tx功率大于UE的最大Tx功率，则UE将在S1010中接收到的最大重复计数确定为RACH重复传输计数。在后者情况下，UE可以使用RACH Tx功率与UE的最大Tx功率之间的差或比率来将小于最大重复计数的随机计数确定为RACH重复计数。

以下描述是通过以默认重复计数和最大重复计数分别为4和16的情况为例作出的。首先，UE计算路径损耗并且根据BS的RACH Rx功率确定UE的RACH Tx功率。如果以表3为例，则在UE K1和UE L2的情况下，因为必要Tx功率小于UE的最大Tx功率(23dB)，所以RACH重复计数变成4。此外，在UE K3的情况下，因为必要Tx功率比最大Tx功率大了3dB的大小，所以UE的RACH成功率降级了该大小。在这种情况下，UE不将重复计数确定为4而是为最大重复计数‘16’。如果是这样的话，则UE K3可获得6dB的附加功率增益并且RACH成功率提高好于其它UE的那些成功率。或者，基于必要Tx功率与最大Tx功率之间的差或比率，UE K3可以将重复计数确定为小于最大重复计数的‘8’。

3.第二提出的随机接入执行方法

在以上描述中，描述的是在UE与BS之间的RACH过程中利用序列和相位方向图矢量的实施方式。在下文中，描述的是除前述RACH过程之外还自适应地调整RACH信号的传输定时的实施方式。根据在下面描述的实施方式，随着由UE发送的RACH信号的传输定时被调整，尽管对于相同的重复计数使用相同的相位方向图矢量的RACH信号被发送，然而BS可区分它们。

图11是用于描述根据另一实施方式的执行随机接入过程的方法的图。关于图11，以下描述是通过以默认重复计数和最大重复计数分别被确定为4和8的情况为例来作出的。

在默认重复计数和最大重复计数分别被确定为4和8的情况下，UE可在第0个至第7个OFDM符号当中的第0个和第4个OFDM符号中发送RACH信号。参照图11，UE A在第0个OFDM符号中发送RACH信号，并且UE B在第4个ODFM符号中发送RACH信号。此外，如果UE的重复计数被确定为等于最大重复计数8，则UE应该通过从第0个OFDM符号开始来发送RACH信号。在表7中概括并表示了这样的示例。

[表7]

重复计数	可发送定时
		4	0、4
8	0

在图11中，因为由UE A和UE B发送的RACH信号被分别在不同的定时发送，所以BS可通过避免RACH信号之间的交叠来检测两个UE的RACH信号。即，当检测到两个RACH信号时，BS可知道两个UE正在尝试接入，这与UE A和UE B使用相同的序列和相同的相位方向图矢量的情况相同。响应于此，BS产生指示2个不同的传输定时的2个RACH响应信号，然后将它们分别发送到UE。

UE通过RACH响应信号来获取由BS估计的关于RA-PID(即，序列和相位方向图矢量)和传输定时的信息，然后将该信息与由UE发送的RACH信号的RA-PID和传输定时相比较。如果比较结果说“相同的”，则UE确定其RACH过程已被成功地执行。然而，作为比较的结果，如果序列、相位方向图矢量和传输定时中的至少一个不匹配，则BS上的RACH过程被确定为失败。最终，UE A和UE B可通过在与最大重复计数对应的整个传输间隔中以特定定时发送RACH信号来在BS上执行RACH过程。可以说，根据提出的实施方式，通过使RACH信号的传输定时信息化，可进一步减小RACH冲突概率。

此外，在前述过程中，BS可向UE通知在特定重复计数下可使用的相位方向图矢量集。这里，在像图9的S910那样在UE与BS之间共享相位方向图矢量集的步骤中，BS可以向UE通知在相位方向图矢量集内对于各个重复计数可用或不可用的一些相位方向图矢量。此外，可以将具有不同重复计数的相位方向图矢量设定为处于相互嵌套的正交关系。

对于详细示例，在表8所示的针对重复计数4的相位方向图矢量集中，索引#3的相位方向图矢量被设定为不可用的相位方向图矢量。表9示出了针对重复计数8的相位方向图矢量集中的索引#3的相位方向图矢量和索引#7的相位方向图矢量仅被设定为可用的相位方向图矢量的情况。此外，基于OVSF(正交可变扩展因子)码来定义表8和表9中表示的相位方向图矢量。

[表8]

索引	相位方向图矢量	可用/不可用
			0	[1 1 1 1]	可用
1	[1 1 -1 -1]	可用
			2	[1 -1 1 -1]	可用
3	[1 -1 -1 1]	不可用

[表9]

索引	相位方向图矢量	可用/不可用
			0	[1 1 1 1 1 1 1 1]	不可用
1	[1 1 -1 -1 1 1 -1 -1]	不可用
			2	[1 -1 1 -1 1 -1 1 -1]	不可用
3	[1 -1 -1 1 1 -1 -1 1]	可用
			4	[1 1 1 1 -1 -1 -1 -1]	不可用
5	[1 1 -1 -1 -1 -1 1 1]	不可用
			6	[1 -1 1 -1 -1 1 -1 1]	不可用
7	[1 -1 -1 1 -1 1 1 -1]	可用

一些相位方向图矢量为什么被设定为在这样的相位方向图矢量集中不可用的原因是为了满足不同重复计数的相位方向图矢量之间的嵌套正交性质。即，因为相位方向图矢量集中的一些矢量与不同重复计数的矢量没有包含关系(即，不是嵌套正交的)，所以如果此类矢量与不同重复计数的矢量一起使用，则BS不能区分两个RACH信号。因此，可以将BS设定为仅使用仅在包括在相位方向图矢量集合中的矢量当中满足嵌套正交性质的一些矢量。这通过图12所示的实施方式来详细地描述。

图12是用于描述根据另一实施方式的执行随机接入过程的方法的图。图12示出了以下情况。首先，UE A使用表8中具有重复计数‘4’的相位方向图矢量集中的索引0的相位方向图矢量来执行RACH过程，UE B使用表8中的索引2的相位方向图矢量来执行RACH过程，UEC使用表8中的索引2的相位方向图矢量来执行RACH过程，并且UE D使用表8中的索引3的相位方向图矢量来执行RACH过程。UE A和UE B中的每一个在第0个定时发送RACH信号，UE C在第4个定时发送RACH信号，UE D在第0个定时发送RACH信号。UE A至UE C中的每一个具有重复计数‘4’，而UE D具有重复计数‘8’。

BS根据等式14来处理所接收到的4个RACH信号。

[等式14]

等式14的参数与等式12的那些参数相同，指示重复计数R的第j个相位方向图矢量的第i个元素，并且指示使相关值变成最大值的重复计数。例如，重复计数‘8’的相位方向图矢量集中的第3个相位方向图矢量(索引＝3)的第0个和第1个元素分别是1和-1。BS通过等式14搜索使相关值变成最大值的

此外，因为UE A和UE B在图12中选择不同的相位方向图矢量并且两个相位方向图矢量彼此正交，所以BS可区分两个UE的RACH信号。因为UE C和UE A/B在传输定时方面彼此不同，所以UE C的RACH信号被以与UE A和UE B的RACH信号的那些传输定时不同的传输定时接收。因此，BS也可区分UE C的RACH信号。

参照如下表10对UE D和UE A/B/C的情况进行描述。在表10中，[0 0 0 0]指示所对应的UE确实不以所对应的定时发送RACH信号。

[表10]

如果估计的重复计数是4，则表10示出了相位方向图矢量不管传输定时都总是彼此正交的。当BS标识UE A的RACH信号时，因为UE D的RACH信号具有正交的相位方向图矢量，所以它不会引起干扰。同样地，因为相位方向图矢量在UE C和UE D的RACH信号之间彼此正交，所以不会引起干扰。此外，BS在传输定时0和传输定时4中的每一个处检测UE D的[1 -1-1 1]矢量。然而，因为索引3的相位方向图矢量[1 -1 -1 1]在表8中被设定为不可用，所以BS可识别[1 -1 -1 1]矢量不是重复计数4的相位方向图矢量而是在表9中具有重复计数8的索引3的相位方向图矢量。

随后，如果在表10中所估计的重复计数是8，则BS通过应用表9的第3个和第7相位方向图矢量来计算相关性。在这种情况下，UE A、UE B和UE C的相位方向图矢量中的每一个与UE D的相位方向图矢量正交。以下描述是通过以UE C为例来作出的。当从将[0 0 0 0]添加到UE C的相位方向图矢量产生的矢量[0 0 0 0 1 -1 1 -1]与用于传输定时0的UE D的相位方向图矢量正交时，UE C和UE D的相位方向图矢量彼此嵌套正交。这在UE A/B与UE D之间同样适用。最终，当UE D被标识时，其余UE的RACH信号不起作用。如上所述，这是因为对于各个重复计数可用的一些相位方向图矢量被提前设定。

当如上所述按照重复计数提前设定可用或不可用的相位方向图矢量时，BS可在没有干扰的情况下标识具有不同重复计数的UE之间的RACH信号。这意味着BS可以标识RACH信号而不管用于随机UE在整个传输间隔中发送RACH信号的特定定时。

此外，尽管可以在BS与UE之间按照被BS通知给UE的方式来共享每个重复计数的可用或不可用的相位方向图矢量，然而可以提前在UE与BS之间确定以离线形式固定的相位方向图矢量集。

根据另一实施方式，可根据小区的服务半径不同地调整针对各个重复计数的相位方向图矢量的大小。如果小区的服务半径(或大小)增加，则具有大重复计数的相位方向图矢量集的大小被定义为较大的，而具有小重复计数的相位方向图矢量集的大小被定义为较小的。相反，如果小区的服务半径(或大小)小，则具有大重复计数的相位方向图矢量集的大小被定义为小的，而具有小重复计数的相位方向图矢量集的大小被定义为大的。如果相位方向图矢量的大小是大的/小的，则意味着包括在对应集中的可用的相位方向图矢量的数量是大的/小的。

如果BS为仅在图7中的区域C1服务，则由大多数UE选择的RACH信号的重复计数可以是小的。相反，如果BS为直到区域C3服务，则许多UE可以期望RACH信号的较大重复计数。在后者情况下，如果具有高重复计数的相位方向图矢量集的大小被设定为小的(即，设定了包括在高重复计数的相位方向图矢量集中的较少的相位方向图矢量)，则UE选择同一相位方向图矢量的概率升高。因此，UE之间的RACH信号冲突的概率也增加。因此，BS设定包括在具有高重复计数的相位方向图矢量集中的更多可用的相位方向图矢量，但是可以设定包括在相对较小重复计数的相位方向图矢量集中的更少可用的相位方向图矢量。

例如，如果BS仅为区域C1服务，则可分别如表11和表12一样确定重复计数4和8的相位方向图矢量集。

[表11]

索引	相位方向图矢量	可用/不可用
			0	[1 1 1 1]	可用
1	[1 1 -1 -1]	不可用
			2	[1 -1 1 -1]	可用
3	[1 -1 -1 1]	不可用

[表12]

索引	相位方向图矢量	可用/不可用
			0	[1 1 1 1 1 1 1 1]	不可用
1	[1 1 -1 -1 1 1 -1 -1]	可用
			2	[1 -1 1 -1 1 -1 1 -1]	不可用
3	[1 -1 -1 1 1 -1 -1 1]	可用
			4	[-1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1]	不可用
5	[1 1 -1 -1 -1 -1 1 1]	可用
			6	[1 -1 1 -1 -1 1 -1 1]	不可用
7	[1 -1 -1 1 -1 1 1 -1]	可用

与表8和表9相比较，表11和表12的相位图矢量集的大小变化被示出在表13中。

[表13]

重复计数	调整之前可用矢量的数量	调整之后可用矢量的数量
			4	3	2
8	2	4

根据表13，可用矢量的数量在重复计数4的相位方向图矢量集中从3减小到2。然而，可用矢量的数量在重复计数8的相位方向图矢量集中从2升高到4。

此外，诸如表11和表2的配置不是唯一实施方式而是简单的示例。即，在表11中索引2而不是索引1的相位方向图矢量可被配置为不可用。在这种情况下，在图12中索引2和6的相位方向图矢量而不是索引1和5的相位方向图矢量可以变成可用。

图13是示出了根据进一步提出的实施方式的执行随机接入过程的方法的流程图。图13示出了根据时间系列流的前述实施方式。因此，尽管从参照图13的描述中省略了细节，然而以上提出的实施方式同样地或类似地适用。

首先，在S1310中，在BS与UE之间共享用于RACH信号传输的序列集和相位方向图矢量集。这里，针对随机重复计数的相位方向图矢量集可以被配置有仅在彼此正交的相位方向图矢量当中的可用的相位方向图矢量。可以说，S1310的相位方向图矢量集可以意指除针对特定重复计数的所有相位方向图矢量当中的不可用的相位方向图矢量集之外的相位方向图矢量。

此外，什么种类的序列集和相位方向图矢量集将被用于RACH过程可被确定并然后由BS通知给UE。或者，可以以协定的形式事先在UE与BS之间共享特定序列集和特定相位方向图矢量集。

随后，UE根据RACH信号重复传输计数来选择要用于RACH过程的序列和相位方向图矢量[S1320]。参照图10所描述的步骤可以类似地适用于确定RACH信号的重复传输计数的步骤。例如，如果重复传输次数是4，则从包括在与‘4’对应的相位方向图矢量集中的可用的相位方向图矢量中选择规定的相位方向图矢量并且从序列集中选择规定的序列。

随后，UE向BS发送从应用所选择的序列和相位方向图矢量产生的RACH信号，并且在整个可发送间隔(即，与最大重复计数对应的时间间隔)中以特定定时发送RACH信号[S1330]。由UE发送的RACH信号在相当于预定重复计数的时间间隔内被发送到BS，并且由UE发送的RACH信号可以从将在S1320中选择的序列乘以在S1320中选择的相位方向图矢量的元素而产生。

BS估计由UE发送的RACH信号的序列、相位方向图矢量和重复计数[S1340]。即，BS通过计算所接收到的RACH信号与随机序列、相位方向图矢量和重复计数的组合之间的相关值的步骤来计算由UE应用于RACH信号的传输的序列、相位方向图矢量和重复计数。这样的步骤可以被理解为选择根据等式14使相关值最大化的序列、相位方向图矢量和重复计数的步骤。

随后，BS向UE发送RACH响应信号，该RACH响应信号指示被估计为由UE使用的序列、相位方向图矢量和传输定时[S1350]。可以按照包含指示所估计的序列和相位方向图矢量的RA-PID的方式发送该RACH响应信号。在接收到RACH响应信号后，UE检查由BS估计的序列、相位方向图矢量和重复计数是否与由UE它本身应用于RACH信号的参数和传输定时匹配，从而检查RACH过程是否被成功地执行[S1360]。

根据以上提出的实施方式，尽管UE通过选择相同的序列和相同的相位方向图矢量来执行RACH过程，然而如果传输定时是不同的，则BS可在没有干扰的情况下区分它们。

4.设备配置

图14是示出了根据本发明的一个实施方式的用户设备和基站的配置的框图。在图11中，用户设备100和基站200可以分别包括射频(RF)单元110和210、处理器120和220以及存储器130和230。尽管在图11中示出了用户设备100与基站200之间的1:1通信环境，然而可以在多个用户设备与基站之间建立通信环境。另外，图11所示的基站200适用于宏小区基站和小小区基站。

RF单元110和210分别可以包括发送器112和212以及接收器114和214。用户设备100的发送器112和接收器114被配置为向基站200和其它用户设备发送信号并且从基站200和其它用户设备接收信号，并且处理器120在功能上连接到发送器112和接收器114以控制在发送器112和接收器114处向其它设备发送信号并从其它设备接收信号的过程。处理器120处理要发送的信号，将经处理的信号发送到发送器112并且处理由接收器114接收到的信号。

如果必要的话，处理器120可以将包括在交换的消息中的信息存储在存储器130中。通过此结构，用户设备100可以执行本发明的各种实施方式的方法。

基站200的发送器212和接收器214被配置为向另一基站和用户设备发送信号并且从另一基站和用户设备接收信号，并且处理器220在功能上连接到发送器212和接收器214以控制在发送器212和接收器214处向其它设备发送信号并从其它设备接收信号的过程。处理器220处理要发送的信号，将经处理的信号发送到发送器212并且处理由接收器214接收到的信号。如果必要的话，处理器220可以将包括在交换的消息中的信息存储在存储器230中。通过此结构，基站200可以执行本发明的各种实施方式的方法。

用户设备100的处理器120和基站200的处理器220分别指示(例如，控制、调整或者管理)用户设备100和基站200的操作。处理器120和220分别可以连接到用于存储程序代码和数据的存储器130和230。存储器130和230分别连接到处理器120和220以便存储操作系统、应用和一般文件。

本发明的处理器120和220可以被称作控制器、微控制器、微处理器、微计算机等。处理器120和220可以通过硬件、固件、软件或其组合来实现。

如果本发明的实施方式通过硬件来实现，则可以在处理器120和220中包括专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(实施FPGA)等。

此外，前述方法可以作为可在计算机中执行并且在使用计算机可读介质来操作程序的一般计算机中执行的程序被实现。另外，可以通过各种手段将前述方法中使用的数据记录在计算机可读记录介质中。应该理解，可用于描述包括可执行来执行本发明的各种方法的计算机代码的存储装置的程序存储装置不包括诸如载波或信号的临时对象。计算机可读介质包括诸如磁记录介质(例如ROM、软盘和硬盘)和光学读取介质(例如CD-ROM和DVD)的存储介质。

对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明作出各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖此发明的修改和变化，只要它们落入所附权利要求书及其等同物的范围内即可。

工业实用性

前述随机接入执行方法适用于包括IEEE 802.16x系统和IEEE 802.11x系统的各种无线通信系统以及适用于3GPP LTE/LTE-A系统。此外，提出的方法适用于使用超高频带的毫米波通信系统。

Claims

1.一种在使用毫米波频带的无线通信系统中由用户设备执行随机接入的方法，该方法包括以下步骤：

获得关于要用于随机接入过程的序列集和相位方向图矢量集的信息；

在包括在所述相位方向图矢量集中的多个相位方向图矢量当中选择与随机接入信道RACH信号的重复传输计数对应的相位方向图矢量；

在相当于所述重复传输计数的时间间隔期间在与最大重复传输计数对应的整个时间间隔中以特定传输定时向基站发送使用在包括在所述序列集中的多个序列当中选择的序列和所选择的相位方向图矢量而生成的所述RACH信号；以及

从所述基站接收指示估计的序列、估计的相位方向图矢量和估计的传输定时的RACH响应信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，与特定重复计数对应的相位方向图矢量集被配置有仅在彼此正交的所有相位方向图矢量当中的可用的相位方向图矢量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述可用的相位方向图矢量被确定为满足与对与不同的重复计数对应的相位方向图矢量集进行配置的相位方向图矢量嵌套正交的关系。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述最大重复传输计数是8，则所述特定传输定时对应于第0个正交频分复用OFDM符号，其中，如果所述最大重复传输计数是4，则所述特定传输定时对应于所述第0个OFDM符号或第4个OFDM符号，并且其中，如果所述最大重复传输计数是2，则所述特定传输定时对应于所述第0个OFDM符号、第2个OFDM符号、所述第4个OFDM符号或第6个OFDM符号。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述估计的序列、所述估计的相位方向图矢量和所述估计的传输定时是根据使与由所述用户设备发送的所述RACH信号的相关值最大化的序列、相位方向图矢量和重复计数来确定的。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述基站的服务半径增加，则对大重复计数的相位方向图矢量集进行配置的相位方向图矢量的数量被定义为增加，并且对小重复计数的相位方向图矢量集进行配置的相位方向图矢量的数量被定义为减小。

7.一种在使用毫米波频带的无线通信系统中执行随机接入的用户设备，该用户设备包括：

发送器；

接收器；以及

处理器，该处理器被配置为通过连接到所述发送器和所述接收器来进行操作，

其中，所述处理器执行以下操作：

控制所述发送器在相当于所述重复传输计数的时间间隔期间在与最大重复传输计数对应的整个时间间隔中以特定传输定时向基站发送使用在包括在所述序列集中的多个序列当中选择的序列和所选择的相位方向图矢量而生成的所述RACH信号；以及

控制所述接收器从所述基站接收指示估计的序列、估计的相位方向图矢量和估计的传输定时的RACH响应信号。

8.根据权利要求7所述的用户设备，其中与特定重复计数对应的相位方向图矢量集被配置有仅在彼此正交的所有相位方向图矢量当中的可用的相位方向图矢量。

9.根据权利要求8所述的用户设备，其中，所述可用的相位方向图矢量被确定为满足与对与不同的重复计数对应的相位方向图矢量集进行配置的相位方向图矢量嵌套正交的关系。

10.根据权利要求7所述的用户设备，其中，如果所述最大重复传输计数是8，则所述特定传输定时对应于第0个正交频分复用OFDM符号，其中，如果所述最大重复传输计数是4，则所述特定传输定时对应于所述第0个OFDM符号或第4个OFDM符号，并且其中，如果所述最大重复传输计数是2，则所述特定传输定时对应于所述第0个OFDM符号、第2个OFDM符号、所述第4个OFDM符号或第6个OFDM符号。

11.根据权利要求7所述的用户设备，其中，所述估计的序列、所述估计的相位方向图矢量和所述估计的传输定时是根据使与由所述用户设备发送的所述RACH信号的相关值最大化的序列、相位方向图矢量和重复计数来确定的。

12.根据权利要求7所述的用户设备，其中，如果所述基站的服务半径增加，则对大重复计数的相位方向图矢量集进行配置的相位方向图矢量的数量被定义为增加，并且对小重复计数的相位方向图矢量集进行配置的相位方向图矢量的数量被定义为减小。