JP2004502326A - 通信デバイスの再同期方法 - Google Patents
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Abstract
セルラー通信システムは、複数のセルを有し、これらのセルは、通信デバイスと通信する無線ベースステーションにより網羅される。通信デバイスは、マスタタイマを有し、その内部において、セルラー通信システムのタイミングに関連して、この通信デバイスの時間を測定する。通信デバイスのマスタタイマは、現時点において最良の通信リンクを供給する無線ベースステーションのタイミング基準に、初期同期する。初期同期時には、通信デバイスは、初期同期に関連して、受信マルチパス信号の第一チャネルプロファイルを決定および蓄積し、そして、スリープモードに入る。スリープモードでは、マスタタイマを制御するタイミング基準は、オフにされている。スリープモードから、通信デバイスは、受信モードに入るとともに、タイミング基準をオンにする。通信デバイスは、そして、受信マルチパス信号の第二チャネルプロファイルを決定するとともに、第一チャネルプロファイルを第二チャネルプロファイルに適合させることにより得られる最良適合から、タイミングオフセット信号を引き出す。最後に、通信デバイスは、引き出されたタイミングオフセット信号に基づき、マスタタイマを再同期させる。第一および第二チャネルプロファイルは、無線ベースステーションの特定の構造に、時間の面で特徴的である。
Description
【0001】
(発明の分野)
本発明は、セルラー通信システムに含まれる通信デバイスの再同期方法に関し、特に、通信デバイスが、セルラー通信システムに含まれる無線ベースステーションとの初期同期後に、スリープモードからウェイクアップする場合の再同期に関する。
【0002】
(発明の背景)
セルラー移動無線システム、あるいは、通信システムは、公知のものである。このようなセルラー移動無線システムは、セルすなわち無線ゾーンを備え、これらは共に、所定の地理範囲を網羅している。セルは、無線ベースステーションを含み、この無線ベースステーションは、制御および通信チャネルにより、移動無線システムに含まれる移動無線デバイスとの通信リンクを設置および維持するとともに、設置された通信リンクを通して、移動無線デバイスと通信する。
【0003】
セルラー通信システムの一形式は、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)により提案されたユニバーサル移動通信システム(UMTS)スペクトル拡散システムである。3GPP ETSIの出版物ETSI TS125.213、V3.2.0(2000−03)において、pp.1−27拡散および変調が、3GPP UMTSスペクトル拡散システムに関して、記載されている。このようなシステムにおいて、他のシステムにおいてもだが、無線ベースステーションは、スロットベース伝送方式を用いて、移動無線デバイスと通信する。移動無線デバイスの電源がオンになると、この内部タイミングを、セルラー通信システムのタイミング、特に、最良の通信リンクを提供する移動無線ステーション近傍の無線ベースステーションの中から、1つの無線ベースステーションのタイミングに同期させなければならない。移動無線ステーションが、特定の無線ベースステーションと同期するとともに、通信を確立できるようにするために、提案される3GPPシステムでは、無線ベースステーションは、同期化バーストを、いわゆる1次同期チャネル(PSCH)および2次同期チャネル(SSCH)に、いわゆるGoly系列形式により、繰返し送信するとともに、いわゆるGoldコードスクランブル信号を、1次共通制御チャネル(PCCCH)に繰返し送信する、と上記3GPP ETSIの出版物に記載されている。すべての無線ベースステーションは、PSCHでは、同一の同期パターンを送信するとともに、SSCHでは、相異なるが一意ではないベースステーション識別同期パターンを送信し、最終的にPCCCHでは、ベースステーション識別情報を送信する。提案される3GPPシステムのような直接方式のスペクトル拡散システムにおいて、移動無線デバイスは、概して、多数のレーキフィンガを持つ、いわゆるレーキレシーバを有し、それにより、マルチパス受信信号を分解するとともに、マルチパス分解信号を組み合わせる。その結果、受信信号のSN比が、向上する。レーキレシーバにおけるフィンガのタイミングは、タイミング信号により制御され、このタイミング信号は、いわゆるスペクトル拡散サーチャーにより生成される。このサーチャーは、デバイス起動時に、移動無線デバイスを初期同期するために使用される。初期同期後、トラッキングモード同期が、採用される。複数スロット間において、いわゆるアイドルモードでは、電力節約のために、移動無線デバイスは、通常電圧制御される水晶発振器である、ローカルタイミング基準を含む受信回路の主要部分をオフにすることにより、スリープモードに入る。その一方で、カウンタ等のマスタタイマを、実質的により低いクロック周波数にて作動状態に保つ。スリープモードでは、移動無線デバイスは、同期化を多少緩める。従って、無線ベースステーションから次のページング信号を受信する前に、移動無線デバイスの内部タイミングを調整しなければならない。特に、マスタタイマは、予めロックされて通信していたかもしれない無線ベースステーションのタイミングに、再同期される必要がある。提案される3GPPシステム等のシステムでは、再同期プロセスは、特定の近傍の無線ベースステーションに同期する初期同期プロセスと同様であり、この再同期プロセスは、サーチャーにより実行される三段階プロセスのことである。このような三段階プロセスは、時間と電力のかかるプロセスである。第一に、移動無線デバイスが、アイドルモード間にオフにされていたタイミング基準および他の回路をオンにすることにより、アイドルモードから受信モードに移行した後、例えば整合フィルタとして実施されるスペクトル拡散サーチャーは、1次同期チャネルを検出する。無線ベースステーションからの連続伝送バースト間のタイムスロット内において、PSCH同期工程では、整合フィルタは、近傍のベースステーションのベースステーション信号を、特定のベースステーションを識別することなしに、分解する。第二に、SSCH同期工程では、整合フィルタオペレーションの次に、高速Hadamard変換が行われ、分解された各ベースステーションの、一意でないベースステーション識別グループコードが、得られる。最後に、第三のPCCCH情報受信工程では、通常、受信PCCCH情報を相異なるGoldスクランブリングコードと相関させるコリレータにより実行されるのだが、最良の相関一致は、所望の無線ベースステーションを供給する。この三段階プロセスが、サーチャーにより、両初期同期および再同期間に実行される。
【0004】
(発明の要約)
本発明の目的は、高速の再同期方法を、最少の工程数および最少の消費電力で提供することである。
【0005】
本発明の他の目的は、システムの無線ベースステーションに初期同期すると同時に、通信デバイスが、初期同期後に入るスリープモードからのウェイクアップ時に、同じ無線ベースステーションに再同期することを、提供することである。
【0006】
本発明の他の目的は、マルチパス伝送パターンの適合を通して、再同期を提供することであり、このマルチパス伝送パターンは、無線ベースステーションの特定の構造に、時間の面で特徴的である。
【0007】
本発明に係り、セルラー通信システムに含まれる通信デバイスの再同期方法が、提供され、この方法は、
通信デバイスのマスタタイマを、セルラー通信システムに含まれる無線ベースステーションの第一タイミング基準に初期同期させる工程と、
初期同期に関連して、受信マルチパス信号の第一チャネルプロファイルを決定および蓄積する工程と、
初期同期後にスリープモードに入り、スリープモードでは、マスタタイマを制御する第二タイミング基準をオフにする工程と、
スリープモードから受信モードに入り、受信モードでは、第二タイミング基準をオンにする工程と、
受信マルチパス信号の第二チャネルプロファイルを決定する工程と、
第一チャネルプロファイルを第二チャネルプロファイルに適合させることにより得られる最良適合から、タイミングオフセット信号を引き出す工程と、
引き出されたタイミングオフセット信号に基づいて、マスタタイマを再同期する工程と、を備える。
【0008】
本発明は、無線ベースステーションの特定の構造に時間の面で特徴的であるマルチパス伝送パターンが、比較的短い時間周期、例えば、複数タイムスロット送信間の周期等では変化しないため、このマルチパス伝送パターンが、通信デバイスの再同期のために、スリープモードからウェイクアップ後に、タイミングオフセットを引き出すために使用できる、という見識に基づいている。
【0009】
好ましいことには、チャネルプロファイルは、平均2乗誤差適合方法、特に、第二チャネルプロファイルのレプリカを第一チャネルプロファイルに適合する、平均2乗誤差方法を用いて適合され、このレプリカは、セルラー通信システムにおける受信タイムスロットのほんの一部分間にタイムシフトするような、第二チャネルプロファイルのタイムシフトバージョンである。これにより、タイミングオフセット信号は、単純かつ信頼性のある方法により得られる。
【0010】
(詳細な実施形態の説明)
図1は、本発明に係り、セルラー通信システム1を模式的に示している。システム1は、無線ゾーン1〜12を備え、各無線ゾーンは、それぞれ無線ベースステーション13〜23を備える。通信デバイス24は、無線ゾーン7に含まれる。デバイス24は、セル電話あるいはハンドセット、あるいは他の任意の適切な通信デバイスでもよい。例示のシステムは、直接スペクトル拡散システムであり、スロットベース伝送方式を有する。無線ベースステーショングループは、交換局(図示せず)に接続され、この交換局は、相互に接続されている。このようなセルラー通信システムは、例えば3GPPシステムでもよいが、当該技術には公知のものである。
【0011】
図2は、従来技術の同期チャネル構造を示し、これは、システム1により使用される。図示の構造は、3GPP ETSI出版物に記載されている。図示されているのは、1次共通制御チャネルPCCCHであり、これは、無線ベースステーション13〜23により使用され、システム1の通信デバイスにデータをブロードキャストするものであり、さらに図示されているのは、1次同期チャネルPSCH、および、2次同期チャネルSSCHである。無線ベースステーション13〜23は、スロットベース伝送方式を用いて、共通制御チャネルでデータを繰返しブロードキャストするとともに、同期チャネルでは同期パターンを繰返し送信する。すなわち、送信は、タイムスロット30後に繰り返される。通信デバイス24をセルラーシステム1に初期同期させるために、デバイス24が起動し、通信デバイスが受信モードに設定されるとともに、タイミング基準がオンになると、デバイス24は、三段階の同期プロセスを実行する。第一に、通信デバイス24のスペクトル拡散サーチャーは、1次同期チャネルPSCHにて、近傍の無線ベースステーションによりブロードキャストされて、同期パターンを検出する。次に、2次同期SSCHにて、第一同期工程において捕捉されたベースステーションから受信されることにより、ベースステーショングループコードを検出する。そして最後に、無線ベースステーションを一意に識別する捕捉された無線ベースステーションから、データを受信する。通信デバイス24は、現在最良の通信リンクを供給する無線ベースステーションに同期する。無線ベースステーションから受信するデータのバースト間において、通信デバイス24は、スリープモードを採用する。このスリープモードではスリープモードに必要とされないタイミング基準および他の受信回路は、オフにされている。概して、複数スロットのスリープタイムは、720ミリ秒である。タイミング基準は、例えば、電圧制御された水晶発振器である。無線ベースステーションから、次のデータバーストを受信する前に、タイミング基準およびその他のオフ回路は、オンにされる。タイミング基準をオフにしたため、また、スリープモード時には、タイミング基準は、正確さに欠けるとともにより低いクロック周波数で作動するため、通信デバイス24は、システム1に対する同期化を多少緩める。図3〜6に記載されるように、通信デバイス24が、スリープモードから受信モードに移行した後の、通信デバイス24の再同期は、記載の三段階初期同期プロセスより良い、かつ、高速なプロセスを使用している。
【0012】
図3は、本発明に係る通信デバイス24を示している。例示の通信デバイス24は、直接スペクトル拡散デバイスであり、他のモードの中でもアイドルモードで動作する。データの送信/受信バースト間において、通信デバイスは、スリープモードを採用し、その間、タイミング基準はオフにされ、それにより、システム1に対する同期の多少の損失が、発生する。通信デバイス24は、アンテナ41に接続する無線送受信フロントエンド40を備える。送信分岐は、Txにより示される。本発明の目的により、受信分岐のみが、詳細に示されている。無線フロントエンド40は、ダウンミキシング手段に接続されており、それにより、受信無線周波数信号から、ベースバンド信号、あるいは、低中間周波数信号を得る。ダウンミキシング手段は、1段あるいは2段以上の直行ミキサーでもよい。図示は、1段のミキサー42である。原則的に、更に処理されるすべての信号は、複合スペクトル拡散信号である。ミックスダウンベースバンドあるいは低中間周波数スペクトル拡散信号は、アナログデジタル変換器によりサンプリングされる。便宜上、1つのアナログデジタル変換器43のみが、図示されている。例示のサンプリングされたミックスダウン複合信号は、ベースバンド信号である。プログラム化された処理手段、および、あるいは、更なるハードウエア手段は、サンプリングされたミックスダウン信号を処理する。このようなプログラム化された処理手段は、一般に、プロセッサおよび、揮発および不揮発性メモリ手段を備える。サンプリングされたミックスダウンスペクトル拡散信号を処理するために、通信デバイス24は、スペクトル拡散サーチャー44、いわゆるレーキレシーバ45、および、レーキレシーバ45の出力に接続するシンボル検出器46を備える。サーチャー44は、マルチパス受信信号を分解するとともに、タイミング情報47をレーキレシーバ45のいわゆるレーキフィンガ(詳細には図示せず)に、供給する。レーキレシーバ45ダイバシティは、分解されたマルチパス受信信号を組み合わせ、それにより、マルチパス受信ダイバシティ組み合わせ信号Sを形成する。そして、このマルチパス受信ダイバシティ組み合わせ信号Sは、シンボル検出器46に供給される。このようなサーチャー/レーキレシーバは、当該技術に公知のものである。通信デバイス24は、更にマスタタイマを備え、例ではカウンタ48が記載されており、これは、ローカルマスタタイマあるいはクロック信号を供給し、このローカルマスタタイマあるいはクロック信号に対して、通信デバイスにより実行される動作が、同期する。初期同期時には、記載されているように、マスタタイマは、システム1に同期する。本発明に係り、スリープモードから受信モードへのウェイクアップ時には、マスタタイマは、システム1に高速かつ単純な方法で、再同期する。
【0013】
図4は、タイミング図であり、本発明に係る通信デバイスのマスタタイマあるいはカウンタ48の調整を図示している。図4Aにおいて、受信スロット30の繰返し率により、マルチパス分解信号BS1、BS2、および、BS3が、t=t0時から受信されるとともに、近傍のベースステーション18、19および22から受信される。現時点で最良の信号である信号BS1は、無線ベースステーション19から、t=t0時で受信される。初期同期時には、記載の三段階同期プロセスを用いて、カウンタ48は、無線ベースステーション19に同期する。スリープモードに入る前に、本発明に係り、通信デバイス24は、受信マルチパス信号あるいはエンベロープ50のチャネルプロファイルを蓄積する。図4Bは、通信デバイス24が、スリープモードからウェイクアップする際の、ベースステーション18、19および22からのマルチパス受信信号を示し、システム1との同期の多少の損失が発生した後、対応するタイムシフトあるいはタイミングオフセットt=toffsetが、起こる。本発明に係り、対応するタイムシフトtoffsetは、蓄積されたエンベロープ50を、チャネルプロファイルあるいはエンベロープ51に適合させることにより、決定される。このチャネルプロファイルあるいはエンベロープ51は、スリープモードからのウェイクアップ時に決定されるとともに、それに伴い、カウンタ48を調整することにより、決定される。
【0014】
図5は、本発明に係り、タイミングオフセットtoffsetの生成を図示している。この目的のために、サーチャー44は、整合フィルタ60を備え、この整合フィルタ60は、すなわち、信号BS1、BS2、および、BS3の受信マルチパス信号のピークおよびそのピークの相対的タイミングを、供給する。スロットに対応するすべての受信マルチパス信号情報は、整合フィルタにより供給されて、バッファ61に蓄積されるとともに、スプラインに基づく方法等の公知のエンベロープ抜き出し方法を用いて、エンベロープ50を抜き出す。抜き出されたエンベロープ50は、対応するタイミング情報と共に、メモリ63に蓄積される。スリープモードからのウェイクアップ時には、整合フィルタ60は、ピークを供給するとともに、ベースステーション18、19および22から受信される、対応する時間シフトしたマルチパス信号の、ピークの相対的タイミングを供給する。このように抜き出されたエンベロープ51は、メモリ64に蓄積される。このように公知の平均2乗誤差適合技術を用いて、蓄積されたエンベロープ50および51は、ブロック65にてエンベロープ51のシフトバージョンをエンベロープ50と比較することにより、多数の工程において1スロット間にシフトして、適合される。タイミングオフセットtoffsetは、最良の適合から得られる。このような平均2乗誤差適合技術を用いる代わりに、他の適合技術を用いても良い。カウンタ48は、最良の適合タイミングオフセットtoffsetにより、調整される。
【0015】
図6は、本発明に係る通信デバイス24におけるカウンタ48の調整をより詳細に示している。初期同期時には、カウンタ48は、t=t0時を示し、スリープモードからのウェイクアップ時には、カウンタ48は、t=t1時を示す。受信モードでは、カウンタ48は、タイミング基準、すなわち、基準発振器70により測定され、スリープモードでは、カウンタ48は、スリープクロック71により測定される。スリープクロック71のクロック周波数は、タイミング基準70のクロック周波数よりはるかに低い。概して、タイミング基準は、19.68MHzで作動するとともに、スリープクロックは、32kHzで作動する。タイミング基準70は、通信デバイス24がスリープモードに入ると、オフになり、その後、通信デバイス24がウェイクアップすると、再びオンになる。前述に算定された最良の適合タイミングオフセットtoffsetは、リセット値であり、このリセット値は、カウンタ48を調整する必要がある場合、スリープモードからのウェイクアップ時に、カウンタ48にロードされる。このリセット値は、レジスタ72に蓄積される。リセット時には、カウンタ48は、スロットレートあるいはその倍数でオーバーフローし、ロードされたリセット値から継続する。リセット値は、スロット30の最大長に対応する。このようにして、非常に単純な再同期化が、達成される。
【0016】
前述に鑑み、種々の変更は、次に添付のクレームにより定義されるように、本発明の本質および範囲内において実施され、従って、本発明は、提供された例に限定されるものではないことは、当業者には明らかであろう。「備える」という言葉は、クレーム記載外の要素あるいは工程を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、本発明に係り、セルラー通信システムを模式的に示す。
【図2】
図2は、従来技術の同期チャネル構造を示す。
【図3】
図3は、本発明に係る通信デバイスを示す。
【図4】
図4は、タイミング図であり、本発明に係る通信デバイスのマスタタイマの調整を図示している。
【図5】
図5は、本発明に係り、タイミングオフセットの生成を図示している。
【図6】
図6は、本発明に係る通信デバイスにおけるカウンタの調整を示す。
図を通して、同じ機能に対して同一の参照番号が、使用されている。
(発明の分野)
本発明は、セルラー通信システムに含まれる通信デバイスの再同期方法に関し、特に、通信デバイスが、セルラー通信システムに含まれる無線ベースステーションとの初期同期後に、スリープモードからウェイクアップする場合の再同期に関する。
【0002】
(発明の背景)
セルラー移動無線システム、あるいは、通信システムは、公知のものである。このようなセルラー移動無線システムは、セルすなわち無線ゾーンを備え、これらは共に、所定の地理範囲を網羅している。セルは、無線ベースステーションを含み、この無線ベースステーションは、制御および通信チャネルにより、移動無線システムに含まれる移動無線デバイスとの通信リンクを設置および維持するとともに、設置された通信リンクを通して、移動無線デバイスと通信する。
【0003】
セルラー通信システムの一形式は、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)により提案されたユニバーサル移動通信システム(UMTS)スペクトル拡散システムである。3GPP ETSIの出版物ETSI TS125.213、V3.2.0(2000−03)において、pp.1−27拡散および変調が、3GPP UMTSスペクトル拡散システムに関して、記載されている。このようなシステムにおいて、他のシステムにおいてもだが、無線ベースステーションは、スロットベース伝送方式を用いて、移動無線デバイスと通信する。移動無線デバイスの電源がオンになると、この内部タイミングを、セルラー通信システムのタイミング、特に、最良の通信リンクを提供する移動無線ステーション近傍の無線ベースステーションの中から、1つの無線ベースステーションのタイミングに同期させなければならない。移動無線ステーションが、特定の無線ベースステーションと同期するとともに、通信を確立できるようにするために、提案される3GPPシステムでは、無線ベースステーションは、同期化バーストを、いわゆる1次同期チャネル(PSCH)および2次同期チャネル(SSCH)に、いわゆるGoly系列形式により、繰返し送信するとともに、いわゆるGoldコードスクランブル信号を、1次共通制御チャネル(PCCCH)に繰返し送信する、と上記3GPP ETSIの出版物に記載されている。すべての無線ベースステーションは、PSCHでは、同一の同期パターンを送信するとともに、SSCHでは、相異なるが一意ではないベースステーション識別同期パターンを送信し、最終的にPCCCHでは、ベースステーション識別情報を送信する。提案される3GPPシステムのような直接方式のスペクトル拡散システムにおいて、移動無線デバイスは、概して、多数のレーキフィンガを持つ、いわゆるレーキレシーバを有し、それにより、マルチパス受信信号を分解するとともに、マルチパス分解信号を組み合わせる。その結果、受信信号のSN比が、向上する。レーキレシーバにおけるフィンガのタイミングは、タイミング信号により制御され、このタイミング信号は、いわゆるスペクトル拡散サーチャーにより生成される。このサーチャーは、デバイス起動時に、移動無線デバイスを初期同期するために使用される。初期同期後、トラッキングモード同期が、採用される。複数スロット間において、いわゆるアイドルモードでは、電力節約のために、移動無線デバイスは、通常電圧制御される水晶発振器である、ローカルタイミング基準を含む受信回路の主要部分をオフにすることにより、スリープモードに入る。その一方で、カウンタ等のマスタタイマを、実質的により低いクロック周波数にて作動状態に保つ。スリープモードでは、移動無線デバイスは、同期化を多少緩める。従って、無線ベースステーションから次のページング信号を受信する前に、移動無線デバイスの内部タイミングを調整しなければならない。特に、マスタタイマは、予めロックされて通信していたかもしれない無線ベースステーションのタイミングに、再同期される必要がある。提案される3GPPシステム等のシステムでは、再同期プロセスは、特定の近傍の無線ベースステーションに同期する初期同期プロセスと同様であり、この再同期プロセスは、サーチャーにより実行される三段階プロセスのことである。このような三段階プロセスは、時間と電力のかかるプロセスである。第一に、移動無線デバイスが、アイドルモード間にオフにされていたタイミング基準および他の回路をオンにすることにより、アイドルモードから受信モードに移行した後、例えば整合フィルタとして実施されるスペクトル拡散サーチャーは、1次同期チャネルを検出する。無線ベースステーションからの連続伝送バースト間のタイムスロット内において、PSCH同期工程では、整合フィルタは、近傍のベースステーションのベースステーション信号を、特定のベースステーションを識別することなしに、分解する。第二に、SSCH同期工程では、整合フィルタオペレーションの次に、高速Hadamard変換が行われ、分解された各ベースステーションの、一意でないベースステーション識別グループコードが、得られる。最後に、第三のPCCCH情報受信工程では、通常、受信PCCCH情報を相異なるGoldスクランブリングコードと相関させるコリレータにより実行されるのだが、最良の相関一致は、所望の無線ベースステーションを供給する。この三段階プロセスが、サーチャーにより、両初期同期および再同期間に実行される。
【0004】
(発明の要約)
本発明の目的は、高速の再同期方法を、最少の工程数および最少の消費電力で提供することである。
【0005】
本発明の他の目的は、システムの無線ベースステーションに初期同期すると同時に、通信デバイスが、初期同期後に入るスリープモードからのウェイクアップ時に、同じ無線ベースステーションに再同期することを、提供することである。
【0006】
本発明の他の目的は、マルチパス伝送パターンの適合を通して、再同期を提供することであり、このマルチパス伝送パターンは、無線ベースステーションの特定の構造に、時間の面で特徴的である。
【0007】
本発明に係り、セルラー通信システムに含まれる通信デバイスの再同期方法が、提供され、この方法は、
通信デバイスのマスタタイマを、セルラー通信システムに含まれる無線ベースステーションの第一タイミング基準に初期同期させる工程と、
初期同期に関連して、受信マルチパス信号の第一チャネルプロファイルを決定および蓄積する工程と、
初期同期後にスリープモードに入り、スリープモードでは、マスタタイマを制御する第二タイミング基準をオフにする工程と、
スリープモードから受信モードに入り、受信モードでは、第二タイミング基準をオンにする工程と、
受信マルチパス信号の第二チャネルプロファイルを決定する工程と、
第一チャネルプロファイルを第二チャネルプロファイルに適合させることにより得られる最良適合から、タイミングオフセット信号を引き出す工程と、
引き出されたタイミングオフセット信号に基づいて、マスタタイマを再同期する工程と、を備える。
【0008】
本発明は、無線ベースステーションの特定の構造に時間の面で特徴的であるマルチパス伝送パターンが、比較的短い時間周期、例えば、複数タイムスロット送信間の周期等では変化しないため、このマルチパス伝送パターンが、通信デバイスの再同期のために、スリープモードからウェイクアップ後に、タイミングオフセットを引き出すために使用できる、という見識に基づいている。
【0009】
好ましいことには、チャネルプロファイルは、平均2乗誤差適合方法、特に、第二チャネルプロファイルのレプリカを第一チャネルプロファイルに適合する、平均2乗誤差方法を用いて適合され、このレプリカは、セルラー通信システムにおける受信タイムスロットのほんの一部分間にタイムシフトするような、第二チャネルプロファイルのタイムシフトバージョンである。これにより、タイミングオフセット信号は、単純かつ信頼性のある方法により得られる。
【0010】
(詳細な実施形態の説明)
図1は、本発明に係り、セルラー通信システム1を模式的に示している。システム1は、無線ゾーン1〜12を備え、各無線ゾーンは、それぞれ無線ベースステーション13〜23を備える。通信デバイス24は、無線ゾーン7に含まれる。デバイス24は、セル電話あるいはハンドセット、あるいは他の任意の適切な通信デバイスでもよい。例示のシステムは、直接スペクトル拡散システムであり、スロットベース伝送方式を有する。無線ベースステーショングループは、交換局(図示せず)に接続され、この交換局は、相互に接続されている。このようなセルラー通信システムは、例えば3GPPシステムでもよいが、当該技術には公知のものである。
【0011】
図2は、従来技術の同期チャネル構造を示し、これは、システム1により使用される。図示の構造は、3GPP ETSI出版物に記載されている。図示されているのは、1次共通制御チャネルPCCCHであり、これは、無線ベースステーション13〜23により使用され、システム1の通信デバイスにデータをブロードキャストするものであり、さらに図示されているのは、1次同期チャネルPSCH、および、2次同期チャネルSSCHである。無線ベースステーション13〜23は、スロットベース伝送方式を用いて、共通制御チャネルでデータを繰返しブロードキャストするとともに、同期チャネルでは同期パターンを繰返し送信する。すなわち、送信は、タイムスロット30後に繰り返される。通信デバイス24をセルラーシステム1に初期同期させるために、デバイス24が起動し、通信デバイスが受信モードに設定されるとともに、タイミング基準がオンになると、デバイス24は、三段階の同期プロセスを実行する。第一に、通信デバイス24のスペクトル拡散サーチャーは、1次同期チャネルPSCHにて、近傍の無線ベースステーションによりブロードキャストされて、同期パターンを検出する。次に、2次同期SSCHにて、第一同期工程において捕捉されたベースステーションから受信されることにより、ベースステーショングループコードを検出する。そして最後に、無線ベースステーションを一意に識別する捕捉された無線ベースステーションから、データを受信する。通信デバイス24は、現在最良の通信リンクを供給する無線ベースステーションに同期する。無線ベースステーションから受信するデータのバースト間において、通信デバイス24は、スリープモードを採用する。このスリープモードではスリープモードに必要とされないタイミング基準および他の受信回路は、オフにされている。概して、複数スロットのスリープタイムは、720ミリ秒である。タイミング基準は、例えば、電圧制御された水晶発振器である。無線ベースステーションから、次のデータバーストを受信する前に、タイミング基準およびその他のオフ回路は、オンにされる。タイミング基準をオフにしたため、また、スリープモード時には、タイミング基準は、正確さに欠けるとともにより低いクロック周波数で作動するため、通信デバイス24は、システム1に対する同期化を多少緩める。図3〜6に記載されるように、通信デバイス24が、スリープモードから受信モードに移行した後の、通信デバイス24の再同期は、記載の三段階初期同期プロセスより良い、かつ、高速なプロセスを使用している。
【0012】
図3は、本発明に係る通信デバイス24を示している。例示の通信デバイス24は、直接スペクトル拡散デバイスであり、他のモードの中でもアイドルモードで動作する。データの送信/受信バースト間において、通信デバイスは、スリープモードを採用し、その間、タイミング基準はオフにされ、それにより、システム1に対する同期の多少の損失が、発生する。通信デバイス24は、アンテナ41に接続する無線送受信フロントエンド40を備える。送信分岐は、Txにより示される。本発明の目的により、受信分岐のみが、詳細に示されている。無線フロントエンド40は、ダウンミキシング手段に接続されており、それにより、受信無線周波数信号から、ベースバンド信号、あるいは、低中間周波数信号を得る。ダウンミキシング手段は、1段あるいは2段以上の直行ミキサーでもよい。図示は、1段のミキサー42である。原則的に、更に処理されるすべての信号は、複合スペクトル拡散信号である。ミックスダウンベースバンドあるいは低中間周波数スペクトル拡散信号は、アナログデジタル変換器によりサンプリングされる。便宜上、1つのアナログデジタル変換器43のみが、図示されている。例示のサンプリングされたミックスダウン複合信号は、ベースバンド信号である。プログラム化された処理手段、および、あるいは、更なるハードウエア手段は、サンプリングされたミックスダウン信号を処理する。このようなプログラム化された処理手段は、一般に、プロセッサおよび、揮発および不揮発性メモリ手段を備える。サンプリングされたミックスダウンスペクトル拡散信号を処理するために、通信デバイス24は、スペクトル拡散サーチャー44、いわゆるレーキレシーバ45、および、レーキレシーバ45の出力に接続するシンボル検出器46を備える。サーチャー44は、マルチパス受信信号を分解するとともに、タイミング情報47をレーキレシーバ45のいわゆるレーキフィンガ(詳細には図示せず)に、供給する。レーキレシーバ45ダイバシティは、分解されたマルチパス受信信号を組み合わせ、それにより、マルチパス受信ダイバシティ組み合わせ信号Sを形成する。そして、このマルチパス受信ダイバシティ組み合わせ信号Sは、シンボル検出器46に供給される。このようなサーチャー/レーキレシーバは、当該技術に公知のものである。通信デバイス24は、更にマスタタイマを備え、例ではカウンタ48が記載されており、これは、ローカルマスタタイマあるいはクロック信号を供給し、このローカルマスタタイマあるいはクロック信号に対して、通信デバイスにより実行される動作が、同期する。初期同期時には、記載されているように、マスタタイマは、システム1に同期する。本発明に係り、スリープモードから受信モードへのウェイクアップ時には、マスタタイマは、システム1に高速かつ単純な方法で、再同期する。
【0013】
図4は、タイミング図であり、本発明に係る通信デバイスのマスタタイマあるいはカウンタ48の調整を図示している。図4Aにおいて、受信スロット30の繰返し率により、マルチパス分解信号BS1、BS2、および、BS3が、t=t0時から受信されるとともに、近傍のベースステーション18、19および22から受信される。現時点で最良の信号である信号BS1は、無線ベースステーション19から、t=t0時で受信される。初期同期時には、記載の三段階同期プロセスを用いて、カウンタ48は、無線ベースステーション19に同期する。スリープモードに入る前に、本発明に係り、通信デバイス24は、受信マルチパス信号あるいはエンベロープ50のチャネルプロファイルを蓄積する。図4Bは、通信デバイス24が、スリープモードからウェイクアップする際の、ベースステーション18、19および22からのマルチパス受信信号を示し、システム1との同期の多少の損失が発生した後、対応するタイムシフトあるいはタイミングオフセットt=toffsetが、起こる。本発明に係り、対応するタイムシフトtoffsetは、蓄積されたエンベロープ50を、チャネルプロファイルあるいはエンベロープ51に適合させることにより、決定される。このチャネルプロファイルあるいはエンベロープ51は、スリープモードからのウェイクアップ時に決定されるとともに、それに伴い、カウンタ48を調整することにより、決定される。
【0014】
図5は、本発明に係り、タイミングオフセットtoffsetの生成を図示している。この目的のために、サーチャー44は、整合フィルタ60を備え、この整合フィルタ60は、すなわち、信号BS1、BS2、および、BS3の受信マルチパス信号のピークおよびそのピークの相対的タイミングを、供給する。スロットに対応するすべての受信マルチパス信号情報は、整合フィルタにより供給されて、バッファ61に蓄積されるとともに、スプラインに基づく方法等の公知のエンベロープ抜き出し方法を用いて、エンベロープ50を抜き出す。抜き出されたエンベロープ50は、対応するタイミング情報と共に、メモリ63に蓄積される。スリープモードからのウェイクアップ時には、整合フィルタ60は、ピークを供給するとともに、ベースステーション18、19および22から受信される、対応する時間シフトしたマルチパス信号の、ピークの相対的タイミングを供給する。このように抜き出されたエンベロープ51は、メモリ64に蓄積される。このように公知の平均2乗誤差適合技術を用いて、蓄積されたエンベロープ50および51は、ブロック65にてエンベロープ51のシフトバージョンをエンベロープ50と比較することにより、多数の工程において1スロット間にシフトして、適合される。タイミングオフセットtoffsetは、最良の適合から得られる。このような平均2乗誤差適合技術を用いる代わりに、他の適合技術を用いても良い。カウンタ48は、最良の適合タイミングオフセットtoffsetにより、調整される。
【0015】
図6は、本発明に係る通信デバイス24におけるカウンタ48の調整をより詳細に示している。初期同期時には、カウンタ48は、t=t0時を示し、スリープモードからのウェイクアップ時には、カウンタ48は、t=t1時を示す。受信モードでは、カウンタ48は、タイミング基準、すなわち、基準発振器70により測定され、スリープモードでは、カウンタ48は、スリープクロック71により測定される。スリープクロック71のクロック周波数は、タイミング基準70のクロック周波数よりはるかに低い。概して、タイミング基準は、19.68MHzで作動するとともに、スリープクロックは、32kHzで作動する。タイミング基準70は、通信デバイス24がスリープモードに入ると、オフになり、その後、通信デバイス24がウェイクアップすると、再びオンになる。前述に算定された最良の適合タイミングオフセットtoffsetは、リセット値であり、このリセット値は、カウンタ48を調整する必要がある場合、スリープモードからのウェイクアップ時に、カウンタ48にロードされる。このリセット値は、レジスタ72に蓄積される。リセット時には、カウンタ48は、スロットレートあるいはその倍数でオーバーフローし、ロードされたリセット値から継続する。リセット値は、スロット30の最大長に対応する。このようにして、非常に単純な再同期化が、達成される。
【0016】
前述に鑑み、種々の変更は、次に添付のクレームにより定義されるように、本発明の本質および範囲内において実施され、従って、本発明は、提供された例に限定されるものではないことは、当業者には明らかであろう。「備える」という言葉は、クレーム記載外の要素あるいは工程を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、本発明に係り、セルラー通信システムを模式的に示す。
【図2】
図2は、従来技術の同期チャネル構造を示す。
【図3】
図3は、本発明に係る通信デバイスを示す。
【図4】
図4は、タイミング図であり、本発明に係る通信デバイスのマスタタイマの調整を図示している。
【図5】
図5は、本発明に係り、タイミングオフセットの生成を図示している。
【図6】
図6は、本発明に係る通信デバイスにおけるカウンタの調整を示す。
図を通して、同じ機能に対して同一の参照番号が、使用されている。
Claims (12)
- セルラー通信システムに含まれる通信デバイスを再同期する方法であって、
前記通信デバイスのマスタタイマを、前記セルラー通信システムに含まれる無線ベースステーションの第一タイミング基準に初期同期させる工程と、
前記初期同期に関連して、受信マルチパス信号の第一チャネルプロファイルを決定および蓄積する工程と、
前記初期同期後にスリープモードに入り、スリープモードでは、前記マスタタイマを制御する第二タイミング基準をオフにする工程と、
前記スリープモードから受信モードに入り、受信モードでは、前記第二タイミング基準をオンにする工程と、
受信マルチパス信号の第二チャネルプロファイルを決定する工程と、
前記第一チャネルプロファイルを前記第二チャネルプロファイルに適合させることにより得られる最良適合から、タイミングオフセット信号を引き出す工程と、
前記引き出されたタイミングオフセット信号に基づいて、前記マスタタイマを再同期する工程と、
を備えることを特徴とする方法。 - 請求項1記載の方法において、前記適合は、平均2乗誤差適合方法であることを特徴とする方法。
- 請求項2記載の方法において、前記平均2乗誤差適合方法は、前記第二チャネルプロファイルのレプリカを前記第一チャネルプロファイルに適合し、前記レプリカは、前記セルラー通信システムにおける受信タイムスロットのほんの一部分間にタイムシフトするような、前記第二チャネルプロファイルのタイムシフトバージョンであることを特徴とする方法。
- 請求項1記載の方法において、前記初期同期は、前記通信デバイスを前記通信システムの1次同期チャネルに同期させるとともに、前記通信デバイスを前記通信システムの2次同期チャネルに同期させ、最後に、前記マスタタイマを、最良の通信リンクを供給する無線ベースステーションの前記第一タイミング基準に設定することにより、実行し、
前記1次同期チャネルとの同期は、近傍のベースステーションからマルチパス受信信号を供給するとともに、前記2次同期チャネルとの同期は、分解されたベースステーションを一意でなく識別するグループコードを供給し、
前記無線ベースステーションは、最良の通信を供給し、この最良の通信は、前記無線ベースステーションからブロードキャストされるベースステーション識別コードにより、共通制御チャネルを通して、識別されることを特徴とする方法。 - 請求項1記載の方法において、前記第一および第二チャネルプロファイルは、スプラインに基づく、信号エンベロープ抜き出し方法を用いて決定されることを特徴とする方法。
- 請求項1記載の方法において、前記セルラー通信システムは、スロットベースの受信モードを用いたスペクトル拡散システムであり、前記通信デバイスは、前記スロットベースの受信モードにおける、複数タイムスロット間の前記スリープモードを採用することを特徴とする方法。
- セルを網羅する無線ベースステーションを有する複数のセルと、
前記無線ベースステーションの1つと通信するための、少なくとも1つの前記通信デバイスを備え、前記通信デバイスは、
前記無線ベースステーションの1つの第一タイミング基準に関連して、通信デバイスの内部タイミングを制御するマスタタイマと、
前記マスタタイマを前記第一タイミング基準に初期同期させる手段と、
前記初期同期に関連して、受信マルチパス信号の第一チャネルプロファイルを決定および蓄積する手段と、
前記初期同期後にスリープモードに入り、スリープモードでは、前記マスタタイマを制御する第二タイミング基準をオフにする手段と、
前記スリープモードから受信モードに入り、受信モードでは、前記第二タイミング基準をオンにする手段と、
前記受信モードで、受信マルチパス信号の第二チャネルプロファイルを決定する手段と、
前記第一チャネルプロファイルを前記第二チャネルプロファイルに適合させることにより得られる最良適合から、タイミングオフセット信号を引き出す手段と、
前記引き出されたタイミングオフセット信号に基づいて、前記マスタタイマを再同期する手段と、
を備えることを特徴とするセルラー通信システム。 - 請求項7記載のセルラー通信システムにおいて、前記通信デバイスは、前記適合を行う平均2乗誤差適合手段を備えることを特徴とするセルラー通信システム。
- 請求項8記載のセルラー通信システムにおいて、前記平均2乗誤差適合方法は、前記第二チャネルプロファイルのレプリカを前記第一チャネルプロファイルに適合するよう設けられており、前記レプリカは、前記セルラー通信システムにおける受信タイムスロットのほんの一部分間にタイムシフトするような、前記第二チャネルプロファイルのタイムシフトバージョンであることを特徴とするセルラー通信システム。
- セルを網羅する無線ベースステーションを持つ複数のセルを有するセルラー通信システムにおいて、使用される通信デバイスであって、前記通信デバイスは、前記ベースステーションの1つと通信するよう構成されており、前記通信デバイスは、
前記無線ベースステーションの1つの第一タイミング基準に関連して、前記通信デバイスの内部タイミングを制御するマスタタイマと、
前記マスタタイマを前記第一タイミング基準に初期同期させる手段と、
前記初期同期に関連して、受信マルチパス信号の第一チャネルプロファイルを決定および蓄積する手段と、
前記初期同期後にスリープモードに入り、スリープモードでは、マスタタイマを制御する第二タイミング基準をオフにする手段と、
前記スリープモードから受信モードに入り、受信モードでは、前記第二タイミング基準をオンにする手段と、
前記受信モードで、受信マルチパス信号の第二チャネルプロファイルを決定する手段と、
前記第一チャネルプロファイルを前記第二チャネルプロファイルに適合させることにより得られる最良適合から、タイミングオフセット信号を引き出す手段と、
前記引き出されたタイミングオフセット信号に基づいて、前記マスタタイマを再同期する手段と、
を備えることを特徴とする通信システム。 - 請求項10記載の通信デバイスにおいて、前記通信デバイスは、前記適合を行う平均2乗誤差適合手段を備えることを特徴とする通信デバイス。
- 請求項11記載の通信デバイスにおいて、前記平均2乗誤差適合方法は、前記第二チャネルプロファイルのレプリカを前記第一チャネルプロファイルに適合するよう設けられており、前記レプリカは、前記セルラー通信システムにおける受信タイムスロットのほんの一部分間にタイムシフトするような、前記第二チャネルプロファイルのタイムシフトバージョンであることを特徴とする通信デバイス。
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