(57)【要約】  無線通信システムにおける基地局が、ランダムアクセス（Random Access: ＲＡ）のための情報を送信する方法及び基地局が提供される。基地局は、一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して用いられる基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数に基づいて、基地局と複数の移動端末各々との間のビーム整列（beam alignment）のためのＲＡ情報を生成し、ＲＡ情報を複数の移動端末にブロードキャストする。ＲＡ情報は、一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して用いられる基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数と関連した情報を含むことを特徴とする。
2014525192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおける基地局が、ランダムアクセス（Random Access: ＲＡ）のための情報を送信する方法であって、
一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して用いられる前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数に基づいて、前記基地局と複数の移動端末各々との間のビーム整列（beam alignment）のためのＲＡ情報を生成する過程と、
前記ＲＡ情報を前記複数の移動端末にブロードキャストする過程と、を含み、
前記ＲＡ情報は、前記一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して用いられる前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数と関連した情報を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数と関連した情報は、前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数を直接的に表す情報及び前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数に対応するインデックス情報のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数と関連した情報に、前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数を直接的に表す情報が含まれる場合、前記ＲＡ情報は、前記一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して、前記基地局が同一の受信ビームフォーミングパターンを用いる回数の情報、前記一つ以上のＲＡチャンネルの個数情報、及び前記一つ以上のＲＡチャンネルに対する時間又は周波数に応じる位置情報のうちの少なくとも一つをさらに含み、
前記一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して、前記基地局が同一の受信ビームフォーミングパターンを用いる回数の情報は、ビーム整列のための全時間間隔内で、前記一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して、各受信ビームフォーミングパターンを用いる回数の情報を含み、
前記ビーム整列のための全時間間隔内で、前記一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して、各受信ビームフォーミングパターンを用いる回数の情報は、前記一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して、前記基地局が同一の受信ビームフォーミングパターンを連続した時間間隔の間、反復的に用いる回数の情報及び前記一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して、前記基地局が前記同一の受信ビームフォーミングパターンを周期的に用いる回数の情報のうちの少なく一つを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記一つ以上のＲＡチャンネルは、周波数分割多重（Frequency Division Duplex: ＦＤＤ）方式及び時間分割多重（Time Division Duplex: ＴＤＤ）方式のうちの一つを用いて分割された、複数のＲＡチャンネルのうちの少なく一つを含み、
前記一つ以上のＲＡチャンネルの個数が２個以上の場合、前記２個以上のＲＡチャンネル各々では、異なる受信ビームフォーミングパターンが用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記一つ以上のＲＡチャンネル各々で、前記基地局の受信ビームフォーミングパターンに従って受信動作を行う過程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
無線通信システムにおける移動端末が、ランダムアクセス（Random Access: ＲＡ）のための情報を受信する方法であって、
基地局と前記移動端末との間のビーム整列（beam alignment）のためのＲＡ情報を前記基地局から受信する過程と、
前記ＲＡ情報に基づいて、前記ＲＡのために用いる前記移動端末の送信ビームフォーミングパターン及び前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの組み合わせを決定する過程と、を含み、
前記ＲＡ情報は、一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して用いられる前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数と関連した情報を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数と関連した情報は、前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数を直接的に表す情報及び前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数に対応するインデックス情報のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記移動端末の送信ビームフォーミングパターン及び前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの組み合わせを決定する過程は、
前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数と関連した情報に、前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数を直接的に表す情報及び前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数に対応するインデックス情報のうちの少なくとも一つが含まれているか否かを判断する過程と、
前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数と関連した情報に、前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数を直接的に表す情報が含まれる場合、前記ＲＡ情報から、前記一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して、前記基地局が同一の受信ビームフォーミングパターンを用いる回数の情報、前記一つ以上のＲＡチャンネルの個数情報、及び前記一つ以上のＲＡチャンネルに対する時間又は周波数に応じる位置情報のうちの少なくとも一つを獲得する過程と、
前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数を直接的に表す情報及び前記獲得した情報に基づいて、前記ＲＡのために用いる前記移動端末の送信ビームフォーミングパターン及び前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの組み合わせを決定する過程と、を含み、
前記一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して、前記基地局が同一の受信ビームフォーミングパターンを用いる回数の情報は、ビーム整列のための全時間間隔内で、前記一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して、各受信ビームフォーミングパターンを用いる回数の情報を含み、
前記ビーム整列のための全時間間隔内で、前記一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して、前記基地局が各受信ビームフォーミングパターンを用いる回数の情報は、前記一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して、前記基地局が前記同一の受信ビームフォーミングパターンを連続した時間間隔の間、反復的に用いる回数の情報と、前記一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して、前記基地局が前記同一の受信ビームフォーミングパターンを周期的に用いる回数の情報のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記移動端末の送信ビームフォーミングパターン及び前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの組み合わせを決定する過程は、
前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数と関連した情報に、前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数を直接的に表す情報及び前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数に対応するインデックス情報のうちの少なくとも一つが含まれているか否かを判断する過程と、
前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数と関連した情報に、前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数に対応するインデックス情報が含まれる場合、前記インデックス情報に対応する、前記一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して、前記基地局が同一の受信ビームフォーミングパターンを用いる回数の情報、前記一つ以上のＲＡチャンネルの個数情報、及び前記一つ以上のＲＡチャンネルに対する時間又は周波数に応じる位置情報のうちの少なくとも一つを獲得する過程と、
前記インデックス情報及び前記獲得された情報に基づいて、前記ＲＡのために用いる前記移動端末の送信ビームフォーミングパターン及び前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの組み合わせを決定する過程とを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記移動端末の送信ビームフォーミングパターン及び前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの組み合わせを決定する過程は、
前記ＲＡ情報に基づいて、前記一つ以上のＲＡチャンネルから前記移動端末の通信環境を基づき決められたＲＡチャンネルを選択する過程と、
前記選択されたＲＡチャンネルで用いられる前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数に基づいて、前記移動端末の送信ビームフォーミングパターン及び前記基地局の受信ビームフォーミングパターンの組み合わせを決定する過程と、を含み、
前記移動端末の通信環境は、
前記移動端末の位置、前記基地局と前記移動端末との間のチャンネル状態、及びダウンリンク受信信号の強度のうちの少なくとも一つを基づき決定されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記一つ以上のＲＡチャンネルは、周波数分割多重（Frequency Division Duplex: ＦＤＤ）方式及び時間分割多重（Time Division Duplex: ＴＤＤ）方式のうちの一つを用いて分割された、複数のＲＡチャンネルのうちの少なく一つを含み、
前記一つ以上のＲＡチャンネルの個数が２個以上の場合、前記２個以上のＲＡチャンネル各々では、異なる受信ビームフォーミングパターンが用いられることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記基地局が、ビーム整列のための全時間間隔内で、前記一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して、各受信ビームフォーミングパターンを用いる回数の情報及び前記ＲＡ情報を獲得する過程と、
前記獲得された情報による回数ほど前記移動端末の送信ビームのパターンを変更しながら、前記基地局に送信ビームを送信する過程と、をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
無線通信システムにおける基地局において、請求項１乃至５に記載の方法の過程を行うように適合された基地局。
【請求項１４】
無線通信システムにおける移動端末において、請求項６乃至１２に記載の方法の過程を行うように適合された移動端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおけるランダムアクセスのための情報を送受信する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、無線通信において、データ通信の需要を増大し、高容量のデータサービスを支援するための多様な方法が提示されている。データ通信の需要増大の観点から、高容量のデータサービスを提供するためには、高いデータレート（Data Rate）が必要であり、高いデータレートに高伝送周波数（carrier frequency）帯域の使用が必要である。しかし、伝送周波数が高いほど、信号の送信距離は相対的に短くなって、サービス領域（coverage）が縮小される問題が生じる。
【０００３】
このような問題を解決するために、信号の送信距離を増加し、隣接のセルとの干渉を減らすための高容量の無線通信サービスを提供する技術が研究されている。ビームフォーミング（beamforming）は、高容量の無線通信サービスを提供するための一つの技術である。
【０００４】
ビームフォーミングは、送信装置が一つ以上のアレイアンテナ（array antenna）又はホーンアンテナ（Horn antenna）を用いて、信号の送信方向を特定の方向に集中させることをいう。ビームフォーミングが用いられる場合、信号の送信距離は増加し、当該方向と異なる方向では送信される信号が減少し、不要な信号の干渉が効果的に減る。
【０００５】
受信装置においても、受信アンテナを用いた受信のビームフォーミングが使用されてもよい。受信のビームフォーミングでは、信号の受信方向が特定の方向に集中されて、当該方向で受信される信号の強度は増加し、当該方向と異なる方向で受信される信号は、受信信号から除去されることにより、不要な干渉の信号を遮断することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、ビームフォーミングは、サービス領域を拡張させ、干渉量を減少するが、最適のチャンネルを使用するために、送信装置と受信装置の各々のビームの方向と形態を決定する必要がある。
【０００７】
例えば、送信装置が基地局であり、受信装置が移動端末である場合、初期（initial）のランダムアクセスのように、基地局と移動端末が初めて通信を始める過程では、アップリンク（uplink）の場合、移動端末の送信ビームの方向と、基地局の受信ビームの方向が一致しない。したがって、初期のランダムアクセスが行われる前に、基地局と移動端末との間には、ビーム整列（beam alignment）過程が行われる必要がある。ビーム整列過程は、移動端末の送信ビームの方向と、基地局の受信ビームの方向とを互いに対応させる過程をいう。基地局と移動端末は、ビーム整列過程を行うことにより、最適のチャンネルを形成するビームを決定する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の多数の態様は、少なくとも上記において言及した問題及び／又は短所を扱い、少なくとも以下で説明する長所を提供するためのものである。従って、本発明の態様は、無線通信システムにおけるランダムアクセスための情報を送受信する方法及び装置を提供する。
【０００９】
本発明の態様は、ビームフォーミングを用いる無線通信システムにおいて、移動端末の
位置、チャンネル状態及び受信信号の強度などを考慮して、効果的にランダムアクセスを行うための方法及び装置を提供する。
【００１０】
本発明の態様は、ビームフォーミングを用いる無線通信システムにおいて、サービス領域を拡張する間、ビーム整列過程により発生する移動端末の通信遅延時間を最小化するための方法及び装置を提供する。
【００１１】
本発明の一態様によれば、無線通信システムにおける基地局が、ランダムアクセス（Random Access: ＲＡ）のための情報を送信する方法が提供される。前記方法は、一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して用いられる基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数に基づいて、基地局と複数の移動端末の各々との間のビーム整列（beam alignment）のためのＲＡ情報を生成する過程と、ＲＡ情報を複数の移動端末にブロードキャストする過程とを含み、ＲＡ情報は、ＲＡチャンネル別に用いられる基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数と関連した情報を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、無線通信システムにおける移動端末が、ランダムアクセス（Random Access: ＲＡ）のための情報を受信する方法が提供される。前記方法は、基地局と移動端末との間のビーム整列（beam alignment）のためのＲＡ情報を、基地局から受信する過程と、ＲＡ情報に基づいて、ＲＡのために用いる移動端末の送信ビームフォーミングパターン及び基地局の受信ビームフォーミングパターンの組み合わせを決定する過程とを含み、ＲＡ情報は、一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して用いられる基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数と関連した情報を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明のまた他の態様によれば、無線通信システムにおける基地局が提供される。前記基地局は、一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して用いられる基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数に基づいて、基地局と複数の移動端末各々との間のビーム整列（beam alignment）のためのＲＡ情報を生成する制御部と、ＲＡ情報を前記の移動端末にブロードキャストする送信部とを含み、ＲＡ情報は、一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して用いられる基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数と関連した情報を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明のまた他の態様によれば、無線通信システムにおける移動端末が提供される。前記移動端末は、基地局と移動端末との間のビーム整列（beam alignment）のためのランダムアクセス（Random Access: ＲＡ）の情報を、基地局から受信する受信部と、ＲＡ情報に基づいて、ＲＡのために用いる移動端末の送信ビームフォーミングパターン及び基地局の受信ビームフォーミングパターンの組み合わせを決定する制御部とを含み、ＲＡ情報は、一つ以上のＲＡチャンネル各々に対して用いられる基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数と関連した情報を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の態様、利点、及び特徴は、添付の図面とともに本発明の多様な実施形態を述べる以下の詳細な説明から当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。
【発明の効果】
【００１６】
したがって、本発明の実施形態は、ビームフォーミングを用いる無線通信システムにおいて、ビーム整列過程により発生する移動端末の通信遅延時間を最小化する効果を奏し、サービス領域を拡張する間、移動端末の位置、チャンネル状態、及び受信信号の強度などによって、効果的にランダムアクセスを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明による実施形態の上記及び他の態様、特徴、及び利点は、添付の図面とともに述べる以下の詳細な説明から、一層明らかになるはずである。
【図１】図１ａ〜図１ｃは、従来技術に従い、ビームフォーミングによるビームの特性を示す。
【図２】図２ａ〜図２ｃは、本発明の一実施形態によるビームの幅に応じるビームフォーミングをした信号の送信距離を示す。
【図３】図３ａ及び図３ｂは、本発明の一実施形態による、基地局のビームフォーミングパターンに従う基地局と移動端末との間のビーム整列過程を示す。
【図４】図４ａ〜図４ｃは、本発明の一実施形態による各ＲＡサブチャンネル別の受信ビームフォーミングパターンの個数（Ｍ）を用いたＲＡのためのビーム整列過程を示す。
【図５】図５ａ〜図５ｃは、本発明の一実施形態による各ＲＡサブチャンネル別の受信ビームフォーミングパターンの個数（Ｍ）及びＭ個の受信ビームフォーミングパターンがそれぞれ反復的に用いられる回数（Ｎ）を使用した、ＲＡのためのビーム整列過程を示す。
【図６】本発明の一実施形態による基地局の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態による移動端末の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による基地局のブロック構成図である。
【図９】本発明の一実施形態による移動端末のブロック構成図である。
【００１８】
添付した図において、同一又は類似の構成要素、特徴及び構造機能に対しては同一の参照番号を付ける。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
添付の図面を参照した下記の説明は、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるような本発明の実施形態の包括的な理解を助けるために提供されるものである。この理解を助けるために様々な特定の詳細を含むが、これらは単なる一つの実施例に過ぎない。従って、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく、ここで説明する実施形態の様々な変更及び修正が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。また、明瞭性と簡潔性の観点から、当業者に良く知られている機能や構成に関する具体的な説明は省略する。さらに、本願の説明に使われる用語は、本発明の機能を考慮して定められ、ユーザー又はオペレーターの意図又は恒例によって変わり得る。従って、本明細書の全般的な内容に基づいて定義されるべきである。
【００２０】
以下の説明及び特許請求の範囲において用いられる用語及び単語は、文献上の意味に限定されず、専ら発明者により、本発明の明確で、かつ一貫した理解を可能にするのに使われる。したがって、添付した特許請求の範囲及びこれらの均等物により定義されるように、本発明の実施形態の説明が単に実例を提供するためのものであって、本発明の目的を限定するものでないことは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。
【００２１】
明細書において明確に言及しない限り、「a」、「an」、及び、「the」の単数形態は、複数の対象を含む。従って、例えば、「a component surface」への言及は、そのようなsurfaceの一つ又はそれ以上への言及を含む。
【００２２】
無線通信システムにおけるランダムアクセス（Random Access: ＲＡ）のための情報を送受信する方法及び装置が提供される。本発明の多様な実施形態は、ビームフォーミングを用いる無線通信システムにおいて、ビーム整列過程により発生する移動端末の通信遅延時間を最小化し、サービス領域を拡張する間、移動端末の位置、チャンネル状態及び受信信号の強度などに応じて、効果的にＲＡを行うための方法及び装置を提供する。
【００２３】
本発明の実施形態によると、基地局がＲＡチャンネルを、互いに異なるビームフォーミングの特性を有する一つ以上のＲＡサブチャンネルに分割し、一つ以上のＲＡサブチャンネル各々についての情報を各移動端末に送信する。そして、本発明の実施形態によると、各移動端末の分布、当該移動端末の位置、基地局と当該移動端末との間のチャンネル状態、ダウンリンク受信信号の強度など（以下、「移動端末の通信環境」という）に基づいて、各移動端末は、一つ以上のＲＡサブチャンネルのうち、ＲＡのためのＲＡサブチャンネルを選択することができる。従って、本発明の実施形態によると、移動端末の通信環境に従い、従来のＲＡ過程より短いＲＡ過程が行われることができ、基地局から遠距離に位置した移動端末に対するＲＡ過程も効果的に行われ得る。
【００２４】
本発明の多様な実施形態についての説明に先立って、ビームフォーミングを行う信号の一般的な特性と従来のビーム整列についての内容を、図１ａ〜図２ｃを参照して説明する。
【００２５】
図１ａ〜図１ｃは、従来の技術に従い、ビームフォーミングをしたビームの特性を示している。
【００２６】
図１ａ〜図１ｃを参照すると、ビームフォーミング技術におけるビームの特性とは、受信アレイアンテナ又はホーンアンテナで形成されるビームの形態を示す。ビームの形態は、ビームの幅及び精密度によって、広い（wide）又は粗い（coarse）ビームと、狭い（narrow）又は細密な（fine）ビームの形態などに区分することができる。例えば、図１ａは、広く粗い形態のビームを示し、図１ｂは、狭く粗い形態のビームを示し、図１ｃは、狭く細密な形態のビームを示している。図１ａの広く粗い形態のビームは、図１ｂ及び図１ｃの狭く細密な形態のビームに比べて、使用できる種類のビームの個数が相対的に少ない。
【００２７】
ビームフォーミングをした信号を同一の電力で送受信する場合、ビームの幅が広いほど、ビームフォーミングをした信号の送信距離は短くなる。これと類似に、ビームの幅が狭いほど、ビームフォーミングをした信号の送信距離は長くなる。これを、図２ａ〜図２ｃを参照して以下で説明する。
【００２８】
図２ａ〜図２ｃは、本発明の実施形態により、ビームの幅に応じるビームフォーミングをした信号の送信距離を示している。
【００２９】
図２ａは、相対的に幅の広いビームを示し、図２ｂは、相対的に幅の狭いビームを示す。図２ａに示したビームと、図２ｂに示したビームと、を重ね合わせると、ビームは図２ｃのように示される。図２ｃに示されたように、幅の広いビームが用いられる場合のビームフォーミングをした信号の送信距離は、ビームフォーミングをした信号の送信距離に比べ短い。したがって、基地局又は移動端末が、ビームフォーミングをした信号の送信距離を超える位置で信号を送受信する場合、基地局又は移動端末は、通信を行うことができない。この場合、基地局又は移動端末は、より細密で、より狭いビームを用いなければならない。
【００３０】
上述のように、広い又は粗いビームの使用可能なビームの種類は、狭い又は細密なビームの使用可能なビームの種類に比べて少なく、ビームフォーミングをした信号の送信距離は、広い又は粗いビームが用いられる場合に、狭い又は細密なビームが用いられる場合に比べて短い。したがって、広い又は粗いビームは、近接に位置した移動端末又は基地局から信号を送信／受信するために用いられ、狭い又は細密なビームは、遠距離に位置した移動端末又は基地局から信号を送信／受信するために用いられる。
【００３１】
のようなビームフォーミングの特性によると、基地局と移動端末のビームの方向が、互いに対応しければ、基地局と移動端末は、円滑に通信を行うことができない。基地局と移動端末は、互いに通信を行うために、基地局と移動端末のビームの方向を整列するためのビーム整列過程を行う必要がある。基地局と移動端末との間のビームを整列する動作をトレーニング（training）動作という。
【００３２】
図３ａ及び図３ｂは、本発明の実施形態による、基地局のビームフォーミングパターンに従う基地局と移動端末との間のビーム整列過程を示している。
【００３３】
図３aを参照すると、該図面は基地局が広い又は粗い受信ビームを用いて、自分のビームと移動端末のビームを整列する一例を示す。図３ｂは、基地局が狭い又は細密な受信ビームを用いて、自分のビームと移動端末のビームを整列する一例を示す。
【００３４】
図３ａに示したように、基地局が広い又は粗いビームを用いる場合、ビームの使用可能な種類の個数が少なくて、ビーム整列過程は速やかに行われ得る。しかし、ビームフォーミングをした信号の送信距離が短くて、基地局は遠距離に位置した移動端末との通信を行うことができない。
【００３５】
図３ｂに示されたように、基地局が狭い又は細密なビームを用いる場合、ビームフォーミングをした信号の送信距離が長くて、基地局は遠距離に位置した移動端末との通信を行うことができる。しかし、ビームの使用可能な種類が多く、ビーム整列過程のための時間が長くなるという問題がある。
【００３６】
図３ａ及び図３ｂに示されたようなビーム整列過程は、各基地局のアンテナの構成、各セルのサイズ、各セルのチャンネル環境などによって変更され得る。例えば、当該基地局のアレイアンテナの個数が少ないか、又はサービスを提供するセルのサイズが比較的に小さいため、広い又は粗いビームフォーミングが行われる場合、図３ａに示されたようなビーム整列過程に従って通信が行われ得る。
【００３７】
また、当該基地局のアレイアンテナの個数が多く、又はサービスを提供するセルのサイズが比較的に広いため、狭い又は細密なビームフォーミングが行われる場合、図３ｂに示されたようなビーム整列過程に従って通信が行われ得る。
【００３８】
従って、本発明の実施形態によると、図３ａ及び図３ｂに示された二つの場合を両方とも支援するために、基地局は放送チャンネル（broadcast channel）又は制御チャンネルを用いて、各ＲＡサブチャンネルの時間又は周波数上の位置情報のみならず、各ＲＡサブチャンネルの特性情報が含まれるＲＡサブチャンネルの情報を、各移動端末へ送信する。
【００３９】
基地局が、複数のＲＡサブチャンネルを用い、複数のＲＡサブチャンネルの特性が互いに異なると、各移動端末は、ＲＡサブチャンネルの情報を用いて、複数のＲＡサブチャンネルから自分の通信環境に対応するＲＡサブチャンネルを選択することができる。
【００４０】
例えば、ビームフォーミングをした信号の送信距離が相対的に短い場合、基地局と相対的に近い距離に位置した移動端末（即ち、セルの中心（cell center）領域に位置した移動端末）は、基地局との通信に問題が発生されない。したがって、基地局は、複数のＲＡサブチャンネルから広い又は粗い受信ビームを用いてビームフォーミングを行うＲＡサブチャンネルを選択する。
【００４１】
基地局から相対的に遠く離れて位置した移動端末（即ち、セルの端（cell edge）領域に位置した移動端末）が、基地局と通信を行うためには、ビームフォーミングをした信号の送信距離が相対的に長くなければならない。したがって、基地局は、一つ以上のＲＡサブチャンネルから、狭い又は細密な受信ビームを用いてビームフォーミングを行うＲＡサブチャンネルを選択する。
【００４２】
ＲＡサブチャンネルの情報に含まれた各ＲＡサブチャンネルの特性情報は、各ＲＡサブチャンネル別の基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数（Ｍ）についての情報を含む。ＲＡサブチャンネルの個数と関連した情報は、各ＲＡサブチャンネル別の基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数を直接的に表す情報及び各ＲＡサブチャンネル別の基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数に対応するインデックス情報のうちの一つを含んでもよい。
【００４３】
基地局は、各ＲＡサブチャンネルの特性情報に含まれた基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数を直接的に表す情報を送信する場合、基地局は、ＲＡサブチャンネルの情報に追加的な情報を含ませ、基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数を直接的に表す情報を送信する。前記追加的な情報は、ＲＡサブチャンネルの個数情報、各ＲＡサブチャンネルの時間又は周波数に応じる位置情報及び各ＲＡサブチャンネルで同一の受信ビームフォーミングパターンを用いる回数情報を含んでもよい。
【００４４】
基地局と移動端末が、それぞれ基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数情報、ＲＡサブチャンネルの個数情報、各ＲＡサブチャンネルの時間又は周波数に応じる位置情報、及び各ＲＡサブチャンネルで同一の受信ビームフォーミングパターンを用いる回数情報をインデックスし、管理する場合、基地局は、各ＲＡサブチャンネルの特性情報に、各ＲＡサブチャンネル別の基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数に対応するインデックス情報を含ませて送信することができる。前記追加的な情報もまた、インデックス情報に基づいて検出され、移動端末で用いられ得るため、基地局は、前記追加的な情報を送信する必要がない。
【００４５】
基地局は、各ＲＡサブチャンネル別の基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数（Ｍ）と関連した情報を送信した後、基地局はＭ個の受信ビームフォーミングパターンを用いて受信を行う。
【００４６】
移動端末は、各ＲＡサブチャンネル別の基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数についての情報に基づいて、基地局が、選択されたＲＡサブチャンネルでＭ個の受信ビームフォーミングパターンを用いることを認識することができる。したがって、本発明の実施形態により、移動端末は、Ｍ個の受信ビームフォーミングパターンが、順次的に用いられることを認知し、順次的に用いられた受信ビームフォーミングパターンを考慮して、ＲＡ過程を行う。
【００４７】
上述のように、各ＲＡサブチャンネルの特性情報は、基地局が各ＲＡサブチャンネルで、同一の受信ビームフォーミングパターンを用いる回数（Ｎ）情報をさらに含んでもよい。回数（Ｎ）情報は、ビーム整列のための全時間間隔内で、一つ以上のＲＡサブチャンネル別に各受信ビームフォーミングパターンを用いる回数情報を表し、例えば、三つの情報エレメントを含んでもよい。
【００４８】
回数（Ｎ）情報は、基地局が各ＲＡサブチャンネルで、Ｍ個の受信ビームフォーミングパターン各々を用いて、予め設定された連続した時間間隔の間、受信を行う回数情報を含んでもよい。回数（Ｎ）情報は、基地局が同一の受信ビームフォーミングパターンを用いて、周期的に受信を行う回数情報を含んでもよい。回数（Ｎ）情報は、基地局がＭ個の受信ビームフォーミングパターンの組み合わせに基づいて生成されたシーケンスを用いて、受信を行う回数情報を含んでもよい。
【００４９】
基地局が各ＲＡサブチャンネルでＭ個の受信ビームフォーミングパターン各々を用いて、予め設定された連続した時間間隔の間、受信を行う回数情報が、回数（Ｎ）情報に含まれる場合を一例として説明する。以下、各ＲＡサブチャンネルの特性情報に回数（Ｎ）情報が含まれる場合を説明するが、回数（Ｎ）情報が、各ＲＡサブチャンネルの特性情報を含む必要はない。以下に提示される本発明の実施形態により、基地局の受信ビームフォーミングパターンの個数を直接的に表す情報を、各ＲＡサブチャンネルの特性情報に含ませて送信する場合を考慮する。この場合、上述のように、前記追加的な情報がまた、ＲＡサブチャンネルの情報に含まれて送信されてもよい。
【００５０】
移動端末は、基地局の受信ビームの一つの方向で受信が反復的に行われる回数（Ｎ）だけ送信ビームの方向を変更して、送信ビームを基地局へ送信する。即ち、移動端末は、回数（Ｎ）情報に基づいて、基地局が一つ以上のＲＡサブチャンネル各々に対して連続した時間間隔の間、Ｍ個の受信ビームフォーミングパターンのうちの一つをＮ回繰り返して用いながら、送信ビームフォーミングパターンを変更して、送信ビームを基地局へ送信する。このような過程に従い、移動端末は、ＭとＮを用いて移動端末の送信ビームと基地局の受信ビームの全体の組み合わせを検出することができる。
【００５１】
ＭとＮは、各ＲＡサブチャンネル別に異なるように設定される。したがって、移動端末は、各ＲＡサブチャンネル別のＭとＮに基づいて、自分の通信環境に対応するＲＡサブチャンネルを選択することにより、基地局から遠く離れていても、遅延なく効率的にＲＡを行うことができる。
【００５２】
各ＲＡサブチャンネルの特性情報は、追加的に各ＲＡサブチャンネルで用いられたビームの幅や精密度についての情報を含むビームパターン情報を含んでもよい。したがって、移動端末は、各ＲＡサブチャンネルに対するビームパターン情報に基づいて、基地局が各ＲＡサブチャンネルで、広い又は粗いビームを用いるか、又は狭い又は細密なビームを用いるかを判断して、自分の通信環境に適合なＲＡサブチャンネルを選択する。
【００５３】
本発明の実施形態により、ＲＡ過程は、各ＲＡサブチャンネルの特性に応じて多様に行われてもよい。例えば、基地局は、互いに異なる受信ビームの方向を有するＭ個の受信ビームフォーミングパターンを用いて順次的にビームを受信する。移動端末は、同一の送信ビームの方向を有する送信ビームフォーミングパターンをＭ回連続的に用いて、基地局の受信ビームと移動端末の送信ビームとの全体の組み合わせを検出する。移動端末は、検出された組み合わせによるビーム整列過程を行い、ＲＡ過程を遂行する。
【００５４】
本発明の実施形態で異なる特性を有する複数のＲＡサブチャンネルは、同一の物理的な周波数帯域を用いることができる。基地局が、一つ以上のアレイアンテナ又はホーンアンテナを用いる場合、同一の周波数帯域のチャンネルに対して異なる受信ビームフォーミング方式が用いられてもよい。このように、ＲＡサブチャンネルが、物理的に周波数帯域から分離されていなくても、各ＲＡサブチャンネルの特性（即ち、ＭとＮ）は、移動端末へ送信されるべきである。
【００５５】
以下、本発明の実施形態によるＲＡのためのビーム整列過程を説明する。
【００５６】
図４ａ〜図４ｃは、本発明の実施形態による各ＲＡサブチャンネルに対して、Ｍ個の受信ビームフォーミングパターンを用いたＲＡためのビーム整列過程を示している。
【００５７】
図４ａ〜図４ｃを参照すると、基地局は、ＲＡチャンネルを一つ以上のＲＡサブチャンネルに分割する。一つ以上のＲＡサブチャンネルは、周波数に基づいて分けられ、異なる受信ビームフォーミングの特性を有する。受信ビームフォーミングの特性は、受信ビームフォーミングを通じて形成される受信ビームの特性として、受信ビームの幅及び精密度を表す。受信ビームフォーミングの特性は、当該ビームフォーミング方式に従う基地局の受信ビームの総数を表すＭとして換算される。Ｍが大きいほど、基地局の受信ビームは広く粗い形態を有し、Ｍが小さいほど、基地局の受信ビームは、狭く細密な形態を有する。
【００５８】
本発明の実施形態では、基地局がＲＡサブチャンネルを３個の異なる受信ビームフォーミングの特性を有するＲＡサブチャンネル、即ち、ＲＡ−ＣＨ＃１（４０１）、ＲＡ−ＣＨ＃２（４０２）及びＲＡ−ＣＨ＃３（４０３）に分割した場合を以下で説明する。
【００５９】
ＲＡ−ＣＨ＃１（４０１）は、近距離の移動端末のＲＡのためのＲＡサブチャンネルであって、Ｍが１と設定される（即ち、Ｍ１＝１）。したがって、ＲＡ−ＣＨ＃１（４０１）で用いられ得る基地局の受信ビームフォーミングパターンの総数は、１である。ＲＡ−ＣＨ＃１（４０１）で用いられる受信ビームは、広く粗い形態を有する。
【００６０】
ＲＡ−ＣＨ＃２（４０２）は、中距離の移動端末のＲＡのためのＲＡサブチャンネルであって、Ｍが５と設定される（即ち、Ｍ２＝５）。ＲＡ−ＣＨ＃２（４０２）は、ＲＡ−ＣＨ＃１（４０１）で用いられるビームより狭く細密なビームを形成する受信ビームフォーミングが用いられるＲＡサブチャンネルであり、ＲＡ−ＣＨ＃２（４０２）で用いられ得る基地局の受信ビームフォーミングパターンの総数は５である。 
【００６１】
ＲＡ−ＣＨ＃３（４０３）は、遠距離の移動端末のＲＡのためのＲＡサブチャンネルであって、Ｍは１０と設定される（即ち、Ｍ３＝１０）。ＲＡ−ＣＨ＃３（４０３）は、最も狭く細密なビームを形成する受信ビームフォーミングが用いられるＲＡサブチャンネルであり、ＲＡ−ＣＨ＃３（４０３）で用いられ得る基地局の受信ビームフォーミングパターンの総数は１０である。
【００６２】
移動端末は、基地局でＭ個の受信ビームフォーミングパターンが用いられる間、同一の送信ビームフォーミングパターンを用いる。移動端末は、各送信ビームフォーミングパターンをＭ回繰り返して用いる。移動端末は、送信ビームフォーミングパターンと受信ビームフォーミングパターンの全ての組み合わせを算出し、移動端末が最も有効で、かつ最高の受信強度を有するように、送信ビームフォーミングパターン―受信ビームフォーミングパターンの組み合わせを検出する。
【００６３】
移動端末は、基地局から最高の受信信号強度が検出された受信ビームフォーミングパターンについての情報を受信し、受信された情報を用いて、送信ビームフォーミングパターン―受信ビームフォーミングパターンの組み合わせを検出することができる。基地局は、Ｍ個の受信ビームフォーミングパターンのうち、最高の受信信号強度で信号を受信した受信ビームフォーミングパターンについての情報を移動端末へ送信することができる。受信ビームフォーミングパターンについての情報は、実時間で移動端末へ情報を送信する方法、移動端末から信号の受信が全て完了された場合、移動端末へ情報を送信する方法など、多様な方法で移動端末へ送信され得る。移動端末は、基地局から受信した受信ビームフォーミングパターンについての情報を用いて、送信ビームフォーミングパターン―受信ビームフォーミングパターンの組み合わせをより素早く検出し得る。
【００６４】
基地局は、異なるビームフォーミングの特性を有する一つ以上のＲＡサブチャンネルが生成されると、放送チャンネル又は制御チャンネルを用いて、ＲＡサブチャンネルの情報を各移動端末へ送信する。ＲＡサブチャンネルの情報は、ＲＡサブチャンネルの総数、各ＲＡサブチャンネルの時間又は周波数に応じる位置、各ＲＡサブチャンネルの特性情報などを含む。
【００６５】
基地局は、ＲＡサブチャンネルの情報を送信し、各ＲＡサブチャンネルに対して、予め設定されたＭ個の受信ビームフォーミングパターンを順次的に変更しながら、各移動端末からＲＡ信号を受信する。
【００６６】
基地局と移動端末の動作を以下で説明する。
【００６７】
移動端末は、放送チャンネル又は制御チャンネルを通じて、基地局からＲＡサブチャンネルの情報を受信する。移動端末は、ＲＡサブチャンネルの情報に含まれた情報に基づいて、ＲＡサブチャンネルの総数、各ＲＡサブチャンネルの時間又は周波数に応じる位置、及び各ＲＡサブチャンネルの特性を把握する。次に、移動端末は、自分の通信環境、即ち、自分の位置、チャンネル状態及び受信信号強度のうちの少なくとも一つを考慮して、一つ以上のＲＡサブチャンネルから一つを選択する。
【００６８】
移動端末がセルの中心領域に位置する場合、移動端末が基地局との通信のために良好のチャンネル状態を有する場合、又は、基地局から受信されたダウンリンク受信信号の強度が、閾値と同等以上の場合、移動端末は、ＲＡ−ＣＨ＃１（４０１）を選択することができる。ＲＡ−ＣＨ＃１（４０１）が選択された場合、図４ａに示したようなビーム整列過程が行われる。
【００６９】
図４ａを参照すると、ＲＡ−ＣＨ＃１（４０１）は、その特性値として、１と設定されたＭを有する。即ち、ＲＡ−ＣＨ＃１（４０１）で用いられる受信ビームフォーミングパターンの個数（Ｍ）は１であり、同一方向を有する送信ビームフォーミングパターンは一回用いられる。したがって、図４ａに示されたように、基地局は、同じ方向を有する一つの受信ビームフォーミングパターンを用いて、移動端末から信号を受信し、移動端末は、基地局へ信号を送信するたびに、送信ビームフォーミングパターンを変更して用いる。したがって、基地局で１個の受信ビームフォーミングパターンが用いられるたびに、移動端末の送信ビームフォーミングパターンは続けて変更される。ＲＡ−ＣＨ＃１（４０１）が用いられる場合、基地局が用いる受信ビームフォーミングパターンが一つであるため、移動端末は、ビーム整列過程を速く行うことができ、結果的に、ＲＡ時間を最小化することができる。
【００７０】
移動端末の選択したＲＡサブチャンネルが、ＲＡ−ＣＨ＃２（４０２）である場合、図４ｂに示されているようなビーム整列過程が行われる。図４ｂを参照すると、ＲＡ−ＣＨ＃２（４０２）は、その特性値として、５と設定されたＭを有する。ＲＡ−ＣＨ＃２（４０２）で用いられる受信ビームフォーミングパターンの個数（Ｍ）は５であり、同一方向を有する送信ビームフォーミングパターンは、５回反復的に用いられる。したがって、図４ｂに示されているように、基地局は、５個の受信ビームフォーミングパターンを順次的に用いて、移動端末から信号を受信し、移動端末は基地局で５個の受信ビームフォーミングパターンが用いられる間、同一の送信ビームフォーミングパターンを５回反復的に用いる。
【００７１】
移動端末の選択したＲＡサブチャンネルが、ＲＡ−ＣＨ＃３（４０３）である場合、図４ｃに示されているようなビーム整列過程が行われる。移動端末は、セルの端領域に位置するか、移動端末が基地局との通信のために悪いチャンネル状態を有するか、基地局から受信されたダウンリンク受信信号の強度が閾値以下の場合、ＲＡ−ＣＨ＃３（４０３）を選択することができる。図４ｃを参照すると、ＲＡ−ＣＨ＃３（４０３）は、その特性値として１０と設定されたＭを有する。ＲＡ−ＣＨ＃３（４０３）で用いられる受信ビームフォーミングパターンの個数（Ｍ）は１０であり、１０個の受信ビームフォーミングパターンが用いられるたびに、同一方向を有する送信ビームフォーミングパターンは、１０回反復的に用いられる。したがって、図４ｃに示されたように、基地局は、１０個の受信ビームフォーミングパターンを順次的に用いて、移動端末から信号を受信し、移動端末は、基地局で１０個の受信ビームフォーミングパターンが用いられる間、同一の送信ビームフォーミングパターンを１０回反復的に用いる。
【００７２】
先に説明したビーム整列過程は、Ｍの値のみを用いて行われるので、図４ａ〜図４ｃに示されたＮの値は、基地局でＭ個の受信ビームフォーミングパターンが用いられる間、Ｍ個の同一の送信ビームフォーミングパターンを用いるように指示する値として用いられてもよく、省略されてもよい。
【００７３】
本発明の他の実施形態によるＲＡのためのビーム整列過程を以下で説明する。
【００７４】
図５ａ〜図５ｃは、本発明の他の実施形態による各ＲＡサブチャンネル別の受信ビームフォーミングパターンの個数（Ｍ）及びＭ個の受信ビームフォーミングパターンが各々反復的に用いられる回数（Ｎ）を用いた、ＲＡのためのビーム整列過程を示している。
【００７５】
ＲＡチャンネルが周波数分割多重（Frequency Division Duplex：ＦＤＤ）方式に応じて周波数別に分割される場合を、図４ａ〜図４ｃを参照して上述した。しかし、本発明の他の実施形態により、ＲＡチャンネルは、時間分割多重（Time Division Duplex: ＴＤＤ）方式に応じて時間に基づいて分割され得る。
【００７６】
図５ａ〜図５ｃを参照して、以下では、基地局が時間によってＲＡチャンネルを３個の異なる受信ビームフォーミングの特性を有するＲＡサブチャンネル、即ち、ＲＡ−ＣＨ＃１（５０１）、ＲＡ−ＣＨ＃２（５０２）及びＲＡ−ＣＨ＃３（５０３）に分割した場合を説明する。
【００７７】
ＲＡ−ＣＨ＃１（５０１）は、近距離の移動端末のＲＡのためのＲＡサブチャンネルとして、ＭとＮは、それぞれ１と設定される（即ち、Ｍ１＝１、Ｎ１＝１）。したがって、ＲＡ−ＣＨ＃１（５０１）で用いられ得る基地局の受信ビームフォーミングパターンの総数は１であるので、基地局では一つの受信ビームフォーミングパターンが反復的に用いられる。ＲＡ−ＣＨ＃１（５０１）で用いられる受信ビームは、広く粗い形態を有する。
【００７８】
ＲＡ−ＣＨ＃２（５０２）は、中距離の移動端末のＲＡのためのＲＡサブチャンネルとして、Ｍは５と設定され、Ｎは６と設定される（即ち、Ｍ２＝５、Ｎ２＝６）。ＲＡ−ＣＨ＃２（５０２）は、ＲＡ−ＣＨ＃１（５０１）より狭く細密なビームを形成する受信ビームフォーミングが用いられるＲＡサブチャンネルである。ＲＡ−ＣＨ＃２（５０２）で用いられ得る基地局の受信ビームフォーミングパターンの総数は５であり、５個の受信ビームフォーミングパターンがそれぞれ反復的に用いられる回数は６である。
【００７９】
ＲＡ−ＣＨ＃３（５０３）は、遠距離の移動端末のＲＡのためのＲＡサブチャンネルとして、Ｍは１０と設定され、Ｎは６と設定される（即ち、Ｎ２＝６）。ＲＡ−ＣＨ＃３（５０３）は、最も狭く細密なビームを有する受信ビームフォーミングが用いられるＲＡサブチャンネルである。ＲＡ−ＣＨ＃３（５０３）で用いられ得る基地局の受信ビームフォーミングパターンの総数は１０であり、１０個の受信ビームフォーミングパターンがそれぞれ反復的に用いられる回数は６である。
【００８０】
移動端末がＲＡ−ＣＨ＃１（５０１）を選択した場合、図５ａに示されたようなビーム整列過程が行われる。図５ａを参照すると、ＲＡ−ＣＨ＃１（５０１）は、その特性値として、それぞれ１と設定されたＭとＮを有する。ＲＡ−ＣＨ＃１（５０１）で用いられる受信ビームフォーミングパターンの個数（Ｍ）は１であり、Ｍ個の受信ビームフォーミングパターンが各々反復的に用いられる回数（Ｎ）は１である。したがって、図５ａに示されたように、基地局は、同一方向を有する一つの受信ビームフォーミングパターンを用いて、移動端末から信号を受信し、移動端末は、基地局に信号を送信するたびに、毎度送信ビームフォーミングパターンを変更して用いる。基地局で１個の受信ビームフォーミングパターンが用いられるたびに、移動端末は、送信ビームフォーミングパターンを毎度変更して用いる。ＲＡ−ＣＨ＃１（５０１）が用いられる場合、基地局で一つの受信ビームフォーミングパターンが用いられるため、移動端末は、ビーム整列過程を速やかに行うことができ、結果的に、ＲＡ時間を最小化することができる。
【００８１】
移動端末の選択したＲＡサブチャンネルが、ＲＡ−ＣＨ＃２（５０２）である場合、図５ｂに示されたようなビーム整列過程が行われる。図５ｂを参照すると、ＲＡ−ＣＨ＃２（５０２）は、その特性値として、５と設定されたＭと、６と設定されたＮを有する。ＲＡ−ＣＨ＃２（５０２）で用いられる受信ビームフォーミングパターンの個数（Ｍ）は５であり、Ｍ個の受信ビームフォーミングパターンが各々反復的に用いられる回数（Ｎ）は６である。したがって、図５ｂに示されたように、基地局は、５個の受信ビームフォーミングパターンを各々６回ずつ反復的に用いて、移動端末から信号を受信し、移動端末は、基地局に信号を送信するたびに、毎度送信ビームフォーミングパターンを変更して用いる。
【００８２】
移動端末の選択したＲＡサブチャンネルが、ＲＡ−ＣＨ＃３（５０３）である場合、図５ｃに示されたようなビーム整列過程が行われる。移動端末は、セルの端領域に位置するか、移動端末が基地局との通信のための悪いチャンネル状態を有するか、基地局から受信されたダウンリンク受信信号の強度が閾値以下の場合、ＲＡ−ＣＨ＃３（５０３）を選択することができる。図５ｃを参照すると、ＲＡ−ＣＨ＃３（５０３）は、その特性値として、１０と設定されたＭと、６と設定されたＮを有する。ＲＡ−ＣＨ＃３（５０３）で用いられる受信ビームフォーミングパターンの個数（Ｍ）は１０であり、Ｍ個の受信ビームフォーミングパターンが各々反復的に用いられる回数（Ｎ）は６である。したがって、図５ｃに示されたように、基地局は、１０個の受信ビームフォーミングパターンを各々６回ずつ反復的に用いて、移動端末から信号を受信し、移動端末は、基地局に信号を送信するたびに、毎度送信ビームフォーミングパターンを変更して用いる。
【００８３】
上述のように、本発明の実施形態によれば、基地局は、ＲＡチャンネルを一つ以上のＲＡサブチャンネルに分割し、移動端末は、自分の通信環境に応じて一つ以上のＲＡサブチャンネルから一つを選択して、その選択したＲＡサブチャンネルを使用できるようにすることで、ビーム整列に要する時間を最小化できる利点がある。
【００８４】
本発明の実施形態による基地局の動作につき、図６を参照して以下で説明する。
【００８５】
図６は、本発明の実施形態による基地局の動作を示すフローチャートである。
【００８６】
図６を参照すると、基地局は、６００ステップにおいて、ＲＡチャンネルを異なる受信ビームフォーミングの特性を有する一つ以上のＲＡサブチャンネルに分割する。基地局は、６０２ステップで、放送チャンネル又は制御チャンネルを用いて、一つ以上のＲＡサブチャンネルについての個数情報、各ＲＡサブチャンネルの時間又は周波数に応じる位置情報、及び各ＲＡサブチャンネルの特性情報（即ち、Ｍ及びＮ）を含むＲＡサブチャンネルの情報を各移動端末へ送信する。
【００８７】
基地局は、６０４ステップにおいて、一つ以上のＲＡサブチャンネル各々の特性による受信ビームフォーミング方式を用いて、当該移動端末からＲＡ信号を受信する。続いて、基地局は、６０６ステップで、ＲＡ信号に対するＲＡ応答信号を当該移動端末へ送信して、ＲＡ過程を行う。
【００８８】
本発明の実施形態による移動端末の動作につき、図７を参照して以下で説明する。
【００８９】
図７は、本発明の実施形態による移動端末の動作を示すフローチャートである。
【００９０】
図７を参照すると、移動端末は、７００ステップにおいて、基地局から一つ以上のＲＡサブチャンネルについての個数情報、各ＲＡサブチャンネルの時間又は周波数に応じる位置情報、及び各ＲＡサブチャンネルの特性情報（即ち、Ｍ及びＮ）を含むＲＡサブチャンネルの情報を受信する。移動端末は、７０２ステップにおいて、ＲＡサブチャンネルの情報に基づいて、一つ以上のＲＡサブチャンネルから自分の通信環境に対応するＲＡサブチャンネルを選択する。
【００９１】
移動端末は、７０４ステップにおいて、選択されたＲＡサブチャンネルに従う送信ビームフォーミングパターン―受信ビームフォーミングパターンの組み合わせを用いて、ＲＡ信号を基地局へ送信する。７０４ステップにおいて、移動端末は、図４ａ〜図４ｃ又は図５ａ〜図５ｃに示した方法を用いてビーム整列過程を行う。移動端末は、ビーム整列過程を通じて検出された、移動端末の送信ビームの方向と、基地局の受信ビームの方向が整列されるように、送信ビームフォーミングパターン―受信ビームフォーミングパターンの組み合わせを用いて、ＲＡ信号を送信する。
【００９２】
移動端末は、７０６ステップにおいて、基地局からＲＡ信号に対するＲＡ応答信号を受信する。ＲＡ応答信号は、移動端末と基地局との間の最適な（best）ビームについての情報、即ち、移動端末の送信ビームの方向と基地局の受信ビームの方向が整列されるように、送信ビームフォーミングパターン―受信ビームフォーミングパターンの組み合わせについての情報などが含まれ得る。
【００９３】
本発明の実施形態により、基地局から受信したダウンリンク受信信号の強度は、７０２ステップで行われた移動端末が、ＲＡサブチャンネルを選択する基準として用いられてもよい。ダウンリンク受信信号の強度が閾値と同等以上の場合、移動端末は、基地局に近接した距離にあるか、移動端末と基地局との間の通信のためのチャンネル状態が良好であると判断する。したがって、移動端末は、遅延時間を最小化し、ＲＡが素早く行われ得るように、Ｍの値が小さいＲＡサブチャンネルを選択する。
【００９４】
ダウンリンク受信信号の強度が、閾値より小さい場合、移動端末が基地局から遠距離にあるか、移動端末と基地局との間の通信のためのチャンネル状態が良好でないと判断する。したがって、移動端末は、より遠い位置でもＲＡ過程を遂行できるよう、より狭く細密な受信ビームフォーミングパターンが用いられる、Ｍの値が大きいＲＡサブチャンネルを選択する。
【００９５】
ＲＡサブチャンネルを選択する基準は、移動端末のデータサービスの特性になってもよい。移動端末は、信号の品質が多少悪くても、遅延時間が短いデータサービスが必要である場合には、Ｍの値が小さいＲＡサブチャンネルを選択する。そして、移動端末は、高容量のデータ送信が必要な場合には、Ｍの値が大きいＲＡサブチャンネルを選択することにより、遅延が発生しても、高いチャンネル特性を有するようにすることで、より細密なビームが用いられるＲＡサブチャンネルを選択する。
【００９６】
移動端末は、予め設定された方法を用いてＲＡサブチャンネルを選択してもよい。例えば、移動端末は、最初のＲＡを行うために、Ｍの値が小さく、遅延が少なく発生するＲＡサブチャンネルから、Ｍの値が大きいＲＡサブチャンネルへの順次にＲＡサブチャンネルを選択するか、これと逆に、Ｍの値が大きいＲＡサブチャンネルから、Ｍの値が小さいＲＡサブチャンネルへの順次にＲＡサブチャンネルを選択してもよい。
【００９７】
追加的に、移動端末は、移動端末のハードウェア的な特性を考慮してＲＡサブチャンネルを選択するか、基地局の指示に従い、ＲＡサブチャンネルを選択するなどの多様な方法を用いて、ＲＡサブチャンネルを選択してもよい。
【００９８】
本発明の実施形態による基地局の構成につき、図８を参照して以下で説明する。
【００９９】
図８は、本発明の実施形態による基地局のブロック構成図である。
【０１００】
図８を参照すると、基地局は、制御部８００、送信部８１０、受信部８２０及びメモリ８３０を含む。
【０１０１】
制御部８００は、基地局の全般的な動作を制御し、送信部８１０、受信部８２０及びメモリ８３０を制御する。
【０１０２】
制御部８００は、ＲＡチャンネルを、異なる受信ビームフォーミングの特性を有する一つ以上のＲＡサブチャンネルに分割する。そして、制御部８００は、一つ以上のＲＡサブチャンネルについての個数情報、各ＲＡサブチャンネルの時間又は周波数に応じる位置情報、及び各ＲＡサブチャンネルの特性情報（即ち、Ｍ及びＮ）を含むＲＡサブチャンネルの情報をメモリ８３０に記憶する。制御部８００は、送信部８１０を制御して、ＲＡサブチャンネルの情報を各移動端末へ送信する。
【０１０３】
制御部８００は、受信部８２０を制御して、一つ以上のＲＡサブチャンネル各々の特性に従う受信ビームフォーミング方式を用いて、移動端末からＲＡ信号を受信する。次に、制御部８００は、送信部８１０を制御下に、移動端末へＲＡ信号に対するＲＡ応答信号を送信することにより、ＲＡ過程を行う。
【０１０４】
送信部８１０及び受信部８２０は、移動端末と通信を行うための構成部である。送信部８１０は、制御部８００の制御下に、ＲＡサブチャンネルの情報を移動端末へ送信し、ＲＡ信号を送信した移動端末にＲＡ応答信号を送信する。受信部８２０は、特定の移動端末からＲＡ信号を受信し、メモリ８３０は、制御部８００の制御下に、ＲＡサブチャンネルの情報を記憶する。 
【０１０５】
本発明の実施形態による移動端末の構成につき、図９を参照して以下で説明する。
【０１０６】
図９は、本発明の実施形態による移動端末のブロック構成図である。
【０１０７】
図９を参照すると、移動端末は、制御部９００、送信部９１０、受信部９２０、及びメモリ９３０を含む。
【０１０８】
制御部９００は、移動端末の全般的な動作を制御し、送信部９１０、受信部９２０及びメモリ９３０を制御する。
【０１０９】
制御部９００は、受信部９２０を通じて基地局から一つ以上のＲＡサブチャンネルについての個数情報、各ＲＡサブチャンネルの時間又は周波数に応じる位置情報及び各ＲＡサブチャンネルの特性情報（即ち、Ｍ及びＮ）を含むＲＡサブチャンネルの情報を受信する。制御部９００は、ＲＡサブチャンネルの情報に基づいて、一つ以上のＲＡサブチャンネルから自分の通信環境に対応するＲＡサブチャンネルを選択する。
【０１１０】
制御部９００は、選択されたＲＡサブチャンネルによる基地局の受信ビームフォーミング方式に応じてビーム整列過程を行う。制御部９００は、図４ａ〜図４ｃ又は図５ａ〜図５ｃに示された方法を用いてビーム整列過程を行う。制御部９００は、ビーム整列過程により検出された、移動端末の送信ビームの方向と基地局の受信ビームの方向が整列されるようにする、送信ビームフォーミングパターン―受信ビームフォーミングパターンの組み合わせを用いてＲＡ過程を行う。
【０１１１】
制御部９００は、ビーム整列過程により検出された送信ビームフォーミングパターン―受信ビームフォーミングパターンの組み合わせを用いて、送信部９１０を通じて基地局へＲＡ信号を送信する。制御部９００は、受信部９２０を通じてＲＡ信号に対する応答信号を基地局から受信する。
【０１１２】
送信部９１０及び受信部９２０は、基地局と通信を行うための構成部である。送信部９１０は、基地局へＲＡ信号を送信し、受信部９２０は、制御部９００の制御下に、基地局からＲＡサブチャンネルの情報及びＲＡ応答信号を受信する。メモリ９３０は、制御部９００の制御下に、ＲＡサブチャンネルの情報を記憶する。
【０１１３】
したがって、本発明の実施形態は、ビームフォーミングを用いる無線通信システムで、ビーム整列過程により発生する移動端末の通信遅延時間を最小化する効果を有し、サービス領域を拡張する間、移動端末の位置、チャンネル状態及び受信信号の強度などによって効果的にランダムアクセスを行うことができる。
【０１１４】
一方、本発明の詳細な説明では、具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲から一脱しない範囲内で様々な変形が可能であることは明らかである。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態に局限されず、後述の特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等なものにより定めるべきである。
【０１１５】
８００  制御部
８１０  送信部
８２０  受信部
８３０  メモリ
９００  制御部
９１０  送信部
９２０  受信部
９３０  メモリ
【図３ａ】
2014525192.tif 000003
【図３ｂ】
2014525192.tif 000004
【図１】
2014525192.tif 000005
【図２】
2014525192.tif 000006
【図４】
2014525192.tif 000007
【図５】
2014525192.tif 000008
【図６】
2014525192.tif 000009
【図７】
2014525192.tif 000010
【図８】
2014525192.tif 000011
【図９】
2014525192.tif 000012
【国際調査報告】
2014525192.tif 000013
2014525192.tif 000014