JP2002176376A - 基地局同期方法 - Google Patents

基地局同期方法

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JP2002176376A JP2001289936A JP2001289936A JP2002176376A JP 2002176376 A JP2002176376 A JP 2002176376A JP 2001289936 A JP2001289936 A JP 2001289936A JP 2001289936 A JP2001289936 A JP 2001289936A JP 2002176376 A JP2002176376 A JP 2002176376A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】良好な自己相関特性と、実現可能な長さの巾広
い選択範囲を有する系列を用いて、隣接する基地局を同
期させる方法を提供する。 【解決手段】同期系列は、時間的に多重化された2つの
ゴレイ相捕系列AおよびBからなり、各系列の前後には
ガード時間GP〜GPが付加される。この系列は、
一つの基地局によって送信され、隣接する基地局によっ
て受信される。受信時に、同期系列は、系列Aの複製お
よび系列Bの複製と相関をとられ、系列Aとの相関結果
は、系列Bとの相関結果と時間的に整列されるように遅
延され、その後、それらが加算される。そのディラック
ビークは、AおよびBの複製が対応する系列と整列され
るときに得られる。ガード時間GP、GPおよびG
が存在することにより、相関の時点で、系列Aおよ
びBが、時間整列位置を中心とする時間窓において、対
応する相捕的な複製、すなわち、それぞれBおよびAと
重複しないことが確実になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、移動無線電気通
信システムにおける基地局同期方法に関する。より詳細
には、この発明は、時分割複信方式(TDD)タイプの
電気通信システムのための基地局同期方法に関する。こ
の電気通信システムは、たとえば、通常、3GPP W
−CDMA TDDと呼ばれる、現在、標準規格が作成
されつつあるシステムである。
【0002】
【従来の技術】図1は、そのような電気通信システムの
無線フレームを示す。このフレームは、15タイムスロ
ットからなり、そのうちのいくつかのスロット、たとえ
ば、スロットIT0、IT1、IT2、IT5、IT6およ
びIT8は、ダウンリンク方向(基地局から移動局)に
(幅広い意味での)データを搬送するためのスロットで
あり、一方、他のスロット、すなわちIT3、IT4、I
7、IT9、IT10、IT 11、IT12、IT13およびI
14は、アップリンク方向(移動局から基地局)にデー
タを搬送するためのスロットである。伝送スロットで
は、データ(D)はシンボルの系列の形で伝送される。
また、スロットは、チャネルを推定できるようにするパ
イロットシンボルを含むミッドアンブル(:midample)
(M)と、電力制御ワード(TPC)と、ガード時間
(GPエ)とを含む。そのようなシステムでは、いくつ
かの移動局および基地局が、同じタイムスロットでデー
タを送受信することができる。その接続は、符号分割多
重化(Code Division Multiple Access=CDMA)に
よって区別される。種々のユーザによって、あるいは種
々のユーザのために伝送されるシンボルは、概ね「チッ
プ:Chip」周波数1/Tcで、スペクトルにおいて拡散
される。ただし、Tcは基本伝送時間である。
【0003】同じ周波数がアップリング方向およびダウ
ンリンク方向の両方において用いられるようになるの
で、基地局を確実に同期させることが不可欠である。こ
れは、そうしなかった場合に、アップリングチャネルに
おいて高電力で伝送する第1の移動局が、第1の移動局
の近くで、ダウンリンクチャネル上でデータを受信する
第2の移動局と干渉するようになるためである。隣接す
る基地局間の同期の制約条件は、W−CDMA TDD
システムでは約数μsec(約5μsec)である。
【0004】基地局間で同期をとるために、当分野にお
いていくつかの方法が提案されている。第1の方法によ
れば、基地局にGPS受信機を装備することにより同期
が行われる。第2の方法によれば、初めに、初期段階、
たとえばネットワークあるいは新しい基地局を開設する
段階において、近似的な同期(約数十msec、すなわ
ち数万「チップ」)からなる同期)が実行される。この
粗い初期同期は、ネットワークによって、より厳密に
は、いくつかの隣接する基地局を制御する無線アクセス
コントローラ(RNC)(「Bノード」とも呼ばれる)
によって提供される。それにより、隣接する基地局間の
無線インターフェースによって、精細な同期が規則的に
実行される。この精細な同期の目的は、特に、隣接する
基地局間の系列用のクロックのあらゆる差を補正するこ
とである。これを行うために、同期信号の送受信用に、
あるタイムスロットが予約される。同期専用のタイムス
ロットは、基本的には、同期系列(Sync)とガード
時間(GP)とを含む。同期は、基本的には知られてい
る態様で、受信された系列と送信された系列の複製であ
る系列との相関をとることにより得られる。その相関
は、近似的な同期の精度のマージンによって与えられる
長さを有する時間窓上で行われる。こうして、基地局が
同期系列を受信し、この窓内の相関ピークを検出すると
き、基地局は、その系列処理を隣接する基地局の系列処
理と同期させることができる。
【0005】一般に用いられる同期系列は、シンボル当
たりの許容可能な電力の場合に、高精度の相関を得るた
めに非常に長くされる(数千「チップ」)。ガード時間
は、受信時に、隣接タイムスロット上の同期系列の干渉
を避けるように、ある基地局から隣接する基地局への伝
搬時間より長くなければならない。2つの基地局間の距
離がセルの半径より大きい場合、ガード時間(GP)
は、通常のガード時間(GPエ)より大きくなるように
選択される。また、ガード時間(GP)は、フレームク
ロック間の差も考慮しなければならない。
【0006】同期系列は、良好な自己相関特性、すなわ
ち非常に顕著な自己相関ピークを有するように選択され
る。一般に、用いられる同期系列は、GF(2)、基数
2のガロア域(Galois field)における原始多項式から
得られる。そのような系列は、2のN乗マイナス1、す
なわちL=2N−1の長さLを有する。これは特に、隣
接基地局を同期させるためのETSIの作業班TSG−
RANの「Sequencesfor the cell sync burst」という
タイトルの報告書TSGR1#15(00)0946に
おいて提案される、いわゆるGold系列の場合の事例
である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】Gold系列は、良好
な周期的自己相関特性を有する(Gold系列の繰返し
からなる系列と、Gold系列の複製との相関は、著し
い二次ピークを持たない)。一方、これらの系列は、不
都合なことに、そのように良好な非周期的自己相関特性
(分離されたGold系列と複製との相関)を持たない
という問題がある。さらに、一般に用いられる相関器
は、O(L)が非常に高くなってしまうという点で複雑
な従来の適合したFIRフィルタの形で時間領域におい
て動作する。さらに、上記のように、その系列は値2N
−1のみをとり、打切りによって実質的に自己相関特性
を損失するようになるので、そのような系列の長さの選
択範囲は縮小する。
【0008】この発明の目的は、非常に良好な自己相関
特性と実現可能な長さの幅広い選択範囲とを有し、相関
器の複雑性に関する度合いを低減するための相関系列を
伝送することにより、隣接する基地局を同期させる方法
を提案することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、移動無線電
気通信システム内の基地局を同期させる方法によって規
定され、その方法では、第1の基地局が、第1の系列と
後続する第2の系列とを有する同期系列を送信し、第1
および第2の系列は、多相の相補系列から得られ、少な
くとも1つの第2の基地局が、同期系列と第1の系列の
複製および第2の系列の複製との相関をとり、その後、
その相関結果は、同期情報を与えるために加算される。
【0010】第1および第2の系列はゴレイ相補系列で
あることが有利である。
【0011】第1の実施の形態によれば、同期系列は、
第1および第2の系列の周囲にガード時間を含む。
【0012】第2の実施の形態によれば、同期系列は、
第1の系列の周期的延長部と後続する第2の系列の周期
的延長部とを含む。
【0013】第3の実施の形態によれば、第1の系列
は、第1のゴレイ系列と第1の補助系列とを用いて、第
1のゴレイ系列を第1の補助系列のビットと連続して掛
け合わせることにより生成される。
【0014】同様に、第2の系列は、第1のゴレイ系列
と相補的な第2のゴレイ系列と第2の補助系列とを用い
て、第2のゴレイ系列を第2の補助系列のビットと連続
して掛け合わせることにより生成される。
【0015】第1の補助系列および第2の補助系列は、
ゴレイ相補系列であることが有利である。
【0016】変形の形態によれば、相関はトレリスフィ
ルタリングによって達成される。
【0017】上記および他のこの発明の特徴は、添付の
図面に関連して与えられる以下に記載する説明を読むこ
とにより一層明らかになるであろう。
【0018】
【発明の実施の形態】この発明が基づく全般的な概念
は、隣接する基地局を同期させるために、一対の相補的
な多相符号を、より具体的には一対のゴレイ相補符号を
用いることである。その記載の残りの部分では、説明は
多相符号ではなく、ゴレイ相補符号を用いて行われるで
あろう。しかしながら、この発明が一般に多相符号に当
てはまることは明らかである。
【0019】その場合に知られているこれらの相補的な
符号は、その非周期的な自己相関関数の和がディラック
関数であるという注目すべき特性を有する。言い換える
と、一対のそのような相補的な符号が(A,B)で示さ
れる場合に、これは、φAA(m)+φBB(m)=δ
(m)を与える。ただし、mは時間指数であり、δはク
ロネッカーシンボルであり、φは非周期的自己相関関数
である。
【0020】さらに、1991年1月にIEEE Electroni
cs Letters(Vol. 27, No. 3, pages 219-220)に発表
された、「Efficient pulse compressor for Golay com
plementary sequences」というタイトルのS. Z. Budiun
による論文に特に記載されるように、その相関器は、従
来の適合したFIRフィルタの場合と同様に、O(L)
に関してではなく、O(logL)に関して複雑なトレ
リスフィルタによって作製される。また、このトレリス
フィルタは、EGC(Efficient Golay Correlator:高
効率ゴレイ相関器)フィルタとも呼ばれる。EGCフィ
ルタの実施の形態の一例は、1999年1月にIEEE Ele
ctronics Letters(Vol. 35, No. 17)に発表された、
「Efficient Golay Correlator」というタイトルのB.
M. Popovicによる論文に記載される。
【0021】さらに、所与の確立された長さの場合、い
くつかの実現可能なゴレイ系列が存在する。これは、ゴ
レイ系列が発生器符号(generator code)によって生成
される場合に、同じ長さを有する2つの個別の発生器符
号が、同様に個別で、同じ長さを有するゴレイ系列を生
成することが知られている。これらの系列は、良好な相
互相関特性(すなわち、低相互相関値)を有し、それに
より、たとえば、基地局のグループが、個別の符号を使
用できるようになるか、あるいは、再び、そのシーケン
シングの異なる時点において基地局の同期を達成できる
ようになる。
【0022】この発明の第1の実施の形態が図2aに示
される。この実施の形態によれば、本出願人の名義で1
999年12月30日に出願されたフランス国特許出願
FR−A−9916851に記載されるように、同期系
列は、時間的に多重化された2つのゴレイ相補系列Aお
よびBからなり、各系列の前後にはガード時間が付加さ
れる。この系列は、ある基地局によって送信され、隣接
する基地局によって受信される。受信時に、同期系列
は、系列Aの複製および系列Bの複製と相関をとられ、
系列Aとの相関結果は、系列Bとの相関結果と時間的に
整列されるように遅延され、その後、それらが加算され
る。そのディラックピークは、AおよびBの複製が対応
する系列と整列されるときに得られる。ガード時間GP
1、GP2およびGP3が存在することにより、相関の時
点で、系列AおよびBが、時間整列位置を中心とする時
間窓において、対応する相補的な複製、すなわち、それ
ぞれBおよびAと重複しないことが確実になる。こうし
て、二次的な相関ピークが、系列間の相互相関から生じ
るようになり、相補的な複製はこの時間窓から除去され
る。より正確には、GP2=2.GP3=2.GP1
2.GPである場合には、2つの相関結果の和は、時間
整列位置の周囲の幅2.GPの時間窓内に分離されたデ
ィラックピークを有する。その相関は、上記のようなE
GC相関器によって都合よく達成される。
【0023】この発明の第2の実施の形態が図2bに示
される。この実施の形態によれば、本出願人の名義で出
願された、「Channel estimation sequence and method
ofestimating a transmission channel using such a
sequence」というタイトルのフランス国特許出願に説明
されるように、同期系列は、時間的に多重化された2つ
のゴレイ相補系列からなり、各系列の前後には周期的延
長部が付加される。所与の系列の周期的延長部は、その
系列の繰返しによって得られる周期的系列の打切りであ
る。これを行うためには、延長されることになる系列
で、系列の終了部に対応する接頭部と、系列の開始部に
対応する接尾部とを連結することで十分である。図2b
は、2つのゴレイ相補系列AおよびBのための接頭部お
よび接尾部の連結を概略的に示す。同期系列そのもの
は、こうして延長された2つの系列ext(A)および
ext(B)からなる。周期的延長部は、ガード時間と
同じ利点を生み出す、すなわち、ある時間窓内のディラ
ックピークの周囲に二次相関ピークが存在しないように
する。より厳密には、その接尾部および接頭部が同一サ
イズからなり、Eに等しい場合には、その相関結果の和
は、時間整列位置の周囲の幅2.Eの時間窓内に分離さ
れたディラックピークを有するであろう。これは、同期
系列が完全に周期化された系列AおよびBを含む場合を
考慮すれば、容易に理解されるであろう。その際、Aの
複製およびBの複製との相関は、周期Lの一連のディラ
ックピークを生成する。サイズEの周期的延長部は、時
間整列ピークの周囲の幅2.Eの時間窓によってこの系
列を打ち切ることに相当する。先に記載された実施の形
態と比べたこの実施の形態の利点は、送信機増幅器にお
いて、系列AおよびBとの間で信号電力の急激な変動を
引き起こすことがないことである。そのような急激な変
動は、高周波数およびシンボル間干渉を生成し、その結
果、受信時の相関結果を劣化させる場合がある。
【0024】この発明の第3の実施の形態が図2cに示
される。この実施の形態によれば、階層的な系列を構成
するモードに従って、ゴレイ系列AまたはBと、補助系
列Xとから、複合系列が生成される。より厳密には、補
助系列Xの第1のビットが、系列Aの全ビットと連続し
て掛け合わせされ、次に、第2の系列の第2のビットが
系列Aの全ビットと掛け合わされ、順次同様に実行され
て、得られた系列が連結される。そのような複合系列は
以下にA*Xで示されるであろう。ただしAは基本系列
であり、Xは発生器補助系列である。こうして、ゴレイ
相補系列AおよびBは、同一あるいは個別の補助系列
X、Yと掛け合わせることができ、補助系列自体をゴレ
イ系列にすることもできる。
【0025】A*XおよびB*Xを、サイズEの接頭部
および接尾部によって延長される、長さLのゴレイ相補
系列からなる一対A、Bから得られる複合系列としよ
う。A*XおよびB*Xは、時間的に多重化され、イン
ターバルWによって分離される。受信される信号は、一
方では系列Aと、もう一方では系列Bと相関をとられ
る。第1の相関の結果は(L+2E)+Wだけ遅延さ
れ、第2の相関の結果と加算される。得られた和は、値
0、x1、...、xKによって変調された周期Lエ=L
+2Eの一連のディラックピークを有する系列Rであ
る。ただしKは系列Xの長さであり、各ピークは、0の
みを含む幅2.Eの時間窓によって包囲される。その
後、系列Rは線形応答フィルタによってフィルタリング
される。
【数1】
【0026】フィルタリングされた系列Rは、系列Rを
容易に検出できるようにする、幅2.Eのゼロ窓の中央
に高さ2.K.Lのディラックピークを含む。さらに、
時間的に多重化された系列A*XおよびB*Xからなる
全系列は、全長2.(L+2.E).K+Wからなり、
許容された系列の幅広い長さの選択範囲を提供する。
【0027】別の変形の形態によれば、4つの複合系列
A*X、A*Y、B*X、B*Yが生成される。ただ
し、A、Bは、延長された、あるいは延長されない第1
の対のゴレイ相補系列を形成し、X、Yは発生器補助系
列として機能する第2の対のゴレイ相補系列を形成す
る。
【0028】その複合系列は時間的に多重化され、等し
く、幅Wからなるものと想定されるインターバルによっ
て分離される。系列AおよびBは長さLエ=L+2.E
からなる。ただしLは基本系列の長さであり、Eは延長
のサイズであり、系列X、Yは長さKからなる。それゆ
え、全系列長は4(L+2E)K+3Wであり、許容さ
れた系列長の幅広い選択範囲を提供する。
【0029】この変形の形態は、Sm(n)=(A*
X)n.L +mおよびSエm(n)=(B*X)n.L +m、m=
0、...、Lエ−1が初期の全系列の大部分を消去す
ることによって得られる場合に、二次系列SmおよびSエ
mの形でLエ対の相補系列(X、Y)が存在することを利
用する。EGC相関器で相関をとる代わりに、「階層的
な」相関器が用いられ、EGC関数相関器の第1ステー
ジが図3に示されるように変更される。
【0030】その一対の系列XおよびYは、基本系列s
0、...sk-1、(ただしK=2k−1)、およびDエi
=2Pi(ただし(P0、P1、...、Pk-1)は、帰納
的に以下のようになる、集合(0、1、...、k−
1)上の順列である)である場合に遅延Dエ0、D
1、...、Dエk-1によって従来どおりに生成されてい
るものと仮定されるであろう。
【数2】 同様に、その一対の系列AおよびBは、基本系列
0、...、tl-1(ただしL=2l−1)、およびDエ
i=2Pi(ただし(P0、P1、...、Pl-1)は、集合
(0、1、...、l−1)上の順列である)である場
合に遅延D0、D1、...、Dk-1によって従来どおり
に生成されるものと仮定されるであろう。
【0031】第1の相関ステージは、その一対の系列
X、Yとの相関を達成するが、サンプル内の分散を考慮
するために、遅延がファクタLエで掛け合わされている
という点で、従来のEGC相関器とは異なる。2つの相
関結果は遅延DXYによって時間的に整列した後に加算さ
れ、遅延DXYは、一方では系列A*XおよびA*Yを、
もう一方では系列B*XおよびB*Yを分離する。相関
器の第2のステージは、その一対の系列A、Bとの相関
を達成し、それ自体は従来どおりである。相関結果は遅
延DABによって時間的に整列され、加算される。遅延D
ABは、一方では系列A*XとB*Xとの間の時間差に、
もう一方では系列A*YとB*Yとの間の時間差に相当
する。
【0032】こうして、最初に形成された相関器はステ
ップLエで粗い相関を達成し、次にそのサンプリングス
テップに対する精細な相関を達成する。実行される演算
の数がO(log(K)+log(L))になるので、
複雑性は低い。
【0033】上記の例は2つの系列レベルおよび2つの
相関レベルのみを有しているが、この発明は、任意の数
の系列のレベルと、階層的な相関器の対応するステージ
とに直ちに拡張することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 W−CDMA TDDタイプの伝送システム
における伝送フレームの概略図である。
【図2a】 この発明の第1の実施の形態を示す図であ
る。
【図2b】 この発明の第2の実施の形態を示す図であ
る。
【図2c】 この発明の第3の実施の形態を示す図であ
る。
【図3】 この発明の第3の実施の形態に有用な相関器
を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブルーノ・ジョショー フランス国、35700 レンヌ、アヴニュ ー・デ・ビュット・ド・コエスム 80 Fターム(参考) 5K022 EE01 EE13 EE36 5K047 BB01 CC01 HH01 HH15 HH43 5K067 AA21 CC10 DD25 DD57 EE10

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動無線電気通信システムにおける基地
    局同期方法であって、第1の基地局は第1の系列とそれ
    に後続する第2の系列とを有する同期系列を伝送し、前
    記第1および前記第2の系列は多相の相補系列から得ら
    れ、少なくとも1つの第2の基地局は前記同期系列と前
    記第1の系列の複製および前記第2の系列の複製との相
    関をとり、同期情報を与えるために、前記相関の結果が
    加算されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 前記第1および第2の系列はゴレイ(Go
    lay)相補系列であることを特徴とする請求項1に記載
    の同期方法。
  3. 【請求項3】 前記同期系列は、前記第1および前記第
    2の系列の周囲にガード時間を含むことを特徴とする請
    求項1または2に記載の同期方法。
  4. 【請求項4】 前記同期系列は、前記第1の系列の周期
    的延長部と、それに後続する前記第2の系列の周期的延
    長部とを含むことを特徴とする請求項1または2に記載
    の同期方法。
  5. 【請求項5】 前記第1の系列は、第1のゴレイ系列と
    第1の補助系列とを用いて、前記第1のゴレイ系列と前
    記第1の補助系列のビットとを連続して掛け合わせるこ
    とにより生成されることを特徴とする請求項2に記載の
    同期方法。
  6. 【請求項6】 前記第2の系列は、前記第1のゴレイ系
    列に相補的な第2のゴレイ系列と、第2の補助系列とを
    用いて、前記第2のゴレイ系列と前記第2の補助系列と
    を連続して掛け合わせることにより生成されることを特
    徴とする請求項5に記載の同期方法。
  7. 【請求項7】 前記第1の補助系列および前記第2の補
    助系列はゴレイ相補系列であることを特徴とする請求項
    6に記載の同期方法。
  8. 【請求項8】 前記相関は、トレリスフィルタリングに
    よって達成されることを特徴とする請求項1ないし7の
    いずれか1項に記載の同期方法。
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