WO2017154558A1 - 基地局 - Google Patents

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WO2017154558A1
WO2017154558A1 PCT/JP2017/006377 JP2017006377W WO2017154558A1 WO 2017154558 A1 WO2017154558 A1 WO 2017154558A1 JP 2017006377 W JP2017006377 W JP 2017006377W WO 2017154558 A1 WO2017154558 A1 WO 2017154558A1
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random access
signal
base station
reception
sequence
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達樹 奥山
聡 須山
奥村　幸彦
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株式会社Ｎｔｔドコモ
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a base station.
  • LTE Long Term Evolution
  • 5G wireless communication method
  • 5G various elemental technologies have been studied in order to satisfy the requirement that the delay of the radio section be 1 ms or less while realizing a throughput of 10 Gbps or more.
  • Massive Multi Input Multi Output is a large-scale MIMO in which a large number (for example, 100 elements) of antenna elements are installed on the base station side, and the strength of the electric field can be concentrated in a narrow area, so that interference between users can be reduced. it can.
  • FIG. 1A shows an example of beam forming performed by a conventional base station such as LTE
  • FIG. 1B shows an example of beam forming performed by a base station using Massive MIMO.
  • Massive MIMO as shown in FIG. 1B, a radio signal can be transmitted far away by beam forming with a narrow beam width.
  • Massive MIMO base stations are overlaid on macro cells, and control signals for higher layers (Radio Resource Control (RRC), etc.) and low-speed user data transmission / reception are macro cells.
  • RRC Radio Resource Control
  • a scenario has been proposed in which high-speed data transmission / reception is performed in a small cell.
  • the mobile station performs a random access procedure with the base station of the macro cell when first establishing a radio link.
  • the Massive MIMO base station specifies a RACH signal sequence (sequence) after performing beamforming in the arrival direction of the Random Access Channel (RACH) signal received from the mobile station, as shown in FIG. It is desirable.
  • RACH Random Access Channel
  • the Massive MIMO base station since it is difficult for the Massive MIMO base station to grasp the channel information with the mobile station before receiving the RACH signal from the mobile station, it is impossible to perform beamforming in the arrival direction of the RACH signal in advance. There's a problem. Note that this problem is not limited to the Massive MIMO base station, and can occur in all base stations that perform beam forming.
  • the disclosed technique has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a technique capable of specifying a RACH signal sequence and a receiving direction of a RACH signal in a random access procedure. .
  • a base station is a base station in a wireless communication system including a base station and one or more mobile stations communicating with the base station, and a plurality of random access sequences from each of the one or more mobile stations.
  • a receiving unit that receives a signal of a specific random access sequence, a signal for each of a plurality of reception directions to which a weight corresponding to each of a plurality of reception directions is applied, and each of the plurality of random access sequences Calculating the correlation value in the combination of the plurality of random access sequences, and adding the correlation value in the combination for each of the plurality of random access sequences, the specific value among the plurality of random access sequences
  • a specifying unit that specifies a reception direction in which a signal of the specific random access sequence is received.
  • a technique capable of specifying a RACH signal sequence and a receiving direction of a RACH signal in a random access procedure is provided.
  • radio communication system assumes a system of a system compliant with LTE or 5G
  • the present invention is not limited to LTE or 5G, and can be applied to other systems. is there.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless communication system according to the embodiment.
  • the radio communication system according to the embodiment includes a base station 1 that supports Massive MIMO, a base station 2 that forms a macro cell, a central control station 3, and a mobile station 4.
  • the base station 1 has a large number of antenna elements and forms a Massive MIMO cell (MM cell).
  • the MM cell is intended for a cell formed by a number of beams transmitted from the base station 1.
  • the MM cell for example, by using a band of 5 GHz or more and a bandwidth of 100 MHz or more, it is possible to realize communication at a higher speed than the macro cell.
  • the base station 2 forms a macro cell with a wider coverage than the MM cell.
  • the macro cell is assumed to be a cell of LTE (including LTE-Advanced (LTE-A)), but is not limited thereto, and may be a cell using a radio technology other than LTE such as a wireless LAN. That is, in this embodiment, the LTE cell, the wireless LAN cell, and the like are arranged so as to overlap the MM cell.
  • LTE including LTE-Advanced (LTE-A)
  • LTE-A LTE-Advanced
  • the central control station 3 has a function of centrally controlling the base station 1 and the base station 2. For example, the central control station 3 performs scheduling of radio resources possessed by the base station 1 and the base station 2, control of higher layers (for example, RRC layer).
  • RRC layer control of higher layers
  • the mobile station 4 has a function of communicating with the base station 1 or the base station 2. In the present embodiment, two or more mobile stations 4 may be provided. Further, the mobile station 4 has a function of performing a random access procedure with the base station 1 when starting communication. In addition, the mobile station 4 may have a function of communicating with either the base station 1 or the base station 2, or a function of performing communication simultaneously with the base station 1 and the base station 2 (Multiple Connectivity). You may do it.
  • the mobile station 4 performs a random access procedure when establishing a radio link with the base station 2 of the macro cell.
  • the mobile station 4 transmits a RACH sequence signal (also referred to as a random access preamble or message 1) randomly selected from a plurality of RACH sequence (RACH sequence) candidates prepared in advance in the cell to the base station 2, Start the random access procedure.
  • RACH sequence signal also referred to as a random access preamble or message 1
  • RACH sequence signal also referred to as a random access preamble or message 1
  • RACH sequence Random access preamble
  • the mobile station 4 randomly selects from a plurality of RACH sequence candidates prepared in advance in the MM cell when establishing a radio link with the base station 1 as in the conventional LTE. It is assumed that a RACH sequence signal (hereinafter referred to as “RACH signal”) is transmitted to the base station 1.
  • RACH signal a RACH sequence signal
  • the wireless communication system in which the macro cell and the MM cell overlap as shown in FIG. 3, but also the wireless communication system (for example, only the base station 1) that performs communication by the MM cell alone.
  • the present invention can also be applied to a wireless communication system).
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a functional configuration example of the base station according to the embodiment.
  • the base station 1 includes a signal transmission unit 101, a signal reception unit 102, a reception power measurement unit 103, and a specification unit 104.
  • FIG. 4 shows only main functional units in the present embodiment, and also has a function (not shown) for performing an operation conforming to a communication method used in the wireless communication system.
  • a part of the processing of the base station described below may be executable.
  • the signal transmission unit 101 has a function of generating a physical layer signal from an upper layer signal to be transmitted from the base station 1 and wirelessly transmitting the generated signal. Further, the signal transmission unit 101 has a function of wirelessly transmitting a signal in a specific direction by performing beam forming (transmission beam forming).
  • the signal receiving unit 102 has a function of receiving a physical layer signal from the mobile station 4 and acquiring a higher layer signal from the received signal.
  • the signal receiving unit 102 has a function of receiving a signal by directing a beam in a specific direction by performing beam forming (reception beam forming).
  • the signal receiving unit 102 has a function of storing the received signal in a storage unit such as a memory.
  • the received power measuring unit 103 has a function of measuring the received power of the signal received by the signal receiving unit 102.
  • the reception power measurement unit 103 has a function of measuring reception power of a signal received from a specific direction by beam forming.
  • the specifying unit 104 has a function of specifying the RACH sequence (synonymous with the RACH sequence) of the RACH signal received from the mobile station 4 and the receiving direction of the RACH signal. Further, the specifying unit 104 calculates a correlation value in a combination between a signal received in each of a plurality of reception directions by beamforming and each of a plurality of RACH sequences, and calculates the correlation value in the combination as a plurality of RACH sequences.
  • a function for specifying a specific RACH sequence transmitted from the mobile station 4 and a reception direction in which a signal of the specific RACH sequence is received, based on the size of a plurality of total values obtained by adding together Have
  • the functional configuration of the base station 1 described above may be entirely realized by a hardware circuit (for example, one or a plurality of IC chips), or a part may be configured by a hardware circuit, and the other part may be a CPU. And a program.
  • a hardware circuit for example, one or a plurality of IC chips
  • a part may be configured by a hardware circuit, and the other part may be a CPU.
  • a program for example, one or a plurality of IC chips
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the base station according to the embodiment.
  • FIG. 5 shows a configuration closer to the mounting example than FIG.
  • the base station 1 performs processing such as a radio frequency (RF) module 201 that performs processing related to a radio signal, a base frequency band (BB) processing module 202 that performs baseband signal processing, and a higher layer.
  • RF radio frequency
  • BB base frequency band
  • It has a device control module 203 and a communication IF 204 that is an interface for connecting to a network.
  • the RF module 201 should transmit from the antenna by performing digital-to-analog (D / A) conversion, modulation, frequency conversion, power amplification, etc. on the digital baseband signal received from the BB processing module 202 Generate a radio signal.
  • a digital baseband signal is generated by performing frequency conversion, analog-to-digital (A / D) conversion, demodulation, and the like on the received radio signal, and passes it to the BB processing module 202.
  • the RF module 201 includes, for example, a part of the signal transmission unit 101 and a part of the signal reception unit 102 illustrated in FIG.
  • the BB processing module 202 performs processing for mutually converting an IP packet and a digital baseband signal.
  • a digital signal processor (DSP) 212 is a processor that performs signal processing in the BB processing module 202.
  • the memory 222 is used as a work area for the DSP 212.
  • the BB processing module 202 includes, for example, a part of the signal transmission unit 101, a part of the signal reception unit 102, a reception power measurement unit 103, and a specification unit 104 shown in FIG.
  • the device control module 203 performs IP layer protocol processing, operation and maintenance (OAM) processing, and the like.
  • the processor 213 is a processor that performs processing performed by the device control module 203.
  • the memory 223 is used as a work area for the processor 213.
  • the auxiliary storage device 233 is, for example, an HDD or the like, and stores various setting information for operating the base station 1 itself.
  • the signal receiving unit 102 of the base station 1 stores the RACH signal received from the mobile station 4 in a storage unit such as a memory.
  • the specifying unit 104 of the base station 1 specifies the RACH sequence and the receiving direction of the RACH signal by performing digital signal processing such as beam forming on the RACH signal once stored in the storage unit.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure for specifying the RACH sequence and the reception direction.
  • the number of RACH sequence candidates that the mobile station 4 can select in the MM cell is “C1”.
  • step S11 the identifying unit 104 multiplies the RACH signal received by the signal receiving unit 102 by a weight (W) corresponding to each of C0 beam candidates (directions in which reception beamforming is performed). Receive beam forming is performed on the RACH signal.
  • the weight (W) corresponding to the beam candidate is a weight amount to be multiplied by the RACH signal received by each of all antenna elements of the base station 1, and is also called a steering vector.
  • FIG. 7A shows an example of C0 beam candidates.
  • the direction of each beam candidate and the number of beam candidates are arbitrary.
  • beam candidates are discretely provided at predetermined intervals in the horizontal and vertical directions from the antenna surface.
  • FIG. 7B shows the beam angle ( ⁇ ) on the xy plane (horizontal with respect to the antenna plane) and the beam angle ( ⁇ ) on the yz plane (perpendicular to the antenna plane).
  • beam candidates may be provided discretely every 10 ° in the ⁇ and ⁇ directions.
  • the specifying unit 104 correlates the correlation value ( ⁇ ) for each combination of the RACH signal for each C0 beam candidate (the RACH signal multiplied by the weight corresponding to each beam candidate) and the C1 RACH sequence candidate. And a predetermined number (C2) of RACH sequence candidates are selected in descending order of correlation value for each beam candidate.
  • calculating the correlation value between the beam candidate RACH signal and the RACH sequence candidate means calculating the correlation value between the beam candidate RACH signal and the RACH sequence candidate replica signal.
  • step S12 the identifying unit 104 adds the correlation values of the RACH sequence candidates selected by C2 for each beam candidate for each RACH sequence candidate.
  • step S13 the specifying unit 104 selects a RACH sequence candidate whose total value is equal to or greater than a predetermined threshold (X) from the total correlation value for each RACH sequence candidate calculated in step S12.
  • the RACH sequence received from the station 4 is specified.
  • the identifying unit 104 selects a predetermined number of RACH sequence candidates in descending order of the total value instead of selecting RACH sequence candidates whose total value is equal to or greater than a predetermined threshold (X).
  • the RACH sequence received from 4 may be specified.
  • the specifying unit 104 specifies the beam candidate corresponding to each correlation value included in the total correlation value of the specified RACH sequence as the direction in which the RACH signal of the specified RACH sequence is received. For example, the total value of the correlation values of RACH sequence (S 30), the correlation between the correlation values and the beam candidate (20) and RACH sequence between the beam candidate (10) and RACH sequence (S 30) (S 30) If the values are the sum of the values, the beam candidate (10) and the beam candidate (20) are specified as directions in which the RACH signal of the RACH sequence (S 30 ) is received.
  • the specifying unit 104 receives the RACH signal of the specified RACH sequence. May not be included.
  • the total value of the correlation values of RACH sequence (S 30), the correlation between the correlation values and the beam candidate (20) and RACH sequence between the beam candidate (10) and RACH sequence (S 30) (S 30) If the correlation value between the beam candidate (20) and the RACH sequence (S 30 ) is lower than a predetermined threshold (Y), only the beam candidate (10) is included in the RACH sequence (S 30 ) is specified as the direction in which the RACH signal is received. This is to prevent a beam candidate having a low correlation value with the specified RACH sequence from being included in the direction in which the RACH signal is received.
  • FIG. 1 An example of a signal processing flow corresponding to the processing procedure of steps S11 to S13 described above is shown in FIG.
  • the weights (W) corresponding to each of the C0 beam candidates described in step S11 correspond to W 1 to W C0 in FIG.
  • C1 RACH sequence candidates correspond to S 1 to S C1 in FIG.
  • C2 (for example, 10) RACH sequence candidates are selected in descending order of the correlation value for each of the beam candidates W 1 to W C0 .
  • S 2 to S 100 are selected as C2 RACH sequence candidates, and each of the selected RACH sequence candidates and the RACH signal of the beam candidate (W 1 )
  • the correlation values are shown to be ⁇ 1,2 to ⁇ 1,100 .
  • the specifying unit 104 specifies that the receiving direction of the RACH signal that is the RACH sequence (S 1 ) is the direction of the beam candidate (W 2 ) and the beam candidate (W C0 ).
  • the identified RACH sequence (S 90 ) the correlation values of the beam candidate (W 1 ) and the beam candidate (W C0 ) are totaled. Therefore, the identifying unit 104 identifies that the reception direction of the RACH signal that is the RACH sequence (S 90 ) is the direction of the beam candidate (W 1 ) and the beam candidate (W C0 ).
  • the specifying unit 104 specifies that the reception direction of the RACH signal that is the RACH sequence (S 100 ) is the direction of the beam candidate (W 1 ).
  • Modification 1 instead of calculating the correlation value with all RACH sequence candidates for each of all beam candidates, the correlation value with the RACH sequence candidate is calculated by focusing on beam candidates with large received power. To do.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure (modification 1) for specifying a RACH sequence and a reception direction.
  • the received power measuring unit 103 measures the received power for each beam candidate. More specifically, the received power measuring section 103 assigns a weight (W) corresponding to each of C0 beam candidates (directions in which received beamforming is performed) to the RACH signal received by the signal receiving section 102. Multiply and measure the received power of the RACH signal multiplied by the weight. Subsequently, the received power measuring unit 103 selects beam candidates (C0 ′) whose received power is equal to or greater than a predetermined threshold. FIG. 11 shows an example of selected beam candidates.
  • the identifying unit 104 performs the processing procedure of steps S11 to S13 on the beam candidates (C0 ′) selected in the processing procedure of step S10.
  • the processing procedure of steps S11 to S13 is the same as that in FIG.
  • the first modification described above it is possible to reduce the amount of calculation in the process of specifying the reception direction of the RACH sequence and the RACH signal, and it is possible to quickly specify the reception direction of the RACH sequence and the RACH signal. .
  • Modification 2 In the processing procedure of step S11 in FIG. 6, the specifying unit 104 calculates the RACH signal for each beam candidate and the correlation value ( ⁇ ) of C1 RACH sequence candidates, and sets the correlation value in descending order for each beam candidate. (C2) RACH sequence candidates were selected.
  • the specifying unit 104 finally selects a predetermined number of RACH sequence candidates by gradually narrowing down RACH sequence candidates in the order of beam candidates. That is, in the processing procedure of step S11 in FIG. 6, the specifying unit 104 can perform selection processing in parallel for each beam candidate. However, in the second modification, the specifying unit 104 performs selection processing sequentially for each beam candidate. Will do.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure (modification 2) for specifying a RACH sequence and a reception direction.
  • modification 2 1 to C0 ′.
  • the reception direction that each beam candidate (1 to C0 ′) actually indicates may be arbitrarily associated.
  • the processing procedure of step S10 and the processing procedure of step S13 are the same as the processing procedure of step S10 of FIG. 10 and step S13 of FIG.
  • the processing procedure of step S10 corresponds to a process of previously narrowing beam candidates using received power, and may be omitted when an increase in calculation amount is allowed.
  • step S ⁇ b> 21 the identifying unit 104 performs reception beam forming by multiplying the RACH signal received by the signal receiving unit 102 by a weight (W 1 ) corresponding to the first beam candidate (1). Subsequently, the specifying unit 104 includes a beam candidate RACH signal (RACH signal weights W 1 is multiplied) in (1), to calculate correlation value between each of the C1 single RACH sequence candidates ([rho), the correlation value A predetermined number ( one C2) of RACH sequence candidates is selected in descending order.
  • step S22 the specifying unit 104 performs reception beam forming by multiplying the RACH signal received by the signal receiving unit 102 by a weight (W 2 ) corresponding to the next beam candidate (2). Subsequently, the specifying unit 104 calculates a correlation value ( ⁇ ) between the RACH signal of the beam candidate (2) and each of the C2 one RACH sequence candidate selected in the first beam candidate (1), and the correlation value selects the RACH sequence candidates in descending order in a predetermined number (C2 2 pieces). Here, C2 2 ⁇ C2 1 . That is, the specifying unit 104 selects the RACH sequence so that the RACH sequence candidates are gradually narrowed down in the beam candidate order.
  • W 2 weight
  • any value may be set as the value of C2 i for each beam candidate (i). For example, assuming that the number of beam candidates is 5 and the number of RACH sequence candidates is 100, C2 1 for beam candidate (1) is 50, C2 2 for beam candidate (2) is 40, C2 3 for beam candidate (3) is 30, C2 4 for beam candidate (4) is 20, and C2 5 for beam candidate (5) is 10, so that the value of C2 decreases in order of beam candidates. Is set to be Subsequently, the identifying unit 104 repeats the processing procedure of step S22 in the order of C0 ′ beam candidates (S23).
  • FIGS. 13A and 13B A specific example of the processing procedure of Modification 2 described above will be described with reference to FIGS. 13A and 13B. The points not particularly mentioned may be the same as those in FIG.
  • C2 C0 ′ RACH sequence candidates are selected at the time of the last beam candidate W C0 ′ by the processing procedure of steps S21 to S23.
  • C2 C0 ′ 3
  • RACH sequence candidates S 10 , S 45 , S 74
  • the specifying unit 104 specifies that the reception direction of the RACH signal that is the RACH sequence (S 10 and S 45 ) is the direction of all C0 ′ beam candidates.
  • the specifying unit 104 may limit all the C0 ′ beam candidates to a part of the beam candidates instead of setting all the beam candidates to the reception direction.
  • the identifying unit 104 may select a predetermined number of beam candidates in descending order of the correlation value for each identified RACH sequence, and the selected beam candidates may be set as the reception direction.
  • the specifying unit 104 sets a beam candidate having a correlation value with the specified RACH sequence equal to or greater than a predetermined threshold (Z) as a direction in which the RACH signal of the specified RACH sequence is received. Also good.
  • the reception unit stores a signal of a specific random access sequence received from each of the one or more mobile stations in a storage unit, and the specific unit is applied with a weight corresponding to each of a plurality of reception directions.
  • Multiplying a signal for each of a plurality of reception directions by a weight corresponding to each of the plurality of reception directions to a signal of a specific random access sequence received from each of the one or more mobile stations stored in the storage unit You may make it produce
  • the base station 1 can specify the random access sequence and the reception direction of the signal received from the mobile station 4 by digital signal processing. Further, the mobile station 4 can transmit the RACH signal without being conscious of the direction of the beam on which reception beamforming is performed.
  • LTE Long Term Evolution
  • LTE-A LTE-Advanced
  • SUPER 3G IMT-Advanced
  • 4G 5G
  • Future Radio Access FAA
  • W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access
  • GSM registered trademark
  • CDMA2000 Code Division Multiple Access 2000
  • UMB Ultra Mobile Broadband
  • IEEE 802.11 Wi-Fi
  • IEEE 802.16 WiMAX
  • IEEE 802.20 Ultra-WideBand
  • the present invention may be applied to a Bluetooth (registered trademark), a system using other appropriate systems, and / or a next generation system extended based on these systems.
  • UE is a subscriber station, mobile unit, subscriber unit, wireless unit, remote unit, mobile device, wireless device, wireless communication device, remote device, mobile subscriber station, access terminal, mobile terminal, wireless terminal by those skilled in the art , Remote terminal, handset, user agent, mobile client, client, or some other appropriate terminology.
  • the input / output information or the like may be stored in a specific place (for example, a memory) or may be managed by a management table. Input / output information and the like can be overwritten, updated, or additionally written. The output information or the like may be deleted. The input information or the like may be transmitted to another device.

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Abstract

基地局と、前記基地局と通信する１以上の移動局とを備える無線通信システムにおける基地局であって、前記１以上の移動局の各々から複数のランダムアクセス系列のうち特定のランダムアクセス系列の信号を受信する受信部と、複数の受信方向の各々に対応するウェイトが適用される複数の受信方向ごとの信号と、前記複数のランダムアクセス系列の各々との間の組み合わせにおける相関値を算出し、前記組み合わせにおける相関値を前記複数のランダムアクセス系列ごとに合算することで得られる複数の合計値の大きさに基づいて、前記複数のランダムアクセス系列のうち前記特定のランダムアクセス系列と、前記特定のランダムアクセス系列の信号が受信された受信方向とを特定する特定部と、を有する基地局を提供する。

Description

基地局
　本発明は、基地局に関する。
　Long Term Evolution（ＬＴＥ）では、システム容量の更なる大容量化、データ伝送速度の更なる高速化、無線区間における更なる低遅延化などを実現するために、５Ｇと呼ばれる無線通信方式の検討が進んでいる。５Ｇでは、１０Ｇｂｐｓ以上のスループットを実現しつつ無線区間の遅延を１ｍｓ以下にするという要求条件を満たすために、様々な要素技術の検討が行われている。
　５Ｇでは、ＬＴＥよりも更に高周波数帯を使用することが想定されている。ここで、高周波数帯では伝搬ロスが増大することから、それを補うために、ビーム幅の狭いビームフォーミングを行うＭａｓｓｉｖｅMulti Input Multi Output（ＭＩＭＯ）を適用することが検討されている。ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯは、基地局側に多数（例：１００素子）のアンテナ素子を設置する大規模ＭＩＭＯであり、狭い領域に電界の強さを集中させることができるため、ユーザ間の干渉を小さくすることができる。
　図１Ａは、ＬＴＥ等の従来の基地局が行うビームフォーミングの例を示しており、図１Ｂは、ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯを用いる基地局が行うビームフォーミングの例を示している。ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯでは、図１Ｂに示すように、ビーム幅の狭いビームフォーミングにより、遠方まで無線信号を送信することができるようになる。
株式会社ＮＴＴドコモ、"ドコモ５Ｇホワイトペーパー"、２０１４年９月
　現在、５Ｇの基本的なアーキテクチャとして、ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ基地局が形成するスモールセルをマクロセルにオーバーレイさせるようにして、上位レイヤ（Radio Resource Control（ＲＲＣ）など）の制御信号や低速なユーザデータの送受信はマクロセル側で行い、高速なデータ送受信をスモールセルで行うようなシナリオが提唱されている。本シナリオでは、移動局は、最初に無線リンクを確立する際、マクロセルの基地局との間でランダムアクセス手順を実行する。
　一方、将来的には、制御信号の送受信をスモールセル側でも行えるようにするシナリオや、スモールセルのみで通信が行われるようなシナリオも想定される。これらのシナリオを実現するためには、移動局とＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ基地局との間で直接ランダムアクセス手順を実現するための技術が必要になる。
　ランダムアクセス手順において、ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ基地局は、図２に示すように、移動局から受信するRandom Access Channel（ＲＡＣＨ）信号の到来方向にビームフォーミングを行った上でＲＡＣＨ信号の系列（シーケンス）を特定することが望ましい。しかしながら、ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ基地局は、移動局からＲＡＣＨ信号を受信する前に移動局との間のチャネル情報を把握することは困難であるため、予めＲＡＣＨ信号の到来方向にビームフォーミングを行うことができないという問題がある。なお、本課題は、ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ基地局に限られず、ビームフォーミングを行う基地局全般に発生し得る。
　開示の技術は上記に鑑みてなされたものであって、ランダムアクセス手順において、ＲＡＣＨ信号の系列を特定すると共に、ＲＡＣＨ信号の受信方向を特定することが可能な技術を提供することを目的とする。
　開示の技術の基地局は、基地局と、前記基地局と通信する１以上の移動局とを備える無線通信システムにおける基地局であって、前記１以上の移動局の各々から複数のランダムアクセス系列のうち特定のランダムアクセス系列の信号を受信する受信部と、複数の受信方向の各々に対応するウェイトが適用される複数の受信方向ごとの信号と、前記複数のランダムアクセス系列の各々との間の組み合わせにおける相関値を算出し、前記組み合わせにおける相関値を前記複数のランダムアクセス系列ごとに合算することで得られる複数の合計値の大きさに基づいて、前記複数のランダムアクセス系列のうち前記特定のランダムアクセス系列と、前記特定のランダムアクセス系列の信号が受信された受信方向とを特定する特定部と、を有する。
　開示の技術によれば、ランダムアクセス手順において、ＲＡＣＨ信号の系列を特定すると共に、ＲＡＣＨ信号の受信方向を特定することが可能な技術が提供される。
ビームフォーミングの例を示す図である。 ビームフォーミングの例を示す図である。 課題を説明するための図である。 実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 実施の形態に係る基地局の機能構成例を示す図である。 実施の形態に係る基地局のハードウェア構成例を示す図である。 ＲＡＣＨシーケンス及び受信方向を特定する処理手順の一例を示すフローチャートである。 ビーム候補を示す図である。 ｘｙ面でのビーム角度と、ｙｚ面でのビーム角度を示す図である。 信号処理フローの一例を示す図である。 ＲＡＣＨシーケンス及び受信方向を特定する処理手順の具体例を説明するための図である。 ＲＡＣＨシーケンス及び受信方向を特定する処理手順の具体例を説明するための図である。 ＲＡＣＨシーケンス及び受信方向を特定する処理手順（変形例１）の一例を示すフローチャートである。 選択されたビーム候補を示す図である。 ＲＡＣＨシーケンス及び受信方向を特定する処理手順（変形例２）の一例を示すフローチャートである。 ＲＡＣＨシーケンス及び受信方向を特定する処理手順（変形例２）の具体例を説明するための図である。 ＲＡＣＨシーケンス及び受信方向を特定する処理手順（変形例２）の具体例を説明するための図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。例えば、本実施の形態に係る無線通信システムはＬＴＥ又は５Ｇに準拠した方式のシステムを想定しているが、本発明はＬＴＥ又は５Ｇに限定されるわけではなく、他の方式にも適用可能である。
　＜システム構成＞
　図３は、実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。実施の形態に係る無線通信システムは、ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯをサポートする基地局１と、マクロセルを形成する基地局２と、中央制御局３と、移動局４とを含む。基地局１は、多数のアンテナ素子を有しており、ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯセル（ＭＭセル）を形成している。なお、ＭＭセルとは、基地局１から送信される多数のビームにより形成されるセルを意図している。ＭＭセルでは、例えば５ＧＨｚ以上で帯域幅が１００ＭＨｚ以上のバンド等を用いることで、マクロセルよりも高速な通信を実現することができる。
　基地局２はＭＭセルよりカバレッジが広いマクロセルを形成する。マクロセルは、ＬＴＥ（LTE-Advanced（ＬＴＥ－Ａ）を含む）のセルを想定しているが、これに限られず、無線ＬＡＮ等のＬＴＥ以外の無線技術を用いたセルであってもよい。すなわち、本実施の形態では、ＬＴＥのセル、無線ＬＡＮのセル等と、ＭＭセルとがオーバーラップするように配置されている。
　中央制御局３は、基地局１及び基地局２を集中制御する機能を有している。例えば、中央制御局３は、基地局１及び基地局２が有する無線リソースのスケジューリング、上位レイヤ（例えばＲＲＣレイヤ等）の制御等を行う。
　移動局４は、基地局１又は基地局２と通信を行う機能を有する。本実施の形態では２つ以上の移動局４を有していてもよい。また、移動局４は、通信を開始する際に、基地局１との間でランダムアクセス手順を行う機能を有する。また、移動局４は、基地局１又は基地局２のいずれか一方と通信する機能を有していてもよいし、基地局１及び基地局２と同時に通信を行う機能（Multiple Connectivity）を有していてもよい。
　従来のＬＴＥでは、移動局４は、マクロセルの基地局２との間で無線リンクを確立する際に、ランダムアクセス手順を行う。移動局４は、セル内に予め用意された複数のＲＡＣＨシーケンス（ＲＡＣＨ系列）候補からランダムに選択したＲＡＣＨシーケンスの信号（ランダムアクセスプリアンブルやメッセージ１とも呼ばれる）を基地局２に送信することで、ランダムアクセス手順を開始する。
　本実施の形態でも、従来のＬＴＥと同様、移動局４は、基地局１との間で無線リンクを確立する際に、ＭＭセル内に予め用意された複数のＲＡＣＨシーケンス候補からランダムに選択したＲＡＣＨシーケンスの信号（以下、「ＲＡＣＨ信号」と呼ぶ）を基地局１に送信する前提とする。
　なお、本実施の形態は、図３に示すようにマクロセルとＭＭセルとがオーバーラップしている無線通信システムのみならず、ＭＭセル単独で通信を行う無線通信システム（例えば、基地局１のみを有する無線通信システム）においても適用可能である。
　＜機能構成＞
　図４は、実施の形態に係る基地局の機能構成例を示す図である。図４に示すように、基地局１は、信号送信部１０１、信号受信部１０２、受信電力測定部１０３、及び特定部１０４を有する。図４は、本実施の形態における主要な機能部のみを示すものであり、本無線通信システムで用いられる通信方式に準拠した動作を行うための図示しない機能も有するものである。ただし、以下で説明する基地局の処理の一部（例：特定の１つの実施例、変形例のみ等）を実行可能としてもよい。
　信号送信部１０１は、基地局１から送信すべき上位レイヤの信号から物理レイヤの信号を生成し、生成された信号を無線送信する機能を有する。また、信号送信部１０１は、ビームフォーミング（送信ビームフォーミング）を行うことで、特定の方向に向けて信号を無線送信する機能を有する。信号受信部１０２は、移動局４から物理レイヤの信号を受信し、受信した信号からより上位のレイヤの信号を取得する機能を有する。信号受信部１０２は、ビームフォーミング（受信ビームフォーミング）を行うことで、特定の方向にビームを向けて信号を受信する機能を有する。また、信号受信部１０２は、受信した信号をメモリ等の記憶部に記憶する機能を有する。
　受信電力測定部１０３は、信号受信部１０２で受信される信号の受信電力を測定する機能を有する。また、受信電力測定部１０３は、ビームフォーミングにより特定の方向から受信される信号の受信電力を測定する機能を有する。
　特定部１０４は、移動局４から受信するＲＡＣＨ信号のＲＡＣＨシーケンス（ＲＡＣＨ系列と同義）及びＲＡＣＨ信号の受信方向を特定する機能を有する。また、特定部１０４は、ビームフォーミングによる複数の受信方向ごとに受信される信号と、複数のＲＡＣＨシーケンスの各々との間の組み合わせにおける相関値を算出し、当該組み合わせにおける相関値を複数のＲＡＣＨシーケンスごとに合算することで得られる複数の合計値の大きさに基づいて、移動局４から送信された特定のＲＡＣＨシーケンスと、当該特定のＲＡＣＨシーケンスの信号が受信された受信方向とを特定する機能を有する。
　以上説明した基地局１の機能構成は、全体をハードウェア回路（例えば、１つ又は複数のＩＣチップ）で実現してもよいし、一部をハードウェア回路で構成し、その他の部分をＣＰＵとプログラムとで実現してもよい。
　図５は、実施の形態に係る基地局のハードウェア構成の一例を示す図である。図５は、図４よりも実装例に近い構成を示している。図５に示すように、基地局１は、無線信号に関する処理を行うRadio Frequency（ＲＦ）モジュール２０１と、ベースバンド信号処理を行うBase Band（ＢＢ）処理モジュール２０２と、上位レイヤ等の処理を行う装置制御モジュール２０３と、ネットワークと接続するためのインタフェースである通信ＩＦ２０４とを有する。
　ＲＦモジュール２０１は、ＢＢ処理モジュール２０２から受信したデジタルベースバンド信号に対して、Digital-to-Analog（Ｄ／Ａ）変換、変調、周波数変換、及び電力増幅等を行うことでアンテナから送信すべき無線信号を生成する。また、受信した無線信号に対して、周波数変換、Analog to Digital（Ａ／Ｄ）変換、復調等を行うことでデジタルベースバンド信号を生成し、ＢＢ処理モジュール２０２に渡す。ＲＦモジュール２０１は、例えば、図４に示す信号送信部１０１の一部、信号受信部１０２の一部を含む。
　ＢＢ処理モジュール２０２は、ＩＰパケットとデジタルベースバンド信号とを相互に変換する処理を行う。Digital Signal Processor（ＤＳＰ）２１２は、ＢＢ処理モジュール２０２における信号処理を行うプロセッサである。メモリ２２２は、ＤＳＰ２１２のワークエリアとして使用される。ＢＢ処理モジュール２０２は、例えば、図４に示す信号送信部１０１の一部、信号受信部１０２の一部、受信電力測定部１０３及び特定部１０４を含む。
　装置制御モジュール２０３は、ＩＰレイヤのプロトコル処理、Operation and Maintenance（ＯＡＭ）処理等を行う。プロセッサ２１３は、装置制御モジュール２０３が行う処理を行うプロセッサである。メモリ２２３は、プロセッサ２１３のワークエリアとして使用される。補助記憶装置２３３は、例えばＨＤＤ等であり、基地局１自身が動作するための各種設定情報等が格納される。
　＜処理手順＞
　続いて、基地局１が、移動局４から受信したＲＡＣＨ信号のＲＡＣＨシーケンスを特定すると共に、ＲＡＣＨ信号の受信方向（ＲＡＣＨ信号を受信したビームの方向）を特定する際の具体的な処理手順について説明する。
　本実施の形態では、基地局１の信号受信部１０２は、移動局４から受信したＲＡＣＨ信号をメモリ等の記憶部に格納しておくようにする。基地局１の特定部１０４は、記憶部に一旦格納されたＲＡＣＨ信号に対してビームフォーミング等のデジタル信号処理を行うことで、ＲＡＣＨシーケンスの特定及びＲＡＣＨ信号の受信方向を特定する。
　図６は、ＲＡＣＨシーケンス及び受信方向を特定する処理手順の一例を示すフローチャートである。以下、移動局４がＭＭセル内で選択可能なＲＡＣＨシーケンス候補の数は「Ｃ１」個であるとして説明する。
　ステップＳ１１で、特定部１０４は、信号受信部１０２で受信されたＲＡＣＨ信号に対して、Ｃ０個のビーム候補（受信ビームフォーミングを行う方向）の各々に対応するウェイト（Ｗ）を乗算することで、ＲＡＣＨ信号に対して受信ビームフォーミングを行う。なお、ビーム候補に対応するウェイト（Ｗ）とは、基地局１の全アンテナ素子の各々で受信されたＲＡＣＨ信号に乗算するウェイト量であり、ステアリングベクトルとも呼ばれる。
　図７ＡにＣ０個のビーム候補の例を示す。本実施の形態では、各ビーム候補の方向及びビーム候補の数については任意であるが、例えば、アンテナ面から水平方向及び垂直方向に所定の間隔の角度で離散的にビーム候補を設けるようにしてもよい。図７Ｂは、ｘｙ面（アンテナ面に対して水平方向）でのビーム角度（φ）と、ｙｚ面（アンテナ面に対して垂直方向）でのビーム角度（θ）を表している。例えば、φ＝０～１８０°、θ＝０～１８０°として、φ及びθ方向にそれぞれ１０°おきに離散的にビーム候補を設けるようにしてもよい。この場合、ビーム候補数は１８×１８＝３２４通り（Ｃ０＝３２４）になる。また、例えば、φ＝０～１８０°、θ＝０～１８０°として、φ及びθ方向にそれぞれ５°おきにビーム候補を設けるようにしてもよい。この場合、ビーム候補数は３６×３６＝１２９６通り（Ｃ０＝１２９６）になる。
　続いて、特定部１０４は、Ｃ０個のビーム候補毎のＲＡＣＨ信号（各ビーム候補に対応するウェイトが乗算されたＲＡＣＨ信号）と、Ｃ１個のＲＡＣＨシーケンス候補との組み合わせそれぞれについて相関値（ρ）を算出し、ビーム候補毎に、相関値が高い順に所定の個数（Ｃ２個）のＲＡＣＨシーケンス候補を選択する。なお、ビーム候補のＲＡＣＨ信号とＲＡＣＨシーケンス候補との相関値を算出することは、ビーム候補のＲＡＣＨ信号とＲＡＣＨシーケンス候補のレプリカ信号との相関値を算出することである。
　ステップＳ１２で、特定部１０４は、各ビーム候補でＣ２個ずつ選択されたＲＡＣＨシーケンス候補の相関値を、ＲＡＣＨシーケンス候補ごとに合算する。
　ステップＳ１３で、特定部１０４は、ステップＳ１２で算出されたＲＡＣＨシーケンス候補ごとの相関値の合計値のうち、合計値が所定の閾値（Ｘ）以上であるＲＡＣＨシーケンス候補を選択することで、移動局４から受信したＲＡＣＨシーケンスを特定する。なお、特定部１０４は、合計値が所定の閾値（Ｘ）以上であるＲＡＣＨシーケンス候補を選択することに代えて、合計値が大きい順に所定の個数のＲＡＣＨシーケンス候補を選択することで、移動局４から受信したＲＡＣＨシーケンスを特定するようにしてもよい。
　また、特定部１０４は、当該特定されたＲＡＣＨシーケンスの相関値の合計値に含まれる個々の相関値に対応するビーム候補を、当該特定されたＲＡＣＨシーケンスのＲＡＣＨ信号を受信した方向として特定する。例えば、ＲＡＣＨシーケンス（Ｓ３０）の相関値の合計値は、ビーム候補（１０）とＲＡＣＨシーケンス（Ｓ３０）の間の相関値及びビーム候補（２０）とＲＡＣＨシーケンス（Ｓ３０）の間の相関値とを合計したものである場合、ビーム候補（１０）とビーム候補（２０）を、ＲＡＣＨシーケンス（Ｓ３０）のＲＡＣＨ信号を受信した方向として特定する。なお、特定部１０４は、当該特定されたＲＡＣＨシーケンスとの間の相関値が所定の閾値（Ｙ）以下（未満）であるビーム候補については、当該特定されたＲＡＣＨシーケンスのＲＡＣＨ信号を受信した方向に含めないようにしてもよい。例えば、ＲＡＣＨシーケンス（Ｓ３０）の相関値の合計値は、ビーム候補（１０）とＲＡＣＨシーケンス（Ｓ３０）の間の相関値及びビーム候補（２０）とＲＡＣＨシーケンス（Ｓ３０）の間の相関値とを合計したものであるものの、ビーム候補（２０）とＲＡＣＨシーケンス（Ｓ３０）の間の相関値が所定の閾値（Ｙ）より低い場合、ビーム候補（１０）のみを、ＲＡＣＨシーケンス（Ｓ３０）のＲＡＣＨ信号を受信した方向として特定する。これは、特定されたＲＡＣＨシーケンスとの相関値が低いビーム候補が、ＲＡＣＨ信号を受信した方向に含まれてしまうことを避けるためである。
　以上説明したステップＳ１１～ステップＳ１３の処理手順に該当する信号処理フローの一例を図８に示す。ステップＳ１１で説明したＣ０個のビーム候補の各々に対応するウェイト（Ｗ）は、図８のＷ１～ＷＣ０に該当する。Ｃ１個のＲＡＣＨシーケンスの候補は、図８のＳ１～ＳＣ１に該当する。
　続いて、ステップＳ１１～ステップＳ１３の処理手順の具体例を、図９Ａ及び図９Ｂを用いて説明する。図９Ａの例では、ＲＡＣＨシーケンス候補の数はＳ１～Ｓ１００までの１００（Ｃ１＝１００）である前提とする。また、図９Ａの例では、各ビーム候補を区別して表現するために、各ビーム候補に対応するウェイト（Ｗ１～ＷＣ０）を用いて「ビーム候補（Ｗ１～ＷＣ０）」と表現する。また、図９Ａの例では、１以上の移動局４から同時に１以上のＲＡＣＨ信号が送信されている前提とする。
　ステップＳ１１の処理手順により、図９Ａに示すように、ビーム候補Ｗ１～ＷＣ０ごとに、相関値が高い順にＣ２個（例えば１０個など）のＲＡＣＨシーケンス候補が選択される。例えば、ビーム候補（Ｗ１）については、Ｃ２個のＲＡＣＨシーケンス候補としてＳ２～Ｓ１００が選択され、選択された各ＲＡＣＨシーケンス候補とビーム候補（Ｗ１）のＲＡＣＨ信号との間のそれぞれの相関値は、ρ１，２～ρ１，１００であることが示されている。なお、図９Ａにおいて、選択されたＲＡＣＨシーケンス候補は「Ｓ２～Ｓ１００」と図示されているが、Ｓ２～Ｓ１００までの９９個のＲＡＣＨシーケンスが選択されていることを意図しているのではなく、Ｓ２～Ｓ１００までのＲＡＣＨシーケンスの中でＣ２個のＲＡＣＨシーケンスが選択されていることを意図している。例えば、Ｃ２＝５であると仮定した場合、Ｓ２、Ｓ２５、Ｓ５５、Ｓ９０、Ｓ１００のように５個のＲＡＣＨシーケンスが選択されていることを意図している。
　続いて、ステップＳ１２の処理手順により、ＲＡＣＨシーケンス候補ごとに相関値が合算される。図９Ｂの例では、ＲＡＣＨシーケンス候補（Ｓ１）との間で相関値が高いビーム候補（Ｗ２）及びビーム候補（ＷＣ０）のそれぞれの相関値（ρ２，１）及び（ρＣ０，１）が合計されている。他のＲＡＣＨシーケンス候補（Ｓ２、・・・、Ｓ９０、Ｓ９２、Ｓ９５、Ｓ１００）についても同様である。
　続いて、ステップＳ１３の処理手順により、相関値の合計が所定の閾値（Ｘ）以上であるＲＡＣＨシーケンス候補が選択される。図９Ｂの例では、相関値の合計が所定の閾値（Ｘ）以上であるＲＡＣＨシーケンス候補は、Ｓ１、Ｓ９０、及びＳ１００である。従って、特定部１０４は、３つのＲＡＣＨシーケンス候補（Ｓ１、Ｓ９０、及びＳ１００）を、複数の移動局４から受信したＲＡＣＨシーケンスとして特定する。
　また、特定されたＲＡＣＨシーケンス（Ｓ１）は、ビーム候補（Ｗ２）及びビーム候補（ＷＣ０）のそれぞれの相関値が合計されている。従って、特定部１０４は、ＲＡＣＨシーケンス（Ｓ１）であるＲＡＣＨ信号の受信方向は、ビーム候補（Ｗ２）及びビーム候補（ＷＣ０）の方向であると特定する。同様に、特定されたＲＡＣＨシーケンス（Ｓ９０）は、ビーム候補（Ｗ１）及びビーム候補（ＷＣ０）のそれぞれの相関値が合計されている。従って、特定部１０４は、ＲＡＣＨシーケンス（Ｓ９０）であるＲＡＣＨ信号の受信方向は、ビーム候補（Ｗ１）及びビーム候補（ＷＣ０）の方向であると特定する。また、特定されたＲＡＣＨシーケンス（Ｓ１００）は、ビーム候補（Ｗ１）の相関値が合計されている。従って、特定部１０４は、ＲＡＣＨシーケンス（Ｓ１００）であるＲＡＣＨ信号の受信方向は、ビーム候補（Ｗ１）の方向であると特定する。
　（変形例１）
　以上説明した処理手順では、全ビーム候補の各々について全てのＲＡＣＨシーケンス候補との相関値を算出することになるため、計算量が膨大になってしまう。例えば、ビーム候補数（Ｃ０）が３２４であり、ＲＡＣＨシーケンス候補の数（Ｃ１）が１００である場合、３２４００通りの組み合わせについて相関値を算出する必要がある。
　そこで、変形例１では、全ビーム候補の各々について全てのＲＡＣＨシーケンス候補との相関値を算出するのではなく、受信電力が大きいビーム候補に絞ってＲＡＣＨシーケンス候補との相関値を算出するようにする。
　図１０は、ＲＡＣＨシーケンス及び受信方向を特定する処理手順（変形例１）の一例を示すフローチャートである。
　ステップＳ１０で、受信電力測定部１０３は、ビーム候補毎の受信電力を測定する。より具体的には、受信電力測定部１０３は、信号受信部１０２で受信されたＲＡＣＨ信号に対して、Ｃ０個のビーム候補（受信ビームフォーミングを行う方向）の各々に対応するウェイト（Ｗ）を乗算し、ウェイトが乗算されたＲＡＣＨ信号の受信電力を測定する。続いて、受信電力測定部１０３は、受信電力が所定の閾値以上であるビーム候補（Ｃ０´個）を選択する。図１１は、選択されたビーム候補の例を示している。
　続いて、特定部１０４は、ステップＳ１０の処理手順で選択されたビーム候補（Ｃ０´個）に対して、ステップＳ１１～ステップＳ１３の処理手順を行う。ステップＳ１１～ステップＳ１３の処理手順は、図６と同一であるため説明は省略する。
　以上説明した変形例１により、ＲＡＣＨシーケンス及びＲＡＣＨ信号の受信方向を特定する処理における計算量を削減することが可能になり、ＲＡＣＨシーケンス及びＲＡＣＨ信号の受信方向を迅速に特定することが可能になる。
　（変形例２）
　図６のステップＳ１１の処理手順では、特定部１０４は、ビーム候補毎のＲＡＣＨ信号と、Ｃ１個のＲＡＣＨシーケンス候補の相関値（ρ）を算出し、ビーム候補毎に、相関値が高い順に所定の個数（Ｃ２個）のＲＡＣＨシーケンス候補を選択した。一方、変形例２では、特定部１０４は、ビーム候補順にＲＡＣＨシーケンス候補を徐々に絞っていくことで、最終的に所定の数のＲＡＣＨシーケンス候補を選択するようにする。つまり、図６のステップＳ１１の処理手順では、特定部１０４は、ビーム候補毎に並列に選択処理を行うことができるが、変形例２では、特定部１０４は、ビーム候補毎にシーケンシャルに選択処理を行うことになる。
　図１２は、ＲＡＣＨシーケンス及び受信方向を特定する処理手順（変形例２）の一例を示すフローチャートである。なお、図１２において、ｉ＝１～Ｃ０´である。また、各ビーム候補（１～Ｃ０´）が実際にどの受信方向を示すのかについては、任意に対応づけられていてよい。なお、ステップＳ１０の処理手順及びステップＳ１３の処理手順は、それぞれ図１０のステップＳ１０及び図６のステップＳ１３の処理手順と同一であるため説明は省略する。ステップＳ１０の処理手順は、受信電力を用いてビーム候補を予め絞る処理に該当するため、計算量の増加が許容される場合は省略されてもよい。
　ステップＳ２１で、特定部１０４は、信号受信部１０２で受信されたＲＡＣＨ信号に対して、最初のビーム候補（１）に対応するウェイト（Ｗ１）を乗算することで受信ビームフォーミングを行う。続いて、特定部１０４は、ビーム候補（１）のＲＡＣＨ信号（ウェイトＷ１が乗算されたＲＡＣＨ信号）と、Ｃ１個のＲＡＣＨシーケンス候補の各々との相関値（ρ）を算出し、相関値が高い順に所定の個数（Ｃ２１個）のＲＡＣＨシーケンス候補を選択する。
　ステップＳ２２で、特定部１０４は、信号受信部１０２で受信されたＲＡＣＨ信号に対して、次のビーム候補（２）に対応するウェイト（Ｗ２）を乗算することで受信ビームフォーミングを行う。続いて、特定部１０４は、ビーム候補（２）のＲＡＣＨ信号と、最初のビーム候補（１）で選択されたＣ２１個のＲＡＣＨシーケンス候補の各々との相関値（ρ）を算出し、相関値が高い順に所定の個数（Ｃ２２個）のＲＡＣＨシーケンス候補を選択する。ここで、Ｃ２２＜Ｃ２１である。つまり、特定部１０４は、ビーム候補順にＲＡＣＨシーケンス候補が徐々に絞られるようにＲＡＣＨシーケンスを選択していく。ビーム候補（ｉ）ごとのＣ２ｉの値にはどのような値が設定されていてもよい。例えば、ビーム候補数が５本であり、ＲＡＣＨシーケンス候補が１００個である場合を仮定すると、ビーム候補（１）に対するＣ２１は５０であり、ビーム候補（２）に対するＣ２２は４０であり、ビーム候補（３）に対するＣ２３は３０であり、ビーム候補（４）に対するＣ２４は２０であり、ビーム候補（５）に対するＣ２５は１０であるというように、ビーム候補順にＣ２の値が小さくなるように設定される。続いて、特定部１０４は、ステップＳ２２の処理手順を、Ｃ０´個のビーム候補順に繰り返し行う（Ｓ２３）。
　ステップＳ２４で、特定部１０４は、最終的に選択されたＣ２ＣＯ´個のＲＡＣＨシーケンス候補の各々と、全てのビーム候補（Ｃ０´個）との間の相関値を合算する。例えば、ビーム候補数が５本（Ｃ０´＝５）であり、最後のビーム候補（５）の処理が完了した時点で、Ｓ１０、Ｓ２０、及びＳ３０のＲＡＣＨシーケンス候補が選択されていたと仮定する。この場合、特定部１０４は、ビーム候補（１～５）の各々とＲＡＣＨシーケンス候補（Ｓ１０）との相関値を合算する。同様に、ビーム候補（１～５）の各々とＲＡＣＨシーケンス候補（Ｓ２０）との相関値を合算し、ビーム候補（１～５）の各々とＲＡＣＨシーケンス候補（Ｓ３０）との相関値を合算する。
　以上説明した変形例２の処理手順の具体例を、図１３Ａ及び図１３Ｂを用いて説明する。特に言及しない点については図９と同一でよい。
　ステップＳ２１～Ｓ２３の処理手順により、図１３Ａに示すように、最後のビーム候補ＷＣ０´の時点でＣ２Ｃ０´個のＲＡＣＨシーケンス候補が選択される。図１３Ａの例では、Ｃ２Ｃ０´＝３であり、ＲＡＣＨシーケンス候補（Ｓ１０、Ｓ４５、Ｓ７４）が最終的に選択されたとする。
　続いて、ステップＳ２４の処理手順により、図１３Ｂに示すように、ビーム候補（１～Ｃ０´）の各々とＲＡＣＨシーケンス候補（Ｓ１０）との間の全ての相関値ρ１，１０～ρＣ０´，１０が合算される。同様に、ビーム候補（１～Ｃ０´）の各々とＲＡＣＨシーケンス候補（Ｓ４５）との間の全ての相関値ρ１，４５～ρＣ０´，４５が合算され、ビーム候補（１～Ｃ０´）の各々とＲＡＣＨシーケンス候補（Ｓ７４）との間の全ての相関値ρ１，７４～ρＣ０´，７４が合算される。
　続いて、ステップＳ１３の処理手順により、相関値の合計が所定の閾値（Ｘ）以上であるＲＡＣＨシーケンス候補が選択される。図１３Ｂの例では、相関値の合計が所定の閾値（Ｘ）以上であるＲＡＣＨシーケンス候補は、Ｓ１０及びＳ４５である。従って、特定部１０４は、２つのＲＡＣＨシーケンス候補（Ｓ１０及びＳ４５）を、複数の移動局４から受信したＲＡＣＨシーケンスとして特定する。
　また、変形例２では、特定された２つのＲＡＣＨシーケンス（Ｓ１０及びＳ４５）は、Ｃ０´個の全てのビーム候補のそれぞれの相関値が合計されている。従って、特定部１０４は、ＲＡＣＨシーケンス（Ｓ１０及びＳ４５）であるＲＡＣＨ信号の受信方向は、Ｃ０´個の全てのビーム候補の方向であると特定する。なお、特定部１０４は、Ｃ０´個の全てのビーム候補を受信方向にするのではなく、一部のビーム候補に限定するようにしてもよい。例えば、特定部１０４は、特定されたＲＡＣＨシーケンスごとに、相関値が大きい順に所定の個数のビーム候補を選択し、選択したビーム候補を受信方向とするようにしてもよい。また、特定部１０４は、特定されたＲＡＣＨシーケンスとの間の相関値が所定の閾値（Ｚ）以上であるビーム候補を、当該特定されたＲＡＣＨシーケンスのＲＡＣＨ信号を受信した方向とするようにしてもよい。
　以上説明した変形例２により、本実施の形態では、ＲＡＣＨシーケンス及びＲＡＣＨ信号の受信方向を特定する処理を様々な方法で行うことが可能になる。
　＜まとめ＞
　以上、実施の形態によれば、基地局と、前記基地局と通信する１以上の移動局とを備える無線通信システムにおける基地局であって、前記１以上の移動局の各々から複数のランダムアクセス系列のうち特定のランダムアクセス系列の信号を受信する受信部と、複数の受信方向の各々に対応するウェイトが適用される複数の受信方向ごとの信号と、前記複数のランダムアクセス系列の各々との間の組み合わせにおける相関値を算出し、前記組み合わせにおける相関値を前記複数のランダムアクセス系列ごとに合算することで得られる複数の合計値の大きさに基づいて、前記複数のランダムアクセス系列のうち前記特定のランダムアクセス系列と、前記特定のランダムアクセス系列の信号が受信された受信方向とを特定する特定部と、を有する基地局が提供される。この基地局１により、ランダムアクセス手順において、ＲＡＣＨ信号の系列を特定すると共に、ＲＡＣＨ信号の受信方向を特定することが可能な技術が提供される。
　また、前記複数の受信方向の各々に対応するウェイトが適用される複数の受信方向ごとの信号は、該複数の受信方向ごとの信号のうち受信電力が所定の閾値以上の信号である、ようにしてもよい。これにより、ＲＡＣＨシーケンス及びＲＡＣＨ信号の受信方向を特定する処理における計算量を削減することが可能になり、ＲＡＣＨシーケンス及びＲＡＣＨ信号の受信方向を迅速に特定することが可能になる。
　また、前記特定部は、前記組み合わせにおける相関値を前記複数のランダムアクセス系列ごとに合算することで得られる複数の合計値のうち、合計値の大きさが所定の閾値以上であるか否かを判断することで、前記複数のランダムアクセス系列のうち前記特定のランダムアクセス系列と、前記特定のランダムアクセス系列の信号が受信された受信方向とを特定する、ようにしてもよい。基地局１は、移動局４から送信された信号のランダムアクセス系列を特定することができる。
　また、前記特定部は、前記組み合わせにおける相関値を前記複数のランダムアクセス系列ごとに合算することで得られる複数の合計値のうち、合計値が大きい順にランダムアクセス系列を所定の個数選択することで、前記複数のランダムアクセス系列のうち前記特定のランダムアクセス系列と、前記特定のランダムアクセス系列の信号が受信された受信方向とを特定する、ようにしてもよい。これにより、基地局１は、移動局４から送信された信号のランダムアクセス系列を特定することができる。
　また、前記特定部は、複数の受信方向の各々に対応するウェイトが適用される複数の受信方向ごとの信号のうち、所定の受信方向の信号と前記複数のランダムアクセス系列の各々との間の組み合わせにおける相関値を算出し、該組み合わせにおける相関値のうち相関値が大きい順に所定の数のランダムアクセス系列を選択する手順を、該複数の受信方向ごとの信号に対して順に繰り返すことでランダムアクセス系列の候補を絞り込み、絞り込まれた候補のランダムアクセス系列ごとに相関値を合計することで得られる合計値の大きさに基づいて、前記複数のランダムアクセス系列のうち前記特定のランダムアクセス系列と、前記特定のランダムアクセス系列の信号が受信された受信方向とを特定する、ようにしてもよい。これにより、基地局１は、シーケンシャルに処理を行うことで、移動局４から送信された信号のランダムアクセス系列を特定することができる。
　また、複数の受信方向の各々は、当該基地局における信号受信面に対して、水平方向及び垂直方向を所定の間隔の角度に等分することで決定される複数の受信方向の各々であるようにしてもよい。これにより、ビームフォーミングを行う方向を予め定めておくことができる。
　また、前記受信部は、前記１以上の移動局の各々から受信する特定のランダムアクセス系列の信号を記憶部に記憶し、前記特定部は、複数の受信方向の各々に対応するウェイトが適用される複数の受信方向ごとの信号を、前記記憶部に記憶された前記１以上の移動局の各々から受信する特定のランダムアクセス系列の信号に複数の受信方向の各々に対応するウェイトを乗算することで生成するようにしてもよい。これにより、基地局１は、デジタル信号処理により、移動局４から受信した信号のランダムアクセス系列及び受信方向を特定することが可能になる。また、移動局４は、受信ビームフォーミングが行われるビームの向きを意識せずに、ＲＡＣＨ信号を送信することが可能になる。
　＜実施形態の補足＞
　以上、本発明の実施の形態で説明する各装置（基地局１）の構成は、ＣＰＵとメモリを備える当該装置において、プログラムがＣＰＵ（プロセッサ）により実行されることで実現される構成であってもよいし、本実施の形態で説明する処理のロジックを備えたハードウェア回路等のハードウェアで実現される構成であってもよいし、プログラムとハードウェアが混在していてもよい。
　情報の通知は、本明細書で説明した態様／実施形態に限られず、他の方法で行われてもよい。例えば、情報の通知は、物理レイヤシグナリング（例えば、Downlink　Control　Information（ＤＣＩ）、Uplink　Control　Information（ＵＣＩ））、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣシグナリング、ＭＡＣシグナリング、ブロードキャスト情報（Master　Information　Block（ＭＩＢ）、System　Information　Block（ＳＩＢ）））、その他の信号又はこれらの組み合わせによって実施されてもよい。また、ＲＲＣメッセージは、ＲＲＣシグナリングと呼ばれてもよい。また、ＲＲＣメッセージは、例えば、ＲＲＣ接続セットアップ（RRC Connection Setup）メッセージ、ＲＲＣ接続再構成（RRC Connection Reconfiguration）メッセージなどであってもよい。
　本明細書で説明した各態様／実施形態は、Long　Term　Evolution（ＬＴＥ）、LTE-Advanced（ＬＴＥ－Ａ）、ＳＵＰＥＲ　３Ｇ、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ、４Ｇ、５Ｇ、Future　Radio　Access（ＦＲＡ）、Ｗ－ＣＤＭＡ（登録商標）、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ２０００、Ultra　Mobile　Broadband（ＵＭＢ）、ＩＥＥＥ　８０２．１１（Ｗｉ－Ｆｉ）、ＩＥＥＥ　８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ　８０２．２０、Ultra-WideBand（ＵＷＢ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、その他の適切なシステムを利用するシステム及び／又はこれらに基づいて拡張された次世代システムに適用されてもよい。
　判定又は判断は、１ビットで表される値（０か１か）によって行われてもよいし、真偽値（Boolean：trueまたはfalse）によって行われてもよいし、数値の比較（例えば、所定の値との比較）によって行われてもよい。
　なお、本明細書で説明した用語及び／又は本明細書の理解に必要な用語については、同一の又は類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。例えば、チャネル及び／又はシンボルは信号（シグナル）であってもよい。また、信号はメッセージであってもよい。
　ＵＥは、当業者によって、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、またはいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。
　本明細書で説明した各態様／実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、所定の情報の通知（例えば、「Ｘであること」の通知）は、明示的に行うものに限られず、暗黙的（例えば、当該所定の情報の通知を行わない）ことによって行われてもよい。
　本明細書で使用する「判断(determining)」、「決定(determining)」という用語は、多種多様な動作を包含する場合がある。「判断」、「決定」は、例えば、計算(calculating)、算出(computing)、処理(processing)、導出(deriving)、調査(investigating)、探索(looking up)（例えば、テーブル、データベースまたは別のデータ構造での探索）、確認(ascertaining)した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、受信(receiving)（例えば、情報を受信すること）、送信(transmitting)(例えば、情報を送信すること)、入力(input)、出力(output)、アクセス(accessing)（例えば、メモリ中のデータにアクセスすること）した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、解決(resolving)、選択(selecting)、選定(choosing)、確立(establishing)、比較(comparing)などした事を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。つまり、「判断」「決定」は、何らかの動作を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。
　本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。
　また、本明細書で説明した各態様／実施形態の処理手順、シーケンスなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書で説明した方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。
　入出力された情報等は特定の場所（例えば、メモリ）に保存されてもよいし、管理テーブルで管理してもよい。入出力される情報等は、上書き、更新、または追記され得る。出力された情報等は削除されてもよい。入力された情報等は他の装置へ送信されてもよい。
　所定の情報の通知（例えば、「Ｘであること」の通知）は、明示的に行うものに限られず、暗黙的（例えば、当該所定の情報の通知を行わない）ことによって行われてもよい。
　本明細書で説明した情報、信号などは、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、上記の説明全体に渡って言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップなどは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。
　以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、開示される発明はそのような実施形態に限定されず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。上記の説明における項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に（矛盾しない限り）適用されてよい。機能ブロック図における機能部又は処理部の境界は必ずしも物理的な部品の境界に対応するとは限らない。複数の機能部の動作が物理的には１つの部品で行われてもよいし、あるいは１つの機能部の動作が物理的には複数の部品により行われてもよい。実施の形態で述べたシーケンス及びフローチャートは、矛盾の無い限り順序を入れ替えてもよい。処理説明の便宜上、基地局１は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウェアで、ソフトウェアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明の実施の形態に従って基地局１が有するプロセッサにより動作するソフトウェアは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク（ＨＤＤ）、リムーバブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、データベース、サーバその他の適切な如何なる記憶媒体に保存されてもよい。
　なお、実施の形態において、信号受信部１０２は、受信部の一例である。ＲＡＣＨシーケンスは、ランダムアクセス系列の一例である。
　本国際特許出願は２０１６年３月１１日に出願した日本国特許出願第２０１６－０４８７５６号に基づきその優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１６－０４８７５６号の全内容を本願に援用する。
１、２　基地局
３　中央制御局
４　移動局
１０１　信号送信部
１０２　信号受信部
１０３　受信電力測定部
１０４　特定部
２０１　ＲＦモジュール
２０２　ＢＢ処理モジュール
２０３　装置制御モジュール
２０４　通信ＩＦ

Claims (7)

  1. 　基地局と、前記基地局と通信する１以上の移動局とを備える無線通信システムにおける基地局であって、
    　前記１以上の移動局の各々から複数のランダムアクセス系列のうち特定のランダムアクセス系列の信号を受信する受信部と、
    　複数の受信方向の各々に対応するウェイトが適用される複数の受信方向ごとの信号と、前記複数のランダムアクセス系列の各々との間の組み合わせにおける相関値を算出し、前記組み合わせにおける相関値を前記複数のランダムアクセス系列ごとに合算することで得られる複数の合計値の大きさに基づいて、前記複数のランダムアクセス系列のうち前記特定のランダムアクセス系列と、前記特定のランダムアクセス系列の信号が受信された受信方向とを特定する特定部と、
    　を有する基地局。
  2. 　前記複数の受信方向の各々に対応するウェイトが適用される複数の受信方向ごとの信号は、該複数の受信方向ごとの信号のうち受信電力が所定の閾値以上の信号である、
    　請求項１に記載の基地局。
  3. 　前記特定部は、前記組み合わせにおける相関値を前記複数のランダムアクセス系列ごとに合算することで得られる複数の合計値のうち、合計値の大きさが所定の閾値以上であるか否かを判断することで、前記複数のランダムアクセス系列のうち前記特定のランダムアクセス系列と、前記特定のランダムアクセス系列の信号が受信された受信方向とを特定する、
    　請求項１又は２に記載の基地局。
  4. 　前記特定部は、前記組み合わせにおける相関値を前記複数のランダムアクセス系列ごとに合算することで得られる複数の合計値のうち、合計値が大きい順にランダムアクセス系列を所定の個数選択することで、前記複数のランダムアクセス系列のうち前記特定のランダムアクセス系列と、前記特定のランダムアクセス系列の信号が受信された受信方向とを特定する、
    　請求項１又は２に記載の基地局。
  5. 　前記特定部は、複数の受信方向の各々に対応するウェイトが適用される複数の受信方向ごとの信号のうち、所定の受信方向の信号と前記複数のランダムアクセス系列の各々との間の組み合わせにおける相関値を算出し、該組み合わせにおける相関値のうち相関値が大きい順に所定の数のランダムアクセス系列を選択する手順を、該複数の受信方向ごとの信号に対して順に繰り返すことでランダムアクセス系列の候補を絞り込み、絞り込まれた候補のランダムアクセス系列ごとに相関値を合計することで得られる合計値の大きさに基づいて、前記複数のランダムアクセス系列のうち前記特定のランダムアクセス系列と、前記特定のランダムアクセス系列の信号が受信された受信方向とを特定する、
    　請求項１又は２に記載の基地局。
  6. 　複数の受信方向の各々は、当該基地局における信号受信面に対して、水平方向及び垂直方向を所定の間隔の角度に等分することで決定される複数の受信方向の各々である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基地局。
  7. 　前記受信部は、前記１以上の移動局の各々から受信する特定のランダムアクセス系列の信号を記憶部に記憶し、
    　前記特定部は、複数の受信方向の各々に対応するウェイトが適用される複数の受信方向ごとの信号を、前記記憶部に記憶された前記１以上の移動局の各々から受信する特定のランダムアクセス系列の信号に複数の受信方向の各々に対応するウェイトを乗算することで生成する、
    　請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基地局。
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