多天线波束。具体地，作为示例，BS 100被假定为使用N个接收(Rx)波束，而MS 105被假定为使用M个发送(Tx)波束。在UL传输中，BS 100从MS 105通过N个Rx波束(从Rx波束#1到Rx波束#N顺序扫描Rx波束)来接收UL信号。MS 105同时通过M个Tx波束(从Tx波束#1到Tx波束#M顺序扫描Tx波束)来发送UL信号，在BS 100的&波束中，最接近UL信号的到达度(Degree of Arrival,DoA)的Rx波束可以以最高信噪比(SNR)从MS 105接收到UL信号。
[0044]MS 105执行随机接入(RA)以向BS 100发送UL信号。通常，没有连接至BS的MS执行RA以向BS请求资源。因此，MS 105可被假定为上电或尝试通过切换来接入网络。在这种情况下，MS 105通过DL同步信道(SCH)获取下行链路(DL)同步，基于从DL控制信道获取的UL传输参数随机选择RA序列码，并将所选择的RA序列码发送给BS 100。接着，BS100基于从MS接收的RA序列码检测每个MS的随机接入信道(RACH)，并向MS发送功率信息、定时提前信息和类似信息以用于MS在所检测到的RACH上的发送。
[0045]MS 105向BS 100发送物理随机接入信道(PRACH)。如果MS 105在预定时间内没有从BS 100接收到对于所发送PRACH的响应，那么MS 105确定BS 100的RACH检测失败，并且MS 105向BS 100重新发送PRACH。RA过程被执行以用于MS的网络进入并且最小化从MS的PRACH发送到BS的RACH检测所花费的时间是重要的。例如，在长期演进(LTE)系统中，MS在RA过程中使用PRACH向BS请求接入。根据本公开各种实施例，对于不考虑系统带宽的传输，MS在1.08MHz的频带(例如，6个资源块(RB))中发送PRACH。
[0046]图2图解根据本公开实施例的在通常的LTE通信系统中的示范性PRACH前导码。
[0047]参照图2，PRACH前导码200包括长度为Tep的循环前缀(CP)、长度为T SEQ的前导码序列和长度为Tct的保护时间。根据本公开各种实施例，通过高层信号来设定的PRACH前导码200的长度等于一个子帧的长度TSub。
[0048]例如，MS 105可被假定为向BS 100发送如图2所示的PRACH前导码200。BS 100通过顺序扫描N个&波束检测PRACH前导码200。根据本公开各种实施例，可在一帧中发送传统LTE PRACH前导码。在这种情况下，为检测PRACH前导码，BS 100可在一帧的持续时间期间不改变Rx波束。根据本公开各种实施例，为使BS 100确定最佳R x波束，MS 105 一般应发送与BS 100中的Rx波束一样多的PRACH前导码。贯穿说明书，最佳T x波束或者最佳Rx波束可对应于携带具有最大Tx或者Rx信号强度的信号的波束。例如，MS 105通过顺序扫描Tx波束成形中的Mf Tx波束、通过每一 Tx波束发送与BS 100的Rx波束一样多(这里为N)的PRACH信号。因此，MS 105总共发送NXM个PRACH前导码。因此，RA被延迟对应于N X M个子帧的总长度的时间，从而大大降低了网络性能。
[0049]通信系统一般使用比PRACH的带宽宽的总带宽。除PRACH带宽之外的剩余带宽可被用于UL数据传输。如之前所述，BS应顺序扫描所有Rx波束以接收PRACH信号。因此，在接收PRACH信号的同时发送所调度的UL数据可能是困难的。结果，资源被消耗，UL数据容量同时被减少。特别是，如果MS在小区内没有被平均分布，或者如果非常(例如，相对)少的MS位于小区内，那么PRACH传输进一步减少了 UL数据传输效率。因此，在使用波束成形的无线通信系统中的PRACH发送期间只发送PRACH可能更有效率。
[0050]在此背景下，本公开各种实施例提供为携带UL RACH信号设计的时隙结构(之后，被称为UL RACH时隙)，以用于最小化确定最佳Tx/Rx波束过程中的RA延迟时间，以及提供在接收装置中接收UL RACH时隙的方法。虽然通过举例方式在毫米波通信系统中的使用波束成形的无线通信系统的背景中描述本公开，但是本公开各种实施例也可应用于其它通信系统。具体说，本公开各种实施例提供其中相同RACH码元发生与BS中的Rx波束数相同的次数的UL RACH时隙。MS通过每一 Tx波束发送本公开的UL RACH时隙。接着，BS通过顺序扫描对于每一 Tx波束的Rx波束，检测UL RACH时隙中的RACH码元。例如，根据本公开各种实施例，BS在一个UL RACH时隙的持续时间期间通过所有&波束检测RACH码元。与相关技术的通过在每个子帧中切换Rx波束来接收RACH信号的方法相比，RA时间延迟被显著减少。因为根据本公开各种实施例的UL RACH时隙是只用于RA的独立时隙，不携带UL数据，所以可以最小化UL数据传输的容量的减少。
[0051]为帮助理解本公开各种实施例，下面将首先描述配置了根据本公开各种实施例的UL RACH时隙的帧结构。例如，一帧为5ms长，并且该帧可包括5个子帧，其中每个子帧具有固定长度1ms。每个子帧可进一步被分为20个时隙，其中每个时隙具有固定长度50 μ S0每个时隙可包括10或11个正交频分复用(OFDM)码元。一个OFDM码元包括一个快速傅里叶变换(FFT)时间段和一个CP时间段。例如，FFT时间段可为4 μ S，而CP可以是I或者0.5 μ S。一个OFDM码元可以是5或者4.5ys长。因此，如果一个时隙为50 μ s长，那么该时隙可包括10个OFDM码元。
[0052]例如，在频分复用(FDD)无线通信系统中，BS在每个DL帧中发送至少一个同步和广播信道(BCH)时隙。在接收到同步和BCH时隙时，MS获取对该BS的同步，接收系统控制信息，并在每个子帧的至少一个控制时隙中发送控制信息。另外，BS在每个帧的至少一个波束测量(BM)时隙中发送DL训练信号。每个子帧在至少一个数据时隙中携带用户数据。虽然系统可为数据时隙选择10或11个OFDM码元，但是每个其它类型的时隙可以总是包括10个OFDM码元。同样，存在控制时隙、BM时隙、用于UL的数据时隙。根据本公开各种实施例，使用UL RACH时隙。
[0053]根据本公开各种实施例，提供一种适用于使用Tx波束成形和Rx波束成形的无线通信系统的UL RACH码元结构。根据本公开各种实施例，UL RACH码元可被假定为以例如图2中所示的结构配置。然而，UL RACH码元中包含的字段的长度和RACH序列的长度根据本公开被应用的无线通信系统(例如，之前描述的毫米波通信系统)而被自适应地调整。具体说，CP长度Tep等于三个OFDM码元的长度，RACH序列长度T _等于六个OFDM码元的长度，保护时间1^等于一个UL RACH时隙的除CP和RACH序列之外的剩余长度。根据本公开各种实施例，UL RACH序列可以以最小带宽发送以便UL RACH序列可被检测到而不用考虑系统带宽。可基于根索引而生成UL RACH序列，其中根索引u是通过使用例如从DL SCH中估计的小区标识符(ID)，c(c = O,..., Ncell)而选择的以便考虑小区内干扰或小区间干扰。这里，Nrell是小区的数目。根据另一实施例，根索引u可能是比RACH序列长度小的随机值。在这种情况下，如果RACH序列长度为“1571”，则根索引u的范围为O到1570。为保证互相关特性而不管MS所选的根索引，RACH序列长度可被设定为小于最小带宽的6倍的质数。例如，如果最小系统带宽是264个子载波，那么RACH码元长度可被设定为小于1584的质数1571，更多MS可借助CPv来彼此区分以使用RACH序列的互相关特性。
[0054]图3是根据本公开第一实施例的发送UL RACH码元的发送器的方框图。
[0055]参照图3，发送器300包括RACH序列生成器302、离散傅里叶变换(DFT)处理器304、子载波映射器306、逆快速傅里叶变换(IFFT)处理器308和CP插入器310。
[0056]RACH序列生成器302生成上述UL RACH序列。DFT处理器304通过DFT来变换从RACH序列生成器302接收的UL RACH序列以降低峰均平均功率比(PAPR)。可有选择性执行DFT。相应地，子载波映射器306可以以RACH序列的当前状态接收RACH序列或从DFT处理器304接收经DFT处理的RACH序列。
[0057]子载波映射器306为RACH序列分配与最小系统带宽一样多的子载波。如前所述，UL RACH码元中CP和保护时间的长度通过考虑UL RACH码元的总OFDM长度而被调整。例如，子载波映射器306设定1/6子载波间距以便6个UL RACH码元可对应于6个OFDM码元。
[0058]IFFT处理器308通过IFFT处理经长度调整的UL RACH码元。CP插入器310将CP插入从IFFT处理器308接收的IFFT RACH码元。
[0059]在根据本公开第一实施例的检测UL RACH码元中，BS在时域或频域执