JP6022593B2 - 多段階のタイミングおよび周波数同期 - Google Patents

Description

本出願は参照により本明細書に組み込まれている、２０１１年１１月１１日出願の米国特許仮出願第６１／５５８，６９６号、および２０１２年１０月２４日出願の米国特許出願第１３／６５９，３１０号の利益を主張するものである。

本発明は一般に無線通信ネットワークに関し、より詳細には無線通信ネットワーク内の送信装置と受信装置の間の同期に関する。

無線通信システムでは、受信装置がデータ復調を行うために、送信装置と受信装置の間でタイミングおよび周波数オフセットを同期することが必要である。タイミングおよび周波数同期は一般に、送信装置から既知の同期信号を送信すること、および受信装置によって同期信号を検出することによって達成される。好ましくは同期信号は、受信装置の場所、伝播チャネル、および受信器の発振器オフセットから結果として生じるタイミングおよび周波数オフセットの正確な検出に適した特性を有するべきである。

ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）システムでは、基地局はダウンリンクに２つの同期信号、すなわち一次同期信号（ＰＳＳ）および二次同期信号（ＳＳＳ）を送信する。タイミングおよび周波数オフセットの推定値を得るために、ＰＳＳおよびＳＳＳを用いてタイミングおよび周波数複合同期が行われる。タイミングオフセットをτ、周波数オフセットをνとして表すと、タイミングおよび周波数複合推定器は、メトリックを最大化する対（τ，ν）を求めて探索する。完全な探索を行うためにタイミングおよび周波数複合推定器は、各可能な対（τ，ν）のメトリックを算出し、メトリックを最大化するものをタイミングおよび周波数オフセットの推定値として選択する。

同期性能は、タイミングおよび周波数同期のために、基地局によって送信される他の基準シンボルを、ＰＳＳおよびＳＳＳと組み合わせて用いることによって改善することができる。例えば基地局によって送信される共通基準信号（ＣＲＳ）、およびチャネル状態情報基準信号（ＣＳＩ−ＲＳ）は、タイミングおよび周波数オフセット推定値の精度を改善するように、アクセス端末によってＰＳＳおよびＳＳＳと共にタイミングおよび周波数同期のために用いることができる。

タイミングおよび周波数複合同期の実行において直面する１つの問題は、探索が複雑なことである。タイミングおよび周波数オフセットに対する不確定性ウィンドウが大きいときは、探索の複雑さが増大し、完全な探索を行うためにより多くのメモリおよび／または処理リソースが必要になる。この問題を複雑にするものとして、タイミングおよび周波数同期のために異なるタイプの基準信号が組み合わされるときは、信号のいくつかがタイミングおよび／または周波数オフセットの不確定性を増加させ、それにより探索の複雑さが増す。

本発明の例示的実施形態ではタイミングおよび周波数オフセット推定は、２つ以上の段階に分割される。各段階では、タイミング同期、周波数同期、またはタイミングおよび周波数複合同期を行うために、利用可能な基準シンボルの異なるサブセットが選択される。それぞれの非最終段階では、タイミングまたは周波数オフセットに対する不確定性ウィンドウを狭くするように、タイミング同期または周波数同期を行うために、基準シンボルのそれぞれの組が用いられ、それにより最終段階のための探索空間が縮小される。最終段階では、縮小された探索空間にわたってタイミングおよび周波数複合同期を行うために、基準シンボルの異なる組を用いることができる。

各サブセット内の基準シンボルは、利用可能な基準信号から選択された基準シンボルの任意の組み合わせを含むことができる。例えば、タイミング同期のために最適な基準シンボルを１つの段階のために選択することができ、周波数同期のために最適な基準シンボルを別の段階のために選択することができる。最終段階における基準シンボルは、前の段階における基準シンボルの一部またはすべてを含むことができ、または含まなくてもよい。

本発明の例示的実施形態は、タイミングおよび周波数同期のためにアクセス端末によって実施される方法を含む。１つの例示の方法ではアクセス端末は、基地局によって送信される１つまたは複数の基準信号を受信する。タイミングおよび周波数オフセット推定は、複数の段階において行われる。１つまたは複数の非最終段階ではアクセス端末は、タイミングおよび周波数オフセット複合推定のための探索空間を縮小する。探索空間は、基準信号から選択された基準シンボルの第１の組を用いてタイミングオフセット推定を行うこと、基準信号から選択された基準シンボルの第２の組を用いて周波数オフセット推定を行うこと、または両方によって縮小することができる。最終段階では、基準シンボルの第３の組を用いて、縮小された探索空間にわたってタイミングおよび周波数オフセット複合推定が行われる。

本発明の他の実施形態は、多段階のタイミングおよび周波数オフセット推定を行うように構成されたアクセス端末を含む。アクセス端末は、基地局から１つまたは複数の基準信号を受信するための送受信器回路と、多段階のタイミングおよび周波数同期を行うように構成された処理回路とを備える。処理回路は、前記１つまたは複数の基準信号から選択された基準シンボルの第１の組に基づいてタイミングオフセット推定を行うこと、前記１つまたは複数の基準信号から選択された基準シンボルの第２の組に基づいて周波数オフセット推定を行うこと、または両方によって、タイミングおよび周波数オフセットに対する探索空間を縮小するように構成される。処理回路はさらに、前記タイミングおよび周波数オフセットの推定値を得るために、前記１つまたは複数の基準信号から選択された基準シンボルの第３の組を用いて、前記縮小された探索空間にわたってタイミングおよび周波数オフセット複合推定を行うように構成される。

本発明の実施形態は、探索の複雑さを大幅に増加せずに、タイミングおよび周波数オフセット推定の精度を改善することができる。追加の基準信号を用いることにより、タイミングおよび周波数オフセット推定値の精度が向上する。非最終段階においてタイミングおよび／または周波数オフセットに対する探索空間を縮小することにより、探索の複雑さが低減する。

本明細書で述べられるタイミングおよび周波数同期を実施する、例示の無線通信ネットワークを示す図である。 ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）ネットワークのタイミング−周波数グリッドを示す図である。 例示のＯＦＤＭネットワークにおける時間領域構造を示す図である。 タイミングおよび周波数同期のために用いられる例示の基準シンボルの組を示す図である。 一実施形態による、一般化されたタイミングおよび周波数同期の方法を示す図である。 タイミング不確定性ウィンドウを縮小するための第１の段階を含む、一実施形態によるタイミングおよび周波数同期の方法を示す図である。 周波数不確定性ウィンドウを縮小するための第１の段階を含む、一実施形態によるタイミングおよび周波数同期の方法を示す図である。 タイミング不確定性ウィンドウを縮小するための第１の段階、および周波数不確定性ウィンドウを縮小するための第２の段階を含む、一実施形態によるタイミングおよび周波数同期の方法を示す図である。 本明細書で述べられるタイミングおよび周波数同期を行うように構成された、例示のアクセス端末を示す図である。 アクセス端末のための例示のタイミングおよび周波数複合推定器を示す図である。

次に図面を参照すると図１は、本発明の例示的実施形態による例示の通信ネットワーク１０を示す。通信ネットワーク１０は、図１では１つのセル１２のみが示されるが、複数のセル１２を備える。各セル１２内の基地局２０は、セル１２内のアクセス端末４０と通信する。基地局２０は、ダウンリンク通信のためにダウンリンクチャネルを通してアクセス端末４０にデータを送信し、アップリンク通信のためにアップリンクチャネルを通してアクセス端末４０からデータを受信する。

説明のために、本発明の例示的実施形態について、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）システムとの関連において述べる。しかし当業者には本発明がＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６）システムなどの他のＯＦＤＭシステムに、より一般的に応用可能であることが理解されるであろう。

ＬＴＥは、ダウンリンクにおいて直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を使用し、アップリンクにおいて離散フーリエ変換（ＤＦＴ）拡散ＯＦＤＭを使用する。ＬＴＥシステムにおける利用可能な無線リソースは、タイミング−周波数グリッドとして考えることができる。図２は、ＬＴＥのための例示のＯＦＤＭタイミング−周波数グリッド５０の一部分を示す。一般的に言えばタイミング−周波数グリッド５０は、１ミリ秒のサブフレームに分割される。各サブフレームは、いくつかのＯＦＤＭシンボルを含む。マルチパス分散が極めて厳しいことが予想されない状況での使用に適したノーマルサイクリックプレフィックス（ＣＰ）の長さに対して、サブフレームは１４個のＯＦＤＭシンボルを含む。拡張サイクリックプレフィックスが用いられる場合は、サブフレームは１２個のＯＦＤＭシンボルを備える。周波数領域においては物理リソースは、１５ＫＨｚの間隔を有する隣接したサブキャリアに分割される。サブキャリアの数は、割り当てられるシステム帯域幅に従って変わる。タイミング−周波数グリッド５０の最小の要素は、リソース要素５２である。リソース要素５２は、１つのＯＦＤＭシンボル区間の間に１つのＯＦＤＭサブキャリアを含む。

図３に示されるようにダウンリンク送信は、１０ｍｓの無線フレーム６０に編成される。各無線フレームは１０個の等しいサイズのサブフレーム６２を備え、これらは説明のために０〜９の番号が付けられている。

ダウンリンク送信のためのリソースは、リソースブロック（ＲＢ）と呼ばれる単位において割り当てられる。各リソースブロックは、１２個のサブキャリア（これは周波数スペクトルにわたって隣接するまたは分布することができる）、および１つの０．５ｍｓのスロット（１つのサブフレームの半分）にわたって広がる。したがってリソースブロックは、ノーマルサイクリックプレフィックスに対して８４個のリソース要素を備える。「リソースブロック対」という用語は、１ｍｓのサブフレーム全体を占める２つの連続したリソースブロックを指す。

ＬＴＥネットワークとの接続を確立するために、アクセス端末４０はタイミングおよび周波数において基地局と同期する必要がある。基地局２０は、アクセス端末４０によるセル探索タイミングおよび周波数同期を容易にするために２つの基準信号、すなわち一次同期信号（ＰＳＳ）および二次同期信号（ＳＳＳ）を送信する。周波数分割複信（ＦＤＤ）動作の場合は、ＳＳＳおよびＰＳＳは、サブフレーム０および５の第１のスロットにおける、最後の２つのＯＦＤＭシンボル内に送信される。時分割複信（ＴＤＤ）動作の場合は、ＳＳＳはサブフレーム０および５内の第１のスロットの最後から２番目のＯＦＤＭシンボル内に送信され、ＰＳＳはサブフレーム１および６の第３のＯＦＤＭシンボル内に送信される。ＰＳＳおよびＳＳＳは、システム帯域幅の中心において送信され、周波数領域内の６個のリソースブロックを占有する。アクセス端末４０は、タイミングおよび周波数オフセットを推定するために、ＰＳＳおよびＳＳＳを用いてタイミングおよび周波数複合同期を行うことができる。

アクセス端末４０は、タイミングおよび周波数オフセット推定値の精度を改善するために、基地局によって送信される他の基準信号を用いることができる。例えばＬＴＥネットワークは、共通基準信号（ＣＲＳ）、復調基準信号（ＤＭ−ＲＳ）、およびチャネル状態情報基準信号（ＣＳＩ−ＲＳ）を含む、いくつかの異なるタイプのダウンリンク基準信号を用いる。

ＣＲＳは、周波数領域におけるあらゆるダウンリンクサブフレーム内、およびあらゆるリソースブロック内に送信され、したがってセル帯域幅全体をカバーする。ＣＲＳは、コヒーレント復調のためのチャネル推定を行うために、アクセス端末４０によって使用することができる。ＣＲＳはまた、チャネル状態情報（ＣＳＩ）を取得するために、アクセス端末４０によって用いることができる。ＣＲＳに対する測定値はまた、セル選択およびハンドオーバ決定のために用いることができる。

復調基準信号（ＤＭ−ＲＳ）は、時にはアクセス端末専用基準信号と呼ばれ、特定のアクセス端末４０、またはアクセス端末４０のグループによる使用のためのものである。したがってＤＭ−ＲＳは、特定のアクセス端末４０、または物理ダウンリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）上のアクセス端末４０のグループへの、ダウンリンク送信のために用いられるリソースブロック内のみに送信される。

ＣＳＩ基準信号は、非コードブックベースのプリコーディングが利用されているときなど、チャネル推定のために復調基準信号が用いられる場合において、チャネル状態情報を取得するためにアクセス端末４０が使用するためのものである。ＤＭ−ＲＳはそれらの関連するダウンリンク送信と共にプリコードされるので、プリコードされたＤＭ−ＲＳは、送信側において適用された特定のプリコーディングについて受信装置に明示的に通知されることなく、送信されたレイヤを復調および回復するために受信装置によって使用することができる。このような場合、受信装置が基地局に対してプリコーダの推奨について信号で知らせることが依然として望ましい場合がある。ＤＭ−ＲＳはそれ自体がプリコードされるので、それらは、物理チャネルではなく、プリコードされたレイヤ（いずれのプリコーディングを含む）が経験する等価チャネルを推定するためにのみ用いることができる。その結果としてこのようなシナリオでは、端末専用ＣＳＩ−ＲＳは、ＣＳＩを生成するための手順の一部としてチャネル推定のために用いることができる。例えばＣＳＩ−ＲＳは、送信モード９（これはＬＴＥのリリース１０で定義されるように、８個までのレイヤの送信のための非コードブックベースのプリコーディングをもたらす）がＬＴＥネットワークにおいて利用されるときに、ＣＳＩを生成するためにＵＥによって用いられる。ＣＳＩ−ＲＳはタイミング／周波数密度がＣＲＳより大幅に低く、したがってＣＳＩのみを対象とする基準信号の場合に、より効率的である。さらにＣＳＩ−ＲＳのタイミング／周波数割り当ては、選択的に構成することができるので、このようなシナリオにおいてＣＳＩ生成のためにＣＳＩ−ＲＳを用いることは、結果として大きな融通性を生じる。

本発明の例示的実施形態では、タイミングおよび周波数オフセット推定値の精度を改善するために、タイミングおよび周波数オフセット推定のために複数の基準信号が用いられる。推定プロセスは２つ以上の段階に分割される。各段階では、タイミング同期、周波数同期、またはタイミングおよび周波数複合同期を行うために、利用可能な基準シンボルの異なるサブセットが選択される。非最終段階では、タイミングおよび／または周波数領域における不確定性ウィンドウを縮小するために、タイミングおよび／または周波数同期を行うことができる。次いで最終段階では、縮小された探索空間にわたってタイミングおよび周波数複合同期が行われる。

タイミングおよび周波数同期のために用いられる基準信号は、次のようにモデル化することができ、
ｓ（ｔ）＝ｓ_０（ｔ）∪・・・・・・ｓ_Ｎ−１（ｔ） 式（１）
ただし、ｓ（ｔ）は同期のために用いられる基準信号におけるすべての利用可能基準シンボルの完全セットを表し、ｓ_ｉ（ｔ）は段階ｉのための基準シンボルのサブセットを表し、Ｎは段階の数を表す。伝播チャネルを通過した後に、受信装置に到達する同期信号は次のように表すことができ、
ｒ（ｔ）＝ｈ・ｓ（ｔ−τ）ｅ^{ｊ２πνｔ}＋ｚ（ｔ） 式（２）
ただし、ｈは複素チャネル利得、τはタイミングオフセット、νは周波数オフセット、およびｚ（ｔ）はノイズである。

データ伝送のコヒーレント復調を行うために、受信器はタイミングオフセットτ、および周波数オフセットνをそれぞれ推定する必要がある。典型的なタイミング−周波数オフセット推定器は、次のように表され、

ただし、τ_ｍｉｎおよびτ_ｍａｘはタイミングオフセット不確定性の下限および上限、ν_ｍｉｎおよびν_ｍａｘは周波数オフセット不確定性の下限および上限である。本質的に推定器は、（τ，ν）の各可能な仮定の値に対するメトリックを算出し、最も大きなメトリックを有する値を推定値として選択する。例示の所与のメトリックは、受信した信号と、タイミングおよび周波数において仮定の大きさでシフトされた送信された信号の複素共役との間の相関である。平均２乗誤差などの他のメトリックを使用することもできるが、基本的な手順は同じである。

図４は、ＰＳＳ、ＳＳＳ、およびＣＳＩ−ＲＳを含む例示の基準信号の組を示す。ＰＳＳおよびＳＳＳは、５番目のサブフレームごとに、および６個の中心ＲＢ内に含まれ、いくつかの実施形態ではタイミングオフセット推定のために用いることができる。ＣＳＩ−ＲＳの周期性は可変である。最大の周期性は５個のサブフレームごとであり、周期性は１６０個のサブフレームごとに１回まで減少させることができる。ＣＳＩ−ＲＳの密度を増加するために、ＣＳＩ−ＲＳの複数のインスタンスを１つのサブフレーム内に、または連続したサブフレーム内に割り当てることができる。この増加された密度は、いくつかの実施形態において周波数オフセット推定を行うために有用となる。ＰＳＳ、ＳＳ、ＳＳＳ、およびまたＣＳＩ−ＲＳは、タイミングおよび周波数オフセット複合推定のために用いることができる。

図５は、例示的実施形態による、タイミングおよび周波数オフセット推定値を生成するための一般化された推定手順１００を示す。手順１００を開始するためにアクセス端末４０は、基地局によって送信される１つまたは複数の基準信号を受信する（ブロック１０５）。本明細書で用いられる「基準信号」という用語は、アクセス端末４０によって同期、チャネル推定、または他の目的のための基準として用いられる、既知のシンボルを含んだ任意のタイプの信号を指す。「基準信号」という用語は、ＰＳＳ、ＳＳＳ、ＣＲＳ、ＤＭ−ＲＳ、およびＣＳＩ−ＲＳを含むがそれらに限定されない。１つまたは複数の非最終段階では、アクセス端末内の推定器は、タイミングおよび周波数オフセット複合推定のための探索空間を縮小する（ブロック１１０）。探索空間は、基準信号から選択された基準シンボルの第１の組を用いてタイミングオフセット推定を行うこと、基準信号から選択された基準シンボルの第２の組を用いて周波数オフセット推定を行うこと、または両方によって縮小することができる。最終段階では、基準シンボルの第３の組を用いて、縮小された探索空間にわたってタイミングおよび周波数オフセット複合推定が行われる（ブロック１１５）。

図６は、一実施形態による例示の２段階推定手順１２０を示す。第１の段階では、タイミング不確定性ウィンドウを狭くするために、基準シンボルの第１のサブセットｓ_０（ｔ）を用いてタイミング同期が行われる。第２の段階では、タイミングおよび周波数オフセット推定値を確定するために、基準シンボルの第２のサブセットｓ_１（ｔ）を用いて、縮小された探索空間にわたってタイミングおよび周波数複合同期が行われる。

手順１２０は、第１および第２の基準シンボルサブセットｓ_０（ｔ）およびｓ_１（ｔ）を選択することによって開始する（ブロック１２５）。第２のサブセットｓ_１（ｔ）は、第１のサブセットｓ_０（ｔ）内の基準シンボルの一部またはすべてを含むことができ、または含まなくてもよい。ＬＴＥシステムの場合の一実施形態では、基準シンボルの第１のサブセットｓ_０（ｔ）は、１つまたは複数のフレームにわたって受信したＰＳＳおよびＳＳＳ内の基準シンボルを含むことができる。基準シンボルの第２のサブセットｓ_１（ｔ）は、同じ期間にわたって受信したＰＳＳ／ＳＳＳおよびＣＳＩ−ＲＳの組み合わせを含むことができる。次いで第１の段階において、タイミングオフセット不確定性ウィンドウを狭くするためにタイミング同期が行われる（ブロック１３０）。第１の段階において行われるタイミング同期は次式によって表される。

次いで第２の段階において、タイミングおよび周波数オフセットの最終推定値を得るために、縮小された探索空間にわたってタイミングおよび周波数複合同期が行われる（ブロック１３５）。第２の段階において行われるタイミングおよび周波数複合同期は次式によって表される。

式（５）に示されるように、タイミング領域における探索ウィンドウは縮小される。第２の段階におけるタイミングおよび周波数複合推定は、

で表される縮小された不確定性ウィンドウにわたって行われる。τ’_ｍｉｎおよびτ’_ｍａｘの値は次式により算出することができ、

ただしΔτはタイミング不確定性に対する残留不確定性係数である。縮小されたタイミング不確定性ウィンドウ

は、タイミングオフセット不確定性の完全な解決を表す単一の値となることができ、この場合は残留不確定性Δτは０に等しくなる。

図７は、他の例示的実施形態による例示の推定手順１４０を示す。この実施形態でも推定プロセスは２つの段階に分割される。第１の段階では、周波数不確定性ウィンドウを狭くするために、基準シンボルの第１のサブセットｓ_０（ｔ）を用いて周波数同期が行われる。第２の段階では、タイミングおよび周波数オフセット推定値を確定するために、基準シンボルの第２のサブセットｓ_１（ｔ）を用いて、縮小された探索空間にわたってタイミングおよび周波数複合同期が行われる。

手順１４０は、第１および第２の基準シンボルサブセットｓ_０（ｔ）およびｓ_１（ｔ）を選択することによって開始する（ブロック１４５）。第２のサブセットｓ_１（ｔ）は、第１のサブセットｓ_０（ｔ）内の基準シンボルの一部またはすべてを含むことができ、または含まなくてもよい。例えば基準シンボルの第１のサブセットｓ_０（ｔ）は、所定の期間にわたって受信したＣＳＩ−ＲＳシンボル内の基準シンボルを含むことができる。基準シンボルの第２のサブセットｓ_１（ｔ）は、同じ期間にわたるＰＳＳ／ＳＳＳおよびＣＳＩ−ＲＳの組み合わせを含むことができる。次いで第１の段階において、タイミングオフセット不確定性ウィンドウを狭くするために周波数同期が行われる（ブロック１５０）。第１の段階において行われる周波数同期は次式によって表される。

次いで第２の段階において、タイミングおよび周波数オフセットの最終推定値を得るために、縮小された探索空間にわたってタイミングおよび周波数複合同期が行われる（ブロック１５５）。第２の段階において行われるタイミングおよび周波数複合同期は次式によって表される。

式（９）に示されるように、第２の段階における複合推定は、

で表される縮小された不確定性ウィンドウにわたって行われる。ν’_ｍｉｎおよびν’_ｍａｘの値は次式により算出することができ、

ただしΔνは、周波数不確定性に対する残留不確定性係数である。縮小された周波数不確定性ウィンドウ

は、周波数オフセット不確定性の完全な解決を表す単一の値となることができ、この場合は残留不確定性Δνは０に等しくなる。

図８は、他の例示的実施形態による例示の推定手順１６０を示す。この実施形態では推定プロセスは３つの段階に分割される。第１の段階では、タイミング不確定性ウィンドウを狭くするために、基準シンボルの第１のサブセットｓ_０（ｔ）を用いてタイミング同期が行われる。第２の段階では、周波数不確定性ウィンドウを狭くするために、基準シンボルの第２のサブセットｓ_１（ｔ）を用いて周波数同期が行われる。第３の段階では、タイミングおよび周波数オフセット推定値を確定するために、基準シンボルの第３のサブセットｓ_２（ｔ）を用いて、縮小された探索空間にわたってタイミングおよび周波数複合同期が行われる。

手順１６０は、第１、第２、および第３の基準シンボルサブセットｓ_０（ｔ）、ｓ_１（ｔ）、およびｓ_２（ｔ）を選択することによって開始する（ブロック１６５）。基準シンボルの第１のサブセットｓ_０（ｔ）は、例えば所定の期間にわたって受信したＰＳＳおよびＳＳＳ内の基準シンボルを含むことができる。基準シンボルの第２のサブセットｓ_１（ｔ）は、同じ期間にわたって受信したＣＳＩ−ＲＳを含むことができる。基準シンボルの第３のサブセットｓ_２（ｔ）は、ｓ_０（ｔ）とｓ_１（ｔ）の組み合わせを含むことができる。次いで第１の段階において、タイミングオフセット不確定性ウィンドウを狭くするためにタイミングオフセット推定が行われる（ブロック１７０）。第１の段階において行われるタイミングオフセット推定は次式によって表される。

次いで第２の段階において、周波数オフセット不確定性ウィンドウを狭くするために周波数オフセット推定が行われる（ブロック１７５）。第２の段階において行われる周波数同期は次式によって表される。

次いで第３の段階において、タイミングおよび周波数オフセットの最終推定値を得るために、縮小された探索空間にわたってタイミングおよび周波数複合同期が行われる（ブロック１８０）。第３の段階において行われるタイミングおよび周波数オフセット複合推定は次式によって表される。

図９は、多段階のタイミングおよび周波数オフセット推定を行うように構成された例示のアクセス端末４０を示す。アクセス端末４０は、基地局２０と通信するための１つまたは複数のアンテナ４２に結合された送受信器回路４４と、処理回路４６とを備える。送受信器回路４４は、ＬＴＥ、ＷｉＦｉ、またはＷｉＭＡＸ標準を含む、任意の知られている通信標準に従って動作するように構成することができるが、それらに限定されない。処理回路４６は、送受信器回路によって送信され受信される信号を処理するように構成される。処理回路４６は、１つまたは複数のプロセッサ、ハードウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせを備えることができる。処理回路４６は、本明細書で述べられるタイミングおよび周波数同期を行うためのタイミングおよび周波数推定回路６０を含む。

図１０は、例示のタイミングおよび周波数推定回路６０を示す。タイミングおよび周波数推定回路６０は、時間および位相シフト回路６２、乗算回路６４、およびメトリック計算器６６を備える。時間および位相シフト回路６２は、時間および／または周波数において仮定の大きさだけシフトした基準信号の共役を算出する。乗算回路６４は、時間および／または周波数においてシフトされた共役の基準信号と、受信した信号との積を算出する。次いでメトリック計算器６６は、乗算回路６４によって出力される積の関数として、評価メトリックを算出する。

本発明の実施形態は、タイミングおよび周波数同期のために、ＰＳＳ／ＳＳＳと組み合わせてＣＳＩ−ＲＳまたは他の基準信号を用いることによって、タイミングおよび周波数オフセット推定の精度を改善することができる。非最終段階においてタイミングおよび／または周波数オフセットに対する探索空間を縮小することにより、探索の複雑さが低減する。

このように、上記の説明および添付の図面は、本明細書において教示される方法および装置の非限定的な例を示す。したがって本発明は上記の説明および添付の図面に限定されるものではない。代わりに本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的に等価なものによってのみ限定される。

Claims (16)

1. 無線通信ネットワーク（１０）内の受信装置（４０）を送信装置（２０）と同期する方法であって、前記方法は、前記送信装置によって前記受信装置に送信される１つまたは複数の基準信号（１０５）を受信することを含み、
   タイミングおよび周波数オフセットに対する探索空間を縮小すること（１１０）であって、前記縮小された探索空間を得るために、前記１つまたは複数の基準信号から選択された基準シンボルの第２の組に基づいて周波数オフセット推定を行うことによって、少なくとも周波数領域における前記探索空間を縮小すること、および、
   前記タイミングおよび周波数オフセットの推定値を得るために、前記１つまたは複数の基準信号から選択された基準シンボルの第３の組を用いて、前記縮小された探索空間にわたってタイミングおよび周波数オフセット複合推定を行うこと（１１５）
   を特徴とする、方法。
2. タイミングおよび周波数オフセットに対する前記探索空間を縮小することが、前記縮小された探索空間を得るために、基準シンボルの第１の組を用いてタイミングオフセット推定を行うことによって、時間領域における前記探索空間を縮小することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 基準シンボルの前記第１の組を用いてタイミングオフセット推定を行うことが、１つまたは複数の同期信号から選択された基準シンボルを用いてタイミングオフセット推定を行うことを含む、請求項２に記載の方法。
4. タイミングおよび周波数オフセット複合推定を行うことが、１つまたは複数のチャネル状態情報（ＣＳＩ）基準信号、１つまたは複数の同期信号、または両方から選択された基準シンボルを用いて、タイミングおよび周波数オフセット推定を行うことを含む、請求項３に記載の方法。
5. 基準シンボルの前記第２の組を用いて周波数オフセット推定を行うことが、１つまたは複数のチャネル状態情報（ＣＳＩ）基準信号から選択された基準シンボルを用いて、周波数オフセット推定を行うことを含む、請求項１に記載の方法。
6. タイミングおよび周波数オフセット複合推定を行うことが、１つまたは複数の同期信号、１つまたは複数のチャネル状態情報（ＣＳＩ）基準信号、または両方から選択された基準シンボルを用いてタイミングおよび周波数オフセット推定を行うことを含む、請求項５に記載の方法。
7. タイミングおよび周波数オフセットに対する前記探索空間を縮小することが、
   基準シンボルの第１の組を用いてタイミングオフセット推定を行うことによって、時間領域における前記探索空間を縮小すること、および
   基準シンボルの前記第２の組を用いて周波数オフセット推定を行うことによって、周波数領域における前記探索空間を縮小すること
   を含む、請求項１に記載の方法。
8. 基準シンボルの前記第１の組を用いてタイミングオフセット推定を行うことが、１つまたは複数の同期信号から選択された基準シンボルを用いてタイミングオフセット推定を行うことを含み、
   基準シンボルの前記第２の組を用いて周波数オフセット推定を行うことが、１つまたは複数のチャネル状態情報基準信号から選択された基準シンボルを用いて周波数オフセット推定を行うことを含み、
   タイミングおよび周波数オフセット複合推定を行うことが、１つまたは複数のチャネル状態情報（ＣＳＩ）基準信号、１つまたは複数の同期信号、または両方から選択された基準シンボルを用いて、タイミングおよび周波数オフセット推定を行うことを含む、
   請求項７に記載の方法。
9. 基地局から１つまたは複数の基準信号を受信するための送受信器回路（４４）と、
   タイミングおよび周波数同期を行うための処理回路（４６）とを備えるアクセス端末（４０）であって、
   前記処理回路は、
   タイミングおよび周波数オフセットに対する探索空間を縮小するにあたり、前記縮小された探索空間を得るために、前記１つまたは複数の基準信号から選択された基準シンボルの第２の組に基づいて周波数オフセット推定を行うことによって、少なくとも周波数領域における前記探索空間を縮小し、
   前記タイミングおよび周波数オフセットの推定値を得るために、前記１つまたは複数の基準信号から選択された基準シンボルの第３の組を用いて、前記縮小された探索空間にわたってタイミングおよび周波数オフセット複合推定を行うように構成される、アクセス端末（４０）。
10. 前記処理回路（４６）が、前記縮小された探索空間を得るために、基準シンボルの第１の組を用いてタイミングオフセット推定を行うことによって、時間領域における前記探索空間を縮小するようにさらに構成される、請求項９に記載のアクセス端末（４０）。
11. 前記処理回路（４６）が、１つまたは複数の同期信号から選択された基準シンボルを用いて前記タイミングオフセット推定を行うように構成される、請求項１０に記載のアクセス端末（４０）。
12. 前記処理回路（４６）が、１つまたは複数のチャネル状態情報（ＣＳＩ）基準信号、１つまたは複数の同期信号、または両方から選択された基準シンボルを用いて、前記タイミングおよび周波数オフセット推定を行うように構成される、請求項１１に記載のアクセス端末（４０）。
13. 前記処理回路（４６）が、１つまたは複数のチャネル状態情報（ＣＳＩ）基準信号から選択された基準シンボルを用いて周波数オフセット推定を行うことによって、基準シンボルの前記第２の組を用いて周波数オフセット推定を行うように構成される、請求項９に記載のアクセス端末（４０）。
14. 前記処理回路（４６）が、１つまたは複数の同期信号、１つまたは複数のチャネル状態情報（ＣＳＩ）基準信号、または両方から選択された基準シンボルを用いて、前記タイミングおよび周波数オフセット推定を行うように構成された、請求項１３に記載のアクセス端末（４０）。
15. 前記処理回路（４６）が、基準シンボルの第１の組を用いたタイミングオフセット推定、および基準信号の前記第２の組を用いた周波数オフセット推定を行うことによって、タイミング領域および周波数領域の両方において前記探索空間を縮小するように構成される、請求項９に記載のアクセス端末（４０）。
16. 前記処理回路（４６）が、
    １つまたは複数の同期信号から選択された基準シンボルを用いて前記タイミングオフセット推定を行い、
    １つまたは複数のチャネル状態情報基準信号から選択された基準シンボルを用いて前記周波数オフセット推定を行い、
    １つまたは複数のチャネル状態情報（ＣＳＩ）基準信号、１つまたは複数の同期信号、または両方から選択された基準シンボルを用いて前記タイミングおよび周波数オフセット複合推定を行う
    ように構成される、請求項１５に記載のアクセス端末（４０）。

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