JP4819118B2

JP4819118B2 - スペクトル拡散セルラー無線通信システムにおいてビーコンを発見するための方法および装置

Info

Publication number: JP4819118B2
Application number: JP2008505591A
Authority: JP
Inventors: ソルタニアン、アミール; ペリック、ミリャナ; スリバスタナ、ヴィカシュ
Original assignee: ピーシーテルメリーランド、インコーポレイテッド; ソルタニアン、アミール; ペリック、ミリャナ; スリバスタナ、ヴィカシュ
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2026-04-06
Also published as: JP2008536404A; WO2006110570A1; EP1883990A4; HK1113612A1; EP1883990A1; EP1883990B1; US7019691B1

Description

（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明は、広義には無線通信システムに関し、より詳細には本発明は、セルラー通信システム内の基地局からモバイルユニットへ通信するのにビーコン信号（例えばＣＤＭＡにおける疑似ノイズデジタルシーケンス）を使用する、ＣＤＭＡシステムのようなパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）セルラー通信システムに関する。

（２．技術の状態）
符号分割マルチアクセス（ＣＤＭＡ）セルラーシステムは、基地局からモバイルユニットへパイロット信号を送信するデジタル無線送信方法を使用している。このパイロット信号は、基地局によって連続的に送信される無変調の直接シーケンスのスペクトル拡散信号である。パイロット信号により、モバイル局は（基地局からモバイルユニットへの）順方向チャンネルのタイミングを取得することができ、コヒーレント復調のための位相基準を提供し、いつハンドオフすべきかを決定するための基地局の間の信号強度の比較を行うための手段を提供している。パイロット信号は、一対の変調された最大長さの疑似ノイズシーケンスによって拡散されたウォルシュ符号「０」である。疑似−ランダムシーケンスペアの相対的位相は、（現在のシステムでは約８００ＭＨｚまたは１９００ＭＨｚを中心とする）共通周波数バンド内の異なる順方向チャンネルに対応している。この疑似−ランダムシーケンスペアは、一般にショートＰＮシーケンスまたは符号と称される。このショートＰＮシーケンスは、正確に２^１５（すなわち３２,７６８個の）チップの周期を有し、ショートＰＮシーケンスの相対的位相は、６４個のチップ（これらチップは５２.０８３μｓｅｃである）の整数倍だけオフセットしている。従って、正確に３２,７６８／６４の位相オフセット、すなわち６４のチップごとに５１２の位相オフセットがある。従って、各基地局に、可能性のある５１２個の位相オフセットのうちの１つが割り当てられる。一般にＰＮオフセットと称されるこの位相オフセットにより、モバイルユニットはそのオフセットでその基地局を識別できる。

ＣＤＭＡシステムの基地局の同期は、各基地局ロケーションにある全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機を使用することによって達成される。これらＧＰＳ受信機は、適当な安定クロック発生器の助けを借りて、基地局へ正確なタイミング情報を提供する。

多数のパイロット信号が比較的等しい信号強度で受信されると、ＣＤＭＡセルラーシステムのカバーエリア内でパイロット信号の干渉が生じる。かかるパイロットの干渉は、通話の脱落および容量の低下を生じさせ得るので、致命的である。従って、パワーを最適化することは、異なるオフセットパイロットからの干渉を低減できるので有利である。かかる最適化は、ＣＤＭＡセルラーシステム内の、使用を意図するカバーエリア内の種々のロケーションで受信パイロット信号を検出し、これらロケーションにおいて検出されたパイロット信号の信号強度を測定／記録するパイロットスキャナーにより、ＣＤＭＡセルラーシステムの意図するカバーエリアをドライブテストすることによって一般に達成される。パイロットスキャナーは正確なクロックソースでのアクセスを必要とする。一般に全地球測位システム（ＧＰＳ）がクロックソースとして使用される。このように、これらデバイスは一般にＧＰＳ受信機を有する。ほとんど屋外の環境では、ＧＰＳ信号を利用できるときはいつも、ＧＰＳ受信機は同期化を行う正確かつ便利な方法を提供できる。しかしながら屋内の環境、一部の都市のロケーションおよびＧＰＳへのアクセスに妨害がある場合のように、信頼できるＧＰＳによりカバーされていないような環境では実用的ではない。

ＧＰＳへのアクセスが妨害される屋内の解析に適した別の可能なアプローチは、正確な周波数およびタイミング情報を誘導するのにＣＤＭＡ信号自体に含まれる情報に依存する。このアプローチでは、同期化チャンネルを復調し、同期化チャンネル内のＬ３メッセージの本文からＰＮオフセットを再生する。再生されたＰＮオフセットに対応するパイロットの到着時間を、別の検出されたパイロット信号のタイミングのための基準として使用し、次に、他の検出されたパイロットに対するＰＮインデックスを決定するために、かかるタイミングを使用する。同期化チャンネル処理のために選択されたパイロット信号は、他のパイロット信号を正しく検出する上で重要な役割を果たす。パイロットスキャナーからかなり遠い基地局から、この選択されたパイロット信号が生じている場合、選択されたパイロットに対する基準となるタイミングには、一般に大きな誤差があり、これによってこのパイロットに基づくＰＮインデックスの決定に更に誤差を生じさせる。従って、所定の環境では、このアプローチは検出されたパイロットのＰＮインデックスを正確に識別することはできない。

従って、ＧＰＳ信号へのアクセスができないか、または限られている屋内および同様な環境において、パイロット番号のオフセット特性を含む、ＣＤＭＡ信号の伝搬およびカバーを評価するための改良された装置および方法を提供する必要が残っている。

従って、本発明の目的は、ＧＰＳ信号へアクセスできるロケーションだけでなく、ＧＰＳ信号へのアクセスができないか、または限られたロケーション（例えば屋内の設定または妨害された設定）における有効なパイロット番号のオフセット測定をするための改良された装置および方法を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、ＧＰＳ信号へのアクセスができないか、または限定されたロケーションに２つ以上のパイロットが発見され、装置が位置するときに、パイロット番号オフセット測定における誤差を最小にする、かかる装置および方法を提供することにある。

本発明の目的は、ロケーションに適した複数のモードのうちの１つのモードで（例えばＧＰＳ信号にアクセスできるロケーションに位置するか、またはＧＰＳ信号にアクセスできないロケーションに位置するかに応じて）作動するように、ユーザーによって容易に制御されるかかる装置および方法を提供することにある。

以下、詳細に説明するこれら目的によれば、スペクトル拡散無線通信システム内のビーコン信号を発見するための装置（および対応する方法）は、２つのモードのうちの一方で選択的に作動可能である。第１モードは、ローカル基準タイミング信号を使用し、一方、第２モードは、ＧＰＳから誘導した基準タイミング信号を使用する。第１モードは（送信基地局の相対的距離を示す検出されたビーコン信号に対する時間遅延、および（検出されたビーコン信号の強度を示す）パワー値に基づき制限を満たすベースラインビーコン信号を識別し、従って、相対的に近い基地局から生じたベースラインビーコン信号を選択する。ベースラインビーコン信号のインデックスを再生し、ローカル基準タイミング信号から誘導した相対的タイミングと共に、このインデックスを使って、検出された他のビーコン信号にインデックスを割り当てる。

別の特徴として、（制御手段がＧＰＳ信号受信ステータスに基づく第１モードと第２モードとを自動的に切り換えるような）ＧＰＳ優先モードと、（制御手段がＧＰＳ信号受信ステータスに係わらず第１モードで作動する）屋内モードとを好ましく含むユーザーが選択可能な複数のモードに従って、第１モードと第２モードとを選択的に切り換えるための制御手段が提供される。

かかる機構は、パイロット信号を検出し、ＧＰＳ信号が利用できるとき、および利用できないときに、ロケーション内の検出されたパイロット信号にインデックスを正確に割り当てる際に使用するためのＣＤＭＡシステムに適用可能であることが理解できよう。更に、かかる機構は、異なるロケーションに対して適当な作動モード（例えばＧＰＳ信号にアクセスできるロケーションに適当な作動モードおよびＧＰＳ信号にアクセスしないロケーションに適当な別の作動モード）に対して容易かつ有効なユーザー制御を提供できる。かかるパイロットスキャニング機構は、ＣＤＭＡネットワーク内の（信号伝搬データおよびカバーデータを収集し、記憶する）テスト測定デバイスだけでなく、システムのうちの基地局とモバイルユニットとの間で通信するためにビーコン信号を使用する他のスペクトル拡散セルラー無線通信システムにも使用できる。

添付図面を参照し、次の詳細な説明を読めば、当業者には本発明の上記以外の目的および利点が明らかとなろう。

（詳細な説明）
次に、図１を参照する。ここには、代表的なＣＤＭＡネットワークの略図が示されている。一般にモバイル交換センター（ＭＳＣとも称される）のモバイル電話交換局（ＭＴＳＯ）１０は、ネットワークのうちの基地局１４と、公衆交換電話ネットワーク１２との間の通話のルーティングを可能にするものである。各基地局１４は、セルラーアンテナ１６に結合された、固定された位置にあるマルチチャンネルトランシーバを含む。各基地局１４およびアンテナ１６は、セル１８と称されるローカルな地理的エリアにわたった通信ゲートウェイとして働く。ネットワークのセル１８はネットワークのカバーエリアを定めるように地理的に分布している。共通するアンテナタワーのまわりにいくつかのセル１８をセクター状にすることが一般的である。このタワーは、数個の指向性アンテナを有し、各アンテナは特定のエリアをカバーしている。このような数個のアンテナの同一ロケーションは、セルサイトまたは基地トランシーバ局と称されることがある。

各基地局は、対応するセル１８内にある任意のモバイルユニット２０に対するビーコンを提供するパイロット信号を連続的に送信する。このパイロット信号は、無変調の、ダイレクトシーケンスのスペクトル拡散信号であり、このスペクトル拡散信号は、コヒーレント復調のための位相基準として、かついつハンドオフするかを決定するための基地局間の信号強度比較のための手段として、（基地局からモバイルユニットへの）順方向チャンネルのタイミングを取得するために、セル内のモバイルユニットにより受信され、使用される。このパイロット信号は、一対の変調された最大長さの疑似ノイズシーケンスによって拡散されたウォルシュ符号「０」である。疑似−ランダムシーケンスペアの相対的位相は、（現在のシステムでは約８００ＭＨｚまたは１９００ＭＨｚを中心とする）共通周波数バンド内の異なる順方向チャンネルに対応する。この疑似−ランダムシーケンスペアは、一般にショートＰＮシーケンスまたは符号と称される。このショートＰＮシーケンスは、正確に２^１５（すなわち３２,７６８個の）チップの周期を有し、ショートＰＮシーケンスの相対的位相は、６４個のチップ（これらチップは５２.０８３μｓｅｃである）の整数倍だけオフセットしている。従って、正確に３２,７６８／６４の位相オフセット、すなわち６４のチップごとに５１２の位相オフセットがある。従って、各基地局に、可能性のある５１２個の位相オフセットのうちの１つが割り当てられる。一般にＰＮオフセットと称されるこの位相オフセットにより、モバイルユニット２０は、その位相オフセットでその基地局を識別できる。０〜５１１の範囲内にある整数であるＰＮオフセットインデックスは、ゼロオフセットＰＮシーケンスから（６４個のチップの倍数としての）オフセット時間を指定し、このゼロオフセットＰＮシーケンスは、システム時間内の偶数秒が開始するごとにスタートする。

システム時間および従って基地局１４の同期化は、各基地局ロケーション１４における全地球測位システム（ＧＰＳ）衛星の配置２２と、ＧＰＳ受信機を使用することによって達成される。これらＧＰＳ受信機は、適当な安定なクロック発生器の助けにより、正確なタイミング情報を基地局１４に供給する。

本発明にかかわるパイロットスキャナーデバイス１００は、ネットワークのうちのセル１８のうちの任意の１つに設けることができる。パイロットスキャナーデバイス１００は、このデバイスに作動的に結合されたコンピュータシステム１３１と協働し、対応する基地局１４から送信されたＣＤＭＡ信号の信号の質の計量値を測定し、記憶する。かかる計量値は一般に、ネットワークのセル１８内の多数のロケーションにわたるドライブテストの一部として収集され、その後、ネットワークの最適化を処理するのに、例えば周波数プランニングの最適化およびカバー範囲の最適化を処理する際に使用される。

次に、図２を参照すると、ここには本発明に係わるパイロットスキャナーデバイス１００のブロック図が示されている。このパイロットスキャナーデバイス１００は、一般に無線サブシステム１０３（例えばＲＦチューナーおよび直交復調器）と、処理プラットフォーム１０７にインターフェースするＧＰＳ受信機１０５とを含む。無線サブシステム１０３は、ポート１０１を介してシステムに結合されたＲＦアンテナ９７と協働し、（現在のシステムでは約８００ＭＨｚまたは１９００ＭＨｚを中心とする）ＣＤＭＡセルラーシステムのパイロット信号を搬送するＲＦ周波数バンドを受信するようになっている。この無線サブシステム１０３は、受信したＲＦ周波数バンドをベースバンド信号にダウンコンバートし、ベースバンド信号をサンプリングし、受信したパイロット信号を示すデジタルフォームの、ベースバンド直交（Ｉ、Ｑ）サンプルを誘導する。処理プラットフォーム１０７は、ベースバンドのＩサンプルおよびＱサンプルをそれぞれ記憶するＩサンプルバッファおよびＱサンプルバッファ１０９を含む。ＧＰＳ受信機１０５は、ポート１０５により受信機に結合されたＧＰＳアンテナ９９と協働し、ＲＦ周波数バンドを受信する。このＲＦ周波数バンドはＧＰＳシステムのＧＰＳ信号を搬送するようになっている。ＧＰＳ受信機１０５は、受信したＲＦ周波数バンドをダウンコンバートし、これを処理し、ＧＰＳ時間信号を再生する。このＧＰＳ時間はユニバーサルコーディネート時間（ＵＣＴ）と同期化し、ＣＤＭＡネットワークのためのシステムワイドな時間フレームを提供する。

処理プラットフォーム１０７は、第１タイミング信号発生器１１１と、第２タイミング信号発生器１１３と、パイロット検出ブロック１２３も備え、これらの各々は制御ブロック１１５とインターフェースしている。処理プラットフォーム１０７はデジタル信号プロセッサによって構成することが好ましい。これとは異なり、このプラットフォームはＦＴＧＡ、ＡＳＩＣまたは他の適当なデータ処理手段によっても構成できる。タイミング合成コンポーネント（１１１、１１３）は、処理プラットフォーム１０７の一部であるプログラムタイマーとして実現することが好ましい。これとは異なり、かかるコンポーネントを処理プラットフォーム１０７または他の適当な手段とインターフェースされた電子回路によって構成することもできる。

第１タイミング信号発生器１１１は、ＧＰＳ受信機１０５が出力したＧＰＳ時間信号を受信し、このＧＰＳ時間信号を使ってＧＰＳに基づく基準タイミング信号を発生する。好ましい実施例では、ＧＰＳに基づく基準タイミング信号は、ＰＮ０パイロット信号のタイミング（このタイミングはＧＰＳ時間信号が定めるように偶数秒ごとに生じる）のスタートと同期化している。このような好ましい実施例では、ＧＰＳに基づく基準タイミング信号は、ゼロオフセットパイロットフレームのスタートで発生する立ち上がりエッジを有する２秒の周期を有し、７５個のパイロットフレームを含む。第２タイミング信号発生器１１３は、ローカル基準タイミング信号を発生し、好ましい実施例では、ローカル基準タイミング信号は２秒の周期を有するという点で、ＧＰＳに基づく基準タイミング信号に類似している。しかしながら、このローカル基準タイミング信号は、ＧＰＳ受信機１０５が出力するＧＰＳ時間信号に同期化せず、従ってＰＮ０パイロット信号タイミングのスタートに対してランダムな遅延時間を有することができる。

パイロット検出ブロック１２３は、異なる位相遅延にわたってサンプルバッファ１０９内に記憶されていたベースバンドのＩおよびＱ信号サンプルと、所定のＰＮシーケンスとを相関化する。所定のスレッショルドを超える相関化ピークを識別する。これら相関化ピークの各々は、局部的に発生されたＰＮシーケンスのうちの１つと同じ位相を有する検出されたパイロット信号が存在することを示す。これら相関化ピークは次に、ＧＰＳ／ＣＤＭＡシステムの時間フレーム内のＰＮ０位相のスタートに対する相関化ピークの推定される時間オフセットを識別する対応するＰＮインデックスにマッピングされる。各相関化ピーク／ＰＮインデックスの到達時間と最も近いパイロットオフセットのスタートとの差を測定し、記憶する。信号の質のデータ、例えば信号対干渉信号比、すなわちＥｃ／Ｉｏおよび集団Ｅｃ／Ｉｏを測定し、各相関化ピーク／ＰＮインデックスに対して記憶する。Ｅｃ／Ｉｏとは、特定のパワーチャンネルにわたって受信された相対的信号強度すなわち受信された部分全パワー（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌｔｏｔａｌｐｏｗｅｒ）のことであり、Ｅｃはチップ当たりのエネルギーを示し、Ｉｏは受信した全パワーを示す。ＰＮインデックスおよびこれに関連する信号の質のデータを入出力インターフェースブロック１２５に供給し、ポート１２７を介してこのブロックに結合されているコンピュータシステム１３１へ出力する。このコンピュータシステム１３１は、周知のようにリアルタイムでかかるデータをユーザーにディスプレイするグラフィックユーザーインターフェースと共に、多数のロケーションにわたるかかるデータを記憶するためのデータ記憶手段を提供することが好ましい。

パイロット検出ブロック１２３の一部として、ＰＮインデックスに対する相関化ピークのマッピングは、制御部ロック１１５によって決定されるような２つの作動モードのうちの１つで達成される。第１モード「use＿GPS＿timing」と表示）で相関化ピークの相対的タイミング（およびこれに基づくＰＮインデックスの割り当て）は、第１タイミング信号発生器１１１が出力するＧＰＳに基づく基準タイミング信号を基準とする。第２モード「use＿local＿timing」と表示）では、相関化ピークの相対的タイミング（およびこれに基づくＰＮインデックスの割り当て）は、第２タイミング信号発生器１１３が出力するローカル基準タイミング信号を基準とする。図４のフローチャートを参照し、以下、パイロット検出ブロック１２３が実行する作動例の詳細について説明する。

好ましい実施例では、入出力インターフェースブロック１２５と制御ブロック１１５は、ユーザーが選択した複数の作動モードのうちの１つに従い、デバイスを制御する能力をユーザーに提供するように協働する。好ましくは、コンピュータ１３１のグラフィックユーザーインターフェースはユーザーと相互作用し、ユーザーが選択したかかる複数の作動モードのうちの１つを選択できるようにし、コンピュータ１３１は、選択されたモードをポート１２７を介して入出力インターフェースブロック１２５に、識別するデータを伝送する。かかるデータ（またはそれに基づくステータスフラグ）が、制御ブロック１１５に伝送され、この制御ブロックは選択されたモードに従い、デバイス１００の作動を制御する。ユーザーが選択する複数の作動モードのうちのいずれかを選択できるようにする他の入力機構、例えばキーパッドおよび／またはスクロールディスプレイも同じように使用できる。

図３は、ユーザーが選択できる前記複数のモードが、ＧＰＳ優先モードおよび（ＧＰＳを用いない）屋内モードを含む好ましい実施例を示す。ＧＰＳ優先モード（ステップ３０１、３０３）では、制御ブロック１１５がＧＰＳ受信機１０５のステータスをモニタしており、このステータスはパス１１９を通してブロック１１５を制御するように供給されるＧＰＳ受信ステータス信号によって示される。ＧＰＳ受信機１０５がＧＰＳ信号の受信に成功すると、所定の作動モードのフラグを「use＿GPS＿timing」（このフラグは上記のようにパイロット検出のためにブロック１２３へ伝送される）へセットされ、第１タイミング信号発生器１１１はＧＰＳに基づく基準タイミング信号を発生するように、パス１１７を通してイネーブル／初期化され、第２タイミング信号発生器１１３は、ローカル基準タイミング信号を発生しないように、パス１２１を介してディスエーブルされる。これとは異なり、制御ブロック１１５は、ブロック１１３によって発生されたローカル基準タイミング信号がブロック１２３により無視されるようにする。更に、ＧＰＳ受信機１０５は、（例えば信頼性のないＧＰＳカバー範囲、例えば屋内設定、所定の市街地ロケーションおよびＧＰＳへのアクセスが妨害されるような場所にて）ＧＰＳ信号の受信に失敗すると、所定の作動モードフラグが「use＿local＿timing」(このフラグは、上記のようにパイロット検出のためにブロック１２３へ送られる）にセットされ、第２タイミング信号発生器１１３は、ローカル基準タイミング信号を発生するように、パス１２１を通してイネーブル／初期化され、第１タイミング信号発生器１１１は、ＧＰＳに基づく基準タイミング信号を発生しないように、パス１１７を介してディスエーブルされる。これとは異なり、制御ブロック１１５は、ブロック１１１によって発生されたＧＰＳに基づく基準タイミング信号がブロック１２３により無視されるようにする。従って、このＧＰＳ優先モードでは、ＧＰＳ時間信号を利用できるとき、ＧＰＳ誘導タイミング基準信号をパイロット検出のために使用し、ＧＰＳ時間信号が利用できないときには、ローカルに誘導したタイミング基準信号をパイロット検出のために使用する。

（ＧＰＳを用いない）屋内モード（ステップ３０５、３０７）では、制御ブロック１１５が所定の作動モードフラグを「use＿local＿timing」（このフラグは上記のようにパイロット検出のためにブロック１２３へ伝送される）へセットし、第２タイミング信号発生器１１３がローカル基準タイミング信号を発生するように、パス１２１を介してイネーブル／初期化され、第１タイミング信号発生器１１１がＧＰＳに基づく基準タイミング信号を発生しないように、パス１１７を介してディスエーブルされる。これとは異なり、制御ブロック１１５は、ブロック１１１によって発生されたＧＰＳに基づく基準タイミング信号がブロック１２３によって無視されるようにする。従って、この（ＧＰＳを用いない）屋内モードでは、ＧＰＳ時間信号が利用できても、パイロット検出のためにローカルに誘導されたタイミング基準信号が使用される。

図４は、本発明の好ましい実施例に従ってパイロット検出ブロック１２３によって実行される作動例を示す。これら作動は、ブロック４０１でスタートし、このブロックでは、ＩおよびＱサンプルバッファ１０９内に記憶されていたベースバンドサンプルが異なる位相遅延時間にわたって所定のＰＮシーケンスと相関化される。所定のスレッショルドを超えるような相関化における局部的ピークの結果が識別される。これら相関化ピークの各々は、局部的に発生されたＰＮシーケンスのうちの１つと同じ位相を有する検出されたパイロット信号が存在することを示す。

ブロック４０３では、（好ましくは図３の制御作動に従って制御ブロック１１５によってセットされる）所定の作動モードフラグが「use＿GPS＿timing」にセットされているかどうかを判断する。そうである場合、作動はブロック４０５〜４０９のパスに沿って進み、ここでブロック４０３で識別された相関化ピークが第１タイミング信号発生器１１１により発生されたＧＰＳの誘導したＰＮ０タイミング基準信号を使ってＰＮインデックスにマッピングされる。そうでない場合、作動はブロック４１３〜４２５のパスに分岐し、ここでブロック４０３で識別された相関化ピークは下記のように第２タイミング信号発生器１１３によって発生されたローカルに誘導されたタイミング基準信号を使ってＰＮインデックスへマッピングされる。

ブロック４０５では、ブロック４０３内で識別された所定の各相関化ピークに対し、ＰＮ０基準タイミング信号のスタートと所定の相関化ピークの到達との間の時間オフセットが、対応するＰＮインデックス（例えば０〜５１１の間の整数の範囲によって定められる５１２個の可能なＰＮインデックスのうちの１つ）へマッピングされる。ＰＮ０基準タイミング信号のスタートから６４個のチップインターバルで発生するタイムオフセットで相関化ピークが到達することになることが理想的であることに留意されたい。しかしながら、基地局からデバイス１００のロケーションまでのパス遅延により、理想的なケースとの偏差を生じさせるので、所定のＰＮインデックスに、ある範囲のタイミングオフセットをマッピングしなければならない。より詳細には、整数０のＰＮインデックスに対し、０〜６３チップの時間オフセットをマッピングし、整数１のＰＮインデックスに対し、６４チップから１２７チップまでの間の時間オフセットをマッピングし、整数２のＰＮインデックスに対し、１２８個のチップから１９１個のチップまでの時間オフセットをマッピングする。

ブロック４０７では、信号の質データ、例えば信号対妨害波比Ｅｃ／Ｉｏおよび集団Ｅｃ／Ｉｏを測定し、ブロック４０５で発生された各相関化ピーク／ＰＮインデックスに対し記憶する。

最後に、ブロック４０９において、各相関化ピーク／ＰＮインデックスに対するパイロット遅延を誘導し、記憶し、特定のロケーションに対するパイロット検出作動が終了する。ブロック４０９において、（ＰＮ０基準タイミング信号のスタート後に（パイロットに対する６４個のチップ×ＰＮインデックス（６４ｃｈｉｐｓ^★ｔｈｅＰＮｉｎｄｅｘｆｏｒｔｈｅｐｉｌｏｔ）で）生じる）パイロットに対する理想的なＰＮタイミング基準と検出された相関化ピークの到達時間との間の時間遅延として、パイロット遅延を計算する。

ブロック４１３〜４２５の作動中、所定の作動モードフラグを「use＿local＿timing」にセットする。このフラグは、好ましくは図３の制御作動に従い、制御ブロック１１５によってセットされる。ブロック４１３では、ブロック４０３で識別された所定の各相関化ピークに対し、ローカル基準タイミング信号のスタートと所定の相関化ピークの到達時間との間の時間オフセットを誘導し、記憶する。

ブロック４１５では、信号の質データ、例えば信号対妨害波比Ｅｃ／Ｉｏおよび集団Ｅｃ／Ｉｏを測定し、ブロック４１７で発生された各相関化ピーク／ＰＮインデックスに対し記憶する。

ブロック４１７では、各相関化ピークインデックスに対するパイロット遅延を誘導し、記憶する。ブロック４１７では、パイロット遅延をブロック４１３で計算された時間オフセット（チップを単位とする）を６４チップで割った残りとして計算することが好ましい。

ブロック４１９では、ブロック４１７で発生したパイロット遅延を使って検出されたパイロット信号の間から、ベースラインパイロットを識別する。好ましい実施例では、比較的近い基地局の群に属す基地局からベースラインパイロットが生じる。ブロック４１９の作動は、所定の検出されたパイロットとその他の検出されたパイロットとの間のパイロット遅延差を累積することにより、検出された所定の各パイロットに対するスコアを発生することが好ましい。このうち、最低スコアを有する検出パイロットを選択する。２つ以上の検出されたパイロットが最低スコアを共に有する場合、これら２つ以上のパイロットから最高のパワーを有する検出パイロットを選択する。パイロット遅延差の累積スコアによって、比較的近い基地局の群に属す基地局から生じたベースラインパイロットをアルゴリズムが自動的に選択できるようになる。ベースラインパイロットを選択する際に、比較的遠い基地局から生じた強力なパイロットを考慮しないことが好ましい。これにより、そうしない場合に、かかる選択から生じるはずのＰＮインデックス割り当ての誤差が少なくなる。

ブロック４２１において、他の検出されたパイロットに対するパイロット遅延および時間オフセットを正規化するのに、ベースラインパイロットのパイロット遅延を使用する。かかる正規化は、
ｉ）ベースラインパイロットの時間オフセットだけでなく、他の検出されたパイロットの時間オフセットからも、ベースラインパイロットのパイロット遅延を減算し、
ｉｉ）ベースラインパイロットのオフセット自身だけでなく、他の検出されたパイロットからも、ベースラインパイロットのパイロット遅延を減算することによって行うことが好ましい。
正規化されたパイロット遅延のいずれか１つが負である場合、この負の遅延時間に６４のチップを加え、この遅延時間を正にする。

ブロック４２３において、対応するＣＤＭＡ順方向リンク内の同期化チャンネル（例えばＬ３メッセージ）から、ベースラインパイロットに対するＰＮインデックス（例えば０〜５１１の間の整数の範囲内にある５１２個の可能なＰＮインデックスのうちの１つ）を再生する。

最後に、ブロック４２５では、ベースラインパイロット以外の群内の検出された所定の各パイロットに対し、ベースラインパイロットのＰＮインデックスおよびベースラインパイロットと検出された所定のパイロットとの間の相対的タイミングに基づき、対応するＰＮインデックスに検出された所定のパイロットの時間オフセットをマッピングする。かかるマッピングはベースラインパイロットの時間オフセットと検出された所定のパイロットの時間オフセットとの差を計算することによって行うことができる。この差を６４チップで割るが、かかる除算の商は、ベースラインパイロットのＰＮインデックスに加えられるインデックス調整量となる。このインデックス調整量はベースラインパイロットが検出された所定のパイロットを進める場合、負の整数となり、ベースラインパイロットが検出された所定のパイロットを送らせる場合、正の整数となる。最終のＰＮインデックスの数が負の値となる場合、この数は補正されたＭＯＤ（５１２）となる。検出されたパイロットのすべてにＰＮインデックスを割り当てた後に、信号の質データ（例えばＥｃ／Ｉｏ比および集団Ｅｃ／Ｉｏ比）および検出された各パイロットに対するパイロット遅延は、これらがブロック４２５において割り当てられたＰＮインデックスと関連するようにバック注釈する（ｂａｃｋａｎｎｏｔａｔｅｄ）。

次の例において、図４の作動を示す。
ＧＰＳが利用できず、従ってパイロット検出のためにローカル基準タイミング信号を使用するような屋内または障害のある環境で、パイロットスキャナーデバイス１００が作動中であり、ブロック４０１の作動が次のパラメータを有する４つの相関化ピークを識別すると仮定する。

ここで、時間オフセットはローカル基準タイミング信号の開始から所定の相関化ピークの到達時間までのオフセットである。

ＧＰＳを利用できないので、作動モードフラグをuse＿local＿timingにセットし、作動はブロック４１３〜４２５に分岐する。分岐４１７で４つの相関化ピークに対するパワー遅延を次のように誘導する。

ブロック４１９において、ブロック４１７で発生したパイロット遅延を使って、検出されたパイロット信号からベースラインパイロットを識別する。好ましい実施例では、比較的近い基地局の群に属す基地局からベースラインパイロットが生じる。ブロック４１９の作動は、検出された所定のパイロットとその他の検出されたパイロットとの間の絶対的パイロット遅延時間差を累積することによって、所定の各検出されたパイロットに対するスコアを発生する。次の表は、パイロットの各ペアと各パイロットの累積した遅延時間（スコア）との間の絶対的遅延時間差を示すものである。

最低のスコアを有する検出されたパイロットをベースラインパイロットとして選択する。２つの検出されたパイロット（ピーク番号１と２）が最低スコアを共に有する場合、これら２つのパイロットから最大パワーを有する検出パイロット（ピーク番号１）をベースラインパイロットとして選択する。

ブロック４２１では、他の検出されたパイロットに対するパイロット遅延および時間オフセットを正規化するのに、ベースラインパイロットのパイロット遅延を使用する。かかる正規化は、
ｉ）ベースラインパイロットの時間オフセットだけでなく、他の検出されたパイロットの時間オフセットからも、ベースラインパイロットのパイロット遅延を減算し、
ｉｉ）ベースラインパイロットのオフセット自身だけでなく、他の検出されたパイロットからも、ベースラインパイロットのパイロット遅延を減算することによって行うことが好ましい。

４つの相関化ピークに対する正規された時間オフセットおよびパイロット遅延を次のように調整する。

正規化されたパイロット遅延のいずれか１つが負である場合、この負の遅延時間に６４のチップを加え、この遅延を正にする。従って、４つの相関化ピークに対する正規された時間オフセットおよびパイロット遅延を次のように調整する。

ブロック４２３では、対応するＣＤＭＡ順方向リンク内の同期化チャンネル（例えばＬ３メッセージ）からベースラインパイロットのためのＰＮインデックスを受信する。図示されている例では、ベースラインパイロット（相関化ピーク番号１）に５７のＰＮインデックスを割り当てる。

最後に、ブロック４２５では、ベースラインパイロット以外の検出された所定の各パイロットのために、ベースラインパイロットのＰＮインデックスおよびベースラインパイロットと検出された所定のパイロットとの間の相対的タイミングに基づき、検出された所定のパイロットの時間オフセットを対応するＰＮインデックスにマッピングする。かかるマッピングは、検出された所定のパイロットの時間オフセットからベースラインパイロットの時間オフセットを減算することによって達成される。この差を６４のチップで割り、かかる除算の商はベースラインパイロットのＰＮインデックスに加えられるインデックス調整量を提供する。このインデックス調整量はベースラインパイロットが検出された所定のパイロットを進める場合、負の整数となり、ベースラインパイロットが検出された所定のパイロットを送らせる場合、正の整数となる。最終ＰＮインデックスの番号が負の値となる番号、ＭＯＤで補正する（５１２）。かかる演算は次の結果をもたらす。

検出されたパイロットのすべてにＰＮインデックスを割り当てた後に、検出された各パイロットに対する信号の質データ（例えばＥｃ／Ｉｏ比および集団Ｅｃ／Ｉｏ比）およびパイロット遅延がブロック４２５で割り当てられたＰＮインデックスに関係するようにバック注釈する。

本発明に係わるパイロットスキャンニング装置は、異なる作動モードで作動するようにユーザーによって効率的に制御できるので、使用が簡単であることが好ましい。かかる作動モードはＧＰＳ優先モードと屋内モードとを含むことが好ましい。ＧＰＳ優先モードでは、ＧＰＳ信号を利用できるときにはＧＰＳから誘導したタイミング基準信号に基づき、検出されたパイロット信号にＰＮインデックスを割り当て、ＧＰＳ信号を利用できないときはローカルに発生されたタイミング基準信号に基づき、ＰＮインデックスを割り当てる。屋内モードでは、（ＧＰＳ信号が利用できるかできないかにかかわらず、ローカルに発生されたタイミング基準信号に基づき、検出されたパイロット信号にＰＮインデックスを割り当てる。更に、本発明のパイロットスキャニング装置は、ＧＰＳに基づくタイミング信号を利用できない場合、本発明に係わるパイロットスキャニング装置は、ＰＮインデックスの割り当てのためのタイミング基準として使用されるパイロット信号を識別するために改良されたアルゴリズムを使用することが好ましい。このアルゴリズムは、理想的な６４チップのインターバルからの検出されたパイロットの到達時間のオフセットを示すパイロット遅延を解析することによって、基準パイロット信号を選択する。このパイロット遅延を処理し、互いに地理的に相対的に近い基地局の群を識別する。この群から、基準パイロット信号を選択する。ＧＰＳ信号を利用できないアプリケーションで使用されるとき、かかる選択に基づくＰＮインデックス割り当て作動は、従来の方法よりも改善された精度を有する。

以上でスペクトル拡散セルラー無線通信システム、例えばＣＤＭＡネットワークのためのパイロットスキャニング装置のいくつかの実施例および関連する作動方法について説明し、図示した。本発明の特定の実施例について説明したが、本発明は当業者が認めるように範囲が広く、かつ本明細書も同様に理解すべきものであるので、本発明は開示した実施例だけに限定されるものではない。従って、特定のスペクトル拡散アーキテクチャについて開示したが、基地局とモバイルユニットとを同期化するために、ビーコン信号に依存する他のスペクトル拡散アーキテクチャも同じように使用できると理解できよう。更に、特定のタイミング信号について開示するが、別のアーキテクチャで他のタイミング信号も使用できると理解できよう。従って、当業者であれば、本発明の要旨から逸脱することなく、発明について他の変形を行うことも理解できよう。

本発明のパイロットスキャナーデバイスを使用できるＣＤＭＡネットワークのブロック略図である。本発明に係わるパイロットスキャナーデバイスの機能ブロック図である。図２の制御ブロックで実施できる制御動作の好ましい実施例を示すフローチャートである。図２のパイロット検出ブロックで実行できる相関化に基づくパイロット発見動作の好ましい実施例を示すフローチャートである。

Claims

スペクトル拡散無線通信システムにおいて基地局からモバイルユニットに伝送されるビーコン信号を発見するための方法であって、前記ビーコン信号は互いに所定の位相遅延で送信される共通符号シーケンスを備え、各所定の位相遅延はこれに関連したインデックス値を有し、前記ビーコン信号は前記基地局と前記モバイルユニットとの間の対応するチャンネルの一部となっているビーコン信号を発見するための方法において、
受信したＲＦ信号をベースライン信号にダウンコンバートし、このベースバンド信号をサンプリングし、少なくとも１つの受信したビーコン信号を示すデジタルフォームで、ベースバンドサンプルを誘導するステップと、
前記ベースバンドサンプルを記憶するステップと、
ローカル基準タイミング信号を発生するステップと、
ｉ）複数の検出されたビーコン信号に対応する相関化ピークの一組を識別するために、異なる位相遅延にわたって前記ベースバンドサンプルと前記共通符号シーケンスとを相関化し、
ｉｉ）前記ｉ）のうちの組における各相関化ピークに対し、前記ローカル基準タイミング信号に基づき、時間オフセットを誘導し、これを記憶し、
ｉｉｉ）前記ｉ）のうちの組における各相関化ピークに対し、前記ｉｉ）における相関化ピークに対する前記時間オフセットおよび前記所定の位相遅延に基づく、前記時間オフセットに対する時間遅延を誘導し、記憶し、ここで前記時間遅延は前記装置と、前記相関化ピークに対応する検出されたビーコン信号を送信する基地局との間の距離を示し、
ｉｖ）前記ｉｉｉ）で誘導された各相関化ピークの前記時間遅延に基づき、制限を満たす、前記複数の検出されたビーコン信号のうちの検出された特定のビーコン信号を識別し、
ｖ）前記検出された特定のビーコン信号に対応するチャンネルから、前記検出された特定のビーコン信号のためのインデックス値を再生し、
ｖｉ）前記検出された特定のビーコン信号を含まない前記複数の検出されたビーコン信号のサブセット内の検出された所定の各ビーコン信号に対し、前記検出された特定のビーコン信号のための前記再生されたインデックス値および前記検出された特定のビーコン信号と前記検出された所定のビーコン信号との間の相対的タイミングに基づき、前記検出された所定のビーコン信号にインデックス値を割り当て、記憶することにより、ビーコン信号を発見するための方法。
前記相関化ピークの組に関する信号の質データを誘導し、記憶するステップと、
前記検出されたビーコン信号に割り当てられ、記憶されたインデックス値を、その後の処理動作のために前記信号の質データに関連付けするステップを更に備えた請求項１記載の方法。
前記検出された特定のビーコン信号に関する前記時間遅延に従い、前記検出された所定のビーコン信号に対する前記時間オフセットを正規化することにより、前記検出された特定のビーコン信号と前記検出された所定のビーコン信号との間の前記相対的タイミングを誘導する、請求項１記載の方法。
前記検出された特定のビーコン信号に対する前記時間遅延に従い、前記検出された所定のビーコン信号に対する前記時間遅延を正規化するステップを更に備えた、請求項３記載の方法。
前記制限は、更に前記相関化ピークの受信されたパワーレベルに基づくものである、請求項１記載の方法。
スペクトル拡散無線通信システムにおいて基地局からモバイルユニットに伝送されるビーコン信号を発見するための装置であって、前記ビーコン信号は互いに所定の位相遅延で送信される共通符号シーケンスを備え、各所定の位相遅延はこれに関連したインデックス値を有し、前記ビーコン信号は前記基地局と前記モバイルユニットとの間の対応するチャンネルの一部となっているビーコン信号発見装置において、
受信したＲＦ信号をベースライン信号にダウンコンバートし、このベースバンド信号をサンプリングし、少なくとも１つの受信したビーコン信号を示すデジタルフォームで、ベースバンドサンプルを誘導する無線サブシステムと、
前記無線サブシステムに作動的に結合されており、前記ベースバンドサンプルを記憶するためのバッファ手段と、
ローカル基準タイミング信号を発生するための手段と、
前記バッファおよびローカル基準タイミング信号を発生するための前記手段に作動的に結合されたビーコン発見手段とを備え、このビーコン発見手段は、
ｉ）複数の検出されたビーコン信号に対応する相関化ピークの一組を識別するために、異なる位相遅延にわたって前記ベースバンドサンプルと前記共通符号シーケンスとを相関化し、
ｉｉ）前記ｉ）のうちの組における各相関化ピークに対し、前記ローカル基準タイミング信号に基づき、時間オフセットを誘導し、これを記憶し、
ｉｉｉ）前記ｉ）のうちの組における各相関化ピークに対し、前記ｉｉ）における相関化ピークに対する前記時間オフセットおよび前記所定の位相遅延に基づく、前記時間オフセットに対する時間遅延を誘導し、記憶し、ここで前記時間遅延は前記装置と、前記相関化ピークに対応する検出されたビーコン信号を送信する基地局との間の距離を示し、
ｉｖ）前記ｉｉｉ）で誘導された各相関化ピークの前記時間遅延に基づき、制限を満たす、前記複数の検出されたビーコン信号のうちの検出された特定のビーコン信号を識別し、
ｖ）前記検出された特定のビーコン信号に対応するチャンネルから、前記検出された特定のビーコン信号のためのインデックス値を再生し、
ｖｉ）前記検出された特定のビーコン信号を含まない前記複数の検出されたビーコン信号のサブセット内の検出された所定の各ビーコン信号に対し、前記検出された特定のビーコン信号のための前記再生されたインデックス値および前記検出された特定のビーコン信号と前記検出された所定のビーコン信号との間の相対的タイミングに基づき、前記検出された所定のビーコン信号にインデックス値を割り当て、記憶するためのものである、ビーコン信号を発見するための装置。
前記ビーコン発見手段は、前記相関化ピークの組に関する信号の質データを誘導し、記憶すると共に、前記検出されたビーコン信号に割り当てられ、記憶されたインデックス値を、その後の処理動作のために前記信号の質データに関連づけする、請求項６記載の装置。