用于在使用波束赋型的系统中进行系统接入的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及系统接入方法和装置。
【背景技术】
[0002]随着智能电话机的出现，移动通信订户的平均数据使用量呈指数地增加并且促进对高数据速率的更强的需求。典型地，能够以增加频率带宽或者提高频率利用效率这样的方式来实现高数据速率。在后者情况中，当前一代通信技术几乎已经达到频率利用效率的理论极限，难以通过技术改进来进一步提高频率利用效率。因此，增加数据速率的可行的方式是扩展用于数据服务的频带。这时，应当考虑可用的频带。因为在当前的频率分布策略之下限制了经由IGHz的带宽中的可用于宽带通信的频带，所以建议使用经由30GHz的毫米波段来用于无线通信。然而，这样的高频带通信具有随着传播距离增加信号衰减显著地增加的缺点。详细地，当频率增加时，传播路径损失增加并且传播距离减小，导致服务覆盖范围的减小。解决该问题的有前景的技术之一是将发射/接收功率集中到较窄的空间以提高发射/接收效率的波束赋型。
[0003]图1是图示出利用阵列天线支持波束赋型的基站100和移动台150的图。参考图1，基站100能够使用阵列天线110和112来传送改变下行链路发射波束120的方向的数据。而且，移动台150能够接收改变接收波束170的方向的数据。
[0004]在使用波束赋型技术的通信系统中，基站100和移动台150选择各种发射波束方向和接收波束方向中示出最好的信道条件的发射波束120和接收波束170来提供数据服务。这样的过程被等同地应用到用于从移动台150向基站100传送数据的上行链路信道以及用于从基站向移动台传送数据的下行链路信道。
[0005]假定基站100的发射波束方向的数量是N，并且移动台150的接收波束方向的数量是M。在该情况下，用于选择最好的下行链路发射/接收方向的最简单的方法是基站100尝试来至少M次地在N个独立的发射方向上传送预定信号，并且移动台150尝试来使用M个接收波束170接收N个发射波束120。
[0006]在该情况下，基站100必须传送特定基准信号至少NXM次，并且移动台150必须接收基准信号NXM次以测量接收信号强度。移动台150可以选择示出最高测量值的方向来作为最好的发射波束方向和接收波束方向的组合。基站100在每个可用方向上至少传送信号一次的过程被称作波束扫频(beam sweeping)，并且移动台150将最好的发射和接收波束方向组合的过程被称作波束选择。选择最好的下行链路发射波束和最好的下行链路接收波束(在下文中，被称为发射波束和接收波束)的该过程能够被等同地应用到用于从移动台150向基站100传送数据的上行链路传输过程。
[0007]在普通蜂窝式系统中，基站100在基站100的整个覆盖区域内传送诸如同步信道(SCH)和广播信道(BCH)之类的公共控制信道。基站100还必须接收在覆盖区域内传送的上行链路接入信道(随机接入信道(RACH))。在如图1所示的使用波束赋型技术的通信系统中，基站100必须以上述波束扫频方式在每个可用方向上至少传送以上信道一次，以在基站100的整个覆盖区域内传送SCH和BCH。而且，为了接收在基站100的整个覆盖区域内传送的上行链路接入信道，基站100必须尝试以波束扫频方式在每个可用方向上至少接收上行链路接入信道一次。
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]已经提出本发明来解决以上问题并且本发明目标在于提供用于有效选择波束的随机接入方法和装置。
[0010]解决方案
[0011]根据本发明的一个方面，一种移动台的上行链路接入方法包括:从基站接收同步信道和广播控制信道；基于接收同步信道和广播控制信道中的至少一个的结果来选择用于传送上行链路接入信号的发射波束；使用所选择的发射波束来传送上行链路接入信号；以及接收响应于上行链路接入信号的、来自基站的接入响应和控制信道初始配置信息。
[0012]根据本发明的一个方面，一种移动台的连接配置方法包括:接收接入响应和控制信道初始配置信息；基于控制信道初始配置信息来传送上行链路控制信道；基于在所接收的接入响应中包括的调度信息来传送连接请求消息；以及接收竞争解决和连接配置信息。
[0013]根据本发明的另一个方面，一种用于执行上行链路接入的移动台包括:通信单元，接收同步信道、广播控制信道和第二基准信号；以及控制单元，基于接收同步信号、广播控制信道和第二基准信号的结果来选择用于传送上行链路接入信号的发射波束。通信单元通过所选择的发射波束来传送上行链路接入信号，并且接收响应于上行链路接入信号的、来自基站的接入响应和控制信道初始配置信息。
[0014]根据本发明的一个方面，一种移动台包括:通信单元，接收接入响应和控制信道初始配置信息，基于所接收的控制信道初始配置信息来传送上行链路控制信道，基于在所接收的接入响应中包括的调度信息来传送连接请求消息，并且从基站接收竞争解决和连接配置消息。
[0015]根据本发明的另一个方面，一种基站的上行链路接入响应方法包括:从移动台接收上行链路接入信号；根据上行链路接入信号获得最好的下行链路发射波束；以及通过由下行链路发射波束指示符指示的下行链路发射波束来传送响应信号。
[0016]根据本发明的另一个方面，一种用于执行上行链路接入响应的基站包括:通信单元，从移动台接收上行链路接入信号；和控制单元，根据上行链路接入信号获得下行链路发射波束指示符。通信单元通过由下行链路发射波束指示符指示的下行链路发射波束来传送响应信号和控制信道初始配置信息。
[0017]根据本发明的另一个方面，一种基站的连接配置方法包括:从移动台接收上行链路控制信道和连接请求消息；以及传送竞争解决和连接配置消息。
[0018]根据本发明的又一个方面，一种用于执行上行链路配置的基站包括:通信单元，接收上行链路控制信道和连接请求消息，并且传送竞争解决和连接配置消息。
[0019]有益效果
[0020]本发明的随机接入方法和装置就在上行链路接入过程中有效地选择波束方面是有利的。
【附图说明】
[0021]图1是图示出利用阵列天线支持波束赋型的基站100和移动台150的图。
[0022]图2是图示出根据本发明的实施例的基于波束赋型而操作的通信系统的帧结构的图。
[0023]图3是图示出根据本发明的实施例的用于基站的信道传输中的发射和接收波束的图。
[0024]图4a是图示出使用在本发明中提出的多个波束宽度来传送/接收同步信道、广播控制信道和DL窄波束基准信号的过程的图。
[0025]图4b是图示出根据本发明的实施例的由利用多个波束宽度而操作的基站所使用的帧结构的图。
[0026]图5a是图示出根据本发明的实施例的传送/接收UL接入信号的过程的图。
[0027]图5b是图示出根据本发明的实施例的由利用多个波束宽度而操作的基站所使用的帧结构的图。
[0028]图6是图示出根据本发明的实施例的携带窄发射波束群组信息的帧结构的图。
[0029]图7a是图示出在基站401和移动台405之间交换与所传送/接收的UL接入信号相对应的响应信号的过程的图。
[0030]图7b是图示出根据本发明的实施例的具有用于传送/接收接入响应信号的资源区域的帧结构的图。
[0031]图8a是图示出在接入过程中基于在基站401和移动台405之间交换的信息来建立连接的过程的图。
[0032]图8b是图示出包括用于图8的过程中的资源的帧结构的图。
[0033]图9是图示出根据本发明的实施例的基站401的接入响应过程的流程图。
[0034]图10是图示出根据本发明的实施例的移动台405的UL接入信号传输过程的流程图。
[0035]图11是图示出根据本发明的实施例的基站401和移动台405的配置的框图。
【具体实施方式】
[0036]将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。
[0037]可以省略对于合并于此的公知功能和结构的详细描述以避免模糊本发明的主题。这目地在于省略不必要的描述以便使本发明的主题清楚。
[0038]出于同样的理由，在附图中一些要素被夸大、省略或简化，并且在实践中，要素可以具有与附图中示出的那些不同的大小和/或形状。贯穿附图使用相同的附图标记来指代相同的或类似的部分。
[0039]在下文中参考附图做出对根据本发明的实施例的上行链路接入方法和装置的描述。
[0040]用于以波束扫频方式传送同步信道和广播信道以及接收上行链路接入信道的发射/接收操作的次数与存在于基站的覆盖范围之中的发射和接收波束的数量成比例。因此，减小广播类型信道和接入信道的发射/接收开销的最简单的方法是利用更小数量的发射和接收波束来支持基站的整个覆盖区域。为了实现这一点，有必要加宽每一个发射和接收波束的波束宽度。例如，为了利用两个发射或接收波束来覆盖60度扇区，必须利用30度的波束宽度来形成每一个发射和接收波束。
[0041]然而，当波束宽度被加宽时，波束赋型效果与波束宽度成反比例地降低。也就是说，波束赋型效果随着波束宽度减小而增加。如果波束宽度被减小以提高波束赋型效果，则覆盖基站的服务区域所必需的发射和接收波束的数量成比例地增加，以便增加广播类型信道传输开销。也就是说，波束赋型效果和广播信道传输开销具有折中关系。
[0042]为了有效地克服该问题，能够考虑将用于传送广播信道和接收接入信道的波束宽度以及用于传送/接收用户数据的波束宽度分集。例如，可以在60度扇区中使用具有30度的波束宽度的发射波束来用于广播信道以及具有10度的波束宽度的发射波束来用于用户数据。在如在以上示例中使用多个波束宽度