(57)【要約】無線通信システムにおいて、周波数オフセット推定およびセル探索にそのようなシステムにおける参照信号および同期信号の時間−周波数相関特性を考慮させるための方法および装置である。このことが、時間−周波数の不明確さを明らかにすること、および周波数ドメインにおける相関信号のピークを評価することにより、物理レイヤ・セルＩＤおよび周波数オフセットを誤検出する確率を減らして、信号処理時間を節約し、そして最初のセル探索をかなり早くする。またより低品質でそしてそれ故より安価な発振器が、受信機、たとえばセルラー電話などを用いるユーザ体験において問題を引き起こすことなく、用いることができる。
2013510456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信機において受信信号のタイミングおよび周波数オフセットを決定する方法であって、前記信号は所定であり、
ａ．前記受信機において、前記信号を第１の所定の信号の複数の局所複製の各々に対して相関をとる工程であって、前記局所複製は周波数オフセット範囲［ｆa，ｆb］においてそれぞれ異なる周波数オフセットｆｉ，ｉ＝１，２，...，Ｎに対応しており、相関をとることにより複数の第１の相関結果を形成する工程と、
ｂ．前記複数の第１の相関結果における最大のピークｆmaxおよび前記最大のピークｆmaxのタイミングｔmaxを決定する工程と、
ｃ．前記最大のピークｆmaxに基づいて少なくとも１つの周波数オフセットｆjを決定し、かつ前記ｔmaxに基づいて少なくとも１つの他のタイミングｔjを決定する工程であって、ｆjおよびｔjはまた前記第１の所定の信号の特性に基づいている工程と、
ｄ．前記受信機において、（ｔmax，ｆmax）および（ｔj，ｆj）での前記受信信号を第２の所定の信号に対して相関をとる工程であって、相関をとることにより少なくとも２つの第２の相関結果を形成する工程と、
ｅ．前記少なくとも２つの第２の相関結果のうちの最大を決定する工程であって、最大を決定することにより前記タイミングおよび前記周波数オフセットを決定する工程と
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記受信信号が周期Ｔを持つ周期性があって、かつ前記受信信号を前記複数の局所複製の各々に対して相関をとる工程が、２つ以上の周期Ｔの各々の間の受信信号を前記複数の局所複製の各々に対して相関をとる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの周波数オフセットｆjが前記周波数オフセット範囲［ｆa，ｆb］内に含まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の所定の信号がロング・ターム・エボリューション移動無線通信システムにおける二次の同期信号および参照信号のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の第１の相関結果における最大のピークｆmaxおよびタイミングｔmaxを決定する工程が、前記周波数オフセットｆｉ，ｉ＝１，２，...，Ｎの各々に対して最大のピークｆmaxおよびそれぞれのタイミングｔmaxをそれぞれ決定する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記受信信号が前記周波数オフセット範囲［ｆa，ｆb］より小さい周波数オフセット範囲［ｆｃ，ｆｄ］において、それぞれ異なる周波数オフセットｆｉ，ｉ＝１，２，...，Ｎに対応する前記第１の所定の信号の複数の局所複製の各々に対して相関がとられ、かつ前記少なくとも１つの周波数オフセットｆjおよび少なくとも１つの他のタイミングｔjが前記周波数オフセット範囲［ｆa，ｆb］の残りの部分にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
コンピュータにより実行される場合、前記コンピュータに受信信号のタイミングおよび周波数オフセットを決定する方法を実行させるための命令を格納しているコンピュータで読み取り可能な記憶媒体であって、前記信号が所定であり、前記方法が、
ａ．前記信号を第１の所定の信号の複数の局所複製の各々に対して相関をとる工程であって、前記局所複製は周波数オフセット範囲［ｆa，ｆb］において、それぞれ、異なる周波数オフセットｆｉ，ｉ＝１，２，...，Ｎに対応しており、相関をとることにより複数の第１の相関結果を形成する工程と、
ｂ．前記複数の第１の相関結果における最大のピークｆmaxおよび前記最大のピークｆmaxのタイミングｔmaxを決定する工程と、
ｃ．前記最大のピークｆmaxに基づいて少なくとも１つの周波数オフセットｆjを決定し、かつ前記ｔmaxに基づいて少なくとも１つの他のタイミングｔjを決定する工程であって、ｆjおよびｔjはまた前記第１の所定の信号の特性に基づいている工程と、
ｄ．（ｔmax，ｆmax）および（ｔj，ｆj）での前記受信信号を第２の所定の信号に対して相関をとる工程であって、相関をとることにより少なくとも２つの第２の相関結果を形成する工程と、
ｅ．前記少なくとも２つの第２の相関結果のうちの最大を決定する工程であって、最大を決定することにより前記タイミングおよび前記周波数オフセットを決定する工程と
を有することを特徴とする記憶媒体。
【請求項８】
前記受信信号が周期Ｔを持つ周期性があって、かつ前記受信信号を前記複数の局所複製の各々に対して相関をとる工程が、２つ以上の周期Ｔの各々の間の受信信号を前記複数の局所複製の各々に対して相関をとる工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の記憶媒体。
【請求項９】
前記少なくとも１つの周波数オフセットｆjが前記周波数オフセット範囲［ｆa，ｆb］内に含まれることを特徴とする請求項７に記載の記憶媒体。
【請求項１０】
前記第２の所定の信号がロング・ターム・エボリューション移動無線通信システムにおける二次の同期信号および参照信号のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項７に記載の記憶媒体。
【請求項１１】
前記複数の第１の相関結果における最大のピークｆmaxおよびタイミングｔmaxを決定する工程が、前記周波数オフセットｆｉ，ｉ＝１，２，...，Ｎの各々に対して最大のピークｆmaxおよびそれぞれのタイミングｔmaxをそれぞれ決定する工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の記憶媒体。
【請求項１２】
前記受信信号が前記周波数オフセット範囲［ｆa，ｆb］より小さい周波数オフセット範囲［ｆｃ，ｆｄ］において、それぞれ異なる周波数オフセットｆｉ，ｉ＝１，２，...，Ｎに対応する前記第１の所定の信号の複数の局所複製の各々に対して相関がとられ、かつ前記少なくとも１つの周波数オフセットｆjおよび少なくとも１つの他のタイミングｔjが前記周波数オフセット範囲［ｆa，ｆb］の残りの部分にあることを特徴とする請求項７に記載の記憶媒体。
【請求項１３】
受信信号のタイミングおよび周波数オフセットを決定するための受信機における装置であって、前記信号が所定であり、
前記受信信号を第１の所定の信号の複数の局所複製の各々に対して相関をとるようにし、前記局所複製が周波数オフセット範囲［ｆa，ｆb］において、それぞれ異なる周波数オフセットｆｉ，ｉ＝１，２，...，Ｎに対応していて、相関をとることにより複数の第１の相関結果を形成し、前記複数の第１の相関結果における最大のピークｆmaxおよび前記最大のピークｆmaxのタイミングｔmaxを決定するようにし、前記最大のピークｆmaxに基づいて少なくとも１つの周波数オフセットｆjを決定し、かつ前記ｔmaxに基づいて少なくとも１つの他のタイミングｔjを決定するようにし、ここでｆjおよびｔjはまた前記第１の所定の信号の特性に基づいており、（ｔmax，ｆmax）および（ｔj，ｆj）での前記受信信号を第２の所定の信号に対して相関をとるようにし、相関をとることにより少なくとも２つの第２の相関結果を形成し、かつ前記少なくとも２つの第２の相関結果の最大を決定するようにし、最大を決定することにより前記タイミングおよび前記周波数オフセットを決定するように構成された信号検出器を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記受信信号が周期Ｔを持つ周期性があり、かつ前記信号検出器が２つ以上の周期Ｔの各々の間の受信信号を前記複数の局所複製に対して相関をとることにより前記受信信号を前記複数の局所複製の各々に対して相関をとるように構成されることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの周波数オフセットｆjが前記周波数オフセット範囲［ｆa，ｆb］内に含まれることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記第２の所定の信号がロング・ターム・エボリューション移動無線通信システムにおける二次の同期信号および参照信号のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記信号検出器が前記周波数オフセットｆｉ，ｉ＝１，２，...，Ｎの各々に対して最大のピークｆmaxおよびそれぞれのタイミングｔmaxをそれぞれ決定することにより前記複数の第１の相関結果における最大のピークｆmaxおよびタイミングｔmaxを決定するように構成されることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記受信信号が前記周波数オフセット範囲［ｆa，ｆb］より小さい周波数オフセット範囲［ｆｃ，ｆｄ］において、それぞれ異なる周波数オフセットｆｉ，ｉ＝１，２，...，Ｎに対応する前記第１の所定の信号の複数の局所複製の各々に対して相関がとられ、そして前記少なくとも１つの周波数オフセットｆjおよび少なくとも１つの他のタイミングｔjが前記周波数オフセット範囲［ｆa，ｆb］の残りの部分にあることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子通信システムに関するものであり、そしてより具体的には無線通信システムにおける送信機および受信機の周波数同期に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）および高速パケット・アクセス（ＨＳＰＡ）セルラー無線通信システムは、時として"第３世代"（３Ｇ）システムと呼ばれることもあり、そして第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）により現在標準化されているところである。ＬＴＥ仕様は、現行の広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）仕様を発展させたものと見ることができる。ＩＭＴ改良通信システム（すなわち、"第４世代"（４Ｇ）システム）は、ＬＴＥ、ＨＳＰＡのインターネット・プロトコル（ＩＰ）マルチメディア・サブシステム（ＩＭＳ）、またはＩＭＳマルチメディア電話（ＩＭＴ）のための他の通信システムのＩＭＳを用いる。３ＧＰＰは、ＬＴＥ、ＨＳＰＡ、ＷＣＤＭＡ、およびＩＭＴの各仕様、および他の種類のセルラー無線通信システムを標準化する仕様を公表している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１は典型的なセルラー無線通信システム１０を描いている。無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）１２、無線ネットワーク制御装置１４は、たとえば無線アクセス・ベアラー設定、ダイバーシティ・ハンドオーバなどを含めて、様々な無線ネットワーク機能を制御する。一般に、各ＲＮＣは、適当な（複数の）基地局（ＢＳｓ）を介してＵＥ（たとえば移動機（ＭＳ）、移動電話、または他の遠隔端末など）へ、またＵＥから呼を送り、ＵＥは、ＤＬ（または順方向）チャネルおよび上りリンク（ＵＬ、または逆方向）チャネルを通して互いに通信する。図１では、ＲＮＣ１２はＢＳ１６、ＢＳ１８、ＢＳ２０に連結されて示され、そしてＲＮＣ１４はＢＳ２２、ＢＳ２４、ＢＳ２６に連結されて示されている。
【０００４】
各ＢＳ、すなわちＬＴＥ用語でｅＮｏｄｅＢは、１つ以上の（複数の）セルに分けられる地理的領域でサービスする。図１では、ＢＳ２６は、５つのアンテナ・セクタＳ１からアンテナ・セクタＳ５を有するように示されていて、それらはＢＳ２６のセルを構成するといえるが、しかしＢＳからの信号によりサービスされるセクタ、または他のエリアもまた、セルと呼ばれることもある。その上、ＢＳは、信号をＵＥに送信するのに２つ以上のアンテナを用いる場合がある。ＢＳは通常、専用電話回線、光ファイバ・リンク、マイクロ波リンクなどにより、ＢＳの対応するＲＮＣに連結される。ＲＮＣ１２、ＲＮＣ１４は、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、インターネットなどのような外部ネットワークと、１つ以上のコア・ネットワーク・ノード、たとえば移動通信交換局（図示されていない）およびパケット無線サービス・ノード（図示されていない）あるいはそのいずれかを通して接続される。
【０００５】
当然のことながら、図１に描かれている機能の配置は、ＬＴＥおよび他の通信システムにおいて修正できる。たとえば、ＲＮＣ１２、ＲＮＣ１４の機能は、ｅＮｏｄｅＢ２２、ｅＮｏｄｅＢ２４、ｅＮｏｄｅＢ２６に移動でき、そして他の機能はネットワーク内の他のノードに移動できる。また、当然のことながら、基地局はセル／セクタ／エリア内に情報を送信するのに複数の送信アンテナを用いることができ、そしてそれらの異なる送信アンテナは、それぞれ異なるパイロット信号を送ることができる。
【０００６】
ＬＴＥシステムは、システム・ノードからユーザ装置（ＵＥ）への下りリンク（ＤＬ）において、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を多元接続技術（ＯＦＤＭＡと呼ばれる）として用いる。ＬＴＥシステムは、およそ１ＭＨｚから２０ＭＨｚまでに及ぶチャネル帯域幅を有し、そして最大帯域幅のチャネルで秒あたり１００メガビット（Ｍｂ／ｓ）までのデータ速度をサポートする。ＬＴＥ下りリンクに対して定義される１つのタイプの物理チャネルは物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）であり、ＰＤＳＣＨは、ＬＴＥプロトコル・スタック内の高位レイヤからの情報を伝達し、そして１つ以上の特定のトランスポート・チャネルにマッピングされる。ＬＴＥ物理レイヤは、ＰＤＳＣＨおよび他のＬＴＥチャネルを含めて、とりわけ、３ＧＰＰ技術仕様書（ＴＳ）３６．２１１Ｖ８．７．０、物理チャネルおよび変調（リリース８）（２００９年６月）に説明されている。
【０００７】
ＬＴＥのようなＯＦＤＭＡ通信システムでは、送信されるデータ・ストリームは、並行して送信されるいくつかの狭帯域の副搬送波の間で分割される。一般に、特定のＵＥに充てられるリソース・ブロックは、特定の期間に用いられる特定の数の特定の副搬送波である。リソース・ブロックは、リソース・エレメント（ＲＥ）で構成されていて、ＲＥの各々はより短い期間に用いられる特定の副搬送波である。種々のグループの副搬送波が種々のユーザに種々の時間で用いられることができる。各副搬送波は狭帯域であるので、各副搬送波は主にフラット・フェージングを受け、フラット・フェージングは、ＵＥが各副搬送波を復調しやすくする。多くの最新の通信システムのように、ＬＴＥシステムにおけるＤＬ伝送は、１０ミリ秒（ｍｓ）持続するフレームに編成され、そして各フレームは通常、２０個の連続するタイムスロットを含む。ＯＦＤＭＡ通信システムは、文献、たとえばＢ．Ｌｉｎｄｏｆｆ外による米国特許出願公開第２００８／００３１３６８  Ａ１に説明されている。
【０００８】
セル測定、チャネル推定、および他の目的のために、参照シンボルまたは参照信号（ＲＳ）は、パイロットと呼ばれる場合があり、各ｅＮｏｄｅＢから既知の周波数および時刻で送信される。ＲＳは、たとえば３ＧＰＰ  ＴＳ  ３６．２１１の６．１０節および６．１１節に説明されており、そして図２に描かれているように周波数対時間プレーンに都合よく表示できる特定のＲＥｓで、場合により、ｅＮｏｄｅＢの１つの、２つの、または４つの送信アンテナの各々から送信される。当然のことながら、図２の配置は一例に過ぎず、そして他の配置も用いられることができる。
【０００９】
図２は、ＬＴＥシステムにおいて、サブフレームと呼ばれることがある、２つの連続するタイムスロットにおけるリソース・ブロック内の副搬送波の配置を示す。図２に描かれている周波数範囲には２７個の副搬送波があり、そのうちの９つのみが明示されている。図２では、リソース・ブロックは、破線で示されており、各々は１５キロヘルツ（ｋＨｚ）ずつ隔たった１２個の副搬送波を含み、合わせると周波数では１８０ｋＨｚ、そして時間では０．５ｍｓ、すなわち１つのタイムスロットを占める。図２は、各タイムスロットが７つのＯＦＤＭシンボル、すなわちＲＥを含んでいることを示しており、ＯＦＤＭシンボルの各々は短い（通常の）巡回プレフィックスを有しているが、しかし長い（拡張された）巡回プレフィックスを有する６つのＯＦＤＭシンボルがその代わりにタイムスロット内で用いられることができる。当然のことながら、リソース・ブロックは、様々な期間に様々な数の副搬送波を含めることができる。
【００１０】
ｅＮｏｄｅＢの第１の送信（ＴＸ）アンテナにより送信されるＲＳはＲと表され、そしてノード内に存在しうる第２のＴＸアンテナにより送信されるＲＳはＳで表されている。図２では、ＲＳｓは、スロットごとに、（シンボルが短い巡回プレフィックスを有するので）ＯＦＤＭシンボル０およびＯＦＤＭシンボル４において６番目ごとの副搬送波で送信されるように描かれている。また図２では、シンボル４内のＲＳｓは、スロットにおいてＯＦＤＭシンボル０、第１のＯＦＤＭシンボル内のＲＳに比べて３つの副搬送波だけオフセットされている。
【００１１】
参照信号のほかに、ＵＥがシステム、またはネットワークにアクセスするために行うセル探索手順のために、所定の同期信号が提供される。セル探索手順には、ＵＥの受信機をセルの送信信号の周波数、シンボル・タイミング、およびフレーム・タイミングと同期させる工程、そしてセルの物理レイヤ・セルＩＤを決定する工程がある。ＬＴＥシステムに対するセル探索手順は、たとえば、３ＧＰＰ  ＴＳ  ３６．２１３  Ｖ８．６．０の４．１節、高度化汎用地上無線アクセス（Ｅ−ＵＴＲＡ）、物理レイヤ手順（リリース８）、２００９年６月に仕様化されている。
【００１２】
ＬＴＥは、ＷＣＤＭＡに似た階層型セル探索方式を用いており、この方式ではｅＮｏｄｅＢ−ＵＥ同期およびセル・グループ識別子（ＩＤ）が種々の同期チャネル（ＳＣＨ）信号から得られる。一次の同期チャネル（Ｐ−ＳＣＨ）信号および二次の同期チャネル（Ｓ−ＳＣＨ）信号は、３ＧＰＰ  ＴＳ  ３６．２１１の６．１１節に定義済みの構造で定義されている。たとえば、Ｐ−ＳＣＨ信号およびＳ−ＳＣＨ信号は、特定のタイムスロット内の特定の副搬送波で送信できる。ＬＴＥシステムでは、ｅＮｏｄｅＢｓは、２つの異なる同期信号、すなわち、各セルにおいて５ｍｓベースで送信される一次の同期信号（ＰＳＳ）および二次の同期信号（ＳＳＳ）を送信する。
【００１３】
図２は、（短い巡回プレフィックスおよび周波数分割二重（ＦＤＤ）を持つ動作を仮定して）ＳＳＳおよびＰＳＳをＯＦＤＭシンボル５、ＯＦＤＭシンボル６として示す。最新のＬＴＥシステムは、サブフレーム０およびサブフレーム５内の中央の６つのリソース・ブロックで送信されるＰＳＳシンボルおよびＳＳＳシンボルを有する。同等な参照チャネルおよび同期チャネルが、他のデジタル通信システムで提供されることが多いが、しかしそれらのチャネルには異なる名称が付与される場合がある。
【００１４】
ＰＳＳは３つのバージョンで、３つのグループ内セルＩＤｓの各々に対して１つ、存在し、そして中心の６２個のＲＥにマッピングされるＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ（ＺＣ）系列に基づいている。ＺＣ系列は一般化チャープ性（ＧＣＬ）系列の特殊なクラスである。Ｎは奇数として、長さＮのＺＣ系列、および系列インデックスｕは次式で定義される。
【００１５】
Ｚｕ（ｋ）＝ｅｘｐ（−ｊ・π／Ｎ・ｕ・ｋ・（ｋ＋１）），  ｋ＝０，１，...，Ｎ−１
ＬＴＥにおける３つの異なるＰＳＳ信号は、異なる系列インデックスｕを持つ同じ長さＮのＺＣ系列である。ＰＳＳとＳＳＳとＺＣ系列および同期の態様とは、Ｒ．Ｂａｌｄｅｍａｉｒ外による米国特許出願公開第２００８／０２６７３０３  Ａ１に説明されている。
【００１６】
全体で１６８個のセル・グループがあり、そしてＳＳＳは、セルが属するセル・グループに関する、ｍ系列に基づく情報を伝える。ＳＳＳはまた、ＳＳＳがサブフレーム０またはサブフレーム５で送信されるかどうかに関する情報を伝え、その情報は、フレーム・タイミングを取得するために用いられる。特定のセルに対して、ＳＳＳはセルのグループ内セルＩＤでスクランブルされ、そしてそれで全体で、ＳＳＳの、５０４個の物理レイヤ・セルＩＤｓの各々に対して２つ、２×５０４のバージョンがある。ＰＳＳと同様に、ＳＳＳは中心の６２個のＲＥｓにマッピングされる。
【００１７】
ＵＥが最初のセルを見出す前に、ＵＥは、自身の受信機をｅＮｏｄｅＢにより送信される搬送波信号の周波数に同調させるだけでなく、セルの搬送波周波数と、受信信号を復調するためにＵＥにより用いられる発振器または信号発生器の周波数との間のいかなる好ましくないオフセットをも見出すことにより周波数同期を取得する。周波数オフセットを決定し、そして用いるための方法および装置は、たとえば、Ｋ．Ｅｎｇｄａｈｌによる米国特許出願公開第２００８／００１３６５０およびＲ．Ａｔａｒｉｕｓ外による米国特許第７，４４３，８２６号明細書に説明されている。
【００１８】
周波数同期後、セル探索は通常、ＵＥが受信信号をＰＳＳの３つのバージョンの局所複製と、たとえば整合フィルタを用いて相関をとる工程を伴う。相関をとる期間は普通、少なくとも５ｍｓの間に受信したシンボルを含める。整合フィルタの出力における相関信号のピークは、シンボル同期を取得するのに用いられ、そして１つ以上のセルからの同期信号を明らかにできる。
【００１９】
ＰＳＳを用いた周波数同期およびシンボル同期後、ＵＥはＳＳＳの位置を知り、そしてフレーム・タイミングを取得し、そしてセルのグループＩＤを決定するために、ＳＳＳを復号し始める。３つのＰＳＳバージョンのいずれが受信されたかに関する情報およびセルのグループＩＤは、セルの物理レイヤ・セルＩＤを確立する。ＵＥは結果として、同報のシステム情報を読み、そしてセルとの通信を確立するのに必要である情報を全て有する。さらに、巡回プレフィックス構成および潜在的にはさらにデュプレックス・モードが決定される。ＳＳＳの位置決定および復号工程は、本出願では、時としてＳＳＳ検出と呼ばれることもある。
【００２０】
セルとＵＥとの間の周波数オフセットは、ＵＥの復号器内の発振器が同調不良である場合に生じることがある。一般に、ＵＥの発振器が安価であればあるほど、同調の許容誤差が広くなり、そしてこの結果、ＵＥに電源が入るときに潜在的なオフセットが大きくなる。ＰＳＳはセルの搬送波周波数とＵＥの復調周波数との間のオフセットに対してロバストである。好ましい無線状況下では、周波数オフセットが、ＬＴＥシステムにおける搬送波間隔の半分である、±７．５ｋＨｚと同じぐらいの大きさであっても、ＰＳＳおよびそのタイミングを検出できる。ＳＳＳはＰＳＳよりも多くの情報を伝えるので、ＳＳＳはＰＳＳよりも周波数オフセットに影響を受けやすい。それ故、ＳＳＳを検出する前に、周波数オフセットは必ず、推定され／検出され、そして軽減される。
【００２１】
周波数オフセットが、受信したＰＳＳをＰＳＳ系列の１つ以上の局所複製と、周波数オフセットの仮定のグリッドにわたって相関をとることにより推定できることは、同業者には周知である。かかる推定は、ＵＥの発振器をグリッド内の各周波数に再度同調させるか、または相関器すなわち整合フィルタをデジタル的にシフトさせるか、のいずれかにより実装できる。最大の相関指標値（たとえば、ピークの振幅）を生じる整合フィルタは、その場合、（用いられるＰＳＳのバージョンから）セルＩＤと（フィルタまたは発振器の周波数偏移から）周波数オフセットの双方を示すと考えられる。そのような周波数オフセットの推定は、いくつかの方法で、たとえば、とりわけ、オフセットのより密なグリッドの仮定を用いることにより、または最初に粗いグリッドの仮定を用い、そしてそれから粗いグリッドで検出されたタイミングで密なグリッドを用いることにより精密化できる。本出願で説明される本発明は、周波数オフセットの精密化のために選ばれる方策とは無関係である。周波数オフセット仮定の有無に係わらず、ＰＳＳの局所複製に対する受信信号の相関をとる工程は、本出願では時としてＰＳＳ検出と呼ばれることもある。
【００２２】
ＰＳＳが基づいているＺＣ系列の時間ドメインの相関特性は、上で述べたように小さな周波数誤差に対してロバストであり、そしてそれで小さな周波数オフセットがあったとしても、ＰＳＳ整合フィルタリングでのピークはそれでも、受信したＰＳＳの位置を正確に示す。それにも係わらず、周波数オフセットがおよそ±２２．５ｋＨｚよりも大きいと、実質的な振幅の相関の擬似ピークは、受信したＰＳＳシンボルの始まり以外の位置で生じることがある。雑音の存在下では、それらの擬似ピークは、正しいタイミングおよび周波数オフセットでの相関のピークと同じ大きさであるか、またはさらに大きいことがある。結果として、周波数オフセットの仮定を検証する場合、ＵＥは、正しい搬送波周波数（±７．５ｋＨｚ以内）に同調していると誤って推定することがあり、それによりＵＥは、正しくないシンボル・タイミングを仮定し、そして最終的にＳＳＳを復号後に正しくない物理レイヤ・セルＩＤを見出すであろう。ＵＥがどのように実装されるかによって、それらの誤りが検出されないままであると、それらは、無線リソースの浪費および最初のセル探索の長時間化および好ましくない無線状況下でのセル探索の失敗さえもきたすことがある。
【００２３】
大きな周波数オフセット誤りから生じる問題を緩和する多くのこれまでの手法は、同調をとる以前であっても、周波数オフセットがおよそ±２０ｋＨｚを決して越えないような許容誤差の狭い高品質な発振器を用いることを必要とする。それらの手法は、いくつかの理由のために、たとえば、高品質の発振器は高価であり、かつＵＥの複雑さおよびエネルギー消費を増大させることがあるために、望ましくない。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の態様に従って、信号が所定であるとして、受信信号のタイミングおよび周波数オフセットを決定する、受信機における方法が提供される。本方法には、受信機において、受信信号を第１の所定の信号に関する複数の局所複製の各々に対して相関をとる工程があり、局所複製は周波数オフセット範囲［ｆa，ｆb］において、それぞれ異なる周波数オフセットｆi、ｉ＝１，２，...，Ｎに対応しており、相関をとることにより複数の第１の相関結果を形成する。本方法にはさらに、複数の第１の相関結果における最大のピークｆmax、および最大のピークｆmaxのタイミングｔmaxを決定する工程、そして最大のピークｆmaxに基づいて少なくとも１つの周波数オフセットｆj、およびｔmaxに基づいて少なくとも１つの他のタイミングｔjを決定する工程がある。オフセットｆjおよびタイミングｔjはまた、第１の所定の信号の特性に基づいている。本方法にはさらに、受信機において、（ｔmax，ｆmax）および（ｔj，ｆj）での受信信号を第２の所定の信号に対して相関をとる工程があり、相関をとることにより少なくとも２つの第２の相関結果を形成し、そして少なくとも２つの第２の相関結果の最大を決定する工程があり、最大を決定することによりタイミングおよび周波数オフセットを決定する。
【００２５】
本発明の別の態様では、コンピュータにより実行される場合に、信号が所定であるとして、コンピュータに受信信号のタイミングおよび周波数オフセットを決定する方法を行わせる命令を格納している、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体が提供される。本方法には、受信信号を第１の所定の信号に関する複数の局所複製の各々に対して相関をとる工程があり、局所複製は周波数オフセット範囲［ｆa，ｆb］において、それぞれ異なる周波数オフセットｆi、ｉ＝１，２，...，Ｎに対応しており、相関をとることにより複数の第１の相関結果を形成する。本方法はさらに、複数の第１の相関結果における最大のピークｆmax、および最大のピークｆmaxのタイミングｔmaxを決定する工程、そして最大のピークｆmaxに基づいて少なくとも１つの周波数オフセットｆjおよびｔmaxに基づいて少なくとも１つの他のタイミングｔjを決定する工程がある。オフセットｆjおよびタイミングｔjはまた、第１の所定の信号の特性に基づいている。本方法にはさらに、（ｔmax，ｆmax）および（ｔj，ｆj）での受信信号を第２の所定の信号に対して相関をとる工程があり、相関をとることにより少なくとも２つの第２の相関結果を形成し、そして少なくとも２つの第２の相関結果の最大を決定する工程があり、最大を決定することによりタイミングおよび周波数オフセットを決定する。
【００２６】
本発明の別の態様では、信号が所定であるとして、受信信号のタイミングおよび周波数オフセットを決定するための、受信機における装置が提供される。本装置には、受信信号を第１の所定の信号に関する複数の局所複製の各々に対して相関をとるようにし、局所複製は周波数オフセット範囲［ｆa，ｆb］において、それぞれ異なる周波数オフセットｆi，ｉ＝１，２，...，Ｎに対応していて、相関をとることにより複数の第１の相関結果を形成し、複数の第１の相関結果における最大のピークｆmax、および最大のピークｆmaxのタイミングｔmaxを決定するようにし、最大のピークｆmaxに基づいて少なくとも１つの周波数オフセットｆj、およびｔmaxに基づいて少なくとも１つの他のタイミングｔjを決定するようにし、ここでｆjおよびｔjはまた第１の所定の信号の特性に基づいていて、（ｔmax，ｆmax）および（ｔj，ｆj）での受信信号を第２の所定の信号に対して相関をとるようにし、相関をとることにより少なくとも２つの第２の相関結果を形成し、そして少なくとも２つの第２の相関結果の最大を決定するようにし、最大を決定することによりタイミングおよび周波数オフセットを決定するように構成された信号検出器がある。
【００２７】
本発明のいくつかの特徴、長所、および目的は、本明細書を図面と併せて読むことにより理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、セルラー無線通信システムを描いている図である。
【図２】図２は、直交周波数分割多元接続を用いる通信システムにおける参照シンボル、一次同期シンボル、および二次同期シンボルを描いている図である。
【図３Ａ】、
【図３Ｂ】、
【図３Ｃ】図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃは、ＺＣ系列の巡回時間ドメイン相関の特性を描いた巡回（circular）相関信号をプロットした図である。
【図４Ａ】、
【図４Ｂ】、
【図４Ｃ】、
【図４Ｄ】、
【図４Ｅ】、
【図４Ｆ】図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、図４Ｅ、および図４Ｆは、ＺＣ系列の周波数オフセットへの依存性を描いた、相関の振幅をプロットした図である。
【図５】図５は、無線通信システムにおける受信機の一部のブロック図である。
【図６Ａ】、
【図６Ｂ】、
【図６Ｃ】、
【図６Ｄ】図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、および図６Ｄは、セル探索および周波数同期の方法のフロー図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実際のＰＳＳ検出で調べられる周波数オフセット、およびアルゴリズムにより対象とされる周波数オフセットに関する広範な探索手法を説明する図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実際のＰＳＳ検出で調べられる周波数オフセット、およびアルゴリズムにより対象とされる周波数オフセットに関する絞込み探索手法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本明細書は、説明を簡潔にするためにＬＴＥ通信システムに焦点を当てるが、しかし当業者は、本発明が一般に他の電子通信システムに実装できることを理解するであろう。
【００３０】
発明者は、ＺＣ系列の時間−周波数相関の特性がセル探索と周波数オフセット推定とを合わせて考慮できると認識している。たとえば、ＰＳＳ検出において周波数オフセット仮定Ｆに対するタイミングＴでの相関信号のピークは、ＰＳＳシンボルの始まりおよび搬送波周波数が、（Ｔ，Ｆ），（Ｔ−Ｘ，Ｆ＋（ｎ・３０）ｋＨｚ），（Ｔ＋Ｘ，Ｆ−（ｎ・３０）ｋＨｚ），...，のうちの１つであるという仮定の根拠として用いることができる。ここで、ＸはセルＩＤ依存のタイミング調整であり、ｎは正の整数で、そして３０ｋＨｚは、以下で説明するように、一般に通信システムの詳細に依存する周波数オフセットである。ＵＥの発振器の許容誤差内にあるという仮定が、ＳＳＳ検出に基づいた指標値によって調べられ、そして確認される。"成功した（winning）"仮定が、物理レイヤのセルＩＤ、セルの構成、および周波数オフセットを与える仮定である。
【００３１】
ＰＳＳ相関信号を示す巡回相関信号は、次のように記述できる。
【００３２】
【数１】
2013510456.tif 000003
【００３３】
ここで、ｐi（ｎ），ｎ＝０，...，１２７は、セルＩＤ  ｉ∈｛０，１，２｝に関連するＺＣ系列の離散時間ドメイン表現であり、Δｆは正規化周波数オフセットで、τは受信信号標本で測定されたタイミング・オフセットであり、そして＊は複素共役を示す。典型的な標本抽出速度は１．９２ＭＨｚであり、正味のＬＴＥ  ＯＦＤＭシンボルは１２８標本長である。
【００３４】
上述した引用の米国特許出願公開第２００８／０２６７３０３で説明されているように、受信器内の整合フィルタの出力信号における望ましい主ピークの位置と二次ピークとの隔たりは、ＺＣ系列インデックスｕにより決定され、そして二次ピークが主ピークに先立つか後に続くかどうかは、周波数オフセットの符号により決定される。
【００３５】
図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃは、ＰＳＳ検出の間に生成される可能性がある相関信号を示している巡回相関信号に関するタイミング・オフセットＴ対周波数オフセットＦ対相関振幅をプロットした図である。図３Ａは、標本抽出速度が１．９２ＭＨｚの周波数オフセットの存在下でセルＩＤ  ０に対するＺＣ系列の巡回（cyclic）時間ドメイン相関の特性を描いている図である。図３Ｂは、標本抽出速度が１．９２ＭＨｚの周波数オフセットの存在下でセルＩＤ  １に対するＺＣ系列の巡回時間ドメイン相関の特性を描いている図である。図３Ｃは、標本抽出速度が１．９２ＭＨｚの周波数オフセットの存在下でセルＩＤ  ２に対するＺＣ系列の巡回時間ドメイン相関の特性を描いている図である。巡回相関、または循環(circular)相関は、巡回プレフィックスによるＬＴＥ  ＯＦＤＭシンボルの拡張のおかげで整合フィルタリングに馴染んでいるので、調べられる。特に、通常の巡回プレフィックスは９個または１０個の標本に対応し、そして拡張巡回プレフィックスは、１．９２ＭＨｚの標本抽出速度で３２個の標本に対応する。
【００３６】
図３Ａから図３Ｃまでは、各図におけるタイミング・オフセットＴ＝０の標本および周波数オフセットＦ＝０Ｈｚでの相関の主ピークが最大の振幅を有することだけでなく、３つのＺＣ系列の全てが、Ｆ＝±３０ｋＨｚの周波数オフセットで、かつ異なる系列（すなわち異なるセルＩＤ）に対しては異なる時間遅れ（タイミング・オフセットＴ）で擬似ピークに出会うことを示す。擬似ピークのいくつかは、主ピークとほぼ同じ大きさであり、かつ雑音および他の妨害、たとえば隣接セル内の伝送などの存在下で、擬似ピークはたまに主ピークよりも大きいように見えることがある。このようにして、周波数オフセットを識別する場合、時間ドメインにおけるピークの振幅のみに注目するセル探索アルゴリズムは、必然的に、低い信号対雑音比（ＳＮＲ）で誤検出になるであろう。
【００３７】
当然のことながら、図３Ａから図３Ｃまでは、巡回相関を示しており、ＰＳＳ検出の結果に正確には対応しない。それにも係わらず、図３Ａから図３Ｃまでは、相関のピークが、異なる周波数オフセットに対して時間でシフトし、そしてＺＣ系列に依存して異なってシフトしていることを説明している。実際に、整合フィルタおよびＰＳＳは、巡回相関と同じ程度に一致することはできない。
【００３８】
図４Ａから図４Ｆまでは、ＰＳＳ検出の間に、より実際的に生成される可能性がある相関信号の最大相関振幅対周波数オフセットＦをプロットした図である。それぞれ別の図は、標本抽出速度が１．９２ＭＨｚで、セルＩＤ、巡回プレフィックスＣＰ、および整合フィルタの長さＭＦＬのそれぞれ別の組み合わせを示す。通常の巡回プレフィックスはＣＰ＝９に対応し、拡張巡回プレフィックスはＣＰ＝３２に対応する。図４Ａから図４Ｆまでは、最大の相関値がどのように周波数オフセットに依存しているかを示しており、図３Ａから図３Ｃまでのように、（タイミングに関連する）特定の周波数オフセットが考慮されなければならない理由を示している。
【００３９】
図３および図４で見られるように、タイミングと周波数オフセットの仮定（Ｔ，Ｆ）はセルＩＤに応じて相違し、そしてそれらの相違は、周波数オフセットの存在下でＺＣ系列の時間ドメイン相関の挙動を説明する次の表１に要約される。
【００４０】
【表１】
2013510456.tif 000004
【００４１】
表１では、発振器の許容誤差は±３０ｋＨｚであると仮定されており、そしてそれで最大±３０ｋＨｚまでのピークのみが表に含まれている。時間シフトＴは標本の数の観点から与えられている。より大きなＵＥの許容誤差に対して、表はそれに応じて拡大できる。
【００４２】
最初の周波数オフセット推定が時間ドメインにおいてだけで行われると、マルチパスの構成要素が、他のセルへの更なる干渉、および背景雑音として機能するような無線伝搬状況に依存して生じる場合がある。時間ドメインのＰＳＳ検出において最有力であるように見えるピークは、シンボルが周波数ドメインに変換される場合マルチパスの構成要素が組み合わせられるので、シンボルが周波数ドメインで解析される場合、最有力でない可能性がある。組み合わせは、ＬＴＥシステムにおけるように巡回プレフィックスを持つＯＦＤＭに固有である。
【００４３】
本発明は、時間ドメイン解析で検出されたピークが真のシンボル位置および周波数オフセットを明らかにしない可能性があるが、しかし±３０ｋＨｚで（または発振器の許容誤差が大きいと他の位置で）擬似ピークのうちの１つを示す場合があるということを考慮している。したがって、ひとつのピークが見出されると、他に選び得るタイミング−周波数オフセット位置（Ｔ，Ｆ）でのピークが仮定され、そして検出されたピークおよび仮定されたピークは、周波数ドメインで実行されるＳＳＳ検出により評価され／確認される。発振器の許容誤差内にあり、そして最高の指標値を生む仮定が選択される。
【００４４】
評価／確認で用いられる、特定のタイミングに対するＳＳＳ検出からの指標値は、最後に残ったセル・グループＩＤだけに関する相関指標値の絶対値、または実部だけであることがある。それにも係わらず、異なるデータ・セグメントの受信信号電力は、セルの負荷状態、干渉などに依存して変わる場合があるので、（検索が徹底的であると）最大の相関指標値（実部または絶対値）の他の仮定に対する全ての相関値の標準偏差に対する比、および信号対干渉比（ＳＩＲ）、および他の測定された受信信号のパラメータ、またはそれらの少なくともいずれかを用いることはまた有利であることがある。
【００４５】
当然のことながら、ＳＳＳは結合したセル・グループＩＤと周波数オフセットの検出に用いられることができるけれども、前もって知られており、かつ、特定のセルに対して（十分広い領域内で）一意である他の信号を用いることができる。１つのそのような信号はＲＳであり、ＲＳは、ＳＳＳ検出により取得されるのと同じ情報（すなわち、セル・グループＩＤ、巡回プレフィックスの長さ、タイミング）を多かれ少なかれ伝える。このようにして、当業者は、この発明がＳＳＳを用いることに制限されないことを理解するであろう。
【００４６】
その上、たとえば表１に描かれているタイミング・オフセットの特定の値は、ＵＥの実装に依存することがあり、そしてそれで表１内のまさにその値からのオフセットが予期される。一般に、タイミングＴで周波数オフセットＦに対する相関信号のピークが与えられると、他の時間−周波数−オフセットの位置（Ｔ，Ｆ）でのピークが仮定できる。
【００４７】
図５は、本出願で説明する方法を行うのに相応しい受信機の一部５００のブロック図である。ｅＮｏｄｅＢｓのような送信機により送信される無線信号の各部分は、アンテナ５０２により集められ、そして通常、受信した無線信号をアナログのベースバンド信号にダウンコンバートする受信機フロント・エンド（ＦＥ  ＲＸ）５０４に渡される。ベースバンド信号は、送信された信号及び受信した信号に含まれる同期信号（ＯＦＤＭシンボル）の帯域幅に対応する帯域幅ＢＷ１を有する適切なデジタル・フィルタ（ＤＦ）５０６によりスペクトル整形される。フィルタ５０６により生成される整形後のベースバンド信号は、データ・バッファ５０８に一時的に格納され、データ・バッファ５０８は格納された信号をＰＳＳ検出部５１０およびＳＳＳ検出部５１２に提供する。検出部５１０、検出部５１２は、受信信号から所定のＰＳＳおよびＳＳＳを検出する工程を通常伴う特定の通信システム、たとえばＬＴＥに対して規定されるような、セル探索の１つ以上の方法を遂行する。検出部５１０、検出部５１２は、それらの結果を適切な信号により制御部５１４に伝え、制御部５１４はまた、ＦＥ  ＲＸ５０４、ＤＦ５０６、および検出部５１０、検出部５１２の動作を制御する。制御部５１４は、フィルタ５０６および検出部５１０、検出部５１２を設定するのに必要である情報を記録していく。検出部５１０、検出部５１２と制御部５１４との間の通信には、たとえば、セルＩＤを含めることができる。
【００４８】
ＰＳＳ検出部５１０には、ＰＳＳまたは等価な同期信号の時間ドメイン表現に整合する、つまり受信機がＰＳＳの鏡映（mirrored）（時間反転された）複素共役に対応するインパルス応答を有する整合フィルタを含む、任意の適切な種類の相関器が含まれる。未知の周波数オフセットを処理するために、ＰＳＳ検出部５１０には好適に、いくつかの並列整合フィルタがあり、いくつかの整合フィルタの各々は、異なるそれぞれの想定される周波数オフセットで同期信号に整合されるインパルス応答を有する。当然のことながら、そのような整合フィルタは、ハードウェア・デバイス、たとえばタップ付き遅延線、入力系列を予期される系列と比較する相関器、および等価デバイスなどに、または適切にプログラムされたまたは設定された電子プロセッサとして実装できる。たとえば、Ｕｒａｂｅほかによる米国特許第７，００３，０２２は、移動無線通信システムのための整合フィルタおよび受信機を説明している。制御部５１４は、検出部５１０内の整合フィルタの全ての出力の実部または振幅を比較し、そして以下で説明するもののような、セル探索および周波数選択の方法に従って、相関の最も高いピークを有するフィルタを選択するように適切に構成される。
【００４９】
データ・バッファ５０８は、バッファに格納されている受信信号の標本を用いて"オフライン"探索を可能にする。これは、電力を節約するために、ＦＥ  ＲＸ５０４の電源を切るのを可能にする。代案として、受信信号は、フィルタ５０６からＰＳＳ検出器５１０に直接渡すことができる。
【００５０】
当然のことながら、ＳＳＳ検出器５１２は、ＰＳＳ検出部により検出されたＰＳＳシンボルに基づいてチャネル推定値を計算でき、そしてコヒーレントなＳＳＳ検出の前にチャネルを等化するためにチャネル推定値を用いることができる。チャネル推定の方法は、当業者には周知であり、そしてたとえば、"適応補間によるチャネル推定"に対して、Ｗｉｌｈｅｌｍｓｓｏｎ外による米国特許出願公開第２００５／０１０５６４７に説明されている。チャネル推定は、しかしながら、ＳＳＳ検出部がコヒーレントでないＳＳＳ検出を行うことができることがあるので、必要ではない。
【００５１】
図６Ａは、上述したように最初のセル探索および周波数同期の方法のフロー図である。セルＩＤカウンタｉがゼロに設定され、そしてＫ個の周波数オフセット仮定Ｆ０，Ｆ１，Ｆ２，...，Ｆ（Ｋ−１）のグリッドを定義し（工程６０２）、そして仮定カウンタｋをゼロに設定する（工程６０４）ことにより、本方法は初期化される。工程６０６で、別の従来のＰＳＳ検出が、周波数オフセット仮定ＦｋかつセルＩＤ  ｉに対してタイミングｔでの相関信号のピークを決定する。工程６０８で、ピークが、たとえば、表１に示されているような種々のセルＩＤに対する時間−周波数−オフセットの位置で"追加される"（すなわち仮定される）。"追加された"ピークの数およびそれらの時間−周波数−オフセットの位置は、上述したように発振器の許容誤差およびセルＩＤに依存する。工程６１０では、それから、別の従来のＳＳＳ検出が、工程６０６および工程６０８において検出されたピークおよび"追加された"ピークの全てに関連するＯＦＤＭシンボルに対して行われる。工程６１２で、最も有力なＳＳＳ検出指標値を生じるＰＳＳ相関信号のピークの時間オフセットと周波数オフセットの情報およびセルＩＤが記録され、たとえば適切なメモリに格納される。グリッド内にさらに周波数オフセットの仮定があると（工程６１４で、「はい」であると）、仮定カウンタｋが１だけ加算され、そして処理フローは工程６０６に戻る。さらに可能性のあるセルＩＤがあると（工程６１６で、「はい」であると）、セルＩＤカウンタｉが１だけ加算され、そして処理フローは工程６０２に戻る。そうでなければ（工程６１４および工程６１６で、「いいえ」であると）、格納されているピークのなかで最も有力なＳＳＳ検出指標値に関連するセルおよび周波数オフセットが選択され（工程６１８）、セル・グループＩＤと最良の（すなわち、最も正解に近い）周波数オフセット仮定の双方を生じる。
【００５２】
このようにして、図６Ａに描かれている方法は、候補セルＩＤおよび一連の仮定の周波数オフセットに基づいたＰＳＳ相関のピークを検出する工程（工程６０２から工程６０６まで、工程６１４、工程６１６）、選択されたピークに基づいて仮定のピークの集合を追加する工程（工程６０８）、検出されたピークおよび仮定のピークの各々を認証する工程（工程６１０）、認証されたピークのなかから選択する工程（工程６１２）、そして選択されたピークを確認する工程（工程６１８）であると考えることができる。
【００５３】
図６Ｂは、上述したように最初のセル探索および周波数同期の代替方法のフロー図である。図６Ａおよび図６Ｂにおいて、本質的に同じである工程は、参照番号が同じである。図６Ａにより描かれている方法におけるように、ＰＳＳ検出は、そのような仮定のグリッドにおける全ての周波数オフセット仮定に対して行われ、そして本方法は、同じように初期化される。また、別の従来のＰＳＳ検出が、工程６０６で周波数オフセット仮定ＦｋおよびセルＩＤ  ｉに対してタイミングｔでの相関信号のピークを決定する。
【００５４】
グリッド内にさらに周波数オフセット仮定があると（工程６２０で、「はい」であると）、仮定カウンタｋが１だけ加算され、そして処理フローは工程６０６に戻る。さらに可能性のあるセルＩＤがあると（工程６２２で、「はい」であると）、セルＩＤカウンタが１だけ加算され、そして処理フローは工程６０２に戻る。そうでなければ（工程６２０および工程６２２で、「いいえ」であると）、最も大きい相関を有するＰＳＳ相関信号のピークが選択される（工程６２４）。相関のピークが時間オフセットと周波数オフセットの位置（Ｔｍａｘ，Ｆｍａｘ）を有するとすると、"追加された"ピークは、たとえば、表１で示されているような種々のセルＩＤに対する時間−周波数−オフセットの位置で仮定される。図６Ａ内の工程６０８におけるように、"追加された"ピークの数およびそれらの時間−周波数−オフセットの位置は、上述のように発振器の許容誤差およびセルＩＤに依存する。
【００５５】
図６Ｂで、別の従来のＳＳＳ検出が、工程６２４および工程６２６において検出されたピークおよび"追加された"ピークの全てに関連するＯＦＤＭシンボルに対して行われる（工程６１０）。最も有力なＳＳＳ検出指標値に関連するセルおよび周波数オフセットが選択され（工程６１８）、セル・グループＩＤおよび最良の（すなわち、最も正解に近い）周波数オフセット仮定を生じる。
【００５６】
このようにして、図６Ｂに描かれている方法は、候補セルＩＤおよび一連の周波数オフセットに基づいてＰＳＳ相関のピークを検出する工程（工程６０２から工程６０８まで、工程６２０、工程６２２）、候補セルＩＤおよび周波数オフセットで検出されたピークのなかから選択する工程（工程６２４）、選択されたピークに基づいて一連の仮定のピークを追加する工程、検出されたピークおよび選択されたピークの各々を認証する工程（工程６１０）、そして認証されたピークのうちの１つを確認する工程（工程６１８）であると考えることができる。
【００５７】
図６Ｃ、図６Ｄは、上述したように最初のセル探索および周波数同期の別の代替方法のフロー図であり、そのなかでＰＳＳ検出が複数の５ｍｓ長のデータ・セグメントにわたって行われ、そして最も多く見出されるピークが選択される。２つ以上のピークが同じ回数見出されると、それらのピークは、１つ以上の追加の基準（たとえば、なかんずく、最も強い相関、最も強い瞬時ＳＮＲ）に従ってランク付けでき、そして最上位のピークが選択される。図６Ａ、図６Ｂにより描かれている方法におけるように、ピークが周波数オフセット仮定Ｆに対してタイミングＴで見出されたとすると、追加の"ピーク"がたとえば、表１に示されているような種々のセルＩＤに対する時間−周波数−オフセットの位置で追加される。ＳＳＳ検出は、受信機の復調発振器の周波数許容誤差内にある、検出されたピークおよび追加されたピークの全てに関連するＯＦＤＭシンボルに対して行われ、そして最も有力なＳＳＳ検出指標値に関連するＳＳＳが選択され、セル・グループＩＤと最も正解に近い周波数オフセット仮定の双方を生じる。
【００５８】
上述した方法のそれと同じ初期化段階で、受信信号の複数の同相（ｌ）および直交位相（Ｑ）の標本が、工程６５０で収集され、そして格納される。セルＩＤカウンタｉが工程６５２でゼロに設定される。Ｋ個の周波数オフセットの仮定Ｆ０，Ｆ１，Ｆ２，...，Ｆ（Ｋ−１）のグリッドが工程６５４で定義される。仮定カウンタｋが工程６５６でゼロに設定される。そしてデータ・セグメント・カウンタｍが工程６５８でゼロに設定される。工程６６０で、そうでなければ従来のＰＳＳ検出が、仮定された周波数オフセットの仮定ＦｋおよびセルＩＤ  ｉに対してタイミングｔでデータ・セグメントｍに対する相関信号のピークを決定する。工程６６２で、さらなるデータ・セグメントでのＰＳＳ検出が未処理で残っているかどうかが決定される。そうであると（工程６６２で、はいであると）、セグメント・カウンタｍが工程６６４で加算され、そして処理フローが工程６６０に戻る。そうでないと（工程６６２で、いいえであると）、処理フローは工程６６６に進む。
【００５９】
工程６６６で、データ・セグメントに対して工程６６０により見出された相関信号のピークが評価され、そして上述のように１つ以上の選択可能な基準に従ってランク付けされ、そして工程６６８で、任意の強いそして一貫した相関信号のピークが見出されているかどうかが決定される。そうでないと（工程６６８で、「いいえ」であると）、処理フローは工程６８６に進む（図６Ｄ参照）。そうであると（工程６６８で、「はい」であると）、処理フローは工程６７０に進み、そのなかで最上位のピーク（ｔ，Ｆｋ）、たとえば最も多く見出されたピークが選択される。処理フローはそれから工程６７２に進む（図６Ｄ参照）。
【００６０】
工程６７２で、ピークが、たとえば、表１で示されているような種々のセルＩＤに対する時間―周波数−オフセットの位置で"追加される"（すなわち仮定される）。"追加された"ピークの数およびそれらの時間−周波数−オフセットの位置は、上述のように発振器の許容誤差およびセルＩＤに依存する。工程６７４でピーク・カウンタｐをゼロに初期化してから、工程６７６で、ピークに対する周波数オフセットが周波数許容誤差限界内にあるかどうかが決定される。そうであると（工程６７６で、「はい」であると）、別の従来のＳＳＳ検出が、対応する周波数オフセットに基づいて周波数補償されているシンボルに対応するｌ，Ｑ標本を用いて、かかるピークに関連するＯＦＤＭシンボルに対して工程６７８で行われる。さらに調べるべきピークがあると（工程６８０で、「はい」であると）、ピーク・カウンタｐが工程６８２で１だけ加算され、そして処理フローは工程６７６に戻る。工程６７６で、ピークに対する周波数オフセットが周波数許容誤差限界内にないと（工程６７６で、いいえであると）、処理フローは工程６８０に進む。
【００６１】
調べるべきピークが最早ないと（工程６８０で、「いいえ」であると）、最も有力なＳＳＳ検出指標値を生じるＰＳＳ相関信号のピークの時間オフセットと周波数オフセットの情報およびセルＩＤが記録され（工程６８４）、たとえば適切なメモリに格納される。グリッド内にさらに周波数オフセット仮定があると（工程６８６で、「はい」であると）、処理フローは工程６８８に戻り（図６Ｃ参照）、そのなかで、仮定カウンタｋが１だけ加算され、そしてデータ・セグメント・カウンタｍがゼロに初期化される（工程６５８）。最早周波数仮定がないと（工程６８６で、いいえであると）、工程６９０で、さらにセルＩＤがあるかどうかが決定される。さらに可能性のあるセルＩＤがあると（工程６９０で、「はい」であると）、処理フローは工程６９２に戻り、そのなかで、セルＩＤカウンタｉが１だけ加算され、そして新しい周波数オフセット・グリッドが定義される（工程６５４）。そうでなければ（工程６９０で、「いいえ」であると）、格納されているピークのなかで最も有力なＳＳＳ検出メトリクスに関連するセルおよび周波数オフセットが選択され（工程６９４）、セル・グループＩＤと最良の（すなわち、最も正解に近い）周波数オフセット仮定を生じる。
【００６２】
図６Ｃ、図６Ｄにおける一部の工程は本質的に、図６Ａまたは図６Ｂにおける工程と同じであるが、しかしそれらは、明細書の明確さを高めるために、参照番号が異なる。図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、および図６Ｄにより描かれている方法に対して、周波数オフセットが探索される仮定のグリッドは、いくつかの方法で、たとえば図７Ａまたは図７Ｂに描かれているように実装できる。
【００６３】
図７Ａは、図６Ａから図６ＤまでのＰＳＳ検出で調べられる周波数オフセット、およびセル探索方法により対象とされる周波数オフセットに関する広範な探索手法を説明している。図７Ａに描かれているように、ＰＳＳ検出では、（水平方向の矢印で示された）受信機の発振器の周波数許容誤差の全範囲を対象にする周波数オフセット仮定を用いる。ＰＳＳ検出で用いられる仮定により対象とされる周波数範囲は、ハッチングにより示されていて、そして受信機が同調される搬送波（発振器）周波数は、周波数範囲の中心にあると仮定されている。広範な探索手法は、（Ｆ＝±３０ｋＨｚオフセットでのピークは、Ｆ＝０ｋＨｚオフセットでのピークより幾分低いので）相関信号のピークを検出する確率を最大にする。
【００６４】
図７Ｂは、実際のＰＳＳ検出で調べられる周波数オフセット、およびセル探索方法により対象とされる周波数オフセットに関する絞込み探索手法を説明している。図７Ｂで描かれているように、ＰＳＳ検出（および後続する可能性がある周波数オフセットの精細化）では、（水平方向の矢印により示されている）受信機の発振器の周波数許容誤差の全範囲以内を対象にする周波数オフセット仮定を用いる。ＰＳＳ検出で用いられる仮定により対象とされる周波数範囲はハッチングにより示されており、そして単に仮定された（追加された）ピークにより対象とされ、そしてＰＳＳ検出で対象とされない周波数範囲はクロスハッチングにより示されている。受信機が同調される搬送波（発振器）周波数は、周波数範囲の中心にあると仮定されている。たとえば図７Ｂで描かれているように、周波数オフセット仮定は、発振器の許容誤差の中央半分、すなわち、±３０ｋＨｚの許容誤差に対して±１５ｋＨｚのみを対象にできる。絞込み探索手法では、ピークが見出されかつ見出されたピークが擬似ピークであると、仮定されたピークを追加するための体系的な方法により、真のピークがＳＳＳ検出で評価されるようにできるであろうということが認められている。
【００６５】
絞込み検索手法は、より早く完了できるということで広範な検索手法よりも優れている可能性がある。絞込み検索手法の考えられる短所は、真の周波数オフセットが発振器の許容誤差域の選択された部分を外れている場合、ＰＳＳのＳＮＲが低い可能性があるので、検出の確率が比較的低い場合があるということである。かかる短所が容認できるかどうかは、最初のセル探索の意欲（ambition）、および特定の受信機の実装（すなわち受信機チェーン（receiver chain））を含めて、様々な要因に依存する。
【００６６】
当然のことながら、広範な検索手法および絞込み検索手法を併用することができる。たとえば、ＰＳＳ検出では、セルＩＤ（すなわちＰＳＳのバージョン）および関連の信号特性に依存して、広範な検索か絞り込み検索のいずれかを用いることができる。併用検索手法における擬似ピークに対して、セルＩＤ  ０は、セルＩＤ  １およびセルＩＤ  ２が有するよりも幾分低い相関のピーク振幅を有しており、そしてそれで、絞込み検索手法はセルＩＤ  １およびセルＩＤ  ２に用いることができ、そして広範な検索手法はセルＩＤ  ０に用いることができる。
【００６７】
３つの手法の全てに対して、ＳＳＳ検出段階で評価されるピークの数は、多様であることがある（たとえば、特定の周波数オフセット仮定に対して最上位のＰＳＳピークのみが評価される、または最上位のピークのうちのいくつかが評価される）。
【００６８】
当然のことながら、上述のような方法および装置は、時間−周波数の不明確さを明らかにすること、および周波数ドメインでのＰＳＳ相関信号のピークを評価することにより、物理レイヤ・セルＩＤおよび周波数オフセットの検出誤りの確率を減らすことができる。整合フィルタリング（ＰＳＳ検出）で用いられる（仮定の）周波数オフセットの数は、検出されたピークが３０ｋＨｚだけずれていると、正しい時間−周波数−オフセットの位置はさらに確証工程（ＳＳＳ検出）で調べられることになるので、減らすことができ、信号処理時間を節約し、そして最初のセル検索をかなり早くする。また、より低品質で、そしてそれ故より安価な発振器が、受信機、たとえばセルラー電話などを用いるユーザ体験において問題を引き起こさずに、用いられることができる。
【００６９】
当然のことながら、上述した手順は、必要に応じて、たとえば送信機と受信機との間の通信チャネルの時変特性に対応して、繰り返し行われる。理解を容易にするために、本発明の多くの態様が、たとえば、プログラマブル・コンピュータ・システムの適切に構成された要素により行われることができる一連の動作の観点から説明されている。また、様々な動作が、適切に構成された専用回路（たとえば、専用機能を行うように相互接続された離散論理ゲートすなわち特定用途向け集積回路）により、１つ以上のプロセッサにより実行されるプログラム命令により、または双方の組み合わせにより行われることができようということが確認されるであろう。
【００７０】
さらに、本発明はその上、命令実行システム、装置、またはデバイス、たとえば、コンピュータを使用したシステム、プロセッサ内蔵システム、または記憶媒体から命令を読み出し、そして命令を実行できる他のシステムなどにより、またはそれらに接続して用いるのに相応しい命令セットをそのなかに格納している任意の形式のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体内に完全に実施されると考えられることができる。本明細書で用いられるように、"コンピュータで読み取り可能な記憶媒体"は、命令実行システム、装置、またはデバイスにより、またはそれらに接続して用いるプログラムを含む、格納する、または移送することができる任意の手段であることがある。コンピュータで読み取り可能な記憶媒体は、たとえば、しかしそれらに限定されないが、電子的、磁気的、光学的、電磁気的、赤外線、または半導体のシステム、装置、またはデバイスであることがある。コンピュータで読み取り可能な記憶媒体のより特定の例（非包括的なリスト）には、１つ以上の配線を有する電気的接続、フロッピー（登録商標）ディスク（portal computer diskette）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリ）、および光ファイバがある。
【００７１】
このようにして、本発明は多くの異なる形態で実施可能であり、その全てが上で説明されてはいなくて、そして全てのそのような形態は本発明の範囲内にあると考えられる。本発明の様々な態様の各々に対して、任意のそのような形態は、説明した動作を行う"ように構成された論理"と呼ばれる場合があり、またはその代わりに、説明した動作を行う"ような論理"と呼ばれる場合がある。
【００７２】
用語"備える"および"備えている"は、本出願で用いる場合、表明した特徴、整数、工程、または構成要素の存在を規定していて、そして１つ以上の他の特徴、整数、工程、構成要素、またはそれらのグループの存在または追加を除外しないということが強調される。
【００７３】
上述した特定の実施形態は、単に例に過ぎず、そして決して限定されると考えられるべきではない。本発明の範囲は、次の請求項により決定され、そして特許請求の範囲内に入る全ての変形および等価物は、本発明に包含されることを意図している。
【図１】
2013510456.tif 000005
【図２】
2013510456.tif 000006
【図３Ａ】
2013510456.tif 000007
【図３Ｂ】
2013510456.tif 000008
【図３Ｃ】
2013510456.tif 000009
【図４Ａ】
2013510456.tif 000010
【図４Ｂ】
2013510456.tif 000011
【図４Ｃ】
2013510456.tif 000012
【図４Ｄ】
2013510456.tif 000013
【図４Ｅ】
2013510456.tif 000014
【図４Ｆ】
2013510456.tif 000015
【図５】
2013510456.tif 000016
【図６Ａ】
2013510456.tif 000017
【図６Ｂ】
2013510456.tif 000018
【図６Ｃ】
2013510456.tif 000019
【図６Ｄ】
2013510456.tif 000020
【図７Ａ】
2013510456.tif 000021
【図７Ｂ】
2013510456.tif 000022
【国際調査報告】
2013510456.tif 000023
2013510456.tif 000024
2013510456.tif 000025