CN109804654B - 波束发送接收方法、基站、终端以及无线通信系统 - Google Patents

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Abstract

在终端和基站使用波束进行通信的无线通信系统中执行的波束发送接收方法，该波束发送接收方法具备：第一步骤，当接收到来自终端的作为连接请求而发送的随机接入信号时，基站追加相对于在接收到随机接入信号以前发送信号测定用的告知信号时使用的波束方向更朝外侧的波束方向，设定接收随机接入信号时的波束方向组。

Description

波束发送接收方法、基站、终端以及无线通信系统
技术领域
本发明涉及形成通信服务区的一台以上的基站与各个通信服务区内存在的一台以上的终端进行通信的波束发送接收方法、基站、终端以及无线通信系统。
背景技术
具有如下的技术：在基站与终端进行通信时，基站利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)而发送信号。通过该技术，能够缩减无线信号逃逸的方向。其结果是，能够防止或减少对存在于其他场所的别的终端的干扰。
另外，通过向特定方向发送无线信号，与向整个服务区发送信号的情况相比，能够集中发送功率，能够扩大信号到达距离。
在基站从终端接收无线信号的情况下也能够适用该波束成形。即，使基站的接收天线具备接收无线信号的方向，从而能够防止或减少从除此之外的方向到来的干扰波的影响。
然而，如上所述，适用波束成形而形成于特定方向(波束方向)的一个波束仅向波束方向发送信号，并且仅从波束方向接收信号，因此，为了覆盖一台基站的整个服务区，需要使波束方向朝向多个方向。图11是关于通过多个波束方向确保服务区的基站的说明图。作为使波束方向朝向多个方向的方法，可考虑将一个波束的朝向转换成多个方向或利用朝向不同方向的多个波束或将它们组合而成的方法。
终端在开始通信的初始连接时，首先探索能够得到足够进行通信的信号品质的基站。另外，终端在转换进行通信的基站即所谓切换时，对通信中的基站以外的周边基站同样地进行探索。
图12是示出不使用波束成形的无线通信系统中的一般的切换时序的说明图。在与通信中的基站(通信基站)之间检测到信号品质劣化时，终端接收周边基站发送的告知信号并测定品质。然后，终端将测定的结果与切换请求一起报告给当前的通信基站。
接收到报告的通信基站决定一台能够得到进行通信所需的信号品质的周边基站，并对已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，则向通信基站反馈该意思的响应。
接收到能够接受切换的响应的通信基站对终端发送成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(以下，称作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反馈随机接入响应并开始通信。
此外，与基站能够接收RACH信号的定时相关的信息通常包含在告知信号中。因此，终端能够根据其告知信号得知基站的RACH信号接收定时，按照该定时发送RACH信号。
此外，在本说明书中，将以下的信息或者信号的任意一个或全部称作告知信号。
·终端向基站取得频率同步和时间同步所需的包含基站标识符(基站ID)的同步信号
·用于测定来自基站的信号的品质的基准信号(还称作导频信号)
·终端与基站进行通信所需的最低限度的信息，例如基站接收RACH信号时使用的频率和定时的信息
具有公开有在使用波束成形技术的系统中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，一台基站依次改变波束方向而发送用于终端探索基站的信号(探索用信号)。终端接收探索用信号而检测基站，并将RACH信号发送到检测到的基站。
此时，基站按照每个定时改变发送探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，在使探索用信号的发送波束朝向一个波束方向的定时与使RACH信号的接收波束朝向相同方向的定时之间存在对应关系，探索用信号包含对应的RACH信号的接收定时的信息。
此外，根据专利文献1的第0048～0052段的记载可知，在探索用信号的发送中使用的波束方向和在RACH信号的接收中使用的波束方向是相同的方向。
另外，专利文献1公开有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而接收RACH信号。此时，作为多个波束方向的组合，仅记载有选择正交性高的组合。进而，在该专利文献1中记载有将相同想法还适用于切换这一点。
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
然而，现有技术存在以下的课题。
从终端接收周边基站的告知信号到发送RACH信号会经过时间。在此期间，终端有可能移动。因此，仅根据专利文献1记载的方法，在终端测定出周边基站的信号的时间点和终端发送RACH信号的时间点，基站朝向终端的最佳波束方向有可能已改变。
另外，专利文献1记述有在一个定时形成多个波束的情况。然而，在专利文献1中，关于波束方向的组合，仅记述有组合彼此正交的波束。在该情况下，在专利文献1中，也可认为在告知信号(相当于专利文献1中的探索用信号)的发送中使用的波束方向和在RACH信号的接收中使用的波束方向使用相同的方向。
如上所述，终端根据接收到周边基站的告知信号的时间点的结果确定最佳波束方向，周边基站为了接收RACH信号而在使波束朝向其最佳波束方向的定时发送RACH信号。然而，即使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由终端发送了RACH信号，也会由于该终端已经移动到波束的区域外，因此，产生无法正确地接收RACH信号的问题。
特别地，可考虑如下的情况：终端确定的最佳波束方向为存在于服务区边缘的波束方向，在终端发送RACH信号时终端移出到服务区外。在该情况下，即使基站想利用多个波束接收RACH信号，只要在告知信号的发送和RACH信号的接收中使用相同的波束方向，就会产生不能正确地接收RACH信号的问题。
图13是示出以32个波束方向覆盖服务区，能够向16个波束方向同时照射波束的基站的图。因此，图13所示的基站分成2次的定时而在各个定时向不同的16方向发送告知信号。另外，图13所示的基站在接收RACH信号时也分成2次的定时而在各个定时从不同的16方向接收信号。
在该情况下，终端确定的波束方向为图中的“特定波束”，进而在发送RACH信号时如果终端向图中所示的方向移动，则基站不能正确地接收RACH信号。
此外，不仅专利文献1，在应用图12的例子而进行切换时，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，也会产生同样的问题。进而，不限于切换时，在终端初次与基站连接的初始连接时，也需要发送接收RACH信号，会产生同样的问题。此外，所述切换目的地波束方向是指，在周边基站接收终端为了切换而发送的RACH信号时使波束朝向的方向。在执行切换之前终端接收周边基站的告知信号时，接收多个波束分别发送的告知信号，通信基站能够根据其结果决定该切换目的地波束方向。
本发明正是为了解决前述的课题而完成的，其目的在于提供一种波束发送接收方法、基站、终端以及无线通信系统，在初始连接时或者切换时，抑制无法从移动着的终端接收RACH信号的状态的发生，与以往相比，能够更可靠地执行初始连接或者切换。
用于解决课题的手段
本发明的波束发送接收方法是在终端和基站使用波束进行通信的无线通信系统中执行的波束发送接收方法，该波束发送接收方法具备：第一步骤，当接收到来自终端的作为连接请求而发送的随机接入信号时，基站追加相对于在接收到随机接入信号以前发送信号测定用的告知信号时使用的波束方向更朝外侧的波束方向，设定接收随机接入信号时的波束方向组。
另外，本发明的基站是在与终端之间使用波束进行通信的无线通信系统中适用的基站，该基站具备控制器，当接收到来自终端的作为连接请求而发送的随机接入信号时，该控制器追加相对于在接收到随机接入信号以前发送信号测定用的告知信号时使用的波束方向更朝外侧的波束方向，设定接收随机接入信号时的波束方向组，并进行波束方向控制。
另外，本发明的终端是在与基站之间使用波束进行通信的无线通信系统中适用的终端，该终端具备控制器，当从基站接收到一个以上的波束方向中包含的告知信号时，该控制器从一个以上的波束方向中确定判断为适合连接的波束方向而生成第三信息，并将第三信息发送到基站。
进而，在本发明的无线通信系统中，终端和基站使用波束进行通信，其中，在基站由与终端通信中的通信基站和作为切换目的地的周边基站构成的情况下，在与通信基站之间检测到信号品质劣化的情况下，终端生成包含周边基站发送的告知信号的测定结果的切换请求，并通知给通信基站，作为切换请求的响应，从通信基站接收到包含成为切换目的地的周边基站的信息的切换实施命令的情况下，终端对成为切换目的地的周边基站发送作为连接请求的随机接入信号，在从终端接收到随机接入信号时，成为切换目的地的周边基站追加相对于在接收到随机接入信号以前发送告知信号时使用的波束方向更朝外侧的波束方向，设定接收随机接入信号时的波束方向组。
发明效果
根据本发明，具备如下的结构：在基站中接收RACH信号时，作为多个波束方向的组合，使用比在接收到RACH信号以前的告知信号的发送中使用的波束方向更朝外侧的波束方向。其结果是，能够得到一种波束发送接收方法、基站、终端以及无线通信系统，能够在初始连接时或者切换时抑制无法从移动着的终端接收RACH信号的状态，与以往相比更可靠地执行初始连接或者切换。
附图说明
图1A是示出在本发明的实施方式1中基站发送告知信号时的波束方向组的图。
图1B是示出在本发明的实施方式1中基站接收RACH信号时的波束方向组的图。
图2A是示出在本发明的实施方式1中，在判断为移动距离短的情况下基站接收RACH信号时的波束方向组的图。
图2B是示出在本发明的实施方式1中，在判断为移动距离长的情况下基站接收RACH信号时的波束方向组的图。
图3是示出在本发明的实施方式1中基站接收RACH信号时的追加波束的图。
图4是示出本发明的实施方式1中的基站的结构的图。
图5是示出本发明的实施方式1中的终端的结构的图。
图6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7A是示出在本发明的实施方式1中，基站发送告知信号作为装置能力最大值的波束方向的组合时的波束方向组的图。
图7B是示出在本发明的实施方式1中，基站进行图7A所示的告知信号的发送之后接收RACH信号时的波束方向组的图。
图8是示出在本发明的实施方式1中，确定考虑其他通信终端的存在而排除的波束来构成的接收RACH信号时的波束方向组的图。
图9是示出在本发明的实施方式1中相邻基站的波束配置的关系的图。
图10是示出在本发明的实施方式1中相邻基站的波束配置的关系并且还考虑接收RACH信号时追加的波束方向的图。
图11是与通过多个波束方向确保服务区的基站相关的说明图。
图12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。
图13是示出以32个波束方向覆盖服务区，能够向16个波束方向同时照射波束的基站的图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的波束发送接收方法、基站、终端以及无线通信系统的优选实施方式进行说明。
实施方式1
本实施方式1的波束发送接收方法的特征在于，作为接收RACH信号(连接请求)时的波束方向，使用比发送告知信号时的波束方向更朝服务区外侧的波束方向。图1A是示出在本发明的实施方式1中基站发送告知信号时的波束方向组的图。在此，波束方向组是包含根据任意条件而汇集的1个以上的波束方向的组，在图1A中示出在相同的定时发送告知信号的波束方向的组。另外，图1B是示出在本发明的实施方式1中基站接收RACH信号时的波束方向组的图。
在图1A、图1B的各图中，用实线描绘的多个方向是同时使用的一个组，用虚线描绘的多个方向是另一个组。与图1A所示的发送告知信号时的波束方向相比，图1B所示的接收RACH信号时的波束方向在基站的服务区中追加有更朝外侧的波束方向。
终端接收告知信号而判断适当的波束方向。此时，考虑由终端判断出的波束方向为图1A所示的波束方向1的情况。在该情况下，在其后发送RACH信号之前，终端有可能移动而移出到波束方向1的区域。
在这样的状况下，在接收RACH信号时的波束方向与发送告知信号时的波束方向相同的情况下，基站有可能无法接收RACH信号。然而，在本实施方式1中，如图1B所示，在接收RACH信号时，采用利用比在发送告知信号时形成的服务区更靠外侧的波束方向的接收方法。其结果是，本实施方式1的波束发送接收方法能够可靠地接收RACH信号。
此外，考虑对形成波束的基站事先通知终端确定的波束方向的情况。在该情况下，如果由终端确定的波束方向是在发送告知信号时形成的服务区的边缘，则如图1B所示，基站在接收RACH信号时使用更靠外侧的波束。
另一方面，如果由终端确定的波束方向不是在发送告知信号时形成的服务区的边缘，则基站在接收RACH信号时无需使用更靠外侧的波束。
另外，考虑对形成波束的基站事先不通知终端确定的波束方向的情况。在该情况下，如图1B所示，基站在接收RACH信号时始终使用更靠外侧的波束。
在切换中，终端在进行切换请求的同时，向通信基站通知已确定的波束方向的信息。因此，通信基站能够向成为切换目的地的周边基站通知从终端接收到的该信息。其结果是，从通信基站接收到该通知的周边基站按照已确定的波束方向，在接收RACH信号时使用如上所述的更靠外侧的波束进行动作。
另外，终端在从未连接到任何基站的状态起开始通信时进行的初始连接动作中，无法向基站事先通知已确定的波束方向。因此，如图1B所示，接收这样的终端的RACH信号的基站在接收RACH信号时，始终需要利用更靠外侧的波束。
此外，考虑终端已经与一台基站连接，进而与第二台基站进行连接动作的情况。在这样的情况下，如果存在第一台基站与第二台基站之间交换信息的功能，则能够事先向第二台基站通知在第一台基站生成的波束中终端确定的波束方向。
基站能够根据进行连接动作的终端的移动速度和在连接动作中从终端测定告知信号的时间到发送RACH信号的时间为止的时间差，计算终端可移动的移动距离。进而，基站能够根据其计算结果决定追加的外侧波束的照射位置。此外，从终端通知所述终端的移动速度，从而基站能够取得该信息。另外，终端发送RACH信号的时间与基站接收RACH信号的时间相同，每次进行连接动作时由基站决定该时间，基站计算上述移动距离并通知给进行连接动作的终端。
图2A是示出在本发明的实施方式1中，在判断为移动距离短的情况下基站接收RACH信号时的波束方向组的图。另一方面，图2B是示出在本发明的实施方式1中，在判断为移动距离长的情况下基站接收RACH信号时的波束方向组的图。
如图2A所示，如果计算出的移动距离短，则基站将追加的外侧波束设定到靠近特定波束方向的位置并照射。另一方面，如图2B所示，如果计算出的移动距离长，则基站将追加的外侧波束设定到远离特定波束方向的位置并照射。
在上文中，假设终端的移动距离按照每个连接动作而不同进行了说明，或者在虽然终端不同但是基站支持的最大移动速度始终确定，并且告知信号测定时间与RACH信号发送时间的时间差预先固定地确定的情况下，基站还能够预先固定地确定追加的波束的照射位置。在该情况下，基站例如将对相邻波束能够得到彼此的最大增益的方向的角度差决定为θ°。基站能够根据支持的终端的最大移动速度和由预先确定的终端的告知信号测定时间与RACH信号发送时间之间的时间差确定的终端的最大移动距离而决定角度θ°。
另外，在终端的移动方向对于基站而言已知的情况下，基站向移动方向如图1、图2所示追加一个波束即可。另一方面，在基站无法得知终端的移动方向的情况下，还能够不设追加的波束为一个，而是在多个方向上追加波束。图3是示出在本发明的实施方式1中基站接收RACH信号时的追加波束的图。
图4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收到发往从连接着基站的网络到达的各终端的数据。控制器11对向各终端发送数据的定时或者在发送时使用的无线资源进行管理。
另外，控制器11还对用于从终端接收数据的定时和在接收时使用的无线资源进行管理。进而，控制器11还对告知信号的发送定时和用于发送告知信号的无线资源进行管理。
并且，控制器11决定对某个特定的终端发送数据或者向不特定多数的终端发送告知信号，并向调制解调器12通知应发送的信息。调制解调器12对被通知的信息进行信号调制并发送到发送接收器13。此外，关于调制解调器12进行的调制或者解调的处理，实施在现有的无线通信装置中进行的处理即可。
发送接收器13将收到的调制信号从数字变换成模拟，进而向上转换成无线频率。由发送接收器13处理后的信号从天线部14发送到终端。此外，控制器11控制天线部14，以使波束朝向发送信息的目的地终端的方向。关于控制从天线部14发送的波束方向的处理，例如利用专利文献1中记载的方法即可。
当控制器11决定从某一特定的终端收到数据时，控制器11控制天线部14，以使波束朝向发送来数据的终端的方向。天线部14接收到的信号被发送到发送接收器13。
发送接收器13将接收到的信号的频率向下转换，进而将该信号从模拟变换成数字而发送到调制解调器12。调制解调器12进行信号解调，并将解调后的数据发送到控制器11。
控制器11将收到的数据流入到网络。另外，如果收到的数据为来自终端的切换请求，则控制器11对附加于数据而收到的周边基站的告知信号测定结果进行分析。
在接收到切换请求的基站中，由控制器11根据终端报告的告知信号测定结果判定作为切换目的地适合的周边基站，并向该周边基站进行切换请求。此时，基站还通知由终端确定的波束方向的信息。该信息例如是为了区别波束而由周边基站对告知信号赋予的波束ID等，与切换请求一起从终端通知给基站。进而，基站还将进行切换的终端的ID等的信息也包含在切换请求中进行通知。
从周边基站收到响应的基站利用控制器11制作切换实施命令，通过调制解调器12、发送接收器13和天线部14而指示发出切换请求的终端实施切换。此外，该切换实施命令包含切换目的地基站的ID和终端发送由周边基站预先决定或者周边基站在每次进行切换动作时决定的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组的RACH接收定时等待进行切换的终端的RACH信号。利用前面的图1～图3，按照上述的动作进行此时的波束方向的控制。
即，如果接收到通知的波束方向为在发送告知信号时形成的服务区的边缘，则接收到切换请求的周边基站还追加更靠外侧的波束方向而等待RACH信号，如果不是服务区的边缘，则不追加外侧的波束方向，而是利用与发送告知信号时相同的波束方向等待RACH信号。
成为切换目的地的周边基站的控制器11在RACH信号接收定时控制天线部14的波束方向。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。并且，当检测到RACH信号时，RACH信号检测器15向控制器11通知RACH信号检测。
当接收到RACH信号检测的通知时，控制器11生成随机接入响应，通过调制解调器12、发送接收器13和天线部14，对终端反馈随机接入响应。
图5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，由控制器21检测在终端中发生的数据，按照从基站分配的发送定时和无线资源，将检测到的数据发送到调制解调器22。调制解调器22对接收到的数据进行信号调制并发送到发送接收器23。
发送接收器23将收到的调制信号从数字变换成模拟，进而向上转换成无线频率。由发送接收器23处理后的信号从天线部24发送到基站。
终端使控制器21、调制解调器22、发送接收器23和天线部24进行动作，以在接收信号时随时都能够接收、解调发给本站的信号。并且，当在信号中确认发给本站的消息时，终端作为发给本站的数据进行处理。
此时，品质测定器25对发给本站的数据加载的信号或者告知信号测定接收功率水平、SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio：信号干扰噪声比)，并将其结果报告给控制器21。
当测定值低于预先决定的阈值时，接收到报告的控制器21判断为品质劣化。进而，控制器21指示品质测定器25测定周边基站的告知信号。
接收到测定周边基站的告知信号的指示的品质测定器25将测定结果报告给控制器21。接收到周边基站的测定结果的控制器21按照每个成为连接候选的周边基站确定能够判定为适合通信的波束方向，并将测定结果和确定结果包含在切换请求的消息中，通过调制解调器22、发送接收器23和天线部24发送到当前的通信基站。此外，通过在基站使用多个波束发送告知信号时，对各个波束的告知信号赋予例如波束ID，终端选择接收功率水平、SINR最高的波束，从而能够确定所述波束方向。在切换请求消息中作为所述确定结果而包含波束ID即可。
在从基站接收到的发给本站的数据中包含切换实施命令的情况下，终端利用接收到通知的信息，在发送RACH信号的定时对切换目的地基站发送RACH信号。因此，控制器21指示RACH信号生成器26生成RACH信号。
生成的RACH信号通过发送接收器23和天线部24发送到切换目的地基站。另外，在发送RACH信号之后，控制器21进行根据从调制解调器22收到的解调后的数据检测随机接入响应的动作。
图6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。前面的图4所示的基站例如由处理器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例如是CPU(还称作Central Processing Unit、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：大规模集成电路)等。
存储器32是RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)、闪存、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory：可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory：电可擦除可编程只读存储器)等非易失性或者易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、高密度盘、迷你盘、DVD(Digital Versatile Disc：数字多功能盘)等。
基站的控制器11、调制解调器12和RACH信号检测器15由处理器31和存储于存储器32的程序实现。具体而言，通过处理器31从存储器32读出并执行用于进行各部的动作的程序而实现。
发送接收器13由发送机33和接收机34实现。即，在发送机33中实施发送接收器13中的发送处理，在接收机34中实施发送接收器13中的接收处理。天线部14由天线装置35实现。
另外，前面的图5所示的终端的控制器21、调制解调器22和RACH信号生成器26由处理器31和存储于存储器32的程序实现。具体而言，通过处理器31从存储器32读出并执行用于进行各部的动作的程序而实现。
发送接收器23由发送机33和接收机34实现。即，在发送机33中实施发送接收器23中的发送处理，在接收机34中实施发送接收器23中的接收处理。品质测定器25也由接收机34实现。天线部24由天线装置35实现。
在以上的说明中，假设由终端确定适当的波束方向而进行了记载。然而，也可以是，终端仅将测定结果报告给通信基站，由通信基站或者切换目的地基站进行波束方向的确定。例如，终端对在切换请求的消息中测定出的全部波束加载ID和接收功率水平、SINR的信息，在通信基站或者切换目的地基站中根据某个选择基准而确定即可。此外，某个选择基准可考虑选择具备最高的接收功率水平、SINR的波束。
此外，在图1中记载有发送告知信号时同时组合波束方向的数量为12个的情况。在该情况下，假设作为基站天线的装置能力而可同时形成的最大波束数为16，在发送告知信号时组合比最大波束数少的数量的波束方向。
相对于此，与图1不同地，也有设发送告知信号时同时组合波束方向的数量为装置能力最大值即16个的方法。图7A是示出在本发明的实施方式1中基站发送告知信号作为装置能力最大值的波束方向的组合时的波束方向组的图。另外，图7B是示出在本发明的实施方式1中基站在发送图7A所示的告知信号之后接收RACH信号时的波束方向组的图。
由图7A可知，设发送告知信号时的波束数为相当于发送能力最大值的16个而构成波束方向组。
如图7B所示，接收针对该告知信号的RACH信号时的波束方向组在追加比发送告知信号时的波束方向更朝外侧的波束方向的基础上，将波束方向组构成为相当于发送能力最大值的16个波束。
此时，代替在外侧增加一个追加波束，如图7B中作为阴影线的波束方法所示，将靠近基站天线的一个波束方向从波束方向组中去除。其结果是，能够将图7B的波束方向组构成为相当于发送能力最大值的16个波束方向。
换言之，考虑将能够同时形成的波束数限制在相当于发送能力最大值的16个的情况。在该情况下，代替追加外侧的波束方向，必须将其他的任意波束方向从组中去除。因此，考虑减少对基站接收RACH信号的影响，将地理上距终端判断为适合连接的特定波束最远的波束从组中去除。
此外，在图7中，追加一个外侧的波束作为追加波束，但是也可以追加2个以上。在该情况下，在远离特定波束的方向上将相当于追加的波束个数的数量的波束去除。
此外，在此所述的12个、16个仅为例示。发明的本质为使发送告知信号时的波束方向数和接收RACH信号时的波束方向数不同或相同。
为了确定上述的地理上距特定波束最远的波束，作为一例，可采用以下的方法。首先，求出在可得到各个波束的最大增益的方向上将波束照射到地面时得到的地点。然后，设照射直线距离距根据特定波束得到的地点最远的地点的波束为地理上距特定波束最远的波束。
或者，代替地理上的距离，也可考虑设终端测定告知信号的结果是接收功率最低的波束为排除对象波束。
另外，在设上述的“地理上最远的波束”、“接收功率最低的波束”为指标的情况下，通过指标而使多个波束方向相同，从而可考虑从在RACH信号接收中使用的波束方向组去除的成为候选的波束方向的数量比需要去除的方向数多的情况。在这样的情况下，也可以在用于确定要排除的波束的判断基准中追加是否存在其他的通信终端。
图8是示出在本发明的实施方式1中，通过确定考虑其他通信终端的存在而排除的波束来构成的接收RACH信号时的波束方向组的图。在此，设在将“接收功率最低的波束”作为指标时，举出图8中的“存在通信终端的波束方向”和“删除波束方向”的2个方向，作为因是同样低的接收功率而从组中去除的候选。
在该情况下，“存在通信终端的波束方向”相当于“在地理上最远的波束”，但存在通信终端。另一方面，“删除波束方向”不存在通信终端。因此，在图8的例中，最终将“删除波束方向”从组中去除。
由此，“存在通信终端的波束方向”不仅用于接收RACH信号，而且能够使用配置RACH信号的频率资源以外的频率资源而维持与通信终端的通信。
图9是示出在本发明的实施方式1中相邻基站的波束配置的关系的图。如图9所示，在决定2个基站A、B各自的告知信号的发送用波束时，使得彼此的覆盖区域相接而配置。
此外，不考虑在接收RACH信号时追加的波束方向。通过采用这样的配置，在为了探索终端连接的基站而进行测定时，在覆盖区域不开设孔而能够正确地检测应连接的基站和波束。
图10是示出在本发明的实施方式1中相邻基站的波束配置的关系并且还考虑接收RACH信号时追加的波束方向的图。具体而言，在该图10中，在图9所示的发送告知信号时的波束方向的基础上，还追加记载有接收RACH信号时追加的波束方向。
图10中的作为单点划线的椭圆示出的波束方向为基站在接收A RACH信号时追加的波束方向。由图10可知，基站A追加的波束方向与相邻基站B发送告知信号的波束方向重叠。
发送告知信号的波束方向不仅用于发送告知信号时，而且还用于通常的通信中。因此，在基站A使用追加波束接收RACH信号时，如果与基站B通信的终端发送通信信号，则该通信信号与RACH信号发生干扰，有可能无法正确地接收各自的信号。
因此，在本发明中，在某个基站接收RACH信号的定时，与其相邻的基站在与存在发送RACH信号的终端的波束方向重叠的本站的波束方向上存在的通信终端中，采用不提供通信用资源的方式。为了实现这样的方式，接收RACH信号的基站将在接收RACH信号时使用的追加波束的信息通知给相邻基站。
追加波束的信息既可以是纬度、经度这样的地理信息，也可以是从本站观察的角度信息。另外，如果在相邻基站之间预先共享以编号表示地理信息、角度信息的映射表，则在接收RACH信号时，仅通知编号即可。相邻基站能够利用被通知的编号和映射表取得追加波束的地理信息、角度信息。
实施该动作的基站装置可由与前面的图4所示的结构相同的结构来实现。接收RACH信号的基站的控制器11利用其他基站接口将追加波束的信息通知给相邻基站。另外，控制器11还将接收RACH信号的定时信息通知给相邻基站。
收到用于接收RACH信号的追加波束的信息的相邻基站的控制器11根据追加波束的信息确定与其波束方向重叠的本站的波束方向。进而，相邻基站的控制器11利用同时通知的接收RACH信号的定时信息实施调度，以在该定时对已确定的本站波束方向上存在的终端不提供通信资源。
此时，如果在RACH信号接收中使用的资源仅为频率轴上的限定区域，则相邻基站实施调度，使得并非避免使用频率轴上的全部资源，而是仅避免使用在RACH信号接收中使用的频率资源。在该情况下，接收RACH信号的基站还将在RACH信号接收中使用的频率资源的信息通知给相邻基站。
在上文中，在某个基站接收RACH信号时，相邻基站接收追加的波束信息，该相邻基站进行控制，以抑制向与通知的波束方向重叠的本站的波束方向上存在的终端分配资源。
然而，相邻基站对于虽然波束方向不重叠但是靠近与某个基站的覆盖区域边界的波束，对其中存在的全部终端进行控制，以在与RACH信号接收相同的定时抑制资源分配。靠近覆盖区域边界的波束中存在的终端有可能对相邻基站带来干扰。因此，通过相邻基站进行这样的控制，从而能够最大限度地避免干扰。该控制也是在相邻基站从接收RACH信号的基站收到追加波束的信息的情况下实施的。
在上文中，叙述了避免接收RACH信号时的干扰的方法。然而，当伴随RACH信号的连接动作完成，该终端转变成通信状态之后也使用接收RACH信号时追加的波束方向时，需要为了避免与相邻基站的干扰而始终共享资源分配的动作。因此，使用追加波束完成连接动作的终端在转变成通信状态之后切换到相邻基站是有效的。
作为切换到该终端的一个方法，基站在转变成通信状态之后，不使用追加波束方向，而选择使用在发送告知信号时使用的波束方向。由此，在该终端方向上波束增益下降，因此，终端判断为通信品质差，发生切换请求。
或者，作为切换到终端的别的方法，可考虑虽然基站使用追加波束但是降低发送功率的方法。在该情况下，终端也判断为通信品质差，发生切换请求。
另外，作为切换到终端的又一个的方法，可考虑基站设发生切换请求的阈值为比通常更高的值而通知给终端，将阈值设定变更得较高。终端对设定的阈值与测定出的通信品质进行比较，在该品质低于阈值的情况下，进入测定周边基站的信号的动作，当能够检测到似乎能够得到更好的通信品质的基站时，进行切换请求。因此，在终端中如果将该阈值设定得较高，则容易发生切换请求。
实施该动作的基站装置可由与前面的图4所示的结构相同的装置结构来实现。控制器11通过选择在与对象终端的通信中使用的波束方向或者将波束的发送功率设定得比通常低或者向对象终端通知比通常高的阈值，从而使终端进行容易切换的动作。
在上文中，作为进行波束方向组的决定、波束方向的决定等的控制器11包含在基站中的结构进行了说明。然而，基站还可能分成2个装置。例如，由图4的例子来看，将调制解调器12、发送接收器13、天线部14和RACH信号检测器15形成为一个装置，控制器11成为别的装置的情况可认为是分成2个装置的结构。
或者，将发送接收器13、天线部14形成为一个装置，控制器11、调制解调器12、RACH信号检测器15成为别的装置的情况可认为是分成2个装置的结构。
或者，为了容易实施多个基站的合作，另行设置具有多个基站和通信接口的控制站，在该控制站中配置控制器11的情况也可认为是分成2个装置的别的结构。
并且，本实施方式1中的控制器11不依赖于上述各种装置结构，任何装置结构都能够具备上述的功能。
本实施方式1具备如下的结构：在基站使用多个波束接收RACH信号时使用的波束方向中，除了发送告知信号时使用的波束方向以外，还能够包含更朝外侧的波束方向。
其结果是，终端接收告知信号而判断为适当的波束方向是在告知信号发送中使用的波束方向中最靠外侧的波束方向，接下来，即使在发送RACH信号之前的期间内终端从所述判断为适当的波束方向移出的情况下，基站也能够可靠地接收RACH信号。
另外，本实施方式1的基站具备如下的结构：在作为接收RACH信号时的波束方向组而追加比发送告知信号时的波束方向更朝外侧的波束方向的情况下，能够从接收RACH信号时的波束方向组中去除地理上距终端判断为适合连接的波束最远的波束方向或者终端测定出的接收功率最低的波束方向。
其结果是，即使在能够同时形成的波束数存在限制的情况下，也可以在维持RACH信号接收性能的同时追加朝向外侧的波束方向。
另外，本实施方式1的彼此相邻的2个基站各自的波束配置具备如下的结构：在配置告知信号的发送波束时，设定成彼此的覆盖区域相接。
其结果是，在为了探索终端连接的基站而进行测定时，在覆盖区域不开设孔而能够正确地检测应连接的基站和波束。
另外，本实施方式1的基站具备如下的结构：在接收RACH信号时，在其波束方向组中追加比发送告知信号时的波束方向更朝外侧的波束方向的情况下，向相邻基站通知追加的波束方向的信息、RACH信号接收定时。
另一方面，本实施方式1的相邻基站具备如下的结构：在RACH信号接收定时，对与追加的波束方向重叠的本站的波束方向上存在的终端不提供通信用资源。或者，本实施方式1的相邻基站具备如下的结构：对靠近覆盖区域的边界处的波束方向上存在的终端不提供通信用资源。其结果是，能够避免RACH信号与相邻基站的通信信号的干扰。
另外，本实施方式1的基站具备如下的结构：使用追加波束而完成伴随RACH信号的连接动作，将转变成通信状态的终端设定成容易发生切换请求的状态。具体而言，基站能够在与该终端的通信中不使用追加波束。另外，即使在基站与该终端的通信中使用追加波束的情况下，也能够将由追加波束实现的发送功率设定得较低或者将为了切换而在终端中使用的阈值设定得高。
其结果是，能够避免与相邻基站的干扰、共享资源的复杂动作。

Claims (16)

1.一种波束发送接收方法，在终端和基站使用波束进行通信的无线通信系统中执行该波束发送接收方法，该波束发送接收方法具备：
第一步骤，当所述基站接收到来自所述终端的作为连接请求而发送的随机接入信号时，所述基站根据是否被事先通知了所述终端确定的波束方向和由所述终端确定的波束方向是否是服务区的边缘，判断有无追加相对于在接收到所述随机接入信号以前发送信号测定用的告知信号时使用的波束方向更朝外侧的波束方向的必要性，在判断为需要的情况下追加所述更朝外侧的波束方向，设定接收所述随机接入信号时的波束方向组。
2.根据权利要求1所述的波束发送接收方法，其中，
该波束发送接收方法还具备：
第二步骤，所述基站从发送所述告知信号时使用的波束方向中，将地理上距所述终端判断为适合连接的波束方向最远的波束方向或者所述终端测定出的接收功率最低的波束方向，从通过所述第一步骤设定的接收所述随机接入信号时的所述波束方向组中去除。
3.根据权利要求1或2所述的波束发送接收方法，其中，
该波束发送接收方法还具备：
第三步骤，在存在相邻基站的情况下，所述基站在配置所述告知信号的发送波束时，以与基于所述相邻基站的所述告知信号的所述发送波束的覆盖区域相接的方式，设定自身的覆盖区域。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的波束发送接收方法，其中，
所述基站由与所述终端通信中的通信基站和与所述通信基站相邻的相邻基站构成，
该波束发送接收方法具备：
第四步骤，在所述相邻基站通过所述第一步骤追加朝向所述外侧的波束方向而设定了接收所述随机接入信号时的所述波束方向组时，所述通信基站从所述相邻基站取得与追加的所述波束方向相关的第一信息和与所述随机接入信号的接收定时相关的第二信息；以及
第五步骤，所述通信基站在从所述相邻基站接收到所述第一信息和所述第二信息的情况下，在所述第二信息中包含的所述随机接入信号的所述接收定时，对与所述第一信息中包含的追加的所述波束方向重叠的本站的波束方向上存在的终端不提供通信用资源，或者对配置于覆盖区域的边界处的波束方向上存在的终端不提供通信用资源。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的波束发送接收方法，其中，
该波束发送接收方法还具备：
第六步骤，所述基站在通过所述第一步骤追加朝向所述外侧的波束方向而设定了所述波束方向组之后，完成伴随所述随机接入信号的接收的连接动作；以及
第七步骤，所述基站在所述第六步骤的所述连接动作完成之后，不使用通过所述第一步骤追加的朝向所述外侧的波束方向来与转变成通信状态的所述终端进行通信。
6.根据权利要求1～4中的任意一项所述的波束发送接收方法，其中，
该波束发送接收方法还具备：
第六步骤，所述基站在通过所述第一步骤追加朝向所述外侧的波束方向而设定了所述波束方向组之后，完成伴随所述随机接入信号的接收的连接动作；以及
第八步骤，所述基站在所述第六步骤的所述连接动作完成之后，使用通过所述第一步骤追加的朝向所述外侧的波束方向来与转变成通信状态的所述终端进行通信时，将使用朝向所述外侧的波束方向的通信的发送功率设定得较低，或者将在所述终端中设定的用于切换的阈值设定变更成比通常高的值。
7.一种基站，在与终端之间使用波束进行通信的无线通信系统中适用该基站，
该基站具备控制器，当接收到来自所述终端的作为连接请求而发送的随机接入信号时，该控制器根据是否被事先通知了所述终端确定的波束方向和由所述终端确定的波束方向是否是服务区的边缘，判断有无追加相对于在接收到所述随机接入信号以前发送信号测定用的告知信号时使用的波束方向更朝外侧的波束方向的必要性，在判断为需要的情况下追加所述更朝外侧的波束方向，设定接收所述随机接入信号时的波束方向组，并进行波束方向控制。
8.根据权利要求7所述的基站，其中，
在从接收到所述告知信号的所述终端接收与判断为适合连接的波束方向相关的第三信息，并设定接收所述随机接入信号时的波束方向组时，所述控制器从在发送所述告知信号时使用的波束方向中，将地理上距所述第三信息中包含的所述终端判断为适合连接的所述波束方向最远的波束方向从所述波束方向组中去除。
9.根据权利要求7所述的基站，其中，
在从接收到所述告知信号的所述终端接收与所述终端测定出的各个波束方向的接收功率中的最低接收功率的波束方向相关的第四信息，并设定接收所述随机接入信号时的波束方向组时，所述控制器从在发送所述告知信号时使用的波束方向中，将所述第四信息中包含的所述最低接收功率的所述波束方向从所述波束方向组中去除。
10.根据权利要求7～9中的任意一项所述的基站，其中，
所述基站由与所述终端通信中的通信基站和与所述通信基站相邻的相邻基站构成，
所述通信基站和所述相邻基站各自的控制器关于配置告知信号的发送波束时的覆盖区域交换信息，从而以使彼此的覆盖区域相接的方式设定自身的覆盖区域。
11.根据权利要求7～10中的任意一项所述的基站，其中，
所述基站由与所述终端通信中的通信基站和与所述通信基站相邻的相邻基站构成，
所述相邻基站中的控制器在设定了接收所述随机接入信号时的所述波束方向组时，向所述通信基站通知与追加的所述波束方向相关的第一信息和与所述随机接入信号的接收定时相关的第二信息，
所述通信基站中的控制器在从所述相邻基站接收到所述第一信息和所述第二信息的情况下，在所述第二信息中包含的所述随机接入信号的所述接收定时，对与所述第一信息中包含的追加的所述波束方向重叠的本站的波束方向上存在的终端不提供通信用资源，或者对配置在覆盖区域的边界处的波束方向上存在的终端不提供通信用资源。
12.根据权利要求7～11中的任意一项所述的基站，其中，
所述控制器在追加朝向所述外侧的波束方向而设定所述波束方向组，并完成了伴随所述随机接入信号的接收的连接动作之后，不使用朝向所述外侧的波束方向来与转变成通信状态的所述终端进行通信。
13.根据权利要求7～11中的任意一项所述的基站，其中，
所述控制器在追加朝向所述外侧的波束方向而设定所述波束方向组，并完成了伴随所述随机接入信号的接收的连接动作之后，使用朝向所述外侧的波束方向来与转变成通信状态的所述终端进行通信时，将使用朝向所述外侧的波束方向的通信的发送功率设定得较低，或者将在所述终端中设定的用于判定切换的阈值设定变更成比通常高的值。
14.一种终端，在与权利要求9所述的基站之间使用波束进行通信的无线通信系统中适用该终端，
该终端具备控制器，当从所述基站接收到一个以上的波束方向上包含的所述告知信号时，该控制器确定所述终端测定出的各个波束方向的接收功率中的最低接收功率的波束方向而生成所述第四信息，并将所述第四信息发送到所述基站。
15.一种终端，在与权利要求13所述的基站之间使用波束进行通信的无线通信系统中适用该终端，
该终端具备控制器，该控制器利用由所述基站设定的阈值可变地设定用于判定切换的阈值。
16.一种无线通信系统，在该无线通信系统中终端和基站使用波束进行通信，其中，
在所述基站由与所述终端通信中的通信基站和能够成为切换目的地候选的周边基站构成的情况下，
所述终端在与所述通信基站之间检测到信号品质劣化的情况下，生成包含所述周边基站发送的告知信号的测定结果的切换请求，并通知给所述通信基站，
在作为所述切换请求的响应，从所述通信基站接收到包含成为切换目的地的所述周边基站的信息的切换实施命令的情况下，所述终端对成为所述切换目的地的所述周边基站发送作为连接请求的随机接入信号，
成为所述切换目的地的所述周边基站在从所述终端接收到所述随机接入信号时，根据是否被事先通知了所述终端确定的波束方向和由所述终端确定的波束方向是否是服务区的边缘，判断有无追加相对于在接收到所述随机接入信号以前发送所述告知信号时使用的波束方向更朝外侧的波束方向的必要性，在判断为需要的情况下追加所述更朝外侧的波束方向，设定接收所述随机接入信号时的波束方向组。
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