JP2005510938A - セルサーチ中に一次同期コードと二次同期コードを使用するシステム、および、方法 - Google Patents

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Abstract

改善されたセルサーチのシステムおよび方法は、そのシステムのすべてのノードBに対するコメントであり、一組の二次同期コードの位置を示すために使用される一次同期コード(22)を有するサブフレーム(図2)を含む。これは、セルサーチ手順を大幅に簡素化し、セルサーチ性能を改善する。一実施形態では、一次同期コード(22)はPCCPCH(12)で送信され、二次同期コードはDwPTS(14)タイムスロットで送信される。

Description

本発明は、無線通信の分野に関し、詳細には、時分割複信(TDD)システムのノードBでのセルサーチに関する。
TDDシステムのノードBでの現在のセルサーチは、ダウンリンク同期(sync(同期))タイムスロットの使用に基づいている。10ミリ秒のフレームは、それぞれが5ミリ秒の持続時間を有する2つのサブフレームを含んでいる。1つのフレーム内のどちらのサブフレームも同じ全体構造を有する。サブフレームはLCR TDDシステムにおける基本的な反復するアップリンク(UL)とダウンリンク(DL)の時間構造なので、「フレーム」の意味は原則的として低チップレート(LCR)TDDでは関連性が低い。
図1は、サブフレームの構造を示す。
サブフレームは、プライマリ共通制御物理チャネル(P−CCPCH)、ダウンリンクパイロットタイムスロット(DwPTS)、ガード期間(GP)、およびアップリンクパイロットタイムスロット(UpPTS)を含む。このサブフレーム内の第1のタイムスロットは、報知チャネル(BCH)を搬送する(DL)P−CCPCH用に常に使用されている。DwPTSフィールドは同期信号として使用され、後に64チップのDL同期コードの続く32チップのガード期間を含む。
TDD同期オペレーティングシステムではスクランブリングコードとミッドアンブル(midamble)コードの間に1対1の対応関係があるので、ユーザ信号はN個のスクランブリングコードのうちの1個によってスクランブルされ、N個のベーシックミッドアンブルコードのうちの1個はバーストでのチャネル推定用に使用される。通常、Nは128に等しい。さらに、L個のスクランブリングコードベーシックミッドアンブルはM個のコードグループのうちの1個に属する。Mは通常32であり、L=N/Mなので、この例ではL=4である。M個のコードグループのそれぞれはDwPTSフィールドの特定DL同期シーケンスによって示される。複数の隣接ノードBは異なるDL同期シーケンスをそれぞれのDwPTSフィールドで送る。
セルサーチのタスクは、モバイルまたは固定ユーザ機器(UE)がノードBとの通信を確立するためにノードBによって送信されたDL同期コードを識別することである。例えば、典型的なセルサーチは、5ミリ秒のサブフレームの6400チップの位置のそれぞれをシステムの32個の実現可能なDL同期シーケンスのそれぞれと相関させることによって32DL同期シーケンスのうちの1個を識別する必要がある。一度、特定のDL同期シーケンスが識別されると(また、P−CCPCHは、それぞれが特定のベーシックミッドアンブルコードに関連する4個のスクランブリングコードのうちの1個を使用していることが知られているので)、4個の可能性のうちのそれぞれはP−CCPCHを復調し、その内容の閾値および/またはCRCと照合することによってテストされる。
サブフレームのDwPTSフィールドに先行するDLタイムスロットおよびBCHインターリービング期間の開始においてP−CCPCHがあることは、DwPTSフィールドの4相位相偏移変調(QPSK)位相変調パターンによって示される。DL同期シーケンスは第1のタイムスロット(TS0)のミッドアンブル(m(1))に関して変調される。DL同期シーケンスの4個の連続した位相(4相位相として知られている)は、後続の4個のサブフレームにP−CCPCHがあることを示すために使用される。P−CCPCHがあることが示された場合は、さらに次の後続サブフレームがインターリービング期間の第1のサブフレームである。DL同期シーケンスの変調のためにQPSKが使用されるので、位相45°、135°、225°、および315°が使用される。異なる位相4重の合計数は、P−CCPCHごとに1個ずつの2個である(S1およびS2)。LCR TDDで、BCHは、通常、BCHデータ用に使用される同じタイムスロット(TS)の2個の拡散コードに対応する2個の物理チャネルにマップされている(すなわち、DwPTSフィールドに先行するDLタイムスロットのS1として知られているP−CCPCH1とS2として知られているP−CCPCH2)。LCR TDDの場合にこれらは実際には同じTSにある2個の物理チャネルを含むことができることが良く知られているとしても、これらは一般に「P−CCPCH」と総称される。4相は常に偶数のシステムフレーム番号((SFN mod 2)=0)から開始される。
表1は、位相4重とそれらの意味を示す。
Figure 2005510938
すべての64チップのDL同期シーケンスはQPSKシンボルを構成する。P−CCPCHのBCHは2個のフレーム(20ミリ秒)にわたってインターリーブされる。これら2個のフレームの4個の連続するサブフレームは、チェックすることのできるCRCで保護された1個のBCHセグメントを含んでいる。2個のフレーム内の4個のDL同期シーケンスは4個のQPSKシンボルを構成し、個々のQPSKシンボルはPCCPCHのミッドアンブルのようなある種の簡単に測定可能な参照と比較して個々に異なる位相オフセットを取る。完全なBCHセグメント(20ミリ秒のデータ)は、偶数のシステムフレーム番号(SFN)を有するフレームで開始することしかできない。フレーム番号nと番号n+1に含まれるDL同期シーケンス上のQPSK変調シーケンスS1がP−CCPCHの存在を示す場合、P−CCPCHはフレーム番号n+2とn+3に見つけることができる。さらに、このセグメントはフレーム番号n+2の第1のサブフレームで開始する。QPSK変調シーケンスは、UEがフレーム番号nとn+1のどのサブフレーム内に位置付けられるかを明白に決定することのできる方法で作成される。
現在、DL同期シーケンスは、多くの拡散利得は提供しない64チップだけの長さを有する。UEはセルボーダーで確実に同期することができない場合がしばしばあり、その結果、セルサーチ性能は比較的低品質になる。また、UEは、複数の隣接ノードBから時間的にオーバラップする比較的短いDL同期シーケンスを受信するが、これは複数の異なるノードBからのDL同期シーケンス間に重大な相互相関を生じ、さらに検出性能を劣化させる。
現在のセルサーチシステムの複雑性は非常に大きい。例えば、現在の32DL同期シーケンスは、相互相関が最適化される無作為に選んだシーケンスであると言われている。これらのそれぞれは完全な相関を必要とする(すなわち、64チップ長)。したがって、相関する6400チップの位置は、セルサーチのために5ミリ秒のサブフレームあたり6400×32×64=13,107,200動作を必要とする。これは面倒な処理要件である。
改善されたLCR TDDセルサーチのシステムおよび方法は、そのシステムのすべてのノードBに共通で、一組の二次同期コードの位置を示すために使用される一次同期コードを有するサブフレームを含む。これは、セルサーチ手順を大幅に簡素化し、セルサーチ性能を改善する。一実施形態では、一次同期コードはP−CCPCHで送信され、二次同期コードはDwPTSタイムスロットで送信される。
本発明を、全図面を通して類似の番号が類似の要素を示す各図面を参照して説明する。以下で詳細に説明するように、セルサーチプロセスの検出性能は、本システムのすべてのノードBに対して同じ一次同期コード(PSC)の導入によって改善される。
PSCは、各ノードBに一意の一組の二次同期コード(SSC)の位置を示す。SSCはDwPTSタイムスロットで送信されることが好ましく、現在の32DL同期コードと同一であってよい。
PSCがノードBに導入されると、検出の複雑性は低減される。好ましい実施形態では、このPSCは、相関の複雑性がO(L)ではなくO(2*log(L))の階層的Golayコードのような相関の複雑性が低減されたコードであってよい。
図2を参照すると、本発明によるサブフレーム10が示されている。サブフレーム10は、P−CCPCH12、DwPTS14、GP16、UpPTS18、および複数のデータタイムスロット20a〜20nを含む。本発明のこの実施形態によれば、P−CCPCH 12はPSC22を含む。これは図3にさらに詳細に示されている。PSC 22はSSCの位置を示すが、PSC相関ピークはSSCのある単一の正確な時刻を示さず、PSC 22に対するコードオフセットが幾つ存在するかに応じて可能性の数(16または32など)を示す。
図に示すように、P−CCPCH 12はガード期間を除く832チップ長のタイムスロットを含んでいる。PSCチップシーケンス{C0,C1,C2,C3....C831}は各P−CCPCHと同時に送信される。図4のトランスミッタ69に示すように、P−CCPCHの第1のタイムスロット(T0)に対応する時間間隔で、P−CCPCH1および2に対する拡散シーケンス70、72がPSCチップシーケンス64と共に送信される。これらのシーケンス70、72、74は、複合チップシーケンス78を生成するために加算器76によってチップ方向に追加される。コントローラ80は、適切なタイムスロット(T0)に複合シーケンス78を入れ、他のタイムスロットに適切な情報を入れる。トランスミッタ82は、すべてのタイムスロットにこの情報を含むデータストリームを送信する。
図5を参照すると、レシーバ90は、データストリーム検出器91とデータ回復装置92とを含む。データストリーム検出器91は、送信されたデータストリームを受信する。データ回復装置92は、さらなる処理のために転送される3個のチップシーケンス70、71、72の分離を含めてデータを回復する。
確実に送信信号を受信することができるために、レシーバは信号の特定量のエネルギーを検出する必要がある。エネルギーは電力と時刻期間の関数なので、レシーバに同量のエネルギーを送信するには、1)短期間に高電力の信号を送信する、または2)長期間に低電力の信号を送信する、という2つの基本的な選択肢がある。使用する拡散コードが長いほど拡散利得は高まるが、これはチャネルバリエーションに対する抵抗が大きいほどより有利であり、また使用する拡散信号が長いほどシステムの複数の他のノードBまたはUEに対して発生する干渉は減少する。本発明の好ましい実施形態により使用される832個のチップ長シーケンスは低電力、高拡散利得のシーケンスである。
衝突が発生した場合、PSCの相関ピークは場合によっては互いに相殺し合い、フェージングを生じるので、複数の隣接ノードBから送信されるPSCの衝突は回避されるべきである。PSCの長さが長いので(832チップ)、異なる複数のノードBからのPSCはその時間領域で識別することができる。
図6を参照すると、異なるセルの複数のノードBはベーシックPSCシーケンスを位相偏移することにより区別される。例えば、ノードB1に対してベースPSC 26シーケンスは{C0,C1,C2...C831}である。ノードB2に対するPSC 28は{C26...C831,C0,C1,C2...C25}であるが、これは26チップだけオフセットされていることを除いて、ノードB1に対するPSC 26と同じである。
本発明では832というPSC長を選んだが、これは上記の例に関する説明を簡略化するために選ばれたものであるということに留意されたい。アプリケーションおよびノードBの数に応じて、オフセットを増大または縮小させてより長いかまたはより短いPSC長を使用することができる。さらに、オフセットのサイズは決定的な重要性を有するものではなく、各ノードBに対して同じである必要もない。
一般にCDMAレシーバはチップクロック追跡用オーバーサンプリングとして知られる機能を実施するので、半チップのオフセットも可能である。2というオーバーサンプリングは、それらがチップ追跡のためにチップn、n+1/2、n+1、n+3/2、n+2、…で相関することを意味している。この関係は、システム内の異なるオフセット数を生じるためにPSCシーケンスの長さ全体がオフセット長により分割されるというものである。PSC長がオフセット長により均等に分割可能でない場合、そのオフセットのうちの1つを延長しても、短縮してもよい。したがって、ノードB2のPSC 28に対するシーケンスは{C26...C831,C0,C1,C2...C25}である。すなわち、複数の異なるノードBからのPSCシーケンスは、それらの相関ピークが時間的に連続して見えるので容易に区別される。等式1に示すように32セル(N=32)に対する分離のために十分な時間(またはチップ)が存在する。
チップ分離=(PSCチップ長)/N …(1)
この実施例では、PSCが832チップ長でありセル数が32である場合、26チップの分離となる。UEは、832チップのセグメントをスライドする際に定期的な相関を実行することによってPSCの検出を試みる。PSCは5ミリ秒ごとに見つけることができ、DwPTSのある場所の不確実性をN=32の可能性まで低減する。本発明のこの実施形態を使用することにより、従来技術のシステムで現在規定されているDwPTSは存続し、DwPTSの現在のN=32 DL同期シーケンスは二次同期コード(SSC)として動作する。
図7を参照すると、ノードB1に対する相関が実行され、832チップのスライディングウィンドウを使用してノードB2に対する相関が実行される。図5のこの実施例では、複数のノードBが1個の「タイムオフセット」により分離され、相関は26チップ間隔で発生する。当然ながら、複数の追加ノードは、図5の複数のノードB1および2に関して示した方法と同じ方法で時間領域で分離される。PSCは、簡素なDL同期シーケンスよりも10×log(832/64)=11.1dBだけ高い拡散利得を有する。その長さのため、現在の短期DL同期シーケンスの場合よりも相互相関問題の可能性は遥かに低くなる。
PSCに対する定期(すなわち、ラップアラウンド)相関を実行する必要があるので、PSCは確実に定期的に相関するよう設計することが好ましい。
当業者に理解されたいことは、本明細書ではパラメータNおよびMを具体的に特定の値で示しているが、これらは特定のアプリケーションに対して所望の通りに変更することができる。例えば、N=16は複数の隣接ノードBを分離するために十分であるべきだが、この値は所望の通りに上下させることができる。
本発明を使用すると、PSCに対する完全な相関は5ミリ秒期間あたり6400×832+32×32×64=5,324,800+65,535=5,390,335の動作となるが、これは現在実行されている5ミリ秒期間あたり13,107,200の動作よりも2.5分の1少ない。16〜32分の1だけ複雑性をさらに低減することのできる階層ベースのコードのような複雑性を低減したPSCを可能にして、本発明によるセルサーチ方法およびシステムに対する全体的な複雑性は5ミリ秒期間あたり171,000〜350,000の動作に低減することができる。
図8を参照すると、本発明の第2の実施形態のサブフレーム50が示されている。このサブフレーム50は、P−CCPCH 52、DwPTS 54、GP 56、UpDTS 58、および複数のデータタイムスロット60a〜60nを含む。この実施形態のサブフレーム50は、PSC 62を含むよう修正済みのDwPTS 54を含む。PSC 62は、この場合のPSCの方が短くなる(すなわち、64チップだけ)ことを除いて図4に示す方法と同様の方法でDwPTS 54に含まれる。次いでUEは、DwPTS 54でPSC 62とDL同期シーケンス(SSCとして)とを受信する。この実施形態のDwPT S54ではPSC 62に対して64チップしか使用可能ではないので、この実施形態は多少非効率的である。
以上、本発明を好ましい実施形態に関して説明したが、首記の特許請求の範囲にその概要を記載した本発明の範囲に含まれる他の変更形態は、当業者に明らかになろう。
サブフレームの構造を示す図である。 本発明の第1の実施形態によるサブフレームの構造を示す図である。 PSCチップシーケンスを含む長さ832チップのDL P−CCPCHタイムスロットを示す図である。 送信前にPSCシーケンスをP−CCPCHと結合するトランスミッタを示すブロック図である。 レシーバを示すブロック図である。 PSC検出のための2個のノードBを時間領域内で区別することを示す図である。 2個のノードBによって送信されるベーシックPSCシーケンスのUEによる相関を示す図である。 本発明の第2の実施形態によるサブフレームの構造を示す図である。

Claims (20)

  1. 複数のノードBを有するTDDシステムでセルサーチする方法であって、
    前記複数のノードBのすべてに共通した一次同期コード(PSC)をサーチし、これと同期するステップと、
    特定のノードBに一意の二次同期コード(SSC)を位置付けるためにPSCを使用するステップと、
    前記SSCに同期するステップと
    を具えたことを特徴とする方法。
  2. データは、プライマリ共通制御物理チャネル(P−CCPCH)およびダウンリンクパイロットタイムスロット(DwPTS)を含むサブフレーム内で送信され、
    PSCは、P−CCPCHで送信され、
    SSCは、DwPTSで送信されることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 前記PSCは、前記SSCの位置を示すことを特徴とする請求項2記載の方法。
  4. 複数のノードBを有するTDDシステムでセルサーチする方法であって、
    TDDシステムのすべてのノードBに共通した一次同期コード(PSC)をサーチするステップと、
    前記PSCが検出された際に前記PSCと同期するステップと、
    特定のノードBに一意の二次同期コード(SSC)に関してサーチパラメータの範囲を絞るために前記PSCを使用するステップと、
    前記SSCを検出するステップと、
    前記検出されたSSCと同期するステップと
    を具えたことを特徴とする方法。
  5. 前記PSCが第1のタイムスロットに位置付けられ、前記SSCが第2のタイムスロットに位置付けられることを特徴とする請求項4記載の方法。
  6. 前記PSCおよび前記SSCが同じタイムスロット内に位置付けられることを特徴とする請求項5記載の方法。
  7. データは、プライマリ共通制御物理チャネル(P−CCPCH)およびダウンリンクパイロットタイムスロット(DwPTS)を含むサブフレーム内で送信され、
    前記PSCは、前記P−CCPCHで送信され、
    前記SSCは、前記DwPTSで送信されることを特徴とする請求項4記載の方法。
  8. 前記PSCは、前記SSCの位置を示すことを特徴とする請求項7記載の方法。
  9. 無線時分割複信/符号分割多元接続(TDD/CDMA)形式を使用して通信するためのノードBであって、
    一次同期コード(PSC)を含むプライマリ共通制御物理チャネル(P−CCPCH)を生成し、前記PSCが後続SSCの位置を示す少なくとも1つの二次同期コード(SSC)を含むダウンリンクパイロットタイムスロット(DwPTS)を生成するためのジェネレータと、
    前記P−CCPCHと前記DwPTSとを適切なタイムスロットに入れ、データストリームを作成するためのタイムスロットコントローラと、
    前記データストリームを送信するためのトランスミッタと
    を具えたことを特徴とするノードB。
  10. 前記P−CCPCHは、第1のタイムスロット内に位置付けられ、
    前記DwPTSは、第2のタイムスロット内に位置付けられることを特徴とする請求項9記載のノードB。
  11. 無線時分割複信/符号分割多元接続(TDD/CDMA)形式を使用して通信するためのノードBであって、
    一次同期チャネル(PSC)を生成するためのジェネレータと、
    前記PSCに関連する二次同期チャネル(SSC)を生成するための第2のジェネレータと、
    データストリームを作成するために前記PSCを第1のタイムスロットに入れ、前記SSCを前記第1のタイムスロットの後に位置付けられる第2のタイムスロットに入れるためのコントローラと、
    前記データストリームを送信するためのトランスミッタと
    を具えたことを特徴とするノードB。
  12. 前記第1のタイムスロットがプライマリ共通制御物理チャネル(P−CCPCH)であることを特徴とする請求項11記載のノードB。
  13. 前記第2のタイムスロットがダウンリンクパイロットタイムスロット(DwPTS)であることを特徴とする請求項11記載のノードB。
  14. 無線時分割複信/符号分割多元接続(TDD/CDMA)形式を使用したセルサーチをサポートするユーザ機器(UE)であって、
    一次同期コードPSCと前記PSCに関連する二次同期コード(SSC)とを有するフィールドを含む受信したデータストリームを検出するための手段と、
    前記SSCを回復するためのデータ回復装置と
    を具えたことを特徴とするユーザ機器(UE)。
  15. 前記PSCは、前記SSCの位置を示すことを特徴とする請求項14記載のユーザ機器(UE)。
  16. 前記SSCは、前記PSCの後に続くことを特徴とする請求項15記載のユーザ機器(UE)。
  17. 前記PSCは、プライマリ共通制御物理チャネル(P−CCPCH)内に位置付けられることを特徴とする請求項14記載のユーザ機器(UE)。
  18. 前記SSCは、ダウンリンクパイロットタイムスロット(DwPTS)内に位置付けられることを特徴とする請求項14記載のユーザ機器(UE)。
  19. 無線時分割複信/符号分割多元接続(TDD/CDMA)形式を使用したセルサーチをサポートするユーザ機器(UE)であって、
    第2のコードの位置を示す第1のコードを有するフィールドを含んでいる受信したデータストリームを検出するためのデータストリーム検出器と、
    前記第1および第2のコードを処理するためのデータ回復装置と
    を具えたことを特徴とするユーザ機器(UE)。
  20. 複数の使用可能なタイムスロットから少なくとも1つのタイムスロットと、複数のコードから少なくとも1つのコードとを選択し、使用することによって無線時分割複信/符号分割多元接続(TDD/CDMA)形式を使用した通信をサポートするユーザ機器(UE)であって、
    一次同期コード(PSC)を含むプライマリ共通制御物理チャネル(P−CCPCH)と、前記PSCに関連する二次同期コード(SSC)を含むダウンリンクパイロットタイムスロット(DwPTS)とを含んでいる受信したデータストリームを検出するためのデータストリーム検出器と、
    前記PSCおよび前記SSCを処理するためのデータ回復装置と
    を具えたことを特徴とするユーザ機器(UE)。
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