(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のキャリアを捕捉するための探索時間の減少方法において、
ウインドウの幅が順次狭くなり大きさが順次小さくなる複数の探索ウインドウを使用して、ユーザによりアクセス可能な第１のキャリアを識別し、
第１のキャリアを識別するために使用された前記順次小さくなる複数の探索ウインドウの最も小さいものを使用して、マルチキャリア通信ネットワークにおける前記多数のキャリアの中のユーザによりアクセス可能な他のキャリアを識別する、方法。
【請求項２】
第１のキャリアに対する信号品質計量を報告し、その信号品質計量はユーザから送信局に送られ、
第１のキャリアに対する信号品質計量に基づいて前記他のキャリアに対する品質計量を決定するステップをさらに含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項３】
狭く規定された探索ウインドウは、前記順次小さくなる複数の探索ウインドウの各探索ウインドウ内に含まれている複数の周期的２進（ＰＮ）シーケンスのサブセットを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記順次小さくなる複数の探索ウインドウの最も小さいものを使用することによって前記多数のキャリアの中の他のキャリアの内の第２のキャリアを識別できなかった場合、第１のキャリアを識別するときに使用された順次大きくなる探索ウインドウを使用することによって、第２のキャリアを識別する請求項１記載の方法。
【請求項５】
第１のキャリアに対する信号品質計量を報告し、その信号品質計量はユーザから送信局に送られ、
第１のキャリアに対する信号品質計量に基づいて前記他のキャリアに対する品質計量を決定するステップをさらに含んでいる請求項４記載の方法。
【請求項６】
多数のキャリアを捕捉するための探索時間を減少させる方法において、
（ａ）第１のキャリアに関連した信号を受信し、
（ｂ）信号計量を得るために前記信号を復調し、
（ｃ）前記信号計量が探索ウインドウの境界内に規定されているか否かを決定し、
（ｄ）信号計量が探索ウインドウの境界内に規定されている場合、付加的な信号計量を得るために前記信号をさらに復調し、その付加的な信号計量は、前記信号が前記探索ウインドウよりも大きさが小さい探索ウインドウの境界内に規定され、指定されたユーザによりアクセス可能であるか否かを決定するために使用され、
（ｅ）前記信号が指定されたユーザによりアクセス可能である場合、前記小さい探索ウインドウを使用して、前記多数のキャリアの中の他のキャリアに関連し、その指定されたユーザによってアクセス可能な別の信号を探索するステップを含んでいる、方法。
【請求項７】
信号計量が前記探索ウインドウ内に規定されていない場合、ステップ（ａ）乃至（ｃ）を異なった受信された信号に関して繰り返すステップをさらに含んでいる請求項６記載の方法。
【請求項８】
第１のキャリアに対する受信された信号品質計量を報告し、その信号品質計量はユーザから送信局に送られ、
第１のキャリアに対する信号品質計量に基づいて別の関連したキャリアに対する品質計量を決定するステップをさらに含んでいる請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記探索ウインドウは複数の周期的な２進（ＰＮ）シーケンスのある期間のためのものであり、前記小さい探索ウインドウは前記探索ウインドウに含まれているＰＮシーケンスのサブセットを含んでいる請求項６記載の方法。
【請求項１０】
多数のキャリアを捕捉するための探索時間を減少させる装置において、
デジタル信号処理装置に信号計量を供給する手段と、
少なくとも復調器と通信するように結合されて命令を実行することが可能なデジタル信号処理装置とを具備し、
前記デジタル信号処理装置は、
ウインドウの幅が順次狭くなり大きさが順次小さくなる複数の探索ウインドウを使用して、ユーザによりアクセス可能な第１のキャリアを識別し、
第１のキャリアを識別するために使用された前記順次小さくなる複数の探索ウインドウの最も小さいものを使用して、マルチキャリア通信ネットワークにおける前記多数のキャリアの中のユーザによりアクセス可能な他のキャリアを識別する命令を実行することができる、装置。
【請求項１１】
デジタル信号処理装置はさらに、第１のキャリアに対して決定された信号品質計量に基づいて前記他のキャリアに対する信号品質計量を決定する命令を実行することが可能である、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
多数のキャリアを捕捉するための探索時間を減少させる装置において、
デジタル信号処理装置に供給される信号計量を得るために第１のキャリアに関連した信号を復調する手段と、
少なくとも復調器と通信するように結合されて命令を実行することができるデジタル信号処理装置とを具備し、
前記デジタル信号処理装置は、
（ａ）信号計量が探索ウインドウの境界内に規定されているか否かを決定し、
（ｂ）信号計量が探索ウインドウの境界内に規定されている場合、付加的な信号計量を得るために前記信号をさらに復調し、その付加的な信号計量は、前記信号が前記探索ウインドウよりも大きさが小さい探索ウインドウの境界内に規定され、指定されたユーザによりアクセス可能であるか否かを決定するために使用され、
（ｃ）前記信号が指定されたユーザによりアクセス可能である場合、前記小さい探索ウインドウを使用して、前記多数のキャリアの中の他のキャリアに関連し、その指定されたユーザによってアクセス可能な別の信号を探索する命令を実行することができるように構成されている、装置。
【請求項１３】
デジタル信号処理装置はさらに、第１のキャリアに対する信号品質計量を報告し、その信号品質計量はユーザから送信局に送られ、第１のキャリアに対する信号品質計量に基づいて他の関連したキャリアに対する品質計量を決定する命令を実行することができる、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
ウインドウの幅が順次狭くなり大きさが順次小さくなる複数の探索ウインドウを使用して、ユーザによりアクセス可能な第１のキャリアを識別し、
第１のキャリアを識別するために使用された前記順次小さくなる複数の探索ウインドウの最も小さいものを使用して、マルチキャリア通信ネットワークにおける多数のキャリアの中のユーザによりアクセス可能な他のキャリアを識別するステップを含んでいるデータ決定関連ルールを分類する方法ステップを行うデジタル信号処理装置によって実行可能なマシン読出し可能な命令のプログラムを確実に含んでいる記憶媒体を含んでいる製品。
【請求項１５】
マシン読出し可能な命令は、
第１のキャリアに対する信号品質計量を報告し、その信号品質計量はユーザから送信局に送られ、
第１のキャリアに対する信号品質計量に基づいて他のキャリアに対する品質計量を決定するステップをさらに含んでいる請求項１４記載の製品。
【請求項１６】
（ａ）キャリアに関連した信号を受信し、
（ｂ）信号計量を得るために前記信号を復調し、
（ｃ）前記信号計量が探索ウインドウの境界内に規定されているか否かを決定し、
（ｄ）前記信号計量が探索ウインドウの境界内に規定されている場合、付加的な信号計量を得るために前記信号をさらに復調し、その使用される付加的な信号計量は、前記信号が前記探索ウインドウよりも大きさが小さい探索ウインドウの境界内に規定され、指定されたユーザによりアクセス可能であるか否かを決定するために使用され、
（ｅ）前記信号が指定されたユーザによりアクセス可能である場合、前記小さい探索ウインドウを使用して、多数のキャリアの中の他のキャリアに関連し、その指定されたユーザによってアクセス可能な別の信号を探索するステップを含んでいるデータ決定関連ルールを分類する方法ステップを行うデジタル信号処理装置によって実行可能なマシン読出し可能な命令のプログラムを確実に含んでいる記憶媒体を含んでいる製品。
【請求項１７】
マシン読出し可能な命令は、
第１のキャリアに対する受信された信号品質計量を報告し、その信号品質計量はユーザから送信局に送られ、
第１のキャリアに対する信号品質計量に基づいて別の関連キャリアに対する品質計量を決定するステップをさらに含んでいる請求項１６記載の製品。
【請求項１８】
前記探索ウインドウは複数の周期的な２進（ＰＮ）シーケンスのある期間のためのものであり、前記小さい探索ウインドウは前記探索ウインドウに含まれているＰＮシーケンスのサブセットのある期間のためのものである請求項１７記載の製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に通信装置に関する。とくに本発明は、マルチキャリア拡散スペクトル通信ネットワークにおいて基地局の送信信号を捕捉するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号分割多元アクセス（ＣＤＭＡ）変調の使用は、非常に多数のシステムユーザが加入している通信を容易にするいくつかの技術の１つである。時分割多元アクセス（ＴＤＭＡ）および周波数分割多元アクセス（ＦＤＭＡ）のような別の多元アクセス通信システム技術が技術的に知られている。しかしながら、ＣＤＭＡの拡散スペクトル変調技術には、多元アクセス通信システムに対してこれらの変調技術より著しく優れた利点がある。多元アクセス通信システムにおけるＣＤＭＡ技術の使用は、本出願人にその権利が譲渡され、ここにおいて参考文献とされている米国特許第 4,901,307号明細書（“SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION USING SATELLITE OR TERRESTRAL REPEATERS,”1990年 2月13日に出願）に開示されている。
【０００３】
ＣＤＭＡシステムでは、遠隔局と２以上のセルサイトとの間の同時リンクによって多数の信号路を提供することにより通路ダイバーシティが得られる。さらに、通路ダイバーシティは、拡散スペクトル処理によりこのマルチパス環境を利用し、それによって異なった伝搬遅延で到達した同じ周波数上の信号が別々に受信されて処理されることを可能にすることにより得られることができる。通路ダイバーシティの例は、米国特許第 5,101,501号明細書（“ SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM,”1992年 3月31日出願）および米国特許第 5,109,390号明細書（“ DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM,”1992年 4月28日出願）に記載されており、両者は本出願人にその権利が譲渡され、ここにおいて参考文献とされている。さらに、広帯域信号であるというＣＤＭＡの固有の特性によって、それは、信号エネルギを広い帯域幅にわたって拡散することによりある形態の周波数ダイバーシティを提供する。したがって、周波数選択性のフェーディングはＣＤＭＡ信号帯域幅のわずかな部分に影響を与えるに過ぎない。
【０００４】
フェーディングは信号に対して悪影響を与えるが、送信パワーを制御することによりある程度制御されることが可能である。セルサイトおよび遠隔局のパワー制御用のシステムは、本出願人にその権利が譲渡され、ここにおいて参考文献とされている米国特許第 5,056,109号明細書（“METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM, ”1991年10月 8日出願）、1998年11月 7日に出願された米国特許出願第07/433,031号明細書に開示されている。多元アクセス通信システムにおけるＣＤＭＡ技術の使用はさらに、本出願人にその権利が譲渡され、ここにおいて参考文献とされている米国特許第 5,103,459号明細書（“ SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM, ”1992年 4月 7日出願）に記載されている。一般に、マルチキャリア通信ネットワークにおける関連キャリアへのフェーディングの影響はほぼ同じである。
【０００５】
上述した特許明細書において、基地局の送信信号を捕捉するためにパイロット信号が使用されている。捕捉とは、遠隔局がこのような信号の存在を検出し、確認することを意味する。検出とは、信号が存在しており、遠隔局がそれを検出することを意味する。遠隔局は、他の信号より容易にパイロット信号をロックすることができる。これは、パイロット信号がデータによって変調されず、通常他の信号より高いパワーレベルで送信されるためである。パイロット信号は、基地局または遠隔局によって送信された非復調直接シーケンス拡散スペクトル信号である。一般に、パイロット信号はトラフィックチャンネルのコヒーレントな復調に対する位相基準を与えるが、しかしそれはまた基地局間における信号強度比較のために使用されることができる。パイロット信号を使用することにより、局はトラフィックチャンネル内に供給されたキャリアをローカル基地局通信ネットワークから適切な方法で捕捉することが可能になる。遠隔局は、受信されたパイロット信号から同期情報とキャリアに関する相対信号パワー情報とを捕捉する。遠隔局はネットワーク内の多数の基地局から信号を受信し、また各基地局から２以上のマルチパスで受信することができる。マルチパスとは、異なった時間に受信機アンテナに到達する可能な多数の信号のことである。同位相の信号は加算され、位相がずれている信号は消去しあう。
【０００６】
全符号ドメインを均一に横切る走査は許容できない遅延を導入するため、遠隔局は通常パイロット信号を選択的に走査する。たとえば、遠隔局は、アクティブな候補である残りのリスト内のパイロット信号オフセットの付近を探索する。オフセットとは、信号に対する異なった時間オフセットを示す。典型的に４乃至１３０チップである探索ウインドウが各パイロット信号オフセットに対して特定される。遠隔局は、パイロット信号エネルギを対応した時間オフセットで見ることにより信号を検出する。
【０００７】
さらに、遠隔局と基地局との間のトラフィックチャンネルは、１または多数のキャリアを含んでいる可能性がある。キャリアは、１または複数のキャリアを含む基礎的な１または複数の周波数である。それらは信号に情報を与える１以上の変調技術によって変調される。たとえば、ここでは順方向リンク（ＦＬ）とも呼ばれているマルチキャリア順方向トラフィックチャンネルは拡散レートＳで使用される動作のモードを規定し、ここでＳ＞１であり、それはＸ個の隣接した直接拡散無線周波数（ＲＦ）キャリアを使用する。インターリーブされたデータはＸ個の隣接したキャリアのそれぞれにデマルチプレクスされる。たとえば図１は、いくつかのＣＤＭＡ通信ネットワークに共通する幅１．２５ＭＨｚの３つの（Ｘ＝３）周波数帯域102 、104 および106 を示すために使用される概略図を示している。各周波数帯域に対して、キャリアは、１以上の基地局と１つの遠隔局との間の通信を容易にするマルチキャリア（ＭＣ）順方向リンク108 を形成するように選択される。
【０００８】
トラフィックチャンネルが単一のキャリアに提供するか、あるいはマルチキャリアに提供するかにかかわらず、候補となるトラフィックチャンネルのコヒーレントな復調に対する位相基準を見出すためにパイロット信号の探索が現在同じ方法で行われている。移動局は、推測された時間オフセット（仮説と呼ばれる）によりパイロット信号の擬似雑音（ＰＮ）シーケンスのローカルバージョンを発生し、いくつか（Ｎ）のＰＮチップのあいだに受信された信号とこのローカルＰＮシーケンスを相関させ、Ｍのこのようなコヒーレントに積分されたエネルギのエネルギを非コヒーレントに結合する。その結果が第１のしきい値（Ｔ１）と比較される。これは、多休止（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｄｗｅｌｌ）プロセスにおける第１の休止である。累積されたエネルギがＴ１より低い場合、移動局は、その時間仮説に信号が存在しないとみなし、次の仮説に移る。これはまた早期のダンプと呼ばれている。そうでなければ、移動局は、典型的に異なった（通常それより大きい）値のＮおよびＭに関して類似した手順を使用することによりその時間仮説について確認を行う。確認で得られた累積されたエネルギがしきい値Ｔ２より低い場合、その時間仮説は廃棄される。そうでなければ、移動局はさらに確認をする。累積されたエネルギが最終的な確認においてしきい値を超えた場合、捕捉がその時間仮説について宣言され、復調器がその時間仮説における信号を復調するために割当てられる。図２はこのような方法200 を示している。方法220 はタスク202 においてスタートし、図３を参照として以下に説明される結果を生じさせる。タスク204 においてウインドウは探索または“掃引”される。タスク206 に示されているようにウインドウに含まれている仮説が第１の検出しきい値（ＦＴＶ）を超えない場合、およびそのウインドウ中の全ての仮説がタスク208 において特定されたパラメータに関して探索されていない場合、その探索はタスク210 において大きいウインドウを使用して繰り返される。パラメータの選択されたセットに対する全ての仮説がタスク208 において探索されている場合、選択されたパラメータの次のセットに対する仮説がタスク212 において使用され、タスク204 においてその掃引が繰り返される。
【０００９】
しかしながら、ＵＴＶを超える計算されたエネルギ曲線上の地点が存在する場合には、方法200 はタスク214 として示されている確認フェーズに進む。タスク214 において、同じ大きいウインドウは再び掃引されるが、しかし今度は計算されたエネルギがタスク216 において第２のしきい値、すなわち確認しきい値（ＳＴＶ）と比較される。検出された最大エネルギがＳＴＶより大きくない場合、方法200 はタスク208 に戻り、次の大きいウインドウが掃引される。検出されたエネルギがＳＴＶを超えた場合、およびデータのＮの連続したウインドウに対して結果が確認されている場合、パイロット信号は捕捉され、方法200 はタスク220 で終了する。Ｎより少い確認テストが行われた場合、方法200 はタスク214 に戻り、大きいウインドウが再度掃引される。Ｎの値は２０のような任意の値に設定されてもよく、誤捕捉が行われていないことを妥当な確実性の範囲内で保証することが望まれる。
【００１０】
固定したウインドウサイズを使用する一例は以下のとおりである。図３は、エネルギ値対チップ時間仮説のグラフを示している。示されている実施形態において、ウインドウは幅が５６チップである。しかしながら、６４チップ幅またはその他のサイズのウインドウが使用されてもよい。ウインドウは２レベルしきい値テストの使用を示している。示されるしきい値は、２検出しきい値および確認しきい値の２つである。ピークが検出されたとき、探索装置用制御装置はそのピークに集中し、検出されたピークを生じさせた仮説付近の仮説をテストする。固定ウインドウ探索方法は、米国特許第 5,805,648号明細書（“METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING SEARCH ACQUISITION IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM,”1998年 9月 8日出願）および米国特許出願第08/509,721号明細書（“METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING SEARCH ACQUISITION IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM,”1995年 7月31日出願）にさらに詳細に記載されており、それらの権利は共に本出願人に譲渡されている。ＭＣシステムにおいて、各キャリアに関連したパイロット信号に対してこのプロセスが繰り返される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
探索ハードウェアをセットアップする時間がゼロである理想的なシステムにおいて、１つのキャリアを探索（サーチ）するために１つの仮説を適用する方法は精巧なものとなる。現実的には、探索を行うのにハードウェアをセットアップする時間がかかるため、通常は探索仮説の“ウインドウ”が使用される。一般的に述べると、ハードウェアのセットアップに要する時間が長くなると、使用されるウインドウのサイズはそれだけ一層大きくなる。複雑なシステムでは、多くの仮説のウインドウを探索するために探索装置が必要とされる。候補となる同期されたシーケンスを見出したとき、探索装置はその同期を確認するためにもっと小さいウインドウを使用して探索を繰り返す。単一のキャリアを使用するネットワークに対して、この方法は許容可能である。しかしＭＣネットワークにおいては、この方法論のアプローチは、そのキャリアを全て捕捉するには長い時間遅延を生じさせる。
【００１２】
本発明の目的は、ＭＣ通信ネットワークにおいて使用されるトラフィックチャンネルのキャリアを識別し、アクセスするのに必要とされる時間を短くする方法および装置を提供することである。本発明はまた、このようなルーチンを行うために必要とされるリソースを減少させなければならない。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＭＣテクノロジーを使用して通信ネットワーク内で使用されたキャリアの識別およびアクセスを行う捕捉時間を減少させるための方法および装置に関する。捕捉時間を減少させることにより、貴重なネットワークリソースが節約される。
【００１４】
１実施形態において、本発明は、順次小さくなる探索ウインドウを使用してユーザまたは遠隔局によりアクセス可能な第１のキャリアを識別することによって多数のキャリアを捕捉するための探索時間を減少する方法を含んでいる。第１のキャリアが識別されると、順次小さくなる探索ウインドウの小さいものが、ユーザによりアクセス可能な付加的な関連したキャリアを識別するために使用される。別の実施形態では、付加的な関連したキャリアを識別するために、第１のキャリアを識別するために使用された順次小さくなる探索ウインドウの最も小さいものだけが使用される。関連したキャリアは、マルチキャリア通信ネットワークにおけるユーザによってアクセス可能な多数のキャリアの１つである。別の実施形態において、第１のキャリアが捕捉された後、第１のキャリアに対する信号品質計量はユーザから送信局に報告され、付加的な関連キャリアに対する品質計量は第１のキャリアに対する信号品質計量に基づいて決定される。
【００１５】
上記の方法を行うとき、最初に、ＰＮシーケンス仮説の第１の予め定められた大きいウインドウセットに対して計算されたエネルギ値のセットを決定することによってパイロットチャンネルの位相が確認される。これらの計算されたエネルギ値は第１の値と比較される。許容可能ならば、ＰＮシーケンス仮説の予め定められた“小さい”ウインドウセットに対して計算されたエネルギ値の第２のセットが決定され、この小さいウインドウのＰＮシーケンス仮説は、ＰＮシーケンス仮説の大きいウインドウセットのサブセットである。パイロットチャンネルの位相は、計算されたエネルギ値の第２のセットにしたがって決定される。このプロセスは、所望のレベルの捕捉の確実性が得られるまで、順次小さくなる探索ウインドウを使用することにより繰り返される。
【００１６】
さらに別の実施形態において、本発明は、多数のキャリアを捕捉するための探索時間を減少させる装置を提供するように構成されてもよい。この装置は、第１のキャリアに関連した信号を復調するための復調器を含んでいてもよい。この復調により、デジタル信号処理装置に送られる信号計量が得られる。デジタル信号処理装置は少なくとも復調器と通信するように結合され、本発明の方法を行うための命令を実行することができる。
【００１７】
別の実施形態では、本発明は、多数のキャリアを捕捉するための探索時間を減少させる方法ステップを行うデジタル信号処理装置によって実行可能なマシン読出し可能な命令のプログラムを確実に含んでいるデータ記憶装置を含む製品を提供するように構成されることができる。
【００１８】
本発明は、その種々の実施形態において見出される多数の異なった利点をそのユーザに提供する。たとえば、１つの利点は、誤捕捉に対して過度のペナルティを受けずに、探索方法をスピードアップすることにより多数のキャリアを捕捉するための合計時間を最小化することである。別の利点は、本発明が、第１のキャリアに対して報告された信号品質計量だけを使用して、関連したキャリアに対する信号品質計量が決定されることを可能にすることである。さらに別の利点は、本発明が、多数のキャリアを捕捉するために必要なネットワークリソースを減少させることである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴、目的および付加的な利点は、以下の詳細な説明および添付図面から当業者にさらに明らかになるであろう。なお、同じ参照符号は一貫して同じ部品を示している。図４乃至８は、本発明の特徴による種々の方法および装置の例を示している。簡単化のために、これらの例はデジタル処理装置との関連で説明されているが、しかしそれに限定されるものではない。上記に示されているマシン読出し可能な命令のシーケンスを実行するために使用されるデジタル処理装置は、種々のハードウェアコンポーネントおよび相互接続によって構成されることができる。当業者は以下に示されている関連した方法の説明から、これらのデジタル処理装置に対する種々の構成を認識するであろう。
【００２０】
拡散スペクトル通信ネットワークにおいて、基地局の送信に対して遠隔局を位相および周波数において同期させるためにパイロット信号が使用される。例示的な実施形態において、この拡散スペクトル通信ネットワークはまたシステムとも呼ばれ、それはＣＤＭＡ直接シーケンス拡散スペクトル通信システムである。しかしながら、当業者は、本発明をＴＤＭＡシステムのような別の無線通信システムに適合させるために、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更および修正が可能であることを認識するであろう。このようなシステムの例は、ここにおいて共に参考文献とされている米国特許第 5,056,109号明細書（1991年10月 8日出願、" METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM "）および米国特許第 5,103,459号明細書（1992年 4月 7日出願、" SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM " ）に記載されている。１つまたは多数のキャリアを使用する直接シーケンス拡散スペクトル通信システムにおいて、送信された信号は、データ信号により搬送波を変調し、その後結果的に得られた信号を広い帯域の拡散信号で再度変調することによって情報を送信するのに必要な最小帯域幅より広い周波数帯域にわたって拡散される。パイロット信号において、データは“全て１”のシーケンスとみなしてもよい。
【００２１】
通信するためには、遠隔局は１以上の基地局から受信された信号に対して時間ｔ、位相φおよび周波数ωで同期しなければならない。探索装置の動作目的は、受信された信号の時間を見出すことである。ｔを見出した後、位相および周波数の両者を追跡するハードウェアを備えた復調素子を使用することによって位相および周波数が見出される。遠隔局は、“ウインドウ”と呼ばれる時間仮説のセットを試験し、オフセット仮説とも呼ばれるその仮定の時間仮説の１つが正しいかどうかを決定することによって受信された信号の時間を見出す。
【００２２】
本発明は、１以上の基地局の信号を捕捉する平均捕捉時間を短くしようとするものである。異なる探索段階で使用される上記のパラメータＭ，Ｎ，Ｔ１およびＴ２の値は、トレードオフの可能な設計パラメータである。短い平均捕捉時間を達成するために、“探索装置”は通常ある確率の検出を行う必要がある。これは誤警報の確率を低く維持しながら、信号損失を回避すると共に、それがチェックされる次の順番まで待つ必要をなくし、それによって不必要な確認に時間が浪費されることを回避する。誤警報は、信号が存在しないのに遠隔局がそれを存在するとみなしたときに発生する。たとえば、最初の捕捉中、遠隔局が基地局の送信時間を知らない場合、遠隔局は信号が捕捉されるまで全ＰＮシーケンスをサーチする。
【００２３】
移動極が基地局を捕捉した後、あるいは、そうでなければ、それが通信ネットワーク時間をいくぶん知っている場合、遠隔局は、近隣の基地局の各所定の時間オフセットをウインドウ内において時間仮説で探索するだけでよい。一般に、近隣の基地局間のＰＮオフセットは移動局に伝えられる。遠隔局が近隣の基地局の各所定の時間オフセットをウインドウで探索する必要があるのは、遠隔局の位置および各セルサイトに対する相対距離によって曖昧さが導入されるからである。このウインドウは探索ウインドウと呼ばれる。ネットワークは、基地局のカバレージ範囲から探索ウインドウのサイズを決定し、それを遠隔局にシステムパラメータとして伝える。
【００２４】
［一般論］
例示的な実施形態において、一例として３つのキャリアを有するＭＣシステムが使用される。もっとも、この概念は多数のキャリアを有するＭＣシステムにも適用できる。この実施形態において、パイロット信号が各搬送周波数で送信される。これらのパイロット信号は同じＰＮオフセットを有している。上述の従来技術による方法を使用してこれらのパイロット信号が独立的に探索された場合には、時間仮説の数およびしたがってその平均捕捉時間は３倍となる。これは、３倍高速のチップレートを有する直接拡散システムに類似している。
【００２５】
しかしながら、ＭＣシステムは、平均捕捉時間を減少するために使用されることができるという特性を有している。３つの搬送周波数は典型的に、基地局における同じ送信アンテナを使用して送信される。この場合、３つの周波数の全てに対する通路遅延、通路損失およびマルチパスフェーディングは、たとえ同じであっても、かなり相関されることとなる。したがって、１つの搬送周波数上のパイロット信号を見出すことは、それが他の２つの周波数上にも存在していることを強く示唆し、その逆も可能である。
【００２６】
［ハードウェアコンポーネントおよび相互接続］
図４は、本発明の装置400 の１実施形態を示している。パワーアップされたとき、各キャリアに関連した拡散スペクトル信号がアンテナ402 で受信される。アンテナ402 は、信号を受信するために使用される１以上のアンテナである。この装置の目的は、ＰＮシーケンス発生器420 により発生された擬似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスと、知られていない位相の同じＰＮシーケンスにより拡散されている受信された拡散スペクトル信号とを同期させることである。
【００２７】
例示的な実施形態において、パイロット信号を拡散するために最大長シフトレジスタシーケンスが使用される。ＰＮ発生器は、パイロット信号の拡散およびデスプレッドのそれぞれを行うためにＰＮシーケンスを発生する。したがって、受信されたパイロット信号をデスプレッドするために使用されるコードと、受信されたパイロット信号のＰＮ拡散コードとを同期させる動作には、シフトレジスタの時間オフセットの決定が必然的に含まれる。
【００２８】
図４において、信号はアンテナ402 によって受信機404 に供給される。受信機404 はその信号をダウンコンバートして、これをデスプレッダ406 に供給する。デスプレッダ406 は、ＰＮ発生器420 によって発生されたＰＮコードと受信された信号を乗算する。ＰＮコードのランダム雑音の性質のために、ＰＮコードと受信された信号との内積は、同期時を除いて本質的にゼロである。しかしながら、チップレベルでの厳密な同期に欠いているので、この場合はそうではない。このために、遠隔局が実際はパイロット信号を捕捉していないのにその捕捉に成功したと考える誤警報状況が生じる可能性がある。捕捉の確実性を改善するために、試験が何度か繰り返されてもよい。試験が繰り返される回数は探索装置用制御装置418 によって決定される。この探索装置用制御装置418 は、マイクロプロセッサ、マイクロ制御装置、フィールドプログラム可能なゲートアレイ、論理アレイのようなデジタル信号処理装置を使用してハードウェアとして、あるいはその代りにソフトウェア制御論理装置で構成されてもよい。
【００２９】
探索装置用制御装置418 は、オフセット仮説をＰＮ発生器420 に供給する。例示的な実施形態において、受信された信号は直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）によって変調されるため、ＰＮ発生器420 はデスプレッダ406 に対して、Ｉ変調成分としてＰＮシーケンスを、Ｑ変調成分として分離したシーケンスを供給する。デスプレッダ406 はＰＮシーケンスをその対応した変調成分と乗算し、２つの出力成分積をコヒーレントな累積装置408 および410 に出力する。
【００３０】
コヒーレントな累積装置408 および410 はこの積をその積シーケンスの長さに対して加算する。コヒーレントな累積装置408 および410 は、探索装置用制御装置418 からの信号に応答して、その加算期間のリセット、ラッチおよび設定を行う。この積の和は、コヒーレントな累積装置408 および410 から２乗装置412 に供給される。２乗装置412 は和のそれぞれを２乗し、その２乗したものを合計する。
【００３１】
２乗の和は、２乗装置412 によって非コヒーレントな累積装置414 に供給される。非コヒーレントな累積装置414 は２乗装置412 の出力からエネルギ値を決定する。非コヒーレントな累積装置414 は基地局送信クロックと遠隔局受信クロックとの間の周波数の不一致の影響を打消すように作用し、フェーディング環境における検出統計を助ける。２つのクロックの周波数は正確に同じであり、深いフェーディングは存在しないことが分かっている場合、理想的な方法は以下の形式でそのシーケンスを全累積期間にわたって積分することである：
【数１】
0004813724.tif 000002
ここで、ＰＮＩ（ｎ）およびＰＮＱ（ｎ）は±１であることができる。
【００３２】
しかしながら、周波数不整合またはフェーディングの可能性がある場合、相関装置はその検出統計を若干犠牲にして、以下の形式のもっとロバストな相関技術を選択する：
【数２】
0004813724.tif 000003
探索装置用制御装置418 は値Ｍを非コヒーレントな累積装置414 に供給する。
【００３３】
非コヒーレントな累積装置414 はエネルギ信号をしきい値比較器416 に供給する。この比較器416 はエネルギ値を予め定められたしきい値と比較し、この予め定められたしきい値は探索装置用制御装置418 によって供給される。その後、各比較の結果が探索装置用制御装置418 にフィードバックされる。探索装置用制御装置418 はその比較を検査して、正しいオフセットの候補が探索範囲に含まれているかどうかを決定する。イエスの場合、少くとも１つの付加的でもっと狭く規定された探索範囲（さらに小さい範囲）を使用してウインドウが再走査される。第１のキャリアに対するパイロット信号が捕捉された後、やはりその遠隔局によって捕捉されることのできる別のキャリアに関連したパイロット信号を探索するためにさらに小さい範囲が使用される。
【００３４】
［動作］
この第１の実施形態において、３つのパイロット信号の全てが等しいパワーで基地局から送信される。遠隔局は受信された３つのパイロット信号全てのエネルギを時間仮説に非コヒーレントに結合することができる。これはＭ（非コヒーレントな累積時間）の値を１／３に減少させる。したがって、各パイロット信号において１Ｘの電力パイロット信号と等しい場合、検出および誤警報の確率が１つの信号キャリア（１Ｘ）のシステムと同じでありながら平均捕捉時間は１／３に短くなる。動作の数（すなわち、複雑さ）は１Ｘシステムと同じであるが、経過時間が１／３に短縮されることを認識すべきである。
【００３５】
別の実施形態において、３つのパイロット信号の少なくとも１つのものの送信パワーは他のものより高い。この方法は、上述した第１の実施形態で使用されている方法に類似しているが、異なったパイロット信号の送信パワーを反映するために各パイロット信号に対して使用されるＭ，Ｎ，Ｔ１およびＴ２の値が若干調整される必要がある。しかしながら、別の実施形態では、探索はまた主として最高のパワーを有するパイロット信号に関して行われることができる。その他のパイロット信号は確認のために使用されることができる。３つのパイロット信号のエネルギは、確認に使用される時間を短縮するために非コヒーレントに結合されることができる。最高パワーを有するパイロット信号が１Ｘパイロット信号に等しい場合、検出および誤警報の確率は少なくとも同じであるが、その平均捕捉時間は１Ｘシステムに対するものより短くなければならない。
【００３６】
別の実施形態において、上述した方法の組合せもまた使用されることができる。すなわち、任意の数のパイロット信号が第１の休止（ｄｅｗｌｌ）および確認のときに使用されることができる。それに応じてコヒーレントおよび非コヒーレントな積分時間（ＮおよびＭ）ならびにしきい値（Ｔ１およびＴ２）が計算される。
【００３７】
別の実施形態において、３つの搬送周波数はまた、上述した単一のアンテナのシナリオとは対照的に２または３つの送信アンテナを使用して送信されることができる。
【００３８】
これらの実施形態において、異なったアンテナから送信された信号は独立したフェーディングを受けるが、通路損失および通路遅延は依然として相関されている。したがって、１つの搬送周波数上のある時間オフセットに存在するパイロット信号を見出すことは、依然として、他の搬送周波数上のこの時間オフセットに、あるいはその付近に信号が存在していることを強く予測させる。フェーディングは短期間の事象であり、種々の段階でコヒーレントおよび非コヒーレントな積分により平均され、したがって全体として単一アンテナ適用および任意の組合せに対して使用される方法が使用されることを可能にすることを認識すべきである。パイロット信号が時間仮説において存在していることがわかったとき、異なったアンテナから送信された信号が受ける通路遅延のわずかな差を適合させるために、異なったアンテナで送信された任意のパイロット信号に対してその時間仮説付近の小さいウインドウがチェックされなければならない。たとえば、方法２が使用され、第１のパイロット信号が時間仮説ｔにおいて検出された場合、第１および第２のパイロット信号は異なったアンテナを使用して送信されたと仮定すると、第２のパイロット信号は、たとえばｔの付近の±２チップにおいてチェックされなければならない。これは、上記の場合と比較してさらに長い確認時間および、したがってさらに長い平均捕捉時間を必要とする。しかしながら、それは依然として、３つのパイロット信号が完全に独立して処理される場合よりはるかに短い。これは、第２または第３のパイロット信号に関するチェックが、第１のパイロット信号が時間仮説において検出された場合（これは総仮説数のほんの僅かな割合で生じる）にのみ行われるためである。たとえば、移動局がトラフィックチャンネルであるときの探索ウインドウサイズが６０ＰＮチップであると仮定すると、全ての各 チップは時間仮説であり、２つのマルチパス信号が存在している。３つのパイロット信号を独立的に探索するとは、移動局が１２０＊３＝３６０の仮説をチェックしなければならないことを意味する。上記の方法を使用することにより、移動局は１２０＋８＊２＝１３６の仮説をチェックすることになる。
【００３９】
［信号支持媒体］
上述された方法は、たとえばマシン読出し可能命令のシーケンスを実行すると開示されている装置を動作することによって行われることができる。これらの命令は、種々のタイプの信号支持媒体に存在していてもよい。これに関して、本発明の１つの特徴は、多数のキャリアを捕捉するための探索時間を減少させる方法ステップを行うデジタル信号処理装置によって実行可能なマシン読出し可能な命令のプログラムを確実に含んでいる信号支持媒体を含む製品に関する。
【００４０】
この信号支持媒体は、たとえば装置内に含まれているＲＡＭを備えていてもよい。その代わりに、命令は図８に示されている磁気記憶ディスケット800 のような別のタイプの信号支持媒体に含まれてもよい。それが物理的に位置されている場所に関係なく、信号支持媒体は通常の形式のハードドライブ、磁気デープ、光媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、または他の信号支持媒体であることができる。本発明の示されている実施形態では、マシン読出し可能な命令はコンパイルされたＣタイプのコンピュータ言語または技術的に使用される別の言語の行を含むことができる。［その他の実施形態］
ここにおいて本発明の例示的な実施形態と考えられるものを示してきたが、当業者は、添付された請求の範囲により規定されている本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更および修正が可能であることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術のマルチキャリア（ＭＣ）構成の概略図。
【図２】  従来技術による探索方法の固定したウインドウサイズ形態を示すフローチャート。
【図３】  図２の従来技術による固定したウインドウ探索方法に対するエネルギ対チップオフセットを示すチャート。
【図４】  本発明の１実施形態による装置の簡単化されたブロック図。
【図５】  本発明の１実施形態にしたがって使用される可変ウインドウ探索方法のフローチャート。
【図６】  本発明の１実施形態による図５の方法に対するエネルギ対チップオフセットを示すチャート。
【図７】  図５の本発明の１実施形態にしたがって使用される可変ウインドウ探索方法の続きを示すフローチャート。
【図８】  本発明の１実施形態による信号支持媒体を示す概略図。
【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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