WO2007142194A1

WO2007142194A1 - 通信システム、送信装置、受信装置及び同期検出方法

Info

Publication number: WO2007142194A1
Application number: PCT/JP2007/061297
Authority: WO
Inventors: Mariko Matsumoto
Original assignee: Nec Corporation
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2007-06-04
Publication date: 2007-12-13
Also published as: US20100178877A1; JPWO2007142194A1; KR20090018959A; US8489133B2; CN101467373A

Abstract

受信機（２）にて、予め設定された周波数変更量が大きな値から小さな値へ順次段階的に切り替えられ、受信側周波数変更量に基づいて同期信号を検出するための受信側候補周波数が計算され、送信装置から送信された同期信号が計算された受信側候補周波数を用いて同期信号検出部（５）にて検出される。また、送信機（１）にて、同期信号の帯域幅に基づいて計算されたできるだけ大きな周波数変更量に基づいて同期信号を送信するための周波数の候補となる送信側候補周波数が計算され、計算された送信側候補周波数がシステム周波数帯域内に存在する場合、計算された送信側候補周波数が同期信号を送信するための同期信号周波数として決定されて、同期信号が同期信号送信部（４）から受信機（２）へ送信される。

Description

明細書

通信システム、送信装置、受信装置及び同期検出方法

技術分野

[0001] 本発明は、情報を送受信するための有効な周波数を複数の候補周波数の中から検出する通信システム、送信装置、受信装置及び同期検出方法に関する。

背景技術

[0002] 従来より、携帯端末等の移動局を用いた通信システムにおいては、基地局から移動局へ送信される下り信号の周波数として複数の周波数が定義される。そして、これら複数の周波数の中から 1つ、あるいは複数が選択され、選択された周波数を用いて下り信号が送信される。

[0003] 図 1は、従来の周波数領域検索であるバンドサーチを説明するために周波数領域を模式的に示す図である。

[0004] 例えば、 W— CDMA (Wideband Code Division Multiple Access)方式の規格である 3GPP (3rd Generation Partnership Project)においては、図 1に示すように、 2110 MHzから 2170MHzの間の両端の 2. 5MHzを除いた周波数領域にて 200kHz間隔でラスター（Raster)と呼ばれる 276個の周波数が設定される。そして、設定された周波数の中から有効周波数が選択され、選択された有効周波数を中心とする送信帯域を用いて下り信号が送信される。なお、ラスターは、システムの送信帯域の中に中心周波数を配置する最小単位として定義されている。

[0005] また、移動局は、電源投入時あるいは圏外検出時に、候補となる周波数から有効周波数を検出し、さらに基地局との間にて同期を確立する。この有効周波数を検出する処理はバンドサーチ処理と呼ばれている。有効周波数の検出には、同期信号と呼ばれる既知の信号を用いる場合がある。このバンドサーチ処理を高速化する方法として、隣接する複数の周波数をブロック化する方法が提案されている（例えば、特許公開 2003 - 244083号公報参照）。

[0006] また、 3GPPの Release7では、オペレータが所有する周波数帯域内で、狭帯域から広帯域まで複数の送信帯域幅（1. 25, 2. 5, 5, 10, 15, 20MHz)を設定可能とすることが検討されている（例えば、 3GPP TR 25.814.V1.1.1 (2006-2) Physical Layer Aspects for Evolved UTRA (Release 7) 7.1.1章参照）。

[0007] さらに、このような複数の帯域幅を設定可能なシステムに関して、複数の帯域幅の中心周波数を一致させ、且つその中心周波数はラスターの整数倍とし、同期信号 CH : Synchronization channel)を中心の帯域に配置することが提案されている（例えば、 3GPP Rl-060311 SCH Structure and Cell Search Method for E— UTRA Downlin k参照。）。

[0008] 一方で、 3GPPの Release7、 3GPP Long Term Evolution (LTE)ゝ WiMAX も含めて近年、マルチパス而性の優れた OFDM (Orthogonal Frequency Division M ultiplexing) / OFDM A (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)力; 動通信で用いられる傾向にある。その際、サブキャリア間隔などのパラメータはフエ一ジング耐性を考慮して設定されるため、サブキャリア間隔がラスターの整数倍にならないこともあり、バンドサーチ処理や同期処理の簡略ィ匕が困難となる。

[0009] し力しながら、上述した方法にぉ、ては、設定された多数の候補周波数にっ、て有効波の有無を順次検索しているため、有効周波数を検出するバンドサーチ処理に要する時間が長くなつてしまうという問題点がある。

[0010] また、多数の周波数について有効波の有無を順次検索するのに演算量が多く必要であり、さらに伝送方式として OFDMを用いる場合、サブキャリア間隔がラスターの整数倍でないと、候補となる周波数ごとの演算において中間結果などを相互に参照できないため、演算量を削減できず、それにより、バンドサーチ処理に要する消費電力が大きくなつてしまうという問題点がある。

発明の開示

[0011] 本発明は、上述した課題を解決するため、有効な周波数検出処理を高速に実現することができる通信システム、送信装置、受信装置及び同期検出方法を提供することを目的とする。

[0012] 上記目的を達成するために本発明は、

同期確立するための同期信号を送信する送信装置と、前記同期信号を検出する事によって同期確立する受信装置とを有してなる通信システムにおいて、前記受信装置は、前記同期信号の検出の試行を行う間隔を粗く間引いたものから間引かないものへ順次切り替え、

前記送信装置は、前記同期信号を前記受信装置の粗く間引いた間隔にて送信するように設定することを特徴とする。

[0013] また、前記同期は周波数同期であり、前記同期確立は、有効な通信周波数の検出であり、

前記受信装置は、予め設定された周波数変更量を大きな値から小さな値へ順次段階的に切り替えて、前記周波数変更量に基づいて前記同期信号を検出するための受信側候補周波数を計算し、前記計算された受信側候補周波数を用いて前記同期信号を検出し、

前記送信装置は、前記通信システムの通信を行うシステム帯域幅に基づ、て計算された

できるだけ大きな前記周波数変更量に基づいて前記同期信号を送信するための周波数の候補となる送信側候補周波数を計算し、前記送信側候補周波数が前記システム周波数帯域内に存在する場合、前記送信側候補周波数を前記同期信号を送信するための同期信号周波数として決定することを特徴とする。

[0014] また、前記受信装置は、前記受信側周波数変更量の整数倍にオフセットを加算して前記受信側候補周波数とし、

前記送信装置は、前記送信側周波数変更量の整数倍にオフセットを加算して前記送信側候補周波数とすることを特徴とする。

[0015] また、前記受信装置は、前記オフセットを 0とし、

前記送信装置は、前記オフセットを 0とすることを特徴とする。

[0016] また、前記送信装置は、前記同期信号として既知信号を送信し、

前記受信装置は、前記受信側候補周波数と、前記既知信号との一致、または前記既知信号から IFFTもしくは FFTを用いて計算されたレプリカ信号との一致を検出し

、前記計算されたレプリカ信号を記憶することを特徴とする。

[0017] また、前記送信装置は、前記同期信号として同じパターンを繰り返す信号を送信し前記受信装置は、遅延検波により前記同期信号を検出することを特徴とする。

[0018] また、前記送信装置は、前記送信側周波数変更量を前記システム帯域の中心周波数の最小配置単位の整数倍に設定することを特徴とする。

[0019] また、前記受信装置は、前記受信側周波数変更量を前記システム帯域の中心周波数の最小配置単位の整数倍に設定することを特徴とする。

[0020] また、システム周波数帯域内にて同期をとるための同期信号を受信装置へ送信する送信装置であって、

前記同期信号の帯域幅に基づいて計算されたできるだけ大きな送信側周波数変更量に基づいて前記同期信号を送信するための周波数の候補となる送信側候補周波数を計算し、前記送信側候補周波数が前記システム周波数帯域内に存在する場合、前記送信側候補周波数を前記同期信号を送信するための同期信号周波数として決定する。

[0021] また、前記送信側周波数変更量の整数倍にオフセットを加算して前記送信側候補周波数とすることを特徴とする。

[0022] また、前記オフセットを 0とすることを特徴とする。

[0023] また、送信装置から送信された同期信号を受信する受信装置であって、

予め設定された受信側周波数変更量を大きな値から小さな値へ順次段階的に切り替えて、前記受信側周波数変更量に基づいて前記同期信号を検出するための受信側候補周波数を計算し、前記計算された受信側候補周波数を用いて前記同期信号を検出する。

[0024] また、前記受信側周波数変更量の整数倍にオフセットを加算して前記受信側候補周波数とすることを特徴とする。

[0025] また、前記オフセットを 0とすることを特徴とする。

[0026] また、システム周波数帯域内にて同期をとるための同期信号を送信する送信装置と、前記システム周波数帯域内で前記同期信号を検出する受信装置とを有してなる通信システムにおける同期検出方法であって、

前記受信装置が、前記同期信号の検出の試行を行う間隔を粗く間引いたものから間引かないものへ順次切り替える処理と、前記送信装置が、前記同期信号を前記受信装置の粗く間引いた間隔にて検出されるように送信設定する処理とを有する。

[0027] また、前記受信装置が、予め設定された周波数変更量を大きな値から小さな値へ順次段階的に切り替える処理と、

前記受信装置が、前記受信側周波数変更量に基づいて前記同期信号を検出するための受信側候補周波数を計算する処理と、

前記受信装置が、前記計算された受信側候補周波数を用いて前記同期信号を検出する処理と、

前記送信装置が、前記同期信号の帯域幅に基づいて計算されたできるだけ大きな前記周波数変更量に基づいて前記同期信号を送信するための周波数の候補となる送信側候補周波数を計算する処理と、

前記送信装置が、前記送信側候補周波数が前記システム周波数帯域内に存在する場合、前記送信側候補周波数を前記同期信号を送信するための同期信号周波数として決定する処理と、

前記送信装置が、前記同期信号周波数を用いて前記同期信号を前記受信装置へ送信する処理とを有する。

[0028] また、前記受信側周波数変更量と前記送信側周波数変更量は、同じ値を含む。

[0029] 上記のように構成された本発明においては、システム周波数帯域内にて同期をとるための同期信号が送信装置力送信され、受信装置にて、同期信号の検出の試行を行う周波数が粗く間引、たものから間弓 Iかな、ものへ順次切り替えられ、システム周波数帯域内で同期信号が検出される。

[0030] これにより、複数の周波数の候補の中から有効な周波数を検出する処理の高速ィ匕、及び当該処理に要する消費電力の削減を実現することができる。

[0031] 以上説明したように本発明においては、システム周波数帯域内にて同期をとるための同期信号を送信装置力送信し、受信装置にて、同期信号の検出の試行を行う周波数を粗く間引いたものから間引かないものへ順次切り替え、システム周波数帯域内で同期信号を検出する構成とし、送信装置では受信装置で早く検出されるように同期信号送信周波数を設定したため、有効な周波数検出処理を高速に実現することがでさる。

図面の簡単な説明

[図 1]従来の周波数領域検索であるバンドサーチを説明するために周波数領域を模式的に示す図である。

[図 2]本発明の通信システムの実施の一形態を示す図である。

[図 3(a)]図 2に示した形態における同期チャネルの段階的サーチを説明するために第 1段階目の周波数領域を模式的に示す図である。

[図 3(b)]図 2に示した形態における同期チャネルの段階的サーチを説明するために第 2段階目の周波数領域を模式的に示す図である。

[図 3(c)]図 2に示した形態における同期チャネルの段階的サーチを説明するために第 3段階目の周波数領域を模式的に示す図である。

[図 4]本発明のバンドサーチ高速ィ匕の効果を示す図である。

[図 5]図 2に示した通信システムの受信機における同期検出方法を説明するためのフローチャートである。

[図 6]図 5に示したフローチャートをさらに具体ィ匕したフローチャートである。

[図 7(a)]図 6に示したフローチャートを用いて説明した段階的バンドサーチ処理の 1段階目の処理を模式ィ匕した図である。

[図 7(b)]図 6に示したフローチャートを用いて説明した段階的バンドサーチ処理の 2段階目の処理を模式ィ匕した図である。

[図 7(c)]図 6に示したフローチャートを用いて説明した段階的バンドサーチ処理の 3段階目の処理を模式ィ匕した図である。

[図 7(d)]図 6に示したフローチャートを用いて説明した段階的バンドサーチ処理の 5段階目の処理を模式ィ匕した図である。

[図 8]図 2に示した通信システムの送信機における同期信号の送信周波数を決定する手順を説明するためのフローチャートである。

[図 9]図 2に示した通信システムの送信機における同期信号の送信周波数を決定する手順にっ、て、他の決定方法を説明するためのフローチャートである。

[図 10(a)]本発明における同期信号の周波数領域での配置を送信帯域が TBW— si = 5MHzであり、 301個のサブキャリアから成る OFDM信号を送信するシステムにお V、て模式的に示す図である。

[図 10(b)]本発明における同期信号の周波数領域での配置を送信帯域が TBW—S2 = 1. 25MHzであり、 705個のサブキャリアから成る OFDM信号を送信するシステムにお、て模式的に示す図である。

[図 11]3GPPの LTEにおける一般的なサブキャリアの時間領域及び周波数領域を模式ィ匕した図である。

[図 12]本発明におけるサブキャリアの時間領域及び周波数領域を模式ィ匕した図である。

[図 13]DCサブキャリアを設けることが不要なシステムにおけるサブキャリアの時間領域及び周波数領域を模式ィ匕した図である。

[図 14]DCサブキャリアが設けられたシステムにおける同期信号送信時の周波数軸上のサブキャリアを模式ィ匕した図である。

[図 15]DCサブキャリアを設けることが不要なシステムにおける同期信号送信時の周波数軸上のサブキャリアを模式ィ匕した図である。

[図 16]本発明の通信システムを無線通信方式を用、た無線通信システムに適用した場合の一形態を示す図である。

[図 17(a)]図 16に示した形態のうち破線で示した部分について、他の構成を用いた場合の第 1の形態を示す図である。

[図 17(b)]図 16に示した形態のうち破線で示した部分にっ、て、他の構成を用ヽた場合の第 2の形態を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0033] 以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

[0034] 図 2は、本発明の通信システムの実施の一形態を示す図である。

[0035] 本形態は図 2に示すように、送信装置である送信機 1と、送信機 1と通信を行う受信装置である受信機 2とから構成されている。さらに、送信機 1は、同期信号生成部 3と、同期信号送信部 4とから構成されている。また、受信機 2は、同期信号検出部 5と、周波数制御部 6とから構成されている。同期信号生成部 3は、送信機 1と受信機 2との間にて同期をとるための同期信号を生成する。同期信号送信部 4は、同期信号生成部 3にて生成された同期信号を受信機 2へ送信する。周波数制御部 6は、送信機 1から送信された同期信号を検出するための周波数を同期信号検出部 5へ出力する。同期信号検出部 5は、周波数制御部 6から出力された周波数を用いて同期信号を検出し、その検出結果を周波数制御部 6へ通知する。

[0036] 図 3は、図 2に示した形態における同期チャネルの段階的サーチを説明するために周波数領域を模式的に示す図である。

[0037] 図 3に示すように、受信機 2の周波数制御部 6は、同期信号の検出を行うための候補周波数を、既定の周波数帯域の内で粗く間引いたものから間引かないものへ順次段階的に切り替えながら出力する。

[0038] 図 3において、（a)は同期検出の第 1段階目で試行を行う候補周波数を示し、以降

、（b)は第 2段階目、（c)は第 3段階目の候補周波数を示す。段階が進むほど候補周波数の間隔は狭くなる。

[0039] 送信機 1においては、受信機 2の周波数制御部 6が出力する周波数の早い段階のものに同期信号を乗せるように同期信号送信部 4の送信周波数が設定される。

[0040] 図 4は、本発明のバンドサーチ高速化の効果を示す図である。

[0041] 図 4に示すように、従来法と比べて上述した本発明における処理の方がバンドサ一チの試行の早、段階で高!、検出確率を得ることができる。

[0042] また、送信機 1の同期信号生成部 3にて生成される同期信号は、時間軸上で同じパターンを繰り返すものか、または送受信間で既知の信号であれば良い。また、受信機

2の同期信号検出部 5は、同期信号が時間軸上で同じパターンが繰り返される場合、遅延検波により検出し、同期信号が既知のパターンであれば同期検波により検出を試みる。また、同期信号およびその検出部の構成は、本発明の効果を限定するものではなぐどのような方法であってもかまわない。

[0043] また、特許公開 2003— 244083号公報に記載されているように、サーチ周波数帯域を複数のブロックに分けて電力検出を行い、電力検出された帯域に絞って本発明の方法でバンドサーチ処理を行っても良!、。

[0044] 以下に、図 2に示した通信システムにおける同期検出方法について説明する。 [0045] 図 5は、図 2に示した通信システムの受信機 2における同期検出方法を説明するためのフローチャートである。

[0046] ここで、 BSS— UE (k)を k回目のサーチステップにおける受信側周波数変更量 (バンドサーチステップ）とし、表 1に示すように定義する。

[0047] [表 1]

[0048] まず、ステップ 1にて、変数 kが初期値である 0に設定され、 BSS— UE (0)幅のバンドサーチによる受信側候補周波数である有効周波数の同期検出がステップ 2にて行われる。有効周波数が検出された力どうかがステップ 3にて判断され、検出された場合、処理は終了する。

[0049] 一方、有効周波数が検出されな、場合、 BSS— UE (0)幅のバンドサーチによる次の受信側候補周波数が存在するかどうかがステップ 4にて判断される。つまり、簡単な例を挙げて具体的に説明すると、有効周波数の同期検出を行うサーチ周波数帯域力 2000MHz〜2005MHzである場合、最初に同期検出を行った候補周波数力 2003. 2MHzであるとすると、 BSS— UE (O)幅は 3. 2MHzであるため、次の候補周波数が 2006. 4MHzとなり、周波数帯域を超えてしまい、次の候補周波数が存在しないこととなる。なお、ここで挙げた例は、説明の便宜上、設定した値を使用しており、現実に用いられる値ではない。

[0050] ステップ 4にて、 BSS— UE (0)幅のバンドサーチによる次の候補周波数が存在すると判断された場合、次の候補周波数力 Sステップ 5にて設定され、ステップ 2の同期検出が行われる。

[0051] また、ステップ 4にて、 BSS— UE (0)幅のバンドサーチによる次の候補周波数が存在しないと判断された場合、つまり、 BSS— UE (O)幅のバンドサーチによる有効周波数の検出処理が終了したと判断された場合、ステップ 6にて BSS— UE (0)の値とラスターの値とが比較される。ここでラスターの値は、 200kHzとする。また、 BSS U E (k)の値は、ラスターの値の整数倍となっている。

[0052] BSS— UE (0)の値がラスターの値よりも大きな値であるため、ステップ 7にて k=k

+ 1とし、次段階である BSS— UE (1)についてステップ 2から BSS— UE (O)における処理と同様の処理が行われる。

[0053] いずれ力の BSS— UE (k)において有効周波数が検出されない限り、 BSS— UE ( k)の値がラスターの値以下になるまでステップ 2〜7の処理が行われる。図 3にて説明したように、受信側周波数変更量を大きな値から小さな値へ、つまり、候補周波数を既定の周波数帯域の内で粗く間引いたものから間引かないものへ順次段階的に切り替えながら、同期検出が行われることとなる。 BSS— UE (k)の値がラスターの値以下になっても有効周波数が検出されない場合は、サーチ帯域内に有効周波数が存在しないと判断される。

[0054] 図 6は、図 5に示したフローチャートをさらに具体化したフローチャートである。

[0055] ここで、同期信号の帯域幅を SCH— BWとする。また、有効周波数を検出するサーチ周波数帯域の下限周波数を f—Lとし、上限周波数を f—Hとする。

[0056] まず、式 1に示すように、ステップ 11にて変数 kが初期値である 0に設定され、最大バンドサーチステップ BSS—UE (0)から同期検出が開始される。

[0057] [数 1] k:Q ■■■ (式 1 )

[0058] ステップ 12にて、式 2を用いて Ntmpが計算される。ここで []は口内の値の小数点以下を切り捨てるものとする。

[0059] [数 2] L⁺SCH_BW/2) JBSSJJE (k) ] … （式 2 )

[0060] そして、ステップ 13にて、式 3によって、（f_L + SCH— BW/2)と（Ntmp X BSS

_UE (k) )とが比較される。

[0061] [数 3] f_ _L +SOI_Bf/2 --N_tap BSS_UE {k) … （式 3 )

[0062] ステップ 13にて、（f_L + SCH— BWZ2)と（NtmpXBSS_UE(k))とが等しくはないと判断された場合、ステップ 14にて、式 4の計算が行われる。

[0063] [数 4] +1 … （式 4) ここで、式 2、式 3及び式 4の計算の結果、式 2の []内に少数点以下の値が存在する場合、切り上げる動作を行う。

[0064] そして、式 5によって、（f一 H— SCH— BWZ2)と（Ntmp X BSS_UE (k) )とが比較され、バンドサーチを行う候補周波数力 f— Hに対して SCH— BWZ2の余裕を持つ値以下かどうかがステップ 15にて判断される。

[0065] [数 5]

_HSCH_BW/2： N_tmp X BSS^UE (k) … （式 5 )

[0066] また、ステップ 13にて、（f_L+SCH— BWZ2)と（Ntmp X BSS_UE (k) )とが等しいと判断された場合は、ステップ 14の処理は行われず、ステップ 15の処理が行われる。

[0067] ステップ 15にて、（NtmpXBSS— UE(k))力 S(f— H— SCH— BWZ2)以下であると判断された場合、式 6にしたがってステップ 16にて候補周波数 f(k, Ntmp)が計算される。

[0068] [数 6] f{k, N_tBp)=BSS_UE{k) XN_tap … （式 6)

[0069] そして、式 6にしたがって計算された候補周波数 f (k, Ntmp)に対してステップ 17 にて同期検出が行われ、同期が検出されたかどうかがステップ 18にて判断され、検出された場合、バンドサーチ処理は終了する。

[0070] 一方、ステップ 18にて同期が検出されな力つた場合は、ステップ 19にて式 7にしたがって Ntmpの値を 1増加させ、再度ステップ 15の処理が行われる。 [0071] [数 7]

N_tmp=N_tap+l … （式 7 )

[0072] また、ステップ 15にて、（Ntmp X BSS_UE (k) )が（f_H— SCH— BWZ2)よりも大きな値であると判断された場合は、図 5にて説明したステップ 6及びステップ 7の処理と同様に、ステップ 20にて kが最大値 (本例では 4)を超えたと判断されるまで、ステップ 21にて kを 1ずつ増加させ、バンドサーチ処理が実行される。

[0073] kが最大値を超えても同期が検出されない場合は、サーチ帯域内に有効周波数は存在しないと判断される。

[0074] 図 7は、図 6に示したフローチャートを用いて説明した段階的バンドサーチ処理を模式ィ匕した図である。

[0075] 図 7 (a)は段階的バンドサーチの 1段階目において同期検出が行われる候補周波数を示す。 1段階目は、サーチ周波数帯域 (f— L〜f— H)の上限と下限とにそれぞれ SCH_BWZ2の余裕を持った範囲内に存在する候補周波数 f (0, 0)と f (0, 1)との同期検出が行われる。この時、 f (0, 1)と f (0, 0)の差は BSS— UE (O)である。

[0076] 図 7 (b)は 2段階目にお、て同期検出が行われる候補周波数を示す。 2段階目では、 BSS— UE (1)分、離れた候補周波数はサーチ周波数帯域内に、 f (1, 0)〜f (1 , 3)の 4個が存在するが、破線矢印で示す f (l, 1)及び f (l, 3)は 1段階目で既に同期検出を試み、検出されな力つた周波数のため、再度同期検出処理は行われない。

[0077] 同様に、図 7 (c)は 3段階目において同期検出が行われる候補周波数を示す。 3段階目では、 BSS— UE (2)分、離れた候補周波数はサーチ周波数帯域内に、 f (2, 0 )〜f (2, 7)の 8個が存在する力破線矢印で示す f (2, 0)、f (2, 2)、f (2, 4)、f (2, 6)は 1段階目及び 2段階目で既に同期検出を試み、検出されな力つた周波数のため、再度同期検出処理は行われない。

[0078] 同様に、図 7 (d)は 5段階目において同期検出が行われる候補周波数を示す。このとき、 BSS— UE (4)は Rasterと等しいため、従来と同様にラスターの精度でバンドサーチをすベて実行することができる。

[0079] 図 8は、図 2に示した通信システムの送信機 1における同期信号の送信周波数を決定する手順を説明するためのフローチャートである。

[0080] 受信機 2ではバンドサーチを行うときに、同期信号検出を試行する周波数を、段階的にステップサイズを変えて決定するものとする。一方、送信機 1では、複数のバンドサーチステップのうち、同期信号を送信する周波数 fp— siを、システムの送信帯域内（fL— sl〜fH— si)に同期信号の帯域（SCH— BW)を確保しながら、バンドサ一チステップが最大になるように決定する。

[0081] まず、周波数を最も粗く間引いた状態となるような最大バンドサーチステップカ^テップ 31にて設定される。設定されたバンドサーチステップを用いて所定の式によって同期信号を挿入する同期信号周波数が送信側候補周波数として計算される。計算された送信側候補周波数で同期信号を送信可能かどうか、つまり当該送信側候補周波数がシステム周波数帯域内に存在するかどうかがステップ 32にて判断される。

[0082] 送信可能でないと判断された場合、ステップ 33にて順次段階的にバンドサーチステツプを小さな値に設定して、つまり間引かないものに変更する。変更されたバンドサーチステップを用いて再度送信側候補周波数が計算される。計算された送信側候補周波数で同期信号が送信可能かが判断され、送信可能であると判断された場合に、ステップ 34にて当該送信側候補周波数が同期信号周波数として決定される。

[0083] 図 9は、図 2に示した通信システムの送信機 1における同期信号の送信周波数を決定する手順にっ、て、他の決定方法を説明するためのフローチャートである。

[0084] ここで、 BSS— tmpは、最大送信側周波数変更量である最大バンドサーチステップ BSS— siを求める変数であると定義する。

[0085] まず、バンドサーチステップの最小値が設定される。すなわち、ラスターの値 Raster がバンドサーチステップの初期値として、ステップ 41にて式 8のように設定される。

[0086] [数 8]

BSS—ttnp Raster … （式 8 )

[0087] このとき、ラスターが定義されてヽな、場合は、予め設定されたバンドサーチステツプの最小値が設定される。

[0088] そして、ステップ 42にて、式 9を用いて NL— tmpが計算される。ここで口は口内の値の小数点以下を切り捨てるものとする。

[0089] [数 9]

N_L_ _tap = [ (f_L_s ^SCH_BW/2) /BSS_ tmp ] … （式 9)

[0090] そして、ステップ 43にて、式 10によって、（fL— si)と（NL— tmpXBSS— tmp)とが比較される。

[0091] [数 10] f_L__3l-N_{L tap} .BSS_twp … （式 1 0)

[0092] ステップ 43にて、（fL— si)と（NL_tmpXBSS_tmp)とが等しくはないと判断された場合、ステップ 44にて式 11の計算が行われる。

[0093] [数 11]

N_L__tw-N_L__tm^\ … （式 1 1)

[0094] ここで、式 9、式 10及び式 11の計算の結果、式 9の []内の除算に少数点以下に値が存在する場合、その値を切り上げる動作が行われる。

[0095] そして、ステップ 45にて式 12にしたがって、変数 NH— tmpが計算される。また、ステツプ 43にて、 fL— siと（NL— tmpXBSS— tmp)とが等しいと判断された場合は、ステップ 44の処理は行われず、ステップ 45の処理が行われる。

[0096] [数 12]

N_{H tap}=[{f_{H sl}+SCH_BW/2) /BSS—tmp] … （式 1 2 )

[0097] その後、ステップ 46にて式 13によって、 NL— tmpと NH— tmpとが比較される。

[0098] [数 13]

N_L__tmp-N_H__tmp … （式 1 3)

[0099] NL— tmpと NH— tmpとが等しくはないと判断された場合、 BSS— tmpは最大値に達していないため、ステップ 47にて式 14にしたがってバンドサーチステップ BSS —tmpの値が大きな値に計算される。そして、再度ステップ 42〜45の処理が行われる。

[0100] [数 14]

BSS_ tmp=BSS_ tmp ^ 2 … （式 1 4 )

[0101] 一方、 NL— tmpと NH— tmpとが等しいと判断された場合は、 BSS— tmpは最大値に達しているため、式 15、式 16、及び式 17にしたがって同期信号を送信する周波数 f p— s 1がステップ 48にて決定される。

[0102] [数 15]

H _tap … （式 1 5 ) [0103] [数 16]

BSS_s \:BSS一 tmp … （式 1 6 )

[0104] [数 17] f_{n s l}=N_{s i} X BSS_s l … （式 1 7 )

[0105] このように、送信側における同期信号を送信する周波数の決定は、バンドサーチステツプを大きヽ値カも小さ、値に変更するか、小さ、値から大き、値に変更するかに関わらず求めることが出来る。

[0106] 図 10は、本発明における同期信号の周波数領域での配置を模式的に示す図である。ここでは、 OFDM信号を想定している。

[0107] 図 10 (a)では、システムの送信帯域 TBW— sl = 5MHzであり、 301個のサブキヤリアから成る OFDM信号を送信するものとする。また、 fc— siはシステム siの中心周波数である。また、同期信号 SCHの帯域 SCH— BWは 1. 25MHzとし、同期信号の中心周波数 fp— siはシステムの中心周波数 fc— siとは独立に設定可能であるものとする。

[0108] このとき、 TBW siは SCH BWよりも大きいため、ラスターが十分小さな値である場合、図 8あるいは図 9のフローチャートを用いて説明した処理において、大きな B SS— siを選択できる。

[0109] 以下に、具体的な数値の例を挙げて説明する。

[0110] 具体例として、 fL_sl = 2130. 9MHz、 fc_sl = 2133. 4MHz、 fH_sl = 213 5. 9MHz、 Raster = 200kHz、バンドサーチステップの最大値を 6. 4MHz、及び、サブキャリア間隔 Δ ί= 15kHzとする。ここでは、図 8に示したフローチャートに従い、バンドサーチステップの最大値力も順次バンドサーチステップを小さくして説明する。

[0111] まず、最大のバンドサーチステップ 6. 4MHzにおいて、送信帯域内に SCH— BW の余裕を取った帯域 2131. 525MHz〜2135. 275MHzf¾【こ、ノンドサーチステツプ 6. 4MHzの整数倍となる同期信号周波数が存在するかどうかが判断される。ここでは、バンドサーチステップ 6. 4MHzの整数倍となる同期信号周波数は存在しない

[0112] そのため、バンドサーチステップを次段階の 3. 2MHzとし、帯域 2131. 525MHz 〜2135. 275MHz間に、バンドサーチステップ 3. 2MHzの整数倍となる同期信号周波数が存在するかどうかが判断される。このとき、候補として、 2134. 4MHzが存在する。

[0113] し力し、 2134. 4MHzは、 fc— siとの差が 1MHzであり、 Δ ίである 15kHzで割り切れない。これは、この周波数がサブキャリア周波数でないことを意味するため、同期信号を配置するサブキャリアがシステムのサブキャリア周波数と一致しなくなるため、 fp— siに設定することが不適切であると判断され、さらに、バンドサーチステップを次段階の 1. 6MHzとする。帯域 2131. 525MHz~2135. 275MHz間に、ノンドサーチステップ 1. 6MHzの整数倍となる同期信号周波数は、 2132. 8MHzと， 213 4. 4MHzとの 2つの候補が存在する。

[0114] ここで、 2132. 8MHzは fc— siとの差が 600kHzであり、 Δ ίで割り切れるため、同期信号を配置するサブキャリアはシステムのサブキャリア周波数と一致すると判断され、 fp— si = 2132. 8MHzとされる。このとき、 fp— siはサブキャリア番号 111である。

[0115] 次に、図 10 (b)では、システムの送信帯域 TBW s2= l. 25MHzであり、 75個のサブキャリア力も成る OFDM信号を送信するものとする。また、 fc— s2はシステム s2 の中心周波数である。また、同期信号 SCHの帯域 SCH— BWは 1. 25MHzとする。

[0116] 例えば、図 9に示したフローチャートを用いて説明した処理においては、 TBW— s2

= SCH— BWのため、 BSS— s2=Rasterとなり、 fp— s2 = fc— s2となる。

[0117] 以上の説明においては、式 6及び式 17において、同期信号の周波数をバンドサ一チステップの整数倍とした力バンドサーチステップの整数倍にオフセットを加算して式 18及び式 19としてもよい。

[0118] [数 18] fp__s

… （式 1 8 ) [0119] [数 19] f offset (ん N_tap)二 f_offset BSS_UK、k、 X N_tap … （式 1 9 )

[0120] 式 18及び式 19に伴い、図 6に示したフローチャートを用いて説明した処理における式 2は式 20に、また式 3は式 21に、また式 5は式 22に、式 6を式 19に置き換えられる。

[0121] [数 20]

Ν_τα = [ {f__L -f_offset+SCH_BW/2) /BSS_UK (k) l … （式 2 0 ) [0122] [数 21]

N_tap BSS_UK{k) … （式 2 1 ) [0123] [数 22] f _H~f offset- SCH_BW!2： N_tap X BSS— UK (k) … （式 2 2 )

[0124] 図 11は、 3GPPの LTEにおける一般的なサブキャリアの時間領域及び周波数領域を模式ィ匕した図である。

[0125] 図 11に示すように、 3GPPの LTEでは、受信機の DC (Direct Current：直流）成分カットの簡易構成のために、システム帯域の中心周波数のサブキャリアは、 DCサブキャリアと、う通常のサブキャリアとは異なるサブキャリアを定義する。定義されたサブキャリアにおいては、データ送信しない。システム s3は、通常のデータ送信サブキヤリァ 133, 135, 139, 141と、そのシステム帯域 TBW— s3の中心周波数 fc— s3のデータを送信しない DCサブキャリア 134, 140と力構成されている。また、帯域 SCH —BWの同期信号のサブキャリア 130, 132, 136, 138を所定の同期信号挿入周期で挿入し、その中心周波数領域 131, 137は同期信号を送信しない領域となる。

[0126] 図 12は、本発明におけるサブキャリアの時間領域及び周波数領域を模式ィ匕した図である。

[0127] 図 12に示すように、システム s4は、通常のデータ送信サブキャリア 145, 147, 151 , 153と、そのシステム帯域 TBW— s4の中心周波数 fc— s4のデータを送信しない D Cサブキャリア 146, 152と力ら構成されている。また、中心周波数 fc— s4からずらした同期信号のサブキャリア 142, 144, 148, 150を所定の同期信号挿入周期で挿入し、その中心周波数 fp—s4の中心周波数領域 143, 149であるサブキャリアは DC サブキャリア 146, 152と同様に同期信号を送信しない。

[0128] また、サブキャリア間隔と受信機との関係において、 DCサブキャリアを設けることが不要なシステムでは、システムの中心周波数 fcにデータを含まなヽための構成は、中心周波数 fcをサブキャリア間の周波数に設定することで実現することができる。

[0129] 図 13は、 DCサブキャリアを設けることが不要なシステムにおけるサブキャリアの時間領域及び周波数領域を模式化した図である。

[0130] 図 13に示すように、システム s5は、通常のデータ送信サブキャリア 157, 159, 163 , 165から構成され、そのシステム帯域 TBW— s5の中心周波数 fc— s5は、データ通信サブキャリア 157, 163とデータ通信サブキャリア 159, 165との間の周波数領域 1 58, 164となる。また、中心周波数 fc—s5からずらした同期信号のサブキャリア 154, 156, 160, 162を所定の同期信号挿入周期で挿入し、その中心周波数 fp— s5がそれぞれ同期信号のサブキャリア 154, 160と同期信号のサブキャリア 156, 162との間の周波数領域 155, 161となる。

[0131] 図 14は、 DCサブキャリアが設けられたシステムにおける同期信号送信時の周波数軸上のサブキャリアを模式ィ匕した図である。

[0132] 図 14に示すように同期信号は、同期信号を含むサブキャリア 170, 172と、 DCサブキャリア 171と力も構成されている。 DCサブキャリア 171は、同期信号の中心周波数 fpに配置され同期信号を含まない。

[0133] また、 DCサブキャリアを設けることが不要なシステムにおいては、同期信号の中心周波数 fpに同期信号を含まないための構成は、 fpを同期信号を含むサブキャリア間の周波数に設定することで実現することができる。

[0134] 図 15は、 DCサブキャリアを設けることが不要なシステムにおける同期信号送信時の周波数軸上のサブキャリアを模式ィ匕した図である。

[0135] 図 15に示すように同期信号は、同期信号を含むサブキャリア 173, 174から構成されている。そして、同期信号の中心周波数 fpを同期信号を含むサブキャリア 173と同期信号を含むサブキャリア 174との間の周波数になるように設定する。

[0136] 図 16は、本発明の通信システムを無線通信方式を用いた無線通信システムに適用した場合の一形態を示す図である。

[0137] 本形態は図 16に示すように、基地局 101と、移動局 112とから構成されている。基地局 101と、移動局 112との間にて、電波 111が送受信され、通信が実現されている

[0138] さらに基地局 101は、ネットワーク通信部 102と、無線変調部 103と、同期信号挿入部 104と、同期信号発生部 105と、基地局無線部 109と、基地局アンテナ 110とから構成されている。

[0139] また、移動局 112は、移動局アンテナ 113と、移動局無線部 114と、バンドサーチステツプ発生部 115と、バンドサーチステップ変更部 116と、同期周波数候補計算部 1 17と、同期検出部 118と、無線復調部 119と、復号部 120と、出力部 121とから構成されている。

[0140] ネットワーク通信部 102は、ネットワーク力受けた信号を受信する。無線変調部 10 3は、ネットワーク通信部 102にて受信された信号に対して、例えば OFDM通信を行つ 7こめ IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) ¾しく ίま FFT (Fast Fourier Transform) などの変調を行う。同期信号発生部 105は、移動局 112との間にて同期をとるために時間軸上で同じパターンを繰り返す遅延検波可能な信号、もしくは同期検波可能な既知信号である同期信号を発生する。同期信号挿入部 104は、移動局 112ができるだけ大きなバンドサーチステップで同期信号を検出できる周波数を中心として同期信号発生部 105にて発生された同期信号を挿入する。基地局無線部 109は、発信器や増幅器を含み、同期信号挿入部 104の出力信号を基地局アンテナ 110から電波 111として送信する。

[0141] 移動局無線部 114は、受信器や増幅器を含み、基地局アンテナ 110から発信された電波 111を移動局アンテナ 113を介して受信する。バンドサーチステップ発生部 1 15は、複数のバンドサーチステップを記憶もしくは生成して発生する。バンドサーチステップ変更部 116は、複数のバンドサーチステップから 1つのバンドサーチステップを選択する。このとき、最初は大きな値を、そして順次段階的に小さな値を選択する。同期信号周波数候補計算部 117は、バンドサーチステップ変更部 116にて選択されたバンドサーチステップ力所定の計算式を用いて同期信号の候補周波数を計算する。同期検出部 118は、その候補周波数に同期信号があるかどうかを遅延検波もしくは同期検波によって検出する。無線復調部 119は、同期検出部 118にて同期が検出されたタイミングを用いて、 OFDM復調のための FFT¾しくは IFFT等を行う。復号部 120は、無線復調部 119にて復調された信号を復号する。出力部 121は、復号部 120にて復号された信号を、表示もしくはスピーカからの音声出力などを行う。

[0142] ここで、同期検出部 118にて同期検出が失敗すると、同期信号周波数候補計算部 117によって、先と同じバンドサーチステップ力も所定の式に従って次の候補周波数が指定され、同期検出部 118にて再び同期検出が行われる。

[0143] サーチ帯域内に、同じバンドサーチステップから計算される候補周波数が存在しなくなると、バンドサーチステップ変更部 116にて、次のバンドサーチステップが選択され、同期信号周波数候補計算部 117にて、新しいバンドサーチステップから所定の式に従って候補周波数が指定され、同期検出部 118にて再び同期検出が行われる

[0144] 図 16に示した形態において、無線変調部 103及び無線復調部 119は、 OFDM以外にも、 MC— CDMA (Multi— Carrier Code Division Multiple Access)や FDMA (Fr equency Division Multiple Access)などの通信方式であってもよい。また、無線通信方式以外に有線通信方式であっても良い。

[0145] 図 17は、図 16に示した形態のうち破線で示した部分について、他の構成を用いた場合の形態を示す図である。

[0146] 図 17 (a)に示すように本形態は、図 16に示した形態のうち破線で示した部分と比ベて、移動局無線部 122と、同期信号周波数候補計算部 123と、同期検出部 126との構成が異なっている。

[0147] 同期信号周波数候補計算部 123は、スーパーヘテロダインやダイレクトコンパージヨンで構成される移動局無線部 122の発振器を制御し、同期信号候補周波数が、ベースバンド周波数（= 0Hz)、もしくは一定の中間周波数となって同期検出部 126に入るように制御する。

[0148] すなわち、第 n段階目の同期信号候補周波数を fpch— c (n)とし、また、このタイミング nの移動局無線部 122におけるダウンコンバージョンによって指定する無線部周波数を fradio (n)とすると、 fpch_c (n)は式 23に示すようになる。ただし、この場合、移動局無線部 122から同期検出部 126へのデータ遅延は考慮して、な、。

[0149] [数 23]

[0150] また、図 7 (a)〜（d)に示した関数 f (k, Ntmp)との関係は、式 24、式 25、式 26、及び、式 27のようになる。

[0151] [数 24] f_pch__c (0) = (0, 0) … (式 2 4 )

[0152] [数 25]

/•_{pcA c} (l) =/-(0, 1) … （式 2 5 ) [0153] [数 26] A_c (2) = (l，0) … (式 2 6 ) [0154] [数 27] f_pch__c (3) = (l, 2) … (式 2 7 )

[0155] 従って、 f (k, Ntmp)と同様に、 fpch— c (n)を中心とした信号が同期検出部 126 に入力される。同期検出部 126は、常に同じ OHzもしくは、中間周波数を中心として同期検出を行う。

[0156] また、図 17 (b)に示すように本形態は、図 16に示した形態のうち破線で示した部分と比べて、移動局無線部 124の構成が異なっている。

[0157] 移動機無線部 124において、タイミング nにおける周波数のダウンコンバージョンによって指定する無線部周波数を fradio (n)とし、また、同期検出部 118でデジタルで指定するデジタル周波数を fdig (n)とすると、それらの関係は式 28のようになる。ただし、この場合、移動局無線部 124から同期検出部 118へのデータ遅延は考慮していない。

[0158] [数 28] fpch—Λ 二 fradio n) f _dig、r^ · · · (式 2 8 )

[0159] 移動局無線部 124に指定する無線部周波数 fradio (n)はアナログであるため、それを変更すると周波数安定に時間を要するため、頻繁に変更すると時間が力かる。

[0160] 一方、同期検出部 118によるデジタル周波数 fdig (n)の指定方法は、一般的には、受信信号に sin, cos信号を掛ける方法がある。また、遅延検波を用いる場合は、受信信号を通すフィルタを変更する方法を用いることができる。レプリカ信号を用いて同期検波する場合は、レプリカ生成における周波数軸から時間軸への変換 (IFFT, F FT)において、周波数軸でシフトさせて変換して一致を検出する方法がある。このときの同期検出は、既知信号との一致を検出する。または、既知信号から IFFTや FFT 等を用いて計算されたレプリカ信号との一致を検出する。そして、周波数軸上でシフトした複数の信号力複数のレプリカ信号を生成し、生成されたレプリカ信号を記憶して用いても良い。

[0161] この際、複数の予め演算されて記憶されたレプリカを用いて行うには記憶容量が問題になる。

[0162] そのため、デジタル周波数のみの変更で対応可能な範囲を Δ fdigとすると、計算された fpch— c (n)力式 29を満たす場合は、同期検出部のみを制御して周波数を指定する。また、満たさない場合は、移動局無線部 124を制御、もしくは、移動局無線部 124と同期検出部 118との双方を制御して周波数を指定する方法を用いることができる。

[0163] [数 29] f_radio (n-l) -f_dig/2<f_pch__c in) <f_radia {n-\) +f_djg/2 … （式 2 9 )

Claims

請求の範囲

[1] 同期確立するための同期信号を送信する送信装置と、前記同期信号を検出する事によって同期確立する受信装置とを有してなる通信システムにおいて、

前記受信装置は、前記同期信号の検出の試行を行う間隔を粗く間引いたものから間引かないものへ順次切り替え、

前記送信装置は、前記同期信号を前記受信装置の粗く間引いた間隔にて送信するように設定することを特徴とする通信システム。

[2] 請求項 1に記載の通信システムにおいて、

前記同期は周波数同期であり、前記同期確立は、有効な通信周波数の検出であり前記受信装置は、予め設定された周波数変更量を大きな値から小さな値へ順次段階的に切り替えて、前記周波数変更量に基づいて前記同期信号を検出するための受信側候補周波数を計算し、前記計算された受信側候補周波数を用いて前記同期信号を検出し、

できるだけ大きな前記周波数変更量に基づいて前記同期信号を送信するための周波数の候補となる送信側候補周波数を計算し、前記送信側候補周波数が前記システム周波数帯域内に存在する場合、前記送信側候補周波数を前記同期信号を送信するための同期信号周波数として決定することを特徴とする通信システム。

[3] 請求項 1または請求項 2に記載の通信システムにおヽて、

前記受信装置は、前記受信側周波数変更量の整数倍にオフセットを加算して前記受信側候補周波数とし、

前記送信装置は、前記送信側周波数変更量の整数倍にオフセットを加算して前記送信側候補周波数とすることを特徴とする通信システム。

[4] 請求項 3に記載の通信システムにおいて、

前記受信装置は、前記オフセットを 0とし、

前記送信装置は、前記オフセットを 0とすることを特徴とする通信システム。

[5] 請求項 1乃至 4のいずれか 1項に記載の通信システムにおいて、

前記送信装置は、前記同期信号として既知信号を送信し、

前記受信装置は、前記受信側候補周波数と、前記既知信号との一致、または前記既知信号から IFFTもしくは FFTを用いて計算されたレプリカ信号との一致を検出し、前記計算されたレプリカ信号を記憶することを特徴とする通信システム。

[6] 請求項 1乃至 4のいずれか 1項に記載の通信システムにおいて、

前記送信装置は、前記同期信号として同じパターンを繰り返す信号を送信し、前記受信装置は、遅延検波により前記同期信号を検出することを特徴とする通信システム。

[7] 請求項 1乃至 6のいずれか 1項に記載の通信システムにおいて、

前記送信装置は、前記送信側周波数変更量を前記システム帯域の中心周波数の最小配置単位の整数倍に設定することを特徴とする通信システム。

[8] 請求項 1乃至 7のいずれか 1項に記載の通信システムにおいて、

前記受信装置は、前記受信側周波数変更量を前記システム帯域の中心周波数の最小配置単位の整数倍に設定することを特徴とする通信システム。

[9] システム周波数帯域内にて同期をとるための同期信号を受信装置へ送信する送信装置であって、

前記同期信号の帯域幅に基づいて計算されたできるだけ大きな送信側周波数変更量に基づいて前記同期信号を送信するための周波数の候補となる送信側候補周波数を計算し、前記送信側候補周波数が前記システム周波数帯域内に存在する場合、前記送信側候補周波数を前記同期信号を送信するための同期信号周波数として決定する送信装置。

[10] 請求項 9に記載の送信装置において、

前記送信側周波数変更量の整数倍にオフセットを加算して前記送信側候補周波数とすることを特徴とする送信装置。

[11] 請求項 10に記載の送信装置において、

前記オフセットを 0とすることを特徴とする送信装置。

[12] 送信装置から送信された同期信号を受信する受信装置であって、予め設定された受信側周波数変更量を大きな値から小さな値へ順次段階的に切り替えて、前記受信側周波数変更量に基づいて前記同期信号を検出するための受信側候補周波数を計算し、前記計算された受信側候補周波数を用いて前記同期信号を検出する受信装置。

[13] 請求項 12に記載の受信装置において、

前記受信側周波数変更量の整数倍にオフセットを加算して前記受信側候補周波数とすることを特徴とする受信装置。

[14] 請求項 13に記載の受信装置において、

前記オフセットを 0とすることを特徴とする受信装置。

[15] システム周波数帯域内にて同期をとるための同期信号を送信する送信装置と、前記システム周波数帯域内で前記同期信号を検出する受信装置とを有してなる通信システムにおける同期検出方法であって、

前記受信装置が、前記同期信号の検出の試行を行う間隔を粗く間引いたものから間引かないものへ順次切り替える処理と、

前記送信装置が、前記同期信号を前記受信装置の粗く間引いた間隔にて検出されるように送信設定する処理とを有する同期検出方法。

[16] 請求項 15に記載の同期検出方法において、

前記受信装置が、予め設定された周波数変更量を大きな値から小さな値へ順次段階的に切り替える処理と、

前記送信装置が、前記同期信号周波数を用いて前記同期信号を前記受信装置へ送信する処理とを有する同期検出方法。