(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
早晩テストを用い受信機を送信機に粗同期させる方法において、前記受信機と前記送信機とが通信チャネルを経て相互に結合しており、前記方法が、
前記送信機から前記通信チャネル上へ制御信号を送信するステップであって、前記制御信号が連続する相次ぐマルチフレームに分割され、それぞれの前記マルチフレームがその中に多数の個別フレームを含み、それぞれの前記マルチフレームがその中に少なくとも１つの高電力同期信号を含む、前記送信ステップと、
前記送信ステップ中に送信される前記制御信号を前記受信機において検出するステップと、
前記検出された制御信号の少なくとも１つの与えられた部分を選択するステップと、
前記少なくとも１つの与えられた部分内に蓄積されたエネルギーを計算するステップと、
前記検出された制御信号の、少なくとも１つの前の部分と、少なくとも１つの後の部分と、を選択するステップであって、前記少なくとも１つの前の部分と、前記少なくとも１つの後の部分とが、前記検出された制御信号内の前記少なくとも１つの与えられた部分の前および後へそれぞれ変位している、前記選択ステップと、
前記少なくとも１つの前の部分と、前記少なくとも１つの後の部分と、により蓄積されたエネルギーを計算するステップと、
前記少なくとも１つの与えられた部分内に蓄積されたエネルギーを、前記少なくとも１つの前の部分と、前記少なくとも１つの後の部分と、の双方のそれぞれに蓄積されたエネルギーと比較するステップであって、それにより該比較がマルチフレーム境界を決定するために用いられ、それにより前記受信機が、前記送信機およびそれから送信される前記制御信号に粗同期せしめられる、前記比較ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項２】
前記比較ステップが、
前記少なくとも１つの与えられた部分内のエネルギーと、前記少なくとも１つ前の部分内のエネルギーと、の間の差と、前記少なくとも１つの与えられた部分内のエネルギーと、前記少なくとも１つの後の部分内のエネルギーと、の間の差と、を加算することにより差メトリックを計算するステップであって、それにより前記差メトリックが前記マルチフレーム境界を決定するために用いられる、前記計算ステップ、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記検出された制御信号が多数の個別の相次ぐビンに分割され、ビンｉがマルチフレーム境界として選択され、前記それぞれの部分がそれぞれ少なくとも１つのビンを含み、前記与えられた部分の初めがビンｉを含み、前記計算ステップが、式：
0003783078.tif 000005
により少なくとも１つの前記ビンのスペースプロフィールメトリックを計算し、ここで、Ｂは特定のビン内の蓄積エネルギーを表し、Ｋはタイムスロット内のビンの数を表し、Ｎはそれぞれの前記マルチフレーム内の個別同期信号の数を表し、ｊおよびｎは加算カウンタであり、Ｌは前記マルチフレーム内のビンの数を表し、Ｓnは前記マルチフレーム内のＮ個の同期信号のそれぞれの間隔を表し、前記Ｎ個の同期信号は前記マルチフレーム内において不均一な間隔を有してその中に同期パターンを形成し、Ｍiは該同期パターン内の全てのビンのエネルギーの累算を表している、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
Ｎが３から８までの範囲内にある、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
Ｎ＝４である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
Ｋ＝４である、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
Ｓ0＝０であり、S1ないしＳnが前記マルチフレーム内においてＳ0から不均一な間隔を有する、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記計算ステップが、前記少なくとも１つの前の部分と、前記少なくとも１つの後の部分と、の中に蓄積されたエネルギーを、式：
Ｍ(i-KWP mod L)およびＭ(i+KWP mod L)
のそれぞれにより計算し、ここで、Ｗは前記マルチフレームのフレーム毎のタイムスロットの数を表し、Ｍ(i-KWP mod L)は、ＭiよりＰフレームだけ早くとられた前記少なくとも１つの前の部分内に蓄積されたエネルギーを表し、Ｍ(i+KWP mod L)は、ＭiよりＰフレームだけ晩くとられた前記少なくとも１つの後の部分内に蓄積されたエネルギーを表しており、
前記早晩テストを用いエネルギーを比較する前記ステップが、式：
Ｄi=(Ｍi-Ｍ(i-KWP mod L))+(Ｍi-Ｍ(i+KWP mod L))
において、Ｄiは、ビンｉをマルチフレーム境界として選択したときの早晩差メトリックを表している上記の式を用い、それにより、前記マルチフレーム内の多数の他のビンのそれぞれをマルチフレーム境界として選択して一連の差メトリックを計算し、最大の差メトリックに対応するビンが選択される、
請求項３に記載の方法。
【請求項９】
タイムスロット内の与えられたビンにおける前記エネルギーメトリック（Ｂl）が、式：
0003783078.tif 000006
を用いて計算され、ここで、ｒiは受信信号サンプルを表し、Ｂlはその中のｘからｙまでのそれぞれのビット内のエネルギーの類纂を表している。請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
タイムスロット内の与えられたビンにおける前記エネルギーメトリック（Ｂl）が、式：
0003783078.tif 000007
を用いて計算され、ただし、この積分はビンｌ内のビットｘからビットｙまでのの、ビンｌの時間間隔にわたってのものであり、ｒは該間隔における時間に関し受信信号サンプルを表す関数である、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
第１通信局および第２通信局がそれぞれ相互に通信チャネルを経て結合している、前記第１および第２通信局と、早晩テストを用いて前記第２通信局を前記第１通信局に同期させる回路の、前記第１および第２通信局との組合せと、を有する通信システムにおいて、該回路が、
前記第１通信局に配置された制御信号発生器であって、該制御信号発生器が、前記通信チャネル上へ制御信号を発生し且つ送信するためのものであり、該送信された制御信号が連続する相次ぐマルチフレームに分割され、それぞれの前記マルチフレームがその中に多数の個別フレームを含み、それぞれの前記マルチフレームがその中に少なくとも１つの高電力同期信号を含む、前記制御信号発生器と、
前記第２通信局に配置された制御信号検出器であって、該制御信号検出器が、前記制御信号発生器により発生され且つ送信された前記制御信号を検出するためのものである、前記制御信号検出器と、
前記検出器に結合したセレクタであって、該セレクタが、前記検出された制御信号の少なくとも１つの与えられた部分を選択するためのものである、前記セレクタと、
前記少なくとも１つの与えられた部分内に蓄積されたエネルギーを累算し、かつ、前記少なくとも１つの与えられた部分の前および後へそれぞれ変位している、前記検出された制御信号の少なくとも１つの前の部分と、少なくとも１つの後の部分と、の中のエネルギーを累算する、計算手段と、
前記少なくとも１つの与えられた部分内に蓄積されたエネルギーを、前記少なくとも１つの前の部分と、前記少なくとも１つの後の部分と、のそれぞれに蓄積されたエネルギーと比較する比較器であって、該比較器が、マルチフレーム境界を決定するために用いられ、それにより前記第２通信局を、前記第１通信局およびそれから送信される前記制御信号に粗同期せしめる、前記比較器と、
を含む、前記通信システム。
【請求項１２】
前記計算手段が、前記少なくとも１つの与えられた部分内のエネルギーと、前記少なくとも１つの前の部分内のエネルギーと、の間の差と、前記少なくとも１つの与えられた部分内のエネルギーと、前記少なくとも１つの後の部分内のエネルギーと、の間の差と、を加算することにより差メトリックを計算し、それにより該差メトリックが前記マルチフレーム境界を決定するために用いられる、請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１３】
前記検出された制御信号が多数の個別の相次ぐビンに分割され、ビンiがマルチフレーム境界として選択され、前記それぞれの部分がそれぞれ少なくとも１つのビンを含み、前記与えられた部分の初めがビンｉを含み、前記計算手段が、式：
0003783078.tif 000008
により少なくとも１つの前記ビンのスペースプロフィールメトリックを計算し、ここで、Ｂは特定のビン内の蓄積エネルギーを表し、Ｋはタイムスロット内のビンの数を表し、Ｎはそれぞれの前記マルチフレーム内の個別同期信号の数を表し、ｊおよびｎは加算カウンタであり、Ｌは前記マルチフレーム内のビンの数を表し、Ｓnは前記マルチフレーム内のＮ個の同期信号のそれぞれの間隔を表し、前記Ｎ個の同期信号は前記マルチフレーム内において不均一な間隔を有してその中に同期パターンを形成し、Ｍiは該同期パターン内の全てのビンのエネルギーの累算を表している、請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１４】
Ｎが３から８までの範囲内にある、請求項１３に記載の通信システム。
【請求項１５】
Ｎ＝４である、請求項１４に記載の通信システム。
【請求項１６】
Ｋ＝４である、請求項１３に記載の通信システム。
【請求項１７】
Ｓ0＝０であり、Ｓ1ないしＳnが前記マルチフレーム内においてＳ0から不均一な間隔を有する、請求項１３に記載の通信システム。
【請求項１８】
前記計算手段が、前記少なくとも１つの前の部分と、前記少なくとも１つの後の部分と、に対する前記スペースプロフィールメトリックを、式：
Ｍ(i-KWP mod L)およびＭ(i+KWP mod L)
のそれぞれにより計算し、ここで、Ｗは前記マルチフレームのフレーム毎のタイムスロットの数を表し、Ｍ(i-KWP mod L)は、ＭiよりＰフレームだけ早くとられた前記少なくとも１つの前の部分内に蓄積されたエネルギーを表し、
Ｍ(i+KWP mod L)は、ＭiよりＰフレームだけ晩くとられた前記少なくとも１つの後の部分内に蓄積されたエネルギーを表しており、前記計算手段が、ビンｉを内部に有する前記与えられた部分に対する早晩テストを、式：
Ｄi=(Ｍi-Ｍ(i-KWP mod L))+(Ｍi-Ｍ(i+KWP mod L))
において、Ｄiは、ビンｉをマルチフレーム境界として選択したときの早晩差メトリックを表している上記の式を用いて計算し、それにより、前記マルチフレーム内の多数の他のビンのそれぞれをマルチフレーム境界として一連の差メトリックを計算し、最大の差メトリックに対応するビンが選択される、請求項１３に記載の通信システム。
【請求項１９】
前記計算手段がビンエネルギーメトリックを、式：
0003783078.tif 000009
により計算し、ここで、ｒiは受信信号サンプルを表し、Ｂlはその中のｘからｙまでのそれぞれのビット内のエネルギーの累算を表している、請求項１３に記載の通信システム。
【請求項２０】
前記計算手段がビンエネルギーメトリックを、式：
0003783078.tif 000010
により計算し、ｒiは受信信号サンプルを表し、Ｂlはその中のｘからｙまでのそれぞれのビット内のエネルギーの累算を表している、請求項１３に記載の通信システム。
【請求項２１】
送信機と同期可能な受信機であって、該受信機が、
該受信機へ送信された制御信号を検出する制御信号検出器であって、該制御信号が前記送信機により送信され、該送信された制御信号が連続する相次ぐマルチフレームに分割され、それぞれの該マルチフレームがその中に少なくとも１つの高電力同期信号を含む、前記制御信号検出器と、
前記検出器に結合したセレクタであって、該セレクタが、前記検出された制御信号の少なくとも１つの与えられた部分を選択するためのものである、前記セレクタと、
前記少なくとも１つの与えられた部分内に蓄積されたエネルギーを測定して累算し、かつ、前記少なくとも１つの与えられた部分の前および後へそれぞれ変位している、前記検出された制御信号の少なくとも１つの前の部分と、少なくとも１つの後の部分と、の中のエネルギーを累算する、計算手段と、
前記少なくとも１つの与えられた部分内に蓄積されたエネルギーを、前記少なくとも１つの前の部分と、前記少なくとも１つの後の部分と、のそれぞれに蓄積されたエネルギーと比較する比較器であって、該比較器が、マルチフレーム境界を決定するために用いられ、それにより前記第２通信局を、前記第１通信局およびそれから送信される前記制御信号に粗同期せしめる、前記比較器と、
を含む、前記受信機。
【請求項２２】
前記計算手段が、前記少なくとも１つの与えられた部分内のエネルギーと、前記少なくとも１つの前の部分内のエネルギーと、の間の差と、前記少なくとも１つの与えられた部分内のエネルギーと、前記少なくとも１つの後の部分内のエネルギーと、の間の差と、を加算することにより差メトリックを計算し、それにより該差メトリックが前記マルチフレーム境界を決定するために用いられる、請求項２１に記載の受信機。
【請求項２３】
前記検出された制御信号が多数の個別の相次ぐビンに分割され、ビンｉがマルチフレーム境界として選択され、前記それぞれの部分がそれぞれ少なくとも１つのビンを含み、前記与えられた部分の初めがビンｉを含み、前記計算手段が、式：
0003783078.tif 000011
により少なくとも１つの前記ビンのスペースプロフィールメトリックを計算し、ここで、Ｂは特定のビン内の蓄積エネルギーを表し、Ｋはタイムスロット内のビンの数を表し、Ｎはそれぞれの前記マルチフレーム内の個別同期信号の数を表し、ｊおよびｎは加算カウンタであり、Ｌは前記マルチフレーム内のビンの数を表し、Ｓnは前記マルチフレーム内のＮ個の同期信号のそれぞれの間隔を表し、前記Ｎ個の同期信号は前記マルチフレーム内において不均一な間隔を有してその中に同期パターンを形成し、Ｍiは該同期パターン内の全てのビンのエネルギーの累算を表している、請求項２１に記載の受信機。
【請求項２４】
Ｎが３から８までの範囲内にある、請求項２３に記載の通信システム。
【請求項２５】
Ｎ＝４である、請求項２４に記載の通信システム。
【請求項２６】
Ｋ＝４である、請求項２３に記載の通信システム。
【請求項２７】
Ｓ0＝０であり、Ｓ1ないしＳnが前記マルチフレーム内においてＳ0から不均一な間隔を有する、請求項２３に記載の通信システム。
【請求項２８】
前記計算ステップが、前記少なくとも１つの前の部分と、前記少なくとも１つの後の部分と、の中に蓄積されたエネルギーを、式：
Ｍ(i-KWP mod L)およびＭ(i+KWP mod L)
により計算し、ここで、Ｗは前記マルチフレームのフレーム毎のタイムスロットの数を表し、Ｍ(i-KWP mod L)は、ＭiによりＰフレームだけ早くとられた前記少なくとも１つの前の部分内に蓄積されたエネルギーを表し、
Ｍ(i+KWP mod L)は、ＭiよりＰフレームだけ晩くとられた前記少なくとも１つの後の部分内に蓄積されたエネルギーを表しており、
前記早晩テストを用いエネルギーを比較する前記ステップが、式：
Ｄi=(Ｍi-Ｍ(i-KWP mod L))+(Ｍi-Ｍ(i+KWP mod L))
において、Ｄiは、ビンｉをマルチフレーム境界として選択したときの早晩差メトリックを表している上記の式を用い、それにより、前記マルチフレーム内の多数の他のビンをマルチフレーム境界として選択して一連の差メトリックを計算し、最大の差メトリックに対応するビンが選択される、
請求項２３に記載の受信機。
【請求項２９】
タイムスロット内の与えられたビンにおける前記エネルギーメトリック（Ｂl）が、式：
0003783078.tif 000012
を用いて計算され、ここで、ｒiは受信信号サンプルを表し、Ｂlはその中のｘからｙまでのそれぞれのビット内のエネルギーの累算を表している、請求項２３に記載の受信機。
【請求項３０】
タイムスロット内の与えられたビンにおける前記エネルギーメトリック（Ｂl）が、式：
0003783078.tif 000013
を用いて計算され、ただし、この積分はビンｌ内のビットｘからビットｙまでのの、ビンｌの時間間隔にわたってのものであり、ｒは該間隔における時間に関し受信信号サンプルを表す関数である、請求項２３に記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
本発明は、一般的には、セルラ通信システムにおいて動作しうる無線電話機のような受信機を、その受信機へ信号を送信する送信機に同期させるための同期方法および装置に関する。本発明は、特に、ディジタル形式にコード化された同期信号が受信機へ送信され、それらの同期信号がその受信機により、その受信機を送信機に同期させるために用いられる同期方法および関連回路に関する。さらに詳述すると、本発明は、他の高電力非同期バーストの存在下で企てられる同期を、早晩テスト（ｅａｒｌｙ−ｌａｔｅ  ｔｅｓｔｉｎｇ）の使用により改善する、または可能ならしめる同期方法および関連回路に関する。
同期信号は、受信機が、複雑さの少ない相関プロセスにより検出しうる特性のものとする。受信機の同期は、同期信号の検出のために必要な計算の数が少ないほど速やかに行われる。
同期信号は、それらの同期信号が高レベルの減衰または多重経路ひずみを受ける通信チャネル上へ送信される時でさえ、受信機がそれらを容易に検出しうるように高マージンのものとされる。同期信号はディジタル形式にコード化されるので、信号は、いくつかの従来のセルラ通信システムにおいて用いられているもののような、時分割多重方式（ＴＤＭ）通信スキームにより送信されうる。従って、本発明は、地上セルラ通信システム、または衛星セルラ通信システムのような、セルラ通信システムにおいて有利に実施される。セルラネットワーク局が、制御チャネル上へ発生する制御信号の部分を形成する選択されたタイムスロット中において無線電話機へ送信する時、無線電話機は同期信号の検出に応答して送信機に同期し、制御信号の他の部分と、他のデータまたは音声チャネル上に発生した他の信号と、の双方を受信する。
発明の背景
通信システムは最小限、通信チャネルにより相互接続された送信機および受信機により形成される。送信機が送信する信号は、通信チャネル上へ送信され、受信機により受信される。
無線通信システムは、通信チャネルが電磁周波数スペクトルの１つまたはそれ以上の周波数帯から形成されている通信システムである。送信機と受信機との間に、固定された接続、すなわちハードワイヤード接続が必要でないので、そのような固定された接続、すなわちハードワイヤード接続の使用が不便であり、または実際的でない時は、無線通信システムが有利に用いられる。
セルラ通信システムは、無線通信システムの１つのタイプである。セルラ通信システムの、今後ネットワークと呼ぶインフラストラクチャは、ある地域の全域に設置され、セルラシステムの加入者は、システムが含む地域内のどこに位置している時でも、一般にシステム内において電話により通信できる。
従来の地上セルラ通信ネットワークは、世界中の重要な部分の全域に設置されているが、ある地域にはそのようなネットワークがない。例えば、人口密度が低い地域には、地上セルラ通信ネットワークは商業的に存続しえない。また、現存の地上セルラネットワークは、さまざまな異なる規格に従って構成されている。
１つの通信システムにおいて動作可能な無線電話機、すなわち、ハンドヘルド電話機、またはセルラ電話機は、他のそのようなシステムにおいては時には動作不能となる。もしユーザが別のあるセルラ通信ネットワークによってのみ動作可能であるように構成された無線電話機を用いようとすれば、セルラ通信ネットワークが設置されている地域においてさえ、ユーザはこれにより通信しえないことがありうる。
静止衛星の使用により電話カバレージを提供するように設計された東南アジア諸国連合（ＡＳＥＡＮ）セルラ衛星（ＡＣｅＳ）システムのような衛星セルラ通信システムが提案されており、これは、実現された時には、ユーザが殆どいかなる場所に位置している時でも、衛星セルラ通信システムにより電話通信しうるようにするものである。衛星設置トランシーバと無線電話機との間でダウンリンク信号を、また無線電話機と衛星設置トランシーバとの間でアップリンク信号を送信することにより、無線電話機と衛星設置トランシーバとの間で電話通信が可能になる。衛星設置トランシーバと地上局との間の追加の通信リンクを用いることにより、無線電話機のユーザは、地上局および衛星設置トランシーバを経て別の相手と電話通信することができる。
ディジタル通信技術は固有の高い効率を有するために、多くの既設のセルラ通信通信ネットワークは、ディジタル通信技術を用いるように変換され終わっており、また多くの新たに提案されている。ＡＣｅＳシステムのようなセルラ通信システムは、ディジタル通信技術を用いるように設計されつつある。他の通信システムも同様にディジタル通信技術を用いているか、またはディジタル通信技術へ変換するように、またはディジタル通信技術を用いるように、計画されている。
無線電話機は、適正に機能するためには、特に通信システムがディジタル通信技術を用いる時は、セルラ通信ネットワークのネットワーク局に同期せしめられなければならない。従来は、ネットワーク局から無線電話機へ同期信号が送信され、無線電話機をネットワーク局に同期させた。他の通信システムも同様に、従来の同期信号を同様の目的のために用いる。
時分割多重接続（ＴＤＭＡ）システムのようなＴＤＭ通信システムにおいては、通信はフレームの使用により行われる。ＴＤＭＡにおいては、与えられた周波数帯は一連の個別フレームに分割され、それぞれのフレームはその中に一連の個別タイムスロットを有し、それぞれのタイムスロットは異なる加入者により使用される。多くのシステムは８タイムスロット毎フレームを用いているが、ＡＣｅＳは、多重ユーザ毎タイムスロットを用い、事実上１６または３２スロットシステムになりつつある。情報は、それぞれのタイムスロット中において、特定のディジタルビット構成に従ってバースト形式で送信されうる。通常のバーストは音声またはデータ情報を伝達する。他のタイプのバーストには、高電力同期バーストが含まれ、そのグループは上述の同期信号を形成し、それらは好ましくはマルチフレーム、すなわち、ＡＣｅＳシステムにおいては１０２個の連続フレーム、内の多くのフレームにわたって不均一な間隔を有する。しかし、そのような信号内の最初の高電力同期バーストは、マルチフレーム内の第１フレームの初めに配置されて、そのマルチフレームの境界を知らせ、高電力一斉送信バーストを構成しうる通常は３つある残余の同期バーストは、マルチフレーム内の最初の同期バーストから、既知のオフセットにより不均一な間隔を有する。
しかし、無線電話機すなわちセルラ電話機は、最初のパワーアップに際しては、送信機から発せられるディジタルビットストリームに同期しておらず、そのビットストリーム内におけるマルチフレームの境界、すなわち、最初の同期バーストの開始、を確認しなければならないことは容易にわかる。最初の同期バーストおよびマルチフレーム境界が見出された時は、受信機は速やかに送信との同期に入りうる。しかし、たとえ妨害信号が存在しなくても、送信の多くのマルチフレームが経過し、かなりの数の処理ステップが行われた後に同期が実現されうる。
従来から、粗同期および微同期の２つのタイプの同期が行われている。粗同期は、望ましくは最初の高電力同期バースト、すなわち、マルチフレームの境界、を含む特定の連続ビット部分へ、ビットストリームの選択を狭めるように設計される。微同期は次に、選択された連続ビットのセグメントをビットパターンと相関または照合し、かつそのセグメントを相関および同期が実現されるまで１ビットずつシフトさせることにより、その部分内の最初の同期バーストの正確な位置を決定する。しかし、本発明の中心課題は、速やかに粗同期を実現することである。
ディジタルビットストリーム内には、同期バーストのほかに、粗同期プロシージャに妨害を与えうる他の高電力バーストも存在する。例えば、特にＡＣｅＳ環境においては、到達困難な加入者にコンタクトするための高電力ページングバーストが存在しうる。ビットストリーム内のこれら他の高電力非同期バーストの存在は、同期の達成を複雑化する。
同期を達成するためのいかなる方法も、送信されたビットストリーム内のこれら他の高電力非同期バーストの存在にかかわらず、より少ない数の処理ステップおよび時間しか必要としないものが有利である。
セルラ通信システムの移動体電話機またはハンドヘルド電話機のような受信機を、送信機に同期させるための、処理ステップの数を減少させうる１つの技術は、後に詳述されるように、粗同期中における電力プロフィール法の使用である。特に、電力プロフィール技術は、複数のビン（ｂｉｎ）、すなわちタイムスロットのサブユニット、のそれぞれの中に蓄積されたエネルギーを計算し、かつ、高電力同期バースト間の間隔に関する先験的な知識を用いることにより、ビン内に蓄積されたエネルギーを組み合わせて正しいマルチフレーム境界を確認し、それにより同期を容易ならしめる。ＳＮ比（Ｃ／Ｎ）が−１０ｄＢに等しい場合、すなわち雑音の分散が信号強度の１０倍である場合には、電話機は、上述の電力プロフィール法を用い、１０マルチフレーム内において粗同期を達成しうることが判明した。従って、同期を達成するために必要な時間は、約４．７秒（１０×０．４７秒毎ＡＣｅＳマルチフレーム）である。
しかし、上述の電力プロフィール法における問題は、同じ電力レベルを有する非同期バーストが同じ搬送波上に送信されている間は、全く同期を達成しえないことがありうることである。例えば、ＡＣｅＳ衛星システムにおいては、チャネル電力が制限されており、通常の電力を用いて加入者をページングすることは困難でありうる。従って、高電力ページングの能力がしばしば必要になりえ、全ての高電力バーストが同じ搬送波上にある時、問題が生じる。困難は、受信機が、高電力同期（ＨＰＳ）バーストと、高電力ページングまたは一斉送信バーストとを、識別しえないことである。上述の電力メトリック（ｍｅｔｒｉｃ）を用いる受信機は混乱して、マルチフレーム境界を識別できず、従って、同期することができない。
この問題に対する１つの解決法においては、無線電話機が、１つの搬送波上において同期を達成し、他の搬送波上において高電力制御チャネルメッセージを得られるように、異なる搬送波が用いられる。しかし、これは、無線電話機が、スリーブモード動作中において周波数をスイッチすることを必要とする。さらに、光トラヒック地域をカバーする送信ビームにおいては、その地域にとって１つのみの搬送波が利用可能である可能性が高い。そのような場合には、全ての制御チャネルが同じ搬送波上になければならないので、上述の電力プロフィール法は役立たない。
従って、本発明の目的は、低いＳＮ比において改善された同期パフォーマンスを提供し、それにより、同じ制御チャネル搬送波上に多数の他の高電力バーストが存在していても粗同期が達成されるようにすることである。
本発明のさらに特殊な目的は、高電力同期バーストの開始シーケンスを改善された精度をもって確認することである。
本発明のさらなる目的は、上述の改善された粗同期を、早晩テストの使用により、詳しくは、受信信号の部分を、受信信号の以前の部分および以後の部分と比較することにより、マルチフレーム境界をより良く識別して実現することである。
ウェスチングハウス（Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅ）の参照文献（ＷＯ  ９６  １２３６１）は、ＱＰＳＫ復調器のために記号タイミングを同期させる方法および装置を説明している。そこには、整合したフィルタ対が存在し、そのフィルタ対は「早−合−晩（ｅａｒｌｙ−ｐｕｎｃｔｕａｌ−ｌａｔｅ）」信号を出力して、これらを記号同期用推定器（ｓｙｍｂｏｌ  ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｉｎｇ  ｅｓｔｉｍａｔｏｒ）へ入力し、この推定器は補間制御信号を発生して、この信号はフィルタにより、記号タイミングをサンプルタイミングに同期させるために用いられる。これらの早晩信号は、図８に示されており、第２４頁には、早い出力の和を求め、晩い出力の和を求め、かつ、これらの和の間の差を求めるように説明されている。正規化は、該和を該差により除算することによって行われる。
発明の概要
本発明は、セルラ通信システムにおいて動作しうる無線電話機のような受信機と送信機との粗同期を達成するための、改善された同期方法および関連回路を有利に提供する。
ディジタル形式にコード化された同期信号は、送信マルチフレームにわたって間隔を有するパターンをなして送信され、その最初の部分は、同期信号の初めを含む。受信機は、早晩テストの使用により、自身をこれらの信号に同期させ、同期は、他の制御チャネルからの非同期高電力バーストの存在にかかわらず、そのテストにより可能になる。特に、候補の同期開始信号におけるエネルギーメトリックが得られて、送信信号の関連し変位している以前の（早い）部分、および以後の（晩い）部分のエネルギーメトリックと比較され、候補信号が実際にマルチフレーム境界を示す同期信号の初めであるかどうかが確認される。
発明の要約
本発明は、セルラ通信システムにおいて動作しうる無線電話機のような受信機と送信機との粗同期を達成するための、改善された同期方法および関連回路を有利に提供する。
ディジタル形式にコード化された同期信号は、送信マルチフレームにわたって間隔を有するパターンをなして送信され、その最初の部分は、同期信号の初めを含む。受信機は、早晩テストの使用により、自身をこれらの信号に同期させ、同期は、他の制御チャネルからの非同期高電力バーストの存在にかかわらず、そのテストにより可能になる。特に、候補の同期開始信号におけるエネルギーメトリックが得られて、送信信号の関連し変位している以前の（早い）部分、および以後の（晩い）部分のエネルギーメトリックと比較され、候補信号が実際にマルチフレーム境界を示す同期信号の初めであるかどうかが確認される。
本発明の回路および関連の同期方法は、セルラ通信システムにおいて動作しうる無線電話機をネットワーク局に同期させるために、そのシステムにおいて有利に利用される。地上セルラ通信システムにおいては、同期用信号は、セルラ基地局において発生せしめられた制御信号の部分として、無線電話機へ送信される。衛星セルラ通信システムにおいては、同期用信号は、ネットワーク制御センタにおいて発生せしめられた制御信号の部分を形成し、衛星設置トランシーバを経て無線電話機へ送信される。双方の場合において、受信機は、本発明の早晩テストメトリックを用いて同期精度を改善し、それにより同期に必要な時間を短縮する。
従って、本方法および関連回路は、これらの、およびその他の、特徴により、受信機を送信機に同期させる。その受信機および送信機は、通信チャネルにより互いに結合せしめられる。送信機からは、制御信号が通信チャネル上へ送信される。その制御信号は、マルチフレームフォーマットに従ってフォーマットされ、その中には同期信号が含まれている。制御信号を構成するディジタルビットストリームは受信機において検出され、制御信号の部分は、その中に蓄積されたエネルギーを計算することにより解析される。次に、前述の早晩テストが計算され、その部分が真に同期信号の初め、すなわちマルチフレーム境界であるかどうかが確認される。もし同期開始信号であることが判明すれば、その同期信号およびマルチフレーム境界は、受信機を、送信機およびそれから送信される制御信号に同期させるために用いられる。
本発明と、本発明の範囲との、さらに完全な認識は、以下に簡単に要約されている添付図面と、本発明のここで選択された実施例の以下の詳細な説明と、添付の請求の範囲と、から得られうる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施例の回路および方法を具体化した、衛星セルラ通信システムの機能ブロック図を示す。
図２は、制御チャネルマルチフレームの成分を示すブロック図である。
図３Ａは、制御チャネルマルチフレームの部分内の、送信制御信号における電力レベルのシーケンスを示すグラフである。
図３Ｂは、送信された、付加的な白色ガウス雑音のない場合の、図３Ａの電力レベルの信号のグラフである。
図３Ｃは、受信された図３Ａおよび図３Ｂの電力レベルの信号のグラフである。
図４Ａは、図３Ａないし図３Ｃの電力レベルの信号における、スペースプロフィールメトリック値のグラフである。
図４Ｂは、図４Ａのスペースプロフィールメトリック値に基づく早晩メトリック値のグラフである。
図５は、本発明の実施例による無線電話機の部分の機能ブロック図を示す。
発明の詳細な説明
まず図１を参照すると、全体が１０に示されている衛星セルラ通信システムは、本発明の実施例を回路を含み、本発明の実施例の方法を行う。図示されている実施例の通信システム１０は、衛星セルラ通信システムを形成しているが、最初に理解しておくべきことは、本発明の回路および方法が、例えば、地上セルラ通信システム、または他のタイプの無線電話通信システムを含む、他のタイプの通信システムにおいても同様に実施されうることである。
通信システム１０は、ワイヤライン電話ネットワークに結合した地上局１２を含む。その結合は、図には、地上局１２から延長する線路１４により示されている。
地上局１２は、特に衛星設置トランシーバ１６と通信信号を送受信するためのトランシーバ回路を含む。衛星設置トランシーバは、通信信号を地上局１２とだけでなく、ネットワーク制御センタ１８のトランシーバ回路のような、他の陸上設置装置との送受信動作もできる。ここでは、トランシーバ１６は、主として地上局１２において発生した信号をネットワーク制御センタ１８へ、またその逆に、中継するための中継局として動作しうる。トランシーバ１６は、好ましくはさらに、トランシーバ１６へ信号を送信する周波数チャネルがそこから中継されるようにし、通信システム１０における通信のために割当てられた周波数チャネルを最も効率的に用いるために変更されるようにする、制御回路を含む。
ネットワーク制御センタ１８のトランシーバ回路は、さらに通信信号を、トランシーバ２２のような他の衛星設置トランシーバと送受信しうる。トランシーバ１６と同様なトランシーバ２２は、例えばハンドヘルド電話機またはセルラ電話機２４を含む陸上設置トランシーバと通信信号を送受信する。トランシーバ２２はやはり、主としてそれへ送信された通信信号を中継する動作をし、やはり好ましくは、それへ送信された信号を他の通信局へ中継する周波数チャネルを選択する制御回路を含む。
通信システム１０による通信は、ハンドヘルド電話機のユーザが、世界の大きい地域のどこに位置していても電話通信しうるようにする。無線電話機２４のユーザが、通信信号を衛星設置トランシーバと送受信しうる位置にいる限り、そのユーザは、別の無線電話機のユーザと電話通信することができ、あるいは従来のワイヤラインネットワークの電話装置へ電話通信することができる。
しかし、無線電話機２４が適正に動作するためには、セルラネットワークと同期していなければならない。適正に同期した時は、無線電話機とセルラネットワークとの間で音声または他の通信が行われうる。
無線電話機２４のような受信機と、セルラネットワークのような送信局と、の間の粗同期は、線形電力プロフィール法を用いて達成されうる。この方法によれば、同期パターンを構成する複数のビン内の個別電力サンプルの和が作られ、高電力同期バースト間の間隔の解析により送信マルチフレーム間の境界が確認され、同期が達成される。
本発明の通信システム１０を典型とする衛星通信システムは、関連する応用において説明されるものと同様に、電力信号が通信システムの衛星と無線電話機２４との間で送信される通信システムである。従って、ＳＮ比、すなわちＣ／Ｎは、典型的に低い値となる。もし無線電話機におけるアンテナが、それへ送信される信号を最も良く検出するように配置されていなければ、無線電話機により実際に受信される信号のＳＮ比は、さらに低下しさえする。提案されているＡＣｅＳ衛星セルラ通信システムにおいては、ページング信号が、平均白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）上３０デシベルのマージンで送信されることが要求される。そのような要求は、一般に、約−１０デシベルのＣ／Ｎ比を有するページング信号を検出する感度の無線電話機に対応している。無線電話機がページング信号を適正に受信するためには、セルラネットワークと同期していなければならないので、通信システムは、これら他の高電力非同期信号の存在下において同期を可能にする、高マージンの同期能力を必要とする。
無線電話機へ送信される高電力同期（ＨＰＳ）バーストは、その無線電話機がネットワークに同期することを可能にする。本発明の実施例においては、同期は一般に２ステップのプロセスである。まず粗同期が行われ、その後、微同期が行われる。粗同期中においては、それぞれのマルチフレーム中の１つまたはそれ以上のＨＰＳバーストが、無線電話機の第１レベルの同期を可能にする。その後の微同期中においては、単一記号ビット内への捕捉が可能であり、また、さらに正確な周波数オフセットが得られる。本発明の主題は、主として、マルチフレーム内の関係のない高電力バーストの存在にかかわらず、速やかに、かつ正確に、粗同期を達成することに関するが、これのみに関するわけではない。
無線電話機２４がターンオンされた時、この装置は粗同期プロシージャを開始する。粗同期プロセスは、時間（および周波数）の不確定さを選択されたレベルまで減少させ、これはひいては、微同期を行うのに必要な操作の数を減少させる。１つの実施例においては、無線電話機は、その無線電話機がターンオンされた時、全ての可能な１次搬送波を探索する。１次搬送波とは、制御チャネルを多重化する搬送波である。もう１つの実施例においては、無線電話機は、ページング信号を受信する前に、公称制御チャネルを用いて、ある領域内にあらかじめ登録されているものと仮定される。
いずれの実施例においても、システムの同期は、送信のそれぞれのマルチフレーム内の同期バーストの所定パターンを含む、高電力同期（ＨＰＳ）バーストを利用することにより行われる。これらのバーストは、一斉送信制御チャネル（ＢＣＣＨ）、ページングチャネル、または他の送信チャネル上の高電力一斉送信信号のような、他の制御チャネルおよびトラヒックチャネルと時分割多重される。
関連する応用において示される電力プロフィール法は、検出を容易にするための速やかで高マージンの粗同期を行うが、本発明は、この技術のさらなる改善を目指し、それによれば、これら他の妨害高電力バーストの存在の問題にかかわらず、同期が達成可能である。
ＡＣｅＳのために提案されているエアインタフェース仕様においては、送信におけるそれぞれのマルチフレームは、４つの高電力の不均一間隔同期バースト（ＨＰＳ）を有し、これらは最初の粗同期のために用いられ、最初の同期バーストはマルチフレーム境界に発生する。しかし、前述のように、ＡＣｅＳシステムにおけるそれぞれのマルチフレームはまた、同じ搬送波上に、他の高電力バースト、例えば、劣ったチャネル条件の地域においてユーザを変更するための高電力ページングバースト（ＨＰＡ）、をも与えなくてはならない。これらの高電力バースト、すなわち、ＨＰＡその他、の全てをＨＰＳと同じ搬送波上に配置し、かつ、与えられた無線電話機２４が、その搬送波上に存在するさまざまな他の高電力バーストから混乱を受けることなく、ＨＰＳバーストのみから粗同期を達成することを期待すると、問題が起こる。しかし、それぞれのマルチフレーム内の同期バーストは、ＨＰＳバーストと、高電力一斉送信バーストすなわちＨＰＢバーストと、の双方、例えば、マルチフレーム境界を示すＨＰＳバーストと、そのマルチフレーム内に分散されたＨＰＳバーストとして働く３つのＨＰＢバーストと、を一斉送信チャネル（ＢＣＣＨ）上に含みうることを理解すべきである。
本発明は、検出された高電力バーストの間隔を解析する早晩テストアルゴリズムまたはメトリックの使用により、この問題の解決を求め、同期の初めを決定し、ひいてはマルチフレームの始めを決定し、それにより受信機を送信機に適応させる。ビンのような、制御信号を構成する検出されたビットストリームの特定部分が、仮定の開始点、すなわち、マルチフレーム境界として選択され、その中において（およびそれぞれのタイムスロット内の他のビン内において）エネルギーが累算される。マルチフレーム上に散布される同期バーストの、既知の不均一間隔のパターンに従って仮定のビンから間隔をおいたビン（およびタイムスロット）のエネルギーもまた累算される。たとえ累算されたエネルギーが、問題になっているビンおよびタイムスロットのそれぞれの中の高電力バーストを示して大きくても、前述の他の高電力バーストが同期パターンに極めて類似していることがありうるので、前記選択された部分は、なおマルチフレームの初めにない可能性がある。
前記選択された部分が、実際にマルチフレーム境界にあることを保証するために、同様のエネルギーの累算すなわち合計が、制御信号の他の部分においても行われる。特に、前記選択された部分の両側へ与えられた距離だけ離れたビンにおいて、同期バースト間隔パターンに従い、同じエネルギー累算が行われ、それらのエネルギー累算が比較される。以下において詳述されるこの早晩テストの使用により達成される粗同期は、精度が改善されており、検出される誤りが少ない。さらに、ＨＰＡチャネル上に他の高電力バーストが共存していても、またＨＰＡチャネルが強くロードされているか弱くロードされているかにかかわらず、同期は改善される。
本発明の早晩テスト法は、同じチャネル搬送波上の、これら他の高電力バーストの存在下において同期を可能にし、これら他の高電力バーストが連続の原理に支配されている、すなわち、非同期バースト信号は、送信信号のタイムスロット、フレーム、およびマルチフレーム内のバーストの構造に従い制御信号の送信ストリーム上において一様な間隔を有する、という着想に基づいている。例えば、特定のタイムスロットにおいて規則正しく繰返す１つまたはそれ以上の高電力ページング信号が、同期バーストの間隔にたまたま似ていて、正しくない同期の選択が行われることはありうる。
もしこれら他のバーストが連続していれば、それらはそれぞれ、多数の連続するフレームの、与えられたタイムスロット内、例えば、フレームｊ、ｊ＋Ｐ、ｊ＋２Ｐ、．．．、ｊ＋（Ｎ−１）Ｐのスロットｉ内を埋める。ただし、Ｎは与えられたメッセージ内のバーストまたはフレームの数を表し、Ｐはバースト間の間隔、すなわち、それぞれの個別バーストの間隔であるタイムスロットの数を表し、これは、ＡＣｅＳにおいては多重ユーザのために２または４でありうる。
図２には、マルチフレームＭＦが示されており、その中のＦ0、Ｆ23、Ｆ24、およびＦ25は詳細に示されている。それぞれのフレームＦ内のタイムスロットＡ0、Ａ1、．．．Ａ7もまた、あるタイムスロットの中の４つのビンｂ0、ｂ1、ｂ2、およびｂ3を示す拡大図と共に示されており、それぞれのビンは内部に複数の信号ビットを含んでいる。前述の連続の原理によれば、もし高電力ページングバーストが与えられたスロット内、例えばフレームＦ24のＡ6内、詳しくはそのタイムスロットのビンｂ0−ｂ3内、に見出されれば、タイムスロットＡ6内のバーストに関連する他のバーストは、他の関連する連続フレームの対応するタイムスロット位置内、例えば、フレームＦ24の直前および直後に送信される隣接するフレームＦ23およびＦ25のそれぞれのスロットＡ6内に見出されうる。例えば、もしページングメッセージ（ＨＰＡ）がフレームＦ24のＡ6において送信されれば、連続フレームＦ23およびＦ25もまたそのページングメッセージの他の部分を含みうる。もしフレームＦ24のタイムスロットＡ6がページングメッセージの初めであれば、フレームＦ25の対応するタイムスロットは、そのページの後の部分を含む可能性が極めて高い。しかし、同期バースト（ＨＰＳ）は、好ましくは、特定のパターンに従いマルチフレームＭＦの全体に不均一に散布され、また不連続フレーム上、好ましくは、それらのフレーム内の同じタイムスロット上、に散布される。しかし、ＨＰＳは、それぞれのフレーム内の異なるタイムスロット上にもありうることを理解すべきである。いずれの場合においても、それぞれの同期バーストパターンは、好ましくは、連続の原理に固執しない。しかし、受信機により検出される制御信号情報のディジタルビットストリームは、区別されないビットのストリームであり、その（ビンと同等の）グループは、解析のために好ましくは「順次」選択される。特に、それぞれの選択された部分（またはビン）内に蓄積されたエネルギーが計算される。例えば、与えられた部分またはビンｌにおける受信信号サンプルをriで表すと、その与えられたビンｌ内に蓄積されたエネルギー（Ｂl）は、次式により計算される。
0003783078.tif 000002
ただし、この和は、与えられたビンｌの受信信号サンプルにおいて、ビンｌの中のそれぞれのビットについて、すなわち、ビンｌのｘにおいて開始する最初のビットから、ｙにおける終了ビンビットまで行われる。従って、Ｂ0、Ｂ1、．．．ＢL-1はそれぞれ、ビンメトリック、すなわちビン０、１、．．．、Ｌ−１に関連するエネルギーを表し、ここでＬは、マルチフレームＭＦ内のビンの総数を表す。図２に示されているマルチフレームＭＦにおいては、Ｌ＝３，２６４（１０２フレーム／マルチフレーム×８スロット／フレーム×４ビン／スロット）である。前述のように、仮定の開始ビンｉ、すなわち、最初の高電力同期バーストの最初のビン、例えば、図２に示されているフレームＦ0のタイムスロットＡ0内のビンｂ0は、マルチフレーム境界を示す開始同期バーストの正しい選択である。
あるいは、与えられたビンｌ内に蓄積されたエネルギー（Ｂl）は、次式のより計算されうる。
0003783078.tif 000003
ただし、この積分は、ビンｌの時間間隔、すなわち、その中のビットｘからビットｙまでについてのものであり、ｒは前記間隔の時間に関して受信信号サンプルを表す関数である。
本発明の実施例によれば、選択されたビンｉにおけるスペースプロフィールメトリック（Ｍ）は、次式により計算される。
0003783078.tif 000004
ただし、ＮはマルチフレームＭＦ内の同期バーストの数を表し、ｎは加算カウンタであり、例えば図２に示されている例においてはＮ＝４であり、Ｋはそれぞれのスロット内のビンの数、すなわち、図２に示されている例においては４、を表し、ｊは０からＫ−１までの加算カウンタであり、Ｓ0、Ｓ1、Ｓ2、およびＳ3は、フレームＦ0（Ｎ＝４）内の最初のビン０からの既知のビン間隔（Ｓn）を表し、Ｓ0＝０であり、Ｓ1、Ｓ2、およびＳ3とは、好ましくは、そこからマルチフレームＭＦ上において不均一な間隔を有する。例えば、もし第２同期シーケンスがフレームＦ24のタイムスロットＡ0内にあれば、Ｓ1＝７６８となる。式（３）における「ｍｏｄ  Ｌ」の演算は適正なラップアラウンドを保証し、すなわち、もし和ｉ＋ｊ＋ＳnがＬ（ＡＣｅＳにおいては３，２６４）より大きければ、Ｌ（またはその倍数）がその和から減算される。
従って、もしビンｉが最初の高電力同期バーストの最初のビンであったとすれば、そのタイムスロット内の後のビンのあるもの、または全て、すなわち、ビンｉ＋１、．．．Ｉ＋Ｋ−１もまた、Ｂメトリックの高い値を有すべきである。再び図２を参照すると、もしビンｉがフレームＦ0のタイムスロットＡ0にあって同期の実際の開始を構成していれば、そのタイムスロット内のそれぞれのビンｂ0、ｂ1、ｂ2、およびｂ3は、高いエネルギー値を有するであろう。
前述のように、例えば、フレームＦ0、Ｆ24、Ｆ50、およびＦ75のタイムスロットＡ0内の４つの同期バーストは、この同期信号を他のバーストから識別しようとする努力により、マルチフレームＭＦ内に不均一な間隔で散布されている。特定のビンｉを同期信号の仮定始点として選択すると、後続の同期バーストは、そこから既知の距離だけの間隔を有しており、メトリック（Ｍ）はこれらのエネルギーを加算し、その選択が同期信号の良い候補であることを示して、そこに含まれるエネルギーがやはり高いかどうかを決定する。
しかし、もし、例えばフレームＦ24のタイムスロットＡ4のビンｂ0において、またはその近くにおいて始まる制御信号の部分が、誤ってビンｉとして選択されたものとすれば、その選択に対するスペースプロフィールメトリック（Ｍi）は小さくなる可能性が極めて高い。そのわけは、その最初のマーク、すなわち、正しくないビンｉ、からのビンエネルギーの和が、高電力同期バーストの既知の設定内に入る可能性は極めて低いからである。
上述のメトリックＭiの使用は、与えられたビンｉが正しく選択されたか否かの有用な予測子であるが、ある場合、例えば、制御トラヒックまたはページングが混み合っている場合は、誤りが起こり得、メトリックＭiが大きくなってビンｉが正しいという誤った予測をしうることは明らかである。従って、上述の決定を強化するために、本発明の早晩テストに従って発生せしめられる別のメトリックが、正しさを確認するために用いられ、次式を用いて候補の選択の精度を改善する。
Ｄi=（Ｍi-Ｍ(i-KWP mod L)）+（Ｍi-Ｍ(i+KWP mod L)）  （４）
ただし、Ｗはフレーム毎のスロット数を表す。積ＫＷＰはＬによってモド（ｍｏｄ）され、ラップアラウンドが実現される。
この早晩メトリック（Ｄi）は、仮定のビンｉに対するスペースプロフィールメトリックＭiを、同じ既知の同期バースト間隔Ｓnを用いてＰフレームだけ早く計算した同じメトリック、すなわち、Ｍ(i-KWP mod L)、およびＰフレームだけ晩く計算した同じメトリック、すなわち、Ｍ(i+KWP mod L)、と比較している。換言すれば、この早晩メトリック（Ｄi）は、仮定の選択が正しくない場合に、高電力非同期バーストのグループが正しい同期間隔に似るかどうかを確かめるために、仮定の選択をさらにチェックするためのものである。もし上述の対応する早いビンおよび晩いビンに対するスペースプロフィールメトリックが小さければ、仮定のビン選択に対する早晩メトリック（Ｄi）が高い値となり、同期開始信号の部分としてのビンｉの選択が正しかった可能性が極めて高いことを示す。逆にもし、早い、また晩いスペースプロフィールメトリックが、Ｍiのそれと同程度の大きさであれば、方程式（４）内の差の和は小さくなり、ビンｉが同期の始めの適切な候補ではなく、別の仮定のビンｉを選択して上述のテストを新たに行うべきであることを示す。
本発明の１つの実施例においては、制御信号からのビットストリームが、１０２フレームから成るマルチフレームにおいて、多数のビンサイズの部分、例えば、３，２６４個のそのような部分、に分割され、そのそれぞれに対してスペースプロフィールメトリック（Ｍi）が計算される。そのような計算の後には、早晩メトリック（Ｄi）は、それぞれの仮定のビンｉに対して容易に計算され、それにより最大値、すなわち、最大の差、を有するスペースプロフィールメトリック（およびビンｉ）が確認される。
ＭiおよびＤiの使用により、最初の同期ビンとしてのビンｉの選択が高度の精度で確証されることが判明した。実験は、本発明の前述の早晩テストの使用により、Ｃ／Ｎ＝−１０ｄＢで同期時間が３秒の場合に、９９％の精度が達成されることを示した。従って、それぞれの同期バーストの付近に発生しうる、かつ組み合わされると同期バーストのパターンに似たものになりうる、多数の個別の、ページングのような他の高電力バーストが存在する場合においても、同期が可能になる。本発明の上述の早晩テスト法の使用により、誤った検出の確率を小さくして、正しい最初の同期バーストを、より良く検出することができる。
図３および図４は、正しい仮定ビンｉの選択のための、本発明の早晩テストメトリックの有用性を示している。図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃには、制御チャネル送信信号と、対応するフェージングした信号と、対応する受信信号と、のそれぞれの部分に対する電力レベル測定が示されている。インディシア２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、および２６ｄは、図２に示されているマルチフレームＭＦに実質的に対応するそれぞれのマルチフレーム内の、高電力同期バーストのそれぞれの信号内の部分を示している。最初のインディシア２６ａは、マルチフレーム境界、すなわち、フレームＦ0のタイムスロットＡ0のビン０、におけるＨＰＳバーストを表す。インディシア２６ａの前には、前のマルチフレームの部分がある。好ましくは一斉送信チャネル上のＨＰＢバーストである他の同期バーストは、フレーム２４のスロット０（Ｓ1＝７６８）、インディシア２６ｂと、フレーム５０のスロット０（Ｓ2＝１６００）、インディシア２６ｃと、フレーム７５のスロット０（Ｓ3＝２，４００）、インディシア２６ｄと、に位置する。
図３Ａをさらに参照すると、インディシア２６ａの最初の高電力同期バーストの直後に、例えば、一斉送信トラヒックチャネルの、通常の送信電力レベルを示す５つの低レベル電力バーストが続いている。しかし、このマルチフレーム、すなわち、フレーム６ないし１０１は、強度のページングが、高電力ページングバーストと共に全体的に同時に存在する概要を示している。従って、チャネルは完全にロードされている。図３Ｂおよび図３Ｃをさらに参照すると、ＨＰＳバーストがバックグラウンドに埋没していることが示されている。さらに、図３Ｃに示されているように、Ｃ／Ｎが−１０ｄＢであるので、雑音成分が優勢である。換言すれば、雑音成分の分散は、信号成分のそれの１０倍であり、マルチフレーム境界は雑音から識別されえない。
図４Ａには、式（２）から計算された、スペースプロフィールメトリックＭiの値のグラフが示されている。図３Ｂにおける受信制御信号ストリームにおいて損失された、マルチフレーム境界を表すインディシア２６ａは、スペースプロフィール値においても損失されている。図４Ａから明らかなように、スペースプロフィールテストのみでは、雑音を有するチャネルにおいてマルチフレーム境界の位置を突き止めることは不可能であり、マルチフレーム境界を正しく確認するためには、ある追加の情報が必要である。図４Ｂには、式（３）から計算された、早晩テストメトリックＤiの値が示されている。図４Ｂから明らかなように、インディシア２６ａが示すマルチフレーム境界は極めて顕著で容易に検出され、本発明により計算された差のメトリックが、送信ストリーム内の多くの他の高電力バーストの存在にもかかわらず、同期の達成に特に有用であることを示している。
ここで図５を参照すると、そこにはセルラ電話機のような無線電話機２４の部分のブロック図が示されており、無線電話機２４は、図１に示されているように、ネットワーク制御センタ１８からトランシーバ２２を経るなどして、それへ送信された制御信号を受信する。無線電話機２４は、無線電話機２４へ送信された信号を、アンテナ２８を経て検出し受信するために同調可能である受信回路２７を含む。受信信号を表す信号は、セレクタ３０へ印加され、セレクタ３０は、入来受信信号の部分を解析のために選択する動作を行いうる。特に、セレクタ３０は、以下に説明するように、制御信号を個々に処理しうる相次ぐ連続部分に分割する。しかし、セレクタ３０は、選択プロセスに焦点をあて、例えば、マルチフレーム境界を表す最初の同期バーストの探索へ集中するように努め、高電力バーストにもっと応答するようにしてもよいことを理解すべきである。
次に、与えられたビン内のエネルギーのような、選択された部分内に蓄積されたエネルギーが、前述の同時係属出願に説明されている非線形電力メトリックを用いて計算される。電力計算機３２は、ビン内のそれぞれのビット内に蓄積されたエネルギーを加算する。このエネルギーの和は、次にアキュムレータ３４へ送られ、アキュムレータ３４は、例えば、仮定ビンｉのおのおのの側におけるＭiおよびスペースプロフィールメトリックの計算における、間隔をおいた同期バーストのための、例えば、早晩テストを用いての異なるビン内に含まれるエネルギーの計算において、この新しい和を、前の和に加算する。アキュムレータ３４内の和は、次に、メモリ３６内に記憶されている量と、シフトレジスタ３８を用いて比較され、もし与えられた条件が満たされれば、例えば、アキュムレータ３４内の和の方が大きければ、アキュムレータ３４内の和はメモリ３６内の量と交換される。特定のビンに関する他の情報、例えばインデックス情報も、メモリ３６内に記憶され、その中の特定の値は参照される。
前述のメトリックＭiおよびＤiは、必ずしも正確なビット的位置ではないが、マルチフレーム境界の近傍すなわち近隣を確認するものであることを理解すべきである。粗同期において上述のメトリックを用いると、送信ビットストリーム内の特定の領域、セグメント、または部分が、有望な候補として選択され、選択はほぼビンサイズの領域まで狭められる。その後、同期をビットレベルまで狭めるために、もっと大がかりで計算上の要求の多い微同期が用いられる。
従って、受信制御信号ビットストリームのビンサイズ片への分割は、送信タイムスロットおよびその中のビンを、２つの受信ビンサンプル部分に区分し、それによりその信号を分割することを理解すべきである。しかし、前述の早晩メトリックを用いる本発明の方法および装置は、それにもかかわらず、マルチフレーム境界を速やかに且つ信頼性をもって確認しうる。
さらに、前述のビンメトリック（Ｂ）は、本出願者の同時係属出願に提示されている非線形技術を用い、もっと高精度で計算されうることを理解すべきである。
さらに、それぞれのマルチフレーム内において送信される同期バーストパターンは、全ての高電力同期バーストから成りうるが、一斉送信チャネルからなどの、他の高電力バーストも同期バーストとして機能しうることを理解すべきである。この理由は、本発明において用いられるエネルギー累算技術は、エネルギーの源を識別せず、単にその存在を識別するのみであるからである。従って、図３Ａおよび図３Ｂに示されているように、典型的に通常の電力レベルで送信される一斉送信チャネルは、全電力で一斉送信されている時には、同期バーストとして作用する。
最後に、前記同時係属特許出願におけるように、同期ビン内のエネルギーを計算し、エネルギー測定をプロファイルする他の類似した方法は、本発明の範囲内に属するように意図されていることを理解すべきである。さらに、ここで詳述された特定のメトリック以外の異なるメトリックを解析のために用いうることも理解すべきである。
以上の説明は、本発明を実行する実施例についてのものである、本発明の範囲は必ずしもこの説明により制限されるべきものではない。本発明の範囲は、それよりも以下の請求の範囲により定められる。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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