WO2008126882A1 - 時間リファレンス識別方法 - Google Patents

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    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0053—Allocation of signaling, i.e. of overhead other than pilot signals

Definitions

  • the present invention relates to a method used for performing cell timing acquisition in a mobile communication network in a cellular communication network, and more particularly to a method for identifying a time reference required for cell timing synchronization.
  • a preferred embodiment of the present invention is OFDM
  • the invention is an exemplary embodiment thereof.
  • Initial cell timing synchronization is an important and necessary step in decoding OF DM downlink transmissions in OF DM mobile terminals such as the 3GPP proposed LTE (Longt rm uv ol u ti io n) standard. Proposed systems that operate under this standard are often referred to as super 3G networks.
  • LTE Longt rm uv ol u ti io n
  • the traditional way to capture cell timing is to use the network's cell synchronization channel.
  • the mobile terminal knows the configuration of the synchronization channel, and the mobile terminal extracts all other system parameters (for example, the scramble code and the number of carriers used) by decoding the synchronization channel. ing. Since the synchronization channel is not sent frequently, detection takes a relatively long time. Disclosure of the invention
  • a method for identifying a time reference in a signal received from a transmitter of a communication network wherein a synchronization sequence replica is generated based on at least one known transmission parameter. Then, a replica of the synchronization sequence is compared with the sequence extracted from the signal received from the transmitter, thereby obtaining a method for identifying the reference point in the signal received from the transmitter.
  • the transmitter is further configured to transmit one or more signals on multiple subcarriers, and known transmission parameters include the following transmission parameters: pilot channel symbol position, signal scrambling code, and signal Contains one or more of the following subcarrier maps.
  • At least one known transmission parameter can be derived from previous communications with the transmitter.
  • the method can include generating partial synchronization sequence replicas for each received subcarrier and combining the partial synchronization sequence replicas into a single synchronization sequence replica.
  • the synchronization sequence can correspond to a predefined transmission interval.
  • the predefined transmission interval is preferably a transmission slot.
  • the step of comparing the sync sequence replica with the sequence extracted from the received signal includes, for each sample, combining the sync sequence replica with the sequence extracted from the received signal and determining a peak correlation value between the signals. But it ’s good. If the peak correlation value exceeds a predetermined threshold, the method may include identifying the peak time position as a time reference in the received signal.
  • a method for synchronizing a transmitter and a receiver of a communication network using the method according to one embodiment of the first aspect of the present invention, A method comprising: identifying a time reference in a signal received from the receiver; and synchronizing the receiver timing with reference to the identified time reference. can get.
  • a method in a mobile terminal that communicates with a communication network, which attempts to synchronize with a transmitter of the communication network as described above, and the attempt to synchronize has failed. If this is the case, a method may be obtained that includes attempting to synchronize with the transmitter using an alternative method.
  • This method is preferably performed when the mobile terminal is activated and when the transmission parameters of the transmitter or transmitter are changed.
  • a method in a mobile terminal that communicates with a communication network, storing at least one known transmission parameter related to the communication network, wherein the at least one known transmission parameter is stored.
  • a method is provided for using the transmission parameters when synchronizing the mobile terminal to the communication network.
  • the method can further include synchronizing the mobile terminal using the method according to an embodiment of the present invention.
  • the transmission parameters may include one or more of the following transmission parameters: pilot channel symbol position, signal scrambling code, and signal subcarrier map.
  • a mobile terminal comprising a receiver and a processing device is obtained, and the processing device performs the method according to any one of the above aspects of the present invention as a mobile terminal. To be carried out.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a method for generating a replica synchronization signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a timing detection method used in an embodiment of the present invention.
  • 3 GPP 3rd Generation Partnership Project
  • User equipment U ser Eq uip nt
  • UE User Equipment
  • the present inventors have found that when the cell bandwidth mode and the cell scramble code are known in advance, it is possible to perform high-speed slot timing detection using the cell pilot channel.
  • the bandwidth mode and scramble code are known in advance. In this case, there is a high possibility that it will lead to high-speed synchronization.
  • First, for this “last used” cell first, try to perform synchronization, so that cell timing can be performed more efficiently. Can do. If this initial attempt fails, the mobile terminal can proceed to a standard cell search process.
  • Cell synchronization is performed by taking a cross-correlation between a received signal and a replica of the signal generated by the mobile terminal.
  • replicas are extracted from known pilot channel symbol positions, scramble codes, and subcarrier maps.
  • FIG. 1 shows an example of a replica generation method in an embodiment of the present invention.
  • the replica generation process requires a lot of computation. However, the replica generation process only needs to be performed after starting up the mobile terminal or when changing one of the input parameters, eg the scramble code.
  • a 3GPP LTE slot consists of seven OF DM symbols. Some of these symbols include known carriers or so-called “pilot symbols” consisting of known “symbol” forces having a specific phase and amplitude at predefined positions in time and frequency.
  • the replica generator 100 in FIG. 1 converts this known time-frequency matrix of pie symbol into a time-domain waveform as follows, and then syn c_pi 1 o t_r ep 1 It is converted to the frequency domain equivalent called ica.
  • initial step 102 the number of subcarriers received by the mobile terminal is used to determine which pilot symbols are received.
  • a pilot symbol sequence is generated.
  • step 104 the pilot sequence is scrambled using a known scramble sequence.
  • the subcarriers used are mapped according to a known subcarrier mapping look-up table.
  • the resulting signal is converted to a time domain signal in step 108, for example, by applying an inverse fast Fourier transform (I FFT).
  • I FFT inverse fast Fourier transform
  • each OFDM symbol is generated and transmitted with an IF FT of size 512 using a sampling rate of 7.68 MHz. In this case, operations on individual OF DM symbols are processed with 512 FFT sizes.
  • step 110 the slot is assembled and the pilot symbol is inserted.
  • step 112 the subframe is converted to the frequency domain, for example, by FFT.
  • the 3GPP LTE slot car is 0.5 ms long, which means it consists of 3840 samples.
  • the FFT size must be an integer power of 2, so an FFT size of 4096 is used.
  • step 114 the symbols are combined (conjugate) s y n c — p i 1 o t_r e p 1 i c a output.
  • sync_pilot-replica is known, and timing detection can be performed according to the flow chart 200 of FIG.
  • step 202 an input data block containing 3840 samples in the above example is first processed to be the same size as the FFT used. Specifically, the block is expanded to 4096 samples by padding with zeros, ie padding. In step 204, the resulting 4096-sample data block is converted to a frequency domain signal by FFT.
  • step 206 the frequency domain pilot replica, syn c_p i 1 o t_r ep 1 ica, is multiplied by a 4096 point FFT of the input signal.
  • step 208 the result is an inverse F FT (I FF Is converted to the time domain using T). This whole operation is mathematically equivalent to taking the cross-correlation of two input signals in the time domain.
  • step 2 1 the power of the correlation signal is obtained in step 2 1 0 by calculating the sum of squares of the I component and Q component of the output of the inverse FFT (IFFT) in step 2 0 8 . Therefore, the result at the output of the I 2 + Q 2 block is the correlation power proi nore.
  • the output of the I 2 + Q 2 block 2 1 0 is a 4 0 9 6 sample sets containing sharp peaks.
  • the position of the peak in this sample block corresponds to the position of the slot boundary in the input (which can be used to determine slot timing) for an input block of 3840 samples.
  • the system then performs a correlation profile analysis to determine the actual slot timing.
  • This analysis begins at step 2 1 2 by accumulating the power for each sample location over N slots. Then, in steps 2 1 4, use the accumulated power to identify where the peaks are in the slot. Next, in step 2 16, the power of the identified peak is compared with the threshold level to determine if it is strong enough. If the peak power exceeds the threshold level, the frame edge is considered identified. In this case, the slot timing is determined by subtracting the cyclic prefix length from the determined peak position.
  • Certain embodiments of the present invention have very good performance compared to conventional cell timing determination methods. Since cross-correlation is performed at once for the entire slot using FFT, the results can be obtained quickly if efficient FFT can be performed.

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Abstract

同期信号によって規定される受信信号内の時間リファレンスを識別する方法において、既知の送信パラメータに基づいて同期シーケンスのレプリカを生成し、同期シーケンスのレプリカと、受信信号から抽出されたシーケンスと比較し、前記受信信号内のリファレンスポイントを識別する方法が得られる。

Description

時間リファレンス識別方法 技術分野
本発明は、 セルラ通信ネットワークにおいて、 移動端末でセルタイミング捕捉 を実行するのに使用される方法に関し、 特に、 セルタイミング同期に必要な時間 リファレンスを識別する方法に関する。 本発明の好ましい実施形態は、 OFDM
明
無線通信ネットワークに関連して説明するが、 本発明は、 その例示的な実施態様 田
に限定されない。 背景技術
初期セルタイミング同期は、 3GPPの提案されている LTE ( l o n g t e rm e v o l u t i o n) 規格等の O F DM移動端末において、 OF DMダ ゥンリンク伝送を復号化する際に、 重要且つ必要なステップである。 提案されて いるこの規格の下で動作するシステムは、 多くの場合、 スーパー 3Gネットヮ一 クと呼は ^れる。
セルタイミングを捕捉する従来の方法は、 ネットワークのセル同期チャネルを 使用することである。 このプロセスでは、 移動端末には、 同期チャネルの構成が 既知であり、 移動端末は当該同期チャネルを復号することによって他のすべての システムパラメータ （例えば、 スクランブルコード及び使用されるキャリア数） を抽出している。 同期チャネルは頻繁に送信されないため、 検出に比較的長い時 間がかかる。 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
したがって、 移動端末によるセルタイミング捕捉にかかる時間を短縮する方法 を備えていることが有利な場合もある。
本明細書における関連技術の説明は、 その関連技術が、 本願の優先日において 当該技術分野での普通の一般的な知識の一部を成すことを本出願人が認めること ではないことに留意されたい。
課題を解決するための手段
本発明の第 1の態様によれば、 通信ネットワークの送信機から受信される信号 内の時間リファレンスを識別する方法であって、 少なくとも 1つの既知の送信パ ラメータに基づいて同期シーケンスのレプリカを生成し、 当該同期シーケンスの レプリカを送信機から受信した信号から抽出したシーケンスと比較し、 それによ り、 送信機から受信した信号内のリファレンスポイントを識別する方法が得られ る。
送信機は、 複数のサブキヤリァ上で 1つ又は複数の信号を送信するようにさら に構成されており、 既知の送信パラメータは、 次の送信パラメータ ：パイロット チャネルシンボル位置、 信号のスクランブルコード、 及び信号のサブキヤリアマ ップの 1つ又は複数を含んでいる。
少なくとも 1つの既知の送信パラメータは、 送信機との以前の通信から導き出 すことができる。
この方法は、 受信される各サブキヤリァの部分的な同期シーケンスレプリカを 生成し、 部分的な同期シーケンスレプリカを結合して単一の同期シーケンスレプ リカにすることを含むことができる。 同期シーケンスは予め規定される送信間隔 に対応させることが可能である。
予め規定される送信間隔は好ましくは送信スロットである。
同期シーケンスのレプリカを受信信号から抽出されるシーケンスと比較するス テツプは、 サンプル毎に、 同期シーケンスのレプリカを受信信号から抽出された シーケンスと組み合わせ、 信号間のピーク相関値を決定するステップを含んでも 良い。 ピーク相関値が所定の閾値を超える場合、 この方法は、 ピークの時間位置 を受信信号内の時間リファレンスとして識別するステップを含むことができる。 本発明の第 2の態様によれば、 通信ネットワークの送信機と受信機とを同期さ せる方法であって、 本発明の第 1の態様の一実施の形態による方法を使用して、 送信機から受信される信号内の時間リファレンスを識別すること、 及び受信機タ ィミングを識別される時間リファレンスを参照して同期させることを含む方法が 得られる。
本発明のさらなる態様によれば、 通信ネットワークと通信する移動端末におけ る方法であって、 上述のように通信ネットワークの送信機との同期を試行するこ と、 及びこの同期の試行が失敗した場合、 代替の方法を使用して送信機との同期 を試行することを含む方法が得られる。
この方法は、 好ましくは、 移動端末の起動時及びノ又は送信機の送信パラメ一 タが変化したときに実行される。
本発明の第 4の態様によれば、 通信ネットワークと通信する移動端末における 方法であって、 通信ネットワークに関連する少なくとも 1つの既知の送信パラメ ータを記憶しておき、 当該少なくとも 1つの既知の送信パラメータを移動端末を 通信ネットワークに同期させる際に使用する方法が得られる。
この方法は、 本発明の一実施の形態による方法を使用して移動端末を同期させ ることをさらに含むことができる。
伝送パラメータは、 以下の伝送パラメ一タ、 すなわちパイロットチャネルシン ボル位置、 信号のスクランブルコード、 及び信号のサブキャリアマップのうちの 1つ又は複数を含むことができる。
本発明のさらなる一態様によれば、 受信機及び処理装置を備える移動端末が得 られ、 当該処理装置は、 本発明の上記態様のうちの任意の 1つの一実施の形態に よる方法を移動端末に実施させる。
以下、 本発明の好ましい形態の一例を、 添付図面を参照して説明するが、 本発 明はこれに限定されないことは明らかである。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の一実施形態でのレプリカ同期信号を生成する方法を示す図で ある。
図 2は、 本発明の一実施形態で使用されるタイミング検出方法を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
便宜上、 3 G P P (第 3世代パートナーシッププロジェク ト） によって採用さ れる用語、 例えば、 ユーザ機器 (U s e r Eq u i pme n t) 及び UEを本 明細書の詳細な説明の全体を通じて使用する。 しかし、 本発明は、 3GPP規格 により実施されるシステムでの用途に限定されるも ではない。
本発明者らは、 セル帯域幅モード及びセルスクランブルコードが事前に分かる 場合、 セルのパイロットチャネルを使用して、 高速スロッ トタイミング検出を行 うことが可能であると言う知見を得た。 通常、 移動端末が、 所与のネットワーク プ口バイダに対してすでに初期化され、 最後に使用されたセルが移動端末に記憶 されている場合、 帯域幅モード及びスクランブルコードは事前に分かる。 このよ うな場合、 高速同期に繋がる可能性が高いため、 まず、 この 「最後に使用され た」 セルに対して、 まず、 同期の実行を試行することにより、 セルタイミングを より効率的に行うことができる。 この初期試行が失敗した場合、 移動端末は標準 的なセル探索プロセスに進むことができる。
セル同期は、 受信信号と、 移動端末によって生成されるその信号のレプリカと の相互相関を取ることにより行われる。 好ましい実施形態では、 レプリカは、 既 知のパイロッ トチャネルシンボル位置、 スクランブルコード、 及びサブキャリア マップから抽出される。
図 1は、 本発明の一実施形態においてレプリカの生成方法の一例を示している。 レプリカ生成プロセスには、 多くの計算が要求される。 しかし、 レプリカ生成プ 口セスを行う必要があるのは、 移動端末の起動後、 又は、 入力パラメータのうち の 1つ、 例えば、 スクランブルコードの変更時だけである。
3GPP LTEスロットが 7つの OF DMシンボルから成ることが提案され ている。 これらシンボルのいくつかは、 既知のキャリア、 又は、 時間及び周波数 の予め規定された位置に特定の位相及び振幅を有する既知の 「シンボル」 力 ら成 るいわゆる 「パイロットシンボル」 を含んでいる。
図 1のレプリカ生成装置 100は、 以下のようにしてパイ口ットシンボルのこ の既知の時間周波数マトリックス （time- frequency matrix) を時間領域波形に 変換し、 続いて、 s y n c_p i 1 o t_r e p 1 i c aと呼ばれる周波数領域 の同等物に変換する。 初期ステップ 102において、 どのパイロットシンボルが 受信されるかを判断するために、 移動端末が受信しているサブキヤリァの数を使 用して、 パイロットシンボルシーケンスが生成される。 次に、 ステップ 104に おいて、 パイロットシーケンスが、 既知のスクランブルシーケンスを使用してス クランブル化される。 ステップ 106において、 使用されるサブキャリアが、 既 知のサブキャリアマツピングルックアツプテ一ブルに従つてマッピングされる。 この結果得られた信号は、 ステップ 108において、 例えば、 逆高速フーリエ変 換 （I FFT) を適用することにより時間領域信号に変換される。 例示的な一実 施形態では、 7. 68MHzのサンプリングレートを使用して、 各 OFDMシン ボルがサイズ 51 2の I F FTで生成され、 送信される。 この場合、 個々の OF DMシンボルに対する演算は 512の F FTサイズで処理される。
次に、 ステップ 1 10において、 スロットが組み立てられ、 パイロットシンポ ルが揷入される。 次に、 ステップ 1 12において、 例えば、 FFTにより、 サブ フレームが周波数領域に変換される。 上記例に従うと、 3GPP LTEスロッ トカ 0. 5ミリ秒長であり、 これは、 3840個のサンプルから成ることを意味 している。 周波数領域への変換が全体スロットに対して行われる際、 FFTサイ ズは 2のべき乗の整数である必要があるため、 F FTサイズ 4096が使用され る。
次に、 ステップ 1 14において、 シンボルを結合して （conjugate) s y n c — p i 1 o t_r e p 1 i c a出力を生成する。
このようにして、 s y n c_p i l o t— r e p l i c aが既知となって、 タ ィミング検出を図 2のフローチヤ一ト 200に従って行うことができる。
ステップ 202において、 上記例では 3840個のサンプルを含む入力データ ブロックがまず、 使用される F FTと同じサイズになるように処理される。 具体 的には、 ゼロをブロックに詰めること、 即ち、 パディングすることによってブロ ックが 4096サンプルに拡張される。 ステップ 204において、 結果として得 られる 4096サンプルのデータブロックが、 F FTにより周波数領域信号に変 換される。
ステップ 206において、 周波数領域パイロットレプリカである s y n c_p i 1 o t_r e p 1 i c aは、 入力信号の 4096ポイント F F Tで乗算される。 次に、 ステップ 208において、 その結果がサイズ 4096の逆 F FT (I FF T ) を使用して時間領域に変換される。 この全体の演算は、 時間領域での 2つの 入力信号の相互相関を取ることと数学的には同等である。 次に、 ステップ 2 1 0 において、 ステップ 2 0 8の逆 F F T ( I F F T ) の出力の I成分と Q成分との 二乗和を計算することで、 ステップ 2 1 0において相関信号のパワーが求められ る。 したがって、 I 2 + Q 2ブロックの出力における結果は相関パワープロファ ィノレ (correlation power proi i丄 eノ で、ある。
I 2 + Q 2ブロック 2 1 0の出力は、 急なピークを含む 4 0 9 6サンプルセッ トである。 このサンプルブロック内のピークの位置は、 3 8 4 0サンプルの入力 ブロックに対する、 入力内のスロット境界の位置 （スロットタイミングを確定す るのに使用できる） に対応している。
次に、 システムは、 相関プロファイルの分析を実行し、 実際のスロットタイミ ングを確定する。 この分析は、 ステップ 2 1 2において、 N個のスロットにわた り各サンプル位置に関してのパワーを累積することで始まる。 次に、 ステップ 2 1 4において、 累積されたパワーを使用して、 スロッ ト内のどこにピークがある かを識別する。 次に、 ステップ 2 1 6において、 識別されたピークのパワーが閾 値レベルと比較されて、 十分に強いか否かが判断される。 ピークのパワーが閾値 レベルを超える場合、 フレームエッジが識別されたと考えられる。 この場合、 確 定されたピーク位置から循環プリフィックス長を差し引くことにより、 スロッ ト タイミングが確定される。
本発明の特定の実施形態は、 従来のセルタイミング確定方法と比較して非常に 良好な性能を有する。 相互相関は、 F F Tを使用してスロット全体に対して一度 に行われるため、 効率的な F F T実施が可能な場合にはその結果を素早く得るこ とができる。
本明細書において開示及び定義された本発明が、 前述した説明若しくは図面か ら明らかな個々の特徴の 2つ以上のすべての均等物の組み合わせに拡張されるこ とが理解されよう。 これら異なる組み合わせはすべて、 本発明の各種の均等物を 構成する。
本明細書において使用される 「備える （comprise) j 等の用語は、 「含む (include)」 と同等の用語であることを理解されたい。 この出願は、 2 0 0 7年 4月 5日に出願されたオーストラリア仮特許出願第 2 0 0 7 9 0 1 8 3 5号を基礎とする優先権を主張し、 その開示のすべてをここに 取り込む。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 通信ネットワークの送信機から受信される信号内の時間リファレンスを 識別する方法であって、
少なくとも 1つの既知の送信パラメータに基づいて同期シーケンスのレプリカ を生成すること、 及び
前記同期シーケンスのレプリカを前記送信機から受信される前記信号から抽出 されたシーケンスと比較し、 前記送信機から受信される前記信号内のリファレン スポイントを識別すること
を含むことを特徴とする時間リファレンス識別方法。
2 . 前記送信機は、 複数のサブキャリア上で 1つ又は複数の信号を送信する ように構成され、 前記既知の送信パラメータは、 以下の送信パラメータ ： パイ口ットチャネルシンポノレ位置、
前記信号のスクランブルコード、 及び
前記信号のサブキヤリアマップ
のうちの 1つ又は複数を含むことを特徴とする請求項 1に記載の時間リファレン ス識別方法。
3 . 前記少なくとも 1つの既知の送信パラメータは、 前記送信機との以前の 通信から抽出されたものであることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の時間リ ファレンス識別方法。
4 . 受信される各サブキャリアの部分的な同期シーケンスレプリカを生成す ること、 及び
前記部分的な同期シーケンスレプリカを単一の同期シーケンスレプリカに結合 すること
を含むことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の時間リファレンス識別方法。
5 . 前記同期シーケンスは予め規定される送信間隔に対応していることを特 徴とする請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の時間リファレンス識別方法。
6 . 前記予め規定される送信間隔は送信スロットであることを特徴とする請 求項 5に記載の時間リファレンス識別方法。
7 . 前記同期シーケンスのレプリカを受信信号から抽出されたシーケンスと 比較するステップは、 前記同期シーケンスのレプリカをサンプル毎に受信された 信号から抽出された前記シーケンスと組み合わせ、 前記信号間のピーク相関値を 決定することを特徴とする請求項 1〜6のいずれか 1項に記載の時間リフアレン ス識別方法。
8 . 前記ピーク相関値が所定の閾値を超える場合、 前記ピークの時間位置を 受信される前記信号内の前記時間リファレンスとして識別することを含むことを 特徴とする請求項 7に記載の時間リファレンス識別方法。
9 . 通信ネットワークの送信機と受信機とを同期させる方法であって、 請求項 1〜 8のいずれか 1項に記載の方法を使用して、 前記送信機から受信さ れる信号内の時間リファレンスを識別すること、 及び
前記受信機タイミングを前記識別される時間リファレンスを参照して同期させ ること
を含むことを特徴とする通信ネットワークの送信機と受信機とを同期させる方法。
1 0 . 通信ネットワークと通信する移動端末における方法であって、 請求項 9に記載の方法により前記通信ネットワークの送信機との同期の実行を 試行すること、 及び、 該同期の試行が失敗した場合、
代替の方法を使用して前記送信機との同期を試行すること
を含むことを特徴とする移動端末通信方法。
1 1 . 前記移動端末の起動時及びノ又は前記送信機の送信パラメータが変化 したときに実行されることを特徴とする請求項 1 0に記載の移動端末通信方法。
1 2 . 通信ネットワークと通信する移動端末における移動端末通信方法であ つて、 前記通信ネットワークに関連する少なくとも 1つの既知の送信パラメータ を記憶し、 該少なくとも 1つの既知の送信パラメータを、 前記移動端末を前記通 信ネットワークに同期させる際に使用することを特徴とする移動端末通信方法。
1 3 . 請求項 9又は 1 0のいずれかに記載の方法を使用して前記移動端末を さらに同期させることを特徴とする請求項 1 2に記載の移動端末通信方法。
1 4 . 前記送信パラメータは以下の送信パラメータ ：
パイ口ッ トチャネルシンボル位置、 信号のスクランブルコード、 及び
前記信号のサブキヤリアマップ
のうちの 1つ又は複数を含む、 請求項 1 3に記載の移動端末通信方法。
1 5 . 受信機及び処理装置を備える移動端末であって、 該処理装置は、 請求 項 1〜 1 4のいずれか 1項に記載の方法を該移動端末に実施させるように構成さ れていることを特徴とする移動端末。
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