WO2018062456A1 - ユーザ端末、無線基地局及び無線通信方法 - Google Patents

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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でのプリアンブル及び／又はメッセージを適切に受信でき、ランダムアクセスを効率良く行うこと。本発明のユーザ端末は、複数のビームフォーミングを利用する無線基地局と通信するユーザ端末であって、無線基地局から送信されるＤＬ信号を受信する受信部と、ランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）を送信する送信部と、前記無線基地局のビームに関するビーム情報を含むＰＲＡＣＨを送信するように制御する制御部と、を有することを特徴とする。

Description

ユーザ端末、無線基地局及び無線通信方法
　本発明は、次世代移動通信システムにおけるユーザ端末、無線基地局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、低遅延等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以降等ともいう）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）等とも呼ばれる。
　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。
　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、例えば最大で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。ＢＦを適用する場合においては、ランダムアクセス手順でのプリアンブルやメッセージを効率良く受信できるようにする必要がある。
　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でのプリアンブル及び／又はメッセージを適切に受信でき、ランダムアクセスを効率良く行うことができるユーザ端末、無線基地局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、複数のビームフォーミングを利用する無線基地局と通信するユーザ端末であって、無線基地局から送信されるＤＬ信号を受信する受信部と、ランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）を送信する送信部と、前記無線基地局のビームに関するビーム情報を含むＰＲＡＣＨを送信するように制御する制御部と、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でのプリアンブル及び／又はメッセージを適切に受信でき、ランダムアクセスを効率良く行うことができる。
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の一例を示す図であり、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の一例を示す図であり、図３Ｂ及び図３Ｃは、マルチプルＢＦの一例を示す図である。 図４Ａは、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用できる場合を示し、図４Ｂは、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用できない場合を示す図である。 図５Ａは、第１の態様において、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用しない場合を示す図であり、図５Ｂは、第１の態様において、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用する場合を示す図である。 図６Ａは、ＢＳＴｘビームインデックスとＰＲＡＣＨ系列とを関連付けたテーブルを示す図であり、図６Ｂは、図６Ａに示すテーブルを用いてＰＲＡＣＨを送信する場合の図である。 ＢＳＴｘビームインデックスとＰＲＡＣＨ系列とを関連付けたテーブルの他の例を示す図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、ハイブリッドＢＦでのＰＲＡＣＨ送信を示す図である。 図９Ａ及び図９Ｂは、第２の態様において、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用しない場合を示す図である。 ＢＳＴｘビームインデックス及びＵＥＲｘビームインデックスとＰＲＡＣＨ系列とを関連付けたテーブルを示す図である。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、第２の態様において、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用しない場合を示す図である。 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（Contention　resolution　message）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データを送信する。
　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、超低遅延等）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）等と呼ばれる）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（指向性）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参照）。このため、図３Ａに示すように、周波数領域－時間領域において、同じリソースを用いることができる。
　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（指向性）が直交する（衝突を避ける）ようにＢＦを適用する。例えば、マルチプルＢＦ動作において、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複数回送信して、最適なＲｘビームを選択することが考えられる（ビーム走査）（図２Ｂ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動作の一例を示している。この場合、無線基地局は、複数の単位時間区間で異なるＲｘビームでユーザ端末からの信号を受信する。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。この場合においても、無線基地局は、複数の単位時間区間で異なるＲｘビームでユーザ端末からの信号を受信する。一方、ユーザ端末は、特定のＴｘビーム（図３ＣにおけるＵＥビーム＃１、ＵＥビーム＃２）で信号を送信する。
　マルチプルＢＦ動作の場合、シングルＢＦ動作に比べて直交プリアンブルの数を少なくすることができる。また、マルチプルＢＦ動作の場合、時間方向において異なるビームパターンを適用するので、時間領域において、より多くのＰＲＡＣＨ（Physical　Random　Access　Channel）リソースが必要となる。
　無線基地局とユーザ端末との間のビーム送受信においては、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティ（reciprocity）が利用できる場合とＴｘ／Ｒｘレシプロシティ（reciprocity）を利用できない場合がある（図４参照）。
　Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用できる場合（図４Ａ参照）、ＤＬ信号により検出されたビーム情報がＰＲＡＣＨ、ＲＡＲ、メッセージ３、メッセージ４用のビームフォーミングに用いられる。このように、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用すると、ＤＬＴｘビームとＵＬＲｘビームがリンクする。
　一方で、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用しない場合（図４Ｂ参照）、ＤＬＴｘビームとＵＬＲｘビームがリンクしないので、ユーザ端末で測定された、ＢＳ送信ビーム及び／又はＵＥ受信ビームの情報が無線基地局に報告される必要がある。また、ＵＥ送信ビーム及び／又はＢＳ受信ビームの情報が無線基地局で検出される必要がある。
　このような技術的背景において、本発明者らは、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でのプリアンブルやメッセージを確実に受信でき、ランダムアクセスを効率良く行うために、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティの利用／不利用を含めて、ビーム情報の報告を効率良く行うことを提案した。
　本提案においては、マルチＢＳビームフォーミングを前提として、シングルＵＥビームフォーミング＋Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティの不利用のケース、シングルＵＥビームフォーミング＋Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティの利用のケース、マルチＵＥビームフォーミング＋Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティの不利用のケース、マルチＵＥビームフォーミング＋Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティの利用のケースが挙げられる。
　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の態様においては、マルチＢＳビームフォーミングを前提として、シングルＵＥビームフォーミング＋Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティの不利用のケース、及びシングルＵＥビームフォーミング＋Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティの利用のケースについて説明する。
　まず、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティの利用しない場合について説明する。
　Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用しない場合、ＤＬＴｘビームとＵＬＲｘビームがリンクしていないので、無線基地局にどのようにして最適なＢＳビーム情報（例えば、ビームインデックスなど）を通知するかが問題となる。本実施の形態においては、ＢＳビーム情報を他の情報に関連付けてユーザ端末から無線基地局に通知する。
　すなわち、ユーザ端末は、無線基地局から送信されるＤＬ信号（ＤＬ報知チャネル）により検出された、前記無線基地局のビームに関するビーム情報を含むＰＲＡＣＨを無線基地局に送信することで、最適なＢＳビーム情報（例えば、ビームインデックスなど）を無線基地局に通知する。ここで、ＢＳビーム情報に関連付ける情報としては、ＰＲＡＣＨ系列（例えば、ＺＣ（Zadoff-Chu）系列の系列番号、ＣＳ（Cyclic　Shift）番号）、ＰＲＡＣＨ用の時間・周波数リソースなどが挙げられる。
　Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用しない場合においては、ユーザ端末は、ＢＳビーム情報を含むＰＲＡＣＨ信号を無線基地局に送信する。例えば、図５Ａに示すように、無線基地局（ｇＮＢ）が同期信号（Synchronization　Signal）や報知チャネル信号（Broadcast　Channel）をアナログＢＦによりビームインデックス＃１～＃４のＴｘビームでそれぞれユーザ端末に送信する。ユーザ端末においては、受信したＤＬ信号から最も良いＢＳＴｘビームを検出する。これにより、最も良いＢＳＴｘビームのビームインデックスを得る。ここでは、ビームインデックス＃１のＢＳＴｘビームが最も良いとする。
　本実施の形態においては、ＢＳＴｘビームの情報（ビームインデックス）は、図６Ａに示すように、ＰＲＡＣＨ系列と関連付けられている（ビーム情報に対応して設定された所定のＰＲＡＣＨ系列）。図６Ａにおいては、ＢＳＴｘビームインデックス＃１がＰＲＡＣＨ系列＃１に対応し、ＢＳＴｘビームインデックス＃２がＰＲＡＣＨ系列＃２に対応し、ＢＳＴｘビームインデックス＃３がＰＲＡＣＨ系列＃３に対応し、ＢＳＴｘビームインデックス＃４がＰＲＡＣＨ系列＃４に対応する。なお、図６Ａに示す対応関係は、一例であり、これに限定されない。
　ユーザ端末は、図６Ａに示す対応関係を参照して、ビームインデックス＃１に対応するＰＲＡＣＨ系列であるＰＲＡＣＨ系列＃１を選択し、このＰＲＡＣＨ系列＃１でＰＲＡＣＨ（ビーム情報を含むＰＲＡＣＨ）を無線基地局に送信する。ここでは、ユーザ端末は、図６Ｂに示すように、異なる送信時間間隔で（複数の単位時間区間（図６Ｂでは４単位時間区間）にわたって）複数回（図６Ｂでは４回）ＰＲＡＣＨ系列＃１でＰＲＡＣＨを無線基地局に送信する（図５Ａ参照）。
　このように、複数回にわたってＰＲＡＣＨ系列＃１でＰＲＡＣＨを無線基地局に送信することにより、無線基地局側でＢＳＲｘビームを測定することが可能となる。すなわち、無線基地局においては、ＢＳＲｘビーム走査をしながらＰＲＡＣＨの検出を行うことにより、最も良いＢＳＲｘビームを測定することができる。ＰＲＡＣＨを検出することにより、ＰＲＡＣＨ系列がＰＲＡＣＨ系列＃１であることが分かるので、無線基地局は、最も良いＢＳＴｘビームがビームインデックス＃１でビームフォーミングされたビームを知ることができる。無線基地局及びユーザ端末は、ＲＡＲ送信以降のランダムアクセス手順において最適なビームを用いて送受信を行う。
　なお、ビーム情報とＰＲＡＣＨの系列の対応関係に関する情報（例えば、図６Ａに示すＢＳＴｘビームインデックスとＰＲＡＣＨ系列とを関連付けたテーブル）、及び／又はＰＲＡＣＨの送信回数に関する情報は、仕様で予め決められても良いし、報知情報、上位レイヤシグナリングや下り制御信号等で無線基地局からユーザ端末に通知しても良い。また、上記説明においては、ランダムアクセス手順の初期段階であるＰＲＡＣＨで最適なＢＳビーム情報を通知する場合について説明しているが、本実施の形態においては、メッセージ３で最適なＢＳビーム情報を通知しても良い。
　また、ビーム情報とＰＲＡＣＨの系列の対応関係については、図７に示すように、サブフレーム毎にＰＲＡＣＨ系列をずらした形で定義しても良い。すなわち、上述したように、複数回送信するＰＲＡＣＨに同じＰＲＡＣＨ系列を関連付ける代わりに、複数回送信するＰＲＡＣＨに異なるＰＲＡＣＨ系列のパターンを割り当てても良い。これにより、ＰＲＡＣＨの検出精度を向上させることができると期待される。
　次に、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用する場合について説明する。
　Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用する場合、ＤＬＴｘビームとＵＬＲｘビームがリンクする。例えば、図５Ｂに示すように、無線基地局が同期信号や報知チャネル信号をアナログＢＦによりビームインデックス＃１～＃４のＴｘビームでそれぞれユーザ端末に送信する。ユーザ端末においては、受信したＤＬ信号から最も良いＢＳＴｘビームを検出する。これにより、最も良いＢＳＴｘビームのビームインデックスを得る。ここでは、ビームインデックス＃１のＢＳＴｘビームが最も良いとする。
　ユーザ端末は、得られたＢＳＴｘ／Ｒｘビームのビームインデックス＃１に対応するＰＲＡＣＨリソースを用いてＰＲＡＣＨ送信する。Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用できる場合、無線基地局は、好適な受信ビーム（ビームインデックス＃１）でＰＲＡＣＨを検出し、対応するＢＳＴｘ／Ｒｘビームインデックス＃１を得ることができる。無線基地局及びユーザ端末は、ＲＡＲ送信以降のランダムアクセス手順において最適なビームを用いて送受信を行う。
　なお、どのＰＲＡＣＨリソースがどのＢＳＴｘ／Ｒｘビームのビームインデックスに関連づけられているかの情報は、仕様で予め決められても良いし、報知情報、上位レイヤシグナリングや下り制御信号等で無線基地局からユーザ端末に通知しても良い。
　このように、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用することができれば、図５Ｂに示すように、ＰＲＡＣＨを複数回送信しなくても良い。この場合においても、図６Ａに示すように、ＢＳＴｘビームの情報（ビームインデックス）がＰＲＡＣＨ系列と関連付けられていても良い。このＢＳＴｘビームの情報（ビームインデックス）及びＰＲＡＣＨ系列の関連付けは、アナログＢＦとデジタルＢＦのハイブリッドＢＦ構成でも適用することができる。
　図８Ａ及び図８Ｂは、ハイブリッドＢＦでのＰＲＡＣＨ送信を示す図である。図８においては、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用する場合である。ここでは、無線基地局は、図８Ａに示すように、１つのアンテナポートに対して２つのビーム（デジタルＢＦ）でＤＬ信号を送信する。具体的には、図８Ｂに示すように、無線基地局（ｇＮＢ）が同期信号（Synchronization　Signal）や報知チャネル信号（Broadcast　Channel）を４つの単位時間区間（例えば、サブフレーム）にわたってそれぞれ２つのビームでユーザ端末に送信する。
　ユーザ端末においては、受信したＤＬ信号から最も良いＢＳＴｘビームを検出する。すなわち、４サブフレーム×２ビームの合計８つのアナログ／デジタルビームインデックス＃１～＃８のＢＳＴｘビームから最も良いＢＳＴｘビームのアナログ／デジタルビームインデックスを得る。ここでは、アナログ／デジタルビームインデックス＃１のＢＳＴｘビームが最も良いとする。
　ユーザ端末は、得られたＢＳＴｘ／Ｒｘビームのアナログ／デジタルビームインデックス＃１に対応するＰＲＡＣＨ系列やＰＲＡＣＨリソース（ここでは、ＰＲＡＣＨ系列＃１）を用いてＰＲＡＣＨ送信する。無線基地局は、ＰＲＡＣＨを検出することにより、対応するＢＳＴｘ／Ｒｘアナログ／デジタルビームインデックス＃１を得ることができる。無線基地局及びユーザ端末は、ＲＡＲ送信以降のランダムアクセス手順において最適なビームを用いて送受信を行う。
　なお、どのＰＲＡＣＨ系列やＰＲＡＣＨリソースがどのＢＳ送信／受信ビームのアナログビームインデックスに関連づけられているかの情報は、ＲＲＣシグナリングや下り制御信号等で無線基地局からユーザ端末に通知しても良い。
（第２の態様）
　第２の態様においては、マルチＢＳビームフォーミングを前提として、マルチＵＥビームフォーミング＋Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティの不利用のケース、及びマルチＵＥビームフォーミング＋Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティの利用のケースについて説明する。
　まず、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用しない場合について説明する。
　Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用しない場合、ＤＬＴｘビームとＵＬＲｘビームがリンクしていないので、無線基地局にどのようにして最適なＢＳＴｘビーム情報（例えば、ビームインデックスなど）や最適なＵＥＲｘビーム情報（例えば、ビームインデックスなど）を通知するかが問題となる。本実施の形態においては、ＢＳＴｘビーム情報やＵＥＲｘビーム情報を他の情報に関連付けて、ユーザ端末から無線基地局にＢＳＴｘビーム情報やＵＥＲｘビーム情報を通知する。
　すなわち、ユーザ端末は、無線基地局から送信されるＤＬ信号（ＤＬ報知チャネル）により検出された、前記無線基地局のＢＳＴｘビーム及び前記ユーザ端末のＵＥＲｘビームに関するビーム情報を含むＰＲＡＣＨを無線基地局に送信することで、最適なＢＳＴｘビーム情報やＵＥＲｘビーム情報（例えば、ビームインデックスなど）を無線基地局に通知する。ここで、ＢＳＴｘビーム情報やＵＥＲｘビーム情報に関連付ける情報としては、ＰＲＡＣＨ系列（例えば、ＺＣ（Zadoff-Chu）系列の系列番号、ＣＳ（Cyclic　Shift）番号）、ＰＲＡＣＨの時間・周波数リソースなどが挙げられる。
　Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用しない場合においては、ユーザ端末は、ＢＳＴｘビーム情報やＵＥＲｘビーム情報を含むＰＲＡＣＨ信号を無線基地局に送信する。例えば、無線基地局（ｇＮＢ）が同期信号（Synchronization　Signal）や報知チャネル信号（Broadcast　Channel）をアナログＢＦによりビームインデックス＃１～＃３のＴｘビームでそれぞれユーザ端末に送信する。ユーザ端末においては、受信したＤＬ信号から最も良いＢＳＴｘビームを検出する。これにより、最も良いＢＳＴｘビームのビームインデックスを得る。ここでは、ビームインデックス＃１のＢＳＴｘビームが最も良いとする。
　一方、例えば、無線基地局が同期信号や報知チャネル信号をアナログＢＦによりビームインデックス＃１～＃３のＴｘビームでそれぞれユーザ端末に送信したとき、図９Ａに示すように、ユーザ端末においては、受信したＤＬ信号から最も良いＵＥＲｘビームを検出する。これにより、最も良いＵＥＲｘビームのビームインデックスを得る。ここでは、ビームインデックス＃２のＵＥＲｘビームが最も良いとする。
　本実施の形態においては、ＢＳＴｘビームの情報及びＵＥＲｘビーム情報（ビームインデックス）は、図１０に示すように、ＰＲＡＣＨ系列と関連付けられている（ビーム情報に対応して設定された所定のＰＲＡＣＨ系列）。図１０においては、ＢＳＴｘビームインデックス＃１／ＵＥＲｘビームインデックス＃１がＰＲＡＣＨ系列＃１に対応し、ＢＳＴｘビームインデックス＃２／ＵＥＲｘビームインデックス＃１がＰＲＡＣＨ系列＃２に対応し、ＢＳＴｘビームインデックス＃３／ＵＥＲｘビームインデックス＃１がＰＲＡＣＨ系列＃３に対応し、ＢＳＴｘビームインデックス＃１／ＵＥＲｘビームインデックス＃２がＰＲＡＣＨ系列＃４に対応し、ＢＳＴｘビームインデックス＃２／ＵＥＲｘビームインデックス＃２がＰＲＡＣＨ系列＃５に対応し、ＢＳＴｘビームインデックス＃３／ＵＥＲｘビームインデックス＃２がＰＲＡＣＨ系列＃６に対応する。なお、図１０に示す対応関係は、一例であり、これに限定されない。
　ユーザ端末は、図１０に示す対応関係を参照して、ＢＳＴｘビームインデックス＃１／ＵＥＲｘビームインデックス＃２に対応するＰＲＡＣＨ系列であるＰＲＡＣＨ系列＃４を選択し、このＰＲＡＣＨ系列＃４でＰＲＡＣＨ（ビーム情報を含むＰＲＡＣＨ）をＵＥＴｘビームインデックス＃１のビームで無線基地局に送信する。例えば、ユーザ端末は、図９Ｂに示すように、異なる送信時間間隔で（複数の単位時間区間（図９Ｂでは３単位時間区間）にわたって）複数回（図９Ｂでは３回）ＰＲＡＣＨ系列＃４でＰＲＡＣＨを無線基地局に送信する。また、同様に、ＰＲＡＣＨ系列＃４でＰＲＡＣＨ（ビーム情報を含むＰＲＡＣＨ）をＵＥＴｘビームインデックス＃２のビームで無線基地局に送信する。
　このように、複数回にわたってＰＲＡＣＨ系列＃４でＰＲＡＣＨを無線基地局に送信することにより、無線基地局側でＢＳＲｘビーム、及びＵＥＴｘビームを測定することが可能となる。すなわち、無線基地局においては、ＢＳＲｘビーム走査をしながらＰＲＡＣＨの検出を行うことにより、最も良いＢＳＲｘビーム、及びＵＥＴｘビームを測定することができる。ＰＲＡＣＨを検出することにより、ＰＲＡＣＨ系列がＰＲＡＣＨ系列＃４であることが分かるので、無線基地局は、最も良いＢＳＴｘビームがビームインデックス＃１でビームフォーミングされたビームであり、最も良いＵＥＲｘビームがビームインデックス＃２でビームフォーミングされたビームであることを認識することができる。無線基地局及びユーザ端末は、ＲＡＲ送信以降のランダムアクセス手順において最適なビームを用いて送受信を行う。
　また、ユーザ端末がＲＡＲ送信以降のランダムアクセス手順において最適なＵＥＴｘビームを用いるために、無線基地局は、検出したＵＥＴｘビームをユーザ端末に通知する。例えば、無線基地局は、ＰＲＣＨ受信直後の下り制御信号（例えば、ＲＡＲのＵＬグラント）を用いて所定のＵＥＴｘビームに関する情報をユーザ端末に通知しても良い。
　なお、ビーム情報とＰＲＡＣＨの系列の対応関係に関する情報（例えば、図１０に示すＢＳＴｘビームインデックスやＵＥＲｘビームインデックスとＰＲＡＣＨ系列とを関連付けたテーブル）、及び／又はＰＲＡＣＨの送信回数に関する情報は、仕様で予め決められても良いし、報知情報、上位レイヤシグナリングや下り制御信号等で無線基地局からユーザ端末に通知しても良い。また、上記説明においては、ランダムアクセス手順の初期段階であるＰＲＡＣＨで最適なビーム情報を通知する場合について説明しているが、本実施の形態においては、メッセージ３で最適なビーム情報を通知しても良い。
　また、本態様においても、ビーム情報とＰＲＡＣＨの系列の対応関係については、サブフレーム毎にＰＲＡＣＨ系列をずらした形で定義しても良い。すなわち、上述したように（図７参照）、複数回送信するＰＲＡＣＨに同じＰＲＡＣＨ系列を関連付ける代わりに、複数回送信するＰＲＡＣＨに異なるＰＲＡＣＨ系列のパターンを割り当てても良い。これにより、ＰＲＡＣＨの検出精度を向上させることができると期待される。
　次に、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用する場合について説明する。
　Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用する場合、ＤＬＴｘビームとＵＬＲｘビームがリンクする。例えば、無線基地局が同期信号や報知チャネル信号をアナログＢＦによりビームインデックス＃１～＃３のＴｘビームでそれぞれユーザ端末に送信する。ユーザ端末においては、受信したＤＬ信号から最も良いＢＳＴｘビームを検出する。これにより、最も良いＢＳＴｘビームのビームインデックスを得る。ここでは、ビームインデックス＃１のＢＳＴｘビームが最も良いとする。
　一方、例えば、無線基地局が同期信号や報知チャネル信号をアナログＢＦによりビームインデックス＃１～＃３のＴｘビームでそれぞれユーザ端末に送信したとき、図１１Ａに示すように、ユーザ端末においては、受信したＤＬ信号から最も良いＵＥＲｘビームを検出する。これにより、最も良いＵＥＲｘビームのビームインデックスを得る。ここでは、ビームインデックス＃２のＵＥＲｘビームが最も良いとする。
　ユーザ端末は、図１１Ｂに示すように、得られたＵＥＲｘビームのビームインデックス＃２に対応するＰＲＡＣＨ系列を用いてＰＲＡＣＨ送信する。無線基地局は、ＰＲＡＣＨを検出することにより、対応するＵＥＲｘビームインデックス＃２を得ることができる。無線基地局及びユーザ端末は、ＲＡＲ送信以降のランダムアクセス手順において最適なビームを用いて送受信を行う。
　なお、どのＰＲＡＣＨリソースがどのビームインデックスに関連づけられているかの情報は、仕様で予め決められても良いし、報知情報、上位レイヤシグナリングや下り制御信号等で無線基地局からユーザ端末に通知しても良い。
　このように、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティを利用することができれば、図１１Ｂに示すように、ＰＲＡＣＨを複数回送信しなくても良い。この場合においても、図１０に示すように、ＵＥＲｘビームの情報（ビームインデックス）がＰＲＡＣＨ系列と関連付けられていても良い。このＵＥＲｘビームの情報（ビームインデックス）及びＰＲＡＣＨ系列の関連付けは、アナログＢＦとデジタルＢＦのハイブリッドＢＦ構成でも利用することができる。
　第２の態様において、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティの利用の有無をＰＲＡＣＨ系列に関連付けて、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティの利用できるユーザ端末であるかどうかを無線基地局に通知するようにしても良い。また、無線基地局は、ユーザ端末がＴｘ／Ｒｘレシプロシティを利用できるユーザ端末であるかどうかを判別することができないので、ＰＲＡＣＨについて繰り返し送信ありのモードと、ＰＲＡＣＨについて繰り返し送信なしのモードとを予め設けておき、ユーザ端末が端末能力に応じてモードを選択できるようにしても良い。これにより、無線基地局はユーザ端末の能力に応じて送受信を制御することができる。
　第１の態様及び第２の態様において、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティの利用の通知については、ビーム情報（例えば、ビームインデックス）とＰＲＡＣＨの系列の対応関係に関する情報、及び／又はＰＲＡＣＨの送信回数に関する情報の通知により代替することができる。また、ビーム情報（例えば、ビームインデックス）とＰＲＡＣＨの系列の対応関係に関する情報については、報知チャネルで予めユーザ端末に報知しても良く、ＲＲＣ接続後は、ユーザ端末個別に設定しても良い。
（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１２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）等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においては、複数のビームフォーミングを利用する無線基地局がユーザ端末と通信するものであって、ユーザ端末において、無線基地局のビームに関するビーム情報を含むランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）を送信し、無線基地局において、ビーム情報を含むＰＲＡＣＨを受信する。
　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等と呼ばれる）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等）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インターフェース等）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）等が含まれるが、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、等と呼ばれてもよい。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）、送受信ポイント等と呼ばれてもよい。以下、無線基地局１１及び無線基地局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等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制御チャネル等が用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報、ＳＩＢ（System　Information　Block）等が伝送される。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）等を含む。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）等が伝送される。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等ともいう）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等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）等が用いられる。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）、送達確認情報等が伝送される。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）等が伝送される。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）等が伝送される。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）
　無線基地局は、複数のビームフォーミングを利用するものであって、ユーザ端末にＤＬ信号を送信し、ＤＬ信号により検出された無線基地局のビームに関するビーム情報を含むランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）を受信する。
　図１３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）再送制御等の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等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等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等の呼処理や、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。また、送受信部１０３は、シングルＢＦ、マルチＢＦを適用できるように構成されている。
　送受信部１０３は、ユーザ端末でのビーム測定のために、同期信号、報知チャネル信号、ビームパターン測定用の参照信号を送信してもよい。また、送受信部１０３は、ＤＬ信号のビームに関するビーム情報を含むランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）を受信する。また、送受信部１０３は、ユーザ端末が最適なビーム情報（例えば、ビームインデックス）を用いて送信したＰＲＡＣＨを受信する。
　図１４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等に基づいて、下り制御信号（例えば、送達確認情報等）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等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ＲＡＣＨプリアンブルや、上り参照信号等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、Ｔｘビーム及び／又はＲｘビームを形成するように制御する。
　制御部３０１は、シングルＵＥビームフォーミングが利用され、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティが利用されない場合において、複数回にわたって受信したＰＲＡＣＨのＰＲＡＣＨ系列を識別し、そのＰＲＡＣＨ系列に対応するビーム情報（例えば、ビームインデックス）を同定する。このとき、制御部３０１は、例えば図６Ａに示すテーブルを参照してＰＲＡＣＨ系列からビーム情報を同定する。なお、このとき、送受信部１０３において、ユーザ端末から複数回送信されたＰＲＡＣＨを、ＢＳＲｘビーム走査をしながら検出する。これにより、最も良いＢＳＲｘビームを測定することができる。
　また、制御部３０１は、マルチＵＥビームフォーミングが利用され、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティが利用されない場合において、複数回にわたって受信したＰＲＡＣＨのＰＲＡＣＨ系列を識別し、そのＰＲＡＣＨ系列に対応するビーム情報（例えば、ビームインデックス）を同定する。このとき、制御部３０１は、例えば図１０に示すテーブルを参照してＰＲＡＣＨ系列からビーム情報を同定する。なお、このとき、送受信部１０３において、ユーザ端末から複数回送信されたＰＲＡＣＨを、ＢＳＲｘビーム走査をしながら検出する。これにより、最も良いＢＳＴｘビーム及び最も良いＵＥＲｘビームを認識することができる。
　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、下り参照信号等）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）等に基づいて決定された符号化率、変調方式等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、復号等）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、上り参照信号等）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））やチャネル状態等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）
　ユーザ端末は、複数のビームフォーミングを利用する無線基地局と通信するものであって、無線基地局から送信されるＤＬ信号を受信し、無線基地局のビームに関するビーム情報を含むＰＲＡＣＨを送信するように制御する。このユーザ端末においては、ビーム情報を含むＰＲＡＣＨを異なる送信時間間隔で複数回送信するように制御する。また、このユーザ端末においては、ビーム情報に対応して設定された所定のＰＲＡＣＨ系列を複数のＰＲＡＣＨの送信に適用する。このユーザ端末においては、ビーム情報とＰＲＡＣＨの系列の対応関係に関する情報、及び／又はＰＲＡＣＨの送信回数に関する情報を受信する。
　図１５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等を行う。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等を行う。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処理等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。また、送受信部２０３は、シングルＢＦ、マルチＢＦを適用できるように構成されている。
　送受信部２０３は、ビーム測定のために、同期信号、報知チャネル信号、ビームパターン測定用の参照信号を受信してもよい。また、送受信部２０３は、ＤＬ信号から検出したビームに関するビーム情報を含むランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）を送信する。このとき、送受信部２０３は、最適なビーム情報（例えば、ビームインデックス）を用いてＰＲＡＣＨを送信する。
　図１６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等に基づいて、上り制御信号（例えば、送達確認情報等）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。
　制御部４０１は、シングルＵＥビームフォーミングが利用され、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティが利用されない場合において、無線基地局から送信されるＤＬ信号（ＤＬ報知チャネル）により検出された、無線基地局のビームに関するビーム情報（例えば、ビームインデックスなど）を含むＰＲＡＣＨを無線基地局に送信するように制御する。また、制御部４０１は、受信したＤＬ信号から最も良いＢＳＴｘビームを検出し、最も良いＢＳＴｘビームのビームインデックスを得るように制御する。また、制御部４０１は、最も良いＢＳＴｘビームのビームインデックスに対応するＰＲＡＣＨ系列でＰＲＡＣＨを複数の単位時間区間にわたって複数回送信するように制御する。このとき、制御部４０１は、例えば図６Ａに示すテーブルを参照してビームインデックスからＰＲＡＣＨ系列を同定する。
　制御部４０１は、マルチＵＥビームフォーミングが適用され、Ｔｘ／Ｒｘレシプロシティが利用されない場合において、無線基地局から送信されるＤＬ信号（ＤＬ報知チャネル）により検出された、無線基地局のビームに関するビーム情報（例えば、ビームインデックスなど）を含むＰＲＡＣＨを無線基地局に送信するように制御する。また、制御部４０１は、受信したＤＬ信号から最も良いＢＳＴｘビームを検出し、最も良いＢＳＴｘビームのビームインデックスを得るように制御する。また、制御部４０１は、最も良いＢＳＴｘビームのビームインデックス及び最も良いＵＥＲｘビームのビームインデックスに対応するＰＲＡＣＨ系列でＰＲＡＣＨを複数の単位時間区間にわたって複数回送信するように制御する。このとき、制御部４０１は、例えば図１０に示すテーブルを参照してビームインデックスからＰＲＡＣＨ系列を同定する。
　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、上り参照信号等）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、復号等）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、下り参照信号等）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等を、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）やチャネル状態等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、ユーザ端末等は、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１７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等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、ユニット等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等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、レジスタ等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等は、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、データ等を、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）等と呼ばれてもよい。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等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）等）、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、通信モジュール等ともいう。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等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等は、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、センサ等）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）ランプ等）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等の各装置は、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）等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）、パイロット信号等と呼ばれてもよい。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、キャリア周波数等と呼ばれてもよい。
　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）シンボル等）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等）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等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等と呼ばれてもよい。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等と呼ばれてもよい。
　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ペア等と呼ばれてもよい。
　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等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）長等の構成は、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、パラメータ等は、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等は、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等に使用する名称は、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）等）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、信号等は、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、チップ等は、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、信号等は、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、信号等は、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、信号等は、上書き、更新又は追記をされ得る。出力された情報、信号等は、削除されてもよい。入力された情報、信号等は、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）等）、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）等と呼ばれてもよい。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）メッセージ等であってもよい。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、機能等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、情報等は、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）等）及び／又は無線技術（赤外線、マイクロ波等）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、スモールセル等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、スモールセル等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」等の文言は、「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）等が考えられるが、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、フローチャート等は、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」等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）等を「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）等を「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）等を「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等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９月２９日出願の特願２０１６－１９２３３４に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims (6)

  1. 　複数のビームフォーミングを利用する無線基地局と通信するユーザ端末であって、
    　無線基地局から送信されるＤＬ信号を受信する受信部と、
    　ランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）を送信する送信部と、
    　前記無線基地局のビームに関するビーム情報を含むＰＲＡＣＨを送信するように制御する制御部と、を有することを特徴とするユーザ端末。
  2. 　前記制御部は、前記ビーム情報を含むＰＲＡＣＨを異なる送信時間間隔で複数回送信するように制御することを特徴とする請求項１記載のユーザ端末。
  3. 　前記制御部は、前記ビーム情報に対応して設定された所定のＰＲＡＣＨ系列を前記複数のＰＲＡＣＨの送信に適用することを特徴とする請求項２に記載のユーザ端末。
  4. 　前記受信部は、前記ビーム情報とＰＲＡＣＨの系列の対応関係に関する情報、及び／又はＰＲＡＣＨの送信回数に関する情報を受信することを特徴とする請求項３に記載のユーザ端末。
  5. 　複数のビームフォーミングを利用する無線基地局であって、
    　ユーザ端末にＤＬ信号を送信する送信部と、
    　前記ＤＬ信号により検出された前記無線基地局のビームに関するビーム情報を含むランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）を受信する受信部と、を有することを特徴とする無線基地局。
  6. 　複数のビームフォーミング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、
    　無線基地局から送信されるＤＬ信号を受信する工程と、
    　前記無線基地局のビームに関するビーム情報を含むランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）を送信する工程と、を有することを特徴とする無線通信方法。
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