JP4339362B2 - 直交周波数分割多元接続システムにおけるセルを検出する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、直交周波数分割多元接続システムに関し、特に、直交周波数分割多元接続システムにおいて、セルを検索するための方法及び装置に関する。

移動通信システムは、アナログ方式の第１世代、デジタル方式の第２世代、高速マルチメディアサービスを提供するＩＭＴ−２０００方式の第３世代に後続して、超高速マルチメディアサービスを提供する第４世代移動通信システムに発展している。このような第４世代移動通信システムにおいて、加入者装置は、１つの端末機を使用して、衛星網、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネットプロトコル（ＩＰ）網をすべて接続することができる。すなわち、加入者装置は、１つの端末機を使用して、音声、画像、マルチメディア、インターネットデータ、音声メール、及びインスタントメッセージ（instant message；ＩＭ）などのすべてのサービスを楽しむことができる。このような第４世代移動通信システムは、超高速マルチメディアサービスのために、２０Ｍｂｐｓの送信速度を支援し、直交周波数分割多元（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；以下、“ＯＦＤＭ”という）方式のように直交周波数を使用する。

上記ＯＦＤＭ方式は、複数の直交搬送波信号を多重化するデジタル変調方式であって、単一のデータストリーム（data stream）を幾つかの低速ストリームに分割して、幾つかの低い送信率の副搬送波（sub-carrier）を用いて同時に送信する。その結果、シンボル区間が増加されて、多重経路の遅延拡散による時間領域で、相対的な分散（dispersion）が減少される。

また、直交周波数分割多元接続（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access；以下、“ＯＦＤＭＡ”と称する）システムは、シンボル当たりのデータを送信する。上記シンボル間には干渉が発生し、上記シンボル間の干渉（Inter-symbol Interference）を補償するために、上記ＯＦＤＭＡシステムは、送信チャンネルの長さよりも長いサイクリックプレフィックス（Cyclic Prefix；以下、“ＣＰ”と称する）を上記シンボルに挿入する。

図１は、ＯＦＤＭＡシステムにおけるシンボル構成を示すブロック図である。
図１を参照すると、斜線部分は、ＣＰに該当する。上記シンボルの後段をコピーした後、所定のガイド時間Ｔｇの間にシンボルの前段に付ける。ここで、上記シンボルから上記ＣＰを除いた時間をＴｂで示し、シンボル全体を構成する時間をＴｓで示す。
使用される副搬送波の数をＮで示す場合、受信信号がＣＰ除去及び高速フーリエ変換（ＦＦＴ；Fast Fourier Transform）を通過すると、次のような関係を有する。

式１において、ｓ（ｋ）は、周波数領域の受信信号を示し、Ｈ（ｋ）は、時間領域チャンネル応答ｈ[ｎ]のＮ−ポイント離散型フーリエ変換（Discrete Fourier Transform；ＤＦＴ）を遂行した値を示し、ｗ（ｋ）は、白色ガウス雑音（White Gaussian Noise）ｗ[ｎ]のＮ−ポイントＤＦＴ係数を示し、Ｎ_０の分散を有する。ここで、[ｎ]及び（ｋ）は、それぞれの時間領域信号及び周波数領域信号を示すための因子である。

端末機は、基地局から受信された信号を復調するために、チャンネルＨ（ｋ）の推定が要求され、このために、基地局は、ダウンリンク（Down link）データパケットにパイロットを挿入して送信する。このようなパイロットを用いて、端末機は、チャンネル推定を遂行するだけでなく、多元接続方式での電力制御（Power Control）に有用な信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）情報までも推定して基地局へ送信する。

一方、セルラーシステムにおいて、通信を開始するために、端末機は、自身が属しているセルを検出しなければならない。このようなセル検出は、各基地局で使用された固有のＰＮコード及び端末機の受信信号間の交差相関（Cross-Correlation）を介してなされる。広帯域符号分割多元接続（Wideband Code Division Multiple Access；ＷＣＤＭＡ）システムの場合、通信の初期に、主同期チャンネル（Primary Synchronization Channel；Ｐ−ＳＣＨ）、補助同期チャンネル（Secondary Synchronization Channel；Ｓ−ＳＣＨ）、及び共通パイロットチャンネル（Common Pilot Channel；ＣＰＩＣＨ）間の交差相関及び各セルに割り当てられたＰＮコードを介してセル検出がなされる。一方、ＯＦＤＭＡシステムの場合、基地局は、データフレームの先頭に挿入されたプリアンブルを使用して、基地局に割り当てられたＰＮコードを送信し、端末機は、交差相関を介してセルを検出することができる。しかしながら、交差相関は、Ｎ^２の乗算を必要とするので、比較的計算量が多くなる。

式１の周波数領域データ信号の場合、端末機が受信する時間領域受信信号ｚ（ｋ）は、式２で表現されるように、チャンネル周波数応答と周波数領域送信信号との積で示されることができる。

ここで、

は、Ｎ巡回畳込み（Circular Convolution）を示し、ｈ[ｎ]は、時間領域でのチャンネル応答を示し、ｗ[ｎ]は、時間領域上の白色ガウス雑音を示す。
式１の関係に基づいて、等化又はチャンネル推定は、効率的なＮ回の除算を介してなされる。等化の場合、Ｈ（ｋ）に対する推定値

でｚ（ｋ）を割って任意のデータｓ（ｋ）を推定する。一方、セル検出の場合、ｓ（ｋ）は、幾つかの特定のＰＮコードに制限され、上記ＰＮコードのうち、該当セルに割り当てられたＰＮコードをＨ（ｋ）に対する推定値なしに検出しなければならない。このように、Ｈ（ｋ）に対する条件がない場合には、セルを検出することができない。しかしながら、上記ＯＦＤＭＡシステムの場合、時間領域でのチャンネル長さＬが副搬送波の数Ｎよりも非常に小さい条件によってセルを検出することができる。しかしながら、一般的なシステムの実現において、チャンネル長さＬに関する情報が端末機へ与えられるべきであるが、通信を開始する時点では、端末機がこのような情報を取得することが難しい、という問題点があった。

上記背景に鑑みて、本発明の目的は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システムにおいて、時間領域でのチャンネル長さＬが副搬送波の数Ｎよりも非常に小さい場合にセルを検出するための方法及び装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、ＯＦＤＭＡシステムにおいて、時間領域では、巡回交差相関又は巡回畳込みを通してセルを検出し、周波数領域では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）及び逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform；ＩＦＦＴ）を使用してセルを検出するための方法及び装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の１つの見地によると、疑似雑音コードを有する信号を移動端末へ送信する複数の基地局を含む直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システムにおいて、上記移動端末が通信を開始するために自身が位置したセルを検出する方法は、上記基地局から上記信号を受信し、受信された上記信号に対する高速フーリエ変換を遂行するステップと、上記信号に含まれた基地局の疑似雑音コードとの比較のための疑似雑音コードを生成するステップと、生成された上記疑似雑音コードを用いて上記高速フーリエ変換された信号に同期した疑似雑音コードを探索して、移動端末が位置したセルを検出するステップとを具備することを特徴とする。

本発明の他の１つの見地によると、疑似雑音コードを有する信号を移動端末へ送信する複数の基地局を含む直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システムにおいて、通信を開始するために、自身が位置したセルを検出するための上記移動端末の受信装置は、アンテナを介して基地局から受信された受信信号の無線周波数処理を行う無線周波数処理部と、上記基地局から上記信号を受信して高速フーリエ変換を遂行する高速フーリエ変換部と、上記信号に含まれた基地局の疑似雑音コードと比較されるテスト疑似雑音コードを生成し、高速フーリエ変換された上記信号を生成された上記疑似雑音コードを割り当てた信号と比較することによって、同期した疑似雑音コードを探索して、探索された上記疑似雑音コードを使用して上記移動端末が位置したセルを検出するセル検出部とを具備することを特徴とする。

本発明の実施形態によると、ＯＦＤＭＡシステムにおいて、ＣＰの長さをチャンネルの長さＬに関する情報として獲得し、時間領域で、巡回交差相関及び巡回畳込みを用いて、周波数領域でＦＦＴ及びＩＦＦＴを使用することによって、通信を開始する時点で、周波数領域のチャンネル応答信号に対する条件がないとしても、セルを検出することができる、という長所を有する。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知の機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。

本発明は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システムにおいて、必須のセル検出のために、ＯＦＤＭシンボル長さ、すなわち、副搬送波の数Ｎに比べて、チャンネルの長さＬが非常に小さいことを考慮して、巡回交差相関（Circular Cross-Correlation）、又は巡回畳込み（Circular Convolution）を使用するアルゴリズム、ＦＦＴ及びＩＦＦＴを使用するアルゴリズムを提案する。

従来のＯＦＤＭＡシステムにおいて、最大の有効チャンネルの長さをサイクリックプレフィックス（Cyclic Prefix；以下、“ＣＰ”と称する）の長さよりも短い長さに制限されなければならないように設計されるので、本発明の好ましい実施形態は、ＣＰの長さをチャンネルの長さＬとして見なして、セル検出アルゴリズムを実現する。

上記ＯＦＤＭＡシステムにおいて、基地局は、データフレームの先頭に挿入されたＣＰに、自身に割り当てられたＰＮコードを含んで移動端末へ送信する。移動端末は、上記基地局のＰＮコードに正確なテストＰＮコードを同期させて、時間領域で、長さＬに制限された信号を取得することによってセルを検出する。上記移動端末で使用するセル検出のための受信装置の構成を図２を参照して具体的に説明する。

図２は、本発明の実施形態によるＯＦＤＭＡシステムにおける受信装置の構成を示すブロック図である。
図２を参照すると、上記受信装置は、無線周波数処理部（ＲＦ）１１０と、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）１２０と、フィルター１３０と、ＣＰ除去部１４０と、ＦＦＴ部１５０と、セル検出部１６０とを含む。

ＲＦ処理部１１０は、アンテナを介して基地局から受信された受信信号をＲＦ処理し、ＡＤＣ１２０は、上記受信信号をデジタル信号に変換する。フィルター１３０は、雑音除去のために、変換された上記デジタル受信信号を低域通過フィルターリングし、ＣＰ除去部１４０は、低域通過フィルターリングされた上記信号に挿入されたＣＰを除去し、ＣＰが除去された直列信号を並列信号に変換する。ＦＦＴ部１５０は、並列変換された信号に対するＮ−ポイントＦＦＴを遂行して、周波数領域信号を時間領域信号に変換する。また、セル検出部１６０は、あらかじめ定められたセル検出アルゴリズムを使用して、ＦＦＴ処理された信号からセルを検出する。

セル検出部１６０は、受信信号に対する基地局のＰＮコードと同期するのに使用されたテストＰＮコードを生成するＰＮコード生成器１６１と、あらかじめ定められたアルゴリズムに従って、セル検出を遂行するセル検出器１６２と、を含む。

ＯＦＤＭ方式では、相互直交性を有する複数の搬送波を使用するので、周波数利用効率を増加させ、送信器及び受信器で複数の搬送波を変調して復調する過程は、離散逆フーリエ変換（ＩＤＦＴ）及び離散型フーリエ変換（ＤＦＴ）の各々を遂行するものと同一の結果となる。従って、ＩＤＦＴ及びＤＦＴは、Ｎｌｏｇ（Ｎ）の乗算を必要とする逆高速フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）及び高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）を使用して実現されることができる。

図３は、本発明の実施形態による基地局のＰＮコードとテストＰＮコードとが同期した場合と同期しない場合との比較を示すグラフである。
図３を参照して、ＯＦＤＭＡシステムにおいて、周波数領域でセルを検出する方法を説明する。ｓ_ｉ（ｋ）の固有のＰＮコードがＮ_ｃｅｌｌ個（Ｎ_ｃｅｌｌは、副搬送波の数を示す。）のセルに割り当てられ、移動端末がｓ_１（ｋ）をプリアンブルに対するＰＮコードとして使用する基地局のカバレッジ領域に位置すると仮定する。このとき、受信信号ｚ（ｋ）をｓ_ｉ（ｋ）で割った信号ｚ_ｉ（ｋ）は、式３のように表現されることができる。

ここで、ｚ_ｉ（ｋ）に対するＮ−ポイントＩＤＦＴを遂行すると、セルの時間領域信号ｚ_ｉ［ｎ］を求めることができる。上記ｚ_ｉ［ｎ］は、式４のように表現されることができる。

ここで、セルの白色ガウス雑音は、ｗ_ｉ（ｋ）:＝ｗ（ｋ）／ｓ_ｉ（ｋ）である。
そして、Ｎ−ポイントＤＦＴ係数の積は、時間領域でＮ巡回畳込みで表現されることができ、式５のように表現されることができる。

ここで、ｃ_ｉ，ｊ［ｎ］＝ＩＤＦＴ（ｓ_ｉ（ｋ）／ｓ_ｊ（ｋ））である。一般的に、ｉ≠１の場合、ｃ_１，ｉ（ｋ）は、ＰＮコードと同一の効果を有するので、全時間帯域に拡散し、巡回畳込みが行われた信号

も全時間帯域に均等に拡散する。

しかしながら、基地局のＰＮコードがテスト中のＰＮコードと一致する場合、（ｉ＝１）、ｃ_１，１（ｋ）＝１であり、時間領域信号は、インパルスとなる（ｃ［ｎ］＝δ［ｎ］）。
従って、ｚ_１［ｎ］は、式６のように表現されることができる。

そして、チャンネルの長さＬがＬ<Ｎに制限されているので、式６は、式７のように表現されることができる。

従って、正確なＰＮコードで割った後に、ＩＤＦＴを遂行した場合には、時間領域で長さＬに制限された信号を得る。しかしながら、そうではない場合には、全時間帯域にエネルギーが拡散する。結果的に、テストＰＮコードが同期したか否かは、第２の統計特性である分散を測定することによって判断されることができる。これは、式８及び式９のように表現されることができる。

分散を使用するセル検出方法は、（ｋ>＝Ｌ）領域を雑音領域として見なし、（０＝ｋ<Ｌ−１）領域をチャンネル領域として見なして、各領域の分散をセル検出のための基準として見なす。上記チャンネル領域の分散及び雑音領域の分散は、式１０及び式１１のように表現されることができる。

式１０のチャンネル領域の分散（ＭＥＡＳＵＲＥ１）は、最大値を発生させる‘ｉ’値をセルとして検出し、式１１の雑音領域分散（ＭＥＡＳＵＲＥ２）は、最小値を発生させる値をセルとして選択する。ここで、上記ＭＥＡＳＵＲＥ１及び上記ＭＥＡＳＵＲＥ２は、各々の時間領域で、低帯域エネルギー及び高帯域エネルギーと見なされることができる。上記時間領域での低帯域又は高帯域エネルギーは、［０，Ｌ−１］の通過帯域を有するＮ_ｔａｐ低帯域周波数領域フィルターＨ_ｌｏｗ（ｋ）、又は［Ｌ，Ｎ−１］の通過帯域を有する高帯域周波数領域フィルターＨ_ｈｉｇｈ（ｋ）の出力パワーでも近似的に計算されることができる。従って、上記ＩＤＦＴ又はＩＦＦＴを遂行する代わりに、場合によっては、線形Ｎ_ｔａｐ有限インパルス応答（Finite Impulse Response；ＦＩＲ）低帯域フィルター又は高帯域フィルターを使用することもできる。

次いで、チャンネル領域と雑音領域との分散比、すなわち、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）を用いて、セルを検索する方法について説明する。
上記信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）は、式１２のように表現されることができる。

添付の図面を参照して、上記周波数領域でのセル検出アルゴリズムを用いてセルを検出する方法について説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態による周波数領域でのセル検出動作を示すフローチャートである。
図４を参照すると、ステップ４００で、セル検出部１６０は、ＦＦＴ部１５０からデータを受信する。ステップ４０１で、セル検出部１６０は、セル識別子‘ｉ’及びセクター識別子‘ｊ’を０に設定する。ステップ４０３で、セル検出部１６０は、ＰＮコード生成器１６１を介してセル識別子‘ｉ’及びセクター識別子‘ｊ’に該当するＰＮコードを生成する。生成された上記ＰＮコードは、受信されたデータからＣＰが除去された基地局のＰＮコードと同期するか否かを把握するためのコードである。上記ＣＰは、多重経路によって遅延したＯＦＤＭシンボルと現在のＯＦＤＭシンボルとの間の干渉が発生する区間を意味する。上記区間を除去すると、ＯＦＤＭシンボル間の干渉をなくすことができる。

ステップ４０５で、セル検出部１６０は、ＩＦＦＴを通して時間領域信号を周波数領域信号に変換する。ここで、現在知られている情報は、時間領域チャンネルの長さＬがＮよりも小さいので、周波数領域信号を時間領域信号に変換すると、ＰＮコードの整合可否を判別することができる。ＰＮコードが整合されると、送信器からのＰＮコード効果がなくなり、チャンネル効果のみが存在する。従って、これをＩＦＦＴすると、時間領域でＬ以下にエネルギーが集中する。これとは異なる方法にて、ステップ４０５で、セル検出部１６０は、ＩＦＦＴを遂行する代わりに、場合によっては、線形Ｎ_ｔａｐＦＩＲ低帯域フィルター又は高帯域フィルターを使用することができる。

ステップ４０７で、セル検出部１６０は、臨界値と該当セル及びセクターの信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ［ｉ，ｊ］を計算する。ここで、本発明の実施形態による低域通過フィルターの周波数応答及び時間領域インパルス応答を示すグラフである図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、時間領域で、チャンネル長さがＬ<<Ｎに制限される。しかしながら、実際のシステムにおいて、ガードバンド（guard band）が存在して、相当部分の副搬送波が使用されないことが分かる。実際のチャンネルがｈ［０］＝１である１タップ（tap）チャンネルであるとしても、図６Ａに示すように、中央の副搬送波が使用されないので、受信信号をＩＦＦＴすると、１タップチャンネルではない図６Ｂに示すような拡散チャンネルを示す。従って、ＳＩＮＲを推定するためには、信号部がＬに限定されなければならない。しかしながら、上記ガードバンドの影響によって、信号部が区間Ｌよりも一層広くなる。従って、Ｌよりも多少大きい値Ｌ_{ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ}を設定して、エネルギー区間で臨界値を計算しなければならない。

ステップ４０９で、セル検出部１６０は、計算された上記信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ［ｉ，ｊ］を最大の信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ_ｍａｘと比較する。このとき、計算された上記信号対干渉雑音比が最大信号対干渉雑音比ＳＩＮＲより小さいか、又は、同一である場合、セル検出部１６０は、その動作を終了する。しかしながら、ステップ４１１で、計算された上記信号対干渉雑音比が最大の信号対干渉雑音比よりも大きい場合、セル検出部１６０は、計算された上記信号対干渉雑音比を最大の信号対干渉雑音比に設定し、‘ｉ’をセル識別子に設定し、‘ｊ’をセクター識別子に設定する。ステップ４１３で、セル検出部１６０は、セル識別子‘ｉ’がセルの最後の副搬送波数（Ｎ_ｃｅｌｌ−１）に該当し、セクター識別子‘ｊ’がセクターの最後の副搬送波数（Ｎ_{ｓｅｃｔｏｒ}−１）に該当するか否かを確認する。確認の結果、ｉ＝Ｎ_ｃｅｌｌ−１及びｊ＝Ｎ_{ｓｅｃｔｏｒ}−１の条件が満足されない場合、セル検出部１６０は、ステップ４０５へ戻って上述した動作を反復する。一方、セル検出部１６０は、ステップ４１５へ進行する。ここで、上記最大の信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ_ｍａｘが−１０００００００であると仮定する。

ステップ４１５で、セル検出部１６０は、セル識別子及びセクター識別子を計算して、計算された上記セル識別子及びセクター識別子に該当するＰＮコードを正確なＰＮコードとして判断する。このようなＰＮコードが基地局のＰＮコードと同期するので、上記ＰＮコードを用いてセルを検出する。

上述したような本発明の第１の実施形態では、周波数領域でのセル検出アルゴリズムを用いるセル検出方法について説明した。次いで、本発明の第２の実施形態では、時間領域でのセル検出アルゴリズムを用いるセル検出方法について説明する。

時間領域でのセル検出アルゴリズムは、一般的な交差相関ではない巡回交差相関を使用して効果的に実現されることができる。このようなセル検出アルゴリズムを説明すると、次の通りである。

まず、セルの時間領域信号ｓ_ｉ[ｎ]とその時間遅延との間の相関関係は、式１３のように表現されることができる。ここで、周波数領域の長さＮ及び信号ｓ_ｉ（ｋ）は、同一のサイズＡを有し（ＰＳＫ信号）、その上にＮ−ポイントＩＤＦＴを遂行することによって得られた時間領域信号をｓ_ｉ［ｎ］と仮定すると、時間遅延された信号ｓ_ｉ［ｎ−τ］及び信号ｓ_ｉ［ｎ］は、それら間の巡回交差相関が計算される場合、相互に直交する。

ここで、（）_Ｎは、モジュロＮを示す。
上記巡回交差相関は、巡回畳込みを用いて、式１４のように表現される。

そして、巡回畳込みは、ＤＦＴ係数の積で表現されるので、式１５のように表現される。

ここで、ρ（ｋ）は、全周波数帯域にわたって同一であり、ρ（ｋ）のＩＤＦＴを遂行することによって決定されたρ［ｎ］は、インパルスとなる。
従って、時間領域信号ｚ［ｎ］と適切な信号ｓ_ｉ[ｎ]との間の巡回交差相関、又は時間領域信号ｚ［ｎ］と信号ｓ_ｉ ^＊［−ｎ］との間の巡回畳込みを用いると、式１６のような結果となる。

周波数領域の場合と同様に、正確なセルＰＮコードを使用する場合、式１６によりエネルギーがチャンネル区間内に集中する。しかしながら、相互に異なるＰＮコードを使用する場合、エネルギーは、全帯域にわたって均等に拡散する。従って、移動端末は、周波数領域と同一の基準を用いてセルを検出することができる。

次いで、添付の図面を参照して、上記時間領域でのセル検出アルゴリズムを用いて、セル検出動作について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態による時間領域でのセル検出動作を示すフローチャートである。

図５を参照すると、ステップ５００で、セル検出部１６０は、ＣＰが除去された時間領域データを受信し、ステップ５０１で、セル識別子‘ｉ’及びセクター識別子‘ｊ’を０に設定する。ステップ５０３で、セル検出部１６０は、ＰＮコード生成器１６１を通して該当セル‘ｉ’及びセクター‘ｊ’のための時間領域ＰＮコードを生成する。ここで、生成された上記ＰＮコードは、受信されたデータからＣＰが除去された基地局のＰＮコードと同期するか否かを把握するためのコードである。そして、上記ＣＰは、多重経路によって遅延したＯＦＤＭシンボルと現在のＯＦＤＭシンボルとの間の干渉が発生する区間を意味する。上記区間を除去すると、ＯＦＤＭシンボル間の干渉をなくすことができる。

また、ステップ５０５で、セル検出部１６０は、式１３乃至式１６を用いて巡回交差相関を遂行し、ステップ５０７で、臨界値と該当セル‘ｉ’及びセクター‘ｊ’の信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ［ｉ，ｊ］を計算する。ここで、臨界値は、信号成分がガードバンドの影響によって、図６Ｂに示すように、全帯域を通して拡散して、雑音区間及び信号区間を正確に区分することができないので、エネルギー区間で適切に設定された値である。このような臨界値の設定は、一般に、大部分のエネルギーが狭い区間内に集中するために可能である。

ステップ５０９で、セル検出部１６０は、計算された上記信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ［ｉ，ｊ］を最大の信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ_ｍａｘと比較する。このとき、計算された上記信号対干渉雑音比が最大信号対干渉雑音比ＳＩＮＲより小さいか、又は、同一である場合、セル検出部１６０は、その動作を終了する。しかしながら、ステップ５１１で、計算された上記信号対干渉雑音比が最大の信号対干渉雑音比よりも大きい場合、セル検出部１６０は、計算された上記信号対干渉雑音比を最大の信号対干渉雑音比に設定し、‘ｉ’をセル識別子に設定し、‘ｊ’をセクター識別子に設定する。ステップ５１３で、セル検出部１６０は、セル識別子‘ｉ’がセルの最後の副搬送波数（Ｎ_ｃｅｌｌ−１）に該当し、セクター識別子‘ｊ’がセクターの最後の副搬送波数（Ｎ_{ｓｅｃｔｏｒ}−１）に該当するか否かを確認する。確認の結果、ｉ＝Ｎ_ｃｅｌｌ−１及びｊ＝Ｎ_{ｓｅｃｔｏｒ}−１の条件が満足されない場合、セル検出部１６０は、ステップ５０５へ戻って上述した動作を反復する。一方、セル検出部１６０は、ステップ５１５へ進行する。ここで、上記最大の信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ_ｍａｘが−１０００００００であると仮定する。

ステップ５１５で、セル検出部１６０は、セル識別子及びセクター識別子を計算して、計算された上記セル識別子及びセクター識別子に該当するＰＮコードを正確なＰＮコードとして判断する。このようなＰＮコードが基地局のＰＮコードと同期するので、上記ＰＮコードを用いてセルを検出する。

一方、ＯＦＤＭＡシステムは、隣接したチャンネルとの相互干渉を防止するために、チャンネルに隣接したＮ_Ｇ個の副搬送波をガードバンドとして使用する。このようなガードバンドは、全帯域送信信号がガードバンドをストップバンド（stop band）として有している理想的な低域通過フィルター１３０を通過して移動端末に到達する、という仮定の下にモデリングされることができる。低域通過フィルター１３０の影響によって、時間領域チャンネル応答信号ｈ［ｎ］及び低域通過フィルターの時間領域信号ｇ［ｎ］は、時間領域でＮ巡回畳込みで式１７のように表現される。

ここで、理想的な低域通過フィルター１３０は、時間領域では、全帯域を範囲とするｓｉｎｃ関数で現れるので、低域通過フィルター１３０及び巡回畳込みによって与えられた

も時間領域で全帯域にわたって現れる。従って、チャンネル領域と雑音領域との区別が難しくなる。また、時間領域でのセル検出の場合でも、ＰＮコードの時間領域信号とその遅延時間領域信号との間の式１３のような直交がこれ以上保持されず、周波数領域でのセル検出と類似するように、ｓｉｎｃ関数に関連した巡回交差相関信号は、左右に拡散する。

しかしながら、場合によって、ｓｉｎｃ関数が大部分のエネルギーを狭い時間帯域内に含むので、ｇ［ｎ］をＦＩＲフィルターに適切に近似させることによって、上述したようなアルゴリズムを使用することができる。

低域通過フィルター１３０の周波数領域応答及び時間領域応答を図６Ａ及び図６Ｂに示す。ここで、図６Ａ及び図６Ｂは、Ｎ＝１０２４、Ｎ_Ｇ＝２０１の場合、低域通過フィルターの周波数領域応答及び時間領域応答を示し、波形を明確に表示するために、時間領域信号を５１２だけ移動させる。

図７は、本発明の実施形態によるセル検出アルゴリズムの性能を示すグラフである。
図７に示すグラフは、Ｎ＝２５６、Ｎ_Ｇ＝５１、Ｌ＝８、及びＮ_ｃｅｌｌ＝３２の場合、１０００回の同一の実験を反復することによって得られる。同図において、Ｐ_ＦＡは、誤警報確率（False Alarm Probability）を意味する。
図７を参照すると、セル検出アルゴリズムの性能については、ＳＩＮＲが増加するほど、Ｐ_ＦＡは、急に減少される。

以上、本発明の詳細について具体的な実施形態に基づき説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能なのは明らかである。従って、本発明の範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及び該記載と同等なものにより定められるべきである。

直交周波数分割多元接続システム（ＯＦＤＭＡ）における従来のシンボル構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるＯＦＤＭＡシステムにおける受信装置の構成を示すブロック図である、 本発明の実施形態による基地局のＰＮコードとテストＰＮコードとが同期した場合と同期しない場合との比較を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態による周波数領域でのセル検出動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態による時間領域でのセル検出動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による低域通過フィルターの周波数応答及び時間領域インパルス応答を示すグラフである。 本発明の実施形態による低域通過フィルターの周波数応答及び時間領域インパルス応答を示すグラフである。 本発明の実施形態によるセル検出アルゴリズムの性能を示すグラフである。

符号の説明

１１０ 無線周波数処理部
１２０ アナログデジタル変換機
１３０ フィルター
１４０ ＣＰ除去部
１５０ ＦＦＴ部
１６０ セル検出部
１６１ ＰＮコード生成器
１６２ セル検出器

Claims (9)

1. 直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システムにおいて、前記移動端末が自身が位置したセルを検出する方法であって、
   前記基地局から基地局の疑似雑音コード信号を受信し、前記受信された信号に対する高速フーリエ変換を遂行し、高速フーリエ変換された信号を生成するステップと、
   基地局の疑似雑音コードとの比較のためのテスト疑似雑音コードを生成するステップと、
   前記テスト疑似雑音コードを用いて前記高速フーリエ変換された信号に同期した疑似雑音コードを探索して、移動端末が位置したセルを検出する、第１セル検出ステップ、第２セル検出ステップ及び第３セル検出ステップのいずれかを利用するステップにおいて、
   前記第１セル検出ステップは、
   前記高速フーリエ変換された信号を前記テスト疑似雑音コードに該当する信号で割り、割られた信号を生成するステップと、
   前記割られた信号の逆高速フーリエ変換を遂行して、逆高速フーリエ変換された信号を生成するステップと、
   前記テスト疑似雑音コードが前記逆高速フーリエ変換された信号に対する疑似雑音コードと同期するか否かを判断し、前記逆高速フーリエ変換された信号に対するチャンネル領域の分散が最大値である場合、前記テスト疑似雑音コードは、前記逆高速フーリエ変換された信号に対する前記疑似雑音コードと同期するステップと、を備え、
   前記第２セル検出ステップは、
   前記高速フーリエ変換された信号を前記テスト疑似雑音コードに該当する信号で割り、割られた信号を生成するステップと、
   チャンネル領域と雑音領域とを区別するために、周波数領域フィルターを用いて、前記割られた信号をフィルターリングするステップと、
   前記テスト疑似雑音コードが前記フィルターリングされた信号に対する疑似雑音コードと同期するか否かを判断し、前記フィルターリングされた信号に対するチャンネル領域の分散が最大値である場合、前記テスト疑似雑音コードは、前記フィルターリングされた信号に対する前記疑似雑音コードと同期するステップと、を備え、
   前記第３セル検出ステップは、
   時間領域比較信号を獲得するために、前記高速フーリエ変換された信号の逆高速フーリエ変換を遂行するステップと、
   前記時間領域比較信号と時間遅延した時間領域比較信号との巡回交差相関を行って、巡回交差相関信号を生成するステップと、
   前記テスト疑似雑音コードが前記巡回交差相関信号に対する疑似雑音信号と同期するか否かを判断し、前記巡回交差相関が行われた信号に対するチャンネル領域の分散が最大値である場合、前記テスト疑似雑音コードは、前記巡回交差相関が行われた信号に対する前記疑似雑音コードと同期するステップと、を備えるステップと、
   を具備することを特徴とする方法。
2. 前記第１セル検出ステップの前記テスト疑似雑音コードは、前記逆高速フーリエ変換された信号に対する雑音領域の分散が最小値である場合、前記逆高速フーリエ変換された信号に対する疑似雑音コードと同期し、前記第２セル検出ステップの前記テスト疑似雑音コードは、前記フィルターリングされた信号に対する雑音領域の分散が最小値である場合、
   前記フィルターリングされた信号に対する疑似雑音コードと同期し、前記第３セル検出ステップの前記テスト疑似雑音コードは、前記巡回交差相関された信号に対する雑音領域の分散が最小値である場合、前記巡回交差相関された信号に対する前記疑似雑音コードと同期することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記テスト疑似雑音コードと第１セル検出ステップの基地局の疑似雑音コードとの互いの同期の判断は、前記逆高速フーリエ変換された信号に対するチャンネル領域の分散対雑音領域の分散比を示す信号対干渉雑音比を使用してなされ、前記テスト疑似雑音コードと第２セル検出ステップの基地局の疑似雑音コードとの互いの同期の判断は、前記フィルターリングされた信号に対するチャンネル領域の分散対雑音領域の分散比を示す信号対干渉雑音比を使用してなされ、前記テスト疑似雑音コードと第３セル検出ステップの基地局の疑似雑音コードとの互いの同期の判断は、前記巡回交差相関が行われた信号に対するチャンネル領域の分散対雑音領域の分散比を示す信号対干渉雑音比を使用してなされることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 対応するセルに割り当てられた疑似雑音コードを有する信号を移動端末へ送信する複数の基地局を含む直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システムにおいて、通信を開始するために、自身が位置したセルを検出するための前記移動端末の受信装置であって、
   アンテナを介して基地局から受信され、前記基地局の疑似雑音コードを含む受信信号の無線周波数処理を行う無線周波数処理部と、
   前記基地局から前記信号を受信して高速フーリエ変換を遂行し、高速フーリエ変換された信号を生成する高速フーリエ変換部と、
   前記基地局の疑似雑音コードと比較されるテスト疑似雑音コードを生成し、前記高速フーリエ変換された前記信号を前記テスト疑似雑音コードを割り当てた信号と比較することによって、同期した疑似雑音コードを探索して、探索された前記疑似雑音コードを使用して前記移動端末が位置したセルを検出する、第１セル検出方法、第２セル検出方法及び第３セル検出方法のいずれかを利用するセル検出部において、
   前記第１セル検出方法は、
   前記信号に含まれた前記基地局の疑似雑音コードとの比較のための前記テスト疑似雑音コードを生成する疑似雑音コード生成器と、前記高速フーリエ変換された信号を前記テスト疑似雑音コードに該当する信号で割って、割られた信号を生成し、前記割られた信号に対する逆高速フーリエ変換を遂行して、逆高速フーリエ変換された信号を生成し、前記テスト疑似雑音コードが前記逆高速フーリエ変換された信号に対する疑似雑音コードと同期するか否かを判断するセル検出器と、を含み、
   前記逆高速フーリエ変換された信号に対するチャンネル領域の分散が最大値である場合、前記テスト疑似雑音コードは、前記逆高速フーリエ変換された前記信号に対する前記疑似雑音コードと同期するセル検出部と、
   前記第２セル検出方法は、
   前記信号に含まれた前記基地局の疑似雑音コードとの比較のための前記テスト疑似雑音コードを生成する疑似雑音コード生成器と、前記高速フーリエ変換された信号を前記テスト疑似雑音コードに該当する信号で割って、割られた信号を生成し、チャンネル領域と雑音領域とを区別するために、周波数領域フィルターを用いて前記割られた信号をフィルターリングして、フィルターリングされた信号を生成し、前記テスト疑似雑音コードが前記フィルターリングされた信号に対する疑似雑音コードと同期するか否かを判断するセル検出器と、を含み、
   前記フィルターリングされた信号に対するチャンネル領域の分散が最大値である場合、前記テスト疑似雑音コードは、前記フィルターリングされた信号に対する前記疑似雑音コードと同期するセル検出部と、
   前記第３セル検出方法は、
   前記信号に含まれた前記基地局の疑似雑音コードとの比較のための前記テスト疑似雑音コードを生成する疑似雑音コード生成器と、時間領域比較信号を獲得するために、前記高速フーリエ変換された信号に対する逆高速フーリエ変換を遂行し、前記時間領域比較信号及び時間遅延した時間領域比較信号の巡回交差相関を行って、巡回交差相関が行われた信号を生成し、前記テスト疑似雑音コードが前記巡回交差相関信号に対する疑似雑音信号と同期するか否かを判断するセル検出器と、を含み、
   前記巡回交差相関が行われた信号に対するチャンネル領域の分散が最大値である場合、前記テスト疑似雑音コードは、前記巡回交差相関が行われた信号に対する疑似雑音コードと同期するセル検出部と、
   を具備することを特徴とする装置。
5. 前記基地局によって挿入された前記基地局の疑似雑音コードを構成するサイクリックプレフィックスを除去するサイクリックプレフィックス除去部をさらに具備することを特徴とする請求項４記載の装置。
6. 前記第１セル検出方法の前記テスト疑似雑音コードは、前記変換された信号に対する雑音領域の分散が最小値である場合、前記逆高速フーリエ変換された信号に対する前記疑似雑音コードと同期し、前記第２セル検出方法の前記テスト疑似雑音コードは、前記フィルターリングされた信号に対する雑音領域の分散が最小値である場合、前記フィルターリングされた信号に対する前記疑似雑音コードと同期し、前記第３セル検出方法の前記テスト疑似雑音コードは、前記巡回交差相関が行われた信号に対する前記雑音領域の分散が最小値である場合、前記巡回交差相関された信号に対する疑似雑音コードと同期することを特徴とする請求項４記載の装置。
7. 前記疑似雑音コードの同期の判断は、前記変換された信号に対するチャンネル領域の分散対雑音領域の分散比を示す信号対干渉雑音比を使用してなされることを特徴とする請求項４記載の装置。
8. 前記疑似雑音コードの同期の判断は、前記フィルターリングされた信号に対するチャンネル領域の分散対雑音領域の分散比を示す信号対干渉雑音比を使用してなされることを特徴とする請求項４記載の装置。
9. 前記疑似雑音コードの同期の判断は、前記巡回交差相関が行われた信号に対するチャンネル領域の分散対雑音領域の分散比を示す信号対干渉雑音比を使用してなされることを特徴とする請求項４記載の装置。

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