(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接拡散スペクトル拡散通信受信機をネットワークの基地局の送信に同期させる際にスロットタイミングを捕捉する方法であって、
無線チャネルを介して受信した同期コードを受信機に蓄積された同期コードに対して反復的に相関させ、
各反復的な相関ごとに、結果として生ずるピークに対し、当該ピークの測定されたパワー、位置及び順序数にそれぞれ対応する数の集合として値を割り当て、
前記割り当てられた値にしたがって前記ピークをランク付けし、
スロットタイミングのために、最も高いランク付けを有するピークを選択し、
ランク付けのパラメータは、前記割り当てられた値のサブセットから計算されるものであって、前記パワーに対して割り当てられた値と前記順序数に対して割り当てられた値との積の和として計算される、方法。
【請求項２】
直接拡散スペクトル拡散通信受信機をネットワークの基地局の送信に同期させる際にスロットタイミングを捕捉する方法であって、
無線チャネルを介して受信した同期コードを受信機に蓄積された同期コードに対して反復的に相関させ、
各反復的な相関ごとに、結果として生ずるピークに対し、当該ピークの測定されたパワー、位置及び順序数にそれぞれ対応する数の集合として値を割り当て、
前記割り当てられた値にしたがって前記ピークをランク付けし、
スロットタイミングのために、最も高いランク付けを有するピークを選択し、
ランク付けのパラメータは、前記割り当てられた値のサブセット及び付加的なファクタから導出され、前記付加的なファクタは経過時間である方法。
【請求項３】
直接拡散スペクトル拡散通信受信機をネットワークの基地局の送信に同期させる際にスロットタイミングを捕捉する方法であって、
無線チャネルを介して受信した同期コードを受信機に蓄積された同期コードに対して反復的に相関させ、
各反復的な相関ごとに、結果として生ずるピークに対し、当該ピークの測定されたパワー、位置及び順序数にそれぞれ対応する数の集合として値を割り当て、
前記割り当てられた値にしたがって前記ピークをランク付けし、
スロットタイミングのために、最も高いランク付けを有するピークを選択し、
前記ランク付けのパラメータは、前記パワーに対して割り当てられた値と前記順序数に対して割り当てられた値と経過時間とともに減少する付加的なファクタとの積の和として計算される、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、直接拡散（ＤＳ；direct sequence）スペクトル拡散（ＳＳ；spread spectrum）通信受信機に関し、特に、初期セルサーチ(initial cell search)同期に際してスロットタイミング(slot timing)を捕捉する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動局に電力を印加すると、基地局に対して同期をとるタスクが開始される。これを初期セルサーチと呼ぶ。以下の説明に関係するＵＭＴＳ（汎用移動通信システム；Universal Mobile Telecommunications System）の特性と初期セルサーチの手順とは、欧州電気通信標準化機構（ＥＴＳＩ；European Telecommunications Standards Institute）の刊行物(publication)ＴＲ  １０１  １４６，第３．０．０版、“Universal Mobile Telecommunications System, Concept evaluation（汎用移動通信システム、概念評価）”に説明されている。当業者には明確であるように、本発明は、ＵＭＴＳでの使用に限定されるものではなく、他のＷＣＤＭＡ（広帯域符号分割多重アクセス；wide-band code division multiple access）システムにも適用することが可能である。従来技術の一部であるＬｉｕへの米国特許第５，９８２，８０９号明細書を参照する。
【０００３】
移動局による初期セルサーチは３段階で行われる。第１の段階は、フェージング経路(fading path)を介して、移動局の受信機に最も強い信号を与える基地局の送信(transmission)に対するスロット同期の捕捉である。基地局のブロードキャスト送信の略図である図１を参照すると、基地局送信は参照番号１で表され、送信チャネル(transmission channel)は参照番号２で表され、移動局受信機は参照番号３で表されている。図１においては、例として、２つの基地局（ＢＴＳ１及びＢＴＳ２）からの送信のみが示されている。
【０００４】
これらの基地局送信は、相互に同期しておらず、スロットと呼ばれる共通の一定の長さの周期的な時間インターバル及びフレームと呼ばれる共通の一定の長さのフレーム化された時間インターバルで送信を続けるようにされている。１つのフレームは１５個のスロットからなる。図１において、基地局ＢＴＳ２からの送信に対するスロットの開始点は、基地局ＢＴＳ１からの送信に対するスロットの開始点から、任意の量「ｔ」秒だけ遅れて示されている。
【０００５】
基地局送信は、スロット境界(slot boundary)に対して整列した同期チャネル（ＳＣＨ；Synchronization channel）と、１次共通制御物理チャネル（ＰＣＣＰＣＨ；primary common control physical channel）とを含んでいる。図２に示すように、同期チャネルは、１次同期コード（ＰＳＣ；Primary synchronization code）と、２次同期コード（ＳＳＣ；secondary synchronization code）とからなる。図２において、各スロットの１次同期コードはＣpで示され、２次同期コードはＣsi,0〜Ｃsi,14で示されている。１次同期コード（Ｃp）として送信されるコードは、すべての基地局により各スロットの開始時に繰り返し送信される。
【０００６】
受信機３への基地局送信は、チャネル２により影響を受けるであろう。図１において、基地局ＢＴＳ１の送信は２パスチャネル２１を介して受信されるように示されており、基地局ＢＴＳ２の送信は３パス（マルチパス）チャネル２２を介して受信されるように示されている。基地局ＢＴＳ１からの信号及び基地局ＢＴＳ２からの信号は、受信機３に到着する前に、図示「Σ」で示されるように、チャネル２で実際には加算される。受信機に蓄積された予想される１次同期コードに対する受信信号の相関が、多数の相関ピークを与える。ピークは、例えば、ＰＳＣマッチドフィルタ３１によって検出される。検出された最も高いピークは、ネットワークの基地局のうち、受信機が同期するであろう基地局（見出された基地局）に対応する。
【０００７】
初期セルサーチの第２の段階では、フレーム同期を確立し、第１の段階で見出された基地局のコードグループを識別する。初期セルサーチの第３の段階では、見出された基地局に割り当てられたスクランブリングコード(scrambling code)を判定する。
【０００８】
相関プロセスは、サンプルごとに１つのスロットにわたって実行される。使用される入力データのシフト数は、スロット当たりのチップ数とオーバーサンプリングレート（ＯＳＲ；oversampling rate）との積である。相関プロセスの結果は多数のスロットに対して平均化され、最も高い相関パワー（相関電力）を有するサンプルの位置が、スロット境界として選択される。平均化プロセス(averaging process)で使用されるスロットの数は、平均化の深さ(averaging depth)と呼ばれる。
【０００９】
第１の段階で見出されたピークの数から、最大ピークの位置を選択し蓄積することも可能である。次に、検出されたピークの１つが選択されたが、第２の段階及び／または第３の段階で満足な結果をもたらさない場合に、最良のスロットタイミングを判定するために、この情報を残りの２つの段階のために使用することができる。そのような場合には、第１の段階で検出された他のピークを選択して第２の段階及び第３の段階で使用することが可能である。
【００１０】
異なるセルサーチ段階が受信データの異なる部分（入力ブロック）で行われるパイプライン法が知られている。必要な入力バッファのサイズは、個々の段階の平均化の深さに依存する。段階当たりの１つのフレームの平均化の深さに関し、必要なバッファサイズはデータの１フレームに等しい。
【００１１】
何らかの種類のメモリ記憶装置の用意することは、セルサーチプロセスに密接に関連している。第２の段階及び第３の段階での満足な動作は、前の第１の段階及び第２の段階での満足な動作に依存する。同じデータ部分（あるいは同じデータ部分の一部）を３つの段階の全てに使用する場合、平均化(averaging)がさまざまな段階に適用されるのであれば、必要なメモリサイズは増加する。チャネル状態が変化するために、第１の段階への平均化の適用は必要である。信頼できるスロットタイミングの近似を得るためには、通常、多数のスロットにわたって平均化を行うことが必要であろう。平均化は、（多数のフレームにわたって）第２の段階及び第３の段階にも適用することが可能である。
【００１２】
スロットタイミングを得るために、１次同期コード（ＰＳＣ）を有する単一のスロットの相関に対応する、第１の段階に対する最少の必要な入力データ長は、［（ＣＨＩＰＳ＿ＰＥＲ＿ＳＬＯＴ＋ＣＨＩＰＳ＿ＰＥＲ＿ＳＹＭＢＯＬ）×ＯＳＲ−１］である。タイムスロット当たりのチップ数はｃｈｉｐｓ＿ｐｅｒ＿ｓｌｏｔで表され、シンボル当たりのチップ数はｃｈｉｐｓ＿ｐｅｒ＿ｓｙｍｂｏｌで表される。第２の段階での同期は１フレームにわたって送信されるコードワード（符号語）に基づいているので、第２の段階への１フレームの入力データサンプルが予想される。同様に、第３の段階への１フレームの入力データサンプルは、スクランブリングコードの周期的な送信を収容できるであろう。
【００１３】
３つの段階の全てが同じデータブロックに作用し、第１の段階に対して１５スロット（すなわち１フレーム）の平均化の深さを仮定すると、セルサーチプロセスのための入力データバッファは、（３８６５６×ＯＳＲ−１）個の複素数サンプルを格納する必要がある。ＯＳＲ＝４で、各入力サンプルのＩ（同相）成分当たり８ビット、Ｑ（直交）成分当たり８ビットを使用するとすると、所要のバッファサイズは３０９２４６バイトとなることが分かる。第２の段階及び／または第３の段階において、１フレームを越えるような平均化の深さを適用すれば、当然、メモリサイズはさらに増加するであろう。少なくともデータの２フレーム、すなわち６１４４００バイトを収容するのに十分なバッファサイズは、もっと大きいものであろう。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、入力バッファのサイズを大幅に減少させる、ＷＣＤＭＡシステムにおける初期セルサーチを実現するための効率的な方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、直接拡散スペクトル拡散通信受信機をネットワークの基地局の送信に同期させる際にスロットタイミングを捕捉する方法であって、無線チャネルを介して受信した同期コードの相関を受信機に蓄積された同期コードに対して反復的に相関させ、各反復的な相関において、結果として生ずるピークに値を割り当て、割り当てられた値にしたがってピークをランク付けし、スロットタイミングのために、最も高いランクを有するピークを選択する、方法が提供される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
相関ピークの選択が、ある数のスロットを受信した後ではなく、スロットごと（スロット・バイ・スロット・ベース）で行われれば、セルサーチプロセスの第１の段階のためのメモリ必要量を大幅に減少させることが可能である。しかし、相関ピークを選択する時に多数のスロットについて平均を得る必要は残っており、これは、実行されるべきどの方法においても甘んじなければならないものである。本明細書において説明する方法は、平均化のために必要を満足させつつ、必要とされるメモリ量を大幅に減少させるものである。
【００１８】
以下、図３に示すフローチャートを参照して、本発明の方法を詳しく説明する。
【００１９】
まず、第１のスロットで受信したＰＳＣ（１次同期コード）データは、受信機に蓄積されたＰＳＣ（１次同期コード）と相関させられ、相関から生じる最大ピークが選択され、バッファ（ピークバッファ）に保存される。連続した各スロットとの相関から生じる最大ピークも見出され、同様の方法で別々のピークバッファに保存される。使用されるピークバッファの数は、第１の段階での平均化の深さに等しい。
【００２０】
相関から得られた各ピークに関して、各ピークバッファに保存された情報は、数の集合(set)からなる値である。数の集合の中のある１つの数は、ピークの順序数(order)として割り当てられる。ピークバッファに保存された最高のピークには最高の順序数が割り当てられ、２番目に高いピークには２番目に高い順序数が割り当てられ、以下同様である。各バッファの最も弱い要素には、最低の順序数すなわち１が割り当てられる。
【００２１】
数の集合の中のまたある１つの数は、ピークのパワー（電力）として割り当てられる。これは、Ｉ（同相）成分に対して得られた相関結果の２乗を、Ｑ（直交）成分に対して得られた相関結果の２乗に加算することにより導かれる。数の集合の中のさらにまたある１つの数はスロット内のピークの位置であり、それは、そのピークを生成した相関に対して１次同期コード（ＰＳＣ）が整列する入力データの位置［ｍｏｄ  （ｃｈｉｐｓ＿ｐｅｒ＿ｓｌｏｔ×ＯＳＲ）＋１］である（ｍｏｄはモジュロ(modulo)を表す）。各受信スロットに対して、最初に受信されたサンプルに対する整列は、位置１に対応し、スロットの最後のサンプルに対する整列は、位置ｃｈｉｐｓ＿ｐｅｒ＿ｓｌｏｔ×ＯＳＲである。
【００２２】
図４はピークバッファの内容の一例を示し、図５は、図４に示す内容のピークバッファを再配置した結果を示している。図４及び図５を参照すると、全てのピークバッファが満たされると、ピークに対応する保存された情報は、ピークの位置にしたがって再配置される。本発明者がＭと呼ぶパラメータが、各位置に対して計算される。任意の位置に対するＭの値は、Ｍ＝Σ（パワー×順序数）のように、その位置におけるピークの順序数及びパワーに依存する。Ｍの最大値に対応するピークは、第１の段階の出力として選択される。図４及び図５に示す例では、相関で検出されたピークの数は３であり、第１の段階の平均化の深さは３である。図４は３つのピークバッファのそれぞれの内容を示している。
【００２３】
３つのピークバッファに保存されたデータは、各ピークの位置にしたがって再配置される。Ｍの３つの最大値に対応する位置が、位置２、位置１０及び位置５０であることが、図５から分かるであろう。これらの位置は、第１の段階の出力として返される。パラメータＭを計算する場合に、各ピークバッファの経過時間（エイジ；age）を考慮に入れることも可能である。パラメータＭを決定する場合、各バッファの経過時間とともに減少する付加的な重み付け因子を含めることも可能である。付加的な重み付け因子（エイジファクタ：ａｇｅ＿ｆａｃｔｏｒ）を含めると、パラメータＭは、Ｍ＝Σ（パワー×順序数×ａｇｅ＿ｆａｃｔｏｒ）として得られよう。
【００２４】
エイジファクタを考慮に入れた場合のＭの値を得るための例を図６(a),(b)に示す。この例においては、第１のピークバッファに割り当てられたエイジファクタは１であり、第２のピークバッファに対しては０．５であり、第３のピークバッファに対しては０．２５である。
【００２５】
図３に示したフローチャートに基づき、以上説明した本発明による方法の各段階をさらに詳細に説明する。
【００２６】
まず、ステップＳ１において、各ピークバッファの内容をクリアし、ステップＳ２において、適切なピークバッファを選択する。次に、ステップＳ３において、入力サンプルを取り、ステップＳ４において、その入力サンプルに対してＰＳＣマッチドフィルタを適用し、ピークを検出する。その後、ステップＳ５において、検出されたピークのパワーを見出す。
【００２７】
次に、ステップＳ６において、現在のピークバッファ中の全てのピークパワーよりも見出したピークパワーの方が小さく、かつ、処理されたサンプル数がｃｈｉｐｓ＿ｐｅｒ＿ｓｌｏｔ×ＯＳＲ以下であるかどうかを判断する。この条件が成立するときには、次のサンプルを処理するためにステップＳ４に戻る。この要件が成立しない場合には、ステップＳ７において、ピークの位置及びパワーを含めて、ピークバッファを更新しピークバッファの内容を再配置する。
【００２８】
ステップＳ７の実行後、ステップＳ８において、処理されたスロットの数が第１の段階での平均化の深さに等しいかどうかを判断する。等しくない場合にはステップＳ２に処理が戻り、等しい場合には、ステップＳ９において、全ピークバッファを用いて、全てのピークをその位置に応じて分類し、ステップＳ１０において、各位置において上述のパラメータＭ［＝Σ（パワー×順序数）］を評価し、ステップＳ１１において、パラメータＭの最大値に対応するピーク位置をスロットタイミングとして選択する。
【００２９】
以上の動作により、スロットタイミングが捕捉されることになる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した本実施形態の方法では、バッファサイズは所望のピークの数と使用される平均化の深さに依存するが、既存の従来技術による方法で必要とされるよりも大幅に少ないであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】基地局送信の概略図である。
【図２】基地局送信の構成を示す図である。
【図３】スロット同期の方法を示すフローチャートである。
【図４】ピークバッファの内容の一例を示すである。
【図５】ピーク位置によって再配置された図４に示す情報を示す。
【図６】  (a)はエイジファクタを含むピークバッファの内容の一例を示す図であり、(b)はピーク位置によって再配置された図６(a)に示す情報を示す図である。
【符号の説明】
１  基地局送信
２  送信チャネル
３  移動局受信機
【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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