DE69636990T2

DE69636990T2 - Kanalschätzungsschaltung und Verfahren zum Schätzen eines optimalen Kanals aus einer Vielzahl von Kanälen

Info

Publication number: DE69636990T2
Application number: DE69636990T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Chiyoda-ku Sogabe; Masanori Chiyoda-ku AKIYOSHI
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2016-11-23
Also published as: US6349119B1; WO1998023043A1; AU706075B2; EP0878921A4; EP0878921A1; JP3135586B2; DE69636990D1; AU7638896A; EP0878921B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kanalschätzschaltung zum Schätzen der Bedingungen eines Kanals durch die Verwendung eines modellierten Kanals vor der Kommunikation und auf ein Modem mit einer derartigen Kanalschätzschaltung zur Verwendung in einem mobilen Kommunikationssystem oder mobilen Satellitenkommunikationssystem.
STAND DER TECHNIK
Als ein System zum Schätzen der Bedingungen von Kanälen wurde ein System vorgeschlagen, das eine Sechsstrahlantenne für jeweils Senden und Empfangen verwendet und die beste Route aus insgesamt 36 Kanälen auswählt.
Ein Beispiel für derartige Kanalschätzsysteme ist in den 1 und 2 illustriert, die vereinfachte Versionen der Figuren sind, die in einem Artikel mit dem Titel „A Technical Trend of High-Speed Wireless Lans" (Tsutsumi et al.), 6th Karuizawa Workshop on Circuit and System (1993) dargestellt sind. In 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 ein Funkendgerät, das als ein Benutzermodul (nachfolgend als UM bezeichnet) bezeichnet wird, das auf einem Tisch oder dergleichen befestigt ist, zwei ein Funkendgerät, das als ein Steuermodul (nachfolgend als CM bezeichnet) bezeichnet ist und beispielsweise an einer Decke eines Raums befestigt ist und mit mehreren Benutzermodulen UM1 durch Funk verbunden ist, und 3 stellt schematisch Wände eines Raums dar. Ausgezogene Linien in 1 stellen mögliche Kanäle zwischen CM2 und UM1 dar. Die Begriffe „gut", „besser" und „schlecht" in in 2 gezeigten Zellen bedeuten, dass die mit den Zellen assoziierten Kanäle „gute", „gewöhnliche" bzw. „schlechte" Kommunikationsbedingungen haben. Leere Zellen bedeuten, dass die entsprechenden Kanäle für die gegenwärtige Kommunikation nicht verfügbar sind.
Wie in 1 gezeigt ist, haben CM2 und UM1 jeweils eine Sechsstrahlantenne, so dass insgesamt 36 Kanäle zwischen CM2 und UM1 verfügbar sind. CM2 und UM1 kennen immer die individuellen Übertragungseigenschaften der 36 Kanäle in einer solchen Tabellenform wie in 2 dargestellt ist, und sie können den besten zum Gebrauch auswählen, wenn die Kommunikation tatsächlich durchgeführt wird.
Die Arbeitsweise wird nachfolgend beschrieben.
Es wird angenommen, dass CM2 und UM1 in einem Raum angeordnet sind, der von den Wänden 3 umgeben ist, und dass die Kanäle zwischen UM1 und CM2 zu einem gegebenen Zeitpunkt solche Übertragungseigenschaften wie in 1 gezeigt haben. Zu dieser Zeit sind nur vier Kanäle dargestellt, wie durch die ausgezogenen Linien in 1 angezeigt ist. Wenn nach dem besten Kanal von den vier Kanälen gesucht wird, gibt es einen Weg von der fünften Antenne von CM2 zu der sechsten Antenne von UM1. Somit wird der Kanal von der fünften Antenne von CM2 zu der sechsten Antenne von UM1 ausgewählt, wenn die Kommunikation tatsächlich gestartet wird.
Da die herkömmlichen Kanalschätzsysteme einen Konfiguration wie vorstehend beschrieben haben, verwenden sie empfangene Signale, um die Eigenschaften des Kanals zu schätzen und den Kanal für den gegenwärtigen Datenblock zu bestimmen durch Verwendung eines Signals des unmittelbar vorhergehenden Datenblocks, wodurch dies zu dem Problem führt, dass das System schnellen Änderungen der Übertragungseigenschaften nicht folgen kann. Zusätzlich benötigt ein derartiges herkömmliches System eine kontinuierliche Überwachung der Übertragungseigenschaften des Kanals und des Sendens und Empfangens, das zwischen CM2 und UM1 durchgeführt wird, und es besteht auch das Problem, dass der Wirkungsgrad in Linien verringert ist.
Weiterhin nehmen die herkömmlichen Kanalschätzsysteme normalerweise eine Kommunikation zwischen festen Stationen an, und ein System, das häufige Kanalumschaltung durch ein Funkendgerät wie UM1 während der Kommunikation durchführt, wobei das Funkendgerät bewegt wird, wird nicht berücksichtigt.
Die US-A-5 515 378 offenbart beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei dem die Orte und andere Signalparameter verwendet werden, um die Positionen und Geschwindigkeiten von Benutzern zu behalten.
Auch werden hier Messungen von einer Gruppe von Empfangsantennen in der Basisstation verwendet, um verschiedene Ankunftsrichtungen, die mit verschiedenen Pfaden von derselben Quelle assoziiert sind, zu erfassen.
Die vorgenannten Probleme werden durch die Kanalschätzschaltung nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 2 gelöst. Ihre Aufgabe besteht darin, eine Kanalschätzschaltung vorzusehen, die in der Lage ist, die Bedingungen von Kanälen zwischen einem Sender und einem Empfänger mit höherer Genauigkeit zu schätzen durch Erhalten von Modellen des Kanals in geometrischer Form, dann Erkennen der Position der Sendeantenne durch Verwendung von geometrischen Informationen auf der Grundlage der Modelle, und Schätzen des Pfades zwischen dem Sender und dem Empfänger.
Es ist eine andere Aufgabe, eine Kanalschätzschaltung vorzusehen, die den Übertragungswirkungsgrad verbessert durch geometrische Schätzung des Pfads zwischen dem Sender und dem Empfänger.
Es ist eine weitere Aufgabe, ein Modem vorzusehen, das eine Kommunikation mit hoher Qualität ermöglicht durch Folgen des Pfades zwischen dem Sender und dem Empfänger durch die Verwendung von geometrisch modellierten Kanälen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe, ein Modem vorzusehen, das eine schnelle Kanalumschaltung durch ein Endgerät, während es sich während der Kommunikation bewegt, ermöglicht.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine Kanalschätzschaltung gemäß der im Anspruch 1 definierten Erfindung ist eine solche, die zuerst geometrische Umgebungsbedingungen durch eine Eingabevorrichtung für geometrische Informationen aufnimmt, dann die eingegebenen geometrischen Informationen nach Positionsinformationen über die Antenne einer entfernten Station durch eine Erkennungsvorrichtung für geometrische Informationen durchsucht und geometrisch Modelle von Kanälen zwischen Funkendgeräten der lokalen Station und der entfernten Station durch eine Modellierungsvorrichtung formuliert durch Verwendung der gefundenen Positionsinformationen über die Antenne und der eingegebenen geometrischen Informationen.
Die Kanalschätzschaltung ist ausgebildet zum Begrenzen der Bereichs, über den nach der Position der Antenne der entfernten Station zu suchen ist, durch die Verwendung von Informationen von einer Erkennungsvorrichtung für geometrische Hilfsinformationen, wenn die Antennenposition und umgebende Gebäude, die die Kanäle zwischen den Funkendgeräten der lokalen und der entfernten Station beeinträchtigen, zu der Zeit der geometrischen Formulierung von Modellen der Kanäle bekannt sind.
Daher ist es möglich, nach der Antenne der entfernten Station mit höherer Genauigkeit anhand ihrer geometrisch geschätzten Position zu suchen und Kanalbedingungen mit höherer Genauigkeit zu schätzen durch Verwendung der anhand der eingegebenen geometrischen Informationen formulierten Kanalmodelle, wodurch die Notwendigkeit zum Überwachen des Übertragungsvermögens jedes Kanals zu jeder Zeit entfällt und daher ein erhöhter Leitungswirkungsgrad erhalten wird. Es ist weiterhin möglich, eine Wirkung der Beschleunigung der Suche nach der Antenne der entfernten Station durch die Verwendung der durch die Erkennungsvorrichtung für geometrische Hilfsinformationen erhaltenen Informationen zu erzeugen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm zum Erläutern eines herkömmlichen Kanalschätzsystems.
2 ist ein Diagramm, das in Tabellenform Übertragungseigenschaften von jeweiligen Kanälen durch die herkömmliche Kanalschätzung zeigt.
3 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration einer Kanalschätzschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine schematische Darstellung eines Systems, das die Kanalschätzschaltung nach dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung verwendet.
5 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise der Kanalschätzschaltung nach dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für geometrische Informationen zeigt, die von einer Eingabevorrichtung für geometrische Informationen bei dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden.
7 ist ein Blockschaltbild, das ein Demodulationsteil eines Modems nach dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine schematische Darstellung eines Systems, das ein Demodulationsteil bei dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung verwendet.
9 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des Demodulationsteils bei dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration eines Demodulationsteils eines Modems gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine schematische Darstellung eines Systems, das das Demodulationsteil nach dem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung verwendet.
12 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des Demodulationsteils nach dem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist eine schematische Darstellung von Kanälen bei dem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung für den Fall, dass ein Hindernis zwischen Sende- und Emp fangsantennen existiert.
14 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration eines Demodulationsteils eines Modems gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist eine schematische Darstellung eines Systems, das das Demodulationsteil nach Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung verwendet.
16 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des Demodulationsteils nach Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist ein Zeitdiagramm, das zeitliche Beziehungen zwischen empfangenen Signalen und geschätzten direkten und reflektierten Wellenkomponenten bei dem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration eines Demodulationsteils eines Modems gemäß dem Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung zeigt.
19 ist ein Diagramm zum Erläutern der Arbeitsweise eines Systems, das das Demodulationsteil nach dem Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung verwendet.
20 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des Demodulationsteils nach dem Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung zeigt.
21 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Frequenzabweichung aufgrund einer Dopplerverschiebung bei dem Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung.
22 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration eines Demodulationsteils eines Modems nach dem Ausführungsbeispiel 8 nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
23 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des Demodulationsteils nach dem Ausführungsbeispiel 8 der vorliegenden Erfindung zeigt.
24 ist eine schematische Darstellung eines Kanalschätzsystems nach dem Ausführungsbeispiel 8 nach der vorliegenden Erfindung.
25 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration eines Entzerrerschalters eines Modems gemäß dem Ausführungsbeispiel 10 der vorliegenden Erfindung zeigt.
26 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des Entzerrerschalters nach dem Ausführungsbeispiel 10 nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
27 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration eines Übertragungsraten-Bestimmungsteils eines Modems gemäß dem Ausführungsbeispiel 11 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
28 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des Übertragungsraten-Bestimmungsteils nach dem Ausführungsbeispiel 11 der vorliegenden Erfindung zeigt.
29 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration eines Übertragungsteils eines Modems gemäß dem Ausführungsbeispiel 12 der vorliegenden Erfindung zeigt.
30 ist eine schematische Darstellung eines Systems, das das Übertragungsteil gemäß dem Ausführungsbeispiel 12 der vorliegenden Erfindung zeigt.
31 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des Übertragungsteils bei dem Ausführungsbeispiel 12 der vorliegenden Erfindung zeigt.
32 ist ein Zeitdiagramm, das zeitliche Beziehungen zwischen geschätzten, direkten und reflektierten Wellenkomponenten bei dem Ausführungsbeispiel 12 der vorliegenden Erfindung zeigt.
33 ist ein Diagramm zum Erläutern der Arbeitsweise einer Sendeantenne bei dem Ausführungsbeispiel 12 der vorliegenden Erfindung.
34 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration eines Modulationsteils eines Modems gemäß dem Ausführungsbeispiel 13 der vorliegenden Erfindung zeigt.
35 ist eine schematische Darstellung eines Systems, das das Modulationsteil nach dem Ausführungsbeispiel 13 der vorliegenden Erfindung verwendet.
36 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des Modulationsteils nach dem Ausführungsbeispiel 13 der vorliegenden Erfindung zeigt.
37 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration einer Kanalschätzschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel 14 der vorliegenden Erfindung zeigt.
38 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise der Kanalschätzschaltung bei dem Ausführungsbeispiel 14 der vorliegenden Erfindung zeigt.
39 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Ausgangssignal der Erkennungsvorrichtung für geometrische Hilfsinformationen bei dem Ausführungsbeispiel 14 der vorliegenden Erfindung zeigt.
40 ist ein Diagramm zum Erläutern der Arbeitsweise bei der Erkennung geometrischer Informationen nach dem Ausführungsbeispiel 14 der vorliegenden Erfindung.
41 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration eines Modulationsteils eines Modems gemäß dem Ausführungsbeispiel 15 der vorliegenden Erfindung zeigt.
42 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des Modulationsteils nach dem Ausführungsbeispiel 15 der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nun im Einzelnen im Wege eines Beispiels in der besten Art zur Ausführung der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1
3 zeigt in Blockform eine Kanalschätzschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. In der Figur zeigt die Bezugszahl 11 eine Eingabevorrichtung für geometrische Informationen zum geometrischen Eingeben von Umgebungsbedingungen wie eine Kamera an; die Bezugszahl 12 zeigt eine Erkennungsvorrichtung für geometrische Informationen an, die die geometrischen Informationen von der Eingabevorrichtung 11 für geometrische Informationen nach einer Sendeantenne einer entfernten Station absucht und die Sendeantenne anzeigende Positionsinformationen ausgibt. Die Bezugszahl 13 bezeichnet eine Modellformulierungsvorrichtung zum Erzeugen eines Kanalmodells anhand der von der Eingabevorrichtung 11 für geometrische Informationen eingegebenen geometrischen Informationen und der von der Erkennungsvorrichtung 12 für geometrische Informationen gelieferten Positionsinformationen. Die Bezugszahl 41 bezeichnet eine Kanalschätzschaltung, die durch die Eingabevorrichtung 11 für geometrische Informationen, die Erkennungsvorrichtung 12 für geometrische Informationen und die Modellformulierungsvorrichtung 13 gebildet ist. Es ist festzustellen, dass 3 keine Erkennungsvorrichtung für geometrische Hilfsinformationen zeigt, die im Anspruch 1 definiert ist.
Zusätzlich zeigt 4 schematisch ein Kanalschätzsystem, das die Kanalschätzschaltung 41 verwendet. In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 100 ein entlang einer Straße in einer Stadt fahrendes Fahrzeug, und 110 bezeichnet eine Antenne eines Funkendgeräts einer lokalen Station, die in dem Fahrzeug 100 installiert ist, aber in der Figur nicht erscheint (nachfolgend als fahrzeugmontierte Antenne bezeichnet). Die Bezugszahl 120 bezeichnet eine an dem Fahrzeug 100 befestigte Kamera als die Eingabevorrichtung 11 für geometrische Informationen, um Bilder der Stadt aufzunehmen, durch die das Fahrzeug fährt, und zum geometrischen Eingeben von Informationen über Bedingungen der Stadt; und 130 bezeichnet den Bilderfassungsbereich der fahrzeugmontierten Kamera 120. Die Bezugszahlen 141 und 142 bezeichnen Basisstationen, die als Funkendgeräte von entfernten Stationen an Straßenmasten in der Stadt befestigt sind; und 151 und 152 bezeichnen an Masten befestigte Antennen der Basisstation 141 oder 142, die von der Erkennungsvorrichtung 12 für geometrische Informationen als Sendeantennen gesucht werden.
Die Arbeitsweise wird nachfolgend beschrieben.
Es wird nun ein Fall betrachtet, in welchem das mit dem Funkendgerät ausgerüstete Fahrzeug 100 entlang der Stadtstraße in einer durch den Pfeil in 4 angezeigten Richtung fährt und in welchem die Bedin gung des Kanals zwischen der fahrzeugmontierten Antenne 10 und der am Mast befestigten Antenne 151 vor dem Beginn der Kommunikation mit der Basisstation 141 durch die Verwendung des in dem Fahrzeug 100 installierten Funkendgeräts geschätzt wird. 5 ist ein Flussdiagramm für die Arbeitsweise, die die in 3 gezeigte Kanalschätzschaltung 41 zu dieser Zeit durchführt.
Die Operation beginnt mit dem Schritt ST1 in 5, in welchem die Kanalschätzschaltung geometrische Informationen über die geographische Ausbildung der Stadt vor dem fahrenden Fahrzeug 100 aufnimmt, die von der Eingabevorrichtung 11 für geometrische Informationen (der fahrzeugmontierten Kamera 120), die auf der Vorderseite des Fahrzeugs 100 befestigt ist, wie in 4 dargestellt ist, erhalten wurden. 6 zeigt ein Beispiel für die von der Eingabevorrichtung 11 für geometrische Informationen erhaltenen geometrischen Informationen. Wie dargestellt ist, wird ein Bild in einem Bilderfassungsbereich 130 der fahrzeugmontierten Kamera 120, der durch eine ovale Figur angezeigt ist, als die geometrischen Informationen aufgenommen.
Als nächstes sucht im Schritt ST2 die Erkennungsvorrichtung 12 für geometrische Informationen die in 6 dargestellten geometrischen Informationen von der Eingabevorrichtung 11 für geometrische Informationen nach der Sendeantenne (der am Mast befestigten Antenne 151) ab mittels einer Erkennung geometrischer Informationen wie einer Mustererkennung.
Die Erkennung der Sendeantenne folgt im Schritt ST3, in welchem ihre Positionsbeziehung zu der Empfangsantenne (der fahrzeugmontierten Antenne 110) geomet risch berechnet wird und Positionsinformationen über die Sendeantenne zu der Modellformulierungsvorrichtung 13 geliefert werden. Für eine dreidimensionale Berechnung der Positionsbeziehung der Empfangsantenne zu der Sendeantenne ist es möglich, beispielsweise einen selbstfokussierenden Mechanismus der fahrzeugmontierten Kamera 120 zu verwenden.
Als nächstes formuliert im Schritt ST4 die Modellformulierungsvorrichtung 13 ein 3D-Kanalmodell als ein Kanalmodell auf der Grundlage der von der Eingabevorrichtung 11 für geometrische Informationen aufgenommenen geometrischen Informationen. Die Übertragungsmodelle in der folgenden Beschreibung sind sämtlich 3D-Modelle. In diesem Fall erfordert die Schaffung des 3D-Modells durch die Modellformulierungsvorrichtung 13 Abstandsinformationen sowie die eingegebenen geometrischen Informationen, aber Abstandsinformationen hinsichtlich jedes Gebäudes oder bewegten Objekts können auch beispielsweise durch den selbstfokussierenden Mechanismus der fahrzeugmontierten Kamera 120 erhalten werden.
Dieses 3D-Kanalmodell von der Kanalschätzschaltung 41 wird verwendet, um den Kanal zwischen den Antennen des Senders und des Empfängers zu schätzen.
In diesem Fall sind Informationen, die von dem von der Kanalschätzschaltung 41 gelieferten 3D-Übertragungsmodell verfügbar sind, beispielsweise Positionsinformationen (wie Abstände, Höhen und Richtungen) über gewünschte Sendeantennen (die am Mast befestigten Antennen 151 und 152), mögliche Kommunikationspfade, die nahe stehende Gebäude berücksichtigen, Verzögerungszeiten und Phasen in jedem der Kommunikationspfade. Für eine Kommunikation zwischen mobilen Stationen in Fahrzeugen sind die Geschwindigkeiten und die Richtungen der Fahrzeuge ebenfalls zusätzlich zu den vorgenannten Informationen verfügbar.
Wie vorstehend beschrieben ist, ermöglicht bei dem Ausführungsbeispiel 1 die geometrische Schätzung der Position einer gewünschten Sendeantenne eine genaue Suche nach der Gegenstation und die Schaffung des Kanalmodells anhand der eingegebenen geometrischen Informationen ermöglicht eine genauere Schätzung der Kanalbedingungen, was das Erfordernis zur Überwachung des Übertragungsvermögens des Kanals beseitigt und daher die Wirkung der Erhöhung des Leitungswirkungsgrads erzielt.
In der vorstehenden Beschreibung ist es möglich, obgleich ein 3D-Kanalmodell gezeigt wurde, dass in Echtzeit gebildet wird, indem Dreh-, Vergrößerungs- und Verdichtungsoperationen an einem bereits erzeugten 3D-Kanalmodell durchgeführt werden, die Notwendigkeit der Erzeugung des 3D-Modells jedes Mal, wenn Informationen von der Eingabevorrichtung 11 für geometrische Informationen eingegeben werden, zu vermeiden, was die Verringerung der gesamten Rechenkomplexität ermöglicht. Hinsichtlich neu hinzugefügter Objektinformationen und Abstandsinformationen von der Eingabevorrichtung für geometrische Informationen werden diese jedoch bei jeder Eingabe von diesen zu dem bestehenden 3D-Kanalmodell hinzugefügt.
Während vorstehend die fahrzeugmontierte Kamera 120 als zu verwendende Eingabevorrichtung 11 für geometrische Informationen beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass die Kamera durch eine Infrarotkamera, eine Radarvorrichtung, eine Sonarvorrichtung oder dergleichen ersetzt werden kann, da die Eingabevorrichtung 11 für geometrische Informationen eine Informationssammelvorrichtung zum Erzeugen des 3D-Kanalmodells ist.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2
7 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration des Demodulationsteils eines Modems gemäß dem Ausführungsbeispiels 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Demodulationsteil wird gebildet unter Verwendung einer Kanalschätzschaltung mit derselben Konfiguration wie der vorstehend im Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen. In dieser Figur zeigt die Bezugszahl 41 die Kanalschätzschaltung an, und die Bezugszahl 14 zeigt eine Empfangsantenne an, die in der Lage ist, ihre Richtwirkung auf der Grundlage des von der Kanalschätzschaltung 41 gelieferten 3D-Kanalmodells zu ändern. Die Bezugszahl 15 zeigt einen Demodulator an, der von der Empfangsantenne 14 empfangene Signale demoduliert und das demodulierte Ergebnis als demodulierte Daten ausgibt. Die Bezugszahl 51 bezeichnet das von der Kanalschätzschaltung 41, der Empfangsantenne 14 und dem Demodulator 15 gebildete Demodulationsteil.
8 ist eine bildliche Darstellung des Kanalschätzsystems, das ein Modem mit dem vorgenannten Demodulationsteil 51 verwendet. In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 100 ein Fahrzeug, 110 eine fahrzeugmontierte Antenne, 120 eine fahrzeugmontierte Kamera, 130 den Bilderfassungsbereich der fahrzeugmontierten Kamera 120, 141 und 142 Basisstationen, und 151 und 152 an Masten befestigte Antennen, und diese Elemente entsprechen denjenigen, die durch dieselben Bezugszahlen in 4, die in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel 1 beschrieben wurde, angezeigt sind.
Die fahrzeugmontierte Antenne 110 dient als die vorgenannte Empfangsantenne 14, die ihre Richtwirkung in Abhängigkeit von den von der Kanalschätzschaltung 41 gelieferten Informationen ändert. Die Bezugszahl 160 zeigt eine direkte Welle von der am Mast befestigten Antenne 151 an, die ohne eine Reflektion an Gebäuden direkt von der fahrzeugmontierten Antenne 110 empfangen wird.
Die Arbeitsweise wird nachfolgend beschrieben.
Es wird nun eine Situation betrachtet, in der das mit dem Funkendgerät ausgestattete Fahrzeug 100 entlang einer Stadtstraße in der durch den in 8 gezeigten Pfeil angezeigten Richtung fährt und in der ein Signal von der Basisstation 141 von dem an dem Fahrzeug 100 befestigten Funkendgerät empfangen wird. 9 ist ein Flussdiagramm für die Arbeitsweise des in 7 gezeigten Demodulationsteils 51 zu dieser Zeit.
Im Schritt ST11 nimmt wie in dem Fall des Ausführungsbeispiels 1 die Kanalschätzschaltung 41 die geometrischen Informationen über die Szene vor dem Fahrzeug 100 durch die an dessen Vorderseite befestigte Kamera 120 auf, wie in 8 gezeigt ist, und sie erzeugt ein 3D-Modell des Kanals zwischen dem Sender und dem Empfänger. Als nächstes verwendet im Schritt ST12 die Kanalschätzschaltung 41 das 3D-Kanalmodell, um die Positionsinformationen der Sendeantenne (der am Mast befestigten Antenne 151) zu der Empfangsantenne 14 (d.h., der fahrzeugmontierten Antenne 110), die mit der hierzu nächsten Stufe verbunden ist, zu liefern, und die Empfangsantenne 14 ändert ihre Richtwirkung zu der Sendeantenne hin auf der Grundlage der von der Kanalschätzschaltung 41 empfangenen Positionsinformationen über die Sendeantenne.
Danach kann durch Wiederholen dieses Vorgangs die Empfangsantenne 14 in Echtzeit gesteuert werden, um ihre Richtwirkung jederzeit zu der Sendeantenne zu halten, um die direkte Welle 160 sicher zu empfangen.
Wie vorstehend beschrieben ist, ermöglicht bei dem Ausführungsbeispiel 2 die geometrische Schätzung der Position der entfernten Station den Empfang der direkten Welle 160 mit höherer Genauigkeit, und damit wird die Eliminierung der Mehrpfadkomponente ermöglicht, wodurch die Wirkung der Sicherstellung einer von höherer Qualität erzielt.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3
Während bei dem Ausführungsbeispiel 2 die Positionsinformationen über die Sendeantenne so beschrieben wurden, dass sie direkt von der Kanalschätzschaltung 41 zu der Empfangsantenne 14 geführt wurden, um deren Richtwirkung zu steuern, ist es auch möglich, die Richtwirkung der Empfangsantennen 14 auf der Grundlage des Ergebnisses einer Schätzung eines Pfads zwischen dem Sender und dem Empfänger, die durch Verwendung des von der Kanalschätzschaltung 41 verfügbaren Kanalmodells durchgeführt wurde, zu steuern.
10 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration eines Demodulationsteils eines Modems gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung darstellt, in welchem gleiche Bezugszahlen gleiche oder entsprechende Teile wie in 7 darstellen. Eine detaillierte Beschreibung der gleichen Teile wird aus Gründen der Kürze weggelassen. In der Figur zeigt die Bezugszahl 16 eine Pfadschätzvorrichtung an, die sich zwischen der Kanalschätzschaltung 41 und der Empfangsantenne 14 befindet, um einen Pfad zwischen dem Sender und dem Empfänger auf der Grundlage eines durch die Kanalschätzschaltung 41 gebildeten 3D-Kanalmodells zu schätzen und um ein Steuersignal zu der Empfangsantenne 14 zu liefern, um deren Richtwirkung zu steuern. Die Bezugszahl 52 bezeichnet das durch die Pfadschätzvorrichtung 16, die Kanalschätzschaltung 41, die Empfangsantenne 14 und den Demodulator 15 gebildete Demodulationsteil.
11 ist eine schematische Darstellung eines Kanalschätzsystems, das ein Modem mit dem Demodulationsteil 52 verwendet. Gleiche Bezugszahlen stellen gleiche oder entsprechende Teile in 8 dar, und daher wird eine detaillierte Beschreibung von diesen weggelassen. In der Figur bezeichnen die Bezugszahlen 171 und 172 Wellen, die von der am Mast befestigten Antenne 151, die als eine Sendeantenne dient, emittiert und an Gebäuden reflektiert werden, wonach sie die fahrzeugmontierte Antenne 110, die als eine Empfangsantenne dient, erreichen. Die Bezugszahl 180 bezeichnet eine elektrische Welle, die von der am Mast befestigten Antenne 152 der Basisstation 141, die nicht mit der fahrzeugmontierten Antenne 110 kommuniziert, bei dieser ankommt.
Die Arbeitsweise wird nachfolgend beschrieben.
Auch in diesem Fall wird wie in dem ähnlichen Fall des Ausführungsbeispiels 2 der Fall des Empfangens von Signalen von der Basisstation 141 durch das Funkendgerät, das an dem entlang der Straße in der Stadt in der durch den Pfeil in 11 angezeigten Richtung fahrenden Fahrzeug 100 befestigt ist, betrachtet. Die Arbeitsweise des Demodulationsteils 52 nach 10 ist in 12 gezeigt.
Ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel 2 nimmt im Schritt ST21 die Kanalschätzschaltung 41 geometrische Informationen über die Szene vor dem Fahrzeug auf und formuliert ein 3D-Kanalmodell und liefert es zu der Pfadschätzvorrichtung 16. In dem nächsten Schritt ST22 schätzt die Pfadschätzvorrichtung 16 Pfade der direkten Welle 160 und der reflektierten Wellen 171 und 172, die in 11 gezeigt sind, auf der Grundlage des von der Kanalschätzschaltung 41 empfangenen 3D-Kanalmodells, bestimmt einen optimalen Pfad für die Kommunikation aus den geschätzten Pfaden und liefert ein Steuersignal zu der Empfangsantenne 14, um den optimalen Pfad auszuwählen. In dem nächsten Schritt ST23 ändert die Empfangsantenne 14 ihre Richtwirkung zu dem optimalen Pfad hin als Antwort auf das von der Pfadschätzvorrichtung 16 empfangene Steuersignal.
In diesem Fall wird, wie in 11 dargestellt ist, wenn kein Hindernis zwischen der am Mast befestigten Sendeantenne 151 und der fahrzeugmontierten Antenne 110, die als die Empfangsantenne 14 dient, vorhanden ist, der Pfad der direkten Welle 160 zwischen der am Mast befestigten Antenne 151 und der fahrzeugmontierten Antenne 110 im Schritt ST22 als der optimale Pfad gewählt. Andererseits wird, wie in 13 gezeigt ist, wenn die direkte Welle 160 durch ein zwischen der am Mast befestigten Antenne 151 und der fahrzeugmontierten Antenne 110 liegendes Hindernis 190 so blockiert ist, dass sie die Antenne 110 nicht direkt von der Antenne 151 erreichen kann, derjenige der Pfade der reflektierten Wellen 171 und 172, der als die bessere Übertragungsqualität aufweisend geschätzt wird, im Schritt ST22 als der optimale Kanal gewählt.
Durch nachfolgendes Wiederholen dieses Vorgangs ist es möglich, die Richtwirkung der Empfangsantenne 14 in Echtzeit zu steuern, wodurch eine Kommunikation über den optimalen Pfad ermöglicht und damit eine Kommunikation hoher Qualität sichergestellt wird.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird bei dem Ausführungsbeispiel 3 der optimale Pfad auf der Grundlage des Übertragungsmodells immer für die Kommunikation verwendet, und es ist möglich, eine Kommunikation hoher Qualität selbst dann sicherzustellen, wenn die direkte Welle 160 durch das Hindernis 190 blockiert ist, und auch einer schnellen Änderung in dem Kanal zu folgen.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4
Während das Ausführungsbeispiel 3 so beschrieben wurde, dass auf der Seite des Empfängers (das in dem Fahrzeug installierte Endgerät) die Richtwirkung der Empfangsantenne zu dem optimalen Pfad für die Kommunikation geändert wird, kann dieser Vorgang auch auf der Seite des Senders (der Basisstation) durchgeführt werden. In einem derartigen Fall wird das 3D-Übertragungsmodell verwendet, um den optimalen der Pfade zwischen dem Sender und dem Empfänger zu schätzen, und die Richtwirkung der Sendeantenne (der am Mast befestigten Antenne) wird auf der Grundlage des Ergebnisses der Schätzung geändert.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5
14 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration eines Demodulationsteils eines Modems gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung dar stellt. In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 41 eine Kanalschätzschaltung mit derselben Konfiguration wie der vorstehend in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen, und die Bezugszahl 17 bezeichnet eine Pfadschätzvorrichtung, die zwischen dem Empfänger und dem Sender verfügbare Pfade auf der Grundlage des von der Kanalschätzschaltung 41 gelieferten dreidimensionalen Kanalmodells schätzt und die sich ergebenden Pfadinformationen erhält. Die Bezugszahl 18 bezeichnet eine ungerichtete Empfangsantenne, und 19 bezeichnet einen Demodulator, der bei Empfang der Pfadinformationen von der Pfadschätzvorrichtung 17 Mehrpfadkomponenten aus den von der Empfangsantenne 18 empfangenen Signalen eliminiert oder kombiniert, wodurch der Einfluss der Mehrpfadkomponenten unterdrückt wird. Die Bezugszahl 53 bezeichnet eine Demodulationseinheit bestehend aus der Kanalschätzschaltung 41, der Pfadschätzvorrichtung 17, der Empfangsantenne 18 und dem Demodulator 19.
Zusätzlich ist 15 eine schematische Darstellung eines Kanalschätzsystems, das mit einem derartigen Demodulationsteil 53 in seinem Modem ausgestattet ist. Gleiche Bezugszahlen zeigen gleiche oder entsprechende Teile in 11 an, wobei ihre detaillierte Beschreibung aus Gründen der Kürze weggelassen ist.
Die Arbeitsweise wird nachfolgend beschrieben.
Auch in diesem Fall wird wie beim Ausführungsbeispiel 2 angenommen, dass das an dem Fahrzeug 100 befestigte Funkendgerät ein Signal von der Basisstation 141 empfängt, wie in 15 gezeigt ist. 16 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des in 14 gezeigten Demodulationsteils 53 zu dieser Zeit zeigt.
Zuerst bildet im Schritt ST31 wie bei dem Ausführungsbeispiel 2 die Kanalschätzschaltung 41 ein 3D-Kanalmodell und liefert das Modell zu der Pfadschätzvorrichtung 17, die hiermit in der folgenden Stufe verbunden ist. Bei Empfang dieses Kanalmodells von der Kanalschätzschaltung 41 schätzt die Pfadschätzvorrichtung im Schritt ST32 Pfade auf der Grundlage des Modells. Die Pfadschätzvorrichtung 17 erhält dann Informationen über die Verzögerungszeit, Phasenabweichung und Dämpfung jedes geschätzten Pfads und liefert die Informationen als Pfadinformationen zu dem Demodulator 19. Im Schritt ST33 eliminiert oder kombiniert der Demodulator 19 bei Empfang der Pfadinformationen von der Pfadschätzvorrichtung 17 Mehrpfadkomponenten in dem empfangenen Signal, d.h., Komponenten der reflektierten Welle 171 und 172 gemäß den Pfadinformationen, wodurch der Einfluss der Mehrpfadkomponenten unterdrückt wird.
Es wird nun angenommen, dass der Pfad der direkten Welle 160 und zwei Pfade der reflektierten Wellen 171 und 172 von der Pfadschätzvorrichtung 17 geschätzt wurden, wie in 15 gezeigt ist. In diesem Fall ist das von der ungerichteten Antenne 18 empfangene Signal eine kombinierte Version von Signalen, die durch die drei Pfade gegangen sind. Die reflektierten Wellenkomponenten 171 und 172 in den drei empfangenen Signalen wurden verzögert, da ihre Pfadlängen größer als die der direkten Wellenkomponente 160 sind, und sie wurden Phasenverschiebungen aufgrund von Reflektionen unterworfen. Die empfangenen Signale sind somit durch die Signalkomponenten der beiden reflektierten Wellen 171 und 172 verzerrt, was einen Hauptfaktor für die Verschlechterung der Übertragungsqualität darstellt. Daher ist es wichtig, die Signalkom ponenten dieser reflektierten Wellen 171 und 172 zu eliminieren.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 17 eine Beschreibung eines Beispiels des Eliminierens der Komponenten der reflektierten Wellen 171 und 172 gegeben.
Es wird angenommen, dass die Pfade der direkten Welle 160 und der beiden reflektierten Wellen 171 und 172 geschätzt wurden, um als das Ergebnis der Pfadschätzung durch die Pfadschätzvorrichtung 17 zu existieren, und dass Parameter der jeweiligen Pfade wie nachfolgend gegeben erhalten wurden.
Direkte Welle 160: Verzögerungszeit = 0, keine Reflektion
Reflektierte Welle 171: Verzögerungszeit t1, Reflektionskoeffizient = 0,5
Reflektierte Welle 172: Verzögerungszeit t2, Reflektionskoeffizient = 0,25
Anhand dieser Parameter wird das empfangene Signal in drei Signalkomponenten entsprechend der direkten Welle 160 und den reflektierten Wellen 171 bzw. 172 zersetzt. 17 zeigt Wellenformen dieser Signalkomponenten. 17(a) zeigt das empfangene Signal, 17(b) die Komponente der direkten Welle 160, dieselbe Figur (c) die Komponente der reflektierten Welle 171 und dieselbe Figur (d) die Komponente der reflektierten Welle 172. Der Demodulator 19 erzeugt demodulierte Daten unter Verwendung nur der Komponente der direkten Welle 160, die aus dem empfangenen Signal herausgezogen wurde.
Zusätzlich werden, wie vorstehend beschrieben ist, bei dem Ausführungsbeispiel 5 die Mehrpfadkomponenten aus dem empfangenen Signal eliminiert durch Verwendung der Pfadinformationen, die von dem 3D-Kanalmodell erhältlich sind, und es ist möglich, eine Kommunikation hoher Qualität zu erzielen, die frei von Einflüssen der Mehrwegkomponenten selbst dann sind, wenn eine nicht gerichtete Antenne als die Empfangsantenne 18 verwendet wird.
Weiterhin ist es möglich, obgleich im vorstehenden die Komponenten der reflektierten wellen 171 und 172 aus dem empfangenen Signal entfernt werden durch Verwendung der von der Pfadschätzvorrichtung 17 gelieferten Pfadinformationen, um den Einfluss der Mehrkomponenten zu unterdrücken, den Einfluss der Mehrpfadkomponenten durch Kombinieren der Komponenten der reflektierten Wellen 171 und 172 und der direkten Welle 160 zu unterdrücken durch die Verwendung der von der Pfadschätzvorrichtung 17 gelieferten Pfadinformationen.
Jedoch wird gemäß der vorstehenden Beschreibung, wenn kein Hindernis zwischen der Sendeantenne und der Empfangsantenne liegt, der Einfluss der Mehrpfadkomponenten unterdrückt durch Eliminieren oder Kombinieren der Komponenten der reflektierten Wellen 171 und 172 in dem empfangenen Signal durch die Verwendung der Pfadinformationen. Wenn das Hindernis 190 in dem Pfad der direkten Welle 160 liegt, wie in 13 dargestellt ist, wird der Einfluss der Mehrpfadkomponenten verringert durch Eliminieren von Signalkomponenten aus der reflektierten Welle 171 oder 172, die andere als die geschätzten sind, um eine gute Übertragungsqualität zu haben, oder durch Kombinieren von diesen.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 6
Während die Ausführungsbeispiel 2 bis 5 beschrieben wurden, um eine Kommunikation im freien zwischen den Basisstationen und dem fahrzeugmontierten Endgerät herzustellen, sind die Systeme gleichermaßen anwendbar auf ein Kommunikationssystem in Gebäuden, wie einem lokalen Netz (nachfolgend als LAN bezeichnet). In einem derartigen Fall vermeidet, da Gegenstände wie Wände und die Decken eines Gebäudes und Objekte wie Schreibtische und Regale fest sind, das vorherige Speichern von Informationen über diese die Notwendigkeit des Formulierens des 3D-Übertragungsmodells in Echtzeit und ermöglicht damit die Verringerung der Anzahl von Objekten, die in Echtzeit zu erfassen sind, wodurch es möglich wird, die Aufgabe des Schätzens von Kanälen mit geringerer Rechenkomplexität zu lösen.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 7
Obgleich die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung so beschrieben wurden, dass sie auf ein mobiles Kommunikationssystem zwischen Basisstationen und dem in einem Fahrzeug beförderten Funkendgerät und auf LAN angewendet wurden, ist die Erfindung auch anwendbar auf ein Satellitenkommunikationssystem, das einen Erdumlaufsatelliten verwendet.
18 ist ein Blockschaltbild eines Demodulationsteils eines Modems gemäß dem Ausführungsbeispiel 7 zur Verwendung in einem derartigen Satellitenkommunikationssystem. Dieses Demodulationsteil hat auch die Kanalschätzschaltung 41, die in der Struktur dieselbe ist wie die vorstehend mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel 1 beschriebene. In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 20 eine Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung, die eine Frequenzabweichung aufgrund einer Dopplerverschiebung schätzt, die zu der Zeit der Kanalumschaltung auftritt, d.h., wenn der Kommunikationskanal von einem Satelliten zu einem anderen umgeschaltet wird, auf der Grundlage eines 3D-Kanalmodells, das von der Kanalschätzschaltung 41 erhältlich ist, und die die geschätzte Frequenzabweichung als Frequenzinformationen über die geschätzte Frequenz zu der Zeit des Umschaltens von einem Satelliten zu einem anderen vorsieht. Die Bezugszahl 21 bezeichnet einen Demodulator 21, der mit einer Schaltung versehen ist, die die Frequenzabweichung aufgrund der Dopplerverschiebung infolge des Umschaltens des Kommunikationskanals eliminiert auf der Grundlage der von der Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 gelieferten Frequenzinformationen. Die Bezugszahl 54 bezeichnet ein Demodulationsteil, das aus der Kanalschätzschaltung 41, der Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 und dem Demodulator 21 zusammengesetzt ist.
19 ist ein Diagramm zum Erläutern der Arbeitsweise eines Satellitenkommunikationssystems, das ein Modem verwendet, das mit dem Demodulationsteil 54 der vorbeschriebenen Konfiguration in der Figur ausgestattet ist, wobei die Bezugszahl 200 eine Antenne einer Erdstation mit dem vorbeschriebenen Modem bezeichnet. Die Bezugszahl 211 bezeichnet einen Kommunikationssatelliten, der gegenwärtig mit der Erdstation kommuniziert und in der durch den Pfeil A angezeigten Richtung von der Antenne 200 weg auf einer Umlaufbahn bewegt wird. Die Bezugszahl 212 bezeichnet einen anderen Kommunikationssatelliten 212, der sich in der durch den Pfeil B angezeigten Richtung auf einer Umlaufbahn und damit zu der Antenne 200 hin be wegt und zu dem Zeitpunkt der nächsten Kanalumschaltung eine Kommunikation mit der Erdstation beginnt.
Als nächstes wird die Arbeitsweise beschrieben.
20 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des Demodulationsteils 54 mit einer solchen Konfiguration wie in 18 dargestellt zeigt, und 21 ist ein Diagramm zum Erläutern von Frequenzabweichungen der empfangenen Signale aufgrund der Dopplerverschiebung.
Zuerst beginnt die Operation mit dem Schritt ST41, in welchem ein 3D-Kanalmodell auf der Grundlage der von der Kanalschätzschaltung 41 eingegebenen geometrischen Informationen gebildet wird. Zusätzlich wird das 3D-Kanalmodell in derselben Weise wie in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel 2 beschrieben erzeugt. Es wird hier angenommen, dass Kommunikationssatelliten, die zum Schaffen des 3D-Kanalmodells verfügbar sind, die Satelliten 211, die gegenwärtig mit der Erdstation kommunizieren, und die Satelliten 212, die eine Kommunikation mit der Erdstation nachfolgend der Kanalumschaltung (Satellitenumschaltung) erwarten, sind. Da der Satellit 211 sich von der Antenne 200 wegbewegt, wird die Frequenz der Welle von diesem zu einer niedrigeren Frequenz aufgrund der Dopplerverschiebung verschoben, während sich der Satellit 212 der Antenne 200 nähert und daher die Frequenz der Welle von diesem zu einer höheren Frequenz aufgrund der Dopplerverschiebung verschoben wird. Folglich ergibt sich, wenn der Satellitenkanal von dem Satelliten 211 zu dem Satelliten 212 umgeschaltet wird, eine große Frequenzabweichung.
Im Schritt ST42 schätzt die Frequenzabweichungs- Berechnungsschaltung 20 immer diese Frequenzabweichung auf der Dopplerverschiebung durch die Umschaltung des Satellitenkanals, auf der Grundlage des von der Kanalschätzschaltung 41 gesendeten 3D-Kanalmodells. Wenn die Satellitenumschaltung danach im Schritt ST43 erfasst wird, geht der Vorgang zum Schritt ST44 weiter, in welchem die Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 die geschätzte Frequenzabweichung als Frequenzinformationen zu dem Demodulator 21 ausgibt. Dann führt im Schritt ST45 der Demodulator 21 eine Demodulation durch Entfernen der Frequenzabweichung aufgrund der Dopplerverschiebung entsprechend den von der Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 empfangenen Frequenzinformationen durch.
Hier ist bei dem in 21 gezeigten Beispiel, da der Kommunikationssatellit 211, der gegenwärtig mit der Erdstation kommuniziert, sich von deren Antenne 200 wegbewegt, die jetzt für die Kommunikation verwendete Frequenz f1 aufgrund der Dopplerverschiebung um Δf1 niedriger als die inhärente Frequenz f0. Andererseits wird, da sich der als nächstes mit der Erdstation zu verbindende Kommunikationssatellit 212 deren Antenne 200 nähert, die Frequenz f2 eines mit dem Satelliten 212 herzustellenden Kanals aufgrund der Dopplerverschiebung um Δf2 höher als die inhärente Kanalfrequenz f0 sein. Somit schätzt die Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 immer die Summe ΔfT (ΔfT = Δf1 + Δf2) der Frequenzabweichung Δf1 aufgrund der Dopplerverschiebung in dem Kanal des Kommunikationssatelliten 211 und der Frequenzabweichung Δf2 aufgrund der Dopplerverschiebung in dem Kanal des Kommunikationssatelliten 212 als eine durch die Satellitenumschaltung zu bewirkende, vorhergesagte Frequenzabweichung.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist bei dem Ausführungsbeispiel 7, da die Frequenzabweichung durch die Dopplerverschiebung zu dem Zeitpunkt der Kanalumschaltung (Satellitenumschaltung) durch kontinuierliche Schätzung der Frequenzabweichung eliminiert werden kann, ein schnelles Ansprechen des Satellitenkanals möglich.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 8
Es wird hier das Ausführungsbeispiel 8 der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei dem das Demodulationsteil des Modems gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 die Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung und den Demodulator zum Eliminieren der Frequenzabweichung gemäß dem Ausführungsbeispiel 7 enthält. 22 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration des Demodulationsteils des Modems nach dem Ausführungsbeispiel 8 darstellt. In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 41 eine Kanalschätzschaltung mit einer solchen Konfiguration, wie sie vorstehend mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel 1 beschrieben ist; 14 bezeichnet eine Empfangsantenne, die in der Lage ist, ihre Richtwirkung gemäß Informationen auf der Grundlage eines von der Kanalschätzschaltung 41 erzeugten 3D-Kanalmodells zu ändern; 20 bezeichnet eine Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung, von der die von dem 3D-Kanalmodell durch die Kanalschätzschaltung 41 geschätzte Frequenzabweichung als Frequenzinformationen zu der Zeit der Satellitenumschaltung ausgegeben wird; und 21 bezeichnet einen Demodulator, der mit einer Schaltung versehen ist, durch die die Frequenzabweichung zu der Zeit der Satellitenumschaltung auf der Grundlage der Frequenzinformationen eliminiert wird. Die Kanalschätzschaltung 41 und die Empfangsan tenne 14 sind identisch mit den bei dem Ausführungsbeispiel 2 verwendeten. Die Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 und der Demodulator 21 sind identisch mit den entsprechenden, bei dem Ausführungsbeispiel 7 verwendeten Komponenten. Die Bezugszahl 53 bezeichnet ein Demodulationsteil bestehend aus der Kanalschätzschaltung 41, der Empfangsantenne 14, der Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 und dem Demodulator 21.
Die Arbeitsweise wird nachfolgend beschrieben.
23 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise der Demodulationseinheit 55 mit der in 22 gezeigten Struktur zeigt. Wie bei dem Ausführungsbeispiel 7 wird zuerst ein 3D-Kanalmodell durch die Kanalschätzschaltung 41 im Schritt ST51 gebildet, und eine Frequenzabweichung aufgrund der Dopplerverschiebung wird im Schritt ST52 von der Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 auf der Grundlage des 3D-Kanalmodells von der Kanalschätzschaltung 41 geschätzt. Im Schritt ST53 wird die Kanalumschaltung kontinuierlich überwacht, und bei Auftreten einer Satellitenumschaltung geht der Vorgang zum Schritt ST54 weiter, in welchem die Kanalschätzschaltung 41 Informationen über die Position der Sendeantenne (die bei der Kommunikation die Position des Satelliten darstellt) auf der Grundlage des 3D-Kanalmodells zu der Empfangsantenne 14 liefert. Dann ändert im Schritt ST55 die Empfangsantenne 14 ihre Richtwirkung zu der Sendeantenne hin auf der Grundlage der Positionsinformationen über die Sendeantenne. In dem nächsten Schritt ST56 liefert die Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 die auf der Grundlage des 3D-Kanalmodells geschätzte Frequenzabweichung als die Frequenzinformationen zu dem Demodulator 21. Im Schritt ST57 führt der Demodulator 21, der die Frequenzinformationen empfangen hat, eine Demodulation durch Eliminieren der Frequenzabweichung aufgrund der in die Satellitenkanalumschaltung einbezogenen Dopplerverschiebung durch.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es bei dem Ausführungsbeispiel 8 möglich, die Frequenzabweichung aufgrund der mit der Kanalumschaltung verbundenen Dopplerverschiebung zu eliminieren und damit eine schnelle anfängliche Ansprechoperation sowie die Eliminierung von Mehrpfadkomponenten durchzuführen, wodurch eine Kommunikation mit höherer Qualität erhalten wird.
Zusätzlich ist es selbstverständlich, während vorstehend die Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung und der Demodulator gemäß dem Ausführungsbeispiel 7 so beschrieben wurden, dass sie in dem Demodulationsteil des Modems nach dem Ausführungsbeispiel 2 verwendet werden, dass die Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung und der Demodulator nach dem Ausführungsbeispiel 7 ebenfalls auf die Demodulationsteile der Modems der Ausführungsbeispiel 3 bis 5 anwendbar sind.
Bei einer derartigen Anordnung kann der anfängliche Ansprechvorgang schneller durchgeführt werden; eine Kommunikation mit hoher Qualität kann hergestellt werden, selbst wenn die direkte Welle durch ein Hindernis blockiert ist; einer abrupten Änderung des Kanals kann leicht gefolgt werden; und eine Kommunikation mit ausreichend hoher Qualität kann erzielt werden, selbst wenn eine ungerichtete Antenne verwendet wird.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 9
Obgleich das Ausführungsbeispiel 8 so beschrieben wurde, dass die Erfindung auf das Umlaufsatelliten verwendende Satellitenkommunikationssystem angewendet wird, ist die Erfindung auch anwendbar auf die Kommunikation zwischen bewegten Fahrzeugen. 24 ist eine schematische Darstellung des Kanalschätzsystems gemäß dem Ausführungsbeispiel 9 der vorliegenden Erfindung. In der Figur bezeichnen die Bezugszahlen 101 bis 103 Fahrzeuge, die entlang einer Stadtstraße fahren; 111 bis 113 bezeichnen fahrzeugmontierte Antennen, die in den Fahrzeugen 101 bis 103 installierte Funkendgeräte sind; und 121 bis 123 bezeichnen fahrzeugmontierte Kameras der Fahrzeuge 101 bis 103 zum geometrischen Aufnehmen der Umgebungsbedingungen.
Die Arbeitsweise wird nachfolgend beschrieben.
Wie beim Ausführungsbeispiel 7 wird die Position eines Fahrzeugs, mit dem kommuniziert werden soll, geometrisch erkannt. Weiterhin wird die Position eines Fahrzeugs, zu welchem der Kanal als nächstes umgeschaltet wird, ebenfalls geometrisch erkannt. Ein 3D-Kanalmodell wird formuliert und es erfolgt immer eine Schätzung einer Frequenzabweichung, die sich aus der Dopplerverschiebung ergibt, wenn der Kanal umgeschaltet wird. Wenn der Kanal tatsächlich umgeschaltet wird, wird die Richtwirkung der Empfangsantenne geändert, und gleichzeitig wird die Frequenzabweichung aufgrund der Dopplerverschiebung eliminiert. Durch Richten der Antenne der lokalen Station zu einer gewünschten Antenne (der Gegenstation) hin und durch Unterdrücken von Mehrpfadkomponenten ist es möglich, Interferenzwellen von anderen Stationen als der gewünschten zu unterdrücken.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 10
25 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration eines Entzerrerschalters für die EIN/AUS-Steuerung des Entzerrers eines Demodulationsteils in einem Modem gemäß dem Ausführungsbeispiel 10 der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Bezugszahl 41 zeigt eine Kanalschätzschaltung an, die in der Ausbildung identisch mit der vorstehend mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Kanalschätzschaltung ist. Die Bezugszahl 22 zeigt eine Entscheidungsschaltung an, die den Pfad zwischen dem Sender und dem Empfänger auf der Grundlage des von der Kanalschätzschaltung 41 erhaltenen 3D-Kanalmodells schätzt, über die Notwendigkeit der Operation des Entzerrers des Demodulationsteils in dem Modem entscheidet und ein Steuersignal zu dem Entzerrer auf der Grundlage des Ergebnisses der Entscheidung liefert. Die Bezugszahl 61 bezeichnet einen Entzerrerschalter 61, der durch die Kanalschätzschaltung 41 und die Entscheidungsschaltung 22 gebildet ist.
Die Arbeitsweise wird nachfolgend beschrieben.
26 ist ein Flussdiagramm, das die Operation zeigt, die von dem Entzerrerschalter 61 mit der in 25 dargestellten Konfiguration durchgeführt wird. In dem ersten Schritt ST61 nimmt die Kanalschätzschaltung 41 die geometrischen Informationen der Umgebungsbedingungen vor dem Fahrzeug auf und bildet ein 3D-Kanalmodell wie bei dem Ausführungsbeispiel 1, und liefert dann das Modell zu der Entscheidungsschaltung 22. Bei Empfang des Kanalmodells von der Kanalschätzschaltung 41 im nächsten Schritt ST62 schätzt die Entscheidungsschaltung 22 den Pfad auf der Grundlage des Kanalmodells und bestimmt, ob der Entzerrer erforderlich ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass der Entzerrer erforderlich ist, erzeugt die Entscheidungsschaltung 22 im Schritt ST63 ein Steuersignal, um den Entzerrer des Demodulationsteils des Modems einzuschalten. Wenn jedoch bestimmt wird, dass der Entzerrer nicht benötigt wird, erzeugt die Entscheidungsschaltung 22 im Schritt ST63 ein Steuersignal, um den Entzerrer außer Betrieb zu setzen.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß dem Ausführungsbeispiel 10 eine unnötige Operation des Entzerrers durch eine EIN/AUS-Steuerung auf der Grundlage der Umgebungsbedingungen vermieden werden, was eine Herabsetzung des Leistungsverbrauchs des Systems ermöglicht.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 11
27 ist ein Diagramm, das eine Blockkonfiguration eines Übertragungsraten-Bestimmungsteils zum Bestimmen der Übertragungsrate in einem Modem gemäß dem Ausführungsbeispiel 11 der vorliegenden Erfindung darstellt. In 27 bezeichnet die Bezugszahl 41 eine Kanalschätzschaltung mit derselben Konfiguration wie der vorstehend in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen. Die Bezugszahl 23 bezeichnet eine Kanaldiagnoseschaltung zum Bestimmen einer optimalen Übertragungsrate des Kanals zwischen dem Sender und dem Empfänger durch Diagnostizieren der Bedingungen des Kanals auf der Grundlage eines von der Kanalschätzschaltung 41 empfangenen 3D-Kanalmodells. Die Bezugszahl 71 bezeichnet einen Übertragungsraten-Bestimmungsteil bestehend aus der Kanalschätzschaltung 41 und der Kanaldiagnoseschaltung 23.
Als nächstes wird die Arbeitsweise beschrieben.
28 ist ein Flussdiagramm, das die Operation des in 27 gezeigten Übertragungsraten-Bestimmungsteils 71 zeigt. Wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 nimmt die Kanalschätzschaltung 41 zuerst geometrische Informationen der Umgebungsbedingungen vor dem Fahrzeug auf, um im Schritt ST71 ein 3D-Kanalmodell zu bilden, und liefert das Modell zu der Kanaldiagnoseschaltung 23. Im Schritt ST72 diagnostiziert die Kanaldiagnoseschaltung 23 auf der Grundlage des 3D-Kanalmodells von der Kanalschätzschaltung 41 die Bedingungen des Kanals zwischen dem Sender und dem Empfänger. Im Schritt ST73 wird im Schritt ST72 diagnostizierten Bedingungen des Kanals eine optimale Übertragungsrate bestimmt, und ein Steuersignal auf der Grundlage der bestimmten Übertragungsrate wird zu einem Modulator und einem in der nachfolgenden Stufe verbundenen Demodulator geliefert, wodurch die Übertragungsrate gesteuert wird. Wenn beispielsweise der Kanal in einem guten Zustand ist, wird eine Hochgeschwindigkeitsübertragung durchgeführt, aber wenn der Zustand des Kanals schlecht ist, wird eine Übertragung mit niedriger Geschwindigkeit durchgeführt.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird bei dem Ausführungsbeispiel 11 der Zustand des Kanals zwischen dem Sender und dem Empfänger diagnostiziert und die Übertragungsrate entsprechend gesteuert, wodurch eine effiziente Kommunikation bei einer optimalen Übertragungsrate ermöglicht wird.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 12
Während das Ausführungsbeispiel 5 in Verbindung mit dem Fall des Suchens nach der am Mast befestigten Sendeantenne durch die am Fahrzeug montierte Kamera beschrieben wurde, ist es auch möglich, die fahrzeugmontierte Antenne eines Funkendgeräts (des Empfängers) durch die Basisstation (den Sender) zu suchen.
29 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration einer Sendereinheit eines Modems gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 81 dieselbe Kanalschätzschaltung wie die bei dem Ausführungsbeispiel 4 verwendete, und 17 bezeichnet dieselbe Pfadschätzvorrichtung wie die bei dem Ausführungsbeispiel 5 verwendete. Die Bezugszahl 24 bezeichnet ein Übertragungssteuerteil, das ein Steuersignal auf der Grundlage der von der Pfadschätzvorrichtung 17 erhaltenen Pfadinformationen erzeugt und das Steuersignal zu einer später beschriebenen Sendeantenne überträgt. Die Bezugszahl 25 bezeichnet eine Richtsendeantenne, die das Übertragungsmuster auf der Grundlage des von der Übertragungssteuereinheit 24 empfangenen Steuersignals bestimmt und Sendesignal gemäß dem Muster sendet. Die Bezugszahl 81 bezeichnet ein Sendeteil, das aus der Kanalschätzschaltung 41, der Pfadschätzvorrichtung 17, dem Übertragungssteuerteil 24 und der Sendeantenne 25 zusammengesetzt ist.
30 ist eine schematische Darstellung des Kanalschätzsystems, das ein mit einem derartigen Übertragungsteil versehenes Modem verwendet. Die Teile entsprechend denjenigen in 15 sind durch dieselben Bezugszahlen identifiziert und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Als nächstes wird die Arbeitsweise beschrieben.
Auch in diesem Fall wird die Kommunikation zwischen dem fahrzeugmontierten Funkendgerät des Fahrzeugs 100 und der Basisstation 141 betrachtet, wie in 30 gezeigt ist. 31 ist ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise des in 29 dargestellten Übertragungsteils 81 zeigt.
Zuerst schafft die Kanalschätzschaltung 41 im Schritt ST81 ein 3D-Kanalmodell und überträgt es zu der Pfadschätzvorrichtung 17. Im Schritt ST82 schätzt die Pfadschätzvorrichtung 17 bei Empfang des Kanalmodells den Pfad zwischen dem Sender und dem Empfänger auf der Grundlage des 3D-Kanalmodells und liefert die Pfadinformationen auf der Grundlage des Ergebnisses der Schätzung zu dem Übertragungssteuerteil 24. In diesem Fall erfolgt nun eine Suche durch die Basisstation 141 nach der an dem Fahrzeug 100 befestigten Antenne 110, anstelle des Suchens nach der am Mast montierten Antenne 151 durch die fahrzeugmontierte Kamera 120 wie in dem Fall des Ausführungsbeispiels 5.
Es wird nun angenommen, dass Schätzungen von der Pfadschätzvorrichtung 17 für den Pfad 160 der direkten Welle und für die beiden Pfade 171 und 172 für reflektierte Wellen durchgeführt wurden, wie in 30 gezeigt ist. 32 zeigt Wellenformen der Signalkomponenten in den jeweiligen Pfaden; 32(a) zeigt die Komponente der direkten Welle 160, 32(b) die Komponente der reflektierten Welle 171 und 32(c) die Komponente der reflektierten Welle 172. Wenn nicht der Sender (Basisstation 141) seine Emission von Signalen steuert, erscheint das von der Empfangsantenne (der fahrzeugmontierten Antenne 110) empfangene Signal wie das in 17(a) für das Ausführungsbeispiel 5 gezeigte, da das empfangene Signal eine kombinierte Version der drei Komponenten von den drei Übertragungspfaden ist. Ein Weg zur Unterdrückung des Einflusses des Mehrpfadeffekts ist die Steuerung des Übertragungsmusters der Sendeantenne 25 (der am Mast montierten Antenne 151) auf der Sendeseite.
Demgemäß erzeugt die Übertragungssteuereinheit 24 im Schritt ST83 ein Übertragungsmuster auf der Grundlage der von der Pfadschätzvorrichtung 17 empfangenen Pfadinformationen und liefert das Übertragungsmuster zu der Sendeantenne 25, so dass die Sendeantenne 25 ihren Strahl über einen gewünschten der drei in 30 dargestellten geschätzten Pfade sendet. In dem nächsten Schritt ST84 steuert die Sendeantenne 25 ihre Richtwirkung, um Signale auf der Grundlage des empfangenen Übertragungsmusters zu senden. Dies eliminiert überflüssige Pfade und verringert damit den Einfluss der Mehrpfadkomponenten. Durch eine derartige Steuerung auf der Sendeseite ist es möglich, den Einfluss der Mehrpfadkomponenten auszuschließen, selbst wenn die Empfangsantenne ungerichtet ist.
Zusätzlich kann, obgleich der Einfluss von Mehrpfadkomponenten bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel verringert wird durch Einstellen des Sendestrahls der Sendeantenne 25 auf einen gewünschten Übertragungspfad, der Einfluss der Mehrpfadkomponenten in gleicher Weise unterdrückt werden durch Verwenden einer Mehrstrahlantenne als der Sendeantenne 25 und Steuern jedes der Strahlen derart, dass der Einfluss der Mehrpfadkomponenten unterdrückt wird. Da die Verzögerungszeiten der reflektierten Wellen 171 und 172 mit Bezug auf die direkte Welle 160 als t1 bzw. t2 als das Ergebnis der Pfadschätzung bekannt sind, werden die Verzögerungszeiten zu den jeweiligen Pfaden geliefert, um zu verhindern, dass die reflektierten Wellen in der Empfangsantenne verzögert werden.
Beispielsweise wird angenommen, dass die in 30 dargestellte, am Mast befestigte Antenne 151 (die Sendeantenne 25) eine Dreistrahlantenne ist, die Strahlen in drei Richtungen emittiert, wie den Strahl der direkten Welle 160 (Strahl 3), den Strahl der reflektierten Welle 171 (Strahl 2) und den Strahl der reflektierten Welle 172 (Strahl 3). Die Strahlen werden gesendet, nachdem sie verzögert wurden, wie in 33 gezeigt ist; wobei die Verzögerungszeiten beim Aussenden der Strahlen wie folgt eingestellt werden können:
Strahl 1: Verzögerung = 0;
Strahl 2: Verzögerung = t2-t2; und
Strahl 3: Verzögerung = t2.
Mit diesem Übertragungsschema ist keine Verzögerungswelle in dem von dem Empfänger empfangenen Signal vorhanden, so dass der Einfluss der Mehrpfadkomponenten unterdrückt werden kann.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird bei dem Ausführungsbeispiel 2, da die Steuerung auf der Senderseite bewirkt wird, um den Einfluss der Mehrpfadkomponenten zu verringern, kein Entzerrer im Empfänger benötigt; weiterhin kann, da die Mehrpfadkomponenten nicht länger vorhanden sind, eine Übertragung hoher Qualität erzielt werden, selbst wenn eine ungerichtete Antenne auf der Empfangsseite verwendet wird.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 13
34 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration einer Modulationseinheit eines Modems gemäß dem Ausführungsbeispiel 13 der vorliegenden Erfindung dar stellt. In dieser Figur bezeichnet die Bezugszahl 41 eine Kanalschätzschaltung, die in der Ausbildung identisch mit der vorstehend mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel 1 beschrieben ist; und die Bezugszahl 20 bezeichnet eine Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung, die eine Frequenzabweichung aufgrund der Dopplerverschiebung durch die Kanalumschaltung auf der Grundlage eines von der Kanalschätzschaltung 41 erhaltenen 3D-Kanalmodells schätzt und die geschätzte Frequenzabweichung als Frequenzinformationen liefert, wenn die Kanalumschaltung tatsächlich stattfindet. Die Bezugszahl 26 bezeichnet einen Modulator, der eine Schaltung zum Eliminieren der Frequenzabweichung aufgrund der in das Umschalten des Kommunikationskanals (von einem Satelliten zu einem anderen) einbezogenen Dopplerverschiebung auf der Grundlage der von der Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 gelieferten Frequenzinformationen hat und der Sendesignale moduliert und ausgibt. Die Bezugszahl 91 bezeichnet ein Modulationsteil bestehend aus der Kanalschätzschaltung 41, der Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 und dem Modulator 26. Die Kanalschätzschaltung 41 und die Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 sind dieselben wie die bei dem Ausführungsbeispiel 7 verwendeten.
35 ist eine schematische Darstellung des Kanalschätzsystems, das ein mit einem derartigen Modulationsteil 91 ausgestattetes Modem verwendet, und jedes Teil hat eine Bezugszahl, die ein gleiches oder entsprechendes Teil in 15 anzeigt, so dass die Beschreibung derartiger gleicher Teile hier weggelassen wird.
Als nächstes wird die Arbeitsweise beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel wird in Verbindung mit dem Fall beschrieben, in welchem das Fahrzeug 100 mit dem daran befestigten Funkendgerät entlang einer Straße in einer Stadt fährt und das fahrzeugmontierte Endgerät mit einer Basisstation kommuniziert. Es wird angenommen, dass das fahrzeugmontierte Endgerät mit der Basisstation 142 kommuniziert, wie in 35 dargestellt ist. Da das Fahrzeug 100 in der Richtung von der Basisstation 141 zu der Basisstation 142, wie durch den Pfeil angezeigt ist, fährt, schaltet das fahrzeugmontierte Endgerät seinen Kanal von der Basisstation 142 zu der nächsten Basisstation 141 zu irgendeinem Zeitpunkt um. In einem derartigen Fall erfährt das von der fahrzeugmontierten Antenne empfangene Signal dann eine Dopplerverschiebung zu der höheren Frequenz als der Sendefrequenz der Basisstation 141 hin, wie in dem Fall des Ausführungsbeispiels 7. In dem hier beschriebenen Beispiel wird die Frequenzabweichung auf der Seite der Basisstation 141 geschätzt und Signale werden mit einer Frequenz gesendet, die frei von der Frequenzabweichung ist. 36 ist ein Flussdiagramm, das die Operation darstellt, die das Modulationsteil 91 nach 34 durchführt.
Im Schritt ST91 nimmt zuerst die Kanalschätzschaltung 41 geometrische Informationen der Umgebungsbedingungen auf, um ein 3D-Kanalmodell zu bilden, und liefert das Modell zu der Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20. In dieser Stufe kann das fahrzeugmontierte Endgerät, bei dem die Umschaltung seines Kanals zu der lokalen Station (der Basisstation 141) vorhergesagt ist, gesucht werden auf der Grundlage von Informationen von einer anderen Station wie der Basisstation 142, oder es ist möglich, alle fahrzeugmontierten Endgeräte um die lokale Station herum zu erkennen und mit diesen assoziierte Kanalmodelle zu erzeugen. Wie im Schritt ST92 gezeigt ist, schätzt die Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 immer die Frequenzabweichung aufgrund des Dopplereffekts auf der Grundlage des von der Kanalschätzschaltung 41 empfangenen 3D-Kanalmodells.
Die Kanalumschaltung wird im Schritt ST93 überwacht. Wenn der Kanal umgeschaltet wird, geht der Vorgang zum Schritt ST94 weiter, in welchem die geschätzte Frequenzabweichung als Frequenzinformationen zu dem Modulator 26 geliefert wird. Im Schritt ST95 steuert auf der Grundlage der beim Umschalten des Kanals von der Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 zugeführten Frequenzinformationen der Modulator 26 die Sendefrequenz derart, dass die Frequenzabweichung aufgrund der Dopplerverschiebung bei dem fahrzeugmontierten Endgerät, zu welchem der Kanal umgeschaltet ist, eliminiert werden kann.
Da die Frequenzabweichung aufgrund der Dopplerverschiebung in dieser Weise entfernt werden kann, wenn der Kanal umgeschaltet wird, wird die Empfangsseite (das fahrzeugmontierte Endgerät) von der Last einer Handhabung mit der Frequenzveränderung durch die Kanalumschaltung befreit, was eine schnelle anfängliche Einziehoperation ermöglicht.
Bei dem Beispiel nach 35 nähert sich das fahrzeugmontierte Endgerät, bei dem die Umschaltung seines Kanals zu der lokalen Station (der Basisstation 141) vorhergesagt ist, der lokalen Station. Daher empfängt, wenn die Basisstation 141 mit der Frequenz f0 sendet, das fahrzeugmontierte Endgerät die Frequenz f0 + Δf durch den Dopplereffekt. Daher wird, damit keine Frequenzabweichung durch die Kanalumschaltung bei dem fahrzeugmontierten Endgerät bewirkt wird, die Sendefrequenz in dem Modulator 20 auf f0 + Δf gesetzt, wenn der Kanal umgeschaltet wird. Zu diesem Zweck schätzt die Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 immer die Frequenzabweichung Δf unter Verwendung des 3D-Kanalmodells, das von der Kanalschätzschaltung 41 geliefert wird. Wenn die Kanalumschaltung tatsächlich stattfindet, liefert die Frequenzabweichungs-Berechnungsschaltung 20 die Frequenzabweichung Δf als Frequenzinformationen zu dem Modulator 26, der die Sendefrequenz gemäß den Frequenzinformationen steuert.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß dem Ausführungsbeispiel 13 die Frequenzabweichung aufgrund der Dopplerverschiebung zu der Zeit der Kanalumschaltung beseitigt werden durch kontinuierliches Berechnen der Frequenzabweichung Δf auf der Sendeseite, so dass die Empfangsseite sich nicht um die Frequenzabweichung aufgrund der Dopplerverschiebung durch die Kanalumschaltung kümmern muss, wodurch ein schneller anfänglicher Einziehvorgang ermöglicht wird.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 14
37 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration einer Kanalschätzschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel 14 der vorliegenden Erfindung darstellt; dieses Ausführungsbeispiel 14 enthält weiterhin eine Erkennungsvorrichtung für geometrische Hilfsinformationen mit einem globalen Positionierungssystem (nachfolgend als GPS bezeichnet) in der vorstehend mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Kanalschätzschaltung 41. Gleiche Bezugszahlen zeigen gleiche oder entsprechende, in 3 gezeigte Elemente an, und eine detaillierte Beschreibung dieser gleichen Elemente wird weggelassen. In 37 bezeichnet die Bezugszahl 27 eine Erkennungsvorrichtung für geometrische Hilfsinformationen, die eine Erkennung der Sendeantenne der entfernten Station aufgrund von von GPS verfügbaren Karteninformationen in einem Vorgang des Erkennens der Antenne anhand von von der Eingabevorrichtung 11 für geometrische Informationen aufgenommenen geometrischen Informationen erleichtert. Die Bezugszahl 42 bezeichnet eine Kanalschätzschaltung bestehend aus der Erkennungseinheit 27 für geometrische Hilfsinformationen, der Eingabevorrichtung 11 für geometrische Informationen, der Erkennungsvorrichtung 12 für geometrische Informationen und der Modellformulierungsvorrichtung 13.
Als nächstes wird die Arbeitsweise beschrieben.
Hier ist 38 ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise der Kanalschätzschaltung 42 mit der in 37 gezeigten Konfiguration darstellt. 39 zeigt ein Beispiel für ein von der Erkennungseinheit 27 für geometrische Hilfsinformationen der Kanalschätzschaltung 42 erzeugtes Ausgangssignal. 40 ist ein Diagramm zum Erläutern des Erkennungsvorgangs für geometrische Informationen bei der Erkennungseinheit 27 für geometrische Hilfsinformationen.
Wie in dem Fall des Ausführungsbeispiels 1 werden zuerst geometrische Informationen der Umgebungsbedingungen in der Richtung, in der das Fahrzeug fährt, von der Eingabevorrichtung 11 für geometrische Informationen wie einer fahrzeugmontierten Kamera im Schritt ST101 aufgenommen. In diesem Fall ist es erforderlich, da der Ort der Sendeantenne der Gegenstation nicht allgemein bekannt ist, alle in die geometrischen Informationen aufgenommenen Objekte zu erkennen. Es wird nun angenommen, dass der gegenwärtige Ort des Fahrzeugs durch GPS erhalten wird, während sich das Fahrzeug bewegt. GPS liefert dem Fahrzeug den gegenwärtig erkannten Ort des Fahrzeugs selbst auf einer wie in 39 gezeigten Karte. Wenn somit die Orte der Sendeantenne (am Mast montierte Antenne 151) und andere Objekte wie nahegelegene Gebäude bekannt sind, werden Informationen (z.B. Orte, Höhen und Formen dieser Objekte auf der Karte beschrieben. In dem Beispiel nach 39 liefert das mit GPS ausgestattete Erkennungsteil 27 für geometrische Hilfsinformationen Informationen derart, dass die am Mast befestigte Antenne 151 der Basisstation 141 sich auf der linken Seite der Straße befindet, und wie in 40 dargestellt ist, wird von den gesamten in dem Bilderfassungsbereich 130 der fahrzeugmontierten Kamera aufgenommenen geometrischen Informationen nur ein solcher begrenzter Teil der Informationen wie ein markierter Bereich 131 auf der linken Seite der Straße geometrisch erkannt.
Wie vorstehend beschrieben ist, werden bei dem Ausführungsbeispiel 14, da geometrische Informationen in einer irrelevanten Domäne bei dem Erkennungsvorgang nicht erkannt zu werden brauchen, eine Suche nach der Antenne der Gegenstation und die Schätzung der einbezogenen Kanäle vereinfacht, so dass diese Vorgänge schneller erfolgen können.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 15
Während die Ausführungsbeispiele 2 bis 13 in Verbindung mit einem Modem beschrieben wurden, dass die bei dem Ausführungsbeispiel 1 beschriebene Kanalschätzschaltung 41 verwendet, verwendet die vorliegende Erfindung die vorstehend mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel 14 beschriebene Kanalschätzschaltung 42.
Dieses Ausführungsbeispiel wird in Verbindung mit dem Fall beschrieben, in welchem das Modem gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 die Kanalschätzschaltung 42 nach dem Ausführungsbeispiel 14 anstelle der Kanalschätzschaltung 41 nach dem Ausführungsbeispiel 1 verwendet.
41 ist ein Diagramm, das die Blockkonfiguration einer Demodulationseinheit eines Bodens gemäß dem Ausführungsbeispiel 15 der vorliegenden Erfindung darstellt. In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 42 eine Kanalschätzschaltung, die in der Ausbildung identisch ist mit der vorstehend bei dem Ausführungsbeispiel 14 beschriebenen; die Bezugszahl 14 bezeichnet eine Empfangsantenne 14, die in der Lage ist, ihre Richtwirkung auf der Grundlage des von der Kanalschätzschaltung 42 gelieferten 3D-Kanalmodells zu ändern; und die Bezugszahl 15 bezeichnet einen Demodulator, der von der Empfangsantenne 14 empfangene Signale demoduliert und die demodulierten Signale als demodulierte Daten ausgibt. Die Bezugszahl 56 bezeichnet ein Demodulationsteil 56, das aus der Kanalschätzschaltung 42, der Empfangsantenne 14 und dem Demodulator 15 zusammengesetzt ist. Die Empfangsantenne 14 und der Demodulator 15 sind identisch mit denjenigen, die vorstehend in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel 2 beschrieben wurden.
Die Arbeitsweise wird als nächstes beschrieben.
Hier ist 42 ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise der in 41 gezeigten Demodulationseinheit 56 zeigt. wie in dem Fall des Ausführungsbeispiels 1 sucht im Schritt ST111 die Kanalschätzschaltung 42 eine Sendeantenne durch Erkennung der eingegebenen geometrischen Informationen beispielsweise durch eine Mustererkennungstechnik. In diesem Schritt werden, wenn die Orte der Sendeantenne und nahegelegene Gebäude bereits bekannt sind, solche Informationen wie Orte, Höhen und Formen der bekannten Objekte durch die GPS verwendende Erkennungsvorrichtung 27 für geometrische Hilfsinformationen in derselben weise, wie bei dem Ausführungsbeispiel 14 beschrieben, erhalten. Dann erhält die Kanalschätzschaltung 42 den Ort der Sendeantenne anhand des 3D-Kanalmodells und liefert ihn im Schritt ST112 als die Positionsinformationen zu der Empfangsantenne 14. In dem nächsten Schritt ST113 ändert die Empfangsantenne 14 ihre Richtwirkung derart aufgrund der Positionsinformationen derart, dass sie zu der Sendeantenne hin gerichtet ist.
Wie vorstehend beschrieben ist, schließt bei dem Ausführungsbeispiel 15 das Demodulationsteil 56 mit der Erkennungsvorrichtung 27 für geometrische Hilfsinformationen unnötige Objektinformationen in den gegebenen geometrischen Informationen von der Erkennung aus, wodurch die Wirkung erhalten wird, dass die Erkennung der gesuchten Antenne erleichtert und dadurch der Erkennungsvorgang beschleunigt wird, zusätzlich zu der Wirkung des Ausführungsbeispiels 2, die eine Kommunikation hoher Qualität durch Entfernen der Mehrpfadkomponenten ermöglicht.
Weiterhin ist es gemäß der vorstehenden Beschreibung, obgleich dort gezeigt ist, dass die Kanalschätzschaltung 42 nach dem Ausführungsbeispiel 14 auf das Demodulationsteil 51 nach dem Ausführungsbeispiel 2 angewendet wurde, wenn die Kanalschätzschaltung 42 nach dem Ausführungsbeispiel 14 auf die Demodulationseinheiten 52 bis 55 nach den Ausführungsbeispielen 3 bis 9, den Entzerrerschalter 61 nach dem Ausführungsbeispiel 10, das Übertragungsraten-Bestimmungsteil 71 nach dem Ausführungsbeispiel 11, das Übertragungsteil 81 nach dem Ausführungsbeispiel 12 oder das Demodulationsteil 91 nach dem Ausführungsbeispiel 13 angewendet wird, die Erkennung der gewünschten Antenne zu erleichtern und damit die Wirkung der Beschleunigung des Erkennungsvorgangs zu erzielen, zusätzlich zu den Wirkungen der jeweiligen Ausführungsbeispiele.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Wie vorstehend im einzelnen beschrieben ist, ist die Kanalschätzschaltung nach der vorliegenden Erfindung geeignet zur Verwendung in solchen Komponenten wie einem Demodulationsteil, einem Entzerrerschalter, einem Übertragungsraten-Bestimmungsteil, einem Übertragungsteil und einem Modulationsteil eines Modems in mobilen Kommunikationssystemen oder Satellitenkommunikationssystemen derart, dass ein optimaler aus mehreren verfügbaren Kanälen geschätzt wird oder eine Frequenzabweichung aufgrund der Dopplerverschiebung zu der Zeit der Umschaltung des Kommunikationskanals eliminiert wird.
Weiterhin ist das Modem nach der vorliegenden Erfindung geeignet für die Verwendung in mobilen Kommunikationssystemen oder Satellitenkommunikationssystemen hoher Qualität, in denen mehrere Kanäle zwischen der Sende- und der Empfangsseite aufgrund von Reflektionen vorhanden sind; insbesondere ist das Modem geeignet für Kommunikationen mit höherer Qualität durch Eliminieren des Einflusses von Mehrpfadkomponenten, wenn der Kanal einer scharfen Änderung unterzogen wird oder wenn eine Kanalumschaltung während der Kommunikation aufgrund einer Bewegung des Funkendgeräts stattfindet.

Claims

Kanalschätzschaltung (41) zum Schätzen eines optimalen aus mehreren Kanälen, die zwischen Funkendgeräten von Sende- und Empfangsstationen, die in gegenseitiger Kommunikation sind, verfügbar sind, welche aufweist: eine Eingabevorrichtung (11) für geometrische Informationen zum geometrischen Aufnehmen von Informationen über Objekte in der Umgebung um die Funkendgeräte herum; eine Erkennungsvorrichtung (12) für geometrische Informationen zum Durchsuchen der geometrischen Informationen von der Eingabevorrichtung (11) für geometrische Informationen für eine Antenne (151) der entfernten Station und zur Ausgabe von Positionsinformationen der Antenne (151); und eine Modellformulierungsvorrichtung (13) zum Formulieren eines Kanalsmodells auf der Grundlage der von der Eingabevorrichtung (11) für geometrische Informationen aufgenommenen geometrischen Informationen und der von der Erkennungsvorrichtung (12) für geometrische Informationen ausgegebenen Positionsinformationen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalschätzschaltung (41) weiterhin eine Hilfserkennungsvorrichtung (27) für geometrische Informationen aufweist, die, wenn Orte von Gebäuden in der Umgebung und von der Antenne (151) der entfernten Station bekannt sind, die Position des Funkendgeräts der lokalen Station er kennt, dann einen Verarbeitungsbereich auswählt, in welchem ein Kanal aus den geometrischen Informationen, die von der Eingabevorrichtung (11) für geometrische Informationen aufgenommen wurden, auf der Grundlage der Position des Funkendgeräts der lokalen Station und der Informationen über die Gebäude und die Antenne (151) der entfernten Station zu schätzen ist, und den ausgewählten Verarbeitungsbereich zu der Erkennungsvorrichtung (12) für geometrische Informationen ausgibt.
Verfahren zum Schätzen eines optimalen aus mehreren Kanälen, die zwischen einem Sendeendgerät und einem Empfangsendgerät verfügbar sind, welches Verfahren aufweist: Sammeln geometrischer Informationen, die mit einem oder mehreren Objekten in der Umgebung um das Sendeendgerät und das Empfangsendgerät herum assoziiert sind; Durchsuchen der gesammelten geometrischen Informationen nach Informationen, die mit einer Antenne (151) eines entfernten von dem Sendeendgerät und dem Empfangsendgerät assoziiert sind; und Formulieren eines Kanalmodells auf der Grundlage der gesammelten geometrischen Informationen und Positionsinformationen, die mit den mit der Antenne (151) assoziierten Informationen assoziiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin aufweist: Erkennen einer Position, die mit einem lokalen von dem Sendeendgerät und dem Empfangsendgerät assoziiert ist, wenn die Position der Antenne (151) und eine mit den Objekten in der Umgebung assoziierte Position bekannt sind; Auswählen eines Verarbeitungsbereichs aus den gesammelten geometrischen Informationen auf der Grundlage der Position des lokalen von dem Sendeendgerät und dem Empfangsendgerät und der Positionsinformationen, die mit den Objekten in der Umgebung assoziiert sind, und der Position der Antenne (151), die mit dem entfernten von dem Sendeendgerät und dem Empfangsendgerät assoziiert ist, wobei der Verarbeitungsbereich damit assoziiert ist, wo ein Kanal zu schätzen ist; und Ausgeben des ausgewählten Verarbeitungsbereichs.