JP6639699B2 - ビームフォーミング済み信号を利用した通信システムにおける初期アタッチメントのためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本願は、２０１６年４月２０日に出願された、「ビームフォーミング済み信号を利用した通信システムにおける初期アタッチメントのためのシステムおよび方法」と題する米国特許出願第１５／１３３，２８５号の優先権を主張する。当該出願は、参照により、その全てが再現されるかのように、本明細書に組み込まれる。

本開示は概して、デジタル通信に関し、より具体的には、ビームフォーミング済み信号を利用した通信システムにおける初期アタッチメントのためのシステムおよび方法に関する。

ミリメートル波（ミリ波）通信システムは、高周波数（例えば、３０ＧＨｚ以上）で動作する。そのような高周波数における通信チャネルは、高い経路損失があり、範囲が限定されることになる。ビームフォーミングは、アンテナアレイの係数が調整され、これにより、アンテナアレイの放射パターンが修正されて特定の方向に向けられる技術である。送信ビームフォーミングでは、修正された放射パターンにより、配向方向に向けられるエネルギーの量が増す。一方、受信ビームフォーミングでは、修正された放射パターンにより、配向方向での感度が増す。従って、ビームフォーミングにより、ミリ波通信システムの範囲が広がる。

例示的実施形態が、ビームフォーミング済み信号を利用した通信システムにおける初期アタッチメントのためのシステムおよび方法を提供する。

例示的実施形態によれば、ミリメートル波（ミリ波）通信システムにおけるユーザ機器（ＵＥ）を動作させるための方法が提供される。方法は、ＵＥが初期期間中に第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号をミリ波進化型ノードＢ（ｅＮＢ）から受信する段階であって、第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号は、タイミング情報を保持する、段階と、ＵＥが後続期間中に第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号と第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号との間のワイドビーム境界を検出する段階であって、第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号および第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の両方が、初期期間と後続期間との間の各中間期間中に、ナロービーム用ビーム幅だけ回転させられている、段階と、ＵＥが後続期間中にワイドビーム境界を検出したというインジケーションをＵＥがミリ波ｅＮＢに通知する段階であって、インジケーションは、ナロービーム方向をＵＥに割り当てるために用いられる、段階とを含む。

後続期間中にワイドビーム境界を検出する段階は、ＵＥが、初期期間に続く期間中に第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号を検出し続けながら、初期期間に続く期間中に他のワイドビーム基準信号をリッスンする段階と、第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号および第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の両方が同じ期間中に検出された場合、かつ、第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度と第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度の差が指定閾値未満である場合、ＵＥがワイドビーム境界を特定する段階とを有する、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。

ＵＥが、初期期間に続く期間中に第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号を検出し続けながら、初期期間に続く期間中にワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号を受信する段階と、ＵＥがワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号に従ってシステム情報（ＳＩ）を決定する段階とをさらに備える、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。

ＳＩは、第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度と第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度の差の指定閾値と、ミリ波ｅＮＢにより示される、ワイドビーム境界とナロー受信器ビームとの間の遅延と、ワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号についてのタイミングとのうちの少なくとも１つを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。

インジケーションは、後続期間に対応するタイムスロットを含む、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。

ＵＥがミリ波ｅＮＢとの間でランダムアクセス手順を開始する段階をさらに備える、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。

ランダムアクセス手順を開始する段階は、ＵＥがランダムアクセスプリアンブルを選択する段階と、ＵＥが、ミリ波ｅＮＢにより示される、ワイドビーム境界とナロー受信器ビームとの間の遅延に応じて送信期間を決定する段階と、ＵＥが送信期間においてランダムアクセスプリアンブルを送信する段階とを有する、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。

遅延は、ワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号において受信される、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。

ランダムアクセス手順を開始する段階は、ＵＥが後続期間中にワイドビーム境界を検出したというインジケーションをＵＥがレガシｅＮＢへ送信することによりランダムアクセス手順の調整をトリガする段階を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。

第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号はプライマリ同期信号（ＰＳＳ）を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。

各ワイドビームビームフォーミング済み基準信号は、異なる基準信号または異なるスクランブリングマスクでスクランブリングされた同じ基準信号のうちの一方を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。

第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号および第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号は、セカンダリ同期信号（ＳＳＳ）をさらに含む、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。

インジケーションをミリ波ｅＮＢに通知する段階は、インジケーションをマクロｅＮＢへ送信して、インジケーションをミリ波ｅＮＢへリレーするようマクロｅＮＢを促す段階を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。

インジケーションをミリ波ｅＮＢに通知する段階は、リソース割り当てを取得してインジケーションをミリ波ｅＮＢへシグナリングするために、ミリ波ｅＮＢとの間でランダムアクセス手順を開始する段階を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。

別の例示的実施形態によれば、ミリ波通信システムにおけるｅＮＢを動作させるための方法が提供される。方法は、ｅＮＢが基準信号およびブロードキャスト信号を複数のワイドビームでビームフォーミングすることにより、複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号を生成する段階であって、複数のワイドビームは、ｅＮＢのカバレッジエリアのカバレッジを提供する、段階と、ｅＮＢが複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号を初期期間において送信する段階と、ｅＮＢが複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号の回転バージョンを後続期間において送信する段階であって、複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号は、各後続期間中にナロービーム用ビーム幅だけ回転させられている、段階と、ｅＮＢがＵＥからワイドビーム境界のインジケーションを受信する段階とを含む。

ｅＮＢがワイドビーム境界のインジケーションに従ってナロービーム方向をＵＥに割り当てる段階をさらに備える、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。

ｅＮＢがナロー受信器ビームにおいてランダムアクセスプリアンブルを受信する段階であって、ランダムアクセスプリアンブルはランダムアクセス手順を開始する、段階をさらに備える、前述の実施形態のいずれかに記載の方法。

別の例示的実施形態によれば、ミリ波通信システムにおいて動作するように適合させられているＵＥが提供される。ＵＥは、プロセッサと、プロセッサによる実行用のプログラミングを格納するコンピュータ可読記憶媒体とを含む。タイミング情報を保持する第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号を初期期間中にミリ波ｅＮＢから受信すること、第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号と第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号との間のワイドビーム境界を後続期間中に検出すること、およびＵＥが後続期間中にワイドビーム境界を検出したというインジケーションをミリ波ｅＮＢに通知することを行うようＵＥを構成するための命令を含むプログラミング。第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号および第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の両方は、初期期間と後続期間との間の各中間期間中にナロービーム用ビーム幅だけ回転させられている。インジケーションは、ナロービーム方向をＵＥに割り当てるために用いられる。

プログラミングは、ＵＥが初期期間に続く期間中に第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号を検出し続けながら、初期期間に続く期間中に他のワイドビーム基準信号をリッスンすること、および第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号および第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の両方が同じ期間中に検出された場合、かつ、第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度と第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度の差が指定閾値未満である場合、ワイドビーム境界を特定することを行うようＵＥを構成するための命令を含む、前述の実施形態のいずれかに記載のＵＥ。

プログラミングは、ＵＥが初期期間に続く期間中に第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号を検出し続けている間、初期期間に続く期間中にワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号を受信すること、およびワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号に従ってシステム情報（ＳＩ）を決定することを行うようＵＥを構成するための命令を含む、前述の実施形態のいずれかに記載のＵＥ。

プログラミングは、ランダムアクセスプリアンブルを選択すること、ミリ波ｅＮＢにより示される、ワイドビーム境界とナロー受信器ビームとの間の遅延に応じて送信期間を決定すること、および送信期間においてランダムアクセスプリアンブルを送信することを行うようＵＥを構成するための命令を含む、前述の実施形態のいずれかに記載のＵＥ。

プログラミングは、インジケーションをマクロｅＮＢへ送信して、インジケーションをミリ波ｅＮＢへリレーするようマクロｅＮＢを促すことを行うようＵＥを構成するための命令を含む、前述の実施形態のいずれかに記載のＵＥ。

プログラミングは、リソース割り当てを取得してインジケーションをミリ波ｅＮＢにシグナリングするために、ミリ波ｅＮＢとの間でランダムアクセス手順を開始することを行うようＵＥを構成するための命令を含む、前述の実施形態のいずれかに記載のＵＥ。

別の例示的実施形態によれば、ミリ波通信システムにおいて動作するように適合させられているｅＮＢが提供される。ｅＮＢは、プロセッサと、プロセッサによる実行用のプログラミングを格納するコンピュータ可読記憶媒体とを含む。基準信号およびブロードキャスト信号を複数のワイドビームでビームフォーミングすることにより、複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号を生成することであって、複数のワイドビームは、ｅＮＢのカバレッジエリアのカバレッジを提供する、生成すること、複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号を初期期間において送信すること、複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号の回転バージョンを後続期間において送信することであって、複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号は、各後続期間中にナロービーム用ビーム幅だけ回転させられている、送信すること、およびＵＥからワイドビーム境界のインジケーションを受信することを行うようｅＮＢを構成するための命令を含むプログラミング。

プログラミングは、ワイドビーム境界のインジケーションに従ってナロービーム方向をＵＥに割り当てることを行うようｅＮＢを構成するための命令を含む、前述の実施形態のいずれかに記載のｅＮＢ。

プログラミングは、ナロー受信器ビームにおいて、ランダムアクセス手順を開始するランダムアクセスプリアンブルを受信することを行うようｅＮＢを構成するための命令を含む、前述の実施形態のいずれかに記載のｅＮＢ。

前述の実施形態を実施することにより、ビームフォーミング済み信号を利用して、通信システムにおけるユーザ機器の初期アタッチメントに伴うタイムオーバーヘッドを減らすことが可能になる。

本開示およびその利点がより完全に理解できるよう、ここで、添付図面と併せて、以下の説明が参照される。

本明細書において説明される例示的実施形態による例示的無線通信システムを示す。

本明細書において説明される例示的実施形態による例示的ミリ波通信システムを示す。

ビーム検出のための従来技術を示す。

ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号のワイドビームでの送信を強調して、本明細書において説明される例示的実施形態による通信システムを示す。

ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号のワイドビームでの送信と、ビームフォーミング済みデータのナロービームでの送信とを強調して、本明細書において説明される例示的実施形態による通信システムを示す。

ワイドビームで送信される、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を強調して、本明細書において説明される例示的実施形態による通信システムを示す。

本明細書において説明される例示的実施形態によるビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を送信するワイドビームの例示的回転を強調して、通信システムのビューを示す。

本明細書において説明される例示的実施形態によるワイドビームの例示的回転を強調して、通信システムを示す。

本明細書において説明される例示的実施形態による、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号をワイドビームを用いて送信するｅＮＢにおいて行われる例示的オペレーションのフロー図を示す。

本明細書において説明される例示的実施形態による、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号をワイドビームで用いた通信システムにおいて動作するＵＥで行われる例示的オペレーションのフロー図を示す。

本明細書において説明される例示的実施形態による、２つの隣接するワイドビーム間の境界を検出するための例示的技術を強調した図表を示す。

ランダムアクセス手順をサポートするナロー受信器ビームを強調して、本明細書において説明される例示的実施形態による通信システムを示す。

本明細書において説明される例示的実施形態による例示的ネットワークリソースを示す。

本明細書において説明される例示的実施形態によるｅＮＢ−ＵＥ通信ペアのブロック図を示す。

本明細書において説明される方法を実行するための、実施形態に係る処理システムのブロック図を示す。

本明細書において説明される例示的実施形態による、遠隔通信ネットワークを介してシグナリングを送信および受信するように適合させられているトランシーバのブロック図を示す。

本例示的実施形態の動作およびその構造が、以下で詳細に論じられる。しかしながら、本開示は、多種多様な特定の状況において具現化され得る多数の適用可能な発明概念を提供するものであることが理解されるべきである。論じられる特定の実施形態は、実施形態の特定の構造および本明細書において開示される実施形態を作用させる方法を例示するに過ぎず、本開示の範囲を限定しない。

一実施形態は、ビームフォーミング済み信号を利用した通信システムにおける初期アタッチメントのためのシステムおよび方法に関する。例えば、ＵＥは、タイミング情報を保持する第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号を初期期間中にミリ波進化型ノードＢ（ｅＮＢ）から受信し、第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号と第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号との間のワイドビーム境界を後続期間中に検出し、ＵＥが後続期間中にワイドビーム境界を検出したというインジケーションをミリ波ｅＮＢに通知する。第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号および第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の両方は、初期期間と後続期間との間の各中間期間中にナロービーム用ビーム幅だけ回転させられている。インジケーションは、ナロービーム方向をＵＥに割り当てるために用いられる。

実施形態は、特定の状況、すなわち、ビームフォーミング済み信号を用いる通信システムにおける例示的実施形態に関して説明される。実施形態は、第３世代パートナシッププロジェクト（３ＧＰＰ）、ＩＥＥＥ８０２．１１等および技術規格に準拠したものなど、規格に準拠した通信システムと、ビームフォーミング済み信号を用いる、規格に準拠しない通信システムとに適用され得る。

図１は、例示的無線通信システム１００を示す。通信システム１００は、ＵＥ１１０、ＵＥ１１２およびＵＥ１１４などの複数のユーザ機器（ＵＥ）にサービスを提供する進化型ノードＢ（ｅＮＢ）１０５を含む。第１動作モードでは、ＵＥに対する送信およびＵＥによる送信がｅＮＢを通過する。ｅＮＢは、ＵＥへの送信またはＵＥからの送信のためのネットワークリソースを割り当てる。ｅＮＢは一般的に、基地局、ノードＢ、リモートラジオヘッド、アクセスポイント等とも称され得る。一方、ＵＥは一般的に、モバイル、移動局、端末、加入者、ユーザおよび局等とも称され得る。１または複数のＵＥにサービスを提供している基地局（またはｅＮＢ、ノードＢ、リモートラジオヘッド、アクセスポイント、送信ポイント等）は、サービング基地局（ＳＢＳ）と称され得る。送信ポイント（ＴＰ）は、送信が可能な任意のデバイスを指すのに用いられ得る。従って、送信ポイントは、ｅＮＢ、基地局、ノードＢ、リモートラジオヘッド、アクセスポイント、ＵＥ、モバイル、移動局、端末、加入者、ユーザ等を指し得る。

通信システムは、多数のＵＥとの通信が可能である複数のｅＮＢを使用し得ることが理解されているが、簡略化のために、１つのｅＮＢのみおよび多数のＵＥが示されている。

セルは、ｅＮＢのカバレッジエリアを指す、一般的に用いられている用語である。典型的には、セルは、ｅＮＢのセクタ化されたアンテナの１または複数のセクタによるサービスの提供を受ける。故に、ｅＮＢのカバレッジエリアは、複数のセクタに区分けされたセルを含む。 説明例として、ｅＮＢが３セクタアンテナシステムを用いるシナリオでは、ｅＮＢのセルは、（１２０度という例示的ビーム幅で）３つのセクタに分割され得る。各セクタは、別個のアンテナまたはアンテナシステム全体の別個の部分によりカバーされる。他の説明例として、ｅＮＢが６セクタアンテナシステム（各アンテナは、例えば６０度のセクタをカバーし得る）を用いるシナリオでは、ｅＮＢのセルは、６つのセクタまたは３つのセクタに分割され得る。各セクタは、１つまたは２つのアンテナにより、またはアンテナシステムの部分セクタにより、それぞれカバーされる。

図２は、例示的ミリ波通信システム２００を示す。ミリ波通信システム２００は、ミリ波ＴＰ２１０−２２２を含む複数のミリ波ＴＰを含む。ミリ波ＴＰは、ミリ波ＵＥ２２５、ミリ波ＵＥ２２７およびミリ波ＵＥ２２９などのミリ波ＵＥにサービスを提供する。図２に示されるように、各ミリ波ＵＥは、複数のミリ波ＴＰによりサービスの提供を受ける。一例として、ミリ波ＵＥ２２５は、ミリ波ＴＰ２１０、ミリ波ＴＰ２１４およびミリ波ＴＰ２１６によりサービスの提供を受ける。

通信においてビームフォーミングが用いられている場合には概して、可能な限りデバイスの方に向けられている通信ビーム（送信ビーム、受信ビームまたは送受信ビーム）を特定する必要がある。なぜなら、最大エネルギーが通信ビームの方向に揃えられているからである。通信ビームがデバイスに向かって適切に揃えられていない場合、結果は次善のものになり得る。従って、通信デバイスは、最高の性能をもたらす通信ビームを特定することが必要となり得る。言い換えれば、通信デバイスは、どの通信ビームがそれらの方向に向けられているかを判断する必要があり得る。そのような通信ビームは、最良のビームと称される。通信デバイスの方に直接向けられている通信ビームがない状況が生じ得ることに留意されたい。そのような状況においては、通信デバイスに対して可能な限り近くに向けられている通信ビームが最良のビームである。図２の網掛けされている通信ビームは、それぞれのデバイスにとって最良のビーム（例えば、ミリ波ＵＥ２２９にとってのビーム２３０および２３２）である。一方、明るい網掛けされていないビームは、図２に示されているいずれのデバイスにとっても適用可能な通信ビームではあるが最良のビームではない通信ビームを表している。図２に示されている通信ビームは送信ビームである。簡略性を維持すべく、受信ビームは、送信ビームと類似しているが、図２には示されていない。

ミリ波ｅＮＢとミリ波ＵＥとの間で行われる通信の前に、ミリ波ＵＥは、ミリ波ｅＮＢに関連するタイミング情報を取得して、ミリ波ｅＮＢと同期しなければならない。さらに、ミリ波ｅＮＢおよびミリ波ＵＥに対する通信ビームの方向が決定されなければならない。通信ビームの決定は、ビーム検出と称される。

従来のビーム検出は、ビームトレーニングまたはブラインド検出を伴い得るので、大きなサウンディングオーバーヘッドをもたらし得る。説明例として、ミリ波ＵＥのためのミリ波ｅＮＢの送信ビームを決定すべく、ミリ波ｅＮＢは、その複数の送信ビームの各々を介して、ビームフォーミング済み基準信号を送信しなければならず、ミリ波ＵＥは、その複数の受信ビームの各々を介して、ビームフォーミング済み基準信号を受信しなければならない。ビーム検出は典型的には、タイミング情報を取得した後に行われる。また、このことにより、２つのデバイスは、ビームフォーミング済み基準信号をそれらのそれぞれの通信ビームを用いて送信または受信することを要求され得る。

図３はビーム検出のための従来技術３００を示す。従来技術３００は、ビームフォーミング済み基準信号を送信ビーム３１５−３２１などの複数の送信ビームで送信するミリ波ｅＮＢ３０５を含む。ミリ波ｅＮＢ３０５は、複数の送信ビームを順に用いる。説明例として、第１期間において、ミリ波ｅＮＢ３０５は、ビームフォーミング済み基準信号を送信ビーム３１５で送信し、第２期間において、ミリ波ｅＮＢ３０５は、ビームフォーミング済み基準信号を送信ビーム３１６で送信する。以降も同様である。ミリ波ＵＥ３１０が、受信ビーム３２５などの複数の受信ビームを同様に順に用いて、送信されたビームフォーミング済み基準信号を検出する。概して、少なくとも部分的にミリ波ＵＥ３１０の方に向けられた送信ビームのみがミリ波ＵＥ３１０により検出される。さらに、ミリ波ＵＥ３１０が受信ビームを少なくとも部分的にミリ波ＵＥ３１０の方に向けている場合にのみ、ミリ波ｅＮＢ３０５からの送信は、ミリ波ＵＥ３１０により検出可能である。

例示的実施形態によれば、ビームフォーミング済み信号を利用した、通信システムにおけるＵＥの初期アタッチメントに伴うタイムオーバーヘッドを減らすための技術が提供される。あるＵＥの初期アタッチメントは、ｅＮＢにより送信されるビームフォーミング済み基準信号から導出されるタイミング情報に基づいてＵＥがｅＮＢと同期すること、ｅＮＢにより送信されるビームフォーミング済みブロードキャスト信号に基づいてＵＥがｅＮＢからシステム情報を取得すること、およびＵＥがＵＥ−ｅＮＢのための最良のビームペア（ｅＮＢからの最良の送信ビームおよびＵＥにおける最良の受信ビーム）を決定することを伴い得る。

例示的実施形態によれば、ｅＮＢは、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を複数のワイドビームで送信する。ワイドビームの各々は、複数のナロービームと同じ広さである。説明例として、各ワイドビームは、ｅＮＢのカバレッジエリアのセクタ全体に及ぶ。複数のワイドビームは、ｅＮＢのカバレッジエリア全体のカバレッジを提供する。従って、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号は、ｅＮＢのカバレッジエリアの完全にカバーすることにより、ＵＥによる、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号の検出を簡略化する。

図４Ａは、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号のワイドビームでの送信を強調して、通信システム４００を示す。通信システム４００は、ｅＮＢ４０５およびＵＥ４１０を含む。ｅＮＢ４０５およびＵＥ４１０の両方がビームフォーミングを用いる。図４Ａに示されるように、ｅＮＢ４０５は、ワイドビーム４１５およびワイドビーム４１７など、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号をワイドビームで送信する。各ワイドビームは、ｅＮＢ４０５のカバレッジエリアのセクタの全体に及ぶ。説明例として、ｅＮＢ４０５のカバレッジエリアは４つのセクタに分割され、その各々は、単一のワイドビームによりカバーされる。

ｅＮＢ４０５のカバレッジエリア全体がビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号によりカバーされるので、ＵＥ４１０は、独自の受信ビームをｅＮＢ４０５の方に（または実質的にｅＮＢ４０５の方に）向けている限り、かつ、ｅＮＢ４０５の十分近くにある限り、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号が送信された場合はいつでも、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を検出することができる。これにより、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号の信号強度は、検出するのに十分高いものとなる。

図４Ａに示され、本明細書において論じられる４つのワイドビームは、例示目的のみのためのものであることに留意されたい。本明細書に示される例示的実施形態は、例えば、２、３、５、６、７、８等の他の数のワイドビームでも動作可能である。従って、４つのワイドビームの図示および議論は、例示的実施形態の範囲または趣旨に限定されるものと解釈されるべきではない。

ＵＥが通常、送信ビームがＵＥの方に向けられるまで、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を検出できない、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を送信するための、図３に示される従来技術と対比すると、図４Ａに示されるワイドビーム技術は、初期アタッチメントに伴うタイムオーバーヘッドを著しく減らし得る。なぜなら、ＵＥは、送信ビームがＵＥの方に向けられるまで待つ必要がないからである。

例示的実施形態によれば、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号は、ワイドビームを用いて送信されるが、ビームフォーミング済みデータの送信内容は、ナロービームを用いて送信される。初期アタッチメントが完了した後、ＵＥとｅＮＢとの間のデータ送信もビームフォーミングされるが、このデータ送信の内容は、ナロービームを用いて送信される。ナロービームは、例えば、初期アタッチメント中にＵＥにより示される最良のビームペアに応じて選択され得る。

図４Ｂは、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号のワイドビームでの送信と、ビームフォーミング済みデータのナロービームでの送信を強調して、通信システム４５０を示す。通信システム４５０は、ｅＮＢ４５５およびＵＥ４６０を含む。ｅＮＢ４５５およびＵＥ４６０の両方は、ビームフォーミングを用いる。図４Ｂに示されるように、ｅＮＢ４５５は、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号をワイドビームで送信する。しかしながら、ビームフォーミング済みデータは、ナロービームを用いて通信される。説明例として、ビームフォーミング済みデータが、ナロービーム４５７でＵＥ４６０へ送信され、受信ビーム４６２でＵＥ４６０により受信される。図４Ｂに示されるナロービームの数（２４）が例示目的のみのためのものであり、本明細書に示される例示的実施形態は任意の数のナロービームで動作可能であることに留意されたい。

例示的実施形態によれば、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を保持するワイドビームは、回転させられる。ワイドビームは、ｅＮＢにより送信される度に、一定量だけ回転させられる。説明例として、ワイドビームは、送信される度に、ナロービームの幅と等しい量だけ回転させられる。言い換えれば、ワイドビームは、ナロービームの各々のビーム幅と同じ度数、回転させられる。ワイドビームの回転は、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号のＵＥによる検出に影響を及ぼさない。しかしながら、ワイドビームの回転は、ＵＥがｅＮＢおよびＵＥについての最良のビームペアを決定するときに役立つ。

図５Ａは、ワイドビームで送信されるビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を強調して、通信システム５００を示す。通信システム５００は、ｅＮＢ５０５およびＵＥ５１０を含む。ｅＮＢ５０５は、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を、ワイドビーム５１５およびワイドビーム５１７などのワイドビームで送信する。これまでに論じられたように、図５Ａに示される４つのワイドビームは例示目的のためのものであり、例示的実施形態の範囲または趣旨を限定することは意図されていない。

図５Ｂは、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を送信するワイドビームの例示的回転を強調して、通信システム５００のビュー５５０を示す。図５Ａに示されるように、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を、第１期間で、ワイドビームで送信した後に、ｅＮＢ５０５は、ワイドビームを回転させて、新たなワイドビームを生成する。ワイドビームの回転は、例えば、ナロービームのビーム幅と等しい。ｅＮＢ５０５は、新たなワイドビームを用いて、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を送信する。図５Ｂに示されるように、新たなワイドビームは、新たなワイドビーム５５５および新たなワイドビーム５５７を含む。円弧５６０は、図５Ｂに示される新たなワイドビームと比較して、図５Ａに示されるワイドビームの回転を表す。図５Ｂに示されるように、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号が新たなワイドビームを用いて送信される場合でも、ＵＥ５１０は依然として、それらを受信できる。

図５Ｃは、ワイドビームの例示的回転を強調して、通信システム５７５を示す。通信システム５７５は、ＵＥ５８５にサービスを提供するｅＮＢ５８０を含む。ｅＮＢ５８０は、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を伝達するワイドビームを送信する。ｅＮＢ５８０は、タイムスロットなどの指定インスタンスにわたってワイドビームを送信した後、別の指定インスタンスにおいてワイドビームをビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号と共に送信する前に、ワイドビームを回転させる。この回転および送信は、通常オペレーション中続く。

図６は、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号をワイドビームを用いて送信するｅＮＢにおいて行われる例示的オペレーション６００のフロー図を示す。オペレーション６００は、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号をワイドビームを用いて送信する、ミリ波ｅＮＢなどのｅＮＢにおいて行われるオペレーションを示し得る。ワイドビームは、ｅＮＢのカバレッジエリアのフルカバレッジを提供する。

オペレーション６００が、ｅＮＢがビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号をワイドビームを用いて送信することで始まる（ブロック６０５）。ｅＮＢは、ビームフォーミング済み基準信号（例えば、プライマリ同期信号（ＰＳＳ）および／またはセカンダリ同期信号（ＳＳＳ））およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号（例えば、ブロードキャストチャネル（ＢＣＨ）、物理ブロードキャストチャネル（ＰＢＣＨ）等）を、ワイドビームを用いて送信する。ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号をワイドビームを用いて送信することは、基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を対応するワイドビームでビームフォーミングすることと、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を送信することとを含み得る。より長い基準信号またはブロードキャスト信号の使用、および／または時間領域および／または周波数領域におけるシーケンスの繰り返しの使用は、リンクバジェットを向上させるのに役立つ。また、基準信号および／またはブロードキャスト信号の繰り返しは、ワイドビームでのビームフォーミングに起因するアンテナゲインの減少を補償し得る。なぜなら、より少ないエネルギーがＵＥに対して向けられるからである。

各ワイドビームは、異なる基準信号を用いて特定され得る。代替的に、同じ基準信号が各ワイドビームに用いられ得るが、異なるスクランブリングマスクが各ワイドビームに用いられ得る。基準信号および／またはスクランブリングマスクが用いられている旨をｅＮＢおよびＵＥの両方が認識していることを確実にするために、異なる基準信号および／または異なるスクランブリングマスクが、技術規格により、または通信システムの事業者により、指定され得る。ＰＳＳおよびＳＳＳの両方が基準信号として用いられる状況においては、異なるスクランブリングコードの有無にかかわらず、同じＳＳＳが全てのワイドビームに用いられ得る。基準信号のタイミングは、全てのワイドビームに揃えられ得る。

ブロードキャスト信号は、ＵＥによりデコードされ得るシステム情報（ＳＩ）を含み得る。ＳＩは、通信をサポートするために用いられる情報を含み得る。ＳＩ中の情報の例は、ワイドビームの境界を決定するためにＵＥにより用いられるビーム検出閾値（ワイドビームの境界の例示的決定が以下に詳細に示される）、ランダムアクセスのために指定されるワイドビーム境界とナロー受信器ビームとの間のタイムオフセット等を含む。ブロードキャスト信号のタイミングは、全てのダウンリンクワイドビームに揃えられるべきである。ＳＩは、例えばレガシーマクロｅＮＢなど、代替的な方法でも送信され得る。

ｅＮＢは、ワイドビームを回転させる（ブロック６１０）。ｅＮＢは、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を送信する前に、ワイドビームを回転させる。説明例として、ワイドビームの回転は、ナロービームのビーム幅と等しくてもよい。しかしながら、他の回転量も用いられ得る。説明例として、３ＧＰＰ ＬＴＥフレーム構造が用いられる状況を検討する。３ＧＰＰ ＬＴＥにおいて、ＰＳＳおよび／またはＳＳＳは５ミリ秒毎に送信され、ＰＢＣＨは１０ミリ秒毎に送信される。ｅＮＢは、ワイドビームを５ミリ秒毎に回転させ得、ＰＳＳならびに／またはＳＳＳおよびＰＢＣＨの送信がなされる場合にワイドビームを用いさえすればよい。より速い（より頻繁な）ＰＳＳならびに／またはＳＳＳおよびＰＢＣＨの送信が、より速い初期アタッチメント（より急速な同期および最良のビームペアの検出）をサポートするために用いられ得ることに留意されたい。

ｅＮＢがワイドビーム境界のインジケーションを受信する（ブロック６１５）。ワイドビーム境界のインジケーションは、ＵＥから送られ得るが、マクロｅＮＢによりリレーされ得る。なぜなら、ＵＥとｅＮＢとの間のリンクが存在しないからである。インジケーションは、ＵＥがワイドビーム境界を検出できた時に対応するタイムスロットの形式であり得る。タイムスロットは、ＵＥがｅＮＢと同期するようになった時に関連する、システムのタイミング（例えば、フレーム境界、サブフレーム境界等）に関連し得る。ｅＮＢは、ブロック６０５に戻って、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を送信する。代替的に、ＵＥは、相対的なタイミングをマクロｅＮＢに報告する（マクロｅＮＢはこの報告をｅＮＢへリレーする）のではなく、ワイドビーム境界に沿ってｅＮＢとの間でランダムアクセス手順を実行し得る。ｅＮＢを用いたランダムアクセス手順の詳細な説明が、ＵＥの観点から以下に説明される。

図７は、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号をワイドビームで用いる通信システムにおいて動作するＵＥにおいて行われる例示的オペレーション７００のフロー図を示す。オペレーション７００は、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号をワイドビームで用いる通信システムにおいて動作する、ミリ波ＵＥなどのＵＥにおいて行われるオペレーションを示し得る。

オペレーション７００が、ＵＥがｅＮＢのタイミング情報を決定することで始まる（ブロック７０５）。ＵＥは、ｅＮＢにより送信された基準信号を検出することにより、ｅＮＢのタイミング情報を判断し得る。例えばＰＳＳおよび／またはＳＳＳといった基準信号は、複数のナロービームよりも広がったワイドビームによりビームフォーミングされ得る。ビームフォーミング済み基準信号がｅＮＢのカバレッジエリアのフルカバレッジを提供するので、ＵＥは、ビームフォーミング済み基準信号を搬送するナロービームをｅＮＢがＵＥの方に向けるのを待たなければならない代わりに、（例えば、一旦、ＵＥが受信ビームをｅＮＢの方に向けると）基準信号を迅速に検出でき得る。

ＵＥがビームフォーミング済みブロードキャスト信号を検出する（ブロック７１０）。ＵＥは、ｅＮＢのタイミング情報を決定した後に、ビームフォーミング済みブロードキャスト信号を検出し得る。ビームフォーミング済みブロードキャスト信号は、ビームフォーミング済み基準信号と同時に送信され得る。ＵＥは、ビームフォーミング済みブロードキャスト信号からＳＩを判断し得る。ＳＩ中の情報の例は、ワイドビームの境界を決定するためにＵＥにより用いられるビーム検出閾値（ワイドビームの境界の例示的決定が以下に詳細に示される）、ランダムアクセスのために指定されるワイドビーム境界とナロー受信器ビームとの間のタイムオフセット等を含む。

ＵＥがワイドビーム境界を決定する（ブロック７１５）。ＵＥは、例えば、２つの隣接するワイドビームの受信信号強度を比較することにより、２つの隣接するワイドビーム間の境界を決定し得る。２つの隣接するワイドビームの境界は、最も良くＵＥの方に向けられたナロービームに対応し得る。言い換えれば、２つの隣接するワイドビームの境界は、ＵＥにとって最良のナロービームに対応し得る。

図８は、２つの隣接するワイドビーム間の境界を検出するための例示的技術を強調して、図表８００を示す。図表８００は、２つのビームフォーミング済み基準信号ＰＳＳ１ ８０５およびＰＳＳ２ ８１０の受信信号強度を時間の関数として示す。通常、ＵＥが比較的安定したままである間ワイドビームは回転させられるので、ワイドビームにおいて搬送される基準信号の受信信号強度は、ワイドビームが最初にＵＥの方に向けられた時に増加し（増加間隔８０７として示される）、ワイドビームが完全にＵＥの方に向けられた時に横這いになり（安定間隔８０８として示される）、次に、ワイドビームがＵＥから離れるように方向付けられ始めると減少する（減少間隔８０９として示される）。図表８００は連続的な時間をｘ軸に表示していることに留意されたい。しかしながら、ワイドビームの回転は、個別の段階、例えば、ナロービームのビーム幅において生じるので、ビームフォーミング済み基準信号の実際の受信信号強度も、離散的になり、サンプル８２０、８２２、８２４および８２６など、図８に示される受信信号強度曲線のサンプルとして現れる。

２つの隣接するワイドビーム間の境界領域内で、第１ワイドビームにおける第１ビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度は減少し、第２ワイドビームにおける第２ビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度は増加することに留意されたい。一例として、そのような境界領域は、境界領域８１２においてＰＳＳ１ ８０５およびＰＳＳ２ ８１０について生じる。最初のうちは、第１ビームフォーミング済み基準信号、例えばＰＳＳ１ ８０５の受信信号強度が高く、第２ビームフォーミング済み基準信号、例えばＰＳＳ２ ８１０の受信信号強度が低い。しかしながら、ワイドビームが回転し続けているので、第１ビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度は低下するが、第２ビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度は増加し、結果的にほぼ等しくなる。最終的に、第１ビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度は低くなり、第２ビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度は高くなる。従って、２つの隣接するワイドビーム間の境界が生じた場合、２つのビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度は、ほぼ等しい。ワイドビームの回転は個別の段階において生じるので、ＵＥは、２つのビームフォーミング済み基準信号のほぼ等しい受信信号強度に要求される厳密な位置にはない可能性がある。従って、２つのビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度がほぼ等しくなることを要求する必要なく境界の決定が可能になるように、検出閾値８２０が定義される。検出閾値８２０の使用により、検出領域８２０が生じる。ＵＥは、検出領域８２０内のいずれかの部分に存在し得、依然として境界の存在を判断し得る。検出閾値８２０の値は、技術規格において、または通信システムの事業者により指定され得る。

ワイドビーム境界を特定すべく、１つのセルの隣り合うワイドビームは、互いに区別可能である必要がある。これを実現するための１つの方法は、異なる基準信号を用いることである。１つのセルの全てのワイドビームにわたる基準信号パターンは、技術規格において、または通信システムの事業者により、予め定義され得るので、ｅＮＢおよびＵＥに共通して知られ得る。さらに、マルチセルのシナリオにおいて、隣り合うセルは、ワイドビーム境界の検出における曖昧さの可能性を回避するために、基準信号の異なるセットを用いるべきである。基準信号の異なるセットも、技術規格において、または通信システムの事業者により、予め定義され得る。

ここで図７に戻って参照すると、ＵＥがワイドビーム境界のインジケータをｅＮＢに通知する（ブロック７２０）。インジケータは、ＵＥがワイドビーム境界を検出できた時に対応するタイムスロットを示し得る。代替的に、インジケータは、ＵＥがワイドビーム境界を検出できた時およびＵＥがｅＮＢと同期した時からのタイムオフセットまたは差を示し得る。ｅＮＢとＵＥとの間には接続がさらに存在しないので、インジケータをｅＮＢに通知することは、インジケータをマクロｅＮＢへ送信する（マクロｅＮＢはインジケータをｅＮＢへリレーする）ことを伴い得る。代替的に、ＵＥは、ｅＮＢとの間でランダムアクセス手順を実行し得る。インジケータをｅＮＢへシグナリングするためのランダムアクセス手順は、ＵＥがランダムアクセスプリアンブルを選択し、ランダムアクセスプリアンブルをｅＮＢへ送信することを含み得る。ｅＮＢは、ＵＥがインジケータをｅＮＢへシグナリングすることを可能にするであろうリソース割り当てに応答し返し得る。

ＵＥが通信システムにアクセスする（ブロック７２５）。説明例として、ＵＥは、ランダムアクセス手順を実行して、通信システムへのアクセスを取得する。ランダムアクセス手順は、ＵＥがランダムアクセスプリアンブルを選択し、ランダムアクセスプリアンブルをｅＮＢへ送信することを含み得る。ｅＮＢは、リソース割り当てに応答し返して、ＵＥが通信することを可能にし得る。

例示的実施形態によれば、ｅＮＢは、ワイドビーム境界をたどることでランダムアクセス手順の性能を向上させるようにナロー受信器ビームを設定する。ナロー受信器ビームは、ビームフォーミング済みブロードキャスト信号に含まれるＳＩにおいて指定され得る指定時間量（すなわち、遅延）だけワイドビーム境界をたどり、ｅＮＢの受信能力を向上させることによりランダムアクセス手順の性能を向上させる。図９は、ランダムアクセス手順をサポートするナロー受信器ビームを強調して、通信システム９００を示す。図９に示されるように、ｅＮＢ９０５は、ナロー受信器ビーム９１０などのナロー受信器ビームを、ワイドビーム境界９２０などのワイドビーム境界の後、スパン９１５などの指定時間量または指定角度に設定する。例示的実施形態によれば、ワイドビーム境界１つ当たり少なくとも１つのナロー受信器ビームが存在する。

ＵＥは、ナロー受信器ビームに関連する遅延に対応するタイムスロットを決定し、そのタイムスロットにおいてランダムアクセス手順を開始でき得る。ｅＮＢがＵＥからランダムアクセスプリアンブルを受信することに成功した場合、ランダムアクセス手順は、ナロー受信器ビームのビーム方向に向けられた通信ビームを用いて続けられる。

図１０は、例示的ネットワークリソース１０００を示す。ＵＥがランダムアクセスプリアンブルをｅＮＢへ送信する、ＵＥによるランダムアクセス（一般的に、直接ランダムアクセスと称される）をサポートすべく、ダウンリンクワイドビーム（ＰＢＣＨ、ＰＳＳおよびＳＳＳ）およびアップリンクナロービーム（ＰＲＡＣＨ）に直交ネットワークリソースが割り当てられる必要があり得る。ネットワークリソース１０００は、ビームフォーミング済みブロードキャスト信号１００５（例えば、ＰＢＣＨ）に割り当てられた直交ネットワークリソースと、ビームフォーミング済み基準信号（例えば、ＳＳＳ１０１０およびＰＳＳ１０１５）に割り当てられたネットワークリソースと、ランダムアクセス１０２０に割り当てられたネットワークリソースとを含む。高度自己干渉除去能力を有するｅＮＢについては、直交ネットワークリソースの要件が緩和され得ることに留意されたい。

図１１は、ｅＮＢ−ＵＥ通信ペア１１００のブロック図を示す。通信ペア１１００は、ｅＮＢ１１０５およびＵＥ１１１０を含む。ｅＮＢ１１０５における送信機１１１５がビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を送信する。一例として、送信機１１１５は、１回目（ブロック１１２０）に、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を第１回転において送信し、２回目（ブロック１１２２）に、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を第２回転において送信し、３回目（ブロック１１２４）に、ビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を第３回転において送信し、以降も同様である。

ＵＥ１１１０におけるバッファ（またはメモリ）１１２５が、受信したビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号をバッファリングするために用いられる。一例として、バッファ１１２５は、１回目に対応するデータを位置１１３０に、２回目に対応するデータを位置１１３２に、３回目に対応するデータを位置１１３４に格納し、以降も同様である。ＵＥ１１１０における検出器１１３５が、タイミング、例えばＰＢＣＨを取得した後に、バッファ１１２５に格納されているデータを相関させて、ビームフォーミング済み信号、例えば、ＰＳＳ、ＳＳＳおよびビームフォーミング済みブロードキャスト信号を検出する。一例として、検出器１１４０がＰＳＳ検出およびタイミング情報検出（例えば、周波数オフセット推定等）を実行し、一方、検出器１１４２がＳＳＳ検出、ＰＳＳ測定等を実行し、検出器１１４４がＰＢＣＨ検出、ＰＳＳ測定等を実行する。検出器１１３５の出力がビーム検出ユニット１１５０に提供される。ビーム検出ユニット１１５０は、これらの出力を用いて、隣接するワイドビームの境界を決定し得る。ＰＳＳ測定ユニット１１６０が、受信した基準信号の受信信号強度を比較してワイドビーム境界を決定するために用いられ得る。異なる時間に対応するデータがメモリ１１２５に格納されているので、ワイドビーム境界に対応するタイムスロットまたはタイムオフセットは容易に決定される。

例示的実施形態によれば、ワイドビーム境界に応じて決定された最良のビームは、ビームトラッキングの開始点として機能する。ワイドビーム境界を用いて決定された最良のビームは、ビームトラッキングの開始点として用いられ得る。このビームトラッキングは、ＵＥがビームフォーミング済み基準信号およびビームフォーミング済みブロードキャスト信号をモニタリングし続けることで続く。継続的なモニタリングは、ＵＥの受信ビームの全てを用いて行われ得る。ＵＥにより検出された任意の新たなワイドビーム境界は、上述のように特定され得、最良のビームを微調整するために用いられ得る。説明例として、最良のビームを微調整するために、複数のワイドビーム境界が比較され得る。他の説明例として、最良のビームを微調整するために複数のワイドビーム境界が比較され得るが、より直近に見つかったワイドビーム境界に対してより大きい重みが与えられる。

代替的に、ワイドビーム境界を用いて決定された最良のビームは、ビームフォーミング済みチャネル状態情報基準信号（ＣＳＩ−ＲＳ）ベースのビームトラッキング技術のための探索空間を減らすために用いられ得る。説明例として、ビームフォーミング済みＣＳＩ−ＲＳベースのビームトラッキング技術のための探索空間は、ワイドビーム境界にナロービームのビーム幅の一部をプラスまたはマイナスしたものにより決定される方向に減らされ得る。

図１２は、ホストデバイスにインストールされ得る本明細書において説明される方法を実行するための実施形態に係る処理システム１２００のブロック図を示す。示されるように、処理システム１２００は、図１２に示されるように配置され得る（またはされ得ない）プロセッサ１２０４と、メモリ１２０６と、インタフェース１２１０−１２１４とを含む。プロセッサ１２０４は、計算および／または他の処理関連タスクを実行するように適合させられている任意のコンポーネントまたはコンポーネントの集合であり得る。メモリ１２０６は、プロセッサ１２０４による実行用のプログラミングおよび／または命令を格納するように適合させられている任意のコンポーネントまたはコンポーネントの集合であり得る。一実施形態において、メモリ１２０６は、非一時的コンピュータ可読媒体を含む。インタフェース１２１０、１２１２、１２１４は、処理システム１２００が他のデバイス／コンポーネントおよび／またはユーザと通信することを可能にする任意のコンポーネントまたはコンポーネントの集合であり得る。例えば、インタフェース１２１０、１２１２、１２１４のうちの１または複数は、データを通信し、プロセッサ１２０４から、ホストデバイスおよび／またはリモートデバイスにインストールされたアプリケーションへのメッセージを制御または管理するように適合させられ得る。別の例として、インタフェース１２１０、１２１２、１２１４のうちの１または複数は、ユーザまたはユーザデバイス（例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等）が処理システム１２００とインタラクト／通信することを可能にするように適合させられ得る。処理システム１２００は、長期記憶装置（例えば、不揮発性メモリ等）など、図１２に示されない追加のコンポーネントを含み得る。

いくつかの実施形態において、処理システム１２００は、遠隔通信ネットワークにアクセス中であるか、またはさもなければ遠隔通信ネットワークの一部であるネットワークデバイスに含まれる。一例において、処理システム１２００は、基地局、中継局、スケジューラ、コントローラ、ゲートウェイ、ルータ、アプリケーションサーバ、または遠隔通信ネットワークにおける任意の他のデバイスなど、無線遠隔通信ネットワークまたは有線遠隔通信ネットワークにおけるネットワーク側デバイスにある。他の実施形態において、処理システム１２００は、移動局、ユーザ機器（ＵＥ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット、ウェアラブル通信デバイス（例えば、スマートウォッチ等）、または遠隔通信ネットワークにアクセスするように適合させられている任意の他のデバイスなど、無線遠隔通信ネットワークまたは有線遠隔通信ネットワークにアクセスするユーザ側デバイスにある。

いくつかの実施形態において、インタフェース１２１０、１２１２、１２１４のうちの１または複数は、遠隔通信ネットワークを介してシグナリングを送信および受信するように適合させられているトランシーバに処理システム１２００を接続する。図１３は、遠隔通信ネットワークを介してシグナリングを送信および受信するように適合させられているトランシーバ１３００のブロック図を示す。トランシーバ１３００は、ホストデバイスに設置され得る。示されるように、トランシーバ１３００は、ネットワーク側インタフェース１３０２と、カプラ１３０４と、送信機１３０６と、受信機１３０８と、信号プロセッサ１３１０と、デバイス側インタフェース１３１２とを備える。ネットワーク側インタフェース１３０２は、無線遠隔通信ネットワークまたは有線遠隔通信ネットワークを介してシグナリングを送信または受信するように適合させられている任意のコンポーネントまたはコンポーネントの集合を含み得る。カプラ１３０４は、ネットワーク側インタフェース１３０２を介して双方向通信を容易にするように適合させられている任意のコンポーネントまたはコンポーネントの集合を含み得る。送信機１３０６は、ベースバンド信号を、ネットワーク側インタフェース１３０２を介した送信に適した変調キャリア信号に変換するように適合させられている任意のコンポーネントまたはコンポーネントの集合（例えば、アップコンバータ、電力増幅器等）を含み得る。受信機１３０８は、ネットワーク側インタフェース１３０２を介して受信されるキャリア信号をベースバンド信号に変換するように適合させられている任意のコンポーネントまたはコンポーネントの集合（例えば、ダウンコンバータ、低ノイズ増幅器等）を含み得る。信号プロセッサ１３１０は、ベースバンド信号を、デバイス側インタフェース１３１２を介した通信に適したデータシグナリングに、または逆にも同様に変換するように適合させられている任意のコンポーネントまたはコンポーネントの集合を含み得る。デバイス側インタフェース１３１２は、信号プロセッサ１３１０とホストデバイス内コンポーネント（例えば、処理システム１２００、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）ポート等）との間でデータシグナリングを通信するように適合させられている任意のコンポーネントまたはコンポーネントの集合を含み得る。

トランシーバ１３００は、任意のタイプの通信媒体を介してシグナリングを送信および受信し得る。いくつかの実施形態において、トランシーバ１３００は、無線媒体を介してシグナリングを送信および受信する。例えば、トランシーバ１３００は、セルラプロトコル（例えば、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）等）、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）プロトコル（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ等）、または任意の他のタイプの無線プロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、近距離無線通信（ＮＦＣ）等）など、無線通信プロトコルに従って通信するように適合させられている無線トランシーバであり得る。そのような実施形態において、ネットワーク側インタフェース１３０２は、１または複数のアンテナ／放射要素を備える。例えば、ネットワーク側インタフェース１３０２は、単一のアンテナ、複数の別個のアンテナ、またはマルチレイヤ通信、例えば、単入力多出力（ＳＩＭＯ）、多入力単出力（ＭＩＳＯ）、多入力多出力（ＭＩＭＯ）等のために構成されるマルチアンテナアレイを含み得る。他の実施形態において、トランシーバ１３００は、有線媒体、例えば、ツイストペアケーブル、同軸ケーブル、光ファイバ等を介して、シグナリングを送信および受信する。特定の処理システムおよび／またはトランシーバは、示されるコンポーネントの全て、またはそれらのコンポーネントのサブセットのみを利用し得、統合レベルは、デバイス毎に異なり得る。

本明細書において提供される実施形態に係る方法の１または複数の段階は、対応するユニットまたはモジュールにより実行され得ることが理解されるべきである。例えば、信号は、送信ユニットまたは送信モジュールにより送信され得る。信号は、受信ユニットまたは受信モジュールにより受信され得る。信号は、処理ユニットまたは処理モジュールにより処理され得る。他の段階は、検出ユニット／検出モジュール、リッスンユニット／リッスンモジュール、特定ユニット／特定モジュール、決定ユニット／決定モジュール、選択ユニット／選択モジュール、および／またはビームフォーミングユニット／ビームフォーミングモジュールにより実行され得る。それぞれのユニット／モジュールは、ハードウェア、ソフトウェア、またはその組み合わせであり得る。例えば、ユニット／モジュールのうちの１または複数は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの集積回路であり得る。

本開示およびその利点が詳細に説明されてきたが、添付の特許請求の範囲により定義される本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更、代替および改変が本明細書においてなされ得ることが理解されるべきである。

Claims (26)

1. ミリメートル波（ミリ波）通信システムにおけるユーザ機器（ＵＥ）を動作させるための方法であって、
   前記ＵＥが初期期間中に第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号をミリ波進化型ノードＢ（ｅＮＢ）から受信する段階であって、前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号は、タイミング情報を保持する、段階と、
   前記ＵＥが後続期間中に前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号と第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号との間のワイドビーム境界を検出する段階であって、前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号および前記第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の両方は、前記初期期間と前記後続期間との間の各中間期間中に、ナロービーム用ビーム幅だけ回転させられている、段階と、
   前記ＵＥが前記後続期間中に前記ワイドビーム境界を検出したというインジケーションを前記ＵＥが前記ミリ波ｅＮＢに通知する段階であって、前記インジケーションは、ナロービーム方向を前記ＵＥに割り当てるために用いられる、段階と
   を備える方法。
2. 前記後続期間中に前記ワイドビーム境界を検出する段階は、
   前記ＵＥが、前記初期期間に続く期間中に前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号を検出し続けながら、前記初期期間に続く前記期間中に他のワイドビーム基準信号をリッスンする段階と、
   前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号および前記第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の両方が同じ期間中に検出された場合、かつ、前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度と前記第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度の差が指定閾値未満である場合、前記ＵＥが前記ワイドビーム境界を特定する段階と
   を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記ＵＥが、前記初期期間に続く期間中に前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号を検出し続けながら、前記初期期間に続く前記期間中にワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号を受信する段階と、
   前記ＵＥが前記ワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号に従ってシステム情報（ＳＩ）を決定する段階と
   をさらに備える、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ＳＩは、
   前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度と前記第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度の差の指定閾値と、
   前記ミリ波ｅＮＢにより示される、前記ワイドビーム境界とナロー受信器ビームとの間の遅延と、
   前記ワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号についてのタイミングと
   のうちの少なくとも１つを含む、
   請求項３に記載の方法。
5. 前記インジケーションは、前記後続期間に対応するタイムスロットを含む、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記ＵＥが前記ミリ波ｅＮＢとの間でランダムアクセス手順を開始する段階をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記ランダムアクセス手順を開始する段階は、
   前記ＵＥがランダムアクセスプリアンブルを選択する段階と、
   前記ＵＥが、前記ミリ波ｅＮＢにより示される、前記ワイドビーム境界とナロー受信器ビームとの間の遅延に応じて送信期間を決定する段階と、
   前記ＵＥが前記送信期間において前記ランダムアクセスプリアンブルを送信する段階と
   を有する、請求項６に記載の方法。
8. 前記遅延は、ワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号において受信される、
   請求項７に記載の方法。
9. 前記ランダムアクセス手順を開始する段階は、
   前記ＵＥが前記後続期間中に前記ワイドビーム境界を検出したという前記インジケーションを前記ＵＥがレガシｅＮＢへ送信することにより前記ランダムアクセス手順の調整をトリガする段階
   を有する、請求項６に記載の方法。
10. 前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号はプライマリ同期信号（ＰＳＳ）を含む、
    請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 各ワイドビームビームフォーミング済み基準信号は、異なる基準信号または異なるスクランブリングマスクでスクランブリングされた同じ基準信号のうちの一方を含む、
    請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号および前記第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号は、セカンダリ同期信号（ＳＳＳ）をさらに含む、
    請求項１０に記載の方法。
13. 前記インジケーションを前記ミリ波ｅＮＢに通知する段階は、
    前記インジケーションをマクロｅＮＢへ送信して、前記インジケーションを前記ミリ波ｅＮＢへリレーするよう前記マクロｅＮＢを促す段階
    を有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記インジケーションを前記ミリ波ｅＮＢに通知する段階は、リソース割り当てを取得して前記インジケーションを前記ミリ波ｅＮＢへシグナリングするために、前記ミリ波ｅＮＢとの間でランダムアクセス手順を開始する段階
    を有する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. ミリメートル波（ミリ波）通信システムにおける進化型ノードＢ（ｅＮＢ）を動作させるための方法であって、
    前記ｅＮＢが基準信号およびブロードキャスト信号を複数のワイドビームでビームフォーミングすることにより、複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号を生成する段階であって、前記複数のワイドビームは、前記ｅＮＢのカバレッジエリアのカバレッジを提供する、段階と、
    前記ｅＮＢが前記複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および前記複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号を初期期間において送信する段階と、
    前記ｅＮＢが前記複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および前記複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号の回転バージョンを後続期間において送信する段階であって、前記複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および前記複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号は、各後続期間中にナロービーム用ビーム幅だけ回転させられている、段階と、
    前記ｅＮＢがユーザ機器（ＵＥ）からワイドビーム境界のインジケーションを受信する段階と
    を備える方法。
16. 前記ｅＮＢが前記ワイドビーム境界の前記インジケーションに従ってナロービーム方向を前記ＵＥに割り当てる段階
    をさらに備える、請求項１５に記載の方法。
17. 前記ｅＮＢがナロー受信器ビームにおいてランダムアクセスプリアンブルを受信する段階であって、前記ランダムアクセスプリアンブルはランダムアクセス手順を開始する、段階
    をさらに備える、請求項１５または１６に記載の方法。
18. ミリメートル波（ミリ波）通信システムにおいて動作するように適合させられているユーザ機器（ＵＥ）であって、
    プロセッサと、
    前記プロセッサによる実行用のプログラミングを格納するコンピュータ可読記憶媒体と
    を備え、
    前記プログラミングは、
    初期期間中に第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号をミリ波進化型ノードＢ（ｅＮＢ）から受信することであって、前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号は、タイミング情報を保持する、受信すること、
    後続期間中に前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号と第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号との間のワイドビーム境界を検出することであって、前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号および前記第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の両方は、前記初期期間と前記後続期間との間の各中間期間中にナロービーム用ビーム幅だけ回転させられている、検出すること、および
    前記後続期間中に前記ＵＥが前記ワイドビーム境界を検出したというインジケーションを前記ミリ波ｅＮＢに通知することであって、前記インジケーションは、ナロービーム方向を前記ＵＥに割り当てるために用いられる、通知すること
    を行うよう前記ＵＥを構成するための命令を含む、
    ＵＥ。
19. 前記プログラミングは、
    前記ＵＥが前記初期期間に続く期間中に前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号を検出し続けている間、前記初期期間に続く前記期間中に他のワイドビーム基準信号をリッスンすること、および
    前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号および前記第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の両方が同じ期間中に検出された場合、かつ、前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度と前記第２ワイドビームビームフォーミング済み基準信号の受信信号強度の差が指定閾値未満である場合、前記ワイドビーム境界を特定すること
    を行うよう前記ＵＥを構成するための命令を含む、
    請求項１８に記載のＵＥ。
20. 前記プログラミングは、
    前記ＵＥが前記初期期間に続く期間中に前記第１ワイドビームビームフォーミング済み基準信号を検出し続けている間、前記初期期間に続く前記期間中にワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号を受信すること、および
    前記ワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号に従ってシステム情報（ＳＩ）を決定すること
    を行うよう前記ＵＥを構成するための命令を含む、
    請求項１８に記載のＵＥ。
21. 前記プログラミングは、
    ランダムアクセスプリアンブルを選択すること、
    前記ミリ波ｅＮＢにより示される、前記ワイドビーム境界とナロー受信器ビームとの間の遅延に応じて送信期間を決定すること、および
    前記送信期間において前記ランダムアクセスプリアンブルを送信すること
    を行うよう前記ＵＥを構成するための命令を含む、
    請求項１８に記載のＵＥ。
22. 前記プログラミングは、
    前記インジケーションをマクロｅＮＢへ送信して、前記インジケーションを前記ミリ波ｅＮＢへリレーするよう前記マクロｅＮＢを促すこと
    を行うよう前記ＵＥを構成するための命令を含む、
    請求項１８に記載のＵＥ。
23. 前記プログラミングは、
    リソース割り当てを取得して前記インジケーションを前記ミリ波ｅＮＢにシグナリングするために、前記ミリ波ｅＮＢとの間でランダムアクセス手順を開始すること
    を行うよう前記ＵＥを構成するための命令を含む、
    請求項１８に記載のＵＥ。
24. ミリメートル波（ミリ波）通信システムにおいて動作するように適合させられている進化型ノードＢ（ｅＮＢ）であって、
    プロセッサと、
    前記プロセッサによる実行用のプログラミングを格納するコンピュータ可読記憶媒体と
    を備え、
    前記プログラミングは、
    基準信号およびブロードキャスト信号を複数のワイドビームでビームフォーミングすることにより、複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号を生成することであって、前記複数のワイドビームは、前記ｅＮＢのカバレッジエリアのカバレッジを提供する、生成すること、
    前記複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および前記複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号を初期期間において送信すること、
    前記複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および前記複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号の回転バージョンを後続期間において送信することであって、前記複数のワイドビームビームフォーミング済み基準信号および前記複数のワイドビームビームフォーミング済みブロードキャスト信号は、各後続期間中にナロービーム用ビーム幅だけ回転させられている、送信すること、および
    ユーザ機器（ＵＥ）からワイドビーム境界のインジケーションを受信すること
    を行うよう前記ｅＮＢを構成するための命令を含む、
    ｅＮＢ。
25. 前記プログラミングは、
    前記ワイドビーム境界の前記インジケーションに従ってナロービーム方向を前記ＵＥに割り当てること
    を行うよう前記ｅＮＢを構成するための命令を含む、
    請求項２４に記載のｅＮＢ。
26. 前記プログラミングは、
    ナロー受信器ビームにおいて、ランダムアクセス手順を開始するランダムアクセスプリアンブルを受信すること
    を行うよう前記ｅＮＢを構成するための命令を含む、
    請求項２４に記載のｅＮＢ。