JP2013236404A - Communication system synchronization method and system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a communication system synchronization method and a system.SOLUTION: The present invention relates to an uplink synchronization method between a first transceiver and a second transceiver in a multiuser cellular communication system. The method includes the steps of: transmitting a first signature sequence selected from a first signature sequence set from the second transceiver to the first transceiver; and in order to synchronize transmission between the second transceiver and the first transceiver, correlating in the first transceiver a received signal with at least one signature sequence among a second signature sequence set.

Description

本発明は、無線通信システムの分野に関し、特に、マルチユーザセルラー通信システムにおける基地局と移動端末装置とのアップリンク同期のための方法に関する。   The present invention relates to the field of wireless communication systems, and in particular, to a method for uplink synchronization between a base station and a mobile terminal device in a multi-user cellular communication system.

今日のほとんどの通信システムにおいて、正しいデータ伝送を確実にするために、基地局と移動端末装置との同期に関する特定の要件が、存在する。そのようなシステムの例が、UTRA(ユニバーサル地上無線接続)およびEvolved UTRAである。   In most of today's communication systems, there are specific requirements regarding the synchronization of base stations and mobile terminals to ensure correct data transmission. Examples of such systems are UTRA (Universal Terrestrial Radio Connection) and Evolved UTRA.

Evolved UTRAにおいて、SC-FDMA(シングルキャリア周波数分割多元接続)が、アップリンク通信に関する多元接続スキームとして使用されることが可能である。SC-FDMAの伝送スキームは、プリコーディングを伴うOFDMとして見られることが可能な、いわゆるDFT拡散OFDM(離散フーリエ変換拡散直交周波数領域多重化)である。マルチキャリア信号をもたらすOFDMが、高いPAPR(ピーク対平均比)を有するのに対して、DFTプリコーディングは、より低いPAPRを有するシングルキャリア信号を与える。低いPAPRは、有効範囲を広げ、移動体における電池の消耗を低減するのに役立つ。   In Evolved UTRA, SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) can be used as a multiple access scheme for uplink communications. The SC-FDMA transmission scheme is so-called DFT spread OFDM (discrete Fourier transform spread orthogonal frequency domain multiplexing), which can be seen as OFDM with precoding. OFDM resulting in a multi-carrier signal has a high PAPR (peak to average ratio), whereas DFT precoding gives a single carrier signal with a lower PAPR. Low PAPR helps to extend the effective range and reduce battery drain on the mobile.

DFT拡散OFDMにおいて、サイクリックプレフィックスを使用して、周波数領域における等化が達せられる。しかし、DFT拡散OFDM、ならびにOFDMにおける等化の成功の要件は、セル内のすべての移動端末装置から伝送される信号が、信号の遅延拡散に着信時刻の拡散を足したものがサイクリックプレフィックスの持続時間未満であるように、同期化されることである。したがって、それぞれの送信する移動端末装置が、データを送信できるにはまず、サイクリックプレフィックスの持続時間の数分の1以内にまで同期化されることが要求される。   In DFT spread OFDM, equalization in the frequency domain is achieved using a cyclic prefix. However, the requirement for successful DFT spread OFDM and equalization in OFDM is that the signal transmitted from all the mobile terminal devices in the cell is the cyclic prefix of the delay spread of the signal plus the spread of the arrival time. It is to be synchronized so that it is less than the duration. Accordingly, in order for each transmitting mobile terminal device to transmit data, it is first required to be synchronized to within a fraction of the cyclic prefix duration.

Evolved UTRAにおいて、同期は、アップリンクとダウンリンクの両方において実行される。同期の1つのステップ、ダウンリンク同期において、移動端末装置は、基地局の搬送波周波数およびフレームタイミングに同期化される(つまり、ロックされる)。しかし、この同期は、移動端末装置が基地局に対して様々な距離に位置している可能性があるので、基地局が移動端末装置からの信号を適切に受信することができることを保証するのに十分ではない。したがって、一般に、基地局と移動端末装置との間の距離が知られておらず、そのために往復時間が知られていないので、さらなる同期、アップリンク同期が必要とされる。   In Evolved UTRA, synchronization is performed in both uplink and downlink. In one step of synchronization, downlink synchronization, the mobile terminal is synchronized (ie, locked) to the base station carrier frequency and frame timing. However, this synchronization ensures that the base station can properly receive the signal from the mobile terminal device because the mobile terminal device may be located at various distances relative to the base station. Not enough. Therefore, in general, the distance between the base station and the mobile terminal device is not known, and therefore the round trip time is not known, so further synchronization and uplink synchronization are required.

Evolved UTRAにおいて、RACH(ランダムアクセスチャネル)が、移動端末装置のアップリンク同期をサポートする。Evolved UTRAにおけるRACHは、競合ベースであり、すなわち、セル内のいずれの移動端末装置も、RACHに割り当てられたリソース上で伝送することができる。したがって、いくつかの移動端末装置が、同期信号を同時に伝送しようと試みることが可能であり、基地局が異なる移動端末装置からの信号を区別し損なうというリスクを低減するため、シグネチャシーケンスのセットが提供され、各移動端末装置は、1つのシグネチャシーケンスをランダムに選択する。   In Evolved UTRA, RACH (Random Access Channel) supports uplink synchronization of mobile terminals. RACH in Evolved UTRA is contention based, that is, any mobile terminal in the cell can transmit on the resources allocated to RACH. Thus, a set of signature sequences can reduce the risk that several mobile terminals can attempt to transmit synchronization signals simultaneously and the base station fails to distinguish signals from different mobile terminals. Provided, each mobile terminal device randomly selects one signature sequence.

UTRAおよびEvolved UTRAにおいて、シフトレジスタによって生成されたバイナリ擬似ランダムシーケンスが16ビットアダマールシーケンスによって変調されて、これらのシグネチャシーケンスが生成される。多くの事例において、これらのシグネチャシーケンスは、良好な相関特性をもたらすものの、特に低いSIR値において、他の同時のシグネチャが存在する状態で特定のシグネチャを検出するのに、強化された検出能力の必要性が依然として存在する。   In UTRA and Evolved UTRA, the binary pseudo-random sequence generated by the shift register is modulated by a 16-bit Hadamard sequence to generate these signature sequences. In many cases, these signature sequences provide good correlation properties, but with enhanced detection capabilities to detect specific signatures in the presence of other simultaneous signatures, especially at low SIR values. There is still a need.

B.M. Popovic、"New Complex Space-Time Block Codes for Efficient Transmit Diversity"、IEEE 6th Int. Symp. on Spread-Spectrum Tech. & Appl(ISSSTA 2000)、NJ、USA、132〜136ページ、2000年9月B.M. Popovic, "New Complex Space-Time Block Codes for Efficient Transmit Diversity", IEEE 6th Int. Symp. On Spread-Spectrum Tech. & Appl (ISSSTA 2000), NJ, USA, pages 132-136, September 2000

本発明の目的は、特に低いSIR値において、いくつかの他の同時のシグネチャが存在する状態で、既知の従来技術と比べて、単一のシグネチャを検出するより高い能力を有する、マルチユーザセルラー通信システムにおけるアップリンク同期のための方法およびシステムを提供することである。   The object of the present invention is a multi-user cellular with a higher ability to detect a single signature compared to the known prior art, especially in the presence of several other simultaneous signatures, at low SIR values. A method and system for uplink synchronization in a communication system is provided.

本発明によれば、シグネチャシーケンスが、第2のトランシーバから第1のトランシーバに伝送され、前記シグネチャシーケンスは、第1のシグネチャシーケンスセットから選択され、受信された信号は、第2のトランシーバと第1のトランシーバとの間の伝送を同期させるために、第1のトランシーバにおいて少なくとも1つのシグネチャシーケンスと相関される。本発明は、シグネチャシーケンスが、少なくとも一部ゼロ相関区間を有するZadoff-Chuシーケンスから生成されることを特徴とする。前記シグネチャシーケンスは、シグネチャシーケンスのグループから選択されることが可能である。   According to the present invention, a signature sequence is transmitted from a second transceiver to a first transceiver, the signature sequence is selected from a first signature sequence set, and the received signal is transmitted between the second transceiver and the second transceiver. Correlated with at least one signature sequence in the first transceiver to synchronize transmissions to and from one transceiver. The invention is characterized in that the signature sequence is generated from a Zadoff-Chu sequence having at least a partly zero correlation interval. The signature sequence can be selected from a group of signature sequences.

こうすることは、正確なタイミング推定を可能にするための良好な自己相関特性、異なると共に同時に存在する、或る程度同期化されたシグネチャシーケンスの正確なタイミング推定を可能にする良好な相互相関特性、および小さいピーク対平均電力比などの、従来技術のシグネチャシーケンスの好ましい特徴を保つことに加えて、同時に発生し、同時に存在するシグネチャシーケンスに関して、ゼロの相互相関、または実質的にゼロの相互相関が達せられ、これにより、特定のシグネチャシーケンスの検出確率が、シーケンスが互いに容易に区別されるので、実質的に向上する。向上した検出確率は、複数の同時に伝送されたシグネチャシーケンスを有する状況において、検出の失敗によって行われなければならない再送の回数が、より少なくなるというさらなる利点を有し、したがって、システムリソースが、より効率的に使用される。さらに、ネットワークへの迅速なアクセスを得ること、および高い電力を使用してデータを迅速に伝送することができることが、ますます重要になっている。この向上した検出能力は、データを伝送することを望む特定の移動端末装置の、より迅速な検出を可能にし、これにより、IPプロトコルとの相互運用性も円滑になる。   This allows for good autocorrelation characteristics to allow accurate timing estimation, good cross-correlation characteristics that allow accurate timing estimation of different and simultaneously present signature sequences In addition to preserving favorable characteristics of prior art signature sequences, such as small peak-to-average power ratio, zero cross-correlation, or substantially zero cross-correlation for simultaneously occurring and coexisting signature sequences This increases the detection probability of a particular signature sequence substantially as the sequences are easily distinguished from each other. The improved detection probability has the additional advantage that in the case of having multiple simultaneously transmitted signature sequences, the number of retransmissions that must be performed due to a detection failure is reduced, thus making the system resources more Used efficiently. In addition, it is becoming increasingly important to have quick access to the network and the ability to transmit data quickly using high power. This improved detection capability allows for faster detection of specific mobile terminal devices desiring to transmit data, thereby facilitating interoperability with the IP protocol.

本発明によるシグネチャシーケンスの使用は、例えば、距離、陰影妨害(shadowing)、または(おそらく、最もありそうなこととして)急速なフェージングに起因して、1つのシグネチャシーケンスの信号レベルが強い一方で、実質的に同時のシグネチャシーケンスの信号レベルの方が相当に弱い場合でも、正しい検出の確率が実質的に向上するという利点をさらに有する。   The use of signature sequences according to the present invention, while the signal level of one signature sequence is strong, for example due to distance, shadowing, or (probably most likely) rapid fading, It has the further advantage that the probability of correct detection is substantially improved even if the signal level of the substantially simultaneous signature sequence is considerably weaker.

前記第1のシグネチャシーケンスのゼロ相関区間は、第2のトランシーバから第1のトランシーバまでの予期される最大遅延に実質的に相当するような長さであることが可能である。さらに、受信された信号は、例えば、予期される最大遅延に相当する信号の所定の数の遅延にわたって、少なくとも1つのシグネチャシーケンスと相関が取られることが可能である。この遅延は、セルサイズを使用して算出されることが可能である。こうすることは、所望される長さのゼロ相関区間が獲得されることが可能であるという利点を有し、これにより、シグネチャシーケンスの数が、要求されるゼロ相関区間長を提供するように変更されることが可能である。シーケンスが、多くなるほど、ゼロ相関区間は、短くなる。   The zero correlation interval of the first signature sequence can be of a length that substantially corresponds to the maximum expected delay from the second transceiver to the first transceiver. Furthermore, the received signal can be correlated with at least one signature sequence, for example over a predetermined number of delays of the signal corresponding to the maximum expected delay. This delay can be calculated using the cell size. This has the advantage that a desired length of zero correlation interval can be obtained, so that the number of signature sequences provides the required zero correlation interval length. It can be changed. The greater the sequence, the shorter the zero correlation interval.

受信された信号を、信号の所定の数の遅延にわたって、少なくとも1つのシグネチャシーケンス、またはシグネチャシーケンスのグループの中の各シグネチャシーケンスと相関させるために、整合フィルタのセットが、第1のトランシーバにおいて使用され得ると共に、相関が取られると、各整合フィルタからのピーク出力が検出され、この後、各フィルタからの検出されたピーク出力を使用して着信時刻が推定されて、第2のトランシーバからの伝送が同期化される。こうすることは、相関を取ることが簡単な方法で実行され得るという利点を有する。   A set of matched filters is used in the first transceiver to correlate the received signal with at least one signature sequence, or each signature sequence in a group of signature sequences, over a predetermined number of delays of the signal And when the correlation is taken, the peak power from each matched filter is detected, after which the detected peak power from each filter is used to estimate the arrival time and from the second transceiver Transmission is synchronized. This has the advantage that correlation can be performed in a simple manner.

同期化されたデータ伝送に関する基本的なDFT拡散OFDM送信機構造を示す図である。FIG. 2 shows a basic DFT spread OFDM transmitter structure for synchronized data transmission. 本発明による例示的なシグネチャシーケンスの自己相関関数および相互相関関数の絶対値を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating absolute values of an autocorrelation function and a cross-correlation function of an exemplary signature sequence according to the present invention. 図2のグラフの一部分をより詳細に示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a part of the graph of FIG. 2 in more detail. 本発明による、1つの伝送されたシーケンスに関して検出に失敗する確率を示す図である。FIG. 6 shows the probability of failure to detect for one transmitted sequence according to the present invention. 本発明による、他の1つまたは複数の伝送されたシーケンスが存在する状態で、或る伝送されたシーケンスの検出に失敗する確率を示す図である。FIG. 7 shows the probability of failure to detect a transmitted sequence in the presence of one or more other transmitted sequences according to the present invention.

次に、本発明を、DFT拡散OFDMを使用する通信システムに関連して詳細に説明する。図1には、DFT拡散OFDMのための基本的な送信機構造が示される。M個の複素変調シンボルXnのブロック、n=0,1,...,M-1が、DFTによって変換され、これにより、M個の係数Xkがもたらされる。 The present invention will now be described in detail in connection with a communication system using DFT spread OFDM. FIG. 1 shows a basic transmitter structure for DFT spread OFDM. A block of M complex modulation symbols X n , n = 0, 1,..., M−1 is transformed by DFT, resulting in M coefficients X k .

DFTからの出力は、等距離の副搬送波、lk=l0+kL上に割り当てられると共に、ここで、l0は、周波数オフセットであり、Lは、1以上の整数である。NポイントIDFT(逆離散フーリエ変換)への他のすべての入力は、ゼロに設定される。このIDFTの出力、ynは、以下によって与えられる。すなわち、 The output from the DFT is allocated on an equidistant subcarrier, l k = l 0 + k L , where l 0 is the frequency offset and L is an integer greater than or equal to one. All other inputs to the N-point IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform) are set to zero. The output of the IDFT, y n is given by the following. That is,

最後に、ISI(シンボル間干渉)およびICI(チャネル間干渉)を回避するのに、サイクリックプレフィックスが、挿入され、すなわち、各OFDMシンボルの最後の部分のコピーが、同一のシンボルの先頭より前に挿入される。サイクリックプレフィックスの後に或る時間窓が適用されて、帯域外放射が低減されてもよい。   Finally, to avoid ISI (inter-symbol interference) and ICI (inter-channel interference), a cyclic prefix is inserted, i.e. a copy of the last part of each OFDM symbol before the beginning of the same symbol Inserted into. A time window may be applied after the cyclic prefix to reduce out-of-band emissions.

サイクリックプレフィックスは、周波数領域における等化を可能にする。しかし、DFT拡散OFDMならびにOFDMにおける等化の成功の要件は、セル内のすべての移動端末装置から伝送される信号が同期化されて、信号の遅延拡散に着信時刻の拡散を足したものがサイクリックプレフィックスの持続時間未満であるようにされることである。したがって、移動端末装置が、データを送信できるにはまず、サイクリックプレフィックスの持続時間の数分の1以内にまで同期化されることが要求される。   The cyclic prefix allows equalization in the frequency domain. However, the requirement for successful equalization in DFT spread OFDM and OFDM is that the signals transmitted from all mobile terminal devices in the cell are synchronized, and the delay spread of the signal plus the spread of the arrival time is the same. Is to be less than the duration of the click prefix. Therefore, in order for the mobile terminal apparatus to be able to transmit data, it is first required to be synchronized within a fraction of the cyclic prefix duration.

前述したとおり、DFT拡散OFDMシステムにおける第1の同期ステップで、移動端末装置は、基地局の搬送波周波数およびフレームタイミングを使用して、同期化を実行する。この同期ステップは、ダウンリンク同期が取られた移動体が基地局からの信号を受信できることを保証するものの、移動端末装置と基地局との間の一般に知られていない距離を補償して、基地局が移動端末装置からの信号を適切に受信できることを保証するのに、さらなる同期が必要とされる。基地局から遠く離れている移動端末装置は、基地局に近い移動端末装置と比べて、より大きい遅延を有するダウンリンク信号を受信し、この移動端末装置に関して、基地局に伝搬されるのに、アップリンクにおいて送信される信号は、基地局により近い移動端末装置からの信号と比べて、より長い時間がかかる。この移動端末装置から送信された信号が基地局に到達するのにかかる時間を基地局が推定すると、基地局は、この移動端末装置の送信タイミングを調整するように、この移動端末装置にコマンドを送信し、様々な移動端末装置からの伝送が、所望される時点で基地局に着信するようにすることができる。   As described above, in the first synchronization step in the DFT spread OFDM system, the mobile terminal apparatus performs synchronization using the carrier frequency and frame timing of the base station. This synchronization step ensures that the downlink synchronized mobile can receive the signal from the base station, but compensates for the generally unknown distance between the mobile terminal and the base station, Further synchronization is required to ensure that the station can properly receive the signal from the mobile terminal. A mobile terminal device far away from the base station receives a downlink signal having a larger delay than a mobile terminal device close to the base station, and is propagated to the base station with respect to the mobile terminal device. A signal transmitted in the uplink takes longer time than a signal from a mobile terminal apparatus closer to the base station. When the base station estimates the time taken for the signal transmitted from the mobile terminal apparatus to reach the base station, the base station sends a command to the mobile terminal apparatus to adjust the transmission timing of the mobile terminal apparatus. The transmissions from various mobile terminals can be received at the base station at a desired time.

同期の第2のステップの重要な態様は、移動端末装置が、ダウンリンク信号の受信に既に同期しており、移動端末装置から送信される信号の、基地局における着信時刻のすべての変動が、異なる往復時間に起因することである。セルサイズは、知られているので、着信時刻の範囲は、基地局において推測的に知られている。   An important aspect of the second step of synchronization is that the mobile terminal device is already synchronized with the reception of the downlink signal, and all fluctuations in the arrival time at the base station of the signal transmitted from the mobile terminal device are: This is due to different round trip times. Since the cell size is known, the range of the incoming time is speculatively known at the base station.

Enhanced UTRAにおいて、アップリンクにおけるRACH(ランダムアクセスチャネル)は、移動端末装置のアップリンク同期化をサポートする。RACHは、時間(アクセススロット)および周波数における、いくつかのリソース上に割り当てられる。各アクセススロット内に、伝送されたすべての信号が、割り当てられた時間内に着信し、送信する移動端末装置が、セル内のどこに位置していても、データ伝送に干渉しないように、ガード間隔が存在しなければならない。   In Enhanced UTRA, RACH (Random Access Channel) in the uplink supports uplink synchronization of the mobile terminal device. RACH is allocated on several resources in time (access slot) and frequency. In each access slot, all transmitted signals arrive within the allotted time and the guard interval is such that the transmitting mobile terminal equipment does not interfere with data transmission no matter where it is located in the cell. Must exist.

Evolved UTRAにおけるRACHは、競合ベースであり、すなわち、セル内のいずれの移動端末装置も、RACHに割り当てられた時間−周波数リソース上で伝送することができるので、複数の移動端末装置が、同時に、または実質的に同時に、同期信号を伝送しようと試みることが可能である。基地局が、異なる移動端末装置からの信号を区別し損なうというリスクを低減するために、シグネチャシーケンスのセットが使用され、各移動端末装置は、通常、ランダムな方法で、シグネチャシーケンスのセットから1つのシグネチャシーケンスを選択する。   RACH in Evolved UTRA is contention-based, i.e. any mobile terminal in the cell can transmit on the time-frequency resources assigned to RACH, so that multiple mobile terminals can simultaneously Or, substantially simultaneously, it is possible to attempt to transmit a synchronization signal. To reduce the risk that the base station will fail to distinguish signals from different mobile terminals, a set of signature sequences is used, and each mobile terminal is typically 1 in a random manner from the set of signature sequences. Select one signature sequence.

このシグネチャシーケンスの検出の成功が、移動端末装置がネットワークにアクセスするのに必要であるので、伝送されるシグネチャシーケンスが、低い電力増幅器バックオフを要して、高い平均送信電力を可能にし、このため、良好な有効範囲を可能にすることが重要である。   Since successful detection of this signature sequence is necessary for the mobile terminal device to access the network, the transmitted signature sequence requires a low power amplifier backoff, allowing a high average transmit power, and this It is therefore important to enable a good effective range.

アップリンクにおけるシグネチャシーケンスは、以下の特性を有さなければならない。すなわち、
正確なタイミング推定を可能にする良好な自己相関特性、
位相差がセルにおける最大往復時間によって限定される、異なると共に同時に存在する、或る程度同期化された(すなわち、ダウンリンク同期が取られた)シグネチャシーケンスの正確なタイミング推定を可能にする良好な相互相関特性、
同期の、同時のシグネチャシーケンスに関するゼロ相互相関、
小さいピーク対平均電力比である。
The signature sequence in the uplink must have the following characteristics: That is,
Good autocorrelation characteristics that allow accurate timing estimation,
Good, which allows accurate timing estimation of signature sequences that are somewhat synchronized (i.e. downlink synchronized), where the phase difference is limited by the maximum round trip time in the cell Cross-correlation properties,
Zero cross-correlation for synchronous, simultaneous signature sequences,
A small peak-to-average power ratio.

これらの特性は、今日使用されるUTRAにおけるRACHシグネチャによって大体のところは満たされ、これらの特性の少なくとも一部は、Evolved UTRAに関する現在の提案も構成してもいる。UTRAでは、シフトレジスタによって生成されたバイナリ擬似ランダムシーケンスが、16ビットアダマールシーケンスによって変調されて、これらのシグネチャシーケンスが生成される。さらに、信号配置の循環(rotation)が適用されて、信号のPAPRが低減される。   These properties are largely met by the RACH signatures in UTRA used today, and at least some of these properties also constitute the current proposal for Evolved UTRA. In UTRA, binary pseudo-random sequences generated by shift registers are modulated by 16-bit Hadamard sequences to generate these signature sequences. In addition, rotation of the signal constellation is applied to reduce the PAPR of the signal.

アダマールシーケンスを使用する変調は、受信機における複雑さを減らすことを可能にし、すなわち、各遅延に関して、受信された信号に、擬似ランダムスクランブルシーケンスの複素共役が要素に関して掛けられる。16番目のサンプルごとに合計されて、16個の要素のベクトルが生成される。最後に、アダマールシーケンスは、受け取られるベクトルと相関が取られて、これらのシグネチャシーケンスの相関出力が生成される。   Modulation using Hadamard sequences allows to reduce the complexity at the receiver, ie, for each delay, the received signal is multiplied by a complex conjugate of a pseudo-random scrambled sequence. Summed every 16th sample to generate a vector of 16 elements. Finally, the Hadamard sequences are correlated with the received vectors to produce a correlated output of these signature sequences.

しかし、互いの相互相関などの、これらの既知のシグネチャシーケンスの特性のいくつか、すなわち、他の1つまたは複数の同時のシグネチャが存在する状態における単一のシグネチャの検出確率は、特に、低いSIR値で、より良好であることが可能である。   However, the probability of detection of a single signature in the presence of some of these known signature sequence characteristics, such as cross-correlation with each other, i.e. one or more other simultaneous signatures, is particularly low. SIR values can be better.

本発明によれば、前述の問題は、ゼロ相関区間シーケンスを使用することによって克服され、すなわち、ダウンリンク同期が取られた移動端末装置が、ゼロ相関区間シーケンスのセットからのシグネチャシーケンスである信号を伝送する。   According to the present invention, the above-mentioned problems are overcome by using a zero correlation interval sequence, i.e. a signal whose downlink synchronized mobile terminal is a signature sequence from a set of zero correlation interval sequences. Is transmitted.

長さNのM個のシーケンスのセット、{dx(k)}、x=0,1,...,M-1、k=0,1,..,N-1が、このセットにおけるすべてのシーケンスが以下の自己相関特性および相互相関特性を満たす場合、ゼロ相関区間シーケンスのセットであるという言い方がされる。すなわち、
周期自己相関関数
A set of M sequences of length N, {d x (k)}, x = 0,1, ..., M-1, k = 0,1, .., N-1 are in this set If all sequences satisfy the following autocorrelation and cross-correlation properties, then it is said to be a set of zero correlation interval sequences. That is,
Periodic autocorrelation function

は、すべてのpに関してゼロであり、したがって、0<|p|≦Tであり、周期相互相関関数 Is zero for all p, so 0 <| p | ≦ T and the periodic cross-correlation function

は、すべてのpに関してゼロであり、したがって、|p|≦T(p=0を含む)である。Tは、ゼロ相関区間の長さである。 Is zero for all p, and therefore | p | ≦ T (including p = 0). T is the length of the zero correlation interval.

本発明の例示的な実施形態において、ゼロ相関区間シーケンスのセットは、GCL(一般化されたチャープ様の)シーケンスを使用することによって構築される。GCLシーケンス、{c(k)}は、以下のとおり定義される。すなわち、
c(k)=a(k)b(k mod m),k=0,1,...,N-1・・・(3)
であり、ただし、N=sm2であり、sおよびmは、正の整数であり、{b(k)}は、単位の大きさのm個の複素数の任意のシーケンスであり、{a(k)}は、Zadoff-Chuシーケンス、
In an exemplary embodiment of the invention, the set of zero correlation interval sequences is constructed by using GCL (generalized chirp-like) sequences. The GCL sequence {c (k)} is defined as follows: That is,
c (k) = a (k) b (k mod m), k = 0,1, ..., N-1 (3)
Where N = sm 2 , s and m are positive integers, {b (k)} is an arbitrary sequence of m complex numbers of unit size, and {a ( k)} is the Zadoff-Chu sequence,

であり、ここで、WN=exp(-j2πr/N)であり、rは、Nと互いに素である(すなわち、rとNの最大公約数は、1である)。 Where W N = exp (−j2πr / N) and r is relatively prime to N (ie, the greatest common divisor of r and N is 1).

いずれのGCLシーケンスも、理想的な周期自己相関関数を有し、すなわち、GCLシーケンスは、CAZAC(定振幅ゼロ自己相関)シーケンスである。   Every GCL sequence has an ideal periodic autocorrelation function, ie the GCL sequence is a CAZAC (constant amplitude zero autocorrelation) sequence.

2つのGCLシーケンス、cx(k)およびcy(k)が、同一のZadoff-Chuシーケンス、{a(k)}を使用して、ただし、異なる任意の変調シーケンス、{bx(k)}および{by(k)}を使用して定義される場合、周期相互相関は、(B.M. Popovic、"New Complex Space-Time Block Codes for Efficient Transmit Diversity"、IEEE 6th Int. Symp. on Spread-Spectrum Tech. & Appl(ISSSTA 2000)、NJ、USA、132〜136ページ、2000年9月において開示されるものと同様の方法で、)遅延区間におけるすべてのタイムシフト、p、
0<|p|<sm, sm<|p|<2sm,...,(m-1)sm,<|p|<sm2
に関してゼロであることが示され得る。
Two GCL sequences, c x (k) and c y (k), use the same Zadoff-Chu sequence, {a (k)}, but any different modulation sequence, {b x (k) } and {when defined using b y (k)}, periodic cross-correlation, (BM Popovic, "New Complex Space-Time Block Codes for Efficient Transmit Diversity", IEEE 6th Int. Symp. on Spread- Spectrum Tech. & Appl (ISSSTA 2000), NJ, USA, pages 132-136, in a manner similar to that disclosed in September 2000) All time shifts in the delay interval, p,
0 <| p | <sm, sm <| p | <2sm, ..., (m-1) sm, <| p | <sm 2
Can be shown to be zero.

このため、前述の2つの変調シーケンスが、直交している場合、もたらされるGCLシーケンスは、直交しているだけでなく、長さsm-1のゼロ相関区間も有する。   Thus, if the two modulation sequences described above are orthogonal, the resulting GCL sequence is not only orthogonal, but also has a zero correlation interval of length sm-1.

この特性に基づき、m個のゼロ相関区間シーケンスのセットは、異なるm個の直交変調シーケンス、{bi(k)}、i=0,1,2,...,m-1、k=0,1,2,...,m-1を使用して、一般的なZadoff-Chuシーケンス、{a(k)}を変調することによって得られたGCLシーケンスのセットと定義されることが可能である。このセットからの任意の2つのシーケンスの間の周期相互相関は、-smから+smまでの間のすべての遅延に関してゼロである。 Based on this property, a set of m zero correlation interval sequences is obtained by different m orthogonal modulation sequences, {b i (k)}, i = 0,1,2, ..., m-1, k = 0,1,2, ..., m-1 is used to define a general Zadoff-Chu sequence, a set of GCL sequences obtained by modulating {a (k)} Is possible. The periodic cross-correlation between any two sequences from this set is zero for all delays between -sm and + sm.

ゼロ相関区間シーケンスのセットからのシーケンスは、同期シグネチャとして使用される。そのようなシグネチャに関する整合フィルタは、実際には、非周期相互相関を計算するものの、探索窓内の理想的な周期相互相関特性が、大体のところ、保たれると見込まれる。その理由は、シーケンスの長さよりはるかに小さい探索窓内の遅延に関して、非周期相互相関値に関する合計と、周期相互相関値に関する合計とが、少数の項においてしか違わないことである。この見込みは、後段で示されるとおり、数値評価によって確認される。   A sequence from the set of zero correlation interval sequences is used as the synchronization signature. Although the matched filter for such signatures actually calculates the non-periodic cross-correlation, the ideal periodic cross-correlation characteristics within the search window are expected to be largely preserved. The reason is that for delays in the search window that are much smaller than the length of the sequence, the sum for the aperiodic cross-correlation values and the sum for the periodic cross-correlation values differ only in a few terms. This prospect is confirmed by numerical evaluation, as will be shown later.

GCLシーケンスに関して、直交変調シーケンスの選択に関する可能な選択肢は、例えば、アダマールシーケンスのセット、またはDFT(離散フーリエ変換)のセットである。DFTシーケンスのセットは、以下のとおり定義される。すなわち、   With respect to the GCL sequence, possible options for the selection of the orthogonal modulation sequence are, for example, a set of Hadamard sequences or a set of DFT (Discrete Fourier Transform). The set of DFT sequences is defined as follows: That is,

であり、一方、アダマールシーケンスのセットは、以下で定義されるように、mxmアダマール行列における行(または列、あるいは、場合により、行と列の両方)として定義される。すなわち、次数mのアダマール行列Hmが、1sと-1sとだけから成り、特性、HmHm T=mIを有し、ただし、Iは、恒等行列であり、Tは、転置を表す。このため、アダマールシーケンスは、直交している。nが、正の整数である、m=2nに関して、アダマールシーケンスは、以下のとおり定義されることが可能である。すなわち、 On the other hand, a set of Hadamard sequences is defined as a row (or column, or possibly both row and column) in an mxm Hadamard matrix, as defined below. That is, the Hadamard matrix H m of order m consists only of 1s and -1s and has the characteristic H m H m T = mI, where I is the identity matrix and T represents the transpose . For this reason, the Hadamard sequences are orthogonal. For m = 2 n , where n is a positive integer, a Hadamard sequence can be defined as follows: That is,

ただし、i1、k1は、整数iおよびkのmビット長のバイナリ表現のビットである。 Here, i 1 and k 1 are bits in binary representation of integers i and k having a m-bit length.

実際の数mおよびNは、Evolved UTRAの要件に合うように選択されることが可能である。シーケンスの所与の長さに関して、その場合、ゼロ相関区間の長さと、提供されることが可能なシグネチャの数との間に、トレードオフが存在する。   The actual numbers m and N can be selected to meet the requirements of Evolved UTRA. For a given length of the sequence, there is then a trade-off between the length of the zero correlation interval and the number of signatures that can be provided.

例えば、Evolved UTRAにおける1.25MHz帯域幅に関して、シグネチャシーケンス伝送に利用可能である例示的な時間は、500マイクロ秒であり、約110マイクロ秒のガード時間を伴い、シーケンスの持続時間は、390マイクロ秒である。例えば、1.024MHzというサンプリングレートを想定すると、これらのシーケンスの長さは、N=400=sm2ということになる。 For example, for a 1.25 MHz bandwidth in Evolved UTRA, an exemplary time available for signature sequence transmission is 500 microseconds, with a guard time of about 110 microseconds, and the duration of the sequence is 390 microseconds It is. For example, assuming a sampling rate of 1.024 MHz, the length of these sequences is N = 400 = sm 2 .

セルサイズは、一般に知られており、その結果、そのセル内の2つの移動端末装置からの信号間の最大時間差(すなわち、他方の移動端末装置を基準にした、一方の移動端末装置までの追加の伝搬時間と、一方の移動端末装置からの追加の伝搬時間との合計)も知られている。有利に、ゼロ相関区間長は、この時間差に適合され、すなわち、可能な最大の時間差までの可能なすべての時間差に関して、低い相関が得られるように適合される。例えば、セルサイズが、14kmである場合、信号に関する最大伝送時間は、前述の仮定で、96個のシンボルに相当する。この遅延範囲における低い相互相関は、前述したことによれば、sm=100である場合に保証され、したがって、m=4、かつs=25であることになる(より大きいmは、より短く、その結果、満足のいかないゼロ相関区間長をもたらす)。簡単化のため、式(4)においてq=0を選択する。しかし、qの他の値が使用されてもよいものと理解されるべきである。ゼロではないqは、シーケンスのシフトを生じさせる。このため、長さ400の、異なる4つのシグネチャシーケンスが存在する。   The cell size is generally known, and as a result, the maximum time difference between signals from two mobile terminal devices in the cell (i.e., the addition to one mobile terminal device relative to the other mobile terminal device). And the additional propagation time from one mobile terminal device) are also known. Advantageously, the zero correlation interval length is adapted to this time difference, i.e. adapted to obtain a low correlation for all possible time differences up to the maximum possible time difference. For example, when the cell size is 14 km, the maximum transmission time for a signal corresponds to 96 symbols on the assumption described above. A low cross-correlation in this delay range is guaranteed when sm = 100, according to what has been described above, so that m = 4 and s = 25 (larger m is shorter, This results in an unsatisfactory zero correlation interval length). For simplicity, q = 0 is selected in Equation (4). However, it should be understood that other values of q may be used. A non-zero q causes a sequence shift. For this reason, there are four different signature sequences of length 400.

図2には、受信された信号に対するシーケンスの自己相関関数の絶対値、および相互相関関数の絶対値が示される。   FIG. 2 shows the absolute values of the sequence autocorrelation function and the cross-correlation function for the received signal.

pが、遅延であり、"*"が、複素共役を表す、非周期相互相関関数 aperiodic cross-correlation function, where p is the delay and " * " represents the complex conjugate

の振幅が、N=400(s=25、かつm=4)、およびr=1で、DFT変調されたGCLシーケンスに関して図2に示される。 Is shown in FIG. 2 for a DFT modulated GCL sequence with N = 400 (s = 25 and m = 4) and r = 1.

アダマール変調されたGCLシーケンスのセットは、図2に示されるものと同様の自己相関関数および相互相関関数を有する。相互相関関数のピークは、sm=100の倍数近くに位置する。それらのピークは、或る広がりを示し、すなわち、smの倍数近くの相関値は、周期相互相関関数に関しては存在しない、相当な非ゼロ値を有する。しかし、所与のパラメータに関して、相互相関関数は、96未満の遅延に関して、20を超えない。したがって、サイズ14kmのセルに関して、p=96までのプロットの部分だけが、関心対象であり、この間隔内で、相関の結果は、明白である。0から100までの遅延を示す図2のプロットの部分は、図3において、より詳細に示される。   The set of Hadamard modulated GCL sequences has autocorrelation and cross-correlation functions similar to those shown in FIG. The peak of the cross-correlation function is located near a multiple of sm = 100. Those peaks show some spread, i.e., correlation values near multiples of sm have substantial non-zero values that do not exist for the periodic cross-correlation function. However, for a given parameter, the cross-correlation function does not exceed 20 for delays less than 96. Thus, for a 14 km size cell, only the portion of the plot up to p = 96 is of interest, and within this interval the correlation results are obvious. The portion of the plot of FIG. 2 showing the delay from 0 to 100 is shown in more detail in FIG.

実際の同期は、整合フィルタのセットを使用して、探索窓内のすべての遅延に関して、受信された信号をシグネチャシーケンスのセットの中のシグネチャシーケンスと相関させて、各整合フィルタからのピーク出力を検出する基地局によって実行される。閾値が使用されて、誤検出の確率が低減され、すなわち、閾値は、受信された信号が雑音だけから成る場合、特定の確率、例えば0.0001を有する検出をもたらすような値に設定される。   The actual synchronization uses a set of matched filters to correlate the received signal with the signature sequence in the set of signature sequences for all delays in the search window, and the peak output from each matched filter is Executed by the detecting base station. A threshold is used to reduce the probability of false detection, i.e., the threshold is set to a value that results in a detection with a certain probability, e.g. 0.0001, if the received signal consists only of noise.

次に、各フィルタからの検出されたピーク出力を使用して、着信時刻、すなわち、遅延が推定されて、移動端末装置からの伝送が同期化される。   Next, the detected peak output from each filter is used to estimate the arrival time, ie, the delay, and the transmission from the mobile terminal apparatus is synchronized.

基地局における比較信号は、非周期的であってもよく、すなわち、1周期だけから成っていてもよい。代替として、この信号は、周期的であってもよく、つまり、1周期に加え、片側または両側の周期の一部分から成っていてもよい。周期信号が使用される場合、閾値は、誤った検出の確率が高まるため、高められなければならない。他方、複数のシグネチャシーケンスが存在する場合、堅牢性が高まる。さらに、もちろん、移動端末装置によって伝送されるシグネチャシーケンスを、そのシーケンスの片側または両側で周期の一部分、延長することも可能である。このさらなる部分の長さは、そのシグネチャシーケンスを伝送するのに利用可能な時間によって決定されることが可能である。   The comparison signal at the base station may be aperiodic, i.e. may consist of only one period. Alternatively, this signal may be periodic, i.e. consist of a part of one or both periods in addition to one period. If a periodic signal is used, the threshold must be increased because the probability of false detection increases. On the other hand, robustness is enhanced when there are multiple signature sequences. Furthermore, of course, it is also possible to extend the signature sequence transmitted by the mobile terminal device by a part of the period on one or both sides of the sequence. The length of this further part can be determined by the time available to transmit the signature sequence.

本発明の一実施形態では、システムにおけるすべてのセルに、同一の数のシグネチャシーケンスが与えられ、好ましくは、この数は、システムにおける最大のセルに基づいて選択される。しかし、明白なとおり、特定のシグネチャシーケンスは、セルごとに異なってもよい。このようにすることは、移動端末装置が2つのセル間の境界に存在する際、移動端末装置がいずれのセルに接続しようと試みるか、が決定され得るという利点を有する。近隣のセルが、同一のシグネチャシーケンスセットを有する場合、2つ以上の基地局が、移動端末装置からのコールに応答しようと試みる可能性がある。他方、最良の信号品質を提供する基地局がいずれであるかが、決定されることが可能であり、その結果、応答すべき基地局がいずれであるかが、決定されることが可能である。しかし、前述のことからやはり明白なとおり、異なるセルにおいて異なるシグネチャシーケンスセットを有することも可能である。様々なシグネチャシーケンスセットが、rを変えることによって容易に得られることが可能である。いずれのr値を使用すべきかが、移動端末装置に伝送されることが可能であり、移動端末装置は、その結果、前述の式に従ってシグネチャシーケンスのセットを生成することができる。さらに、セルサイズが、より小さい場合、シグネチャシーケンスの数は、シーケンス長が保たれたまま、増やされることが可能である。例えば、セルサイズが、7kmである場合、必要とされる遅延ステップの数は、前述の例の半分に過ぎない。したがって、mは、7に、sは、8に設定されることが可能である。このようにすることは、長さ392のシグネチャシーケンス、およびセルサイズの要件を満たす、すなわち、sm-1=55のステップ中に、7つのシグネチャシーケンスをもたらす。この例では、前述のガード時間は、保持されている。しかし、より小さいセルにおけるガード時間を短縮して、より長いシグネチャシーケンスを可能にし、その結果、より多くのシーケンスを可能にすることも可能である。   In one embodiment of the invention, all cells in the system are given the same number of signature sequences, and preferably this number is selected based on the largest cell in the system. However, as will be apparent, the specific signature sequence may vary from cell to cell. This has the advantage that when a mobile terminal device exists at the boundary between two cells, it can be determined which cell the mobile terminal device tries to connect to. If neighboring cells have the same set of signature sequences, two or more base stations may attempt to answer the call from the mobile terminal. On the other hand, it can be determined which base station provides the best signal quality, so that it can be determined which base station to respond to. . However, as is also evident from the foregoing, it is possible to have different signature sequence sets in different cells. Various signature sequence sets can be easily obtained by changing r. Which r value should be used can be transmitted to the mobile terminal device, so that the mobile terminal device can generate a set of signature sequences according to the above equation. Furthermore, if the cell size is smaller, the number of signature sequences can be increased while keeping the sequence length. For example, if the cell size is 7 km, the number of delay steps required is only half of the previous example. Thus, m can be set to 7 and s can be set to 8. Doing this results in a signature sequence of length 392 and 7 signature sequences during the cell size requirement, ie, sm-1 = 55 steps. In this example, the aforementioned guard time is maintained. However, it is also possible to reduce the guard time in smaller cells to allow longer signature sequences and consequently more sequences.

これらの提案されるシグネチャシーケンス、つまり、プリアンブルの検出性能は、リンクレベルのシミュレーションによって評価されている。提案されるシーケンスの場合と同一の数のシグネチャシーケンスを保持するために、打ち切られたWCDMA(登録商標) RACHプリアンブルが、16ビット長のシーケンスの代わりに、4ビット長である変調アダマールシーケンスで、基準として使用された。受信アンテナの数は、2であり、同一の遅延における、その2つのアンテナからの相関が非コヒーレントに組み合わされ、すなわち、同一の遅延における、その2つのアンテナからの2乗された整合フィルタ出力の絶対値が加算される。試行の回数は、100000回である。   The detection performance of these proposed signature sequences, ie, preambles, has been evaluated by link level simulation. To preserve the same number of signature sequences as in the proposed sequence, the truncated WCDMA RACH preamble is a modulated Hadamard sequence that is 4 bits long, instead of a 16 bit length sequence, Used as a reference. The number of receive antennas is 2, and the correlation from the two antennas at the same delay is combined incoherently, i.e. the squared matched filter output from the two antennas at the same delay. The absolute value is added. The number of trials is 100,000.

2つのシナリオが、シミュレートされた。両方のシナリオにおいて、検出器は、受信された信号を、探索窓内の可能なすべてのシグネチャシーケンスと相関させる。閾値は、単一の遅延におけるシグネチャシーケンスに関して、0.0001という誤警報確率をもたらすように設定される。伝送されたシグネチャシーケンスが検出されなかった場合、検出の失敗が宣言される。   Two scenarios were simulated. In both scenarios, the detector correlates the received signal with all possible signature sequences within the search window. The threshold is set to provide a false alarm probability of 0.0001 for a signature sequence at a single delay. If the transmitted signature sequence is not detected, a detection failure is declared.

第1のシナリオにおいて、1つだけのプリアンブルが、RACHに関する時間−周波数リソースにおいて伝送される。遅延は、セル内のランダムに分布する移動体に対応して、探索窓内でランダムに分布し、すなわち、この実施例では、0のサンプルから96のサンプルまでに及ぶ。   In the first scenario, only one preamble is transmitted in time-frequency resources for RACH. The delay is randomly distributed in the search window corresponding to randomly distributed mobiles in the cell, i.e. in this example, ranging from 0 samples to 96 samples.

第2のシナリオにおいて、同一のセットからの異なる2つ以上のシグネチャシーケンスが、同一の時間−周波数リソースにおいて伝送される。シグネチャS1のSNRは、固定(SNR=-15dB)であり、その他の干渉シグネチャは、シグネチャ1に対して様々な電力オフセットで伝送される。しかし、すべての干渉シグネチャは、同一の電力で伝送される。すべてのシグネチャは、探索窓内で独立したランダムな遅延を有して伝送される。より弱い信号、シグネチャS1の検出に失敗する確率が記録される。SIRは、干渉シグネチャのいずれかの電力に対するシグネチャS1の電力の比である。   In the second scenario, two or more different signature sequences from the same set are transmitted on the same time-frequency resource. The SNR of signature S1 is fixed (SNR = -15 dB), and other interference signatures are transmitted with various power offsets relative to signature 1. However, all interference signatures are transmitted with the same power. All signatures are transmitted with an independent random delay within the search window. The probability of failure to detect a weaker signal, signature S1, is recorded. SIR is the ratio of the power of signature S1 to the power of any of the interference signatures.

シナリオ1および2に関するシミュレーション結果が、図4および図5にそれぞれ示される。図4には、伝送された1つのシーケンスに関して検出に失敗する確率が示され、図5には、別の伝送されたシーケンスが存在する状態で、或る伝送されたシーケンスの検出に失敗する確率が示される。図4から、干渉シーケンスがない事例では、従来技術と比べて検出に失敗する確率に違いが全くないことが明らかである。このため、この状況において、本発明によるシグネチャシーケンスは、従来技術のシーケンスと同様の性能を示す。   The simulation results for scenarios 1 and 2 are shown in FIGS. 4 and 5, respectively. Figure 4 shows the probability of detection failure for one transmitted sequence, and Figure 5 shows the probability of failure to detect one transmitted sequence in the presence of another transmitted sequence. Is shown. From FIG. 4, it is clear that in the case where there is no interference sequence, there is no difference in the probability of failure in detection compared to the prior art. Thus, in this situation, the signature sequence according to the present invention exhibits similar performance as the prior art sequence.

しかし、2つ以上の同時に、または実質的に同時に伝送されるシーケンスを伴う第2のシナリオに関して、図5に示される結果は、本発明によるシーケンスのセットに関して、1つ、またはいくつかの干渉シーケンスが存在する状態で、大幅に向上した検出性能を明らかに実証する。提案されるシーケンスセットに関して、検出性能は、非常に低いSIR値の場合でさえ、より多くの干渉を有する状況で変化しないのに対して、対照シーケンスの場合、性能は、干渉の数が増えるにつれても、SIRが低下しても、大幅に低下する。この大幅な違いは、強い信号と弱い信号が同時に存在する場合、強い方の信号のいくつかの部分が、相関を取る最中に、弱い方の信号の一部と解釈されて、その結果、誤って計算された遅延で解釈されるという条件によって、少なくとも或る程度、説明されることが可能である。本発明によるシグネチャシーケンスの使用は、図5で見て取ることができるとおり、1つのシグネチャシーケンスの信号レベルが強い一方で、実質的に同時のシグネチャシーケンスの信号レベルが、相当に弱い場合でも、正しい検出の確率が、大幅に向上するという利点を有する。   However, for the second scenario involving two or more simultaneously or substantially simultaneously transmitted sequences, the result shown in FIG. 5 is that for a set of sequences according to the invention, one or several interference sequences Clearly demonstrate significantly improved detection performance in the presence of. For the proposed sequence set, the detection performance does not change in situations with more interference, even for very low SIR values, whereas for the control sequence, the performance increases as the number of interferences increases. However, even if the SIR decreases, it decreases significantly. This significant difference is that when a strong signal and a weak signal are present at the same time, some parts of the stronger signal are interpreted as part of the weaker signal during correlation, It can be explained at least in part by the condition that it is interpreted with a miscalculated delay. The use of the signature sequence according to the present invention, as can be seen in FIG. 5, is correct detection even when the signal level of one signature sequence is strong while the signal level of substantially simultaneous signature sequences is considerably weaker. This has the advantage that the probability of

提案されるシーケンスセットに関して示される、検出に失敗する確率の低下は、ゼロ相関区間シーケンスの良好な相互相関特性のためであり、したがって、本発明は、従来技術と比べて大幅な改善をもたらす。さらに、ゼロ相関区間シーケンスの使用による検出確率のこの改善は、RACHプリアンブルのための伝送電力を低減して、システムにおける全体的な干渉を減らすこと、および電池寿命を延ばすことを可能にすることができる。   The decrease in the probability of detection failure shown for the proposed sequence set is due to the good cross-correlation properties of the zero correlation interval sequence, and thus the present invention provides a significant improvement over the prior art. Furthermore, this improvement in detection probability by using a zero correlation interval sequence can reduce transmit power for the RACH preamble, reduce overall interference in the system, and extend battery life. it can.

さらに、前述の説明において、本発明は、完全なゼロ相関区間シーケンスを利用するものとして説明されてきた。しかし、打ち切られたシーケンスを使用することも可能であり、すなわち、すべてがゼロ相関区間シーケンスではないシーケンスが使用されることも可能である。このようにすることは、検出確率を低下させるが、増加する特定のシグネチャ長のためにシグネチャシーケンスの数を選択する際の自由が大きくなるという利点を有する。打ち切りは、セルサイズによって変えることが可能であり、より小さいセルでは、より大きい打ち切りが、満足のいく性能が保たれて容認されることが可能である。   Furthermore, in the foregoing description, the present invention has been described as utilizing a complete zero correlation interval sequence. However, it is also possible to use censored sequences, ie sequences that are not all zero correlation interval sequences can be used. Doing so reduces the detection probability, but has the advantage of greater freedom in choosing the number of signature sequences due to the increased specific signature length. The truncation can vary depending on the cell size, and in smaller cells a larger truncation can be tolerated with satisfactory performance.

前述したとおり、本発明は、いくつかの利点を有する。しかし、システムが適切に動作するために考慮される必要がある他の特徴が存在する。例えば、前述したとおり、伝送されるシグネチャシーケンスが、高い平均送信電力を可能にするために、低い電力増幅器バックオフを必要として、これにより、良好な有効範囲を可能にすることが重要である。電力バックオフと関係する2つの測定値が、PAPR(ピーク対平均電力比)およびCM(キュービックメトリック)である。   As mentioned above, the present invention has several advantages. However, there are other features that need to be considered for the system to work properly. For example, as mentioned above, it is important that the transmitted signature sequence requires a low power amplifier back-off to allow a high average transmit power, thereby allowing a good coverage. Two measurements related to power backoff are PAPR (peak to average power ratio) and CM (cubic metric).

以下において、これらの測定値に対する本発明の影響が開示される。   In the following, the influence of the invention on these measurements is disclosed.

z(t)を正規化されたベースバンド信号とし、この信号の期待値E(|z(t)|2)=1であるようにする。99.9パーセンタイルにおけるPAPRは、10log10(|z(t)|2)<xである確率が、0.999であるような値xと定義される。 Let z (t) be a normalized baseband signal so that the expected value E (| z (t) | 2 ) = 1 of this signal. The PAPR at the 99.9th percentile is defined as a value x such that the probability of 10log 10 (| z (t) | 2 ) <x is 0.999.

CMは、以下のとおり定義される。
CM=[20log10((v_norm3)rms)-20log10((v_norm_ref3)rms)]/1.85 (7)
ただし、
−v_normは、入力信号の正規化された電圧波形であり、
−v_norm_refは、基準信号(WCDMA(登録商標)における12.2kbps AMR Speech)の正規化された電圧波形である。
CM is defined as follows:
CM = [20log 10 ((v_norm 3 ) rms ) -20log 10 ((v_norm_ref 3 ) rms )] / 1.85 (7)
However,
−v_norm is the normalized voltage waveform of the input signal,
-V_norm_ref is a normalized voltage waveform of the reference signal (12.2 kbps AMR Speech in WCDMA (registered trademark)).

表1は、4ビットアダマール変調シーケンスを使用する、400のサンプルにまで打ち切られた基準WCDMA(登録商標) RACHプリアンブル、ならびにDFT変調シーケンスおよびアダマール変調シーケンスを使用するGCLシーケンスに関する99.9パーセンタイルにおけるPAPR値をリストアップする。表2は、対応するCM値をリストアップする。   Table 1 shows the PAPR values at the 99.9th percentile for a reference WCDMA® RACH preamble truncated to 400 samples using a 4-bit Hadamard modulation sequence, and a GCL sequence using DFT and Hadamard modulation sequences. List up. Table 2 lists the corresponding CM values.

すべての事例において、最大PAPR値は、すべての変調シーケンスにわたって与えられる。WCDMA(登録商標) RACHプリアンブルに関して与えられる値の範囲は、すべてのスクランブル符号にわたっている。GCLシーケンスに関して、r=1を有するZadoff-Chuシーケンスが使用された。rの値のこの特定の例は、単に例示的であるものと理解されるべきである。異なる2つのパルス整形フィルタ、単純なシンクフィルタおよびロールオフ率0.15を有するルートレイズドコサインフィルタが、適用される。   In all cases, the maximum PAPR value is given across all modulation sequences. The range of values given for the WCDMA® RACH preamble spans all scramble codes. For GCL sequences, a Zadoff-Chu sequence with r = 1 was used. This particular example of the value of r should be understood to be merely exemplary. A root raised cosine filter with two different pulse shaping filters, a simple sync filter and a roll-off rate of 0.15 is applied.

これらの表から、DFT変調されたシーケンスは、アダマール変調されたGCLシーケンスと比べて、より低いPAPRとキュービックメトリックとを有することが明白である。さらに、ルートレイズドコサインフィルタを適用することは、DFT変調されたシーケンスのPARもキュービックメトリックも向上させない。   From these tables it is clear that DFT modulated sequences have lower PAPR and cubic metric compared to Hadamard modulated GCL sequences. Furthermore, applying a root raised cosine filter does not improve the PAR or cubic metric of DFT modulated sequences.

最後に、DFT変調されたGCLシーケンスのPAPRは、ルートレイズドコサインフィルタを使用するWCDMA(登録商標)シーケンスの場合と同程度に良好である一方で、キュービックメトリックは、WCDMA(登録商標)シーケンスの場合よりも、多少、優れている。明らかに、低い電力バックオフを可能にするゼロ相関区間シーケンスのセットを見つけることが可能である。   Finally, the PAPR of DFT-modulated GCL sequences is as good as that of WCDMA sequences using root raised cosine filters, while cubic metric is the case of WCDMA sequences. It is somewhat better than. Obviously, it is possible to find a set of zero correlation interval sequences that allow low power backoff.

Claims (17)

マルチユーザセルラー通信システムにおける第1のトランシーバと第2のトランシーバとの間のアップリンク同期を実行する方法であって、
第1のシグネチャシーケンスセットから選択された第1のシグネチャシーケンスを含む信号であって、第2のトランシーバが提供する前記アップリンク同期のための信号を、第1のトランシーバによって受信するステップと、
前記第2のトランシーバと前記第1のトランシーバとの間の伝送を同期させるために、前記第1のトランシーバにおいて、前記受信された信号を、第2のシグネチャシーケンスセットから選択された少なくとも1つの第2のシグネチャシーケンスと相関させるステップとを具備し、
前記第1のシグネチャシーケンスセットは、直交変調シーケンスを使用してZadoff-Chuシーケンスを変調することによって生成される
ことを特徴とする方法。
A method for performing uplink synchronization between a first transceiver and a second transceiver in a multi-user cellular communication system comprising:
Receiving by the first transceiver a signal comprising a first signature sequence selected from a first signature sequence set, the signal for the uplink synchronization provided by a second transceiver;
In order to synchronize transmission between the second transceiver and the first transceiver, at the first transceiver, the received signal is at least one second selected from a second signature sequence set. Correlating with two signature sequences,
The method of claim 1, wherein the first signature sequence set is generated by modulating a Zadoff-Chu sequence using an orthogonal modulation sequence.
前記ゼロ相関区間の長さは、前記第2のトランシーバから前記第1のトランシーバへの伝送の予期される最大遅延に実質的に相当する
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein the length of the zero correlation interval substantially corresponds to an expected maximum delay of transmission from the second transceiver to the first transceiver.
セルサイズが、前記第2のトランシーバから前記第1のトランシーバへの前記伝送の前記予期される最大遅延を算出するのに使用される
ことを特徴とする請求項2に記載の方法。
The method of claim 2, wherein a cell size is used to calculate the expected maximum delay of the transmission from the second transceiver to the first transceiver.
前記第1のシグネチャシーケンスは、前記第1のシグネチャシーケンスセットからランダムに選択される
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の方法。
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the first signature sequence is randomly selected from the first signature sequence set.
前記第1のシグネチャシーケンスセットと前記第2のシグネチャシーケンスセットは、同一のシグネチャシーケンスセットである
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の方法。
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the first signature sequence set and the second signature sequence set are the same signature sequence set.
特定のシグネチャシーケンスセットを表す基準を、前記第2のトランシーバに伝送するステップをさらに含み、
前記基準は、前記第2のトランシーバによって、使用されるべきシグネチャシーケンスセットスキームを取得するのに使用される
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の方法。
Further comprising transmitting a reference representative of a particular signature sequence set to the second transceiver;
The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the criterion is used by the second transceiver to obtain a signature sequence set scheme to be used.
前記第1のシグネチャシーケンスが、ランダムアクセスチャネルを介して移動端末装置によって基地局へ伝送される信号のプリアンブル部分として使用される
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の方法。
The said 1st signature sequence is used as a preamble part of the signal transmitted to a base station by a mobile terminal device via a random access channel, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. The method described.
前記第1のシグネチャシーケンスが、移動端末装置によって基地局へ伝送される同期信号の一部分として使用される
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の方法。
The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the first signature sequence is used as part of a synchronization signal transmitted by a mobile terminal device to a base station.
少なくとも第1のトランシーバと第2のトランシーバとの間の通信のための通信リソースを有するマルチユーザセルラー通信システムであって、
前記通信システムが、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の方法を実行するための手段を具備する
ことを特徴とするマルチユーザセルラー通信システム。
A multi-user cellular communication system having communication resources for communication between at least a first transceiver and a second transceiver,
A multi-user cellular communication system, characterized in that the communication system comprises means for carrying out the method according to any one of claims 1 to 8.
システムであって、
第1のシグネチャシーケンスセットから選択された第1のシグネチャシーケンスを含む信号であって、トランシーバが提供するアップリンク同期を実行するための信号を、受信するための手段と、
前記トランシーバと前記システムとの間の伝送を同期させるために、前記受信された信号を、第2のシグネチャシーケンスセットから選択された少なくとも1つの第2のシグネチャシーケンスと相関させるための手段とを具備し、
前記第1のシグネチャシーケンスセットは、直交変調シーケンスを使用してZadoff-Chuシーケンスを変調することによって生成される
ことを特徴とするシステム。
A system,
Means for receiving a signal comprising a first signature sequence selected from a first signature sequence set, the signal for performing uplink synchronization provided by the transceiver;
Means for correlating the received signal with at least one second signature sequence selected from a second signature sequence set to synchronize transmission between the transceiver and the system. And
The system of claim 1, wherein the first signature sequence set is generated by modulating a Zadoff-Chu sequence using an orthogonal modulation sequence.
前記第1のシグネチャシーケンスセットと前記第2のシグネチャシーケンスセットは、同一のシグネチャシーケンスセットである
ことを特徴とする請求項10に記載のシステム。
The system of claim 10, wherein the first signature sequence set and the second signature sequence set are the same signature sequence set.
特定のシグネチャシーケンスセットを表す基準を、前記トランシーバに伝送するための手段をさらに具備し、
前記基準は、前記トランシーバによって、使用されるべきシグネチャシーケンスセットスキームを取得するのに使用される
ことを特徴とする請求項10または請求項11のいずれか一項に記載のシステム。
Means for transmitting a reference representing a particular signature sequence set to the transceiver;
12. A system according to claim 10 or claim 11, wherein the criteria is used by the transceiver to obtain a signature sequence set scheme to be used.
前記第1のシグネチャシーケンスが、ランダムアクセスチャネルを介して移動端末装置によって基地局へ伝送される信号のプリアンブル部分として使用される
ことを特徴とする請求項10から請求項12のいずれか一項に記載のシステム。
The method according to any one of claims 10 to 12, wherein the first signature sequence is used as a preamble portion of a signal transmitted to a base station by a mobile terminal device via a random access channel. The described system.
前記第1のシグネチャシーケンスが、移動端末装置によって基地局へ伝送される同期信号の一部分として使用される
ことを特徴とする請求項10から請求項12のいずれか一項に記載のシステム。
The system according to any one of claims 10 to 12, wherein the first signature sequence is used as part of a synchronization signal transmitted by a mobile terminal device to a base station.
マルチユーザセルラー通信システムにおいて使用するための送信機であって、
第1のシグネチャシーケンスセットから第1のシグネチャシーケンスを選択するための手段と、
受信機に対して、前記送信機と前記受信機との間のアップリンク同期のための信号を伝送するための手段とを具備し、
前記信号が、前記第1のシグネチャシーケンスを含み、
前記第1のシグネチャシーケンスセットは、直交変調シーケンスを使用してZadoff-Chuシーケンスを変調することによって生成される
ことを特徴とする送信機。
A transmitter for use in a multi-user cellular communication system comprising:
Means for selecting a first signature sequence from the first signature sequence set;
Means for transmitting to the receiver a signal for uplink synchronization between the transmitter and the receiver;
The signal comprises the first signature sequence;
The transmitter according to claim 1, wherein the first signature sequence set is generated by modulating a Zadoff-Chu sequence using an orthogonal modulation sequence.
前記第1のシグネチャシーケンスが、ランダムアクセスチャネルを介して移動端末装置によって基地局へ伝送される信号のプリアンブル部分として使用される
ことを特徴とする請求項15に記載の送信機。
The transmitter according to claim 15, wherein the first signature sequence is used as a preamble part of a signal transmitted to a base station by a mobile terminal device via a random access channel.
前記第1のシグネチャシーケンスが、移動端末装置によって基地局へ伝送される同期信号の一部分として使用される
ことを特徴とする請求項15に記載の送信機。
The transmitter according to claim 15, wherein the first signature sequence is used as a part of a synchronization signal transmitted by a mobile terminal device to a base station.
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