JP5612224B2 - プライマリ同期信号検出方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）の技術分野に関し、特にプライマリ同期信号（ＰＳＳ）検出方法および装置に関する。

３ＧＰＰ ＬＴＥは、次世代無線通信の主要技術の１つと目されている。ＬＴＥネットワークは３ＧＰＰによって標準化された技術であり、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（次世代ユニバーサル地上無線アクセス）とも呼ばれる。ＬＴＥシステムでは、ダウンリンク送信スキームとしてＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が採用され、ユーザ機器（ＵＥ）が基地装置（ｅＮｏｄｅＢ）へアップリンク接続するための技術としてＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア周波数分割多元接続）が使用されている。

ＬＴＥシステムにおけるセル探索プロセスとは、ＵＥとセル間の時間および周波数同期を実行してセルＩＤを検出するプロセスである。ＵＥが周波数と同期情報とを迅速に取得できるようにするため、ＬＴＥシステムではプライマリ同期信号（ＰＳＳ）およびセカンダリ同期信号（ＳＳＳ）が設定されている。各セルは、プライマリ同期信号およびセカンダリ同期信号によって搬送されるセルＩＤ情報によって識別される。ＬＴＥシステムにおいては、ザドフ・チュー系列（以下、「ＺＣ系列」という）を使用してＰＳＳ系列が生成され、セル群内の３個のセルが、それぞれ２５、２９、３４の根を有する３つの系列群によって区別される。説明のため、図１に周波数領域のＺＣ系列を図示する。図１に示すように、ＺＣ系列は６３の長さを有し、うちｓ直流（ＤＣ）搬送波を除く６２個の副搬送波が変調される。中央の直流搬送波は、直流成分を避けるために変調されない。

このＺＣ系列は自己相関特性に優れるが、相互相関特性はきわめて乏しい。これは換言すれば、ＺＣ系列の自己相関値はきわめて高いが、その相互相関値は比較的低い、ということである。ＰＳＳ系列の検出では、この特徴を利用して、非コヒーレント検出アルゴリズムが使用される。すなわち、具体的には、コヒーレント値のピークを検出することによってＰＳＳ系列が検出される。

図２は、従来技術によるＰＳＳ検出を示す図である。図２に示すように、受信機（すなわちユーザ機器ＵＥ）において、受信されたベクトルがフィルタによってフィルタリングされる。これにより、受信ベクトルの内容からＰＳＳとの相関性が除去され、ＰＳＳへの他の副搬送波からの干渉が回避される。続いて、これにより得られた受信機ベクトルと３個のローカルＺＣ系列との間のコヒーレント値が計算される。

ＰＳＳの場合は、ＺＣ系列が有する固有な相関特性に基づいて、検出されたＰＳＳがローカルＺＣ系列に対して照合され、この時点でＰＳＳ根識別モジュールの出力に部分的なピークが出現する。このピークを使用することにより、受信機において受信ベクトルがどのＰＳＳ系列かを正確に決定でき、それによりセルＩＤが特定される。ＰＳＳが出現しない場合は、最大コヒーレント値の計算値は決定しきい値Ｔｉを下回るため、この時点で系列の開始点インデックスθは＋１となり、次の演算に入る。

このように、既存のＰＳＳ検出アルゴリズムでは、全３個のローカル系列が１つずつ受信系列と比較されて、受信ベクトルがいずれかのＺＣ系列と一致するかどうかが判定される。さらに、ダウンリンク送信におけるＰＳＳ系列の送信頻度は５ｍｓに１度でさほど低いわけではないが、従来のスキームでは、ＰＳＳシンボルの誤検出を防止するために全ての受信シンボルを検出する必要がある。ＰＳＳの送信頻度は比較的少ないので、検出されるこれらのシンボルのほとんどはデータシンボルである。しかし、それでも依然として、３個のローカルＺＣ系列を使用して受信したシンボルがいずれかのＺＣ系列と一致するかどうかを判定する必要があるので、アルゴリズムは不一致の判定が得られるまで後続シンボルの検出を継続する。そのため、実際にはＰＳＳアルゴリズムの検出演算のほとんどは、ＰＳＳ系列ではなくこれらのデータシンボルに消費される。そのため、この種のＰＳＳ検出アルゴリズムは受信機でのデータ処理能力の多くを消費する非効率的な検出方式であり、ＵＥからセルへのアクセス速度を大幅に低下させる原因となる。

上記のことから、当該技術においては改良型のＰＳＳ検出スキームが緊急に必要とされている。

本発明は、上記を鑑みて、従来技術の少なくとも一部を解決し、または少なくとも部分的に緩和することを目的として、プライマリ同期信号検出のための改良型解決法を提供する。

本発明の１つの態様によれば、プライマリ同期信号検出方法が提供される。当該方法は、プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルに対して中心対称前処理を実行するステップと、プライマリ同期信号を検出するために、中心対称前処理に基づき、ローカルプライマリ同期信号を使用して、受信ベクトルに対して非コヒーレント検出を実行するステップとを備える。

本発明の１つの実施例によれば、プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルに対して中心対称前処理を実行するステップは、プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルの長さを短縮することにより、前処理済み受信ベクトルを取得するステップを含む。本実施例においては、ローカルプライマリ同期信号は前処理済み受信ベクトルと同じ長さを有し、非コヒーレント検出は、ローカルプライマリ同期信号に基づき、前処理済み受信ベクトルに対して実行される。

本発明の他の実施例においては、受信ベクトルの長さを短縮することにより前処理済み受信ベクトルを取得するステップは、前処理済み受信ベクトルを取得するために受信ベクトル内の対称位置に対応するデータを付加するステップを含む。

本発明のさらに他の実施例によれば、プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルに対して中心対称前処理を実行するステップは、受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを検出するステップを含む。受信ベクトルが中心対称特性を有するとの判定が出された場合は、非コヒーレント検出が実行される。

さらに他の実施例によれば、受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを検出するステップは、受信ベクトル内の対称位置にある対応するデータのコヒーレント値の合計を対称値として計算する動作と、対称値に基づいて受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを判定するステップとを含む。

本発明のさらに他の実施例によれば、対称値に基づいて受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを判定するステップは、対称値が対称性検出しきい値を下回らないときに、受信ベクトルは中心対称特性を有すると判定するステップを含む。

さらに他の実施例によれば、プライマリ同期信号検出は、通信システムにおける周波数または領域検出の設定に応じて、周波数または時間領域において実行される。

本発明の第２の態様によれば、プライマリ同期信号検出装置が提供される。当該装置は、プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルに対して中心対称前処理を実行するように構成された中心対称前処理手段と、プライマリ同期信号を検出するために、中心対称前処理に基づき、ローカルプライマリ同期信号を使用して、受信ベクトルに対して非コヒーレント検出を実行するように構成された非コヒーレント検出手段とを備える。

さらに、本発明の第３の態様によれば、本発明の第２の態様による装置を備えるユーザ機器がさらに提供される。

本発明によれば、プライマリ同期信号の中心対称に基づいて受信ベクトルに対して前処理を実行することにより、ＰＳＳ検出の計算の複雑性が著しく減少するため、ＰＳＳ探索の速度とパフォーマンスが大幅に向上して、セル探索効率がさらに高まる。

本発明の上記およびその他の特徴は、添付図面を参照して示される各実施例の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。本発明の添付図面においては、同一の参照符号は同一もしくは類似の構成要素を示す。図面には以下の図が含まれる。

従来技術における周波数領域のＺＣ系列を示す概略図である。 従来技術によるＰＳＳ検出のための技術的解決法を示す概略図である。 周波数領域のＺＣ系列の中心対称と時間領域のＺＣ系列の中心対称性を示す概略図である。 周波数領域のＺＣ系列の中心対称と時間領域のＺＣ系列の中心対称性を示す概略図である。 本発明の一実施例によるＰＳＳ検出方法の概略フローチャートである。 従来技術におけるＰＳＳ検出の原理を示す概略図である。 本発明の一実施例による中心対称前処理の原理を示す概略図である。 本発明の本実施例によるＰＳＳ検出の原理を示す概略図である。 本発明の本実施例によるＰＳＳ検出方法を示す概略図である。 本発明の他の実施例による中心対称前処理の実行原理を示す概略図である。 本発明の本実施例によるＰＳＳ検出方法を示す概略図である。 本発明のさらに他の実施例による中心対称前処理の実行方法を示す概略図である。 本発明による中央自己相関（ＣＳＣ）方法のタイミングメトリック特性を示す概略図である。 本発明の一実施例によるＰＳＳ検出装置の概略ブロック図である。 従来技術の解決法と本発明の解決法によるシミュレーション結果である。

以下では、添付図面を参照し、好適な実施例を使用して、本発明により提供されるＰＳＳ検出方法および装置を詳細に説明する。なお、これらの実施例は、当業者による本発明の理解と実装を助けることのみを目的とし、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことを理解されたい。

本発明においては、方法のステップを実行するための具体的な順序が示されているが、これらの方法は図示する順序を厳密に守って実行する必要はなく、ステップの性質によっては逆の順序で実行したり同時に実行したりすることができることに留意されたい。

また、本発明においては、［．］^Ｔはベクトルまたは行列の転置を表し、［．］^Ｈはベクトルまたは行列のエルミート転置を表し、［．］^＊はベクトルまたは行列の複素共役を表す。

本発明を具体的に説明する前に、まず、ＺＣ系列について詳細に説明する。図１に示すように、ＬＴＥシステムで使用されるＺＣ系列は、長さが６３で、良好な自己相関を有する系列である。周波数領域においては、ＺＣ系列は以下の式で得られる。

ここで、Ｎ_ＺＣはＺＣ系列の長さで６３に等しく、ｎは搬送波のインデックスであり、「ｅｘｐ（）」はネイピアの底ｅを底とする指数関数を表す。

上記の式（１）に基づき、ＺＣ系列内のＮｚｃ−１−ｎ副搬送波の値は次の式で計算される。

ここで、ｎ＝０，１，…，Ｎｚｃ−１である。Ｎｚｃは奇数なので、Ｎｚｃは一般性を損なうことなくＮ＝２Ｂ＋１として表現され、従ってこの式はさらに次のように簡素化することができる。

式（３）から、奇数の長さを有する全てのＺＣ系列は中心対称特性を有し、Ｍ値から独立していることが明らかである。

図３Ａに、周波数領域のＺＣ系列の中心対称特性を示す。この図に示すように、ＺＣ系列の副搬送波は、ＤＣ副搬送波（位置＃（Ｎ−１）／２）を中央にして対称に分布している。すなわち、＃０の副搬送波データは＃Ｎ−１の副搬送波データと対称（等価）であり、＃１の副搬送波データは＃Ｎ−２の副搬送波データと対称であり、以下同様である。

さらに、時間領域のＺＣ系列も同様の中心対称特性を有する。この中心対称特性は、フーリエ変換を経ることにより時間領域のＺＣ系列の長さは２０４８に変化するのでやや異なる。しかし、この中心対称特性は、＃０データを除去した後にも依然として残る。図３Ｂに、時間領域のＺＣ系列の中心対称の概略図を示す。この図に示すように、＃０データを除く他のデータは、依然として＃Ｎ／２データを中央とする対称である。すなわち、＃１データは＃Ｎ−１データと対称であり、＃２データは＃Ｎ−２データと対称であり、以下同様である。従って、時間領域のＺＣ系列の対称は以下の式で表される。
ｙ（ｎ）＝ｙ（Ｎ−ｎ） 式（４）
ここで、Ｎはフーリエ変換の長さ（例：１０２４）を表し、ｎは１〜Ｎ／２−１に等しい。

従来のＰＳＳ検出スキームでは、ＰＳＳ検出においてＺＣ系列のコヒーレンス特性がフルに利用されていたが、ＺＣ系列の中心対称はまだ重視されていなかった。本発明の発明者はこの問題に気づき、その解決に向けて研究を重ねてきた。本発明の発明者は、ＰＳＳ検出に中心対称特性を適用すればＰＳＳ系列検出性能が大幅に向上すると確信する。

この目的のため、本発明はＰＳＳ検出のための改良された技術的解決法を提供する。この解決法は従来技術のＰＳＳ検出アルゴリズムよりも検出速度が速いため、「高速ＰＳＳ検出スキーム」または「拡張ＰＳＳ検出スキーム」と呼ぶこともできる。以下では、図４〜１４を参照し、時間領域ＰＳＳ検出演算を例にとって、この技術的解決法について詳細に説明する。

最初に、図４を参照する。図４は、本発明の一実施例によるＰＳＳ検出方法の概略フローチャートである。図４に示すように、まずステップＳ４０１において、プライマリ同期信号ＰＳＳの中心対称性を利用して、受信ベクトルに対して対称前処理が実行される。

受信ベクトルがフィルタリングされた後、ベクトル前処理が実行され、これにより、プライマリ同期信号の中心対称性を利用して受信ベクトルの長さが短縮されて、前処理済み受信ベクトルが取得される。例えば、受信ベクトルの全ての有効な情報が維持され、かつ処理に必要なデータ量が短縮されるように、受信ベクトル内の対称位置の対応するデータが付加されて、前処理済み受信ベクトルが取得される。

この場合、ローカルに記憶されるプライマリ同期信号の長さ（すなわち、ＺＣ系列３個分）は前処理済み受信ベクトルと同じ長さに維持される。このようにして、長さが短縮されたローカルプライマリ同期信号に基づいて、前処理済み受信ベクトルに対して非コヒーレントＰＳＳ検出を実行することができる。

事前にローカルに記憶された各プライマリ同期信号は、雑音や搬送波オフセットのない理想的な信号であり、その中央の直流部分と、前半または後半部分とを直接、短縮プライマリ同期信号とすることが可能である。言うまでもなく、前述したベクトル前処理演算と同様に、ローカルＺＣ系列を前処理済み受信ベクトルと同じ長さに短縮することができる。しかし、ローカルＺＣ系列は理想的な系列であるため、対称位置のデータは完全に等しい。こうした前処理は、実質的には、中央の直流部分と、前半または後半部分とを直接採用することと同じである。しかも、直接選択手法は、演算プロセスを含まないためより単純で直接的である。

このベクトル前処理手法により計算の複雑性の半分が軽減されるため、これを「ＡＨＣ（Ａｌｍｏｓｔ Ｈａｌｆ Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ：複雑性半減）スキーム」と呼ぶこともできる。以下では、図５〜８を参照して、このＡＨＣスキームについて詳細に説明する。

その上、ＺＣ系列の中心対称性そのものに基づいて、受信ベクトルがＰＳＳ系列かどうかを判定できるため、大量な計算資源を消費するＰＳＳ根識別は、受信ベクトルがＰＳＳ系列であると判定されたときにのみ、さらに実行される。

上述したように、ＺＣ系列は中心対称特性を有するため、受信ベクトルがＰＳＳ系列であれば、たとえ雑音および搬送波オフセットの影響を受けたとしても高い中心対称特性が維持される。そのため、まず受信ベクトルにおける中心対称特性の有無が検出される。このとき、例えば、受信ベクトルの自己相関値が計算される。具体的には、受信ベクトルの中心対称性を評価するための対称値として、受信ベクトル内の対称位置における対応するデータのコヒーレント値の合計が計算される。続いて、算出された対称値に基づいて、受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かが判定される。このために例えば対称性しきい値が設定され、対称値が対称性検出しきい値を下回らない場合に、受信ベクトルが中心対称特性を有すると判定される。対称性しきい値は、経験値としてもよいし、反復実験により決定してもよい。

上記のスキームにおいては、受信ベクトルに対してまず対称性検出演算（「中心自己相関演算（center self-correlation operation）」とも呼ばれる）が実行されるので、このスキームは「ＣＳＣ（central self-connection：中心自己接続）スキーム」と呼ぶこともできる。以下では、図９〜１２を参照して、このＣＳＣスキームについて詳細に説明する。

ステップＳ４０２において、プライマリ同期信号を検出するために、ステップＳ４０１で実行された中心対称前処理に基づき、ローカルプライマリ同期信号を使用して、受信ベクトルに対して非コヒーレント検出が実行される。本発明の各実施例においては、非コヒーレント検出用のコヒーレント値は、従来技術で使用されるのと同じ方法で計算することができる。すなわち、照合演算は複素共役積演算を用いて実行される。

なお、受信ベクトルに対して前処理を実行する目的は、以降のＰＳＳ検出のために検出データを導出することなので、元の受信ベクトルのデータは実際にはこのプロセスによって変更されない点に留意されたい。

次に、図５を参照する。図５は、従来技術のＰＳＳ識別における演算を示す概略図である。図５に示すように、受信ベクトル内のデータは、ローカルＺＣ系列内のそれぞれ対応する位置にあるデータで乗算された複素共役積である。従来技術のアルゴリズムは、以下の式で表される。

ここで、Ｓ_ＭはローカルＺＣ系列を表し、ｙ_ｋは受信ベクトル（系列）であり、θはＰＳＳ検出の開始位置インデックスである。

式（５）から、各々の根はＮ個の複素共役積とＮ−１個の複素数加算演算を要する。２５、２９、３４の根に対応する３個のＺＣ系列がローカルに記憶されており、２９と３４の根を有するＺＣ系列は互いに複素共役ＺＣ系列なので、２個の系列のうち一方だけを検出すればよい。従って、従来のアルゴリズムにおいて実行する必要があるのは、２Ｎ個の複素共役積演算と２（Ｎ−１）個の複素数加算演算である。例えば時間領域ＰＳＳ検出では、２×２０４８個の複素共役積演算と２×２０４６個の複素数加算演算が必要とされる。

本発明で採用する前処理手法は、従来のアルゴリズムに比較して、演算複雑性を大幅に低減させる。ここで、本発明の一実施例によるベクトル前処理演算（ＡＨＣ演算）の原理を示す概略図である図６を参照する。この図に示すように、受信ベクトルは、＃Ｎ／２を中央にして左右に展開され、その後１つずつ付加される。換言すれば受信ベクトル内の＃Ｎ／２の後の個々のデータ（＃Ｎ／２＋１〜＃Ｎ−１の点線部分）が、対称位置の対応するデータ（＃Ｎ／２−１〜＃１）にそれぞれ付加される。この演算は次のように表現される。
Ｙ’（θ＋ｎ）＝ｙ（θ＋ｎ）＋ｙ（θ＋Ｎ−ｎ） 式（６）
ここで、ｙは受信ベクトル、ｎは１〜Ｎ／２−１、θはＰＳＳ検出の開始位置インデックスである。

図７に、上記のベクトル前処理後の、Ｎ／２＋１の長さを有する前処理済みベクトルを示す。この処理済みの受信ベクトルは、依然として、元のベクトルの情報内容を全て含んでいる。図７に示すように、処理された受信ベクトルは、やはりＮ／２＋１の長さを有する、ローカルＺＣ系列で乗算された複素共役積であることもある。この場合は、ＰＳＳ根識別が実行される。この複素共役積は以下の式で表される。

ここで、

はΩ_ｋ，θで表すことができるので、以下のようになる。

図８は、上記のＡＨＣ解決法を示す概略図である。図８に示すように、まず、受信ベクトルは、他の内容によるＰＳＳへの影響を排除するためにフィルタでフィルタリングされ、その後、ベクトル前処理ユニットにおいて図６に示すベクトル前処理が受信ベクトルに対して実行され、Ｎ／２＋１の長さを有する前処理済み受信ベクトルが取得される。続いて、前処理済み受信ベクトルが、同じくＮ／２＋１の長さを有する、ローカルに記憶された３個のローカル系列と比較される。例えば、ここでは、そのコヒーレント値が式（７）を使用して計算される。次に、ピーク検出が実行される。ピークが検出された場合は、受信ベクトルが対応する根を有するＺＣ系列と一致すると判定され、そのセルＩＤが、対応するセルへアクセスするセルＩＤとして決定される。

図８のプロセスは、一般に以下の式で表される。

従って、本発明の方法によれば、所与のフーリエ変換長さ（ＬＴＥシステムでは２０４８）において、系列照合演算を実行する際に必要とされる複素共役演算は、各系列根につきＮ／２＋１個のみである。さらに、この効果のコストはＮ／２個の加算演算のみであり、その複雑性は積演算のそれよりも遙かに低い。従って、本発明によるこのＡＨＣ解決法は、ＰＳＳ検出における計算の複雑性を大幅に低減させて、ＵＥ機器の貴重な計算資源の消費量を削減するので、ＰＳＳ検出の速度とパフォーマンスが向上し、セル探索効率も高まる。

図９は、本発明の他の実施例による、受信ベクトルに対する前処理の原理を示す概略図である。図９は、前述したＣＳＣスキームにおける対称性検出の図である。図９に示すように、受信ベクトルは＃Ｎ／２を中央にして左右に同様に展開され、複素共役積演算が１つずつ実行される。換言すれば、受信ベクトル内の＃Ｎ／２の後の個々のデータ（すなわち、＃Ｎ／２＋１〜＃Ｎ−１）が、対称位置の対応するデータ（＃Ｎ／２−１〜＃１）による複素共役積演算に付され、その結果が対称性を測定するための対称値として使用される。この演算は、以下の式で表される。

その結果得られるＭ（θ）に基づき、ピークアルゴリズムまたはしきい値アルゴリズムを利用して、受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かが判定される。以降のＰＳＳ根識別演算は、受信ベクトルが対称特性を有すると判定された場合にのみ実行される。

図１０は、本実施例によるＰＳＳ検出を示す概略図である。図１０に示すように、まずこれまで同様に、他の内容によるＰＳＳへの影響を排除するために、受信ベクトルがフィルタによってフィルタリングされ、その受信ベクトルに対して、図９を参照して説明した対称性検出演算が実行される。具体的には、受信ベクトルに対して自己相関演算が実行される。すなわち、式７に従って対称値が計算される。その後、算出された対称値が対称性判定しきい値Ｔｃｓｃと比較され、算出された対称値がしきい値Ｔｃｓｃを上回る場合は、受信ベクトルが中心対称特性を有していてＰＳＳ系列の特徴に適合するとみなされ、ＰＳＳ系列が検出されたと判定される。算出された対称値がしきい値Ｔｃｓｃを上回らない場合は、ＰＳＳ系列は検出されなかったと判定される。

ＰＳＳが検出されなかった場合は、系列開始点インデックスθが前進させられ、対称性検出が継続される。逆に、ＰＳＳ系列が検出された場合は、ＰＳＳ系列の開始位置が対称性検出プロセスで決定された

値に基づいて決定される。そして、ＰＳＳ系列と３個のローカルＺＣ系列に対して照合演算が実行され、ＰＳＳ根が識別される。

このＣＳＣスキームによれば、ＰＳＳ検出は２つの段階に分割される。第１段階では、受信ベクトルに対して最初に実行される演算は、ＰＳＳ根検出ではなく、受信ベクトル自体の中心対称特性の検出である。ここで現在の受信ベクトルが強力な中心対称性を有することが判明したら、第２段階に移ってＰＳＳ根検出が実行される。そのため、このＣＳＣスキームに基づけば、大量なデータシンボルに対してＰＳＳ根検出が実行されることはないため、ＵＥの貴重な計算資源の消費が節減され、ＰＳＳ検出の速度と効率が高まる。

図１１は、ＣＳＣ方法によるタイミングメトリック特性の図である。図１１に示すように、Ｍ（θ）においてピークが出現すると、受信機（すなわち、ＵＥ）においてＰＳＳが検出されたと判定される。この時点のＰＳＳ系列の開始位置は、ピーク位置と初期位置θとの対応関係に基づいて決定することができる。

また、ＣＳＣアルゴリズムは、本発明のＡＨＣアルゴリズムと組み合わせて使用することも、あるいは従来技術と組み合わせて使用することも可能であることにも留意されたい。

さらに、上記では本発明を主に時間領域のＰＳＳ演算と組み合わせて紹介してきたが、本発明の方法は周波数領域でも実行できることは、当業者によって理解されることにも留意されたい。但し、周波数領域で実行される場合には、受信データを時間領域から周波数領域に変換するために、離散フーリエ変換を実行する必要がある。本発明のＰＳＳ検出は、周波数領域では全ての受信データに対してフーリエ変換を実行する必要があり、ある程度の計算資源が余分に消費されるため、時間領域で実行されるのが望ましいことに留意されたい。

図１２に、本発明の他の実施例を示す。図１２に示すように、システム内にモードスイッチが設定される。このモードスイッチは、システム内で周波数領域のＰＳＳ検出と時間領域のＰＳＳ検出のどちらを実行するかに関する設定または選択に応じて、受信ベクトルを時間領域演算ユニットまたは周波数領域演算ユニットのいずれかに切り替える。また、前述したように、周波数領域演算ユニットは、離散フーリエ変換ユニットをさらに備える点が、時間領域演算ユニットとは異なる。

本発明はさらに、ＰＳＳ検出装置も提供する。以下では、これについて、図１３を参照して詳細に説明する。図１３は、本発明の一実施例によるＰＳＳ検出装置の概略ブロック図である。図１３に示すように、装置１３００は、プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルに対して中心対称前処理を実行するように構成された中心対称前処理手段１３０１と、プライマリ同期信号を検出するために、中心対称前処理に基づき、ローカルプライマリ同期信号を使用して、受信ベクトルに対して非コヒーレント検出を実行するように構成された非コヒーレント検出手段１３０２とを備える。

本発明による一実施例においては、中心対称前処理手段１３０１はさらに、プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルの長さを短縮することにより、前処理済み受信ベクトルを取得するように構成されたベクトル前処理手段１３０３を備える。本実施例においては、ローカルプライマリ同期信号は前処理済み受信ベクトルと同じ長さを有し、非コヒーレント検出手段１３０２は、ローカルプライマリ同期信号に基づいて、前処理済み受信ベクトルに対して非コヒーレント検出を実行するように構成される。

本発明の他の実施例においては、ベクトル前処理手段１３０３はさらに、前処理済み受信ベクトルを取得するために、受信ベクトルの対称位置に対応するデータを付加するように構成される。

本発明によるさらに他の実施例においては、中心対称前処理手段１３０１はさらに、受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを検出するように構成された対称性検出手段１３０４を備える。本実施例においては、非コヒーレント検出手段は、受信ベクトルが中心対称特性を有するとの判定が出されると、非コヒーレント検出を実行するように構成される。

本発明のさらに他の実施例においては、対称性検出手段１３０４はさらに対称値計算手段１３０５と対称性判定手段１３０６とを備える。対称値計算手段１３０５は、対称値として、受信ベクトル内の対称位置にある対応するデータのコヒーレント値の合計を計算するように構成される。対称性判定手段１３０６は、対称値に基づいて、受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを判定するように構成される。

さらに他の実施例においては、対称性判定手段１３０６は、対称値が対称性検出しきい値を下回らないときに、受信ベクトルは中心対称特性を有すると判定するように構成される。

またさらに他の実施例によれば、プライマリ同期信号検出は、通信システムにおける周波数または領域検出の設定に応じて、周波数領域または時間領域において実行される。

なお、装置１３００を構成する個々の手段の動作は、実質的には前述した方法の各ステップに対応することに留意されたい。従って、装置１３００内の個々の手段の詳細な動作については、図４〜１２を参照して記述された本発明の方法の上記説明を参照されたい。

さらに、本発明のさらに他の態様によれば、図１３を参照して説明された、本発明によるＰＳＳ検出装置１３００を備えるユーザ機器がさらに提供される。

本発明の発明者は、本発明による時間領域ＰＳＳ検出方法と従来の方法の複雑性を比較した。表１に比較結果を示す。

上記の表から、ＡＨＣスキームの計算の複雑性は従来スキームの約半分に減少し、ＡＨＣと組み合わせたＣＳＣスキームの計算の複雑性は従来スキームの約１／４に減少することが分かる。

図１４に、正規化周波数オフセットを０．１（１．５ｋＨｚに相当）に設定して行った、従来技術と本発明の解決法のパフォーマンスの比較に関するシミュレーション結果を概略的に示す。図１４は、各セルを示すためにＺＣ系列の様々な組み合わせを利用して、同期または非同期シナリオにおけるＡＨＣ、従来スキームおよびＣＳＣスキームのパフォーマンスを示す。この図に示すように、ＡＨＣアルゴリズムはシステムパフォーマンスに影響しないため、そのパフォーマンス曲線は従来アルゴリズムのパフォーマンス曲線とまったく同じである。さらに、同期シナリオおよび（ＰＳＳ１、ＰＳＳ２、ＰＰＳ１）との組み合わせによるＡＨＣ／従来モードを除き、他のＡＨＣ／従来モードのパフォーマンスはほぼ同じである。

図１４から、ＡＨＣスキームは従来の非コヒーレントアルゴリズムにおいて得られるのとまったく同じ精度を達成することは明らかである。ＣＳＣスキームでは、ＡＨＣに比較して、計算の複雑性は約５０％削減されるが、そのために精度が犠牲になっている。さらに、同期シナリオでのパフォーマンスは、非同期シナリオで得られるパフォーマンスを常に上回っている。その理由は、非同期送信シナリオにおいては、目的セルによって送信されたＰＳＳはインターリングセル（interring cells）からのデータシンボルによって影響され、受信されたＰＳＳのＳＩＮＲはこの種の干渉により確実に劣化されるのに対し、同期送信シナリオの場合には、異なるセルから送信されたＰＳＳは互いに重なり合って１つのＵＥに同時に受信されるため、受信機でその効果が積み重なってＣＳＣ検出性能が向上するからである。

上記では受信ベクトル自体の自己相関値を解決することに基づく対称性の判定について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、当該技術において既知かまたは将来開発される任意の適切な方法を採用できることに留意されたい。さらに、上記のしきい値判定を参照して中心対称性を実行することはほんの一例であり、本発明はこれに限定されず、これ以外の例えばピ―ク検出手法など他の適切な方法を採用することも可能である。

またさらに、コヒーレント値と対称値の計算用として特定の式を示したが、本発明はこれに限定されず、当該技術において既知かまたは将来開発される任意の適切な方法を採用して本発明を実装できることに留意されたい。本発明は、これらの式の一部の項目を無視して実行することもできる。例えば、式（８）の場合は、＃０データと＃Ｎ／２データの処理を無視してもよい。

さらに、本発明は時間領域ＰＳＳ演算の技術的解決法について主に記述し、周波数領域ＰＳＳ演算については詳細に記述していないが、当業者であればその知識と本発明の教示に基づいて周波数領域ＰＳＳ演算を容易に実装することができる。

加えて、本発明の実施例は、ソフトウェア、ハードウェア、またはソフトウェアとハードウェアの組み合わせとして実装することが可能である。ハードウェア部分は専用の論理回路を使用して実装でき、ソフトウェア部分はメモリに格納して、マイクロプロセッサや専用設計のハードウェア等の適切な命令実行システムによって実行することができる。当該技術の通常の知識を有する当業者は、上記の方法およびシステムは例えばコンピュータ可読命令を用いて、あるいはプロセッサ制御コード内に実装することができ、当該コードは、磁気ディスク、ＣＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどのベアラメディア、読み取り専用メモリ（ファームウェア）などのプログラム可能メモリ、または光もしくは電子信号ベアラなどのデータベアラに格納して提供されることを理解できる。本実施例の装置およびその構成要素は、超大規模集積回路やゲートアレイなどのプログラム可能ハードウェア装置、論理チップやトランジスタなどの半導体、フィールドプログラマブルゲートアレイ、またはプログラマブル論理装置のハードウェア回路によって実装することも、各種プロセッサによって実行されるソフトウェアによって実装することも、あるいは上記のハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実装することもできる。

以上、本発明について現在検討されている実施例を参照して述べてきたが、本発明は開示された実施例に限定されないことは理解されるであろう。本発明では、付記された請求項の精神と範囲に含まれる様々な変更態様や等価な配置をも内包することが意図されている。付記された請求項の範囲は最も広義な説明であり、変更態様、等価な構造および機能を全て含む。

さらに、上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、これに限定されない。

（付記１）
プライマリ同期信号検出方法であって、
プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルに対して中心対称前処理を実行するステップと、
プライマリ同期信号を検出するために、中心対称前処理に基づき、ローカルプライマリ同期信号を使用して、受信ベクトルに対して非コヒーレント検出を実行するステップと
を含むことを特徴とするプライマリ同期信号検出方法。

（付記２）
前記プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルに対して中心対称前処理を実行するステップは、
プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルの長さを短縮することにより、前処理済み受信ベクトルを取得するステップを含み、
前記ローカルプライマリ同期信号は前処理済み受信ベクトルと同じ長さを有し、非コヒーレント検出は、ローカルプライマリ同期信号に基づき、前処理済み受信ベクトルに対して実行されることを特徴とする付記１に記載のプライマリ同期信号検出方法。

（付記３）
前記受信ベクトルの長さを短縮することにより前処理済み受信ベクトルを取得するステップは、前処理済み受信ベクトルを取得するために受信ベクトル内の対称位置に対応するデータを付加するステップを含むことを特徴とする付記２に記載のプライマリ同期信号検出方法。

（付記４）
前記プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルに対して中心対称前処理を実行するステップは、受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを検出するステップを含み、
前記受信ベクトルが中心対称特性を有すると判定された場合、非コヒーレント検出が実行されることを特徴とする付記１から付記３の何れかに記載のプライマリ同期信号検出方法。

（付記５）
前記受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを検出するステップは、
受信ベクトル内の対称位置にある対応するデータのコヒーレント値の合計を対称値として計算するステップと、
前記対称値に基づいて受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを判定するステップとを含むことを特徴とする付記４に記載のプライマリ同期信号検出方法。

（付記６）
前記対称値に基づいて受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを判定するステップは、
前記対称値が対称性検出しきい値を下回らないときに、受信ベクトルは中心対称特性を有すると判定するステップを含むことを特徴とする付記５に記載のプライマリ同期信号検出方法。

（付記７）
前記プライマリ同期信号検出は、通信システムにおける周波数または領域検出の設定に応じて、周波数または時間領域において実行されることを特徴とする付記１に記載のプライマリ同期信号検出方法。

（付記８）
プライマリ同期信号検出装置であって、
プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルに対して中心対称前処理を実行するよう構成される中心対称前処理手段と、
プライマリ同期信号を検出するために、中心対称前処理に基づき、ローカルプライマリ同期信号を使用して、受信ベクトルに対して非コヒーレント検出を実行するよう構成される非コヒーレント検出手段と
を備えることを特徴とするプライマリ同期信号検出装置。

（付記９）
前記中心対称前処理手段は、
前記プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルに対して中心対称前処理を実行するよう構成されるベクトル前処理手段を備え、
前記ローカルプライマリ同期信号は前処理済み受信ベクトルと同じ長さを有し、前記非コヒーレント検出手段は、ローカルプライマリ同期信号に基づき、前処理済み受信ベクトルに対して前記非コヒーレント検出を実行することを特徴とする付記８に記載のプライマリ同期信号検出装置。

（付記１０）
前記ベクトル前処理手段は、
前処理済み受信ベクトルを取得するために受信ベクトル内の対称位置に対応するデータを付加することを特徴とする付記９に記載のプライマリ同期信号検出装置。

（付記１１）
前記中心対称前処理手段は、
受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを検出する対称性検出手段を備え、
前記非コヒーレント検出手段は、前記受信ベクトルが中心対称特性を有すると判定された場合、非コヒーレント検出を実行することを特徴とする付記８から付記１０の何れかに記載のプライマリ同期信号検出装置。

（付記１２）
前記対称性検出手段は、
受信ベクトル内の対称位置にある対応するデータのコヒーレント値の合計を対称値として計算する対称値計算手段と、
前記対称値に基づいて受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを判定する対称性判定手段とを備えることを特徴とする付記１１に記載のプライマリ同期信号検出装置。

（付記１３）
前記対称性判定手段は、
前記対称値が対称性検出しきい値を下回らないときに、受信ベクトルは中心対称特性を有すると判定することを特徴とする付記１２に記載のプライマリ同期信号検出装置。

（付記１４）
前記プライマリ同期信号検出は、通信システムにおける周波数または領域検出の設定に応じて、周波数または時間領域において実行されることを特徴とする付記８に記載のプライマリ同期信号検出装置。

（付記１５）
付記８から付記１４の何れかに記載の装置を備えることを特徴とするユーザ機器。

１３００：装置
１３０１：中心対称前処理手段
１３０４：対称性検出手段
１３０５：対称値計算手段
１３０６：対称性判定手段
１３０３：ベクトル前処理手段
１３０２：非コヒーレント検出手段

Claims (9)

1. プライマリ同期信号検出方法であって、
   プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルに対して中心対称前処理を実行するステップと、
   プライマリ同期信号を検出するために、中心対称前処理に基づき、ローカルプライマリ同期信号を使用して、受信ベクトルに対して非コヒーレント検出を実行するステップと
   を含み、
   前記プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルに対して中心対称前処理を実行するステップは、受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを検出するステップを含み、
   前記受信ベクトルが中心対称特性を有すると判定された場合、非コヒーレント検出が実行されることを特徴とするプライマリ同期信号検出方法。
2. 前記プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルに対して中心対称前処理を実行するステップは、
   プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルの長さを短縮することにより、前処理済み受信ベクトルを取得するステップを含み、
   前記ローカルプライマリ同期信号は前処理済み受信ベクトルと同じ長さを有し、非コヒーレント検出は、ローカルプライマリ同期信号に基づき、前処理済み受信ベクトルに対して実行されることを特徴とする請求項１に記載のプライマリ同期信号検出方法。
3. 前記受信ベクトルの長さを短縮することにより前処理済み受信ベクトルを取得するステップは、前処理済み受信ベクトルを取得するために受信ベクトル内の対称位置に対応するデータを付加するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載のプライマリ同期信号検出方法。
4. 前記受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを検出するステップは、
   受信ベクトル内の対称位置にある対応するデータのコヒーレント値の合計を対称値として計算するステップと、
   前記対称値に基づいて受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを判定するステップとを含むことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のプライマリ同期信号検出方法。
5. 前記対称値に基づいて受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを判定するステップは、
   前記対称値が対称性検出しきい値を下回らないときに、受信ベクトルは中心対称特性を有すると判定するステップを含むことを特徴とする請求項４に記載のプライマリ同期信号検出方法。
6. 前記プライマリ同期信号検出は、通信システムにおける周波数または領域検出の設定に応じて、周波数または時間領域において実行されることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載のプライマリ同期信号検出方法。
7. プライマリ同期信号検出装置であって、
   プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルに対して中心対称前処理を実行するよう構成される中心対称前処理手段と、
   プライマリ同期信号を検出するために、中心対称前処理に基づき、ローカルプライマリ同期信号を使用して、受信ベクトルに対して非コヒーレント検出を実行するよう構成される非コヒーレント検出手段と
   を備え、
   前記中心対称前処理手段は、受信ベクトルが中心対称特性を有するか否かを検出するように構成された手段を備え、
   前記非コヒーレント検出手段は、前記受信ベクトルが中心対称特性を有すると判定された場合、非コヒーレント検出を実行することを特徴とするプライマリ同期信号検出装置。
8. 前記中心対称前処理手段は、
   前記プライマリ同期信号の中心対称性を利用して、受信ベクトルの長さを短縮することにより、前処理済み受信ベクトルを取得するよう構成されるベクトル前処理手段を備え、
   前記ローカルプライマリ同期信号は前処理済み受信ベクトルと同じ長さを有し、前記非コヒーレント検出手段は、ローカルプライマリ同期信号に基づき、前処理済み受信ベクトルに対して前記非コヒーレント検出を実行することを特徴とする請求項７に記載のプライマリ同期信号検出装置。
9. 前記ベクトル前処理手段は、
   前処理済み受信ベクトルを取得するために受信ベクトル内の対称位置に対応するデータを付加することを特徴とする請求項８に記載のプライマリ同期信号検出装置。

Images