CN108886813A - 用于基站的方法、用于用户设备的方法、基站、以及用户设备 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例提供了一种用于基站的方法、一种用于用户设备的方法、一种基站、以及一种用户设备。用于基站的方法包括：通过接收波束赋形从用户设备接收随机接入前导码；以及向用户设备发射随机接入响应。用于用户设备的方法包括：向基站发射随机接入前导码；以及通过接收波束赋形从基站接收随机接入响应。本公开的实施例提出了基于波束赋形的随机接入信道过程以对抗无线通信环境(例如，毫米波通信)中的强路径损耗，从而有效地保证了用户设备的上行链路接入。

Description

用于基站的方法、用于用户设备的方法、基站、以及用户设备 技术领域
本公开的实施例一般性地涉及通信技术，并且更特别地涉及用于基站的方法、用于用户设备的方法、基站以及用户设备。
背景技术
第五代移动通信技术5G物理层的目标在于以减少的成本和功率消耗在数据速率和时延方面提供高性能。为了达到用于下一代移动蜂窝通信标准的千兆比特每秒的数据速率，一种选择是利用在毫米波频率的可用的大带宽。在毫米波频率上进行工作，无线信道具有一些不利的传播质量，包括强路径损耗、大气吸收和雨水吸收、障碍物周围的低衍射、以及对物体的穿透。
为了克服毫米波系统中的这些不利的传播质量，大的天线阵列和窄波束被预期为是一种用于数据传输的关键技术。然而，对于上行链路UL的随机接入信道RACH而言，LTE系统中仅支持非预编码的传输方案。但是，在传播质量不利的情况下，例如在毫米波无线通信系统中，归因于毫米波信道的上述特性，使用LTE RACH的无线传输方案可能无法满足无线通信系统(例如，毫米波系统)中的信号干扰噪声比SINR和覆盖要求。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述技术问题，本公开的实施例针对随机接入信道RACH使用波束赋形的发射和/或接收，并且提供了用于基站的方法、用于用户设备的方法、基站、以及用户设备，从而解决了现有技术中存在的上述至少一个技术问题。
根据本公开的第一方面，提供了一种用于基站的方法。该方法包括：通过接收波束赋形从用户设备接收随机接入前导码；以及向用户设备发射随机接入响应。
在一些实施例中，通过接收波束赋形从用户设备接收随机接入前导码可以包括：基于码本来进行接收波束赋形；或者基于下行链路信道测量进行计算来导出接收波束。在一些实施例中，基于码本来进行接收波束赋形可以包括：迭代地使用码本中的每个码字来处理从用户设备接收的随机接入前导码；以及将与最佳码字相对应的经处理的随机接入前导码作为通过接收波束赋形接收的随机接入前导码。
在一些实施例中，向用户设备发射随机接入响应可以包括：通过波束赋形的广播或者非波束赋形的广播来发射随机接入响应。在一些实施例中，该方法可以进一步包括：通过发射波束赋形以非广播方式向用户设备发射随机接入响应。在一些实施例中，向用户设备发射随机接入响应可以包括：基于从用户设备接收的下行链路信道状态的反馈信息来进行随机接入响应的发射波束赋形；或者基于上行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字所对应的发射码字来进行随机接入响应的发射波束赋形；或者基于上行链路信道测量进行计算来导出随机接入响应的发射波束。
在一些实施例中，从用户设备接收下行链路信道状态的反馈信息可以包括：在随机接入前导码中接收下行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以显式地被附加到随机接入前导码。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以隐式地通过随机接入前导码的位置或群组来表示。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以至少包括波束标识符。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括：响应于从用户设备接收到随机接入前导码，测量针对用户设备的上行链路信道状态的反馈信息；以及向用户设备发射所测量的上行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，向用户设备发射所测量的上行链路信道状态的反馈信息可以包括：在随机接入响应中发射上行链路信道状态的反馈信 息。在一些实施例中，上行链路信道状态的反馈信息可以至少包括上行链路的最佳波束方向或者波束索引。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括：通过接收波束赋形从用户设备接收消息3。在一些实施例中，通过接收波束赋形从用户设备接收消息3可以包括：使用与随机接入前导码的接收波束赋形相同或相似的码字来进行消息3的接收波束赋形。在一些实施例中，通过接收波束赋形从用户设备接收消息3可以包括：基于上行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字来进行接收波束赋形；或者基于上行链路信道测量进行计算来导出消息3的接收波束。在一些实施例中，该方法可以进一步包括：在消息3中接收由用户设备反馈的下行链路的最佳波束方向或者波束索引。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括：响应于从用户设备接收到消息3，通过发射波束赋形向用户设备发射消息4。在一些实施例中，通过发射波束赋形向用户设备发射消息4可以包括：使用与随机接入响应的发射波束赋形相同或相似的码字来进行消息4的发射波束赋形。在一些实施例中，该方法可以进一步包括：基于由用户设备反馈的下行链路的最佳波束方向或者波束索引来进行消息4的发射波束赋形；或者基于上行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字所对应的发射码字来进行消息4的发射波束赋形；或者基于上行链路信道测量进行计算来导出消息4的发射波束。
在一些实施例中，随机接入前导码可以由用户设备通过发射波束赋形来发射。在这些实施例中，发射波束赋形可以包括用户设备基于下行链路信道测量导出的离开方向所进行的发射波束赋形。在一些实施例中，向用户设备发射随机接入响应可以包括：通过基于基站的离开方向信息的发射波束赋形向用户设备发射随机接入响应。在一些实施例中，该方法可以进一步包括：基于上行链路信道测量导出的到达方向从用户设备接收消息3；或者基于上行链路信道测量导出的到达方向所对应的离开方向来向用户设备发射消息4。
在一些实施例中，通过接收波束赋形从用户设备接收随机接入前 导码可以包括：通过接收波束赋形多次从用户设备接收相同的随机接入前导码；以及将多次接收的相同的随机接入前导码进行信号合并。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括：在信道互易性成立的情况下，使用发射波束与接收波束之间的关联性来优化发射波束赋形和接收波束赋形。
根据本公开的第二方面，提供了一种用于用户设备的方法。该方法包括：向基站发射随机接入前导码；以及通过接收波束赋形从基站接收随机接入响应。
在一些实施例中，通过接收波束赋形从基站接收随机接入响应可以包括：基于码本来进行接收波束赋形；或者基于下行链路信道测量进行计算来导出随机接入响应的接收波束。在一些实施例中，基于码本来进行接收波束赋形可以包括：迭代地使用码本中的每个码字来处理从基站接收的随机接入响应；以及将与最佳码字相对应的经处理的随机接入响应作为通过接收波束赋形接收的随机接入响应。
在一些实施例中，通过接收波束赋形从基站接收随机接入响应可以包括：基于用户设备所检测的下行链路信道状态的反馈信息来计算波束赋形权重；以及使用所计算的波束赋形权重来进行接收波束赋形。在一些实施例中，基于用户设备所检测的下行链路信道状态的反馈信息来计算波束赋形权重可以包括：基于下行链路信道信息来进行最大比合并。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括：向基站发射下行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，向基站发射下行链路信道状态的反馈信息可以包括：在随机接入前导码中发射下行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以显式地被附加到随机接入前导码。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以隐式地通过随机接入前导码的位置或群组来表示。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以至少包括波束标识符。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括：从基站接收上行链路 信道状态的反馈信息。在一些实施例中，从基站接收上行链路信道状态的反馈信息可以包括：在随机接入响应中接收上行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，上行链路信道状态的反馈信息可以至少包括上行链路的最佳波束方向或者波束索引。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括：通过发射波束赋形向基站发射消息3。在一些实施例中，通过发射波束赋形向基站发射消息3可以包括：基于下行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字所对应的发射码字来进行消息3的发射波束赋形；或者基于下行链路信道测量进行计算来导出消息3的发射波束。在一些实施例中，通过发射波束赋形向基站发射消息3可以包括：从基站接收上行链路信道的最佳波束方向或者波束索引；以及基于最佳波束方向或者波束索引来进行发射波束赋形。在一些实施例中，从基站接收上行链路信道的最佳波束方向或者波束索引可以包括：在随机接入响应中接收上行链路信道的最佳波束方向或者波束索引。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括：响应于从基站接收到随机接入响应，向基站反馈下行链路信道的最佳波束方向或者波束索引。在一些实施例中，向基站反馈下行链路信道的最佳波束方向或者波束索引可以包括：将下行链路信道的最佳波束方向或者波束索引包括在消息3中进行发射。在一些实施例中，该方法可以进一步包括：基于下行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字，或者基于上行链路信道测量进行计算导出接收波束，而通过接收波束赋形从基站接收消息4。
在一些实施例中，向基站发射随机接入前导码可以包括：通过发射波束赋形向基站发射随机接入前导码。在这些实施例中，发射波束赋形可以包括基于下行链路信道测量导出的到达方向所对应的离开方向的发射波束赋形。在一些实施例中，该方法可以进一步包括：使用在下行链路同步过程或者下行链路控制信号接收过程中获知的下行链路参考信号来估算用户设备的到达方向信息，进而导出用户设备的离开方向信息。在一些实施例中，通过接收波束赋形从基站接收随 机接入响应可以包括：使用与发射波束赋形码字相对应的接收波束赋形码字来进行接收波束赋形；或者在预定义的接收码本中搜索最佳波束来进行接收波束赋形。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括：基于下行链路信道测量导出的到达方向所对应的离开方向来向基站发射消息3；或者基于下行链路信道测量导出的到达方向从基站接收消息4。
在一些实施例中，向基站发射随机接入前导码可以包括：多次向基站发射相同的随机接入前导码。在一些实施例中，多次向基站发射相同的随机接入前导码可以包括：按照预定义的定时多次向基站发射相同的随机接入前导码；或者仅在没有成功接收到随机接入响应时，才多次向基站发射相同的随机接入前导码。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括：在信道互易性成立的情况下，使用发射波束与接收波束之间的关联性来优化发射波束赋形和接收波束赋形。
根据本公开的第三方面，提供了一种基站。该基站包括：接收单元，被配置为通过接收波束赋形从用户设备接收随机接入前导码；以及发射单元，被配置为向用户设备发射随机接入响应。
根据本公开的第四方面，提供了一种用户设备。该用户设备包括：发射单元，被配置为向基站发射随机接入前导码；以及接收单元，被配置为通过接收波束赋形从基站接收随机接入响应。
本公开的实施例提出了基于波束赋形的随机接入信道RACH过程以对抗无线通信环境(例如，毫米波通信)中的强路径损耗，从而能够有效地保证用户设备的上行链路接入。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开的实施例的上述以及其他目的、特征和优点将变得容易理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施例，其中：
图1示意性地示出了根据本公开的实施例的一种用于基站的方法 的流程图。
图2示意性地示出了根据本公开的实施例的一种用于用户设备的方法的流程图。
图3示意性地示出了根据本公开的实施例的在用户设备与基站之间的信令交互示图。
图4示意性地示出了根据本公开的另一实施例的在用户设备与基站之间的信令交互示图。
图5示意性地示出了根据本公开的又另一实施例的在用户设备与基站之间的信令交互示图。
图6示意性地示出了根据本公开的再另一实施例的在用户设备与基站之间的信令交互示图。
图7示意性地示出了根据本公开的实施例的基站的框图。
图8示意性地示出了根据本公开的实施例的用户设备的框图。
具体实施方式
下面将参考附图中所示出的若干示例性实施例来描述本公开的原理和精神。应当理解，描述这些具体的实施例仅是为了使本领域的技术人员能够更好地理解并实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。
当前，已经提出了一种用于随机接入信道RACH的新帧结构。该RACH帧包括连续的Nslots个RACH时隙，在该RACH帧中，Nslots＝MBS×MUE，其中MBS是在BS处的接收波束的数目，并且MUE是在MS处的发射波束的数目。在这些时隙中，发射波束与接收波束的每个对利用相同的前导码传输进行扫描，以保证某个波束对上的最佳性能可以在Nslots个RACH时隙中被搜索到。
然而，根据进一步的分析，RACH前导码的长持续期对初始接入、无线电链路失效RLF的恢复、以及切换具有一些负面影响。另外，其实施也将受到具有不连续上行链路UL子帧的时分双工TDD上行链路-下行链路(UL-DL)配置的限制。对于解决这些问题的可能方 法，已经提出了若干方向，包括增强前导码检测、增加BS处的多个数字链，等等。然而，现有技术中并没有给出有关波束赋形RACH的详细解决方案。
在本公开的实施例中，对于RACH过程，为了对抗无线通信(例如，毫米波通信信道)中的强路径损耗，提出了针对前导码以及进一步的消息2-4的波束赋形的发射和接收。考虑到基站侧的强大处理能力，所以其能够使用接收波束赋形来增强对前导码的检测。为了进一步增强接收能力，在可以预测从用户设备朝向基站的最佳方向的情况下，用户设备处对前导码的发射波束赋形也能够被支持。另外，在接收端处进行信号合并也是一种辅助信号强度增强的补充方案。
为了支持波束赋形的发射和/或接收、或者在接收端处的信号合并，本公开的实施例定义了一些新的过程。在这些过程中，一些配置，例如一些有关的波束赋形参考信号的配置，可以提前被知晓。此外，新的信道状态信息CSI反馈/导出的波束信息(例如，波束方向)可以被定义并且被反馈，以在一些步骤中执行波束赋形的发射。
在本公开的实施例中，术语“用户设备”(UE)是指能够与“基站”(BS)进行通信的任何设备。作为示例，用户设备可以包括终端、移动终端(MT)、订户台(SS)、便携式订户台(PSS)、移动台(MS)或者接入终端(AT)。“基站”(BS)可以表示节点B(NodeB或者NB)、演进型节点B(eNodeB或者eNB)、远程无线电单元(RRU)、射频头(RH)、远端射频头(RRH)、中继器、低功率节点，诸如微微基站、毫微微基站等。
图1示意性地示出了根据本公开的实施例的一种用于基站的方法100的流程图。在一些实施例中，方法100的执行主体可以是与用户设备进行通信的基站。在另一些实施例中，方法100可以由稍后结合图7所描述的基站700来执行。
如图1中所示出的，方法100包括步骤101。在步骤101中，基站通过接收波束赋形从用户设备接收随机接入前导码。在步骤101之后，方法100进入步骤102。在步骤102中，基站向用户设备发射随 机接入响应。
如前文所描述的，在例如毫米波无线传输等的不利传播质量的情况下，更好的是利用方向性天线来使用波束赋形技术用于随机接入前导码的传输。因此，在随机接入信道RACH过程中，用户设备可以在RACH资源上发射前导码，在一些实施例中，该前导码的发射可以不使用发射波束赋形，这是因为用户设备可能没有上行链路UL信道的任何方向信息。
但是，在基站的接收端侧，可以应用接收波束赋形来克服例如毫米波信道等不利传播质量所遭受的强路径损耗。与下行链路DL波束赋形发射相比较，因为用户设备的发射功率小于基站的发射功率，所以为了补偿相同的路径损耗，在基站处可以使用更窄的波束。由于基站具有强大的处理能力，该方案完全是可接受的。
在一些实施例中，步骤101可以包括：基于码本来进行接收波束赋形；或者基于下行链路信道测量进行计算来导出接收波束。在后一种情况中，假设上行链路与下行链路是互易的，从而可以导出下行链路发射波束。在一些实施例中，基于码本来进行接收波束赋形可以包括：迭代地使用码本中的每个码字来处理从用户设备接收的随机接入前导码；以及将与最佳码字相对应的经处理的随机接入前导码作为通过接收波束赋形接收的随机接入前导码。
对于在基站处进行接收波束赋形的波束赋形矩阵，因为可能没有具体的信道信息，所以可以使用基于码本的接收波束赋形。例如，可以基于离散傅里叶变换DFT的码本。对于从用户设备接收的前导码，基站利用诸如W＝{wi，i＝1，...，N}中的不同码字迭代地进行处理，其中N是波束的数目，并且提取与最佳码字(例如，wj)对应的经处理的前导码作为通过波束赋形接收的前导码。在所指配的每个具有RACH前导码发射的传输时间间隔TTI中，基站都可以进行这个操作。考虑到在基站处通常配置了许多天线，接收波束赋形对于例如毫米波系统等是更有利的，这与LTE系统中的处理是不同的。
在一些实施例中，步骤102可以包括：通过波束赋形的广播或者 非波束赋形的广播来发射随机接入响应。在一些实施例中，方法100可以进一步包括：通过发射波束赋形以非广播方式向用户设备发射随机接入响应。在这些实施例中，步骤102可以包括：基于从用户设备接收的下行链路信道状态的反馈信息来进行随机接入响应的发射波束赋形；或者基于上行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字所对应的发射码字来进行随机接入响应的发射波束赋形；或者基于上行链路信道测量进行计算来导出随机接入响应的发射波束。在后一种情况中，假设上行链路与下行链路是互易的，从而可以导出下行链路发射波束。
在从用户设备接收到随机接入前导码后，基站将向前导码被成功解码的用户设备反馈随机接入响应RAR。因为多个用户设备可能使用相同的前导码并且多个用户设备的前导码可能被成功解码，所以这个RAR信息是针对多个用户设备的。因此，基站可以采用下行链路DL广播/控制信道以便用于发射增强。广播的方式可以包括波束赋形的广播方式，或者非波束赋形的广播方式。在另外一些实施例中，基站能够基于包括在消息1(即，随机接入前导码)中的用户设备优选的接收波束赋形信息来进行针对特定用户设备的随机接入响应RAR发射。
在一些实施例中，从用户设备接收下行链路信道状态的反馈信息可以包括：在随机接入前导码中接收下行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以显式地被附加到随机接入前导码。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以隐式地通过随机接入前导码的位置或群组来表示。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以至少包括波束标识符。
在这些实施例中，在进行RACH过程之前，用户设备可能得到了近期的下行链路DL信道状态信息，例如，这可能是基于对嵌入在下行链路DL物理广播信道PBCH、或者下行链路控制信道中的下行链路DL参考信号RS的测量等等。如果该信道状态信息对于紧随的RACH过程仍然是有效的，则下行链路DL信道状态信息(CSI)，例如波束ID信息、LTE中的最佳预编码矩阵指示符PMI等，能够被反 馈给基站。
因此，在发射随机接入响应的步骤中，基站可以通过发射波束赋形，向前导码成功被接收的用户设备发送随机接入响应RAR。在一些实施例中，用户设备可以将信道状态信息CSI附加到前导码以用于向基站反馈。具体的信令方式可以包括：第一，显式方式，例如，将信道状态信息CSI附加到前导码并且将它们发送给基站；第二，隐式方式，例如，波束ID信息可以通过前导码的位置或群组来隐含表示。本领域的技术人员可以理解，此处所讨论的信令方式也能够适合用于本公开的实施例中的其他步骤中提到的其他反馈信息。
作为一种可选的实施方式，在接收到多个用户设备的前导码之后，基站可以测量上行链路UL信道并且使得能够向具有不同前导码的用户设备反馈上行链路最佳波束方向或者波束索引。这对于用户设备进一步增强消息3的发射性能是非常有用的。基站可以将这一波束赋形信息嵌入在针对每个所期望用户设备的随机接入响应RAR中。
在一些实施例中，方法100可以进一步包括：响应于从用户设备接收到随机接入前导码，基站可以测量针对用户设备的上行链路信道状态的反馈信息；以及向用户设备发射所测量的上行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，向用户设备发射所测量的上行链路信道状态的反馈信息可以包括：在随机接入响应中发射上行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，上行链路信道状态的反馈信息可以至少包括上行链路的最佳波束方向或者波束索引。
在接收到来自基站的随机接入响应RAR之后，按照随机接入信号的过程，用户设备可以向基站发射消息3。基于以下的方法，用户设备能够进一步执行消息3的波束赋形发射。
为了上行链路UL波束赋形发射的简单性，一种方法是使用最大比发射(MRT)。当接收到RAR时，用户设备可以检测下行链路DL波束赋形的等效信道，例如则对应的MRT预编码矢量可以是另一种方法是利用基站在随机接入响应中所包括的上行链路信道反馈信息，例如，波束方向或者波束索引。如此，给定所反馈的 波束索引或者所计算的MRT预编码矩阵，用户设备能够在所调度的资源上通过发射波束赋形向基站发出消息3。
在一些情况中，在基站向用户设备发射随机接入响应RAR的步骤中，用户设备可能已经进行了下行链路DL同步并且可以接收到主信息块MIB、系统信息块SIB的一部分、以及甚至广播的随机接入响应RAR。因此，用户设备具有得到下行链路DL波束赋形信息的机会。这对于增强随机接入信道RACH中的进一步的竞争解决的消息4是有用的。
为了得到近期的下行链路DL波束信息，在用户设备侧，用户设备可以具有下行链路DL波束赋形码本。如果下行链路DL参考信号RS发射基于非预编码的方案，则作为预编码矩阵指示符PMI反馈，最佳波束ID能够被反馈给基站。否则，如果下行链路DL发射基于波束赋形的发射方案，则可以提前知道用于下行链路DL广播信息所使用的码本、波束搜索图案，例如，定时和时段。基于这一预定义的知识，用户设备能够向基站反馈最佳的下行链路DL波束方向或波束索引。用户设备可以将这一信息嵌入在消息3中。
因此，在一些实施例中，方法100可以进一步包括：通过接收波束赋形从用户设备接收消息3。在一些实施例中，通过接收波束赋形从用户设备接收消息3可以包括：使用与随机接入前导码的接收波束赋形相同或相似的码字来进行消息3的接收波束赋形。本领域的技术人员可以理解，由于无线信道可能随着时间而变化，所以此处的码字也可能与前次进行接收的码字并不完全相同，而是两者属于相近的码字。在另一些实施例中，通过接收波束赋形从用户设备接收消息3可以包括：基于上行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字进行接收波束赋形；或者基于上行链路信道测量进行计算来导出消息3的接收波束。在后一种情况中，假设上行链路与下行链路是互易的，从而可以导出下行链路发射波束。在一些实施例中，方法100可以进一步包括：在消息3中接收由用户设备反馈的下行链路的最佳波束方向或者波束索引。
因为基站已经在接收随机接入前导码的步骤中得到了中用于前导码接收的最佳接收波束赋形，所以为了接收消息3的简单性，基站可以不再循环多个波束赋形码字，并且能够经由已知的波束矢量(例如wj)来检测所期望的消息3，以简化基站处的处理。在另一些情况下，为了进行更准确的接收，基站也可以基于所使用的波束赋形的上行链路UL信道来循环使用多个波束赋形码字来处理接收的消息3。
在一些实施例中，方法100可以进一步包括：响应于从用户设备接收到消息3，通过发射波束赋形向用户设备发射消息4。在一些实施例中，通过发射波束赋形向用户设备发射消息4可以包括：使用与随机接入响应的发射波束赋形相同或相似的码字来进行消息4的发射波束赋形。本领域的技术人员可以理解，由于无线信道可能随着时间而变化，所以此处的码字也可能与前次进行发射的码字并不完全相同，而是两者属于相近的码字。在一些实施例中，方法100可以进一步包括：基于由用户设备反馈的下行链路的最佳波束方向或者波束索引来进行消息4的发射波束赋形；或者基于上行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字所对应的发射码字来进行消息4的发射波束赋形；或者基于上行链路信道测量进行计算来导出消息4的发射波束。在后一种情况中，假设上行链路与下行链路是互易的，从而可以导出下行链路发射波束。
在随机接入信道过程的最后的消息4的发射步骤中，基站可以针对特定的用户设备来发射波束赋形的消息4。所使用的波束赋形矢量可以是针对消息2使用的波束赋形矢量或者针对消息3在前一步骤中所反馈的波束赋形矢量。在发射随机接入响应的步骤中，如果基站采用了波束赋形的广播方式，并且在发射消息4的步骤中使用了波束赋形的针对特定用户设备的发射，则波束赋形的参考消息配置对用户设备而言可以是已知的。
为了对抗例如毫米波传输中的强路径损耗，并且进一步补偿用户设备侧的微弱发射功率的影响，可以考虑采用更窄的波束来进行发射。在本公开的进一步的实施例中，提出了增强上行链路UL随机接 入信道RACH的另一种传输方式，也就是在发射侧通过发射波束赋形来增强信号的强度。
因此，在方法100的一些实施例中，随机接入前导码可以由用户设备通过发射波束赋形来发射。在这些实施例中，发射波束赋形可以包括用户设备基于下行链路信道测量导出的离开方向所进行的发射波束赋形。在一些实施例中，向用户设备发射随机接入响应可以包括：通过基于基站的离开方向信息的发射波束赋形向用户设备发射随机接入响应。在一些实施例中，方法100可以进一步包括：基于上行链路信道测量导出的到达方向从用户设备接收消息3；或者基于上行链路信道测量导出的到达方向所对应的离开方向来向用户设备发射消息4。
在进行随机接入信道RACH过程之前，用户设备可能已经进行了下行链路DL同步并且知晓下行链路DL参考信令配置。因此，它们能够测量下行链路DL信道，并且能够进行到达方向(DoA)的测量。基于所获得的DoA信息，即从用户设备到基站的离开方向DoD信息，用户设备可以从码本中搜索发射波束赋形矢量来发射上行链路UL前导码，例如，搜索与DoD之间的具有最小角度的码字。
如果DoA测量基于波束赋形的信道，则当基站经由与用于下行链路DL波束赋形发射所使用的波束相类似的波束接收上行链路UL信令时，应用基于DoD所导出的用户设备的发射波束赋形矢量。一般而言，基于DoD的上行链路UL发射波束赋形主要是在上行链路UL的DoD和了下行链路DL的DoA基本一致的场景中。
对于在基站侧的随机接入响应RAR发射，如前文所描述的，可以采用关于广播信令的非波束赋形的方式。另外，基于预定义码本或者从基站到前导码成功被接收的用户设备的DoD的波束赋形发射也可以被支持以用于信令增强。
对于在用户设备侧的随机接入响应RAR接收，在发射端和接收端共享相同码本的情况中(这在许多情况中是成立的)，类似的发射波束可以被使用用于接收波束。如果发射端和接收端采用了不同的码 本，则从基站接收RAR时，用户设备可以经由在预定义接收码本中对码字进行循环来搜索最佳波束。
在随机接入信道过程的后续操作中，基于根据所测量的DoD或者波束方向反馈对波束的更新，基站和用户设备可以经由波束赋形的发射和接收来进行通信。
在一些实施例中，步骤102可以包括：通过接收波束赋形多次从用户设备接收相同的随机接入前导码；以及将多次接收的相同的随机接入前导码进行信号合并。
在这些实施例中，为了增强随机接入信道RACH过程中的前导码发射，用户设备可以在时域中发射多次的前导码以得到时间分集。在基站侧，可以采用信号合并以用于信号改进。本领域的技术人员可以理解，重发的次数是可以配置的，但是为了简单，在本文的描述中，采用了一次重发作为示例。对于多次前导码的重发发射，可以具有以下两种选择。
第一种选择是，在时域中进行重发是强制性的并且重发的定时是预定义的。例如，假设初始的前导码发射是在子帧n上，则可以在子帧n+k之后的第一上行链路UL子帧上调度重发。那么，基站可以基于重发定时来进一步调度接下来的随机接入响应RAR。
第二种选择是，在时域中进行重发不是强制性的。如果基站成功地接收到初始发射的前导码，则随机接入响应RAR可以像在先前解决的四个步骤中那样利用图1中的接收波束赋形来发射。在这种情况下，用户设备可以不再进行随机接入前导码的重发。这种选择的优点是，在部分前导码的信号质量良好的情况中，随机接入信道RACH过程可以被缩短。然而，潜在的问题可能是，一些具有低劣发射质量的用户设备可能没有足够的接入机会。在这个方面，可以引入另一种公平方案在两者之间进行平衡。
在一些实施例中，方法100可以进一步包括：在信道互易性成立的情况下，使用发射波束与接收波束之间的关联性来优化发射波束赋形和接收波束赋形。
在这些实施例中，考虑到TDD操作的成本有效性以及利用大型不成对频带的可能性，设想到TDD操作对于未来的5G解决方案具有显著的优点。使用TDD模式还允许利用UL与DL之间的信道互易性以便减少反馈开销，这对于要求广泛的信道状态信息的大型多输入多输出MIMO技术而言是非常有益的。如果信道互易性成立，则基站侧或者用户设备侧的发射波束与接收波束可以被关联，它们来自相同的码本或者通过相同的信道所导出。
在这种情况中，在随机接入信道RACH过程之前，用户设备可以接收用于波束赋形的信号或者非波束赋形的信道的下行链路DL的参考信号RS。基于这一信道信息和信道互易性，用户设备能够利用最佳波束方向来发射上行链路UL前导码，并且获得更高的性能增益。
假设用户设备可以得到近期的下行链路DL信道状态信息，其对于紧随的随机接入信道RACH过程是有效的。基于信道互易性，用户设备可以在预定义码本内搜索最佳波束赋形权重，或者针对随后的波束赋形的前导码发射计算预编码权重，这可以进一步增强随机接入信道RACH过程的成功概率。
在基站侧，用于下行链路DL发射的最佳波束也可以用于上行链路UL接收，这可以简化关于用户设备随机接入信道RACH过程的波束配对。对于更新了波束赋形的发射信道的后续步骤，对应的接收波束和稍后用于下一步骤的发射波束可以被优化以获得最佳性能。
图2示意性地示出了根据本公开的实施例的一种用于用户设备的方法200的流程图。在一些实施例中，方法200的执行主体可以是与基站进行通信的用户设备。在另一些实施例中，方法200可以由稍后结合图8所描述的用户设备800来执行。
本领域的技术人员可以理解，用于用户设备的方法200与前文所描述的用户基站的方法100是相对应的通信双方的操作过程，因此方法200可以参考对方法100的描述来进行理解，下文对方法200的描述中可能省略了与方法100的描述相重复的内容。
如图2中所示出的，方法200包括步骤201。在步骤201中，用 户设备向基站发射随机接入前导码。在步骤201之后，方法200进入步骤202。在步骤202中，用户设备通过接收波束赋形从基站接收随机接入响应。
在一些实施例中，步骤202可以包括：基于码本来进行接收波束赋形；或者基于下行链路信道测量进行计算来导出随机接入响应的接收波束。在后一种情况中，假设上行链路与下行链路是互易的，从而可以导出下行链路发射波束。在一些实施例中，基于码本来进行接收波束赋形可以包括：迭代地使用码本中的每个码字来处理从基站接收的随机接入响应；以及将与最佳码字相对应的经处理的随机接入响应作为通过接收波束赋形接收的随机接入响应。
在一些实施例中，步骤202可以包括：基于用户设备所检测的下行链路信道状态的反馈信息来计算波束赋形权重；以及使用所计算的波束赋形权重来进行接收波束赋形。在一些实施例中，基于用户设备所检测的下行链路信道状态的反馈信息来计算波束赋形权重可以包括：基于下行链路信道信息来进行最大比合并。
对于在用户设备侧对随机接入响应RAR的接收，可以考虑两种选择以进一步增强所接收的信令。第一种选择是，经由在预定义的码本中搜索最佳波束来进行接收器波束赋形。第二种选择是，基于波束赋形或非波束赋形参考信号RS，基于用户设备所检测的下行链路DL信道的最大比合并MRC。
在一些实施例中，方法200可以进一步包括：向基站发射下行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，向基站发射下行链路信道状态的反馈信息可以包括：在随机接入前导码中发射下行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以显式地被附加到随机接入前导码。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以隐式地通过随机接入前导码的位置或群组来表示。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以至少包括波束标识符。
在这些实施例中，在进行RACH过程之前，用户设备可能得到了 近期的下行链路DL信道状态信息，例如，这可能是基于对嵌入在下行链路DL物理广播信道PBCH中的下行链路DL参考信号RS的测量等等。如果该信道状态信息对于紧随的RACH过程仍然是有效的，则下行链路DL信道状态信息(CSI)，例如波束ID信息、LTE中的最佳预编码矩阵指示符PMI等，能够被反馈给基站。
在一些实施例中，用户设备可以将信道状态信息CSI附加到前导码以用于向基站反馈。具体的信令方式可以包括：第一，显式方式，例如，将信道状态信息CSI附加到前导码并且将它们发送给基站；第二，隐式方式，例如，波束ID信息可以通过前导码的位置或群组来隐含表示。本领域的技术人员可以理解，此处所讨论的信令方式也能够适合用于本公开的实施例中的其他步骤中提到的其他反馈信息。
在一些实施例中，方法200可以进一步包括：从基站接收上行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，从基站接收上行链路信道状态的反馈信息可以包括：在随机接入响应中接收上行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，上行链路信道状态的反馈信息可以至少包括上行链路的最佳波束方向或者波束索引。
在这些实施例中，在接收到多个用户设备的前导码之后，基站可以测量上行链路UL信道并且使得能够向具有不同前导码的用户设备反馈最佳波束方向或者波束索引。这对于用户设备进一步增强消息3的发射性能是非常有用的。基站可以将这一波束赋形信息嵌入在针对每个所期望用户设备的随机接入响应RAR中。
在一些实施例中，方法200可以进一步包括：通过发射波束赋形向基站发射消息3。在一些实施例中，通过发射波束赋形向基站发射消息3可以包括：基于下行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字所对应的发射码字来进行消息3的发射波束赋形；或者基于下行链路信道测量进行计算来导出消息3的发射波束。在后一种情况中，假设上行链路与下行链路是互易的，从而可以导出上行链路发射波束。在一些实施例中，通过发射波束赋形向基站发射消息3可以包括：从基站接收上行链路信道的最佳波束方向或者波束索引；以及基于最佳波 束方向或者波束索引来进行发射波束赋形。在一些实施例中，从基站接收上行链路信道的最佳波束方向或者波束索引可以包括：在随机接入响应中接收上行链路信道的最佳波束方向或者波束索引。
在接收到来自基站的随机接入响应RAR之后，按照随机接入信号的过程，用户设备可以向基站发射消息3。基于以下的方法，用户设备能够进一步执行消息3的波束赋形发射。
为了上行链路UL波束赋形发射的简单性，一种方法是使用最大比发射(MRT)。当接收到RAR时，用户设备可以检测下行链路DL波束赋形的等效信道，例如则对应的MRT预编码矢量可以是另一种方法是利用基站在随机接入响应中所包括的上行链路信道反馈信息，例如，波束方向或者波束索引。如此，给定所反馈的波束索引或者所计算的MRT预编码矩阵，用户设备能够在所调度的资源上通过发射波束赋形向基站发出消息3。
在一些情况中，在基站向用户设备发射随机接入响应RAR的步骤中，用户设备可能已经进行了下行链路DL同步并且可以接收到主信息块MIB、系统信息块SIB的一部分、以及甚至广播的随机接入响应RAR。因此，用户设备具有得到下行链路DL波束赋形信息的机会。这对于增强随机接入信道RACH中的进一步的竞争解决的消息4是有用的。
为了得到近期的下行链路DL波束信息，在用户设备侧，用户设备可以具有下行链路DL波束赋形码本。如果下行链路DL参考信号RS发射基于非预编码的方案，则作为预编码矩阵指示符PMI反馈，最佳波束ID能够被反馈给基站。否则，如果下行链路DL发射基于波束赋形的发射方案，则可以提前知道用于下行链路DL广播信息所使用的码本、波束搜索图案，例如，定时和时段。基于这一预定义的知识，用户设备能够向基站反馈最佳的下行链路DL波束方向或波束索引。用户设备可以将这一信息嵌入在消息3中。
因此，在一些实施例中，方法200可以进一步包括：响应于从基站接收到随机接入响应，向基站反馈下行链路信道的最佳波束方向或 者波束索引。在一些实施例中，向基站反馈下行链路信道的最佳波束方向或者波束索引可以包括：将下行链路信道的最佳波束方向或者波束索引包括在消息3中进行发射。在一些实施例中，该方法可以进一步包括：基于下行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字，或者基于上行链路信道测量进行计算导出接收波束，而通过接收波束赋形从基站接收消息4。
在一些实施例中，步骤201可以包括：通过发射波束赋形向基站发射随机接入前导码。在这些实施例中，发射波束赋形可以包括基于下行链路信道测量导出的到达方向所对应的离开方向的发射波束赋形。在一些实施例中，该方法可以进一步包括：使用在下行链路同步过程或者下行链路控制信号接收过程中获知的下行链路参考信号来估算用户设备的到达方向信息，进而导出用户设备的离开方向信息。在一些实施例中，通过接收波束赋形从基站接收随机接入响应可以包括：使用与发射波束赋形码字相对应的接收波束赋形码字来进行接收波束赋形；或者在预定义的接收码本中搜索最佳波束来进行接收波束赋形。
在一些实施例中，方法200可以进一步包括：基于下行链路信道测量导出的到达方向所对应的离开方向来向基站发射消息3；或者基于下行链路信道测量导出的到达方向从基站接收消息4。
在这些实施例中，在进行随机接入信道RACH过程之前，用户设备可能已经进行了下行链路DL同步并且知晓下行链路DL参考信令配置。因此，它们能够测量下行链路DL信道，并且能够进行到达方向(DoA)的测量。基于所获得的DoA信息，即从用户设备到基站的离开方向(DoD)信息，用户设备可以从码本中搜索发射波束赋形矢量来发射上行链路UL前导码，例如，搜索与DoD之间的具有最小角度的码字。
如果DoA测量基于波束赋形的信道，则当基站经由与用于下行链路DL波束赋形发射所使用的波束相类似的波束接收上行链路UL信令时，应用基于DoD所导出的用户设备的发射波束赋形矢量。一 般而言，基于DoD的上行链路UL发射波束赋形主要是在上行链路UL的DoD和了下行链路DL的DoA基本一致的场景中。
对于在基站侧的随机接入响应RAR发射，如前文所描述的，可以采用关于广播信令的非波束赋形的方式。另外，基于预定义码本或者从基站到前导码成功被接收的用户设备的DoD的波束赋形发射也可以被支持以用于信令增强。
对于在用户设备侧的随机接入响应RAR接收，在发射端和接收端共享相同码本的情况中(这在许多情况中是成立的)，类似的发射波束可以被使用用于接收波束。如果发射端和接收端采用了不同的码本，则从基站接收RAR时，用户设备可以经由在预定义接收码本中对码字进行循环来搜索最佳波束。
在随机接入信道过程的后续操作中，基于根据所测量的DoD或者波束方向反馈对波束的更新，基站和用户设备可以经由波束赋形的发射和接收来进行通信。
在一些实施例中，步骤201可以包括：多次向基站发射相同的随机接入前导码。在一些实施例中，多次向基站发射相同的随机接入前导码可以包括：按照预定义的定时多次向基站发射相同的随机接入前导码；或者仅在没有成功接收到随机接入响应时，才多次向基站发射相同的随机接入前导码。
在这些实施例中，为了增强随机接入信道RACH过程中的前导码发射，用户设备可以在时域中发射多次的前导码以得到时间分集。在基站侧，可以采用信号合并以用于信号改进。
在一些实施例中，方法200可以进一步包括：在信道互易性成立的情况下，使用发射波束与接收波束之间的关联性来优化发射波束赋形和接收波束赋形。在这些实施例中，考虑到TDD操作的成本有效性以及利用大型不成对频带的可能性，设想到TDD操作对于未来的5G解决方案具有显著的优点。使用TDD模式还允许利用UL与DL之间的信道互易性以便减少反馈开销，这对于要求广泛的信道状态信息的大型多输入多输出MIMO技术而言是非常有益的。如果信道互 易性成立，则基站侧或者用户设备侧的发射波束与接收波束可以被关联，它们来自相同的码本或者通过相同的信道所导出。
在这种情况中，在随机接入信道RACH过程之前，用户设备可以接收用于波束赋形的信号或者非波束赋形的信道的下行链路DL的参考信号RS。基于这一信道信息和信道互易性，用户设备能够利用最佳波束方向来发射上行链路UL前导码，并且获得更高的性能增益。
图3示意性地示出了根据本公开的实施例的在用户设备与基站之间的信令交互示图300。应当理解，图3通过仅为示例的方式示出了根据本公开的实施例的在用户设备310与基站320之间的一种可能的信令交互过程。本公开的实施例可以不具有图3中所示出的细节而被实施。本公开的范围不被图3中所描述的具体细节所限制。
如图3中所示出的，在步骤301中，用户设备310可以向基站320发射随机接入前导码，以发起随机接入信道RACH过程。在图3所示出的具体示例中，用户设备310没有使用发射波束赋形来发射随机接入前导码。此外，基站320可以从多个基站310接收到随机接入前导码，并且可能存在多个用户设备310向基站320发射了相同的随机接入前导码。在基站320处，可以通过接收波束赋形从用户设备310接收随机接入前导码。例如，基站320可以使用基于码本的接收波束赋形，或者可以基于用户设备310在随机接入前导码中所反馈的上行链路DL信道信息(例如，波束ID)来进行接收波束赋形。
在步骤302中，基站320可以采用波束赋形的广播方式、非波束赋形的广播方式、或者利用波束ID反馈信息的发射波束赋形方式向用户设备310发射随机接入响应。在利用利用波束ID反馈信息进行发射波束赋形的情况中，基站320是针对特定的用户设备310或者特定的用户设备310群组发射随机接入响应。可选地，基站320可以在随机接入响应中包括上行链路UL信道状态信息CSI或者波束方向信息的反馈。在用户设备310处，在接收随机接入响应的过程中，可以通过计算波束赋形权重的方式进行接收波束赋形，或者通过搜索码本的方式来进行接收波束赋形。
在步骤303中，用户设备310可以基于从基站的反馈信息中导出的波束方向等信息来进行消息3的发射波束赋形。可选地，用户设备310可以在消息3中包括下行链路UL信道状态信息CSI或者波束方向信息的反馈。在基站320处，可以通过使用在步骤301中所使用的波束方向来进行对消息3的接收波束赋形。在另一些情况下，为了进行更准确的接收，基站320也可以基于所使用的波束赋形的上行链路UL信道在码本中寻找最佳码本来对消息3进行接收波束赋形。
在步骤304中，基站320可以使用发射随机接入响应的相同或相似的码字来进行消息4的发射波束赋形，或者也可以基于用户设备310的反馈信息来进行消息4的发射波束赋形。对应地，用户设备310可以使用接收随机接入响应的相同或相似的码字来进行消息4的接收波束赋形，或者也可以基于基站320的反馈信息来进行消息4的接收波束赋形。
图4示意性地示出了根据本公开的另一实施例的在用户设备与基站之间的信令交互示图400。应当理解，图4通过仅为示例的方式示出了根据本公开的实施例的在用户设备410与基站420之间的一种可能的信令交互过程。本公开的实施例可以不具有图4中所示出的细节而被实施。本公开的范围不被图4中所描述的具体细节所限制。
如图4中所示出的，其与图3的交互过程的不同之处在于用户设备410使用发射波束赋形来向基站420发射随机接入前导码。在进行随机接入信道RACH过程之前，用户设备410可能已经进行了下行链路DL同步并且知晓下行链路DL参考信令配置。因此，它们能够测量下行链路DL信道，并且能够进行到达方向(DoA)的测量。
因此，在步骤401中，基于所获得的DoA信息，即从用户设备到基站的离开方向DoD信息，用户设备410可以从码本中搜索发射波束赋形矢量来发射上行链路UL前导码，例如，搜索与DoD之间的具有最小角度的码字。
在后续的步骤402、402、404中，用户设备410与基站420的大致的交互过程与图3中相类似。不同之处在于，用户设备410与基站 420可以使用各自的离开方向DoD信息来进行发射波束赋形，并且使用各自的到达方向DoA信息来进行接收波束赋形。
图5示意性地示出了根据本公开的又另一实施例的在用户设备与基站之间的信令交互示图500。应当理解，图5通过仅为示例的方式示出了根据本公开的实施例的在用户设备510与基站520之间的一种可能的信令交互过程。本公开的实施例可以不具有图5中所示出的细节而被实施。本公开的范围不被图5中所描述的具体细节所限制。
如图5中所示出的，其与图3的交互过程的不同之处在于用户设备510使用时间分集的方式多次向基站520发射随机接入前导码。例如，在步骤501中，用户设备510可以向基站520发射随机接入前导码。在步骤502中，用户设备510可以向基站520再次发射相同的随机接入前导码。在基站520处，可以对多次接收的随机接入前导码进行信号合并。
在具体的实现中，用户设备510可以使用两种重发的方式。第一种方式在图5中使用标记5021表示，其中用户设备510按照预定义的定时进行对随机接入前导码的多次传输，而不论是否从基站520接收到随机接入响应。另一种方式在图5中使用标记5022表示，其中用户设备510如果从基站520接收到随机接入响应，则不再进行随机接入前导码的重发。图5中的后续步骤503、504、505与图3中的对应步骤相类似，此处不再赘述。
图6示意性地示出了根据本公开的再另一实施例的在用户设备与基站之间的信令交互示图600。应当理解，图6通过仅为示例的方式示出了根据本公开的实施例的在用户设备610与基站620之间的一种可能的信令交互过程。本公开的实施例可以不具有图6中所示出的细节而被实施。本公开的范围不被图6中所描述的具体细节所限制。
如图6中所示出的，其与图3的交互过程的不同之处在于描绘了信道互易性成立的情况(例如，在时分双工TDD传输模式中)，用户设备610和基站620可以使用信道的互易性来优化发射波束赋形和接收波束赋形。
在这种情况中，在随机接入信道RACH过程之前，用户设备610可以接收用于波束赋形的信号或者非波束赋形的信道的下行链路DL的参考信号RS。基于这一信道信息和信道互易性，用户设备610能够利用最佳波束方向来发射上行链路UL前导码，并且获得更高的性能增益。假设用户设备610可以得到近期的下行链路DL信道状态信息，其对于紧随的随机接入信道RACH过程是有效的。基于信道互易性，用户设备610可以在预定义码本内搜索最佳波束赋形权重，或者针对随后的波束赋形的前导码发射计算预编码权重，这可以进一步增强随机接入信道RACH过程的成功概率。
在基站620处，用于下行链路DL发射的最佳波束也可以用于上行链路UL接收，这可以简化关于用户设备随机接入信道RACH过程的波束配对。对于更新了波束赋形的发射信道的后续步骤，对应的接收波束和稍后用于下一步骤的发射波束可以被优化以获得最佳性能。图6中的其他步骤与图3中的对应步骤相类似，此处不再赘述。
图7示意性地示出了根据本公开的实施例的基站700的框图。本领域的技术人员可以理解，图7中仅示出了基站700中的与本公开的实施例紧密相关的单元或组件，在具体的实践中，基站700可以包括使其能够正常操作的其他功能单元或组件。此外，图7中所示出的各个单元或组件之间可以存在必要的连接关系，但是出于简洁的考虑，图7中并没有描绘出这些连接关系。在图7中，使用虚线框表示可选的单元或组件。
如图7中所示出的，基站700包括接收单元701和发射单元702。接收单元701被配置为通过接收波束赋形从用户设备接收随机接入前导码，并且发射单元702被配置为向用户设备发射随机接入响应。
在一些实施例中，接收单元701可以进一步被配置为：基于码本来进行接收波束赋形；或者基于下行链路信道测量进行计算来导出接收波束。在一些实施例中，接收单元701可以进一步被配置为：迭代地使用码本中的每个码字来处理从用户设备接收的随机接入前导码；以及将与最佳码字相对应的经处理的随机接入前导码作为通过接收 波束赋形接收的随机接入前导码。
在一些实施例中，发射单元702可以进一步被配置为：通过波束赋形的广播或者非波束赋形的广播来发射随机接入响应。在一些实施例中，发射单元702可以进一步被配置为：通过发射波束赋形以非广播方式向用户设备发射随机接入响应。在一些实施例中，发射单元702可以进一步被配置为：基于从用户设备接收的下行链路信道状态的反馈信息来进行随机接入响应的发射波束赋形；或者基于上行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字所对应的发射码字来进行随机接入响应的发射波束赋形；或者基于上行链路信道测量进行计算来导出随机接入响应的发射波束。
在一些实施例中，接收单元701可以进一步被配置为：在随机接入前导码中接收下行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以显式地被附加到随机接入前导码。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以隐式地通过随机接入前导码的位置或群组来表示。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以至少包括波束标识符。
在一些实施例中，基站700可以进一步包括：测量单元703，被配置为响应于从用户设备接收到随机接入前导码，测量针对用户设备的上行链路信道状态的反馈信息；并且发射单元702可以进一步被配置为：向用户设备发射所测量的上行链路信道状态的反馈信息。
在一些实施例中，发射单元702可以进一步被配置为：在随机接入响应中发射上行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，上行链路信道状态的反馈信息可以至少包括上行链路的最佳波束方向或者波束索引。
在一些实施例中，接收单元701可以进一步被配置为：通过接收波束赋形从用户设备接收消息3。在一些实施例中，接收单元701可以进一步被配置为：使用与随机接入前导码的接收波束赋形相同或相似的码字来进行消息3的接收波束赋形。在一些实施例中，接收单元701可以进一步被配置为：基于上行链路信道信息在码本中搜索最佳 接收码字来进行接收波束赋形；或者基于上行链路信道测量进行计算来导出消息3的接收波束。在一些实施例中，接收单元701可以进一步被配置为：在消息3中接收由用户设备反馈的下行链路的最佳波束方向或者波束索引。
在一些实施例中，发射单元702可以进一步被配置为：响应于从用户设备接收到消息3，通过发射波束赋形向用户设备发射消息4。在一些实施例中，发射单元702可以进一步被配置为：使用与随机接入响应的发射波束赋形相同或相似的码字来进行消息4的发射波束赋形。在一些实施例中，发射单元702可以进一步被配置为：基于由用户设备反馈的下行链路的最佳波束方向或者波束索引来进行消息4的发射波束赋形；或者基于上行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字所对应的发射码字来进行消息4的发射波束赋形；或者基于上行链路信道测量进行计算来导出消息4的发射波束。
在一些实施例中，随机接入前导码可以由用户设备通过发射波束赋形来发射。在一些实施例中，发射波束赋形可以包括用户设备基于下行链路信道测量导出的离开方向所进行的发射波束赋形。在一些实施例中，发射单元702可以进一步被配置为：通过基于基站的离开方向信息的发射波束赋形向用户设备发射随机接入响应。在一些实施例中，接收单元701可以进一步被配置为：基于上行链路信道测量导出的到达方向从用户设备接收消息3；或者发射单元702可以进一步被配置为：基于上行链路信道测量导出的到达方向所对应的离开方向来向用户设备发射消息4。
在一些实施例中，接收单元701可以进一步被配置为：通过接收波束赋形多次从用户设备接收相同的随机接入前导码；以及将多次接收的相同的随机接入前导码进行信号合并。
在一些实施例中，基站700可以进一步包括：优化单元704，被配置为在信道互易性成立的情况下，使用发射波束与接收波束之间的关联性来优化发射波束赋形和接收波束赋形。
图8示意性地示出了根据本公开的实施例的用户设备800的框 图。本领域的技术人员可以理解，图8中仅示出了用户设备800中的与本公开的实施例紧密相关的单元或组件，在具体的实践中，用户设备800可以包括使其能够正常操作的其他功能单元或组件。此外，图8中所示出的各个单元或组件之间可以存在必要的连接关系，但是出于简洁的考虑，图8中并没有描绘出这些连接关系。在图8中，使用虚线框表示可选的单元或组件。
如图8中所示出的，用户设备800包括发射单元801和接收单元802。发射单元801被配置为向基站发射随机接入前导码，并且接收单元802被配置为通过接收波束赋形从基站接收随机接入响应。
在一些实施例中，接收单元802可以进一步被配置为：基于码本来进行接收波束赋形；或者基于下行链路信道测量进行计算来导出随机接入响应的接收波束。在一些实施例中，接收单元802可以进一步被配置为：迭代地使用码本中的每个码字来处理从基站接收的随机接入响应；以及将与最佳码字相对应的经处理的随机接入响应作为通过接收波束赋形接收的随机接入响应。
在一些实施例中，用户设备800可以进一步包括：计算单元803，被配置为基于用户设备所检测的下行链路信道状态的反馈信息来计算波束赋形权重；并且接收单元802可以进一步被配置为使用所计算的波束赋形权重来进行接收波束赋形。在一些实施例中，接收单元802可以进一步被配置为：基于下行链路信道信息来进行最大比合并。
在一些实施例中，发射单元801可以进一步被配置为：向基站发射下行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，发射单元801可以进一步被配置为：在随机接入前导码中发射下行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以显式地被附加到随机接入前导码。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以隐式地通过随机接入前导码的位置或群组来表示。在一些实施例中，下行链路信道状态的反馈信息可以至少包括波束标识符。
在一些实施例中，接收单元802可以进一步被配置为：从基站接收上行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，接收单元802可 以进一步被配置为：在随机接入响应中接收上行链路信道状态的反馈信息。在一些实施例中，上行链路信道状态的反馈信息可以至少包括上行链路的最佳波束方向或者波束索引。
在一些实施例中，发射单元801可以进一步被配置为：通过发射波束赋形向基站发射消息3。在一些实施例中，发射单元801可以进一步被配置为：基于下行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字所对应的发射码字来进行消息3的发射波束赋形；或者基于下行链路信道测量进行计算来导出消息3的发射波束。在一些实施例中，发射单元801可以进一步被配置为：从基站接收上行链路信道的最佳波束方向或者波束索引；以及基于最佳波束方向或者波束索引来进行发射波束赋形。
在一些实施例中，接收单元802可以进一步被配置为：在随机接入响应中接收上行链路信道的最佳波束方向或者波束索引。在一些实施例中，发射单元801可以进一步被配置为：响应于从基站接收到随机接入响应，向基站反馈下行链路信道的最佳波束方向或者波束索引。在一些实施例中，发射单元801可以进一步被配置为：将下行链路信道的最佳波束方向或者波束索引包括在消息3中进行发射。在一些实施例中，接收单元802可以进一步被配置为：基于下行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字，或者基于上行链路信道测量进行计算导出接收波束，而通过接收波束赋形从基站接收消息4。
在一些实施例中，发射单元801可以进一步被配置为：通过发射波束赋形向基站发射随机接入前导码。在一些实施例中，发射波束赋形可以包括基于下行链路信道测量导出的到达方向所对应的离开方向的发射波束赋形。在一些实施例中，用户设备800可以进一步包括：估算单元804，被配置为使用在下行链路同步过程或者下行链路控制信号接收过程中获知的下行链路参考信号来估算用户设备的到达方向信息，进而导出用户设备的离开方向信息。
在一些实施例中，接收单元802可以进一步被配置为：使用与发射波束赋形码字相对应的接收波束赋形码字来进行接收波束赋形；或 者在预定义的接收码本中搜索最佳波束来进行接收波束赋形。在一些实施例中，发射单元801可以进一步被配置为：基于下行链路信道测量导出的到达方向所对应的离开方向来向基站发射消息3；或者接收单元802可以进一步被配置为，基于上行链路信道测量导出的到达方向从基站接收消息4。
在一些实施例中，发射单元801可以进一步被配置为：多次向基站发射相同的随机接入前导码。在一些实施例中，发射单元801可以进一步被配置为：按照预定义的定时多次向基站发射相同的随机接入前导码；或者仅在没有成功接收到随机接入响应时，才多次向基站发射相同的随机接入前导码。
在一些实施例中，用户设备800可以进一步包括：优化单元805，被配置为在信道互易性成立的情况下，使用发射波束与接收波束之间的关联性来优化发射波束赋形和接收波束赋形。
在对本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。
应当注意，本公开的实施例可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开的方法的操作，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤组合为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。 还应当注意，根据本公开的两个或更多装置的特征和功能可以在一个装置中具体化。反之，上文描述的一个装置的特征和功能可以进一步划分为由多个装置来具体化。
虽然已经参考若干具体实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的具体实施例。本公开旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等效布置。

Claims (56)

  1. 一种用于基站的方法，包括：
    通过接收波束赋形从用户设备接收随机接入前导码；以及
    向所述用户设备发射随机接入响应。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其中通过接收波束赋形从用户设备接收随机接入前导码包括：
    基于码本来进行所述接收波束赋形；或者
    基于下行链路信道测量进行计算来导出接收波束。
  3. 根据权利要求2所述的方法，其中基于码本来进行所述接收波束赋形包括：
    迭代地使用所述码本中的每个码字来处理从所述用户设备接收的随机接入前导码；以及
    将与最佳码字相对应的经处理的随机接入前导码作为通过接收波束赋形接收的随机接入前导码。
  4. 根据权利要求1所述的方法，其中向所述用户设备发射随机接入响应包括：
    通过波束赋形的广播或者非波束赋形的广播来发射所述随机接入响应。
  5. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
    通过发射波束赋形以非广播方式向所述用户设备发射随机接入响应。
  6. 根据权利要求5所述的方法，其中通过发射波束赋形向所述用户设备发射随机接入响应包括：
    基于从所述用户设备接收的下行链路信道状态的反馈信息来进行所述随机接入响应的发射波束赋形；或者
    基于上行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字所对应的发射码字来进行所述随机接入响应的发射波束赋形；或者
    基于上行链路信道测量进行计算来导出所述随机接入响应的发射波束。
  7. 根据权利要求5所述的方法，其中从所述用户设备接收下行 链路信道状态的反馈信息包括：
    在所述随机接入前导码中接收所述下行链路信道状态的反馈信息。
  8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述下行链路信道状态的反馈信息显式地被附加到所述随机接入前导码。
  9. 根据权利要求7所述的方法，其中所述下行链路信道状态的反馈信息隐式地通过所述随机接入前导码的位置或群组来表示。
  10. 根据权利要求5所述的方法，其中所述下行链路信道状态的反馈信息至少包括波束标识符。
  11. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
    响应于从所述用户设备接收到所述随机接入前导码，测量针对所述用户设备的上行链路信道状态的反馈信息；以及
    向所述用户设备发射所测量的上行链路信道状态的反馈信息。
  12. 根据权利要求11所述的方法，其中向所述用户设备发射所测量的上行链路信道状态的反馈信息包括：
    在所述随机接入响应中发射所述上行链路信道状态的反馈信息。
  13. 根据权利要求11所述的方法，其中所述上行链路信道状态的反馈信息至少包括上行链路的最佳波束方向或者波束索引。
  14. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
    通过接收波束赋形从所述用户设备接收消息3。
  15. 根据权利要求14所述的方法，其中通过接收波束赋形从所述用户设备接收消息3包括：
    使用与所述随机接入前导码的接收波束赋形相同或相似的码字来进行所述消息3的接收波束赋形。
  16. 根据权利要求14所述的方法，其中通过接收波束赋形从所述用户设备接收消息3包括：
    基于上行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字来进行所述接收波束赋形；或者
    基于上行链路信道测量进行计算来导出所述消息3的接收波束。
  17. 根据权利要求14所述的方法，进一步包括：
    在所述消息3中接收由所述用户设备反馈的下行链路的最佳波束方向或者波束索引。
  18. 根据权利要求14所述的方法，进一步包括：
    响应于从所述用户设备接收到消息3，通过发射波束赋形向所述用户设备发射消息4。
  19. 根据权利要求18所述的方法，其中通过发射波束赋形向所述用户设备发射消息4包括：
    使用与所述随机接入响应的发射波束赋形相同或相似的码字来进行所述消息4的发射波束赋形。
  20. 根据权利要求18所述的方法，进一步包括：
    基于由所述用户设备反馈的下行链路的最佳波束方向或者波束索引来进行所述消息4的发射波束赋形；或者
    基于上行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字所对应的发射码字来进行所述消息4的发射波束赋形；或者
    基于上行链路信道测量进行计算来导出所述消息4的发射波束。
  21. 根据权利要求1所述的方法，其中所述随机接入前导码由所述用户设备通过发射波束赋形来发射。
  22. 根据权利要求21所述的方法，其中所述发射波束赋形包括用户设备基于下行链路信道测量导出的离开方向所进行的发射波束赋形。
  23. 根据权利要求22所述的方法，其中向所述用户设备发射随机接入响应包括：
    通过基于所述基站的离开方向信息的发射波束赋形向所述用户设备发射所述随机接入响应。
  24. 根据权利要求21所述的方法，进一步包括：
    基于上行链路信道测量导出的到达方向从所述用户设备接收消息3；或者
    基于上行链路信道测量导出的到达方向所对应的离开方向来向所述用户设备发射消息4。
  25. 根据权利要求1所述的方法，其中通过接收波束赋形从用户 设备接收随机接入前导码包括：
    通过接收波束赋形多次从所述用户设备接收相同的随机接入前导码；以及
    将多次接收的相同的随机接入前导码进行信号合并。
  26. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
    在信道互易性成立的情况下，使用发射波束与接收波束之间的关联性来优化发射波束赋形和接收波束赋形。
  27. 一种用于用户设备的方法，包括：
    向基站发射随机接入前导码；以及
    通过接收波束赋形从所述基站接收随机接入响应。
  28. 根据权利要求27所述的方法，其中通过接收波束赋形从所述基站接收随机接入响应包括：
    基于码本来进行所述接收波束赋形；或者
    基于下行链路信道测量进行计算来导出所述随机接入响应的接收波束。
  29. 根据权利要求28所述的方法，其中基于码本来进行所述接收波束赋形包括：
    迭代地使用所述码本中的每个码字来处理从所述基站接收的随机接入响应；以及
    将与最佳码字相对应的经处理的随机接入响应作为通过接收波束赋形接收的随机接入响应。
  30. 根据权利要求27所述的方法，其中通过接收波束赋形从所述基站接收随机接入响应包括：
    基于所述用户设备所检测的下行链路信道状态的反馈信息来计算波束赋形权重；以及
    使用所计算的波束赋形权重来进行所述接收波束赋形。
  31. 根据权利要求30所述的方法，其中基于所述用户设备所检测的下行链路信道状态的反馈信息来计算波束赋形权重包括：
    基于所述下行链路信道信息来进行最大比合并。
  32. 根据权利要求27所述的方法，进一步包括：
    向所述基站发射下行链路信道状态的反馈信息。
  33. 根据权利要求32所述的方法，其中向所述基站发射下行链路信道状态的反馈信息包括：
    在所述随机接入前导码中发射所述下行链路信道状态的反馈信息。
  34. 根据权利要求33所述的方法，其中所述下行链路信道状态的反馈信息显式地被附加到所述随机接入前导码。
  35. 根据权利要求33所述的方法，其中所述下行链路信道状态的反馈信息隐式地通过所述随机接入前导码的位置或群组来表示。
  36. 根据权利要求32所述的方法，其中所述下行链路信道状态的反馈信息至少包括波束标识符。
  37. 根据权利要求27所述的方法，进一步包括：
    从所述基站接收上行链路信道状态的反馈信息。
  38. 根据权利要求37所述的方法，其中从所述基站接收上行链路信道状态的反馈信息包括：
    在所述随机接入响应中接收所述上行链路信道状态的反馈信息。
  39. 根据权利要求37所述的方法，其中所述上行链路信道状态的反馈信息至少包括上行链路的最佳波束方向或者波束索引。
  40. 根据权利要求27所述的方法，进一步包括：
    通过发射波束赋形向所述基站发射消息3。
  41. 根据权利要求40所述的方法，其中通过发射波束赋形向基站发射消息3包括：
    基于下行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字所对应的发射码字来进行所述消息3的发射波束赋形；或者
    基于下行链路信道测量进行计算来导出所述消息3的发射波束。
  42. 根据权利要求40所述的方法，其中通过发射波束赋形向基站发射消息3包括：
    从所述基站接收上行链路信道的最佳波束方向或者波束索引；以及
    基于所述最佳波束方向或者波束索引来进行所述发射波束赋形。
  43. 根据权利要求42所述的方法，其中从所述基站接收上行链路信道的最佳波束方向或者波束索引包括：
    在所述随机接入响应中接收所述上行链路信道的最佳波束方向或者波束索引。
  44. 根据权利要求40所述的方法，进一步包括：
    响应于从所述基站接收到所述随机接入响应，向所述基站反馈下行链路信道的最佳波束方向或者波束索引。
  45. 根据权利要求44所述的方法，其中向所述基站反馈下行链路信道的最佳波束方向或者波束索引包括：
    将下行链路信道的最佳波束方向或者波束索引包括在所述消息3中进行发射。
  46. 根据权利要求40所述的方法，进一步包括：
    基于下行链路信道信息在码本中搜索最佳接收码字，或者基于上行链路信道测量进行计算导出接收波束，而通过接收波束赋形从所述基站接收消息4。
  47. 根据权利要求27所述的方法，其中向基站发射随机接入前导码包括：
    通过发射波束赋形向基站发射随机接入前导码。
  48. 根据权利要求47所述的方法，其中所述发射波束赋形包括基于下行链路信道测量导出的到达方向所对应的离开方向的发射波束赋形。
  49. 根据权利要求48所述的方法，进一步包括：
    使用在下行链路同步过程或者下行链路控制信号接收过程中获知的下行链路参考信号来估算用户设备的到达方向信息，进而导出用户设备的离开方向信息。
  50. 根据权利要求47所述的方法，其中通过接收波束赋形从所述基站接收随机接入响应包括：
    使用与所述发射波束赋形码字相对应的接收波束赋形码字来进行所述接收波束赋形；或者
    在预定义的接收码本中搜索最佳波束来进行所述接收波束赋形。
  51. 根据权利要求47所述的方法，进一步包括：
    基于下行链路信道测量导出的到达方向所对应的离开方向来向所述基站发射消息3；或者
    基于上行链路信道测量导出的到达方向从所述基站接收消息4。
  52. 根据权利要求27所述的方法，其中向基站发射随机接入前导码包括：
    多次向所述基站发射相同的随机接入前导码。
  53. 根据权利要求52所述的方法，其中多次向所述基站发射相同的随机接入前导码包括：
    按照预定义的定时多次向所述基站发射相同的随机接入前导码；或者
    仅在没有成功接收到所述随机接入响应时，才多次向所述基站发射相同的随机接入前导码。
  54. 根据权利要求27所述的方法，进一步包括：
    在信道互易性成立的情况下，使用发射波束与接收波束之间的关联性来优化发射波束赋形和接收波束赋形。
  55. 一种基站，包括：
    接收单元，被配置为通过接收波束赋形从用户设备接收随机接入前导码；以及
    发射单元，被配置为向所述用户设备发射随机接入响应。
  56. 一种用户设备，包括：
    发射单元，被配置为向基站发射随机接入前导码；以及
    接收单元，被配置为通过接收波束赋形从所述基站接收随机接入响应。
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