JP5244132B2 - サブキャリア間隔の識別 - Google Patents

Description

本発明は直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を採用する移動体通信システムにおけるサブキャリア間隔に関し、より具体的にはこのようなシステムにおいて動作するユーザ装置が複数の取り得るサブキャリア間隔の何れが通信のために現在用いられているかを検出することを可能とする技術に関する。

移動体通信向けグローバル・システム（ＧＳＭ）や広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）のような移動体セルラ標準の来るべき発展において、ＯＦＤＭのような新たな伝送技術が現れると思われる。さらに、既存のセルラシステムから既存の無線スペクトル内の新たな高容量高データレートのシステムへスムーズな移行をするために、新たなシステムは動的に変更可能な帯域幅で動作できる必要がある。このような新しい柔軟なセルラシステムに対する提案は、３Ｇ ＷＣＤＭＡ標準の発展型としてみなすことができる３Ｇロング・ターム・エボリューション（３Ｇ ＬＴＥ、「３Ｇ」は「第３世代」を意味する）である。ＯＦＤＭはこのシステムにおいて、下りリンク内の無線スペクトムへの接続を複数のユーザで共有できるようにするために、ＯＦＤＭ多元接続（「ＯＦＤＭＡ」）と呼ばれる技術において用いられるだろう。本システムは１．２５ＭＨｚから２０ＭＨｚの範囲の帯域幅で動作できるだろう。さらに、最高１００Ｍｂ／ｓのデータレートが最大帯域幅でサポートされるだろう。

ＬＴＥの別の重要な側面はブロードキャスト及びマルチメディア・ブロードキャスト／マルチキャスト・サービス（「ＭＢＭＳ」）の効率的なサポートである。ＬＴＥでは、基地局が同期されるいわゆる「単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）」動作が予見される。ここで、ＭＢＭＳコンテンツは同一の物理リソースを用いていくつかの基地局から送信される。これらの複数の送信からの信号は自動的に「空間内で合成され」、従ってこの目的のための追加の受信機リソースは必要ない。「空間内の合成」が動作するために、すべての参加基地局は、周波数領域及び時間領域の両方で、サイクリック・プレフィックスの長さのわずかな部分まで同期されていなければならない。時間同期化の要求を容易にするために、長いサイクリック・プリフィックスが有利である。しかしながら、ＯＦＤＭシンボル期間を増やすことなくサイクリック・プレフィックスを増やすことはオーバーヘッドを増やし、従って魅力的ではない。一つの取り得る解決策は、より小さいサブキャリア間隔（及び対応する帯域幅）を用いて、それによってＯＦＤＭシンボル期間を増やすことである（ＯＦＤＭシンボル期間はサブキャリア間隔に反比例する）。例えば、サブキャリア間隔を有することが２倍の長さのＯＦＤＭシンボルをもたらし、それによって２倍の長さのサイクリック・プレフィックスを可能とする。このようにして、オーバーヘッドの量は一定に維持される。従って、１５ｋＨｚのサブキャリア間隔のサポートに加えて、ＬＴＥはＳＦＮ動作のために７．５ｋＨｚのサブキャリア間隔の使用をもサポートする。

３Ｇ ＬＴＥシステムの物理層は１０ｍｓの期間を有する汎用無線フレームを含む。図１は一つのこのようなフレーム１００を説明する。各フレームは（０から１９まで番号付けられた）２０個のスロットを有する。各スロットは０．５ｍｓの期間を有する。サブフレームは２個の隣接したスロットで構成され、従って１ｍｓの期間を有する。

ＬＴＥの一つの重要な側面はモビリティ機能である。従って、ユーザ装置（ＵＥ）が他のセルを検出して同期するために、同期シンボル及びセル・サーチ手順が主に重要である。セル・サーチ及び同期手順を容易にするために、規定される信号は第１同期シグナル及び第２同期シグナル（それぞれ、Ｐ−ＳｙＳ及びＳ−ＳｙＳ）を含み、第１同期チャネル（Ｐ−ＳＣＨ）及び第２同期チャネル（Ｓ−ＳＣＨ）でそれぞれ送信される。Ｐ−ＳｙＳ及びＳ−ＳｙＳはそれぞれフレームごとに２回ブロードキャストされる。図１に示すように、１回目はサブフレーム０で、２回目はサブフレーム５である。

ＵＥは７．５ｋＨｚ／サブキャリアのセルと１５ｋＨｚ／サブキャリアのセルのどちらに接続しているかを可能な限り早く検出しなければならない。後続する手順が二つの場合で異なるかもしれないからである。当然ながら、一つの可能性として、それぞれがサブキャリア間隔のサイズの一つに一意に関連付けられた完全に異なる二つの同期シグナルの設計を有することがある。しかしながら、ここではＵＥは両方の同期シグナルの設計を実装することを要求されるだろうし、この場合には両方の同期シグナルのためのサーチ・アルゴリズムを並行して実行する必要があり、それにより複雑性が増加するか、またはサーチ・アルゴリズムを逐次的に実行する必要があり、それによりセル・サーチ時間が増加する。

従って、二つの異なる同期シグナルの設計を有する必要なく、サブキャリア間隔が何であるかをＵＥが検出することを可能とする技術を有することが望まれる。

本明細書で用いられる場合に、「備える」及び「備えている」という用語は規定された機能、整数、ステップ、又は構成要素の存在を特定するものとして解釈されるが、これらの用語が一つ以上の機能、整数、ステップ、構成要素、又はこれらの組合せの存在又は付加を除外しないことが強調されるべきである。

本発明の一つの側面によれば、前述の目的及びその他の目的は、セルラ通信システムにおいて第１のサブキャリア間隔（例えば１５ｋＨｚ）及び第２のサブキャリア間隔（例えば７．５ｋＨｚ）のどちらが現在使用中であるかを示す装置及び方法で達成される。これは、現在使用中の前記第１のサブキャリア間隔に応じて、第１のタイプの同期シグナルを生成することと、現在使用中の前記第２のサブキャリア間隔に応じて、第２のタイプの同期シグナルを生成することとを含む。生成された前記第１のタイプの同期シグナル及び前記第２のタイプの同期シグナルのいずれかが送信される。前記第２のタイプの同期シグナルの時間領域表現は前記第１のタイプの同期シグナルの複数のインスタンスを含む。

別の側面では、前記セルラ通信システムの無線インタフェースは直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用し、前記第１のタイプの同期シグナルを生成することは、同期シンボルの集合Ｓ_ｋ（０≦ｋ≦Ｎ−１）を、前記第１のサブキャリア間隔をそれぞれが有する連続したＮ個のサブキャリアの集合にマッピングすることを備え、前記第２のタイプの同期シグナルを生成することは、前記同期シンボルの集合Ｓ_ｋを、前記第２のサブキャリア間隔をそれぞれが有するｎ・Ｎ個（ｎ＞１）のサブキャリアの集合に、前記ｎ・Ｎ個のサブキャリアのｎ個ごとのサブキャリアが前記Ｎ個の同期シンボルの一つを伝え、前記ｎ・Ｎ個のサブキャリアの残りのものがゼロ値を伝えるようにマッピングすることを備える。

さらに別の側面では、前記第２の同期シグナルの前記時間領域表現は前記第１のタイプの同期シグナルの二つのインスタンスで構成される。

本発明に調和する実施形態の別の側面では、装置及び方法が、セルラ通信システムにおいて第１のサブキャリア間隔（例えば１５ｋＨｚ）及び第２のサブキャリア間隔（例えば７．５ｋＨｚ）のどちらが現在使用中であるかを検出する。これは、同期シグナルを得るために受信シグナルを処理することを含む。その後に、前記同期シグナルの時間領域表現が第１のタイプの同期シグナルのインスタンスを一つだけ備えるかどうかが検出される。前記同期シグナルの前記時間領域表現が前記第１のタイプの同期シグナルのインスタンスを一つだけ備える場合に、後続する一つ以上の通信動作で前記第１のサブキャリア間隔が利用される。そうではなく、前記同期シグナルの前記時間領域表現が前記第１のタイプの同期シグナルのインスタンスを二つ以上備える場合に、後続する一つ以上の通信動作で前記第２のサブキャリア間隔が利用される。

いくつかの実施形態では、前記同期シグナルの前記時間領域表現が前記第１のタイプの同期シグナルのインスタンスを一つだけ備えるかどうかを検出することは、前記受信シグナルを前記第１のタイプの同期シグナルで相関をとることによって相関結果を生成することと、前記相関結果が時間について所定量離れた複数の顕著なピークを含むかどうかを検出することとを備える。

代替の実施形態では、前記同期シグナルの前記時間領域表現が前記第１のタイプの同期シグナルのインスタンスを一つだけ備えるかどうかを検出することは、前記受信シグナルを前記受信シグナルの遅延した写しで相関をとることによって相関結果を生成することであって、前記受信シグナルの前記遅延した写しを生成するために採用される遅延量は第１のタイプの同期シグナルの時間期間に対応することと、前記相関結果が顕著なピークを含むかどうかを検出することとを備える。

さらに他の代替の実施形態では、セルラ通信システムにおいて第１のサブキャリア間隔及び第２のサブキャリア間隔のどちらが現在使用中であるかを示すことは、現在使用中の前記第１のサブキャリア間隔に応じて、第１のタイプの同期シグナルを生成することと、現在使用中の前記第２のサブキャリア間隔に応じて、第２のタイプの同期シグナルを生成することとを伴う。生成された前記第１のタイプの同期シグナル及び前記第２のタイプの同期シグナルのいずれかが送信される。このような実施形態では、前記第１のタイプの同期シグナルの時間領域表現は基本波形の第１の複数のインスタンスを含んでおり、前記第２のタイプの同期シグナルの時間領域表現は基本波形の第２の複数のインスタンスを含んでおり、前記第１の複数のインスタンスの個数は前記第２の複数のインスタンスの個数に等しくない。

さらに他の実施形態では、セルラ通信システムにおいて第１のサブキャリア間隔及び第２のサブキャリア間隔のどちらが現在使用中であるかを検出することは、同期シグナルを得るために受信シグナルを処理することと、前記同期シグナルの時間領域表現に基本波形のインスタンスが何個含まれるかを検出することとを伴う。前記同期シグナルの前記時間領域表現が前記基本波形の第１の複数のインスタンスを備える場合に、後続する一つ以上の通信動作で前記第１のサブキャリア間隔が利用される。前記同期シグナルの前記時間領域表現が前記基本波形の第２の複数のインスタンスを備える場合に、後続する一つ以上の通信動作で前記第２のサブキャリア間隔が利用される。前記第１の複数のインスタンスの個数は前記第２の複数のインスタンスの個数に等しくない。

ＬＴＥシステムにおいて利用される汎用無線フレームのタイミング図である。 サブキャリア間隔が二つの取り得るサイズの大きい方である場合に用いられる第１のタイプの同期シグナルを説明する図である。 サブキャリア間隔が二つの取り得るサイズの小さい方である場合に用いられる第２のタイプの同期シグナルを説明する図である。 Ｐ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}のシグナルのマッピングを示す時間−周波数図であり、この図ではＮ個の変調シンボルＳ_ｋのすべてが連続するサブキャリアにマッピングされる。 Ｐ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ２}のシグナルの例示的なマッピングを示す時間−周波数図であり、この図では同じＮ個の変調シンボルＳ_ｋが本発明の側面に従って２Ｎ個のサブキャリアのグループの２個ごとにマッピングされ、残りのサブキャリアはゼロに設定される。 受信シグナルがＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}を含む場合の例示的な相関結果の波形を説明する。 本発明の側面に従って、受信シグナルがＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ２}を含む場合の例示的な相関結果の波形を説明する。 本発明の側面に従うＰ−ＳｙＳシグナルを生成する送信機内の関連要素のブロック図である。 本発明に調和する実施形態の別の側面に従うサブキャリア間隔の指標を検出することができるＵＥ内の例示的な同期チャネル受信機の関連要素のブロック図である。 本発明に調和する実施形態の別の側面に従うサブキャリア間隔の指標を検出するＵＥ内の回路により実行され得る例示的なステップのフローチャートである。

本発明の目的及び利点は添付の図面と併せて以下の詳細な説明を読むことで理解されるだろう。

本発明の様々な特徴が図面を参照して以下に説明され、図面では同様の部分は同じ参照文字で特定されるだろう。

ここで、本発明の様々な側面が複数の例示的な実施形態と関連して詳細に説明される。本発明の理解を容易にするために、本発明の多くの側面が、コンピュータ・システムの要素又はプログラム命令を実行することができるその他のハードウェアの要素により実行される一連の動作の観点で説明される。各実施形態において、様々な動作が、専用回路（例えば、専用機能を実行するために相互接続された個別論理ゲート）、一つ以上のプロセッサにより実行されるプログラム命令、又は両者の組合せによって実行され得るだろう。さらに、本発明はその上、本明細書で説明される技術をプロセッサに実行させるだろう適切な一組のコンピュータ命令を含む半導体メモリ、磁気ディスク、光学ディスクのような、いかなる形式のコンピュータ可読媒体内に完全に具現されるとみなすことができる。従って、本発明の様々な側面は多くの異なる形式で具現されてもよく、このようなすべての形式は本発明の範囲内であることが意図される。本発明の様々な側面のそれぞれについて、このようないかなる実施形態の形式は、本明細書では、説明された動作を実行「するように構成されたロジック」又はこれに代えて説明された動作を実行「するロジック」として参照されてもよい。

本発明に調和する実施形態の一つの側面では、通信システムにおいて第１（Ｐｒｉｍａｒｙ）ＳｙＳ（「Ｐ−ＳｙＳ」）が提供されて利用される。ここで、サブキャリア間隔が二つの取り得る間隔の大きい方（例えば、サブキャリアごとに１５ｋＨｚ）である場合に、本明細書でＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}と表される第１のタイプの同期シグナルが利用され、サブキャリア間隔が二つの取り得る間隔の小さい方（例えば、サブキャリアごとに７．５ｋＨｚ）である場合に、本明細書でＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ２}と表される第２のタイプの同期シグナルが利用される。第２のタイプの同期シグナルは第１のタイプの同期シグナルに応じて形成される。より詳細な実施形態では、第２のタイプの同期シグナルは直接連続して（ｉｎ ｉｍｍｅｄｉａｔｅ ｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎ）第１のタイプの同期シグナルの二つ以上のインスタンスを備える。

本発明に調和する実施形態の別の側面では、使用中に、検出された同期シグナルが直接連続して二つ以上の第１のタイプの同期シグナルを含む場合に、二つの間隔の小さい方（例えば、７．５ｋＨｚ）にサブキャリア間隔を関連付けるように検出されたセルが確定され、一方、繰り返しが検出されない場合に、二つの間隔の大きい方（例えば、１５ｋＨｚ）にサブキャリア間隔を関連付けるように検出されたセルが確定される。

これらの側面及びその他の側面は以下の議論でより詳細に説明される。

以下の説明はＬＴＥシステムの文脈に設定される。しかしながら、これは、（例えば、当業者により容易に理解されるだろう専門用語を利用することによって）単に読者の様々な実施形態の理解を容易にするためになされる。本発明の様々な側面を説明するためにＬＴＥの専門用語、方法、及び装置を用いることにより、本発明の範囲が限定されると解釈されるべきではないし、本発明がＬＴＥの実施形態にのみ限定されることを示唆するものとして決して解釈されるべきではない。それとは反対に、本発明に調和する実施形態の様々な側面は、ＬＴＥシステムに関連する特徴（例えば信号タイミングのようなものの初期判定を行うために例えば同期シグナルに基づくこと）を共有するその他の多くのシステムに等しく適用可能であるが、その他の方法で異なっている。

ＬＴＥにおけるＰ−ＳｙＳは、列Ｓ_ｋ、ｋ＝０，１，…，Ｎ−１を同期シグナルに用いられるサブキャリアにマッピングすることによって構築される。逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理の後に、これは以下の時間領域のシグナルをもたらす。

ここで、ｎはサンプル番号であり、Ｎはサブキャリア数である。

時間領域シグナルｓ（ｎ）をその帯域幅に限定するために、Ｓ_ｋの値の一部は実際にはゼロに設定され得る。ゼロを含むことはまた、ＤＣ歪みを避けるために必要であるかもしれない。

例示的な実施形態では、それぞれが自身のサブキャリア間隔を有する二つの動作モードが示される。第１のモードはＳＦＮ（例えばユニキャスト送信）を伴わず、第２のモードはＳＦＮを伴う。本発明のある側面では、第２のタイプのサブキャリア間隔に対するＰ−ＳｙＳ（Ｐ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ２}）は、時間領域において、第１のモードの動作（例えば非ＳＦＮ使用）で用いられるＰ−ＳｙＳ（Ｐ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}）の複製にそのシグナルの一つ以上の隣接した繰り返しを加えたものとなるように生成される。図２Ａ及び図２Ｂはこの点を説明する時間領域シグナルの図である。具体的には、図２Ａ及び図２Ｂのそれぞれは、送信シグナルの振幅を時間の関数としてプロットしたグラフである。説明される様々なシグナルの形状は単にシグナルの存在を表すことを意図し、実際の波形を表す意図はない。

図２Ａは、サブキャリア間隔が二つの取り得るサイズの大きい方である場合に用いられる第１のタイプの同期シグナル２０１（以下ではＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}と説明される）を説明する。第１のタイプの同期シグナル２０１の期間は以下ではｔ_{ＭＯＤＥ１}と表される。第１のタイプの同期シグナル２０１は式（１）に従って生成され、シンボルＳ_ｋはＮ個の連続なサブキャリアにマッピングされる。ＬＴＥのような実施形態では、サブキャリアの一つはＤＣであり、そのためにパンクチャされる。従って、このような実施形態では、Ｓ_ＤＣはゼロに等しく設定されるべきである。

図２Ｂは、サブキャリア間隔が二つの取り得るサイズの小さい方である場合に用いられる第２のタイプの同期シグナル２０３（以下ではＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ２}と説明される）を説明する。第２のタイプの同期シグナル２０３は、全期間ｔ_{ＭＯＤＥ２}について二つ（又は他の実施形態では三つ以上）の連続な時間期間の間に直接連続して送信される二つ（又は他の実施形態では三つ以上）の要素（この例では最初の要素を２０３ａと表し、２番目の要素を２０３ｂと表す）を備える。時間領域では、第２のタイプの同期シグナル２０３の第１の要素２０３ａ及び第２の要素２０３ｂのそれぞれの波形は、第１のタイプの同期シグナル２０１の波形と等しい。従って、第１の要素２０３ａ及び第２の要素２０３ｂのそれぞれは、ｔ_{ＭＯＤＥ１}に等しい期間を有し、第１のタイプの同期シグナル２０１のインスタンスとみなすことができる。

この特性を有するＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ２}は、Ｐ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}（すなわち、二つの取り得るサイズの大きい方のＰ−ＳｙＳ）に関連付けられた列Ｓ_ｋを用いることと、これをｎ・Ｎ個のサブキャリア（ここで、ｎ＞１）のｎ個ごとにマッピングすることとによって容易に構築される。Ｐ−ＳｙＳに割当てられた帯域内の残りのサブキャリアはその後にゼロで満たされる。（Ｐ−ＳｙＳ帯域幅の外側のサブキャリアもゼロとして扱われるべきであるが、これは受信機側でフィルタリングすることで達成できるため、実際にゼロでの穴埋めすることは実施面では必須ではない。）結果として生じるＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ２}の時間領域の波形はＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}の波形の連続したｎ個のインスタンスを備える。ＳＦＮ動作のための間隔が当初のサブキャリア間隔の半分である場合に、当初のＰ−ＳｙＳ列は好適には２個ごとの第２のサブキャリア（すなわちｎ＝２）にマッピングされ、結果として時間領域内でＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}波形の二つの連続する（及び隣接する）インスタンスをもたらす。これは図３Ａ及び図３Ｂで説明され、図３ＡはＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}のシグナルのマッピングを示す時間−周波数図であり（Ｎ個の変調シンボルＳ_ｋのすべては隣接したサブキャリアにマッピングされる）、図３ＢはＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ２}のシグナルの例示的なマッピングを示す時間−周波数図である（同じＮ個の変調シンボルＳ_ｋがこの場合には２Ｎ個のサブキャリアのグループの２個ごとにマッピングされ、残りのサブキャリアはゼロに設定される）。

より一般的に、マッピングは「当初の」サブキャリア間隔を新たな（より小さい）サブキャリア間隔で割った比に従うべきである。例えば、サブキャリア間隔が「当初の」サブキャリア間隔のたったの１／３の大きさである場合に、Ｎ個の変調シンボルＳ_ｋは３Ｎ個のサブキャリアのグループの３個ごとにマッピングされ、残りのサブキャリアはゼロに設定されるだろう。

上述されたように２Ｎ個のサブキャリアのグループの２個ごとにマッピングすると、Ｐ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ２}への変換に必要となるＩＦＦＴの大きさは２倍の大きさ（すなわち、Ｎの代わりに２Ｎ）となり、よって生成された時間領域のサンプル数も２倍の大きさである２Ｎとなる。Ｐ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ２}を表す列が以下の式で与えられると仮定する。

ここで、Ｓ_ｋ／２はＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}に対する列である。そのとき、ＩＦＦＴの処理後の例示的なＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ２}から得られた時間領域のシグナルは、以下の式となる。

ここで、ｋ→２ｋ´を代入し、ｋ´を０からＮ−１まで動かす（そのときｋは０から２Ｎ−１まで偶数だけを動く）と、以下の式が得られる。

（式（２）を参照して

はＳ_ｋであるため）

とすると、以下の式が得られる。

この式は隣接しつつ連続して生成される当初のシグナル（すなわちＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}）のちょうど二つのインスタンスである。

このＰ−ＳｙＳ構造について、Ｐ−ＳｙＳ波形の複数のインスタンスの存在又は不存在は、どのサブキャリア間隔が使用中であるかを示す。一つだけのインスタンスはサブキャリア間隔が１５ｋＨｚであることを意味し、二つ（又は他の実施形態ではより多い）のインスタンスはサブキャリア間隔が７．５ｋＨｚであることを意味する。７．５ｋＨｚの場合のＰ−ＳｙＳ波形は１５ｋＨｚの場合のＰ−ＳｙＳ波形と同じであるものの複数回（好適には２回）送信されるため、ＵＥ内の同じ同期回路が両方のサブキャリア間隔についてのＰ−ＳｙＳを検出することができる。１５ｋＨｚのサブキャリア間隔の場合に、同期メトリック（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｒｉｃ）は一つのピークを有しており、７．５ｋＨｚサブキャリア間隔の場合に、同期メトリックは複数のピークをもたらす。

実際、無線チャネルの遅延スプレッドに起因して、同期メトリックのピークは典型的に複数の分散したピークで構築される（すなわち、分散したピークは電力遅延プロファイル「ＰＤＰ」全体に対応する）。しかしながら、一般的なＬＴＥシステムでは、遅延スプレッドは数マイクロ秒（例えば、最悪の場合で高々約１５−２０マイクロ秒）のオーダであるため、Ｐ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}波形を検出できる。Ｐ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}を含む受信シグナルが既知のＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}に対して相関をとられた場合に得られる例示的な相関結果の波形４０１が図４Ａに説明される。一方、Ｐ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ２}を含む受信シグナルが既知のＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}に対して相関をとられた場合に生じる複数のピーク（すなわち、７．５ｋＨｚのサブキャリア間隔の場合に得られる相関結果）は、（１５ｋＨｚのサブキャリア間隔の場合の一つのＯＦＤＭシンボルに対応する）６５−７０マイクロ秒のオーダの時間距離が離れている。７．５ｋＨｚのサブキャリア間隔の場合について得られる相関結果４０３が図４Ｂに説明される。７．５ｋＨｚのサブキャリア間隔に関連付けられた複数のピークの間は比較的大きく離れているので、これらは典型的な遅延スプレッドに関連付けられた複数のピークと容易に区別できる。

図５は本発明の側面に従うＰ−ＳｙＳシグナルを生成する送信機内の関連要素５００のブロック図である。この例示的な実施形態では、ｎ＝２（すなわち、小さい方（例えば７．５ｋＨｚ）のサブキャリア間隔を示すために、同期シグナル列の要素が２個ごとのサブキャリアにマッピングされ、間にあるサブキャリアにはゼロがマッピングされる）と仮定する。同期シグナル生成器５０１は列Ｓ_ｋを生成し、これらをスイッチの入力部に供給する。スイッチ５０３は二つの取り得る値のうち、サブキャリア間隔が小さい方（例えば７．５ｋＨｚ）であるか大きい方（例えば１５ｋＨｚ）であるかを示すシグナル５０５により制御される。二つの取り得る間隔の小さい方がシグナル５０５により示される場合に、スイッチ５０３は列Ｓ_ｋを、Ｓ_ｋシンボルの間にゼロを挿入するロジック５０７に送る。この例では、一つだけのゼロが二つのＳ_ｋシンボルの間に挿入されるが、他の実施形態では、基本（ｂａｓｉｃ）Ｐ−ＳｙＳ波形の三つ以上のインスタンスが生成されることが望まれるかどうかに依存して、間にゼロを挿入するロジック５０７は、Ｓ_ｋシンボルの間に二つ以上のゼロを挿入し得る。Ｓ_ｋシンボルの間にゼロを挿入するロジック５０７の出力は、Ｐ−ＳｙＳに関連付けられた逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）５０９の入力部に供給される。

二つの取り得るサブキャリア間隔の大きい方が実施されていることをシグナル５０５が示す場合に、スイッチ５０３は、Ｓ_ｋシンボルがＩＦＦＴ５０９の対応する入力部に直接に送信されるようにする。Ｓ_ｋシンボルの間にゼロを挿入するロジック５０７はこのインスタンスでは迂回される。

データ・ユニット５１１はＩＦＦＴ５０９の他の入力部に供給される他のデータを生成する。シグナル５０５はデータ・ユニット５１１及びＩＦＦＴ５０９のそれぞれの制御入力部に供給され、データ・ユニット５１１の場合には何個のシンボルが生成されるかを制御し、ＩＦＦＴ５０９の場合には、何個の入力シンボルが処理されるかとＩＦＦＴ５０９の有効サイズとを制御する。

ＩＦＦＴ５０９の出力は、Ｐ−ＳｙＳに関連付けられたＯＦＤＭシンボル時間の間に送信されるだろうＯＦＤＭ変調シグナルである。

図６は、本発明に調和する実施形態の別の側面に従うサブキャリア間隔の指標を検出することができるＵＥ内の例示的な同期チャネル受信機６００の関連要素のブロック図である。Ｐ−ＳｙＳに割当てられた間隔の外側に位置する周波数成分を実質的に除去するフィルタにより供給シグナルＹ_ｔが供給されると仮定する。同期チャネル受信機６００は、Ｐ−ＳｙＳの一つの期間に適合される整合フィルタ（相関器）を含む。整合フィルタ６０１の出力（Ｄ_ｔ）は、整合フィルタの出力シグナルを分析して、そこから５ｍｓのタイミング情報と検出されたセルが７．５ｋＨｚのサブキャリア間隔と１５ｋＨｚのサブキャリア間隔とのどちらを使用中かを示すシグナルとを生成する制御ユニット６０３に供給される。前述したように、この例では、制御ユニット６０３はこの決定を、単一のＰ−ＳｙＳ応答のみを検出した（すなわちＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}）かどうか、又は複数の（例えば二つの）Ｐ−ＳｙＳ電力遅延プロファイル（すなわちＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ２}）を検出したかどうかに基づく。

図７は、本発明に調和する実施形態の別の側面に従うサブキャリア間隔の指標を検出するＵＥ内の回路（例えば制御ユニット６０３）により実行され得る例示的なステップのフローチャートである。シグナルが受信され（ステップ７０１）、整合フィルタにより処理され、整合フィルタは受信シグナルを既知のＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}で相関をとる（ステップ７０３）。この処理からの結果はその後に、例えば無線チャネルに関連付けられた予想遅延スプレッド（ＰＤＰ_ｍａｘ）よりも大きな距離が離れた複数の顕著なピークを相関結果が含むかどうかを判定する制御ユニットにより分析される（決定ブロック７０５）。ＰＤＰ_ｍａｘの値は例えば２０マイクロ秒であり得る。複数の顕著なピークが検出されない場合（決定ブロック７０５の「ＮＯ」の分岐）に、１５ｋＨｚのサブキャリア間隔が検出され、それに応じた処理が進行する（ステップ７０７）。その他の場合（決定ブロック７０５の「ＹＥＳ」の分岐）に、７．５ｋＨｚのサブキャリア間隔が検出されて、それに応じた処理が進行する（ステップ７０９）。

代替のサブキャリア間隔決定アルゴリズムもＵＥで用いるために実装され得る。一つのこのような例では、差分相関器が受信シグナルをそれ自身の遅延した写しで相関をとる。この場合、遅延は大きい方のサブキャリア間隔についてのＰ−ＳｙＳ（すなわちＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}）の時間間隔（例えば、１／１５ｋＨｚ＝６６μ秒）に対応し、積分時間は最大サイクリック・プレフィックスよりも長い任意の期間であり、高々当初のＰ−ＳｙＳの時間期間、例えば１／１５ｋＨｚであり得る。同期シグナルの時間領域表現がＰ−ＳｙＳ_{ＭＯＤＥ１}の二つ以上のインスタンスを備える場合に、相関器の結果は顕著なピークを含むだろう。このような検出器はブラインド・サイクリック・プレフィックス推定器に類似し、従って最小の積分時間は最大のサイクリック・プレフィックスよりも長くなるべきであり、そうでなければ繰り返しではなくサイクリック・プレフィックスが検出されるだろう。

提案されたＰ−ＳｙＳ構造はサブキャリア間隔を検出する非常に単純な構造及び技術を可能とする。小さい方（例えば７．５ｋＨｚ）のサブキャリア間隔のための付加的な同期チャネル検出回路は必要ない。なぜなら、大きい方（例えば１５ｋＨｚ）のサブキャリア間隔に適合する同期チャネル検出回路は自動的に７．５ｋＨｚのサブチャネル間隔が用いられる場合のＰ−ＳｙＳをも検出するからである。

本発明は特定の実施形態に関して説明されてきた。しかしながら、上述された実施形態の形式以外の特定の形式に本発明を具現できることは当業者には容易に理解されるだろう。

例えば、上述された例示的な実施形態は二つだけの異なるサブキャリア間隔が示され検出されることを必要とすることを仮定した。しかしながら、上述の原理を用いて、三つ以上の異なるサブキャリア間隔が示され検出される代替の実施形態を設計できるだろう。このような場合では、取り得るサブキャリア間隔のそれぞれが、異なる複数の「当初の」Ｐ−ＳｙＳ波形のインスタンスに一意に関連付けられる。例えば、波形の一つのインスタンスは第１のサブキャリア間隔の使用を示し、波形の二つのインスタンスは第２のサブキャリア間隔の使用を示し、波形の三つのインスタンスは第３のサブキャリア間隔の使用を示し、以下同様である。

また、上述の例示的な実施形態は、サブキャリア間隔の一つ（例えば１５ｋＨｚ）が「当初の」Ｐ−ＳｙＳ波形の一つだけのインスタンスの出現に関連付けられると仮定した。しかしながら、これは本発明に必須ではない。そうではなく、本発明はより一般的に複数の異なるサブキャリア間隔を含むものとして規定され得る。ここで、それぞれのサブキャリア間隔は同数の取り得るＰ−ＳｙＳ波形の一つに一意に関連付けられ、取り得るＰ−ＳｙＳ波形のそれぞれは異なる複数の「基本」波形のインスタンスを有し、それによって互いを区別できる。例えば、二つの取り得るサブキャリア間隔（例えば１５ｋＨｚと７．５ｋＨｚ）を伴う実施形態では、第１のサブキャリア間隔は「基本」波形の二つの出現により示されることができ、第２のサブキャリア間隔は「基本」波形の四つの出現により示されることができる。これは、例えば、第１のサブキャリア間隔については（間にゼロを挿入しながら）２個ごとのサブキャリアにＳ_ｋシンボルをマッピングし、第２のサブキャリア間隔については（間にゼロを挿入しながら）４個ごとのサブキャリアにＳ_ｋシンボルをマッピングすることによって達成され得る。

二つの取り得るサブキャリア間隔（例えば１５ｋＨｚ及び１０ｋＨｚ）を伴うさらに別の例示的な実施形態では、第１のサブキャリア間隔は「基本」波形の二つの出現により示されることができ、第２のサブキャリア間隔は「基本」波形の三つの出現により示されることができる。これを実装するために、Ｓ_ｋシンボルは、１５ｋＨｚのサブキャリア間隔の場合について、（間にゼロで挿入しながら）２個ごとのサブキャリアにマッピングされ、１０ｋＨｚの場合について、（間にゼロで挿入しながら）３個ごとのサブキャリアにマッピングされる。これは、１５ｋＨｚのサブキャリア間隔モードでは、ＯＦＤＭシンボル長は１／１５ｋＨｚ＝６６．６７μｓであるため、正しく動作する。Ｓ_ｋシンボルが２個ごとのサブキャリアに配置された場合に、「有効な」サブキャリア間隔は２×１５＝３０ｋＨｚであり、「基本」Ｐ−ＳｙＳ波形の期間は１／３０ｋＨｚ＝３３．３３μｓである。従って、一つのＯＦＤＭシンボル（＝６６．６７μｓ）には、二つの基本波形が含まれる。

１０ｋＨｚのサブキャリア間隔モードについて、ＯＦＤＭシンボル長は１／１０ｋＨｚ＝１００μｓである。Ｓ_ｋシンボルが３個ごとのサブキャリアに配置された場合に、「有効な」サブキャリア間隔は３×１０＝３０ｋＨｚであり、「基本」Ｐ−ＳｙＳ波形の期間は１／３０ｋＨｚ＝３３．３３μｓである。従って、一つのＯＦＤＭシンボル（＝１００μｓ）には、三つの基本波形が含まれる。Ｓ_ｋシンボルが３個ごとのサブキャリアに配置されることによって基本波形の三つのインスタンスが産出されることは、式２〜５に類似する式によって示され得る。

従って、説明された実施形態は単に例示であり、決して限定的であるとみなされるべきではない。本発明の範囲は上述の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって与えられ、特許請求の範囲に含まれるすべての変形及び均等がここに組み込まれることを意図する。

Claims (22)

1. セルラ通信システムにおいて第１のサブキャリア間隔及び第２のサブキャリア間隔のどちらが現在使用中であるかを示す方法であって、
   現在使用中の前記第１のサブキャリア間隔に応じて、第１のタイプの同期シグナルを生成する工程と、
   現在使用中の前記第２のサブキャリア間隔に応じて、第２のタイプの同期シグナルを生成する工程と、
   前記第１のタイプの同期シグナル及び前記第２のタイプの同期シグナルのうちの生成されたいずれかを送信する工程と
   を備え、
   前記第２のタイプの同期シグナルの時間領域表現は、前記第１のサブキャリア間隔と前記第２のサブキャリア間隔との比の値に等しい複数個数の前記第１のタイプの同期シグナルを含むことを特徴とする方法。
2. 前記セルラ通信システムの無線インタフェースは直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用し、
   前記第１のタイプの同期シグナルを生成する工程は、同期シンボルの集合Ｓ_ｋ（０≦ｋ≦Ｎ−１）を、前記第１のサブキャリア間隔をそれぞれが有する連続したＮ個のサブキャリアの集合にマッピングする工程を備え、
   前記第２のタイプの同期シグナルを生成する工程は、前記同期シンボルの集合Ｓ_ｋを、前記第２のサブキャリア間隔をそれぞれが有するｎ・Ｎ個（ｎ＞１）のサブキャリアの集合に、前記ｎ・Ｎ個のサブキャリアのｎ個ごとのサブキャリアが前記Ｎ個の同期シンボルの一つを伝え、前記ｎ・Ｎ個のサブキャリアの残りのものがゼロ値を伝えるようにマッピングする工程を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ｎ＝２であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記第２のタイプの同期シグナルの前記時間領域表現は二つの前記第１のタイプの同期シグナルで構成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記第１のサブキャリア間隔は１５ｋＨｚであり、
   前記第２のサブキャリア間隔は７．５ｋＨｚである
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. セルラ通信システムにおいて第１のサブキャリア間隔及び第２のサブキャリア間隔のどちらが現在使用中であるかを検出する方法であって、
   同期シグナルを得るために受信シグナルを処理する工程と、
   前記同期シグナルの時間領域表現が第１のタイプの同期シグナルを一つだけ備えるか複数個数備えるかを検出する工程と、
   前記同期シグナルの前記時間領域表現が前記第１のタイプの同期シグナルを一つだけ備える場合に、後続する一つ以上の通信動作で前記第１のサブキャリア間隔を利用する工程と、
   前記同期シグナルの前記時間領域表現が前記第１のタイプの同期シグナルを複数個数備える場合に、後続する一つ以上の通信動作で前記第２のサブキャリア間隔を利用する工程であって、前記第１のサブキャリア間隔と前記第２のサブキャリア間隔との比の値は前記複数個数に等しい、工程と
   を備えることを特徴とする方法。
7. 前記同期シグナルの前記時間領域表現が前記第１のタイプの同期シグナルを一つだけ備えるかどうかを検出する工程は、
   前記受信シグナルを前記第１のタイプの同期シグナルで相関をとることによって相関結果を生成する工程と、
   前記相関結果が時間について所定量離れた複数の顕著なピークを含むかどうかを検出する工程と
   を備えることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記同期シグナルの前記時間領域表現が前記第１のタイプの同期シグナルを一つだけ備えるかどうかを検出する工程は、
   前記受信シグナルを前記受信シグナルの遅延した写しで相関をとることによって相関結果を生成する工程であって、前記受信シグナルの前記遅延した写しを生成するために採用される遅延量は第１のタイプの同期シグナルの時間期間に対応する工程と、
   前記相関結果が顕著なピークを含むかどうかを検出する工程と
   を備えることを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. 前記第１のサブキャリア間隔は１５ｋＨｚであり、
   前記第２のサブキャリア間隔は７．５ｋＨｚである
   ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
10. セルラ通信システムにおいて第１のサブキャリア間隔及び第２のサブキャリア間隔のどちらが現在使用中であるかを示す装置であって、
    第１のタイプの同期シグナルを生成することによって、現在使用中の前記第１のサブキャリア間隔に応答するロジックと、
    第２のタイプの同期シグナルを生成することによって、現在使用中の前記第２のサブキャリア間隔に応答するロジックと、
    前記第１のタイプの同期シグナル及び前記第２のタイプの同期シグナルのうちの生成されたいずれかを送信するロジックと
    を備え、
    前記第２のタイプの同期シグナルの時間領域表現は、前記第１のサブキャリア間隔と前記第２のサブキャリア間隔との比の値に等しい複数個数の前記第１のタイプの同期シグナルを含むことを特徴とする装置。
11. 前記セルラ通信システムの無線インタフェースは直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用し、
    前記第１のタイプの同期シグナルを生成するロジックは、同期シンボルの集合Ｓ_ｋ（０≦ｋ≦Ｎ−１）を、前記第１のサブキャリア間隔をそれぞれが有する連続したＮ個のサブキャリアの集合にマッピングするロジックを備え、
    前記第２のタイプの同期シグナルを生成するロジックは、前記同期シンボルの集合Ｓ_ｋを、前記第２のサブキャリア間隔をそれぞれが有するｎ・Ｎ個（ｎ＞１）のサブキャリアの集合に、前記ｎ・Ｎ個のサブキャリアのｎ個ごとのサブキャリアが前記Ｎ個の同期シンボルの一つを伝え、前記ｎ・Ｎ個のサブキャリアの残りのものがゼロ値を伝えるようにマッピングするロジックを備える
    ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. ｎ＝２であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記第２のタイプの同期シグナルの前記時間領域表現は二つの前記第１のタイプの同期シグナルで構成されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
14. 前記第１のサブキャリア間隔は１５ｋＨｚであり、
    前記第２のサブキャリア間隔は７．５ｋＨｚである
    ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
15. セルラ通信システムにおいて第１のサブキャリア間隔及び第２のサブキャリア間隔のどちらが現在使用中であるかを検出する装置であって、
    同期シグナルを得るために受信シグナルを処理するロジックと、
    前記同期シグナルの時間領域表現が第１のタイプの同期シグナルを一つだけ備えるか複数個数備えるかを検出するロジックと、
    前記同期シグナルの前記時間領域表現が前記第１のタイプの同期シグナルを一つだけ備える場合に、後続する一つ以上の通信動作で前記第１のサブキャリア間隔を利用するロジックと、
    前記同期シグナルの前記時間領域表現が前記第１のタイプの同期シグナルを複数個数備える場合に、後続する一つ以上の通信動作で前記第２のサブキャリア間隔を利用するロジックであって、前記第１のサブキャリア間隔と前記第２のサブキャリア間隔との比の値は前記複数個数に等しい、ロジックと
    を備えることを特徴とする装置。
16. 前記同期シグナルの前記時間領域表現が前記第１のタイプの同期シグナルを一つだけ備えるかどうかを検出するロジックは、
    前記受信シグナルを前記第１のタイプの同期シグナルで相関をとることによって相関結果を生成するロジックと、
    前記相関結果が時間について所定量離れた複数の顕著なピークを含むかどうかを検出するロジックと
    を備えることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 前記同期シグナルの前記時間領域表現が前記第１のタイプの同期シグナルを一つだけ備えるかどうかを検出するロジックは、
    前記受信シグナルを前記受信シグナルの遅延した写しで相関をとることによって相関結果を生成する工程であって、前記受信シグナルの前記遅延した写しを生成するために採用される遅延量は第１のタイプの同期シグナルの時間期間に対応するロジックと、
    前記相関結果が顕著なピークを含むかどうかを検出するロジックと
    を備えることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
18. 前記第１のサブキャリア間隔は１５ｋＨｚであり、
    前記第２のサブキャリア間隔は７．５ｋＨｚである
    ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
19. セルラ通信システムにおいて第１のサブキャリア間隔及び第２のサブキャリア間隔のどちらが現在使用中であるかを示す方法であって、
    現在使用中の前記第１のサブキャリア間隔に応じて、第１のタイプの同期シグナルを生成する工程と、
    現在使用中の前記第２のサブキャリア間隔に応じて、第２のタイプの同期シグナルを生成する工程と、
    前記第１のタイプの同期シグナル及び前記第２のタイプの同期シグナルのうちの生成されたいずれかを送信する工程と
    を備え、
    前記第１のタイプの同期シグナルの時間領域表現は第１の複数個数の基本波形を含んでおり、
    前記第２のタイプの同期シグナルの時間領域表現は第２の複数個数の前記基本波形を含んでおり、
    前記第１の複数個数と前記第２の複数個数との比の値は、前記第１のサブキャリア間隔と前記第２のサブキャリア間隔との比の値に等しい
    ことを特徴とする方法。
20. セルラ通信システムにおいて第１のサブキャリア間隔及び第２のサブキャリア間隔のどちらが現在使用中であるかを示す装置であって、
    現在使用中の前記第１のサブキャリア間隔に応じて、第１のタイプの同期シグナルを生成するように構成されたロジックと、
    現在使用中の前記第２のサブキャリア間隔に応じて、第２のタイプの同期シグナルを生成するように構成されたロジックと、
    前記第１のタイプの同期シグナル及び前記第２のタイプの同期シグナルのうちの生成されたいずれかを送信するように構成されたロジックと
    を備え、
    前記第１のタイプの同期シグナルの時間領域表現は第１の複数個数の基本波形を含んでおり、
    前記第２のタイプの同期シグナルの時間領域表現は第２の複数個数の前記基本波形を含んでおり、
    前記第１の複数個数と前記第２の複数個数との比の値は、前記第１のサブキャリア間隔と前記第２のサブキャリア間隔との比の値に等しい
    ことを特徴とする装置。
21. セルラ通信システムにおいて第１のサブキャリア間隔及び第２のサブキャリア間隔のどちらが現在使用中であるかを検出する方法であって、
    同期シグナルを得るために受信シグナルを処理する工程と、
    前記同期シグナルの時間領域表現に基本波形が何個含まれるかを検出する工程と、
    前記同期シグナルの前記時間領域表現が第１の複数個数の前記基本波形を備える場合に、後続する一つ以上の通信動作で前記第１のサブキャリア間隔を利用する工程と、
    前記同期シグナルの前記時間領域表現が第２の複数個数の前記基本波形を備える場合に、後続する一つ以上の通信動作で前記第２のサブキャリア間隔を利用する工程と
    を備え、
    前記第１の複数個数と前記第２の複数個数との比の値は、前記第１のサブキャリア間隔と前記第２のサブキャリア間隔との比の値に等しいことを特徴とする方法。
22. セルラ通信システムにおいて第１のサブキャリア間隔及び第２のサブキャリア間隔のどちらが現在使用中であるかを検出する装置であって、
    同期シグナルを得るために受信シグナルを処理するように構成されたロジックと、
    前記同期シグナルの時間領域表現に基本波形が何個含まれるかを検出するように構成されたロジックと、
    前記同期シグナルの前記時間領域表現が第１の複数個数の前記基本波形を備える場合に、後続する一つ以上の通信動作で前記第１のサブキャリア間隔を利用するように構成されたロジックと、
    前記同期シグナルの前記時間領域表現が第２の複数個数の前記基本波形を備える場合に、後続する一つ以上の通信動作で前記第２のサブキャリア間隔を利用するように構成されたロジックと
    を備え、
    前記第１の複数個数と前記第２の複数個数との比の値は、前記第１のサブキャリア間隔と前記第２のサブキャリア間隔との比の値に等しいことを特徴とする装置。

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