DE10040447A1 - Verfahren zur Kanalschätzung in einem Funksystem, insbesondere einem Mobilfunksystem - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Kanalschätzung in einem Funksystem, insbesondere einem Mobilfunksystem, vorgeschlagen, welches für Sender bzw. Basisstationen mit Vier-Antennen-Diversity geeignet ist. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, zur Spreizung der zu übertragenden Pilotsymbole, welche die Grundlage für die Kanalschätzung bilden, antennenspezifische Spreizcodes zu verwenden, welche für ein Pilotsymbol Chipsequenzen mit weniger als 256, insbesondere 64, aufeinanderfolgende Chips gleicher Polarität erzeugen. Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel werden über jeweils zwei Antennen (A1, A3; A2, A4) dieselben Pilotsymbolsignale (R99/R00-1; R99/R00-2) übertragen, wobei die beiden Pilotsymbolsignale auf die Pilotsymbole eines gemeinsamen Pilotkanals zurückgehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kanalschätzung in einem Funksystem, insbesondere einem Mobilfunksystem.

Bekannterweise werden in Mobilfunksystemen von einem Sender, insbesondere einer Basisstation, Pilotbits oder Pilotsymbole erzeugt und gesendet, welche von einem Empfänger, insbesondere einer Mobilstation, ausgewertet werden, um einen sogenannten Kanalschätzwert für das Übertragungsverhalten des zwischen dem Sender und dem Empfänger definierten Übertragungskanals zu erhalten. Der Kanalschätzwert kann beispielsweise die Kanalimpulsantwort des jeweiligen Übertragungskanals beschreiben.

In Codemulitplex- oder CDMA-Mobilfunksystemen ("Code Division Multiple Access") werden allgemein die von einem Sender ausgesendeten Symbole mit Hilfe eines bestimmten Spreizcodes gespreizt, wobei auf diese Weise das zu sendende Symbol auf eine durch den jeweiligen Spreizcode definierte Folge von sogenannten "Chips" abgebildet wird. Auf der Empfängerseite muss die empfangene Chipsequenz entsprechend dem gewählten Spreizcode wieder entspreizt werden, um das ursprünglich gesendete Symbol wiederzugewinnen. Durch den Spreizfaktor (SF) wird dabei die Anzahl der Chips festgelegt, auf welche ein zu sendendes Symbol abgebildet wird. Bei Anwendung dieser Technik werden auch die zur Kanalschätzung erforderlichen Pilotsymbole, welche beispielsweise in UMTS-Mobilfunksystemen ("Universal Mobile Telecommunication System") über den sogenannten CPICH-Kanal ("Common Pilot Channel") übertragen werden, gespreizt gesendet.

Insbesondere im Zusammenhang mit Mobilfunksystemen sind auch sogenannte Diversity-Verfahren bekannt. Der Grundgedanke hierbei ist, zwei oder mehr voneinander unabhängige Übertragungskanäle zwischen dem Sender und dem Empfänger vorzusehen, um Fading-Einflüsse vermindern zu können.

So ist beispielsweise für den UMTS-Mobilfunkstandard gemäß der Spezifizierung aus dem Jahre 1999 ("Release 1999") ein Zwei-Antennen-Diversity vorgesehen, wobei von der Basisstation die Pilotsymbole des CPICH-Kanals für zwei Antennen gespreizt, unterschiedlich moduliert und gesendet werden. Das Signal der ersten Antenne wird symbolweise mit A moduliert, das Signal der zweiten Antenne abwechselnd mit +A und -A, wobei gilt: A = 1+j. Auf diese Weise werden im Prinzip zwei CPICH-Kanäle, welche jeweils einer Antenne zugeordnet sind, definiert, wobei der resultierende Spreizfaktor beispielsweise SF = 512 betragen kann.

Gemäß der zuvor genannten UMTS-Spezifikation aus dem Jahre 1999 wird insbesondere das in Fig. 3A gezeigte Spreizschema für die beiden Antennen vorgesehen, wobei der für die erste Antenne verwendete Spreizcode mit SC1 und der für die zweite Antenne verwendete Spreizcode mit SC2 bezeichnet ist. In Fig. 3A sowie allgemein in der vorliegenden Patentanmeldung bezeichnet ein "+"-Zeichen 64 aufeinanderfolgende Chips mit jeweils positiver Polarität, während ein "-"-Zeichen 64 aufeinanderfolgende Chips mit negativer Polarität bezeichnet bzw. "+" entspricht einer Multiplikation mit (1+j) und "-" einer Multiplikation mit (-1-j). Aus Fig. 3A ist ersichtlich, dass für die erste Antenne jedes Pilotsymbol auf 256 Chips positiver Polarität abgebildet wird, während für die zweite Antenne die einzelnen Pilotsymbole abwechselnd auf 256 Chips positiver Polarität und 256 Chips negativer Polarität abgebildet werden. Die Modulation mit A = 1-j wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Über zwei Symbole gesehen wird das Signal auf 512 Chips abgebildet, so dass der effektive Spreizfaktor SF = 512 beträgt. Der Empfänger kann nach dem Empfang von zwei aufeinanderfolgenden Pilotsymbolen Kanalschätzwerte für beide Antennen ermitteln, wobei aus der Summe der Symbole der Kanalschätzwert für die erste Antenne und aus der Differenz der Symbole der Kanalschätzwert für die zweite Antenne gewonnen wird.

Der Vorteil dieser Vorgehensweise gegenüber der Verwendung von zwei unabhängigen Spreiz- oder Kanalisierungscodes besteht darin, dass der Empfänger (d. h. die Mobilstation) eine geringere Komplexität erfordert. Insbesondere erfordert der Empfänger lediglich einen Entspreizer sowie eine Additions- und eine Subtraktionseinheit.

Aufgrund des augenblicklichen Stands der UMTS- Standardisierung wird auch ein Vier-Antennen-Diversity diskutiert. Das zuvor anhand Fig. 3A für Zwei-Antennen- Diversity beschriebene Spreizschema könnte im Prinzip auch für die Verwendung von vier Sendeantennen verallgemeinert werden, was einen effektiven Spreizfaktor von SF = 1024 zur Folge hätte. Ein derartiges Spreizschema könnte jedoch nicht auf UMTS-Mobilfunksysteme angewendet werden, da für UMTS- Mobilfunksysteme Abwärtskompatibilität im Bezug auf gemäß der oben erwähnten "Release 1999"-UMTS-Spezifikation betriebene Mobilstationen wünschenswert ist. Für derartige Mobilstationen wäre ein solches Spreizschema unbekannt, so dass es zu Fehlern beim Empfang der CPICH-Kanäle für die Antennen 1 und 2 kommen würde, sofern diese "Release 1999"- UMTS-Spezifikation nicht entsprechend angepasst wird.

Es besteht daher grundsätzlich das Bedürfnis nach einem Spreizschema, welches in Mobilfunksystemen mit Vier-Antennen- Diversity eingesetzt werden kann und beispielsweise bei Verwendung in einem UMTS-Mobilfunksystem vorzugsweise auch mit gemäß der aktuellen "Release 1999"-UMTS-Spezifikation betriebenen Mobilstationen verwendet werden kann.

Ein weiteres mit Vier-Antennen-Diversity verbundenes Problem ist die Tatsache, dass aus Gründen der Abwärtskompatibilität die für "Release 1999"-UMTS-Mobilstationen vorgesehenen Daten einer Basisstation über diejenigen Antennen gesendet werden müssen, welche gemäß der "Release 1999"-UMTS-Spezifikation den CPICH-Kanal übertragen, d. h. über die erste und zweite Antenne. In UMTS-Mobilfunksystemen mit Vier-Antennen- Diversity können somit Daten, welche für gemäß der "Release 2000"-UMTS-Spezifikation betriebene Mobilstationen vorgesehen sind, lediglich über die dritte und vierte Antenne übertragen werden. Erst die "Release 2000"-UMTS-Spezifikation sieht Vier-Antennen-Diversity vor. Insgesamt wird der Großteil des Datenverkehrs über die erste und zweite Antenne, welche gemäß der "Release 1999"-UMTS-Spezifikation ausschließlich genutzt werden, erfolgen, was ein Leistungsungleichgewicht zwischen dem Antennenpaar mit der ersten und zweiten Antenne und dem Antennenpaar mit der dritten und vierten Antenne zur Folge hat. Entweder werden die dritte und vierte Antenne untersteuert oder die erste und zweite Antenne übersteuert.

Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems wäre, die dritte und vierte Antenne mit schwächeren und billigeren Sendern auszustatten. Dies hat jedoch wieder zur Folge, dass diese mit fortschreitender Etablierung von "Release 2000"- Mobilstationen überlastet werden.

Es besteht daher das Bedürfnis, ein Mobilfunksystem bzw. eine Basisstation mit Vier-Antennen-Diversity derart zu betreiben, dass ein zufriedenstellender Betrieb sowohl für Zwei- Antennen-Diversity ausgestaltete Mobilstationen als auch mit für Vier-Antennen-Diversity ausgestaltete Mobilstationen möglich ist. Dies betrifft insbesondere auch die Übertragung dar zur Kanalschätzung vorgesehenen Pilotsymbole bzw. Pilotbits von der Basisstation an die entsprechenden Mobilstationen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kanalschätzung in einem Funksystem, insbesondere einem Mobilfunksystem, vorzuschlagen, welches eine zuverlässige Kanalschätzung auch bei Verwendung mit vier-Antennen-Diversity ermöglicht. Vorzugsweise soll das Verfahren sowohl für Empfänger, welche für Zwei-Antennen- Diversity ausgestaltet sind, als auch für Empfänger, welche für Vier-Antennen-Diversity ausgestaltet sind, anwendbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorlegenden Erfindung.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, die von dem Sender über mehrere Antennen zu sendenden Pilotsymbole mit antennenspezifischen Spreizcodes zu spreizen und somit in eine den jeweiligen Spreizcode entsprechende Chipsequenz umzusetzen, wobei die jeweilige Chipsequenz über die entsprechende Antenne an einen Empfänger übertragen wird. Dabei werden für mindestens zwei Antennen Spreizcodes verwendet, welche für ein Pilotsymbol Chipsequenzen mit weniger als 256 aufeinanderfolgenden Chips gleicher Polarität, insbesondere 128 oder zum Teil auch nur 64 aufeinanderfolgende Chips gleicher Polarität erzeugen. Die einzelnen Spreizcodes werden insbesondere derart gewählt, dass sie für ein Pilotsymbol jeweils zueinander orthogonale Chipsequenzen erzeugen. Es werden entsprechende Beispiele für derartige Spreizcodes vorgeschlagen. In dem Empfänger können durch Auswertung der von den einzelnen Antennen für zwei aufeinanderfolgende Pilotsymbole gesendeten Chips Schätzwerte für die einzelnen Antennen ermittelt werden.

Das zuvor erwähnte Verfahren lässt sich vorzugsweise in Funksystemen bzw. Mobilfunksystemen, beispielsweise UMTS- Mobilfunksystemen, mit Vier-Antennen-Diversity einsetzen.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, in einem Funksystem - insbesondere einem Mobilfunksystem - mit einem mindestens vier Antennen aufweisenden Sender ein erstes Sendesignal, insbesondere ein erstes Pilotsymbolsignal, sowohl über die erste als auch die dritte Antenne zu senden, während ein zweites Sendesignal, insbesondere ein zweites Pilotsymbolsignal, sowohl über die zweite als auch über die vierte Antenne gesendet wird. Bei den beiden Pilotsymbolsignalen kann es sich dabei insbesondere bei Einsatz in einem UMTS-Mobilfunksystem um die Pilotsymbole desjenigen Kanals handeln, welcher gemäß der "Release 1999"- UMTS-Spezifikation vorgesehen ist. Die erste und dritte Antenne sowie die zweite und vierte Antenne können somit jeweils als eine einzige Antenne gemäß der "Release 1999"- UMTS-Spezifikation betrachtet werden, was zur Folge hat, dass bei Übertragung von Daten gemäß der "Release 1999"-UMTS- Spezifikation alle Antennen gleichermaßen belastet werden. Bei Vier-Antennen-Diversity-Übertragung können alle vier Antennen voneinander unabhängig verwendet werden.

Zur Kanalschätzung können weitere Pilotsymbolsignale auf Basis eines dritten CPICH-Kanals übertragen werden. Zu diesem Zweck kann der dritte CPICH-Kanal unverändert über die erste Antenne und mit inverser Polarität über die dritte Antenne übertragen werden. Ebenso kann ein vierter CPICH-Kanal unverändert über die zweite Antenne und mit inverser Polarität über die dritte Antenne übertragen werden. Der Empfänger kann nunmehr durch Berechnung der Summe bzw. Differenz zwischen den für die beiden CPICH-Kanäle empfangenen Symbole (nach Entspreizung) Kanalschätzwerte für sämtliche Antennen ermitteln, welche zur Unterstützung von Vier-Antennen-Sender-Diversity verwendet werden können.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die vier Antennen derart ausgestaltet bzw. angeordnet werden, dass für das Antennenpaar umfassend die zweite und vierte Antenne eine konstruktive Interferenz der jeweiligen Sendesignale in denjenigen Senderichtungen vorherrscht, wo eine destruktive Interferenz für die Sendesignale des die erste und dritte Antenne umfassenden Antennenpaares gegeben ist, und umgekehrt. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die beiden Antennenpaare um den Betrag einer halben Wellenlänge der Sendefrequenz in dieselbe Richtung beabstandet angeordnet werden und die Sendesignale der zweiten und vierten Antenne zueinander mit einem relativen Phasenversatz von 180° gesendet werden. Zusätzlich kann die Phasendifferenz zwischen den Sendesignalen der beiden Antennenpaare verändert werden, um die Richtung der destruktiven bzw. konstruktiven Interferenz abhängig von dem jeweils vorgegebenen Szenario bestmöglich einzustellen. Für den Fall, dass das zuvor erwähnte Interferenz-Verfahren lediglich optional angewendet werden soll, kann vorgesehen sein, dass von dem Sender, d. h. in Mobilfunksystemen von der Basisstation, eine entsprechende Mitteilung an den Empfänger, d. h. im Mobilfunksystemen an die Mobilstation, übertragen wird, welche den Empfänger darüber informiert, ob das zuvor erwähnte Interferenz-Verfahren angewendet wird oder nicht. Diese Information kann beispielsweise in UMTS- Mobilfunksystemen über den BCCH-Kanal ("Broadcast Control Channel") gesendet werden.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert.

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild zur Erläuterung von Vier-Antennen-Diversity in einer Basisstation gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2A-2C zeigen verschiedene erfindungsgemäße Spreizstrukturen, welche bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zur Anwendung kommen können,

Fig. 3A zeigt eine Spreizstruktur für eine Basisstation mit Zwei-Antennen-Diversity gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 3B zeigt eine Spreizstruktur für eine Basisstation mit Vier-Antennen-Diversity, und

Fig. 4 zeigt eine Darstellung von Vier-Antennen-Diversity in einer Basisstation gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Übertragung von Pilotbits bzw. Pilotsymbolen bei Anwendung von Vier-Antennen-Sender-Diversity in einem Mobilfunksystem, beispielsweise einem UMTS-Mobilfunksystem.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind vier Antennen A1-A4 vorgesehen, welche über entsprechende Leistungsverstärker 3 angesteuert werden. Der in Fig. 1 gezeigten Anordnung werden eingangsseitig die dem sogenannten CPICH-Kanal entsprechenden Pilotbits bzw. Pilotsymbole zugeführt, welche für jede Antenne A1-A4 in Multiplizierern 1 mit antennenspezifischen Spreizcodes SC1-SC4 multipliziert werden, wodurch jedes einzelne Pilotsymbol auf eine durch den Spreizfaktor der einzelnen Spreizcodes SC1-SC4 entsprechende Anzahl von Chips abgebildet wird, deren Polarität ebenfalls von dem jeweils gewählten Spreizcode abhängig ist. Die von den Multiplizierern 1 ausgegebenen Chipsequenzen werden anschließend weiteren Modifizierern 2 zugeführt, wo sie mit einem komplexen Faktor A = 1+j multipliziert werden können und auf die Trägerfrequenz e aufmoduliert werden. Die auf diese Weise modulierten bzw. codieren Pilotsymbole werden schließlich den Leistungsverstärkern 3 zugeführt, ehe sie über die entsprechende Antenne A1-A4 an die in der entsprechenden Zelle des Mobilfunksystems befindlichen Mobilstationen übertragen werden.

Ausgehend von dem in Fig. 3A gezeigten Stand der Technik kann man zu den in Fig. 3B gezeigten Spreizcodes SC1-SC4 gelangen, wobei wiederum ein "+"-Zeichen 64 aufeinanderfolgende Chips der entsprechenden Spreizsequenz mit positiver Polarität und ein "-"-Zeichen 64 aufeinanderfolgende Chips mit negativer Polarität bezeichnet.

Dieses Prinzip der in Fig. 3B gezeigten orthogonalen Modulation der einzelnen Pilotsymbole kann jedoch auch auf Chipsequenzen bzw. Chipblöcke angewendet werden, welche weniger als 256 Chips, insbesondere 128 Chips, umfassen. Ein entsprechendes Spreizschema ist in Fig. 2A dargestellt.

Wie aus Fig. 2A ersichtlich ist, wird ein Spreizschema verwendet, welches im wesentlichen dem in Fig. 3B gezeigten Spreizschema entspricht, wobei jedoch ein niedrigerer Spreizfaktor sowie Permutation verwendet wird.

Für die Antenne A3 wird gemäß Fig. 2A ein Spreizcode SC3 verwendet, welcher die Chipsequenz "++- -" zur Folge hat. Gemäß der "Release 1999"-UMTS-Spezifikation wird dieser Spreizcode bereits jedoch für den BCCH-Kanal verwendet, so dass für den Einsatz in den UMTS-Mobilfunksystemen mit Vier- Antennen-Diversity ein anderes Spreizschema verwendet werden muss.

Als weitere Variante wird daher das in Fig. 2B gezeigte Spreizschema vorgeschlagen, wobei die Spreizcodes SC1 und SC2 nach wie vor identisch zu den gemäß der "Release 1999"-UMTS- Spezifikation vorgeschlagenen Spreizcodes (vgl. Fig. 3A) sind. Dieses Spreizschema kann in einem sogenannten Rake- Empfänger mit einem Rake-Finger mit einem Spreizfaktor von SF = 64 sowie einigen nachfolgenden Additionen implementiert werden. Dies ist deutlich günstiger als die Verwendung von zwei unabhängigen Rake-Fingern. Des weiteren kann durch Auswertung des Ausgangssignals dieses Rake-Fingers auch der BCCH-Kanal bestimmt werden, der ohnehin regelmäßig decodiert werden muss.

Das in Fig. 2B gezeigte Spreizschema kann besonders effizient implementiert werden, wenn der Rake-Empfänger mit einem sogenannten "Shadow"-Register betrieben wird. Der in dem Empfänger verwendete Entspreizer weist einen Akkumulator auf, dessen Inhalt in dem "Shadow"-Register zwischengespeichert wird. Insbesondere wird nach den ersten 64 Chips der Inhalt des Akkumulators in das "Shadow"-Register geladen. Anschließend wird der Akkumulator zurückgesetzt, um die nächsten 128 Chips zu akkumulieren. Anschließend kann das Ergebnis an den Ausgang des Rake-Fingers weitergegeben und der Akkumulator mit dem Speicherinhalt das "Shadow"-Registers geladen werden, um mit den nächsten 64 Chips fortzufahren. Das daraus resultierende Ergebnis wird schließlich wieder an den Ausgang des Rake-Fingers weitergegeben. Auf diese Weise kann der "++++"- und der "+- -+"-Code jeweils aus den beiden von den Entspreizern ausgegebenen Werten mit Hilfe einer Addier- und Subtrahierschaltung berechnet werden.

Bei allen zuvor beschriebenen und in Fig. 2A-2C gezeigten Beispielen von für Vier-Antennen-Diversity geeignete Spreizstrukturen kann der Empfänger jeweils durch Auswertung der für zwei aufeinanderfolgende Symbole empfangenen Chips die Kanalschätzwerte für alle vier Antennen ermitteln.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für Vier- Antennen-Diversity gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die nachfolgend anhand von Pilotbits bzw. Pilotsymbolen erläuterte Signalübertragung über vier Antennen A1-A4 auch allgemein für jede Art von Sendesignalen anwendbar ist. Dies ist sinnvoll, um allgemein bei jeder Signalübertragung eine möglichst ausgewogene Sendeleistung der einzelnen Antennen zu erzielen. Zudem müsste dann der Empfänger sein Empfangsverfahren nicht abhängig von der Art der gesendeten Signale anpassen oder verändern.

In Fig. 4 sind wieder vier Antennen A1-A4 mit jeweils vorgeschalteten Leistungsverstärkern 3 dargestellt. Des weiteren sind Addier- oder Summierschaltungen 4 gezeigt, welche entsprechende Eingangssignale addieren und das daraus resultierende Ausgangssignal den entsprechenden Leistungsverstärkern 3 zuführen.

Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass der in Fig. 4 gezeigte Sender mit Vier-Antennen-Diversity in einem UMTS- Mobilfunksystem angewendet werden soll, welches für den Betrieb von Mobilstationen sowohl gemäß der "Release 1999"- UMTS-Spezifikation als auch gemäß der "Release 2000"-UMTS- Spezifikation geeignet ist.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, diejenigen Signale, welche gemäß der "Release 1999"-Spezifikation über die Antenne A1 zu übertragen sind, identisch sowohl über die Antenne A1 als auch über die Antenne A3 zu übertragen. Diese Signale sind in Fig. 4 mit R99-1 bezeichnet und umfassen auch das dem üblichen CPICH- Kanal entsprechende Pilotsignal, welches gemäß der "Release 1999"-UMTS-Spezifikation über die Antenne ZU in gespreizter Form zu übertragen ist. Ebenso werden diejenigen Signale, welche gemäß der "Release 1999"-UMTS-Spezifikation über die Antenne R2 übertragen werden sollen, identisch sowohl über die Antenne A2 als auch über die Antenne A4 übertragen, wobei diese Signale in Fig. 4 mit R99-2 bezeichnet sind und auch das dem üblichen CPICH-Kanal entsprechende Pilotsignal umfassen, welches gemäß der "Release 1999"-UMTS-Spezifikation in gespreizter Form über die Antenne A2 zu übertragen ist. Auf diese Weise werden jeweils zwei Antennen für die Übertragung ein und desselben Signals benutzt, so dass diese beiden Antennen A1 und A3 bzw A2 und A4 jeweils als eine gemeinsame Antenne betrachtet werden können.

Für die allgemeine Vier-Antennen-Diversity-Übertragung werden alle vier Antennen A1-A4 voneinander unabhängig betrieben. Die den einzelnen Antennen A1-A4 zugeführten Datenkanäle gemäß der "Release 2000"-UMTS-Spezifikation sind in Fig. 4 mit R2000-1 bis R2000-4 bezeichnet.

Mit Hilfe des in Form der Signale R99/R00-1 und R99/R00-2 übertragenen CPICH-Kanals kann der Empfänger bzw. die Mobilstation die Summe der Kanalschätzwerte für die Antennen A1 + A5 bzw. A2 + A4 bestimmen.

Um auch die Bestimmung der Differenz der Kanalschätzwerte A1-A3 bzw. A2-A4 zu ermöglichen, wird neben dem zuvor erwähnten primären CPICH-Kanal, welcher in den Signalen R99/R00-1 und R99/R00-2 enthalten ist, ein sekundärer OPICH- Kanal übertragen, welcher mit Hilfe entsprechender Spreizcodes auf die Signale R00-3 bzw. R00-4 abgebildet wird. Das Signal R00-3 wird dabei wie in Fig. 4 gezeigt über die Antenne A1 und durch eine 180°-Phasenverschiebung mittels eines Phasenverschiebers 5 in invertierter Form über die Antenne A3 übertragen. Das Signal R00-4 wird auf ähnliche Art und Weise unverändert über die Antenne A2 und mittels eines Phasenverschiebers 6 invertiert über die Antenne A4 übertragen.

Der Empfänger bzw. die Mobilstation ist somit in der Lage, nach dem Entspreizen die Summe und die Differenz der empfangenen Symbole für den primärer, und sekundären CPICH- Kanal zu berechnen und somit einen Kanalschätzwert für alle Antennen A1-A4 zu bestimmen.

Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel kann mit einem ähnlichen Ergebnis derart abgewandelt werden, dass keine spezielle Verarbeitung der empfangenen Symbole in der Mobilstation erforderlich ist. Die Mobilstation geht davon aus, dass das Empfangssignal von vier physikalischen Antennen A1-A4 kommt, welche nachfolgend auch als Nominalantennen bezeichnet werden. Tatsächlich resultiert dieses Empfangssignal jedoch aus vier Linearkombinationen der vier echten Antennen, welche nachfolgend auch als virtuelle Antennen bezeichnet werden. Das Signal der virtuellen Antennen kann beispielsweise folgendermaßen erzeugt werden. Dasjenige Signal, von dem angenommen wird, dass es von der ersten Antenne stammt, wird von der ersten und dritten physikalischen Antenne gesendet. Dasjenige Signal, von dem angenommen wird, dass es von der dritten Antenne stammt, wird ebenfalls von der ersten und dritten physikalischen Antenne gesendet, wobei jedoch das Signal der dritten Antenne mit einer 180°-Phasenverschiebung, d. h. mit inverser Polarität, gegenüber dem Signal von der ersten Antenne übertragen wird. Die Signale für die Antennen A2 und A4 werden auf ähnliche Art and Weise behandelt.

Da bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel von zwei Antennen identische Signale übertragen werden, können Sendebereiche oder Senderichtungen vorhanden sein, bei denen sich diejenigen Signale der beiden Antennen, welche für gemäß der "Release 1999"-UMTS-Spezifikation betriebene Mobilstationen vorgesehen sind, störend überlagern, d. h. eine destruktive Interferenz auftritt. Handelt es sich bei der fraglichen Zelle, für welche die jeweilige Basisstation zuständig ist, um eine sektorisierte Zelle, bei der die Abstrahlrichtung lediglich einen bestimmten Abstrahlwinkelbereich umfasst, können die Bereiche destruktiver Interferenz einfach außerhalb dieses Abstrahlwinkelbereichs gelegt werden. Handelt es sich hingegen um omnidirektionale Antennen, ist dies nicht möglich.

Um in diesem Fall Abstrahlrichtungen mit destruktiver Interferenz zu vermeiden, kann der relative Phasenversatz zwischen den Antennen A2 und A4 für die Übertragung desjenigen Signals, welches gemäß der "Release 1999"-UMTS- Spezifikation der Antenne A2 entspricht, derart ausgestaltet werden, dass für das Antennenpaar A2, A4 in denjenigen Abstrahlrichtungen, in denen für das Antennenpaar A1, A3 eine destruktive Interferenz auftritt, eine konstruktive Interferenz vorhanden ist, und umgekehrt.

Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die beiden Antennenpaare in dieselbe Richtung, beispielsweise in Ost-West-Richtung, um den Betrag einer der Sendefrequenz entsprechenden halben Wellenlänge beabstandet angeordnet werden. Den Antennen A1 und A3 werden identische Signale zugeführt, welche in Ost- und West-Abstrahlrichtung destruktive Interferenzen zur Folge haben, während in Nord- und Südabstrahlrichtung konstruktive Interferenzen auftreten. Den Antennen A2 und A4 wird hingegen ein Sendesignal mit einem relativen Phasenversatz von 180° zugeführt, was bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen dem. Leistungsverstärker 3 der Antenne A4 vorgeschalteten Phasenverschieber 7 realisiert wird. Auf diese Weise tritt für die Sendesignale der Antennen A2 und A4 konstruktive Interferenz in Ost- und West-Abstrahlrichtung auf, während in Nord- und Südabstrahlrichtung destruktive Interferenzen vorhanden sind. Es ist ersichtlich, dass somit keine Abstrahlrichtung vorhanden ist, in der für beide Antennenpaare A1, A3 und A2, A4, d. h. für beide für gemäß der "Release 1999"-UMTS-Spezifikation betriebene Mobilstationen vorgesehene Signale, destruktive Interferenzen auftreten.

Die beiden Antennenpaare A1, A5 und A2, A4 müssen nicht unbedingt mit dem Betrag einer halben Wellenlänge beabstandet sein, sondern es können auch andere Abstände gewählt werden, welche entsprechend unterschiedliche Abstrahlrichtungen mit konstruktiver bzw. destruktiver Interferenz zur Folge haben.

Durch Veränderung der Phasendifferenz zwischen den beiden Antennenpaaren können die Abstrahlrichtungen, in denen destruktive bzw. konstruktive Interferenzen auftreten, optimal auf das jeweils gegebene Szenarium eingestellt werden. Auf diese Weise kann der Empfang beispielsweise in den Bereichen mit höchstem Datenaufkommen optimiert werden. Zur Einstellung der Phasendifferenz zwischen den beiden Antennenpaaren sind bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel einstellbare Phasenverschieber 8 im Signalzweig der Antennen A3 und A4 vorgesehen.

Sollte das zuvor erwähnte Interferenz-Verfahren für bestimmte Szenarien Probleme bereiten, kann es vorteilhaft sein, dieses Interferenz-Verfahren lediglich optional anzuwenden. Zu diesem Zweck wird von der Basisstation eine entsprechende Mitteilung an die Mobilstation übertragen, welche die Mobilstation darüber unterrichtet, ob das Interferenz- Verfahren angewendet worden ist oder nicht. Hierzu bietet sich beispielsweise der BCCH-Kanal an, welcher gemäß der "Release 1999"-UMTS-Spezifikation immer übertragen wird.

Claims (21)

1. Verfahren zur Kanalschätzung in einen Funksystem, wobei von einem Sender mit mehreren Antennen (R1-A4) bestimmte Pilotsymbole (CPICH) mit antennenspezifischen Spreizcodes (SC1-SC4) gespreizt und somit in eine dem jeweiligen Spreizcode entsprechende Chipsequenz umgesetzt und über die Antennen an einen Empfänger übertragen werden, und wobei von dem Empfänger durch Entspreizung und Auswertung der von den einzelnen Antennen des Senders empfangenen Chipsequenzen Schätzwerte für das Übertragungsverhalten der den einzelnen Antennen entsprechenden Übertragungskanäle ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass für mindestens zwei Antennen (A3, A4) Spreizcodes (SC3, SC4) verwendet werden, welche für ein Pilotsymbol Chipsequenzen mit weniger als 256 aufeinanderfolgenden Chips gleicher Polarität erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für mindestens zwei Antennen (A3, A4), Spreizcodes (SC3, SC4) verwendet werden, welche für ein Pilotsymbol Chipsequenzen mit lediglich 64 oder 128 aufeinanderfolgenden Chips gleicher Polarität erzeugen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die einzelnen Antennen (A1-A4) Spreizcodes (SC1-SC4) verwendet werden, welche für ein Pilotsymbol jeweils zueinander orthogonale Chipsequenzen erzeugen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Pilotsymbole (CPICH) von dem Sender über eine erste Antenne (A1), eine zweite Antenne (A2), eine dritte Antenne (A3) und eins vierte Antenne (A4) nach Spreizung mit einem entsprechenden antennenspezifischen Spreizcode an den Empfänger übertragen werden, und
dass die den einzelnen Antennen (A1-A4) zugeordneten Spreizcodes derart gewählt werden, dass bei Spreizung eines bestimmten Pilotsymbols folgende Chipsequenz erhalten wird.
SC1: ++++ ++++ ++++ ++++
SC2: ++++ - - - - ++++ - - - -
SC3: ++ - - ++ - - ++ - - ++ - -
SC4: ++ - - - - ++++ - - - - ++
wobei SC1-SC4 den der ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Antenne zugeordneten Spreizcode bezeichnet, und
wobei "+" 64 aufeinanderfolgende Chips einer ersten Polarität und "-" 64 aufeinanderfolgende Chips einer zweiten Polarität bezeichnet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Pilotsymbole (CPICH) von dem Sender über eine erste Antenne (A1), eine zweite Antenne (A2), eine dritte Antenne (A3) und eine vierte Antenne (A4) nach Spreizung mit einem entsprechenden antennenspezifischen Spreizcode an den Empfänger übertragen werden, und
dass die den einzelnen Antennen (A1-A4) Zugeordneten Spreizcodes derart gewählt werden, dass bei Spreizung eines bestimmten Pilotsymbols folgende Chipsequenz erhalten wird.
SC1: ++++ ++++ ++++ ++++
SC2: ++++ - - - - ++++ - - - -
SC3: + - - + + - - + + - - + + - - +
SC4: + - - + - ++ - + - -+ - ++ -
wobei SC1-SC4 den der ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Antenne zugeordneten Spreizcode bezeichnet, und
wobei "+" 64 aufeinanderfolgende Chips einer ersten Polarität und "-" 64 aufeinanderfolgende Chips einer zweiten Polarität bezeichnet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Pilotsymbole (CPICH) von dem Sender über eine erste Antenne (A1), eine zweite Antenne (A2), eine dritte Antenne (A3) und eine vierte Antenne (A4) nach Spreizung mit einem entsprechenden antennenspezifischen Spreizcode an den Empfänger übertragen werden, und
dass die der einzelnen Antennen (A1-A4) zugeordneten Spreizcodes derart gewählt werden, dass bei Spreizung eines bestimmten Pilotsymbols folgende Chipsequenz erhalten wird.
SC1: ++++ ++++ ++++ ++++
SC2: ++++ - - - - ++++ - - - -
SC3: + - + - + - + - + - + - + - + -
SC4: + - + - -+ - + + - + - - + - +
wobei SC1-SC4 den der ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Antenne zugeordneten Spreizcode bezeichnet, und
wobei "+" 64 aufeinanderfolgende Chips einer ersten Polarität und "-" 64 aufeinanderfolgende Chips einer zweiten Polarität bezeichnet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass die den Pilotsymbolen entsprechenden Pilotsignale der einzelnen Antennen (A1-A4) vor der Übertragung mit einem komplexen Faktor 1+j multipliziert werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Empfänger die Schätzwerte für die den einzelnen Antennen (A1-A4) entsprechenden Übertragungskanäle durch Auswertung der von den einzelnen Antennen (A1-A4) des Senders für zwei aufeinanderfolgende Pilotsymbole gesendeten Chips ermittelt werden.

9. Verfahren zur Kanalschätzung in einem Funksystem,
wobei von einem Sender mit mindestens einer ersten, zweiten, dritten und vierten Antenne (A1-A4) bestimmte Pilotsymbolsignale an einen Empfänger übertragen werden, und
wobei von dem Empfänger durch Auswertung der von den einzelnen Antennen (A1-A9) des Senders gesendeten Pilotsymbolsignale Schätzwerte für das Übertragungsverhalten der den einzelnen Antennen (A1-A4) entsprechenden Übertragungskanälen ermittelt werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein erstes Pilotsymbolsignal (R99/R00-1) sowohl über die erste Antenne (A1) als auch über die dritte Antenne (A3) an den Empfänger gesendet wird, und
dass ein zweites Pilotsymbolsignal (R99/R00-2) sowohl über die zweite Antenne (A2) als auch über die vierte Antenne (A4) an den Empfänger gesendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger anhand des empfangenen ersten und zweiten Pilotsymbolsignals die Summe der Schätzwerte für die erste und dritte Antenne (A1, A3) bzw. zweite und vierte Antenne (A2, A4) ermittelt.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein drittes Pilotsymbolsignal (R00-3) sowohl über die erste Antenne (A1) als auch invertiert über die dritte Antenne (A3) gesendet wird, und
dass ein viertes Pilotsymbolsignal (R00-4) sowohl über die zweite Antenne (A2) als auch invertiert über die vierte Antenne (A4) gesendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger anhand des empfangenen dritten und vierten Pilotsymbolsignals die Differenz der Schätzwerte für die erste und dritte Antenne (A1, A3) bzw. für die zweite und vierte Antenne (A2, A4) ermittelt.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste und zweite Pilotsymbolsignal (R99/R00-1, R99/R00-2) auf Grundlage eines ersten Pilotkanals erzeugt wird, und
dass das dritte und vierte Pilotsymbolsignal (R00-3, R00-4) auf Grundlage eines zweiten Pilotkanals erzeugt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragung über die erste bis vierte Antenne (R1-A4) derart erfolgt, dass eine konstruktive Interferenz zwischen den von der zweiten und vierten Antenne (A2, A4) gesendeten Signalen in denjenigen Senderichtungen vorliegt, in denen eine destruktiver Interferenz zwischen den von der ersten und dritten Antenne (A1, A3) gesendeten Signalen vorhanden ist, und umgekehrt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das die erste und dritte Antenne (A1, A3) umfassende Antennenpaar in eine bestimmte Richtung, insbesondere um den Betrag einer halben Sendewellenlänge, von dem die zweite und vierte Antenne (A2, A4) umfassenden Antennenpaar versetzt angeordnet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das über die vierte Antenne (A4) zu sendende Signal vor dem Senden gegenüber dem über die zweite Antenne (A2) zu sendenden Signal um 180° phasenverschoben wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasendifferenz zwischen den über die erste und dritte Antenne (A1, A3) zu sendenden Signalen und den über die zweite und vierte Antenne (A2, A4) zu sendenden Signalen eingestellt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-17,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein erstes Datensignal (R99/R00-1) sowohl über die erste Antenne (A1) als auch über die dritte Antenne (A3) an den Empfänger gesendet wird, und
dass ein zweites Datensignal (R99/R00-2) sowohl über die zweite Antenne (A2) als auch über die vierte Antenne (A4) an den Empfänger gesendet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-18
dadurch gekennzeichnet,
dass ein drittes Datensignal (R00-3) sowohl über die erste Antenne (A1) als auch invertiert über die dritte Antenne (A3) gesendet wird, und
dass ein viertes Datensignal (R00-4) sowohl über die zweite Antenne (A2) als auch invertiert über die vierte Antenne (A4) gesendet wird.

20. Funksystem, mit einem Sender und mindestens einem Empfänger, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender und/oder der Empfänger zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestaltet ist.

21. Funksystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Funksystem ein Mobilfunksystem, insbesondere ein UMTS-Mobilfunksystem ist.