-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Implementieren
von Diversity in Übertragung,
die orthogonale unter Verwendung digitaler Strahlformungsverfahren
geformte Antennenstrahlen verwendet.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Da
die Anzahl der Anwender drahtloser Kommunikation, wie z. B. zellenförmiger Funksysteme,
zunimmt und da Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung in den Systemen
populärer
wird, ist in Zukunft eine Erhöhung
der Systemkapazität
durch Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Systems von entscheidender
Wichtigkeit. Eine Lösung
für dieses Problem
besteht darin, eine oder mehrere adaptive Antennengruppen anstelle
von Sektorantennen zu verwenden. In einer Antennengruppe sind einzelne Antennenelemente
typischerweise nahe zueinander angeordnet oder näherungsweise eine halbe Wellenlänge voneinander
beabstandet. Typischerweise ist die Anzahl von Antennen in solchen
Gruppen durch zwei teilbar, um die Fourier-Umsetzung zu erleichtern,
und die Anzahl der Antennen passend zur Bereitstellung eines gewünschten
Abdeckungsbereichs. Das Grundprinzip des Verfahrens besteht darin,
schmale Abstrahlungsstrahlen zu verwenden, die so gerade wie möglich in
Richtung eines gewünschten
Empfängers
ausgerichtet sind. Die allgemein bekannten Verfahren, die durch
adaptive Antennengruppen verwendet werden, können unterteilt werden in zwei
Hauptgruppen: Abstrahlungsstrahlen werden in Richtung eines Empfängers gerichtet
oder der geeignetste von mehreren alternativen Strahlen wird ausgewählt. Ein
geeigneter Strahl wird ausgewählt
für eine
Downlink-Übertragung
oder der Strahl wird neu ausgerichtet basierend auf den Informationen,
die aus der Uplink-Richtung
empfangen wurden. Die Wiederverwendung der Frequenzen kann intensiviert
und die Leistung der Sender reduziert werden, da es die Ausrichtung
der Antennenstrahlen erlaubt, die für andere Anwender verursachten
Störungen
zu reduzieren.
-
Antennenstrahlen
werden in einem digitalen System ausgerichtet durch Unterteilen
eines Signals im Basisband in I- und Q-Zweige und durch Multiplizieren
des Signals in jedem Antennenelement auf eine komplexe Weise (Phase
und Amplitude) mit geeigneten Gewichtungskoeffizienten und danach durch
Zusammenaddieren der Ausgangssignale in allen Antennenelementen.
Eine adaptive Antennengruppe umfasst in diesem Fall zusätzlich zur
Antenne einen Signalprozessor, der automatisch die Antennenstrahlen
unter Verwendung eines Steueralgorithmus durch Neuausrichten der
Antennenstrahlen in Richtung des stärksten gemessenen Signals anpasst.
Die Ausrichtung der Strahlen kann auch durchgeführt werden in einer analogen
Weise durch Erzeugen orthogonaler Abstrahlungsstrahlen unter Verwendung
von Butler-Matrizen und Schaltkreisen mit fester Phase, in denen
die Phase von Antenne zu Antenne zunimmt. Dieses Verfahren misst
einfach, welcher Strahl die meiste Signalenergie oder das stärkste Signal
empfängt
und wählt
diesen Strahl für
die Übertragung
aus.
-
Die
Veröffentlichung
Katz und Ylitalo, "Beamspace-time
Coding method for Downlink Performance Enhancement of CDMA Micro/Picocell
Base Stations",
Proceedings of Finnish Signal Processing Symposium (FINSIG'99), Oulu, Finnland,
1999, Seiten 25 bis 29, präsentiert
ein Verfahren, in dem orthogonale Antennenstrahlen bei einer Downlink-Übertragung
als eine Funktion einer Winkelspreizung verwendet werden. Es ist
eine Aufgabe der Erfindung, die Störung, die für andere Anwender zum selben Zeitpunkt
verursacht werden, zu reduzieren, da die Downlink-Operation durch
Verbesserung einer Strahlraum-Zeit-codierter Übertragung verbessert wird.
Bei diesem Verfahren wird ein Signal unter Verwendung von zwei Strahlen
in verschienen Zeitschlitzen derart gesendet, dass ein erstes Symbol
unter Verwendung eines ersten Strahls in einem ersten Zeitschlitz
und ein zweites Symbol unter Verwendung eines zweiten Strahls gesendet
wird. Danach wird eine komplexe Konjugierte des zweiten Symbols
unter Verwendung des ersten Strahls in dem zweiten Zeitschlitz und
eine komplexe Konjugierte des ersten Symbols unter Verwendung des
zweiten Strahls gesendet. Da das Signal unter Verwendung zweier
orthogonaler oder unkorrelierter Kanäle gesendet wird, nimmt die
Wahrscheinlichkeit für
die Durchführung einer
erfolgreichen Übertragung
zu.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren für Übertragungs-Diversity bereitzustellen.
Dies wird erreicht mit einem Implementierungsverfahren für Übertragungs-Diversity
in einem Funksystem, wobei das Verfahren die Schritte umfasst Bestimmen
von Ankunftsrichtungen für
ein Empfangssignal, Formen orthogonaler Antennenstrahlen in einem
Sender, und (Aus)Richten der Antennenstrahlen, sodass sie benachbart
sind, um wenigstens eine der geschätzten Ankunftsrichtungen des
Empfangssignals innerhalb des Bereichs zwischen Antennenverstärkungsmaxima
der Antennenstrahlen einzustellen, und Übertragen eines Signals unter
Verwendung der Antennenstrahlen.
-
Die
Erfindung betrifft auch einen Funksender, der das Verfahren implementiert,
umfassend: Mittel zum Bestimmen von Ankunftsrichtungen für ein Empfangssignal,
Mittel zum Formen orthogonaler Antennenstrahlen, und wobei der Funksender
umfasst Mittel zum Richten von Antennenstrahlen, sodass sie benachbart
sind, um wenigstens eine der geschätzten Ankunftsrichtungen des
Empfangssignals innerhalb des Bereichs zwischen Antennenverstärkungsmaxima
einzustellen, und Mittel zum Übertragen
eines Signals unter Verwendung der Antennenstrahlen.
-
Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
-
Ein
Vorteil, der durch das erfindungsgemäße Verfahren und System bereitgestellt
wird, besteht darin, die Leistungsfähigkeit des Systems in der
Downlink-Richtung zu verbessern und außerdem das Ungleichgewicht
zwischen der Uplink-Leistungsfähigkeit
und der Downlink-Leistungsfähigkeit
zu reduzieren. Die verbesserte Qualität in der Downlink-Richtung
ist besonders wichtig bei Anwendungen, in denen Daten unter Verwendung
hoher Bitraten gesendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
außerdem,
Leistungssteuerung für
jeden Antennenstrahl spezifisch durchzuführen.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Im
Folgenden wird die Erfindung in größerem Detail mittels der bevorzugten
Ausführungsbeispiele unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen
-
1 ein
Beispiel eines Telekommunikationssystems veranschaulicht,
-
2 eine
Sende-/Empfangseinrichtung zeigt,
-
3 zeigt,
wie gerichtete Antennenstrahlen zu verwenden sind,
-
4 zeigt,
wie Winkelspreizung und ein Ankunftswinkel aus der Uplink-Richtung
zu messen ist,
-
5 ein
Flussdiagramm ist, dass die bei der Übertragung durchzuführenden
Messungen zeigt,
-
6 gerichtete
Antennenstrahlen zeigt, und
-
7 die
Verteilung des Ankunftswinkels zeigt.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung kann in unterschiedlichen drahtlosen Kommunikationsverfahren verwendet
werden, wie z. B. zellenförmigen
Funksystemen. Das zu verwendende Mehrfachzugriffsverfahren ist nicht
relevant. Z. B. sind das CDMA (Code-geteilter Mehrfachzugriff bzw.
Code Division Multiple Access, das WCDMA (Breitbandiger Code-geteilter Mehrfachzugriff
bzw. Wideband Code Division Multiple Access) und das TDMA (Zeit-geteilter
Mehrfachzugriff bzw. Time Division Multiple Access) oder die Hybriden
davon alle möglich.
Es ist für
den Fachmann offensichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren
auch auf Systeme angewendet werden kann, die unterschiedliche Modulationsverfahren oder
Luftschnittstellenstandards verwenden. 1 veranschaulicht
in einer vereinfachten Weise ein digitales Datenübertragungssystem, auf das
die erfindungsgemäße Lösung angewendet
werden kann. Betroffen ist der Teil eines zel lenförmigen Funksystems,
der umfasst eine Basisstation 104 mit einer bidirektionalen
Verbindung 108 und 110 mit Teilnehmerendgeräten 100 und 102,
die fest angeordnet, fahrzeugmontiert oder in der Hand tragbare
Endgeräte sein
können.
Die Basisstation umfasst z. B. Sende-/Empfangseinrichtungen. Die
Sende-/empfangseinrichtungen
der Basisstation kommunizieren mit einer Antenneneinheit, die es
ermöglicht,
eine bidirektionale Funkverbindung mit dem Teilnehmerendgerät umzusetzen.
Die Basisstation kommuniziert außerdem mit einer Basisstationssteuerung 106,
die die Endgeräteverbindungen
zu anderen Teilen des Netzwerks überträgt. Die
Basisstationssteuerung steuert mehrere Basisstationen, die mit ihr
in einer zentralisierten Weise kommunizieren. Die Basisstationssteuerung
umfasst ein Gruppenvermittlungsfeld, das verwendet wird, um Sprache
und Daten zu verbinden und Signalisierungsleitungen zu kombinieren.
Das Basisstationssystem, das aus der Basisstation und der Basisstationssteuerung
zusammengesetzt ist, umfasst außerdem
einen Transcoder. Der Transcoder ist im Allgemeinen so nahe wie
möglich
an einer Vermittlungszentrale für
mobile Dienste angeordnet, da Sprache dann im Modus des zellenförmigen Funknetzwerkes
zwischen dem Transcoder und der Basisstationssteuerung übertragen
werden kann, sodass Übertragungskapazität gespart
wird. Eine Steuereinheit, die in der Basisstationssteuerung angeordnet
ist, führt
Anrufsteuerung, Mobilitätsverwaltung, Sammlung
statistischer Daten und Signalisierung durch.
-
Das
zellenförmige
Funksystem kann außerdem
mit einem öffentlichen
leitungsvermittelten Telefonnetzwerk kommunizieren, wobei in diesem
Fall der Transcoder unterschiedliche digitale Sprachcodierungsmodi,
die zwischen einem öffentlichen
leitungsvermittelten Telefonnetzwerk und einem zellenförmigen Funknetzwerk
verwendet werden, konvertiert, um zueinander zu passen, z. B. vom
Format mit 64 kbit/s des Festnetzes in ein anderes Format (wie z.
B. 13 kbit/s) des zellenförmigen
Funknetzwerks und umgekehrt.
-
2 zeigt
in größerem Detail
den Aufbau einer Sende-/Empfangseinheit 218. Eine Antennengruppe,
die gerichtete Antennenstrahlen verwendet, umfasst mehrere getrennte
Elemente 200A, 200B z. B. acht unterschiedliche
Elemente, mittels derer der Antennenstrahl beim Empfang gerichtet
wird. Es können
M Antennenelemente sein und M ist dabei eine ganzzahlige Zahl (Integer)
größer als eins.
Die gleichen Antennenelemente können
beim Senden und beim Empfangen verwendet werden, oder wie 2 zeigt,
ist das Senden mit bestimmten Antennenelementen 200C, 200D vorgesehen.
Die Antennenelemente sind z. B. linear bzw. in einer Reihe oder
planar bzw. in einer Ebene angeordnet.
-
Linear
können
die Elemente angeordnet werden z. B. für ein ULA (gleichförmiges lineares Feld
bzw. Uniform Linear Array), in dem die Elemente in einer Linie gleich
beabstandet angeordnet sind. Ein CA (zirkuläres Feld bzw. Circular Array)
kann z. B. planar gebildet werden, wobei die Elemente auf derselben
Ebene z. B. horizontal auf einem Kreisumfang angeordnet sind. Ein
bestimmter Teil des Kreisumfangs wird dann abgedeckt, z. B. 120° oder sogar die
gesamten 360°.
Dieser einstufige Antennenaufbau kann im Prinzip verwendet werden,
um zwei- oder dreidimensionale
Aufbauten zu konstruieren. Ein zweidimensionaler Aufbau wird z.
B. durch Anordnen der ULA-Aufbauten in parallel gebildet, wobei in
diesem Fall die Elemente eine Matrix bilden.
-
Ein
Mehrwegausbreitungssignal wird durch die Antennenelemente empfangen.
Jedes Antennenelement umfasst spezifische Empfänger 201A, 201B,
die Hochfrequenzteile 230 sind.
-
Der
Empfänger 201 umfasst
einen Filter, der die Frequenzen außerhalb des gewünschten
Frequenzbandes blockiert. Danach wird das Signal in eine Zwischenfrequenz
oder direkt in das Basisband umgesetzt, wobei in diesem Modus das
Signal in einem Analog/Digital-Wandler 202A, 202B abgetastet und
quantisiert wird.
-
Die
Mehrwegausbreitungssignale, die im komplexen Modus gezeigt sind,
werden dann einem digitalen Signalverarbeitungsprozessor einschließlich Software 232 zugeführt. Das
Antennenmuster des Empfangssignals wird unter Verwendung der digitalen
Phaseneinstellung (Phasing) des Signals gerichtet, wobei in diesem
Fall die Antennenelemente nicht mechanisch gerichtet werden müssen. Dann wird
die Richtung des Teilnehmerendgeräts 100, 102 als
ein komplexer Vektor angezeigt, der aus einer Elementareinheit gebildet
wird, die im Allgemeinen als eine komplexe Zahl, die jedem Antennenelement entspricht,
angezeigt wird. Je des individuelle Signal wird mit der Elementareinheit
des Antennenelements in Gewichtungsmitteln 234 multipliziert.
Danach können
die Signale in Kombinationsmitteln 236 kombiniert werden.
-
Signalphaseneinstellung
(Phasing) kann auch für
ein Hochfrequenzsignal oder für
ein möglicherweise
zu verwendendes Zwischenfrequenzsignal durchgeführt werden. Somit sind die
Gewichtungsmitteln 234 bei den Hochfrequenzteilen 230 oder
zwischen den Hochfrequenzteilen und den Analog/Digital-Wandlern 202A, 202B angeordnet.
-
Ein
Verzerrer 204 kompensiert Störungen, die z. B. durch Mehrwegausbreitung
verursacht wurden. Aus dem verzerrten Signal entnimmt ein Demodulator 206 einen
Bitstrom, der an einen Demultiplexer 208 übertragen
wird. Der Demultiplexer 208 trennt den Bitstrom aus verschiedenen
Zeitschlitzen auf bestimmte logische Kanäle auf. Ein Kanal-Codec 216 decodiert
den Bitstrom der unterschiedlichen logischen Kanäle oder entscheidet, ob der
Bitstrom Signalisierungsinformationen darstellt, die zu einer Steuereinheit 214 zu übertragen
sind, oder ob der Bitstrom Sprache enthält, die an einen Sprach-Codec der
Basisstationssteuerung 106 zu übertragen ist. Der Kanal-Codec 216 führt außerdem Fehlerkorrektur
durch. Die Steuereinheit 214 führt interne Steueraufgaben
durch Steuern der unterschiedlichen Einheiten aus.
-
Bei
der Übertragung
fügt ein
Burst-Former (bzw. Bündelformer) 228 eine
bekannte Sequenz und einen Nachlauf an die vom Kanal-Codec 216 empfangenen
Daten an. Ein Multiplexer 226 ordnet jedem Burst einen
bestimmten Zeitschlitz zu. Ein Modulator 224 moduliert
die digitalen Signale auf einen Hochfrequenzträger. Das Signal wird in Gewichtungsmitteln 238 mit
einer Elementareinheit entsprechend jedem Antennenelement multipliziert.
Der Antennenstrahl kann so beim digitalen Phaseneinstellen in die Richtung
des komplexen Vektors, der durch die Elementareinheiten gebildet
wird, gerichtet werden.
-
Das
Signal wird aus dem digitalen in den analogen Modus unter Verwendung
eines Digital/Analog-Wandlers 222A, 222B umgesetzt.
Jede Signalkomponente wird an einen Sender 220A, 2206 entsprechend
jedem Antennenelement übertragen.
-
Der
Sender umfasst einen Filter, der die Bandbreite begrenzt. Zusätzlich steuert
der Sender die Ausgangsleistung einer Sendung bzw. Übertragung.
Ein Synthesizer 212 richtet die benötigten Frequenzen für die verschiedenen
Einheiten ein. Der Synthesizer umfasst einen Takt, der lokal oder
zentral von irgendwo anders her gesteuert sein kann, z. B. von der
Basisstationssteuerung 106. Der Synthesizer erzeugt die
benötigten
Frequenzen mittels beispielsweise einem spannungsgesteuerten Oszillator.
-
3 beschreibt
die Verwendung gerichteter Antennenstrahlen. Zur Klarstellung zeigt
die Figur nur einen gerichteten Antennenstrahl 300. In
einem FDD-Festabstand-(Frequenz-geteilten
Duplex bzw. Frequency Division Duplex)-System werden verschiedene Frequenzen
in den Uplink- und Downlink-Richtungen
verwendet. Es ist aufgrund von Schwund (Fading) unzuverlässig, die
Richtungen der optimalen Downlink-Burst-spezifischen Strahlen zu bestimmen.
Jedoch muss das Basisstationssystem 104 wissen, in welcher
Richtung das Teilnehmerendgerät 102 angeordnet
ist. Diese Information wird gebildet, z. B. im GSM-System (globales
System für mobile
Kommunikation bzw. Global System for Mobile Communication), indem
die bekannte Trainingssequenz genutzt wird, die im Empfangssignal
aus der Uplink-Richtung enthalten ist. In CDMA-Systemen kann entsprechend
ein Pilotsignal, das aus der Uplink-Richtung empfangen wurden, verwendet
werden, um die Ankunftsrichtungen sowie den Ort des Empfängers abzuleiten.
Soweit es die Antennengruppe 302 betrifft, wird die Richtung
z. B. als ein Winkel in Bezug auf die geografische West/Ost-Achse
angegeben.
-
Was
auch verwendet werden kann, sind Blindschätzverfahren, die nicht davon
ausgehen, dass das Empfangssignal bekannte Teile enthält. Diese
Verfahren berechnen die Richtung, aus der das stärkste Signal empfangen wird. 4 zeigt
ein Schätzverfahren
für die
Ankunftsrichtung, DoA (Direction of Arrival). Bei diesem Verfahren
erstellt die Schätzung
ein Winkelleistungsspektrum P(θ)
des Empfangssignals als Funktion 400 des Winkels θ. Winkelspreizung
ist die Gruppe von Winkeln θ, über die
die Leistung P (θ)
einer Impulsantwort einen gewählten Schwellwert 402 überschreitet.
In 4 ist die Winkelspreizung durch den Pfeil 404 angezeigt. Im
Allgemeinen ist es bevorzugt, einen Ankunftswinkel θDoA als den Übertragungswinkel auszuwählen, aus
dem die stärkste
Signalleistung 406 empfangen wurde. Bei diesem Verfahren
kann die Fourier-Umsetztung zum Schätzen der Ankunftswinkel verwendet
werden. Das Empfangssignal wird mit möglichen verschiedenen Ankunftswinkeln
korreliert, um das Winkelleistungsspektrum zu schätzen. Das
Winkelleistungsspektrum zeigt die Winkel an, die Korrelationsspitzen
besitzen, d. h. die Richtungen, aus denen ein starkes Signal empfangen
wurde. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nicht von
dem verwendeten Verfahren zur Bestimmung der Ankunftsrichtungen
des Empfangssignals abhängig.
-
5 ist
ein Flussdiagramm, das ein Beispiel der beim Senden angewendeten
Messungen zeigt. Gemäß der Darstellung,
wird der Ort des Empfangssignals, mit dem begonnen wird, in Block 500 typischerweise
durch Schätzen
zuerst des Winkelleistungsspektrums geschätzt. In Block 502 werden die
Ankunftswinkel oder die Winkelspreizung des Empfangssignals unter
Verwendung des Winkelleistungsspektrums berechnet. Die Ankunftsrichtungen werden
dann für
das Empfangssignal bestimmt. In Block 504 wird einer oder
mehrere Sendewinkel gewählt,
z. B. um so ein oder mehrere der Winkel unter den Ankunftswinkeln
des Empfangssignals auszuwählen,
aus dem die höchste
Signalleistung empfangen wurde. Eine Verzögerungsspreizung beeinflusst auch
die Bestimmung der Sendewinkel. Was die Verzögerungsspreizung verursacht,
ist, dass die Verzögerungen
der auf verschiedenen Wegen ausgebreiteten Signale voneinander abweichen.
Dann in Block 506, werden zwei benachbarte, gegenseitig
orthogonale Diversity-Antennenstrahlen mittels eines bekannten digitalen
Strahlenformungsverfahrens geformt und die Antennenstrahlen werden
gerichtet, sodass sie derart benachbart sind, dass der Ankunftswinkel
des Empfangssignals innerhalb des Bereichs zwischen den Antennenverstärkungsmaxima
der Antennenstrahlen liegt und die maximale Verstärkung von
beiden der zwei Antennenstrahlen nicht direkt gerade in Richtung
des Empfangswinkels liegt. Wenn Antennenstrahlen gebildet werden,
werden typischerweise die Übertragungsleistung,
die Strahlrichtung und der Strahlmodus oder im Allgemeinen die Strahlbreite
bestimmt. Wenn die Verteilung der Ankunftswinkel in Beziehung auf
die DoA symmetrisch ist, wird bevor zugt dieselbe Sendeleistung für beide Antennenstrahlen
gewählt. 7 zeigt
eine Situation, in der eine Ankunftswinkelverteilung 702 in
Bezug auf eine Ankunftsrichtung 700, θDoA,
asymmetrisch ist. Es wird dann bevorzugt, so weit wie möglich die Sendeleistung
in eine Richtung auszurichten, aus der ein starkes Signal empfangen
wurde. Die Ankunftsrichtungsverteilung bestimmt außerdem die
Strahlenbreite: Wenn die Verteilung breit ist, wird im Allgemeinen
ein breiter Antennenstrahl bevorzugt. Im Allgemeinen wird bevorzugt,
ein Antennenstrahlpaar separat für
jeden ausgewählten
Sendewinkel zu formen bzw. zu bilden. Das Signal kann gesendet werden, unter
Verwendung verschiedener Sendewinkel und somit eines Antennenstrahlpaars.
Die Antennenstrahlen werden durch Wählen einer Reihe von komplexen
Multiplikatoren gerichtet, die den gewünschten Sendewinkel implementieren,
wobei die Reihe einen bestimmten Multiplikator für jedes Antennenelement in
der Antennengruppe enthält.
Die eventuelle Bewegung des Empfängers
wird durch Richten der Antennenstrahlen überwacht. In Block 508 wird
ein Signal unter Verwendung der geformten und gerichteten Antennenstrahlen
gesendet. Rückkopplung 510 zeigt,
wie der Prozess verläuft,
und ermöglicht, dass
die Antennenstrahlen verwendet werden, um den Empfänger in
Bewegung zu überwachen.
-
6 zeigt
die erfindungsgemäßen Antennenstrahlen.
Die Figuren zeigen vier Antennenstrahlen 602, 604, 606 und 608.
Es ist für
den Fachmann offensichtlich, dass die Anzahl der Strahlen größer oder
kleiner als die beschriebenen vier sein kann. Linie 600 beschreibt
z. B. das Winkelspektrum, das basierend auf dem Empfangssignal bestimmt
wurde. Die Figur zeigt eine Situation, in der die Sendeleistungen
in allen Antennenstrahlen identisch sind, da das Winkelspektrum
in Bezug auf die Ankunftsrichtung symmetrisch ist. Wenn die Leistung
des Empfangssignals innerhalb des Bereichs des zweiten Sendeantennenstrahls
größer ist,
wird die Sendeleistung dieses Antennenstrahls entsprechend auf einen höheren Pegel
eingestellt. Die Sendeantennenstrahlen können außerdem modifiziert werden z.
B. durch Verändern
der Strahlenbreite unter Verwendung eines bekannten Verfahrens.
Die Antennenstrahlen werden unter Verwendung eines bekannten Strahlformungsverfahrens,
wie z. B. dem digitalen Strahlenformungsverfahren (bzw. Digital
Beam Forming, DBF), erzeugt. In der beschriebenen Situation werden
die Antennenstrahlen 604 und 606 ausgerichtet, um
derart benach bart zu sein, dass ein Ankunftswinkel 614,
der in einem Winkelspektrum 600 des Empfangssignals berechnet
wurde, innerhalb des Bereichs zwischen den Antennenverstärkungsmaxima 610 und 612 der
Antennenstrahlen eingestellt wird.
-
Es
wurde vorher angenommen, dass es immer bevorzugter ist, einen Antennenstrahl
so gerade wie möglich
in Richtung eines Empfängers
zu richten, da so eine maximale Antennenverstärkung erreicht wird. Jedoch
haben die durch die Erfinder ausgeführten Simulationen gezeigt,
dass eine höhere
Gesamtantennenverstärkung
durch Anwenden des hier beschriebenen Verfahrens erreicht wird.
Antennenverstärkung
wird aus zwei unterschiedlichen Gründen erreicht: Ein Signal wird
unter Verwendung zweier orthogonaler Strahlen gesendet, dessen Fading-Eigenschaften
unabhängig
voneinander sind, und es erscheint unwahrscheinlich, dass die Signale
beider Strahlen schwinden und die Antennenverstärkung nimmt zu, da die Antennenverstärkung die
Vektorsumme der Antennenverstärkung
in beiden Antennen ist. So wird im Vergleich mit einer Lösung des Standes
der Technik die verlorene Antennenverstärkung zurückerhalten und zusätzliche
Verstärkung aufgrund
der unkorrelierten Strahlen erreicht.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann insbesondere, wenn die Winkelspreizung im Vergleich zu der
Antennenstrahlbreite niedrig ist, oder typischerweise auf Makro-Zellen-Lösungen angewendet werden.
Das oben erläuterte
erfindungsgemäße Verfahren
kann auch in Kombination mit anderen unterschiedlichen Übertragungsverfahren
verwendet werden, z. B. derart, dass die Anzahl, die Richtung, die Leistung
und die Breite der Antennenstrahlen so bevorzugt wie möglich ausgewählt werden,
wobei der Ort des Empfängers
und/oder die Eigenschaften des Funkkanals berücksichtigt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren
ist dafür
geeignet, zusammen mit einem Raum-Zeit-Übertragungs-Diversity (bzw. Space-Time
Transmit Diversity, STTD)-Verfahren oder mit irgendeiner anderen
Diversity-Lösung
verwendet zu werden. Beim Raum-Zeit-Übertragungs-Diversity STTD
wird ein Signal kontinuierlich unter Verwendung von wenigstens zwei
unterschiedlichen Antennen an ein Teilnehmerendgerät gesendet.
Das Signal, das durch verschiedene Antennen zu senden ist, ist verscheiden.
Zwei Wege existieren, um den Unterschied auszuführen: Die Raum-Zeit-Trellis-Codes
und Raum-Zeit-Block-Codes.
Die Codes werden unter Verwendung einer Trellis-Formel ge bildet,
in der jeder mögliche
Raum und die Zweige, die davon ausgehen und zu anderen Räumen führen, durch
zwei Symbole veranschaulicht werden. Wenn die Anfangsposition des
Trellis bekannt ist, können
die zu codierenden Bits in einer Trellis-Formel mit Symbolen angezeigt
werden, die die auszuführende Übertragung
zwischen unterschiedlichen Pegeln anzeigen. Die erhaltenen Symbole
werden dann zur Übertragung
durch unterschiedliche Antennen aufgeteilt.
-
Die
in den Raum-Zeit-Block-Codes zu codierenden Bits werden z. B. in
Zwei-Bit-Sequenzen
unterteilt und die zu sendenden Symbole werden davon derart gebildet,
dass ein durch eine erste Antenne zu sendendes Symbol aus einem
ersten Bit und einer komplexen Konjugierten eines zweiten Bits gebildet wird
und ein durch eine zweite Antenne zu sendendes Symbol aus einem
zweiten Bit und einer komplexen Konjugierten des ersten Bits gebildet
wird.
-
Es
ist für
Fachleute offensichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren sowohl zur Übertragung
in Uplink- als auch Downlink-Richtungen verwendet werden kann und
das Verfahren außerdem verwendet
werden kann zum Verbessern der Störungstoleranz eines festen
Funknetzwerks. Das Verfahren kann bevorzugt auf Umgebungen mit Mehrwegausbreitung
angewendet werden, bei denen die DoA-Schätzverfahren
häufig
viele Winkel bereitstellen, aus denen das Signal empfangen wurde
und auf die die Übertragung
auszurichten ist.
-
Obgleich
die Erfindung oben mit Bezug auf das Beispiel der begleitenden Zeichnungen
beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht
darauf beschränkt
ist, sondern auf verschiedenste Weisen innerhalb des Bereichs der
beigefügten
Ansprüche
modifiziert werden kann.