CN108781374A - 波束发送接收方法、基站、终端和无线通信系统 - Google Patents
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Abstract
在终端和基站进行使用波束的通信的无线通信系统中执行的波束发送接收方法，其中，具有如下步骤：在基站中接收作为来自终端的连接请求而发送的随机接入信号时，除了判断为适合于接收随机接入信号的主波束方向以外，还组合与主波束方向相邻的1个以上的波束方向，对多个波束方向进行群组化，使用群组化后的多个波束方向接收随机接入信号。
Description
技术领域
本发明涉及形成通信服务区的1台以上的基站和各通信服务区内存在的1台以上的终端进行通信的波束发送接收方法、基站、终端和无线通信系统。
背景技术
存在如下技术：在基站和终端进行通信时，基站使用多个天线仅在通信对象终端的方向上形成波束(波束成形)，发送信号。根据该技术，能够缩小无线信号飞行的方向。其结果，能够防止或减少与其他场所中存在的其他终端发生干扰。
并且，通过向特定方向发送信号，与向服务区整体发送信号的情况相比，能够使发送功率集中，能够扩大信号到达距离。
该波束成形还能够应用于基站从终端接收信号的情况。即，通过使基站的接收天线具有接收信号的方向，能够防止或减少从除此以外的方向到来的干扰波的影响。
但是，如上所述，1个波束能够使信号仅向特定方向飞行、或仅从特定方向接收信号，因此，为了覆盖1台基站的服务区整体，需要多个波束方向。图13是与通过多个波束方向确保服务区的基站有关的说明图。
终端在开始通信的初始连接时，首先，搜索能够得到足够进行通信的信号质量的基站。并且，终端在切换进行通信的基站的所谓切换(handover)时，也针对通信中的基站以外的周边基站同样进行搜索。
图14是示出不使用波束成形的无线通信系统中的一般的切换的信号时序的说明图。终端在与通信中的基站(通信基站)之间检测到信号质量劣化后，接收并测定周边基站发送的报知信号。然后，终端向当前的通信基站报告其结果和切换请求。
接收到报告的通信基站从接收质量最好的周边基站、或能够得到进行通信所需要的信号质量的周边基站中决定1台周边基站，向所决定的周边基站进行切换请求。接收到请求的周边基站如果能够接受切换，则向通信基站返送该意思。
接收到能够接受切换的响应的通信基站对终端发送作为切换目的地的周边基站的信息(基站ID等)和切换实施命令。
接收到切换实施命令的终端对作为切换目的地的周边基站发送随机接入(RACH)信号作为通信请求。另一方面，检测到RACH信号的周边基站向该终端返送接入响应信号，开始进行通信。
另外，与基站能够接收RACH信号的定时有关的信息通常包含在报知信号中。因此，终端能够根据该报知信号得知基站的RACH信号接收定时，结合该定时发送RACH信号。
另外，在本说明书中，将以下这种信息或信号中的任意一方或全部称为报知信号。
·终端与基站取得频率同步和时间同步所需要的、并且包含基站的标识符(基站ID)的同步信号
·用于测定来自基站的信号的质量的参考信号(也称为导频信号)
·建立终端与基站之间的通信的最低限度的必要信息，例如，基站在RACH信号接收中使用的频率和定时的信息
在使用波束成形技术的系统中，存在公开了进行初始连接的方法的现有技术(例如参照专利文献1)。在该专利文献1中，1台基站依次改变波束方向，并且，发送用于供终端搜索基站的信号(搜索用信号)。在搜索用信号中还包含与该基站接收RACH信号的定时有关的信息。
此时，基站每次改变定时时，改变发送搜索用信号的波束方向，并且，还改变接收RACH信号的波束方向。因此，搜索用发送波束与RACH信号接收波束两者的方向和定时存在对应关系，在搜索用信号中包含对应的RACH信号接收定时的信息。
并且，专利文献1公开了，在基站能够同时形成多个波束的情况下，在一个接收定时在多个方向上形成波束并接收RACH信号。此时，作为多个波束方向的组合，仅记载了选择正交性较高的波束方向。进而，在该专利文献1中记载了在切换中也应用相同的思路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-185914号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在现有技术中存在以下这种课题。
终端接收并测定周边基站的报知信号后，在发送RACH信号之前经过时间。并且，在该期间内，终端可能移动。因此，仅利用专利文献1所记载的方法，在终端测定周边基站的信号的时点和终端发送RACH信号的时点，基站朝向终端的最佳波束方向可能变化。
并且，在专利文献1中叙述了在一个定时形成多个波束。但是，在专利文献1中，关于波束方向的组合，仅叙述了对相互正交的波束进行组合。
如上所述，终端根据接收并测定周边基站的报知信号的时点的结果确定最佳波束方向，向周边基站传达该最佳波束方向。但是产生如下问题：在周边基站为了接收RACH信号而使波束朝向最佳波束方向的定时，即使终端发送了RACH信号，由于该终端已经移动到波束的区域外，因此也无法正确接收RACH信号。
并且，即使终端不移动，由于基站或终端周边的环境变化而使无线传送路径变化，也可能产生无法接收RACH信号的问题。另外，不仅专利文献1，应用图14的例子，在切换时，即使从终端接收到测定结果的报告的通信基站决定了切换目的地基站和切换目的地波束方向，也产生同样问题。
本发明是为了解决所述课题而完成的，其目的在于，得到如下的波束发送接收方法、基站、终端和无线通信系统：在切换时，抑制无法从正在移动的终端接收RACH信号的状态，与以往相比，能够更加可靠地执行切换。
用于解决课题的手段
关于本发明的波束发送接收方法，在终端和基站进行使用波束的通信的无线通信系统中执行该波束发送接收方法，其中，在基站中具有如下的第1步骤：在接收来自终端的作为连接请求而发送的随机接入信号时，除了判断为适合用于接收随机接入信号的主波束方向以外，还组合与主波束方向相邻的1个以上的波束方向，对多个波束方向进行群组化，使用群组化后的多个波束方向接收随机接入信号。
并且，本发明的基站应用于在与终端之间进行使用波束的通信的无线通信系统，其中，该基站具有：控制器，其在接收来自终端的作为连接请求而发送的随机接入信号时，除了判断为适合用于接收随机接入信号的主波束方向以外，还组合与主波束方向相邻的1个以上的波束方向，对多个波束方向进行群组化，由此对天线部的波束方向进行控制；发送接收器，其经由天线部接收从终端发送的随机接入信号；以及检测器，其检测是否利用发送接收器接收到随机接入信号。
并且，本发明的终端应用于在与基站之间进行使用波束的通信的无线通信系统，其中，在基站由正在与终端进行通信的通信基站和作为切换目的地的周边基站构成的情况下，该终端具有：发送接收器，其从周边基站接收在多个波束方向上被群组化且包含与能够接收随机接入信号的定时有关的信息的报知信号；质量测定器，其在发送接收器中作为报知信号接收到与不同群组对应的多个报知信号的情况下，根据多个报知信号的接收状态测定各个报知信号的通信质量，并且，与多个报知信号对应地确定能够接收随机接入信号的各个定时；以及控制器，其在多个报知信号中存在能够判断为通信质量适当的2个以上的报知信号的情况下，进行控制以使得在符合2个以上的报知信号的各个定时发送随机接入信号。
进而，本发明的无线通信系统具有基站和终端，其中，在基站由正在与终端进行通信的通信基站和作为切换目的地的周边基站构成的情况下，周边基站内的控制器对多个波束方向进行群组化，针对群组化后的多个波束方向，分别生成包含与能够接收随机接入信号的共同定时有关的第1信息和规定波束方向群组数的第2信息的报知信号，经由周边基站内的发送接收器发送报知信号，终端内的控制器在从周边基站接收到报知信号的情况下，根据报知信号中包含的第1信息确定能够接收随机接入信号的定时，确定与基于第2信息的波束方向群组数一致的次数作为随机接入信号的发送次数，在所确定的定时，以所确定的发送次数发送随机接入信号。
发明效果
根据本发明，具有如下结构：在基站中的RACH信号接收时，作为多个波束方向的组合，组合相邻的波束方向而进行群组化。其结果，能够得到如下的波束发送接收方法、基站、终端和无线通信系统：在切换时，抑制无法从移动的终端接收RACH信号的状态，与以往相比，能够更加可靠地执行切换。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1中将基于1个基站的服务区整体分成2个群组的情况的一例的图。
图2是示出现有技术中将基于1个基站的服务区整体分成2个群组的情况的一例的图。
图3是示出本发明的实施方式1的无线通信系统中基于基站的报知信号发送的定时和RACH信号接收的定时的关系的例子的图。
图4是示出本发明的实施方式1中将基于1个基站的服务区整体分成4个群组的情况的一例的图。
图5是示出本发明的实施方式1中的基站的结构的图。
图6是示出本发明的实施方式1中的终端的结构的图。
图7是示出实现本发明的实施方式1中的基站和终端的硬件结构的一例的图。
图8示出被指定为本发明的实施方式1的切换目的地基站的基站使用与切换请求同时接收到通知的被判断为适当的波束方向的信息接收RACH信号时组合相邻波束的其他方法。
图9是示出具有本发明的实施方式1中的Dual Connectivity结构的无线通信系统的图。
图10是示出本发明的实施方式1的无线通信系统中以Dual Connectivity结构为前提的切换的信号顺序的图。
图11是示出本发明的实施方式1中基站通知波束方向群组数的情况下的基站和终端的信号时序的图。
图12是示出本发明的实施方式1的无线通信系统中基站发送报知信号的定时和接收RACH信号的定时之间的关系的例子的、与之前的图3不同的图。
图13是与通过多个波束方向确保服务区的基站有关的说明图。
图14是示出不使用波束成形的无线通信系统中的一般的切换的信号顺序的说明图。
具体实施方式
下面，使用附图对本发明的波束发送接收方法、基站、终端和无线通信系统的优选实施方式进行说明。
实施方式1
首先，使用附图对基于本发明的组合多个波束方向的方法进行说明。图1是示出本发明的实施方式1中将基于1个基站的服务区整体分成2个群组的情况的一例的图。
更具体而言，在该图1中，示出在覆盖基站的服务区所需要的波束方向为32个、同时组合波束方向的数量为16个的情况下分成图1(a)、图1(b)这2个群组的状态。由实线包围且涂满的椭圆表示为了接收RACH信号而在相同定时组合的波束方向的群组。
如图1所示，将相邻的波束方向设为同一群组，在图1(a)的群组1中组合服务区的边缘方向的波束，在图1(b)的群组2中组合边缘方向以外的波束。
另一方面，图2是示出现有技术中将基于1个基站的服务区整体分成2个群组的情况的一例的图。具体而言，在该图2中，示出将不相邻的波束方向作为同一群组，设为图2(a)、图2(b)这2个群组，进行与本实施方式1中的图1不同的群组化的例子。
图3是示出本发明的实施方式1的无线通信系统中，基站发送报知信号的定时和接收RACH信号的定时之间的关系的例子的图。图3中所示的“报1”、“报2”、“RA1”、“RA2”分别意味着以下内容。
·“报1”：利用与RACH信号接收群组1相同的波束方向的群组发送报知信号的定时
·“报2”：利用与RACH信号接收群组2相同的波束方向的群组发送报知信号的定时
·“RA1”：利用RACH信号接收群组1接收RACH信号的定时
·“RA2”：利用RACH信号接收群组2接收RACH信号的定时
空白的时隙用于发送接收其他的信号。基站在RACH信号接收定时时，使波束朝向图1所示的波束方向，进行RACH信号检测动作。
终端在为了进行初始连接或切换而搜索基站和波束方向时，检测报知信号，通过检测2次以上的同一报知信号，能够判断其周期。终端如果在其周期内检测到同一基站是发送方、但是内容不同的报知信号，则还进行该报知信号的测定。
这样，在终端检测到不同的多个报知信号的情况下，如果是初始连接，则例如在与得到最高质量的报知信号的波束方向相同的群组的RACH信号接收定时，终端发送RACH信号。
即，终端在“报1”的定时得到最高质量的情况下，在“RA1”的定时发送RACH信号，在“报2”的定时得到最高质量的情况下，在“RA2”的定时发送RACH信号。
在初始连接中，基站不知道终端在哪个定时发送来RACH信号。因此，基站针对图1所示的2个波束方向，在图3所示的2个定时，同等地进行RACH信号检测动作。
另一方面，如果是切换，则终端向通信基站报告能够检测到报知信号的全部波束方向的测定结果。然后，通信基站决定终端针对切换目的地基站应该发送的波束方向或RACH信号发送接收定时，向切换目的地基站和终端通知这些信息。
由此，接收到通知的终端针对所指定的切换目的地基站，在被通知了波束方向的情况下，在与该波束方向相同的RACH信号接收定时发送RACH信号。并且，接收到通知的终端在未被通知波束方向而被通知了RACH信号发送接收定时的情况下，根据该定时发送RACH信号。
从通信基站接收到通知的切换目的地基站在接收到切换终端发送来RACH信号的波束方向的通知的情况下，在利用包含该波束方向的群组进行RACH信号接收的定时，进行该终端的RACH信号检测。并且，切换目的地基站在未接收到波束方向的通知而接收到切换终端的RACH信号发送接收定时的通知的情况下，在该定时进行RACH信号接收时，进行该终端的RACH信号检测。
另外，关于终端通过检测2次以上的同一报知信号来判断其周期，已经进行了说明。但是，这种周期的信息也可以直接放入报知信号中。
进而，关于接收RACH信号的基站从通信基站被通知从终端发送来RACH信号的定时是终端的切换时，已经进行了说明。但是，不限于此，在应该接收RACH信号的基站能够预先得知终端的RACH信号发送定时的无线通信系统的情况下，也能够进行上述动作。
在图2(a)所示的例子中，在地点A存在的终端进行报知信号的测定时，能够判断为波束方向1适当。但是，此后，在发送RACH信号时终端已经移动到图2(a)所示的波束方向2的区域内的情况下，基站无法接收RACH信号。
另一方面，根据本实施方式1，如图1(a)所示，组合相邻的波束方向作为同一群组。因此，在产生终端的移动的情况下，基站也能够接收RACH信号。
另外，终端从其他基站的服务区移动是产生切换的主要理由。即，进行切换的终端通常从服务区的边缘方向侵入。
因此，如图1那样，为了在切换时从移动的终端可靠地接收信号，将服务区的边缘方向(即图1(a)所示的周围部分)设为同一群组是特别有效的。
另外，在图1中，示出组合朝向服务区的边缘的全部波束方向来作为同一群组的例子。但是，在朝向边缘的波束方向的数量较多的情况下、或同时能够形成的波束的数量较少的情况下，考虑必须将朝向服务区的边缘的波束方向分成2个以上的群组的情况。
这种情况下，本申请发明的基本思路不变，尽可能地将朝向服务区的边缘的波束方向中相邻的波束方向设为同一群组。图4是示出本发明的实施方式1中将基于1个基站的服务区整体分成4个群组的情况的一例的图。
在图4所示的具体例中，例示如下情况：将之前的图1(a)的区域进一步二分割成图4(a)的群组1、图4(b)的群组2，将之前的图1(b)的区域进一步二分割成图4(c)的群组3、图4(d)的群组4，同时组合波束方向的数量被限制为8个。通过这种四分割结构，也能够得到与之前的图1的二分割结构相同的效果。
图5是示出本发明的实施方式1中的基站的结构的图。在通信中，控制器11接收从基站连接的网络到达的针对各终端的数据。控制器11进行向各终端发送数据的定时的管理或发送时使用的无线资源的管理。
并且，控制器11还进行用于从终端接收数据的定时的管理和接收时使用的无线资源的管理。进而，控制器11还进行报知信号的发送定时和用于发送该报知信号的无线资源的管理。
然后，控制器11决定对某个特定终端发送数据或发送报知信号，向调制解调器12通知应该发送的信息。调制解调器12对所通知的信息施加信号调制，向发送接收器13进行发送。
发送接收器13将接收到的调制信号从数字信号转换为模拟信号，进而，向无线频率进行上变频。从天线部14向终端发送由发送接收器13处理后的信号。另外，天线部14通过控制器11被控制成使波束朝向发送信息的目的地的终端的方向。
控制器11决定从某个特定终端接收数据后，通过控制器11将天线部14控制成使波束朝向发送来数据的终端的方向。向发送接收器13发送天线部14接收到的信号。
发送接收器13对接收到的信号的频率进行下变频，进而，将该信号从模拟信号转换为数字信号，向调制解调器12进行发送。调制解调器12进行信号解调，向控制器11发送解调后的数据。
控制器11使接收到的数据流向网络。并且，如果接收到的数据是来自终端的切换请求，则控制器11对附加在数据中而接收到的周边基站的报知信号测定结果进行分析。
接收到切换请求的基站利用控制器11，根据由终端报告的报知信号测定结果来判定适合作为切换目的地的周边基站和波束方向，向该周边基站进行切换请求。此时，基站还将进行切换的终端的ID等信息包含在切换请求中进行通知。
从周边基站接收到响应的基站利用控制器11生成切换实施命令，通过调制解调器12、发送接收器13、天线部14对发出切换请求的终端指示切换的实施。另外，在该切换实施命令中包含切换目的地基站的ID和发送RACH信号的定时信息。
另一方面，接收到切换请求的周边基站根据与切换请求同时接收到通知的波束方向的信息，在包含该波束方向的波束方向群组的RACH接收定时等待要进行切换的终端的RACH信号。此时的波束方向的控制遵循使用之前的图1、图3、图4在上面叙述的动作。
作为切换目的地的周边基站的控制器11在RACH信号接收定时对天线部14的波束方向进行控制。RACH信号检测器15对经由发送接收器13输入的信号进行RACH信号的检测动作。然后，RACH信号检测器15检测到RACH信号后，向控制器11通知RACH信号检测。
控制器11接收到RACH信号检测的通知后，生成随机接入响应信号，通过调制解调器12、发送接收器13、天线部14对终端返送随机接入响应信号。
图6是示出本发明的实施方式1中的终端的结构的图。在通信中，控制器21检测由终端产生的数据，根据从基站分配的发送定时和无线资源，向调制解调器22发送检测到的数据。调制解调器22对接收到的数据施加信号调制，向发送接收器23进行发送。
发送接收器23将接收到的调制信号从数字信号转换为模拟信号，进而，向无线频率进行上变频。从天线部24向基站发送由发送接收器23处理后的信号。
终端在接收信号时，使控制器21、调制解调器22、发送接收器23、天线部24进行动作，以使得始终能够对以本站为目的地的信号进行接收和解调。然后，终端在信号中确认以本站为目的地的消息后，作为以本站为目的地的数据进行处理。
此时，质量测定器25针对记载了以本站为目的地的数据的信号或报知信号，测定接收功率电平和SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)，向控制器21报告其结果。
如果测定值低于预先决定的阈值，则接收到报告的控制器21判断为质量劣化。进而，控制器21对质量测定器25进行指示以测定周边基站的报知信号。
接收到测定周边基站的报知信号这样的指示的质量测定器25向控制器21报告测定结果。接收到周边基站的测定结果的控制器21将该测定结果放入切换请求的消息中，通过调制解调器22、发送接收器23、天线部24向当前的通信基站进行发送。
终端在从基站接收到的以本站为目的地的数据中放入了切换实施命令的情况下，使用接收到通知的信息，针对切换目的地基站，在RACH信号发送定时发送RACH信号。因此，控制器21对RACH信号生成器26指示RACH信号生成。
通过发送接收器23、天线部24向切换目的地基站发送所生成的RACH信号。并且，在RACH信号发送后，控制器21进行根据从调制解调器22接收的解调后的数据检测随机接入响应的动作。
图7是示出实现本发明的实施方式1中的基站和终端的硬件结构的一例的图。之前的图5所示的基站例如通过处理器31、存储器32、发送机33、接收机34和天线装置35实现。
处理器31是CPU(Central Processing Unit、也称为中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微计算机、处理器、DSP)、系统LSI(Large Scale Integration)等。
存储器32是RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、闪存、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory)等非易失性或易失性半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、高密度盘、迷你盘、DVD(Digital Versatile Disc)等。
基站的控制器11、调制解调器12和RACH信号检测器15通过处理器31和存储器32中存储的程序实现。具体而言，通过处理器31从存储器32中读出用于进行各部的动作的程序并执行来实现。
发送接收器13通过发送机33和接收机34实现。即，发送接收器13中的发送处理在发送机33中实施，发送接收器13中的接收处理在接收机34中实施。天线部14通过天线装置35实现。
并且，之前的图6所示的终端的控制器21、调制解调器22和RACH信号生成器26通过处理器31和存储器32中存储的程序实现。具体而言，通过处理器31从存储器32中读出用于进行各部的动作的程序并执行来实现。
发送接收器23通过发送机33和接收机34实现。即，发送接收器23中的发送处理在发送机33中实施，发送接收器23中的接收处理在接收机34中实施。质量测定器25也通过接收机34实现。天线部24通过天线装置35实现。
图8示出被指定为本发明的实施方式1的切换目的地基站的基站使用与切换请求同时接收到通知的判断为适当的波束方向的信息接收RACH信号时组合相邻波束的其他方法。
另外，在图8中，利用箭头图示根据终端的测定结果确定为适当的波束方向。并且，在该图8所示的方法中，前提在于，基站预先得知进行切换的终端发送来RACH信号的定时，并且除了切换终端以外不发送RACH信号。
在该方法中，与所确定的波束方向进行组合的相邻波束方向不限于朝向基站的服务区的边缘方向的波束，还组合比边缘更靠近基站的波束方向。即，在该方法中，对包围所确定的波束方向的波束方向进行组合。
该情况下，即使在根据终端的测定结果确定切换用的适当波束后到终端实际发送RACH信号之前终端向基站方向进行了移动的情况下、或者由于遮蔽或衰减等无线传播环境的变化而使适当的波束发生了变化的情况下等，检测RACH信号的概率也提高。
并且，能够采用如下方法：在接收RACH信号的第1次的定时无法检测到RACH信号，在接着接收RACH信号的定时，也使用与上次相同的波束方向的群组。在基站预先得知切换终端发送来RACH信号的定时、并且除了切换终端以外不发送RACH信号的情况下，该方法是有效的。
假设在切换终端以外的终端可能发送来RACH信号的情况下，基站必须划分定时而使波束朝向本站的服务区的全部方向，以进行RACH信号的接收。因此，基站无法仅专注于切换终端的RACH信号的接收。
例如，关于基站预先得知切换终端发送来RACH信号的定时、并且除了切换终端以外不发送RACH信号的状况，在标准化团体3GPP进行了标准化的Dual Connectivity(双连接)结构时可能发生。
图9是示出具有本发明的实施方式1中的Dual Connectivity结构的无线通信系统的图。在图9的例子中，在服务区较大的宏小区基站的下属分散存在有服务区较小的小小区(small cell)基站1～3。
终端将宏小区基站作为主站而与其连接，进而，将附近的小小区基站作为第2基站而与其连接。终端在与小小区基站连接时，事前测定周边的小小区基站的信号，向宏小区基站报告其结果。
与此相对，宏小区基站根据接收到报告的测定结果，决定终端应该连接的小小区基站，对所决定的小小区基站和终端通知进行连接。
在切换小小区基站的情况下，也借助宏小区基站的判断。即，宏小区基站判断作为切换目的地的小小区基站，对终端和切换目的地小小区基站指示连接。因此，该小小区基站能够得知终端发送来RACH信号的定时。并且，由于处于这种连接方式，因此，终端不通过自身的判断来发送RACH信号。
另外，在使用图9的说明中，作为具体例，举出了Dual Connectivity结构，但是，应用本发明的无线通信系统不限于这种结构。即使是其他控制装置管理终端的RACH信号发送定时并向应该接收RACH信号的基站通知该信息的结构，也能够应用上述波束方向的控制。并且，该方法不限于切换终端，还能够应用于进行初始连接的终端。
在上述Dual Connectivity结构中，实现波束方向的控制的基站和终端能够利用之前的图5、图6所示的结构进行对应。终端利用控制器21实施将发送信号发送到宏小区基站还是发送到小小区基站的判断。
而且，如果是频率根据目的地而不同的情况，则发送接收器23区分频率来生成信号。或者，在频率共同、且在信号中放入目的地的基站ID的情况下，控制器21仅向调制解调器22发送插入了基站ID的信号。
小小区基站为了形成RACH信号接收用的波束方向群组，控制器11在利用其他基站接口接收到RACH信号接收定时的通知后，开始进行RACH信号接收的准备。此时，控制器11根据预先决定的分组(grouping)，决定对哪个相邻波束方向进行群组化，针对天线部14，控制使波束朝向的方向。
并且，控制器11在第1次的RACH信号接收定时无法检测到RACH信号的情况下，在下一次的RACH信号接收定时，也决定使波束朝向与上次相同的波束方向，对天线部14进行控制。
在本发明的其他实施例中，在除了所确定的波束以外还使用相邻波束方向来接收RACH信号时，使用被通知的各相邻波束方向的质量信息来形成RACH信号接收用的波束方向群组。
图10是示出本发明的实施方式1的无线通信系统中以Dual Connectivity结构为前提的切换的信号时序的图。终端在与小小区基站1的通信中检测到质量劣化时，接收周边小小区基站2和周边小小区基站3的报知信号，测定它们的质量。进而，终端在质量测定完成后，向宏小区基站发送包含每个波束的质量信息的切换请求。
宏小区基站根据接收到报告的质量信息，判断适合作为切换目的地的小小区基站。在图10的例子中，示出对小小区基站2进行切换请求的情况。此时，宏小区基站还向判断为适合作为切换目的地的小小区基站2通知各波束的质量信息。
宏小区基站从小小区基站2接收到响应后，对终端发送切换实施命令。此时，宏小区基站还与切换实施命令一起通知作为切换目的地的小小区基站的ID和应该发送RACH信号的定时。
并且，作为切换目的地的小小区基站2也接收切换实施命令，开始进行RACH信号接收的准备。此时，作为切换目的地的小小区基站2使用被通知的各波束的质量信息决定RACH信号接收用的波束方向。作为质量信息的用法，考虑从质量优良的波束方向中选择N个波束方向等。另外，N能够预先决定一个值。
实现上述图10的通信步骤的基站和终端也能够利用之前的图5、图6所示的结构进行对应。在终端对宏小区基站进行切换请求时，控制器21将各波束方向的质量信息包含在发送信号中即可。
小小区基站从宏小区基站接收到切换实施命令时，控制器11仅使用预先通知的各波束方向的质量信息而形成RACH信号接收用的波束方向的群组。
这样，通过使用各波束方向的质量信息形成RACH信号接收用的波束方向群组，从而具有能够利用较少的波束个数提高RACH信号检测概率的优点。
另外，在使用图9、图10的以上说明中，以Dual Connectivity结构为前提详细叙述了切换的情况。但是，只要是Dual Connectivity结构，在终端将小小区基站作为第2基站而初次与其连接的情况下，也能够利用同样的动作和装置结构实现。
并且，可知即使不是Dual Connectivity结构，一般在进行切换时，终端向通信基站报告测定结果，并在利用通信基站或另外准备的控制站判断切换目的地基站的情况下，也能够实现同样的动作。
进而，在上述具体例中，将N的数量预先决定为一个值。但是，作为其他方法，还存在如下方法：在RACH信号接收的定时没有检测到RACH信号的情况下，在下一个RACH信号接收定时增加N的数量。
在该方法中，每当反复进行RACH信号接收时，如N个、N+1个、N+2个、··、那样增加波束方向。另外，波束方向的增加方法例如能够采用N个、N+2个、N+4个、··、等各种方法。在增加波束方向时，基站使用波束方向的质量信息，根据质量从好到坏的优先顺位进行追加。
这样，每当反复进行RACH信号接收时增加要使用的波束方向数成为针对如下情况的对策：无法接收RACH信号的时间较长，在该时间内终端进一步移动而移出到接收波束的区域外。
并且，在增加波束方向数时，通过使用波束方向的质量信息，具有能够提高RACH信号检测概率的优点。该方法能够由之前的图5的基站结构的控制器11来进行从而实现。
在此前的说明中，在由于存在不同的波束方向的群组而存在各个RACH信号接收定时时，终端在任意一个定时发送RACH信号。例如，在图3的RA1和RA2中，说明了波束方向的群组不同、终端在任意一个定时发送RACH信号的情况。
但是，本发明不需要限于这种定时。例如，终端可以进行动作，以使得接收之前的图3的报知信号1(报1)和报知信号2(报2)，在质量第1优良的波束存在于报1、质量第2优良的波束存在于报2的情况下，在RA1和RA2双方发送RACH信号。通过进行这种动作，能够提高基站检测RACH信号的概率。
例如，在终端位于图4所示的不同波束方向群组之间的边界的情况下等，这种动作特别有效。另外，这种动作不限于2个群组之间，在3个以上的群组中也能够采用，如果得到无论哪个群组都能够通信的程度的质量，则也可以对该全部群组发送RACH信号。
该终端的动作能够由之前的图6所示的终端结构实现。根据质量测定器25测定的结果，控制器21在判断为能够对多个波束方向群组发送RACH信号的情况下，针对RACH信号生成器26，在各个波束方向群组的定时指示RACH信号生成。
图11是示出本发明的实施方式1中基站通知波束方向群组数的情况下的基站和终端的信号时序的图。在该图11中，以基站与波束方向群组无关地仅通知共同的RACH信号接收定时为前提，针对报知信号进一步追加波束方向群组数的信息。
另外，基站通知共同的RACH信号接收定时这样的前提意味着以下内容。关于该前提，例如，在图3中，改变波束方向来发送报知信号1(报1)、报知信号2(报2)，另一方面，不分别通知分别相关联的RA1和RA2的RACH信号接收定时。
意味着RA1与RA2的间隔以及RA2与RA1的间隔在相同条件下与RA1和RA2无关地作为共同的RACH信号接收定时，仅通知其周期(RA1与RA2的间隔或RA2与RA1的间隔)和与基准之间的偏移。
该情况下，终端即使在判断为发送报知信号1(报1)的波束方向群组包含适合于本站的通信的波束方向的情况下，也不知道与其相关联的RACH信号发送定时。因此，在图3的RA1和RA2的两个定时发送RACH信号。此时，特别是在终端完全无法接收报知信号2(报2)的情况下，产生问题。
在已经由3GPP标准化且开始进行服务运用的LTE的通信系统中，终端对RACH的重发次数进行管理，当达到预先决定的次数时，停止RACH重发。并且，终端在每次进行重发时，稍微增大发送功率。因此，如上所述，在终端无法得知波束方向群组数的情况下，很难控制RACH重发次数的计数，或者很难控制发送功率的增大。
因此，在本发明中，基站通知波束方向群组数。图11具体地示出波束方向群组数为2的情况的例子。该情况下，终端每当发送2次RACH信号时，使管理的发送计数器增加1，当再发送2次RACH信号时(相当于图11中的“RACH第2次”)，计数为总共发送2次。并且，终端每当发送2次RACH信号时，增大1次发送功率。
如上所述，基站向终端通知波束方向群组数，由此，能够不浪费地高效地实施终端侧的RACH信号重发次数和发送功率的控制。另外，这些动作也能够通过由之前的图5、图6所示的基站和终端的结构实现。基站在控制器11中仅是将波束方向群组数放入报知信号中，终端在控制器21中仅是进行RACH信号重发次数计数和发送功率的控制。
在以上说明中，如之前的图3所示，在1个时隙中使波束方向朝向1个波束方向群组。但是，本发明还能够在1个时隙中切换波束方向。
图12是示出本发明的实施方式1的无线通信系统中基站发送报知信号的定时和接收RACH信号的定时之间的关系的例子的、与之前的图3不同的图。具体而言，该图12示出存在2个波束方向群组、并在1个时隙内切换2个波束方向群组的情况的例子。
在1个时隙内切换波束方向群组并发送报知信号1和报知信号2，在另1个时隙内，对与报知信号1相关联的RACH信号1的波束方向群组和与报知信号2相关联的RACH信号2的波束方向群组进行切换。
由此，减少进行报知信号发送和RACH信号接收所花费的时间，能够增多对通信分配的时隙。
如上所述，本发明具有在RACH信号接收时组合相邻的波束方向作为多个波束方向的组合的结构。其结果为，在切换时，能够抑制无法从正在移动的终端接收信号的状态。
并且，本发明具有如下结构：在即使组合多个波束方向也无法覆盖该基站的服务区整体而需要2次以上的定时的情况下，作为要组合的波束方向的群组，至少一个群组组合朝向服务区的边缘的方向中相邻的波束方向。其结果是，能够更加可靠地执行从其他基站的服务区移动来的终端的切换。
并且，本发明的RACH信号接收基站具有如下结构：在被通知了适合于RACH信号接收的波束方向的情况下，组合该波束方向和包围该波束方向的波束方向。其结果是，在终端向基站方向进行了移动的情况下、或者由于遮蔽或衰减等无线传播环境的变化而使适当的波束发生了变化的情况下等，也能够提高检测RACH信号的概率。
并且，决定RACH信号发送接收用的波束方向的本发明的基站或控制站具有如下结构：对能够判断为适合作为RACH信号发送接收波束方向的波束方向附加优先顺位，向RACH信号接收基站通知与该优先顺位有关的信息。另一方面，RACH信号接收基站具有如下结构：在为了接收RACH信号而组合多个波束方向时，根据被通知的优先顺位来组合多个波束方向。其结果是，使用各波束方向的质量信息形成RACH信号接收用的波束方向群组，由此，能够利用较少的波束个数提高RACH信号检测概率。
并且，本发明的RACH信号接收基站具有如下结构：在组合多个波束方向时，与未接收到RACH信号时的组合个数相比，增加未接收到RACH信号的情况下的下一次的RACH信号接收时的组合个数。其结果是，能够事先防止无法接收RACH信号的时间较长、在该时间内终端进一步移动而移出到接收波束的区域外。
并且，本发明具有如下结构：在增加组合个数时，能够根据每个波束方向的质量信息进行增加。其结果是，在增加波束方向数时，使用波束方向的质量信息，优先采用质量优良的波束方向，由此，能够进一步提高RACH信号检测概率。
并且，本发明的终端具有如下结构：在接收并测定周边基站的报知信号时，在存在2个以上的能够判断为适合作为切换目的地波束方向的波束方向、并且与其相关联的基站的RACH信号接收定时不同的情况下，在各个定时发送RACH信号。其结果是，能够提高基站检测RACH信号的概率。
并且，本发明的基站具有如下结构：在即使组合多个波束方向也无法覆盖该基站的服务区整体而需要2次以上的定时的情况下，将波束方向群组数包含在报知信号中通知给终端。其结果，能够不浪费地高效地实施终端侧的RACH信号重发次数和发送功率的控制。
进而，本发明具有在1个时隙中切换波束方向的结构。其结果是，减少进行报知信号发送和RACH信号接收所花费的时间，能够增多对通信分配的时隙。
Claims (16)
1.一种波束发送接收方法，在终端和基站进行使用波束的通信的无线通信系统中执行该波束发送接收方法，其中，
在所述基站中具有如下的第1步骤：在接收来自所述终端的作为连接请求而发送的随机接入信号时，除了判断为适合用于接收所述随机接入信号的主波束方向以外，还组合与所述主波束方向相邻的1个以上的波束方向，对多个波束方向进行群组化，使用群组化后的多个波束方向接收所述随机接入信号。
2.根据权利要求1所述的波束发送接收方法，其中，
在所述第1步骤中，在通过组合所述多个波束方向而群组化的一个群组也无法覆盖所述基站的服务区的全部区域，而需要将所述服务区分割成多个群组的情况下，通过组合所述服务区的边缘方向上相互相邻的多个波束方向而对至少一个群组进行群组化。
3.根据权利要求1所述的波束发送接收方法，其中，
在所述第1步骤中，通过组合所述主波束方向和包围所述主波束方向的波束方向，对所述多个波束方向进行群组化。
4.根据权利要求1所述的波束发送接收方法，其中，
在所述基站由正在与所述终端进行通信的通信基站和作为切换目的地的周边基站构成的情况下，
在所述周边基站中具有以下步骤：
第2步骤，对所述多个波束方向进行群组化；
第3步骤，使用所述第2步骤中群组化后的多个波束方向，执行所述随机接入信号的接收处理；
第4步骤，在所述第3步骤中使用所述第2步骤中群组化后的所述多个波束方向也无法接收所述随机接入信号的情况下，进一步增加通过所述第2步骤群组化后的波束方向的个数而进行再次群组化；以及
第5步骤，使用所述第4步骤中再次群组化后的多个波束方向，再次执行所述随机接入信号的接收处理。
5.根据权利要求1所述的波束发送接收方法，其中，
在所述基站由正在与所述终端进行通信的通信基站和作为切换目的地的周边基站构成的情况下，
在所述通信基站中具有如下的第6步骤：生成优先顺位信息，并向所述周边基站发送所述优先顺位信息，其中，该优先顺位信息是对在所述周边基站中接收从所述终端发送的所述随机接入信号时能够判断为通信质量适当的多个波束方向赋予了优先顺位而得到的，
在所述周边基站中具有以下步骤：
第7步骤，根据从所述通信基站取得的所述优先顺位信息，使所述通信质量较高的波束方向优先而对多个波束方向进行群组化；以及
第8步骤，使用所述第7步骤中群组化后的多个波束方向，执行所述随机接入信号的接收处理。
6.根据权利要求5所述的波束发送接收方法，其中，
在所述周边基站中还具有以下步骤：
第9步骤，在所述第8步骤中使用所述第7步骤中群组化后的所述多个波束方向也无法接收所述随机接入信号的情况下，根据所述优先顺位信息使所述通信质量较高的波束方向优先，进一步增加通过所述第7步骤群组化后的波束方向的个数而进行再次群组化；以及
第10步骤，使用所述第9步骤中再次群组化后的多个波束方向，再次执行所述随机接入信号的接收处理。
7.根据权利要求1所述的波束发送接收方法，其中，
在所述基站由正在与所述终端进行通信的通信基站和作为切换目的地的周边基站构成的情况下，
在所述周边基站中具有如下的第11步骤：对所述多个波束方向进行群组化，针对群组化后的所述多个波束方向分别发送包含与能够接收随机接入信号的定时有关的信息的报知信号，
在所述终端中具有以下步骤：
第12步骤，从所述周边基站接收所述报知信号；
第13步骤，在所述第12步骤中作为所述报知信号接收到与不同群组对应的多个报知信号的情况下，根据所述多个报知信号的接收状态测定各个报知信号的通信质量，并且，与所述多个报知信号对应地确定能够接收随机接入信号的各个定时；以及
第14步骤，在所述多个报知信号中存在能够判断为所述通信质量适当的2个以上的报知信号的情况下，在符合所述2个以上的报知信号的各个定时发送随机接入信号。
8.根据权利要求1所述的波束发送接收方法，其中，
在所述基站由正在与所述终端进行通信的通信基站和作为切换目的地的周边基站构成的情况下，
在所述周边基站中具有如下的第15步骤：对所述多个波束方向进行群组化，针对群组化后的所述多个波束方向，分别发送包含与能够接收随机接入信号的共同定时有关的第1信息和规定波束方向群组数的第2信息的报知信号，
在所述终端中具有以下步骤：
第16步骤，从所述周边基站接收所述报知信号；
第17步骤，根据所述报知信号中包含的所述第1信息确定能够接收随机接入信号的定时，确定与基于所述第2信息的所述波束方向群组数一致的次数作为所述随机接入信号的发送次数；以及
第18步骤，在所确定的所述定时，以所确定的所述发送次数发送随机接入信号。
9.一种基站，其应用于在与终端之间进行使用波束的通信的无线通信系统，其中，所述基站具有：
控制器，其在接收来自所述终端的作为连接请求而发送的随机接入信号时，除了判断为适合用于接收所述随机接入信号的主波束方向以外，还组合与所述主波束方向相邻的1个以上的波束方向，对多个波束方向进行群组化，由此对天线部的波束方向进行控制；
发送接收器，其经由所述天线部接收从所述终端发送的所述随机接入信号；以及
检测器，其检测是否利用所述发送接收器接收到所述随机接入信号。
10.根据权利要求9所述的基站，其中，
所述控制器在通过组合所述多个波束方向而群组化的一个群组也无法覆盖所述基站的服务区的全部区域，而需要将所述服务区分割成多个群组的情况下，通过组合所述服务区的边缘方向上相互相邻的多个波束方向而对至少一个群组进行群组化。
11.根据权利要求9所述的基站，其中，
所述控制器通过组合所述主波束方向和包围所述主波束方向的波束方向，对所述多个波束方向进行群组化。
12.根据权利要求9所述的基站，其中，
所述基站由正在与所述终端进行通信的通信基站和作为切换目的地的周边基站构成，
所述周边基站对所述多个波束方向进行群组化，执行所述随机接入信号的第1次接收处理，在所述第1次接收处理中无法接收所述随机接入信号的情况下，进一步增加已经被群组化的波束方向的个数而进行再次群组化，再次执行所述随机接入信号的第2次接收处理。
13.根据权利要求9所述的基站，其中，
所述基站由正在与所述终端进行通信的通信基站和作为切换目的地的周边基站构成，
所述通信基站生成优先顺位信息，并向所述周边基站发送所述优先顺位信息，其中，该优先顺位信息是对接收从所述终端发送的所述随机接入信号时能够判断为通信质量适当的多个波束方向赋予了优先顺位而得到的，
所述周边基站根据从所述通信基站取得的所述优先顺位信息，使所述通信质量较高的波束方向优先而对多个波束方向进行群组化，使用群组化后的所述多个波束方向，执行所述随机接入信号的第1次接收处理。
14.根据权利要求13所述的基站，其中，
所述周边基站在所述第1次接收处理中无法接收所述随机接入信号的情况下，根据所述优先顺位信息使所述通信质量较高的波束方向优先，进一步增加已经被群组化的波束方向的个数而进行再次群组化，再次执行所述随机接入信号的第2次接收处理。
15.一种终端，其应用于在与基站之间进行使用波束的通信的无线通信系统，其中，
在所述基站由正在与所述终端进行通信的通信基站和作为切换目的地的周边基站构成的情况下，
所述终端具有：
发送接收器，其从所述周边基站接收在多个波束方向上被群组化且包含与能够接收随机接入信号的定时有关的信息的报知信号；
质量测定器，其在所述发送接收器中作为所述报知信号接收到与不同群组对应的多个报知信号的情况下，根据所述多个报知信号的接收状态测定各个报知信号的通信质量，并且，与所述多个报知信号对应地确定能够接收随机接入信号的各个定时；以及
控制器，其在所述多个报知信号中存在能够判断为所述通信质量适当的2个以上的报知信号的情况下，进行控制以使得在符合所述2个以上的报知信号的各个定时发送随机接入信号。
16.一种无线通信系统，其具有权利要求9所述的基站和权利要求15所述的终端，其中，
在所述基站由正在与所述终端进行通信的通信基站和作为切换目的地的周边基站构成的情况下，
所述周边基站内的控制器对所述多个波束方向进行群组化，针对群组化后的所述多个波束方向，分别生成包含与能够接收随机接入信号的共同定时有关的第1信息和规定波束方向群组数的第2信息的报知信号，经由所述周边基站内的发送接收器发送所述报知信号，
所述终端内的控制器在从所述周边基站接收到所述报知信号的情况下，根据所述报知信号中包含的所述第1信息确定能够接收随机接入信号的定时，确定与基于所述第2信息的所述波束方向群组数一致的次数作为所述随机接入信号的发送次数，在所确定的所述定时，以所确定的所述发送次数发送随机接入信号。
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