(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接スペクトル拡散受信機においてスロット・タイミングを捕捉し、かつ、局部発振器の周波数オフセットを補正するタイミング捕捉・オフセット補正方法であって、
受信データと局部的に格納した同期符号とについて、少なくとも２つの異なる相関を求める第１のステップと、
前記相関の結果を比較し、該比較に基づいて前記相関のいずれが最強の相関ピークを与えるかを判定する第２のステップと、
前記最強の相関ピークに対応するタイムシグナルを格納する第３のステップと、
前記タイムシグナルから、前記局部発振器に適用するオフセットを推定する第４のステップと、
前記推定したオフセットを前記局部発振器に適用する第５のステップとを有すると共に、
前記第１のステップでは、２つの連続した異なる相関を求め、前記第２のステップでは、前記２つの連続した異なる相関を比較し、該比較の結果、第１の相関よりも第２の相関の方が強いピークを与えることを示すときは、前記第１のステップでは、少なくとも１つのさらなる相関を実行することを特徴とするタイミング捕捉・オフセット補正方法。
【請求項２】
直接スペクトル拡散受信機においてスロット・タイミングを捕捉し、かつ、局部発振器の周波数オフセットを補正するタイミング捕捉・オフセット補正方法であって、
受信データと局部的に格納した同期符号とについて、少なくとも２つの異なる相関を求める第１のステップと、
前記相関の結果を比較し、該比較に基づいて前記相関のいずれが最強の相関ピークを与えるかを判定する第２のステップと、
前記最強の相関ピークに対応するタイムシグナルを格納する第３のステップと、
前記タイムシグナルから、前記局部発振器に適用するオフセットを推定する第４のステップと、
前記推定したオフセットを前記局部発振器に適用する第５のステップとを有すると共に、
前記相関ピークの1つは、前記局部的に格納した同期符号の全体と前記受信データとの相関から生成される全相関、及び、前記局部的に格納した同期符号の部分と前記受信データとの相関から得られる部分相関の和から得られることを特徴とするタイミング捕捉・オフセット補正方法。
【請求項３】
前記相関の1つは、前記局部的に格納した同期符号の全体と前記受信データとの全相関から生成されることを特徴とする請求項１又は２記載のタイミング捕捉・オフセット補正方法。
【請求項４】
前記相関ピークの1つは、前記局部的に格納した同期符号の部分と前記受信データとの複数の部分相関の和から得られることを特徴とする請求項１又は２記載のタイミング捕捉・オフセット補正方法。
【請求項５】
直接スペクトル拡散受信機においてスロット・タイミングを捕捉し、かつ、局部発振器の周波数オフセットを補正するタイミング捕捉・オフセット補正装置であって、
受信データと局部的に格納した同期符号とについて、少なくとも２つの異なる相関を求める第１の手段と、
前記相関の結果を比較し、該比較に基づいて前記相関のいずれが最強の相関ピークを与えるかを判定する第２の手段と、
前記最強の相関ピークに対応するタイムシグナルを格納する第３の手段と、
前記タイムシグナルから、前記局部発振器に適用するオフセットを推定する第４の手段と、
前記推定したオフセットを前記局部発振器に適用する第５の手段とを有すると共に、
前記第１の手段は、２つの連続した異なる相関を求め、前記第２の手段は、前記２つの連続した異なる相関を比較し、該比較の結果、第１の相関よりも第２の相関の方が強いピークを与えることを示すときは、前記第１の手段は、少なくとも１つのさらなる相関を実行することを特徴とするタイミング捕捉・オフセット補正装置。
【請求項６】
直接スペクトル拡散受信機においてスロット・タイミングを捕捉し、かつ、局部発振器の周波数オフセットを補正するタイミング捕捉・オフセット補正装置であって、
受信データと局部的に格納した同期符号とについて、少なくとも２つの異なる相関を求める第１の手段と、
前記相関の結果を比較し、該比較に基づいて前記相関のいずれが最強の相関ピークを与えるかを判定する第２の手段と、
前記最強の相関ピークに対応するタイムシグナルを格納する第３の手段と、
前記タイムシグナルから、前記局部発振器に適用するオフセットを推定する第４の手段と、
前記推定したオフセットを前記局部発振器に適用する第５の手段とを有すると共に、
前記相関ピークの１つは、前記局部的に格納した同期符号の全体と前記受信データとの相関から生成される全相関、及び、前記局部的に格納した同期符号の部分と前記受信データとの複数の相関の和から得られる部分相関の和から得られることを特徴とするタイミング捕捉・オフセット補正装置。
【請求項７】
前記相関の１つは、前記局部的に格納した同期符号全体と前記受信データとの全相関から生成されることを特徴とする請求項５又は６記載のタイミング捕捉・オフセット補正装置。
【請求項８】
前記相関ピークの１つは、前記局部的に格納した同期符号の部分と前記受信データとの複数の部分相関の和から得られることを特徴とする請求項５又は６記載のタイミング捕捉・オフセット補正装置。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか一に記載のタイミング捕捉・オフセット補正装置を備えることを特徴とする電話機。
【請求項１０】
請求項５乃至８のいずれか一に記載のタイミング捕捉・オフセット補正装置を備えることを特徴とする携帯電話機。
【請求項１１】
請求項１乃至４のいずれか一に記載のタイミング捕捉・オフセット補正方法によりスロット・タイミングを捕捉し、かつ、局部発振器の周波数オフセットを補正することを特徴とする電話機。
【請求項１２】
請求項１乃至４のいずれか一に記載のタイミング捕捉・オフセット補正方法によりスロット・タイミングを捕捉し、かつ、局部発振器の周波数オフセットを補正することを特徴とする携帯電話機。
【請求項１３】
直接スペクトル拡散受信機においてスロット・タイミングを捕捉し、かつ、局部発振器の周波数オフセットを補正する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
受信データと局部的に格納した同期符号とについて、少なくとも２つの異なる相関を求める第１の処理と、
前記相関の結果を比較し、該比較に基づいて前記相関のいずれが最強の相関ピークを与えるかを判定する第２の処理と、
前記最強の相関ピークに対応するタイムシグナルを格納する第３の処理と、
前記タイムシグナルから、前記局部発振器に適用するオフセットを推定する第４の処理と、
前記推定したオフセットを前記局部発振器に適用する第５の処理とをコンピュータに実行させると共に、
前記第１の処理では、２つの連続した異なる相関を求め、前記第２の処理では、前記２つの連続した異なる相関を比較し、該比較の結果、第１の相関よりも第２の相関の方が強いピークを与えることを示すときは、前記第１の処理では、少なくとも１つのさらなる相関を求めることをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直接スペクトル拡散通信（ＤＳＳ）システムにおいてスロット・タイミングを捕捉し、周波数オフセットの補正を行うタイミング捕捉・オフセット補正方法及び装置に係り、特に、現在提案されている世界移動通信システム（ＵＭＴＳ）のような広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）ネットワークに適用できるスロット・タイミング捕捉、及びオフセット補正を行うタイミング捕捉・オフセット補正方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラ通信システムでは、ネットワーク基地局からの送信タイミングや周波数の精度は、極めて安定した、高精度の基準発振器に依存する。ＵＭＴＳ(Universal Mobile Telecommunication System)のようなシステムや他の移動電話システムには、一定数の、相対的に少ない数のネットワーク基地局があるため、基準発振器及びネットワーク基地局も相対的に高価となり、高精度のものとなる。例えば、標準的な精度は０．０５ｐｐｍであり、さらに高精度な発振器も使用できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般的に、かかるシステムには、ネットワーク基地局と通信を行う、さらに多くの移動局が存在する。ＵＭＴＳのようなシステムにおける移動電話機は、競争可能な市場価格で販売することを余儀なくされることで、コストを最小限にする必要がある。従って、通常、移動局の基準発振器には、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）といった低価格の基準発振器が選ばれる。これら低価格の基準発振器の周波数精度は、相対的に低く、例えば、５ｐｐｍである。
【０００４】
移動局の発振器は、より高精度の基準発振器を持つ基地局で使用できるものよりも、その精度が低いため、基地局の送信と、ダウン・コンバージョンに使用する、局部的に生成されたキャリア周波数との間における同期に重大な問題が発生しうる。
【０００５】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、周波数オフセットを補正して局部発振器における誤差を少なくするタイミング捕捉・オフセット補正方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明の第１の構成は、直接スペクトル拡散受信機においてスロット・タイミングを捕捉し、かつ、局部発振器の周波数オフセットを補正するタイミング捕捉・オフセット補正方法に係り、受信データと局部的に格納した同期符号とについて、少なくとも２つの異なる相関を求める第１のステップと、上記相関の結果を比較し、該比較に基づいて上記相関のいずれが最強の相関ピークを与えるかを判定する第２のステップと、上記最強の相関ピークに対応するタイムシグナルを格納する第３のステップと、上記タイムシグナルから、上記局部発振器に適用するオフセットを推定する第４のステップと、上記推定したオフセットを上記局部発振器に適用する第５のステップとを有すると共に、上記第１のステップでは、２つの連続した異なる相関を求め、上記第２のステップでは、上記２つの連続した異なる相関を比較し、該比較の結果、第１の相関よりも第２の相関の方が強いピークを与えることを示すときは、上記第１のステップでは、少なくとも１つのさらなる相関を実行することを特徴としている。
【０００７】
この発明の第２の構成は、直接スペクトル拡散受信機においてスロット・タイミングを捕捉し、かつ、局部発振器の周波数オフセットを補正するタイミング捕捉・オフセット補正方法に係り、受信データと局部的に格納した同期符号とについて、少なくとも２つの異なる相関を求める第１のステップと、上記相関の結果を比較し、該比較に基づいて上記相関のいずれが最強の相関ピークを与えるかを判定する第２のステップと、上記最強の相関ピークに対応するタイムシグナルを格納する第３のステップと、上記タイムシグナルから、上記局部発振器に適用するオフセットを推定する第４のステップと、上記推定したオフセットを上記局部発振器に適用する第５のステップとを有すると共に、上記相関ピークの1つは、上記局部的に格納した同期符号の全体と上記受信データとの相関から生成される全相関、及び、上記局部的に格納した同期符号の部分と上記受信データとの相関から得られる部分相関の和から得られることを特徴としている。
【０００８】
この発明の第３の構成は、直接スペクトル拡散受信機においてスロット・タイミングを捕捉し、かつ、局部発振器の周波数オフセットを補正するタイミング捕捉・オフセット補正装置に係り、受信データと局部的に格納した同期符号とについて、少なくとも２つの異なる相関を求める第１の手段と、上記相関の結果を比較し、該比較に基づいて上記相関のいずれが最強の相関ピークを与えるかを判定する第２の手段と、上記最強の相関ピークに対応するタイムシグナルを格納する第３の手段と、上記タイムシグナルから、上記局部発振器に適用するオフセットを推定する第４の手段と、上記推定したオフセットを上記局部発振器に適用する第５の手段とを有すると共に、上記第１の手段は、２つの連続した異なる相関を求め、上記第２の手段は、上記２つの連続した異なる相関を比較し、該比較の結果、第１の相関よりも第２の相関の方が強いピークを与えることを示すときは、上記第１の手段は、少なくとも１つのさらなる相関を実行することを特徴としている。
【０００９】
また、この発明の第４の構成は、直接スペクトル拡散受信機においてスロット・タイミングを捕捉し、かつ、局部発振器の周波数オフセットを補正するタイミング捕捉・オフセット補正装置に係り、受信データと局部的に格納した同期符号とについて、少なくとも２つの異なる相関を求める第１の手段と、上記相関の結果を比較し、該比較に基づいて上記相関のいずれが最強の相関ピークを与えるかを判定する第２の手段と、上記最強の相関ピークに対応するタイムシグナルを格納する第３の手段と、上記タイムシグナルから、上記局部発振器に適用するオフセットを推定する第４の手段と、上記推定したオフセットを上記局部発振器に適用する第５の手段とを有すると共に、上記相関ピークの１つは、上記局部的に格納した同期符号の全体と上記受信データとの相関から生成される全相関、及び、上記局部的に格納した同期符号の部分と上記受信データとの複数の相関の和から得られる部分相関の和から得られることを特徴としている。
【００１０】
この発明の第５の構成は、直接スペクトル拡散受信機においてスロット・タイミングを捕捉し、かつ、局部発振器の周波数オフセットを補正する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムに係り、受信データと局部的に格納した同期符号とについて、少なくとも２つの異なる相関を求める第１の処理と、上記相関の結果を比較し、該比較に基づいて上記相関のいずれが最強の相関ピークを与えるかを判定する第２の処理と、上記最強の相関ピークに対応するタイムシグナルを格納する第３の処理と、上記タイムシグナルから、上記局部発振器に適用するオフセットを推定する第４の処理と、上記推定したオフセットを上記局部発振器に適用する第５の処理とをコンピュータに実行させると共に、上記第１の処理では、２つの連続した異なる相関を求め、上記第２の処理では、上記２つの連続した異なる相関を比較し、該比較の結果、第１の相関よりも第２の相関の方が強いピークを与えることを示すときは、上記第１の処理では、少なくとも１つのさらなる相関を求めることをコンピュータに実行させることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の一実施の形態について説明する。この発明の実施の形態が提供する、上記課題の解決方法については、ＵＭＴＳを参照して説明する。しかし、この発明は、ＵＭＴＳという送信基準に限定されるものではなく、いかなる広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ:Wideband Code Division Multiple Access）システムにも適用できる。
【００１５】
最初にＵＭＴＳについて、その概略を説明する。ＵＭＴＳでは、移動局と信号を送受信する基地局は、非同期である。基地局からの送信は、それらを受信する移動局によって、局部的に同期がとられている必要がある。これは、移動ユニットに電源が投入される際に、最初のセル検索において実行される。
【００１６】
ＵＭＴＳの送信信号は、連続するフレームで構成される。また、受信信号は複数の連続するスロットのデータからなり、そのデータの少なくとも１つが同期データからなる。各フレームは、例えば、１５個のスロットを有し、その各々に、使用されるデータ速度で情報が格納されている。各スロットは、複数のシンボルを含んでおり、各シンボルは、２ビットで構成されている。これらの２ビットを使うことで、４位相偏移変調を使用した４つの状態を送信できる。従って、１０個のシンボル・スロットは、２０ビットで構成される。
【００１７】
基地局からの送信は、スロットの境界に位置を合わせた同期チャネル（ＳＣＨ:synchronization channel）と、一次共通制御物理チャネル（ＰＣＣＰＣＨ:primary common control physical channel）を含んでいる。これらのチャネルには、１０個のシンボル・スロットがある。同期チャネルは、図２に示すように、一次同期符号（ＰＳＣ:primary synchronization channel）と二次同期符号（ＳＳＣ:secondary synchronization channel）で構成される。これらは、最初のセル検索で使用される。
【００１８】
移動局による最初のセル検索は、３つのステップで実行される。これらの内、最初のステップは、基地局の送信にスロット同期して、移動局の受信機において最強の信号を与えることである。図１は、基地局の同報送信部１、送信チャネル２、移動局の受信部３を概略的に示している。この例では、２つの基地局（ＢＴＳ１，ＢＴＳ２）からの送信を示している。
【００１９】
基地局の送信は、互いに同期しておらず、上述したスロットとシンボルからなるフレームが送信される。スロットとシンボルに対する時間間隔は一定である。図１において、ＢＴＳ２からの送信に対するスロットの開始が、ＢＴＳ１からの送信に対するスロットの開始よりも、任意の時間ｔだけ遅れている。
【００２０】
基地局ＢＴＳ１，ＢＴＳ２から受信部３への送信は、チャネル２の影響を受ける。ＢＴＳ２からの送信は、３パス（マルチパス）チャネルを通して受信され、ＢＴＳ１の送信は、２パス・チャネルを通して受信されるようになっている。チャネル２があることで、ＢＴＳ１及びＢＴＳ２から受信部３へ信号が渡され、そこで加算される。受信部に格納された予想される一次同期符号を使用して、移動局の受信部が行う受信信号についての相関は、複数の相関ピークを与える。検出される最大のピークは、受信部が同期しているネットワークの基地局に対応する。
【００２１】
相関は、１つのスロットに対して行われ、その結果は、バッファに保持される。そして、複数のスロットについての結果が加算される。ノイズや干渉を削減して、何らかの検出があれば、相関がピークになる。
【００２２】
最初のセル検索の第２のステップで、フレーム同期を確立して、ステップ１で見つけた基地局の符号グループを識別する。最初のセル検索の第３のステップでは、見つけた基地局に割り振られたスクランブル符号を識別する。これら第２、第３のステップの詳細は、本発明に関係しないため、ここでは、詳細に述べないが、当業者には明らかである。
【００２３】
移動局の受信部におけるダウン・コンバージョンでは、受信信号がダウン・コンバートされる正確な周波数は、送信側における周波数と全く同じではない。これは、局部発振器の不正確さからくるもので、このことは、上述したように、その発振器のコストが、基地局で使用しているものより低価格であることに起因している。周波数オフセットがあれば、相関ピークの高さは、減少する。また、そのオフセットが著しければ、相関ピークはノイズと干渉に埋もれてしまい、スロットの境界に同期できなくなる。
【００２４】
局部発振器の誤差は、この周波数オフセットの一つの原因であり、この発明の好適な実施の形態は、これを補正することを目的とする。この発明の好適な実施の形態は、直接スペクトル拡散通信の受信機での初期セル検索の期間において、周波数オフセットを補正する方法及び装置を提供する。これは、受信データと受信機に格納された同期符号との相関をとり、第１の相関結果に従った周波数オフセットの推定、及び補正に続いて、第２の相関結果を生成することで実現される。第２の相関信号が第１の相関信号よりも低下していれば、相関期間を変え、周波数オフセットの補正を停止して、そのプロセスを繰り返す。そうでなければ、最初の周波数オフセットの補正が維持される。
【００２５】
ここで説明する、この発明の実施の形態は、ＵＭＴＳネットワーク内で周波数分割多重（ＦＤＤ）モードで動作する移動局において実行される初期セル検索に適用できる。ＵＭＴＳのセル検索性能は、キャリア周波数とサンプリング周波数のオフセットによって低下する。実際は、キャリア周波数とサンプリング周波数の両方とも、基準発振器（通常は、ＶＣＸＯ）の周波数より得られる。キャリア周波数（ｆｃ）とサンプリング・クロック周波数（ｆｓｍｐ）は、それぞれ式（１）,（２）で表される。これらの式における項ｋ１，ｋ２は定数であり、ｆｘは、移動局の基準発振器より供給される基準周波数である。
【００２６】
ｆｃ＝ｋ１×ｆｘ              ・・・・・・・・・（１）
ｆｓｍｐ＝ｋ２×ｆｘ          ・・・・・・・・・（２）
【００２７】
式（１）,（２）は、水晶発振器で生成された基準周波数の誤差が、キャリア周波数とサンプリング周波数の誤差に転換される様子を示している。ｐｐｍ（parts per million）で表現すると、同じ誤差が、３つの周波数ｆｘ，ｆｃ，ｆｓｍｐ各々に適用される。例えば、所望のキャリア周波数２ＧＨｚと、サンプリング・クロック周波数１５．３６ＭＨｚに対して、（ｆｘにおける）１ｐｐｍの誤差は、キャリア周波数において２ＫＨｚのオフセットに相当し、サンプリング・クロック周波数における１５．３６Ｈｚのオフセットに相当する。
【００２８】
広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）のセル検索に関し、キャリア周波数のオフセットにより、受信複合信号の連続した位相変異が起こる。サンプリング・クロック周波数のオフセットによって、極めて重要なシステム・タイミングの誤検出が生じる。サンプリング・クロック周波数におけるオフセットの影響はどれも、多数のスロットの信号を処理した後にのみ判明する。
【００２９】
キャリア周波数のオフセットがもたらす位相回転によって、信号パワー対ノイズ＋干渉パワーの受信比が減少し、結果として、タイミングの誤検出となる確率が高くなる。よって、キャリア周波数とサンプリング・クロック周波数双方のオフセットにより、ＵＭＴＳのセル検索プロセスの全３ステップに性能低下が生じる。
【００３０】
周波数の誤差で生じるセル検索性能の損失は、セル検索プロセスの第１のステップの間において、はっきりと認められる。サンプリング・クロックのオフセットによって、スロット境界の検出に誤りが生じる。つまり、誤った場所でスロット境界の位置合わせが行われる。スロット境界の位置誤りが１チップ期間よりも大きければ、残りのセル検索ステップで得られる結果にも誤りが発生する。しかし、実際の周波数の誤差に対して、サンプリング・クロックの誤差による１チップのずれは、長い時間間隔で観測される。
【００３１】
従って、サンプリング・クロックの誤差は、キャリア周波数のオフセットに比べて、さほど重要ではない。キャリア周波数におけるオフセットの影響は直ちに判定できるため、これらの影響を測定し、それらを利用して基準周波数を補正できる。基準周波数の誤差が小さくなれば、キャリア周波数とサンプリング・クロック周波数両方のオフセットもまた小さくなる。
【００３２】
ここに示す方法は、ダウン・コンバージョンに使用する局部発振器の周波数の誤差によって、ダウン・コンバージョンにおいて受信一次同期符号に与えられた、差動位相オフセットに基づいている。その結果としての位相オフセットの測定を使用して、基準発振器の周波数を補正する。基地局によって送信される複合ベースバンド信号は、以下の式で表現できる。
【００３３】
【数１】
0004701572.tif 000002
【００３４】
ここで、Ａ（ｔ），θ（ｔ）は、それぞれ、その信号の大きさ、及び位相である。また、送信信号は、フェージング・パスを介して受信された場合、以下のように表現できる。
【００３５】
【数２】
0004701572.tif 000003
【００３６】
ここで、Δωは、ラジアン毎秒で表されるキャリア周波数のオフセットであり、φ（ｔ）は、ドップラー偏移によるランダム位相（ラジアン毎秒）、そして、σ（ｔ）は、ノイズと干渉によるランダム位相である。信号エンベロープのばらつきは、β（ｔ）で表される。
【００３７】
ＵＭＴＳセル検索の第１のステップにおいて、受信信号の同相（Ｉ）成分、及び直交（Ｑ）成分は、一次同期符号と相関がとられる。局部一次同期符号が、受信したＰＣＣＰＣＨ＋ＳＣＨタイムスロットの最初のシンボル（すなわち、スロット境界）と位置が合っている場合、送信信号は、以下の式で表される。なお、ここで、Ｍは定数である。
【００３８】
【数３】
0004701572.tif 000004
【００３９】
対応する受信信号と、受信部に格納された局部一次同期符号との相関は、式（５）で示される。なお、Ｔは相関期間である。
【００４０】
【数４】
0004701572.tif 000005
【００４１】
上記の式（５）は、スロット境界における局部一次同期符号と受信信号との相関を表している。局部一次同期符号が既知の信号であるため、キャリア周波数のオフセットは、受信した一次同期符号の位相の変化を測定することで推定できる。ドップラーとノイズ＋干渉による信号成分の影響を以下に説明し、簡単のため、これらの影響を式（５）から除くと、式（５）は、次のように変形できる。
【００４２】
【数５】
0004701572.tif 000006
【００４３】
そこで、相関のピークは、上記の積分の累乗を求めると分かる。受信ＰＳＣや局部的に生成されたＰＣＳの位置が揃っている場合、Ｍ２＝１と置けるので、以下の関係式が相関パワーを表している。
【００４４】
【数６】
0004701572.tif 000007
【００４５】
図３に描かれたグラフは、式（７）から導出されたもので、相関パワーに対する、１ＰＳＣ（ＵＭＴＳのＦＤＤモードにおける２５６チップ）、及び１／２ＰＳＣの相関期間におけるキャリア周波数オフセット（ｐｐｍ）の値を示している。この曲線からは、全同期符号（１ＰＳＣ）の相関期間が、０周辺の小さい周波数誤差に対して大きな相関ピークをもたらす、ということが分かる。また、１／２の同期符号（１／２ＰＳＣ）の相関期間（Ｔ）についてのｓｉｎ（ｘ）／ｘ動作によって、小さいキャリア周波数誤差に対する相関ピーク値が小さくなる。しかし、周波数誤差が増えたときの１／２ＰＳＣ相関ピーク値の減少は、１ＰＳＣ相関の場合のそれよりも非常に少ない。
【００４６】
例えば、Ｔ＝１ＰＳＣの場合の相関ピークは、公称キャリア周波数２ＧＨｚに対する周波数誤差が７．５ｐｐｍ、チップ速度が３．８４Ｍｃｐｓ、相関期間が２５６チップに対して、０に減る。これらの条件に対して、Ｔ＝１／２ＰＳＣに対応する相関ピークは、著しく大きな値となる。図３に示すように、周波数オフセットが大きくなって相関パワーが減少すると、ノイズと干渉とから相関ピークを識別することが妨げられる。これらの条件下では、セル検索が有効なものとならない。
【００４７】
そこで、部分相関を行うことにより、全相関が何らパワーを発しなかったポイントで信号パワーが生成されることが分かる。これは、局部発振器の周波数オフセットが大きい場合に有効である。しかし、部分相関がＰＳＣの小さすぎる部分に対して行われると、そのパワーレベルは、全ノイズレベル以下に下がる。さらには、非常に短い相関期間に対して、ＰＳＣの自己相関特性の損失が顕著になる。
【００４８】
送信チャネルのコヒーレント時間よりも十分に短い部分相関期間を使用して、差動位相値を確実に得ることで、差動位相へのドップラーの影響が最小になる。（なお、コヒーレント時間とは、減衰信号サンプル間に高い相関の度合い（類似度）がある期間のことで、ドップラー周波数偏移の逆数を求めることによって近似できる。）移動局が毎時５００ｋｍで動いており、３ＧＰＰ標準の最大速度にあり、公称キャリア周波数が２ＧＨｚの場合、ドップラー周波数は、９２５Ｈｚ相当になり、対応するコヒーレント時間は、１ミリ秒相当になる。上述した差動位相値の評価には、６７マイクロ秒長相当の１シンボルを使う。これは、コヒーレント時間が最悪の場合でも十分である。このことは、統計的に、ドップラーによる相関位相のばらつきは、小さく見積もれることを意味している。この特性の結果、差動位相値は、ドップラーによってひどく影響されることはない。
【００４９】
しかし、周波数オフセットの推定方法が、チャネルの統計的特性に依存するので、複数のスロットに渡る周波数オフセットの推定に対する一連の値を見つけることで、キャリア周波数のオフセットを良好に推定できる。その後に平均をとって、ドップラーに起因する差動位相について起こり得るランダムなばらつきを減らす。
【００５０】
受信機が動いているとき、それに伴なうドップラー偏移は、しばしば、相関ピークの増幅をもたらすことがあり、それによって、大きな周波数オフセットが存在する場合には、増幅されたピークを検出する確率が高くなる。しかし、例えば、７．５ｐｐｍといった大きな周波数オフセット値があっても、上記のような増幅によって性能が改善されるわけではない。また、受信機が停止していて、ドップラーがないときには、セル検索プロセスは、この増幅の恩恵を受けることができない。このような状況では、１／２ＰＳＣ相関の特性を使用することが有利に働く。
【００５１】
大きな周波数オフセットが存在する場合、ＰＳＣに渡って全相関を使用するのではなく、例えば、以下の式（８）に示すように、相関を複数の短い部分相関に分ける。
【００５２】
【数７】
0004701572.tif 000008
【００５３】
これら部分相関のパワーの和（すなわち、｜Ｃ１｜２＋｜Ｃ２｜２＋…＋｜ＣＮ｜２）を使用して決定変数を形成し、それに従って、スロット境界の位置を決定する。
【００５４】
図４〜図１２を参照して、全相関又は部分相関を使用して得た相関ピークを比較する。具体的には、図４は、周波数オフセットがないときの全相関の結果を示し、図５は、周波数オフセットがないときの２つの部分相関の和を示し、図６は、周波数オフセットが５ｐｐｍのときの全相関の結果であり、図７は、周波数オフセットが５ｐｐｍのときの２つの部分相関の和である。また、図８は、周波数オフセットが７．５ｐｐｍのときの全相関の結果であり、図９は、周波数オフセットが７．５ｐｐｍのときの２つの部分相関の和を示している。さらに、図１０は、周波数誤差がないときの全相関及び部分相関の和であり、図１１は、周波数オフセットが５ｐｐｍのときの全相関及び部分相関の和、そして、図１２は、周波数オフセットが７．５ｐｐｍのときの全相関及び部分相関の和を示している。
【００５５】
図４〜図１２は、停止している受信機に対してプロットしたものである。キャリア周波数の誤差が大きく、信号対ノイズ＋干渉比が小さい場合、受信機が停止しているときのスロット境界の検知確率は低くなる。部分相関の使用により、キャリア周波数の誤差範囲に対して、全相関で得られるよりも大きなピークが与えられることが分かる。一連の部分相関から導き出されるピークの大きさは、周波数オフセットが０のときの全相関で得られるピークほど大きくない。
【００５６】
ＰＳＣのピークの位置は決まっていて、ノイズや干渉から生じるピークは不定であるため、全相関及び部分相関の結果を加算することで、スロット境界において大きなＰＳＣピークが得られる。
【００５７】
図１３は、この発明を具体化する方法及び装置の動作を示すフローチャートである。ダウン・コンバートされた受信データ・ストリームのブロックは、ステップＳ１において、最初の相関として、局部的に格納されたＰＳＣと相関がとられる。この最初の相関は全相関である。すなわち、スロット内の受信したＰＳＣ＋ＰＣＣＰＣＨデータと、局部的に格納されたＰＳＣ全体との相関がとられる。ここでの相関信号は、複数のスロットに渡る連続した相関の平均として得られる。ステップＳ２で、最大の相関ピークのパワーを見つけ、基準（Ｒｅｆ）として格納する。そして、このピークの対応位置は、ステップＳ３において、スロット境界の最初の推定として格納される。
【００５８】
その後、ステップＳ４では、部分相関を使って、受信したデータ・ブロックと局部ＰＳＣとの相関をとる。その結果としての最大ピークを、ステップＳ５において見つけ、ステップＳ６で、そのパワーを基準Ｒｅｆと比較する。このパワーがＲｅｆよりも大きければ、ステップＳ７で、Ｒｅｆをそのパワーで置き換える。そして、ステップＳ８において、スロット境界を新たなピーク位置で置換する。続いて、ステップＳ９が駆動される。なお、新たなピークがＲｅｆよりも大きくなければ、直接、ステップＳ９に入る。
【００５９】
ステップＳ９では、全相関及び部分相関の結果が加算される。その結果の最大ピークがステップＳ１０で見つけられ、ステップＳ１１において、新たなピークのパワーとＲｅｆとが比較される。この新たなピークがＲｅｆよりも大きければ、ステップＳ１２で、Ｒｅｆが新たなピークのパワーで上書きされる。そして、ステップＳ１３において、スロット位置が新たなピーク位置で置き換えられる。その後、ステップＳ１４で、スロット境界情報を使用する。なお、新たなピークがＲｅｆよりも小さければ、直接、ステップＳ１４が駆動される。
【００６０】
ステップＳ１４において、本願出願と同時係続出願であるＧＢ ０００３８５９．６に説明した周波数オフセットの推定技術に従い、あるいは、当業者には明かな他の公知技術を使用して、キャリア周波数のオフセットを推定する。ステップＳ１５では、周波数オフセットの推定を使用して、入力データ・ブロックを回転する。このオフセット推定の妥当性は、回転結果と局部ＰＳＣとの相関をとることで考査できる（ステップＳ１６）。結果として得られたピークが、Ｒｅｆよりも大きいことが判明した場合、ステップＳ２０において、セル検索プロセスの第２のステップに入る。そうでなければ、ステップＳ２０に移行する前に、ステップＳ１９において、オフセット推定による回転を解除する。
【００６１】
図１４は、補償推定に対する代替的なブロック・ダイヤグラム（フローチャート）を示している。同図において、ブロック２２で、捕捉データ２０を使用して、全相関によるスロット・タイミングを決定する。これは、図１３に示すように、最大相関ピークを格納し、その位置をスロット境界の最初の推定とみなして行う。基準は、ブロック２４において格納される。そして、ブロック２６で、推定したスロット境界の位置より、キャリア・オフセット推定を行い、ブロック２８において、それを捕捉データ・ブロックに適用する。ブロック３０では、最大相関ピークの大きさに改善があったかどうかをチェックする。改善があれば（図１４の「成功」）、ブロック３２において、基準発振器にその補償を適用する。ブロック２８における補償の適用によって、相関のピークが低くなったならば（図１４の失敗）、ブロック３４において、捕捉データから補償を除去し、ブロック３６で、部分相関を使ってスロット・タイミングを決定する。
【００６２】
ブロック３８では、キャリア・オフセットを推定し、ブロック４０で、捕捉したデータ・ブロックに補償を適用し、ブロック４２において、以前のように改善をチェックする。改善があれば、ブロック３２において、基準発振器に対して補償を適用する。しかし、何ら改善がなければ、捕捉データから補償を除去し（ブロック４４）、ブロック４６において、ブロック２２からの全相関、及びブロック３６からの部分相関を使用して、２つの相関の和によってスロット・タイミングを決定する。
【００６３】
ブロック４８で、再び、キャリア・オフセットを推定し、ブロック５０において、捕捉データ・ブロックに補償を適用して、ブロック５２で、改善をチェックする。改善があれば、ブロック３２において、再び、基準発振器に補償を適用する。しかし、改善がなければ、補償を適用しない。
【００６４】
図１５は、上記の全要素がどのように移動受信機に組み込まれているかを概略的に示している。同図において、ダウン・コンバータ５４によって、受信ＲＦ／ＩＦ信号がベースバンド信号に変換される。ダウン・コンバータのキャリア周波数は、基準発振器５６から与えられるが、その発振器の出力は、乗算器５８において定数Ｋ１で乗じた信号である。
【００６５】
ダウン・コンバータ５４の出力は、ベースバンド・データである。サンプリング・ユニット６０にはサンプリング・クロックが印加され、このユニットは、ベースバンド・データを受信する。このサンプリング・クロックｆｓｍｐは、乗算器６２において、基準発振器５６の出力に定数Ｋ２で乗じて生成される。
【００６６】
サンプリング・ユニット６０からのサンプリング・データは、周波数オフセット補償推定ユニット６４に供給され、このユニットは、図１３あるいは図１４に示す処理に従って動作する。ユニットが正常であれば、オフセット補償を生成し、それが基準発振器５６に印加される。サンプル・データはまた、セル検索ユニット６６にも供給される。この検索ユニットは、スロット・タイミング以外のセル検索プロセスの残りのステップを実行する。つまり、フレーム・タイミング、データのスクランブル・コード・グループ、そして、スクランブル・コードの使用である。なお、これら後者のステップは、この発明を構成するものではない。
【００６７】
周波数オフセット補償は、セル検索とは無関係に使用される。その場合、モジュール６６が、セル検索プロセスの全３ステップを実行する。
【００６８】
なお、上述した実施の形態に係る移動電話機（移動局）は、所定の制御プログラムに従って、その移動電話機の構成各部を制御する不図示のプロセッサ（ＣＰＵ）と、そのＣＰＵが実行する制御プログラムが格納されたＲＯＭ（不図示）と、ＣＰＵの作業領域（ワークエリア）として各種データを格納するためのＲＡＭ（不図示）等を備えている。
【００６９】
以上、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限られるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲における種々の設計変更等も、この発明に含まれる。例えば、上述した移動局や移動受信機には、電話機や携帯電話機が含まれる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、受信データと局部的に格納した同期符号との、少なくとも２つの異なる相関を求め、その相関の比較結果に基づいて、いずれの相関が最強の相関ピークを与えるかを判定し、その最強の相関ピークに対応するタイムシグナルを格納して、そのタイムシグナルからオフセットを推定し、それを局部発振器に適用することで、周波数オフセットが補正され、局部発振器の誤差を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る基地局から受信機への送信構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る基地局から送信される同期チャネルの構成を示す図である。
【図３】実施の形態に係る相関パワーに対する全相関及び部分相関の周波数オフセットを示す図である。
【図４】実施の形態に係る周波数オフセットがないときの全相関の結果を示す図である。
【図５】実施の形態に係る周波数オフセットがないときの２つの部分相関の和を示す図である。
【図６】実施の形態に係る周波数オフセットが５ｐｐｍのときの全相関の結果を示す図である。
【図７】実施の形態に係る周波数オフセットが５ｐｐｍのときの２つの部分相関の和を示す図である。
【図８】実施の形態に係る周波数オフセットが７．５ｐｐｍのときの全相関の結果を示す図である。
【図９】実施の形態に係る周波数オフセットが７．５ｐｐｍのときの２つの部分相関の和を示す図である。
【図１０】実施の形態に係る周波数誤差がないときの全相関及び部分相関の和を示す図である。
【図１１】実施の形態に係る周波数オフセットが５ｐｐｍのときの全相関及び部分相関の和を示す図である。
【図１２】実施の形態に係る周波数オフセットが７．５ｐｐｍのときの全相関及び部分相関の和を示す図である。
【図１３】実施の形態に係る周波数オフセットの補正手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１３の手順に対する代替的な手順を示すフローチャートである。
【図１５】この発明を適用した移動受信機の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    送信部
２    チャネル
３    受信部
５４    ダウン・コンバータ
５６    基準発振器
５８，６２    乗算器
６０    サンプリング・ユニット
６４    周波数オフセット補償推定ユニット（オフセットを推定する手段）
６６  セル検索ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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