JP2004032770A - モバイル通信網におけるセルの探索を最適化する方法及びモバイル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】モバイル通信網におけるセルの探索を最適化する。
【解決手段】モバイル通信網は複数のセルを有する。加入者のモバイル装置が現在のセルに隣接する少なくとも１つのセルに対して測定を行ってその隣接するセルに特有のスクランブルコードを取得することを可能にするように、各セルは、ＳＣＨチャネルを介して同期データをモバイル装置と交換する基地局を収容する。複数の時間ウィンドウの中で収集された測定サンプルにデジタルフィルタリングを適用して、最新の時間ウィンドウ中で行われた測定値に対し、より大きな重みが付けられるようにする。
【選択図】 図６
【解決手段】モバイル通信網は複数のセルを有する。加入者のモバイル装置が現在のセルに隣接する少なくとも１つのセルに対して測定を行ってその隣接するセルに特有のスクランブルコードを取得することを可能にするように、各セルは、ＳＣＨチャネルを介して同期データをモバイル装置と交換する基地局を収容する。複数の時間ウィンドウの中で収集された測定サンプルにデジタルフィルタリングを適用して、最新の時間ウィンドウ中で行われた測定値に対し、より大きな重みが付けられるようにする。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気通信の分野に含まれ、より詳しくは、モバイル通信網におけるセルの探索を最適化する方法に関する。
【０００２】
また本発明は、モバイル通信網においてセルの探索を最適化する手段を有するモバイル装置にも関する。
【０００３】
より詳細には、本発明は複数のセルを含む通信網において適用され、ここで各セルは、モバイル装置ＵＥが現在のセルに隣接する少なくとも１つのセルに対して測定を行ってその隣接するセルに特有のスクランブルコードを取得することを可能にする同期データを、ＳＣＨチャネルを介してモバイル装置ＵＥと交換する基地局を収容する。この通信網では、同期データは整数個のフレームを含み、各フレームは整数個のスロットを含み、またＳＣＨチャネルは、スロットの開始を検出するために使用される１次同期チャネルと、フレームの開始を検出するために使用される２次同期チャネルとにさらに分けられている。
【０００４】
本発明は、セル探索（ｃｅｌｌ ｓｅａｒｃｈ）の手順を適用して状況次第で行われるハンドオーバの準備をするために、ＧＳＭ（Ｇｒｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）／ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）デュアルモードのモバイル電話機またはＵＭＴＳ単一モードのモバイル電話機によって行われるセルの探索において適用される。
【０００５】
【従来の技術】
状況次第で行われるハンドオーバの準備をするため、通信中のモバイル装置ＵＥは、隣接するセルを識別しなければならない。このため、モバイル装置は、最適な通信品質を提供するセルへの切り替えを行うために、隣接するセルに対して測定を行うことを含むセル探索の手順を適用する。この手順は、スタンバイモード（ウォッチングモード）で、またはオンラインモード（接続モード）で実施することができる。
【０００６】
図１は、モバイル装置が、スタンバイモードでまたは最初の起動時に、継続的にセルを探索する手順を適用する場合を概略で示している。この場合、時刻Ｔ１において手順が初期化され、整数個Ｎ１のタイムスロットに相当する期間Ｄの間、処理が行われる。期間Ｄ１の終りに相当する時刻Ｔ２には、モバイル装置は、ハンドオーバを行うために必要な情報を入手している。すべての処理が比較的短い期間の時間ウィンドウ２の中で完結すること、また１つの時間ウィンドウの中で収集された情報は次の時間ウィンドウの中では再利用されないことから、受信サンプリングクロックにおいて生じる可能性があるドリフトにより同期のパフォーマンス（能力）が影響を受けることは全くない。以上の処理は、やはり短い期間Ｄ２である後続の時間ウィンドウの中でも、全く同様に行われる。
【０００７】
図２は、モバイル装置がオンラインモード（接続モード）で断続的にセルを探索する手順を適用する場合を概略で示している。上述の場合とは異なり、モバイル装置は、いくつかの離散的な時間ウィンドウ４を利用し、対象としているセル探索手順のそのステップに特に依存して与えられるパフォーマンスの規準を満たすように、各時間ウィンドウ４の中で収集された測定値を組み合わせる。各時間ウィンドウにより、プロファイルを計算してメモリ中に記憶することが可能になり、また各ステップの終りで、特定の相関プロファイルが計算される。この場合では、所与の時間ウィンドウの処理からの情報および結果が、次の時間ウィンドウ中で行われる処理において再利用される。このため、処理時間は、連続モードの処理の時間と比べて比較的長くなる可能性があり、モバイル装置のクロックのドリフトまたはシフトによる影響は、前述した場合より顕著である。
【０００８】
図３は、ＵＭＴＳ網における従来のセル探索に関して獲得された相関プロファイルの例を示している。このプロファイルの水平軸上で、スロットの開始ポイント（点）が、モバイル装置によって受信された信号と１次同期コード（ＰＳＣＨ）との間の最大の相関に対応する。異なる時間ウィンドウの中で獲得された基本プロファイルでの最大相関ポイントは、クロックドリフトが存在するとき、相互に異なる可能性がある。モバイル装置のサンプリングクロックが不正確である場合に、及び／または、モバイル装置が通信している相手の基地局とそのモバイル装置が識別しなければならないセルとの間にドップラーシフトが存在する場合に生じる大きな問題は、次の通りに説明することができる。すなわち、ウィンドウが１２０ミリ秒だけ離れており、かつ、４×３．８４ＭＨｚではなくε＝０．５×１０−６である（１＋ε）×４×３．８４ＭＨｚに等しい周波数でクロックがサンプリングを行う場合、２つの連続するウィンドウの最大相関ポイントは、１つのピークではなく２つのピークとして現れて、相互に異なる。これにより、同期スロットのパフォーマンスを低下させる曖昧さがもたらされ、フレーム同期の失敗の原因となる可能性がある。
【０００９】
というのは、連続する測定ウィンドウ中で検出されたスロット同期ポイントが異なるとすると、異なる測定ウィンドウに関連する相関プロファイルを単純に加え合わせることによって獲得される相関プロファイルは、異なるポイントに対応するいくつかのピークを有することになるからである。これは、異なる測定ウィンドウに関連するピークの値が合計されず、そのため、相関ピークと、スロットの開始に対応しない相関値を表わすしきい値との間のコントラスト（差）が向上しないからである。
【００１０】
したがって、相関ピークに対応するポイントが相異なり、かつそれらが統計的に等しい値であるとすると、最後のウィンドウの中で獲得されたスロット開始ポイントに相当するスロット開始ポイントが検出される確率は低い。これは、この検出が、平均プロファイルの最大値を求めることによる従来のやり方で行われるからである。
【００１１】
また、異なるウィンドウに関する測定値の単純な加算による組み合わせにより、手順の全体的な失敗がもたらされる可能性がある。というのは、異なるウィンドウに関連する同期ポイントが、相異なる可能性があるからである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、以上の問題を解決することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のセルを含むモバイル通信網においてセルの探索を最適化する方法であって、加入者のモバイル装置が現在のセルに近接する少なくとも１つのセルに対して測定を行ってその隣接するセルに特有のスクランブルコードを取得することを可能とするように、各セルは、ＳＣＨチャネルを介してモバイル装置ＵＥと同期データを交換する基地局を収容しており、同期データは整数個のフレームを含み、各フレームは整数個のスロットを含み、またＳＣＨチャネルは、スロットの開始を検出するために使用される１次コードＣｐからなる１次同期チャネルと、フレームの開始を検出するために使用されるＮｓ個のチップを含む２次コードＣｓ ｉ，ｋからなる２次同期チャネルとに細分されている方法を提供する。
【００１４】
本発明による方法は、複数の時間ウィンドウの中で収集された測定サンプルにデジタルフィルタリングを適用し、最新の時間ウィンドウ中で行われた測定に対して大きい重みを付けるようにするステップを含む。
【００１５】
好ましくは、この方法は、
整数個Ｎｆの測定ウィンドウを定義するステップと、
１次チャネルＰＳＣＨを介してスロット同期を初期化するステップと、
各測定ウィンドウｋに対し、かつｉ＝１からＮｓ×Ｎｅｃまで（Ｎｓは２次コードＣｓ ｉ，ｋに含まれるチップの数を表わし、またＮｅｃはモバイル装置のオーバーサンプリング周波数を表す）に対し、モバイル装置によって受信された信号の１次コードＣｐとの相関プロファイルを表わすベクトルＰｋを決定するステップと、
ｋ＝１からＮｆまでに対し、平均相関プロファイルを表わす平均ベクトルＰｍを計算するステップと、
ｋ＝１からＮｆまでに対し、より大きい重みを最新の測定値に付けるように構成されたデジタルフィルタリングを適用するステップと、
プロファイルＰｍの最大ピークを検出するステップと、
プロファイルＰｍの最大ピークに関連するポイントを識別するステップと、
を有する。
【００１６】
本発明による方法の第１の実施形態では、デジタルフィルタリングは線形であり、以下のアルゴリズムにしたがって実施される。
【００１７】
ｉ＝１からＮｓ×Ｎｅｃまでについて、
Ｐ（ｉ）＝（１−λ）Ｐ（ｉ）＋λＰｋ（ｉ）、
ただしλは、０から１までの範囲内の重み付け係数を表わす。
【００１８】
本発明による方法の第２の実施形態では、デジタルフィルタリングは、非線形である。
【００１９】
本発明によるモバイル装置は、複数の時間ウィンドウの中で収集された測定サンプルにデジタルフィルタリングを適用し、最新の時間ウィンドウの中で行われた測定により大きい重みを付けるようにする手段を含む。
【００２０】
本発明のその他の特徴および利点は、添付の図面を参照する、非限定的な例として受け取るべき以下の説明から明白となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下の説明は、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）網における本発明の特定の適用例に関する。
【００２２】
ＵＭＴＳ網においてセルを探索する手順を実施するために、モバイル装置は、１次同期チャネルおよび２次同期チャネルＳＣＨを使用して隣接するＵＭＴＳセルを識別し、またＣＰＩＣＨ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）と呼ばれるビーコンチャネルを使用して伝搬チャネルのインパルス応答を推定することを思い起されたい。
【００２３】
同期チャネルＳＣＨにより、モバイル装置は、ネットワークと同期をとることが可能になり、また各セルに特有のスクランブルコードを取得することが可能になる。このチャネルは、ネットワークの上位レイヤからの情報は伝送せず、またどのトランスポートチャネルにも関連していない。チャネルＳＣＨは、２つのチャネル、１次ＰＳＣＨ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ）と呼ばれるチャネルと、２次ＳＳＣＨチャネル（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ）に細分される。
【００２４】
図４は、ＵＭＴＳ基地局によって送信されるチャネルＰＳＣＨおよびＳＳＣＨの構造を概略で示している。
【００２５】
チャネルＰＳＣＨは、Ｎ個（一般に、Ｎ＝２５６）のチップの１次コードＣｐから構成される。チップは、スペクトル拡散技術を適用した後のシンボルを表わす情報の単位である。コードＣｐは、スロットごとに繰り返され、ネットワークのすべてのセルについて同一である。チャネルＰＳＣＨは、スロットの開始を検出するためにモバイル装置ＵＥによって使用される。
【００２６】
チャネルＳＳＣＨは、２５６個のチップを含み、ｋ＝０，１，…，１４かつｉ∈｛１，２，３，…，１６｝である２次コードＣｓ ｉ，ｋから構成される。このチャネルにより、モバイル装置ＵＥが、特定のモバイル装置ＵＥに専用の物理チャネルにおいて、または特定のモバイル装置ＵＥに専用でない共通の物理チャネルにおいて、フレームの開始を検出することが可能になり、またセル内でスクランブルコードが属するグループを検出することが可能になる。
【００２７】
１次チャネルＰＳＣＨとは異なり、２次チャネルＳＳＣＨにおいて使用されるコードは、６４の可能なモチーフから選択された事前に設定されたモチーフにしたがって、スロットごとに異なる可能性がある。
【００２８】
図５のテーブルは、スクランブルコードのグループと、２次チャネルＳＳＣＨを構成するコードを構成するために使用される関連するモチーフとの間の関係を示している。
【００２９】
チャネルＣＰＩＣＨ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）は、セル上で常時送信されるパイロットと呼ばれる事前に定義されたシーケンスのビット／シンボルから構成されている。このビット／シンボルの速度は一定であって、３０ｋｂｐｓ（キロビット毎秒；ｋｉｌｏ ｂｉｔｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）、つまり１５ｋｓｐｓ（キロシンボル毎秒；ｋｉｌｏ ｓｙｍｂｏｌｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）に等しい。チャネルＣＰＩＣＨは、どのトランスポートチャネルにも関連していない。
【００３０】
ＵＭＴＳセルを探索する手順は、３つのステップを含む。
【００３１】
第１のステップの目的は、スロット開始ポイントを推定することである。これは、モバイル装置によって受信された信号を１次同期コード（ＰＳＣＨ）と相関させることによって、達成される。ＵＭＴＳ基地局によって送信されるチップの周波数は、３．８４ＭＨｚであり、またモバイル装置は、一般にＮｅｃ＝４のファクタでのオーバーサンプリングを行うので、モバイル装置は、３．８４×１０６×４×１０×１０−３／１５＝１０２４０ものタイミング仮定（ｈｙｐｏｔｈｅｓｅｓ）を区別しなければならない。ＰＳＣＨに対して行われる相関により、１０２４０個の値を有するプロファイルを生成することが可能になり、この値の最大値が、求められるべきスロット開始ポイントを与える。
【００３２】
第２のステップの目的は、基地局が属するスクランブルコードのグループ（６４個の可能な仮定）、およびフレーム同期ポイント（１５個の可能な仮定）を識別することである。これは、２次同期コード（Ｓ−ＳＣＨ）との相関によって、達成される。
【００３３】
第３のステップの目的は、チャネルＣＰＩＣＨに対して行われる相関を利用して、基地局のスクランブルコード（８つの可能な仮定）を識別することである。
【００３４】
以上のステップは、モバイル装置ＵＥによって順次に実施され、それらのステップの実施は、所与のステップによって提供される同期ポイントが、モバイル装置ＵＥのサンプリングクロックが不正確であることによるエラーにより、またはモバイル装置が通信する相手の基地局とそのモバイル装置が識別しなければならないセルとの間におけるドップラーシフトによるエラーにより、損なわれていないことを前提とする。
【００３５】
図６は、以下のアルゴリズムによるデジタルフィルタリングが実施される本発明の好ましい実施形態を示すフローチャートである。
【００３６】
ｉ＝１からＮｓ×Ｎｅｃまでに関して、
Ｐ（ｉ）＝（１−λ）Ｐ（ｉ）＋λＰｋ（ｉ）、
ただしλは、０から１までの範囲内の重み付け係数を表わす。
【００３７】
Ｎｆは測定時間ウィンドウの数を表わし、Ｎｅｃは、チップ当りのサンプル数を表わす。重み付け係数λは、過去に比べて現在に、つまり最新の時間ウィンドウの中で行われた測定に、より大きな重みを付けるような形で選択される。Ｐｍは、異なるウィンドウの中で獲得された異なるプロファイルを考慮に入れた、平均相関プロファイルを含むベクトルを表わしている。ベクトルＰｍは、２５６０×Ｎｅｃの値を含む。
【００３８】
ステップ１０では、スロット同期の相関プロファイルが初期化される。すなわち、
ｉ＝１から２５６０×Ｎｅｃまでに対し、Ｐ（ｉ）＝０
とする。
【００３９】
ステップ１２では、ｋ＝１からＮｆまでに対し、各ウィンドウｋに関連する相関プロファイルが計算される。このステップは、正の実数から構成される、２５６０×Ｎｅｃ次元のベクトルＣｋを与える。
【００４０】
ステップ１４では、ｉ＝１から２５６０×Ｎｅｃまでに対し、デジタルフィルタリングの適用によって、以下の通り、平均プロファイルを更新される。
【００４１】
Ｐ（ｉ）＝（１−λ）Ｐ（ｉ）＋λＰｋ（ｉ）
ステップ１６では、ｋがウィンドウの個数Ｎｆに達したかどうかが確認される。達している場合、ステップ１８に進む。ステップ１８では、スロットの開始を示すことになる相関の最大ピークが検出される。
【００４２】
ｋがウィンドウの個数Ｎｆに達していない場合には、手順は、ステップ１２から再開される。
【００４３】
図７は、フィルタリングなしに獲得された相関プロファイルを示している。このケースでは、最大の相関の検出により、最新の同期ポイントを表わし、したがってスロット同期後の処理に最も関係がある第３のピークではなく、図で最も左寄りにある第１のピークが与えられるであろう。
【００４４】
図８は、フィルタリングのステップを含む本発明による方法によって獲得された相関プロファイルを示している。このケースでは、最大の相関の検出により、図の最も右寄りにあり、最新の同期ポイントに対応する第３のピークが与えられる。
【００４５】
本発明による方法は、以下の場合に適用される。
【００４６】
隣接するＵＭＴＳ ＦＤＤセルに対して測定を行っているＧＳＭ（ＧＳＭ９００、ＤＣＳ１８００、またはＰＣＳ１９００）接続モード（オンラインモード）のモバイル装置（マルチフレーム２６のアイドルフレームの使用）、
モバイル装置と通信しているセルの搬送周波数とは異なる搬送周波数を有する隣接するＵＭＴＳ ＦＤＤセルに対して測定を行っている、ＵＭＴＳ ＦＤＤ接続モード（オンラインモード）のモバイル装置、
隣接するＵＭＴＳ ＦＤＤセルに対して測定を行っているＧＰＲＳ、ＥＤＧＥまたはＨＳＣＳＤ接続モード（オンラインモード）のモバイル装置、及び
隣接するＵＭＴＳ ＦＤＤセルに対して測定を行っているＣＤＭＡ２０００接続モード（オンラインモード）のモバイル装置。
【００４７】
また本発明は、ＵＭＴＳ ＦＤＤセルを探索する手順の以下の最初の３つのステップのそれぞれにも適用される。
【００４８】
ステップ１：スロットレベルのタイミング同期、
ステップ２：フレームレベルのタイミング同期、及びスクランブルコードのグループの識別、および
ステップ３：スクランブルコードの識別。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、セル検索のための時間ウィンドウにおいて、測定のための複数の時間ウィンドウを定義し、複数の時間ウィンドウの中で収集された測定サンプルにデジタルフィルタリングを適用して、最新の時間ウィンドウの中で行われた測定に対し、より大きな重み付けを行うことにより、モバイル装置ＵＥ（モバイル端末）のサンプリングクロックのドリフトや、モバイル装置が通信する相手の基地局とそのモバイル装置が識別しなければならないセルとの間におけるドップラーシフトによる影響を低減し、同期ポイントを確実に導き出せる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モバイル装置のスタンドバイモード（ウォッチングモード）での、または、モバイル装置の起動の時におけるセルを探索する手順を示す概略図である。
【図２】オンラインモード（接続モード）でのセルを探索する手順を示す概略図である。
【図３】従来技術でのＵＭＴＳセルを探索する手順を示す概略図である。
【図４】ＵＭＴＳ基地局によって送信される１次同期チャネルＰＳＣＨおよび２次同期チャネルＳＳＣＨの構造を示す概略図である。
【図５】スクランブルコードのグループと、２次同期チャネルＳＳＣＨを構成するコードを構築するために用いられる関連するモチーフとの間の関係を示すテーブルである。
【図６】本発明による方法の好ましい実施形態を示すフローチャートである。
【図７】本発明による方法が適用されていない場合において獲得された相関プロファイルの例を示す図である。
【図８】本発明によるＵＭＴＳセルを探索する手順によって獲得された相関プロファイルの例を示す図である。
【符号の説明】
２，４ 時間ウィンドウ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気通信の分野に含まれ、より詳しくは、モバイル通信網におけるセルの探索を最適化する方法に関する。
【０００２】
また本発明は、モバイル通信網においてセルの探索を最適化する手段を有するモバイル装置にも関する。
【０００３】
より詳細には、本発明は複数のセルを含む通信網において適用され、ここで各セルは、モバイル装置ＵＥが現在のセルに隣接する少なくとも１つのセルに対して測定を行ってその隣接するセルに特有のスクランブルコードを取得することを可能にする同期データを、ＳＣＨチャネルを介してモバイル装置ＵＥと交換する基地局を収容する。この通信網では、同期データは整数個のフレームを含み、各フレームは整数個のスロットを含み、またＳＣＨチャネルは、スロットの開始を検出するために使用される１次同期チャネルと、フレームの開始を検出するために使用される２次同期チャネルとにさらに分けられている。
【０００４】
本発明は、セル探索（ｃｅｌｌ ｓｅａｒｃｈ）の手順を適用して状況次第で行われるハンドオーバの準備をするために、ＧＳＭ（Ｇｒｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）／ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）デュアルモードのモバイル電話機またはＵＭＴＳ単一モードのモバイル電話機によって行われるセルの探索において適用される。
【０００５】
【従来の技術】
状況次第で行われるハンドオーバの準備をするため、通信中のモバイル装置ＵＥは、隣接するセルを識別しなければならない。このため、モバイル装置は、最適な通信品質を提供するセルへの切り替えを行うために、隣接するセルに対して測定を行うことを含むセル探索の手順を適用する。この手順は、スタンバイモード（ウォッチングモード）で、またはオンラインモード（接続モード）で実施することができる。
【０００６】
図１は、モバイル装置が、スタンバイモードでまたは最初の起動時に、継続的にセルを探索する手順を適用する場合を概略で示している。この場合、時刻Ｔ１において手順が初期化され、整数個Ｎ１のタイムスロットに相当する期間Ｄの間、処理が行われる。期間Ｄ１の終りに相当する時刻Ｔ２には、モバイル装置は、ハンドオーバを行うために必要な情報を入手している。すべての処理が比較的短い期間の時間ウィンドウ２の中で完結すること、また１つの時間ウィンドウの中で収集された情報は次の時間ウィンドウの中では再利用されないことから、受信サンプリングクロックにおいて生じる可能性があるドリフトにより同期のパフォーマンス（能力）が影響を受けることは全くない。以上の処理は、やはり短い期間Ｄ２である後続の時間ウィンドウの中でも、全く同様に行われる。
【０００７】
図２は、モバイル装置がオンラインモード（接続モード）で断続的にセルを探索する手順を適用する場合を概略で示している。上述の場合とは異なり、モバイル装置は、いくつかの離散的な時間ウィンドウ４を利用し、対象としているセル探索手順のそのステップに特に依存して与えられるパフォーマンスの規準を満たすように、各時間ウィンドウ４の中で収集された測定値を組み合わせる。各時間ウィンドウにより、プロファイルを計算してメモリ中に記憶することが可能になり、また各ステップの終りで、特定の相関プロファイルが計算される。この場合では、所与の時間ウィンドウの処理からの情報および結果が、次の時間ウィンドウ中で行われる処理において再利用される。このため、処理時間は、連続モードの処理の時間と比べて比較的長くなる可能性があり、モバイル装置のクロックのドリフトまたはシフトによる影響は、前述した場合より顕著である。
【０００８】
図３は、ＵＭＴＳ網における従来のセル探索に関して獲得された相関プロファイルの例を示している。このプロファイルの水平軸上で、スロットの開始ポイント（点）が、モバイル装置によって受信された信号と１次同期コード（ＰＳＣＨ）との間の最大の相関に対応する。異なる時間ウィンドウの中で獲得された基本プロファイルでの最大相関ポイントは、クロックドリフトが存在するとき、相互に異なる可能性がある。モバイル装置のサンプリングクロックが不正確である場合に、及び／または、モバイル装置が通信している相手の基地局とそのモバイル装置が識別しなければならないセルとの間にドップラーシフトが存在する場合に生じる大きな問題は、次の通りに説明することができる。すなわち、ウィンドウが１２０ミリ秒だけ離れており、かつ、４×３．８４ＭＨｚではなくε＝０．５×１０−６である（１＋ε）×４×３．８４ＭＨｚに等しい周波数でクロックがサンプリングを行う場合、２つの連続するウィンドウの最大相関ポイントは、１つのピークではなく２つのピークとして現れて、相互に異なる。これにより、同期スロットのパフォーマンスを低下させる曖昧さがもたらされ、フレーム同期の失敗の原因となる可能性がある。
【０００９】
というのは、連続する測定ウィンドウ中で検出されたスロット同期ポイントが異なるとすると、異なる測定ウィンドウに関連する相関プロファイルを単純に加え合わせることによって獲得される相関プロファイルは、異なるポイントに対応するいくつかのピークを有することになるからである。これは、異なる測定ウィンドウに関連するピークの値が合計されず、そのため、相関ピークと、スロットの開始に対応しない相関値を表わすしきい値との間のコントラスト（差）が向上しないからである。
【００１０】
したがって、相関ピークに対応するポイントが相異なり、かつそれらが統計的に等しい値であるとすると、最後のウィンドウの中で獲得されたスロット開始ポイントに相当するスロット開始ポイントが検出される確率は低い。これは、この検出が、平均プロファイルの最大値を求めることによる従来のやり方で行われるからである。
【００１１】
また、異なるウィンドウに関する測定値の単純な加算による組み合わせにより、手順の全体的な失敗がもたらされる可能性がある。というのは、異なるウィンドウに関連する同期ポイントが、相異なる可能性があるからである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、以上の問題を解決することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のセルを含むモバイル通信網においてセルの探索を最適化する方法であって、加入者のモバイル装置が現在のセルに近接する少なくとも１つのセルに対して測定を行ってその隣接するセルに特有のスクランブルコードを取得することを可能とするように、各セルは、ＳＣＨチャネルを介してモバイル装置ＵＥと同期データを交換する基地局を収容しており、同期データは整数個のフレームを含み、各フレームは整数個のスロットを含み、またＳＣＨチャネルは、スロットの開始を検出するために使用される１次コードＣｐからなる１次同期チャネルと、フレームの開始を検出するために使用されるＮｓ個のチップを含む２次コードＣｓ ｉ，ｋからなる２次同期チャネルとに細分されている方法を提供する。
【００１４】
本発明による方法は、複数の時間ウィンドウの中で収集された測定サンプルにデジタルフィルタリングを適用し、最新の時間ウィンドウ中で行われた測定に対して大きい重みを付けるようにするステップを含む。
【００１５】
好ましくは、この方法は、
整数個Ｎｆの測定ウィンドウを定義するステップと、
１次チャネルＰＳＣＨを介してスロット同期を初期化するステップと、
各測定ウィンドウｋに対し、かつｉ＝１からＮｓ×Ｎｅｃまで（Ｎｓは２次コードＣｓ ｉ，ｋに含まれるチップの数を表わし、またＮｅｃはモバイル装置のオーバーサンプリング周波数を表す）に対し、モバイル装置によって受信された信号の１次コードＣｐとの相関プロファイルを表わすベクトルＰｋを決定するステップと、
ｋ＝１からＮｆまでに対し、平均相関プロファイルを表わす平均ベクトルＰｍを計算するステップと、
ｋ＝１からＮｆまでに対し、より大きい重みを最新の測定値に付けるように構成されたデジタルフィルタリングを適用するステップと、
プロファイルＰｍの最大ピークを検出するステップと、
プロファイルＰｍの最大ピークに関連するポイントを識別するステップと、
を有する。
【００１６】
本発明による方法の第１の実施形態では、デジタルフィルタリングは線形であり、以下のアルゴリズムにしたがって実施される。
【００１７】
ｉ＝１からＮｓ×Ｎｅｃまでについて、
Ｐ（ｉ）＝（１−λ）Ｐ（ｉ）＋λＰｋ（ｉ）、
ただしλは、０から１までの範囲内の重み付け係数を表わす。
【００１８】
本発明による方法の第２の実施形態では、デジタルフィルタリングは、非線形である。
【００１９】
本発明によるモバイル装置は、複数の時間ウィンドウの中で収集された測定サンプルにデジタルフィルタリングを適用し、最新の時間ウィンドウの中で行われた測定により大きい重みを付けるようにする手段を含む。
【００２０】
本発明のその他の特徴および利点は、添付の図面を参照する、非限定的な例として受け取るべき以下の説明から明白となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下の説明は、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）網における本発明の特定の適用例に関する。
【００２２】
ＵＭＴＳ網においてセルを探索する手順を実施するために、モバイル装置は、１次同期チャネルおよび２次同期チャネルＳＣＨを使用して隣接するＵＭＴＳセルを識別し、またＣＰＩＣＨ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）と呼ばれるビーコンチャネルを使用して伝搬チャネルのインパルス応答を推定することを思い起されたい。
【００２３】
同期チャネルＳＣＨにより、モバイル装置は、ネットワークと同期をとることが可能になり、また各セルに特有のスクランブルコードを取得することが可能になる。このチャネルは、ネットワークの上位レイヤからの情報は伝送せず、またどのトランスポートチャネルにも関連していない。チャネルＳＣＨは、２つのチャネル、１次ＰＳＣＨ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ）と呼ばれるチャネルと、２次ＳＳＣＨチャネル（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ）に細分される。
【００２４】
図４は、ＵＭＴＳ基地局によって送信されるチャネルＰＳＣＨおよびＳＳＣＨの構造を概略で示している。
【００２５】
チャネルＰＳＣＨは、Ｎ個（一般に、Ｎ＝２５６）のチップの１次コードＣｐから構成される。チップは、スペクトル拡散技術を適用した後のシンボルを表わす情報の単位である。コードＣｐは、スロットごとに繰り返され、ネットワークのすべてのセルについて同一である。チャネルＰＳＣＨは、スロットの開始を検出するためにモバイル装置ＵＥによって使用される。
【００２６】
チャネルＳＳＣＨは、２５６個のチップを含み、ｋ＝０，１，…，１４かつｉ∈｛１，２，３，…，１６｝である２次コードＣｓ ｉ，ｋから構成される。このチャネルにより、モバイル装置ＵＥが、特定のモバイル装置ＵＥに専用の物理チャネルにおいて、または特定のモバイル装置ＵＥに専用でない共通の物理チャネルにおいて、フレームの開始を検出することが可能になり、またセル内でスクランブルコードが属するグループを検出することが可能になる。
【００２７】
１次チャネルＰＳＣＨとは異なり、２次チャネルＳＳＣＨにおいて使用されるコードは、６４の可能なモチーフから選択された事前に設定されたモチーフにしたがって、スロットごとに異なる可能性がある。
【００２８】
図５のテーブルは、スクランブルコードのグループと、２次チャネルＳＳＣＨを構成するコードを構成するために使用される関連するモチーフとの間の関係を示している。
【００２９】
チャネルＣＰＩＣＨ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）は、セル上で常時送信されるパイロットと呼ばれる事前に定義されたシーケンスのビット／シンボルから構成されている。このビット／シンボルの速度は一定であって、３０ｋｂｐｓ（キロビット毎秒；ｋｉｌｏ ｂｉｔｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）、つまり１５ｋｓｐｓ（キロシンボル毎秒；ｋｉｌｏ ｓｙｍｂｏｌｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）に等しい。チャネルＣＰＩＣＨは、どのトランスポートチャネルにも関連していない。
【００３０】
ＵＭＴＳセルを探索する手順は、３つのステップを含む。
【００３１】
第１のステップの目的は、スロット開始ポイントを推定することである。これは、モバイル装置によって受信された信号を１次同期コード（ＰＳＣＨ）と相関させることによって、達成される。ＵＭＴＳ基地局によって送信されるチップの周波数は、３．８４ＭＨｚであり、またモバイル装置は、一般にＮｅｃ＝４のファクタでのオーバーサンプリングを行うので、モバイル装置は、３．８４×１０６×４×１０×１０−３／１５＝１０２４０ものタイミング仮定（ｈｙｐｏｔｈｅｓｅｓ）を区別しなければならない。ＰＳＣＨに対して行われる相関により、１０２４０個の値を有するプロファイルを生成することが可能になり、この値の最大値が、求められるべきスロット開始ポイントを与える。
【００３２】
第２のステップの目的は、基地局が属するスクランブルコードのグループ（６４個の可能な仮定）、およびフレーム同期ポイント（１５個の可能な仮定）を識別することである。これは、２次同期コード（Ｓ−ＳＣＨ）との相関によって、達成される。
【００３３】
第３のステップの目的は、チャネルＣＰＩＣＨに対して行われる相関を利用して、基地局のスクランブルコード（８つの可能な仮定）を識別することである。
【００３４】
以上のステップは、モバイル装置ＵＥによって順次に実施され、それらのステップの実施は、所与のステップによって提供される同期ポイントが、モバイル装置ＵＥのサンプリングクロックが不正確であることによるエラーにより、またはモバイル装置が通信する相手の基地局とそのモバイル装置が識別しなければならないセルとの間におけるドップラーシフトによるエラーにより、損なわれていないことを前提とする。
【００３５】
図６は、以下のアルゴリズムによるデジタルフィルタリングが実施される本発明の好ましい実施形態を示すフローチャートである。
【００３６】
ｉ＝１からＮｓ×Ｎｅｃまでに関して、
Ｐ（ｉ）＝（１−λ）Ｐ（ｉ）＋λＰｋ（ｉ）、
ただしλは、０から１までの範囲内の重み付け係数を表わす。
【００３７】
Ｎｆは測定時間ウィンドウの数を表わし、Ｎｅｃは、チップ当りのサンプル数を表わす。重み付け係数λは、過去に比べて現在に、つまり最新の時間ウィンドウの中で行われた測定に、より大きな重みを付けるような形で選択される。Ｐｍは、異なるウィンドウの中で獲得された異なるプロファイルを考慮に入れた、平均相関プロファイルを含むベクトルを表わしている。ベクトルＰｍは、２５６０×Ｎｅｃの値を含む。
【００３８】
ステップ１０では、スロット同期の相関プロファイルが初期化される。すなわち、
ｉ＝１から２５６０×Ｎｅｃまでに対し、Ｐ（ｉ）＝０
とする。
【００３９】
ステップ１２では、ｋ＝１からＮｆまでに対し、各ウィンドウｋに関連する相関プロファイルが計算される。このステップは、正の実数から構成される、２５６０×Ｎｅｃ次元のベクトルＣｋを与える。
【００４０】
ステップ１４では、ｉ＝１から２５６０×Ｎｅｃまでに対し、デジタルフィルタリングの適用によって、以下の通り、平均プロファイルを更新される。
【００４１】
Ｐ（ｉ）＝（１−λ）Ｐ（ｉ）＋λＰｋ（ｉ）
ステップ１６では、ｋがウィンドウの個数Ｎｆに達したかどうかが確認される。達している場合、ステップ１８に進む。ステップ１８では、スロットの開始を示すことになる相関の最大ピークが検出される。
【００４２】
ｋがウィンドウの個数Ｎｆに達していない場合には、手順は、ステップ１２から再開される。
【００４３】
図７は、フィルタリングなしに獲得された相関プロファイルを示している。このケースでは、最大の相関の検出により、最新の同期ポイントを表わし、したがってスロット同期後の処理に最も関係がある第３のピークではなく、図で最も左寄りにある第１のピークが与えられるであろう。
【００４４】
図８は、フィルタリングのステップを含む本発明による方法によって獲得された相関プロファイルを示している。このケースでは、最大の相関の検出により、図の最も右寄りにあり、最新の同期ポイントに対応する第３のピークが与えられる。
【００４５】
本発明による方法は、以下の場合に適用される。
【００４６】
隣接するＵＭＴＳ ＦＤＤセルに対して測定を行っているＧＳＭ（ＧＳＭ９００、ＤＣＳ１８００、またはＰＣＳ１９００）接続モード（オンラインモード）のモバイル装置（マルチフレーム２６のアイドルフレームの使用）、
モバイル装置と通信しているセルの搬送周波数とは異なる搬送周波数を有する隣接するＵＭＴＳ ＦＤＤセルに対して測定を行っている、ＵＭＴＳ ＦＤＤ接続モード（オンラインモード）のモバイル装置、
隣接するＵＭＴＳ ＦＤＤセルに対して測定を行っているＧＰＲＳ、ＥＤＧＥまたはＨＳＣＳＤ接続モード（オンラインモード）のモバイル装置、及び
隣接するＵＭＴＳ ＦＤＤセルに対して測定を行っているＣＤＭＡ２０００接続モード（オンラインモード）のモバイル装置。
【００４７】
また本発明は、ＵＭＴＳ ＦＤＤセルを探索する手順の以下の最初の３つのステップのそれぞれにも適用される。
【００４８】
ステップ１：スロットレベルのタイミング同期、
ステップ２：フレームレベルのタイミング同期、及びスクランブルコードのグループの識別、および
ステップ３：スクランブルコードの識別。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、セル検索のための時間ウィンドウにおいて、測定のための複数の時間ウィンドウを定義し、複数の時間ウィンドウの中で収集された測定サンプルにデジタルフィルタリングを適用して、最新の時間ウィンドウの中で行われた測定に対し、より大きな重み付けを行うことにより、モバイル装置ＵＥ（モバイル端末）のサンプリングクロックのドリフトや、モバイル装置が通信する相手の基地局とそのモバイル装置が識別しなければならないセルとの間におけるドップラーシフトによる影響を低減し、同期ポイントを確実に導き出せる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モバイル装置のスタンドバイモード（ウォッチングモード）での、または、モバイル装置の起動の時におけるセルを探索する手順を示す概略図である。
【図２】オンラインモード（接続モード）でのセルを探索する手順を示す概略図である。
【図３】従来技術でのＵＭＴＳセルを探索する手順を示す概略図である。
【図４】ＵＭＴＳ基地局によって送信される１次同期チャネルＰＳＣＨおよび２次同期チャネルＳＳＣＨの構造を示す概略図である。
【図５】スクランブルコードのグループと、２次同期チャネルＳＳＣＨを構成するコードを構築するために用いられる関連するモチーフとの間の関係を示すテーブルである。
【図６】本発明による方法の好ましい実施形態を示すフローチャートである。
【図７】本発明による方法が適用されていない場合において獲得された相関プロファイルの例を示す図である。
【図８】本発明によるＵＭＴＳセルを探索する手順によって獲得された相関プロファイルの例を示す図である。
【符号の説明】
２，４ 時間ウィンドウ
Claims (5)
- 複数のセルを含むモバイル通信網においてセルの探索を最適化する方法であって、
加入者のモバイル装置が現在のセルに近接する少なくとも１つのセルに対して測定を行って前記隣接するセルに特有のスクランブルコードを取得することを可能とするように、ＳＣＨチャネルを介してモバイル装置と同期データを交換する基地局を収容しており、前記同期データは整数個のフレームを含み、各フレームは整数個のスロットを含み、また前記ＳＣＨチャネルは、スロットの開始を検出するために使用される１次コードＣｐを有する１次同期チャネルと、フレームの開始を検出するために使用されるＮｓ個のチップを含む２次コードＣｓ ｉ，ｋを有する２次同期チャネルとに細分され、
複数の時間ウィンドウの中で収集された測定サンプルにデジタルフィルタリングを適用して、最新の時間ウィンドウ中で行われた測定に対し、より大きい重みを付けるようにするステップを含む、方法。 - 整数個Ｎｆの測定ウィンドウを定義するステップと、
前記１次同期チャネルを介して前記スロット同期を初期化するステップと、
各測定ウィンドウｋについて、かつｉ＝１からＮｓ×Ｎｅｃまで（Ｎｓは２次コードＣｓ ｉ，ｋに含まれるチップの数を表わし、またＮｅｃは前記モバイル装置のオーバーサンプリング周波数を表わす）について、前記モバイル装置によって受信された信号の前記１次コードＣｐとの相関プロファイルを表わすベクトルＰｋを決定するステップと、
ｋ＝１からＮｆまでについて、平均相関プロファイルを表わす平均ベクトルＰｍを計算するステップと、
ｋ＝１からＮｆまでについて、最新の測定に対しより大きい重みを付けるためのデジタルフィルタリングを適用するステップと、
前記プロファイルＰｍの最大ピークを検出するステップと、
前記プロファイルＰｍの最大ピークに関連するポイントを識別するステップと、
を有する請求項１に記載の方法。 - 前記デジタルフィルタリングが線形であって、前記線形デジタルフィルタリングが、アルゴリズム：
ｉ＝１からＮｓ×Ｎｅｃまでについて、
Ｐ（ｉ）＝（１−λ）Ｐ（ｉ）＋λＰｋ（ｉ）
にしたがって実施され、ただしλは、０から１までの範囲内の重み付け係数を表わす、請求項２に記載の方法。 - 前記デジタルフィルタリングが非線形である、請求項２に記載の方法。
- 現在のセルに隣接する少なくとも１つのセルに対して測定を行って前記隣接するセルに特有のスクランブルコードを取得することを可能にするために、ＳＣＨチャネルを介して同期データを通信網の基地局と交換するための手段と、
複数の時間ウィンドウの中で収集された測定サンプルにデジタルフィルタリングを適用して、最新の時間ウィンドウの中で行われた測定に対しより大きい重みを付けるようにするための手段と、
前記同期データは整数個のフレームを含み、各フレームは整数個のスロットを含み、また前記ＳＣＨチャネルは、スロットの開始を検出するために使用される１次コードＣｐを有する１次同期チャネルと、フレームの開始を検出するために使用されるＮｓ個のチップを含む２次コードＣｓ ｉ，ｋを有する２次同期チャネルに細分されている、モバイル装置。
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