JP4453844B2 - 無線通信システムのセルサーチ方法及び移動局 - Google Patents

Description

本発明は、一般に複数の基地局と一つの移動局を有する無線通信システムに関し、特に移動局によって実行されるセルサーチプロセスに関する。本発明は、拡散スペクトルシステム、特に広帯域符号分割多元接続（Ｗ−ＣＤＭＡ）システムでの使用に適しており、模範的な、限定されない利用に関して、発明を説明することは好都合であろう。

Ｗ−ＣＤＭＡ及び同様の無線通信システムにおいて、移動局は各々がサービスエリア内で別個のセルに仕える数個の基地局から送信される数個の無線信号を多重伝搬パスを経由して受信できる。セルサーチプロセスは、音声データのようなトラフィックデータの送信前に移動局をセルの基地局に同期させるため、移動局によって実行される。

標準のセルサーチプロセスは３つのステップ、即ち、スロット同期、コードグループ同定及びフレーム同期、及び、長スクランブルコード同定とを含む。スロット同期の間、移動局は、セルとのスロット同期を取るために、第１の同期チャネルへ連続的に送信される主同期符号を用いる。セルサーチ手順の第２のステップの間、移動局は、フレーム同期を見つけ、スロット同期ステップにおいて見つけたセルのコードグループを同定するために同期チャネルの第２の同期符号を用いる。セルサーチ手順の第３のステップの間、移動局は見つけたセルによって用いられる正確な第１のスクランブルコードを特定する。

Ｗ−ＣＤＭＡ移動局においては、全ての可視的なセルからの下り信号を見つけようと試みるために、全てのサポートされた無線チャネルのセルサーチを行うことが時々必要である。Ｗ−ＣＤＭＡ無線チャネルは、２００ｋＨｚ（ＵＭＴＳ標準の場合）の分解能、又はチャネルラスタで、グリッド上に定められる。既存の移動局によって実行される標準セルサーチプロセスは、各予定される無線チャネルを通じて進み、各々に全セルサーチプロセスを行うためである。それゆえ、そのセルサーチプロセスは、著しい時間を要し、結果的に行われる全バンドスキャンは数分を要するかもしれない。また、標準セルサーチプロセスは、著しい処理電力と、移動局において他の処理機能のために必要とされるかもしれないリソースを占有し電力を消費する時間とを必要とする。

それゆえ、無線通信システムの移動局によって実行される公知のセルサーチプロセスの１以上の欠点を改善または克服するセルサーチプロセスを提供することが望ましい。

また、高速で、移動局の処理電力とエネルギー要件を最小限にするセルサーチプロセスを提供することが望ましい。

本発明の一つの特徴は、複数の基地局と一つの移動局とを有し、複数の基地局のそれぞれがサービスエリア内で別個のセルに仕え、かつ無線フレームの一スロット内の第１の同期チャネルへ第１の共通同期符号（ＰＳＣ）を送信する無線通信システムのセルサーチの方法を提供する。その方法は、
（ａ）標準チャネルラスターに一致するスキャニング増加分で無線チャネルをスキャンするステップ、
（ｂ）各無線チャネルのＰＳＣ信号対雑音比を推定するステップ、
（ｃ）ＰＳＣ信号対雑音比が第１の予め定められた閾値レベルを超えているならば、その無線チャネルのためのスロット同期ステップ、フレーム同期ステップ及びスクランブルコード検出ステップを含むセルサーチ手順を完了するステップ、
（ｄ）ステップ（ｃ）においてその無線チャネルのためのセルサーチ手順がうまく完了したならば、セル間の報知周波数分離へスキャニング増加分を増やすステップ、
（ｅ）ステップ（ｄ）においてすべての無線チャネルがスキャンされたとき、スキャンされた無線チャネルをＰＳＣ信号対雑音が低下する順にソートするステップ、及び
（ｆ）各ソートされた各無線チャネルに関して低下する順ニセルサーチ手順を実行するステップ、
を含んでいる。

この方法を使うと、セルは、通常、第１の数チャネルの範囲で同定される。全帯域スキャンのための結果としての時間は、現在のセルサーチプロセスを実行するために必要な数分に比べて、普通、たった数秒である。

望ましくは、ステップ（ａ）から（ｆ）により規定されるセルサーチ手順が成功しないならば、その方法は、
サーチされた無線チャネルのいくつかに関して、セルを検出することなしに、予め定められた数よりも多いソートされた無線チャネルがサーチされたならば、セルサーチ手順が中止されるステップを含む。

本発明の他の特徴は、複数の基地局を含み、複数の基地局のそれぞれがサービスエリア内で別個のセルに仕え、かつ無線フレームの一スロット内の第１の同期チャネルへ第１の共通同期符号（ＰＳＣ）を送信する無線通信システムに用いられる移動局を提供する。その移動局は、
予定される無線チャネルをスキャンするためのスキャニング手段、
スロット同期手段、フレーム同期手段及びスクランブルコード検出手段を含むセルサーチ手順を完了するためのセルサーチ手段、及び
移動局の動作を制御するための処理手段を含み、前記スキャニング手段は標準チャネルラスタに一致するスキャニング増加分に予定される無線チャネルをスキャンし、
前記スロット同期手段は各無線チャネルのＰＳＣ信号対雑音比を推定し、
ＰＳＣ信号対雑音が第１の予め定められた閾値レベルを超えていることを前記処理手段が判定したならば、セルサーチ手段は、その無線チャネルのためのセルサーチ手順を完了するように動作し、
その無線チャネルのためのセルサーチ手順がうまく完了したならば、前記処理手段はさらに、セル間の報知周波数分離へスキャニング増加分を増加させ、
全無線チャネルがスキャンされたとき、処理手段はさらに、スキャンされた無線チャネルをＰＳＣ信号対雑音比が低下する順にソートするように動作し、
前記セルサーチ手段は各ソートされた無線チャネルに低下する順にセルサーチ手順を実行する。

以下の説明は、本発明の様々な特徴により詳細に言及する。本発明の理解を容易にするため、説明において、セルサーチ方法とそのセルサーチ方法を実行するための移動局とが望ましい実施例として図示されている添付図面が参照される。しかしながら、本発明はその図に描かれた望ましい実施例に限定されないことが、理解されなければならない。

さて、図１を参照すると、Ｗ−ＣＤＭＡネットワーク１２及び基地局１４，１６及び１８を含む無線通信システム１０が概して示されている。移動局２０は、基地局１４から１８によって提供されるセルから送信される数個の無線信号を、多重伝搬パスを介して受信することができる。移動局２０は、セルサーチを行うとき、基地局１４から１８から発生し、信号反射と回折のせいで互いにタイミングがシフトされている複数のマルチパス無線信号を受信する。

図２は、移動局２０の概略構成を示す概略図である。移動局２０は、アンテナ３２、アンテナ３２によって受信された無線信号をベースバンド周波数にダウンコンバートするための復調器、及び受信されたアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換器３６、セルサーチの間スロットタイミングを検出するためのスロットタイミング検出器３８、セルサーチの間フレームタイミングとコードグループとを検出するフレームタイミング及びコードグループ検出器４２、セルサーチの間スクランブルコードを検出するスクランブルコード検出器４４、検出した拡散符号で受信符号を復調する復調器４６、復調器４６によって復調された受信信号を復号する復号器４８、移動局２０の動作を制御するマイクロプロセッサ４０、及び様々な動作の実行においてマイクロプロセッサ４０によって必要とされるデータのみならずマイクロプロセッサ４０によって実行されるべきプログラムを記憶するためのメモリ５０を含む。スロットタイミング検出器３８はまた、基地局１４から１８によって第１の同期チャネルへ送信される第１の同期符号（ＰＳＣ）に整合させたフィルタ５２、及び信号対雑音推定器５４を含む。

本発明の一実施例によるセルサーチの実行における移動局２０の動作は、図３乃至５を参照してすぐに説明されるであろう。ステップ７２において、Ｗ−ＣＤＭＡバンドスキャンの第１段階が実行される。この段階において、すべての予定される無線チャネルを通してスキャンが実行され、第１の同期チャネル信号対雑音比が推定され記憶される。スキャニング増加加は、標準Ｗ−ＣＤＭＡシステムチャネルラスタに一致する。ＵＭＴＳ標準の場合、このチャネルラスタは２００ｋＨｚである。

信号対雑音比が第１の予め定められた閾値を超えているならば、標準セルサーチプロセスが実行される。第１の予め定められた閾値は、ランダムノイズピークであるよりもむしろ、信号が現在のセルに属している高い可能性を持つように選択される。セルサーチプロセスが成功すると、すなわち、移動局がセル報知チャネルと同期できると、スキャニング増加分は、セル間の周波数分離に一致する値に修正される。ＵＭＴＳ標準では、セル間の周波数分離は５ＭＨｚである。位置しているセルについての情報は移動局内に記憶される。

このようにしてすべての無線チャネルを通してのスキャンのあと、ステップ７４において、無線チャネルは、それから、第１の同期チャネル信号対雑音比が低下する順に記憶される。

ステップ７６において、Ｗ−ＣＤＭＡ帯域スキャンの第２段階が実行される。したがって、移動端末は、それからソートされた無線チャネルを通して進め始める。各々次のチャネルが、すでに同定されているいくつかのセルにあるチャネルから少なくとも５ＭＨｚ離れているというような方法で、ソートされたリストから選択される。ひとつのチャネルがいったん選択されると、全セルサーチプロセスが、このチャネル上で実行される。セルサーチが成功したならば、見つけたセルについての情報が、移動局のメモリに格納される。移動局はそれから、ソートされたリストの次のチャネルへ進み、そのチャネルで全セルサーチプロセスが再び実行される。こうして、Ｗ−ＣＤＭＡ帯域スキャンが、第１及び第２段階（ステップ７２及び７６）において、異なる周波数間隔、すなわち、２００ｋＨｚ及び５ＭＨｚで、図３に示されるように実行される。

図３に示されたセルサーチプロセスのより詳細な理解が、図４及び図５に示される。図４において、ステップ９２で、マイクロプロセッサ４０は、スキャンされるべき帯域内の第１の予定される無線チャネルへ受信無線信号を変調するように動作する。マイクロプロセッサ４０は、セルサーチプロセスが新たなＷ−ＣＤＭＡ無線チャネルのために着手されるたびに、復調器３４を２００ｋＨｚずつ調整するように動作する。ステップ９４において、次のＷ−ＣＤＭＡ無線チャネルが選択される。

ステップ９６において、セルサーチ手順の第１のステップ、すなわちスロット同期、が移動局によって実行される。このステップにおいて、移動局は、セルとスロット同期をとるために、同期チャネルの第１の同期符号を用いる。受信信号が復調器３４によりベースバンド信号へ復調され、Ａ／Ｄ変換器３６によってその信号のディジタル表現に変換されたあと、ディジタル化された信号がマッチトフィルタ５２によって処理される。マッチトフィルタ５２は、無線フレームの一スロット内で、すべての基地局より第１の同期チャネルに送信される第１の同期符号に整合させられる。マッチトフィルタ５２の出力は、マッチトフィルタ５２によって検出されたそれらのセルのための受信された第１の同期符号電力の大きさを表すパルスの列である。信号対雑音推定器５４は、マッチトフィルタ５２に接続され、セルサーチプロセスが現在行われている無線チャネルの第１の同期符号信号対雑音比を推定する。

ステップ９８において、第１の同期チャネル信号対雑音比が導き出され、マイクロプロセッサ４０へ示される。ステップ１００において、信号対雑音比が無線信号が現在のセルに属している高い可能性を有していることを示す第１の予め定められた閾値レベルを超えているか否かについての決定がマイクロプロセッサ４０によりなされる。第１の予め定められた閾値レベルが超えられていないならば、この無線チャネルのＰＳＣ信号対雑音比がマイクロプロセッサ４０によってメモリ５０に格納される。

その代わりに、ステップ１００において、第１の予め定められた閾値レベルが超えられているならば、Ｗ−ＣＤＭＡセルサーチの第２のステップ、すなわちフレーム同期、が実行される。このステップの間、移動局は、フレーム同期をとり、スロット同期ステップにおいて見つかったセルのコードグループを同定するために、サーチチャネルの第２の同期符号を用いる。これは、受信信号とすべての予定される第２の同期コード列とを相関させ、最大相関値を同定することによりなされる。符号列の循環シフトが固有なので、フレーム同期だけでなくコードグループが、フレームタイミング及びコードグループ検出器４２によって決定される。

ステップ１０４において、Ｗ−ＣＤＭＡセルサーチプロセスのステップ３、すなわち、スクランブルコード検出、が実行される。この第３のステップにおいて、移動局は、見つかったセルによって使用される正確な第１のスクランブルコードを決定する。第１のスクランブルコードは、通常、第２のフレーム同期及びコードグループ同定ステップにおいて同定されたコードグループの範囲内のすべてのコードで、ＣＰＩＣＨ上で、シンボル対シンボル相関を通じて同定される。

ステップ１０６において、共通パイロットチャネルスライディング相関が実行される。ステップ１０８で相関ピークが第２の予め定められた閾値レベルより低いと判定されたならば、その無線チャネルのためのセルサーチプロセスが停止され、その無線チャネルのためのＰＳＣ信号対雑音比がメモリ５０に格納される。しかしながら、相関ピークが第２の予め定められた閾値レベルを超えているならば、報知チャネル同期ステップがステップ１１０において行われる。ステップ１１２において報知チャネル同期が成功しなかったと判定されたなら、その無線チャネルのためのセルサーチプロセスがもう一度停止され、ＰＳＣ信号対雑音比がステップ１２０でメモリ５０に格納される。しかしながら、報知チャネル同期が成功したならば、ステップ１１４において、セルがセルサーチプロセスによって検出されたと判定され、見つかったセルについての情報が、移動局のメモリ５０に保持されているセルリストに格納される。

ステップ１１６において、セルサーチプロセスのためのスキャニング増加分が、セル間の報知周波数分離に増やされる。ＵＭＴＳ標準に関して、これは５ＭＨｚである。ステップ１１８において、全てのＷ−ＣＤＭＡ無線チャネルがさらにスキャンされるべきことが見出されたなら、セルサーチプロセスが実施されるべき次のＷ−ＣＤＭＡ無線チャネルが選択され、ステップ９４から１２０が繰り返される。移動局がセル報知チャネルを同期させたならば、次のＷ−ＣＤＭＡ無線チャネルが現在の無線チャネルから５ＭＨｚだけ増加させられるのに対して、移動局が問題となっている無線チャネルを同期させられないならば、選択された次のＷ−ＣＤＭＡ無線チャネルが２００ｋＨｚだけ増やされることが理解されるだろう。

さて、図４に示される方法ですべての無線チャネルを通してスキャンされたなら、無線チャネルはそれから、マイクロプロセッサ４０によって、ステップ７４におけるＰＳＣ信号対雑音比が低下する順にソートされる。

図５に見られるように、移動端末は、ソートされた無線チャネルを通じての方向へ進み、それぞれについて全セルサーチを行う。ステップ１２４において、移動局によってサーチされるべき次のチャネルが選択される。ステップ１２６，１２８及び１３０において、Ｗ−ＣＤＭＡセルサーチのスロット同期ステップ、フレーム同期ステップ及びスクランブルコード検出ステップが、先に述べた方法で実行される。それから、ステップ１３２及び１３４において、先に述べた共通パイロットチャネルスライディング相関ステップと報知チャネル同期ステップが実行される。

ステップ１３６において報知チャネル同期ステップが成功したと判定されたなら、ステップ１３８において現在サーチされている無線信号が現在のセルに属していると判断され、セルデータが移動局のメモリ５０に保持されているセルリストに格納される。その代わり、報知チャネル同期が成功しなかったならば、ステップ１４０においてマイクロプロセッサ４０は、本発明のセルサーチ手順においていくつかのセルが今までに同定されているかどうか判定する。

こうして１以上のセルが同定されているなら、または、報知チャネル同期が成功したなら、ＰＳＣ信号対雑音に従いソートされた無線チャネルの組の全無線チャネルがスキャンされたか否かについて、別の判定がステップ１４２においてなされる。これがその場合でなければ、ステップ１２４においてソートされたリストから次のチャネルが選択される。そのチャネルはすでに同定されたセルのいずれのチャネルからも少なくとも５ＭＨｚはなれているという方法で選択される。次のチャネルのためのセルサーチプロセスがそれから実行される。ひとたびすべてのソートされたチャネルがスキャンされると、ステップ１４４においてＷ−ＣＤＭＡ帯域スキャンが完了する。

しかしながら、ステップ１３６において判定されたように、報知チャネル同期が成功しなかったなら、及び、ステップ１４０において判定されたようにこの手順内でまだ同定されたセルがないなら、ソートされたチャネルの最初の１０％がすでにスキャンされたか否かについて、ステップ１４６においてマイクロプロセッサ４０により判定がなされる。これがその場合でなければ、ソートされた組からの次とそれに続くチャネルが、いくつかのセルが検出されるかどうか判定するためにスキャンされる。しかしながら、ソートされた組のチャネルの最初の１０％がすでにスキャンされているならば、Ｗ−ＣＤＭＡ帯域スキャンが失敗したとステップ１４８において判定される。

したがって、セルサーチが成功しないならば、移動局は今のところいずれかのセルが同定されたかどうか判定する。そうではなく及びそれがソートされたチャネルの組の１０％を通してすでに進められているならば、システムの無線チャネルのどれにおいてもいくつかの検出可能なセルがある可能性が現在非常に低いので、手順は終了される。

本発明の精神または範囲から逸脱することなく、変更または付加が本発明の上述した望ましい実施例になされてよいことが、理解されなければならない。

Ｗ−ＣＤＭＡ無線通信システムを説明する概略図である。 図１の無線通信システムの一部を形成する移動局の機能的要素の概略図である。 本発明の一実施例に従ってセルサーチを実行するとき、図２の移動局によって実行される大まかな機能ステップを説明するフローチャートである。 図３のフローチャートに示されるステップの２つを実行する図２の移動局によって実行される種々の機能ステップをより詳細に示すフローチャートである。 図３のフローチャートに示されるステップの２つを実行する図２の移動局によって実行される種々の機能ステップをより詳細に示すフローチャートである。

Claims (4)

1. 複数の基地局と一つの移動局とを有し、複数の基地局のそれぞれがサービスエリア内で別個のセルに仕え、かつ無線フレームの一スロット内の第１の同期チャネルへ第１の共通同期符号（ＰＳＣ）を送信する無線通信システムのセルサーチの方法において、
   （ａ）標準チャネルラスターに一致するスキャニング増加分で無線チャネルをスキャンするステップ、
   （ｂ）各無線チャネルのＰＳＣ信号対雑音比を推定するステップ、
   （ｃ）ＰＳＣ信号対雑音比が第１の予め定められた閾値レベルを超えているならば、その無線チャネルのためのスロット同期ステップ、フレーム同期ステップ及びスクランブルコード検出ステップを含むセルサーチ手順を完了するステップ、
   （ｄ）ステップ（ｃ）においてその無線チャネルのためのセルサーチ手順がうまく完了したならば、セル間の報知周波数分離へスキャニング増加分を増やすステップ,
   （ｅ）ステップ（ｄ）においてすべての無線チャネルがスキャンされたとき、スキャンされた無線チャネルをＰＳＣ信号対雑音が低下する順にソートするステップ、及び
   （ｆ）各ソートされた無線チャネルに関して低下する順にセルサーチ手順を実行するステップ
   を含んでいることを特徴とする方法。
2. 請求項１のセルサーチの方法において、
   ステップ（ａ）から（ｆ）により規定されるセルサーチ手順が成功しないならば、その方法は、
   サーチされた無線チャネルのいくつかに関して、セルを検出することなしに、予め定められた数よりも多いソートされた無線チャネルがサーチされたならば、セルサーチ手順が中止されるステップ、
   を含むことを特徴とする方法。
3. 複数の基地局を含み、複数の基地局のそれぞれがサービスエリア内で別個のセルに仕え、かつ無線フレームの一スロット内の第１の同期チャネルへ第１の共通同期符号（ＰＳＣ）を送信する無線通信システムに用いられる移動局において、
   予定される無線チャネルをスキャンするためのスキャニング手段、
   スロット同期手段、フレーム同期手段及びスクランブルコード検出手段を含むセルサーチ手順を完了するためのセルサーチ手段、及び
   移動局の動作を制御するための処理手段を含み、前記スキャニング手段は
   標準チャネルラスタに一致するスキャニング増加分ずつ予定される無線チャネルをスキャンし、
   前記スロット同期手段は各無線チャネルのＰＳＣ信号対雑音比を推定し、
   ＰＳＣ信号対雑音が第１の予め定められた閾値レベルを超えていると前記処理手段が判定したならば、セルサーチ手段は、その無線チャネルのためのセルサーチ手順を完了するように動作し、
   その無線チャネルのためのセルサーチ手順がうまく完了したならば、前記処理手段はさらに、セル間の報知周波数分離へスキャニング増加分を増加させ、
   全無線チャネルがスキャンされたとき、前記処理手段はさらに、スキャンされた無線チャネルをＰＳＣ信号対雑音比が低下する順にソートするように動作し、
   前記セルサーチ手段は各ソートされた無線チャネルに低下する順にセルサーチ手順を実行する、
   ことを特徴とする移動局。
4. 請求項３の移動局において、セルサーチ手順が成功しないならば、前記処理手段は、サーチされた無線チャネルのいくつかに関して、セルを検出することなしに、予め定められた数よりも多いソートされた無線チャネルがサーチされたならば、セルサーチ手順を中断するように動作する、ことを特徴とする移動局。

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