(57)【要約】  無線通信システム用の送信信号と、送信信号の同期処理を実行する方法及び装置とが本発明により提供される。基本的な概念は、同期系列は、所定の時間オフセットに従って送信データのグループにそれぞれ挿入され、送信信号のグループを形成することである。送信データに挿入される同期系列は、所定の位相オフセットに従って同じ既知の基本同期系列の位相変調を実行することにより取得され、相互に重複せずに同じ送信信号期間に分散され、異なる送信アンテナにより送信される。送信信号と同期系列の構成とを使用することにより、受信機側は受信信号の一部を検索しさえすればよく、主同期系列としての役割を果たす同期系列の想定グループの１つが迅速に取得可能になる。これに基づいて、他の送信アンテナからの送信信号の同期位置が推定可能になり、同時に、同期系列と基本同期系列との間の位相オフセットを使用することにより、異なる送信アンテナからの送信信号が効率的に区別可能になる。
2008547302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムの受信機での同期方法であって：
（ａ）既知の基本同期系列を使用することにより、受信信号から抽出された送信信号のグループについて相関処理を実行し、同期系列の想定グループの１つを前記システムの主同期系列として取得し、前記取得された同期系列の相関ピーク値に対応する時点は同期基準点であるステップと；
（ｂ）前記同期基準点と、前記同期系列のグループと前記既知の基本同期系列との間の所定の関係とに基づいて、前記主同期系列の系列番号と、前記送信信号の特定の時間セグメントに対するその同期位置とを決定するステップと；
（ｃ）前記系列番号と、前記主同期系列の前記同期位置と、前記主同期系列と前記同期系列のグループのうち他の同期系列との間の所定の関係とに基づいて、それぞれ他の同期系列を取得するステップと；
を有する方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｂ）は：
前記主同期系列について位相復調を実行し、前記既知の基本同期系列に対する前記主同期系列の位相オフセットを取得し；
前記主同期系列の前記位相オフセットと、前記主同期系列と前記既知の基本同期系列との間の所定の位相オフセット関係とに基づいて、前記主同期系列の前記系列番号を決定し、前記系列番号は、対応する送信アンテナに関連し；
前記同期基準点と、前記主同期系列の前記系列番号と、前記主同期系列と前記既知の基本同期系列との間の所定の時間オフセット関係とに基づいて、対応する送信信号の特定の時間セグメントに対する前記主同期系列の前記同期位置を決定することを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｃ）は：
前記主同期系列の前記同期位置と、前記主同期系列と他の同期系列との間の所定の時間オフセット関係とに基づいて、他の同期系列の想定の同期位置を推定し；
前記推定の同期位置に基づいて、前記既知の基本同期系列を使用することにより、前記受信信号から抽出された前記送信信号のグループについて相関処理を実行し、他の同期系列の同期位置を決定することを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
（ｄ）各同期系列の位相オフセットと、各同期系列と前記既知の基本同期系列との間の所定の位相オフセット関係とに基づいて、それぞれ取得された同期系列の同期微調整を実行し、それぞれ対応する同期位置を最適化することを更に有する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ（ｄ）は：
各同期系列の位相復調をそれぞれ実行し、前記既知の基本同期系列に対する各同期系列の位相オフセットを取得し；
前記同期系列の前記所定の位相オフセットと復調後の取得された位相オフセットとの間のずれをそれぞれ計算し；
前記位相のずれに基づいて前記同期系列の前記時間基準点を調整し、前記同期系列の同期微調整をそれぞれ実行し、対応する同期位置を最適化することを有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記送信グループのそれぞれは、既知の持続時間を有しており、同期系列と少なくとも１つのデータセグメントとをそれぞれ有し、
各同期系列は、対応する所定の時間オフセットに従って異なる位置で対応する送信信号に挿入され、時間軸で相互に重複しない、請求項１又は５に記載の方法。
【請求項７】
各同期系列は、それぞれ所定の位相オフセットに従って前記既知の基本同期系列の位相変調を実行することによりそれぞれ取得され、
各同期系列の位相オフセットは相互に異なり、その範囲は［０，２π］である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記同期系列に対応する送信信号は、異なる送信アンテナによりそれぞれ送信される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記送信信号は同じ持続時間を有しており、その期間は、データ伝送フレーム又はデータ伝送サブフレームの持続時間である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記無線通信システムは、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）、ＳＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）及びＭＩＳＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信システムのうち１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
無線通信システムの受信機での同期装置であって：
既知の基本同期系列を使用することにより、受信信号から抽出された送信信号のグループについて相関処理を実行し、同期系列の想定グループの１つを主同期系列として取得し、前記主同期系列の相関ピーク値に対応する時点は同期基準点である第１の取得手段と；
前記同期基準点と、前記同期系列のグループと前記既知の基本同期系列との間の所定の関係とに基づいて、前記主同期系列の系列番号と、前記送信信号の特定の時間セグメントに対するその同期位置とを決定する決定手段と；
前記系列番号と、前記主同期系列の前記同期位置と、前記主同期系列と前記同期系列のグループのうち他の同期系列との間の所定の関係とに基づいて、それぞれ他の同期系列を取得する第２の取得手段と；
を有する装置。
【請求項１２】
前記決定手段は：
前記主同期系列について位相復調を実行し、前記既知の基本同期系列に対する前記主同期系列の位相オフセットを決定する第１の位相復調手段と；
前記主同期系列の前記位相オフセットと、前記主同期系列と前記既知の基本同期系列との間の所定の位相オフセット関係とに基づいて、前記主同期系列の前記系列番号を決定し、前記系列番号は、対応する送信アンテナに関連する系列番号決定手段と；
前記同期基準点と、前記主同期系列の前記系列番号と、前記主同期系列と前記既知の基本同期系列との間の所定の時間オフセット関係とに基づいて、対応する送信信号の特定の時間セグメントに対する前記主同期系列の前記同期位置を決定する同期位置決定手段と；
を有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２の取得手段は：
前記主同期系列の前記同期位置と、前記主同期系列と他の同期系列との間の所定の時間オフセット関係とに基づいて、他の同期系列の想定の同期位置をそれぞれ推定する推定手段と；
前記推定の同期位置に基づいて、前記既知の基本同期系列を使用することにより、前記受信信号から抽出された前記送信信号のグループについて相関処理を実行し、他の同期系列の同期位置を決定する検出手段と；
を有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
各同期系列の位相オフセットと、各同期系列と前記既知の基本同期系列との間の所定の位相オフセット関係とに基づいて、それぞれ取得された同期系列の同期微調整をそれぞれ実行し、対応する同期位置を最適化する修正手段を更に有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記修正手段は：
各同期系列の位相復調をそれぞれ実行し、前記既知の基本同期系列に対する各同期系列の位相オフセットを取得する第２の位相復調手段と；
各同期系列の前記所定の位相オフセットと復調後の取得された位相オフセットとの間のずれをそれぞれ計算する計算手段と；
前記位相のずれに基づいて前記同期系列の前記時間基準点を調整し、各同期系列の同期微調整をそれぞれ実行し、対応する同期位置を最適化する調整手段と；
を有する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記送信グループのそれぞれは、既知の持続時間を有しており、同期系列と少なくとも１つのデータセグメントとをそれぞれ有し、
各同期系列は、対応する所定の時間オフセットに従って異なる位置で対応する送信信号に挿入され、時間軸で相互に重複しない、請求項１１又は１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記同期系列は、所定の位相オフセットに従って前記既知の基本同期系列の位相変調を実行することによりそれぞれ取得され、
各同期系列の位相オフセットは相互に異なり、その範囲は［０，２π］である、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記同期系列に対応する送信信号は、異なる送信アンテナによりそれぞれ送信される、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記送信信号は同じ持続時間を有しており、その期間は、データ伝送フレーム又はデータ伝送サブフレームの持続時間である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記無線通信システムは、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）、ＳＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）及びＭＩＳＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信システムのうち１つである、請求項１１に記載の装置。
【請求項２１】
無線通信システム用の送信信号のグループであって、
前記送信信号のそれぞれは、既知の送信時間を有し、同期系列と少なくとも１つのデータセグメントとを有し、
前記同期系列は、所定の時間オフセットに従って異なる位置で送信データにそれぞれ挿入され、時間軸で相互に重複しない送信信号のグループ。
【請求項２２】
前記同期系列は、所定の位相オフセットに従って既知の基本同期系列の位相変調を実行することによりそれぞれ取得され、
各同期系列の位相オフセットは相互に異なり、その範囲は［０，２π］である、請求項２１に記載の送信信号。
【請求項２３】
前記同期系列に対応する送信信号は、異なる送信アンテナによりそれぞれ送信される、請求項２１に記載の送信信号。
【請求項２４】
前記送信信号は同じ持続時間を有しており、その期間は、データ伝送フレーム又はデータ伝送サブフレームの持続時間である、請求項２３に記載の送信信号。
【請求項２５】
送信信号を送信する装置であって：
所定の位相オフセットのグループを使用することにより、既知の基本同期系列の変調を実行し、同期系列のグループを取得する変調手段と；
所定の時間オフセットに従って異なる位置でデータストリームに前記同期系列を挿入し、送信信号のグループを取得する挿入手段と；
異なる送信アンテナに前記送信信号のグループをそれぞれ関連付け、前記アンテナによって送信する送信手段と；
を有する装置。
【請求項２６】
前記送信信号の前記同期系列は、時間軸で相互に重複しない、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記同期系列の前記位相オフセットは相互に異なり、その範囲は［０，２π］である、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記送信信号は同じ持続時間を有しており、その期間は、データ伝送フレーム又はデータ伝送サブフレームの持続時間である、請求項２７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに関し、特に、無線通信システムでの同期方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、無線信号は伝搬パスの障害物によりブロックされ、反射と散乱と減衰とを生じる。従って、受信機側のアンテナにより受信された信号は、実際には異なるパスから到達するマルチパス信号の線形の重ね合わせになる。更に、異なるパスからのマルチパス信号は異なる時間遅延と振幅と位相と周波数とを有し、すなわち、異なるチャネルフェージングパラメータを有する。
【０００３】
他方、移動通信技術の進展により、移動通信システムのデータ伝送速度及び受信信号品質に高い要求を有する。しかし、通常の通信システムでは、周波数帯、タイムスロット及び周波数拡散コードのような利用可能なリソースは非常に限られている。従って、データ伝送速度を更に改善するために、１つの対策は、空間リソースを効率的に利用することにある。現在では、学会及び業界から広い認識を受けているＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）技術は、複数の送信アンテナ及び受信アンテナを使用し、空間で複数の並列の無線通信チャネルを形成する。従って、空間リソースを適切に利用することにより、システムの周波数スペクトル効率及びデータ伝送速度が改善される。例えば、Ｇ．Ｄ．Ｇｏｌｄｅｎ、Ｇ．Ｊ．Ｆｏｓｃｈｉｎｉ、Ｒ．Ａ．Ｖａｌｅｎｚｕｅｌａ及びＰ．Ｗ．Ｗｏｌｎｉａｎｓｋｙ、“Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ａｎｄ  ｉｎｉｔｉａｌ  ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ｒｅｓｕｌｔｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｖ−ＢＬＡＳＴ  ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ”、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．３５、Ｊａｎ．１９９９の文献を参照して、Ｂｅｌｌ  Ｌａｂにより提案されたＢＬＡＳＴ（Ｂｅｌｌ  Ｌａｂ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ）技術が詳細に説明されている。
【０００４】
ＭＩＭＯ通信システムは、複数の送信アンテナ（ＮＴ）と複数の受信アンテナ（ＮＲ）とを使用し、そのシステム構成が図１に示されている。送信機側では、データソース（３０）により生成されたデータは、ＤＥＭＵＸ（３２）によりＮＴパスのデータに分割され、符号化及びインターリーブユニット（３４−０、３４−１、．．．、３４−ＮＴ−１）により符号化及びインターリーブされ、ＮＴパスのデータがＴｘ空間−時間処理ユニット（３６）により処理され、ＮＴパスの符号化信号を形成する。次に、送信機（ＴＭＴＲ）（３８−０、３８−１、．．．、３８−ＮＴ−１）により変調された後に、ＮＴパスの符号化信号はアンテナ（１０−０、１０−１、．．．、１０−ＮＴ−１）を介して送信される。
【０００５】
受信機側では、受信アンテナ（２０−０、２０−１、．．．、２０−ＮＲ−１）から受信されたマルチパス信号は、受信機（ＲＣＶＲ）（４０−０、４０−１、．．．、４０−ＮＲ−１）によりＲＦ（無線周波数）処理が行われ、ベースバンド信号を形成する。次に、ベースバンド信号は、同期処理ユニット（４１−０、４１−１、．．．、４１−ＮＲ−１）により同期され、異なるアンテナからの送信信号の同期位置を取得する。次に、ベースバンド信号は、Ｒｘ空間−時間処理ユニット（４２）により空間−時間処理が行われ、復号化及びデインタリーブユニット（４４−０、４４−１、４４−ＮＲ−１）により復号化及びデインターリーブされた後に、マルチパスデータが取得される。次に、取得されたマルチパスデータはＭＵＸ（４６）により結合され、ユーザデータが復元され、ユーザデータがデータシンク（４８）にバッファされる。
【０００６】
ＮＴの送信アンテナとＮＲの受信アンテナとにより形成されるＭＩＭＯチャネルは、ＮＳの独立のサブチャネルに分解可能である。ただし、ＮＳ＝ＮＴ・ＮＲである。Ｌｕｃｅｎｔ、Ｎｏｋｉａ、Ｓｉｅｍｅｎｓ、Ｅｒｉｃｓｓｏｎの“Ａ  ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ  ｓｅｔ  ｏｆ  ＭＩＭＯ  ｒａｄｉｏ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｃｈａｎｎｅｌｓ”、ＴＳＧＲ１＃２３（０１）  １１７９、１９−２３ｒｄ、Ｎｏｖｅｍｂｅｒ、２００１、Ｊｅｊｕ、Ｋｏｒｅａの文献を参照すると、物理学的には、前記の独立したサブチャネルは、ＭＩＭＯチャネルの空間サブチャネルを意味し、ＭＩＭＯチャネルマトリクスの１次元ベクトルに対応する。複数の送受信アンテナにより形成される他の空間サブチャネル（ＭＩＭＯチャネルマトリクスの他の１次元ベクトルに対応する）が適切に利用される場合に、ＭＩＭＯ技術は、システムの周波数スペクトル効率及びデータ伝送速度について改善した性能を提供することができる。
【０００７】
明らかに、ＭＩＭＯ技術を実施し、その優れた性能を実現するいくつかの仮定が存在する。例えば、受信機側が送信データの空間−時間ジョイント検出を開始する前に、全てのサブチャネルの同期手順が実現されていなければならない。その結果、システムの同期について高い要件が存在する。他方、伝送パス及び時間の違いのため、無線チャネルのチャネルパラメータは変化し得る。このことにより、マルチパス時間遅延を含み、同じＭＩＭＯシステムにおける前述のＮＳの独立のサブチャネルのチャネルパラメータが相互に異なることを生じる。前述の空間サブチャネルの信号の同期を実施するために、一般的には、特定の同期系列が特定のセグメントで送信データフォーマットに挿入され、同期系列の数は送信アンテナの数（ＮＴ）に等しくなる。受信機側で各送信アンテナを区別するために、これらの同期系列は、良好な相互相関性能で選択される。
【０００８】
図２は、通常のＭＩＭＯシステムで同期系列を有する伝送フレームの構成を示している。ただし、Ｓ０、．．．、ＳＮ−１は同期系列であり、Ｔｆは伝送フレームの期間である。異なる伝送フレーム（２−０、２−１、．．．、２−ＮＴ−１）がＮＴの送信アンテナにそれぞれ結合され、これらによって送信される。
【０００９】
図３は、通常のＭＩＭＯシステムの同期処理ユニットの機能ブロック図を示している。ＭＩＭＯ受信機側では、各受信アンテナは、全てのＮＴの送信アンテナから信号を受信する。受信アンテナ毎に、受信機は、ＮＴの並列のスライディング相関器（５２（ｉ，０）、５２（０，１）、．．．、５２（０，ＮＴ−１）、ただし、ｉ＝０，１，．．．，ＮＴ−１であり、それぞれ異なる送信アンテナに対応する）を必要とし、式（１）に従って受信した送信信号毎に相関処理を実行する。
【００１０】
【数１】
2008547302.tif 000003
ただし、ｒｎ［ｉ］は、第ｎの受信アンテナにより受信された信号であり、Ｓｍ［ｉ］は、第ｍの送信アンテナに対応する同期系列であり、［・］＊は、共役処理であり、ｉ＝０，．．．，Ｌ−１であり、Ｌは、同期系列の長さであり、Ｒｏｓは、オーバーサンプリングレートであり、ｙｍｎ［ｊ］は、対応するスライディング相関器の出力結果を表し、ｊは、出力系列番号である。相関処理の結果は、対応する電力計算機５４（ＮＴ・ＮＲ）により計算され、計算された電力値がピーク値検出器（ＮＴ・ＮＲ）の所定の閾値とそれぞれ比較される。従って、最大のピーク値を有する相関値に対応するスライディング位置は、対応する同期基準位置である。前記の処理中に、同期系列Ｓｍ［ｉ］の初期の取得を保証するために、並列のスライディング相関処理の持続時間は、少なくとも同期系列の繰り返し期間でなければならない。図３のＭＩＭＯシステムでは、同期系列の繰り返し期間は、伝送フレーム期間Ｔｆである。
【００１１】
複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとにより形成されたＮＳ＝ＮＴ・ＮＲの空間サブチャネルで送信される信号のグループ毎にそれぞれの並列のスライディング相関処理を行った後に、対応するＮＳの相関ピーク値が取得され、ＮＳの相関ピーク値は、受信機側で対応するＮＳの空間サブチャネルの同期時間基準として使用され得る。
【００１２】
通常のＭＩＭＯシステムでの同期処理の前記の説明及び図３に示す機能ブロック図から、ＭＩＭＯシステムで同期を実施するために大量の相関演算が必要になることがわかる。おおまかには、ＮＴの送信アンテナとＮＲの受信アンテナとを備えたＭＩＭＯシステムでは、ＮＳ＝ＮＴ・ＮＲの空間サブチャネルの同期を実現するために必要な計算量は、通常のＳＩＳＯ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｏｕｔ）システムのＮＳ倍である。例えば、ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２１１ａ−１９９９：“Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  （ＭＡＣ）  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  （ＰＨＹ）  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ，  Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  ｉｎ  ｔｈｅ  ５ＧＨｚ  Ｂａｎｄ”を参照すると、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎのＷＬＡＮシステムでは、４×４のＭＩＭＯシステムが採用される。同期系列の長さが１６０チップであり、伝送フレームの繰り返し期間が４０９６フレームであり、オーバーサンプリングレートが４であることを仮定すると、全体の同期手順は、１６０の長さで少なくとも４×４×４０９６×４＝２６２１４４回の相関処理を必要とする。より正確には、全体の同期手順で約４１，９４３，０４０の乗加算（ＭＡＣ）演算が実行されなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このような大量の計算量の要件は、ＭＩＭＯシステムの同期の実施と、そのリアルタイム性能とに課題をもたらす。他方、同期系列を取得するために必要なスライディング相関処理の持続時間は、結果としてシステム同期の速度に影響を及ぼす。明らかに、いくつかの並列処理方法が同期手順を迅速化するために使用可能であるが、対応する対価は、システムの複雑性及びハードウェアコストの増加である。
【００１４】
要約すると、同期手順の間の相関処理量が低減可能であり、異なる送信アンテナからの受信信号の同期手順が簡略化及び迅速化可能であるように、ＭＩＭＯシステムの特性に効率的に適合する同期方法が提供される必要がある。
【００１５】
本発明の１つの目的は、無線通信システム用の送信信号と、同期信号を使用することによりシステム同期を行う方法及び装置とを提供し、同期手順の間の相関処理計算量を低減し、異なる送信アンテナからの受信信号の同期手順を簡略化及び迅速化することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による無線通信システム用の送信信号のグループであり、送信信号は、特定の送信時間をそれぞれ有し、同期系列と少なくとも１つのデータセグメントとを有し、同期系列は、所定の時間オフセットに従って異なる位置で送信データにそれぞれ挿入され、時間軸で相互に重複しない。送信データに挿入される同期系列は、所定の位相オフセットに従って同じ既知の基本同期系列の位相変調を実行することにより取得され、相互に重複せずに同じ送信信号期間に分散され、異なる送信アンテナにより送信される。
【００１７】
本発明による無線通信システムの受信機での同期方法は、既知の基本同期系列を使用することにより、受信信号から抽出された送信信号のグループについて相関処理を実行し、同期系列の想定グループの１つを主同期系列として取得し、主同期系列の相関ピーク値に対応する時点は同期基準点であるステップと、同期基準点と、同期系列のグループと既知の基本同期系列との間の所定の関係とに基づいて、主同期系列の系列番号と、送信信号の特定の時間セグメントに対するその同期位置とを決定するステップと、系列番号と、主同期系列の同期位置と、主同期系列と同期系列のグループのうち他の同期系列との間の所定の関係とに基づいて、それぞれ他の同期系列を取得するステップとを有する。
【００１８】
本発明による無線通信システムの受信機での同期装置は、既知の基本同期系列を使用することにより、受信信号から抽出された送信信号のグループについて相関処理を実行し、同期系列の想定グループの１つを主同期系列として取得し、主同期系列の相関ピーク値に対応する時点は同期基準点である第１の取得手段と、同期基準点と、同期系列のグループと既知の基本同期系列との間の所定の関係とに基づいて、主同期系列の系列番号と、送信信号の特定の時間セグメントに対するその同期位置とを決定する決定手段と、系列番号と、主同期系列の同期位置と、主同期系列と同期系列のグループのうち他の同期系列との間の所定の関係とに基づいて、それぞれ他の同期系列を取得する第２の取得手段とを有する。
【００１９】
送信信号と本発明により提供される同期系列の構成とを使用することにより、受信機側は受信信号の一部を検索しさえすればよく、主同期系列としての役割を果たす同期系列の想定グループの１つが迅速に取得可能になる。これに基づいて、他の送信アンテナからの送信信号の同期位置が推定可能になり、同時に、同期系列と基本同期系列との間の位相オフセットを使用することにより、異なる送信アンテナからの送信信号が効率的に区別可能になる。送信信号の同じ位置に挿入される複数の同期系列を有する通常の方法と比べて、本発明により提供される同期方法は、信号の全期間で異なる送信アンテナから全ての送信信号をそれぞれ取得する同期を実行する必要ない。このため、関係する計算量が低減可能になり、異なる送信アンテナからの送信信号の同期手順が迅速化可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図面を通じて、同じ参照符号は、同様の又は対応する特徴又は機能を示す。
【００２１】
無線通信システム用の同期信号の構成と、同期信号を生成する方法と、同期信号の構成を利用することによる同期処理を実行する方法及び装置とが本発明により提供され、これらについて、図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００２２】
図４は、本発明の実施例によるＭＩＭＯ通信システムの同期系列を有する送信信号の構成を示す概略図を示している。図５は、本発明の実施例によるＭＩＭＯ通信システムの同期系列の位相オフセットの構成を示す概略図を示している。図６及び図７は、送信信号を生成する方法のフローチャートと、送信信号生成装置の機能ブロック図とをそれぞれ示している。
【００２３】
図４に示すように、送信信号のグループにおける各送信信号は、既知の持続時間を有しており、同期系列と少なくとも１つのデータセグメントとを有する。各同期系列は、所定の時間オフセットに従って対応する送信信号の異なる位置にそれぞれ挿入され、時間軸で相互に重複しない。
【００２４】
更に、対応する送信信号の異なる位置に挿入される各同期系列は、所定の位相オフセットに従って既知の基本同期系列の位相変調処理を実行することによりそれぞれ取得され、各同期系列の位相オフセットは相互に異なり、その範囲は［０，２π］である。
【００２５】
前記の送信信号について、数学的表現を参照して以下に更に説明する。
【００２６】
まず、既知の同期系列Ｓは、所定の位相オフセットのグループを使用することによる位相変調を実行され、同期系列のグループ｛Ｓｍ｜ｍ＝０，．．．，ＮＴ−１｝を取得する。ただし、同期系列の数は、送信アンテナの数ＮＴに等しい（ステップＳ１）。同期系列Ｓｍと基本同期系列Ｓとの間の位相オフセット関係は以下のように表現可能である。
【００２７】
【数２】
2008547302.tif 000004
ただし、基本系列Ｓは、ｍ系列、Ｇｏｌｄ系列等のような良好な自己相関性能を備えた特定の系列であり、
（外１）
2008547302.tif 000005
は、所定の位相オフセットであり、
（外２）
2008547302.tif 000006
は、基本同期系列Ｓの初期位相オフセットであり、
（外３）
2008547302.tif 000007
は、以下のように定められる。
【００２８】
【数３】
2008547302.tif 000008
ＮＴ＝４であることを仮定すると、同期系列の数は４であり、基本同期系列に対する各同期系列の位相オフセットは図５に示すようになり、それぞれ、
（外４）
2008547302.tif 000009
である。
【００２９】
次に、同期系列｛Ｓｍ｜ｍ＝０，．．．，ＮＴ−１｝は、所定の時間オフセットに従ってデータストリームの異なる位置にそれぞれ挿入され、ＮＴの送信信号を形成する（ステップＳ２）。図４に示すように、送信信号の繰り返し期間がデータフレーム期間Ｔｆであり、同期系列が均等に時間系列に分散されていることを仮定すると、伝送フレームのフレームヘッドに対して挿入された点の対応する時間オフセットは、以下のように表現可能である。
【００３０】
【数４】
2008547302.tif 000010
ただし、同期系列は同じ伝送フレーム内に分散されており、時間軸で相互に重複しない。
【００３１】
最後に、同期系列を伝達する送信信号は、送信アンテナにそれぞれ結合され、これらによって送信される（ステップＳ３）。この実施例では、ＭＩＭＯシステムの同期系列の構成からの同期系列｛Ｓｍ｜ｍ＝０，．．．，ＮＴ−１｝の数は、ＭＩＭＯシステムの送信アンテナの数ＮＴに等しく、更に、各同期系列は、１つの送信アンテナに対応する。
【００３２】
図４−６を参照して説明した移動通信システムで送信信号を生成する前記の方法は、ソフトウェア、ハードウェア、又はソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで実施され得る。送信信号を生成する前記の方法がハードウェア又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで実施される場合、対応する装置が図７に図示されている。前記の送信信号を生成して送信する装置は、変調手段６２と、構成手段６４と、送信手段６６とを有する。ただし、変調手段６２は、所定の位相オフセットのグループを利用することにより、既知の基本同期系列の位相変調を実行し、同期系列のグループを取得するために使用される（式（２）及び（３）に示す関数を実行する）。構成手段６４は、所定の時間オフセットに従ってデータストリームの異なる位置に同期系列を挿入し、送信信号のグループを形成するために使用される（式（４）に示す関数を実行する）。送信手段６６は、形成された送信信号を対応する送信アンテナにそれぞれ結合し、送信アンテナによりこれらを送信するために使用される。
【００３３】
図８は、本発明の実施例によるＭＩＭＯ通信システムの同期方法のフローチャートを示している。図９は、本発明の実施例によるＭＩＭＯ通信システムの同期系列の相対時間オフセットを示す概略図を示している。本発明により提供される同期方法について、図８及び図９を参照して以下に説明する。
【００３４】
前記の送信信号とこれらの同期系列の構成とを利用することにより、受信機側での同期手順が２段階（システム予備同期手順（ステップＳ１００）及びアンテナ同期手順（ステップＳ２００））に分割可能になる。システム予備同期手順では、受信機側は既知の基本同期系列を利用することにより受信した送信信号の一部を検索（スライディング相関）しさえすればよく、主同期系列としての役目を果たす同期系列の想定グループの１つが迅速に取得可能になる。アンテナ同期手順では、同期位置の基礎としてシステム予備同期手順で取得された主同期系列を利用することにより、また、同期系列と既知の基本同期系列との間の所定の時間オフセット及び位相オフセットを利用することにより、他の送信アンテナからの送信信号における同期系列の想定の同期位置が推定可能になり、異なる送信アンテナからの送信信号が効率的に区別可能になる。
【００３５】
受信機側での同期手順について、図８及び数学的表現を参照して以下に詳細に説明する。
【００３６】
システム予備同期手順では、まず、既知の同期系列Ｓを利用することにより、スライディング相関処理が受信信号について実行され、主同期系列として同期系列のグループのうち１つを取得する（ステップＳ１２）。ただし、主同期系列の相関ピーク値に対応する時点は、主同期時間基準である。受信アンテナの数がＮＲであり、スライディング相関処理が以下の数学的表現として表現可能であると仮定する。
【００３７】
【数５】
2008547302.tif 000011
ただし、ｒｎ［ｉ］は、第ｎの受信アンテナにより受信された信号であり、Ｓ［ｉ］は、既知の基本同期系列であり、［・］＊は、共役処理であり、ｉ＝０，．．．，Ｌ−１であり、Ｌは、同期系列の長さであり、Ｒｏｓは、オーバーサンプリングレートであり、ｙｎ［ｊ］は、対応するスライディング相関器の出力結果を表し、ｊは、出力系列番号である。受信信号の目的の同期系列セグメントのみが考えられる場合、式（５）は以下のように表現可能である。
【００３８】
【数６】
2008547302.tif 000012
ただし、ｄｋ（ｊ）は、他のＮＴ−１のアンテナにより送信されたデータ信号であり、時間軸で第ｎの受信アンテナと重複する。δ（ｊ）は、伝送チャネルにより生成された雑音である。基本同期系列の良好な自己相関性能のため、式（６）のデータ信号は、同期系列と相関関係がなく、従って、対応するデータ及び雑音と基本同期系列との相関出力は無視可能であり、式（６）は以下のように表現可能である。
【００３９】
【数７】
2008547302.tif 000013
式（７）は、受信機側が相関処理のピーク検出を利用することにより、何らかの受信した同期系列を取得することができることを意味する。図４に示す同期系列の特定の構成から、同期系列Ｓｍが
（外５）
2008547302.tif 000014
の期間内に現れなければならないことがわかる。すなわち、同期系列の対応するスライディング相関処理は、主同期系列として同期系列のグループのうち１つを取得するために、せいぜい
（外６）
2008547302.tif 000015
の伝送フレーム期間が続くに過ぎない。しかし、通常の同期方法では、同期系列の取得を保証するために、並列のスライディング相関処理の持続時間は少なくともＴｆでなければならない。従って、本発明により提供される同期方法を利用することにより、取得速度が迅速化され得る。取得速度が迅速化されることを除いて、本発明により提供される方法は、ＮＲの受信アンテナにより受信されたマルチパス信号について並列のスライディング相関処理を実行するために基本同期系列を利用しさえすればよい点に留意すべきである。このことは、スライディング相関を実行する複数の同期系列を利用する通常のＭＩＭＯシステムの同期手順方法と異なるため、本発明により提供される同期手順は、通常の同期方法よりかなり簡単になる。
【００４０】
主同期系列は、位相復調を更に実行し、対応する位相オフセットを取得する（ステップＳ１４）。位相オフセットは、主同期系列の系列番号と、主同期系列に関連する送信アンテナの系列番号とを決定するために利用される（ステップＳ１６）。主同期系列の取得された系列番号と、主同期系列と既知の基本同期系列との間の時間オフセット関係とを利用することにより、受信信号における伝送フレームの開始点に対する主同期系列の時間オフセットｔｍが決定可能になる（ステップＳ１８）。
【００４１】
主同期系列の位相復調は、以下の式に従って取得され得る。
【００４２】
【数８】
2008547302.tif 000016
ただし、Ｒｅ［・］及びＩｍ［・］は、信号の同相成分と直交成分とをそれぞれ表す。受信機側は、以下の式により、主同期系列の系列番号と、主同期系列に関連する送信アンテナの系列番号とを決定することができる。
【００４３】
【数９】
2008547302.tif 000017
ただし、
（外７）
2008547302.tif 000018
は、丸め（ｒｏｕｎｄｉｎｇ）を表す。図５は、送信アンテナの数がＮＴ＝４であり、基本同期系列の初期位相オフセット
（外８）
2008547302.tif 000019
である場合に、位相オフセットと、同期系列の系列番号と、同期系列に関連する送信アンテナの系列番号との間の対応する関係を示す。
【００４４】
チャネル雑音の影響のため、（ステップＳ１４で取得された）主同期系列の実際の変調位相は、（主同期系列の系列番号と、既知の基本同期系列に対するその所定の位相オフセットとに従って取得された）予想される変調位相とずれを有することがある。従って、ずれを利用することにより、主同期系列の相関処理の同期位置は微調整され、同期精度を改善し得る（ステップＳ２０）。ただし、同期の微調整の手順は、基本的に式（５）−（７）で説明した処理と同じであり、違いは、相関ピーク値の基本位置が微調整の手順の間に特定しているという点である。従って、スライディング相関器のスライディング範囲が相応に小さくなり、目的は徐々に精度を追求することになり、これによって、相関ピーク値がその実際の位置にかなり正確に近づき得る。
【００４５】
システム予備同期手順が実現されたという前提条件で、アンテナ同期段階が開始してもよい。すなわち、送信信号の他の同期系列が同期する。
【００４６】
まず、主同期系列の同期位置と、主同期系列と他の同期系列との間の所定の時間オフセット関係とに基づいて、同期系列の同期位置は、これらの系列番号に従って１つずつ推定されてもよい（ステップＳ２２）。取得された主同期系列の系列番号がｍであり、受信信号における伝送フレームの開始点に対する主同期系列の時間オフセットがｔｍであることを仮定して、同期位置を決定する方法について図９を参照して以下に説明する。
【００４７】
主同期系列Ｓｍと他の同期系列Ｓｋとの間の所定の時間オフセット関係に従って、対応する受信信号における同期系列Ｓｋの同期位置（同期時間基準）は、以下の式により決定されてもよい。
【００４８】
【数１０】
2008547302.tif 000020
ただし、ｔｍは、主同期系列の時間基準点であり、ｔｋは、取得される同期系列の時間基準点であり、ｋは、同期系列の系列番号であり、ｋ＝０，１，．．．，ＮＴ−１且つｋ≠ｍである。
【００４９】
図８を参照すると、各同期系列は１つの送信アンテナに対応するため、受信機側は、推定された同期時間基準ｔｋに従って異なるアンテナからの信号を意図的に取得してもよく、
式（５）−（７）に記載のスライディング相関処理を利用することにより、推定された時間基準点で受信信号の同期検出調整を更に実行してもよい。これにより、異なるアンテナからの送信信号の同期系列が取得されてもよい（ステップＳ２４）。
【００５０】
更に、受信機側は、取得された同期系列のそれぞれで式（８）に記載の位相復調処理を更に実行し、同期系列の位相オフセット
（外９）
2008547302.tif 000021
を取得してもよい（ステップＳ２６）。更に、同期系列の取得された位相オフセットと、既知の基本同期系列に対する所定の同期系列の所定の位相オフセット関係により決定された位相オフセットのずれとを利用することにより、同期系列の相関処理の同期位置が微調整及び修正され、対応する同期精度を改善してもよい（ステップＳ２８、ステップＳ２０と同様）。ここで、全ての送信信号の同期手順が実現される。同期系列は送信アンテナに関連するため、送信信号に対応する送信アンテナは、同期手順により決定された同期系列を使用することにより区別されてもよい。
【００５１】
図８を参照して説明した移動通信システムの前記の同期方法は、ソフトウェア、ハードウェア、又はソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで実施され得る。同期方法がハードウェア又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで実施される場合、対応する装置が図１０に図示されている。本発明の同期装置について、図１０を参照して以下に詳細に説明する。
【００５２】
図１０に示す同期装置は、第１の取得手段１１０と、決定手段１２０と、第２の取得手段１３０と、修正手段１４０とを有する。ただし、決定手段１２０は、第１の位相復調手段１２２と、系列番号決定手段１２４と、同期位置決定手段１２６とを更に有する。第２の取得手段１３０は、推定手段１３２と、検出手段１３４とを更に有する。修正手段１４０は、第２の位相復調手段１４４と、計算手段１４２と、調整手段１４６とを更に有する。同期装置は、図１に示すＭＩＭＯ通信システムの概略構成図における複数の同期装置（４１−１、４１−１、．．．、４１−ＮＲ−１）を機能的に置き換えてもよい。すなわち、複数の同期装置が同期装置として結合され、同期系列は取得処理中に相互に協調する。同期装置の動作原理について、図１０を参照して以下に説明する。
【００５３】
まず、第１の取得手段１１０は、既知の基本同期系列を利用することにより、受信信号から抽出された送信信号のグループについてスライディング相関処理を実行し、これにより、主同期系列としての役目を果たすチャネルフェージング後の同期系列の想定グループの１つが取得され得る（式（５）に示す）。同期処理は、相互に重複せずに送信期間に分散されるため、スライディング相関器は、受信信号の一部のスライディング相関を実行しさえすればよい。このため、同期系列の１つがランダムに取得可能になり、その結果、スライディング相関処理の時間及び計算量が低減され得る。
【００５４】
主同期系列が取得された後に、決定手段１２０の第１の位相復調手段１２２は、主同期系列について位相復調を実行し（式（８）に示す）、既知の基本同期系列に対する主同期系列の位相オフセットを決定する。系列番号決定手段１２４は、取得された位相オフセットと、同期系列のグループと基本同期系列との間の所定の位相オフセットとに基づいて、同期系列のグループにおける主同期系列の系列番号と、主同期系列に関連する送信アンテナの系列番号とを決定してもよい（式（９）に示す）。次に、同期位置決定手段１２６は、実際の同期基準点と、主同期系列の取得された系列番号と、同期系列のグループと基本同期系列との間の所定の時間オフセットとに基づいて（式（４）に示す）、対応する送信信号における伝送フレームのフレームヘッドに対する主同期系列の同期位置を決定してもよい。
【００５５】
主同期系列の系列番号と同期位置とが取得された後に、第２の取得手段１３０の推定手段１３２は、主同期系列の取得された系列番号と同期位置とに基づいて、系列番号に従って１つずつ同期系列のグループにおける他の同期系列の対応する想定の同期位置を推定する（式（１０）に示す）。更に、検出手段１３４は、想定の同期位置に基づいて、既知の基本同期系列を利用することにより、受信信号から抽出された送信信号のグループについて相関処理をそれぞれ実行してもよい。これにより、同期系列の対応する同期位置が検出されてもよい。主同期系列の取得とは異なり、これらの同期系列の取得された位置は予め決定されており、ランダムなスライディングが必要ないため、検出手段１３４で実行される相関処理は、非常に小さい範囲内でスライドし、相関ピーク値を取得しさえすればよい。従って、取得効率がかなり改善され得る。
【００５６】
前記の同期装置では、主同期系列又は他の同期系列が取得された後に、修正手段１４０は、同期系列の同期微調整を更に実行し、同期精度を改善してもよい。具体的には、計算手段１４２は、各同期系列の所定の位相オフセットと復調後のその取得された位相オフセットとの間のずれをそれぞれ計算する。ただし、主同期系列の位相オフセットは、第１の位相復調手段１２２により取得され、他の同期系列の位相オフセットは、第２の位相復調手段１４４により取得される。位相のずれを使用することにより、調整手段１４６は、式（５−７）に記載のように相関処理を実行し、各同期系列の同期微調整をそれぞれ実行し、対応する同期位置を最適化する。第１の取得手段１１０と第２の取得手段１３０とで実行された相関処理とは異なり、修正手段１４０では、相関処理は、検出された相関ピーク値に基づき、同期微調整は、徐々に精度を追求する処理に過ぎない。
【００５７】
バースト構成、バーストを生成する方法及び装置、並びに移動通信システムでバースト構成を使用することによりチャネルパラメータを推定する方法及び装置が本発明で開示されたが、これらはセルラ通信システムに使用され得るだけでなく、受信機が送信機に対して移動し、通信が通信バーストの装置を使用することにより実行される無線ＬＡＮ通信システム及び複数の通信システムにも使用され得ることが、当業者にわかる。
【００５８】
送信信号に対して様々な変更が行われてもよく、送信信号、送信信号を送信する方法及び装置、無線通信システムで送信信号を使用することにより同期処理を実行する方法及び装置が本発明で開示されたが、本発明の範囲を逸脱することなく、これらに様々な変更が行われてもよいことが、当業者にわかる。従って、本発明の保護範囲は特許請求の範囲により定められる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１−Ｉ】ＭＩＭＯ通信システムの構成を示す概略図
【図１−ＩＩ】ＭＩＭＯ通信システムの構成を示す概略図
【図２】ＭＩＭＯ通信システムの送信機側での同期系列を有する送信信号の構成を示す概略図
【図３−Ｉ】ＭＩＭＯ通信システムの同期処理ユニットの機能ブロック図
【図３−ＩＩ】ＭＩＭＯ通信システムの同期処理ユニットの機能ブロック図
【図４】本発明の実施例によるＭＩＭＯ通信システムの同期系列を有するフレームの構成を示す概略図
【図５】本発明の実施例によるＭＩＭＯ通信システムの同期系列の位相オフセットの構成を示す概略図
【図６】本発明の実施例によるＭＩＭＯ通信システムの送信信号を生成する方法のフローチャート
【図７】本発明の実施例によるＭＩＭＯ通信システムの送信信号生成装置の機能ブロック図
【図８−Ｉ】本発明の実施例によるＭＩＭＯ通信システムの同期方法のフローチャート
【図８−ＩＩ】本発明の実施例によるＭＩＭＯ通信システムの同期方法のフローチャート
【図９】本発明の実施例によるＭＩＭＯ通信システムの同期系列の相対時間オフセットを示す概略図
【図１０】本発明の実施例によるＭＩＭＯ通信システムの同期装置を示す概略図
【図１−Ｉ】
2008547302.tif 000022
【図１−ＩＩ】
2008547302.tif 000023
【図２】
2008547302.tif 000024
【図３−Ｉ】
2008547302.tif 000025
【図３−ＩＩ】
2008547302.tif 000026
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−Ｉ】
2008547302.tif 000031
【図８−ＩＩ】
2008547302.tif 000032
【図９】
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【図１０】
2008547302.tif 000034
【国際調査報告】
2008547302.tif 000035
2008547302.tif 000036