JP5546234B2 - フレームタイミング検出装置及び検出方法 - Google Patents

Description

無線通信においてフレームタイミングを検出するフレームタイミング検出装置及び検出方法に関する。

１又は複数のセルを備える無線通信システムでは、移動局や固定加入者局等の無線通信装置が、セルサーチを行うことがある。セルサーチでは、例えば、受信信号に含まれる同期信号に基づいて、受信信号のフレームタイミングや、セルを識別するためのセルＩＤが検出される。セルサーチは、無線通信装置が無線アクセス網に最初に接続する場合や、セル間を移動して接続切り替え（ハンドオーバ）を行う場合に実行され得る。

例えば、標準化団体である３ＧＰＰ（3^rd Generation Partnership Project）が規格化を進めるＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれる通信方式の場合、受信信号に、プライマリ同期チャネル（Ｐ−ＳＣＨ：Primary Synchronization CHannel）とセカンダリ同期チャネル（Ｓ−ＳＣＨ：Secondary Synchronization CHannel）が含まれる。

Ｐ−ＳＣＨは、１０ｍｓの無線フレーム内で、５ｍｓの間隔を空けて２箇所に割り当てられる。２箇所のＰ−ＳＣＨの信号系列（以下、Ｐ−ＳＣＨ系列と呼ぶことがある）は、同一の信号系列である。Ｓ−ＳＣＨも、１０ｍｓの無線フレーム内で、２回箇所に割り当てられる。ただし、２箇所のＳ−ＳＣＨの信号系列（以下、Ｓ−ＳＣＨ系列と呼ぶことがある）は、互いに異なる信号系列である。Ｐ−ＳＣＨ系列及びＳ−ＳＣＨ系列は、それぞれ、セルＩＤに応じて複数の既知の信号系列の中から選択されたものである。

ＬＴＥに準拠した無線通信装置は、例えば、セルサーチにおいて、以下の第１段階及び第２段階の処理を行う。第１段階では、受信信号と複数の既知のＰ−ＳＣＨ系列それぞれとの間で相関を算出し、５ｍｓ毎のタイミングと使用されているＰ−ＳＣＨ系列とを検出する。第２段階では、第１段階で検出された５ｍｓ毎のタイミングに基づいて、受信信号と複数の既知のＳ−ＳＣＨ系列それぞれとの間で相関を算出し、使用されているＳ−ＳＣＨ系列を検出する。

ここで、２つの異なるＳ−ＳＣＨ系列は、無線フレーム内に所定の順序で時間多重されているため、２つのＳ−ＳＣＨ系列の検出順序によって、１０ｍｓのフレームタイミングを特定することができる。また、Ｐ−ＳＣＨ系列とＳ−ＳＣＨ系列との組み合わせは、セルＩＤ毎に異なるため、検出されたＰ−ＳＣＨ系列とＳ−ＳＣＨ系列によって、セルＩＤを特定することができる。このようにして、移動局等の無線通信装置は、セルを管理する無線通信装置（例えば、無線基地局）との間で同期をとることができる。

なお、ＣＤＭ（Code Division Multiplex）方式の無線通信におけるセルサーチに関して、スロット毎に全ての同期コードで相関値を算出し、その偏差を積算してフレーム相関値を算出し、その最大値をスロットをずらしながら検出して、フレームタイミング及びコードグループ番号を検出する方法が考えられている（例えば、特許文献１参照）。また、各拡散コード配置パターン候補点に対して並列に数スロット分の積分を行い、数スロット分の積分結果から最大値を取り得ない候補点を判別し、以降の積分処理を継続する拡散コード配置パターン候補点を絞り込む方法が考えられている（例えば、特許文献２参照）。

また、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の無線通信におけるセルサーチに関し、周波数領域で生成したＰ−ＳＣＨを時間領域に変換し、その信号に所定の符号系列を乗算して周波数領域に再変換し、その信号にＳ−ＳＣＨを多重することにより、同期チャネルを生成する方法が考えられている（例えば、特許文献３参照）。

また、Ｐ−ＳＣＨ系列と受信信号との相関検出から、Ｐ−ＳＣＨのタイミング及びキャリア周波数を検出する第１ステップと、Ｐ−ＳＣＨのタイミング及びキャリア周波数からＳ−ＳＣＨのタイミング及びキャリア周波数を求め、フレームタイミング及びセルＩＤグループを含むセル固有制御情報を検出する第２ステップと、セルＩＤグループの各セルＩＤについて共通パイロットチャネルと相関を行い、セルＩＤグループの中からセルＩＤを検出する第３ステップとを含む方法が考えられている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００２−１８５４４１号公報 特開２００６−２５３９８７号公報 特開２００８−２８９７４号公報 特開２００８−１１８３０９号公報

ところで、セルサーチでは、フェージング等の影響のために、受信信号に対する相関算出等の処理を１回ずつ行っただけでは、フレームタイミングを正確に検出できない場合がある。一方、無線アクセス網への接続やハンドオーバを円滑に行うには、フレームタイミングの検出精度は高い方が好ましい。そこで、セルサーチにおける少なくとも一部の処理を繰り返し実行することで、検出精度を向上させる方法が考えられる。

しかし、前述のようなセルサーチ方法において、単純に相関算出等の処理の逐次実行回数を増やして検出精度を高めようとすると、フレームタイミングの検出に要する時間が長くなる。このため、フレームタイミングの同期が完了するまでの通信オーバーヘッドが大きくなってしまう。また、相関算出を長い時間連続で実行すると、無線通信装置に与える負荷が大きく、消費電力が増大してしまう。

そこで、上記の問題に鑑み、無線通信においてフレームタイミングの検出の処理時間を抑制することを目的とする。

本発明の一態様によれば、受信信号に含まれる第１及び第２の同期信号についての相関算出を行うことにより、受信信号のフレームタイミングを検出するフレームタイミング検出装置が提供される。このフレームタイミング検出装置は、第１の相関算出部と記憶部と検出部と第２の相関算出部とを有する。第１の相関算出部は、第１の同期信号についての相関を算出し、相関算出結果を出力する。記憶部は、第１の同期信号についての相関算出結果、又は、第２の同期信号についての相関算出に用いられる所定時間分の受信信号を、選択的に記憶する。検出部は、記憶部に記憶された第１の同期信号についての相関算出結果に基づいて、フレームタイミングの候補となる複数のタイミングを検出する。第２の相関算出部は、記憶部に記憶された同じ所定時間分の受信信号に対し、複数のタイミングに基づく第２の同期信号についての相関算出を行う。

また、本発明の一態様によれば、受信信号に含まれる第１及び第２の同期信号についての相関算出を行うことにより、受信信号のフレームタイミングを検出するフレームタイミング検出方法が提供される。このフレームタイミング検出方法では、第１の同期信号についての相関を算出し、相関算出結果を記憶部に記憶する。記憶部に記憶された第１の同期信号についての相関算出結果に基づいて、フレームタイミングの候補となる複数のタイミングを検出する。第２の同期信号についての相関算出に用いられる所定時間分の受信信号を、記憶部に記憶する。記憶部に記憶された同じ所定時間分の受信信号に対し、複数のタイミングに基づく第２の同期信号についての相関算出を行う。

無線通信においてフレームタイミングの検出の処理時間を抑制できる。

第１の実施の形態のフレームタイミング検出装置を示す図である。 第２の実施の形態の移動通信システムを示す図である。 第２の実施の形態の無線フレームの構造例を示す図である。 第２の実施の形態の移動局を示すブロック図である。 第２の実施の形態のセルサーチ部を示すブロック図である。 第２の実施の形態のセルサーチを示すフローチャートである。 第２の実施の形態のセルサーチ部内の信号の流れを示す図である。 第２の実施の形態のセルサーチのタイミング例を示す図である。 第２の実施の形態の受信信号の読み出し例を示す図である。 セルサーチの他のタイミング例を示す図である。 セルサーチ部の他の構成例を示すブロック図である。 第３の実施の形態のセルサーチ部を示すブロック図である。 第３の実施の形態のセルサーチの第１のタイミング例を示す図である。 第３の実施の形態のセルサーチの第２のタイミング例を示す図である。 第４の実施の形態のセルサーチ部を示すブロック図である。 第４の実施の形態のセルサーチ部内の信号の流れを示す図である。 第４の実施の形態のセルサーチのタイミング例を示す図である。 第４の実施の形態の受信信号の書き込み例を示す図である。

以下、本実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態のフレームタイミング検出装置を示す図である。図１に示すフレームタイミング検出装置１は、受信信号に含まれる第１及び第２の同期信号についての相関算出を行うことにより、フレームタイミングを検出する。フレームタイミング検出装置１は、例えば、無線信号を受信する無線受信装置に搭載して使用することができる。フレームタイミング検出装置１は、第１の相関算出部１ａ、記憶部１ｂ、検出部１ｃ及び第２の相関算出部１ｄを有する。

第１の相関算出部１ａは、受信信号に含まれる第１の同期信号についての相関を算出して、相関算出結果を出力する。第１の同期信号としては、例えば、Ｐ−ＳＣＨと呼ばれる同期チャネルの信号を用いることができる。第１の同期信号として用いられる既知信号の候補が複数ある場合、第１の相関算出部１ａは、例えば、受信信号と複数の既知信号それぞれとの間で相関算出を行い、既知信号毎の相関算出結果を得る。第１の同期信号についての相関算出は、タイミングの異なる受信信号を対象として複数回行ってもよい。

記憶部１ｂは、第１の相関算出部１ａが出力した、第１の同期信号についての相関算出結果を記憶する。また、相関算出結果と選択的に、第２の同期信号についての相関算出に用いられる所定時間分の受信信号を記憶する。すなわち、記憶部１ｂは、第１の同期信号を用いた第１段階の処理の際には、相関算出結果を記憶し、第２の同期信号を用いた第２段階の処理の際には、相関算出結果に代えて受信信号を記憶する。記憶部１ｂに記憶する信号を切り替えるために、セレクタ（図示せず）を設けてもよい。

なお、記憶部１ｂは、平均化処理部（図示せず）に設けられていてもよい。平均化処理部は、例えば、第１段階では、第１の相関算出部１ａが複数回行った相関算出の結果を平均化し、平均化後の相関算出結果を記憶部１ｂに格納することが考えられる。また、第２段階では、複数の異なるタイミングの所定時間分の受信信号を平均化し、平均化後の所定時間分の受信信号を記憶部１ｂに格納することが考えられる。平均化処理を行うことで、フレームタイミングの検出精度を一層向上させることができる。

検出部１ｃは、記憶部１ｂに第１の同期信号についての相関算出結果が記憶されているとき、すなわち、第１段階の処理の際、記憶部１ｂから相関算出結果を読み出し、フレームタイミングの候補となる複数のタイミングを検出する。例えば、検出部１ｃは、相関のピーク検出を行い、大きい方からｎ個（ｎは２以上の整数）のピークのタイミングを検出する。検出部１ｃが検出した複数のタイミングは、第２の相関算出部１ｄに通知される。検出されたタイミングの通知は、制御部（図示せず）経由で行ってもよい。

第２の相関算出部１ｄは、記憶部１ｂに所定時間分の受信信号が記憶されているとき、すなわち、第２段階の処理の際、記憶部１ｂから受信信号を読み出し、読み出した同一の受信信号に対して、検出部１ｃで検出された複数のタイミングに基づく第２の同期信号についての相関算出を行う。第２の相関算出部１ｄは、ｎ個のタイミングの相関算出のため記憶部１ｂから受信信号をｎ回読み出してもよい。第２の同期信号として用いられる既知信号の候補が複数ある場合、例えば、ｎ個のタイミング毎に、受信信号と複数の既知信号それぞれとの間で相関算出を行う。

第２の同期信号についての相関算出結果に基づき、フレームタイミング検出装置１は、フレームタイミングを検出することができる。例えば、第２の同期信号の相関のピーク検出を行い、最大のピークのタイミングからフレームタイミングを検出する。また、第１及び第２の同期信号の少なくとも一方について、同期信号として用いられる既知信号の候補が複数ある場合、フレームタイミングの検出に用いた既知信号からセルＩＤを検出できる場合がある。最終的なフレームタイミング及びセルＩＤの判定は、制御部（図示せず）が第１段階及び第２段階の処理結果を受けて行ってもよい。

上記フレームタイミング検出装置１によれば、第１の相関算出部１ａが、第１の同期信号についての相関を算出し、記憶部１ｂが、第１の同期信号の相関算出結果を記憶する。検出部１ｃが、記憶部１ｂに記憶された相関算出結果に基づいて、フレームタイミングの候補となる複数のタイミングを検出する。記憶部１ｂが、所定時間分の受信信号を記憶する。第２の相関算出部１ｄが、記憶部１ｂに記憶された同一の所定時間分の受信信号に対し、検出された複数のタイミングに基づく第２の同期信号についての相関算出を行う。

このように、第１段階で複数（ｎ個）のタイミングをフレームタイミングの候補として検出し、第２段階でｎ個のタイミングについて相関算出を行うため、第１段階でタイミングを１つに絞り込む場合と比べて、フレームタイミングの検出精度を向上できる。また、第２段階では、記憶部１ｂに所定時間分の受信信号を一旦記憶し、記憶した同じ受信信号に対してｎ個のタイミング分の相関算出を行うため、所定時間分の受信信号をｎ回取得して逐次的に相関算出を行う場合と比べて、フレームタイミングの検出時間を抑制できる。

また、第２段階で所定時間分の受信信号を記憶するために、第１段階で相関算出結果を記憶するために用いた記憶部１ｂを使用するため、フレームタイミング検出装置１の回路規模を抑制することができる。すなわち、フレームタイミングの同期精度を向上させる際に、回路規模を考慮した上で、処理時間を抑制することが可能となる。また、処理時間が抑制される（特に、第２の相関算出部１ｄの稼働時間が短縮される）ため、フレームタイミング検出装置１を搭載する装置の消費電力を抑制できる。

以下に説明する第２〜第４の実施の形態では、フレームタイミング検出装置１の検出方法を移動局に適用した移動通信システムについて説明する。ただし、フレームタイミング検出装置１は、移動局に限らず、無線信号を受信する種々の無線通信装置に搭載することが可能である。なお、フレームタイミング検出装置１の流通形態としては、無線通信装置に組み込まれて流通する形態、無線信号処理を行う部品に組み込まれて流通する形態、単独で流通する形態などの種々の形態が考えられる。

［第２の実施の形態］
図２は、第２の実施の形態の移動通信システムを示す図である。第２の実施の形態に係る移動通信システムは、移動局１０と無線基地局２１，２２を含む。

移動局１０は、通信品質の良好な無線基地局との間に無線リンクを設定し、無線通信を行う無線端末装置である。移動局１０として、例えば、携帯電話機や無線インタフェースを備えた携帯情報端末装置などを用いることができる。移動局１０は、電源投入後、無線基地局から受信した下りリンク（ＤＬ：DownLink）信号（以下、受信信号と呼ぶことがある）に基づいてセルサーチを行い、検出されたセルの１つを介して無線アクセス網にエントリする。また、その後も適宜セルサーチを行い、セル間のハンドオーバの制御を行う。

無線基地局２１，２２は、それぞれ、１又は複数のセルを管理する無線通信装置である。無線基地局２１，２２は、配下セル内に、セルＩＤに応じた同期信号を含む無線フレームを送信している。同期信号は移動局１０によるセルサーチに使用され得る。また、無線基地局２１，２２は、無線アクセス網へのエントリ後、移動局１０との間でデータを送受信する。なお、無線基地局２１，２２に代えて、無線基地局と移動局との間でデータを転送する無線中継局を用いることも可能である。

このような移動通信システムは、例えば、ＬＴＥ方式によって実現できる。以下では、ＬＴＥにおいてＤＬ通信に採用されているＯＦＤＭを想定して、移動局１０が行うセルサーチの詳細を説明する。ただし、以下に説明するセルサーチの考え方は、ＯＦＤＭやＬＴＥに限定されるものでなく、種々の通信方式に適用可能である。

図３は、第２の実施の形態の無線フレームの構造例を示す図である。図３の横方向が時間方向に対応し、縦方向が周波数方向に対応する。１０ｍｓの無線フレームは、０．５ｍｓ幅の２０個のスロット（スロット＃０〜１９）に区切られている。連続する２つのスロットが、１ｍｓ幅のサブフレームを構成する。例えば、スロット＃０，＃１が先頭のサブフレームを構成し、スロット＃２，＃３が２番目のサブフレームを構成する。１スロットは、７個のＯＦＤＭシンボルを含む。シンボル間には、ＣＰ（Cyclic Prefix）と呼ばれるガードインターバル（図示せず）が挿入されている。

ここで、無線フレーム内のリソースの一部が、Ｐ−ＳＣＨ及びＳ−ＳＣＨに割り当てられている。具体的には、１０ｍｓの無線フレームを前半５ｍｓと後半５ｍｓとに区切ったときの各先頭のスロット、すなわち、スロット＃０とスロット＃１０に、Ｐ−ＳＣＨ及びＳ−ＳＣＨが時間多重されている。Ｐ−ＳＣＨは２つのスロット＃０，＃１０の７シンボル目に、Ｓ−ＳＣＨはスロット＃０，＃１０の６シンボル目に配置される。

Ｐ−ＳＣＨ系列としては、Zadoff-Chu系列を用いて生成される複数（例えば、３個）の既知の信号系列の何れかが使用される。無線フレーム内の２箇所のＰ−ＳＣＨでは、同期信号として、同じ信号系列が送信される。Ｐ−ＳＣＨは、例えば、システム帯域幅の中心７３サブキャリアにマッピングされる。

一方、Ｓ−ＳＣＨ系列としては、Ｍ系列を用いて生成される複数（例えば、３３６個）の既知の信号系列の何れかに、スクランブル処理を施した信号系列が使用される。スクランブル処理には、複数（例えば、３個）の既知の符号系列の何れかが使用される。使用される符号系列は、Ｐ−ＳＣＨ系列に対応している。無線フレーム内の２箇所のＳ−ＳＣＨでは、同期信号として、異なる信号系列が送信される。Ｓ−ＳＣＨは、例えば、システム帯域幅の中心６３キャリアにマッピングされる。

前半のＳ−ＳＣＨ系列及び後半のＳ−ＳＣＨ系列の組み合わせ（例えば、１６８通り）は、セルＩＤグループと一対一に対応している。２つのＳ−ＳＣＨ系列の無線フレーム内での順序は、予め決まっている。１つのセルＩＤグループには、複数（例えば、３個）のセルＩＤが含まれており、同一セルＩＤグループ内の複数のセルＩＤは、Ｐ−ＳＣＨ系列と対応している。すなわち、Ｐ−ＳＣＨ系列及び２つのＳ−ＳＣＨ系列の組み合わせ（例えば、１６８×３＝５０４通り）により、受信信号が何れのセルの信号であるかを示すセルＩＤを特定することができる。

なお、図３の無線フレームの構造例は、ＣＰとしてショートＣＰを用いた場合を示している。ＣＰとしてロングＣＰを用いた場合、１スロットは、６個のＯＦＤＭシンボルを含む。その場合、Ｐ−ＳＣＨはスロット＃０，＃１０の６シンボル目に、Ｓ−ＳＣＨはスロット＃０，＃１０の５シンボル目に配置される。

図４は、第２の実施の形態の移動局を示すブロック図である。移動局１０は、アンテナ１１、ＲＦ（Radio Frequency）部１２及びベースバンド部１３を有する。なお、図４では、上りリンク（ＵＬ：UpLink）方向の通信を行うための回路については、記載を省略している。

アンテナ１１は、無線基地局２１，２２が送信した無線信号を受信し、ＲＦ部１２に出力する。ＲＦ部１２は、アンテナ１１から取得した無線周波数の信号をベースバンド信号へと周波数変換（ダウンコンバート）し、ベースバンド部１３に出力する。ベースバンド部１３は、ＲＦ部１２から取得した受信信号を処理する。受信信号に移動局１０宛てのデータが含まれている場合、ベースバンド部１３は、抽出されたデータを上位レイヤの処理部（図示せず）に出力する。

ベースバンド部１３は、セルサーチ部１００、パスサーチ部１０１、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部１０２、復調部１０３及び復号部１０４を有する。
セルサーチ部１００は、ＲＦ部１２から取得した受信信号に基づいて、フレームタイミングやセルＩＤ等を検出し、パスサーチ部１０１及び復調部１０３に通知する。パスサーチ部１０１は、セルサーチ部１００から取得したセルサーチ結果に基づいて、ＲＦ部１２から取得した受信信号のデータ先頭位置を特定し、ＦＦＴ部１０２に通知する。ＦＦＴ部１０２は、パスサーチ部１０１から取得したパスサーチ結果に基づいて、ＲＦ部１２から取得した受信信号を周波数軸上の信号へとフーリエ変換し、復調部１０３に出力する。

復調部１０３は、ＦＦＴ部１０２から取得したフーリエ変換後の受信信号を、セルサーチ部１００からの情報を参照し、所定の変調方式又は通信品質に応じて決まる変調方式に対応する方法で復調して、復号部１０４に出力する。復号部１０４は、復調部１０３から取得した復調後の信号を、所定の符号化方式又は通信品質に応じて決まる符号化方式に対応する方法で誤り訂正復号する。この結果、受信信号に含まれるデータが抽出される。

図５は、第２の実施の形態のセルサーチ部を示すブロック図である。セルサーチ部１００は、Ｐ−ＳＣＨに基づく第１段階の処理とＳ−ＳＣＨに基づく第２段階の処理とを含む二段階セルサーチを行う。セルサーチ部１００は、Ｐ−ＳＣＨ検出部１１０、Ｓ−ＳＣＨ検出部１２０及びセルサーチ制御部１３０を有する。

Ｐ−ＳＣＨ検出部１１０は、受信信号に対してＰ−ＳＣＨに基づく第１段階の検出処理を行い、検出された複数（ｎ個）のタイミングを、セルサーチ制御部１３０に通知する。Ｐ−ＳＣＨ検出部１１０は、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１、セレクタ１１２、平均化処理部１１３、記憶部１１４及びピーク検出部１１５を有する。

Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１は、ＲＦ部１２から取得した受信信号と既知のＰ−ＳＣＨ系列それぞれとの間で相関算出を行う。例えば、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１は、受信信号と既知のＰ−ＳＣＨ系列の複素共役との積をサンプル毎に算出し、それらを電圧加算する。その際、サンプル毎の相関値を積分する区間（５ｍｓ）を複数のブロックに分割し、各ブロックで相関値を算出し、隣接するブロックに対して相関値の複素共役を乗算する。そして、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１は、相関算出結果をセレクタ１１２に出力する。

セレクタ１１２は、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１が出力した相関算出結果のデータ、又は、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１の入力側の受信信号を、選択的に平均化処理部１１３へ出力するよう入力切り替えを行う。すなわち、セレクタ１１２は、Ｐ−ＳＣＨに基づく第１段階の検出処理の際には、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１が出力した相関算出結果のデータを平均化処理部１１３に出力する。Ｓ−ＳＣＨに基づく第２段階の検出処理の際には、受信信号を平均化処理部１１３に出力する。

例えば、セレクタ１１２は、Ｐ−ＳＣＨ検出部１１０が第１段階の処理を行っている間は常に、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１から入力される相関算出結果のデータを通過させ、第１段階の処理が終了したことを検出すると、受信信号を通過させるよう切り替えを行うことができる。又は、セレクタ１１２は、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１から相関算出結果のデータが入力されている間だけそのデータを通過させ、相関算出結果のデータが入力されないときは、受信信号を通過させるよう切り替えを行ってもよい。

平均化処理部１１３は、セレクタ１１２から取得した相関算出結果のデータ又は受信信号について、時間方向の平均化処理を行う。すなわち、第１段階では、平均化処理部１１３は、Ｐ−ＳＣＨが現れる所定周期（５ｍｓ）で相関算出結果を電力平均し、平均化した相関算出結果のデータ（以下、平均化データと呼ぶことがある）を得る。また、第２段階では、同一系列のＳ−ＳＣＨが現れる所定周期（１０ｍｓ）で受信信号を電力加算し、前半５ｍｓ分及び後半５ｍｓ分それぞれの平均化した受信信号を得る。

第２段階では、平均化処理部１１３により、第１段階で検出されたＰ−ＳＣＨ系列に隣接して時間多重されていると推定されるＳ−ＳＣＨ系列が、電圧平均されることになる。なお、無線フレームにショートＣＰとロングＣＰの何れが用いられているか不明な場合には、平均化処理部１１３は、２通りのＣＰ分の平均化処理を行ってもよい。

記憶部１１４は、平均化処理部１１３に設けられている。記憶部１１４は、平均化処理部１１３が算出した５ｍｓ周期の平均化データ、又は、２×５ｍｓ周期の平均化した受信信号を、選択的に記憶する。記憶部１１４には、平均化処理部１１３によって書き込みが行われ、ピーク検出部１１５又はＳ−ＳＣＨ相関算出部１２１から読み出される。

すなわち、記憶部１１４は、第１段階では平均化処理のために相関算出結果のデータを記憶する一方、第２段階では相関算出結果のデータを記憶しなくてよい。そのため、第２段階の処理中は空きとなる可能性のある記憶部１１４を、平均化した受信信号を記憶するために活用することができる。

ピーク検出部１１５は、記憶部１１４に記憶された平均化データ、すなわち、平均化処理部１１３で累積加算された５ｍｓ分の相関算出結果のデータを読み出し、相関がピークになるタイミングの検出（ピーク検出）を行う。ここでは、複数（ｎ個）のピークを検出し、ｎ個分のピーク検出結果（Ｐ−ＳＣＨについてのタイミング情報）をセルサーチ制御部１３０へ出力する。例えば、平均化データの絶対値の２乗が大きい方からｎ個のタイミング、及び、ピークを検出した際の相関算出に使用されたＰ−ＳＣＨ系列を検出する。

Ｓ−ＳＣＨ検出部１２０は、Ｐ−ＳＣＨ検出部１１０で検出された複数のタイミングそれぞれについて、受信信号に対してＳ−ＳＣＨに基づく第２段階の検出処理を行い、検出されたタイミングをセルサーチ制御部１３０に通知する。Ｓ−ＳＣＨ検出部１２０は、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１及びピーク検出部１２２を有する。

Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、記憶部１１４に記憶されている平均化された受信信号を５ｍｓずつ読み出す。そして、Ｐ−ＳＣＨ検出部１１０で検出されたｎ個のタイミングそれぞれについて、受信信号と既知のＳ−ＳＣＨ系列それぞれとの間で相関算出を行う。その際、相関算出の前に、第１段階の処理で特定されたＰ−ＳＣＨ系列に応じた符号系列を用いて、受信信号をデスクランブル処理する。ｎ個のタイミング及び符号系列は、セルサーチ制御部１３０から通知される。そして、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、得られたｎ個のタイミング分の相関算出結果を、ピーク検出部１２２に順次出力する。

例えば、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、記憶部１１４から同一の５ｍｓ分の受信信号をｎ回読み出す。そして、ｎ個のタイミングについての相関算出を、逐次又は並列に５ｍｓ以内で実行する。すなわち、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、記憶部１１４に記憶された同じ受信信号に対して、第１段階で検出されたｎ個のタイミング分の相関算出を行う。

ピーク検出部１２２は、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１から取得した相関算出結果のデータについて、ピーク検出を行う。例えば、最大の相関を示すピークのタイミング、及び、ピークを検出した際の相関算出に使用されたＳ−ＳＣＨ系列を検出する。そして、最大のピークについてのピーク検出結果（Ｓ−ＳＣＨについてのタイミング情報）を、セルサーチ制御部１３０へ出力する。

セルサーチ制御部１３０は、Ｐ−ＳＣＨ検出部１１０による第１段階の処理、及び、Ｓ−ＳＣＨ検出部１２０による第２段階の処理を通じて、フレームタイミングやセルＩＤ等を特定する。すなわち、第１段階では、セルサーチ制御部１３０は、ピーク検出部１１５から取得したピーク検出結果に基づいて、５ｍｓ周期のＰ−ＳＣＨのタイミング（Ｐ−ＳＣＨが多重されたスロットの位置）の候補を特定し、ｎ個のタイミング情報を生成する。また、特定したタイミング候補に対応するＰ−ＳＣＨ系列を特定する。

第２段階では、セルサーチ制御部１３０は、ピーク検出部１２２から取得したピーク検出結果に基づいて、無線フレームに時間多重されたＳ−ＳＣＨ系列の組を特定する。そして、２つのＳ−ＳＣＨ系列の検出順序から、１０ｍｓ周期の無線フレームにおける先頭のＳ−ＳＣＨのタイミングを特定する。これにより、無線フレームの先頭位置、すなわち、フレームタイミングを検出できる。また、セルサーチ制御部１３０は、検出されたＰ−ＳＣＨ系列とＳ−ＳＣＨ系列の組み合わせから、セルＩＤを検出できる。また、Ｐ−ＳＣＨのタイミングとＳ−ＳＣＨのタイミングから、ＣＰ長を検出することも可能である。

なお、Ｐ−ＳＣＨ検出部１１０が第１段階の処理を行っている間は、Ｓ−ＳＣＨ検出部１２０の動作を停止させることが可能である。また、Ｓ−ＳＣＨ検出部１２０が第２段階の処理を行っている間は、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１及びピーク検出部１１５の動作を停止することが可能である。

また、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１は、第１の実施の形態における第１の相関算出部１ａの一例と見ることができる。記憶部１１４は、記憶部１ｂの一例と見ることができる。ピーク検出部１１５は、検出部１ｃの一例と見ることができる。Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、第２の相関算出部１ｄの一例と見ることができる。

図６は、第２の実施の形態のセルサーチを示すフローチャートである。
（ステップＳ１）Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１は、受信信号と既知のＰ−ＳＣＨ系列（例えば、３通りの系列）それぞれとの間で相関算出を行う。相関算出は、平均化処理部１１３の平均化処理回数（例えば、２回）×５ｍｓの長さの受信信号に対して行う。セレクタ１１２は、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１側の入力を選択しており、相関算出結果のデータを平均化処理部１１３に出力する。

（ステップＳ２）平均化処理部１１３は、ステップＳ１で得られた相関算出結果を５ｍｓ周期で平均化し、５ｍｓ分の平均化データを記憶部１１４に書き込む。平均化処理部１１３は、例えば、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１が相関算出結果のデータを出力し始めると平均化処理を開始し、平均化処理回数×５ｍｓの間、連続で稼働する。なお、平均化処理回数は、固定でもよいし、無線信号の受信状況に応じて可変としてもよい。

（ステップＳ３）ピーク検出部１１５は、記憶部１１４から平均化データを読み出し、ピーク検出を行う。そして、ｎ個のピーク（例えば、相関の大きい方からｎ個のピーク）を検出して、ピーク検出結果をセルサーチ制御部１３０に出力する。

（ステップＳ４）セルサーチ制御部１３０は、ステップＳ３で得られたピーク検出結果に基づいて、フレームタイミングの候補となるｎ個のタイミングを特定する。また、そのタイミングが検出された際のＰ−ＳＣＨ系列を特定し、Ｐ−ＳＣＨ系列に応じた符号系列を特定する。そして、セルサーチ制御部１３０は、特定したｎ個のタイミング及び符号系列を、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１に通知する。

（ステップＳ５）セレクタ１１２は、入力を受信信号側に切り替え、受信信号を平均化処理部１１３に出力する。平均化処理部１１３は、入力された受信信号を１０ｍｓ周期で平均化し、５ｍｓ×２個分の平均化された受信信号を記憶部１１４に書き込む。このとき、ステップＳ２で記憶部１１４に書き込まれた平均化データは消去してもよい。平均化処理部１１３は、例えば、平均化処理回数×１０ｍｓの間、連続で稼働する。なお、この平均化処理回数は、第１段階の平均化処理回数と同じでもよいし異なってもよい。

（ステップＳ６）Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、記憶部１１４から平均化した受信信号を読み出し、セルサーチ制御部１３０から通知されたタイミングに応じた区間を、セルサーチ制御部１３０から通知された符号系列でデスクランブル処理する。そして、デスクランブル処理した信号と既知のＳ−ＳＣＨ系列（例えば、３３６通りの系列）それぞれとの間で相関算出を行う。なお、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、例えば、記憶部１１４に記憶された２個の５ｍｓ分の受信信号を、５ｍｓの間隔を空けて逐次的に読み出す。

（ステップＳ７）ピーク検出部１２２は、ステップＳ６で得られた相関算出結果に対して、ピーク検出を行う。そして、ｎ個のタイミング全体を通じて相関が最大のピークを検出し、ピーク検出結果をセルサーチ制御部１３０に出力する。

（ステップＳ８）セルサーチ制御部１３０は、ステップＳ７で得られたピーク検出結果に基づいて、２つのＳ−ＳＣＨ系列の組を特定し、１０ｍｓ周期の無線フレームのフレームタイミングを特定する。検出されたＰ−ＳＣＨ系列とＳ−ＳＣＨ系列の組み合わせにより、セルＩＤを特定する。

なお、ステップＳ２の平均化処理は、ステップＳ１の相関算出が終了する前に開始することができる。ステップＳ３のピーク検出は、平均化処理回数×５ｍｓ分の平均化処理の完了を待って開始してもよいし、その前から処理を開始してもよい。ステップＳ４の処理とステップＳ５の平均化処理は、逆順に実行してもよいし並列に実行してもよい。ステップＳ６の相関算出は、平均化処理回数×１０ｍｓ分の平均化処理の完了を待って開始してもよいし、その前から処理を開始してもよい。

また、ステップＳ５において、５ｍｓ×２個分の平均化処理を一度に行う代わりに、前半５ｍｓ分の平均化処理と後半５ｍｓ分の平均化処理を逐次的に行ってもよい。すなわち、前半５ｍｓ分の平均化処理を行い、その平均化後の受信信号をＳ−ＳＣＨ相関算出部１２１に出力した後、後半５ｍｓ分の平均化処理を行ってもよい。これにより、記憶部１１４の記憶容量を抑制し得る。

図７は、第２の実施の形態のセルサーチ部内の信号の流れを示す図である。
（ステップＳ１１）第１段階では、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１において、Ｐ−ＳＣＨの相関算出が行われ、平均化処理部１１３において、Ｐ−ＳＣＨの相関算出結果が５ｍｓ周期で平均化される。これにより、記憶部１１４に平均化された相関算出結果が記憶される。そして、ピーク検出部１１５において、ｎ個のタイミングが検出される。

（ステップＳ１２）第２段階では、平均化処理部１１３において、受信信号が１０ｍｓ周期で平均化される。これにより、記憶部１１４に平均化された受信信号が記憶される。
（ステップＳ１３）第２段階では、続いて、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１において、Ｓ−ＳＣＨの相関算出が行われ、ピーク検出部１２２において、ピーク検出が行われる。これにより、フレームタイミング等が検出される。

図８は、第２の実施の形態のセルサーチのタイミング例を示す図である。図８に示すように、第１段階では、Ｐ−ＳＣＨの相関算出と５ｍｓ周期の平均化処理（図８では２回）が行われ、Ｐ−ＳＣＨのタイミングの候補がｎ個検出される。

第２段階では、記憶部１１４に１つ目の５ｍｓ分の平均化した受信信号（データ＃１）が書き込まれると、５ｍｓの区間内で、データ＃１がｎ個のタイミング＃１〜＃ｎに応じて読み出され、それぞれＳ−ＳＣＨ相関＃１〜＃ｎが算出される。同様に、記憶部１１４に２つ目の５ｍｓ分の平均化した受信信号（データ＃２）が書き込まれると、次の５ｍｓの区間内で、データ＃２がｎ個のタイミング＃１〜＃ｎに応じて読み出され、それぞれＳ−ＳＣＨ相関＃１〜＃ｎが算出される。なお、図８では簡略化のため、ｎ回の読み出しを纏めて表現している（以降のタイミング図においても同様）。

なお、Ｓ−ＳＣＨの相関算出の処理時間は、受信信号の平均化処理回数×５ｍｓ（平均化処理回数が２回の場合、１０ｍｓ）程度となる。平均化処理回数は、平均化処理で累積加算した受信信号の５ｍｓ単位の区間数であり、平均化処理回数＝２は、２区間分の受信信号を平均化処理したことを意味する。平均化処理回数は、所定の値に設定されていてもよいし、無線信号の受信状況等に応じて可変としてもよい。

このように、ｎ個のＰ−ＳＣＨのタイミングに基づくＳ−ＳＣＨの相関算出を、記憶部１１４に格納された同じ５ｍｓ分の平均化した受信信号に対して実行することができる。このとき、ｎ個のＰ−ＳＣＨのタイミングのうち、２つ以上のＰ−ＳＣＨのタイミングが完全に一致する確率は低いため、検出精度をある程度維持することができる。

ここで、検出されたＰ−ＳＣＨのタイミングが、記憶部１１４に格納された５ｍｓ分の受信信号の端部となり、そのタイミングで信号を抽出しようとすると、Ｓ−ＳＣＨの相関算出に用いられる相関窓の幅分の信号を確保できない場合も考えられる。その場合、記憶部１１４に格納された受信信号の端部を補完する処理を行ってもよい。以下に、補完処理の一例を挙げる。

図９は、第２の実施の形態の受信信号の読み出し例を示す図である。検出されたＰ−ＳＣＨのタイミングが、５ｍｓ区間の先頭から所定時間内にある場合、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、記憶部１１４に記憶された５ｍｓ分の受信信号の末尾部分（例えば、末尾の所定時間分の信号）を先に読み出す。それに続けて、受信信号の先頭から読み出し済み部分の手前までを読み出す。これは、記憶部１１４に格納された受信信号を巡回シフトすることと等価である。

Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、上記の順序で読み出した信号系列に対して、Ｓ−ＳＣＨの相関算出を行う。これにより、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、相関窓の幅分の信号を確保でき、検出精度の低下を抑制できる。Ｐ−ＳＣＨのタイミングが、５ｍｓ区間の末尾から所定時間内にある場合も、同様の考え方に基づいて補完処理を行うことができる。なお、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、かかる補完処理を、Ｐ−ＳＣＨのタイミングが５ｍｓ区間の端部となった場合のみ行うよう制御することが可能である。

次に、図８に示した第２の実施の形態に係るセルサーチのタイミングを、他のセルサーチ方法を採用した場合のタイミングと比較する。
図１０は、セルサーチの他のタイミング例を示す図である。第２段階の処理時に、受信信号を記憶するために記憶部１１４を使用しない場合のタイミングを示している。

まず、第１段階で検出されたｎ個のタイミングのうち、タイミング＃１に基づいて、５ｍｓ×２区間の受信信号とＳ−ＳＣＨ系列との相関算出が行われ、Ｓ−ＳＣＨ相関＃１が得られる。次に、タイミング＃２に基づいて、前に使用した受信信号に続く５ｍｓ×２区間の受信信号とＳ−ＳＣＨ系列との相関算出が行われ、Ｓ−ＳＣＨ相関＃２が得られる。この処理が繰り返され、得られたＳ−ＳＣＨ相関＃１〜＃ｎのピーク検出結果に基づいて、１０ｍｓの無線フレームのフレームタイミングが検出される。

このように、図１０の例では、ｎ個の異なる５ｍｓ×２区間の受信信号に対し、ｎ個のＰ−ＳＣＨのタイミングに基づいてＳ−ＳＣＨの相関算出が行われており、受信信号とタイミングとがｎ対ｎの関係を有する。すなわち、Ｓ−ＳＣＨの相関算出において、第１段階で検出されたタイミング数（ｎ）だけＳ−ＳＣＨの相関算出を繰り返すことになり、ｎが大きいほど第２段階の処理時間が長くなる。第２段階の処理時間は、およそ、タイミングの数ｎ及び受信信号の平均化処理回数に比例する時間となる。

これに対し、本実施の形態に係る図８の例では、同じ５ｍｓ×２区間の受信信号に対し、ｎ個のＰ−ＳＣＨのタイミングに基づいてＳ−ＳＣＨの相関算出が行われており、受信信号とタイミングとが１対ｎの関係を有する。ところで、セルサーチでは、第１段階で検出するフレームタイミングの候補を多くすることで、フレームタイミングの検出精度を向上させることができる。本実施の形態の方法は、図１０に示す方法より、同等のフレームタイミング検出精度を実現するために要する処理時間が短くて済む点で有利である。

次に、図５に示した第２の実施の形態に係るセルサーチ部１００の構成を、他の構成例と比較する。
図１１は、セルサーチ部の他の構成例を示すブロック図である。セルサーチ部２００は、Ｐ−ＳＣＨ検出部２１０、Ｓ−ＳＣＨ検出部２２０及びセルサーチ部２３０を有する。Ｐ−ＳＣＨ検出部２１０は、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部２１１、平均化処理部２１２、記憶部２１３及びピーク検出部２１４を有する。Ｓ−ＳＣＨ検出部２２０は、平均化処理部２２１、記憶部２２２、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部２２３及びピーク検出部２２４を有する。

セルサーチ部２００を、第２の実施の形態に係るセルサーチ部１００と比較すると、Ｐ−ＳＣＨ検出部２１０が、セレクタを有しない。また、Ｓ−ＳＣＨ検出部２２０が、平均化処理部２２１及び記憶部２２２を有する。ここでは、セルサーチ部１００と同様の要素及び動作については説明を省略する。

平均化処理部２１２は、第１段階では、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部２１１が出力した相関算出結果を電力平均し、平均化データを記憶部２１３に書き込む。一方、第２段階では、動作を停止してもよい。すなわち、記憶部２１３は、空き状態となる。

平均化処理部２２１は、第１段階では、動作を停止してもよい。すなわち、平均化処理部２２１に設けられた記憶部２２２は、空き状態となる。一方、第２段階では、平均化処理部２２１は、受信信号を時間方向に１０ｍｓ周期で平均化し、平均化した５ｍｓ×２区間の受信信号を記憶部２２２に書き込む。Ｓ−ＳＣＨ相関算出部２２３は、記憶部２２２に記憶された受信信号を５ｍｓ単位で読み出し、同一の５ｍｓ分の受信信号に対して、Ｓ−ＳＣＨの相関算出を行う。

すなわち、図１１に示すセルサーチ部２００では、第１段階の平均化処理のために使用される記憶部２１３が、第２段階では使用されずに空き状態となる。これに対し、第２の実施の形態に係るセルサーチ部１００では、記憶部１１４が、第１段階の平均化処理だけでなく第２段階の平均化処理のためにも使用される。このため、回路規模を抑制できる。

このような第２の実施の形態に係る移動通信システムによれば、第１段階でｎ個のタイミングを検出し、第２段階でｎ個のタイミングについて相関算出を行うため、第１段階でタイミングを１つに絞り込む場合と比べ、フレームタイミングの検出精度を向上できる。また、記憶部１１４に所定時間分の受信信号を一旦記憶し、記憶した同じ受信信号に対してｎ個のタイミング分の相関算出を行うため、所定時間分の受信信号をｎ回取得して逐次的に相関算出を行う場合と比べて、フレームタイミングの検出時間を抑制できる。

また、第２段階で所定時間分の受信信号を記憶するために、第１段階で相関算出結果を記憶するのに用いた記憶部１１４を使用するため、移動局１０の回路規模を抑制できる。また、第２段階では、受信信号を平均化するため、相関算出結果を平均化しなくてもフレームタイミングの検出精度の低下を抑制できる。よって、ｎ個のタイミング分の相関算出結果を記憶するための記憶領域を設けなくてよく、回路規模を抑制できる。また、第２段階の処理時間が抑制されるため、移動局１０の消費電力を抑制できる。

［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態について説明する。前述の第２の実施の形態との差異を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第３の実施の形態では、セルサーチの第２段階において、５ｍｓ分の受信信号の一部分のみを記憶部に格納すればよいように制御することを可能とする。

図１２は、第３の実施の形態のセルサーチ部を示すブロック図である。セルサーチ部１００ａは、第２の実施の形態のセルサーチ部１００に代えて、移動局に搭載することができる。セルサーチ部１００ａは、Ｐ−ＳＣＨ検出部１１０ａ、Ｓ−ＳＣＨ検出部１２０ａ及びセルサーチ制御部１３０ａを有する。Ｐ−ＳＣＨ検出部１１０ａは、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１、セレクタ１１２、平均化処理部１１３ａ、記憶部１１４ａ及びピーク検出部１１５を有する。Ｓ−ＳＣＨ検出部１２０ａは、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１ａ及びピーク検出部１２２を有する。

平均化処理部１１３ａは、第１段階では、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１１１が出力した相関算出結果を電力平均し、５ｍｓ分の平均化データを記憶部１１４ａに書き込む。一方、第２段階では、受信信号を１０ｍｓ周期で電力加算し、平均化した受信信号を得る。このとき、平均化処理部１１３ａは、２×５ｍｓ分の受信信号全体を平均化する代わりに、その一部分を平均化して記憶部１１４ａに書き込む。記憶部１１４ａに書き込むべき受信信号の区間は、セルサーチ制御部１３０ａから通知されるタイミングに基づいて判断する。

記憶部１１４ａは、平均化処理部１１３ａに設けられている。記憶部１１４ａの記憶領域は、平均化処理部１１３ａが平均化した複数の区間の受信信号を互いに区別できるように、複数の領域に分割されている。

Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１ａは、記憶部１１４ａに記憶されている平均化された受信信号を順次読み出す。そして、Ｐ−ＳＣＨ検出部１１０ａで検出されたｎ個のタイミングそれぞれについて、受信信号と既知のＳ−ＳＣＨ系列それぞれとの間で相関算出を行う。このとき、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１ａは、記憶部１１４ａの各領域に記憶された同一の信号をそれぞれｎ回読み出す。各領域の信号の読み出しを開始するタイミングは、当該領域に格納される信号の長さに依存し得る。

セルサーチ制御部１３０ａは、Ｐ−ＳＣＨ検出部１１０ａによる第１段階の処理の結果から、ｎ個のタイミングを検出する。そして、ｎ個のタイミング情報を、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１ａに加え、平均化処理部１１３ａに通知する。また、セルサーチ制御部１３０ａは、Ｐ−ＳＣＨ検出部１１０ａによる第１段階、及び、Ｓ−ＳＣＨ検出部１２０ａによる第２段階の処理の結果から、フレームタイミングやセルＩＤ等を特定する。

以下、第２段階で受信信号の一部区間のみを平均化する処理の具体例を２つ挙げる。
図１３は、第３の実施の形態のセルサーチの第１のタイミング例を示す図である。図１３は、第１段階で検出されたｎ個のタイミングに対応するｎ個の相関窓（Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１ａでＳ−ＳＣＨの相関算出に用いられる相関窓）全体の幅が、５ｍｓのうちの２．５ｍｓ以下に収まる場合を示している。この場合は、５ｍｓ分の受信信号のうち、ｎ個の相関窓が包含される２．５ｍｓ分の受信信号を平均化すれば十分である。

例えば、記憶部１１４ａの記憶領域が２分割され、２区間分の２．５ｍｓの受信信号（データ＃１及びデータ＃２）が記憶部１１４ａに格納される。まず、記憶部１１４ａにデータ＃１が書き込まれる。この書き込みが終了すると、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１ａによるデータ＃１の読み出しが開始されると共に、記憶部１１４ａにデータ＃２が書き込まれる。そして、記憶部１１４ａへのデータ＃２の書き込みが終了すると、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１ａによるデータ＃２の読み出しが開始される。

このように、図１３の例では、記憶部１１４ａへの２．５ｍｓ分のデータ＃ｉ＋１（ｉ＝１，２，…）の書き込み中に、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１ａによるデータ＃ｉの読み出しが行われる。そして、同じ２．５ｍｓ分のデータ＃ｉに対し、それぞれｎ個のタイミングに基づくＳ−ＳＣＨの相関算出が行われる。これにより、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１ａの動作時間が、５ｍｓの数倍程度から２．５ｍｓの数倍程度に短縮される。

図１４は、第３の実施の形態のセルサーチの第２のタイミング例を示す図である。図１４の例では、平均化処理部１１３ａが、第１段階で検出されたｎ個のタイミングに対応するｎ個の相関窓に入る部分の受信信号のみを、平均化して記憶部１１４ａに書き込む。

Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１ａは、検出されたｎ個のタイミングに基づいて、記憶部１１４ａの複数の領域のうち適切な領域に順次アクセスする。そして、記憶部１１４ａから読み出した受信信号それぞれについて相関算出を行う。このとき、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１ａは、平均化された受信信号の記憶部１１４ａへの書き込みが完了した直後に、記憶部１１４ａから当該受信信号を読み出すことが可能である。これにより、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１ａの動作時間が短縮される。

このような第３の実施の形態に係る移動通信システムによれば、第２の実施の形態と同様の効果が得られる。更に、第３の実施の形態に係る移動通信システムでは、セルサーチにおける第２段階の相関算出を行う回路の動作時間を一層抑制することができ、移動局の消費電力を一層抑制できる。

［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態について説明する。前述の第２の実施の形態との差異を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第４の実施の形態では、セルサーチの第２段階の処理のために、２つの平均化処理部及び記憶部を並列に使用する。

図１５は、第４の実施の形態のセルサーチ部を示すブロック図である。セルサーチ部１００ｂは、Ｓ−ＳＣＨ検出部１２０、セルサーチ制御部１３０及びＰ−ＳＣＨ検出部１４０を有する。Ｐ−ＳＣＨ検出部１４０は、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１４１、セレクタ１４２，１４７、平均化処理部１４３，１４５、記憶部１４４，１４６及びピーク検出部１４８を有する。

Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１４１は、受信信号と既知のＰ−ＳＣＨ系列それぞれとの間で相関算出を行い、Ｐ−ＳＣＨの相関算出結果をセレクタ１４２に出力する。
セレクタ１４２は、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１４１が出力した相関算出結果のデータ、又は、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１４１の入力側の受信信号を、選択的に、平均化処理部１４３又は平均化処理部１４５の少なくとも一方へ出力するよう入力切り替えを行う。

すなわち、セレクタ１４２は、Ｐ−ＳＣＨに基づく第１段階の検出処理の際には、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１４１が出力した相関算出結果のデータを、入力として選択する。そして、相関算出結果のデータを、平均化処理部１４３又は平均化処理部１４５の少なくとも一方に出力する。例えば、セレクタ１４２は、第１段階における相関算出結果のデータの出力先（平均化を実行させる平均化処理部）を、予め一方に決めておく。その場合、第１段階の処理中は、出力先として選択しなかった平均化処理部を停止させることができる。

また、セレクタ１４２は、Ｓ−ＳＣＨに基づく第２段階の検出処理の際には、受信信号を入力として選択する。そして、受信信号を、平均化処理部１４３又は平均化処理部１４５に出力する。例えば、セレクタ１４２は、受信信号の出力先を５ｍｓ毎に切り替える。すなわち、平均化処理部１４３と平均化処理部１４５に、５ｍｓ分の受信信号を交互に出力する。その場合、２×５ｍｓ分の受信信号の平均化を、２つの平均化処理部１４３，１４５で分担することができる。

平均化処理部１４３，１４５は、セレクタ１４２から取得した相関算出結果のデータ又は受信信号について、時間方向の平均化処理を行う。すなわち、第１段階では、平均化処理部１４３，１４５の少なくとも一方は、５ｍｓで相関算出結果を電力平均し、平均化データを得る。また、第２段階では、平均化処理部１４３，１４５は、それぞれ、１０ｍｓ周期で受信信号を電力加算し、５ｍｓ分の平均化した受信信号を得る。

記憶部１４４は、平均化処理部１４３に設けられている。記憶部１４６は、平均化処理部１４５に設けられている。記憶部１４４，１４６は、５ｍｓ分の平均化データ、又は、５ｍｓ分の平均化した受信信号を選択的に記憶する。すなわち、記憶部１４４，１４６の少なくとも一方は、第１段階では平均化処理のために相関算出結果のデータを記憶する。また、記憶部１４４，１４６は、第２段階では平均化した受信信号を記憶する。

セレクタ１４７は、記憶部１４４及び記憶部１４６について入力切り替えを行う。すなわち、セレクタ１４７は、第１段階では、記憶部１４４及び記憶部１４６のうち平均化データが記憶されている方を入力端として選択し、入力された平均化データをピーク検出部１４８に出力する。また、セレクタ１４７は、第２段階では、記憶部１４４及び記憶部１４６を５ｍｓ周期で交互に入力端として選択し、入力された平均化した受信信号をＳ−ＳＣＨ相関算出部１２１に出力する。

ピーク検出部１４８は、記憶部１４４又は記憶部１４６に記憶された５ｍｓ分の平均化データを読み出し、ピーク検出を行う。ここでは、複数（ｎ個）のピークを検出し、ｎ個分のピーク検出結果をセルサーチ制御部１３０へ出力する。

なお、Ｓ−ＳＣＨ検出部１２０のＳ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、セレクタ１４７の入力切り替えにより、記憶部１４４及び記憶部１４６それぞれに記憶された５ｍｓ分の受信信号を交互に読み出すことになる。そして、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、読み出した同一の受信信号に対し、第１段階で検出されたｎ個のタイミングそれぞれについて、既知のＳ−ＳＣＨ系列それぞれとの相関算出を行う。

図１６は、第４の実施の形態のセルサーチ部内の信号の流れを示す図である。
（ステップＳ２１）第１段階では、Ｐ−ＳＣＨ相関算出部１４１において、Ｐ−ＳＣＨの相関算出が行われ、平均化処理部１４３，１４５の少なくとも一方（図１６では、平均化処理部１４３）において、Ｐ−ＳＣＨの相関算出結果が５ｍｓ周期で平均化される。これにより、記憶部１４４，１４６の少なくとも一方に、平均化された相関算出結果が記憶される。そして、ピーク検出部１４８において、ｎ個のタイミングが検出される。

（ステップＳ２２）第２段階では、平均化処理部１４３，１４５において、受信信号が１０ｍｓ周期で平均化される。例えば、平均化処理部１４３，１４５では、５ｍｓ毎に交互に平均化処理が行われる。これにより、記憶部１４４，１４６に平均化された５ｍｓ分の受信信号が記憶される。

（ステップＳ２３）第２段階では、続いて、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１において、Ｓ−ＳＣＨの相関算出が行われ、ピーク検出部１２２において、ピーク検出が行われる。その際、相関算出の対象の受信信号は、記憶部１４４，１４６から交互に読み出される。これにより、フレームタイミング等が検出される。

図１７は、第４の実施の形態のセルサーチのタイミング例を示す図である。図１７において、記憶部１４４及び記憶部１４６に記憶される平均化された５ｍｓ分の受信信号を、それぞれ、データ＃１及びデータ＃２と表記している。この例では、５ｍｓ毎にセレクタ１４７の入力切り替えが行われ、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１により、記憶部１４４，１４６に格納されたデータ＃１，＃２が順番に読み出されて相関算出が行われる。

まず、平均化処理部１４３は、記憶部１４４にデータ＃１を書き込む。データ＃１の書き込みが完了すると、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、記憶部１４４からのデータ＃１の読み出しを開始する。また、データ＃１の読み出しと並行して、平均化処理部１４５は、記憶部１４６にデータ＃２を書き込む。そして、データ＃２の書き込みが完了すると、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、記憶部１４６からのデータ＃２の読み出しを開始する。

すなわち、図１７の例では、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１が記憶部１４４に格納されたデータ＃２ｉ−１（ｉ＝ｌ，２，…）の読み出し及び相関算出を行う間に、平均化処理部１４５は、記憶部１４６へデータ＃２ｉの書き込みを行う。同様に、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１が記憶部１４６に格納されたデータ＃２ｉの読み出し及び相関算出を行う間に、平均化処理部１４３は、記憶部１４４へデータ＃２ｉ＋１の書き込みを行う。

よって、この例によれば、第１段階で検出されたｎ個のタイミングに基づくＳ−ＳＣＨの相関算出を、記憶部１４４又は記憶部１４６に格納された同じ５ｍｓ毎の受信信号に対して実行することができる。また、記憶部１４４，１４６の一方への書き込み処理と、他方からの読み込み処理とを、並行して行うことが可能となる。このため、第２段階の処理時間を一層抑制できる。

ここで、検出されたＰ−ＳＣＨのタイミングが、記憶部１４４，１４６に格納された５ｍｓ分の受信信号の端部となり、そのタイミングで信号を抽出しようとすると、Ｓ−ＳＣＨの相関算出に用いられる相関窓の幅分の信号を確保できない場合も考えられる。その場合、記憶部１４４，１４６に格納された受信信号の端部を補完する処理を行ってもよい。以下に、補完処理の一例を挙げる。

図１８は、第４の実施の形態の受信信号の書き込み例を示す図である。図１８の方法では、Ｓ−ＳＣＨの相関算出に用いられる相関窓の幅の半分の信号を、５ｍｓ分の受信信号の先頭と末尾に付加する。先頭に付加する信号は、５ｍｓ分の受信信号の末尾部分を複製したものとする。末尾に付加する信号は、５ｍｓ分の受信信号の先頭部分を複製したものとする。

例えば、平均化処理部１４３は、平均化した５ｍｓ分の受信信号（データ＃１）を記憶部１４４に書き込む際に、相関窓幅の半分の信号を、データ＃１の先頭及び末尾に付加しておく。記憶部１４４へのデータ＃１の書き込みが完了すると、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、記憶部１４４からのデータ＃１の読み出しを開始する。その際に読み出される信号は、平均化処理部１４３によって信号が付加されたものであり、５ｍｓより長い。Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、このような拡張された受信信号に対し、相関算出を行う。

また、平均化処理部１４５は、平均化した５ｍｓ分の受信信号（データ＃２）を記憶部１４６に書き込む際に、相関窓幅の半分の信号を、データ＃２の先頭及び末尾に付加しておく。記憶部１４６へのデータ＃２の書き込みが完了すると、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、記憶部１４６からのデータ＃２の読み出しを開始する。その際に読み出される信号は、平均化処理部１４５によって信号が付加されたものであり、５ｍｓより長い。Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１は、このような拡張された受信信号に対し、相関算出を行う。

よって、この例によれば、第１段階で検出されたＰ−ＳＣＨのタイミングが、５ｍｓ区間の端部（５ｍｓ区間の先頭又は末尾から所定時間内）になった場合でも、Ｓ−ＳＣＨ相関算出部１２１が相関窓の幅分の信号を確保することができ、検出精度の低下を抑制できる。なお、平均化処理部１４３，１４５は、かかる補完処理を、Ｐ−ＳＣＨのタイミングが５ｍｓ区間の端部となった場合のみ行ってもよい。

このような第４の実施の形態に係る移動通信システムによれば、第２の実施の形態と同様の効果が得られる。更に、第４の実施の形態に係る移動通信システムでは、平均化した受信信号の５ｍｓ単位の書き込みと読み込みとを、並行して実行することができ、セルサーチにおける第２段階の相関算出を一層効率的に行うことができる。なお、第４の実施の形態のセルサーチを、第３の実施の形態のように、５ｍｓ区間の一部分の受信信号のみを平均化するようにしてもよい。

なお、以上の第２〜第４の実施の形態では、セルサーチ部１００，１００ａ，１００ｂを、移動局に組み込まれているものとして説明したが、セルサーチ部１００，１００ａ，１００ｂは、種々の形態で流通させることができる。例えば、セルサーチ部１００，１００ａ，１００ｂは、他の種類の無線通信装置に組み込まれた状態でも流通し得る。また、完成品としての装置には組み込まれていないが、無線信号処理を行う部品（例えば、図４のベースバンド部１３）に組み込まれた状態でも流通し得る。また、セルサーチ部１００，１００ａ，１００ｂ単独でも流通し得る。

１ フレームタイミング検出装置
１ａ 第１の相関算出部
１ｂ 記憶部
１ｃ 検出部
１ｄ 第２の相関算出部

Claims (8)

1. 受信信号に含まれる第１及び第２の同期信号についての相関算出を行うことにより、前記受信信号のフレームタイミングを検出するフレームタイミング検出装置であって、
   前記第１の同期信号についての相関を算出し、相関算出結果を出力する第１の相関算出部と、
   前記第１の同期信号についての相関算出結果、又は、前記第２の同期信号についての相関算出に用いられる所定時間分の受信信号を、選択的に記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された前記第１の同期信号についての相関算出結果に基づいて、前記フレームタイミングの候補となる複数のタイミングを検出する検出部と、
   前記記憶部に記憶された同じ前記所定時間分の受信信号に対し、前記複数のタイミングに基づく前記第２の同期信号についての相関算出を行う第２の相関算出部と、
   を有することを特徴とするフレームタイミング検出装置。
2. 前記第２の相関算出部は、前記所定時間分の受信信号に、前記第２の同期信号についての相関算出に用いる相関窓の幅に応じた長さの信号を付加して、前記第２の同期信号についての相関算出を行うことを特徴とする請求項１記載のフレームタイミング検出装置。
3. 前記記憶部は、前記第１の同期信号についての相関算出結果、又は、前記第２の同期信号についての相関算出に用いられる受信信号に対して、平均化処理を施す平均化処理部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のフレームタイミング検出装置。
4. 前記記憶部は、前記所定時間より短い時間分の受信信号をそれぞれ記憶する複数の記憶領域を含み、
   前記第２の相関算出部は、前記複数の記憶領域それぞれに記憶された受信信号に対し、前記複数のタイミングに基づく前記第２の同期信号についての相関算出を行う、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のフレームタイミング検出装置。
5. 受信信号に含まれる第１及び第２の同期信号についての相関算出を行うことにより、前記受信信号のフレームタイミングを検出する無線受信装置であって、
   前記第１の同期信号についての相関を算出し、相関算出結果を出力する第１の相関算出部と、
   前記第１の同期信号についての相関算出結果、又は、前記第２の同期信号についての相関算出に用いられる所定時間分の受信信号を、選択的に記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された前記第１の同期信号についての相関算出結果に基づいて、前記フレームタイミングの候補となる複数のタイミングを検出する検出部と、
   前記記憶部に記憶された同じ前記所定時間分の受信信号に対し、前記複数のタイミングに基づく前記第２の同期信号についての相関算出を行う第２の相関算出部と、
   を有することを特徴とする無線受信装置。
6. 前記第２の相関算出部は、前記所定時間分の受信信号に、前記第２の同期信号についての相関算出に用いる相関窓の幅に応じた長さの信号を付加して、前記第２の同期信号についての相関算出を行うことを特徴とする請求項５記載の無線受信装置。
7. 受信信号に含まれる第１及び第２の同期信号についての相関算出を行うことにより、前記受信信号のフレームタイミングを検出するフレームタイミング検出方法であって、
   前記第１の同期信号についての相関を算出し、相関算出結果を記憶部に記憶し、
   前記記憶部に記憶された前記第１の同期信号についての相関算出結果に基づいて、前記フレームタイミングの候補となる複数のタイミングを検出し、
   前記第２の同期信号についての相関算出に用いられる所定時間分の受信信号を、前記記憶部に記憶し、
   前記記憶部に記憶された同じ前記所定時間分の受信信号に対し、前記複数のタイミングに基づく前記第２の同期信号についての相関算出を行う、
   ことを特徴とするフレームタイミング検出方法。
8. 前記第２の同期信号についての相関検出において、前記所定時間分の受信信号に、前記第２の同期信号についての相関算出に用いる相関窓の幅に応じた長さの信号を付加して、前記第２の同期信号についての相関算出を行うことを特徴とする請求項７記載のフレームタイミング検出方法。

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