WO2003015303A1

WO2003015303A1 - Dispositif et procede de recherche de cellule

Info

Publication number: WO2003015303A1
Application number: PCT/JP2002/007531
Authority: WO
Inventors: Katsuhiko Hiramatsu
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2003-02-20
Also published as: JP2003051762A; EP1385273A1; CN1224182C; JP3394530B2; EP1385273A4; US7013135B2; US20040043746A1; CN1473401A

Description

明細書セルサーチ装置およびセルサーチ方法技術分野

本発明は、 W— C D MA/ T D D方式の移動体通信システムに用いられるセルサーチ装置およびセルサーチ方法に関する。背景技術

移動体通信システムでは、通信端末装置が、電源投入時に自局の所属するセルを探索（初期セルサーチ）し、セル間移動時に移動先のセルを探索する（待受け時セルサーチ）。以下、 W— C D MA/T D D方式の移動体通信システムにおけるセルサーチ方法について説明する。

移動体通信システムの各セルには固有のスクランプリングコード、及び、このスクランプリングコードに対応するコードグループが割当てられている。このコードグループは、 4種類のミツドアンブル（Mid-amble) とスクランプルコードの組合せがあり、隣接セル間において、誤同定されないように互いに異なるように割当てられている。

また、図 1の制御信号のフレーム構成図に示すように、基地局装置は、 1フレーム内の所定のスロット（図 1では # 0あるいは # 8 ) で、スロットの先頭から所定時間オフセットさせたタイミング t。ff_setで、全セル共通の第 1同期チャ不ノレ (Primary Synchronization Code Channel： Cp)とコードグソレープを表現する 3 コードの第 2同期ナャ不ル (Secondary Synchronization Code Channel : Cs)とを同時に送信している。第 2同期チャネルは、 1 7種類の中から 3種類を選択することにより得られる 4913= 17³個の組合せの中から誤検出の少ない 3 2種類を用いてコードグループを表現する。また、第 2同期チヤネル Csj (j = l, 2, 3) は、第 1同期チャネル Cpの位相に対して 90° xn (n=0，l,2,3) の変調を与えて送信される。図 1のは、各第 2同期チヤネル C の第 1同期チャネル Cpの位相に対する位相回転量である。

各セルでは、 1フレーム（ 1 Oms)に同期チャネルを 1箇所（第 kスロット）送信する Caselと、 1フレームに同期チャネルを 2箇所（第 kスロット及び第 k+8スロット）送信する Case2を選択することができる（kは 0から 7までの整数）。

通信端末装置は、初期セルサーチを行う際、まず第 1ステップとして、第 1 同期チャネルを用いて相関演算を行い、相関値が最大となるタイミング (以下、「ピークタイミング」という）をスロットタイミングとして検出する。

次に、通信端末装置は、第 2ステップとして、 17種類の第 2同期チャネルを用いて相関演算を行い、基地局装置から送信されている 3種類の第 2同期チャネルを同定する。この第 2同期チャネルの同定の際、通信端末装置は、 Casel の場合に 4フレーム、 Case2の場合に 2フレームの信号を用いる。そして、通信端末装置は、同定した 3種類の第 2同期チャネル 4フレーム分の第 1同期チャネルに対する位相回転量及び、スロットの先頭に対する同期チャネルのタイムオフセット値 t。_ffsetに基づいて、自局が存在するセルに割当てられているコ —ドグループを同定し、フレームの先頭のタイミングを検出する。

最後に、通信端末装置は、第 3ステヅプとして、同定したコードグループに属する 4種類のミツドアンブルを用いて相関演算を行い、自局が存在するセルに割当てられているミヅドアンブル及びスクランブリングコードを同定する。なお、ミツドアンブルの検出性能を向上させるために、通信端末装置は、第 3 ステップで AFC (自動周波数制御）により基地局装置と周波数同期をとりつつ無線通信を行う。

このように、 W— CDMAZTDD方式の移動体通信システムでは、通信端末装置が 3つのステツプを経て初期セルサーチ（スクランプリングコ一ドの同定）を行っている。

ここで、上記セルサーチ方法の第 1ステップ及び第 2ステップでは、通信端末装置が基地局装置との周波数同期を確立していないため、両装置間で内部発振器の発振周波数が異なり、計時する 1フレーム時間に誤差が出る。

しかしながら、従来のセルサーチ方法では、通信端末装置と基地局装置とで計時される 1フレーム時間の誤差を考慮していないので、第 2ステップにおいて、ピークタイミングからずれたタイミングで相関演算を行なつてしまう。例えば、基地局装置が計時する 1フレーム時間を基準として、通信端末装置が計時する 1フレーム時間が基地局装置のものよりひ [s]短いとすると、通信端末装置は、第 2ステップにおいて、 1フレーム毎にピークタイミングに対する誤差が a[s]ずつ大きくなり、 4フレームに渡って第 2同期チャネルを同定する場合、最大 4ひ[8]の誤差が生じる。この誤差が大きい（例えば 1 / 2チップ時間以上になる）場合には、通信端末装置が第 2ステップにおいてピークを検出することができず第 2同期チャネルを同定できなくなってしまう。

さらに、通信端末装置と基地局装置との間で内部発振器の発振周波数の差が大きいと、第 3ステツプにおける A F Cの初期段階の同期検出精度が低くなるため、ミッドアンプルを正しく検出することができなくなってしまう。発明の開示

本発明の目的は、計時する 1フレーム時間が基地局装置と誤差がある場合であっても第 2同期チヤネル及びミツドアンプルを精度良く同定することができる W— C D MA/T D D方式の移動体通信システムのセルサーチ装置およびセルサーチ方法を提供することである。

この目的は、 W— C D MAZT D D方式のセルサーチの第 2ステップにおいて、複数のタイミングでの相関演算結果を比較して相関演算結果が最も大きいタイミングから第 2同期チャネルを同定することにより達成される。図面の簡単な説明

図 1は、基地局装置の制御信号のフレーム構成図、

図 2は、本発明の一実施の形態に係るセルサーチ装置の構成を示すプロック図、及び、

図 3は、本発明の一実施の形態に係るセルサーチ装置の第 2ステツプの詳細を説明する図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

図 2は、本発明の一実施の形態に係るセルサーチ装置の構成を示すプロック図である。なお、以下の説明では、 1フレ一ム（1 0 ms) に同期チャネルを 1 箇所（第 kスロヅト）送信する Caselの場合について説明する。

基地局装置から送信されたキヤリァ周波数の信号は、アンテナ 1 0 1に受信される。受信部 1 0 2は、アンテナ 1 0 1に受信された信号に対して、ダゥンコンバート、増幅、 AZD変換等の処理を施してベースバンドのディジ夕ル信号を得る。

； P S C H相関器 1 0 3は、受信 R F部 1 0 2の出力信号と第 1同期チャネルとの相関演算を行う。ピーク検出部 1 0 4は、第 1同期チャネルとの相関値が最大となるタイミング（以下、「第 1ピークタイミング」という）を検出し、検出結果をタイミング制御部 1 0 5及び周波数補正部 1 1 0に出力する。

? 3 (311相関器1 0 3からピーク検出部 1 0 4における処理がセルサーチの第 1ステップである。

夕イミング制御部 1 0 5は、ピーク検出部 1 0 4にて検出された第 1ピークタイミング及び後述する S S C H同定部 1 0 8にて検出された第 2ピークタイミングに基づいて、 3 3〇11同定部1 0 8にメモリ 1 0 7— 1〜： L 0 7— nから相関値を取り出すタイミングを御する。 SSCH相関器 106-1-10 6— nは、それそれ第 2同期チャネルのいずれか 1つが割当てられ、割当てられた第 2同期チャネルと受信 RF部 102の出力信号との相関演算を (l/4)Ts 間隔で行う。なお、「Ts」は 1チップ時間である。メモリ 107— 1〜107 一ま、対応する SSCH相関器 106—1〜： L 06— nから出力された相関値を 4フレーム分格納する。

S S CH同定部 108は、夕イミング制御部 105から指示されたタイミングで各メモリ 107— 1〜107— nから相関値を取り出し、同一タイミングで相関値が大きい上位 3種類の第 2同期チャネルを同定しコードグループ同定部 109に出力する。また、 SSCH同定部 108は、同定した第 2同期チヤネルの相関値の加算値が最も大きいタイミングを第 2ピークタイミングとしてタイミング制御部 105及び周波数補正部 110に出力する。コ一ドグループ同定部 109は、 33011同定部108にて同定された 3種類の第 2同期チヤネル 4フレーム分の第 1同期チャネルに対する位相回転量、及び、スロットの先頭に対する同期チャネルのタイムオフセット値に基づいて、自局が存在するセルに割当てられているコ一ドグループを同定し、フレームの先頭のタイミングを検出する。

タイミング制御部 105からコードグループ同定部 109における処理がセルサーチの第 2ステップである。なお、本実施の形態に係るセルサーチ装置の第 2ステツプの詳細は後述する。

周波数補正部 110は、第 1ピークタイミング及び第 2ピークタイミングに基づいて、基地局装置が計時する 1フレーム時間に対する誤差を計算し、計算された誤差を周波数差に変換する。そして、周波数補正部 110は、この周波数差を補正するように受信 RF部 102内の発振器の周波数を変更する。なお、周波数補正部 110における具体的な計算例は後述する。

ミッドアンブル相関器 111— 1〜 111— mは、同定されたコ一ドグループに所属するミツドアンブルと受信 R F部 1 0 2の出力信号との相関演算を行い、相関値をミツドアンブル同定部 1 1 2に出力する。

ミヅドアンブル同定部 1 1 2は、各ミツドアンプル相関器 1 1 1一；！〜 1 1 1一 mから出力された相関値の中で最も大きいものからミッドアンブルを同定する。また、ミツドアンブノレ同定部 1 1 2は、ミヅドアンブフレとスクランプリングコードとが 1対 1の対応となっていることから、当該セルのスクランプリングコードを同定する。

周波数補正部 1 1 0からミツドアンブル同定部 1 1 2における処理がセルサ —チの第 3ステップである。図 2のセルサーチ装置は、第 1ステップから第 3 ステップを実行することにより初期セルサーチ（スクランプリングコードの同定）を完了する。 '

次に、本実施の形態に係るセルサーチ装置の第 2ステップについて、図 3を用いて詳細に説明する。図 3において、フレーム F。は、第 1ピークタイミング！¾が検出されたフレームであり、フレーム Fiは、フレーム F oから i番目のフレームである。

タイミング制御部 1 0 5には、所定の窓幅（図 3では Ts/2) が予め設定されている。そして、タイミング制御部 1 0 5は、第 1ピークタイミング Ίΐοから 1フレーム時間後のタイミング fi及びこのタイミング Tfiを中心とした窓幅の前後端のタイミング（Tfi一 Ts/4) 、 (Tfi+Ts/4) を各メモリ 1 0 7— 1 ~ 1 0 7— nに指示する。

各メモリ 1 0 7— 1〜 1 0 7— nは、タイミング fi、（Tfi一 Ts/4)、 (Tfi +Ts/4) における相関値を S S C H同定部 1 0 8に出力する。

S S C H同定部 1 0 8は、フレームについて、夕イミング Ί¾における各メモリ 1 0 7— 1〜1 0 7— ηから出力された相関値の中で大きいものから上位 3種類の第 2同期チャネルを同定する。また、 3 3〇11同定部1 0 8は、各タイミング、 (Tfi一 Ts/4)、（Tfi + Ts/4) において、同定した 3種類の第 2同期チャネルの相関値を加算し、加算結果が最大のタイミングを検出して第 2ピークタイミングとし、第 2ピークタイミングをタイミング制御部 105及び周波数補正部 1 10に出力する。図 3の場合、タイミング ¾+Ts/4) において加算結果が最大となるので、 S S CH同定部 108はタイミング（ fi + Ts/4) を第 2ピークタイミングとする。なお、相関値を加算することにより雑音の影響を低減することができるので、相関値の加算結果をもちいて最大の夕ィミングを検出する方が 1つの相関値で検出する場合よりも精度が高まる。ここで、タイミング（Tfi+Ts/4) において相関値の加算結果が最大となったことは、本セルサーチ装置が計時する 1フレーム時間が基地局装置のものより短いことを示している。

例えば、セルサーチ装置が計時する 1フレーム時間が基地局装置のものより [s]短いとすると、従来のセルサーチ装置の場合、フレーム F₂における相関演算のタイミングの誤差は 2 [s]となる。これに対し、本セルサーチ装置の場合、フレーム F₂における相関演算のタイミングの誤差は（2ひ _Ts/4) [s]となり、上記従来のセルサーチ装置よりも誤差が小さくなる。

夕イミング制御部 105は、第 2ピークタイミング (Tfi+Ts/4)から 1フレーム時間後のタイミング f₂及びこのタイミング f₂を中心とした窓幅の前後端のタイミング (Tf₂-Ts/4) 、 (Tf₂+Ts/4) を各メモリ 107— 1〜： L 07 —nに指示する。

各メモリ 107—；！〜 107— nは、タイミング Ί¾、（Tf₂— Ts/4)、 (Tf₂ +Ts/4) における相関値を SSCH同定部 108に出力する。

33( 11同定部108は、フレーム F₂について、タイミング Tf₂における各メモリ 107— 1〜107— nから出力された相関値の中で大きいものから上位 3種類の第 2同期チャネルを同定する。また、 SSCH同定部 108は、各タイミング Tf₂、 (1¾-Ts/4) s (I¾+Ts/4) において、同定した 3種類の第 2同期チャネルの相関値を加算し、加算結果が最大のタイミングを新たな第 2 ピークタイミングとしてタイミング制御部 1 0 5及び周波数補正部 1 1 0に出力する。図 3の場合、タイミング Ίΐ₂において加算結果が最大となるので、 S S C H同定部 1 0 8はタイミング Tf₂を新たな第 2ピークタイミングとする。以下、セルサーチ装置は、フレーム F₃、 F 4について、上記フレーム F₂に対する処理と同様に第 2同期チャネルを同定する。

このように、基準タイミングを含む複数のタイミングでの相関値を比較し、最大の相関値が得られたタイミングを新たな基準夕イミングとすることにより、相関演算のタイミングの誤差を常に一定の範囲内に抑えることができるので、確実に第 2ステツプにおいてピークを検出することができ、第 2同期チャネルを同定することができる。

なお、上記の説明では、第 1あるいは第 2ピークタイミングから 1フレーム時間後の基準タイミングを中心とした窓幅を設定して、この基準タイミング及び窓幅の前後端のタイミングの 3つのタイミングについて相関値の加算結果の比較を行ったが、本発明はこれに限られず、基準タイミングを中心とした所定の時間内の複数のタイミングについて相関値の加算結果の比較を行えばよい。次に、周波数補正部 1 1 0における計算方法について図 3の場合を例として具体的に説明する。

図 3において、各フレームにおける第 2ピークタイミングは、それそれ（Tfi +Ts/4)、 Tf₂、 (Tf₃+Ts/4)、 f₄である。従って、 4フレームで Ts/2の誤差が生じたこととなる。ここで、 1フレームを 1 0 ms、 Tsを（1/3.84) X l0—⁶ms とすると、 1フレームあたりの誤差は（1/(4 X 2 X 3.84)) X l0—⁶msとなる。これを周波数差に変換すると、周波数誤差の単位は ppm ( 10-6)であるから、 1/(4 x 2 X 3.84)ppmという結果が得られる。周波数補正部 1 1 0は、このような計算を行い、得られた周波数差を補正するように受信 R F部 1 0 2内の発振器の周波数を変更する。なお、通常は電圧制御型発振子を使用するので、周波数補正部 1 1 0は、発振器に対して周波数差に相当する電圧をかける。このようにして得られた周波数差を補正して A F Cの初期値とすることにより、 A F Cの初期段階において十分な検出精度を得ることができるので、ミツドアンブルを正しく検出することができる。

また、第 3ステップでは使用しない第 2同期チャネルを A F Cのためだけに受信すると消費電力の増大を招き、装置規模が大きくなつてしまうのに対し、本実施の形態では第 3ステヅプの A F Cにおいて第 2同期チャネルが不要となるので、この問題を解決することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、相関演算のタイミングの誤差を常に一定の範囲内に抑えることができるので、第 2同期チャネル及びミッドアンブルを精度良く同定することができる。本明細書は、 2 0 0 1年 8月 7日出願の特願 2 0 0 1 - 2 3 9 1 7 7に基づくものである。この内容をここに含めておく。産業上の利用可能性

本発明は、 W— C D MAZT D D方式の移動体通信システムの無線通信端末装置に'用 V、るに好適である。

Claims

請求の範囲

1 . 第 1同期チャネルについて相関演算を行う第 1相関手段と、この第 1相関手段の相関演算結果から第 1ピークタイミングを検出するビーク検出手段と、所定の時間間隔で第 2同期チャネルについて相関演算を行う第 2相関手段と、複数のタイミングで前記第 2相関手段の相関演算結果を比較して相関演算結果が最も大きいタイミングから第 2同期チャネルを同定する第 2同期チャネル同定手段と、前記第 2同期チャネル同定手段に相関演算を行う複数のタイミングを指示するタイミング制御手段と、を具備するセルサーチ装置。

2 . 第 2同期チャネル同定手段は、タイミング制御手段に指示された複数の夕イミングの中で相関演算結果が最も大きいタイミングを第 2ピークタイミングとして検出し、タイミング制御手段は、第 1ピークタイミング及び前記第 2ピ —クタイミングに基づいて前記第 2同期チャネル同定手段に指示する複数の夕ィミングを設定する請求の範囲 1記載のセルサーチ装置。

3 . タイミング制御手段は、第 1あるいは第 2ピークタイミングから 1フレーム時間後の基準タイミングを中心とした所定時間内の複数のタイミングを第 2 同期チャネル同定手段に指示する請求の範囲 1記載のセルサーチ装置。

4 . 第 2同期チャネル同定手段は、タイミング制御手段に指示された各夕イミングにおいて同定した複数の第 2同期チャネルの相関値の加算結果を比較して第 2ピークタイミングを検出する請求の範囲 1記載のセルサーチ装置。

5 . 第 1及び第 2ピ一クタイミングに基づいて、通信相手の基地局装置が計時する 1フレーム時間に対する誤差を計算して周波数差に変換し、この周波数差を補正するように発振器の周波数を変更する周波数補正手段を具備する請求の範囲 1記載のセルサーチ装置。

6 . セルサーチ装置を具備する無線通信端末装置であって、前記セルサーチ装置は、第 1同期チャネルについて相関演算を行う第 1相関手段と、この第 1相関手段の相関演算結果から第 1ピークタイミングを検出するピーク検出手段と、所定の時間間隔で第 2同期チャネルについて相関演算を行う第 2相関手段と、複数のタイミングで前記第 2相関手段の相関演算結果を比較して相関演算結果が最も大きいタイミングから第 2同期チャネルを同定する第 2同期チャネル同定手段と、前記第 2同期チャネル同定手段に相関演算を行う複数のタイミングを指示するタイミング制御手段とを具備する。

7 . 第 1同期チャネルを用いて相関演算を行い、相関値が最大となる第 1ピークタイミングをスロヅトタイミングとして検出する第 1ステップと、全種類の第 2同期チャネルを用いて相関演算を行い、自局が存在するセルに割当てられているコードグループを同定してフレームの先頭のタイミングを検出する第 2 ステップと、同定したコ一ドグループに属するミヅドアンブルを用いて相関演算を行い、自局が存在するセルに割当てられているミツドアンブル及びスクランプリングコ一ドを同定する第 3ステヅプからなるセルサーチ方法であって、第 2ステップにおいて、複数のタイミングでの相関演算結果を比較して相関演算結果が最も大きいタイミングから第 2同期チャネルを同定するセルサーチ方法。

8 . 第 1及び第 2ピークタイミングに基づいて、通信相手の基地局装置が計時する 1フレーム時間に対する誤差を計算して周波数差に変換し、この周波数差を補正するように発振器の周波数を変更して第 3ステツプを実行するセルサ一チ方法。