JP4960059B2 - Ofdm送信装置、ofdm受信装置、基地局装置、移動局装置、ofdm通信システムおよびセルサーチ方法 - Google Patents

Ofdm送信装置、ofdm受信装置、基地局装置、移動局装置、ofdm通信システムおよびセルサーチ方法 Download PDF

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Description

本発明は、OFDM方式で無線通信を行なう基地局装置、移動局装置、OFDM通信システムおよびセルサーチ方法に関する。
3GPP(3rd Generation Partnership Project)では、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)方式が第三世代セルラー移動通信方式として標準化され、順次サービスが開始されている。W−CDMA方式の一つは、5MHz無線周波数帯域幅を持つFDDのスペクトル拡散方式であり、各無線物理チャネルは拡散符号により区別され、符号多重され、同じ無線周波数帯域幅により伝送されている。
W−CDMA方式では、移動局から基地局への無線リンク(以下、「上りリンク」と呼称する。)と、基地局から移動局への無線リンク(以下、「下りリンク」と呼称する。)とがある。W−CDMAの下りリンクの無線チャネルは、制御チャネルと、トラフィックチャネルTCH(Traffic Channel:ユーザのデータチャネル)とに分けられる。また、制御チャネルは、共通制御チャネルとユーザ個別制御チャネルとに分けられる。共通制御チャネルには、リファレンス信号RS(Reference Signals)である共通パイロットチャネルCPICH(Common Pilot Channel)、同期チャネルSCH(Synchronisation Channel)、および報知チャネルBCH(Broadcast Channel)などがある(例えば、非特許文献1、2参照)。
また、第三世代無線アクセスの進化(Evolvde Universal Terrestrial Radio Access:以下、「EUTRA」と呼称する。)および第三世代無線アクセスネットワークの進化(Evolvde Universal Terrestrial Radio Access Network:以下、「EUTRAN」と呼称する。)が検討されている。EUTRAの下りリンクとして、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)方式が提案されている。EUTRA技術として、OFDMA方式にチャネル符号化等の適応無線リンク制御(リンクアダプテーション:Link Adaptiveion)に基づく適応変復調・誤り訂正方式AMCS(Adaptive Modulation and Coding Scheme:以下、「AMCS」と呼称する。)といった技術が適用されている。
(1)EUTRAの下りリンク無線フレーム構成に関する説明
OFDMA方式における下りリンク無線チャネルの配置について、OFDM信号の周波数軸(サブキャリア)と時間軸(OFDMシンボル)のリソースを用いて、時間分割多重TDM(Time Divion Multiplexing)、周波数分割多重FDM(Frequency Divion Multiplexing)、またはTDM・FDMのみ合わせで時間・周波数に多重する方法が提案されている。また、3GPPのEUTRA技術検討の国際会合による作成した技術仕様文書により、下りリンク無線フレームの構成、および無線フレームに各無線チャネルを配置する方法である無線チャネルマッピング方法が提案されている(例えば、非特許文献3参照)。
図10は、3GPPの提案をベースに想定されているEUTRAの下りリンク無線フレーム構成、無線チャネルマッピングの例を説明するための図である。下りリンク無線フレームは、周波数軸方向での複数のサブキャリアのかたまりである周波数帯域幅Bchと時間軸のサブフレームSF(Sub−frame)による2次元の複数の無線リソースブロックRB(Resource Block)により構成されている。
例えば、周波数軸では、下りリンクの全体のスペクトル(基地局固有のシステム周波数帯域幅BW)を20MHz、RBの周波数帯域幅Bchを180kHz、サブフレームSFを0.5ms、サブキャリア周波数帯域幅Bscを15kHz、1つの無線フレームを10msとする場合、下りリンクでは、無線フレームには1000個のRBが含まれ、1つのRBには12本のサブキャリアが含まれ、20MHz帯域全体で600本のサブキャリアが含まれる。TsはOFDMシンボル長を表す。
図10に示したように、リファレンス信号RS、すなわち共通パイロットチャネルCPICHは、各サブフレームSFの先頭にマッピングされ、報知チャネルBCHと同期チャネルSCHは、各無線フレームの先頭に1つおよび/または無線フレーム中に複数にマッピングされている。各RBの残りの一部はトラフィックチャネルTCHとして使用し、AMCSを用いて各移動局に配分する。
また、EUTRA/EUTRANの技術要求条件(例えば、非特許文献4参照)が提案され、既存の2G(2nd Generation)、3G(3rd Generation)サービスとの融合、共存のため、スペクトル柔軟性(Spectrum Flexibility)が要求され、異なるサイズのスペクトル(周波数帯域幅、例えば、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHz)に対する周波数割り当てのサポート(Support for spectrum allocations of different size)が要求されている。
また、EUTRA/EUTRANシステムの基地局RF(Radio Frequency)中心周波数は、既存のW−CDMAシステムの周波数スペクトラムと共用するため、W−CDMAに使用されているRF中心周波数およびチャネル番号UARFCN(UTRA Absolute Radio Frequency Channel Number)(非特許文献5参照)に合わせる必要がある。EUTRAの寄与文書(非特許文献6参照)に示したように、周波数ラスター(Frequency Raster:200kHz)の関係で、共通制御チャネル(同期チャネルSCHおよび報知チャネルBCH)は基地局RF中心周波数fcを中心に、周波数軸に対称で、基地局固有の最大システム周波数帯域幅BWの全帯域または一部帯域にマッピングする方法が提示されている。
図11は同期チャネルSCHのマッピング例を示す図である。基地局固有の最大システム周波数帯域幅BWがそれぞれ1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHzの周波数帯域幅を持つ場合、同期チャネルSCHは、基地局のRF中心周波数fcを中心に、周波数軸に対称で、1.25MHzの帯域にマッピングしている(非特許文献3、節7.1.2.4 Cell searchを参照)。
図14は、図10に示したEUTRAの下りリンク無線フレーム構成の1つRBにおけるリファレンス信号RSのマッピング例を示す図である。第1のリファレンスシンボルRS1と第2のリファレンスシンボルRS2が含まれ、それぞれ6本のサブキャリア間隔で第1番目のOFDMシンボルと第5番目のOFDMシンボルにマッピングされている(非特許文献3、節7.1.1.2.2 Downlink reference−signal structureを参照)。
W−CDMA方式と同様に、隣接セルの干渉低減およびセル物理レイヤインデックス(Cell ID:以下、「セルID」と呼称する。)を表すために、EUTRAの下りリンク無線フレームでは、基地局に異なるスクランブリングコードSC(Scrambling Code)が適用されている。図13は、スクランブリングコードSCを各サブキャリアに配置する例であるスクランブリングコードSCマッピング例を示している。基地局固有の最大システム周波数帯域幅BWに合わせて、1つのOFDMシンボル長に1周期のスクランブリングコードSCが被って(スクランブリングコードSCとの乗算)、OFDMシンボルタイミングTs毎に1つのサブキャリアである1つコード位相をシフトしている。
ここで、スクランブリングコードSCのインデックス(以下、「SCID」と称する)で基地局固有の物理レイヤインデックス(eNode_B ID:以下、「基地局ID」と呼称する。)を示す。またSCIDとリファレンス信号RSシーケンスインデックス(以下、「RSID」と称する)の組み合わせで、セルIDを示す(非特許文献7を参照)。
(2)リファレンス信号RSに関する説明
EUTRAの下りリンク無線フレームに挿入されているリファレンス信号RSは、AMCS技術を適用するための下りリンク無線伝搬路の品質測定(Downlink−channel−quality measurements)、移動局装置における相関復調または相関検出のための下りリンク伝搬路推定(Downlink channel estimation for coherent demodulation/detection at the UE)、および初期同期とセルサーチ(Initial acquisition and cell search)に使われる(非特許文献3、節7.1.1.2.2 Downlink reference−signal structureを参照)。
リファレンス信号RSを用いて、下りリンク無線伝搬路の品質測定と、下りリンク伝搬路推定および初期同期/セルサーチを実現するために、セルに異なるリファレンス信号RSが割り当てられ、幾つかのセル固有の直交符号(sector−specific orthogonal sequence)のリファレンス信号RSシーケンス(以下、「リファレンスシーケンス、またはRSシーケンス」と呼称する。)が提案されている(非特許文献7を参照)。また、異なるセルのリファレンス信号RSに異なるGCL(Generalized Chirp Like)シーケンスインデックス(以下、「GCLID」と称する)を持つGCLシーケンス(またはGCLコード)をマッピングし、異なるセルに異なるリファレンスシーケンスを生成することも提案されている(非特許文献8を参照)。GCLシーケンスは、数式(1)で表わすことができる。
ここで、NはGCLシーケンスの長さで、素数であり、uはGCLIDを示す。すなわち、長さNのGCLシーケンスは、N−1個のGCLID(GCLシーケンスの種類)がある。図14の長さN(N≦N)の第1のリファレンスシンボルにマッピングする場合、k番目のGCLシーケンス要素はR1、k番目のリファレンス信号RS要素に対応する。ここでは、1つの基地局装置が複数のセクタに分けられる場合、1つのセクタは「セル」と呼ぶ。
表1は、異なる基地局装置のシステム周波数帯域幅BW(例えば、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHz)に対して、リファレンス信号RS間隔が6サブキャリアとする場合、リファレンスシーケンスの長さNとGCLシーケンスの長さNの関係を示す。
周波数領域におけるリファレンスシーケンスの良好な自己相関(Auto−correlation)と相互相関(Cross−correlation)特性を利用して、良好な下りリンク無線伝搬路の品質測定と下りリンク伝搬路推定特性が得られる。
図14は、基地局装置が複数送信アンテナ(1〜4)を持つ場合のリファレンスシーケンスマッピングの例を示す。表2は、第1、2リファレンスシンボルの各リファレンス信号RSに、基地局装置の送信アンテナ数に応じたGCLシーケンスのマッピング方法を表す。
(3)グループスクランブリングGSに関する説明
リファレンス信号RSを用いてセルサーチを行なうために、リファレンス信号RSにマッピングされているGCLIDをセルID(c=1、2、…、C)に対応させる必要がある。表1に示したように基地局装置のシステム周波数帯域幅BWに依存して、GCLID総数が異なり、GCLIDに対応したRSID(u=1、2、…、U)の総数(U)も異なり、基地局装置のシステム周波数帯域幅BWの減少に伴って、リファレンスシーケンスの長さが減少するため、RSIDの総数(U)も減少する。
従って、周波数領域におけるリファレンスシーケンスの良好な自己相関と相互相関特性を利用して、良好な下りリンク無線伝搬路の品質測定と下りリンク伝搬路推定特性を得ると同時に、セルIDの総数(C)を増加するために、W−CDMA方式のように、基地局装置に異なるスクランブリングコードSCを割り当てることではなく、局部のサービスエリアにスクランブリングコードSCが再利用(繰り返し)できるように、複数の基地局装置を1つグループにして、1つのSCID(g=1、2、…、G)を有するスクランブリングコードSCを割り当て、グループスクランブリングGS(Group Scrambling)概念を導入する。基地局装置グループインデックス、すなわちSCID(g)に対応したグループスクランブリングGSインデックス(v=1、2、…、V、以下、「GSID」と称する。)と、1つ基地局装置グループ内のセルID、すなわちRSID(u)の組み合わせで、システム全体のセルID(c)を表す方法が提案されている(非特許文献8を参照)。
図15は、GSID(v)とRSID(u)の組み合わせで、セルID(c)を表す方法の例を示す。図15では、1つ基地局装置に3つセルを含め、1つのGSID(v)に12個のRSID(u)が割当てる。総数4個のGSID(v=1、2、3、4)と12個のRSID(u=1、2、…、12)で48個のセルID(c)を表す。
すなわち、システム全体のセルID総数Cは、数式(2)で表わされる。
C=V・U ・・・(2)
このグループスクランブリングGSの導入により、例えば基地局装置のシステム周波数帯域幅BWが1.25MHzの場合でも、総数4個のGSIDと総数12個のRSIDで総数48個のセルID(c)を表すことができる。
(4)同期チャネルSCH構造に関する説明
EUTRAの下りリンク無線フレームに挿入されている同期チャネルSCHは、OFDM受信信号の初期同期、セルサーチ(初期セルサーチ、待ち受けセルサーチ及び通信中セルサーチ)などに使われている。同期チャネルSCHには、キャリア周波数オフセット同期、OFDMシンボルタイミング同期、無線フレームタイミング同期、セルID(c)の直接または間接情報、基地局装置の送信アンテナ本数、基地局装置固有のシステム周波数帯域幅BWに依存する報知チャネル周波数帯域幅、OFDMシンボルのCP(Cyclic Prefix)長さ、無線フレームタイミングなどセルの物理に構成関連するセル固有情報インデックス(w=1、2、…、W、以下、「セル構成ID」と称する。)が含まれていている。セルID(c)の直接/間接情報とセル構成ID(w)を合わせて、セル情報ID(y=1、2、3、…、Y、Y=C・W、ここでは、セルIDの直接と間接情報合わせてセルID(c)としている。)と呼ぶ。
同期チャネルSCHの構成は、
(1)キャリア周波数オフセットおよびOFDMシンボルタイミング検出精度、検出時間など初期同期特性、
(2)セル情報ID(y)の検出確率、検出時間などセルサーチ特性と、
(3)システムオーバーヘッド(同期チャネルSCHが占用するリソースと無線フレーム全体リソースの割合)、
(4)EUTRAのTDD(Time Division Duplex)システムへの適用、
(5)移動局装置における信号処理の計算量などの要因、に依存する。
初期同期特性の向上、セルサーチ特性の改善、移動局装置の処理量を考慮しながら、少ない同期チャネルSCHリソースで多くのセル情報ID(y)を表現できる様々な同期チャネルSCH構成が提案されている(非特許文献3、節7.1.2.4 Cell search、非特許文献9を参照)。
(5)セルサーチ手順に関する説明
移動局装置は、電源立ち上げ時、ハンドオーバ時、あるいは通信待ち受け時において、無線リンクを接続すべきセルを探すセルサーチが必要である。EUTRAシステムでは、W−CDMA方式と類似の三段セルサーチ手順が提案されている(非特許文献3、節7.1.2.4 Cell search、非特許文献9を参照)。
図16は、EUTRAシステムにおけるセルサーチ手順の例を示す。ステップ1(R1、第1段)では、受信した複数の同期チャネルSCHの受信信号に対して、時間領域における自己相関または相互相関処理により最大電力の同期チャネルSCHに対応したキャリア周波数オフセット、OFDMシンボルタイミングの検出を行なう。ステップ2(R2、第2段)において、検出結果によりキャリア周波数オフセットおよびOFDMシンボルタイミング補正を行ない、OFDM信号を復調し(CP除去、DFT変換)、周波数領域における同期チャネルSCHにマッピングされた同期シーケンスインデックス(s=1、2、3、…、S、以下、「SCHID」と称する。)を検出し、SCHID(s)と関連付けているセル情報ID(y)を同定する。
セルID(c)の間接情報、例えば、図17に示したW−CDMA方式に使われているスクランブリンググループSG(Scrambling Group)インデックス(h=1、2、3、・・・、H、以下、「SGID」と称する。)が同定された場合、さらにステップ3(R3、第3段)で、SGID(h)を指す複数のSCID(g=1、2、3、・・・、G)を用いて、例えば総数64(H=64)の中の1つのSGIDが8個SCIDを指す場合、受信した複数のリファレンス信号RSに対して8回ディスクランブリングラブリング処理を行ない、最大電力のリファレンス信号RSを用いて、512個の基地局ID(ここでは、SCID(g)は基地局IDと等しい)を同定し、さらに最大電力のリファレンス信号RSの検出によりセルID(c)を同定する。
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しかしながら、上記の非特許文献8では、EUTRA/EUTRANシステムにおいて、周波数領域におけるリファレンスシーケンスの良好な自己相関と相互相関特性を利用して、良好な下りリンク無線伝搬路の品質測定と下りリンク伝搬路推定特性が得られるGCLシーケンスをリファレンスシーケンスにマッピングし、セルIDの総数(C)を増加するために、スクランブリングコードSCを利用したグループスクランブリングGSが提案されたが、GCLシーケンスをリファレンスシーケンスにマッピングした場合の同期チャネルSCHの構成およびセルサーチ手順が提示されていない。
また、異なるシステム周波数帯域幅(例えば、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHz)基地局装置に対して、システム周波数帯域幅の減少に伴って、セルID総数(C)が減少する問題があり、異なるシステム周波数帯域幅に適した同期チャネルSCHの構成が望ましい。
さらに、20MHzシステム周波数帯域幅を持つ基地局装置に対して、10MHz、20MHz周波数帯域幅の送受信能力を持つ移動局装置の場合、最適なリファレンス信号RSと同期チャネルSCHの構成、およびこれに適したセルサーチ方法が提示されていない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、リファレンスシーケンスを利用して、少ないシステムオーバーヘッド、高い検出率と短い検出時間を持つ同期チャネルSCHおよびこの同期チャネルSCHを用いたセルサーチを行なうことができる基地局装置、移動局装置、OFDM通信システムおよびセルサーチ方法を提供することを目的とする。
(1)上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明のOFDM送信装置は、OFDM方式で無線信号を送信するOFDM送信装置であって、少なくとも伝搬路推定に用いるリファレンス信号、スクランブリングコード信号、並びに、グループスクランブリングインデックスおよび/またはセル固有情報インデックス(セル構成ID)を含む同期チャネル信号を生成する制御信号生成部と、前記リファレンス信号および同期チャネル信号を所定のサブキャリアにマッピングすると共に、前記スクランブリングコードをOFDM信号に乗算するチャネルマッピング部と、を備えることを特徴としている。
この構成により、周波数領域におけるリファレンス信号シーケンスの良好な自己相関と相互相関特性を利用して、良好な下りリンク無線伝搬路の品質測定と下りリンク伝搬路推定特性を得ながら、多数のセルID(c)を実現すると同時に、従来方式と比べて、少ないシステムオーバーヘッド、高い検出特性を持つ同期チャネルSCHの構成が実現できる。
(2)また、本発明のOFDM送信装置において、前記制御信号生成部は、相互に異なるシステム周波数帯域幅を示すセル固有情報インデックス(セル構成ID)を含む複数種類の異なる同期チャネル信号を生成することを特徴としている。
この構成により、異なるシステム周波数帯域幅に最適な同期チャネル信号を使用することが可能となる。
(3)また、本発明のOFDM受信装置は、OFDM方式で送信された無線信号を受信するOFDM受信装置であって、受信した信号から、少なくとも伝搬路推定に用いるリファレンス信号、スクランブリングコード信号、並びに、グループスクランブリングインデックスおよび/またはセル固有情報インデックス(セル構成ID)を含む同期チャネル信号を抽出する制御信号抽出部と、前記抽出されたリファレンス信号のリファレンスシーケンスインデックス(RSID)と、前記抽出された同期チャネル信号のグループスクランブリングインデックスと、に基づいてセル物理レイヤインデックス(セルID)を算出するセルサーチ部と、を備えることを特徴としている。
この構成により、周波数領域におけるリファレンス信号シーケンスの良好な自己相関と相互相関特性を利用して、良好な下りリンク無線伝搬路の品質測定と下りリンク伝搬路推定特性を得ながら、多数のセルID(c)を実現すると同時に、従来方式と比べて、少ないシステムオーバーヘッド、高い検出特性を持つ同期チャネルSCHの構成が実現できる。
(4)また、本発明のOFDM受信装置において、前記セルサーチ部は、キャリア周波数オフセットおよびOFDMシンボルタイミングの検出を行なう時間・周波数同期部と、複数の同期チャネル信号から、最大の受信電力を有する同期チャネルにマッピングされた同期シーケンスインデックス(SCHID)を同定し、グループスクランブリングインデックスおよび/またはセル固有情報インデックス(セル構成ID)を出力する同期シーケンスインデックス(SCHID)同定部と、前記リファレンス信号に基づいて、リファレンス信号の受信電力情報およびリファレンスシーケンスインデックス(RSID)を出力するリファレンス信号処理部と、前記リファレンスシーケンスインデックスと、前記抽出された同期チャネル信号のグループスクランブリングインデックスとを乗算し、セル物理レイヤインデックス(セルID)を算出する乗算部と、を備えることを特徴としている。
この構成により、従来よりも簡単にセルサーチを行なうことができ、信号処理量と消費電力を低減させることが可能となる。
(5)また、本発明のOFDM受信装置において、前記制御信号抽出部は、相互に異なるシステム周波数帯域幅を示すセル固有情報インデックス(セル構成ID)を含む複数種類の異なる同期チャネル信号を抽出し、前記同期シーケンスインデックス(SCHID)同定部は、第1の同期チャネル信号に含まれている第1のグループスクランブリングインデックおよびセル固有情報インデックス(セル構成ID)を同定し、このセル固有情報インデックス(セル構成ID)に基づいて、後続の同期チャネル信号の有無を判断し、後続の同期チャネル信号がある場合は、その後続の同期チャネル信号について、さらにグループスクランブリングインデックおよびセル固有情報インデックス(セル構成ID)を同定することを特徴としている。
この構成により、異なるシステム周波数帯域幅に最適な同期チャネル信号を使用することが可能となる。
(6)また、本発明の基地局装置は、請求項1または請求項2記載のOFDM送信装置を備えることを特徴としている。
この構成により、周波数領域におけるリファレンス信号シーケンスの良好な自己相関と相互相関特性を利用して、良好な下りリンク無線伝搬路の品質測定と下りリンク伝搬路推定特性を得ながら、多数のセルID(c)を実現すると同時に、従来方式と比べて、少ないシステムオーバーヘッド、高い検出特性を持つ同期チャネルSCHの構成が実現できる。
(7)また、本発明の移動局装置は、請求項3から請求項5のいずれかに記載のOFDM受信装置を備えることを特徴としている。
この構成により、周波数領域におけるリファレンス信号シーケンスの良好な自己相関と相互相関特性を利用して、良好な下りリンク無線伝搬路の品質測定と下りリンク伝搬路推定特性を得ながら、多数のセルID(c)を実現すると同時に、従来方式と比べて、少ないシステムオーバーヘッド、高い検出特性を持つ同期チャネルSCHの構成が実現できる。
(8)また、本発明のOFDM通信システムは、請求項6記載の基地局装置と、請求項7記載の移動局装置と、から構成されることを特徴と、から構成されることを特徴としている。
この構成により、各セルのリファレンス信号シーケンスに、異なるGCLIDを持つGCLシーケンスをマッピングした場合、周波数領域におけるリファレンス信号シーケンスの良好な自己相関と相互相関特性を利用して、良好な下りリンク無線伝搬路の品質測定と下りリンク伝搬路推定特性を得ながら、多数のセルID(c)を実現すると同時に、従来方式と比べて、少ないシステムオーバーヘッド、高い検出特性を持つ同期チャネルSCHの構成が実現できる。
(9)また、本発明のセルサーチ方法は、OFDM方式で無線信号を送受信する無線通信システムの送信側において、少なくとも伝搬路推定に用いるリファレンス信号、スクランブリングコード信号、並びに、グループスクランブリングインデックスおよび/またはセル固有情報インデックス(セル構成ID)を含む同期チャネル信号を生成し、前記リファレンス信号および同期チャネル信号を所定のサブキャリアにマッピングすると共に、前記スクランブリングコードをOFDM信号に乗算して送信する場合のセルサーチ方法であって、受信側において、受信した信号から、少なくとも伝搬路推定に用いるリファレンス信号、スクランブリングコード信号、並びに、グループスクランブリングインデックスおよび/またはセル固有情報インデックス(セル構成ID)を含む同期チャネル信号を抽出し、前記抽出されたリファレンス信号のリファレンスシーケンスインデックス(RSID)と、前記抽出された同期チャネル信号のグループスクランブリングインデックスとに基づいてセル物理レイヤインデックス(セルID)を算出することを特徴としている。
この構成により、周波数領域におけるリファレンス信号シーケンスの良好な自己相関と相互相関特性を利用して、良好な下りリンク無線伝搬路の品質測定と下りリンク伝搬路推定特性を得ながら、多数のセルID(c)を実現すると同時に、従来方式と比べて、少ないシステムオーバーヘッド、高い検出特性を持つ同期チャネルSCHの構成が実現できる。
本発明によれば、異なる周波数帯域幅(例えば、10MHz、20MHz)を持つ移動局クラスの移動局装置と、異なるシステム周波数帯域幅(例えば、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHz)基地局装置による移動通信システムにおいて、各セルのリファレンス信号RSに、異なるGCLIDを持つGCLシーケンスをマッピングし、リファレンスシーケンスを生成し、周波数領域におけるリファレンスシーケンスの良好な自己相関と相互相関特性を利用して、良好な下りリンク無線伝搬路の品質測定と下りリンク伝搬路推定特性を得ながら、多数のセルID(c)を実現すると同時に、従来方式と比べて、少ないシステムオーバーヘッド、高い検出特性を持つ同期チャネルSCHの構成が実現できる。
また、セルID(c)を増加させるために、スクランブリングコードに対応したグループスクランブリングを用いて、グループスクランブリングインデックス(v)とGCLIDであるRSID(u)の組み合わせで、セルID(c)を表す方法を利用しているため、従来方法と比べて、限定された同期チャネルSCHのリソースで、基地局装置の送信アンテナ本数、報知チャネル周波数帯域幅、OFDMシンボルのCP長さ、無線フレームタイミングなどセル固有情報(w)を表すことができるため、同期チャネルSCHリソースの効率的な利用が実現できる。
また、異なるシステム周波数帯域幅(例えば、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHz)基地局装置に対して、セルID総数(C)、セル構成ID総数(W)、SCHID総数(S)、グループスクランブリングインデックス総数(V)、RSID総数(U)など共通なシステムパラメータを実現できる。
また、20MHzシステム周波数帯域幅を持つ基地局装置に対して、10MHz、20MHz周波数帯域幅の送受信能力を持つ移動局装置の場合、最適なリファレンス信号RSと同期チャネルSCHの構成、およびこれに適したセルサーチ方法が実現できる。
さらに、提案した同期チャネルSCHに適応したセルサーチ方法により、セル固有情報(w)、およびセルID(c)の同定は、従来方法より簡単で、移動局装置の信号処理量と消費電力が低減できる。
(実施形態1)
本発明の実施形態1では、グループスクランブリングGSインデックスGSID(v)とセル構成ID(w)を含む同期チャネルSCHの構成、およびセル構成ID(w)とGSID(v)とリファレンスシーケンスインデックスRSID(u)の同定によるセルID(c)を同定するセルサーチ手順を提案する。
(A)実施形態1に係る基地局装置の送信部の構成
図1は、本発明に係る基地局装置の送信部の構成を示す。図1は1つのセルの送信部を示す。図15に示したように、1つの基地局装置が3つのセルにより構成された場合は、図1に示す送信部を3つ備えることとなる。また、表2のように、1つのセルに複数本(1〜4)の送信アンテナにより構成された場合、図1に示した複数本の送信アンテナに対応する複数個(1〜4)送信部により構成することができる。ここでは、例として、1つのセルに1本の送信アンテナが対応する送信部について説明する。
送信部10には、直並列変換(S/P)部11、制御信号生成部12、チャネルマッピング部13、IDFT変換部(逆離散フーリエ変換、Inverse Discrete Fourier Transform)14、並直列変換部(P/S)15、CP(Cyclic Prefix)挿入部16、デジタル/アナログ信号変換部(DAC)17、無線部(TX)18および送信アンテナ19が含まれる。なお、この送信部10は、OFDM送信装置を構成する。
図10に示した各移動局(例えば図10の移動局MS1、2、3)の送信データは、直並列変換部(S/P)11に入力され、並列データ変換後、チャネルマッピング部13に入力される。チャネルマッピング部13では、移動局装置からフィードバックされたCQI測定結果(図3に示す移動局装置の受信部のチャネル推定・CQI測定部30の出力)を用いて、該当移動局装置の無線伝搬路に適した無線リソースブロックRBを選択する適応変調(AMCS)を行ない、送信データを所定のRBにマッピングする。トラフィックチャネルTCHにマッピングされたユーザデータは、IDFT変換部14によりOFDM信号を生成し、並直列変換部(P/S)15、CP挿入部16、デジタル/アナログ信号変換部(DAC)17を通じて、無線部(TX)18に入力される。無線部(TX)18では、OFDM信号のフィルタリング処理、周波数変換などを経て、送信アンテナ19により下りリンク信号として移動局装置に送信される。
一方、制御信号生成部12により、リファレンス信号RS、スクランブリングコードSC信号、同期チャネルSCH信号、報知チャネルBCH信号、共用/個別制御信号など制御信号を生成し、チャネルマッピング部13に入力する。チャネルマッピング部13では、図10に示したように各制御信号を共通制御チャネルにマッピングする。
(1)リファレンス信号RSの生成
リファレンス信号RSは、表1のように、予め定義された基地局装置のシステム周波数帯域幅BWにより、リファレンスシーケンスの長さNが定義され、RSID総数(U)が決定されている。例えば、基地局装置のシステム周波数帯域幅BWは20MHzの場合、総数1201本のサブキャリアがあり、6本サブキャリア間隔でリファレンス信号RSを配置することにより、リファレンスシーケンスの長さNは200となり、GCLシーケンス長さ(N)を211とする場合、総数210個のRSID(u)が得られる。
制御信号生成部12は、制御データから指定されたGCLシーケンス長さ(N)、または基地局装置のシステム周波数帯域幅BWなど情報から算出したN、RSID(u)、またはセルID(c)などの情報から算出したuを式(1)に代入し、所定のGCLシーケンスを生成し、送信アンテナ番号により、リファレンス信号RSを生成し、チャネルマッピング部13に出力する。チャネルマッピング部13は、図11(第2リファレンスシンボルの図示なし)と図14のような第1、2リファレンスシンボルを生成する。
(2)スクランブリングコードSC信号の生成
制御信号生成部12は、制御データから指定されたスクランブリングコードSCの長さ、または基地局装置のシステム周波数帯域幅BWなど情報から算出したスクランブリングコードSCの長さ、GSID(v)など情報から算出したSCID(g)を、予め定められているスクランブリングコード生成式に代入し、所定のスクランブリングコードを生成し、チャネルマッピング部13に出力する。チャネルマッピング部13は、図13のようなスクランブリングコードSCを各サブキャリアにマッピングする(スクランブリング処理)。ただし、同期チャネルSCH信号に対してはスクランブリング処理を実施しない。
スクランブリングコードSC信号のスクランブリング方法として、図13のように、OFDM信号の周波数領域にてスクランブリング処理を行なうことができるが、図1に示したS/P変換部11の入力前における時間領域で行なう(ビットスクランブリング)こともできる。
(3)同期チャネルSCH信号の生成
制御信号生成部12は、制御データから指定された同期チャネルSCH生成情報により同期チャネルSCH信号を生成する。同期チャネルSCH生成情報には、基地局装置のシステム周波数帯域幅BW、無線フレームにおける同期チャネルSCH信号の挿入位置、繰り返し回数、第1の同期チャネルP−SCHおよび/または第2の同期チャネルS−SCHの物理信号構成などの情報が含まれている。本発明はこれらの情報に関する限定が特になく、同期チャネルSCH(P−SCHとS−SCH)に含まれる同期関連固有情報の1つである同期シーケンスインデックスSCHID(s=1、2、3、…、S)に着目したものである。
制御信号生成部12は、制御データから指定されたセルID(c)の間接情報であるGSID(v)、セル構成ID(w)を、予め定められた同期シーケンス生成式に代入し、所定の同期シーケンスを生成し、チャネルマッピング部13に出力する。チャネルマッピング部13は、図12のような同期チャネルSCHを生成する。GSID(v)およびセル構成ID(w)からSCHID(s)を算出する方法として、予め定義された変換式、あるいは変換テーブルを用いることができる。セルID(c)の総数(C)、GSID(v)の総数V、RSID(u)の総数(U)、セルID(c)の総数(C)の関係は、数式(2)で表わされる。
すなわち、セルID(c)の総数(C)は、RSID(u)の総数(U)とGSID(v)の総数(V)の積である。例えば、図15に示したようにU=12、V=4でC=48となる。さらに、セル構成ID(w)の総数(W)、同期チャネルSCHにマッピングされたSCHID(s)の総数(S)とする場合、それぞれの関係を表3に示す。
例えば、基地局装置の送信アンテナ本数、報知チャネル周波数帯域幅、OFDMシンボルのCP長さ、無線フレームタイミングをそれぞれ2状態とし、セル構成ID総数(W)は16(4bit)とする。基地局装置のシステム周波数帯域幅BWが20MHzで、サブキャリア総数は1201本で、中心サブキャリアを除き、さらにリファレンス信号RSのサブキャリア間隔は6で、図2に示すように、同期チャネルSCHにマッピングされた同期シーケンス長さ(例えばGCLシーケンスの長さ)を79サブキャリア(同期チャネル帯域幅1.25MHz)とする場合、式(3)によりセルID総数(C)は840であり、すなわち、システム全体で840個セルを同定することができる。
表4のように、セル構成ID総数(W)とSCHID総数(S)が固定した場合、セルID総数(C)は、基地局装置のシステム周波数帯域幅BWの減少に伴って減少する。
また、表5のように、セル構成ID総数(W)とセルID総数(C)をそれぞれ16、512と固定した場合、所要のSCHID総数(S)は、基地局装置のシステム周波数帯域幅BWの減少に伴って増大する。
表6のように、SCHID総数(S)とセルID総数(C)をそれぞれ78、512と固定した場合、セル構成ID総数(W)は、基地局装置のシステム周波数帯域幅BWの減少に伴って減少する。
上記では、各パラメータについて、具体的な数値を使って説明を行ったが、本発明では、上記各パラメータ取り得る数値範囲を限定したものではない。例えば、基地局装置の送信アンテナ本数、報知チャネルBCHの周波数帯域幅、OFDMシンボルのCP長さ、無線フレームタイミングをそれぞれ2状態とし、セル構成ID総数(W)は16(4bit)、セルID総数(C)は512としたが、これらは限定した数値ではない。基地局装置の送信アンテナ本数、OFDMシンボルのCP長さ、無線フレームタイミングなど情報は報知チャネルBCHにより送信することもできる。また、報知チャネルBCHの周波数帯域幅を固定し、セル構成ID総数(W)から外すこともできる。トータルシステム設計によりセル構成ID総数(W)を調整することができる。この場合、同期チャネルSCHに載せるセル構成ID総数(W)の低減、または不要(W=0)のため、SCHID総数(S)を低減し、同期チャネルSCHの受信品質向上に貢献することができる。
(4)報知チャネルBCH信号および共用/個別制御信号の生成
制御信号生成部12は、制御データからシステム固有のパラメータおよび基地局装置/セル固有のパラメータなど報知情報を取り出し、報知チャネルBCH信号を生成し、また、制御データから移動局装置所要の共用制御信号、レイヤ1/レイヤ2の制御信号、自局宛てパケットデータに割当てられたRBの位置、AMCSパラメータなど個別制御情報を取り出し、共用/個別制御信号を生成し、チャネルマッピング部13に入力する。チャネルマッピング部13では、図10に示したように報知チャネルBCH信号および共用/個別制御信号の生成を報知チャネルBCHおよび共通制御チャネルにマッピングする。
(B)実施形態1に係る移動局装置の受信部の構成
図3は、本発明に係る移動局装置の受信部の構成を示す。表2のように、1つのセルが複数本(1〜4)の送信アンテナにより構成された場合、移動局装置を図3に示した複数本の受信アンテナに対応する複数個(1〜4)受信部(ブランチ)により構成することができる。ここでは、例として、1本の受信アンテナ対応の受信部(1つの受信アンテナブランチ)について説明する。移動局装置の受信部20には、受信アンテナ21、無線部(RX)22、デジタル/アナログ信号変換部23、CP削除部24、並直列変換部(P/S)25、DFT変換部(離散フーリエ変換、Discrete Fourier Transform)26、チャネルディマッピング部27、並直列変換部(P/S)28、制御信号抽出部29、チャネル推定・CQI測定部30およびセルサーチ部31が含まれる。なお、この受信部は、OFDM受信装置を構成する。
図1に示した複数のセルおよび複数の送信アンテナから送られて来た下りリンク無線信号は、図3の受信アンテナ21端で合成され、無線部(RX)22のフィルタリング、周波数変換など、アナログ/デジタル信号変換(ADC)の処理によりデジタルベースバンド信号に変換される。CP削除部24は、後述のセルサーチ部31の出力であるセルサーチ結果のOFDMシンボルタイミングをベースにCP部分を削除する。直並列変換部(S/P)が直並列変換を行ない、DFT変換部26がOFDM信号復調を行なう。チャネルディマッピング部27によりトラフィックチャネルTCHと共通制御チャネルの復調を行ない、トラフィックチャネルTCHのデータを並直列変換部(P/S)28により変換し、自局宛てのパケットデータを復調する。共通制御チャネルデータは制御信号抽出部29に送られる。
一方、制御信号抽出部29は、チャネルディマッピング部27からの入力信号に基づいて、同期チャネルSCH信号、スクランブリングコードSC信号、リファレンス信号RS、報知チャネルBCH信号、共用/個別制御信号など制御信号を抽出する。
(1)同期チャネルSCH信号の抽出
制御信号抽出部29は、チャネルディマッピング部27から図11に示したような同期チャネルSCH信号を取り出し、セルサーチ部31に出力する。セルサーチ部31により、受信信号のキャリア周波数オフセット、OFDMシンボルタイミングの検出と補正、セルID(c)とGSID(v)とRSID(u)の検出を行なう(後述)。セルサーチ部31により、検出したRSID(u)をチャネル推定・CQI測定部30に、GSID(v)をチャネルディマップング部27に出力される。OFDMシンボルタイミングはDFT変換部26などに出力される。チャネルディマップング部27は、GSID(v)を用いて、ローカルスクランブリングコードSC(g)を生成し、チャネルディマッピング部27に入力されたOFDMシンボルに対して、ディスクランブル処理により、被ったスクランブリングコードSC(g)を削除する。なお、同期チャネルSCH信号に対しては、送信側ではスクランブル処理していないため、受信信号から直接同期チャネルSCH信号を分離(抽出)することができる。
(2)リファレンス信号RSの抽出とチャネル推定・CQI測定
チャネルディマッピング部27は、セルサーチ部31からのGSID(v)を用いて、ローカルスクランブリングコードSC(g)を生成し、ディスクランブル処理を行なう。制御信号抽出部29は、チャネルディマッピング部27から図11(第2リファレンスシンボルの図示なし)と図14に示したような第1、2リファレンスシンボルを取り出し、チャネル推定・CQI測定部30とセルサーチ部31に出力する。チャネル推定・CQI測定部30は、第1、2リファレンスシンボルを用いて、無線伝搬路状態の推定(チャネル推定)を行ない、ユーザデータ復調部(図示なし)に出力する。一方、ローカルのリファレンス信号RSを用いて、各RBのリファレンス信号RSの電力を測定し、システムによる予め定義した信号フォーマットに変換し、上りリングを通じて、基地局装置にフィードバックする。なお、第1、2リファレンスシンボルはGCLシーケンスを使用する場合、例えばRSID(u)によりローカルリファレンス信号を生成し、抽出したリファレンス信号RSと相関処理、IDFT変換(周波数領域信号を時間領域に変換)、フィルタリング処理(干渉成分、雑音成分の除去)、DFT変換(時間領域信号を周波数領域に変換)の一連処理によりチャネル推定を行なうことができる。
(3)報知チャネルBCH信号および共用/個別制御信号の抽出
制御信号抽出部29は、図11に示した報知チャネルBCH信号を抽出し、システム固有のパラメータおよび基地局装置/セル固有のパラメータなど報知情報を復調する。各RBの先頭OFDMシンボルから、移動局装置所要の共用制御信号、レイヤ1/レイヤ2の制御信号、自局宛てパケットデータに割当てられたRBの位置、AMCSパラメータなど個別制御情報を取り出し、共用/個別制御信号を復調し、ユーザデータ復調部(図示なし)に出力する。
(4)セルサーチ手順
セルサーチ部31には、複数セルおよび複数送信アンテナから送られて来た複数のリファレンス信号RSおよび同期チャネルSCHの多重信号が入力されている。セルサーチ部31では、キャリア周波数オフセット同期、OFDMシンボルタイミング同期、無線フレームタイミング同期、セルID(c)、RSID(u)、GSID(v)、セル構成ID(w)、および各リファレンス信号RS受信電力の検出を行ない、セルサーチ結果として出力する。RSID(u)はチャネル推定部30に出力し、ローカルリファレンス信号RSを生成し、チャネル推定およびCQI算出を行なう。GSID(v)はチャネルディマッピング部に出力され、スクランブリングコードのディスクランブル処理を行なう。
図4は、セルサーチ部31の構成を示すブロック図である。時間・周波数同期部31a、SCHID(u)同定部31b、位相差分処理部31c、IDFT変換部31d、電力計算部31e、最大値検出部31f、乗算部31gにより構成されている。なお、位相差分処理部31c、IDFT変換部31d、電力計算部31e、および最大値検出部31fは、リファレンス信号処理部31hを構成する。
時間・周波数同期部31aは、キャリア周波数オフセットおよびOFDMシンボルタイミングの検出を行なう。SCHID同定部31bは、複数のセルおよび複数の送信アンテナの同期チャネルSCH多重信号から、最大の受信電力を有する同期チャネルSCHにマッピングされたSCHID(s)を同定する。GCLシーケンスの場合、例えばリファレンスシーケンスと同様にIDFT方法(後述)により、SCHID(s)を同定できる。チャネルディマッピング部27から、GSID(v)と対応するスクランブリングコード(g)成分が除去された(ディスクランブリング)リファレンス信号RSの多重信号(複数GCLシーケンスの多重信号)は、位相差分処理部31c、IDFT変換部31d、電力値計算部31e、および最大電力検出部31fにより最大電力を検出するIDFT方法を用いて、最大電力値を有するRSID(u)を同定する。
図5は、以上のように構成されたセルサーチ部31の動作を示すフローチャートである。ここでは、GSID(v)、セル構成ID(w)が挿入された本発明の同期チャネルSCH信号に対するセルサーチ手順を示す。ステップ1(S1、第1段)では、キャリア周波数オフセットおよびOFDMシンボルタイミングの検出は、図4に示した時間・周波数同期部31aにより行ない、従来方法(例えば、非特許文献10、非特許文献11を参照)と同様であるため省略する。
ステップ2、3(S2、S3、第2段)では、図4に示したSCHID(s)同定部31bにより、複数基地局装置、複数セルおよび複数送信アンテナの同期チャネルSCH多重信号から、最大の受信電力を有する同期チャネルSCHにマッピングされたSCHID(s)を同定する。この同期シーケンスの種類(例えば、GCLシーケンス、直交符号など)、同期シーケンスの各サブキャリアに対するマッピング方法(例えばサブキャリア間連続的またはヌル(Null)サブキャリアの挿入により断続的マッピングする。あるいは、第1の同期チャネルP−SCHと第2の同期チャネルS−SCHに分けるマッピングする)、および同期シーケンスの同定/検出方法(例えば、第1の同期チャネルP−SCHと第2の同期チャネルS−SCHの階層構造を有する同期チャネルSCHの相互相関検出法、あるいは、第2の同期チャネルS−SCHだけの非階層構造を有する同期チャネルSCHの自己相関検出法、あるいは、2者の組み合わせであるハイブリット検出法)について、従来方式が適用できるため省略する。例えばGCLシーケンスの場合、IDFT方法を用いて、最大電力を有するGCLシーケンスインデックスGCLIDすなわちSCHID(s)を検出することができる。
表7は、同定した最大の受信電力を有する同期チャネルSCHマッピングされたSCHID(s)から、セル構成ID(w)とGSID(v)算出する一例を示す。例えばSCHIDは12番(s=12)の場合、基地局装置送信アンテナ2本とGSIDが4番(v=4)であること意味する。
ステップ4、5(S4、S5、第3段)では、複数基地局装置、複数セルおよび複数送信アンテナのリファレンス信号RSの多重信号から、最大の受信電力を有するリファレンス信号RSにマッピングされたRSID(u)を同定する。図(15)に示したように、SCID(g)と対応する1つGSID(v)に属するセルのリファレンス信号シーケンスは、式(1)のような異なるGCLIDを持つGCLシーケンスがマッピングされているため、図4に示したGCLIDの同定方法を利用することができる。
制御信号抽出部29から送られて来たリファレンス信号RS多重信号(第2段のGSID(v)によりディスクランブリング処理済み)は、従来方法(非特許文献12を参照)で、位相差分処理部31c、IDFT変換部31d、電力値計算部31e、および最大電力検出部31fにより最大電力を検出するIDFT方法を用いて、最大電力値を有するRSID(u)を同定する。
そして、式(2)に従って、同定されたGSID(v)とRSID(u)の乗算により、セルID(c)が算出できる。
本発明では、リファレンス信号RSはGCLシーケンスとして説明したが、限定するものではなく、直交符号など他のシーケンスでもよい。同定方法として、ローカルリファレンスシーケンスによる相互相関法でもよい。また、図19のようにさまざまなリファレンスシーケンスの生成方法を用いてもよい。また、基地局装置送信アンテナ本数とリファレンス信号RSとの対応関係、およびリファレンスシーケンスとの対応関係を限定するものではなく、送信アンテナ間、セル間、および基地局装置間のリファレンス信号RSの多重はCDM(Code Divion Multiplexing)、FDM、TDM、およびそれらの組み合わせでもよい。チャネル推定、およびセル識別に適した他のリファレンスシーケンスを用いてもよい。また、1つの基地局装置に3つセルとする説明があったが、6つセルなど複数セルでもよい。
本発明では、図15のようなGSID(v)、SCID(g)、RSID(u)の配置関係を示したが、同じGSID(v)に属する基地局装置の間に同じSCID(g)を有するため、スクランブリングコードSCにより隣接基地局装置からの干渉信号を白色化する役割が果たせない。図18に示したように、基地局装置の間の干渉を低減するために、GSID(v)を維持し、隣接セル間に異なるSCID(g)を配置することもできる。
また、図19に示したように、他の方法でGSID(v)、SCID(g)、RSID(u)を配置することができる。図19は、まず図15と同じで、例えば4個の基地局装置に1つのGSID(v)に割当て、1つのGSID(v)に属する4個の基地局装置に異なるRSID(u)のリファレンスシーケンスを割り当て、すなわち1つの基地局装置に属する3つのセル1、2、3に共通のリファレンスシーケンスを割り当て、セル間では、共通のリファレンスシーケンスに対して、周波数領域における位相回転PR(Phase Rotations)によるCDM多重し、例えばセル1、2、3に位相回転角度φ1=0、φ2=2p/3、φ3=4p/3のように位相回転を有する共通のリファレンスシーケンスを使用する。
図19に示すように、各セルに対して、RSID(u)、GSID(v)、SCID(g)およびセル間の位相回転PRの配置(マッピング)により、良好なチャネル推定およびセル識別特性が得られると同時にセルID(c)を識別することもできる。また、図19は、図18のように、セル間干渉を考慮し、隣接セル間に異なるSCID(g)を配置することもできる。また、基地局固有の最大システム周波数帯域幅BW、及び移動局装置の周波数帯域幅について、上記の具体的な周波数の数値ではなく、無線リソースブロックBRの個数、またはサブキャリア本数など他の単位で定義してもよい。
(実施形態2)
本発明の実施形態2では、異なるシステム周波数帯域幅(例えば、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHz)の基地局装置に適用した同期チャネルSCHの構成およびセルサーチ手順を提案する。実施形態1にGSID(v)を含む同期チャネルSCHの構成、およびGSID(v)とRSID(u)の同定によるセルID(c)を同定するセルサーチ手順を提案した。しかしながら、表4、5、6に示したように、セル構成ID総数(W)とSCHID総数(S)が固定した場合、セルID総数(C)は、基地局装置のシステム周波数帯域幅BWの減少に伴って減少する。
また、セル構成ID総数(W)とセルID総数(C)を固定した場合、所要のSCHID総数(S)は、基地局装置のシステム周波数帯域幅BWの減少に伴って増大する。さらに、SCHID総数(S)とセルID総数(C)を固定した場合、セル構成ID総数(W)は、基地局装置のシステム周波数帯域幅BWの減少に伴って減少する。EUTRAシステムにおいて、異なるシステム周波数帯域幅(例えば、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHz)基地局装置に適した同期チャネルSCHの構成が望ましい。
(A)実施形態2に係る基地局装置の送信部の構成
本発明に係る基地局装置送信部の構成は実施形態1と類似している。図1を利用して、異なる部分だけを説明する。
(1)同期チャネルSCH信号の生成
表8は、図2に示したように、同期チャネルSCHにマッピングされた同期シーケンス長さ(例えばGCLシーケンスの長さ)を79サブキャリア(同期チャネル帯域幅1.25MHz)とする場合、異なるシステム周波数帯域幅に対する所要の同期チャネルSCH信号計算の一例である。図20のように異なるシステム周波数帯域幅基地局装置に適応して、複数の同期チャネルSCH信号、例えば第1の同期チャネルSCH1および/または第2の同期チャネルSCH2を用いる同期チャネルSCH構成を示す。
システム周波数帯域幅は1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHzの場合(以下、「第1の帯域グループ」と称する)、第1の同期チャネルSCH1および/または第2の同期チャネルSCH2で同期チャネルSCHを構成する。システム周波数帯域幅は20MHzの場合(以下、「第2の帯域グループ」と称する)、第1の同期チャネルSCH1だけで同期チャネルSCHを構成する。表8のように、第1の同期チャネルシSCH1のSCHID総数(S1)には、セル構成ID総数(W=16)を表し、残りは第1のRSID総数(V1=4)を表す。
第1の帯域グループの場合、第2の同期チャネルSCH2が追加され、第2の同期チャネルSCH2のSCHID総数(S2)で、第2のRSID総数(V2)を表す。第1のRSID総数(V1)と第2のRSID総数(V2)の組み合わせでRSID総数(V=V1・V2)を表す。第1の帯域グループの場合、図20のように第1の同期チャネルSCH1と第2の同期チャネルSCH2で同期チャネルSCHを構成する。第2の帯域グループの場合、図11のように、第1の同期チャネルSCH1だけで同期チャネルSCHを構成する。
表5に示したように、システム周波数帯域幅の減少に伴って、所要のSCHID総数(S)が増加する。実施形態1では、基地局装置の送信アンテナ本数、報知チャネルBCH周波数帯域幅、OFDMシンボルのCP長さ、無線フレームタイミングはそれぞれ2状態で、セル構成ID総数(W)は16である仮定で各インデックスの関係を示した。従来方式(非特許文献13を参照)では、システム周波数帯域幅が1.25MHz、2.5MHz、5MHzの場合、報知チャネルBCHの周波数帯域幅が1.25MHz、システム周波数帯域幅が10MHz、20MHzの場合、報知チャネルBCHの周波数帯域幅が5MHzとする提案がある。
従来方式に適用できるために、システム周波数帯域幅は10MHzの場合、システム周波数帯域幅は20MHzと同様に、第1の同期チャネルSCH1だけで同期チャネルSCHを構成することができる。また、セル固有情報である報知チャネルBCHの周波数帯域幅の2状態は、第1、2の帯域グループに対応させることができる。さらに、非特許文献3のFigure7.1.2.4.3−2に示したように、すべてのシステム周波数帯域幅に対して、報知チャネルBCHの周波数帯域幅が1.25MHzとする提案に対して、報知チャネルBCHの周波数帯域幅の2状態を第1、2の帯域グループの識別子に使用することができる。SCHID総数(S)を変更して、2つの同期チャネルSCH信号を使用した第1の帯域グループと1つの同期チャネルSCH信号を使用した第2の帯域グループの組み合わせを調整することができる。
また、表9は、第1、2の同期チャネルSCH1、2は、図6の同期チャネルSCH構成を使用する場合、または第1、2の同期チャネルSCH1、2は図7の同期チャネルSCH構成を使用する場合(第1の同期チャネルP−SCHは基地局装置共通で、第2の同期チャネルS−SCHは同期チャネルSCHシーケンスにマッピングされる)、同期チャネルSCHにマッピングされた同期シーケンス長さ(例えばGCLシーケンスの長さ)を37サブキャリア(同期チャネル帯域幅1.25MHz)とする場合、異なるシステム周波数帯域幅に対する所要の同期チャネルSCH計算の一例である。異なるシステム周波数帯域幅の基地局装置に適応して、複数の同期チャネルSCHを用いる同期チャネルSCH構成が示される。
また、第1、2の同期チャネルSCH1、2は、図2、図6、図7、図8など組み合わせでもよい。
制御信号生成部12は、制御データから指定された同期チャネルSCH1および/またはSCH2生成情報により同期チャネルSCH1および/またはSCH2信号を生成する。同期チャネルSCH1および/またはSCH2生成情報には、基地局装置のシステム周波数帯域幅BW、無線フレームにおける同期チャネルSCH1、2信号の挿入位置、繰り返し回数、第1の同期チャネルP−SCHおよび/または第2の同期チャネルS−SCHの物理信号構成など情報が含まれている。本発明はこれらの情報に関する限定が特になく、同期チャネルSCH(P−SCHとS−SCH)に含まれる同期関連固有情報の1つまたは2つである第1のSCHID(s1)および/または第2のSCHID(s2)に着目したものである。
制御信号生成部12は、制御データから指定されたセルID(c)の間接情報である第1のGSID(v1)および/または第2のGSID(v2)、帯域グループ情報を含むセル構成ID(w)を同期シーケンス生成式に代入し、所定の同期シーケンスを生成し、チャネルマッピング部13に出力する。チャネルマッピング部13は、図20のような同期チャネルSCH1、2を生成する。第1、2のGSID(v1、v2)およびセル構成ID(w)から第1、2のSCHID(s1、s2)を算出方法として、予め定義された変換式、あるいは変換テーブルを用いて算出することができる。
(B)実施形態2に係る移動局装置の受信部の構成
本発明に係る移動局装置受信部の構成は実施形態1と類似している。図3を利用して、異なる部分だけを説明する。
(1)同期チャネルSCH信号の抽出
制御信号抽出部29は、チャネルディマッピング部27から図20に示したような同期チャネルSCH1および/またはSCH2信号を取り出し、セルサーチ部31に出力する。まず、図4に示したSCHID(s)同定部31bにより、同期チャネルSCH1に含まれている第1のGSID(v1)とセル構成ID(w)を同定する。セル構成ID(w)から報知チャネルBCHの周波数帯域幅(或は第1、2の帯域グループ)の状態を判断し、後続の第2の同期チャネルSCH2の有無を判断する。第2の同期チャネルシンボルSCH2がある場合、抽出されたデータ信号(第2の同期チャネルSCH2の部分信号)に対して、第2のGSID(v2)を同定し、GSID(v)を算出する。
本発明では、制御信号抽出部29により予め同期チャネルSCH1および/またはSCH2信号相当部分のデータ信号を抽出(複製)すること、先に同期チャネルSCH1信号を抽出し、後続の第2の同期チャネルSCH2があると判断された場合、制御信号抽出部29に制御信号を出し、第2の同期チャネルSCH2を抽出することにしてもよい。
(2)セルサーチ手順
図9は、第1、2の第1の同期チャネルSCH1、SCH2を考慮し、セルID(c)の間接情報であるGSID(v)、基地局装置の送信アンテナ数、報知チャネルBCH周波数帯域幅(或は第1、2の帯域グループ)情報などセル構成ID(w)が挿入された本発明の同期チャネルSCH信号に対するセルサーチ手順を示す。
ステップ1(T1、第1段)は、実施形態1と同様のため説明を省略する。ステップ2、3、4、5(T2、3、4、5)で第2段を表す。ステップ2(T2)では、図4に示したSCHID(s)同定部31bにより、複数セルおよび複数送信アンテナの第1の同期チャネルSCH1多重信号から、最大の受信電力を有する第1の同期チャネルSCH1にマッピングされたSCHID(s1)を同定する。この第1の同期シーケンスの種類および同定/検出方法は実施形態1と同様のため説明を省略する。同定されたSCHID(s1)から、セル構成ID(w)と第1のGSID(v1)を算出する。
ステップ3(T3)は、図4に示したSCHID(s)同定部31bにより、算出されたセル構成ID(w)から報知チャネルBCHの周波数帯域幅(或は第1、2の帯域グループ)の状態を判断し、後続の第2の同期チャネルSCH2の有無を判断する。第2の同期チャネルシンボルSCH2がない場合、実施形態1と同じ、ステップ6、7(T6、7)による最終的に第1のGSID(v1)とRSID(u)の乗算により、セルID(c)が算出できる。
ステップ3(T3)で後続の第2の同期チャネルSCH2があると判断された場合、ステップ4(T4)による第2の同期チャネルSCH2にマッピングされたSCHID(s2)を同定する。この第2の同期シーケンスの種類および同定/検出方法は実施形態1と同様のため説明を省略する。同定されたSCHID(s2)から、第2のGSID(v2)を算出し、さらにステップ6、7(T6、7)によるRSID(u)との乗算によりセルID(c)が算出できる。
本発明では、セル構成ID(w)から報知チャネルBCHの周波数帯域幅(或は第1、2の帯域グループ)の状態を判断する方法を提示したが、第1、2の同期チャネルSCH1、2の構造設計により、ステップ1(第1段)において、すなわち、周波数・時間同期の段階で判断することもできる。
(実施形態3)
本発明の実施形態3では、異なる周波数帯域幅(例えば、10MHz、20MHz)を持つ移動局クラスの移動局装置に対して、20MHzシステム周波数帯域幅を有する基地局装置に適用した同期チャネルSCHの構成およびセルサーチ手順を提案する。
実施形態1、2において、表1に示したように、リファレンスシーケンス長さ(N)は全システム周波数帯域幅に合わせてマッピングされている。20MHz基地局装置の下りリンク信号を10MHz移動局装置で受信する場合、リファレンスシーケンスの一部しか受信できない。RSID(u)の検出特性劣化に繋がる。20MHzの帯域幅を使用する基地局装置に対して、10MHzの帯域幅を使用する移動局装置の使用すべき周波数帯域位置指定(中心周波数シフト)の方法が示されている(非特許文献3を参照)。図21を参照しながら説明する。移動局装置は、まず同期チャネルSCHおよびリファレンス信号RSを使ってセルサーチ(初期セルサーチ、待受け中セルサーチ、通信中セルサーチ)を行なう。
具体的には移動局装置は、電源オンした場合、まずW−CDMAのチャネル番号UARFCN(周波数ラスター:200KHz)間隔でバンドサーチを行ない、20MHz帯域幅の中心1.25MHzで有効なセル信号が検出された場合、同期チャネルSCHおよびリファレンス信号RSを使って初期セルサーチを行なう。セルサーチが終了後、報知チャネルBCHを受信する。報知チャネルBCHには、移動局装置それぞれが使用すべき周波数帯域情報(周波数シフト情報)が含まれている。20MHz帯域幅の中心1.25MHzで待ち受けを行なう。待受けモードからアクティブモードに移行する場合、移動局装置は、その制御情報に従って使用周波数帯域位置(中心キャリア周波数シフト)へ移動し、パケットデータの転送を開始する。10MHz移動局装置に対して基地局中心周波数fcの対称に、またはfcの左右に10MHz帯域幅の3つのケースが考えられる。
(A)実施形態3に係る基地局装置の送信部の構成
本発明に係る基地局装置送信部の構成は実施形態1、2と類似している。図1を利用して、異なる部分だけを説明する。
(1)リファレンス信号RSの生成
基地局装置のシステム周波数帯域幅BWは10MHz以下の場合、制御信号生成部12は、実施形態1、2と同じ、図11(第2リファレンスシンボルの図示なし)と図14のような第1、2リファレンスシンボルを生成する。システム周波数帯域幅BWは20MHzの場合、図12のように第1、2リファレンス信号RS1、2でリファレンスシンボルを生成する。第1、2リファレンス信号RS1、2には、同じGCLシーケンス長さ(N=101)をマッピングする。実施形態1、2における各表は20MHz基地局装置の欄は、10MHz基地局装置の欄で書き直すことができる。
(B)実施形態3に係る移動局装置の受信部の構成
本発明に係る移動局装置受信部の構成は実施形態1と類似している。図3を利用して、異なる部分だけを説明する。
(1)リファレンス信号RSの抽出
制御信号抽出部29は、チャネルディマッピング部27から図11(第2リファレンスシンボルの図示なし)と図14に示したような第1、2リファレンスシンボルを取り出し、チャネル推定・CQI測定部30とセルサーチ部31に出力する。
チャネル推定・CQI測定部30では、基地局装置のシステム周波数帯域幅BWは20MHzの場合、第1、2リファレンス信号RS1、2が含む第1、2リファレンスシンボルを用いて、無線伝搬路状態の推定(チャネル推定)を行ない、ユーザデータ復調部(図示なし)に出力する。一方、ローカルの第1、2リファレンス信号RS1、2を用いて、各RBのリファレンス信号RSの電力を測定し、システムによる予め定義した信号フォーマットに変換し、上りリングを通じて、基地局装置にフィードバックする。
(2)セルサーチ手順
移動局装置は、初期セルサーチ、待受け中セルサーチ及び通話中セルサーチを行う場合、基地局中心周波数fcを対称とした10MHzの同期チャネルSCHおよびリファレンス信号RSを使うことができる。初期セルサーチ、待受け中セルサーチ及び通話中セルサーチ手順は、実施形態2に示したように、報知チャネルBCHの周波数帯域幅の2状態、または第1、2の帯域グループを識別し、20MHzシステム周波数帯域幅を有する基地局装置と判定された場合に、受信したリファレンス信号RSを基地局中心周波数fcの対称に、左右交換してからRSID(u)の同定を行なうことができる。また、報知チャネルBCHの周波数帯域幅の2状態、または第1、2の帯域グループの識別を行なう必要がない。第1、2の同期チャネルSCH1、2を使用することもできる。
セルサーチ手順は、基本的に実施形態1、2を利用することができるが、20MHz基地局装置および10MHzの移動局装置であることが判断された場合、受信したリファレンス信号RSを基地局中心周波数fcの対称に、左右交換してからRSID(u)の同定を行なう。また、20MHz基地局装置および20MHzの移動局装置であることが判断され、且つ第1、2リファレンス信号RS1、2が等しい場合、第1、2リファレンス信号RS1、2の平均処理によりRSID(u)の同定を行ない、セルサーチ特性を向上できる。
上記各実施形態のように、異なる基地局装置のシステム周波数帯域幅BWに対して、基地局装置の送信部10、および異なる周波数帯域幅を持つ移動局クラスの移動局装置の受信部20の構成、すなわち、それぞれのサンプリング周波数、フィルター帯域幅、メモリ容量などハードウェアおよび上記各種パラメータを含むソフトウェア構成が異なっている。基地局装置、および移動局装置は、共通のハードウェアおよびソフトウェアプラットフォームを利用して、ハードウェアおよびソフトウェアの切り替えにより実現する、または特定のハードウェアおよびソフトウェアを利用して、異なる周波数に固定により実現することができる。または、時間、場所などさまざまな条件従って適応的に変更することもできる。このようなさまざまな構成方法を持つ基地局装置および移動局装置に本発明も適用できる。
基地局装置の送信部の構成を示すブロック図である。 同期チャネルにマッピングされた同期シーケンス長さを示す図である。 移動局装置の受信部の構成を示すブロック図である。 セルサーチ部の構成を示すブロック図である。 セルサーチ部の動作を示すフローチャートである。 同期チャネルの構成を示す図である。 同期チャネルの構成を示す図である。 同期チャネルの構成を示す図である。 セルサーチ部の動作を示すフローチャートである。 3GPPの提案をベースに想定されているEUTRAの下りリンク無線フレーム構成を示す図である。 同期チャネルSCHのマッピング例を示す図である。 EUTRAの下りリンク無線フレーム構成の1つRBにおけるリファレンス信号RSのマッピング例を示す図である。 スクランブリングコードSCのマッピング例を示している。 基地局装置が複数送信アンテナ(1〜4)を持つ場合のリファレンス信号シーケンスマッピングの例を示す。 GSID(v)とRSID(u)の組み合わせで、セルID(c)を表す方法の例を示す。 EUTRA/EUTRANシステムにおけるセルサーチ手順の例を示す。 W−CDMA方式に使われているスクランブリンググループSG概念を利用して、リファレンス信号RSを用いて、セルID(c)を同定する様子を示す図である。 基地局装置間干渉を考慮し、隣接基地局間に異なるSCID(g)を配置した例を示す図である。 他のリファレンスシーケンスの配置例を示す図である。 異なるシステム周波数帯域幅基地局装置に適応して、複数の同期チャネルSCH信号、例えば第1の同期チャネルSCH1および/または第2の同期チャネルSCH2を用いる同期チャネルSCH構成を示す図である。 20MHzシステム周波数帯域幅を使用する基地局装置に対して、10MHzの帯域幅を使用する移動局装置の使用すべき周波数帯域位置指定(中心周波数シフト)の方法を示す図である。
符号の説明
10 基地局装置(送信部)
11 S/P変換部
12 制御信号生成部
13 チャネルマッピング部
14 IDFT部
15 P/S変換部
16 CP挿入部
17 DAC処理部
18 無線部(TX)
19 送信アンテナ
20 移動局装置(受信部)
21 受信アンテナ
22 無線部(RX)
23 ADC処理部
24 CP削除部
25 S/P変換部
26 DFT変換部
27 チャネルディマッピンング部
28 P/S変換部
29 制御信号抽出部
30 チャネル推定・CQI測定部
31 セルサーチ部
31a 時間・周波数同期部
31b 同期シーケンスインデックスSCHID同定部
31c 位相差分処理部

Claims (9)

  1. OFDM方式で無線信号を送信するOFDM送信装置であって、
    伝搬路推定に用いるリファレンス信号、セル物理レイヤインデックスを示すグループスクランブリングインデックスおよびセルの物理構成を示すセル固有情報インデックスから算出される同期シーケンスインデックスを含む同期チャネル信号を生成する制御信号生成部と、
    前記リファレンス信号および前記同期チャネル信号を所定のサブキャリアにマッピングするチャネルマッピング部と、を備えることを特徴とするOFDM送信装置。
  2. 前記制御信号生成部は、相互に異なるシステム周波数帯域幅を示すセル固有情報インデックスを含む複数種類の異なる同期チャネル信号を生成することを特徴とする請求項1記載のOFDM送信装置。
  3. OFDM方式で送信された無線信号を受信するOFDM受信装置であって、
    受信した信号から、伝搬路推定に用いるリファレンス信号、セル物理レイヤインデックスを示すグループスクランブリングインデックスおよびセルの物理構成を示すセル固有情報インデックスから算出される同期シーケンスインデックスを含む同期チャネル信号を抽出する制御信号抽出部と、
    前記抽出されたリファレンス信号のリファレンスシーケンスインデックスと、前記抽出された同期チャネル信号のグループスクランブリングインデックスとに基づいてセル物理レイヤインデックスを算出するセルサーチ部と、を備えることを特徴とするOFDM受信装置。
  4. 前記セルサーチ部は、
    キャリア周波数オフセットおよびOFDMシンボルタイミングの検出を行なう時間・周波数同期部と、
    複数の同期チャネル信号から、最大の受信電力を有する同期チャネルにマッピングされた同期シーケンスインデックスを同定し、グループスクランブリングインデックスおよび/またはセル固有情報インデックスを出力する同期シーケンスインデックス同定部と、
    前記リファレンス信号に基づいて、リファレンス信号の受信電力情報およびリファレンスシーケンスインデックスを出力するリファレンス信号処理部と、
    前記リファレンスシーケンスインデックスと、前記抽出された同期チャネル信号のグループスクランブリングインデックスとを乗算し、セル物理レイヤインデックスを算出する乗算部と、を備えることを特徴とする請求項3記載のOFDM受信装置。
  5. 前記制御信号抽出部は、相互に異なるシステム周波数帯域幅を示すセル固有情報インデックスを含む複数種類の異なる同期チャネル信号を抽出し、
    前記同期シーケンスインデックス同定部は、第1の同期チャネル信号に含まれている第1のグループスクランブリングインデックおよびセル固有情報インデックスを同定し、このセル固有情報インデックスに基づいて、後続の同期チャネル信号の有無を判断し、後続の同期チャネル信号がある場合は、その後続の同期チャネル信号について、さらにグループスクランブリングインデックおよびセル固有情報インデックスを同定することを特徴とする請求項4記載のOFDM受信装置。
  6. 請求項1または請求項2記載のOFDM送信装置を備えることを特徴とする基地局装置。
  7. 請求項3から請求項5のいずれかに記載のOFDM受信装置を備えることを特徴とする移動局装置。
  8. 請求項6記載の基地局装置と、請求項7記載の移動局装置と、から構成されることを特徴とするOFDM通信システム。
  9. OFDM方式で無線信号を送受信する無線通信システムの送信側において、
    伝搬路推定に用いるリファレンス信号、セル物理レイヤインデックスを示すグループスクランブリングインデックスおよびセルの物理構成を示すセル固有情報インデックスから算出される同期シーケンスインデックスを含む同期チャネル信号を生成し、前記リファレンス信号および前記同期チャネル信号を所定のサブキャリアにマッピングするセルサーチ方法であって、
    受信側において、受信した信号から、伝搬路推定に用いるリファレンス信号、前記グループスクランブリングインデックスおよび前記セル固有情報インデックスを含む同期チャネル信号を抽出し、
    前記抽出されたリファレンス信号のリファレンスシーケンスインデックスと、前記抽出された同期チャネル信号のグループスクランブリングインデックスとに基づいてセル物理レイヤインデックスを算出することを特徴とするセルサーチ方法。
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