(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動無線電気通信システムにおける基地局と隣接基地局とを同期化させる方法であって、
前記隣接基地局が、前記基地局により送信された、第１の多相系列と前記第１の多相系列に続く第２の多相系列とからなる同期信号を受信するステップと、
前記隣接基地局が、前記受信された同期信号に基づいて前記基地局と同期させる手順を実行するステップと
を備え、
前記第２の多相系列は、前記第１の多相系列と相補的であり、前記第１の多相系列の周期的延長部と前記第２の多相系列の周期的延長部の少なくとも１つにより前記第１の多相系列に接続され、
前記第１の多相系列の周期的延長部は、前記第１の多相系列の一部の複製であり、前記第２の多相系列の周期的延長部は、前記第２の多相系列の一部の複製である
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の多相系列は第１のゴレイ系列からなり、前記第２の多相系列は前記第１のゴレイ系列と相補的である第２のゴレイ系列からなる、請求項１に記載の移動無線電機通信システムにおける基地局と隣接基地局とを同期化させる方法。
【請求項３】
第１の多相系列と前記第１の多相系列に続く第２の多相系列でなる同期信号を受信する受信部と、
前記受信された同期信号に基づいて隣接する基地局と同期化させるための相関手順を実行する相関部と
を備え、
前記第２の多相系列は、前記第１の多相系列に相補的であり、前記第１の多相系列の周期的延長部と前記第２の多相系列の周期的延長部の少なくとも１つにより前記第１の多相系列に接続され、
前記第１の多相系列の周期的延長部は、前記第１の多相系列の一部の複製であり、前記第２の多相系列の周期的延長部は、前記第２の多相系列の一部の複製である
移動無線電気通信システムの基地局。
【請求項４】
前記第１の多相系列は第１のゴレイ系列からなり、前記第２の多相系列は前記第１のゴレイ系列と相補的である第２のゴレイ系列からなる、請求項３に記載の移動無線電気通信システムの基地局。
【請求項５】
第１の多相系列と前記第１の多相系列に続く第２の多相系列とでなる同期信号を送信する基地局と、
前記受信された同期信号に基づいて前記基地局と同期化させる手順を実行する前記基地局と隣接する基地局と
を備え、
前記第２の多相系列は、前記第１の多相系列に相補的であり、前記第１の多相系列の周期的延長部と前記第２の多相系列の周期的延長部の少なくとも１つにより前記第１の多相系列に接続され、
前記第１の多相系列の周期的延長部は、前記第１の多相系列の一部の複製であり、前記第２の多相系列の周期的延長部は、前記第２の多相系列の一部の複製である
移動無線電気通信システム。
【請求項６】
前記第１の多相系列は第１のゴレイ系列からなり、前記第２の多相系列は前記第１のゴレイ系列と相補的である第２のゴレイ系列からなる、請求項５に記載の移動無線電気通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、移動無線電気通信システムにおける基地局同期方法に関する。より詳細には、この発明は、時分割複信方式（ＴＤＤ）タイプの電気通信システムのための基地局同期方法に関する。この電気通信システムは、たとえば、通常、３ＧＰＰ Ｗ−ＣＤＭＡ ＴＤＤと呼ばれる、現在、標準規格が作成されつつあるシステムである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、そのような電気通信システムの無線フレームを示す。このフレームは、１５タイムスロットからなり、そのうちのいくつかのスロット、たとえば、スロットＩＴ0、ＩＴ1、ＩＴ2、ＩＴ5、ＩＴ6およびＩＴ8は、ダウンリンク方向（基地局から移動局）に（幅広い意味での）データを搬送するためのスロットであり、一方、他のスロット、すなわちＩＴ3、ＩＴ4、ＩＴ7、ＩＴ9、ＩＴ10、ＩＴ11、ＩＴ12、ＩＴ13およびＩＴ14は、アップリンク方向（移動局から基地局）にデータを搬送するためのスロットである。伝送スロットでは、データ（Ｄ）はシンボルの系列の形で伝送される。また、スロットは、チャネルを推定できるようにするパイロットシンボルを含むミッドアンブル（：midample）（Ｍ）と、電力制御ワード（ＴＰＣ）と、ガード時間（ＧＰエ）とを含む。そのようなシステムでは、いくつかの移動局および基地局が、同じタイムスロットでデータを送受信することができる。その接続は、符号分割多重化（Code Division Multiple Access＝ＣＤＭＡ）によって区別される。種々のユーザによって、あるいは種々のユーザのために伝送されるシンボルは、概ね「チップ：Chip」周波数１／Ｔcで、スペクトルにおいて拡散される。ただし、Ｔcは基本伝送時間である。
【０００３】
同じ周波数がアップリング方向およびダウンリンク方向の両方において用いられるようになるので、基地局を確実に同期させることが不可欠である。これは、そうしなかった場合に、アップリングチャネルにおいて高電力で伝送する第１の移動局が、第１の移動局の近くで、ダウンリンクチャネル上でデータを受信する第２の移動局と干渉するようになるためである。隣接する基地局間の同期の制約条件は、Ｗ−ＣＤＭＡ ＴＤＤシステムでは約数μｓｅｃ（約５μｓｅｃ）である。
【０００４】
基地局間で同期をとるために、当分野においていくつかの方法が提案されている。第１の方法によれば、基地局にＧＰＳ受信機を装備することにより同期が行われる。第２の方法によれば、初めに、初期段階、たとえばネットワークあるいは新しい基地局を開設する段階において、近似的な同期（約数十ｍｓｅｃ、すなわち数万「チップ」）からなる同期）が実行される。この粗い初期同期は、ネットワークによって、より厳密には、いくつかの隣接する基地局を制御する無線アクセスコントローラ（ＲＮＣ）（「Ｂノード」とも呼ばれる）によって提供される。それにより、隣接する基地局間の無線インターフェースによって、精細な同期が規則的に実行される。この精細な同期の目的は、特に、隣接する基地局間の系列用のクロックのあらゆる差を補正することである。これを行うために、同期信号の送受信用に、あるタイムスロットが予約される。同期専用のタイムスロットは、基本的には、同期系列（Ｓｙｎｃ）とガード時間（ＧＰ）とを含む。同期は、基本的には知られている態様で、受信された系列と送信された系列の複製である系列との相関をとることにより得られる。その相関は、近似的な同期の精度のマージンによって与えられる長さを有する時間窓上で行われる。こうして、基地局が同期系列を受信し、この窓内の相関ピークを検出するとき、基地局は、その系列処理を隣接する基地局の系列処理と同期させることができる。
【０００５】
一般に用いられる同期系列は、シンボル当たりの許容可能な電力の場合に、高精度の相関を得るために非常に長くされる（数千「チップ」）。ガード時間は、受信時に、隣接タイムスロット上の同期系列の干渉を避けるように、ある基地局から隣接する基地局への伝搬時間より長くなければならない。２つの基地局間の距離がセルの半径より大きい場合、ガード時間（ＧＰ）は、通常のガード時間（ＧＰエ）より大きくなるように選択される。また、ガード時間（ＧＰ）は、フレームクロック間の差も考慮しなければならない。
【０００６】
同期系列は、良好な自己相関特性、すなわち非常に顕著な自己相関ピークを有するように選択される。一般に、用いられる同期系列は、ＧＦ（２）、基数２のガロア域（Galois field）における原始多項式から得られる。そのような系列は、２のＮ乗マイナス１、すなわちＬ＝２N−１の長さＬを有する。これは特に、隣接基地局を同期させるためのＥＴＳＩの作業班ＴＳＧ−ＲＡＮの「Sequences for the cell sync burst」というタイトルの報告書ＴＳＧＲ１＃１５（００）０９４６において提案される、いわゆるＧｏｌｄ系列の場合の事例である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
Ｇｏｌｄ系列は、良好な周期的自己相関特性を有する（Ｇｏｌｄ系列の繰返しからなる系列と、Ｇｏｌｄ系列の複製との相関は、著しい二次ピークを持たない）。一方、これらの系列は、不都合なことに、そのように良好な非周期的自己相関特性（分離されたＧｏｌｄ系列と複製との相関）を持たないという問題がある。さらに、一般に用いられる相関器は、Ｏ（Ｌ）が非常に高くなってしまうという点で複雑な従来の適合したＦＩＲフィルタの形で時間領域において動作する。さらに、上記のように、その系列は値２N−１のみをとり、打切りによって実質的に自己相関特性を損失するようになるので、そのような系列の長さの選択範囲は縮小する。
【０００８】
この発明の目的は、非常に良好な自己相関特性と実現可能な長さの幅広い選択範囲とを有し、相関器の複雑性に関する度合いを低減するための相関系列を伝送することにより、隣接する基地局を同期させる方法を提案することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、移動無線電気通信システム内の基地局を同期させる方法によって規定され、その方法では、第１の基地局が、第１の系列と後続する第２の系列とを有する同期系列を送信し、第１および第２の系列は、多相の相補系列から得られ、少なくとも１つの第２の基地局が、同期系列と第１の系列の複製および第２の系列の複製との相関をとり、その後、その相関結果は、同期情報を与えるために加算される。
【００１０】
第１および第２の系列はゴレイ相補系列であることが有利である。
【００１１】
第１の実施の形態によれば、同期系列は、第１および第２の系列の周囲にガード時間を含む。
【００１２】
第２の実施の形態によれば、同期系列は、第１の系列の周期的延長部と後続する第２の系列の周期的延長部とを含む。
【００１３】
第３の実施の形態によれば、第１の系列は、第１のゴレイ系列と第１の補助系列とを用いて、第１のゴレイ系列を第１の補助系列のビットと連続して掛け合わせることにより生成される。
【００１４】
同様に、第２の系列は、第１のゴレイ系列と相補的な第２のゴレイ系列と第２の補助系列とを用いて、第２のゴレイ系列を第２の補助系列のビットと連続して掛け合わせることにより生成される。
【００１５】
第１の補助系列および第２の補助系列は、ゴレイ相補系列であることが有利である。
【００１６】
変形の形態によれば、相関はトレリスフィルタリングによって達成される。
【００１７】
上記および他のこの発明の特徴は、添付の図面に関連して与えられる以下に記載する説明を読むことにより一層明らかになるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
この発明が基づく全般的な概念は、隣接する基地局を同期させるために、一対の相補的な多相符号を、より具体的には一対のゴレイ相補符号を用いることである。その記載の残りの部分では、説明は多相符号ではなく、ゴレイ相補符号を用いて行われるであろう。しかしながら、この発明が一般に多相符号に当てはまることは明らかである。
【００１９】
その場合に知られているこれらの相補的な符号は、その非周期的な自己相関関数の和がディラック関数であるという注目すべき特性を有する。言い換えると、一対のそのような相補的な符号が（Ａ，Ｂ）で示される場合に、これは、φAA（ｍ）＋φBB（ｍ）＝δ（ｍ）を与える。ただし、ｍは時間指数であり、δはクロネッカーシンボルであり、φは非周期的自己相関関数である。
【００２０】
さらに、１９９１年１月にIEEE Electronics Letters（Vol. 27, No. 3, pages 219-220）に発表された、「Efficient pulse compressor for Golay complementary sequences」というタイトルのS. Z. Budiunによる論文に特に記載されるように、その相関器は、従来の適合したＦＩＲフィルタの場合と同様に、Ｏ（Ｌ）に関してではなく、Ｏ（ｌｏｇＬ）に関して複雑なトレリスフィルタによって作製される。また、このトレリスフィルタは、ＥＧＣ（Efficient Golay Correlator：高効率ゴレイ相関器）フィルタとも呼ばれる。ＥＧＣフィルタの実施の形態の一例は、１９９９年１月にIEEE Electronics Letters（Vol. 35, No. 17）に発表された、「Efficient Golay Correlator」というタイトルのB. M. Popovicによる論文に記載される。
【００２１】
さらに、所与の確立された長さの場合、いくつかの実現可能なゴレイ系列が存在する。これは、ゴレイ系列が発生器符号（generator code）によって生成される場合に、同じ長さを有する２つの個別の発生器符号が、同様に個別で、同じ長さを有するゴレイ系列を生成することが知られている。これらの系列は、良好な相互相関特性（すなわち、低相互相関値）を有し、それにより、たとえば、基地局のグループが、個別の符号を使用できるようになるか、あるいは、再び、そのシーケンシングの異なる時点において基地局の同期を達成できるようになる。
【００２２】
この発明の第１の実施の形態が図２ａに示される。この実施の形態によれば、本出願人の名義で１９９９年１２月３０日に出願されたフランス国特許出願ＦＲ−Ａ−９９１６８５１に記載されるように、同期系列は、時間的に多重化された２つのゴレイ相補系列ＡおよびＢからなり、各系列の前後にはガード時間が付加される。この系列は、ある基地局によって送信され、隣接する基地局によって受信される。受信時に、同期系列は、系列Ａの複製および系列Ｂの複製と相関をとられ、系列Ａとの相関結果は、系列Ｂとの相関結果と時間的に整列されるように遅延され、その後、それらが加算される。そのディラックピークは、ＡおよびＢの複製が対応する系列と整列されるときに得られる。ガード時間ＧＰ1、ＧＰ2およびＧＰ3が存在することにより、相関の時点で、系列ＡおよびＢが、時間整列位置を中心とする時間窓において、対応する相補的な複製、すなわち、それぞれＢおよびＡと重複しないことが確実になる。こうして、二次的な相関ピークが、系列間の相互相関から生じるようになり、相補的な複製はこの時間窓から除去される。より正確には、ＧＰ2＝２．ＧＰ3＝２．ＧＰ1＝２．ＧＰである場合には、２つの相関結果の和は、時間整列位置の周囲の幅２．ＧＰの時間窓内に分離されたディラックピークを有する。その相関は、上記のようなＥＧＣ相関器によって都合よく達成される。
【００２３】
この発明の第２の実施の形態が図２ｂに示される。この実施の形態によれば、本出願人の名義で出願された、「Channel estimation sequence and method of estimating a transmission channel using such a sequence」というタイトルのフランス国特許出願に説明されるように、同期系列は、時間的に多重化された２つのゴレイ相補系列からなり、各系列の前後には周期的延長部が付加される。所与の系列の周期的延長部は、その系列の繰返しによって得られる周期的系列の打切りである。これを行うためには、延長されることになる系列で、系列の終了部に対応する接頭部と、系列の開始部に対応する接尾部とを連結することで十分である。図２ｂは、２つのゴレイ相補系列ＡおよびＢのための接頭部および接尾部の連結を概略的に示す。同期系列そのものは、こうして延長された２つの系列ｅｘｔ（Ａ）およびｅｘｔ（Ｂ）からなる。周期的延長部は、ガード時間と同じ利点を生み出す、すなわち、ある時間窓内のディラックピークの周囲に二次相関ピークが存在しないようにする。より厳密には、その接尾部および接頭部が同一サイズからなり、Ｅに等しい場合には、その相関結果の和は、時間整列位置の周囲の幅２．Ｅの時間窓内に分離されたディラックピークを有するであろう。これは、同期系列が完全に周期化された系列ＡおよびＢを含む場合を考慮すれば、容易に理解されるであろう。その際、Ａの複製およびＢの複製との相関は、周期Ｌの一連のディラックピークを生成する。サイズＥの周期的延長部は、時間整列ピークの周囲の幅２．Ｅの時間窓によってこの系列を打ち切ることに相当する。先に記載された実施の形態と比べたこの実施の形態の利点は、送信機増幅器において、系列ＡおよびＢとの間で信号電力の急激な変動を引き起こすことがないことである。そのような急激な変動は、高周波数およびシンボル間干渉を生成し、その結果、受信時の相関結果を劣化させる場合がある。
【００２４】
この発明の第３の実施の形態が図２ｃに示される。この実施の形態によれば、階層的な系列を構成するモードに従って、ゴレイ系列ＡまたはＢと、補助系列Ｘとから、複合系列が生成される。より厳密には、補助系列Ｘの第１のビットが、系列Ａの全ビットと連続して掛け合わせされ、次に、第２の系列の第２のビットが系列Ａの全ビットと掛け合わされ、順次同様に実行されて、得られた系列が連結される。そのような複合系列は以下にＡ＊Ｘで示されるであろう。ただしＡは基本系列であり、Ｘは発生器補助系列である。こうして、ゴレイ相補系列ＡおよびＢは、同一あるいは個別の補助系列Ｘ、Ｙと掛け合わせることができ、補助系列自体をゴレイ系列にすることもできる。
【００２５】
Ａ＊ＸおよびＢ＊Ｘを、サイズＥの接頭部および接尾部によって延長される、長さＬのゴレイ相補系列からなる一対Ａ、Ｂから得られる複合系列としよう。Ａ＊ＸおよびＢ＊Ｘは、時間的に多重化され、インターバルＷによって分離される。受信される信号は、一方では系列Ａと、もう一方では系列Ｂと相関をとられる。第１の相関の結果は（Ｌ＋２Ｅ）＋Ｗだけ遅延され、第２の相関の結果と加算される。得られた和は、値ｘ0、ｘ1、．．．、ｘKによって変調された周期Ｌエ＝Ｌ＋２Ｅの一連のディラックピークを有する系列Ｒである。ただしＫは系列Ｘの長さであり、各ピークは、０のみを含む幅２．Ｅの時間窓によって包囲される。
その後、系列Ｒは線形応答フィルタによってフィルタリングされる。
【数１】
0004650867.tif 000002
【００２６】
フィルタリングされた系列Ｒは、系列Ｒを容易に検出できるようにする、幅２．Ｅのゼロ窓の中央に高さ２．Ｋ．Ｌのディラックピークを含む。さらに、時間的に多重化された系列Ａ＊ＸおよびＢ＊Ｘからなる全系列は、全長２．（Ｌ＋２．Ｅ）．Ｋ＋Ｗからなり、許容された系列の幅広い長さの選択範囲を提供する。
【００２７】
別の変形の形態によれば、４つの複合系列Ａ＊Ｘ、Ａ＊Ｙ、Ｂ＊Ｘ、Ｂ＊Ｙが生成される。ただし、Ａ、Ｂは、延長された、あるいは延長されない第１の対のゴレイ相補系列を形成し、Ｘ、Ｙは発生器補助系列として機能する第２の対のゴレイ相補系列を形成する。
【００２８】
その複合系列は時間的に多重化され、等しく、幅Ｗからなるものと想定されるインターバルによって分離される。系列ＡおよびＢは長さＬエ＝Ｌ＋２．Ｅからなる。ただしＬは基本系列の長さであり、Ｅは延長のサイズであり、系列Ｘ、Ｙは長さＫからなる。それゆえ、全系列長は４（Ｌ＋２Ｅ）Ｋ＋３Ｗであり、許容された系列長の幅広い選択範囲を提供する。
【００２９】
この変形の形態は、Ｓm（ｎ）＝（Ａ＊Ｘ）n.Lエ+mおよびＳエm（ｎ）＝（Ｂ＊Ｘ）n.Lエ+m、ｍ＝０、．．．、Ｌエ−１が初期の全系列の大部分を消去することによって得られる場合に、二次系列ＳmおよびＳエmの形でＬエ対の相補系列（Ｘ、Ｙ）が存在することを利用する。ＥＧＣ相関器で相関をとる代わりに、「階層的な」相関器が用いられ、ＥＧＣ関数相関器の第１ステージが図３に示されるように変更される。
【００３０】
その一対の系列ＸおよびＹは、基本系列ｓ0、．．．ｓk-1、（ただしＫ＝２k−１）、およびＤエi＝２Pi（ただし（Ｐ0、Ｐ1、．．．、Ｐk-1）は、帰納的に以下のようになる、集合（０、１、．．．、ｋ−１）上の順列である）である場合に遅延Ｄエ0、Ｄエ1、．．．、Ｄエk-1によって従来どおりに生成されているものと仮定されるであろう。
【数２】
0004650867.tif 000003
同様に、その一対の系列ＡおよびＢは、基本系列ｔ0、．．．、ｔl-1（ただしＬ＝２l−１）、およびＤエi＝２Pi（ただし（Ｐ0、Ｐ1、．．．、Ｐl-1）は、集合（０、１、．．．、ｌ−１）上の順列である）である場合に遅延Ｄ0、Ｄ1、．．．、Ｄk-1によって従来どおりに生成されるものと仮定されるであろう。
【００３１】
第１の相関ステージは、その一対の系列Ｘ、Ｙとの相関を達成するが、サンプル内の分散を考慮するために、遅延がファクタＬエで掛け合わされているという点で、従来のＥＧＣ相関器とは異なる。２つの相関結果は遅延ＤXYによって時間的に整列した後に加算され、遅延ＤXYは、一方では系列Ａ＊ＸおよびＡ＊Ｙを、もう一方では系列Ｂ＊ＸおよびＢ＊Ｙを分離する。相関器の第２のステージは、その一対の系列Ａ、Ｂとの相関を達成し、それ自体は従来どおりである。相関結果は遅延ＤABによって時間的に整列され、加算される。遅延ＤABは、一方では系列Ａ＊ＸとＢ＊Ｘとの間の時間差に、もう一方では系列Ａ＊ＹとＢ＊Ｙとの間の時間差に相当する。
【００３２】
こうして、最初に形成された相関器はステップＬエで粗い相関を達成し、次にそのサンプリングステップに対する精細な相関を達成する。実行される演算の数がＯ（ｌｏｇ（Ｋ）＋ｌｏｇ（Ｌ））になるので、複雑性は低い。
【００３３】
上記の例は２つの系列レベルおよび２つの相関レベルのみを有しているが、この発明は、任意の数の系列のレベルと、階層的な相関器の対応するステージとに直ちに拡張することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  Ｗ−ＣＤＭＡ ＴＤＤタイプの伝送システムにおける伝送フレームの概略図である。
【図２ａ】  この発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図２ｂ】  この発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図２ｃ】  この発明の第３の実施の形態を示す図である。
【図３】  この発明の第３の実施の形態に有用な相関器を示す図である。
【図１】
0004650867.tif 000004
【図２ａ】
0004650867.tif 000005
【図２ｂ】
0004650867.tif 000006
【図２ｃ】
0004650867.tif 000007
【図３】
0004650867.tif 000008