(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局によって送信された情報をユーザ装置が正確に受信するように使用される、ＣＤＭＡデジタル移動通信システムのためのセル初期探索方法であって、
前記ユーザ装置によって作動周波数点を選択するステップと、
前記作動周波数点で前記基地局とのダウンリンク同期を達成するステップと、
を含み、ダウンリンク同期を達成する前記ステップが、
ａ．トレーニングシーケンスに基づいた電力特性ウィンドウ値を用いることによってダウンリンクトレーニングシーケンスのタイムスロットの範囲を決定し、
ｂ．前記範囲内で、受信したデータ及びトレーニングシーケンスを相関させることによって前記ユーザ装置の正確な受信位置を得る、
ことを含む、前記方法。
【請求項２】
トレーニングシーケンスに基づいた前記電力特性ウィンドウ値の方法が、
ａ．基地局のデータフレームのダウンリンクパイロットシーケンスタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）内の同期記号の送信電力を増大し、前記ＤｗＰＴＳ内の前記同期信号の前後に位置する保護された記号に対してはいかなる電力も送信しないステップと、
ｂ．受信の際に、まず、前記ユーザ装置によって前記ＤｗＰＴＳの電力特性ウィンドウ値を探索し、前記同期記号の位置範囲の発見後は、前記位置付近のみを相関させるステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記同期記号の位置範囲を発見するための、前記ＤｗＰＴＳの電力特性ウィンドウ値の探索が、
まず前記ユーザ装置によって作動周波数点をロックし、データフレームを受信するステップと、
前記ＤｗＰＴＳ内の各同期信号の電力を計算するステップと、
各同期記号の位置で電力特性ウィンドウを計算するステップと、
完全な前記データフレームの平均電力特性ウィンドウ値を計算するステップと、
受信した前記データフレームの全ての同期記号位置における最小の電力特性ウィンドウ値を探索するステップと、
前記平均電力特性ウィンドウ値及び前記最小電力特性ウィンドウ値の比が閾値よりも大きいか否かを判断し、そうである場合は前記最小電力特性ウィンドウ値の位置が前記ＤｗＰＴＳの開始位置として選択されるステップと、
前記受信データフレームと前記開始位置付近の全ての同期信号のそれぞれを相関させ、前記ダウンリンク同期を終了するステップと、
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
各同期記号の電力の計算が、同期記号開始点として前記受信の瞬間を選択し、前記同期記号に属する全てのチップの電力を加え、前記同期記号の前記電力を得る、
ことを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
各同期記号位置での電力特性ウィンドウ値の計算が、前記受信データフレームの一部にかかる特性ウィンドウ内の各信号の電力を計算し、下記式を用いて各位置の電力特性ウィンドウ値Ｒ（ｉ）を各位置で計算し、式中、ｉは実際の受信位置を表し、Ｐ（ｋ）は各記号の電力値を表し、Ｎ及びＭは特性ウィンドウパラメータである、請求項３に記載の方法。
【数１】
0004530603.tif 000009
【請求項６】
各同期記号位置での電力特性ウィンドウ値の計算が、前記受信データフレームの一部にかかる特性ウィンドウ内の各チップの電力を計算し、前記各チップの電力に基づいて各位置で前記電力特性ウィンドウ値を計算する、ことを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
基地局によって送信された情報をユーザ装置が正確に受信するように使用される、ＣＤＭＡデジタル移動通信システムのためのセル初期探索方法であって、
前記ユーザ装置と前記基地局との間の搬送波の偏差を前記ユーザ装置によって追跡するステップと、
前記ユーザ装置のデジタル復調器内で前記搬送波の偏差を補正するステップと、
を含み、前記搬送波の偏差を補正する前記ステップが、
ａ．ソフトウェアによって前記搬送波の偏差を推定し、決定及びフィードバック方法を用いることによってハードウェアを調節し、
ｂ．結合検出に基づいた搬送波偏差補正方法を用いることにより、多経路及び多元接続の干渉を抑制し、前記搬送波の偏差をベースバンド復調によって必要とされる範囲に補正する、
ことを含む、前記方法。
【請求項８】
前記ステップａが、
各データフレームの前記搬送波の偏差をソフトウェアによって推定し、
ハードウェアのための調節値を計算し、
計算された前記調節値を用いて、前記デジタル復調器内の自動周波数制御（ＡＦＣ）ハードウェアを調節する、
ことを更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
下記式を用いて各データフレームの前記搬送波の偏差を推定し、式中、αは推定された周波数の偏差を表し、Ｉ及びＱは直交復調信号であり、Ｌは統計的長さである、請求項８に記載の方法。
【数２】
0004530603.tif 000010
【請求項１０】
式ｆα（ｎ）＝ｆｅ（ｎ）×ｃｏｅｆk（ｎ）を用いてハードウェアのための調節値を計算し、式中、ｆｅ（ｎ）は受信したｎ番目のデータフレームの推定搬送波周波数偏差であり、調節係数ｃｏｅｆkの範囲は０乃至１の間であり、ｋが大きいほど、より小さいｃｏｅｆkが選択される、請求項７又は請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップｂが、
実際のチャネル応答を推定するためにデータバーストのトレーニングシーケンスのミッドアンブルを各データフレームに挿入し、
結合検出技術を用いて、多経路及び多元接続の干渉を前記ユーザ装置によって抑制し、前記トレーニングシーケンスのミッドアンブル付近の記号を復調し、
これらの記号に含まれる前記搬送波偏差の情報を用いて自動周波数制御ハードウェアを調節する、
ことを更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
ユーザ装置によって作動周波数点を選択するステップと、前記作動周波数点で基地局とのダウンリンク同期を達成するステップと、前記ユーザ装置と前記基地局との間の搬送波の偏差を前記ユーザ装置によって追跡するステップと、デジタル復調器内で前記搬送波の偏差を補正するステップと、を含む、ＣＤＭＡデジタル移動通信システムのためのセル初期探索方法であって、前記基地局とのダウンリンク同期を達成する前記ステップが、
ａ．トレーニングシーケンスに基づいた電力特性ウィンドウ値を用いることによってダウンリンクトレーニングシーケンスのタイムスロットの範囲を決定し、
ｂ．前記範囲内で、受信したデータ及びトレーニングシーケンスを相関させることによって前記ユーザ装置の正確な受信位置を得る、
ことを更に含み、前記デジタル復調器内で前記搬送波の偏差を補正する前記ステップが、
ａ．ソフトウェアによって前記搬送波の偏差を推定し、決定及びフィードバック方法を用いることによってハードウェアを調節し、
ｂ．結合検出に基づいた搬送波偏差補正方法を用いることにより、多経路及び多元接続の干渉を抑制し、前記搬送波の偏差をベースバンド復調によって必要とされる範囲に補正する、
ことを更に含む、前記方法。
【請求項１３】
基地局によって送信された情報をユーザ装置が正確に受信するように使用される、ＣＤＭＡデジタル移動通信システムのためのセル初期探索方法であって、
電力特性ウィンドウ値方法を使用し、作動周波数点を決定することによってＤｗＰＴＳのおおよその位置範囲を探索するステップと、
決定された前記位置範囲内で受信したデータ及びトレーニングシーケンスを相関させることによって正確な受信位置を探索し、ダウンリンク同期を達成するステップと、
結合検出に基づいた搬送波偏差補正方法を用いることによって搬送波の偏差を回復するステップと、
を含む、ＣＤＭＡデジタル移動通信システムのためのセル初期探索方法。
【請求項１４】
前記電力特性ウィンドウ値方法を用いることによって前記ＤｗＰＴＳのおおよその位置範囲を探索する前記ステップが、
ユーザ装置によって作動周波数点をロックし、
完全なデータフレームを受信し、
各記号の電力Ｐを計算し、
各記号の位置での電力特性ウィンドウ値を計算し、
平均電力特性ウィンドウ値を計算し、
最小の電力特性ウィンドウ値を探索し、
前記平均電力特性ウィンドウ値及び前記最小電力特性ウィンドウ値の比を計算し、
前記比が閾値よりも大きいか否かを判断し、そうである場合は、前記最小電力特性ウィンドウ値の位置を前記ＤｗＰＴＳの開始位置とする、
ことを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
各記号電力Ｐの計算が、
記号開始点として受信の瞬間を選択し、前記記号に属する全てのチップの電力を加え、前記記号の前記電力を得る、
ことを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
結合検出に基づいた搬送波偏差補正方法を用いることによって搬送波の偏差を回復する前記ステップが、
ａ．フレームの数をｎ＝０に初期化してデータフレームを受信し、
ｂ．前記データフレームの搬送波周波数偏差をソフトウェアによって推定し、
ｃ．前記搬送波周波数偏差の調節値を計算し、即ち、ハードウェア調節値を計算し、
ｄ．計算された前記ハードウェア調節値に従って自動周波数制御ハードウェアを調節し、ｎ＝ｎ＋１のようにｎを増加し、ｎが調節フレームの予め設定された数Ｑよりも大きいか否かを判断し、そうでない場合は次のデータフレームを受信してステップｂに戻り、ｎが調節フレームの予め設定された数Ｑよりも大きい場合は終了する、
ことを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
結合検出に基づいた搬送波偏差補正方法を用いることによって搬送波の偏差を回復する前記ステップが、
ｅ．ｍ個のデータフレームを受信し、
ｆ．受信した前記ｍ個のデータフレームを結合検出技術を用いて復調し、即ち、トレーニングシーケンスのミッドアンブル付近のデータ記号を復調し、前記トレーニングシーケンスのミッドアンブルの前後にあるＰ個の記号をそれぞれ取得し、
ｇ．前記ｍ個のデータフレームの前記トレーニングシーケンスのミッドアンブル前後にある前記Ｐ個の記号の搬送波周波数偏差方向を計算し、
ｈ．計算された前記搬送波周波数偏差方向に従って、自動周波数制御ハードウェアのための調節ステップ長を設定し、
ｉ．得られた前記搬送波周波数偏差方向に従って、前記自動周波数制御ハードウェアを前記調節ステップ長を用いて調節する、
ことを含む、請求項１３又は請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ステップｅ乃至ステップｉを繰り返すことを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は概して移動通信技術に関し、より詳細には、トレーニングシーケンス（パイロット）を用いたＣＤＭＡデジタルセルラー移動通信システムにおけるユーザ装置（ＵＥ）のセル初期探索方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルセルラー移動通信システムでは、ＵＥがオンにされると、まずセルの初期探索が行われる。セル初期探索の目的は、好適な作動周波数を選択することと、この作動周波数でＵＥと基地局との間のダウンリンク同期を得ることである。ＵＥは、このような方法でのみ、基地局によって送信されたメッセージを正確に受信することができる。
【０００３】
更に、実際のデジタルセルラー移動通信システムでは、ＵＥのメインクロックと基地局のメインクロックは互いに完全に独立している。双方が同一の作動周波数で作動していても、双方の間には搬送波（キャリア）の偏差（又は周波数の差、周波数の偏差という）が生じてしまう。復調の際に、ＵＥが比較的正確な搬送波偏差回復（即ち較正、補正）を実施することができない場合、ベースバンド信号には搬送波成分が残る。この搬送波成分はベースバンド信号の処理に影響を及ぼし、符号のエラーを更に生じるため、ＵＥは基地局によって送信された情報を正確に受信することができない。
【０００４】
従って、デジタルセルラー移動通信システムでは、ＵＥは、セル初期探索の際に、作動周波数のロック、ロックされた作動周波数での基地局とのダウンリンク同期の達成、及び搬送波周波数の偏差の補正、といった動作を実行しなくてはならない。
【０００５】
勿論、実際のセル初期探索の際は、それぞれ独立した基地局及びＵＥのメインクロックが時間の経過と共にずれるため、搬送波周波数の偏差も同時に追跡しなくてはならない。
【０００６】
実際のＣＤＭＡセルラー移動通信システムでは、一般に、ダウンリンクの同期はパイロットチャネルによって実行される。従来実施されているダウンリンク同期では、まず、作動周波数でロックし、受信されたデータフレーム全体と予め設定されたパイロットシーケンス（トレーニングシーケンス）との間の相関を解き、相関のピークが予め設定された閾値よりも大きくなるまで相関を解くための作動周波数を連続的にスライドさせ、そして、ダウンリンク同期をこの作動周波数で実行する。相関のピークが見出される作動周波数は、ＵＥの受信位置である。
【０００７】
いかなるＣＤＭＡセルラー移動通信システムにおいても、同期のために相関演算を実行することが必要である。しかしながら、従来の相関演算には下記のような制限がある。相関演算はデータフレーム全体の各チップ又は部分的なチップのレベルでスライドされるため、演算量は膨大で、長い計算時間が必要である。その上、相関演算はデータフレーム全体に対して行われるため、特に時分割多重ＣＤＭＡ（ＴＤＤ−ＣＤＭＡ）システムにおいて誤判断の確率が高くなる。ＴＤＤ−ＣＤＭＡシステムにおいて、ＵＥ  Ａの近くでＵＥ  Ｂが会話中であると仮定する。ＵＥ  ＡとＵＥ  Ｂとの間の距離が短いため、ＵＥ  Ａは基地局によって送信された信号電力よりも強い、ＵＥ  Ｂによって送信された信号電力を受信してしまう。これにより、ＵＥの実際の受信位置ではない相関ピーク位置に関する判断が誤ってなされ、誤ったダウンリンク同期情報が生じてしまう。
【０００８】
一般に、搬送波周波数の偏差はデジタル復調器において補正される（一般的な状況では、ある程度の搬送波偏差はダウンリンク同期に影響を及ぼさないが、復調された情報には影響を及ぼす）。技術が十分に成熟した相似位相ロック回路が従来使用されている。この解決法の欠点は、性能を考慮すると同時に広帯域幅を得ることが難しく、搬送波のジッタに敏感で、ハードウェア回路で実現するには複雑なことにある。
【０００９】
「広周波数通信システムにおける搬送波の回復及び補償の方法及び装置(a method and device for carrier recovery and compensation in a frequency spread communication system)」というタイトルの中国特許第９７１１５１５１．２号では、搬送波周波数偏差のデジタル補正方法が提案されている。しかしながら、この方法は、ノイズ及び多経路干渉のないチャネルモデルによって最適な推定を行うため、セルラー移動通信システムには適していない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ＣＤＭＡデジタル移動通信システム用のセル初期探索方法を提供することである。この方法は、従来のセル初期探索方法を改良するものであり、即ち、セル初期探索の際のダウンリンク同期及び搬送波偏差補正のための解決法を提案するものである。この解決法を用いて、ＵＥは基地局とのダウンリンク同期を迅速かつ正確に行うことができ、搬送波偏差補正への優れた効果を生じる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明を下記のように実施することができる。
【００１２】
ＣＤＭＡを用いたデジタル移動通信システムのためのセル初期探索方法は、基地局によって送信された情報をユーザ装置が正確に受信するために使用される。この方法は、ユーザ装置が作動周波数を選択し、その作動周波数で基地局とのダウンリンク同期を達成することを特徴としており、下記のステップを含む。
ａ．トレーニングシーケンスの電力特性ウィンドウ値方法に基づいて、ダウンリンクトレーニングシーケンスタイムスロットの範囲を決定する
ｂ．この範囲内で、受信したデータ及びトレーニングシーケンスを相関させることにより、ユーザ装置の正確な受信位置を得る
【００１３】
前述の「トレーニングシーケンスの電力特性ウィンドウ値方法に基づく」ステップは、以下を含む。
ａ．基地局のフレーム構造において、ダウンリンクパイロットシーケンスタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）内の同期記号の送信電力を増大し、ＤｗＰＴＳ内の同期信号の前後に位置する保護された記号に対してはいかなる電力も送信しない
ｂ．受信の際に、ユーザ装置はまずＤｗＰＴＳの電力特性ウィンドウ値を探索し、同期記号の位置範囲が発見された後は、その位置付近のみが相関される
【００１４】
前述の「同期記号の位置範囲を発見するための、ＤｗＰＴＳの電力特性ウィンドウ値の探索」は、以下の動作を含む。
ＵＥはまず作動周波数をロックし、次にデータフレームを受信する；ＤｗＰＴＳ内の各同期信号の電力を計算する；各同期記号の位置で電力特性ウィンドウ値を計算する；データフレーム全体の平均電力特性ウィンドウ値を計算する；受信したデータフレーム全体の全ての同期記号位置における最小の電力特性ウィンドウ値を探索する；平均電力特性ウィンドウ値及び最小電力特性ウィンドウ値の比が閾値よりも大きいか否かを判断し、そうである場合は最小電力特性ウィンドウ値の位置がＤｗＰＴＳの開始位置として選択される；受信データフレームと開始位置付近の全ての同期記号のそれぞれを相関し、正確な受信開始点を得て、ダウンリンク同期を終了する。
【００１５】
前述の「各同期記号の電力を計算する」とは、同期記号開始点として受信の瞬間を選択し、その同期記号に属する全てのチップの電力を加えて各同期記号の電力を得る、ということである。
【００１６】
前述の「各同期記号の位置で電力特性ウィンドウ値を計算する」とは、受信データフレームの一部にかかる特性ウィンドウ内の各記号の電力を計算し、下記式を用いて各位置の電力特性ウィンドウ値Ｒ（ｉ）を各位置で計算する、ということである。
【００１７】
【数４】
0004530603.tif 000002
【００１８】
式中、ｉは実際の受信位置を表し、Ｐ（ｋ）は各同期記号の電力値を表し、Ｎ及びＭは特性ウィンドウパラメータである。
【００１９】
前述の「各同期記号の位置で電力特性ウィンドウ値を計算する」とは、受信データフレームの一部にかかる特性ウィンドウ内の各チップの電力を計算し、各チップの電力に基づいて各位置で電力特性ウィンドウ値を計算する、ということである。
【００２０】
また、本発明を下記のように実施することができる。
【００２１】
ＣＤＭＡを用いたデジタル移動通信システムのためのセル初期探索方法は、基地局によって送信された情報をユーザ装置が正確に受信するために使用される。この方法は、ユーザ装置がユーザ装置と基地局との間の搬送波の偏差を追跡し、搬送波の偏差をデジタル復調器内で補正することを特徴としており、下記のステップを含む。
ａ．ソフトウェアによって搬送波の偏差を推定し、決定及びフィードバック方法によってハードウェアを調節する
ｂ．搬送波の偏差を補正するための結合検出方法に基づいて多経路及び多元接続の干渉を抑制し、搬送波の偏差をベースバンド復調によって必要とされる範囲に補正する
【００２２】
前述のステップａは、ソフトウェアによる各データフレームの搬送波偏差の推定、ハードウェアのための調節値の計算、及び計算された調節値を用いたデジタル復調器内での自動周波数制御ハードウェアの調節を含む。
【００２３】
下記式を用いて、各データフレームの周波数の差をソフトウェアによって推定する。
【数５】
0004530603.tif 000003
式中、αは推定された周波数の差を表し、Ｉ及びＱは直交復調信号であり、Ｌは統計的長さである。
【００２４】
下記式を用いてハードウェアのための調節値を計算する、即ち搬送波周波数の差の調節値を計算する。
ｆα（ｎ）＝ｆｅ（ｎ）×ｃｏｅｆk（ｎ）
式中、ｆｅ（ｎ）は受信したｎ番目のデータフレームの推定搬送波周波数差であり、調節係数ｃｏｅｆkの範囲は０乃至１の間であり、ｋが大きいほど、より小さいｃｏｅｆkが選択される。
【００２５】
前述の「搬送波の偏差を補正するための結合検出方法に基づいて多経路及び多元接続の干渉を抑制し、搬送波の偏差をベースバンド復調によって必要とされる範囲に補正する」ステップには、以下の動作が含まれる。
データバーストのトレーニングシーケンスのミッドアンブル(midamble)を各フレームに挿入する；ユーザ装置は結合検出技術を用いて多経路及び多元接続の干渉を抑制し、トレーニングシーケンスのミッドアンブル付近の記号を復調する；これらの記号に含まれる搬送波周波数の差の情報を用いて、自動周波数制御ハードウェアを調節する。
【００２６】
前述の「結合検出技術を用いて多経路及び多元接続の干渉を抑制し、トレーニングシーケンスのミッドアンブル付近の記号を復調する」ステップには、以下の動作が更に含まれる。
結合検出技術を用いてデータを復調し、トレーニングシーケンスのミッドアンブルの前後にあるＰ個の文字を取得し、これらをそれぞれＸ（１）…Ｘ（Ｐ）及びＹ（１）…Ｙ（Ｐ）として記録する；Ｘｉ（ｎ）＝Ｘ（ｎ）／Ｘｊ（ｎ）、Ｙｉ（ｎ）＝Ｙ（ｎ）／Ｙｊ（ｎ）をそれぞれ計算し、式中、Ｘｊ（ｎ）＝Ｙｊ（ｎ）＝±π／４、±３π／４である；下記式によって搬送波周波数偏差方向を得る；計算された搬送波周波数偏差方向に基づいて、自動周波数制御ハードウェアの調節ステップ長を設定する；調節ステップ長及び得られた搬送波周波数偏差方向を用いて自動周波数制御ハードウェアを調節する。
【００２７】
【数６】
0004530603.tif 000004
【００２８】
更に、本発明を下記のように実施することができる。
【００２９】
ＣＤＭＡを用いたデジタル移動通信システムのためのセル初期探索方法は、ユーザ装置が作動周波数点を選択し、この作動周波数点で基地局とのダウンリンク同期を達成するステップと、ユーザ装置がユーザ装置と基地局との間の搬送波の偏差を追跡し、デジタル復調器内で搬送波の偏差を補正するステップと、を含む。
【００３０】
この方法において、前述の「基地局とのダウンリンク同期を達成する」ステップは、以下の動作を含む。
ａ．まず、トレーニングシーケンスの電力特性ウィンドウ値方法に基づいて、ダウンリンクトレーニングシーケンスタイムスロットの範囲を決定するｂ．この範囲内で、受信したデータ及びトレーニングシーケンスを相関させることにより、ユーザ装置の正確な受信位置を得る
【００３１】
前述の「デジタル復調器内でユーザ装置と基地局との間の搬送波偏差を補正する」ステップは、以下の動作を含む。
ａ．ソフトウェアによって搬送波の偏差を推定し、決定及びフィードバック方法によってハードウェアを調節する
ｂ．搬送波の偏差を補正するための結合検出方法に基づいて多経路及び多元接続の干渉を抑制し、搬送波の偏差をベースバンド復調によって必要とされる範囲に補正する
【００３２】
前述の「トレーニングシーケンスの電力特性ウィンドウ値方法に基づく」ステップは、以下を含む。
ａ．基地局のフレーム構造において、ダウンリンクパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）内の同期記号の送信電力を増大し、ＤｗＰＴＳ内の同期記号の前後に位置する保護された記号に対してはいかなる電力も送信しない
ｂ．受信の際に、ユーザ装置はまずＤｗＰＴＳの電力特性ウィンドウ値を探索し、同期記号の位置範囲が発見された後は、その位置付近のみが相関される
【００３３】
本発明は、ＣＤＭＡ移動通信システムのためのセル初期探索方法であり、ＣＤＭＡ移動通信システムのためのダウンリンク同期方法である。この方法は、セル初期探索の際の作動周波数点のロック、基地局とのダウンリンク同期の達成、及び基地局とユーザ装置との間の搬送波周波数の差の回復を実施する。作動周波数点をロックし、基地局とのダウンリンク同期を達成する方法は、まず、トレーニングシーケンスに基づいて電力特性ウィンドウ値方法を用いることによりトレーニングシーケンスのおおよその範囲を決定するステップと、受信したデータフレーム及びトレーニングシーケンスの相関を解いて正確な受信位置を得て、基地局とのダウンリンク同期を完了するステップと、を含む。基地局とユーザ装置との間の周波数の差を回復する方法は、結合検出技術に基づいた搬送波周波数差補正方法である。前述の２つ（又はいずれか一方）の方法のいくつかのステップを実施することによって本発明のセル初期探索が実施され、ユーザ装置はダウンリンク同期を迅速かつ正確に完了する。
【００３４】
本発明の方法は、主にトレーニングシーケンスを用いた移動通信システムに向けられたセル初期探索方法である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態が示される添付の図面を参照して、本発明をより完全に説明する。しかしながら、本発明を多くの異なる形で具現することができ、本明細書中に説明される実施の形態に限定されるものと解釈すべきではない。むしろ、これらの実施の形態は、本開示内容が綿密かつ完全になるよう提供されたものであり、当業者には本発明の範囲を十分に伝えるものであろう。本明細書全体にわたり、同様の番号は同様の要素を指す。
【００３６】
図１は、時分割同期符号分割多元接続（ＴＤ−ＳＣＤＭＡ）システムを一例として挙げることにより、セルラー移動通信システムにおけるセル初期探索手順の開始から終了までの基本ステップを示している。ステップ１では、本発明の電力特性ウィンドウ値方法を用いることによりＤｗＰＴＳのおおよその位置範囲を探索し、作動周波数点を定める。ステップ２では、ステップ１で定められた位置範囲において従来の相関解析法を用いることにより、正確な受信位置を探索し、この位置を得る。ステップ３では、本発明に用いられる、搬送波周波数の差を補正する結合検出方法に基づいて、搬送波周波数差の回復を開始する。ステップ４では、ブロードキャストチャネル（ＢＣＣＨ）の情報をモニタすることができる。
【００３７】
図２は、ダウンリンク同期を実施するための、電力特性ウィンドウ値方法を用いる際に必要とされるフレーム構造を示している。本発明では、独立したＤｗＰＴＳ  ５と、バーストデータＴＤ０…… ＴＤｎ、ＴＵ０…… ＴＵｎ内の中間符号ミッドアンブルといった２つのトレーニングシーケンスが、ＴＤ−ＳＣＤＭＡのフレーム構造において定められている。これら２つのトレーニングシーケンスは、セル初期探索の際に異なった機能を有する。ＤｗＰＴＳ  ５は、Ｎ個のＧＰ（ガード）記号、Ｍ個のＳＹＮＣ（同期）記号、そして再度Ｎ個のＧＰ記号を含む独立したタイムスロットを占めている。ミッドアンブルの前後にはそれぞれＰ個のデータ記号があり、これら２つのデータ記号及びミッドアンブルは共に１つのタイムスロットを占める。ＳＹＮＣ記号は、直交する符号の集合から選択された符号である。相関を解くことによってこの符号を得ることができるが、データフレーム全体及び直交符号の集合に対して演算を行わなくてはならないため、演算量が非常に大きい。
【００３８】
本発明のダウンリンク同期方法では、基地局はＳＹＮＣ記号の送信電力を高めるが、ＧＰ記号においては送信電力を生じない。このように、受信の際、ユーザ装置はまずＤｗＰＴＳの電力特性ウィンドウ値を探索し、ＳＹＮＣ記号のおおよその位置範囲を見出し、そして、この位置範囲付近のみで相関を解くことができる。従って、ダウンリンク同期時間が大幅に縮小され、誤判断の確率が下がる。
【００３９】
図３は、ＤｗＰＴＳのおおよその位置範囲を探索する手順を示している。ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムを一例として挙げると、この手順は特性ウィンドウ方法を用いて開始し、ＤｗＰＴＳのおおよその位置範囲を見出すか、又はこの範囲を見出さずに終了する。ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムでは、ガード記号の数Ｎ＝２、ＳＹＮＣ記号の数Ｍ＝４に設定し、各データフレーム時間の長さは５ｍｓである。
【００４０】
ステップ６では、まず、ユーザ装置を移動通信システムの可能な周波数点である作動周波数点でロックし、ユーザ装置は完全なデータフレーム（例えば、５ｍｓ＋Δｍｓ）を受信する。ステップ７では、各記号電力Ｐを計算する。即ち、まず、受信の瞬間が記号の開始点であると仮定し、記号に属する全てのチップの電力を加えて記号の電力を得る。実際には、受信の瞬間を単純に記号の開始点とすることはできないが、電力特性ウィンドウ値方法を使用する目的は、ＳＹＮＣ記号のおおよその位置範囲を得ることである。従って、結果にはさほど影響しない。
【００４１】
下記式（１）において、Ｒｉは各位置の電力特性ウィンドウ値であり、ｉは実際の受信位置を表し、Ｐ（ｋ）は各記号の電力を表し、Ｍ及びＮは特性ウィンドウ形状のパラメータである。
【００４２】
【数７】
0004530603.tif 000005
【００４３】
ステップ８では、各記号位置の電力特性ウィンドウ値（比）を計算する。記号レベルでスライドし、ＴＤ−ＳＣＤＭＡフレーム構造Ｎ＝２、Ｍ＝４を用いた各位置の受信データフレームに対して、電力特性ウィンドウ値を式（（Ｐi＋Ｐi+1）＋（Ｐi+6＋Ｐi+7））／（Ｐi+2＋Ｐi+3＋Ｐi+4＋Ｐi+5）を用いて計算する。
【００４４】
実際には、各記号の電力を用いる必要はなく、各チップの電力を用いる。チップレベルでのスライドによって更に正確な結果を得ることができるが、演算量が更に多くなる。
【００４５】
ステップ９では、フレームの平均電力特性ウィンドウ値（比）Ｒａｖｅｒを、下記式を用いて計算する。
【００４６】
【数８】
0004530603.tif 000006
【００４７】
式中、Ｒ（ｉ）は各受信位置での電力特性ウィンドウ値であり、Ｑは１つのフレームに対する受信位置の数を表している。
【００４８】
ステップ１０では、受信データフレームにおける電力特性ウィンドウ値のうち最小値Ｒｍｉｎを探索し（Ｒｍｉｎ＝ｍｉｎ（Ｒ（ｉ）））、Ｒａｖｅｒ／Ｒｍｉｎ、即ち、平均電力特性ウィンドウ値／最小電力特性ウィンドウ値を計算して、Ｒａｖｅｒ／Ｒｍｉｎが閾値よりも大幅に大きいか否かを判断する。Ｒａｖｅｒ／Ｒｍｉｎが閾値以下である場合、ＤｗＰＴＳは見出されていない。Ｒａｖｅｒ／Ｒｍｉｎが閾値よりも大きい場合、電力特性ウィンドウの最小値の位置がＤｗＰＴＳ開始位置である。次に、得られたＤｗＰＴＳ開始位置付近で相関を解き、正確な受信開始点を得てダウンリンク同期を実行する。
【００４９】
本発明では、搬送波偏差の補正は、図４及び図５にそれぞれ示される２つの大きなステップによって実施される。図４の第１の大きなステップでは、ソフトウェアによって周波数の差を推定し、ハードウェアを調節するための決定及びフィードバックメカニズムを導入する。この第１の大きなステップでは、周波数の差は初期の大きな値から小さな範囲に回復される。例えば、精度が３ｐｐｍで作動周波数範囲が約２Ｇの結晶発振器を用いた場合、初期値を約６ｋＨｚとみなすことができる。図５の第２の大きなステップでは、多経路及び多元接続の干渉を抑えるために結合検出技術を主に用いることにより、小さな周波数差（例えば、約１ｋＨｚ）をベースバンド復調によって必要とされる範囲に補正し、ハードウェア調節を導くための、より正確な周波数差情報を得る。
【００５０】
図４は、搬送波周波数の差の回復から開始し、ミッドアンブルを用いてより高い周波数の精度が達成されるまでの、連続的な手順である。この手順の際、周波数の差をソフトウェアによって推定し、決定及びフィードバックメカニズムによって自動周波数制御（ＡＦＣ）をハードウェアに対して行う。この手順は、周波数の差を、初期の大きな値からより小さな範囲に補正する。
【００５１】
ソフトウェアによる周波数の差の推定は、ソフトウェア補償プロセスでもある。ハードウェアを調節せずにソフトウェアの補償のみを用いる場合、推定は毎回正確でなくてはならない。更に、無線チャネルの場合、ソフトウェアによる推定方法は一定の許容度を持つ推定である。従って、ソフトウェアの補償だけでは、効果は十分ではない。一方、無線チャネルではソフトウェアによる推定はさほど正確ではないが、推定された周波数の差の方向は、特に複数フレームの平均値において信頼性がある。従って、ソフトウェアの推定を使用してＡＦＣハードウェア調節を導き、第１の大きなステップの要件を満たすことができる。具体的なステップを下記に述べる。
【００５２】
ステップ１１の前に、フレーム数をｎ＝０に設定し、ステップ１１ではデータフレームを受信する。
【００５３】
ステップ１２では、ソフトウェアにより、下記式（２）を用いて各データフレームの周波数の差を推定する。
【００５４】
【数９】
0004530603.tif 000007
【００５５】
式中、αは推定された周波数の差を表し、Ｉ及びＱは直交復調信号であり、Ｌは統計的長さである。
【００５６】
ステップ１３では、下記式（３）を用いて、搬送波周波数の差の調節値、即ちハードウェア調節値を計算する。
ｆα（ｎ）＝ｆｅ（ｎ）×ｃｏｅｆk（ｎ）  ……（３）
【００５７】
式中、ｆｅ（ｎ）は推定された周波数の差、即ち受信したｎ番目のデータフレームのαであり、調節係数ｃｏｅｆkは０乃至１の範囲であり、その選択原理は、ｋが大きいほどｃｏｅｆkを小さくする、というものである。例えば、受信したフレームデータをｋ１，ｋ２，…，ｋｎのセクションに分割することができ、ｋ１<ｋ２<…<ｋｎである場合、ｃｏｅｆk1>ｃｏｅｆk2>…>ｃｏｅｆknとなる。
【００５８】
ステップ１４では、計算されたハードウェア調節値に従ってハードウェアのＡＦＣ制御を調節し、ｎ＝ｎ＋１にして、ｎ>Ｑであるか否かを判断する。ｎがＱ（Ｑは調節フレームの予め設定された数）以下である場合、ｎ>Ｑになるまでステップ１１乃至１４を繰り返し、第１の大きなステップを終了して、周波数の精度を更に高めるためのミッドアンブルの使用に進む。
【００５９】
実際には、各データフレームを用いずに、複数のフレームを用いてフィードバックすることもできる。この場合のフィードバックは、ソフトウェアとハードウェアとの間の相互調節である。即ち、まず、ソフトウェアを用いて周波数の差を計算し、計算された周波数の差によって導かれたハードウェア調節を行い、ハードウェアの調節後、ソフトウェアは周波数の差を再度推定し、予め設定された回数になるまでこの手順を繰り返す。
【００６０】
図５は、ミッドアンブルを用いて更に高い周波数精度を得る手順を示している。結合検出に基づいて、小さな周波数偏差を、ベースバンド復調の可能な範囲内に補正することができる。ＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムにおいて、結合検出技術を用いることは、トレーニングシーケンス（ミッドアンブル）を各フレームに挿入して実際のチャネル応答を推定することを意味する。このように、ユーザ装置は結合検出技術を用いて多経路及び多元接続の干渉を抑えることができ、トレーニングシーケンスのミッドアンブル付近のデータ記号を復調し、これらの記号に含まれる周波数の偏差情報を用いることによってＡＦＣの調節を導く。具体的なステップは下記の通りである。
【００６１】
ステップ１５では、ｍ個のデータフレームを受信する。
【００６２】
ステップ１６では、結合検出技術を用いてｍ個のデータを復調し、即ち、トレーニングシーケンスのミッドアンブル付近のデータ記号を復調し、トレーニングシーケンスのミッドアンブルの前後にあるＰ個の記号を得る。これらの記号を、それぞれＸ（１）…Ｘ（Ｐ）及びＹ（１）…Ｙ（Ｐ）と示すことができる。
【００６３】
ステップ１７では、ｍ個のデータフレームのトレーニングシーケンスのミッドアンブルの前後にあるＰ個の記号に対して下記式（４）を用いることにより、周波数偏差のそれぞれの方向を計算する。
Ｘｉ（ｎ）＝Ｘ（ｎ）／Ｘｊ（ｎ）
Ｙｉ（ｎ）＝Ｙ（ｎ）／Ｙｊ（ｎ）    ……（４）
【００６４】
式中、Ｘｊ（ｎ）＝Ｙｊ（ｎ）＝±π／４、±３π／４である。
【００６５】
次に、下記式（５）を用いて搬送波周波数の差を得る。
【００６６】
【数１０】
0004530603.tif 000008
【００６７】
ステップ１８では、計算された周波数の差の方向に従って、ＡＦＣハードウェアの調節ステップ長（ＳＴＥＰ  Ｈｚ）を設定する。
【００６８】
ステップ１９では、ステップ１７で得られた周波数の差の方向に従い、ＡＦＣハードウェアを、ステップ長ＳＴＥＰを用いて調節する。
【００６９】
ステップ１５乃至ステップ１９を繰り返すことができる。補正された周波数の差が徐々に減少するにつれ、トレーニングシーケンスのミッドアンブル付近にある、より多くのデータ記号を用いて周波数の差に関する更に多くの情報を得ることができ、ＡＦＣハードウェアの調節ステップ長を徐々に減少させることができる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明の方法は、トレーニングシーケンスシステムに基づいたセル初期探索方法であり、この方法をＣＤＭＡ移動通信システムに使用することができる。結合検出技術を用いたＣＤＭＡ通信システムは、結合検出に基づいた搬送波偏差の補正方法である本発明を使用して、搬送波の偏差を推定することができる。本発明の方法は、空間的な無線チャネル環境において優れた効果を示すことができる。
【００７１】
本発明のダウンリンク同期方法及び搬送波偏差補正方法は、ＣＷＴＳ（China Wireless Telecommunication Standardization、中国無線通信規格）によって提案され、国際ＩＭＴ−２０００のＲＴＴ（無線送信技術）の１つであるＴＤ−ＳＣＤＭＡシステムに基づいて設計されているが、本発明を、適切に更新した後で他のデジタルセルラー移動通信システムに十分に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  セル初期探索の図である。
【図２】  電力特性ウィンドウ値方法を用いる際に必要とされるフレーム構造の図である。
【図３】  電力特性ウィンドウ値方法を実施するフローチャートである。
【図４】  搬送波周波数の差の補正において、初期周波数の差の大きな範囲を周波数の差の小さな範囲に補正するためのフローチャートである。
【図５】  搬送波周波数の差の補正において、周波数の差を、ベースバンド復調によって要求される範囲に補正するためのフローチャートである。
【図１】
0004530603.tif 000011
【図２】
0004530603.tif 000012
【図３】
0004530603.tif 000013
【図４】
0004530603.tif 000014
【図５】
0004530603.tif 000015