(57)【要約】  端末と基地局とがビームを使用した通信を行う無線通信システムにおいて実行されるビーム送受信方法であって、基地局において、端末からの接続要求として送信されるランダムアクセス信号を受信する際に、ランダムアクセス信号を受信するために適切と判断される主ビーム方向に加えて、主ビーム方向に隣接する１以上のビーム方向を組み合わせて、複数のビーム方向をグループ化し、グループ化された複数のビーム方向を用いてランダムアクセス信号を受信するステップを有する。
2017149601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末と基地局とがビームを使用した通信を行う無線通信システムにおいて実行されるビーム送受信方法であって、
前記基地局において、
前記端末からの接続要求として送信されるランダムアクセス信号を受信する際に、前記ランダムアクセス信号を受信するために適切と判断される主ビーム方向に加えて、前記主ビーム方向に隣接する１以上のビーム方向を組み合わせて、複数のビーム方向をグループ化し、グループ化された複数のビーム方向を用いて前記ランダムアクセス信号を受信する第１ステップを有する
ビーム送受信方法。
【請求項２】
前記第１ステップは、前記複数のビーム方向を組み合わせてグループ化された１つのグループによっても、前記基地局のサービスエリアの全領域をカバーできず、前記サービスエリアを複数のグループに分割する必要がある場合には、少なくとも１つのグループを、前記サービスエリアのエッジ方向で互いに隣接する複数のビーム方向を組み合わせることでグループ化する
請求項１に記載のビーム送受信方法。
【請求項３】
前記第１ステップは、前記主ビーム方向と、前記主ビーム方向を囲むビーム方向とを組み合わせることで前記複数のビーム方向をグループ化する
請求項１に記載のビーム送受信方法。
【請求項４】
前記基地局が、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成されている場合に、
前記周辺基地局において、
前記複数のビーム方向をグループ化する第２ステップと、
前記第２ステップでグループ化された複数のビーム方向を用いて、前記ランダムアクセス信号の受信処理を実行する第３ステップと、
前記第３ステップにおいて、前記第２ステップでグループ化された前記複数のビーム方向を用いても、前記ランダムアクセス信号の受信ができなかった場合には、前記第２ステップによりグループ化されたビーム方向の本数をさらに増やして再グループ化する第４ステップと、
前記第４ステップで再グループ化された複数のビーム方向を用いて、前記ランダムアクセス信号の受信処理を再実行する第５ステップと
を有する請求項１に記載のビーム送受信方法。
【請求項５】
前記基地局が、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成されている場合に、
前記通信基地局において、
前記端末から送信される前記ランダムアクセス信号を前記周辺基地局で受信する際に通信品質が適切と判断できる複数のビーム方向について優先順位を付けた優先順位情報を生成し、前記優先順位情報を前記周辺基地局に送信する第６ステップ
を有し、
前記周辺基地局において、
前記通信基地局から取得した前記優先順位情報に基づいて、前記通信品質の高いものを優先して複数のビーム方向をグループ化する第７ステップと、
前記第７ステップでグループ化された複数のビーム方向を用いて、前記ランダムアクセス信号の受信処理を実行する第８ステップと
を有する
請求項１に記載のビーム送受信方法。
【請求項６】
前記周辺基地局において、
前記第８ステップにおいて、前記第７ステップでグループ化された前記複数のビーム方向を用いても、前記ランダムアクセス信号の受信ができなかった場合には、前記優先順位情報に基づいて前記通信品質の高いものを優先して、前記第７ステップによりグループ化されたビーム方向の本数をさらに増やして再グループ化する第９ステップと、
前記第９ステップで再グループ化された複数のビーム方向を用いて、前記ランダムアクセス信号の受信処理を再実行する第１０ステップと
をさらに有する請求項５に記載のビーム送受信方法。
【請求項７】
前記基地局が、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成されている場合に、
前記周辺基地局において、
前記複数のビーム方向をグループ化し、グループ化した前記複数のビーム方向のそれぞれについて、ランダムアクセス信号を受信できるタイミングに関する情報を含む報知信号を送信する第１１ステップと、
前記端末において、
前記周辺基地局から、前記報知信号を受信する第１２ステップと、
前記第１２ステップで前記報知信号として異なるグループに対応する複数の報知信号を受信した場合には、前記複数の報知信号の受信状態からそれぞれの報知信号の通信品質を測定するとともに、前記複数の報知信号に対応してランダムアクセス信号を受信できるそれぞれのタイミングを特定する第１３ステップと、
前記複数の報知信号の中に、前記通信品質が適切と判断できる２以上の報知信号が存在する場合には、前記２以上の報知信号に合ったそれぞれのタイミングで、ランダムアクセス信号を送信する第１４ステップと
を有する請求項１に記載のビーム送受信方法。
【請求項８】
前記基地局が、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成されている場合に、
前記周辺基地局において、
前記複数のビーム方向をグループ化し、グループ化した前記複数のビーム方向のそれぞれについて、ランダムアクセス信号を受信できる共通のタイミングに関する第１情報、およびビーム方向グループ数を規定する第２情報を含む報知信号を送信する第１５ステップと、
前記端末において、
前記周辺基地局から、前記報知信号を受信する第１６ステップと、
前記報知信号に含まれている前記第１情報からランダムアクセス信号を受信できるタイミングを特定し、前記第２情報による前記ビーム方向グループ数と一致する回数を前記ランダムアクセス信号の送信回数として特定する第１７ステップと、
特定した前記タイミングで、特定した前記送信回数にわたり、ランダムアクセス信号を送信する第１８ステップと
を有する請求項１に記載のビーム送受信方法。
【請求項９】
端末との間でビームを使用した通信を行う無線通信システムに適用される基地局であって、
前記端末からの接続要求として送信されるランダムアクセス信号を受信する際に、前記ランダムアクセス信号を受信するために適切と判断される主ビーム方向に加えて、前記主ビーム方向に隣接する１以上のビーム方向を組み合わせて、複数のビーム方向をグループ化することで、アンテナ部のビーム方向を制御する制御器と、
前記アンテナ部を介して、前記端末から送信された前記ランダムアクセス信号を受信する送受信器と、
前記送受信器で前記ランダムアクセス信号が受信されたか否かを検出する検出器と
を備える基地局。
【請求項１０】
前記制御器は、前記複数のビーム方向を組み合わせてグループ化された１つのグループによっても、前記基地局のサービスエリアの全領域をカバーできず、前記サービスエリアを複数のグループに分割する必要がある場合には、少なくとも１つのグループは、前記サービスエリアのエッジ方向で互いに隣接する複数のビーム方向を組み合わせることでグループ化する
請求項９に記載の基地局。
【請求項１１】
前記制御器は、前記主ビーム方向と、前記主ビーム方向を囲むビーム方向とを組み合わせることで前記複数のビーム方向をグループ化する
請求項９に記載の基地局。
【請求項１２】
前記基地局は、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成され、
前記周辺基地局は、
前記複数のビーム方向をグループ化して、前記ランダムアクセス信号の１回目の受信処理を実行し、
前記１回目の受信処理において、前記ランダムアクセス信号の受信ができなかった場合には、すでにグループ化されたビーム方向の本数をさらに増やして再グループ化して、前記ランダムアクセス信号の２回目の受信処理を再実行する
請求項９に記載の基地局。
【請求項１３】
前記基地局は、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成され、
前記通信基地局は、
前記端末から送信される前記ランダムアクセス信号を受信する際に通信品質が適切と判断できる複数のビーム方向について優先順位を付けた優先順位情報を生成し、前記優先順位情報を前記周辺基地局に送信し、
前記周辺基地局は、
前記通信基地局から取得した前記優先順位情報に基づいて、前記通信品質の高いものを優先して複数のビーム方向をグループ化し、
グループ化した前記複数のビーム方向を用いて、前記ランダムアクセス信号の１回目の受信処理を実行する
請求項９に記載の基地局。
【請求項１４】
前記周辺基地局は、
前記１回目の受信処理において、前記ランダムアクセス信号の受信ができなかった場合には、前記優先順位情報に基づいて前記通信品質の高いものを優先して、すでにグループ化されたビーム方向の本数をさらに増やして再グループ化して、前記ランダムアクセス信号の２回目の受信処理を再実行する
請求項１３に記載の基地局。
【請求項１５】
基地局との間でビームを使用した通信を行う無線通信システムに適用される端末であって、
前記基地局が、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成されている場合に、
前記周辺基地局から、複数のビーム方向にグループ化され、ランダムアクセス信号を受信できるタイミングに関する情報が含まれた報知信号を受信する送受信器と、
前記送受信器において前記報知信号として異なるグループに対応する複数の報知信号を受信した場合には、前記複数の報知信号の受信状態からそれぞれの報知信号の通信品質を測定するとともに、前記複数の報知信号に対応してランダムアクセス信号を受信できるそれぞれのタイミングを特定する品質測定器と、
前記複数の報知信号の中に、前記通信品質が適切と判断できる２以上の報知信号が存在する場合には、前記２以上の報知信号に合ったそれぞれのタイミングで、ランダムアクセス信号を送信するように制御する制御器と
を有する端末。
【請求項１６】
請求項９に記載の基地局と、請求項１５に記載の端末とを備えた無線通信システムであって、
前記基地局が、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成されている場合に、
前記周辺基地局内の制御器は、
前記複数のビーム方向をグループ化し、グループ化した前記複数のビーム方向のそれぞれについて、ランダムアクセス信号を受信できる共通のタイミングに関する第１情報、およびビーム方向グループ数を規定する第２情報を含めた報知信号を生成し、前記周辺基地局内の送受信器を介して、前記報知信号を送信し、
前記端末内の制御器は、
前記周辺基地局から、前記報知信号を受信した場合には、前記報知信号に含まれている前記第１情報からランダムアクセス信号を受信できるタイミングを特定し、前記第２情報による前記ビーム方向グループ数と一致する回数を前記ランダムアクセス信号の送信回数として特定し、特定した前記タイミングで、特定した前記送信回数にわたり、ランダムアクセス信号を送信する
無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信サービスエリアを形成する１台以上の基地局と、各通信サービスエリア内に存在する１台以上の端末とが通信を行うビーム送受信方法、基地局、端末、および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
基地局と端末が通信を行う際に、基地局が複数のアンテナを用いて通信対象端末の方向のみにビームを形成（ビームフォーミング）して、信号を送る技術がある。この技術により、無線信号が飛ぶ方向を絞ることができる。この結果、他の場所に存在する別の端末への干渉を防ぐ、あるいは低減することができる。【０００３】
また、特定の方向に信号を送信することにより、サービスエリア全体に信号送信する場合に比べて、送信電力を集中させることができ、信号到達距離の拡大に繋げることができる。【０００４】
このビームフォーミングは、基地局が端末から信号を受信する場合にも、適用できる。すなわち、基地局の受信アンテナに、信号を受信する方向を持たせることで、それ以外の方向から到来する干渉波の影響を防ぐ、または低減することができる。【０００５】
しかしながら、上述したように、１本のビームは、特定の方向にのみ信号が飛ぶこと、または特定の方向からのみ信号を受けることが可能となるため、１台の基地局のサービスエリア全体をカバーするには、複数のビーム方向が必要となる。図１３は、複数のビーム方向によってサービスエリアを確保する基地局に関する説明図である。【０００６】
端末は、通信を開始する初期接続の際には、まず、通信を行うための十分な信号品質が得られる基地局を探索する。また、端末は、通信を行う基地局を切り替える、いわゆるハンドオーバの際にも、通信中の基地局以外の周辺基地局について、同様に探索を行う。【０００７】
図１４は、ビームフォーミングを使わない無線通信システムにおける、一般的なハンドオーバの信号シーケンスを示す説明図である。端末は、通信中の基地局（通信基地局）との間で信号品質劣化を検知すると、周辺基地局が送信している報知信号を受信・測定する。そして、端末は、その結果を、ハンドオーバ要求とともに、現在の通信基地局へ報告する。【０００８】
報告を受けた通信基地局は、受信品質が一番良い周辺基地局、または通信を行うために必要な信号品質が得られる周辺基地局のうちから１台を決定し、決定した周辺基地局へハンドオーバ要求を行う。要求を受けた周辺基地局は、ハンドオーバ受入が可能ならば、通信基地局へその旨を返送する。【０００９】
ハンドオーバ受入可能のレスポンスを受けた通信基地局は、端末に対して、ハンドオーバ先となる周辺基地局の情報（基地局ＩＤなど）とともに、ハンドオーバ実施命令を送信する。【００１０】
ハンドオーバ実施命令を受けた端末は、ハンドオーバ先である周辺基地局に対し、通信要求として、ランダムアクセス（ＲＡＣＨ）信号を送信する。一方、ＲＡＣＨ信号を検出した周辺基地局は、アクセスレスポンス信号を当該端末へ返送し、通信を開始する。【００１１】
なお、基地局がＲＡＣＨ信号を受信できるタイミングに関する情報は、通常、報知信号に含まれている。従って、端末は、その報知信号から基地局のＲＡＣＨ信号受信タイミングを知ることができ、そのタイミングに合わせて、ＲＡＣＨ信号を送信する。【００１２】
なお、本明細書では、以下のような情報あるいは信号のいずれか、あるいは全てを、報知信号と呼ぶことにする。
・端末が基地局に周波数同期および時間同期をとるために必要で、かつ、基地局の識別子（基地局ＩＤ）を含む同期信号
・基地局からの信号の品質を測定するためのリファレンス信号（パイロット信号とも呼ぶ）
・端末が基地局との通信に至るまでに最低限必要な情報であり、例えば、基地局がＲＡＣＨ信号受信で使用している周波数とタイミングの情報【００１３】
ビームフォーミング技術を使ったシステムにおいて、初期接続を行う方法を開示している従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１においては、１台の基地局が、順番にビーム方向を変えるとともに、端末が基地局を探索するための信号（探索用信号）を送信する。探索用信号には、その基地局がＲＡＣＨ信号を受信するタイミングに関する情報も含まれている。【００１４】
このとき、基地局は、タイミングを変えるごとに、探索用信号を送信するビーム方向を変え、また、ＲＡＣＨ信号を受信するビーム方向も変える。このため、探索用送信ビームとＲＡＣＨ信号受信ビームの両者の方向とタイミングには対応関係があり、探索用信号には、対応するＲＡＣＨ信号受信タイミングの情報が含まれている。【００１５】
また、特許文献１は、基地局が複数のビームを同時に形成できる場合には、１つの受信タイミングで複数の方向にビームを形成してＲＡＣＨ信号を受信することを開示している。このとき、複数ビーム方向の組み合わせとしては、直交性の高いものが選択されることのみが記載されている。さらに、この特許文献１には、同様の考え方をハンドオーバにも適用する点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１５−１８５９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
端末が、周辺基地局の報知信号を受信・測定してから、ＲＡＣＨ信号を送信するまでには、時間が経過している。また、その間に、端末は、移動している可能性がある。従って、特許文献１に記載されている方法だけでは、端末が周辺基地局の信号を測定した時点と、端末がＲＡＣＨ信号を送信する時点とでは、基地局が端末へ向ける最適なビーム方向が変わっている可能性がある。【００１８】
また、特許文献１は、１つのタイミングで複数のビームを形成することを述べている。しかしながら、特許文献１は、ビーム方向の組み合わせに関しては、お互いが直交するビームを組み合わせることのみを述べている。【００１９】
以上のように、端末は、周辺基地局の報知信号を受信・測定した時点の結果から、最適ビーム方向を特定し、その最適ビーム方向が周辺基地局に伝えられる。しかしながら、周辺基地局が、ＲＡＣＨ信号受信用に、ビームを最適ビーム方向に向けたタイミングで、端末がＲＡＣＨ信号を送信したとしても、その端末が、ビームのエリア外にすでに移動してしまったことに起因して、正しくＲＡＣＨ信号を受信できない問題が発生する。【００２０】
また、端末が移動していなくても、基地局または端末周辺の環境変化により、無線伝送路が変化して、ＲＡＣＨ信号を受信できない問題が発生し得る。なお、特許文献１のみならず、図１４の例を応用し、ハンドオーバの際に、端末から測定結果の報告を受けた通信基地局が、ハンドオーバ先基地局と、ハンドオーバ先ビーム方向を決定したとしても、同様の問題が発生する。【００２１】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、ハンドオーバ時に、移動している端末からＲＡＣＨ信号を受信できなくなる状態を抑制し、従来よりもハンドオーバをより確実に実行することのできるビーム送受信方法、基地局、端末、および無線通信システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係るビーム送受信方法は、端末と基地局とがビームを使用した通信を行う無線通信システムにおいて実行されるビーム送受信方法であって、基地局において、端末からの接続要求として送信されるランダムアクセス信号を受信する際に、ランダムアクセス信号を受信するために適切と判断される主ビーム方向に加えて、主ビーム方向に隣接する１以上のビーム方向を組み合わせて、複数のビーム方向をグループ化し、グループ化された複数のビーム方向を用いてランダムアクセス信号を受信する第１ステップを有するものである。【００２３】
また、本発明に係る基地局は、端末との間でビームを使用した通信を行う無線通信システムに適用される基地局であって、端末からの接続要求として送信されるランダムアクセス信号を受信する際に、ランダムアクセス信号を受信するために適切と判断される主ビーム方向に加えて、主ビーム方向に隣接する１以上のビーム方向を組み合わせて、複数のビーム方向をグループ化することで、アンテナ部のビーム方向を制御する制御器と、アンテナ部を介して、端末から送信されたランダムアクセス信号を受信する送受信器と、送受信器でランダムアクセス信号が受信されたか否かを検出する検出器とを備えるものである。【００２４】
また、本発明に係る端末は、基地局との間でビームを使用した通信を行う無線通信システムに適用される端末であって、基地局が、端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成されている場合に、周辺基地局から、複数のビーム方向にグループ化され、ランダムアクセス信号を受信できるタイミングに関する情報が含まれた報知信号を受信する送受信器と、送受信器において報知信号として異なるグループに対応する複数の報知信号を受信した場合には、複数の報知信号の受信状態からそれぞれの報知信号の通信品質を測定するとともに、複数の報知信号に対応してランダムアクセス信号を受信できるそれぞれのタイミングを特定する品質測定器と、複数の報知信号の中に、通信品質が適切と判断できる２以上の報知信号が存在する場合には、２以上の報知信号に合ったそれぞれのタイミングで、ランダムアクセス信号を送信するように制御する制御器とを有するものである。【００２５】
さらに、本発明に係る無線通信システムは、基地局と端末とを備えた無線通信システムであって、基地局が、端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成されている場合に、周辺基地局内の制御器は、複数のビーム方向をグループ化し、グループ化した複数のビーム方向のそれぞれについて、ランダムアクセス信号を受信できる共通のタイミングに関する第１情報、およびビーム方向グループ数を規定する第２情報を含めた報知信号を生成し、周辺基地局内の送受信器を介して、報知信号を送信し、端末内の制御器は、周辺基地局から、報知信号を受信した場合には、報知信号に含まれている第１情報からランダムアクセス信号を受信できるタイミングを特定し、第２情報によるビーム方向グループ数と一致する回数をランダムアクセス信号の送信回数として特定し、特定したタイミングで、特定した送信回数にわたり、ランダムアクセス信号を送信するものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、基地局におけるＲＡＣＨ信号受信時に、複数ビーム方向の組み合わせとして、隣接するビーム方向を組み合わせてグループ化する構成を備えている。この結果、ハンドオーバ時に、移動している端末からＲＡＣＨ信号を受信できなくなる状態を抑制し、従来よりもハンドオーバをより確実に実行することのできるビーム送受信方法、基地局、端末、および無線通信システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１において、１つの基地局によるサービスエリア全体を２つのグループに分けた場合の一例を示す図である。
【図２】従来技術において、１つの基地局によるサービスエリア全体を２つのグループに分けた場合の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて、基地局による報知信号送信のタイミングと、ＲＡＣＨ信号受信のタイミングとの関係の例を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、１つの基地局によるサービスエリア全体を４つのグループに分けた場合の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１における基地局の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１における端末の構成を示した図である。
【図７】本発明の実施の形態１における基地局および端末を実現するハードウェア構成の一例を示した図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るハンドオーバ先基地局に指定された基地局が、ハンドオーバ要求と同時に通知を受けた、適切と判断されたビーム方向の情報を使って、ＲＡＣＨ信号を受信する際に隣接ビームを組み合わせる別の方法を示している。
【図９】本発明の実施の形態１におけるＤｕａｌ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ構成を備えた無線通信システムを示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて、Ｄｕａｌ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ構成を前提にしたハンドオーバの信号シーケンスを示した図である。
【図１１】本発明の実施の形態１において、基地局がビーム方向グループ数を通知する場合の、基地局と端末の信号シーケンスを示した図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて、基地局による報知信号送信のタイミングと、ＲＡＣＨ信号受信のタイミングとの関係の例を示した、先の図３とは異なる図である。
【図１３】複数のビーム方向によってサービスエリアを確保する基地局に関する説明図である。
【図１４】ビームフォーミングを使わない無線通信システムにおける、一般的なハンドオーバの信号シーケンスを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明のビーム送受信方法、基地局、端末、および無線通信システムの好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【００２９】
実施の形態１．
まず始めに、本発明に基づく、複数ビーム方向を組み合わせる方法について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１において、１つの基地局によるサービスエリア全体を２つのグループに分けた場合の一例を示す図である。
【００３０】
より具体的には、この図１では、基地局のサービスエリアをカバーするのに必要なビーム方向が３２個あり、同時にビーム方向を組み合わせる数が１６個である場合に、図１（ａ）、図１（ｂ）の２つのグループに分けた状態を示している。実線で囲まれて塗りつぶされている楕円が、ＲＡＣＨ信号を受信するために同じタイミングで組み合わせているビーム方向のグループを示す。
【００３１】
図１に示すように、隣接するビーム方向を同一グループとしており、図１（ａ）のグループ１で、サービスエリアのエッジ方向のビームを組み合わせ、図１（ｂ）のグループ２で、エッジ方向以外のビームを組み合わせている。
【００３２】
一方、図２は、従来技術において、１つの基地局によるサービスエリア全体を２つのグループに分けた場合の一例を示す図である。具体的には、この図２においては、非隣接するビーム方向を同一グループとして、図２（ａ）、図２（ｂ）の２つのグループとしており、本実施の形態１における図１とは異なるグループ化を行った例を示している。
【００３３】
図３は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて、基地局による報知信号送信のタイミングと、ＲＡＣＨ信号受信のタイミングとの関係の例を示した図である。図３中に示された「報１」、「報２」、「ＲＡ１」、「ＲＡ２」は、それぞれ、以下の内容を意味している。
・「報１」：ＲＡＣＨ信号受信グループ１と同じビーム方向のグループで、報知信号を送信するタイミング
・「報２」：ＲＡＣＨ信号受信グループ２と同じビーム方向のグループで、報知信号を送信するタイミング
・「ＲＡ１」：ＲＡＣＨ信号受信グループ１で、ＲＡＣＨ信号を受信するタイミング
・「ＲＡ２」：ＲＡＣＨ信号受信グループ２で、ＲＡＣＨ信号を受信するタイミング
【００３４】
空白のタイムスロットは、その他の信号送受信に用いられる。基地局は、ＲＡＣＨ信号受信タイミングの時には、図１に示すビーム方向にビームを向けて、ＲＡＣＨ信号検出動作を行う。
【００３５】
端末は、初期接続やハンドオーバのために、基地局およびビーム方向を探索する際、報知信号を検出し、同一報知信号を２回以上検出することで、その周期を判断できる。端末は、仮に、その周期内に同一基地局が送信元であるが、内容の異なる報知信号を検出すれば、その報知信号の測定も行う。
【００３６】
このように、異なる複数の報知信号を端末が検出した場合には、初期接続であれば、例えば、一番高い品質を得られた報知信号のビーム方向と同じグループのＲＡＣＨ信号受信タイミングで、端末は、ＲＡＣＨ信号を送信する。
【００３７】
すなわち、端末は、「報１」のタイミングで一番高い品質が得られた場合には、「ＲＡ１」のタイミングでＲＡＣＨ信号を送信し、「報２」のタイミングで一番高い品質が得られた場合には、「ＲＡ２」のタイミングでＲＡＣＨ信号を送信する。
【００３８】
初期接続においては、基地局は、いずれのタイミングで端末がＲＡＣＨ信号を送信してくるかは不明である。このため、基地局は、図１に示した２つのビーム方向に関して、図３に示した２つのタイミングで、同等にＲＡＣＨ信号検出動作を行う。
【００３９】
一方、ハンドオーバであれば、端末は、報知信号を検出できたビーム方向すべての測定結果を、通信基地局へ報告する。そして、通信基地局は、ハンドオーバ先基地局に対して、端末が送信すべきビーム方向またはＲＡＣＨ信号送受信タイミングを決定して、それらの情報を、ハンドオーバ先基地局、および端末に通知する。
【００４０】
よって、通知を受けた端末は、指定されたハンドオーバ先基地局に対して、ビーム方向が通知されている場合には、そのビーム方向と同じＲＡＣＨ信号受信タイミングでＲＡＣＨ信号を送信する。また、通知を受けた端末は、ビーム方向ではなく、ＲＡＣＨ信号送受信タイミングが通知されている場合には、そのタイミングに従ってＲＡＣＨ信号を送信する。
【００４１】
通信基地局から通知を受けたハンドオーバ先基地局は、ハンドオーバ端末がＲＡＣＨ信号を送信してくるビーム方向の通知を受けている場合には、そのビーム方向を含むグループでＲＡＣＨ信号受信を行うタイミングで、当該端末のＲＡＣＨ信号検出を行う。また、ハンドオーバ先基地局は、ビーム方向ではなく、ハンドオーバ端末のＲＡＣＨ信号送受信タイミングの通知を受けている場合には、そのタイミングでＲＡＣＨ信号受信を行うときに、当該端末のＲＡＣＨ信号検出を行う。
【００４２】
なお、端末は、同一報知信号を２回以上検出することにより、その周期を判断する点について、すでに説明した。しかしながら、このような周期の情報は、報知信号に直接入れておいてもよい。
【００４３】
さらに、端末からＲＡＣＨ信号が送信されてくることを、ＲＡＣＨ信号を受信する基地局が、通信基地局から通知されるタイミングは、端末のハンドオーバ時である点について、すでに説明した。しかしながら、それに限らず、ＲＡＣＨ信号を受信すべき基地局が、端末のＲＡＣＨ信号送信タイミングをあらかじめ知ることができる無線通信システムである場合にも、上述した動作を行うことが可能である。
【００４４】
図２（ａ）に示した例において、地点Ａに存在した端末が、報知信号の測定を行った際には、ビーム方向１が適切と判断できる。しかしながら、その後に、ＲＡＣＨ信号を送信する際に、端末が、図２（ａ）に示すビーム方向２のエリアにすでに移動していた場合には、基地局は、ＲＡＣＨ信号を受信できない。
【００４５】
一方、本実施の形態１によれば、図１（ａ）に示したように、隣接するビーム方向を同一グループとして組み合わせている。このため、端末の移動が発生した場合にも、基地局は、ＲＡＣＨ信号を受信することができる。
【００４６】
なお、ハンドオーバは、端末が別の基地局のサービスエリアから移動することにより発生することが主な理由である。すなわち、ハンドオーバを行う端末は、通常、サービスエリアのエッジ方向から侵入することになる。
【００４７】
このため、図１のように、サービスエリアのエッジ方向（すなわち、図１（ａ）に示したような周囲部分）を同一グループとすることは、特に、ハンドオーバ時に、移動している端末から確実に信号を受信するために有効である。
【００４８】
なお、図１では、サービスエリアのエッジに向いたビーム方向のすべてを、同一グループとして組み合わせている例を示している。しかしながら、エッジに向いたビーム方向の数が多い場合、あるいは同時に形成可能なビームの数が少ない場合には、サービスエリアのエッジに向いたビーム方向に関しても、２つ以上のグループに分けなければならない場合が考えられる。
【００４９】
このような場合でも、本願発明の基本的な考え方は変わらず、可能な限り、サービスエリアのエッジに向いたビーム方向で、隣接するものを同一グループとする。図４は、本発明の実施の形態１において、１つの基地局によるサービスエリア全体を４つのグループに分けた場合の一例を示す図である。
【００５０】
図４に示した具体例では、先の図１（ａ）のエリアをさらに図４（ａ）のグループ１、図４（ｂ）のグループ２として２分割し、先の図１（ｂ）のエリアをさらに図４（ｃ）のグループ３、図４（ｄ）のグループ４として２分割し、同時にビーム方向を組み合わせる数が８個に制限されている場合を例示している。このような４分割構成によっても、先の図１の２分割構成と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
図５は、本発明の実施の形態１における基地局の構成を示す図である。通信中は、基地局が繋がっているネットワーク網から到着する各端末へのデータを、制御器１１が受け取る。制御器１１は、各端末へデータを送るタイミング、あるいは送る際に使用する無線リソースの管理を行っている。
【００５２】
また、制御器１１は、端末からデータを受けるためのタイミングや、受ける際に使用する無線リソースの管理も行っている。さらに、制御器１１は、報知信号の送信タイミングとそれを送信するための無線リソースの管理も行っている。
【００５３】
そして、制御器１１は、ある特定の端末に対して、データを送ること、あるいは報知信号を送ることを決定し、送るべき情報を変復調器１２へ通知する。変復調器１２は、通知された情報に信号変調をかけ、送受信器１３に送信する。
【００５４】
送受信器１３は、受け取った変調信号をデジタルからアナログに変換し、さらに、無線周波数へアップコンバートする。送受信器１３で処理された信号は、アンテナ部１４から端末へ送信される。なお、アンテナ部１４は、情報を送る先の端末の方向にビームを向けるように、制御器１１によって制御される。
【００５５】
制御器１１がある特定の端末からデータを受け取ることを決定すると、アンテナ部１４は、データを送ってくる端末の方向にビームを向けるように、制御器１１によって制御される。アンテナ部１４が受けた信号は、送受信器１３に送信される。
【００５６】
送受信器１３は、受信した信号の周波数をダウンコンバートし、さらに、その信号をアナログからデジタルに変換して、変復調器１２へ送信する。変復調器１２は、信号復調を行い、復調後のデータを、制御器１１に送る。
【００５７】
制御器１１は、受け取ったデータをネットワーク網へ流す。また、受け取ったデータが端末からのハンドオーバ要求であれば、制御器１１は、データに付随して受け取った周辺基地局の報知信号測定結果の分析を行う。
【００５８】
ハンドオーバ要求を受けた基地局は、制御器１１にて、端末が報告した報知信号測定結果から、ハンドオーバ先として適切な周辺基地局とビーム方向を判定し、該当周辺基地局へハンドオーバ要求を行う。この際、基地局は、ハンドオーバを行う端末のＩＤなどの情報も、ハンドオーバ要求に含めて通知する。
【００５９】
周辺基地局からレスポンスを受け取った基地局は、制御器１１でハンドオーバ実施命令を作成して、変復調器１２、送受信器１３、アンテナ部１４を通して、ハンドオーバ要求を出した端末に対して、ハンドオーバの実施を指示する。なお、このハンドオーバ実施命令には、ハンドオーバ先基地局のＩＤ、およびＲＡＣＨ信号を送信するタイミング情報が含まれている。
【００６０】
一方、ハンドオーバ要求を受けた周辺基地局は、ハンドオーバ要求と同時に通知を受けたビーム方向の情報を基に、そのビーム方向が含まれるビーム方向グループのＲＡＣＨ受信タイミングで、ハンドオーバを行う端末のＲＡＣＨ信号を待つ。この時のビーム方向の制御は、先の図１、図３、図４を用いて上述した動作に従う。
【００６１】
ハンドオーバ先となった周辺基地局の制御器１１は、ＲＡＣＨ信号受信タイミングで、アンテナ部１４のビーム方向を制御する。ＲＡＣＨ信号検出器１５は、送受信器１３を経由して入力された信号に対して、ＲＡＣＨ信号の検出動作を行う。そして、ＲＡＣＨ信号検出器１５は、ＲＡＣＨ信号を検出すると、制御器１１にＲＡＣＨ信号検出を通知する。
【００６２】
制御器１１は、ＲＡＣＨ信号検出の通知を受けると、ランダムアクセスレスポンス信号を生成し、変復調器１２、送受信器１３、アンテナ部１４を通して、端末に対してランダムアクセスレスポンス信号を返送する。
【００６３】
図６は、本発明の実施の形態１における端末の構成を示した図である。通信中は、端末で発生したデータを制御器２１が検出し、基地局から割り当てられた送信タイミングと無線リソースに従って、検出したデータを変復調器２２へ送信する。変復調器２２は、受信したデータに信号変調をかけ、送受信器２３に送信する。
【００６４】
送受信器２３は、受け取った変調信号をデジタルからアナログに変換し、さらに、無線周波数へアップコンバートする。送受信器２３で処理された信号は、アンテナ部２４から基地局へ送信される。
【００６５】
端末は、信号を受信する際には、いつでも自局宛の信号を受信・復調できるように、制御器２１、変復調器２２、送受信器２３、アンテナ部２４を動作させる。そして、端末は、信号の中に自局宛であるメッセージを確認すると、自局宛データとして処理する。
【００６６】
この時、品質測定器２５は、自局宛データが載った信号、あるいは報知信号に対して、受信電力レベルやＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｌｕｓ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を測定し、その結果を制御器２１に報告する。
【００６７】
報告を受けた制御器２１は、測定値があらかじめ決めておいたしきい値を下回るならば、品質劣化と判断する。さらに、制御器２１は、品質測定器２５に対して、周辺基地局の報知信号を測定するように指示する。
【００６８】
周辺基地局の報知信号を測定するよう指示を受けた品質測定器２５は、測定結果を制御器２１に報告する。周辺基地局の測定結果を受けた制御器２１は、この測定結果をハンドオーバ要求のメッセージに入れ、変復調器２２、送受信器２３、アンテナ部２４を通して、現在の通信基地局へ送信する。
【００６９】
端末は、基地局から受信した自局宛データにハンドオーバ実施命令が入っていた場合には、通知を受けた情報を用いて、ハンドオーバ先基地局に対し、ＲＡＣＨ信号送信タイミングで、ＲＡＣＨ信号を送信することとなる。そのため、制御器２１は、ＲＡＣＨ信号生成器２６にＲＡＣＨ信号生成を指示する。
【００７０】
生成されたＲＡＣＨ信号は、送受信器２３、アンテナ部２４を通して、ハンドオーバ先基地局へ送信される。また、ＲＡＣＨ信号送信後、制御器２１は、変復調器２２から受け取る復調後のデータから、ランダムアクセスレスポンスを検出する動作を行う。
【００７１】
図７は、本発明の実施の形態１における基地局および端末を実現するハードウェア構成の一例を示した図である。先の図５に示した基地局は、例えば、プロセッサ３１、メモリ３２、送信機３３、受信機３４、およびアンテナ装置３５により実現される。
【００７２】
プロセッサ３１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などである。
【００７３】
メモリ３２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）等である。
【００７４】
基地局の制御器１１、変復調器１２、およびＲＡＣＨ信号検出器１５は、プロセッサ３１およびメモリ３２に格納されているプログラムにより実現される。具体的には、プロセッサ３１が、各部の動作を行うためのプログラムをメモリ３２から読み出して実行することにより実現される。
【００７５】
送受信器１３は、送信機３３および受信機３４により実現される。すなわち、送受信器１３における送信処理は、送信機３３において実施され、送受信器１３における受信処理は、受信機３４において実施される。アンテナ部１４は、アンテナ装置３５により実現される。
【００７６】
また、先の図６に示した端末の制御器２１、変復調器２２、およびＲＡＣＨ信号生成器２６は、プロセッサ３１およびメモリ３２に格納されているプログラムにより実現される。具体的には、プロセッサ３１が、各部の動作を行うためのプログラムをメモリ３２から読み出して実行することにより実現される。
【００７７】
送受信器２３は、送信機３３および受信機３４により実現される。すなわち、送受信器２３における送信処理は、送信機３３において実施され、送受信器２３における受信処理は、受信機３４において実施される。品質測定器２５も、受信機３４により実現される。アンテナ部２４は、アンテナ装置３５により実現される。
【００７８】
図８は、本発明の実施の形態１に係るハンドオーバ先基地局に指定された基地局が、ハンドオーバ要求と同時に通知を受けた、適切と判断されたビーム方向の情報を使って、ＲＡＣＨ信号を受信する際に隣接ビームを組み合わせる別の方法を示している。
【００７９】
なお、図８においては、端末の測定結果から適切であると特定されたビーム方向を矢印で図示している。また、この図８に示した方法では、ハンドオーバを行う端末がＲＡＣＨ信号を送信してくるタイミングを、基地局が知っており、かつ、ハンドオーバ端末以外にはＲＡＣＨ信号を送信してこないことを前提にしている。
【００８０】
この方法では、特定されたビーム方向に組み合わせられる隣接ビーム方向は、基地局のサービスエリアのエッジ方向に向いたビームに限定されず、エッジよりも基地局に近いビーム方向も組み合わせている。すなわち、この方法では、特定されたビーム方向を囲むビーム方向を、組み合わせている。
【００８１】
この場合、端末の測定結果により、ハンドオーバするための適切なビームを特定してから、実際にＲＡＣＨ信号を端末が送信するまでに、端末が基地局方向に移動した場合、あるいはシャドゥイングやフェージングなどの無線伝搬環境の変化により、適切なビームが変化した場合などでも、ＲＡＣＨ信号を検出する確率が高まる。
【００８２】
また、ＲＡＣＨ信号を受信する１回目のタイミングでＲＡＣＨ信号を検出できずに、次にＲＡＣＨ信号を受信するタイミングでも、前回と同じビーム方向のグループを使用する手法を採用できる。この手法は、ハンドオーバ端末がＲＡＣＨ信号を送信してくるタイミングを基地局が知っており、かつ、ハンドオーバ端末以外にはＲＡＣＨ信号を送信してこない場合に有効である。
【００８３】
仮に、ハンドオーバ端末以外の端末がＲＡＣＨ信号を送信してくる可能性がある場合には、基地局は、自局のサービスエリアのすべての方向に、タイミングを分けてビームを向けてＲＡＣＨ信号の受信に備えなければならない。このため、基地局は、ハンドオーバ端末のＲＡＣＨ信号の受信にのみ専念することができない。
【００８４】
ハンドオーバ端末がＲＡＣＨ信号を送信してくるタイミングを基地局が知っており、かつ、ハンドオーバ端末以外にはＲＡＣＨ信号を送信してこない状況は、例えば、標準化団体３ＧＰＰが規格化を行ったＤｕａｌ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ構成のときに発生し得る。
【００８５】
図９は、本発明の実施の形態１におけるＤｕａｌ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ構成を備えた無線通信システムを示す図である。図９の例では、サービスエリアの大きいマクロセル基地局の配下に、サービスエリアの小さいスモールセル基地局１〜３が点在している。
【００８６】
端末は、主局として、マクロセル基地局に接続しており、さらに、第２の基地局として、近くのスモールセル基地局に接続する。端末は、スモールセル基地局に接続する際には、事前に周辺のスモールセル基地局の信号を測定し、その結果をマクロセル基地局へ報告する。
【００８７】
これに対して、マクロセル基地局は、報告を受けた測定結果から、端末が接続すべきスモールセル基地局を決定し、決定したスモールセル基地局および端末に対して、接続することを通知する。
【００８８】
スモールセル基地局を切り替える場合にも、マクロセル基地局の判断が介在する。つまり、マクロセル基地局は、切替先のスモールセル基地局を判断し、端末と切替先スモールセル基地局に対して、接続を指示する。従って、このスモールセル基地局は、端末がＲＡＣＨ信号を送信してくるタイミングを知ることができる。また、このような接続形態であるために、端末が自身の判断でＲＡＣＨ信号を送信してくることがない。
【００８９】
なお、図９を用いた説明では、具体例として、Ｄｕａｌ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ構成を挙げたが、本発明が適用される無線通信システムは、このような構成に限定されるものではない。端末のＲＡＣＨ信号送信タイミングを別の制御装置が管理し、その情報がＲＡＣＨ信号を受信すべき基地局に通知される構成であっても、上述したビーム方向の制御が適用できる。また、この手法は、ハンドオーバ端末に限らず、初期接続を行う端末にも適用可能である。
【００９０】
上述したＤｕａｌ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ構成において、ビーム方向の制御を実現する基地局および端末は、先の図５、図６に示した構成で対応可能である。端末は、送信信号をマクロセル基地局に送信するか、スモールセル基地局に送信するか、の判断を制御器２１で実施する。
【００９１】
そして、もし、宛先によって周波数が異なる場合には、送受信器２３は、周波数を区別して信号を生成する。あるいは、周波数は共通で、信号に宛先の基地局ＩＤを入れる場合には、制御器２１は、基地局ＩＤを挿入した信号を、変復調器２２に送るのみである。
【００９２】
スモールセル基地局がＲＡＣＨ信号受信のためのビーム方向グループを形成するためには、制御器１１は、他基地局インタフェースにてＲＡＣＨ信号受信タイミングの通知を受けた後に、ＲＡＣＨ信号受信の準備を開始する。このとき、制御器１１は、あらかじめ決定したグルーピングに基づいて、どの隣接ビーム方向をグルーピングするかを決定し、アンテナ部１４に対してビームを向ける方向を制御する。
【００９３】
また、制御器１１は、１回目のＲＡＣＨ信号受信タイミングでＲＡＣＨ信号を検出できなかった場合には、次のＲＡＣＨ信号受信タイミングでも、前回と同じビーム方向にビームを向けることを決定し、アンテナ部１４を制御する。
【００９４】
本発明による別の実施例は、特定されたビームに加えて隣接ビーム方向を使用してＲＡＣＨ信号を受信する際に、通知された各隣接ビーム方向の品質情報を用いて、ＲＡＣＨ信号受信のためのビーム方向グループを形成する。
【００９５】
図１０は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて、Ｄｕａｌ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ構成を前提にしたハンドオーバの信号シーケンスを示した図である。端末は、スモールセル基地局１との通信で品質劣化を検知すると、周辺スモールセル基地局２や周辺スモールセル基地局３の報知信号を受信し、それらの品質を測定する。さらに、端末は、品質測定が完了すると、ビーム毎の品質情報が含まれたハンドオーバ要求を、マクロセル基地局へ送信する。
【００９６】
マクロセル基地局は、報告を受けた品質情報から、ハンドオーバ先として適切なスモールセル基地局を判断する。図１０の例では、スモールセル基地局２にハンドオーバ要求を行う場合を示している。この時、マクロセル基地局は、ハンドオーバ先として適切と判断したスモールセル基地局２に、各ビームの品質情報も通知する。
【００９７】
マクロセル基地局は、スモールセル基地局２からレスポンスを受けると、端末に対してハンドオーバ実施命令を送る。この時、マクロセル基地局は、ハンドオーバ先であるスモールセル基地局のＩＤと、ＲＡＣＨ信号を送信すべきタイミングを、ハンドオーバ実施命令とともに通知する。
【００９８】
また、ハンドオーバ先であるスモールセル基地局２も、ハンドオーバ実施命令を受け、ＲＡＣＨ信号受信の準備を始める。この際、ハンドオーバ先であるスモールセル基地局２は、通知されている各ビームの品質情報を用いて、ＲＡＣＨ信号受信のためのビーム方向を決定する。品質情報の用い方としては、品質の良い方からＮ本のビーム方向を選択する、などが考えられる。なお、Ｎは、あらかじめ１つの値を決定しておくことができる。
【００９９】
上述したような図１０の通信手順を実現する基地局および端末も、先の図５、図６に示した構成で対応可能である。端末がマクロセル基地局にハンドオーバ要求を行うときに、制御器２１は、各ビーム方向の品質情報を送信信号に含めればよい。
【０１００】
スモールセル基地局は、マクロセル基地局からハンドオーバ実施命令を受けたとき、制御器１１があらかじめ通知された各ビーム方向の品質情報を用いて、ＲＡＣＨ信号受信のためのビーム方向のグループを形成するのみである。
【０１０１】
このように、各ビーム方向の品質情報を用いて、ＲＡＣＨ信号受信のためのビーム方向グループを形成することで、少ないビーム本数でＲＡＣＨ信号検出確率を高めることができる利点がある。
【０１０２】
なお、図９，図１０を用いた以上の説明では、Ｄｕａｌ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ構成を前提に、ハンドオーバの場合について詳述した。しかしながら、Ｄｕａｌ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ構成であれば、端末が第２の基地局として初めてスモールセル基地局に接続される場合も、同様の動作と装置構成で、実現可能である。
【０１０３】
また、Ｄｕａｌ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ構成でなくても、一般的にハンドオーバを行う際には、端末が測定結果を通信基地局に報告し、通信基地局または別途用意された制御局にてハンドオーバ先基地局を判断する場合においても、同様の動作が実現可能であることは明らかである。
【０１０４】
さらに、上述した具体例では、Ｎの数をあらかじめ１つの値に決定しておく、とした。しかしながら、別の方法として、ＲＡＣＨ信号受信のタイミングでＲＡＣＨ信号を検出できなかった場合に、次のＲＡＣＨ信号受信タイミングでは、Ｎの数を増やす方法もある。
【０１０５】
この方法では、ＲＡＣＨ信号受信を繰り返すごとに、Ｎ本、Ｎ＋１本、Ｎ＋２本、・・、とビーム方向を増やす。なお、ビーム方向の増やし方は、例えば、Ｎ本、Ｎ＋２本、Ｎ＋４本、・・、など、種々の方法を採用できる。ビーム方向を増やす際には、基地局は、ビーム方向の品質情報を用いて、品質の良い優先順位に従って追加していく。
【０１０６】
このように、ＲＡＣＨ信号受信を繰り返すごとに、使用するビーム方向数を増やすことは、ＲＡＣＨ信号受信ができないことの時間が長くなり、この時間に端末がさらに移動して、受信ビームのエリア外に出てしまうことへの対策となる。
【０１０７】
また、ビーム方向数を増やす際に、ビーム方向の品質情報を用いることで、ＲＡＣＨ信号検出確率を高めることができる利点がある。この方法は、先の図５の基地局構成の制御器１１が行うことで、実現できる。
【０１０８】
これまでの説明では、異なるビーム方向のグループが存在することで、それぞれのＲＡＣＨ信号受信タイミングが存在する時に、端末は、いずれか１つのタイミングでＲＡＣＨ信号を送信することとしていた。例えば、図３のＲＡ１とＲＡ２では、ビーム方向のグループが異なり、端末は、どちらか一方のタイミングで、ＲＡＣＨ信号を送信する場合について説明していた。
【０１０９】
しかしながら、本発明は、このようなタイミングに限る必要はない。例えば、端末は、先の図３の報知信号１（報１）と報知信号２（報２）を受信して、１番目に品質の良いビームが報１に存在し、２番目に品質の良いビームが報２に存在する場合には、ＲＡ１とＲＡ２の両方で、ＲＡＣＨ信号を送信するように動作してもよい。このような動作をすることで、基地局がＲＡＣＨ信号を検出する確率を高めることができる。
【０１１０】
このような動作は、特に、例えば、図４に示しているような、異なるビーム方向グループ間の境界に端末が位置している場合などに、効果がある。なお、このような動作は、２つのグループ間に限らず、３つ以上のグループにおいても採用することができ、どのグループでも通信が可能な程度の品質が得られるならば、そのすべてのグループに対してＲＡＣＨ信号を送信してよい。
【０１１１】
この端末の動作は、先の図６に示した端末構成で実現できる。品質測定器２５が測定した結果から、制御器２１は、複数のビーム方向グループにＲＡＣＨ信号を送信可能と判断した場合には、ＲＡＣＨ信号生成器２６に対し、それぞれのビーム方向グループのタイミングで、ＲＡＣＨ信号生成を指示する。
【０１１２】
図１１は、本発明の実施の形態１において、基地局がビーム方向グループ数を通知する場合の、基地局と端末の信号シーケンスを示した図である。この図１１では、基地局がビーム方向グループに関係なく、共通のＲＡＣＨ信号受信タイミングのみを通知することを前提としており、報知信号に対して、さらにビーム方向グループ数の情報が追加されている。
【０１１３】
なお、基地局が共通のＲＡＣＨ信号受信タイミングを通知するという前提は、以下のことを意味している。この前提は、例えば、図３において、ビーム方向を変えて報知信号１（報１）、報知信号２（報２）を送信している一方で、それぞれに関連づけられるＲＡ１とＲＡ２のＲＡＣＨ信号受信タイミングをそれぞれ通知するのではない。
【０１１４】
ＲＡ１とＲＡ２の間隔と、ＲＡ２とＲＡ１の間隔とが、同じ条件下で、ＲＡ１とＲＡ２に関係なく共通のＲＡＣＨ信号受信タイミングとして、その周期（ＲＡ１とＲＡ２の間隔、またはＲＡ２とＲＡ１の間隔）と、基準からのオフセットのみを通知することを意味している。
【０１１５】
この場合、端末は、報知信号１（報１）を送信しているビーム方向グループが自局の通信に適しているビーム方向を含んでいると判断した場合であっても、それに関連づけられるＲＡＣＨ信号送信タイミングがわからない。このため、図３のＲＡ１およびＲＡ２の両方のタイミングで、ＲＡＣＨ信号を送信することになる。この時、特に、端末が報知信号２（報２）を全く受信できない場合に、問題が発生する。
【０１１６】
すでに３ＧＰＰで規格化され、サービス運用が始まっているＬＴＥの通信システムでは、端末は、ＲＡＣＨの再送回数を管理し、あらかじめ決められた回数に達すると、ＲＡＣＨ再送を止める。また、端末は、再送する度に、送信電力を少しずつ大きくする。従って、上述したように、端末がビーム方向グループ数を知ることができない場合には、ＲＡＣＨ再送回数のカウントを制御すること、あるいは送信電力の増大を制御することが困難になる。
【０１１７】
そこで、本発明では、基地局が、ビーム方向グループ数を通知する。図１１は、ビーム方向グループ数が２の場合の例を具体的に示したものである。この場合、端末は、ＲＡＣＨ信号を２回送信する度に、管理している送信カウンタを１つアップさせ、さらにＲＡＣＨ信号を２回送信すると（図１１における「ＲＡＣＨ２回目」に相当）、トータルで２回送信したとカウントする。また、端末は、２回のＲＡＣＨ信号送信毎に、送信電力を１回大きくする。
【０１１８】
以上のように、基地局がビーム方向グループ数を端末に通知することで、端末側のＲＡＣＨ信号再送回数および送信電力の制御が、無駄なく効率的に実施できる。なお、これらの動作も、先の図５、図６で示した基地局および端末の構成で実現できる。基地局は、制御器１１において、ビーム方向グループ数を報知信号に入れるのみであり、端末は、制御器２１において、ＲＡＣＨ信号再送回数カウントおよび送信電力の制御を行うのみである。
【０１１９】
以上の説明では、先の図３に示したように、１つのタイムスロットでは、１つのビーム方向グループにビーム方向を向けていた。しかしながら、本発明は、１つのタイムスロットの中で、ビーム方向を切り替えることも可能である。
【０１２０】
図１２は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおいて、基地局による報知信号送信のタイミングと、ＲＡＣＨ信号受信のタイミングとの関係の例を示した、先の図３とは異なる図である。具体的には、この図１２は、ビーム方向グループが２つあり、１タイムスロット内で２つのビーム方向グループを切り替えている場合の例を示している。
【０１２１】
１つのタイムスロット内で、ビーム方向グループを切り替えて報知信号１と報知信号２を送信し、別の１つのタイムスロット内で、報知信号１に関連づけられるＲＡＣＨ信号１のビーム方向グループと、報知信号２に関連づけられるＲＡＣＨ信号２のビーム方向グループとを切り替えている。
【０１２２】
このようにすることで、報知信号送信やＲＡＣＨ信号受信を行うことに費やす時間を少なくし、通信に割り当てるタイムスロットを多くすることができる。
【０１２３】
以上のように、本発明は、ＲＡＣＨ信号受信時に複数ビーム方向の組み合わせとして、隣接するビーム方向を組み合わせる構成を備えている。この結果、ハンドオーバ時に、移動している端末から信号を受信できなくなる状態を抑制することができる。
【０１２４】
また、本発明は、複数のビーム方向を組み合わせても、その基地局のサービスエリア全体をカバーできず、２回以上のタイミングが必要な場合には、組み合わせるビーム方向のグループとして、少なくとも１つのグループは、サービスエリアのエッジに向けた方向の中で隣接するビーム方向を組み合わせる構成を備えている。この結果、別の基地局のサービスエリアから移動してきた端末のハンドオーバを、より確実に実行することができる。
【０１２５】
また、本発明のＲＡＣＨ信号受信基地局は、ＲＡＣＨ信号受信に適しているビーム方向が通知されている場合には、そのビーム方向と、それを囲むビーム方向を組み合わせる構成を備えている。この結果、端末が基地局方向に移動した場合、あるいはシャドゥイングやフェージングなどの無線伝搬環境の変化により、適切なビームが変化した場合などでも、ＲＡＣＨ信号を検出する確率を高めることができる。
【０１２６】
また、ＲＡＣＨ信号送受信のためのビーム方向を決定する本発明の基地局または制御局は、ＲＡＣＨ信号送受信ビーム方向として適切と判断できるビーム方向に優先順位をつけ、この優先順位に関する情報をＲＡＣＨ信号受信基地局へ通知する構成を備えている。一方、ＲＡＣＨ信号受信基地局は、ＲＡＣＨ信号受信として複数ビーム方向を組み合わせる際に、通知された優先順位に基づいて複数ビーム方向を組み合わせる構成を備えている。この結果、各ビーム方向の品質情報を用いて、ＲＡＣＨ信号受信のためのビーム方向グループを形成することで、少ないビーム本数でＲＡＣＨ信号検出確率を高めることができる。
【０１２７】
また、本発明のＲＡＣＨ信号受信基地局は、複数ビーム方向を組み合わせる際に、ＲＡＣＨ信号を受信しなかった場合の次のＲＡＣＨ信号受信時における組み合わせ本数を、ＲＡＣＨ信号を受信しなかった時の組み合わせ本数よりも増やす構成を備えている。この結果、ＲＡＣＨ信号受信ができないことの時間が長くなり、この時間に端末がさらに移動して、受信ビームのエリア外に出てしまうことを未然に防止することができる。
【０１２８】
また、本発明は、組み合わせ本数を増やす際に、ビーム方向毎の品質情報に基づいて増やすことができる構成を備えている。この結果、ビーム方向数を増やす際に、ビーム方向の品質情報を用いて、品質の良いものを優先して採用することで、ＲＡＣＨ信号検出確率をさらに高めることができる。
【０１２９】
また、本発明の端末は、周辺基地局の報知信号を受信・測定した際、ハンドオーバ先ビーム方向として適切と判断できるビーム方向が２つ以上あり、それに関連づけられる基地局のＲＡＣＨ信号受信タイミングが異なる場合には、それぞれのタイミングでＲＡＣＨ信号を送信する構成を備えている。この結果、基地局がＲＡＣＨ信号を検出する確率を高めることができる。
【０１３０】
また、本発明の基地局は、複数のビーム方向を組み合わせても、その基地局のサービスエリア全体をカバーできなく、２回以上のタイミングが必要な場合には、ビーム方向グループ数を報知信号に含めて端末に通知する構成を備えている。この結果、端末側のＲＡＣＨ信号再送回数および送信電力の制御が、無駄なく効率的に実施できる。
【０１３１】
さらに、本発明は、１つのタイムスロットの中で、ビーム方向を切り替える構成を備えている。この結果、報知信号送信やＲＡＣＨ信号受信を行うことに費やす時間を少なくし、通信に割り当てるタイムスロットを多くすることができる。
【図１】
2017149601.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年9月29日(2017.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末と基地局とがビームを使用した通信を行う無線通信システムにおいて実行されるビーム送受信方法であって、
前記基地局において、
前記端末からの接続要求として送信されるランダムアクセス信号を受信する際に、前記ランダムアクセス信号を受信するために適切と判断される主ビーム方向に加えて、前記主ビーム方向に隣接する１以上のビーム方向を組み合わせて、複数のビーム方向をグループ化し、グループ化された複数のビーム方向を用いて前記ランダムアクセス信号を受信する第１ステップを有し、
前記第１ステップは、前記複数のビーム方向を組み合わせてグループ化された１つのグループによっても、前記基地局のサービスエリアの全領域をカバーできず、前記サービスエリアを複数のグループに分割する必要がある場合には、少なくとも１つのグループを、前記サービスエリアのエッジ方向で互いに隣接する複数のビーム方向を組み合わせることでグループ化する
ビーム送受信方法。
【請求項２】
端末と基地局とがビームを使用した通信を行う無線通信システムにおいて実行されるビーム送受信方法であって、
前記基地局において、
前記端末からの接続要求として送信されるランダムアクセス信号を受信する際に、前記ランダムアクセス信号を受信するために適切と判断される主ビーム方向に加えて、前記主ビーム方向に隣接する１以上のビーム方向を組み合わせて、複数のビーム方向をグループ化し、グループ化された複数のビーム方向を用いて前記ランダムアクセス信号を受信する第１ステップを有し、
前記基地局が、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成されている場合に、
前記周辺基地局において、
前記複数のビーム方向をグループ化する第２ステップと、
前記第２ステップでグループ化された複数のビーム方向を用いて、前記ランダムアクセス信号の受信処理を実行する第３ステップと、
前記第３ステップにおいて、前記第２ステップでグループ化された前記複数のビーム方向を用いても、前記ランダムアクセス信号の受信ができなかった場合には、前記第２ステップによりグループ化されたビーム方向の本数をさらに増やして再グループ化する第４ステップと、
前記第４ステップで再グループ化された複数のビーム方向を用いて、前記ランダムアクセス信号の受信処理を再実行する第５ステップと
を有するビーム送受信方法。
【請求項３】
端末と基地局とがビームを使用した通信を行う無線通信システムにおいて実行されるビーム送受信方法であって、
前記基地局において、
前記端末からの接続要求として送信されるランダムアクセス信号を受信する際に、前記ランダムアクセス信号を受信するために適切と判断される主ビーム方向に加えて、前記主ビーム方向に隣接する１以上のビーム方向を組み合わせて、複数のビーム方向をグループ化し、グループ化された複数のビーム方向を用いて前記ランダムアクセス信号を受信する第１ステップを有し、
前記基地局が、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成されている場合に、
前記通信基地局において、
前記端末から送信される前記ランダムアクセス信号を前記周辺基地局で受信する際に通信品質が適切と判断できる複数のビーム方向について優先順位を付けた優先順位情報を生成し、前記優先順位情報を前記周辺基地局に送信する第６ステップ
を有し、
前記周辺基地局において、
前記通信基地局から取得した前記優先順位情報に基づいて、前記通信品質の高いものを優先して複数のビーム方向をグループ化する第７ステップと、
前記第７ステップでグループ化された複数のビーム方向を用いて、前記ランダムアクセス信号の受信処理を実行する第８ステップと
を有する
ビーム送受信方法。
【請求項４】
前記周辺基地局において、
前記第８ステップにおいて、前記第７ステップでグループ化された前記複数のビーム方向を用いても、前記ランダムアクセス信号の受信ができなかった場合には、前記優先順位情報に基づいて前記通信品質の高いものを優先して、前記第７ステップによりグループ化されたビーム方向の本数をさらに増やして再グループ化する第９ステップと、
前記第９ステップで再グループ化された複数のビーム方向を用いて、前記ランダムアクセス信号の受信処理を再実行する第１０ステップと
をさらに有する請求項３に記載のビーム送受信方法。
【請求項５】
端末と基地局とがビームを使用した通信を行う無線通信システムにおいて実行されるビーム送受信方法であって、
前記基地局が、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成されている場合に、
前記周辺基地局において、
複数のビーム方向をグループ化し、グループ化した前記複数のビーム方向のそれぞれについて、ランダムアクセス信号を受信できるタイミングに関する情報を含む報知信号を送信する第１１ステップと、
前記端末において、
前記周辺基地局から、前記報知信号を受信する第１２ステップと、
前記第１２ステップで前記報知信号として異なるグループに対応する複数の報知信号を受信した場合には、前記複数の報知信号の受信状態からそれぞれの報知信号の通信品質を測定するとともに、前記複数の報知信号に対応してランダムアクセス信号を受信できるそれぞれのタイミングを特定する第１３ステップと、
前記複数の報知信号の中に、前記通信品質が適切と判断できる２以上の報知信号が存在する場合には、前記２以上の報知信号に合ったそれぞれのタイミングで、ランダムアクセス信号を送信する第１４ステップと
を有するビーム送受信方法。
【請求項６】
端末と基地局とがビームを使用した通信を行う無線通信システムにおいて実行されるビーム送受信方法であって、
前記基地局が、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成されている場合に、
前記周辺基地局において、
複数のビーム方向をグループ化し、グループ化した前記複数のビーム方向のそれぞれについて、ランダムアクセス信号を受信できる共通のタイミングに関する第１情報、およびビーム方向グループ数を規定する第２情報を含む報知信号を送信する第１５ステップと、
前記端末において、
前記周辺基地局から、前記報知信号を受信する第１６ステップと、
前記報知信号に含まれている前記第１情報からランダムアクセス信号を受信できるタイミングを特定し、前記第２情報による前記ビーム方向グループ数と一致する回数を前記ランダムアクセス信号の送信回数として特定する第１７ステップと、
特定した前記タイミングで、特定した前記送信回数にわたり、ランダムアクセス信号を送信する第１８ステップと
を有するビーム送受信方法。
【請求項７】
端末との間でビームを使用した通信を行う無線通信システムに適用される基地局であって、
前記端末からの接続要求として送信されるランダムアクセス信号を受信する際に、前記ランダムアクセス信号を受信するために適切と判断される主ビーム方向に加えて、前記主ビーム方向に隣接する１以上のビーム方向を組み合わせて、複数のビーム方向をグループ化することで、アンテナ部のビーム方向を制御する制御器と、
前記アンテナ部を介して、前記端末から送信された前記ランダムアクセス信号を受信する送受信器と、
前記送受信器で前記ランダムアクセス信号が受信されたか否かを検出する検出器と
を備え、
前記制御器は、前記複数のビーム方向を組み合わせてグループ化された１つのグループによっても、前記基地局のサービスエリアの全領域をカバーできず、前記サービスエリアを複数のグループに分割する必要がある場合には、少なくとも１つのグループは、前記サービスエリアのエッジ方向で互いに隣接する複数のビーム方向を組み合わせることでグループ化する
基地局。
【請求項８】
端末との間でビームを使用した通信を行う無線通信システムに適用される基地局であって、
前記端末からの接続要求として送信されるランダムアクセス信号を受信する際に、前記ランダムアクセス信号を受信するために適切と判断される主ビーム方向に加えて、前記主ビーム方向に隣接する１以上のビーム方向を組み合わせて、複数のビーム方向をグループ化することで、アンテナ部のビーム方向を制御する制御器と、
前記アンテナ部を介して、前記端末から送信された前記ランダムアクセス信号を受信する送受信器と、
前記送受信器で前記ランダムアクセス信号が受信されたか否かを検出する検出器と
を備え、
前記基地局は、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成され、
前記周辺基地局は、
前記複数のビーム方向をグループ化して、前記ランダムアクセス信号の１回目の受信処理を実行し、
前記１回目の受信処理において、前記ランダムアクセス信号の受信ができなかった場合には、すでにグループ化されたビーム方向の本数をさらに増やして再グループ化して、前記ランダムアクセス信号の２回目の受信処理を再実行する
基地局。
【請求項９】
端末との間でビームを使用した通信を行う無線通信システムに適用される基地局であって、
前記端末からの接続要求として送信されるランダムアクセス信号を受信する際に、前記ランダムアクセス信号を受信するために適切と判断される主ビーム方向に加えて、前記主ビーム方向に隣接する１以上のビーム方向を組み合わせて、複数のビーム方向をグループ化することで、アンテナ部のビーム方向を制御する制御器と、
前記アンテナ部を介して、前記端末から送信された前記ランダムアクセス信号を受信する送受信器と、
前記送受信器で前記ランダムアクセス信号が受信されたか否かを検出する検出器と
を備え、
前記基地局は、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成され、
前記通信基地局は、
前記端末から送信される前記ランダムアクセス信号を受信する際に通信品質が適切と判断できる複数のビーム方向について優先順位を付けた優先順位情報を生成し、前記優先順位情報を前記周辺基地局に送信し、
前記周辺基地局は、
前記通信基地局から取得した前記優先順位情報に基づいて、前記通信品質の高いものを優先して複数のビーム方向をグループ化し、
グループ化した前記複数のビーム方向を用いて、前記ランダムアクセス信号の１回目の受信処理を実行する
基地局。
【請求項１０】
前記周辺基地局は、
前記１回目の受信処理において、前記ランダムアクセス信号の受信ができなかった場合には、前記優先順位情報に基づいて前記通信品質の高いものを優先して、すでにグループ化されたビーム方向の本数をさらに増やして再グループ化して、前記ランダムアクセス信号の２回目の受信処理を再実行する
請求項９に記載の基地局。
【請求項１１】
基地局との間でビームを使用した通信を行う無線通信システムに適用される端末であって、
前記基地局が、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成されている場合に、
前記周辺基地局から、複数のビーム方向にグループ化され、ランダムアクセス信号を受信できるタイミングに関する情報が含まれた報知信号を受信する送受信器と、
前記送受信器において前記報知信号として異なるグループに対応する複数の報知信号を受信した場合には、前記複数の報知信号の受信状態からそれぞれの報知信号の通信品質を測定するとともに、前記複数の報知信号に対応してランダムアクセス信号を受信できるそれぞれのタイミングを特定する品質測定器と、
前記複数の報知信号の中に、前記通信品質が適切と判断できる２以上の報知信号が存在する場合には、前記２以上の報知信号に合ったそれぞれのタイミングで、ランダムアクセス信号を送信するように制御する制御器と
を有する端末。
【請求項１２】
端末との間でビームを使用した通信を行う無線通信システムに適用される基地局であって、
アンテナ部のビーム方向を制御する制御器と、
前記アンテナ部を介して、前記端末から送信されたランダムアクセス信号を受信する送受信器と、
前記送受信器で前記ランダムアクセス信号が受信されたか否かを検出する検出器と
を備える基地局基地局と、
請求項１１に記載の端末と
を備えた無線通信システムであって、
前記基地局が、前記端末と通信中である通信基地局と、ハンドオーバ先である周辺基地局とで構成されている場合に、
前記周辺基地局内の制御器は、
複数のビーム方向をグループ化し、グループ化した前記複数のビーム方向のそれぞれについて、ランダムアクセス信号を受信できる共通のタイミングに関する第１情報、およびビーム方向グループ数を規定する第２情報を含めた報知信号を生成し、前記周辺基地局内の送受信器を介して、前記報知信号を送信し、
前記端末内の制御器は、
前記周辺基地局から、前記報知信号を受信した場合には、前記報知信号に含まれている前記第１情報からランダムアクセス信号を受信できるタイミングを特定し、前記第２情報による前記ビーム方向グループ数と一致する回数を前記ランダムアクセス信号の送信回数として特定し、特定した前記タイミングで、特定した前記送信回数にわたり、ランダムアクセス信号を送信する
無線通信システム。
【国際調査報告】
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