JP2006516856A - ワイヤレス通信システムにおける初期セルサーチ - Google Patents

Abstract

初期セルサーチを実行する方法及びシステムを開示する。ピークＰＳＣのロケーション（すなわち、チップオフセットまたはチップロケーション）を検出するため、STEP-1（２０８）の処理を実行する。ｔ_offsetおよびコードグループを獲得するため、STEP-2（２１０）の処理を実行する。初期セルサーチを実行しているＷＴＲＵが同期できる、ベースステーションのミッドアンブルを、検出するため、STEP-3（２１２）の処理を実行する。

Description

本発明は、ＷＴＲＵ（wireless transmit/receive unit）のベースステーションと同期することに関する。特に、本発明は、改良された初期セルサーチプロセスに関する。

ワイヤレステレコミュニケーションシステムは、当技術分野において周知である。ワイヤレスシステムとグローバルに接続するため、標準が開発され、インプリメントされている。広く使用されている現行の標準として、１つにはＧＳＭ（Global System for Mobile Telecommunications）が知られている。これは、いわゆる２Ｇ（second generation mobile radio system standard）とみなされているが、そのリビジョン（２．５Ｇ）も出ている。ＧＰＲＳ及びＥＤＧＥは、（２Ｇ）ＧＳＭネットワークに比べて、さらに高速のデータサービスを提供する２．５Ｇ技術の例である。これら標準は、それぞれ、さらにフィーチャ及びエンハンスメントを拡充して前の標準を改良することを追及したものである。ＥＴＳＩ ＳＭＧ（European Telecommunications Standard Institute-Special Mobile Group）は、１９９８年１月、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications Systems）と呼ばれる３Ｇ（third generation）無線システムのための無線アクセススキームに合意した。さらにこのＵＭＴＳ標準をインプリメントするため、１９９８年１２月に、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）が組織された。３ＧＰＰは、引き続き共通３Ｇモバイル無線標準に取り組む。

現行の３ＧＰＰ仕様に従った一般的なＵＭＴＳシステムアーキテクチャを、図１Ａに示す。このＵＭＴＳネットワークアーキテクチャには、Ｉｕとして知られるインタフェースを介してＵＴＲＡＮ（UMTS Terrestrial Radio Access Network）と相互接続されたＣＮ（core network）が含まれる。このＩｕは、入手可能な現行の３ＧＰＰ仕様ドキュメントに詳細に定義されている。ＵＴＲＡＮは、複数のＷＴＲＵ（wireless transmit receive unit）を通じて、ユーザ（３ＧＰＰにおいてはＵＥ（user equipment）として知られる）に、Ｕｕとして知られる無線インタフェースで、ワイヤレステレコミュニケーションサービスを提供するように構成されている。このＵＴＲＡＮは、１つ又は複数のＲＮＣ（radio network controller）とベースステーションとを有する。これらベースステーションは、３ＧＰＰにおいてはノードＢとして知られるものであり、ＵＥとのワイヤレス通信の地理的カバレージを集合的に提供するものである。１つ又は複数のノードＢは、３ＧＰＰにおいてＩｕｂとして知られるインタフェースを介して、各ＲＮＣに接続される。このＵＴＲＡＮは、異なるＲＮＣに接続されたノードＢのいくつかのグループを有することができる。図１Ａには、２つのグループを示す。ＵＴＲＡＮにおいて、２つ以上のＲＮＣが提供されている場合には、インタＩｕｒ（inter-RNC）通信がＩｕｒインタフェースを介して行われる。

ネットワークコンポーネント外の通信は、Ｕｕインタフェースを介して、ユーザレベルでは、ノードＢによって行われ、また、ネットワークレベルでは、種々のＣＮを外部システムに接続して、ＣＮによって行われる。

一般に、ベースステーション、例えばノードＢの主な機能は、そのベースステーションのネットワークとＷＴＲＵとの間に無線接続を提供することである。典型的には、ベースステーションは、非接続ＷＴＲＵをベースステーションのタイミングと同期させることができる共通チャネル信号を、発行する。３ＧＰＰにおいては、ノードＢはＵＥと物理無線接続を行う。ノードＢは、Ｕｕインタフェースを介してノードＢによって送信されたワイヤレス信号を制御するＲＮＣから、Ｉｕｂインタフェースを介して信号を受信する。

ＣＮは、情報を、正しいデスティネーションにルーティングする責任を負う。例えば、このＣＮは、ＵＥからのボイス（voice）トラフィックであって、ＵＭＴＳが複数のノードＢのうちの１つを介して受信したボイストラフィックを、ＰＳＴＮ（public switched telephone network）に、ルーティングすることができ、あるいは、the Internetをデスティネーションとするパケットデータをルーティングすることができる。３ＧＰＰにおいては、このＣＮは、次の６つの主要コンポーネント、すなわち、１）サービングＧＰＲＳ（serving General Packet Radio Service）サポートノードと、２）ゲートウェイＧＰＲＳサポートノードと、３）境界ゲートウェイと、４）ビジタ（visitor）ロケーションレジスタと、５）モバイルサービス交換センタと、６）ゲートウェイモバイルサービス交換センタと、を有する。このサービングＧＰＲＳサポートノードは、パケット交換ドメイン、例えばthe Internetにアクセスする。このゲートウェイＧＰＲＳサポートノードは、他のネットワークに接続するためのゲートウェイノードである。他のオペレータのネットワーク又はthe Internetへのデータトラフィックは、全て、このゲートウェイＧＰＲＳサポートノードを通過する。この境界ゲートウェイは、ネットワーク外からの侵入者がネットワーク領域内のサブスクライバに対して攻撃するのを防止するためのファイアウォールとしてアクト（act）する。このビジタロケーションレジスタは、現在サービスを提供しているネットワークが、サービス提供に必要なサブスクライバデータを「コピー」したものである。この情報は、初めは、モバイルサブスクライバを管理するデータベースから来たものである。このモバイルサービス交換センタは、ＵＭＴＳ端末からネットワークへの「回線交換」接続を担当している。このゲートウェイモバイルサービス交換センタは、サブスクライバの現在のロケーションに基づいて必要とされるルーティング機能をインプリメントしている。ゲートウェイモバイルサービスは、サブスクライバにより外部ネットワークから行われる接続要求を受信し管理する。

これらＲＮＣは、一般に、このＵＴＲＡＮの内部機能を制御する。これらＲＮＣは、ノードＢとのＵｕインタフェース接続によるローカルコンポーネントと、外部システム、例えば国内ＵＭＴＳにおけるセルフォーンから行われる海外通話と、このＣＮと、の接続による外部サービスコンポーネントと、を有する通信に対して、仲介サービスも提供する。

典型的には、ＲＮＣの海外における複数のベースステーションは、ノードＢによりサービスされるワイヤレス無線サービスカバレッジの地理的エリア内の無線リソースを管理し、しかも、Ｕｕインタフェースの物理無線リソースを制御する。３ＧＰＰにおいては、ＲＮＣのＩｕインタフェースは、このＣＮに対して２つの接続を提供する。一方は、パケット交換ドメインへの接続であり、他方は、回線交換ドメインへの接続である。ＲＮＣの他の重要な機能には、秘匿性と、インテグリティの保護と、が含まれる。

通信システム、例えば、３ＧＰＰのＴＤＤ（time division duplex）やＦＤＤ（frequency division duplex）においては、可変レートデータの複数の共通チャネル及び個別チャネル（dedicated channel）が組み合わされて伝送される。このようなシステムの背景となる仕様データは、入手可能であり、引き続き開発されている。

初期セルサーチプロセスは、ＷＴＲＵをベースステーションに同期させるため、使用されている。このＷＴＲＵは、ＰＳＣＨ（physical synchronization channel）と呼ばれる共通ダウンリンクチャネルを介して、このプロシージャを遂行する。図１Ｂを見ると、このＰＳＣＨは、同じ、ＰＳＣ（primary synchronization code）と、複素変調された３つのＳＳＣ（secondary synchronization code）とが、グループ番号に基づいて、スロットｋの開始からｔ_offsetで、また、スロットｋ＋８の開始からｔ_offsetで、伝送される構造を有する。

これら３つの複素変調されたＳＳＣは、グループ番号ごとに、選択される。例として、１２８セルシステムにおいては、３２グループがある。各グループは、ＳＳＣの変調パターンが異なり、ＳＳＣのコード結合が異なる。４つの基本的なミッドアンブルコードが各コードグループに関連付けられる。その結果、１２８個の基本ミッドアンブルコードが存在する。所与の受信エリアにおいて、１つのグループが２つ以上のセルによって使用されることがないように、１２８システムの各セルがそれぞれ１つのグループに割り当てられる。

そこで、セルサーチ同期システムは、初期セルサーチプロセスを利用しているセルのスクランブルコードを判断する。一般的な初期セルサーチプロセスは、次の３つの主要プロセスを利用している。すなわち、STEP-1プロセスは、ＰＳＣを検出し、チップオフセットを判断する。STEP-2プロセスは、STEP-1で与えられた情報を使用し、ｔ_offsetとコードグループ番号とを検出する。STEP-3プロセスは、STEP-2プロセスで提供された情報を利用し、基本ミッドアンブルコードを検出する。ＷＴＲＵとベースステーションとの間の周波数オフセットを低減するため、スタートアップＡＦＣ（automatic frequency control）アルゴリズムが実行される、ことに注意されたい。

初期セルサーチは、現在では、ワイヤレス通信において実行されているが、初期セルサーチを実行するための改良された方法及びシステムに対するニーズがある。

本発明は、初期セルサーチを実行する方法及びシステムである。ＰＳＣ（primary synchronization code）のピークロケーション（すなわち、チップオフセットまたはチップロケーション）を検出するため、偶数サンプルおよび奇数サンプルに対してSTEP-1の処理が実行される。ｔ_offsetおよびコードグループを獲得するため、STEP-2の処理が実行される。初期セルサーチを実行しているＷＴＲＵの同期できる対象となるベースステーションのミッドアンブルを検出するため、STEP-3の処理が実行される。

本明細書では、ＷＴＲＵ（wireless transmit/receive unit）には、ＵＥ、モバイルステーション、固定又はモバイルサブスクライバユニット、ページャ、その他のデバイスであってワイヤレス環境においてオペレート可能なデバイスが含まれるが、これらに限定されるものではない。本明細書でいうベースステーションには、ノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント、その他のワイヤレス環境におけるインタフェースデバイスが含まれるが、これらに限定されるものではない。

図２は、ＩＣＳ（initial cell search）のブロック図２００を示す。初期セルサーチには、Ｒｘ−ＲＲＣ（receiver root raised cosine filter）によって、入力がチップレートの２倍のレートで供給される。典型的には、１フレームには３８４００チップがあるので、チップレートの２倍のレートで入力を受信すると、７６８００サンプルが提供される。これら７６８００サンプルは、２つのグループ、好ましくは、奇数（ODD）と偶数（EVEN）とに分けられる。偶数サンプルと奇数サンプルとは、図２に示すように、同一の処理ステップのシーケンスで処理される。

このシーケンスは次のSTEP-1〜STEP-3よりなる。STEP-1は、ＳＣＨ（synchronization channel）（すなわち、チップオフセット）のロケーションを判断するＰＳＣ（primary synchronization code）処理である。STEP-2は、コードグループ（すなわち、検出されたＰＳＣに対応するセルが対応しているセルのグループ）と、（コードグループに固有の）ｔ_offsetとSTEP-1で提供されたチップオフセットとに基づくタイムスロット同期と、を判断するＳＳＣ（secondary synchronization code）処理である。STEP-3は、検出されたＰＳＣに対応するセルのパラメータを判断するミッドアンブル処理である。初期セルサーチのSTEP-1〜STEP-3は、サンプルグループごとに特定の頻度で実行される。仮にこの特定の頻度で検出されなかった場合には、初期セルサーチが別の頻度で再び実行される。

これら３つのステップの処理をコーディネートするため、コントローラ２０２が用意されている。各ステップにあっては、ノイズ推定器２０４と、検出閾値及びフレームパラメータ（Ｎ、Ｗ、Ｔ）と、が提供される。任意のパラメータを指定することができるが、リセット前に蓄積されたフレームの数（Ｎ）と、ノイズ閾値（Ｔ）と、チップで表されるサーチウィンドウサイズ（Ｗ）と、を指定することが好ましい。ここで、STEP-1では、フレーム全体がサーチされるため、サーチウィンドウサイズ（Ｗ）を指定する必要がない、ことに留意されたい。Ｎ１は、STEP-1が実行されるフレームの数である。Ｎ１は、４であるのが好ましい。Ｎ２は、STEP-2が実行されるフレームの数である。Ｎ２は、８であるのが好ましい。Ｎ３は、STEP-3が実行されるフレームの数である。Ｎ３は、４であるのが好ましい。Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３は、フォールスアラーム率（false alarm rate）に基づき、それぞれ異なる閾値である。

STEP-3の処理による出力は、選択ブロック２０６に入力される。選択ブロック２０６においては、初期セルサーチの最終出力が生成される。STEP-3の処理による出力によって、初期セルサーチを実行しているＷＴＲＵの同期対象となるベースステーションが検出される。詳細に説明するに、これらの出力は、コードグループと、セルのパラメータと、ケース番号と、ケース２についてのスロットｋおよびｋ＋８の相対ロケーションと、ミッドアンブル相関値と、である。上述したように、ミッドアンブル処理（すなわち、STEP-3）は、偶数／奇数処理を有する。そこで、各ストリームにおいて、２つの相関結果が生成される。これらミッドアンブル相関値は、相関結果であって、ストリームごとに生成される。選択ブロック２０６は、これら２つのSTEP-3の出力から選択し、初期セルサーチの最終出力を提供する。選択ブロック２０６においては、偶数最大値又は奇数最大値のいずれかが選択される。得られた相関結果は、４つの異なる基本ミッドアンブルコードに属する。選択される最大値は、偶数結果および奇数結果のいずれかから決定されたものである。ひとたび偶数結果と奇数結果のいずれかが決定されると、対応する基本ミッドアンブルが決定される。最初の有効パス（すなわち、適正な時期に最初に閾値を超えたパス）が相関結果に基づいて決定される。詳細に説明すると、図２を見るに、初期セルサーチは、初期セルサーチコントローラ２０２へのコマンドにより開始される。初期セルサーチコントローラ２０２は、このコマンドを処理して、Step-1 Startコマンド信号を、STEP-1のブロック２０８とノイズ推定ブロック２０４とに送信する。STEP-1が正常終了した後、STEP-1のブロック２０８は、初期セルサーチコントローラに「成功／失敗」信号を送信する。「成功」信号が送信されると、初期セルサーチコントローラは、Step-2 Startコマンド信号をSTEP-2のブロック２１０に送信する。この送信時点において、STEP-1のブロック２０８は、入力信号の処理を停止する。他方「失敗」信号が送信されると、初期セルサーチコントローラは、ＩＣＳブロック２００外にその信号を中継し、その結果、入力信号が増幅され、及び／又は、キャリア周波数が変更される。STEP-2の処理が正常終了した後、STEP-2のブロック２１０によって「Done」信号が初期セルサーチコントローラ２０２に送信され、初期セルサーチコントローラ２０２は、Step-3 Startコマンド信号をSTEP-3のブロック２１２に送信する。同時に、STEP-2のブロック２１０は、その処理を停止する。STEP-3の処理が正常終了すると、最終選択プロセスが実行され、ＩＣＳの最終出力が生成され、これにより、ＩＣＳプロセスが正常終了する。

ここで、最終出力を選択する別の方法として、各ステップの後に、偶数出力と奇数出力を結合するが、残りのステップにおいては、これら２つの出力のうちのベター（better）な出力を選択する方法がある、ことに留意されたい。仮にSTEP-1のブロック２０８の後で、偶数処理パス又は奇数処理パスのいずれかが失敗した場合には、適正な失敗フラグが生成される。その後の処理は成功したパスで継続される。この場合、STEP-3の後に、このパスによって提供される結果が、選択ボックス２０６によって選択される。

図３は初期セルサーチを実行する方法３００を示す。方法３００は、ステップ３０２において、初期セルサーチの全てのステップ（すなわち、初期セルサーチのSTEP-1、STEP-2、及びSTEP-3）の初期化で開始する。次に、ステップ３０６において、好ましくは４つのフレームについて初期セルサーチのSTEP-1を実行する。もちろん、所望の任意の数のフレームについて実行することができる。前述したように、初期セルサーチのSTEP-1においては、ＷＴＲＵは最大電力のＰＳＣ相関ピークロケーションを探す。

ステップ３０８において、ＰＳＣが検出されたかどうかを判断する。ＰＳＣが検出された場合には、方法３００は、ステップ３１６に進む。ステップ３１６において、ＷＴＲＵとベースステーションの周波数との間にオフセットがあれば、それを好ましくは２ｋＨｚに低減するため、好ましくは２４フレームについてＡＦＣアルゴリズムを実行する。ステップ３１６からステップ３１２に進み、ステップ３１２において、８フレームについて初期セルサーチのSTEP-2を実行する。

ステップ３１２からステップ３１８に進み、ステップ３１８において、ＳＳＣが検出されたかどうかを判断する。検出されたと判断した場合には、４フレームについて初期セルサーチのSTEP-3を実行する（ステップ３２２）。前述したように、初期セルサーチのSTEP-3においては、スクランブルコードと一意のミッドアンブルベースステーション検出番号とを判断する。ステップ３２４において、初期セルサーチのSTEP-3を実行している間において、検出されたかどうかを判断する。検出されたと判断した場合には、方法３００はステップ３２６において終了する。他方検出されなかったと判断した場合には、ステップ３２８において、別の４フレームについてSTEP-3を実行する。ステップ３２２および３２８において、STEP-3は所望の任意の数（４フレームが好ましい）について実行することができる。検出されたと判断した場合には（ステップ３３０）、方法３００はステップ３２６において終了する。他方検出されなかったと判断した場合には、失敗であり、方法３００はステップ３２０において終了する。

再びステップ３０８及び３１８を見ると、STEP-1又はSTEP-2において検出されなかったと判断した場合には、方法３００はステップ３３２に進む。ステップ３３２において、ゲイン設定が残っているかどうかを判断する。ゲイン設定が残っていないと判断した場合には、失敗であり、方法３００はステップ３２０において終了する。他方ゲイン設定が残っていると判断した場合には、方法３００はステップ３３４に進み、ステップ３３４において、ＷＴＲＵのＡＧＣ（automatic gain controller）が次のゲイン設定値に設定される。ここに、ゲイン設定値とは、アナログ信号が、ＡＤ（analog-to-digital）変換器に入力される前に、増幅される量のことである。典型的には、４つのゲイン設定値があり、典型的には、最初に使用されるゲイン設定値が最大のものである。そこで、ステップ３３４においては、ＡＧＣは、好ましくは、次の最も低いゲイン設定値に設定される。ひとたびこのＡＧＣが次のゲイン設定値に設定されると、方法３００はステップ３０６に進み、上述したステップを継続する。

図４は初期セルサーチのSTEP-1の構成図４００を示す。STEP-1の目的は、ＷＴＲＵにより検出されたサンプルに相当するフレームにおいて最強のパスを見つけ、しかも、その最強パスのチップオフセット（すなわち、ロケーション）を判断する、ことにある。上述したように、入力信号が、チップレートの２倍のレートでサンプリングされ、スパッタ４０２によって分割されるか、デマルチプレクシングされ、これにより偶数サンプルおよび奇数サンプルが生成される。

ひとたび、サンプリングされた信号がスパッタ４０２によって分割されると、偶数サンプルおよび奇数サンプルは、ＨＧＣ（Hierarchical Golay Correlators）４０４、４０６に渡される。サンプルセットは、それぞれ同様にして処理されるので、説明を簡単にするため、ここでは偶数サンプルの処理について説明する。ＨＧＣ４０４は、ＰＳＣシーケンスに対して効率的なマッチフィルタ（efficient match filter）と同様のものである。ＨＧＣ４０４は、連続するチップロケーションにおいて、受信信号とＰＳＣとの間の相関をとる。ＰＳＣ全体がＨＧＣ４０４中にあるとき、ピークが生じる。このピークは、あらゆるフレームにおいて同じロケーションに生じる。これは、ＰＳＣが、あらゆるフレーム内の同じロケーションで伝送されるからである。もちろん、ケース２においては、ＰＳＣのロケーションが２つある。

そこで、ＰＳＣをＨＧＣ内に通過させることによって、ＰＳＣの最後のチップでピークが生じる。そこで、ＰＳＣの開始を検出するには、ピークロケーションから２５５チップを減算する。そうすると、ＰＳＣの長さが２５６チップであるから、ＰＳＣシーケンスの開始のロケーションが得られることになる。ここで、ＨＧＣ４０４の出力は、絶対値変換ブロック４０６に入力される複素数出力である。ブロック４０６においては、複素数をマグニチュード（magnitude）に変換する方法を使用することができる、ことに注意されたい。ブロック４０６の出力は、ＨＧＣ４０４からの出力である複素数のマグニチュードである。ブロック４０６によって提供されるマグニチュードは、８チップ遅延を行う遅延ブロック４０８に入力される。この遅延により、ＨＧＣ４０４はノイズ閾値推定器４１８とアラインする。これは必須のことである。というのは、図４に示すように、ＨＧＣ４０４の出力が、結局、（ＨＧＣ４０４の値の約８チップ後に来る）ノイズの推定値で除算されるので、これら２つの値を時間的にアラインする必要があるからである。

８チップ遅延ブロック４０８の出力は、アキュムレータ４１０に入力される。説明上、ケース１の場合について説明すると、フレームごとに１つのＰＳＣが存在する。そして、フレームごとに、スロットｋにおいて、１つのピークがある。このアキュムレータにはマグニチュードがアキュムレートされるから、ひとたび最初のフレームが渡されると、１つのポイントが、当該フレームにおける特定のロケーションにピーク値を有する。このピーク値は、その後のフレームにおいても同じロケーションで繰り返される。アキュムレータ４１０は、１エントリごとに、ポイントを加算する。そうすると、ノイズどうしは信号ほど速く加算できないから、ピークの全てのサム（sum）がとられ、ノイズに対する耐性が得られる。これは、４フレームについて実行するのが好ましい。４フレームについて、３８４００ポイント（すなわち、３８４００チップのフレーム全体について充分なポイント）を有するバッファ４１２と、フレーム遅延ブロック４１４と、によりサムがとられる。出力Ｘ_eは３８４００ポイントの長さを有するベクトルであり、このベクトルの各ポイントは、４つの異なるフレームの各ポイントにおけるマグニチュードのサムをとったものである。そこで、Ｘ_eは、一般的なＳＮＲにおける各チップの信号値となる。

図４においてＹとして示したノイズ値を得るため、各チップのノイズ推定値（すなわち、Ｙ）が、ノイズ閾値推定器４１８によって提供される。各チップにおいてＳＮＲを得るため、除算器４１６において、Ｘ_eをＹで除算する。ここで、偶数または奇数のアキュムレータの値（すなわち、Ｘ）が閾値（Ｙ）よりも小さい場合においては、除算をせずに、単に、除算結果としてゼロを入力することができる、ことに留意されたい。各チップのＳＮＲは、比偶数バッファ４２０に入力される。この比偶数バッファ４２０は、３８４００ポイントを有するので、フレームの全てのチップを保持することができる。もちろん、異なるフレーム長が使用される場合には、これを超えるポイント又はこれ未満のポイントを提供することができる。偶数サンプルと奇数サンプルの両方のうちの最大のＳＮＲを有するチップが、ＰＳＣのロケーションとして選択される。ここで、ピークロケーションがＰＳＣシーケンスの開始である場合には、これを、直接、STEP-2に入力することができる、ことに留意されたい。仮にピークロケーションがＰＳＣシーケンスの終了である場合には、ピークロケーションから２５５チップを減算して、ＰＳＣシーケンスの開始がSTEP-2に提供されるようにする。

STEP-1を要約するため、決定ブロック４２２を参照する。既に説明したように、偶数サンプルおよび奇数サンプルがSTEP-1に入力される。最大ＳＮＲを有するチップと、このチップに対応するインデックス（すなわち、最大ＳＮＲのあるチップロケーションである。ピークロケーションとも呼ばれる）が、全ての偶数サンプルおよび奇数サンプルの評価から判断される。そして、検出された最大ＳＮＲが特定の閾値を超えることを確認するため、チェックを実行する。仮に最大ＳＮＲが閾値を超える場合には、成功であり、フラグに１が設定される。そうでない場合には、フラグに０が設定される。そこで、STEP-1の出力は、STEP-1フラグと、チップオフセット（すなわち、ピークロケーション）と、であり、チップオフセットは、好ましくは、ＰＳＣシーケンスの開始である。上述したように、チップオフセットがＰＳＣシーケンスの終了に対応する場合には、STEP-2の開始前に、出力から２５５チップを減算する。

図５は初期セルサーチのSTEP-2の構成図５００を示す。スクランブルコードグループ番号とスロットの開始におけるｔ_offsetを得るため、初期セルサーチのSTEP-2が使用される。ＳＣＨ（synchronization channel）ロケーションを相関器５０２に入力する。このＳＣＨロケーションの入力がＰＳＣシーケンスの開始になるように、ＳＣＨロケーションがアラインされる。ＳＣＨは、ＰＳＣと３つのＳＳＣとから構成されており、４つのコード（ＰＳＣと３つのＳＳＣ）全てがあらゆるフレームにおいて同じチップに位置付けられているから、ＰＳＣシーケンスの開始を、ＳＣＨの開始として使用することができる。

相関器５０２への入力も、ＰＳＣに対応するチップサンプルの全てである。ここで、STEP-1でＰＳに対応するものとして検出されたチップロケーションは、STEP-2に入力できるように、メモリにセーブ（save）される、ことに留意されたい。そこで、サンプルがチップレートの２倍のレートで入力される場合には、５１２サンプルが相関器５０２に入力され、サンプルがチップレートで入力される場合には、２５６サンプルが相関器５０２に入力される。ここで、構成図５００を説明する目的で、２５６サンプルが相関器５０２に入力されるものと仮定する。

複数のＳＳＣが生成されると、このＰＳＣと、これら複数のＳＳＣとの間にある程度の直交性を得るため、エンベロープシーケンス（envelope sequence）がアダマール行列の列に供給される。このエンベロープは、STEP-2の残りの部分に進む前に、除去されなければならない。このエンベロープの除去は、相関器５０２により行われる。

ひとたび入力信号からエンベロープが除去されると、この入力信号は、相関器５０２からＦＨＴ（fast Hadamard transform）ブロック５０４に出力される。ＦＨＴブロック５０４によって、純粋なHadamard相関の複雑性が２５６×２５６行列から１６×１６行列に低減される。

ＦＨＴブロック５０４の出力は、STEP-1でＨＧＣによって提供されたピークＰＳＣの共役と、ブロック５０６において乗算される、のが好ましい。ピークＰＳＣの共役を得るため、２５６個のサンプルとＳＣＨロケーションとをＰＳＣ相関器／位相推定器５１８に入力し、ついで、ピークＰＳＣの共役をとる共役器５１６に入力する。ついで、ピークＰＳＣの共役にＦＨＴブロック５０４の出力を乗算する。上述したように、これが好ましい実施形態である。別の実施形態においては、ＰＳＣ相関器／位相推定器ブロック５１８によってＰＳＣの位相が推定され、推定された位相が複素数で表現される。ついで、ＰＳＣ相関器／位相推定器ブロック５１８の出力は、共役器５１６に入力され、この共役器５１６において、複素共役がとられ、複素乗算器５０６に入力され、この複素乗算器５０６において、上述したように、この複素共役が、ＦＨＴブロック５０４の出力と乗算される。

複素乗算器ブロック５０６の出力は、アキュムレータ・ストレージ・ブロック５０８に入力される。複素乗算器ブロック５０６においては、位相の不確実性が全て取り除かれる。これによって、複素乗算器ブロック５０６の出力が、アキュムレータ・ストレージ・ブロック５０８にコヒーレントにアキュムレートし格納することができる。ここで、複素数をマグニチュードに変換して格納した場合には、パフォーマンスが低下することになるが、さらに重要なことは、STEP-2の処理においては、情報が複素変調されたシーケンスで搬送されることから、グループ番号の検出が不可能になるところ、複素数をマグニチュードに変換して格納する代わりに、実数値の上に重ねて実数値を蓄積することができることになる。

アキュムレータ・ストレージ・ブロック５０８の出力は、コンピュテーションブロック５１０に入力され、このコンピュテーションブロック５１０において、この入力は、グループ番号と、ケース情報と、ｋまたはｋ＋８と、変調とに従って、マップされる。これらの値は、予め定めたルックアップテーブルから得られ、決定変数にマップされる。このマッピングは、STEP-1で得られた知識、すなわちピークロケーションがｋ又はｋ＋８であるかに関する知識、を使用して行われる。最適な決定変数が、ノイズ推定ブロック５１２によって提供されたノイズ推定値と、比較され、ｋのロケーションとコードグループとが判断される。ここで、ケース２においては、ロケーションがｋ＋８というロケーションになることができる、ことに留意されたい。ｋというロケーションと、コードグループとに加えて、ケース１又はケース２と、ＳＦＮ（system frame number）（すなわち、当該検出が奇数フレームまたは偶数フレームに基づいて行われたか否か）と、STEP-2の検出が行われたか否かと、を指定する表示も提供される。

図６は、初期セルサーチのSTEP-3の構成図６００を示す。再び、受信（incoming）通信信号が、チップレートの２倍のレートで、ＲＸ−ＲＲＣによって供給され、奇数サンプルと偶数サンプルとに分割される。偶数サンプルと奇数サンプルの処理は同一であるので、再び説明を簡単にするため、ここでは偶数サンプルについてのみ説明する。この時点で、スロットの開始とコードグループとが知られており、目標は、同期の対象とすべき特定のセルを検出することにある。このコードグループは、４つの基本ミッドアンブルに関連付けられており、これら基本ミッドアンブルは、それぞれ、２つのミッドアンブルＭ１およびＭ２に関連付けられている。そこで、ミッドアンブルＭ１およびＭ２のセットに対して、それぞれ、１つの相関器が用意されている。すなわち、第１のミッドアンブルセットには、相関器０ ６０２が用意され、第２のミッドアンブルセットには、相関器１ ６０４が用意され、第３のミッドアンブルセットには、相関器２ ６０６が用意され、第４のミッドアンブルセットには、相関器３ ６０８が用意されている。説明するに、各相関器は、特定のベースステーション（又は、セル）に関係しており、その目標は、同期の対象となるベスト（best）のベースステーションを選択することにある。ここで、ベースステーションの各アンテナが、異なるミッドアンブルを使用できるようにするため、送信ダイバーシティが使用される、ことに留意されたい。また、同時に伝送されるミッドアンブルＭ１およびＭ２は、純粋に同期を目的としたものであり、トラフィックのために使用されるものではない、ことにも留意されたい。

STEP-1におけるように、ミッドアンブルが完全に相関器内にある場合に、ピークが生じる。Ｍ２相関器においては、５７チップの遅延が生じるから、Ｍ１とＭ２が重なるようにアラインされ、２つのピークとサムがとられる。これらピークのサムがとられるときは、相関器を交番させるのが好ましい。そこで、STEP-2で得られたＳＦＮ値を使用することが重要である。例えば、バッファ６１８に関しては、ＳＦＮが０である場合に、相関器０ ６０２の出力がバッファ６１８に入力される。ＳＦＮが１の場合には、相関器１ ６０４の出力がバッファ６１８に入力される。これにより、ピークは混合されずに重ね合わされることが保証され、ミッドアンブルの交番が保証される。しかし、仮に各フレームにおいて同じミッドアンブルが生成された場合には、交番する必要はない。

バッファサイズが１００ポイントであるとの仮定の下に、偶数処理のために４００ポイント、奇数処理のために４００ポイント、全部で８００ポイントについて、マグニチュードが提供される。そこで、決定ブロック６２６では、これら８００ポイントから、最大マグニチュードを有するポイントが選択される。ついで、この決定ブロックにおいては、どのバッファ（すなわち、アキュムレータ）が最大マグニチュードを有するポイントを生成したかが判断される、のが同様に好ましい。ひとたびこのバッファが識別されと、ＳＦＮを使用して、最大マグニチュードの生じた相関器が検出される。例えば、相関器０ ６０２が検出された場合には、相関器０ ６０２に対応するセルのパラメータ（すなわち、セル検出）がセルパラメータ出力として供給される。セル識別によって、識別されたセルのスクランブルコードが供給される。識別されたミッドアンブルの信号強度とノイズ推定値との比較結果に基づいて、ＦＩＲＭの指示を提供することができる。すなわち、ノイズ推定値に対して信号強度が充分である場合においては、ＦＩＲＭの指示が提供される。オフセットに関しては、提供されるオフセットがチャネルレスポンスの開始のロケーションである、ことが好ましい。チャネルレスポンスの開始を検出することによって、初期セルサーチを実行しているＷＴＲＵは、検出したセルのビーコンの読み取りを開始すべき時を知り、ついで、そのセルに同期して通信を開始することができる。

ここで、決定ブロック、相関器、共役器、除算器等は、図示したが、ＷＴＲＵ内には、適用可能で適正な処理手段が存在する、ことに留意されたい。これら処理手段は、所望の任意の数のプロセッサとすることができる。

ここで、本発明を、任意のタイプのＴＤＤ技術を使用した任意のタイプのワイヤレス通信システムに、所望通りにインプリメントできる、ことに留意することが重要である。例として、本発明は、ＵＭＴＳ−ＴＤＤ、ＴＤＳＣＤＭＡその他のタイプのワイヤレス通信システムにインプリメントすることができる。さらに、本発明を、種々の実施形態において説明したが、これらが特許請求の範囲を逸脱しないことは、当業者にとって明らかである。

典型的なワイヤレス通信システムの図である。 ＰＳＣＨを示す図である。 初期セルサーチの構成図である。 初期セルサーチの論理図である。 初期セルサーチのSTEP-1の構成図である。 初期セルサーチのSTEP-2の構成図である。 初期セルサーチのSTEP-3の構成図である。

Claims (16)

1. 各ベースステーションが、システムタイムフレームの選択された部分において予め定めたチップレートでＳＣＨ（synchronization channel）識別信号を送信するワイヤレスシステムにおいて、前記ベースステーションと通信するように構成されたＷＴＲＵ（wireless transmit/receive unit）のワイヤレス通信を開始する方法であって、
   少なくとも１つのＳＣＨ信号を含むワイヤレス信号を受信するステップと、
   前記チップレートの２倍のレートでサンプリングされた複数のチップサンプルに基づいた電力閾値を使用して、この受信したＳＣＨ信号を識別するステップと、
   復号するため、識別されたＳＣＨ信号を選択するステップと、
   信号と、フレーム中のチップのトータルの数未満の予め定めた数のチップを使用してコンピューティングされたノイズと、の比であるＳＮＲ（signal to noise ratio）が最大のチップロケーションを識別して、前記ＳＣＨ信号の開始を判断することにより、システムタイムフレームタイミングと、ベースステーションのアイデンティティと、を判断するため、この選択されたＳＣＨ信号を復号するステップと
   を備えたことを特徴とする方法。
2. 請求項１において、前記ＳＣＨ信号は、システムタイムフレームの予め定めたタイムスロットで送信され、
   前記ＳＣＨ信号は、予め定めたチップオフセットの前記タイムスロットにおいて送信されるＰＳＣ（primary synchronization code）を含み、
   前記復号するステップは、前記選択されたＳＣＨ信号が送信されるｔ_offsetを判断するステップを含む
   ことを特徴とする方法。
3. 請求項２において、最大電力を有するＰＳＣは、４つのフレームにおいてピークＰＳＣのサムをとり、前記サムをとった電力を、推定されたノイズ値で除算し、フレーム中の各チップのＳＮＲを得ることにより、識別されることを特徴とする方法。
4. 請求項２において、前記ＳＮＲが最大のチップを選択して、ＰＳＣシーケンスのロケーションを獲得することを特徴とする方法。
5. 請求項４において、前記ＰＳＣシーケンスのロケーションは、前記ＰＳＣが開始するチップロケーションを識別するために調整されることを特徴とする方法。
6. 請求項３において、前記除算するステップは、前記ＳＣＨ信号値が前記電力閾値未満である場合には、インプリメントされないことを特徴とする方法。
7. 請求項１において、前記ＰＳＣシーケンスのチップロケーションが偶数サンプル又は奇数サンプルから導出されたか否かを識別するステップであり、前記ＰＳＣシーケンスが、ワイヤレス通信信号を前記チップレートの２倍のレートで処理することにより識別されるステップをさらに含むことを特徴とする方法。
8. 予め定めたチップレートでシステムの選択されたタイムスロットで送信されたＳＣＨ（synchronization channel）信号を、前記チップレートの２倍のレートでサンプリングされた受信通信信号を使用して検出する方法であって、
   最大の電力値を有するチップオフセットをタイムフレーム内から識別するステップと、
   前記チップロケーションを、前記ワイヤレス通信信号を前記チップレートの２倍のレートで処理して、識別した場合に、前記チップオフセットが偶数サンプルから導出されたか、奇数サンプルから導出されたかを判断するステップと、
   前記最大電力値が、予め定めた閾値を超えるか否か判断するステップと、
   前記最大電力値が前記予め定めた閾値を超える場合に、前記チップオフセットを、前記ＳＣＨの開始に対応するように出力するステップと
   を備えたことを特徴とする方法。
9. ＷＴＲＵ（wireless transmit/receive unit）が通信するために同期をとることができるベースステーションを含むことができる予め定めた数のベースステーションを表すコードグループを識別する方法であって、
   フレーム内のチップオフセットを第１の相関器に入力するステップと、
   ＰＳＣ（primary synchronization code）が検出される複数のチップサンプルを前記第１の相関器に入力するステップと、
   ピークＰＳＣを第２の相関器に入力し、前記ＰＳＣの複素共役をとるステップと、
   前記第１の相関器に入力されたチップで伝送されている信号のマグニチュードを獲得するため、前記第１の相関器の出力に前記ＰＳＣの複素共役を乗算するステップと、
   ４つのフレームにおいてマグニチュードのサムをとるステップと、
   予め定めた決定変数セットを考慮してこのサムをとった信号を評価するステップと、
   ケース番号と、コードグループと、タイムスロットのロケーションと、システムフレーム番号とを、前記評価とノイズ推定値とに基づいて、判断するステップと
   を備えたことを特徴とする方法。
10. 請求項９において、前記第１の相関器の出力に、前に識別されたＰＳＣの位相の推定値の複素共役を乗算することを特徴とする方法。
11. 請求項９において、前記第１の相関器に２５６サンプルが入力されることを特徴とする方法。
12. 請求項９において、前記第１の相関器に５１２サンプルが入力されることを特徴とする方法。
13. ＷＴＲＵ（wireless transmit/receive unit）が同期をとることができるベースステーションを、予め判断されたＰＳＣとコードグループとに基づいて識別する方法であって、
    予め識別されたコードグループであって、複数のミッドアンブルを含むコードグループに属する基本ミッドアンブルと関連付けられた２つのミッドアンブルを識別するステップと、
    相関器の数が前記識別されたコードグループ中のミッドアンブルの数に一致する場合に、ミッドアンブルセットをそれぞれ多くの相関器に入力するステップと、
    各ミッドアンブルの信号値を予め定めた数のフレーム上に蓄積するステップと、
    蓄積された信号のうち最大信号を有するミッドアンブルを選択するステップと
    を備えたことを特徴とする方法。
14. 請求項１３において、前記信号値を蓄積する前に、基本ミッドアンブルに関連付けられた前記２つのミッドアンブルの一方に、５７チップの遅延が与えられることを特徴とする方法。
15. 請求項１４において、単一の相関器からのミッドアンブルの蓄積を避けるため、相関器を交番させて２つのミッドアンブルが蓄積されることを特徴とする方法。
16. 各ベースステーションが、システムタイムフレームの選択された部分において、識別されたＳＣＨ（synchronization channel）を送信する場合に、ワイヤレスシステムのベースステーションと通信するように構成されたＷＴＲＵ（wireless transmit/receive unit）であって、
    少なくとも１つのＳＣＨ信号を含むワイヤレス信号を受信するように構成された受信機と、
    前記チップレートの２倍のレートでサンプリングされた複数のチップサンプルに基づいた電力閾値を使用して、受信したＳＣＨ信号を識別するように構成された少なくとも１つの相関器と、
    復号するため、識別されたＳＣＨ信号を選択するプロセッサと、
    信号と、フレーム中のチップのトータルの数未満の予め定めた数のチップを使用してコンピューティングされたノイズと、の比であるＳＮＲ（signal to noise ratio）が最大のチップロケーションを識別して、前記ＳＣＨ信号の開始を判断することにより、システムタイムフレームタイミングと、ベースステーションのアイデンティティと、を判断するため、この選択されたＳＣＨ信号を復号するプロセッサと
    を備えたことを特徴とするＷＴＲＵ。
    

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