WO2018012619A1

WO2018012619A1 - ユーザ端末及び無線通信方法

Info

Publication number: WO2018012619A1
Application number: PCT/JP2017/025737
Authority: WO
Inventors: 和晃武田; 一樹武田; 聡永田; 浩樹原田
Original assignee: 株式会社Ｎｔｔドコモ
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2018-01-18
Also published as: US20190306888A1; JP6983158B2; EP3487255B1; EP3487255A4; JPWO2018012619A1; EP3487255A1; AU2017295096B2; CN109479330A; US11129200B2; CN109479330B; DK3487255T3; AU2017295096A1

Abstract

ビームフォーミングを用いる通信において、ランダムアクセス手順を適切に行うこと。複数のビームを利用する無線基地局と通信するユーザ端末であって、ランダムアクセスプリアンブルを送信する送信部と、前記ランダムアクセスプリアンブルに対応するランダムアクセス応答を受信する受信部と、複数ビームパターンが対応づけられた所定リソースを利用して前記ランダムアクセスプリアンブルの送信及び／又は前記ランダムアクセス応答の受信を制御する制御部と、を有する。

Description

ユーザ端末及び無線通信方法

　本発明は、次世代移動通信システムにおけるユーザ端末及び無線通信方法に関する。

　ＵＭＴＳ（Universal　Mobile　Telecommunications　System）ネットワークにおいて、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long　Term　Evolution）が仕様化された（非特許文献１）。また、ＬＴＥ（ＬＴＥ　Ｒｅｌ．８又は９ともいう）からの更なる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥ－Ａ（ＬＴＥアドバンスト、ＬＴＥ　Ｒｅｌ．１０、１１又は１２ともいう）が仕様化され、ＬＴＥの後継システム（例えば、ＦＲＡ（Future　Radio　Access）、５Ｇ（5th　generation　mobile　communication　system）、ＮＲ（New　Radio）、ＮＸ（New　radio　access）、ＦＸ（Future　generation　radio　access）、ＬＴＥ　Ｒｅｌ．１３、１４又は１５以降などともいう）も検討されている。

　ＬＴＥ　Ｒｅｌ．１０／１１では、広帯域化を図るために、複数のコンポーネントキャリア（ＣＣ：Component　Carrier）を統合するキャリアアグリゲーション（ＣＡ：Carrier　Aggregation）が導入されている。各ＣＣは、ＬＴＥ　Ｒｅｌ．８のシステム帯域を一単位として構成される。また、ＣＡでは、同一の無線基地局（ｅＮＢ：eNodeB）の複数のＣＣがユーザ端末（ＵＥ：User　Equipment）に設定される。

　一方、ＬＴＥ　Ｒｅｌ．１２では、異なる無線基地局の複数のセルグループ（ＣＧ：Cell　Group）がＵＥに設定されるデュアルコネクティビティ（ＤＣ：Dual　Connectivity）も導入されている。各セルグループは、少なくとも一つのセル（ＣＣ）で構成される。ＤＣでは、異なる無線基地局の複数のＣＣが統合されるため、ＤＣは、基地局間ＣＡ（Inter-eNB　CA）などとも呼ばれる。

　また、既存のＬＴＥシステム（例えば、ＬＴＥ　Ｒｅｌ．８－１３）では、無線基地局とユーザ端末との間でＵＬ同期が確立されている場合に、ユーザ端末からのＵＬデータの送信が可能となる。このため、既存のＬＴＥシステムでは、ＵＬ同期を確立するためのランダムアクセス手順（ＲＡＣＨ手順：Random　Access　Channel　Procedure、アクセス手順ともいう）がサポートされている。

　ランダムアクセス手順において、ユーザ端末は、ランダムに選択されるプリアンブル（ランダムアクセスプリアンブル）に対する無線基地局からの応答（ランダムアクセスレスポンス）によりＵＬの送信タイミングに関する情報（タイミングアドバンス（ＴＡ：Timing　Advance））を取得し、当該ＴＡに基づいてＵＬ同期を確立する。

　ユーザ端末は、ＵＬ同期の確立後、無線基地局からの下り制御情報（ＤＣＩ：Downlink　Control　Information）（ＵＬグラント）を受信してから、ＵＬグラントにより割り当てられるＵＬリソースを用いて、ＵＬデータを送信する。

3GPP　TS　36.300　"Evolved　Universal　Terrestrial　Radio　Access　(E-UTRA)　and　Evolved　Universal　Terrestrial　Radio　Access　Network　(E-UTRAN);　Overall　description;　Stage　2"

　将来の無線通信システム（例えば、５Ｇ、ＮＲ）は、様々な無線通信サービスを、それぞれ異なる要求条件（例えば、超高速、大容量、超低遅延など）を満たすように実現することが期待されている。

　例えば、５Ｇでは、ｅＭＢＢ（enhanced　Mobile　Broad　Band）、ＩｏＴ（Internet　of　Things）、ＭＴＣ（Machine　Type　Communication）、Ｍ２Ｍ（Machine　To　Machine）、ＵＲＬＬＣ（Ultra　Reliable　and　Low　Latency　Communications）などと呼ばれる無線通信サービスの提供が検討されている。なお、Ｍ２Ｍは、通信する機器によって、Ｄ２Ｄ（Device　To　Device）、Ｖ２Ｖ（Vehicle　To　Vehicle）などと呼ばれてもよい。上記の多様な通信に対する要求を満たすために、新しい通信アクセス方式（Ｎｅｗ　ＲＡＴ（Radio　Access　Technology））を設計することが検討されている。

　５Ｇでは、例えば１００ＧＨｚという非常に高い搬送波周波数を用いてサービス提供を行うことが検討されている。一般的に、搬送波周波数が増大するとカバレッジを確保することが難しくなる。理由としては、距離減衰が激しくなり電波の直進性が強くなることや、超広帯域送信のため送信電力密度が低くなることに起因する。

　そこで、高周波数帯においても上記の多様な通信に対する要求を満たすために、超多素子アンテナを用いる大規模ＭＩＭＯ（Massive　MIMO（Multiple　Input　Multiple　Output））を利用することが検討されている。超多素子アンテナでは、各素子から送信／受信される信号の振幅及び／又は位相を制御することで、ビーム（アンテナ指向性）を形成することができる。当該処理はビームフォーミング（ＢＦ：Beam　Forming）とも呼ばれ、電波伝播損失を低減することが可能となる。

　既存のランダムアクセス手順では、複数の動作（例えば、衝突型ランダムアクセスの場合にはメッセージ１～４）が規定されているが、ＢＦをどのように適用するかは未だ決まっていない。単純にＢＦを適用する場合、異なるビームを適用しながらそれぞれ複数回送信する必要が生じる。そのため、ランダムアクセス手順において多数のビームパターンを適用してＢＦを行う場合、通信のオーバヘッドの増加及び／又は遅延が生じるおそれがある。

　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ビームフォーミングを用いる通信において、ランダムアクセス手順を適切に行うことができるユーザ端末及び無線通信方法を提供することを目的の１つとする。

　本発明の一態様に係るユーザ端末は、複数のビームを利用する無線基地局と通信するユーザ端末であって、ランダムアクセスプリアンブルを送信する送信部と、前記ランダムアクセスプリアンブルに対応するランダムアクセス応答を受信する受信部と、複数ビームパターンが対応づけられた所定リソースを利用して前記ランダムアクセスプリアンブルの送信及び／又は前記ランダムアクセス応答の受信を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

　本発明によれば、ビームフォーミングを用いる通信において、ランダムアクセス手順を適切に行うことができる。

衝突型ランダムアクセス手順の一例を示す図である。図２Ａは、シングルＢＦの一例を示し、図２Ｂは、マルチプルＢＦの一例を示す図である。図３Ａは、シングルＢＦの一例を示し、図３Ｂ、Ｃは、マルチプルＢＦの一例を示す図である。マルチプルＢＦを適用する場合のランダムアクセス手順の一例を示す図である。マルチプルＢＦを適用する場合のランダムアクセス手順の他の例を示す図である。マルチプルＢＦを適用する場合のランダムアクセス手順の他の例を示す図である。本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略構成の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係る無線基地局の全体構成の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係る無線基地局の機能構成の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係るユーザ端末の全体構成の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係るユーザ端末の機能構成の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係る無線基地局及びユーザ端末のハードウェア構成の一例を示す図である。

　既存のＬＴＥシステム（例えば、ＬＴＥ　Ｒｅｌ．８－１３）では、ＵＬ同期を確立するためのランダムアクセス手順がサポートされている。ランダムアクセス手順には、衝突型ランダムアクセス（ＣＢＲＡ：Contention-Based　Random　Access等ともいう）と非衝突型ランダムアクセス（Ｎｏｎ－ＣＢＲＡ、コンテンションフリーランダムアクセス（ＣＦＲＡ：Contention-Free　Random　Access）等ともいう）とが含まれる。

　衝突型ランダムアクセス（ＣＢＲＡ）では、ユーザ端末は、各セルに定められる複数のプリアンブル（ランダムアクセスプリアンブル、ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：Physical　Random　Access　Channel）、ＲＡＣＨプリアンブル等ともいう）からランダムに選択したプリアンブルを送信する。また、衝突型ランダムアクセスは、ユーザ端末主導のランダムアクセス手順であり、例えば、初期アクセス時、ＵＬ送信の開始又は再開時などに用いることができる。

　一方、非衝突型ランダムアクセス（Ｎｏｎ－ＣＢＲＡ、ＣＦＲＡ：Contention-Free　Random　Access）では、無線基地局は、下りリンク（ＤＬ）制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical　Downlink　Control　Channel、ＥＰＤＣＣＨ：Enhanced　PDCCHなど）によりプリアンブルをユーザ端末固有に割り当て、ユーザ端末は、無線基地局から割り当てられたプリアンブルを送信する。非衝突型ランダムアクセスは、ネットワーク主導のランダムアクセス手順であり、例えば、ハンドオーバ時、ＤＬ送信の開始又は再開時（ＤＬ用再送指示情報のＵＬにおける送信の開始又は再開時）などに用いることができる。

　図１は、衝突型ランダムアクセスの一例を示す図である。図１において、ユーザ端末は、システム情報（例えば、ＭＩＢ（Mater　Information　Block）及び／又はＳＩＢ（System　Information　Block））や上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣ（Radio　Resource　Control）シグナリング）により、ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）の構成（PRACH　configuration、RACH　configuration）を示す情報（ＰＲＡＣＨ構成情報）を予め受信する。

　当該ＰＲＡＣＨ構成情報は、例えば、各セルに定められる複数のプリアンブル（例えば、プリアンブルフォーマット）、ＰＲＡＣＨ送信に用いられる時間リソース（例えば、システムフレーム番号、サブフレーム番号）及び周波数リソース（例えば、６リソースブロック（ＰＲＢ：Physical　Resource　Block）の開始位置を示すオフセット（prach-FrequencyOffset））などを示すことができる。

　図１に示すように、ユーザ端末は、アイドル（RRC_IDLE）状態からＲＲＣ接続（RRC_CONNECTED）状態に遷移する場合（例えば、初期アクセス時）、ＲＲＣ接続状態であるがＵＬ同期が確立されていない場合（例えば、ＵＬ送信の開始又は再開時）などにおいて、ＰＲＡＣＨ構成情報が示す複数のプリアンブルの一つをランダムに選択し、選択されたプリアンブルをＰＲＡＣＨにより送信する（メッセージ１）。

　無線基地局は、プリアンブルを検出すると、その応答としてランダムアクセスレスポンス（ＲＡＲ：Random　Access　Response）を送信する（メッセージ２）。ユーザ端末は、プリアンブルの送信後、所定期間（ＲＡＲ　window）内にＲＡＲの受信に失敗する場合、ＰＲＡＣＨの送信電力を上げてプリアンブルを再度送信（再送）する。なお、再送時に送信電力を増加させることは、パワーランピングとも呼ばれる。

　ＲＡＲを受信したユーザ端末は、ＲＡＲに含まれるタイミングアドバンス（ＴＡ）に基づいて、ＵＬの送信タイミングを調整し、ＵＬの同期を確立する。また、ユーザ端末は、ＲＡＲに含まれるＵＬグラントが指定するＵＬリソースで、上位レイヤ（Ｌ２／Ｌ３：Layer　2/Layer　3）の制御メッセージを送信する（メッセージ３）。当該制御メッセージには、ユーザ端末の識別子（ＵＥ－ＩＤ）が含まれる。当該ユーザ端末の識別子は、例えば、ＲＲＣ接続状態であればＣ－ＲＮＴＩ（Cell-Radio　Network　Temporary　Identifier）であってもよいし、又は、アイドル状態であればＳ－ＴＭＳＩ（System　Architecture　Evolution-Temporary　Mobile　Subscriber　Identity）など上位レイヤのＵＥ－ＩＤであってもよい。

　無線基地局は、上位レイヤの制御メッセージに応じて、衝突解決用メッセージを送信する（メッセージ４）。当該衝突解決用メッセージは、上記制御メッセージに含まれるユーザ端末の識別子宛に基づいて送信される。衝突解決用メッセージの検出に成功したユーザ端末は、ＨＡＲＱ（Hybrid　Automatic　Repeat　reQuest）における肯定応答（ＡＣＫ：Acknowledge）を無線基地局に送信する。これにより、アイドル状態のユーザ端末はＲＲＣ接続状態に遷移する。

　一方、当該衝突解決用メッセージの検出に失敗したユーザ端末は、衝突が発生したと判断し、プリアンブルを再選択し、メッセージ１から４のランダムアクセス手順を繰り返す。無線基地局は、ユーザ端末からのＡＣＫにより衝突が解決されたことを検出すると、当該ユーザ端末に対して、ＵＬグラントを送信する。ユーザ端末は、ＵＬグラントにより割り当てられるＵＬリソースを用いてＵＬデータを開始する。

　以上のような衝突型ランダムアクセスでは、ユーザ端末が、ＵＬデータの送信を望む場合に、自発的（autonomous）にランダムアクセス手順を開始できる。また、ＵＬ同期が確立されてから、ＵＬグラントによりユーザ端末固有に割り当てられるＵＬリソースを用いてＵＬデータが送信されるため、信頼性の高いＵＬ送信が可能となる。

　ところで、将来の無線通信システム（例えば、５Ｇ、ＮＲ）は、様々な無線通信サービスを、それぞれ異なる要求条件（例えば、超高速、大容量、超低遅延など）を満たすように実現することが期待されている。例えば、将来の無線通信システムでは、上述したように、ビームフォーミング（ＢＦ：Beam　Forming）を利用して通信を行うことが検討されている。

　ＢＦは、デジタルＢＦ及びアナログＢＦに分類できる。デジタルＢＦは、ベースバンド上で（デジタル信号に対して）プリコーディング信号処理を行う方法である。この場合、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse　Fast　Fourier　Transform）／デジタル－アナログ変換（ＤＡＣ：Digital　to　Analog　Converter）／ＲＦ（Radio　Frequency）の並列処理が、アンテナポート（RF　chain）の個数だけ必要となる。一方で、任意のタイミングで、ＲＦ　ｃｈａｉｎ数に応じた数だけビームを形成できる。

　アナログＢＦは、ＲＦ上で位相シフト器を用いる方法である。この場合、ＲＦ信号の位相を回転させるだけなので、構成が容易で安価に実現できるが、同じタイミングで複数のビームを形成することができない。具体的には、アナログＢＦでは、位相シフト器ごとに、一度に１ビームしか形成できない。

　このため、基地局（例えば、ｅＮＢ（evolved　Node　B）、ＢＳ（Base　Station）などと呼ばれる）が位相シフト器を１つのみ有する場合には、ある時間において形成できるビームは、１つとなる。したがって、アナログＢＦのみを用いて複数のビームを送信する場合には、同じリソースで同時に送信することはできないため、ビームを時間的に切り替えたり、回転させたりする必要がある。

　なお、デジタルＢＦとアナログＢＦとを組み合わせたハイブリッドＢＦ構成とすることも可能である。将来の無線通信システム（例えば、５Ｇ）では、大規模ＭＩＭＯの導入が検討されているが、膨大な数のビーム形成をデジタルＢＦだけで行うとすると、回路構成が高価になってしまう。このため、５ＧではハイブリッドＢＦ構成が利用されると想定される。

　ＢＦ動作としては、１つのＢＦを利用するシングルＢＦ動作（Single　BF　operation）、複数のＢＦを利用するマルチプルＢＦ動作（Multiple　BF　operation）がある（図２、図３参照）。シングルＢＦ動作を用いたＵＬ送信では、複数のユーザ端末間でＵＬのビームが直交する（衝突を避ける）ように直交プリアンブル（Orthogonal　preambles）が適用される（図２Ａ、図３Ａ参照）。

　マルチプルＢＦ動作を用いたＵＬ送信では、複数のユーザ端末間でＵＬのビームが直交する（衝突を避ける）ようにＢＦを適用する。例えば、時間方向において異なるビームパターンを適用しながら（スイープしながら）複数回送信することが考えられる（図２Ｂ、図３Ｂ、Ｃ参照）。図３Ｂは、無線基地局（ｇＮＢとも呼ぶ）におけるマルチプルＢＦ動作の一例を示し、図３Ｃは、無線基地局とユーザ端末におけるマルチプルＢＦ動作の一例を示している。

　ところで、既存のＬＴＥシステムでは、無線基地局は、ＵＥの有無に関わらず、セル検出（セルサーチ）、初期アクセスなどのための信号（例えば、同期信号（ＳＳ：Synchronization　Signal）、ブロードキャストチャネル（ＢＣＨ：Broadcast　Channel）、システム情報（ＳＩ：System　Information）など）を周期的に送信する必要があった。

　単純にカバレッジ拡張を実現するためには、これらの信号全てに対して、異なるＢＦを適用しながら（スイープしながら）複数回送信することが考えられる。これにより、ＵＥは、自身に好適なビームが適用された信号を受信でき、初期アクセス完了後は適切なビームを用いて基地局と通信することができる。

　一方で、上述したランダムアクセス手順においてもマルチプルＢＦを適用することが考えられる。しかし、ランダムアクセス手順の各動作（メッセージ１～４）においてどのようにＢＦを適用するかは未だ決まっていない。そこで、本発明者等は、ランダムアクセス手順の各動作において、各ビームパターンにそれぞれ対応するリソース（例えば、時間リソース）を設定して信号の送受信を制御することを見出した。以下に、図４を参照してマルチプルＢＦを適用したランダムアクセス手順の一例を説明する。

　図４では、ランダムアクセス手順において４個のビームパターンを利用したマルチプルＢＦを適用する場合の一例を示している。ここでは、ランダムアクセス手順の各動作（Ｍｓｇ．１～Ｍｓｇ．４）において、４個のビームパターンを異なる時間区間（例えば、シンボル）でそれぞれ適用する（スイープする）場合を想定している。各動作において、各ビームパターンに対応するリソースは、予め定義されていてもよいし、無線基地局からユーザ端末に通知してもよい。

　ユーザ端末は、ランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）を送信する前に無線基地局から同期チャネル、報知チャネル（報知信号）、適用するビームパターン測定用の参照信号に関する設定情報（ＢＲＳ　ｃｏｎｆｉｇ．）を受信する。無線基地局は、各ビームパターンを適用した同期信号及び／又は報知チャネルを送信してもよいし、各ビームパターンを適用したビーム測定用の参照信号（ＢＲＳ：Beam　Reference　Signal）を送信してもよい。ユーザ端末は、ビームパターンが適用された信号の測定結果と、ビームパターン測定用の参照信号に関する設定情報に基づいて、所定のビームパターン（ビームインデックス）を選択することができる。

　ユーザ端末は、受信したビームの測定結果に基づいて所定のビームパターンを選択し、選択したビームパターンに対応して設定されるリソース（例えば、時間リソース）でＰＲＡＣＨを送信する。ここでは、各ビームパターン＃１－＃４（ビームインデックス＃１－＃４）と、ＰＲＡＣＨの送信タイミング（例えば、ＰＲＡＣＨ送信に利用する時間リソース）はそれぞれ対応づけて設定される場合を示している。

　図４では、ユーザ端末がビームパターン＃１を選択し、当該ビームパターン＃１に対応するリソース（例えば、時間リソース）でＰＲＡＣＨの送信を行う場合を示している。無線基地局は、ユーザ端末がＰＲＡＣＨ送信に利用する時間リソース（例えば、送信タイミング）に基づいて、ユーザ端末が選択したビームインデックスを把握することができる。

　ＰＲＡＣＨを受信した無線基地局は、当該ＰＲＡＣＨに対してＲＡＲ（Ｍｓｇ．２）をユーザ端末に送信する。無線基地局は、ＰＲＡＣＨ送信に利用されたビームパターン（ここでは、ビームパターン＃１）に対応するリソース（例えば、時間リソース）を利用してＲＡＲの送信を行う。ユーザ端末は、ＰＲＡＣＨ送信時に選択したビームパターンに対応して設定されるリソースでＲＡＲの受信を行う。

　同様に、無線基地局とユーザ端末は、Ｍｓｇ．３及び／又はＭｓｇ．４においても、所定のビームパターン（ここでは、ビームパターン＃１）に対応して設定されるリソース（例えば、時間リソース）を利用して送受信を制御する。このように、ユーザ端末が選択した（ＰＲＡＣＨ送信で利用した）ビームパターンを利用してランダムアクセス手順を行うことができる。

　一方で、ランダムアクセス手順にマルチプルＢＦを適用する場合、キャリア周波数、通信環境や利用するサービス形態によっては多数のビームパターンを用いたＢＦを行う場合も想定される。この場合、ランダムアクセス手順の各動作において、多数のビームパターンだけ各種信号／チャネルを時間方向に繰り返し送信（スイープ）する必要が生じ、シグナリングオーバヘッドが大きくなるおそれがある。また、各動作において多くのビームパターンを繰り返し送信する場合には、ランダムアクセス手順に時間を要し、遅延が生じるおそれもある。

　例えば、１４個のビームパターンを適用する場合、各動作において全てのビームをスイープするにはビーム切り替えを１４回行う必要が生じる。このような問題は、適用するビームパターンが増加するにつれて影響が大きくなる。そのため、マルチプルＢＦを適用（例えば、多数ビームパターンを利用）してランダムアクセス手順を行う場合、シグナリングオーバヘッドや処理時間を短縮する方法が望まれる。

　本発明者等は、多数のビームパターンを適用する場合、互いに類似するビームパターン（例えば、あるユーザ端末が受信可能な複数ビームパターン）が存在し、複数のビームパターンをいくつかのグループに分類できる点に着目した。そこで、本発明者等は、異なるビームパターンを含む複数のビームグループに対してリソース（例えば、時間リソース）を設定し、当該ビームグループに対して設定されるリソースを利用してランダムアクセス手順を行うことを着想した。

　本実施の形態の一態様は、１つより多い複数のビームパターンに対応するリソース（例えば、時間リソース）を設定し、ランダムアクセス手順を行う。あるいは、複数のビームパターンを分類してグループ化したビームグループに対してリソース（例えば、時間リソース）を設定し、ランダムアクセス手順を行う。この場合、ビームパターンよりも少ない数のランダムアクセスのリソースを設定することができる。ランダムアクセス手順としては、Ｍｓｇ．１～Ｍｓｇ．４の少なくとも１つとすることができる。このように、複数のビームパターン（複数のビームパターンをそれぞれ含むビームグループ）に対して所定リソースを設定することにより、複数のビームパターン毎にリソースをそれぞれ設定する場合と比較してシグナリングオーバヘッドの増加及び／又は処理遅延を抑制することができる。

　ビームパターンのグループ化は、所定ルールに基づいてビームパターンを予め分類してグループを定義しておいてもよいし、無線基地局からユーザ端末に通知してもよい。例えば、同じビームグループに含まれる複数のビーム（ビームパターン）は、ビームパターンが類似するビームで構成することができる。あるいは、１つのＲＡＣＨの設定情報に対して、複数の（例えば、１より大きい）ビームパターン（ビームインデックス等）を設定する構成とすることができる。

　以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。各実施形態に係る無線通信方法は、それぞれ単独で適用されてもよいし、組み合わせて適用されてもよい。

　なお、本明細書において、複数のビーム（ビームパターン）が異なるとは、例えば、複数のビームにそれぞれ適用される下記（１）－（６）のうち、少なくとも１つが異なる場合を表すものとするが、これに限られるものではない：（１）プリコーディング、（２）送信電力、（３）位相回転、（４）ビーム幅、（５）ビームの角度（例えば、チルト角）、（６）レイヤ数。なお、プリコーディングが異なる場合、プリコーディングウェイトが異なってもよいし、プリコーディングの方式（例えば、線形プリコーディングや非線型プリコーディング）が異なってもよい。ビームに線型／非線型プリコーディングを適用する場合は、送信電力や位相回転、レイヤ数なども変わり得る。

　線形プリコーディングの例としては、ゼロフォーシング（ＺＦ：Zero-Forcing）規範、正規化ゼロフォーシング（Ｒ－ＺＦ：Regularized　Zero-Forcing）規範、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ：Minimum　Mean　Square　Error）規範などに従うプリコーディングが挙げられる。また、非線形プリコーディングの例としては、ダーティ・ペーパ符号化（ＤＰＣ：Dirty　Paper　Coding）、ベクトル摂動（ＶＰ：Vector　Perturbation）、ＴＨＰ（Tomlinson　Harashima　Precoding）などのプリコーディングが挙げられる。なお、適用されるプリコーディングは、これらに限られない。

（第１の態様）
　第１の態様では、ランダムアクセス手順の一部の動作（Ｍｓｇ．１～Ｍｓｇ．３）において、ビームグループに対してリソース（例えば、時間リソース）を設定して送受信を制御する場合を説明する。つまり、ランダムアクセス手順において、１つのリソースに対して複数のビームパターンを対応付けるように設定して送受信を制御する場合を説明する。なお、以下の説明では、４個のビームパターンを２つのビームグループにグループ化する場合（あるいは、１つのリソースに２つのビームパターンを対応づける場合）を例に挙げるが、適用可能なビームパターン数、ビームグループ数、各ビームグループに含まれるビームパターン数はこれに限られない。

　図５は、第１の態様におけるランダムアクセス手順の一例を示している。ここでは、４個のビームパターン（１ａ、２ａ、１ｂ、２ｂ）が２つのビームグループ＃ａ、＃ｂにグループ化されている。ビームグループ＃ａは、ビームパターン１ａ、２ａを含み、ビームパターン＃ｂは、ビームパターン１ｂ、２ｂを含んでいる。

　まず、ユーザ端末は、ランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）の送信を行う前に、同期信号と、報知チャネル（例えば、システム情報等）を受信する。無線基地局（ｅＮＢ、又はｇＮＢとも呼ぶ）は、同期信号及び／又は報知チャネルに対してＢＦを適用して送信してもよい。この場合、無線基地局は、同期信号及び／又は報知チャネルに対して４個のビームパターンを適用してそれぞれ異なる時間領域で送信（スイープ）する。

　あるいは、無線基地局は、ビーム用参照信号（ＢＲＳ：Beam　Reference　Signal）を送信してもよい。この場合、無線基地局は、ＢＲＳに対して所定のビームパターン（例えば、４個のビームパターン）を適用してそれぞれ異なる時間領域で送信（スイープ）することができる。

　ＢＦを利用して同期信号、報知チャネル、及びビーム用参照信号のいずれかを送信する場合、各ビームパターンと送信に用いるリソース（例えば、周波数リソース及び／又は時間リソース）を対応付けて設定することができる。この場合、複数のビーム（ここでは、４個のビームパターン）に対してリソースを対応づけてもよいし、ビームグループに対してリソースを対応付けてもよい。

　ユーザ端末は、ＢＦが適用された同期信号、報知チャネル及びビーム用参照信号の少なくとも１つに基づいて、複数のビーム又は複数のビームグループの測定を行う。ユーザ端末は、当該測定結果（及び／又は所定条件等）に基づいて、所定のビームグループを選択する。例えば、ユーザ端末は、ＢＦが適用された複数の同期信号を受信し、最も受信電力が高いビームにインデックス、又はビームパターンが属するビームグループを選択することができる。

　ユーザ端末は、選択したビームインデックス、又はビームグループに対応して設定されるＰＲＡＣＨのリソース（例えば、時間リソース）を利用してＰＲＡＣＨの送信を行う。つまり、ＰＲＡＣＨ送信に利用するリソースは、複数のビームインデックス、又はビームグループ（＃ａ、＃ｂ）に対応して設定される。図５では、ユーザ端末がビームグループ＃ｂを選択し、当該ビームグループ＃ｂに対応する時間リソースでＰＲＡＣＨ送信を行う場合を示している。時間リソースは、所定の時間区間（例えば、サブフレーム、シンボル、通常ＴＴＩ（１ｍｓ）、短縮ＴＴＩ等）で構成することができる。

　無線基地局及び／又はユーザ端末は、ビームグループ＃ｂ（複数ビームパターン１ｂ、２ｂ）に対応する時間リソースにおいて、当該ビームグループ＃ｂに含まれるいずれかのビームパターンを適用して送受信を制御する。図５では、無線基地局及び／又はユーザ端末が、ビームグループ＃ｂに対応する時間リソースにおいて、ビームパターン１ｂを利用してＰＲＡＣＨの送受信を制御する場合を示している。なお、ビームグループ＃ａに対応する時間リソースでは、無線基地局が、ビームパターン１ａを利用してＰＲＡＣＨの受信を制御する場合を示している。

　ＰＲＡＣＨを送信したユーザ端末は、当該ＰＲＡＣＨ送信に対して無線基地局から送信されるランダムアクセス応答（ＲＡＲ）を所定タイミングで受信する。例えば、無線基地局は、複数のビームインデックスに対して設定される単一のリソース、又は各ビームグループに対して設定されるリソースにおいて、所定ビームを適用してＲＡＲの送信を行う。具体的には、無線基地局は、ユーザ端末から送信されたＰＲＡＣＨのビームグループに対応するリソースを利用して、当該ユーザ端末に対してＲＡＲを送信する。

　このように、ＲＡＲ送信に利用するリソースは、ビームインデックスでなく、複数のビームインデックス、又はビームグループ（＃ａ、＃ｂ）に対応して設定することができる。図５では、無線基地局がビームグループ＃ｂを選択し、当該ビームグループ＃ｂに対応する時間リソースでＲＡＲ送信を行う場合を示している。

　無線基地局及び／又はユーザ端末は、ビームグループ＃ｂに対応する時間リソースにおいて、当該ビームグループ＃ｂに含まれるいずれかのビームパターンを適用してＲＡＲの送受信を制御する。図５では、無線基地局が、ビームグループ＃ｂに対応する時間リソースにおいて、ビームパターン２ｂを利用してＲＡＲの送信を制御する場合を示している。なお、ビームグループ＃ａに対応する時間リソースでは、無線基地局が、ビームパターン２ａを利用してＲＡＲの送信を制御する場合を示している。

　また、ＲＡＲの送信リソースがビームインデックスとは無関係に設定される場合、無線基地局は、任意のリソースでＲＡＲを送信する。このような場合においては、ＰＲＡＣＨを送信したユーザ端末は、一定の区間においてＲＡＲの受信を試みる。ここで、ＲＡＲを受信する一定区間（例えば、ＲＡＲウインドウ）は、予め決められていてもよいし、報知情報及び／又はＲＲＣシグナリング等の上位レイヤ信号によりユーザ端末に通知されてもよい。これにより、ＲＡＲの送信リソースがビームインデックスとは無関係に設定される場合であってもユーザ端末がＲＡＲを適切に受信することが可能となる。

　また、無線基地局は、ビームパターン測定用の参照信号に関する設定情報（ＢＲＳ構成、ＢＲＳ　ｃｏｎｆｉｇ．）をＲＡＲに含めて送信することができる。例えば、無線基地局は、ＲＡＲで送信する下り制御情報（ＵＬグラント）及び／又は下り共有チャネルにＢＲＳ構成に関する情報を含めてユーザ端末に通知する。

　ユーザ端末は、ＲＡＲに含まれるＢＲＳ構成に関する情報に基づいて、各ビームグループに含まれるビームパターン（ビームインデックス）を把握することができる。また、ユーザ端末は、複数のビームパターンの中からＢＦに好適に利用できるビーム（例えば、受信電力が最も高いビームパターン）のインデックスを特定することができる。ここでは、ユーザ端末がビームグループ＃２に含まれるビームパターン（ビームインデックス＃２）を選択する場合を示している。ビームインデックスは、各ビームグループでそれぞれ共通の番号を適用してもよいし、異なる番号を適用してもよい。

　また、メッセージ３（Ｍｓｇ．３）の送信リソースがビームインデックスとは無関係に設定される場合、無線送信局は、メッセージ３の送信タイミングに関する情報をＲＡＲに含めて送信することが出来る。送信タイミングに関する情報としては、ＲＡＲを受信したタイミングからの時間（サブフレーム数等）としてもよい。

　ＲＡＲを受信したユーザ端末は、当該ＲＡＲに含まれるＵＬグラントに指示に基づいてメッセージ３（Ｍｓｇ．３）の送信を行う。具体的には、ユーザ端末は、複数のビームインデックス、又は所定のビームグループ（ここでは、ビームグループ＃２）に対応して設定されるリソースを利用してＭｓｇ．３の送信を行うことができる。つまり、Ｍｓｇ．３の送信に利用するリソースは、複数のビームインデックス、又はビームグループ（＃ａ、＃ｂ）に対応して設定される。

　あるいは、ＲＡＲのＵＬグラントに含まれる送信タイミングに関する情報に基づいて、メッセージ３の送信を行ってもよい。

　図５では、ユーザ端末がビームグループ＃ｂを選択し、当該ビームグループ＃ｂに対応する時間リソースでＭｓｇ．３の送信を行う場合を示している。無線基地局及び／又はユーザ端末は、ビームグループ＃ｂに対応する時間リソースにおいて、当該ビームグループ＃ｂに含まれるいずれかのビームパターンを適用して送受信を制御する。図５では、無線基地局及び／又はユーザ端末が、ビームグループ＃ｂに対応する時間リソースにおいて、ビームパターン１ｂを利用してＭｓｇ．３の送受信を制御する場合を示している。

　また、ユーザ端末は、ＲＡＲにＢＲＳ構成に関する情報が含まれている場合は、これに基づきＢＲＳを用いて最適なビームインデックスを測定する。ユーザ端末は、所定のビームインデックスに関する情報（Beam　index）をＭｓｇ．３に含めて送信することができる。ここでは、ユーザ端末がビームグループ＃２に含まれるビームパターン（ビームインデックス＃２）を通知する場合を示している。例えば、各ビームグループでそれぞれ共通のビームインデックスが適用される場合、ユーザ端末は、ビームグループに関する情報は送信せず、ビームインデックスに関する情報（ここでは、ビームインデックス２）のみ送信してもよい。これにより、送信するビット数を削減することができる。

　無線基地局は、ユーザ端末から送信されるＰＲＡＣＨのタイミング（例えば、時間リソース）、及び／又はＭｓｇ．３のタイミングに基づいてユーザ端末に適する、１つより多いビームインデックス候補、又はビームグループを判断することができる。また、無線基地局は、ユーザ端末から通知されるビームインデックスに基づいて、ユーザ端末に適するビームインデックスを判断することができる。無線基地局は、これらの情報に基づいて、ユーザ端末に適用する特定のビームパターン（ここでは、ビームパターン２ｂ）を決定することができる。

　無線基地局は、特定のビームパターン（ここでは、ビームパターン２ｂ）を利用して、メッセージ４（Ｍｓｇ．４）の送信を制御する。例えば、無線基地局は、ユーザ端末から通知された情報に基づいて決定した特定のビームパターンに対応するリソースを利用して、当該ユーザ端末にＭｓｇ．４を送信する。ユーザ端末は、無線基地局から送信されるＭｓｇ．４をビームパターン２ｂに対応するリソースで受信する。

　このように、Ｍｓｇ．４の送信に利用するリソースは、各ビームパターン（ビームインデックス）に対応して設定することができる。図５では、無線基地局がビームパターン２ｂを選択し、当該ビームパターン２ｂに対応する時間リソースでＭｓｇ．４の送信を行う場合を示している。

　この場合、無線基地局は、ユーザ端末に最適となるビームパターンを適用してＭｓｇ．４を送信することができるため、ユーザ端末における受信品質を向上することができる。このように、図５では、Ｍｓｇ．１～Ｍｓｇ．３において、ビームグループ単位で送受信を制御し、Ｍｓｇ．４においてビームパターン単位で送受信を制御する。これにより、ランダムアクセス手順全体における遅延及び／又はシグナリングオーバヘッドの増加を抑制すると共に、Ｍｓｇ．４以降のユーザ端末における信号の受信の精度を向上することができる。

（第２の態様）
　第２の態様では、ランダムアクセス手順の全ての動作（Ｍｓｇ．１～Ｍｓｇ．４）において、ビームグループに対してリソース（例えば、時間リソース）を設定して送受信を制御する場合を説明する。つまり、ランダムアクセス手順において、１つのリソースに対して複数のビームパターンを対応付けるように設定して送受信を制御する場合を説明する。なお、以下の説明では、４個のビームパターンを２つのビームグループにグループ化する場合（あるいは、１つのリソースに２つのビームパターンを対応づける場合）を例に挙げるが、適用可能なビームパターン数、ビームグループ数、各ビームグループに含まれるビームパターン数はこれに限られない。

　図６は、第２の態様におけるランダムアクセス手順の一例を示している。ここでは、４個のビームパターン（１ａ、２ａ、１ｂ、２ｂ）が２つのビームグループ＃ａ、＃ｂにグループ化されている。ビームグループ＃ａは、ビームパターン１ａ、２ａを含み、ビームパターン＃ｂは、ビームパターン１ｂ、２ｂを含んでいる。

　Ｍｓｇ．１～Ｍｓｇ．３については、上記図５と同様の動作を適用することができる。但し、上記図５と比較して、ビームパターン測定用の参照信号に関する設定情報（ＢＲＳ　ｃｏｎｆｉｇ．）をＭｓｇ．２（ＲＡＲ）でなくＭｓｇ．４で送信する点、所定のビームインデックスに関する情報（Beam　index）をＭｓｇ．３でなくＭｓｇ．４以降に送信する点が異なっている。

　Ｍｓｇ．３を送信したユーザ端末は、無線基地局から送信されるＭｓｇ．４を所定タイミングで受信する。例えば、無線基地局は、ユーザ端末から送信されたＰＲＡＣＨ（及びＭｓｇ．３）のビームグループに対応するリソースを利用して、当該ユーザ端末に対してＭｓｇ．４を送信する。

　このように、Ｍｓｇ．４の送信に利用するリソースは、複数ビームインデックス、又はビームグループ（＃ａ、＃ｂ）に対応して設定することができる。図６では、無線基地局がビームグループ＃ｂ（複数ビームパターン１ｂ、２ｂ）を選択し、当該ビームグループ＃ｂに対応する時間リソースでＭｓｇ．４の送信を行う場合を示している。

　無線基地局及び／又はユーザ端末は、ビームグループ＃ｂに対応する時間リソースにおいて、当該ビームグループ＃ｂに含まれるいずれかのビームパターンを適用してＭｓｇ．４の送受信を制御する。図６では、無線基地局が、ビームグループ＃ｂに対応する時間リソースにおいて、ビームパターン２ｂを利用してＭｓｇ．４の送信を制御する場合を示している。

　また、無線基地局は、ビームパターン測定用の参照信号に関する設定情報（ＢＲＳ　ｃｏｎｆｉｇ．）をＭｓｇ．４に含めて送信することができる。ユーザ端末は、Ｍｓｇ．４に含まれるＢＲＳ構成に関する情報に基づいて、各ビームグループに含まれるビームパターン（ビームインデックス）を把握することができる。また、ユーザ端末は、複数のビームパターンの中からＢＦに好適に利用できるビーム（例えば、受信電力が最も高いビームパターン）のインデックスを特定することができる。ここでは、ユーザ端末がビームグループ＃２に含まれるビームパターン（ビームインデックス＃２）を選択する場合を示している。

　Ｍｓｇ．４を受信したユーザ端末は、所定のビームインデックスに関する情報（Beam　index）を送信することができる。ここでは、ユーザ端末がビームグループ＃２に含まれるビームパターン（ビームインデックス＃２）を通知する場合を示している。なお、ユーザ端末は、ビームグループに関する情報は送信せず、ビームインデックスに関する情報（ここでは、ビームインデックス２）のみ送信してもよい。これにより、送信するビット数を削減することができる。

　無線基地局は、ユーザ端末から送信されるＰＲＡＣＨのタイミング（例えば、時間リソース）、及び／又はＭｓｇ．３のタイミングに基づいてユーザ端末に適するビームグループを判断することができる。また、無線基地局は、ユーザ端末から通知されるビームインデックスに基づいて、ユーザ端末に適するビームインデックスを判断することができる。無線基地局は、これらの情報に基づいて、ユーザ端末に適用する特定のビームパターン（ここでは、ビームパターン２ｂ）を決定することができる。

　無線基地局は、特定のビームパターン（ここでは、ビームパターン２ｂ）を利用して、ＲＲＣ接続後におけるＤＬデータの送信を制御する。例えば、無線基地局は、各ビームパターンに対して設定されるリソースのうち、ビームパターン２ｂに対応するリソースでＤＬデータをユーザ端末に送信する。ユーザ端末は、無線基地局から送信されるＤＬデータをビームパターン２ｂに対応するリソースで受信する。

　このように、ＲＲＣ接続後の信号の送信及び／又は受信に利用するリソースは、各ビームパターンに対応して設定することができる。この場合、無線基地局は、ユーザ端末に最適となるビームパターンを適用してＤＬデータを送信することができるため、ユーザ端末における受信品質を向上することができる。

　このように、図６では、ランダムアクセス手順（Ｍｓｇ．１～Ｍｓｇ．４）において、ビームグループ単位で送受信を制御し、ランダムアクセス手順後の通信においてビームパターン単位で送受信を制御する。これにより、ランダムアクセス手順における遅延及び／又はシグナリングオーバヘッドの増加を抑制すると共に、ランダムアクセス手順後のユーザ端末におけるＤＬデータの受信精度を向上することができる。

　なお、上記説明では、Ｍｓｇ．１～Ｍｓｇ．３において、ビームグループに対してリソース（例えば、時間リソース）を設定して送受信を制御する場合を示したが本実施の形態はこれに限られない。ランダムアクセス手順の各動作（Ｍｓｇ．１～Ｍｓｇ．４）のうち少なくとも一つにおいて、ビームグループに対してリソースを設定して送受信を制御すればよい。

　また、上記説明では、ランダムアクセス手順として、衝突型ランダムアクセスを示したが、非衝突型ランダムアクセスにおいても同様に適用することができる。

（無線通信システム）
　以下、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成について説明する。この無線通信システムでは、本発明の上記各実施形態に係る無線通信方法のいずれか又はこれらの組み合わせを用いて通信が行われる。

　図７は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略構成の一例を示す図である。無線通信システム１では、ＬＴＥシステムのシステム帯域幅（例えば、２０ＭＨｚ）を１単位とする複数の基本周波数ブロック（コンポーネントキャリア）を一体としたキャリアアグリゲーション（ＣＡ）及び／又はデュアルコネクティビティ（ＤＣ）を適用することができる。

　なお、無線通信システム１は、ＬＴＥ（Long　Term　Evolution）、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、ＬＴＥ－Ｂ（LTE-Beyond）、ＳＵＰＥＲ　３Ｇ、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ、４Ｇ（4th　generation　mobile　communication　system）、５Ｇ（5th　generation　mobile　communication　system）、ＦＲＡ（Future　Radio　Access）、Ｎｅｗ－ＲＡＴ（Radio　Access　Technology）などと呼ばれてもよいし、これらを実現するシステムと呼ばれてもよい。

　無線通信システム１は、比較的カバレッジの広いマクロセルＣ１を形成する無線基地局１１と、マクロセルＣ１内に配置され、マクロセルＣ１よりも狭いスモールセルＣ２を形成する無線基地局１２（１２ａ－１２ｃ）と、を備えている。また、マクロセルＣ１及び各スモールセルＣ２には、ユーザ端末２０が配置されている。

　ユーザ端末２０は、無線基地局１１及び無線基地局１２の双方に接続することができる。ユーザ端末２０は、マクロセルＣ１及びスモールセルＣ２を、ＣＡ又はＤＣにより同時に使用することが想定される。また、ユーザ端末２０は、複数のセル（ＣＣ）（例えば、５個以下のＣＣ、６個以上のＣＣ）を用いてＣＡ又はＤＣを適用してもよい。

　ユーザ端末２０と無線基地局１１との間は、相対的に低い周波数帯域（例えば、２ＧＨｚ）で帯域幅が狭いキャリア（既存キャリア、Legacy　carrierなどと呼ばれる）を用いて通信を行うことができる。一方、ユーザ端末２０と無線基地局１２との間は、相対的に高い周波数帯域（例えば、３．５ＧＨｚ、５ＧＨｚなど）で帯域幅が広いキャリアが用いられてもよいし、無線基地局１１との間と同じキャリアが用いられてもよい。なお、各無線基地局が利用する周波数帯域の構成はこれに限られない。

　無線基地局１１と無線基地局１２との間（又は、２つの無線基地局１２間）は、有線接続（例えば、ＣＰＲＩ（Common　Public　Radio　Interface）に準拠した光ファイバ、Ｘ２インターフェースなど）又は無線接続する構成とすることができる。

　無線基地局１１及び各無線基地局１２は、それぞれ上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。なお、上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）などが含まれるが、これに限定されるものではない。また、各無線基地局１２は、無線基地局１１を介して上位局装置３０に接続されてもよい。

　なお、無線基地局１１は、相対的に広いカバレッジを有する無線基地局であり、マクロ基地局、集約ノード、ｅＮＢ（eNodeB）、送受信ポイント、などと呼ばれてもよい。また、無線基地局１２は、局所的なカバレッジを有する無線基地局であり、スモール基地局、マイクロ基地局、ピコ基地局、フェムト基地局、ＨｅＮＢ（Home　eNodeB）、ＲＲＨ（Remote　Radio　Head）、送受信ポイントなどと呼ばれてもよい。以下、無線基地局１１及び１２を区別しない場合は、無線基地局１０と総称する。

　各ユーザ端末２０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａなどの各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末（移動局）だけでなく固定通信端末（固定局）を含んでもよい。

　無線通信システム１においては、無線アクセス方式として、下りリンクに直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal　Frequency　Division　Multiple　Access）が適用され、上りリンクにシングルキャリア－周波数分割多元接続（ＳＣ－ＦＤＭＡ：Single　Carrier　Frequency　Division　Multiple　Access）が適用される。

　ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ－ＦＤＭＡは、システム帯域幅を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。なお、上り及び下りの無線アクセス方式は、これらの組み合わせに限らず、他の無線アクセス方式が用いられてもよい。

　無線通信システム１では、下りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical　Downlink　Shared　Channel）、報知チャネル（ＰＢＣＨ：Physical　Broadcast　Channel）、下りＬ１／Ｌ２制御チャネルなどが用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報、ＳＩＢ（System　Information　Block）などが伝送される。また、ＰＢＣＨにより、ＭＩＢ（Master　Information　Block）が伝送される。

　下りＬ１／Ｌ２制御チャネルは、ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）、ＥＰＤＣＣＨ（Enhanced　Physical　Downlink　Control　Channel）、ＰＣＦＩＣＨ（Physical　Control　Format　Indicator　Channel）、ＰＨＩＣＨ（Physical　Hybrid-ARQ　Indicator　Channel）などを含む。ＰＤＣＣＨにより、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報を含む下り制御情報（ＤＣＩ：Downlink　Control　Information）などが伝送される。ＰＣＦＩＣＨにより、ＰＤＣＣＨに用いるＯＦＤＭシンボル数が伝送される。ＰＨＩＣＨにより、ＰＵＳＣＨに対するＨＡＲＱ（Hybrid　Automatic　Repeat　reQuest）の送達確認情報（例えば、再送制御情報、ＨＡＲＱ－ＡＣＫ、ＡＣＫ／ＮＡＣＫなどともいう）が伝送される。ＥＰＤＣＣＨは、ＰＤＳＣＨ（下り共有データチャネル）と周波数分割多重され、ＰＤＣＣＨと同様にＤＣＩなどの伝送に用いられる。

　無線通信システム１では、上りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical　Uplink　Shared　Channel）、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical　Uplink　Control　Channel）、ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：Physical　Random　Access　Channel）などが用いられる。ＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ：Channel　Quality　Indicator）、送達確認情報などが伝送される。ＰＲＡＣＨにより、セルとの接続確立のためのランダムアクセスプリアンブルが伝送される。

　無線通信システム１では、下り参照信号として、セル固有参照信号（ＣＲＳ：Cell-specific　Reference　Signal）、チャネル状態情報参照信号（ＣＳＩ－ＲＳ：Channel　State　Information-Reference　Signal）、復調用参照信号（ＤＭＲＳ：DeModulation　Reference　Signal）、位置決定参照信号（ＰＲＳ：Positioning　Reference　Signal）などが伝送される。また、無線通信システム１では、上り参照信号として、測定用参照信号（ＳＲＳ：Sounding　Reference　Signal）、復調用参照信号（ＤＭＲＳ）などが伝送される。なお、ＤＭＲＳはユーザ端末固有参照信号（UE-specific　Reference　Signal）と呼ばれてもよい。また、伝送される参照信号は、これらに限られない。

（無線基地局）
　図８は、本発明の一実施形態に係る無線基地局の全体構成の一例を示す図である。無線基地局１０は、複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、伝送路インターフェース１０６と、を備えている。なお、送受信アンテナ１０１、アンプ部１０２、送受信部１０３は、それぞれ１つ以上を含むように構成されればよい。

　下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０から伝送路インターフェース１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。

　ベースバンド信号処理部１０４では、ユーザデータに関して、ＰＤＣＰ（Packet　Data　Convergence　Protocol）レイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio　Link　Control）再送制御などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium　Access　Control）再送制御（例えば、ＨＡＲＱの送信処理）、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse　Fast　Fourier　Transform）処理、プリコーディング処理などの送信処理が行われて送受信部１０３に転送される。また、下り制御信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換などの送信処理が行われて、送受信部１０３に転送される。

　送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナ毎にプリコーディングして出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換して送信する。送受信部１０３で周波数変換された無線周波数信号は、アンプ部１０２により増幅され、送受信アンテナ１０１から送信される。送受信部１０３は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッター／レシーバー、送受信回路又は送受信装置から構成することができる。なお、送受信部１０３は、一体の送受信部として構成されてもよいし、送信部及び受信部から構成されてもよい。

　一方、上り信号については、送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がアンプ部１０２で増幅される。送受信部１０３はアンプ部１０２で増幅された上り信号を受信する。送受信部１０３は、受信信号をベースバンド信号に周波数変換して、ベースバンド信号処理部１０４に出力する。

　ベースバンド信号処理部１０４では、入力された上り信号に含まれるユーザデータに対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast　Fourier　Transform）処理、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ：Inverse　Discrete　Fourier　Transform）処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ及びＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、伝送路インターフェース１０６を介して上位局装置３０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放などの呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

　伝送路インターフェース１０６は、所定のインターフェースを介して、上位局装置３０と信号を送受信する。また、伝送路インターフェース１０６は、基地局間インターフェース（例えば、ＣＰＲＩ（Common　Public　Radio　Interface）に準拠した光ファイバ、Ｘ２インターフェース）を介して他の無線基地局１０と信号を送受信（バックホールシグナリング）してもよい。

　なお、送受信部１０３は、アナログビームフォーミングを実施するアナログビームフォーミング部をさらに有してもよい。アナログビームフォーミング部は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるアナログビームフォーミング回路（例えば、位相シフタ、位相シフト回路）又はアナログビームフォーミング装置（例えば、位相シフト器）から構成することができる。また、送受信アンテナ１０１は、例えばアレーアンテナにより構成することができる。

　送受信部１０３は、ランダムアクセス手順におけるＭｓｇ．１及びＭｓｇ．３の受信、Ｍｓｇ．２及びＭｓｇ．４の送信を制御する。また、送受信部１０３は、ビームパターン測定用の参照信号に関する設定情報（ＢＲＳ　ｃｏｎｆｉｇ．）及び／又はビームインデックスに関する情報を送信してもよい。

　また、送受信部１０３は、ＲＡＲの送信リソースがビームインデックスとは無関係に設定される場合、任意のリソースでＲＡＲを送信すると共に、ＲＡＲを送信する一定区間に関する情報を上位レイヤシグナリング（報知情報及び／又はＲＲＣシグナリング等）で送信してもよい。また、送受信部１０３は、ユーザ端末から送信されるメッセージ３の送信リソースがビームインデックスとは無関係に設定される場合、当該メッセージ３の送信タイミングに関する情報（例えば、ＲＡＲ受信時からの時間）をＲＡＲに含めて送信してもよい。

　図９は、本発明の一実施形態に係る無線基地局の機能構成の一例を示す図である。なお、本例では、本実施形態における特徴部分の機能ブロックを主に示しており、無線基地局１０は、無線通信に必要な他の機能ブロックも有しているものとする。

　ベースバンド信号処理部１０４は、制御部（スケジューラ）３０１と、送信信号生成部３０２と、マッピング部３０３と、受信信号処理部３０４と、測定部３０５と、を少なくとも備えている。なお、これらの構成は、無線基地局１０に含まれていればよく、一部又は全部の構成がベースバンド信号処理部１０４に含まれなくてもよい。

　制御部（スケジューラ）３０１は、無線基地局１０全体の制御を実施する。制御部３０１は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路又は制御装置から構成することができる。

　制御部３０１は、例えば、送信信号生成部３０２による信号の生成や、マッピング部３０３による信号の割り当てを制御する。また、制御部３０１は、受信信号処理部３０４による信号の受信処理や、測定部３０５による信号の測定を制御する。

　制御部３０１は、システム情報、ＰＤＳＣＨで送信される下りデータ信号、ＰＤＣＣＨ及び／又はＥＰＤＣＣＨで伝送される下り制御信号のスケジューリング（例えば、リソース割り当て）を制御する。また、制御部３０１は、上りデータ信号に対する再送制御の要否を判定した結果などに基づいて、下り制御信号（例えば、送達確認情報など）や下りデータ信号の生成を制御する。また、制御部３０１は、同期信号（例えば、ＰＳＳ（Primary　Synchronization　Signal）／ＳＳＳ（Secondary　Synchronization　Signal））や、ＣＲＳ、ＣＳＩ－ＲＳ、ＤＭＲＳなどの下り参照信号のスケジューリングの制御を行う。

　また、制御部３０１は、ＰＵＳＣＨで送信される上りデータ信号、ＰＵＣＣＨ及び／又はＰＵＳＣＨで送信される上り制御信号（例えば、送達確認情報）、ＰＲＡＣＨで送信されるランダムアクセスプリアンブルや、上り参照信号などのスケジューリングを制御する。

　制御部３０１は、ベースバンド信号処理部１０４によるデジタルＢＦ（例えば、プリコーディング）及び／又は送受信部１０３によるアナログＢＦ（例えば、位相回転）を用いて、送信ビーム及び／又は受信ビームを形成するように制御する。

　例えば、制御部３０１は、所定の期間（例えば、スイープ期間）において、１つ以上のビーム固有信号及び／又はチャネル（例えば、ビーム固有ＳＳ、ビーム固有ＲＳ、ビーム固有ＢＣＨ（ブロードキャスト信号）など）を、スイープしながら送信するように制御してもよい。

　送信信号生成部３０２は、制御部３０１からの指示に基づいて、下り信号（下り制御信号、下りデータ信号、下り参照信号など）を生成して、マッピング部３０３に出力する。送信信号生成部３０２は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器、信号生成回路又は信号生成装置から構成することができる。

　送信信号生成部３０２は、例えば、制御部３０１からの指示に基づいて、下り信号の割り当て情報を通知するＤＬアサインメント及び上り信号の割り当て情報を通知するＵＬグラントを生成する。また、下りデータ信号には、各ユーザ端末２０からのチャネル状態情報（ＣＳＩ：Channel　State　Information）などに基づいて決定された符号化率、変調方式などに従って符号化処理、変調処理が行われる。

　マッピング部３０３は、制御部３０１からの指示に基づいて、送信信号生成部３０２で生成された下り信号を、所定の無線リソースにマッピングして、送受信部１０３に出力する。マッピング部３０３は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるマッパー、マッピング回路又はマッピング装置から構成することができる。

　受信信号処理部３０４は、送受信部１０３から入力された受信信号に対して、受信処理（例えば、デマッピング、復調、復号など）を行う。ここで、受信信号は、例えば、ユーザ端末２０から送信される上り信号（上り制御信号、上りデータ信号、上り参照信号など）である。受信信号処理部３０４は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号処理器、信号処理回路又は信号処理装置から構成することができる。

　受信信号処理部３０４は、受信処理により復号された情報を制御部３０１に出力する。例えば、ＨＡＲＱ－ＡＣＫを含むＰＵＣＣＨを受信した場合、ＨＡＲＱ－ＡＣＫを制御部３０１に出力する。また、受信信号処理部３０４は、受信信号や、受信処理後の信号を、測定部３０５に出力する。

　測定部３０５は、受信した信号に関する測定を実施する。測定部３０５は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される測定器、測定回路又は測定装置から構成することができる。

　測定部３０５は、例えば、受信した信号の受信電力（例えば、ＲＳＲＰ（Reference　Signal　Received　Power））、受信品質（例えば、ＲＳＲＱ（Reference　Signal　Received　Quality）、ＳＩＮＲ（Signal　to　Interference　plus　Noise　Ratio））やチャネル状態などについて測定してもよい。測定結果は、制御部３０１に出力されてもよい。

（ユーザ端末）
　図１０は、本発明の一実施形態に係るユーザ端末の全体構成の一例を示す図である。ユーザ端末２０は、複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５と、を備えている。なお、送受信アンテナ２０１、アンプ部２０２、送受信部２０３は、それぞれ１つ以上を含むように構成されればよい。

　送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号は、アンプ部２０２で増幅される。送受信部２０３は、アンプ部２０２で増幅された下り信号を受信する。送受信部２０３は、受信信号をベースバンド信号に周波数変換して、ベースバンド信号処理部２０４に出力する。送受信部２０３は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッター／レシーバー、送受信回路又は送受信装置から構成することができる。なお、送受信部２０３は、一体の送受信部として構成されてもよいし、送信部及び受信部から構成されてもよい。

　ベースバンド信号処理部２０４は、入力されたベースバンド信号に対して、ＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理などを行う。下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。また、下りリンクのデータのうち、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。

　一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、再送制御の送信処理（例えば、ＨＡＲＱの送信処理）や、チャネル符号化、プリコーディング、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete　Fourier　Transform）処理、ＩＦＦＴ処理などが行われて送受信部２０３に転送される。送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換して送信する。送受信部２０３で周波数変換された無線周波数信号は、アンプ部２０２により増幅され、送受信アンテナ２０１から送信される。

　なお、送受信部２０３は、アナログビームフォーミングを実施するアナログビームフォーミング部をさらに有してもよい。アナログビームフォーミング部は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるアナログビームフォーミング回路（例えば、位相シフタ、位相シフト回路）又はアナログビームフォーミング装置（例えば、位相シフト器）から構成することができる。また、送受信アンテナ２０１は、例えばアレーアンテナにより構成することができる。

　送受信部２０３は、ランダムアクセス手順におけるＭｓｇ．１及びＭｓｇ．３の送信、Ｍｓｇ．２及びＭｓｇ．４の受信を制御する。また、送受信部１０３は、ビームパターン測定用の参照信号に関する設定情報（ＢＲＳ　ｃｏｎｆｉｇ．）及び／又はビームインデックスに関する情報を受信してもよい。また、送受信部２０３は、複数のビームグループの中から選択された所定ビームグループに対応するリソースでＭｓｇ．１及び／又はＭｓｇ．３を送信することができる。また、送受信部２０３は、所定ビームグループに対応するリソースでＭｓｇ．２及び／又はＭｓｇ．４を受信することができる。

　また、送受信部２０３は、ＲＡＲの送信リソースがビームインデックスとは無関係に設定される場合、任意のリソースでＲＡＲを受信すると共に、ＲＡＲを受信する一定区間に関する情報を上位レイヤシグナリング（報知情報及び／又はＲＲＣシグナリング等）で受信してもよい。また、送受信部２０３は、メッセージ３の送信リソースがビームインデックスとは無関係に設定される場合、当該メッセージ３の送信タイミングに関する情報（例えば、ＲＡＲ受信時からの時間）が含まれるＲＡＲを受信してもよい。

　図１１は、本発明の一実施形態に係るユーザ端末の機能構成の一例を示す図である。なお、本例においては、本実施形態における特徴部分の機能ブロックを主に示しており、ユーザ端末２０は、無線通信に必要な他の機能ブロックも有しているものとする。

　ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４は、制御部４０１と、送信信号生成部４０２と、マッピング部４０３と、受信信号処理部４０４と、測定部４０５と、を少なくとも備えている。なお、これらの構成は、ユーザ端末２０に含まれていればよく、一部又は全部の構成がベースバンド信号処理部２０４に含まれなくてもよい。

　制御部４０１は、ユーザ端末２０全体の制御を実施する。制御部４０１は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路又は制御装置から構成することができる。

　制御部４０１は、例えば、送信信号生成部４０２による信号の生成や、マッピング部４０３による信号の割り当てを制御する。また、制御部４０１は、受信信号処理部４０４による信号の受信処理や、測定部４０５による信号の測定を制御する。

　制御部４０１は、無線基地局１０から送信された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ／ＥＰＤＣＣＨで送信された信号）及び下りデータ信号（ＰＤＳＣＨで送信された信号）を、受信信号処理部４０４から取得する。制御部４０１は、下り制御信号や、下りデータ信号に対する再送制御の要否を判定した結果などに基づいて、上り制御信号（例えば、送達確認情報など）や上りデータ信号の生成を制御する。

　制御部４０１は、ベースバンド信号処理部２０４によるデジタルＢＦ（例えば、プリコーディング）及び／又は送受信部２０３によるアナログＢＦ（例えば、位相回転）を用いて、送信ビーム及び／又は受信ビームを形成するように制御する。

　例えば、制御部４０１は、所定の期間（例えば、スイープ期間）において送信される複数のビーム固有信号及び／又はチャネル（例えば、ビーム固有ＳＳ、ビーム固有ＲＳ、ビーム固有ＢＣＨ（ブロードキャスト信号）など）のうち、少なくとも１つを受信するように制御してもよい。

　また、制御部４０１は、異なるビームパターンを含む複数のビームグループに対してそれぞれ設定されるリソースを利用して、Ｍｓｇ．１及び／又はＭｓｇ．３の送信を制御する。また、制御部４０１は、異なるビームパターンを含む複数のビームグループに対してそれぞれ設定されるリソースを利用して、Ｍｓｇ．２及び／又はＭｓｇ．４の受信を制御する。

　また、制御部４０１は、ランダムアクセスプリアンブルの送信前に無線基地局から受信する同期信号、報知信号及びビーム用参照信号の少なくとも一つに基づいて、所定ビームグループを選択することができる。

　送信信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいて、上り信号（上り制御信号、上りデータ信号、上り参照信号など）を生成して、マッピング部４０３に出力する。送信信号生成部４０２は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器、信号生成回路又は信号生成装置から構成することができる。

　送信信号生成部４０２は、例えば、制御部４０１からの指示に基づいて、送達確認情報やチャネル状態情報（ＣＳＩ）に関する上り制御信号を生成する。また、送信信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいて上りデータ信号を生成する。例えば、送信信号生成部４０２は、無線基地局１０から通知される下り制御信号にＵＬグラントが含まれている場合に、制御部４０１から上りデータ信号の生成を指示される。

　マッピング部４０３は、制御部４０１からの指示に基づいて、送信信号生成部４０２で生成された上り信号を無線リソースにマッピングして、送受信部２０３へ出力する。マッピング部４０３は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるマッパー、マッピング回路又はマッピング装置から構成することができる。

　受信信号処理部４０４は、送受信部２０３から入力された受信信号に対して、受信処理（例えば、デマッピング、復調、復号など）を行う。ここで、受信信号は、例えば、無線基地局１０から送信される下り信号（下り制御信号、下りデータ信号、下り参照信号など）である。受信信号処理部４０４は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号処理器、信号処理回路又は信号処理装置から構成することができる。また、受信信号処理部４０４は、本発明に係る受信部を構成することができる。

　受信信号処理部４０４は、受信処理により復号された情報を制御部４０１に出力する。受信信号処理部４０４は、例えば、報知情報、システム情報、ＲＲＣシグナリング、ＤＣＩなどを、制御部４０１に出力する。また、受信信号処理部４０４は、受信信号や、受信処理後の信号を、測定部４０５に出力する。

　測定部４０５は、受信した信号に関する測定を実施する。例えば、測定部４０５は、無線基地局１０から送信されたビーム形成用ＲＳを用いて測定を実施する。測定部４０５は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される測定器、測定回路又は測定装置から構成することができる。

　測定部４０５は、例えば、受信した信号の受信電力（例えば、ＲＳＲＰ）、受信品質（例えば、ＲＳＲＱ、受信ＳＩＮＲ）やチャネル状態などについて測定してもよい。測定結果は、制御部４０１に出力されてもよい。

（ハードウェア構成）
　なお、上記実施形態の説明に用いたブロック図は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロック（構成部）は、ハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的及び／又は論理的に結合した１つの装置により実現されてもよいし、物理的及び／又は論理的に分離した２つ以上の装置を直接的及び／又は間接的に（例えば、有線及び／又は無線）で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。

　例えば、本発明の一実施形態における無線基地局、ユーザ端末などは、本発明の無線通信方法の処理を行うコンピュータとして機能してもよい。図１２は、本発明の一実施形態に係る無線基地局及びユーザ端末のハードウェア構成の一例を示す図である。上述の無線基地局１０及びユーザ端末２０は、物理的には、プロセッサ１００１、メモリ１００２、ストレージ１００３、通信装置１００４、入力装置１００５、出力装置１００６、バス１００７などを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。

　なお、以下の説明では、「装置」という文言は、回路、デバイス、ユニットなどに読み替えることができる。無線基地局１０及びユーザ端末２０のハードウェア構成は、図に示した各装置を１つ又は複数含むように構成されてもよいし、一部の装置を含まずに構成されてもよい。

　例えば、プロセッサ１００１は１つだけ図示されているが、複数のプロセッサがあってもよい。また、処理は、１のプロセッサで実行されてもよいし、処理が同時に、逐次に、又はその他の手法で、１以上のプロセッサで実行されてもよい。なお、プロセッサ１００１は、１以上のチップで実装されてもよい。

　無線基地局１０及びユーザ端末２０における各機能は、例えば、プロセッサ１００１、メモリ１００２などのハードウェア上に所定のソフトウェア（プログラム）を読み込ませることで、プロセッサ１００１が演算を行い、通信装置１００４による通信や、メモリ１００２及びストレージ１００３におけるデータの読み出し及び／又は書き込みを制御することで実現される。

　プロセッサ１００１は、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ１００１は、周辺装置とのインターフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置（ＣＰＵ：Central　Processing　Unit）で構成されてもよい。例えば、上述のベースバンド信号処理部１０４（２０４）、呼処理部１０５などは、プロセッサ１００１で実現されてもよい。

　また、プロセッサ１００１は、プログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュール、データなどを、ストレージ１００３及び／又は通信装置１００４からメモリ１００２に読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。プログラムとしては、上述の実施形態で説明した動作の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラムが用いられる。例えば、ユーザ端末２０の制御部４０１は、メモリ１００２に格納され、プロセッサ１００１で動作する制御プログラムによって実現されてもよく、他の機能ブロックについても同様に実現されてもよい。

　メモリ１００２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically　EPROM）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、その他の適切な記憶媒体の少なくとも１つで構成されてもよい。メモリ１００２は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ（主記憶装置）などと呼ばれてもよい。メモリ１００２は、本発明の一実施形態に係る無線通信方法を実施するために実行可能なプログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。

　ストレージ１００３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、フレキシブルディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスク（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ－ＲＯＭ（Compact　Disc　ROM）など）、デジタル多用途ディスク、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスク）、リムーバブルディスク、ハードディスクドライブ、スマートカード、フラッシュメモリデバイス（例えば、カード、スティック、キードライブ）、磁気ストライプ、データベース、サーバ、その他の適切な記憶媒体の少なくとも１つで構成されてもよい。ストレージ１００３は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。

　通信装置１００４は、有線及び／又は無線ネットワークを介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア（送受信デバイス）であり、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカード、通信モジュールなどともいう。通信装置１００４は、例えば周波数分割複信（ＦＤＤ：Frequency　Division　Duplex）及び／又は時分割複信（ＴＤＤ：Time　Division　Duplex）を実現するために、高周波スイッチ、デュプレクサ、フィルタ、周波数シンセサイザなどを含んで構成されてもよい。例えば、上述の送受信アンテナ１０１（２０１）、アンプ部１０２（２０２）、送受信部１０３（２０３）、伝送路インターフェース１０６などは、通信装置１００４で実現されてもよい。

　入力装置１００５は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、センサなど）である。出力装置１００６は、外部への出力を実施する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカー、ＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）ランプなど）である。なお、入力装置１００５及び出力装置１００６は、一体となった構成（例えば、タッチパネル）であってもよい。

　また、プロセッサ１００１やメモリ１００２などの各装置は、情報を通信するためのバス１００７で接続される。バス１００７は、単一のバスで構成されてもよいし、装置間で異なるバスで構成されてもよい。

　また、無線基地局１０及びユーザ端末２０は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital　Signal　Processor）、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＰＬＤ（Programmable　Logic　Device）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）などのハードウェアを含んで構成されてもよく、当該ハードウェアにより、各機能ブロックの一部又は全てが実現されてもよい。例えば、プロセッサ１００１は、これらのハードウェアの少なくとも１つで実装されてもよい。

（変形例）
　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（シグナリング）であってもよい。また、信号はメッセージであってもよい。参照信号は、ＲＳ（Reference　Signal）と略称することもでき、適用される標準によってパイロット（Pilot）、パイロット信号などと呼ばれてもよい。また、コンポーネントキャリア（ＣＣ：Component　Carrier）は、セル、周波数キャリア、キャリア周波数などと呼ばれてもよい。

　また、無線フレームは、時間領域において１つ又は複数の期間（フレーム）で構成されてもよい。無線フレームを構成する当該１つ又は複数の各期間（フレーム）は、サブフレームと呼ばれてもよい。さらに、サブフレームは、時間領域において１つ又は複数のスロットで構成されてもよい。さらに、スロットは、時間領域において１つ又は複数のシンボル（ＯＦＤＭ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiplexing）シンボル、ＳＣ－ＦＤＭＡ（Single　Carrier　Frequency　Division　Multiple　Access）シンボルなど）で構成されてもよい。

　無線フレーム、サブフレーム、スロット及びシンボルは、いずれも信号を伝送する際の時間単位を表す。無線フレーム、サブフレーム、スロット及びシンボルは、それぞれに対応する別の呼称が用いられてもよい。例えば、１サブフレームは送信時間間隔（ＴＴＩ：Transmission　Time　Interval）と呼ばれてもよいし、複数の連続したサブフレームがＴＴＩと呼ばれてよいし、１スロットがＴＴＩと呼ばれてもよい。つまり、サブフレームやＴＴＩは、既存のＬＴＥにおけるサブフレーム（１ｍｓ）であってもよいし、１ｍｓより短い期間（例えば、１－１３シンボル）であってもよいし、１ｍｓより長い期間であってもよい。

　ここで、ＴＴＩは、例えば、無線通信におけるスケジューリングの最小時間単位のことをいう。例えば、ＬＴＥシステムでは、無線基地局が各ユーザ端末に対して、無線リソース（各ユーザ端末において使用することが可能な周波数帯域幅や送信電力など）を、ＴＴＩ単位で割り当てるスケジューリングを行う。なお、ＴＴＩの定義はこれに限られない。ＴＴＩは、チャネル符号化されたデータパケット（トランスポートブロック）の送信時間単位であってもよいし、スケジューリングやリンクアダプテーションなどの処理単位となってもよい。

　１ｍｓの時間長を有するＴＴＩは、通常ＴＴＩ（ＬＴＥ　Ｒｅｌ．８－１２におけるＴＴＩ）、ノーマルＴＴＩ、ロングＴＴＩ、通常サブフレーム、ノーマルサブフレーム、又はロングサブフレームなどと呼ばれてもよい。通常ＴＴＩより短いＴＴＩは、短縮ＴＴＩ、ショートＴＴＩ、短縮サブフレーム、又はショートサブフレームなどと呼ばれてもよい。

　リソースブロック（ＲＢ：Resource　Block）は、時間領域及び周波数領域のリソース割当単位であり、周波数領域において、１つ又は複数個の連続した副搬送波（サブキャリア（subcarrier））を含んでもよい。また、ＲＢは、時間領域において、１つ又は複数個のシンボルを含んでもよく、１スロット、１サブフレーム又は１ＴＴＩの長さであってもよい。１ＴＴＩ、１サブフレームは、それぞれ１つ又は複数のリソースブロックで構成されてもよい。なお、ＲＢは、物理リソースブロック（ＰＲＢ：Physical　RB）、ＰＲＢペア、ＲＢペアなどと呼ばれてもよい。

　また、リソースブロックは、１つ又は複数のリソースエレメント（ＲＥ：Resource　Element）で構成されてもよい。例えば、１ＲＥは、１サブキャリア及び１シンボルの無線リソース領域であってもよい。

　なお、上述した無線フレーム、サブフレーム、スロット及びシンボルなどの構造は例示に過ぎない。例えば、無線フレームに含まれるサブフレームの数、サブフレームに含まれるスロットの数、スロットに含まれるシンボル及びＲＢの数、ＲＢに含まれるサブキャリアの数、並びにＴＴＩ内のシンボル数、シンボル長、サイクリックプレフィックス（ＣＰ：Cyclic　Prefix）長などの構成は、様々に変更することができる。

　また、本明細書で説明した情報、パラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。例えば、無線リソースは、所定のインデックスで指示されるものであってもよい。さらに、これらのパラメータを使用する数式などは、本明細書で明示的に開示したものと異なってもよい。

　本明細書においてパラメータなどに使用する名称は、いかなる点においても限定的なものではない。例えば、様々なチャネル（ＰＵＣＣＨ（Physical　Uplink　Control　Channel）、ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）など）及び情報要素は、あらゆる好適な名称によって識別できるので、これらの様々なチャネル及び情報要素に割り当てている様々な名称は、いかなる点においても限定的なものではない。

　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。

　また、情報、信号などは、上位レイヤから下位レイヤ、及び／又は下位レイヤから上位レイヤへ出力され得る。情報、信号などは、複数のネットワークノードを介して入出力されてもよい。

　入出力された情報、信号などは、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、信号などは、上書き、更新又は追記をされ得る。出力された情報、信号などは、削除されてもよい。入力された情報、信号などは、他の装置へ送信されてもよい。

　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、下り制御情報（ＤＣＩ：Downlink　Control　Information）、上り制御情報（ＵＣＩ：Uplink　Control　Information））、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣ（Radio　Resource　Control）シグナリング、ブロードキャスト情報（マスタ情報ブロック（ＭＩＢ：Master　Information　Block）、システム情報ブロック（ＳＩＢ：System　Information　Block）など）、ＭＡＣ（Medium　Access　Control）シグナリング）、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。

　なお、物理レイヤシグナリングは、Ｌ１／Ｌ２（Layer　1／Layer　2）制御情報（Ｌ１／Ｌ２制御信号）、Ｌ１制御情報（Ｌ１制御信号）などと呼ばれてもよい。また、ＲＲＣシグナリングは、ＲＲＣメッセージと呼ばれてもよく、例えば、ＲＲＣ接続セットアップ（RRCConnectionSetup）メッセージ、ＲＲＣ接続再構成（RRCConnectionReconfiguration）メッセージなどであってもよい。また、ＭＡＣシグナリングは、例えば、ＭＡＣ制御要素（ＭＡＣ　ＣＥ（Control　Element））で通知されてもよい。

　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、暗示的に（例えば、当該所定の情報の通知を行わないことによって又は別の情報の通知によって）行われてもよい。

　判定は、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（true）又は偽（false）で表される真偽値（boolean）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。

　ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれるか、他の名称で呼ばれるかを問わず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、手順、機能などを意味するよう広く解釈されるべきである。

　また、ソフトウェア、命令、情報などは、伝送媒体を介して送受信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、有線技術（同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ：Digital　Subscriber　Line）など）及び／又は無線技術（赤外線、マイクロ波など）を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、これらの有線技術及び／又は無線技術は、伝送媒体の定義内に含まれる。

　本明細書で使用する「システム」及び「ネットワーク」という用語は、互換的に使用される。

　本明細書では、「基地局（ＢＳ：Base　Station）」、「無線基地局」、「ｅＮＢ」、「セル」、「セクタ」、「セルグループ」、「キャリア」及び「コンポーネントキャリア」という用語は、互換的に使用され得る。基地局は、固定局（fixed　station）、ＮｏｄｅＢ、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、アクセスポイント（access　point）、送信ポイント、受信ポイント、フェムトセル、スモールセルなどの用語で呼ばれる場合もある。

　基地局は、１つ又は複数（例えば、３つ）のセル（セクタとも呼ばれる）を収容することができる。基地局が複数のセルを収容する場合、基地局のカバレッジエリア全体は複数のより小さいエリアに区分でき、各々のより小さいエリアは、基地局サブシステム（例えば、屋内用の小型基地局（ＲＲＨ：Remote　Radio　Head）によって通信サービスを提供することもできる。「セル」又は「セクタ」という用語は、このカバレッジにおいて通信サービスを行う基地局及び／又は基地局サブシステムのカバレッジエリアの一部又は全体を指す。

　本明細書では、「移動局（ＭＳ：Mobile　Station）」、「ユーザ端末（user　terminal）」、「ユーザ装置（ＵＥ：User　Equipment）」及び「端末」という用語は、互換的に使用され得る。基地局は、固定局（fixed　station）、ＮｏｄｅＢ、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、アクセスポイント（access　point）、送信ポイント、受信ポイント、フェムトセル、スモールセルなどの用語で呼ばれる場合もある。

　移動局は、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、クライアント又はいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。

　また、本明細書における無線基地局は、ユーザ端末で読み替えてもよい。例えば、無線基地局及びユーザ端末間の通信を、複数のユーザ端末間（Ｄ２Ｄ：Device-to-Device）の通信に置き換えた構成について、本発明の各態様／実施形態を適用してもよい。この場合、上述の無線基地局１０が有する機能をユーザ端末２０が有する構成としてもよい。また、「上り」や「下り」などの文言は、「サイド」と読み替えられてもよい。例えば、上りチャネルは、サイドチャネルと読み替えられてもよい。

　同様に、本明細書におけるユーザ端末は、無線基地局で読み替えてもよい。この場合、上述のユーザ端末２０が有する機能を無線基地局１０が有する構成としてもよい。

　本明細書において、基地局によって行われるとした特定動作は、場合によってはその上位ノード（upper　node）によって行われることもある。基地局を有する１つ又は複数のネットワークノード（network　nodes）から成るネットワークにおいて、端末との通信のために行われる様々な動作は、基地局、基地局以外の１つ以上のネットワークノード（例えば、ＭＭＥ（Mobility　Management　Entity）、Ｓ－ＧＷ（Serving-Gateway）などが考えられるが、これらに限られない）又はこれらの組み合わせによって行われ得ることは明らかである。

　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、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、フローチャートなどは、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。

　本明細書で説明した各態様／実施形態は、ＬＴＥ（Long　Term　Evolution）、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、ＬＴＥ－Ｂ（LTE-Beyond）、ＳＵＰＥＲ　３Ｇ、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ、４Ｇ（4th　generation　mobile　communication　system）、５Ｇ（5th　generation　mobile　communication　system）、ＦＲＡ（Future　Radio　Access）、Ｎｅｗ－ＲＡＴ（Radio　Access　Technology）、ＮＲ（New　Radio）、ＮＸ（New　radio　access）、ＦＸ（Future　generation　radio　access）、ＧＳＭ（登録商標）（Global　System　for　Mobile　communications）、ＣＤＭＡ２０００、ＵＭＢ（Ultra　Mobile　Broadband）、ＩＥＥＥ　８０２．１１（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標））、ＩＥＥＥ　８０２．１６（ＷｉＭＡＸ（登録商標））、ＩＥＥＥ　８０２．２０、ＵＷＢ（Ultra-WideBand）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、その他の適切な無線通信方法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。

　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。

　本明細書で使用する「第１の」、「第２の」などの呼称を使用した要素へのいかなる参照も、それらの要素の量又は順序を全般的に限定するものではない。これらの呼称は、２つ以上の要素間を区別する便利な方法として本明細書で使用され得る。したがって、第１及び第２の要素の参照は、２つの要素のみが採用され得ること又は何らかの形で第１の要素が第２の要素に先行しなければならないことを意味しない。

　本明細書で使用する「判断（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。例えば、「判断（決定）」は、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）などを「判断（決定）」することであるとみなされてもよい。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）などを「判断（決定）」することであるとみなされてもよい。また、「判断（決定）」は、解決（resolving）、選択（selecting）、選定（choosing）、確立（establishing）、比較（comparing）などを「判断（決定）」することであるとみなされてもよい。つまり、「判断（決定）」は、何らかの動作を「判断（決定）」することであるとみなされてもよい。

　本明細書で使用する「接続された（connected）」、「結合された（coupled）」という用語、又はこれらのあらゆる変形は、２又はそれ以上の要素間の直接的又は間接的なあらゆる接続又は結合を意味し、互いに「接続」又は「結合」された２つの要素間に１又はそれ以上の中間要素が存在することを含むことができる。要素間の結合又は接続は、物理的なものであっても、論理的なものであっても、或いはこれらの組み合わせであってもよい。本明細書で使用する場合、２つの要素は、１又はそれ以上の電線、ケーブル及び／又はプリント電気接続を使用することにより、並びにいくつかの非限定的かつ非包括的な例として、無線周波数領域、マイクロ波領域及び光（可視及び不可視の両方）領域の波長を有する電磁エネルギーなどの電磁エネルギーを使用することにより、互いに「接続」又は「結合」されると考えることができる。

　本明細書又は特許請求の範囲で「含む（including）」、「含んでいる（comprising）」、及びそれらの変形が使用されている場合、これらの用語は、用語「備える」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書あるいは特許請求の範囲において使用されている用語「又は（or）」は、排他的論理和ではないことが意図される。

　以上、本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

　本出願は、２０１６年７月１５日出願の特願２０１６－１４０７１６及び２０１６年８月１２日出願の特願２０１６－１５８８９０に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims

　複数のビームを利用する無線基地局と通信するユーザ端末であって、
　ランダムアクセスプリアンブルを送信する送信部と、
　前記ランダムアクセスプリアンブルに対応するランダムアクセス応答を受信する受信部と、
　複数ビームパターンが対応づけられた所定リソースを利用して前記ランダムアクセスプリアンブルの送信及び／又は前記ランダムアクセス応答の受信を制御する制御部と、を有することを特徴とするユーザ端末。
　前記所定リソースは、異なるビームパターンを含む複数のビームグループに対してそれぞれ設定されることを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
　前記制御部は、前記ランダムアクセスプリアンブルの送信前に無線基地局から受信する同期信号、報知信号及びビーム用参照信号の少なくとも一つに基づいて、前記所定リソースを選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のユーザ端末。
　前記受信部は、ビームパターン測定用の参照信号に関する設定情報を受信し、前記送信部は、前記所定リソースに対応する複数のビームパターンの中から所定ビームパターンのインデックスに関する情報を送信することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のユーザ端末。
　前記送信部が前記所定ビームパターンのインデックスに関する情報を送信した後、前記受信部は、前記所定ビームパターンに対して設定されるリソースでＤＬ信号を受信することを特徴とする請求項４に記載のユーザ端末。
　複数のビームを利用する無線基地局と通信するユーザ端末の無線通信方法であって、
　ランダムアクセスプリアンブルを送信する工程と、
　前記ランダムアクセスプリアンブルに対応するランダムアクセス応答を受信する工程と、を有し、
　複数ビームパターンが対応づけられた所定リソースを利用して前記ランダムアクセスプリアンブルの送信及び／又は前記ランダムアクセス応答の受信を制御することを特徴とする無線通信方法。